(57)【要約】【課題】レンズの光学特性を評価するだけでなく、不合格となったレンズの要因解析の補助となる情報を提供可能な検査装置を提供する。【解決手段】検査装置１は、チャートが形成されたチャート板３が像面上に位置するように配置された被検レンズ４により結像されるチャートの像のうち、光軸近傍のメリジオナル像を検出する縦ラインセンサー１３ａ、及び、光軸近傍のサジタル像を検出する横ラインセンサー１３ｂを有する軸上用受光センサー１３と、測定平面内であって、光軸外における異なる位置のチャートのサジタル像を検出するラインセンサー１４ｂを有する３以上の軸外用受光センサー１４と、ラインセンサー１３ａ，１３ｂ，１４ｂの各々で検出されるチャートの像の重心位置のズレ方向から、測定平面内における被検レンズ４により結像される像の重心位置のズレ方向を検出する制御部１６と、を有する【選択図】図１
2010096644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャートが形成されたチャート板が像面上に位置するように配置された被検レンズにより結像される前記チャートの像のうち、光軸近傍のメリジオナル像を検出する縦ラインセンサー、及び、光軸近傍のサジタル像を検出する横ラインセンサーを有する軸上用受光センサーと、
前記軸上用受光センサーを含む前記光軸と直交する面である測定平面内であって、前記光軸外における異なる位置の前記チャートのサジタル像を検出するラインセンサーを有する３以上の軸外用受光センサーと、
前記軸上用受光センサーを構成する前記縦ラインセンサー及び前記横ラインセンサー、並びに、前記軸外用受光センサーを構成する前記ラインセンサーの各々で検出される前記チャートの像の重心位置のズレ方向から、前記測定平面内における前記被検レンズにより結像される像の重心位置のズレ方向を検出する制御部と、を有する検査装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記チャート板を光軸に沿って移動させて前記チャートの像をデフォーカスさせ、前記軸上用受光センサーで検出される前記チャートの像の任意の空間周波数におけるＭＴＦ値がピークとなる位置において、前記被検レンズにより結像される像の重心位置のズレ方向を検出するように構成された請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記軸外用受光センサーの各々は、前記チャートのメリジオナル像を検出するラインセンサーをさらに有する請求項１または２に記載の検査装置。
【請求項４】
表示部を有し、
前記制御部は、前記被検レンズにより結像される像の重心位置のズレ方向と、前記軸上用受光センサーを構成する前記縦ラインセンサー及び前記横ラインセンサー、並びに、前記軸外用受光センサーを構成する前記ラインセンサーの各々で検出される前記チャートの像の重心位置のズレ方向と、を同時に前記表示部に表示するように構成された請求項1〜３いずれか一項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記軸上用受光センサー及び前記軸外用受光センサーを構成する前記ラインセンサーの検出値の各々の任意の空間周波数におけるＭＴＦ値及びＰＴＦ値を算出し、前記重心位置のズレ方向とともに前記表示部に表示するように構成された請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記軸外用受光センサーの各々は、前記測定平面を、前記光軸で直交する２本の線により４つの領域に分割し、当該領域毎に配置された請求項１〜５いずれか一項に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル写真が普及し、低価格の一眼レフカメラが発売されるようになり、販売台数を延ばしているが、中級機の延びも著しく、付属となる交換レンズもこの影響を受けて急激に出荷台数が増えつつある。このような中、撮影レンズ（写真レンズ）の性能検査を、的確に短時間で判定することが要求されている。一般的に、撮影レンズの量産検査には、逆投影式の検査装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような検査装置においては、光軸上における所定の周波数のＭＴＦ値、周辺像高における所定の周波数のＭＴＦ値、所定の周波数における軸上像の光軸方向のベスト位置と周辺像高の光軸方向のベスト位置の差等々のチェック項目に対して、それぞれの最適なスレッショルドを定め、各撮影レンズの判定結果（合格、不合格）のみをモニターに表示するように構成されている。
【特許文献１】特開２００７−２１８６４７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、上記の測定データのように、ＭＴＦ値や像面位置の情報だけでは、検査対象の撮影レンズにおいて性能が落ちている原因を判別することが難しいという課題があった。例えば、このような検査装置では、軸上像は縦と横の２本のラインセンサーで強度分布を取得することが多く、この場合、軸上像に関しては、ある周波数のＭＴＦ値のデフォーカス特性を、縦方向断面の強度分布と横方向断面の強度分布とから見ることになる。しかし、偏芯コマにより重心のズレる方向が縦横断面より外れている場合も多々あり、軸上像のＭＴＦ値の劣化として現れにくい場合もある。したがって、そのような撮影レンズの周辺ＭＴＦ値の劣化が、偏芯コマやセンターアスの影響によるものかどうか判断しにくい。
【０００４】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、撮影レンズの量産検査における合否判断機能だけではなく、不合格となった場合の施策を打ち出すための、さらなる光学系の情報として、センター像（軸上像）の強度分布の重心位置のズレ方向と、各軸外像高の強度分布の重心位置のズレ方向と、を効果的に用いて組み込み誤差としての偏芯方向を明確にし、撮影レンズの再組立に利用できる情報を提供する検査装置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】
前記課題を解決するために、本発明に係る検査装置は、チャートが形成されたチャート板が像面上に位置するように配置された被検レンズにより結像されるチャートの像のうち、光軸近傍のメリジオナル像を検出する縦ラインセンサー、及び、光軸近傍のサジタル像を検出する横ラインセンサーを有する軸上用受光センサーと、軸上用受光センサーを含む光軸と直交する面である測定平面内であって、光軸外における異なる位置のチャートのサジタル像を検出するラインセンサーを有する３以上の軸外用受光センサーと、軸上用受光センサーを構成する縦ラインセンサー及び横ラインセンサー、並びに、軸外用受光センサーを構成するラインセンサーの各々で検出されるチャートの像の重心位置のズレ方向から、測定平面内における被検レンズにより結像される像の重心位置のズレ方向を検出する制御部と、を有する検査装置。
【０００６】
このような検査装置において、制御部は、チャート板を光軸に沿って移動させてチャートの像をデフォーカスさせ、軸上用受光センサーで検出されるチャートの像の任意の空間周波数におけるＭＴＦ値がピークとなる位置において、被検レンズにより結像される像の重心位置のズレ方向を検出するように構成されることが好ましい。
【０００７】
また、このような検査装置において、軸外用受光センサーの各々は、チャートのメリジオナル像を検出するラインセンサーをさらに有することが好ましい。
【０００８】
また、このような検査装置は、表示部を有し、制御部は、被検レンズにより結像される像の重心位置のズレ方向と、軸上用受光センサーを構成する縦ラインセンサー及び横ラインセンサー、並びに、軸外用受光センサーを構成するラインセンサーの各々で検出されるチャートの像の重心位置のズレ方向と、を同時に表示部に表示するように構成されることが好ましい。
【０００９】
このとき、制御部は、軸上用受光センサー及び軸外用受光センサーを構成するラインセンサーの検出値の各々の空間周波数におけるＭＴＦ値及びＰＴＦ値を算出し、重心位置のズレ方向とともに表示部に表示するように構成されることが好ましい。
【００１０】
なお、このような検査装置において、軸外用受光センサーの各々は、測定平面を、光軸で直交する２本の線により４つの領域に分割し、当該領域毎に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る検査装置を以上のように構成すると、撮影レンズの量産検査において、合否判断機能だけではなく、不合格となった場合の施策を打ち出すための、さらなる光学系の情報として、センター像（軸上像）の強度分布の重心位置のズレ方向と、各軸外像高の強度分布の重心位置のズレ方向と、を効果的に用いて組み込み誤差としての偏芯方向を明確にし、再組立に利用できる情報を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態においては、拡大投影型で複数画角を同時に測定できるＯＴＦ検査装置であって、チャートと被検レンズ間のシフト構造を無くして受光センサーが機械軸と垂直な面内でシフトする（この垂直面内で移動する）構造を特徴とする検査装置を用いる場合について説明する。この検査装置１は、図１に示すように、内部に光源２およびチャート板３を有する架台部１８に被検レンズ（撮影レンズ）４を保持する照明部５と、この照明部５に対して相対移動可能なセンサー架台部１９に設置された測定部６とを有して構成される。
【００１３】
光源２、チャート板３、および、被検レンズ４は、照明部５において、光軸上（以降の説明においては、検査装置１の「機械軸７」と呼ぶ）上に並んで配置されている。なお、この図１に示す構成においては、光源２から放射された光線は、光ファイバー２ａおよび図示しないコンデンサレンズ等により機械軸７上に放射され、チャート板３に照射される。また、この照明部５には、チャート板３を機械軸７に沿って前後に移動させ、さらに、取り付けられた被検レンズ４の合焦等の作動を制御する照明側制御部１７が設けられている。
【００１４】
一方、測定部６は、受光側（被検レンズ４を挟んで光源２の反対側）に配置され、機械軸７に対して略垂直な平面を有する平板状の受け部８がセンサー架台部１９に設けられている。この受け部８の光源２側の面（受光側の面）には、この受け部８に対して受光側の面上で相対移動可能な２軸の大きなプレート（以下、「大ステージ９」と呼ぶ）と、この大ステージ９を受け部８上で作動させる大ステージ駆動部１０とが設けられる。さらに、その大ステージ９の受光側の面上で相対移動可能な１軸の小さなプレート（以下、「小ステージ１１」と呼ぶ）とこの小ステージ１１を大ステージ９上で作動させる小ステージ駆動部１２とが設けられている。なお、小ステージ１１は大ステージ９上に複数設けられる（例えば、図２の場合は、矩形状の大ステージ９の対角線方向に４個の小ステージ１１を設けた場合を示している）。この場合、図２に示すように、小ステージ１１は、大ステージ９に対して対角線方向に（大ステージ９の中心部から放射状に）相対移動可能に構成される。なお、以降の説明において大ステージ９の中心を「測定側の原点」と呼ぶ。
【００１５】
この大ステージ９の測定側の原点には、図２に示すように、軸上用受光センサー１３が設けられており、また、各々の小ステージ１１には、軸外用受光センサー１４が設けられている。軸上用受光センサー１３は、検査装置１の設置面（地面）に対して垂直方向に延びた縦ラインセンサー１３ａと、水平方向に延びた横ラインセンサー１３ｂとから構成され、機械軸（光軸）７の近傍に結像されるチャート３の像を検出する。一方、軸外用受光センサー１４は、大ステージ９の測定側の原点から対角線方向に延びた（放射状に延びた）縦ラインセンサー１４ａと、この対角線方向に延びた線と略直交する方向に延びた横ラインセンサー１４ｂとから構成され、周辺像高のチャート３の像を検出する。この検査装置１において、全てのセンサー１３，１４の受光面が、略同一平面内（以下、この平面を「測定平面」と呼ぶ）に位置するように配置されている。
【００１６】
なお、軸上用および軸外用受光センサー１３，１４を構成する縦ラインセンサー１３ａ，１４ａは、後述するように、チャート板３に形成されたチャートのＭ（メリジオナル）像を検出するために用いられ、横ラインセンサー１３ｂ，１４ｂは、チャートのＳ（サジタル）像を検出するために用いられる。また、本実施形態では、軸外用受光センサー１４を４つ設けているが、３つ以上あればよい。
【００１７】
チャート板３は、被検レンズ４の像面の位置（すなわち、フィルム面或いは撮像面に相当する位置）に配置されている。このチャート板３には、点像チャート若しくはスリットが形成されるが、以降の説明においては、図３に示すように、軸上検査用及び軸外検査用チャート３ａ，３ｂをスリットで構成した場合について説明する。
【００１８】
このチャート板３には、チャート板３の中心（以下、「チャート板の原点」と呼ぶ）に、機械軸７を含むように配置された軸上検査用チャート３ａと、機械軸７を含まずこの機械軸７から離れた位置（チャート板の原点から対角線方向に離れた位置）に配置された複数組（図３においては４組）の軸外検査用チャート３ｂとが形成されている。ここで、軸上検査用チャート３ａは、水平方向に延びるサジタルチャートと垂直方向に延びるメリジオナルチャートから構成され、軸外検査用チャート３ｂは、機械軸７から放射上に延びる線上配置されるスリット状のサジタルチャートと、このサジタルチャートに略直交するように延びるスリット状のメリジオナルチャートとから構成される。光源２から放射され、チャート板３のチャート３ａ，３ｂ（スリット）を透過した光線が、被検レンズ４により軸上用および軸外用受光センサー１３，１４上に結像される。このとき、軸上用および軸外用受光センサー１３，１４を構成する各センサー１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂと、チャート板３の軸上および軸外検査用チャート３ａ，３ｂの像とは、略直交するように構成されている。
【００１９】
以上のような検査装置１において、チャート板３に形成された軸上検査用チャート（センタースリット）３ａの像（これを「軸上像」と呼ぶ）は軸上用受光センサー１３上に結像し、軸外検査用チャート３ｂの像（これを「軸外像」と呼ぶ）はそれぞれ対応する軸外用受光センサー１４上に結像するのが理想的な結像状態である。しかし、被検レンズ４が、ディストーションの大きなレンズである場合は、例えば、軸上において軸上用受光センサー１３で軸上像を取り込むことができたとしても、軸外では軸外像が軸外用受光センサー１４から外れてしまうことがある。このようなとき、小ステージ駆動部１２で、小ステージ１１を大ステージ９に対して相対移動させることにより、軸外用受光センサー１４を放射方向に移動させて軸外像を取り込むことができる（このとき、軸外像の光量のピークの位置が軸外用受光センサー１４の略中心に位置するようにする）。
【００２０】
一方、被検レンズ４に透過偏芯があると、軸上用および軸外用受光センサー１３，１４からチャート像が外れてしまう。そのため、大ステージ駆動部１０で大ステージ９を測定平面内で移動させて軸上像（センタースリット位置）を軸上用受光センサー１３で走査し（この場合、軸上用受光センサー１３と軸外用受光センサー１４とを同時に同じ量と方向にアラインメントした状態となる）、軸上像の光量のピークの位置が軸上用受光センサー１３の略中心に位置するようにする。そして、上述のように、軸外用受光センサー１４（実際には小ステージ１１）を小ステージ駆動部１２で放射方向に移動させて軸外像を走査してＭ像及びＳ像の光量のピークの位置が軸外用受光センサー１４ａ，１４ｂの各々の略中心に位置するようにし、軸外光束に対してアラインメントした状態とする。このように軸上用および軸外用受光センサー１３，１４を２段階でアラインメントすることで、高速に測定できる対象が広がる。
【００２１】
このような検査装置１においては、軸外光束の結像位置を軸外用受光センサー１４によりセンシングして理想像高からの偏差や実際の画角が分かり、全方位の非対称性が判断できる。また、この実施形態のようにＭ像およびＳ像のラインセンサー（縦ラインセンサー１３ａ，１４ａおよび横ラインセンサー１３ｂ，１４ｂ）を用いた場合は、Ｍ像用センサーから実像高が分かる。なお、本実施形態においては、図２に示すように放射状に稼働し得る小ステージ１１を設けることにより、写真レンズのような偏芯の大きいレンズやディストーションの大きいレンズなど、製造誤差による画角の変化の大きいレンズの測定も可能となる。また、本実施形態では軸外用受光センサー１４のＭ像およびＳ像を検出する縦ラインセンサー１４ａおよび横ラインセンサー１４ｂが小ステージ１１上にあり、一体に動くように構成されているが、縦ラインセンサー１４ａおよび横ラインセンサー１４ｂをそれぞれ独立したプレート上に配置して、それぞれ独立して作動するように構成することも可能である。
【００２２】
なお、受け部８が固定されているセンサー架台部１９には、測定部６を機械軸７に沿って移動させる（図１においては左右方向に移動させる）測定駆動部１５が設けられている。これらの大ステージ駆動部１０、小ステージ駆動部１２、測定駆動部１５、軸上用受光センサー１３、および、軸外用受光センサー１４と、照明側制御部１７とは制御部１６に電気的に接続されており、大ステージ駆動部１０、小ステージ駆動部１２、および、測定駆動部１５の作動が制御されて、測定部６、大および小ステージ９，１１の作動が制御され、また、照明側制御部１７を介してチャート板３および被検レンズ４の作動が制御されるとともに、軸上用および軸外用受光センサー１３，１４からの検出信号が処理される。また、制御部１６には、検査結果が出力される表示部２１（例えば、ディスプレイ装置やプリンタ）が接続されている。そして、制御部１６では、軸上用および軸外用受光センサー１３，１４からの検出信号を後述する方法により処理して被検レンズ４の光学特性を算出し、算出された結果を表示部２１に出力するように構成されている。
【００２３】
以下、本実施形態の検査装置１による被検レンズ４の検査手順（制御部１６での処理）を、図４のフローチャートを合わせて用いて説明する。この検査装置１における被検レンズ４の測定においては、初期設定（ステップＳ１００）として、予め被検レンズ４の理想的なレンズデータを用いて、像面から物体面までを光線追跡してその撮影距離と実際の物体高を求めて、制御部１６に設定する。なお、制御部１６には、これらの設定値やセンサー１３，１４の測定値等が記憶されるメモリが設けられている。制御部１６は、検査装置１のチャート板３と軸上用及び軸外用受光センサー１３，１４の距離を、測定駆動部１５の作動を制御して測定部６を機械軸７に沿って移動させることにより、計算上の撮影距離と一致させる。
【００２４】
次に、軸上用受光センサー１３および軸外用受光センサー１４により、軸上像および軸外像を取得する（ステップＳ２００）。ここで、上述のような被検レンズ４を照明部５にセットすると、その被検レンズ４に透過偏芯がある場合は、スリット像が大ステージ９の測定側の原点からずれた所に形成される。このような場合、大ステージ９を測定面内で縦方向と横方向に作動させて軸上像を走査し、軸上用受光センサー１３からの検出信号を制御部１６で処理してチャート板３の軸上像の像位置を検出する。この像位置の検出方法としては、例えば、線像の重心又は一番出力の高い画素の座標を像の位置として検出する。このとき、被検レンズ４の透過偏芯誤差が大きい場合、軸上用受光センサー１３からチャート像が完全に外れてしまう場合がある。よって、大ステージ９を作動させて走査する手順を予め制御部１６に設定しておく必要がある。例えば、大ステージ９を、ある矩形の範囲を外側から内側に向かって渦巻き状に作動させることにより、効率的に走査するように構成すると、走査する時間を節約できる。制御部１６は、走査した後、軸上用受光センサー１３の縦ラインセンサー１３ａ及び横ラインセンサー１３ｂのそれぞれの略中心に軸上検査用チャート３ａの像の光量のピークが位置するように大ステージ９を移動させ、その位置を原点として記憶し、センタリングを終了する（この原点が、上述の測定側の原点に一致する）。
【００２５】
また、制御部１６は、小ステージ１１についても、大ステージ９の対角線方向に移動させて、上述の軸上用受光センサー１３と同様に、軸外用受光センサー１４の検出値から軸外検査用チャート３ｂの像の光量のピークが軸外用受光センサー１４の縦ラインセンサー１４ａ及び横ラインセンサー１４ｂのそれぞれの略中心に位置するようにこの小ステージ１１を作動させる。なお、小ステージ１１については、図２に示すように矩形状の大ステージ９の対角線方向（斜め４５°）に作動させる構成だけでなく、上下方向と左右方向の２軸で作動させるように構成することも可能である。
【００２６】
この検査装置１による被検レンズ４の検査は、制御部１６から制御信号を照明側制御部１７に送信し、チャート板３を光軸（機械軸７）に対して所定の移動量だけ前後させて（例えば、０．１ｍｍ刻みで、最良像面となる位置を基準に±１．０ｍｍ程度）デフォーカスし、最良像面とその前後の領域を軸上用および軸外用受光センサー１３、１４で測定する。軸上用受光センサー１３での強度分布の出力が一番高い所を基準として、再度デフォーカスをかける。このとき、センサー出力が８ビット以下になるときはセンサーの蓄積時間を長くして出力を持ち上げる。そして、センサー毎に予め測定していたバックグラウンドの明るさを差し引き強度分布の０レベルを決定する。
【００２７】
図５はある空間周波数において軸上像と軸外像（周辺像高Ａと周辺像高Ｂ）とについてのＭＴＦのデフォーカス特性である。各像高の関係は図６に示すとおりであり、１断面内に含まれた像高のデフォーカス特性を示している。軸上像と周辺像高のＭＴＦのピーク位置の差を像面湾曲として閾値で判定する。全象限を規制することで全画面内の平均像面が抑えられる。偏芯による像面の傾きは、任意の周辺像高のピーク位置の差が最大となる値に閾値を設定すれば良い。図５ではセンターベストの像面位置に対して周辺像高Ａがプラス、周辺像高Ｂがマイナスとなり像面チルトが発生している。なお、一般に被検レンズ４のＦナンバーにより焦点深度が決まるので、これを閾値としても良い。
【００２８】
このようにして、任意の空間周波数で軸上光束がベストとなる光軸と垂直な平面で軸上像と軸外像とを取得すると、制御部１６は、まず、軸上像の処理を行い、所定の空間周波数におけるＭＴＦ値とＰＴＦ値を算出する（ステップＳ３００）。処理の詳細を、図７に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
ここで、周辺像（軸外像）の非対称性は、コマによる非対称性と偏芯による非点収差や像面の傾き等の非対称性が合成されているため、測定結果よりこれらを成分ごとに切り離して考えることはできない。しかし、軸上像（センター像）の重心のズレる方向が点像強度分布のどの方位に発生しているのかということがわかれば、軸上像の偏芯と周辺像の偏芯との関連性が明確となる。光学系に偏芯がなくコマが外方のポイントスプレッドファンクション（以降、「ＰＳＦ」と呼ぶ）は図８（ａ）のようになり、コマが内方のＰＳＦは図８（ｂ）のようになる。また、偏芯がありコマが少ない光学系のＰＳＦは図８（ｃ）のようになり、全画面で同じ方向に重心がずれる。この図８（ａ），（ｂ）のような状態は設計上の話であり、実際の製造上は偏芯が存在して図８（ｃ）のようになる。なお、３次収差では偏芯がないときのコマは画角に比例するため、軸上像には存在しないが、偏芯コマは画角に無関係で開口の自乗に比例するために、画面内に一様に現れる。また、偏芯がある場合の非点収差と像面の傾きは、開口と画角に比例する。
【００３０】
図９は軸上用受光センター１３の縦横のラインセンサー１３ａ，１３ｂにおいて、重心が２２５度方向にずれている状態を示している。それぞれの強度分布の重心のずれる方向は、縦方向と横方向、時計回りに４５度−２２５度方向、１３５度−３１５度方向の４断面８方位に分類できる。縦ラインセンサー１３ａと横ラインセンサー１３ｂのそれぞれの基準座標からのズレをベクトル化すれば方向性が明確となるが、これ以上細かい方位の判断は２本のラインセンサーの組み合わせからでは難しい。強度分布を取り込み、０レベルを決定して有効なデータ列にして走査長が決定される。図１０は走査長Ｌの中心から重心が下方向にずれている状態である。各象限のラインセンサー毎に重心ズレのベクトルが表示されると良い。図１１はセンサー上で重心が上方向にずれた状態を示している。周辺像の非対称性からもセンターへ情報を提供できる。この図１１のように、センターに現れた重心ずれの方向が周辺でも同じである場合は偏芯コマの影響と判断でき、センター像の調芯を行えば被検レンズ４の性能はほぼ回転対象成分の収差から構成され、レンズ群間隔、面精度等を調査することで解決が可能となる。
【００３１】
ＰＴＦ値を算出するには、像の位置が重要となる。コマ収差のない、ある像が座標軸ｘ上でＡだけシフトしたとき、位相成分φ（ｕ）と空間周波数ｕとの関係は次式（１）のようになる。なお、Ａ＞０である。
【００３２】
【数１】
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【００３３】
式（１）からわかるように、元々コマ収差が存在せず非対称性がなかったとしても像の位置が変わると、ＰＴＦ値はｕ＝０を通る直線の傾きとなって現れることになる。図１２（ａ）に、ｘ＞０を右とした場合に、像をＡだけシフトしたときのＰＴＦ値を示す。また、図１２（ｂ）に、−Ａだけシフトさせた場合のＰＴＦ値を示し、図１２（ｃ）に、シフトがない場合のＰＴＦ値を示す。このように像位置が変わることで強度分布の形状が変化していなくてもＰＴＦ値は変化する。予め被検レンズ４のディストーションを別の手段で実測して基準となるセンサー上の座標を設定する必要がある。さらにＬＳＰ（線像強度分布）の重心をその座標に置く事でＰＴＦの傾き成分は除去が可能となる。主光線で基準を決めたい所であるが、チャート３を発した光線群がセンサー１３，１４上に結像する座標はわかってもそれぞれの光線と像位置の関連は知る術もない。
【００３４】
本処理では、まず、軸上像（センター像）について、縦ラインセンサー１３ａで検出したＭ像のＭＴＦ値を算出する（ステップＳ３０１）。次に、このＭ像の線像強度分布の重心位置を算出し（ステップＳ３０２）、算出された重心位置を原点として当該Ｍ像のＰＴＦ値を算出する（ステップＳ３０３）。続いて、横ラインセンサー１３ｂで検出したＳ像のＭＴＦ値を算出し（ステップＳ３０４）、このＳ像の線像強度分布の重心位置を算出した後（ステップＳ３０５）、算出された重心位置を原点として当該Ｓ像のＰＴＦ値を算出する（ステップＳ３０６）。以上より、軸上像の処理を終了する。
【００３５】
以上のような軸上像の処理（ステップＳ３００）の次に、軸外像の処理を行い、ＭＴＰ値およびＰＴＦ値を算出する（ステップＳ４００）。処理の詳細を、図１３に示すフローチャートを合わせて用いて説明する。
【００３６】
まず、４つの軸外用受光センサー１４で検出した軸外像のうちのいずれか１つの軸外像について、縦ラインセンサー１４ａで検出したＭ像のＭＴＦ値を算出する（ステップＳ４０１）。次に、このＭ像の線像強度分布の重心位置を算出し（ステップＳ４０２）、算出された重心位置を原点として当該Ｍ像のＰＴＦ値を算出する（ステップＳ４０３）。続いて、横ラインセンサー１４ｂで検出したＳ像のＭＴＦ値を算出し（ステップＳ４０４）、このＳ像の線像強度分布の重心位置を算出した後（ステップＳ４０５）、算出された重心位置を原点として当該Ｓ像のＰＴＦ値を算出する（ステップＳ４０６）。その後、全ての軸外像についてＭＴＦ値の算出およびＰＴＦ値の算出処理が終わったか否か判定し（ステップＳ４０７）、処理する軸外像点があれば次の軸外像点について、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０６の処理を繰り返す。各象限の軸外像全てについて処理が終了した場合は、軸外像の処理を終了する。
【００３７】
なお、偏芯による非点収差と像面の傾きとは、各像高のベストフォーカス位置より判断が可能である。そして、偏芯による歪曲収差は画角の二乗に比例する。周辺像の結像される像の放射方向の重心位置の、基準位置からのずれによって、歪曲収差が判断可能となる。この基準位置の設定は、予め設計上の歪曲とするかあるいは各象限の軸上像からの結像位置の平均とすればよい。
【００３８】
軸外像の処理（ステップＳ４００）が終了したら、上述の算出結果に基づいて被検レンズ４により結像された像の重心のズレ方向を判定する（ステップＳ５００）。今、光源２側から機械軸７の延びる方向より測定平面を見たときに、測定側の原点を中心に、水平方向をＸ軸とし、垂直方向をＹ軸とすると、図１４に示すように、反時計回りに右上から１象限、２象限、３象限、４象限となり、周辺象限の放射方向に軸外用センサー１４の縦ラインセンサー１４ａ及び横ラインセンサー１４ｂが配置され、中心（光軸（機械軸７）の近傍）に軸上用センサー１３の縦ラインセンサー１３ａ及び横ラインセンサー１３ｂが配置される。このステップＳ５００では、これらの軸上用センサー１３による測定値と軸外用センサー１４の測定値とから被検レンズ４０により結像される像の重心のズレ方向を判定する。なお、軸外像から重心ズレの情報を得る場合はＳ像が適している。Ｍ像は元々光学系のコマ収差により非対称性があり、各周辺像高同士の重心のズレの大小を比較して初めて重心ズレと判断できるからである。
【００３９】
ここで、図１４に示すように４断面８方位（Ｘ軸及びＹ軸方向と、対角線方向）に重心ズレを分類しようとすると、図１５に示すように、軸上用受光センサー１３の縦ラインセンサー１３ａ（Ｍ像）及び横ラインセンサー１３ｂ（Ｓ像）における重心のズレ方向（縦ラインセンサー１３ａを「軸上縦線」で示す、横ラインセンサー１３ｂを「軸上横線」と示す）と、各象限に配置された４つの軸外用受光センサー１４の横ラインセンサー１４ｂ（Ｓ像）の重心ズレの方向（「第１象限Ｓ〜第４象限Ｓ」として示す）との組み合わせから、この被検レンズ４の重心ズレの方向を判定することができる。なお、この図１５において、重心ズレ方向は、測定部６の測定平面において、上述のＸ軸の正方向を０°とし、測定側の原点を中心とする反時計回りの回転角として定義される。また、「＋」は予め決められた一方の方向に重心がズレている場合を示し、「−」は他方にズレている場合を示し、「０」は略中心に位置する場合を示している。
【００４０】
本実施形態においては、制御部１６のメモリ上に、図１５に示すテーブルを記憶しておき、ステップＳ３００及びステップＳ４００で算出された各センサー１３，１４の線像強度分布の重心のズレから、この被検レンズ４の重心のズレ方向を求めるように構成されている。
【００４１】
このようにして、被検レンズ４の重心のズレ方向が判定されると、処理結果を表示部２０へ出力する（ステップＳ６００）。この場合、例えば図１６に示すように、ステップＳ３００で算出した軸上用受光センサー１３のＭＴＦ値とＰＴＦ値（図１６の中央のグラフ）、及び、ステップＳ４００で算出した軸外用受光センサー１４の各象限のＭＴＦ値とＰＴＦ値（図１６の外周４つのグラフ）を同じ画面上に表示するとともに、ステップＳ５００で判定した重心のズレ方向を表示する。ここで、図１６のグラフにおいて、Ｈは載置面に水平方向の像のＭＴＦ値及びＰＴＦ値を示し、Ｖは載置面に垂直方向の像のＭＴＦ値及びＰＴＦ値を示し、Ｍはメリジオナル像のＭＴＦ値及びＰＴＦ値を示し、Ｓはサジタル像のＭＴＦ値及びＰＴＦ値を示す。なお、制御部１６にハードディスク等で構成される記憶部２２を接続し、これらの光学特性情報（軸上用および軸外用受光センサー１３，１４で測定した点像および線像強度分布や、これらの強度分布から上述の処理により求められたＭＴＦ値，ＰＴＦ値）を、製品の性能解析等の資料とするために、この記憶部２２に記憶するように構成しても良い。
【００４２】
このように軸上像及び軸外像のＭＴＦ値およびＰＴＦ値を同じ画面で見ることにより、当該被検レンズ４の結像性能の特徴が把握しやすくなる。すなわち、図１６に示す例では、下方向に重心がずれていることがわかる。軸上像の断面Ｖの強度分布は偏芯の影響を受け、この強度分布が非対称性持ち、断面Ｖと直交する断面Ｈの強度分布は対称性を失うことはない。よって、断面ＨのＭＴＦ−ｕ（ｕ：複素空間での座標）は断面ＶのＭＴＦ−ｕより高い結果となる。また、ＰＴＦは、線形性が高い程光学性能が劣化せず、ＭＴＦは高くなる。従って、ＰＴＦに、ある周波数で曲がりが生じている場合は、ＭＴＦでもその周波数以降が低くなる。
【００４３】
測定データの詳細を確認する際には、一つの像高の情報を拡大して表示させるように構成するのが好ましい。また、数多い情報から、解析に適した情報のみを取り出し、技術者に直感的に伝えるよう構成することが望ましく、検査結果を迅速に把握し易いものとなり、量産検査にも好適なものとなる。また、上述のＭＴＦ値およびＰＴＦ値のグラフを表示する代わりに、軸上用および軸外用受光センサー１３，１４の検出結果から算出されたＰＴＦ値より、その偏芯方向を図９に示す記号で表示することも可能である。この場合、中心の円が計測位置を示し、そこから延びる箒状の尾の方向が偏芯方向、長さが偏芯量（ＰＴＦ値のグラフにおけるｕ＝０のときの傾き）を示す。
【００４４】
なお、干渉計、あるいはハルトマンセンサーを用いて光学系の透過波面や横収差を測定し収差関数にフィッティングするならば夫々の収差の成分の大きさがわかりやすいが、被検レンズ４のセッティング時間の長さやセンターと周辺同時測定が困難である。そのため、干渉計、あるいはハルトマンセンサーを用いる場合には、量産検査ではなく、被検件数の少ない詳細検査に好適なものとなる。
【００４５】
以上の情報を元に、製造組立の技術者がセンターの像（軸上像）の重心が強度分布の中心にくるように、光学系の一部のレンズ群をシフトチルトさせる。補正群を動かす方向は補正群が凸群か凹群で逆になる。一般に画角が小さい望遠系のレンズは周辺像（軸外像）もセンターの影響を受ける。このようなレンズはセンターの偏芯コマを少なくする事で、全画面に渡って回転対象な収差成分にすることが可能である。画角の大きいレンズの場合は偏芯による非点収差と像面の傾きが支配的となる。よってセンター（軸上像）の情報だけでは足りず、周辺像（軸外像）の非対称性から判断することとなる。偏芯による非点収差と像面の傾きとは各像高のベストフォーカス位置より判断が可能である。そして偏芯による歪曲収差は画角の自乗に比例する。周辺像（軸外像）の結像される像の放射方向の重心位置の基準位置よりのずれでこれが判断可能となる。基準位置の設定は予め設計上の歪曲とするかあるいは各象限のセンターよりの結像位置の平均とすればよい。
【００４６】
本実施形態では、以上のように、周辺の各象限における強度分布の重心位置を使う事で単にＭＴＦ値を求めるだけでなく、レンズの偏芯を再調整する情報（ＰＴＦ値）を提供する事が可能となる。従って、ラインにおいて被検レンズ４の製品としての「不合格」、「合格」判定をＭＴＦ値で行い、「不合格」判定であった場合に指針を明確化できることとなる。
【００４７】
なお、以上の説明においては、測定平面をＸ軸及びＹ軸で分割して４つの領域（象限）を形成し、この領域毎に軸外用受光センサー１４を配置した場合について説明したが、図１７に示すように、この測定平面内を３つの領域（象限）に分割し、それぞれの領域に軸外用受光センサー１４を配置しても、被検レンズ４により形成される像の重心のズレ方向を上述の方法により判定することができる。この場合、被検レンズ４の重心ズレの方向を判定するための、軸上用受光センサー１３の縦ラインセンサー１３ａ（Ｖ像）及び横ラインセンサー１３ｂ（Ｈ像）における重心のズレ方向と、各象限に配置された３つの軸外用受光センサー１４の横ラインセンサー１４ｂ（Ｓ像）の重心ズレの方向（「第１象限Ｓ〜第３象限Ｓ」として示す）との組み合わせは、図１８に示す関係となる。もちろん、５つ以上の領域に分割して、それぞれの領域に軸外用受光センサー１４を配置する構成としても良い。
【００４８】
また、以上の説明においては、所定の断面の線像強度分布の重心位置を求め、この重心位置を原点としてＰＴＦ値を算出するように構成した場合について説明したが、例えば、被検レンズ４の光源２側に開口絞りを設け、この開口絞りにより照明光のうち、機械軸７およびその近傍を通る光だけが通過するようにし、この照明光が軸上および軸外用センサー１３，１４に結像する位置をＰＴＦ算出の原点とするように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る検査装置の構成示す説明図である。
【図２】センサーの配置および動作を示す説明図である。
【図３】チャート板の構成を示す説明図である。
【図４】この検査装置による撮影レンズの結像性能の測定手順を表すフローチャートである。
【図５】センター（軸上像）及び周辺像高（軸外像）におけるでフォーカスとＭＴＦとの関係を示す説明図である。
【図６】センターと周辺像高の関係を示す説明図である。
【図７】軸上像の処理手順を表すフローチャートである。
【図８】点像強度分布における軸上像の重心のズレ方向を説明するための説明図であって、（ａ）は光学系に偏芯がなくコマが外方のＰＳＦを示し、（ｂ）はコマが内方のＰＳＦを示し、（ｃ）は偏芯がありコマが少ない光学系のＰＳＦを示す。
【図９】縦ラインセンサーと横ラインセンサーにおいて検出される像の重心のズレを示す説明図である。
【図１０】センサーの走査長Ｌにおける重心位置のずれ方向を説明するための説明図である。
【図１１】センサー上で重心が上方向にズレた状態を示す説明図である。
【図１２】位相成分φ（ｕ）と空間周波数ｕとの関係を説明するための説明図であり、（ａ）は像を右方向にＡだけシフトしたときのＰＴＦを示し、（ｂ）は左方向にＡだけシフトさせた場合のＰＴＦを示し、（ｃ）はシフトがない場合のＰＴＦを示す。
【図１３】軸外像の処理手順を表すフローチャートである。
【図１４】測定平面における象限とセンサーとの関係を説明する説明図である。
【図１５】各センサーの重心のズレから被検レンズの重心のズレ方向を判定するためのテーブルを示す説明図である。
【図１６】測定結果の出力例を示す説明図である。
【図１７】測定平面を３つの領域に分割してそれぞれに軸外用受光センサーを配置した場合の構成を示す説明図である。
【図１８】軸外用受光センサーが３つの場合に、各センサーの重心のズレから被検レンズの重心のズレ方向を判定するためのテーブルを示す説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  検査装置    ３  チャート板    ４  被検レンズ    ７  機械軸（光軸）
１３  軸上用受光センサー
１３ａ  縦ラインセンサー    １３ｂ  横ラインセンサー
１４  軸外用受光センサー    １４ａ，１４ｂ  ラインセンサー
１６  制御部    ２０  表示部
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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