(57)【要約】【課題】光学ユニットの透過光を観察するための観察部の位置合わせを容易に、かつ精確に行うことができる光学ユニット調整装置及び光学ユニット調整方法を提供する。【解決手段】光学ユニット調整装置５０は、被調整物である光学ユニットを保持する保持部１５と、保持部１５に向かって光束を射出する光源部１６と、光源部１６から保持部１５までの間の光路上に配置され、複数の透過口が形成されたチャート部４と、光源部１６から保持部１５までの間の光路上に配置可能であって、１つの開口を有するマスク１９と、保持部１５を挟んで、光源部１６と反対側に配置された観察部１１と、観察部１１の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、位置ずれ量に基づいて、観察部１１を移動させる移動機構１２とを備えている。【選択図】図１
2010066479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被調整物である光学ユニットを保持する保持部と、
前記保持部に向かって光束を射出する光源部と、
前記光源部から前記保持部までの間の光路上に配置され、複数の透過口が形成されたチャート部と、
前記光源部から前記保持部までの間の光路上に配置可能であって、１つの開口を有するマスク部と、
前記保持部を挟んで、前記光源部と反対側に配置された観察部と、
前記観察部の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、
前記位置ずれ量に基づいて、前記観察部を移動させる移動機構と
を備え、
前記位置ずれ量は、前記光学ユニットを保持する前と保持した後で生じる量であることを特徴とする光学ユニット調整装置。
【請求項２】
前記マスク部は、
前記開口を有するマスクと、
前記光源部と前記光学ユニットとの間の光路上に挿入させる進出位置と前記光路上から退避させる退避位置との間で、前記マスクを進退可能に保持する進退機構とを備えることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット調整装置。
【請求項３】
前記観察部は、観察倍率を切り替えるための倍率切り替え機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の光学ユニット調整装置。
【請求項４】
前記マスク部の前記開口は、前記チャート部の透過口パターンの１つの透過口よりも大きい開口からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学ユニット調整装置。
【請求項５】
被調整物である光学ユニットを保持し、
前記光学ユニットに向けて複数の平行光束を発生させ、
前記複数の平行光束のうちの１つの平行光束を前記光学ユニットに照射し、
前記１つの平行光束の光束像を撮像し、
撮像した前記１つの平行光束の像の位置情報を取得し、
該位置情報に基づいて新たな観察位置を決定し、
複数の平行光束を前記光学ユニットに照射し、
前記新たな観察位置において前記複数の平行光束の光束像を撮像し、
前記複数の平行光束の光束像の位置情報に基づいて、前記光学ユニットの調心を行なうことを特徴とする光学ユニット調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ユニット調整装置及び光学ユニット調整方法に関する。例えば、カメラ用レンズや撮像ユニット等の光学ユニットの組立時の評価および調整に好適に用いることができる光学ユニット調整装置及び光学ユニット調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、高精度が要求されるカメラ用レンズや撮像ユニット等の光学ユニットの組み立て工程においては、鏡筒に複数のレンズが組み付けられた状態で、光束を透過させ、透過後の光束の位置を観察して、光学ユニットの偏心を評価しつつレンズの位置や姿勢を調整してレンズ位置を固定する必要がある。
例えば、レンズが光学系の光軸から偏心して組み立てられると、偏心誤差により光軸上にコマを引く軸上コマ（ＡＸＣＭ）が発生することが知られている。軸上コマは光学ユニットの結像性能を著しく悪化させてしまう。
このような光学ユニット調整装置として、例えば、特許文献１には、第１、第２レンズ系に中心光線及びこの中心光線に平行な３本以上の輪帯光線を照射する手段と、第１、第２レンズ系を通過した中心光線及び輪帯光線を受光して各像の照度を求める手段と、この照度の分布から輪帯光線の像の重心座標と中心光線の像の中心座標を求めて、その差から得られる軸上コマ量に応じて微調心補正量を求める手段と、この微調心補正量に基づいて第２レンズ系を光軸と垂直な方向に微動させる手段とを備えるレンズ系光軸調整装置が開示されている。
輪帯光線を照射する手段としては、中心に形成されたピンホールと、このピンホールを中心とする１つの円周上に等間隔に配置された８つのピンホールとを有するチャートに平行光束を照射し、各ピンホールを透過した光束によって中心光線、輪帯光線の像を形成するようにした構成が用いられている。また、中心光線および輪帯光線を受光し照度を求める手段としては、ＣＣＤカメラが用いられている。
【特許文献１】特許第３２０８９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の光学ユニット調整装置には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、軸上コマを精度よく調整するためには、中心光線および輪帯光線による像をＣＣＤカメラの撮像面内でできるだけ高倍率で撮像する必要がある。しかし、調整の初期段階では、光学ユニットの偏心量が大きいため、光学ユニットを透過した中心光線および輪帯光線が光軸から大きくずれて、ＣＣＤカメラの撮像面に一部の光束が入射しなくなる場合がある。したがって、中心光線の像が撮像面の略中央で撮像されるように、中心光線および輪帯光線の位置ずれ量に応じてＣＣＤカメラを光軸と直交する方向に移動させ、中心光線に対して位置合わせする必要がある。
さらに、偏心量が大きい場合には、中心光線および輪帯光線の相対的な位置関係も偏心量に応じて変化している。そのため、各ピンホールを透過した光束の像が、中心光線の像なのか、または輪帯光線の像なのかを特定することがより難しくなる。
従って、このような状態で、中心光線に対してＣＣＤカメラの位置合わせを行なう場合には、手間と時間がかかり、さらには像の誤認により、光学ユニットの調整精度を悪化させるという問題が生じる。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、光学ユニットの透過光を観察するための観察部の位置合わせを容易に、かつ精確に行うことができる光学ユニット調整装置及び光学ユニット調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、被調整物である光学ユニットを保持する保持部と、
前記保持部に向かって光束を射出する光源部と、
前記光源部から前記保持部までの間の光路上に配置され、複数の透過口が形成されたチャート部と、
前記光源部から前記保持部までの間の光路上に配置可能であって、１つの開口を有するマスク部と、
前記保持部を挟んで、前記光源部と反対側に配置された観察部と、
前記観察部の位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部と、
前記位置ずれ量に基づいて、前記観察部を移動させる移動機構と
を備え、
前記位置ずれ量は、前記光学ユニットを保持する前と保持した後で生じる量であることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の調整装置において、前記マスク部は、
前記開口を有するマスクと、
前記光源部と前記光学ユニットとの間の光路上に挿入させる進出位置と前記光路上から退避させる退避位置との間で、前記マスクを進退可能に保持する進退機構とを備える構成とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の光学ユニット調整装置において、前記観察部は、観察倍率を切り替えるための倍率切り替え機構を備える構成とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の光学ユニット調整装置において、前記マスク部の前記開口は、前記チャート部の透過口パターンの１つの透過口よりも大きい開口からなる構成とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、被調整物である光学ユニットを保持し、
前記光学ユニットに向けて複数の平行光束を発生させ、
前記複数の平行光束のうちの１つの平行光束を前記光学ユニットに照射し、
前記１つの平行光束の光束像を撮像し、
撮像した前記１つの平行光束の像の位置情報を取得し、
該位置情報に基づいて新たな観察位置を決定し、
複数の平行光束を前記光学ユニットに照射し、
前記新たな観察位置において前記複数の平行光束の光束像を撮像し、
前記複数の平行光束の光束像の位置情報に基づいて、前記光学ユニットの調心を行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光学ユニット調整装置及び光学ユニット調整方法によれば、光学ユニットを透過した光を観察するための位置合わせを容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学ユニット調整装置の概略構成を示す模式的な構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る光学ユニット調整装置のチャート部の平面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る光学ユニット調整装置のマスク部の平面図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係る光学ユニット調整装置の制御手段の機能ブロック図である。
【００１３】
本実施形態の光学ユニット調整装置５０は、図１に示すように、光学ユニットを調整して組み立てるための装置である。被調整レンズ系１０は、例えば筒状のレンズ枠８にレンズ系７、９を保持させたものである。以下では、レンズ系９をレンズ枠８に固定した状態で、レンズ系９の光軸に対してレンズ系７の光軸を調整する場合の例で説明する。なお、光学ユニット調整装置５０は基準軸（以下、光軸Ｃとする）を有し、光軸Ｃはレンズ枠８の中心を通る軸である。レンズ系９は、その光軸が光軸Ｃと一致するように予め調整された後、レンズ枠８に固定されている。
被調整レンズ系１０の種類としては、例えば、カメラ用レンズや撮像ユニット等の光学ユニットを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
また、図１は模式図のため、レンズ系７、９は、簡略化して単レンズのように描いているが、それぞれ複数のレンズや接合レンズなどから構成されていてもよい。
【００１４】
光学ユニット調整装置５０の概略構成は、光源部１６、チャート４（チャート部）、マスク１９（マスク部）、進退機構２１（マスク部）、光学ユニット保持部１５（保持部）、調整機構１７、ＣＣＤカメラ１１（観察部）、ＣＣＤカメラ移動機構１２（移動機構）、および制御ユニット１３からなる。光源部１６の光軸とＣＣＤカメラ１１の光軸は、光軸Ｃに一致しているものとする。
【００１５】
光源部１６は、被調整レンズ系１０に入射させる光束を発生するもので、本実施形態では、発散光を出射する光源１と、ピンホール板２と、コリメータレンズ３とからなる。ピンホール板２は光源１の出射側に配置され、１つのピンホール孔が形成されている。コリメータレンズ３は、ピンホール板２のピンホール孔に焦点が一致するように配置されている。
このような構成により、光源１およびピンホール板２によって点光源が構成されている。このため、光源１から出射され、ピンホール板２のピンホール孔を透過して発散した光は、コリメータレンズ３によって集光され、平行光束３０とされる。なお、光源１からの光を有効に使うには、光源１とピンホール板２の間に集光レンズを配置すれば良い。
光源１は、本実施形態では、一例として、ハロゲン光源を採用している。
【００１６】
チャート４は、平行光束３０から複数の光束を発生させる部材である。そのため、チャート４は、複数の透過口からなる透過口パターンが形成されている。このチャート４は、被調整レンズ系１０の組み立て時に、レンズ位置の調整を行うために用いられる。本実施形態では、図１、２に示すように、円板形状の薄板部材に複数の透過口が設けられてなる。ここで、チャート４の外形φＤ３（図２参照）は、平行光束３０の光束径よりも大きい寸法とされている。
本実施形態の透過口パターンは、一例として、チャート４の中心に、ピンホール状の透過口４ａが設けられ、透過口４ａを中心とした、φＤ１、φＤ２（ただし、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３）の同心円上に、ピンホール状の８つの透過口４ｂ、４ｃが、それぞれ設けられている。各透過口４ｂ、４ｃは、いずれも、径方向に整列され、周方向に４５°ピッチで設けられている。
透過口４ａ、４ｂ、４ｃの孔径φｄ１は、本実施形態では、０．２ｍｍとしている。
また、チャート４は、不図示の保持部材によって、光源部１６から光学ユニット保持部１５までの間の光路上に、平面が光軸Ｃに直交する位置関係となるように配置されている。
また、本実施形態では、透過口４ａの中心が光軸Ｃと一致するように、チャート４が配置されている。よって、平行光束３０のうち、透過口４ａの中心を透過する光束の中心は、光軸Ｃと一致する。
【００１７】
チャート４は、例えば、金属板に機械加工によるピンホール加工を施して形成してもよいが、より高精度なピンホール加工を行うためには、フォトエッチング処理によるピンホール加工を施すことが好ましい。
また、透過口４ａ、４ｂ、４ｃは、平行光束３０を分割できる光透過部であればよく、孔形状に限定されるものではない。例えば、ガラス基板に遮光膜を蒸着して、透過口パターンが光透過部として残された構成のチャート４を採用してもよい。
【００１８】
マスク１９は、開口を１つだけ有する遮光部材である。この開口は、チャート４を透過した平行光束３０のうちの、１つの平行光束（光束３１）を透過させる。すなわち、この開口は、チャート４の透過口パターンの１つの透過口のみに対応している。マスク１９は、外形がφＤ４（ただし、Ｄ４＞Ｄ２＋ｄ１）の不透明な円板の中心に直径φｄ２（ただし、ｄ２≧ｄ１）の円孔からなる開口１９ａが形成されてなる。
また、マスク１９は、円環状の枠部２０ａと枠部２０ａの径方向外側に延ばされた軸部２０ｂとからなるホルダ２０の枠部２０ａに固定されている。
【００１９】
進退機構２１は、マスク１９を、コリメータレンズ３とチャート４との間の光路上で進退可能に保持するものである。進退機構２１は、ホルダ２０の軸部２０ｂを保持している。進退機構２１の具体的な構成は、例えば、軸部２０ｂを軸方向に移動させるスライド移動機構で構成してもよいし、あるいは軸部２０ｂを光軸Ｃに直交する平面内で回転させる回転移動機構で構成してもよい。
【００２０】
進退機構２１によるマスク１９の進出位置は、開口１９ａの中心軸が光軸Ｃに一致するように挿入される位置とされる（図１参照）。また、退避位置は、マスク１９およびホルダ２０が、光路外に退避される位置（不図示）である。
進退機構２１は、制御ユニット１３に電気的に接続され、制御ユニット１３からの制御信号によって、例えばモータなどからなる駆動機構により、進出位置と退避位置とが切り替えらえるようになっている。
これにより、マスク１９が進出位置に進出されると、平行光束３０のうち開口１９ａを透過する平行光束３１以外の平行光束が遮光される。また、マスク１９が退避位置に退避されると、平行光束３０は遮光されることなくチャート４に到達する。
マスク１９と進退機構２１とは、マスク部を構成している。
【００２１】
光学ユニット保持部１５は、被調整レンズ系１０を保持するものである。調整の初期段階では、被調整レンズ系１０は、レンズ系９の光軸が光軸Ｃと同軸になるように、レンズ系９を位置合わせした状態で保持されている。
本実施形態では、レンズ枠８の端部（レンズ系９が固定されている側）を、光軸Ｃに直交する方向に（位置決め基準面上で）移動させて、レンズ枠８の位置決めをしている。そして、位置決めが完了後、レンズ枠８を固定する。このため、位置調整可能なレンズ系７は、レンズ系９の上方側のレンズ枠８の端部側に移動可能に載置されている。
【００２２】
調整機構１７は、レンズ系７を保持するためのものである。また、調整機構１７は、レンズ系７を光軸Ｃに直交する方向に移動させ、レンズ系７の位置を調整するためのものでもある。調整機構１７の構成は、光学ユニット保持部１５上に配置された調心治具移動機構６と、この調心治具移動機構６によって移動可能に設けられた調心治具５とからなる。
調心治具移動機構６は、例えば、ＸＹＺステージなどからなり、調心治具５の位置を、光軸Ｃに沿うＺ軸方向、光軸Ｃに直交し互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向の３軸方向に移動させることができるようになっている。
また、調心治具移動機構６は、制御ユニット１３に電気的に接続され、調心治具５の移動量は制御ユニット１３から制御できるようになっている。
調心治具５は、例えば、レンズ系７のレンズ面のうち、最外面（図１で最も上側のレンズ面）の外周側の表面に上方から当接する筒状のレンズ面当接部５ａと、一端側がレンズ面当接部５ａに固定され他端側が調心治具移動機構６と連結されたアーム部５ｂとからなる。
レンズ面当接部５ａの内径は、内周側に、チャート４の各透過口を透過した透過光３２ａ、３２ｂ、３２ｃを、すべてレンズ系７に入射させるために、図２に示す（Ｄ２＋ｄ１）より大きな内径に設定されている。
【００２３】
ＣＣＤカメラ１１は、被調整レンズ系１０を透過した光束像を観察するもので、光束像を光電変換する撮像素子であるＣＣＤを備える。また必要に応じて適宜の撮像光学系を備える。ＣＣＤは、制御ユニット１３を介して、モニタ１４に接続され、被調整レンズ系１０で撮像された光束像がモニタ１４に表示できるようになっている。
また、ＣＣＤカメラ１１は、光学ユニット保持部１５に保持された被調整レンズ系１０の下方側で、ＣＣＤカメラ移動機構１２によって移動可能に保持されている。
ＣＣＤカメラ１１の撮像面の、光軸Ｃに沿う方向の位置は、被調整レンズ系１０の設計上の焦点距離に応じて、チャート４に対して共役な位置関係となるように設定される。
また、ＣＣＤカメラ１１の光軸Ｃに直交する方向の初期位置は、本実施形態では、光軸Ｃが撮像面の中心を通る位置関係に設定される。
【００２４】
ＣＣＤカメラ移動機構１２は、ＣＣＤカメラ１１を、光軸Ｃに直交する方向および光軸Ｃに沿う方向にそれぞれ移動させるＸＹステージ１２ａおよび直動ステージ１２ｂと、これらＸＹステージ１２ａ、直動ステージ１２ｂを駆動する駆動部１２ｃとからなる。
駆動部１２ｃは、制御ユニット１３と電気的に接続され、制御ユニット１３によって、移動量が制御できるようになっている。
【００２５】
制御ユニット１３は、光学ユニット調整装置５０の動作を制御する制御手段であり、図４に示すように、画像取得部１００、表示制御部１０３、画像処理部１０１、位置ずれ量算出部１０５、調整量算出部１０４、および装置制御部１０２を備える。また、制御ユニット１３は、少なくとも、ＣＣＤカメラ１１、調整機構１７、ＣＣＤカメラ移動機構１２、およびモニタ１４に電気的に接続されている。
【００２６】
画像取得部１００は、ＣＣＤカメラ１１によって光電変換された映像信号から、フレーム毎の画像データを取得するものである。取得された画像データは、モニタ１４に表示するための信号変換を行う表示制御部１０３に送出されるとともに、画像処理部１０１に送出される。
【００２７】
画像処理部１０１は、装置制御部１０２の制御信号に応じて、画像取得部１００から送出された画像データの画像処理を行うものである。例えば、本実施形態では、二値化処理を行って、ＣＣＤカメラ１１で撮像された光束像に対応する画像を抽出し、各画像の重心位置を算出する、といった画像処理が行えるようになっている。
画像処理部１０１によって二値化処理された画像情報は、表示制御部１０３に送出され、モニタ１４に表示可能になっている。また、画像処理部１０１によって、算出された重心位置などの情報は、表示制御部１０３に送出されて、適宜のシンボルや文字情報などとして、モニタ１４に表示されるとともに、数値情報として、調整量算出部１０４、位置ずれ量算出部１０５に送出される。
【００２８】
位置ずれ量算出部１０５は、画像処理部１０１から送出された各画像の重心位置の情報（観察部上における位置情報）を算出するものである。この算出に使われる画像はＣＣＤカメラ１１で撮像されたときの光束像であって、光束像は、開口１９ａ（透過口４ａ）を通過した平行光束によって形成された像である。この重心位置の情報から、被調整レンズ系１０の透過光に対するＣＣＤカメラ１１の光軸Ｃに直交する方向の位置ずれ量を算出する。
位置ずれ量算出部１０５によって算出された位置ずれ量は、被調整レンズ系１０の光学倍率を考慮した移動量に換算される。変換された移動量は、ＣＣＤカメラ移動機構１２に送出される。これにより、ＣＣＤカメラ１１の位置ずれが解消される。
【００２９】
調整量算出部１０４は、画像処理部１０１から送出された各画像の重心位置の情報を算出するものである。この算出に使われる各画像はＣＣＤカメラ１１で撮像されたときの光束像であって、光束像の各々は、チャート４の各透過口を通過した平行光束によって形成された像である。調整量算出部１０４は、この重心位置の情報から、チャート４の透過口パターンに対応する画像位置からのずれ量を算出し、さらにレンズ系７の偏心量を算出する。調整量算出部１０４は、続いて、この偏心量を修正するために必要なレンズ系７の移動量を求めて、調整機構１７に送出する。
調整量算出部１０４によって算出されたレンズ系７の移動量の情報は、必要に応じて表示制御部１０３に送出され、表示制御部１０３を介して、モニタ１４上に表示できるようになっている。
【００３０】
装置制御部１０２は、例えば、キーボードやマウス等からなる操作部２２が電気的に接続され、この操作部２２からの操作入力に基づいて光学ユニット調整装置５０の各装置部分の動作制御を行うものである。例えば、画像処理部１０１による画像処理の開始を制御したり、操作部２２からの操作入力に基づいて、ＣＣＤカメラ移動機構１２を駆動したり、進退機構２１の進退動作を制御したりすることが可能となっている。
【００３１】
制御ユニット１３の装置構成は、上記の各機能を有する専用のハードウェアを用いてもよいが、本実施形態では、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータで構成され、このコンピュータにより適宜の制御プログラムを実行することで上記の各機能を実現している。
【００３２】
以下、本実施形態に係る光学ユニット調整装置５０を用いて、被調整レンズ系１０（光学ユニット）の調整を行う光学ユニット調整方法について説明する。
本発明に係る光学ユニット調整方法は、大きく分けるとＣＣＤカメラ１１（観察部）の位置合わせ工程と、被調整レンズ系１０の偏心調整工程とからなる。
図５は、観察部の位置合わせ工程の開始時の光束像を示す模式図である。図６は、観察部の移動後の光束像を示す模式図である。図７は、光学ユニットの偏心調整工程の開始時の光束像を示す模式図である。図８は、光学ユニットの偏心調整工程の終了時の光束像を示す模式図である。
（観察部の位置合わせ工程）
まず、レンズ系９のみをレンズ枠８に固定して、レンズ系７をレンズ枠８上で移動可能に配置した状態で、光学ユニット保持部１５に被調整レンズ系１０を保持する。次に、光源１を点灯させる。光源１で発生した光束は、ピンホール板２を透過してコリメータレンズ３に入射し、平行光束３０としてチャート４を照射する。照射された平行光束３０を、チャート４に形成された透過口パターンによって、複数の光束に分割させる。
ここで、光学ユニット保持部１５の保持中心は、光軸Ｃに一致するように予め位置合わせされている。また、ＣＣＤカメラ１１の配置位置は、ＣＣＤの撮像面の中心が、光軸Ｃに一致するように位置合わせされている。
【００３３】
まず、装置制御部１０２が操作部２２から調整開始の操作入力を検知すると、装置制御部１０２によって進退機構２１を駆動して、図１に示すように、マスク１９を進出位置に移動させる。
ここで、進出位置では、開口１９ａの中心軸が光軸Ｃに一致するように挿入されるため、開口１９ａ以外に入射した光はマスク１９によって遮光され、開口１９ａを透過した光束径φｄ２の光束３１のみが透過されて、チャート４に到達する。しかし、平行光束３０のうち、開口１９ａ以外に入射した光はマスク１９によって遮光され、チャート４には到達しない。ここで、開口１９ａを透過した光束３１は、以下に述べる観察部の位置合わせを行なうための位置検出光として作用する。
開口１９ａを透過した光束３１は、チャート４の透過口４ａのみに入射し、光軸Ｃ上を進む光束径φｄ１の透過光３２ａとして被調整レンズ系１０側に進む。
【００３４】
この透過光３２ａは、光学ユニット保持部１５に保持された被調整レンズ系１０に入射し、レンズ系７、９を透過して、被調整レンズ系１０の下方に位置するＣＣＤカメラ１１の撮像面上に到達する。
ＣＣＤカメラ１１による映像信号は、画像取得部１００によって画像データとして取得され、表示制御部１０３を介してモニタ１４に表示される。このため、透過光３２ａの光束像は、例えば、図６に示すように、スポットＳａとして撮像され、モニタ１４の表示画面１４ａ上に表示される。
このとき、表示画面１４ａの中心Ｏ、すなわち、ＣＣＤカメラ１１の撮像面の中心は、光軸Ｃに位置合わせされているが、未調整状態の被調整レンズ系１０では、一般には偏心があるため、透過光３２ａの結像位置は光軸Ｃからずれる。すなわち、スポットＳａの重心Ｇは、表示画面１４ａの中心Ｏからずれることになる。
以下では、中心Ｏの撮像面上の位置座標を（０，０）とする。
【００３５】
画像取得部１００によって取得された画像データは、画像処理部１０１に送出され、装置制御部１０２からの制御信号により、画像処理が開始される。
本実施形態では、画像データに二値化処理を施して、スポットＳａを抽出し、スポットＳａの重心Ｇの位置座標（ｘ，ｙ）を算出し、位置ずれ量算出部１０５に送出する。
【００３６】
なお、被調整レンズ系１０の偏心が大きすぎる場合には、スポットＳａは、撮像面の範囲（視野）外に結像され、画像取得部１００から送出された画像データにスポットＳａの画像が含まれない場合がある。
このため、本実施形態の画像処理部１０１では、二値化処理後に一定の大きさ以上のスポット像が含まれるかどうか判定し、スポット像が含まれないと判断された場合には、位置ずれ量算出を中断し、スポットＳａが見つからない旨の警告メッセージを表示制御部１０３に送出してモニタ１４に表示させる。
そして、装置制御部１０２は、ＣＣＤカメラ移動機構１２の移動量を、操作部２２からの操作入力によって制御するマニュアル駆動モードに移行する。
このマニュアル駆動モードでは、操作者は、操作部２２を通してＣＣＤカメラ１１を光軸Ｃに直交する方向に適宜移動させ、表示画面１４ａを見ながらスポットＳａが表示される位置を探索することができる。
スポットＳａが、表示画面１４ａ上のいずれかに表示されたら、操作者は、操作部２２からマニュアル駆動モードの終了を入力する。そして、装置制御部１０２は、この状態から画像処理部１０１の処理を再開する。
【００３７】
次に、位置ずれ量算出部１０５では、スポットＳａに対するＣＣＤカメラ１１の撮像面中心の位置ずれを補正するため、スポットＳａの重心Ｇが、撮像面の中心Ｏに一致するようなＣＣＤカメラ１１の移動量を算出する。そして、算出された移動量を予め設定された観察部の位置合わせ工程の終了判定値と比較する。
算出された移動量が終了判定値より大きい場合には、算出された移動量をＣＣＤカメラ移動機構１２の駆動部１２ｃに送出する。
これにより、位置ずれ量算出部１０５から送出された移動量に応じて、ＸＹステージ１２ａが駆動され、ＣＣＤカメラ１１が光軸Ｃに直交する方向に移動される。この結果、モニタ１４には、図６に示すように、スポットＳａの重心Ｇと撮像面の中心Ｏとが略一致した画像が表示される。なお、移動後のスポットＳａの重心Ｇの位置は、他のスポット像を含めたできるだけ多くのスポット像が、モニタ１４の視野内に入るような位置であれば、必ずしも撮像面の中心Ｏと略一致する位置でなくともよい。
一方、算出された移動量が終了判定値より小さい場合には、位置ずれ量が許容値以下と判定し、ＣＣＤカメラ移動機構１２の駆動は行わない。
【００３８】
次に、装置制御部１０２は、進退機構２１を駆動し、マスク１９を光路外の退避位置に退避させる。
以上で、観察部の位置合わせ工程が終了する。
これにより、マスク１９による遮光がすべて解除されるので、図１の二点鎖線で示すように、平行光束３０はチャート４の全体に照射される。
この結果、チャート４上の透過口４ａ、４ｂ、４ｃのすべてから、それぞれ透過光３２ａ、３２ｂ、３２ｃが透過し、被調整レンズ系１０に入射される。これらの透過光は、被調整レンズ系１０を透過して、ＣＣＤカメラ１１の撮像面に到達する。
（偏心調整工程）
以上のように、観察部の位置合わせ工程が終了した状態でのＣＣＤカメラ１１の移動位置を新たな観察位置とする。
以下に、この新たな観察位置において、被調整レンズ系１０の偏心を調整するための偏心調整工程について説明する。
ＣＣＤカメラ１１による画像信号は、画像取得部１００によって画像データとして取得され、表示制御部１０３を介して、モニタ１４に表示される。このため、透過光３２ａ、３２ｂ、３２ｃの各光束像が、例えば、図７に示すように、スポットＳａ、Ｓｂ、Ｓｃとして表示される。
【００３９】
被調整レンズ系１０は、レンズ系７の位置が未調整の状態では偏心があるため、透過光３２ｂ、３２ｃは、例えば、軸上コマなどの被調整レンズ系１０の収差の影響を受けて、透過口パターンの規則的な配置からずれた位置に結像される。
また、画像取得部１００によって取得された画像データは、画像処理部１０１に送出され、装置制御部１０２からの制御信号により、画像処理が開始される。
本実施形態では、画像データに二値化処理を施して、スポットＳａ、Ｓｂ、Ｓｃを抽出し、それらの各重心位置を算出して、調整量算出部１０４に送出する。
調整量算出部１０４では、送出された各重心位置の情報から、チャート４の透過口パターンに対応する画像位置からのずれ量を算出する。そして、これら各ずれ量に対応するレンズ系７の偏心量を算出し、この偏心量を修正するために必要なレンズ系７の移動量を算出する。この偏心量、移動量は、チャート４の透過口パターンの配置および被調整レンズ系１０の設計情報などに応じて、従来と同様の演算処理を行うことで容易に算出される。
そして、調整量算出部１０４は、算出された移動量を予め設定された偏心調整工程の終了判定値と比較する。
算出された移動量が終了判定値よりも大きい場合、移動量の情報を調整機構１７に送出する。
算出された移動量が終了判定値より小さい場合には、偏心量が許容値以下と判定し、調整機構１７の駆動は行わず、調整が終了した旨のメッセージを、表示制御部１０３を介してモニタ１４に表示させて、偏心調整工程を終了する。
【００４０】
移動量の情報が調整機構１７に送出された場合には、調心治具移動機構６が駆動され、調心治具５の位置が移動される。この結果、レンズ系７のレンズ光軸が光軸Ｃに調心される。
次に、装置制御部１０２は、ＣＣＤカメラ移動機構１２を駆動し、ＣＣＤカメラ１１を、撮像面の中心Ｏが光軸Ｃに一致する初期位置に移動させる。
これにより、モニタ１４には、図８に示すように、チャート４の透過口パターンに対応して、スポットＳａ、Ｓｂ、Ｓｃが整列された画像が表示される。調整が成功していれば、スポットＳａの重心ＧとスポットＳｂ、Ｓｃの位置関係は、チャート４の透過口パターンの位置関係に略一致することになる。
本実施形態では、このような調整終了状態を自動判定するため、装置制御部１０２は、この状態から、上記観察部の位置合わせ工程、偏心調整工程を実行し、偏心調整工程が終了と判定されるまで、これを繰り返す。
【００４１】
このようにして、レンズ系７の位置は、被調整レンズ系１０の偏心量を一定の許容値以下となるように調整される。
そこで、調心治具５によって、レンズ系７をこのような調整終了後の位置に保持した状態で、例えば接着などによって、レンズ系７をレンズ枠８に固定する。
このような接着手段としては、例えば、紫外線硬化型接着剤の供給装置および紫外線照射光源を挙げることができる。
以上で、偏心調整工程が終了する。
【００４２】
このように、本発明に係る光学ユニット調整方法によれば、観察部の位置合わせ工程および偏心調整工程を順次行い、必要に応じてこれらを繰り返すことで、被調整レンズ系１０のレンズ系７の光軸を調整して組み立てることができる。
その際、観察部の位置合わせ工程では、マスク１９によって、透過光３２ｂ、３２ｃが、ＣＣＤカメラ１１に到達しないようにして、透過光３２ａによるスポットＳａのみによって、位置ずれ量を算出する。
このため、複数の光束像の中から、透過光３２ａ以外の光束像を判別して除外するといった複雑な演算処理が不要となり、迅速かつ正確に位置ずれ量を算出することができる。
【００４３】
例えば、マスク１９によって遮光しない場合、調整の初期状態では、スポットＳａとともに、図５に二点鎖線で示すようなスポットＳｂ、Ｓｃが撮像される。しかし、このように複数のスポットが撮像されている状態では、どのスポットに注目して、ＣＣＤカメラ１１の移動量を算出すればよいかが不明である。
したがって、これらスポットの中から位置合わせの基準となるスポットＳａを判別したり、スポットＳａが撮像されていない場合にはスポットＳｂ、Ｓｃを特定してそれらの位置情報からスポットＳａの位置を推定したりするといった複雑な演算処理を行う必要がある。このため、調整に手間がかかる。また、偏心が大きい場合には、各スポットの透過口パターンからの位置ずれが大きくなる。その場合には、スポットＳａの推定精度が悪化するため、図７の状態になるまでＣＣＤカメラ１１を移動させる時間がかかってしまう。
【００４４】
また、偏心調整工程では、スポットＳａを撮像面の中心Ｏに位置合わせして、スポットＳａの位置ずれに対応する偏心量から、スポットＳｂ、Ｓｃの位置ずれ量を算出する。そのため、調整量算出部１０４において、複数のスポット像の中からスポットＳａを抽出する演算が不要となり、調整量を迅速に算出することができる。
【００４５】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について説明する。
図９は、本発明の第２の実施形態に係る光学ユニット調整装置の概略構成を示す模式的な構成図である。
【００４６】
本実施形態の光学ユニット調整装置６０は、図９に示すように、上記第１の実施形態の光学ユニット調整装置５０において、マスク１９の配置位置を変更し、レンズ２３を追加したものである。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４７】
本実施形態のマスク１９は、上記第１の実施形態と同様に、ホルダ２０に保持され、進退機構２１によって光軸Ｃに直交する方向に進退可能に保持されているが、進出位置の光軸Ｃ上の位置はチャート４と被調整レンズ系１０との光路上に変更されている。より詳しくは、チャート４と調心治具５との間において、よりチャート４に近い側とされている。
このため、マスク１９が進出位置に配置されると、チャート４を透過した透過光のうち透過光３２ａのみが開口１９ａを透過し、他の透過光３２ｂ、３２ｃは遮光される（図９参照）。
また、マスク１９の退避位置は、特に図示しないが、透過光３２ａ、３２ｂ、３２ｃの光路外の位置とされる。
したがって、マスク１９を進出位置、退避位置に配置したときに、被調整レンズ系１０に入射する透過光は、上記第１の実施形態の場合と同様である。
【００４８】
レンズ２３は、ＣＣＤカメラ１１の観察倍率を変更するために、被調整レンズ系１０とＣＣＤカメラ１１との間の光路上に配置するレンズである。レンズ２３は、例えば、回転によって配置位置が切り替え可能なターレット機構などからなる移動ホルダ２３ａに保持されている。そして、レンズ２３は、移動ホルダ２３ａの位置を移動することで、被調整レンズ系１０とＣＣＤカメラ１１との間の光路上で進退され、ＣＣＤカメラ１１の観察倍率が切り替えられるようになっている。すなわち、レンズ２３および移動ホルダ２３ａは、倍率切り替え機構を構成している。
なお、図９は、一例としてレンズ２３が１つのレンズからなる場合の例を示しているが、レンズ２３は、倍率が異なる複数のレンズを備えていてもよい。このような倍率切り替え機構によって、観察倍率を切り替えることができるので、例えば、マスク部を光路上に配置した状態で、位置検出光が観察部の視野外に入射した場合、観察倍率を低倍率に切り替えることで、移動機構によって観察部を移動させることなく、位置検出光を観察部の視野内で捉えることが可能となる。
【００４９】
次に、光学ユニット調整装置６０の動作について、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
図１０（ａ）は、光学ユニットの偏心が大きい場合の、観察部の位置合わせ工程における表示画面の一例を示す模式図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の状態から観察部の観察倍率を変更した場合の表示画面の一例を示す模式図である。
【００５０】
光学ユニット調整装置６０では、コリメータレンズ３から出射された平行光束３０は、チャート４に入射する。そして、透過口４ａ、４ｂ、４ｃから、それぞれ透過光３２ａ、３２ｂ、３２ｃが透過される。
そして、マスク１９が進出位置に配置された場合、透過光３２ａのみが透過して、被調整レンズ系１０に入射する。すなわち、マスク１９の光軸Ｃ上の配置位置が変更されても、開口１９ａを透過する透過光３２ａを被調整レンズ系１０に入射させる点は、上記第１の実施形態と同様である。
したがって、光学ユニット調整装置６０の動作は、レンズ２３によって、ＣＣＤカメラ１１の観察倍率を変更できる点以外は、上記第１の実施形態の光学ユニット調整装置５０と同様である。そこで、レンズ２３を用いて観察倍率を変更した場合の動作について説明する。
【００５１】
上記第１の実施形態では、観察部の位置合わせ工程において、被調整レンズ系１０の偏心量が大きい場合、図１０（ａ）に示すように、透過光３２ａがＣＣＤカメラ１１の撮像面からずれた位置に入射するため、スポットＳａが表示画面１４ａ上に表示されない場合がある。  この場合、上記第１の実施形態では、ＣＣＤカメラ１１を移動させて、スポットＳａが、表示画面１４ａ上に表示される位置を探すことが必要となる。
これに対して、本実施形態では、移動ホルダ２３ａによって、ＣＣＤカメラ１１の観察倍率を低減するレンズ２３を被調整レンズ系１０とＣＣＤカメラ１１との間の光路に進出させることができる。
これにより、ＣＣＤカメラ１１の観察視野が広がるため、図１０（ｂ）に示すように、ＣＣＤカメラ１１の位置を移動させることなくスポットＳａを表示画面１４ａに表示させることができる。
したがって、被調整レンズ系１０の偏心が大きい場合でも、操作者がＣＣＤカメラ１１を移動させてスポットＳａを探すことなく表示画面１４ａ上にスポットＳａを表示させることができるため、より迅速に観察部の位置合わせ工程を行うことができる。
【００５２】
また、スポットＳａが表示画面１４ａの中央に表示される場合には、レンズ２３として観察倍率を上げるレンズを光路上に進出させるようにしてもよい。この場合、ＣＣＤカメラ１１の位置分解能を高めることができるので、ＣＣＤカメラ１１の位置ずれ量の測定精度を向上することができる。
【００５３】
なお、上記の説明では、マスク部が進退機構を備える場合の例で説明したが、マスク部は、観察部の位置合わせ工程を行う際に、チャート部の透過口パターンの１つの透過口のみに対応する開口を光路上に形成することができれば、進退機構を備えなくてもよい。
例えば、光源部とチャート部との間、もしくはチャート部と光学ユニットとの間の光路上で、チャート部を覆う位置に着脱可能に設けられ、操作者が手動で着脱する構成としてもよい。
【００５４】
また、上記の説明では、マスク部の開口は、チャート部の透過口パターンの１つの透過口よりも大きい開口からなる場合の例で説明したが、透過光の光量に余裕がある場合には、マスク部の開口は、チャート部の透過口パターンの１つの透過口の大きさ以下であってもよい。
【００５５】
また、上記の説明では、調整機構１７は、レンズ系７を光軸Ｃに直交する方向に位置合わせする場合の例で説明したが、調整機構１７の位置合わせ方向は、この方向に限定されず、レンズ系７のチルト調整ができるようにしてもよい。
【００５６】
また、上記の説明では、位置合わせ工程において、透過光３２ａが形成するスポットＳａを撮像面の中心Ｏに移動させる場合の例で説明したが、マスク１９を退避させたときにすべてのスポットが撮像される位置であれば、中心Ｏからずれている位置に移動させてもよい。
【００５７】
また、上記の説明では、マスク１９を進出位置に配置したときに、ＣＣＤカメラ１１で撮像されたスポットＳａから、位置ずれ量算出部１０５で算出された位置ずれ量に基づいて、ＣＣＤカメラ移動機構１２を自動的に駆動する場合の例で説明したが、位置ずれ量の算出とＣＣＤカメラ１１の移動とは、手動あるいは半自動で行ってもよい。
例えば、モニタ１４に表示された画像上の中心位置を、例えばマウスなどで操作者によって操作されるＧＵＩなどを用いて表示画面１４ａ上から入力し、この入力値から位置ずれ量を取得する。そして、装置制御部１０２によって、この位置ずれ量から換算された移動量に基づいてＣＣＤ移動機構１２を駆動させるようにしてもよい。
あるいはこのようにして得られた移動量を表示画面１４ａ上に表示するだけにして、この表示値に基づいて、操作者が、マニュアル駆動モードによってＣＣＤ移動機構１２を移動させてもよい。
【００５８】
また、上記の各実施形態で説明したチャート４は、中心光線を透過させる透過口パターンが形成されたものを用いたが、必ずしも中心光線のみを位置検出光とするものではなく、その他所定の光束を位置検出光として通過させる透過口パターンが形成されたものを用いてもよい。その場合には、位置検出光に対応した位置に開口が形成されたマスク部を用いる必要があることは言うまでもない。
なお、上記の各実施形態に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学ユニット調整装置の概略構成を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光学ユニット調整装置のチャート部の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光学ユニット調整装置のマスク部の平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光学ユニット調整装置の制御手段の機能ブロック図である。
【図５】観察部の位置合わせ工程の開始時の光束像を示す模式図である。
【図６】観察部の移動後の光束像を示す模式図である。
【図７】光学ユニットの偏心調整工程の開始時の光束像を示す模式図である。
【図８】光学ユニットの偏心調整工程の終了時の光束像を示す模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る光学ユニット調整装置の概略構成を示す模式的な構成図である。
【図１０】光学ユニットの偏心が大きい場合の、観察部の位置合わせ工程における表示画面の一例を示す模式図、およびその状態で観察部の観察倍率を変更した場合の表示画面の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  光源（光源部）
２  ピンホール板（光源部）
３  コリメータレンズ（光源部）
４  チャート（チャート部）
４ａ  透過口（透過口パターンの１つの透過口）
７  レンズ系
１０  被調整レンズ系（光学ユニット）
１１  ＣＣＤカメラ（観察部）
１２  ＣＣＤカメラ移動機構（移動機構）
１３  制御ユニット
１４  モニタ
１５  光学ユニット保持部（保持部）
１６  光源部
１７  調整機構
１９  マスク（マスク部）
１９ａ  開口
２１  進退機構（マスク部）
２３  レンズ（倍率切り替え機構）
２３ａ  移動ホルダ（倍率切り替え機構）
３０  平行光束
３１  開口１９ａを透過した光束
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ  透過光
５０、６０  光学ユニット調整装置
１０１  画像処理部
１０５  位置ずれ量算出部
Ｃ  光軸
Ｇ  重心
Ｏ  中心
Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ  スポット（光束像）
【図１】
2010066479.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010066479.tif 000008
【図７】
2010066479.tif 000009
【図８】
2010066479.tif 000010
【図９】
2010066479.tif 000011
【図１０】
2010066479.tif 000012