(57)【要約】【課題】レンズ性能検査装置において、小型化が容易であり、測定精度を向上することができるようにする。【解決手段】レンズ性能検査装置１は、光源１１と、検査光束Ｌａ、Ｌｂを空間変調する検査用チャート１２と、空間変調された検査光束Ｌａ、Ｌｂを被検レンズ１３に導くとともに、被検レンズ１３の物体側から被検レンズ１３を透過する光束を第１の光路から分岐して第２の光路に導くハーフミラー１６と、被検レンズ１３の物体側に配置され、被検レンズ１３を透過した検査光束Ｌａ、Ｌｂを反射して、被検レンズ１３に再入射させる反射ミラー１４と、第２の光路上において、第１の光路上の検査用チャート１２と共役の関係にある被検レンズ１３の像面位置に配置された撮像素子１７と、撮像素子１７からの出力信号に基づいて被検レンズ１３の性能を評価する演算部１８とを備える。【選択図】図１
2010223828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検レンズによって検査パターンの像を結像させて、前記被検レンズの性能を検査するレンズ性能検査装置であって、
検査光束を発生する光源と、
前記被検レンズの像側で該被検レンズと前記光源との間に配置され、前記検査パターンに基づいて、前記光源で発生された前記検査光束を空間変調する検査用チャートと、
前記検査用チャートから前記被検レンズまでの第１の光路上に配置され、前記検査用チャートによって空間変調された前記検査光束を前記被検レンズに導くとともに、前記被検レンズの物体側から前記被検レンズを透過する光束を前記第１の光路から分岐して第２の光路に導く光路分岐部材と、
前記被検レンズの物体側に配置され、前記被検レンズを像側から透過した前記検査光束を反射して、前記被検レンズに再入射させる反射光学系と、
前記第２の光路上において、前記光路分岐部材、前記被検レンズ、および前記反射光学系で構成される光学系によって前記第１の光路上の前記検査用チャートと共役の関係にある前記被検レンズの像面位置に配置された受光部と、
該受光部からの出力信号に基づいて前記被検レンズの性能を評価する評価演算部とを備えることを特徴とするレンズ性能検査装置。
【請求項２】
前記検査用チャートは、前記被検レンズの焦点面に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のレンズ性能検査装置。
【請求項３】
前記反射光学系は、１枚構成の反射面を有し、
該反射面は、前記被検レンズを像側から透過した前記検査光束を、該検査光束の主光線に沿う方向に反射して、前記被検レンズに再入射させることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ性能検査装置。
【請求項４】
前記反射光学系は、
前記反射面が前記被検レンズの光軸に対して傾斜角可変に設けられたことを特徴とする請求項３に記載のレンズ性能検査装置。
【請求項５】
前記反射光学系は、複数の反射面を有し、
該複数の反射面の１つは、前記被検レンズの光軸に対して傾斜角可変に設けられ、前記被検レンズを像側から透過した検査光束の主光線に直交する傾斜角をとる第１の傾斜状態と、前記検査光束の主光線に斜めに傾斜する少なくとも１つの傾斜角をとる第２の傾斜状態とが可能とされた可動反射面からなり、
前記複数の反射面の他は、前記可動反射面が前記第２の傾斜状態の１つにおいて反射された前記検査光束を、前記被検レンズに再入射させるように設けられた反射面もしくは反射面群からなることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ性能検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ性能検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検レンズによって検査パターンの像を結像させて、被検レンズの性能を検査するレンズ性能検査装置として、被検レンズのＭＴＦを測定するＭＴＦ測定装置が知られている。
例えば、特許文献１には、光源からの光を発光側スリットとコリメータレンズを通して被検光学系（被検レンズ）に入射し、被検光学系によって成形されるスリット像の位置に受光側スリットを配置し、発光側スリットおよび受光側スリットのうちいずれか一方のスリットを走査させながら、受光側スリットを通過する光量を検出器によって測定し、スリット像のフーリエ変換することによって、被検光学系のＭＴＦを求めるＭＴＦ測定装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３８７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来のレンズ性能検査装置には、以下のような問題があった。
近年では、一眼レフデジタルカメラの需要が増加しており、交換レンズも数多く販売されている。このため、多様な画角を有するレンズのレンズ性能の検査を行う必要がある。
特許文献１に記載の技術では、このようなレンズの光学性能を検査するとき、特に望遠レンズの場合、コリメータレンズの性能が測定値へ影響することを軽減するため、長焦点距離で大口径のコリメータレンズを用いる必要がある。そのため、装置が大型化し、かつ高価なものになってしまうという問題がある。
また、このように装置が大型化すると、測定系が、振動、空気の揺らぎの影響を受けやすくなり、高精度な測定を行うことができないという問題がある。
【０００５】
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、小型化が容易であり、測定精度を向上することができるレンズ性能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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、被検レンズによって検査パターンの像を結像させて、前記被検レンズの性能を検査するレンズ性能検査装置であって、検査光束を発生する光源と、前記被検レンズの像側で該被検レンズと前記光源との間に配置され、前記検査パターンに基づいて、前記光源で発生された前記検査光束を空間変調する検査用チャートと、前記検査用チャートから前記被検レンズまでの第１の光路上に配置され、前記検査用チャートによって空間変調された前記検査光束を前記被検レンズに導くとともに、前記被検レンズの物体側から前記被検レンズを透過する光束を前記第１の光路から分岐して第２の光路に導く光路分岐部材と、前記被検レンズの物体側に配置され、前記被検レンズを像側から透過した前記検査光束を反射して、前記被検レンズに再入射させる反射光学系と、前記第２の光路上において、前記光路分岐部材、前記被検レンズ、および前記反射光学系で構成される光学系によって前記第１の光路上の前記検査用チャートと共役の関係にある前記被検レンズの像面位置に配置された受光部と、該受光部からの出力信号に基づいて前記被検レンズの性能を評価する評価演算部とを備える構成とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のレンズ性能検査装置において、前記検査用チャートは、前記被検レンズの焦点面に配置された構成とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のレンズ性能検査装置において、前記反射光学系は、１枚構成の反射面を有し、該反射面は、前記被検レンズを像側から透過した前記検査光束を、該検査光束の主光線に沿う方向に反射して、前記被検レンズに再入射させる構成とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のレンズ性能検査装置において、前記反射光学系は、前記反射面が前記被検レンズの光軸に対して傾斜角可変に設けられた構成とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１または２に記載のレンズ性能検査装置において、前記反射光学系は、複数の反射面を有し、該複数の反射面の１つは、前記被検レンズの光軸に対して傾斜角可変に設けられ、前記被検レンズを像側から透過した検査光束の主光線に直交する傾斜角をとる第１の傾斜状態と、前記検査光束の主光線に斜めに傾斜する少なくとも１つの傾斜角をとる第２の傾斜状態とが可能とされた可動反射面からなり、前記複数の反射面の他は、前記可動反射面が前記第２の傾斜状態の１つにおいて反射された前記検査光束を、前記被検レンズに再入射させるように設けられた反射面もしくは反射面群からなる構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のレンズ性能検査装置によれば、被検レンズを透過した検査光束を反射光学系で反射させ被検レンズに再入射させて受光部に結像させることができるので、小型化が容易であり、測定精度を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレンズ性能検査装置の模式的な概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るレンズ性能検査装置の検査用チャートの模式的な正面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るレンズ性能検査装置の模式的な概略構成図である。
【図４】本発明の第１および第２の実施形態に係るレンズ性能検査装置の軸外光束によるＭＴＦ測定時の反射光学系の位置関係を示す模式的な光路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係るレンズ性能検査装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るレンズ性能検査装置の模式的な概略構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るレンズ性能検査装置の検査用チャートの模式的な正面図である。
【００１５】
本実施形態のレンズ性能検査装置１は、図１に示すように、被検レンズ１３のレンズ性能の検査として、光軸上および光軸外でのＭＴＦ測定を行うことができるものである。
以下では、一例として、無限遠からの光束（平行光束）に対するＭＴＦを測定する場合の例で説明する。
被検レンズ１３は、結像レンズとして用いることができる適宜のレンズまたはレンズ群を採用することができる。例えば、カメラ用の望遠レンズなどの例を挙げることができる。
なお、被検レンズ１３は、図示しない被検レンズ保持部によって、レンズ性能検査装置１に対して、位置合わせされた状態に保持されている。
レンズ性能検査装置１の概略構成は、光源１１、検査用チャート１２、ハーフミラー１６（光路分岐部材）、反射ミラー１４（反射光学系）、傾動機構１５、撮像素子１７（受光部）、および演算部１８（評価演算部）を備える。
【００１６】
光源１１は、検査光束を発生するもので、本実施形態では、被検レンズ１３の像側に被検レンズ１３の像側焦点位置を間に挟んで、被検レンズ１３に対向するように配置されている。光源１１の構成としては、例えば、ハロゲンランプや蛍光ランプ等の光源を採用することができる。
なお、特に図示しないが、光源単体の配光特性によっては、光源１１として、光源単体の配光特性を均一化するため、拡散板や照明光学系等を適宜併用した光源ユニットからなる構成としてもよい。
【００１７】
検査用チャート１２は、被検レンズ１３のＭＴＦを測定するための検査パターンに基づいて、光源１１で発生された検査光束を空間変調する部材であり、被検レンズ１３の像側において被検レンズ１３と光源１１との間の光軸Ｏ１上に配置されている。これにより、光源１１から放射された検査光束によって、検査用チャート１２の背後（被検レンズ１３と反対側）から照明されるようになっている。
本実施形態では、無限遠からの光束によるＭＴＦを測定するため、検査用チャート１２は被検レンズ１３の像側焦点面に整列して配置されている。
【００１８】
検査パターンとしては、検査用チャート１２で空間変調される光束の空間周波数が既知の広帯域を有していればよく、よく用いられる例としては、例えば、ピンホール、スリット、ナイフエッジなどの検査パターンを挙げることができる。
本実施形態の検査用チャート１２ではピンホールからなる検査パターンを採用している。一例としては、図２に示すように、円形開口１２ａと、円形開口１２ａの周りの矩形状の有効画像領域の範囲内に格子状に配列された８個の円形開口１２ｂとからなる検査パターンを挙げることができる。
この検査用チャート１２は、円形開口１２ａの開口の中心が光軸Ｏ１を通るように配置されている。このため、円形開口１２ａから被検レンズ１３側に出射される検査光束Ｌａは、主光線が光軸Ｏ１に一致された軸上光束となる。
また、各円形開口１２ｂから被検レンズ１３側に出射される各検査光束Ｌｂは、いずれも、像高が高い位置から出射されるため、被検レンズ１３に対する軸外光束となっている。
なお、このような円形開口１２ｂの個数、配置パターン、および配置像高は一例であって、必要に応じて適宜の個数、配置パターン、および配置像高に設定することができる。
【００１９】
このような検査用チャート１２は、例えば、金属薄板にエッチングを施して円形開口１２ａ、円形開口１２ｂを形成することによって作製することができる。また、ガラス基板に円形開口１２ａ、１２ｂを除く領域にクロムコートを施すことによって作製することもできる。
【００２０】
ハーフミラー１６は、検査用チャート１２と被検レンズ１３との間の光路上に配置され、検査用チャート１２の円形開口１２ａ（１２ｂ）から出射される検査光束Ｌａ（Ｌｂ）の一部を被検レンズ１３側に透過させて、被検レンズ１３に導くとともに、被検レンズ１３の物体側から透過して、被検レンズ１３の像側を進む光束の一部を光軸Ｏ１と交差する方向に反射して、検査光束Ｌａ（Ｌｂ）の光路から分岐せしめる光路分岐部材である。
本実施形態では、光軸Ｏ１が略９０°をなす方向に反射される。以下、この反射後の光軸を光軸Ｏ２と称する。
【００２１】
反射ミラー１４は、平面からなる反射面１４ａを被検レンズ１３に対向させた状態で、被検レンズ１３の物体側に配置された平面ミラーである。本実施形態の反射ミラー１４は、反射面１４ａの裏面側において、ミラー支持部１５ｃを介して傾動機構１５に固定されている。
傾動機構１５は、ミラー支持部１５ｃによって固定された反射ミラー１４を、反射面１４ａと光軸Ｏ１との交点Ｒ１を傾動中心として、傾動可能に保持する反射光学系傾動機構である。
本実施形態の傾動機構１５は、一定の回転軸線を中心に回転する回転ステージ１５Ｂと、この回転ステージ１５Ｂ上に固定されたゴニオステージ１５Ａとからなる。
ゴニオステージ１５Ａは、回転ステージ１５Ｂの回転部分に固定された固定部１５ｂと、この固定部に対して１軸回りに傾動可能に設けられミラー保持部１５ｃが中心部に突設された傾動部１５ａとからなる。
傾動機構１５は、回転ステージ１５ｂの回転軸線が光軸Ｏ１と同軸となり、傾動部１５ａの傾動中心軸線が点Ｒ１を通って光軸Ｏ１と直交するように配置されている。
【００２２】
このような傾動機構１５の構成により、回転ステージ１５Ｂを回転させて傾動方向を設定して、ゴニオステージ１５Ａによる傾動を行うことができる。そして、ミラー保持部１５ｃに固定された反射ミラー１４の反射面１４ａが、点Ｒ１を傾動中心として光軸Ｏ１に交差する任意方向に傾斜できるようになっている。
このため、傾動機構１５の傾動方向、傾動角を変化させることで、反射面１４ａの法線が反射ミラー１４に入射する検査光束Ｌａ（Ｌｂ）の主光線と平行となるように、反射面１４ａの光軸Ｏ１に対する傾斜角を調整することができる。この場合、反射面１４ａは、被検レンズ１３を像側から透過した検査光束Ｌａ（Ｌｂ）を、検査光束Ｌａ（Ｌｂ）の主光線に沿う方向に反射して、被検レンズ１３に再入射させることができる。
以下では、反射ミラー１４の傾斜角を調整することによって、検査光束Ｌａ（Ｌｂ）がその主光線に沿う方向に反射された反射光束を検査光束ＬＡ（ＬＢ）と称する。検査光束ＬＡ（ＬＢ）は、ハーフミラー１６によって光路分岐されるまでの間、検査光束Ｌａ（Ｌｂ）の光路を逆進することになる。
【００２３】
反射面１４ａの面精度は、なるべく小さいことが好ましいが、例えば、λ／４以下の面精度を有していれば、従来のコリメータレンズによって平行光束を形成するＭＴＦ測定装置よりも高精度な測定を行うことができる。
【００２４】
撮像素子１７は、被検レンズ１３の物体側から像側へ透過し、ハーフミラー１６によって反射されて光路分岐される検査光束ＬＡ（ＬＢ）により結像されてなる検査用チャート１２の像を光電変換する２次元の固体撮像素子である。
撮像素子１７の撮像面１７ａは、ハーフミラー１６によって反射された光路（第２の光路）上で、ハーフミラー１６、被検レンズ１３、および反射ミラー１４で構成される光学系によって検査用チャート１２と共役の関係にある被検レンズ１３の像面位置に配置されている。
撮像面１７ａの大きさは、少なくとも検査用チャート１２の検査パターンをすべて撮像できる大きさを有しており、撮像面１７ａの中心が光軸Ｏ２上に位置するように位置合わせして配置されている。
撮像素子１７に用いることができる２次元の固体撮像素子としては、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ撮像素子などを挙げることができる。
【００２５】
演算部１８は、撮像素子１７の出力信号である映像信号から、２次元画像信号を取得し、この２次元画像信号をフーリエ変換することによって、被検レンズ１３のＭＴＦを算出し、測定結果をモニタ１９に表示させるものである。
演算部１８の装置構成としては、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を採用している。
【００２６】
次に、レンズ性能検査装置１の動作について説明する。
まず、被検レンズ１３の中心部の結像性能を検査する場合について説明する。
この場合、図１に実線で示すように、傾動機構１５によって反射ミラー１４を傾動させ、反射面１４ａが光軸Ｏ１と直交するように調整しておく。
光源１１で発生された検査光束は、その一部が、円形開口１２ａを透過して光軸Ｏ１上の軸上光束として進む検査光束Ｌａを形成する。
この検査光束Ｌａは、その一部がハーフミラー１６を透過し被検レンズ１３に入射して集光される。本実施形態では、円形開口１２ａの中心は被検レンズ１３の像側焦点位置に一致されているので、検査光束Ｌａは、平行な軸上光束として反射ミラー１４に入射する。
このとき、反射面１４ａは、光軸Ｏ１と直交するように調整されているため、検査光束Ｌａは反射面１４ａに対して入射角０°の入射光であり出射角０°で反射される。このため、検査光束Ｌａは検査光束Ｌａの光路を逆進する検査光束ＬＡとして、被検レンズ１３に再入射される。
検査光束ＬＡは、被検レンズ１３の結像作用により像側焦点位置に結像される。したがって、検査光束ＬＡのうち、ハーフミラー１６で反射された検査光束ＬＡは、光軸Ｏ２上を進んで撮像素子１７の撮像面１７ａ上に結像され、撮像面１７ａ上に円形開口１２ａの像が形成される。
【００２７】
撮像素子１７は、この像を光電変換し、映像信号をモニタ１９に送出し、映像信号に基づいてモニタ１９上に円形開口１２ａの像を表示する。
このとき、もし、傾動機構１５の調整誤差等があって所望の測定箇所に対応する像位置である撮像面１７ａと光軸Ｏ２との交点位置と異なる位置に、円形開口１２ａの像が表示されている場合には、検査者はモニタ１９を見て、傾動機構１５によって表示位置が適切となるように反射面１４ａの傾きを調整する。
【００２８】
円形開口１２ａの像が適切な位置に表示されていることが確認できたら、検査者は、適宜の操作部等（不図示）を介して演算部１８に測定開始を指示し、演算部１８によってＭＴＦを算出させる。
演算部１８では、撮像素子１７から送出された映像信号から、撮像面１７ａ上の光強度分布を表す２次元画像信号を生成する。そして、演算部１８は、この２次元画像信号をフーリエ変換することによりＭＴＦを算出する。
この２次元画像信号から得られたＭＴＦは、被検レンズ１３の同じ領域を２回通過した光束から得られたものであるため、算出されたＭＴＦから正の平方根を求め、これを被検レンズ１３の中心部のＭＴＦとする。
演算部１８は、このようにして算出された被検レンズ１３の中心部のＭＴＦをモニタ１９に表示する。
検査者は、モニタ１９に表示されたＭＴＦが被検レンズ１３の許容範囲にあるかどうかを確認して被検レンズ１３の合格、不合格を判定することができる。
【００２９】
次に、被検レンズ１３の軸外の結像性能を検査する場合について説明する。
この場合、図１の破線で示すように、まず傾動機構１５によって反射ミラー１４を傾動させ、反射面１４ａが検査する軸外位置に応じた円形開口１２ｂから出射される検査光束Ｌｂの主光線と直交するように反射面１４ａの傾斜角を調整しておく。
光源１１で発生された検査光束は、その一部が、円形開口１２ｂを透過して、軸外光束として進む検査光束Ｌｂを形成する。
この検査光束Ｌｂは、その一部がハーフミラー１６を透過し被検レンズ１３に入射して集光される。本実施形態では、円形開口１２ｂの中心は被検レンズ１３の像側焦点位置に一致されているので、検査光束Ｌｂは、軸外光束である平行光束として反射ミラー１４に入射する。
このとき、反射面１４ａは、検査光束Ｌｂの主光線Ｐと直交するように調整されているため、検査光束Ｌｂは反射面１４ａに対して入射角０°の入射光であり出射角０°で反射される。このため、検査光束Ｌｂは検査光束Ｌｂの光路を逆進する検査光束ＬＢとして、被検レンズ１３に再入射される。
検査光束ＬＢは、被検レンズ１３の結像作用を受けて、ハーフミラー１６で反射され、光軸Ｏ２に対する軸外光束として進んで撮像素子１７の撮像面１７ａ上に結像され、撮像面１７ａ上に円形開口１２ｂの像が形成される。
【００３０】
撮像素子１７および演算部１８における動作は、中心部の測定と同様に行われ、算出された軸外位置におけるＭＴＦがモニタ１９に表示される。
なお、傾動機構１５の傾動方向、傾動角の位置合わせ誤差により、所望の測定箇所と異なる位置に、円形開口１２ｂの像が表示されている場合には、傾動機構１５によって、円形開口１２ｂの像の位置を調整してから、演算部１８のＭＴＦの算出を行うようにする。
このようにして、検査者はモニタ１９に表示されたＭＴＦから被検レンズ１３の合格、不合格を判定することができる。
【００３１】
本実施形態のレンズ性能検査装置１によれば、測定誤差を低減するために、高精度に仕上げられた高価なコリメータレンズを用いることなく、ＭＴＦ測定を行うことができる。このため、安価な装置を構成できる。
また、反射ミラー１４によって、被検レンズ１３を透過した検査光束Ｌａ、Ｌｂを反射させて、被検レンズ１３に再入射させることによって測定を行うので、装置を小型化することができる。
従来のようにコリメータレンズを使用する場合、その光学性能が測定するＭＴＦ値に極力影響しないようにするには、コリメータレンズは、被検レンズ１３の５倍以上の焦点距離と被検レンズ１３と同等の口径が必要となる。
例えば、焦点距離３００ｍｍ、口径１００ｍｍの望遠用の被検レンズを測定する場合、コリメータレンズは焦点距離１５００ｍｍ、口径１００ｍｍと非常に大きなものが必要となり装置が大型化する。また、このような大型のコリメータレンズは高価になってしまう。
本実施形態のレンズ性能検査装置１によれば、軸外位置のＭＴＦを測定するために反射ミラー１４を傾けて配置したとしても、被検レンズ１３と反射ミラー１４との間隔は、従来のコリメータレンズを用いる装置における光源からコリメータレンズまでの距離１５００ｍｍに比べて十分短くなる。そのため、従来のコリメータレンズを用いたＭＴＦ測定装置より小型化される。
また、このように光路長が短縮されることで振動や空気の揺らぎの影響が軽減できるので、高精度な測定が可能となる。
【００３２】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係るレンズ性能検査装置５０について説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態に係るレンズ性能検査装置の模式的な概略構成図である。
【００３３】
本実施形態のレンズ性能検査装置５０は、上記第１の実施形態のレンズ性能検査装置１の検査用チャート１２、および反射ミラー１４に代えて、それぞれ検査用チャート２２、および反射ミラー２４Ａ、２４Ｂ（反射光学系）を備える。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００３４】
検査用チャート２２は、上記第１の実施形態の検査用チャート１２の各円形開口１２ｂを削除したものである。
【００３５】
反射ミラー２４Ａは、上記第１の実施形態の反射ミラー１４と同様の構成を採用することができる。また、反射ミラー２４Ａは、反射ミラー１４と同様、ミラー支持部１５ｃを介して傾動機構１５の傾動部１５ａに固定されている。すなわち、反射ミラー２４Ａは、傾動機構１５により、反射面２４ａが、反射面２４ａと光軸Ｏ１との交点Ｒ２を傾動中心として、傾動可能に支持されている。
このため、反射ミラー２４Ａは、反射面２４ａが光軸Ｏ１に直交するような傾斜角では、上記第１の実施形態の反射ミラー１４と同様に、円形開口１２ｂから出射されて、ハーフミラー１６、被検レンズ１３を透過した平行な軸上光束である検査光束Ｌａを、被検レンズ１３側に向かう軸上光束である検査光束ＬＡとして反射する第１の傾斜状態をとることができる。
また、反射ミラー２４Ａは、反射面２４ａが、例えば、光軸Ｏ１に対して任意方向に４５°の傾斜角をとる第２の傾斜状態に傾動されることで、検査光束Ｌａを光軸Ｏ１に直交する方向に反射させることができる。
【００３６】
反射ミラー２４Ｂは、第２の傾斜状態とされた反射面２４ａによって反射された検査光束Ｌａを反射して、主光線Ｐが光軸Ｏ１に対して角度θをなす軸外光束である検査光束ＬＣとして、被検レンズ１３に入射させるものである。本実施形態では、予め位置および傾斜角が調整して配置された固定ミラーを採用している。ここで、反射面２４ｂの位置および検査光束ＬＣの角度θは、検査すべき軸外位置の条件から決まる適宜値である。
本実施形態では、反射ミラー２４Ｂの反射面２４ｂは、反射ミラー２４Ａによって光軸Ｏ１に直交する方向に反射された光軸Ｏ３を、光軸Ｏ１に対して角度θをなして被検レンズ１３の入射瞳位置に入射させる位置関係に配置されている。
なお、反射面２４ａ、２４ｂの面精度は、なるべく小さいことが好ましいが、例えば、それぞれλ／４以下の面精度を有していれば、従来のコリメータレンズによって平行光束を形成するＭＴＦ測定装置よりも高精度な測定を行うことができる。
【００３７】
このような構成により、反射ミラー２４Ａの反射面２４ａは、被検レンズ１３の光軸Ｏ１に対して傾斜角可変に設けられ、被検レンズ１３を像側から透過した検査光束Ｌａの主光線に直交する傾斜角をとる第１の傾斜状態と、検査光束Ｌａの主光線に斜めに傾斜する少なくとも１つの傾斜角をとる第２の傾斜状態とが可能とされた可動反射面を構成している。
また、反射ミラー２４Ｂの反射面２４ｂは、反射面２４ａが第２の傾斜状態の１つにおいて反射された検査光束Ｌａを、軸外光束である検査光束ＬＣとして、被検レンズ１３に物体側から再入射させるように設けられた反射面を構成している。
【００３８】
なお、図１は、反射ミラー２４Ｂが１枚の場合の例が記載されているが、軸外光束によるＭＴＦを複数箇所で測定する場合には、測定箇所に応じた複数箇所に反射ミラー２４Ｂが配置されていてもよい。あるいは、反射ミラー２４Ｂは、測定箇所に応じた複数箇所にそれぞれ反射面２４ｂが形成された複数の反射面を有するミラーであってもよい。
【００３９】
次に、本実施形態のレンズ性能検査装置５０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４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の第１および第２の実施形態に係るレンズ性能検査装置の軸外光束によるＭＴＦ測定時の反射光学系の位置関係を示す模式的な光路図である。
【００４０】
被検レンズ１３の中心部の結像性能を検査する場合は、上記第１実施形態の場合と同様であり、反射ミラー１４、反射面１４ａを、それぞれ反射ミラー２４Ａ、反射面２４ａに読み替えればよい。
【００４１】
また、被検レンズ１３の軸外の結像性能を検査する場合は、予め、被検レンズ１３の中心部のＭＴＦを求めておいてから、以下のように測定を行う。
まず、傾動機構１５によって、反射ミラー２４Ａを傾動させ、反射面２４ａを第２の傾斜状態に傾ける。例えば、図３の例では、図示破線で示すように、反射面２４ａを図示反時計回りに４５°傾動させる。
これにより、検査光束Ｌａは、反射ミラー２４Ｂに向かって反射され、反射面２４ｂによって、主光線Ｐが光軸Ｏ１に対して角度θをなして進む軸外光束である検査光束ＬＣが形成される。
検査光束ＬＣは、被検レンズ１３に再入射され、被検レンズ１３の結像作用により像側焦点位置に結像される。したがって、検査光束ＬＣのうち、ハーフミラー１６で反射された検査光束ＬＣは、光軸Ｏ２に対する軸外光束として進んで撮像素子１７の撮像面１７ａ上に結像され、撮像面１７ａ上に円形開口１２ａの像が形成される。
この像位置は、図３に示すように、光学的な共役の位置である検査用チャート２２上では図示Ｃ部に相当する。このため、本実施形態では、第１の実施形態においてＣ部に円形開口１２ｂが設けられた検査用チャート１２を用いて軸外の結像性能を検査するのと略同等の検査となる。
【００４２】
撮像素子１７における動作は、中心部の測定と同様に行われ、モニタ１９に検査光束ＬＣによる円形開口１２ａの像が表示される。
このとき、傾動機構１５の傾動方向、傾動角の調整誤差により、所望の測定箇所と異なる位置に、円形開口１２ａの像が表示されている場合には、上記第１の実施形態と同様に、検査者はモニタ１９を見て、傾動機構１５によって円形開口１２ａの像の位置を調整してから、演算部１８のＭＴＦの算出を行うようにする。
【００４３】
次に、演算部１８では、撮像素子１７から送出された映像信号から、撮像面１７ａ上の光強度分布を表す２次元画像信号を生成する。そして、演算部１８は、この２次元画像信号をフーリエ変換することによりＭＴＦを算出する。
ただし、この２次元画像信号から得られたＭＴＦは、検査光束Ｌａが透過した被検レンズ１３の中心部のＭＴＦと、検査光束ＬＣの透過した領域のＭＴＦとを乗じたものとなっているので、２次元画像信号から得られたＭＴＦを、中心部のＭＴＦで割ったものを被検レンズ１３の軸外のＭＴＦとする。
演算部１８は、このようにして算出された被検レンズ１３の軸外のＭＴＦをモニタ１９に表示する。
検査者は、モニタ１９に表示されたＭＴＦが被検レンズ１３の許容範囲にあるかどうかを確認して被検レンズ１３の合格、不合格を判定することができる。
【００４４】
このように、本実施形態のレンズ性能検査装置５０によれば、測定誤差を低減するために、高精度に仕上げられた高価なコリメータレンズを用いることなく、ＭＴＦ測定を行うことができる。このため、上記第１の実施形態と同様に安価な装置を構成できる。
【００４５】
また、本実施形態では、反射ミラー２４Ａ、２４Ｂによって、被検レンズ１３を透過した検査光束Ｌａを反射させて、被検レンズ１３に再入射させることによって測定を行うので、装置をより小型化することができる。
この点について、図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
図４（ａ）、（ｂ）は、被検レンズ１３が、例えば、半画角４０°の広角なレンズであり、θ＝４０°の軸外のＭＴＦを測定する場合の、反射光学系の配置を示している。
被検レンズ１３に入射する検査光束ＬＢ、ＬＣの主光線は、いずれも、光軸Ｏ１と入射瞳位置Ｔにおいて角度θで交差する主光線Ｐで共通である。また、主光線Ｐと反射面１４ａ、２４ｂとの交点をそれぞれ点Ｓ１、Ｓ２としている。
光軸Ｏ１に対して軸外光束の主光線Ｐを大きく傾けるためには、レンズ性能検査装置１の反射ミラー１４では、図４（ａ）に示すように、反射ミラー１４を傾動中心の点Ｒ１回りに大きく傾けて、点Ｒ１よりも被検レンズ１３に近づいた位置の点Ｓ１で、検査光束Ｌｂを反射しなくてはならない。このため、傾動中心の点Ｒ１と点Ｔとの距離を近づけすぎると、反射ミラー１４の端部が、被検レンズ１３と干渉してしまう。
一方、レンズ性能検査装置５０の反射光学系では、反射面２４ａの傾動中心の点Ｒ２と、反射面２４ｂ上の点Ｓ２とは、点Ｔからの光軸Ｏ１に沿う方向の距離が同一なので、図４（ｂ）に示すように、距離Ｒ２Ｔは、距離Ｒ１Ｔよりも確実に小さい設定とすることができる。
したがって、レンズ性能検査装置５０は、光軸Ｏ１に沿う方向の大きさを、レンズ性能検査装置１よりも小型化することができる。
また、反射ミラー２４Ａ、２４Ｂ自体の大きさは、明らかに、反射ミラー１４よりも小型化することができる。このため、より安価な反射ミラーを採用することができる。
このような差異は、被検レンズ１３が広角になればなるほど顕著になるため、特に広角レンズの結像性能の検査のためには、レンズ性能検査装置５０の方が小型、安価な装置とすることができる。
【００４６】
なお、上記の説明では、受光部として、撮像素子１７を採用した場合の例で説明したが、受光部は、検査用パターンの光強度分布を取得できれば、撮像素子には限定されない。
例えば、受光部として、光量を検出する受光センサと、入射光束を走査するピンホール、スリット、ナイフエッジ等とを備えた構成も採用することができる。
【００４７】
また、上記第２の実施形態の説明では、反射ミラー２４Ｂの配置位置、配置角度が固定された場合の例で説明したが、例えば、反射ミラー２４Ａと同様に、傾動機構１５で傾動可能に支持してもよい。また、このような傾動機構１５を、光軸Ｏ１と直交する方向に移動可能に支持してもよい。
このように反射ミラー２４Ｂの傾斜角あるいは位置を変化させることで、種々の被検レンズ１３の条件に対応が可能である。このため、反射ミラー２４Ｂの枚数を低減することができる。
また、各傾動機構１５等の駆動量を自動的に設定できるようにしてもよい。この場合、例えば、複数の画角の軸外測定を行いたい場合、人による調整の必要がなくなり完全な自動測定が可能となる。
【００４８】
また、上記第２の実施形態の説明では、反射ミラー２４Ａで反射された検査光束Ｌａを、１枚の反射ミラー２４Ｂで１回反射することで、軸外光束を形成した場合の例で説明したが、複数枚の反射ミラー２４Ｂによって反射方向を変えて複数回反射させて、軸外光束を形成してもよい。
また、反射ミラー２４Ａの第２の傾斜状態の光軸Ｏ１に対する傾斜角も４５°に限定されるものではない。
【００４９】
また、上記第２の実施形態の説明では、検査用チャート２２の円形開口１２ａが、軸上光束の検査光束を発生させる場合の例で説明したが、検査用チャート２２の円形開口は軸外光束を発生させるように変形してもよい。例えば、検査用チャート２２は、図３のＣ部に検査用チャート１２の円形開口１２ｂが１つ残された構成を採用してもよい。
この場合、例えば、反射ミラー２４Ｂを傾動機構１５で支持し、反射ミラー２４Ａ、２４Ｂとの役割を交換すれば、Ｃ部からの検査光束は、破線の光路をたどって、実線のような軸上光束を形成することができる。このため、最初に、円形開口１２ｂからの軸外光束のみによる測定を行って、次に、反射ミラー２４Ｂの傾斜角を変えて、軸上光束による測定を行うことができる。
すなわち、第２の実施形態では、複数の反射面のうち可動反射面は、被検レンズを像側から透過した検査光束の主光線に直交する傾斜角をとる第１の傾斜状態と、この検査光束の主光線に斜めに傾斜する少なくとも１つの傾斜角をとる第２の傾斜状態とをとることができればよい。また、複数の反射面の他は、可動反射面が第２の傾斜状態において反射された検査光束を被検レンズに再入射させるように設けられた反射面であればよい。
このように上記第２の実施形態、および上記変形例のレンズ性能検査装置は、検査光束を被検レンズの第１の領域を２回通過させて結像性能を評価し、次に、検査光束を被検レンズの第１の領域、および第１の領域とは異なる第２の領域をそれぞれ１回ずつ通過させて結像性能を評価することで、２つの領域の結像性能を評価することができるレンズ性能検査装置になっており、これら第１のおよび第２の領域は、それぞれ軸上光束および軸外光束の通過する領域に限定されるものではない。
【００５０】
また、上記の説明では、一例として、無限遠からの検査光束によってレンズ性能を検査する場合の例で説明したが、有限系のレンズ性能を検査に用いてもよい。
【００５１】
また、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。
【符号の説明】
【００５２】
１、５０  レンズ性能検査装置
１１  光源
１２、２２  検査用チャート
１２ａ、１２ｂ  円形開口（検査パターン）
１３  被検レンズ
１４、２４Ａ、２４Ｂ  反射ミラー（反射光学系）
１４ａ、２４ｂ  反射面
１５  傾動機構
１５Ａ  ゴニオステージ
１５Ｂ  回転ステージ
１６  ハーフミラー（光路分岐部材）
１７  撮像素子（受光部）
１８  演算部（評価演算部）
２４ａ  反射面（可動反射面）
Ｌａ、Ｌｂ、ＬＡ、ＬＢ、ＬＣ  検査光束
Ｏ１、Ｏ２  光軸
Ｐ  主光線
【図１】
2010223828.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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