(57)【要約】【課題】  各画角に対応した光線によってレンズの光軸を精度よく調整する。【解決手段】  基板２４は、レンズ系２２の各画角に対応した位置に点対称となるように回折素子２３が形成されており、光源２１とレンズ系２２の第１レンズ要素３９との間に配置されている。そして、レンズ系２２の第２レンズ要素４０を第２保持ユニット３５によって固定し、基準光線の集光スポットが撮像素子２５の中心に一致し、基板２４の各回折素子２３によって各画角に対応して偏向された光線の集光スポットの群が撮像素子２５の中心に対して点対称になるように、第２移動機構３６によって第２保持ユニット３５を移動させる。こうして、複数の画角に対応した光線によってレンズ系２２の光軸を精度良く調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準軸となる平行光線を発生するレーザ発光部と、
複数のレンズから成るレンズ系および撮像素子を含む被調整物と、
上記レーザ発光部と被調整物との間に配置されると共に、上記レーザ発光部からの平行光線の一部を偏向して上記基準軸との角度が上記レンズ系の画角に応じた角度である平行光線束を生成して上記レンズ系に入射させる複数の回折素子と、中心部に位置して上記レーザ発光部からの平行光線の一部を通過させて上記基準軸としての基準光線束を生成して上記レンズ系に入射させる開口とが形成された基板と、
上記レンズ系および撮像素子のうちの少なくとも何れか一方を移動させる移動部と、
上記撮像素子の出力に基づいて、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に上記基準光線束の像と上記偏向された光線束の像とを位置させるための上記レンズ系あるいは撮像素子の移動量を算出し、この算出した移動量に基づいて上記移動部の動作を制御する演算制御処理部と
を備えたことを特徴とするレンズ系調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ系調整装置において、
上記基準軸上における上記基板と被調整物との間に配置された光分岐素子と、
上記基準軸上における上記光分岐素子と被調整物との間に配置されたアパーチャと、
上記光源部から出射されると共に、上記基板の開口,光分岐素子およびアパーチャを通過して上記撮像素子の基準面で反射され、再度上記アパーチャを通過して上記光分岐素子によって上記基準軸に直交する方向に反射された光を検出する光検出器を
備えたことを特徴とするレンズ系調整装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレンズ系調整装置において、
上記基板の回折素子によって偏向されて上記レンズ系に入射される上記平行光線束の直径、および、上記基板の開口を通過して上記レンズ系に入射される上記基準光線束の直径は、上記レンズ系の入射瞳の直径よりも大きく設定されていることを特徴とするレンズ系調整装置。
【請求項４】
請求項１に記載のレンズ系調整装置において、
上記移動部は、上記レンズ系と上記撮像素子とを移動させるようになっており、
上記基準軸に対して、上記レンズ系の一部を構成する第１レンズ要素を固定して保持する第１保持ユニットと、
上記レンズ系の残りを構成する第２レンズ要素を保持する第２保持ユニットと、
上記レンズ系を移動させる上記移動部を構成すると共に、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させるレンズ要素移動機構を
備えたことを特徴とするレンズ系調整装置。
【請求項５】
請求項４に記載のレンズ系調整装置において、
上記基板には、ＭＴＦ測定用のチャートが設けられると共に、
上記レーザ光源部側から上記チャートを一様に照明する照明手段を備えて、
上記演算制御処理部は、上記チャートに関する上記撮像素子の出力に基づいて、上記レンズ系のＭＴＦ値を算出するようになっている
ことを特徴とするレンズ系調整装置。
【請求項６】
請求項１に記載のレンズ系調整装置において、
上記撮像素子の出力に基づいて、上記レーザ光源部から出射された平行光線が上記レンズ系によって上記撮像素子の受光面上に集光されて形成されたスポットの光強度のピーク値を求め、上記ピーク値に応じて上記レーザ光源部の光量を調節する光量調整手段を備えたことを特徴とするレンズ系調整装置。
【請求項７】
請求項４に記載のレンズ系調整装置を用いたレンズ系調整方法であって、
上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の像が上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記撮像素子を移動させる工程と、
上記第１保持ユニットによって上記第１レンズ要素を上記基準軸に対して固定して保持する一方、上記第２保持ユニットによって上記第２レンズ要素を保持する工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の回折格子を通過して偏向された光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に配列されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも上記一方を移動させる工程と、
上記レンズ系および撮像素子を上記基準軸に対して固定する工程と
を含むことを特徴とするレンズ系調整方法。
【請求項８】
請求項５に記載のレンズ系調整装置を用いたレンズ系調整方法であって、
上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の像が上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記撮像素子を移動させる工程と、
上記第１保持ユニットによって上記第１レンズ要素を上記基準軸に対して固定して保持する一方、上記第２保持ユニットによって上記第２レンズ要素を保持する工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の回折格子を通過して偏向された光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に配列されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも上記一方を移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板のＭＴＦ測定用のチャートを通過した上記照明手段からの光の像が上記撮像素子の受光面上に結像されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットを移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって、上記チャートの像に関する上記撮像素子の出力に基づいて、ＭＴＦ値を算出する工程と、
上記算出された上記レンズ系のＭＴＦ値と目標とするＭＴＦ値との差が所定の範囲内である場合には、上記レンズ系および撮像素子を上記基準軸に対して固定する工程と
を含むことを特徴とするレンズ系調整方法。
【請求項９】
複数のレンズから成るレンズ系と撮像素子とを備えた撮像装置の製造装置であって、
上記撮像素子を保持すると共に、上記撮像素子を移動させて、上記撮像素子の光軸を基準光軸に一致させるように調整する撮像素子保持部と、
上記レンズ系を保持すると共に、上記レンズ系を移動させて、上記レンズ系の光軸を上記撮像素子の光軸に一致させるように調整するレンズ系保持部と、
上記撮像素子からの出力に基づいて、上記撮像素子の光軸の上記基準光軸からのずれ量および上記レンズ系の光軸の上記撮像素子の光軸からのずれ量を算出し、この算出されたずれ量に基づいて上記撮像素子保持部およびレンズ系保持部の動作を制御する一方、上記光軸が調整された後の上記レンズ系のＭＴＦ値を算出し、この算出されたＭＴＦ値を評価する演算制御処理部と、
上記演算制御処理部による上記ＭＴＦ値の評価結果が可であれば、上記レンズ系を上記撮像素子に対して固定する固定部と
を備えたことを特徴とする撮像装置の製造装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の撮像装置の製造装置において、
レーザ光源と、
上記レーザ光源からの平行光線の一部を偏向して上記基準光軸との角度が上記レンズ系の画角に応じた角度である平行光線束を生成して上記レンズ系に入射させる複数の回折素子と
を含む光源部を備えたことを特徴とする撮像装置の製造装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の撮像装置の製造装置において、
上記回折素子に、ＭＴＦ測定用のパターンが形成されていることを特徴とする撮像装置の製造装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の撮像装置の製造装置において、
上記固定部は、
紫外線硬化性接着剤を供給する接着剤供給部と、
上記紫外線硬化性接着剤に対して紫外線を照射する紫外線照射部と
を含んでいることを特徴とする撮像装置の製造装置。
【請求項１３】
複数のレンズから成るレンズ系と撮像素子とを備えた撮像装置の製造方法であって、
基準光軸上にある光源からの光を受光した上記撮像素子からの出力に基づいて、上記レンズ系の光軸の上記撮像素子の光軸からのずれ量を求め、この求められたずれ量に基づいて上記レンズ系を移動させて上記レンズ系の光軸を上記撮像素子の光軸に一致させる光軸調整工程と、
上記光源からの光を、上記光軸が調整されたレンズ系を介して上記撮像素子の受光面上に結像させて上記レンズ系のＭＴＦ値を算出し、この算出されたＭＴＦ値を評価するＭＴＦ算出・評価工程と、
上記ＭＴＦ値の評価結果が可であれば、上記レンズ系を上記撮像素子に対して固定するレンズ系固定工程と
を備えたことを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の撮像装置の製造方法において、
上記光軸調整工程では、
上記光源としてレーザ光源を用い、
上記レーザ光源とレンズ系との間に配置された複数の回折素子によって、上記レーザ光源からの平行光線の一部を偏向して上記基準光軸との角度が上記レンズ系の画角に応じた角度である平行光線束を生成して上記レンズ系に入射させる
ことを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の撮像装置の製造方法において、
上記回折素子にはＭＴＦ測定用のパターンが形成されており、上記ＭＴＦ算出・評価工程では、上記ＭＴＦ測定用のパターンを通過した上記光源からの光を用いることを特徴とする撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のレンズから成るレンズ系の光軸調整等を行うレンズ系調整装置およびそれを用いたレンズ系調整方法、並びに、撮像装置の製造装置および撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンパクトデジタルカメラや携帯電話用カメラの高機能化によるレンズ要素の小型化、および、非球面の採用増加によって、上記デジタルカメラや携帯電話用カメラのカメラレンズに対する要求精度は年々厳しくなっており、レンズ単体の加工精度向上だけでなく、複数のレンズで成るレンズ系の光軸調整が必須となってきている。また、レンズ系の光軸調整と同時に、光学レンズの解像力を表す指標として一般的に用いられているＭＴＦ(空間周波数特性)を用いて調整後のレンズ系の結像性能を測定して光軸調整の結果を確認し、合否を判定する必要がある。
【０００３】
従来のＭＴＦ測定装置としては、特開昭６１‐８４５４１号公報(特許文献１)に挙げるようなものがある。また、従来の光軸調整装置としては、特開平６‐２６５７６６号公報(特許文献２)に挙げるようなものがある。
【０００４】
ここで、上記ＭＴＦ装置測定について、図１３〜図１５に従って説明する。レンズ等の結像系の性能を総合的に表す量としては上記ＭＴＦがあり、これは空間的な正弦波をレンズに入力した場合における上記レンズによる像の振幅と物体側の振幅との比で表される。上記ＭＴＦにおける実際の測定は、被検レンズによって点像,線像およびエッジ像等の光強度分布を検出し、フーリエ変換処理を行うことによって測定する。図１３において、例えば、カメラのフィルム面に相当する位置における被検レンズ１の光軸上と光軸外とにスリット２を置き、このスリット２を光源３で照射して物体面に相当する面にスリット像を結像させる。そして、このスリット像をＣＣＤ(電荷結合素子)等の撮像素子４で撮像し、上記スリット像の長手方向に直交する方向に走査して、図１４に示すような強度分布を得る。そして、信号処理回路５によってノイズ除去し、ＦＦＴ演算回路６でフーリエ変換することによって、図１５に示すような各画角に対するＭＴＦ値が得られ、その結果が表示部７に表示されるのである。
【０００５】
次に、従来のレンズ系光軸調整装置について図１６に従って説明する。図１６に示す従来のレンズ系光軸調整装置は、第１レンズ系１１と第２レンズ系１２とをそれらの光軸が鉛直方向になるように配置して第１レンズ系１１を固定する。そうした後に、第２レンズ系１２を微動させて第１レンズ系１１の光軸と第２レンズ系１２の光軸とを一致させるものである。
【０００６】
このレンズ系光軸調整装置は、上記第１レンズ系１１および第２レンズ系１２に中心光線とこの中心光線に平行な３本以上の輪帯光線とを照射する照射手段１３と、照度生成手段１４と、微調心補正量生成手段１５と、第２レンズ微動手段１６とを備えている。上記照度生成手段１４は、第１レンズ系１１および第２レンズ系１２を通過した上記中心光線と上記輪帯光線とを受光して、上記中心光線および輪帯光線によって夫々形成された像に対応する信号を生成する。それと共に、上記信号に基づいて各像の照度を求める。また、微調心補正量生成手段１５は、照度生成手段１４によって求められた各像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とを求め、両座標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。また、第２レンズ微動手段１６は、微調心補正量生成手段１５によって求められた上記微調心補正量に基づいて、第２レンズ系１２を微動させる。
【０００７】
以上の構成において、上記第１レンズ系１１と第２レンズ系１２との光軸が一致していない場合には、平行な中心光線と３本以上の輪帯光線とが第１レンズ系１１および第２レンズ系１２を通過することによって、上記中心光線の通過する中心位置と輪帯光線の重心位置との間にずれが生ずる。そこで、照度生成手段１４における受光素子１７の受光面において中心光線および輪帯光線によって夫々形成された各像の照度を求め、微調心補正量生成手段１５によって上記各像の照度の分布から得られる中心光線の中心座標と輪帯光線の重心座標との差を軸上コマ量として算出することによって、上記中心位置と重心位置とのずれを定量的に測定する。そして、微調心補正量生成手段１５によって上記軸上コマ量に応じて求められた微調心補正量に基づいて、第２レンズ微動手段１６によって第２レンズ系１２を繰り返し微動させて、第１レンズ系１１の光軸と第２レンズ系１２の光軸とを自動的に一致させるのである。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来のＭＴＦ測定装置には、以下のような問題がある。すなわち、複数の画角毎に光源３とスリット２と撮像素子４とを配置することによって、一度に複数の画角に対応したＭＴＦ値を算出することも可能ではある。ところが、その場合には、構成要素が多くなってしまうという問題がある。さらに、光源３およびスリット２の実際の配置には限度があり、多数の画角に対するＭＴＦ評価を簡便に行うことができないという問題もある。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載された従来のレンズ系光軸調整装置には、以下のような問題がある。すなわち、上記レンズ系光軸調整装置では、レンズ系の光軸の調整を行った際に、正しく第１レンズ系１１と第２レンズ系１２との光軸が一致しているか否かを確認する術がない。そこで、従来のレンズ系光軸調整装置の場合には、レンズ系の光軸調整を行った(光軸調整工程)後に、さらに被検レンズをＭＴＦ測定装置に付け替えて、ＭＴＦ値を測定することによって光軸調整工程の調整不具合の確認を行う(検査工程)必要があり、光軸調整工程と検査工程との簡略化が望まれている。
【００１０】
また、上記従来のレンズ系光軸調整装置においては、レンズ系の光軸調整は行えるものの、調整用の受光素子１７を用いて調整を行っている。そのために、例えば、デジタルカメラのような撮像素子とレンズ系とが一体になっているカメラレンズのレンズ系調整においては、レンズ系の光軸調整を行った後、さらに実際に使用する撮像素子とレンズ系との位置調整を行う必要があり、この点についても簡略化が望まれている。尚、後に、実際にモジュールとして固定する撮像素子を像面１８に配置し、その撮像素子を利用してレンズ系の調整を行なうとしても、複数本の平行光を同一入射角で被調整レンズ系に入射しているので、像面１８では集光スポットは略一点に絞られる。したがって、そのままでは、像面１８に配置した撮像素子を利用してレンズ系の光軸調整を行なうことができず、上記モジュール用の撮像素子に光を導く別のレンズが必要になると言う問題がある。
【特許文献１】特開昭６１‐８４５４１号公報
【特許文献２】特開平６‐２６５７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、この発明の課題は、レンズ系の光軸調整とＭＴＦの測定とを連続して行うことができ、各画角に対応した光線によってレンズの光軸を精度よく調整でき、撮像素子とレンズ系とが一体になっているカメラレンズ等におけるレンズ系の光軸調整と撮像素子の位置調整とを連続して行うことができるレンズ系調整装置およびそれを用いたレンズ系調整方法、並びに、撮像装置の製造装置および撮像装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、この発明のレンズ系調整装置は、
基準軸となる平行光線を発生するレーザ発光部と、
複数のレンズから成るレンズ系および撮像素子を含む被調整物と、
上記レーザ発光部と被調整物との間に配置されると共に、上記レーザ発光部からの平行光線の一部を偏向して上記基準軸との角度が上記レンズ系の画角に応じた角度である平行光線束を生成して上記レンズ系に入射させる複数の回折素子と、中心部に位置して上記レーザ発光部からの平行光線の一部を通過させて上記基準軸としての基準光線束を生成して上記レンズ系に入射させる開口とが形成された基板と、
上記レンズ系および撮像素子のうちの少なくとも何れか一方を移動させる移動部と、
上記撮像素子の出力に基づいて、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に上記基準光線束の像と上記偏向された光線束の像とを位置させるための上記レンズ系あるいは撮像素子の移動量を算出し、この算出した移動量に基づいて上記移動部の動作を制御する演算制御処理部と
を備えたことを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、例えば上記撮像素子の受光面上における中心の位置に上記基準光線束の像が位置するように上記レンズ系を移動させることによって、上記レンズ系を構成する複数のレンズの偏心あるいはチルトを調整することができる。さらに、例えば上記基板の中心に対して点対象に配列された回折素子によって偏向された光線束の像が上記受光面の中心に対して点対称となるように上記レンズ系を移動させることによって、複数の画角に対応した光線によって上記レンズ系の光軸を精度良く調整することができる。
【００１４】
また、１実施の形態のレンズ系調整装置では、
上記基準軸上における上記基板と被調整物との間に配置された光分岐素子と、
上記基準軸上における上記光分岐素子と被調整物との間に配置されたアパーチャと、
上記光源部から出射されると共に、上記基板の開口,光分岐素子およびアパーチャを通過して上記撮像素子の基準面で反射され、再度上記アパーチャを通過して上記光分岐素子によって上記基準軸に直交する方向に反射された光を検出する光検出器を
備えている。
【００１５】
この実施の形態によれば、上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、例えば上記光検出器によって検出された光が上記光検出器の受光面の中心に位置するように上記撮像素子を移動させることによって、上記レンズ系の光軸調整に先立って、上記基準軸と上記被調整物の基準面との角度および位置が最適になるように調整することができる。
【００１６】
また、１実施の形態のレンズ系調整装置では、
上記基板の回折素子によって偏向されて上記レンズ系に入射される上記平行光線束の直径、および、上記基板の開口を通過して上記レンズ系に入射される上記基準光線束の直径は、上記レンズ系の入射瞳の直径よりも大きく設定されている。
【００１７】
この実施の形態によれば、上記レンズ系の入射瞳中心と上記基準軸とを一致させる際の調整精度を緩和することが可能になる。
【００１８】
また、１実施の形態のレンズ系調整装置では、
上記移動部は、上記レンズ系と上記撮像素子とを移動させるようになっており、
上記基準軸に対して、上記レンズ系の一部を構成する第１レンズ要素を固定して保持する第１保持ユニットと、
上記レンズ系の残りを構成する第２レンズ要素を保持する第２保持ユニットと、
上記レンズ系を移動させる上記移動部を構成すると共に、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させるレンズ要素移動機構を
備えている。
【００１９】
この実施の形態によれば、上記演算制御処理部による制御の下に、レンズ要素移動機構によって、上記レンズ系を構成する上記第１レンズ要素および第２レンズ要素を個別に移動させることができる。したがって、上記レンズ系の偏心あるいはチルトを第１,第２レンズ要素に分けて精密に調整することができる。
【００２０】
また、１実施の形態のレンズ系調整装置では、
上記基板には、ＭＴＦ測定用のチャートが設けられると共に、
上記レーザ光源部側から上記チャートを一様に照明する照明手段を備えて、
上記演算制御処理部は、上記チャートに関する上記撮像素子の出力に基づいて、上記レンズ系のＭＴＦ値を算出するようになっている。
【００２１】
この実施の形態によれば、上記レンズ系の偏心あるいはチルトの調整および上記レンズ系の光軸調整が終了した後に、続けて、上記レンズ系の解像力の指標であるＭＴＦを測定できる。したがって、得られたＭＴＦ値と設計値(目標値)との差の値が大きい場合には、再度上記レンズ系の光軸調整を行うことが可能になり、不良品の発生率を低減することができる。
【００２２】
また、１実施の形態のレンズ系調整装置では、
上記撮像素子の出力に基づいて、上記レーザ光源部から出射された平行光線が上記レンズ系によって上記撮像素子の受光面上に集光されて形成されたスポットの光強度のピーク値を求め、上記ピーク値に応じて上記レーザ光源部の光量を調節する光量調整手段を備えている。
【００２３】
この実施の形態によれば、上記撮像素子の受光面上における光強度のピーク値に応じて上記レーザ光源部の光量が調節されるので、エネルギー密度が高くなるような集光スポットであっても、上記光軸調整時に撮像素子においてスミアが発生しないように上記光量を調整することができる。
【００２４】
また、この発明は、上記レンズ系調整装置を用いたレンズ系調整方法であって、
上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の像が上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記撮像素子を移動させる工程と、
上記第１保持ユニットによって上記第１レンズ要素を上記基準軸に対して固定して保持する一方、上記第２保持ユニットによって上記第２レンズ要素を保持する工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の回折格子を通過して偏向された光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に配列されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも上記一方を移動させる工程と、
上記レンズ系および撮像素子を上記基準軸に対して固定する工程と
を含むことを特徴としている。
【００２５】
上記構成によれば、上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記基準光線束の像が上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記撮像素子を移動させるので、上記基準軸と上記被調整物の基準面との相対位置が最適になるように調整することができる。さらに、上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基準光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させるので、上記レンズ系を構成する複数のレンズ要素の偏心あるいはチルトを簡便な方法で調整することができる。さらに、上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記偏向された光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面上における所定の位置に配列されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも上記一方を移動させるので、複数の画角に対応した光線によって上記レンズ系の光軸を精度良く調整することができる。
【００２６】
また、この発明は、上記レンズ系調整装置を用いたレンズ系調整方法であって、
上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の像が上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記撮像素子を移動させる工程と、
上記第１保持ユニットによって上記第１レンズ要素を上記基準軸に対して固定して保持する一方、上記第２保持ユニットによって上記第２レンズ要素を保持する工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の回折格子を通過して偏向された光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に配列されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも上記一方を移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板のＭＴＦ測定用のチャートを通過した上記照明手段からの光の像が上記撮像素子の受光面上に結像されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットを移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって、上記チャートの像に関する上記撮像素子の出力に基づいて、ＭＴＦ値を算出する工程と、
上記算出された上記レンズ系のＭＴＦ値と目標とするＭＴＦ値との差が所定の範囲内である場合には、上記レンズ系および撮像素子を上記基準軸に対して固定する工程と
を含むことを特徴としている。
【００２７】
上記構成によれば、上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記基準光線束の像が上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記撮像素子を移動させるので、上記基準軸と上記被調整物の基準面との相対位置が最適になるように調整することができる。さらに、上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基準光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させるので、上記レンズ系を構成する複数のレンズ要素の偏心あるいはチルトを簡便な方法で調整することができる。さらに、上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記偏向された光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面上における所定の位置に配列されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも上記一方を移動させるので、複数の画角に対応した光線によって上記レンズ系の光軸を精度良く調整することができる。
【００２８】
加えて、上記演算制御処理部によって上記レンズ系のＭＴＦ値を算出し、この算出されたＭＴＦ値と目標ＭＴＦ値との差が所定の範囲内である場合には、上記レンズ系および撮像素子を上記基準軸に対して固定するので、上記レンズ系の偏心あるいはチルトの調整および上記レンズ系の光軸調整が終了した後に、続けて、上記レンズ系の解像力の指標であるＭＴＦを測定できる。したがって、上記レンズ系と撮像素子との光軸・位置調整工程とレンズ系の光軸調整工程とレンズ系の検査工程とを集約化できる。さらに、得られたＭＴＦ値と設計値(目標値)との差の値が大きい場合には、再度上記レンズ系の光軸調整を行うことが可能になり、不良品の発生率を低減することができるのである。
【００２９】
また、この発明は、複数のレンズから成るレンズ系と撮像素子とを備えた撮像装置の製造装置であって、
上記撮像素子を保持すると共に、上記撮像素子を移動させて、上記撮像素子の光軸を基準光軸に一致させるように調整する撮像素子保持部と、
上記レンズ系を保持すると共に、上記レンズ系を移動させて、上記レンズ系の光軸を上記撮像素子の光軸に一致させるように調整するレンズ系保持部と、
上記撮像素子からの出力に基づいて、上記撮像素子の光軸の上記基準光軸からのずれ量および上記レンズ系の光軸の上記撮像素子の光軸からのずれ量を算出し、この算出されたずれ量に基づいて上記撮像素子保持部およびレンズ系保持部の動作を制御する一方、上記光軸が調整された後の上記レンズ系のＭＴＦ値を算出し、この算出されたＭＴＦ値を評価する演算制御処理部と、
上記演算制御処理部による上記ＭＴＦ値の評価結果が可であれば、上記レンズ系を上記撮像素子に対して固定する固定部と
を備えたことを特徴としている。
【００３０】
上記構成によれば、上記演算制御処理部による演算・制御によって、上記レンズ系の光軸調整とＭＴＦ評価とを連続して行うことができる。したがって、上記レンズ系に対する光軸調整工程と検査工程とを集約化でき、撮像装置の製造工程を簡略化して製造コストの削減を図ることができる。さらに、上記レンズ系の解像力の指標であるＭＴＦの評価結果が可であるレンズ系のみを固定することができる一方、ＭＴＦの評価結果が否である場合には光軸の再調整を行うことが可能になり、不良品の発生率を低減することができる。さらに、光軸の再調整を行ってもＭＴＦの評価結果が否である場合には上記レンズ系を固定しないので、上記撮像素子やレンズ系の再利用することも可能になる。
【００３１】
また、１実施の形態の撮像装置の製造装置では、
レーザ光源と、
上記レーザ光源からの平行光線の一部を偏向して上記基準光軸との角度が上記レンズ系の画角に応じた角度である平行光線束を生成して上記レンズ系に入射させる複数の回折素子と
を含む光源部を備えている。
【００３２】
この実施の形態によれば、上記複数の回折素子によって、上記基準光軸との角度が異なる複数の平行光線が同時に上記レンズ系に入射されるので、上記レンズ系を通過して集光された光ビームは、像面上で１点に集光されずに分離して集光される。したがって、１点に集光された光ビームを分離するためのレンズを必要とはせず、上記レンズ系と一体となって撮像装置を構成する撮像素子をそのまま光軸調整用の撮像素子として使用することができる。さらに、複数の画角に対応した光線によって上記レンズ系の光軸を精度良く調整することができる。
【００３３】
また、１実施の形態の撮像装置の製造装置では、
上記回折素子に、ＭＴＦ測定用のパターンが形成されている。
【００３４】
この実施の形態によれば、上記ＭＴＦ測定用のスリットやチャートを上記回折素子とは別に設ける必要が無く、上記回折素子を用いてＭＴＦ値を算出することができる。したがって、余計な検査系の光学調整を行う必要がなく、上記レンズ系の光軸調整に引き続いて効率良く上記レンズ系のＭＴＦ評価を行うことができる。
【００３５】
また、１実施の形態の撮像装置の製造装置では、
上記固定部は、
紫外線硬化性接着剤を供給する接着剤供給部と、
上記紫外線硬化性接着剤に対して紫外線を照射する紫外線照射部と
を含んでいる。
【００３６】
この実施の形態によれば、上記ＭＴＦの評価結果が可であるレンズ系の固定を、紫外線硬化性接着剤とそれに対する紫外線照射とによって、速やかに行うことができる。
【００３７】
また、この発明は、複数のレンズから成るレンズ系と撮像素子とを備えた撮像装置の製造方法であって、
基準光軸上にある光源からの光を受光した上記撮像素子からの出力に基づいて、上記レンズ系の光軸の上記撮像素子の光軸からのずれ量を求め、この求められたずれ量に基づいて上記レンズ系を移動させて上記レンズ系の光軸を上記撮像素子の光軸に一致させる光軸調整工程と、
上記光源からの光を、上記光軸が調整されたレンズ系を介して上記撮像素子の受光面上に結像させて上記レンズ系のＭＴＦ値を算出し、この算出されたＭＴＦ値を評価するＭＴＦ算出・評価工程と、
上記ＭＴＦ値の評価結果が可であれば、上記レンズ系を上記撮像素子に対して固定するレンズ系固定工程と
を備えたことを特徴としている。
【００３８】
上記構成によれば、上記レンズ系の光軸調整とＭＴＦ評価とを連続して行うことができる。したがって、上記レンズ系に対する光軸調整工程と検査工程とを集約化でき、撮像装置の製造工程を簡略化して製造コストの削減を図ることができる。さらに、上記レンズ系の解像力の指標であるＭＴＦの評価結果が可であるレンズ系のみを固定することができると共に、ＭＴＦの評価結果が否である場合には光軸の再調整を行うことが可能になり、不良品の発生率を低減することができる。さらに、光軸の再調整を行ってもＭＴＦの評価結果が否である場合には上記レンズ系を固定しないので、上記撮像素子やレンズ系の再利用することも可能になる。
【００３９】
また、１実施の形態の撮像装置の製造方法では、
上記光軸調整工程では、
上記光源としてレーザ光源を用い、
上記レーザ光源とレンズ系との間に配置された複数の回折素子によって、上記レーザ光源からの平行光線の一部を偏向して上記基準光軸との角度が上記レンズ系の画角に応じた角度である平行光線束を生成して上記レンズ系に入射させる。
【００４０】
この実施の形態によれば、上記複数の回折素子によって、上記基準光軸との角度が異なる複数の平行光線が同時に上記レンズ系に入射されるので、上記レンズ系を通過して集光された光ビームは、像面上で１点に集光されずに分離して集光される。したがって、１点に集光された光ビームを分離するためのレンズを必要とはせず、上記レンズ系と一体となって撮像装置を構成する撮像素子をそのまま光軸調整用の撮像素子として使用することができる。さらに、複数の画角に対応した光線によって上記レンズ系の光軸を精度良く調整することができる。
【００４１】
また、１実施の形態の撮像装置の製造方法では、
上記回折素子にはＭＴＦ測定用のパターンが形成されており、上記ＭＴＦ算出・評価工程では、上記ＭＴＦ測定用のパターンを通過した上記光源からの光を用いる。
【００４２】
この実施の形態によれば、上記ＭＴＦ測定用のスリットやチャートを上記回折素子とは別に設ける必要が無く、上記回折素子を用いてＭＴＦ値を算出することができる。したがって、余計な検査系の光学調整を行う必要がなく、上記レンズ系の光軸調整に引き続いて効率良く上記レンズ系のＭＴＦ評価を行うことができる。
【発明の効果】
【００４３】
以上より明らかなように、この発明によれば、演算制御処理部によって移動部の動作を制御して、撮像素子の受光面上における所定の位置に基準光線束の像が位置するようにレンズ系を移動させるので、例えば上記受光面上における中心の位置に上記基準光線束の像を位置させることによって、上記レンズ系を構成する複数のレンズの偏心あるいはチルトを調整することができる。
【００４４】
さらに、上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に基板の回折素子によって偏向された光線束の像が位置するようにレンズ系を移動させるので、例えば上記基板の中心に対して点対象に配列された上記回折素子によって偏向された光線束の像を上記受光面の中心に対して点対称となるように配列させることによって、複数の画角に対応した光線によって上記レンズ系の光軸を精度良く調整することができる。
【００４５】
また、１実施の形態によれば、上記レンズ系の偏心あるいはチルトの調整および上記レンズ系の光軸調整が終了した後に、続けて、上記演算制御処理部によって上記レンズ系の解像力の指標であるＭＴＦを測定するので、上記レンズ系と撮像素子との光軸・位置調整工程とレンズ系の光軸調整工程とレンズ系の検査工程とを集約化できる。さらに、得られたＭＴＦ値と設計値(目標値)との差の値が大きい場合には、再度上記レンズ系の光軸調整を行うことができ、不良品の発生率を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態のレンズ系調整装置における概略構成図である。
【００４７】
本レンズ系調整装置は、光源２１,レンズ系２２,基板２４,撮像素子２５,保持部２６,第１移動機構２７および演算制御処理部２８で概略構成されている。光源２１は、レーザ素子を有して、基準軸Ａとなる平行光線を発生する。レンズ系２２は、複数のレンズで構成されると共に、調整の対象となる。基板２４は、光源２１とレンズ系２２との間に配置されると共に、光源２１で発生した平行光線の一部を偏向して得られた平行光をレンズ系２２に入射させる複数の回折素子２３が設けられている。保持部２６は、基準軸Ａ上におけるレンズ系２２の後に配置されて、光源２１からの光を受光するＣＣＤ等で成る撮像素子２５を保持する。尚、この撮像素子２５は、調整後にレンズ系２２と一体になって、デジタルカメラ等のカメラレンズを構成する。第１移動機構２７は、撮像素子２５を保持部２６と共に移動させる。演算制御処理部２８は、撮像素子２５の出力に基づいて、レンズ系２２の光学的評価値を算出する。さらに、撮像素子２５の移動を制御するための制御量を算出し、この制御量に基づく制御信号を生成して第１移動機構２７に出力する。
【００４８】
図２は、上記基板２４の平面図である。図２に示すように、基板２４には、回折素子２３が、レンズ系２２の画角に対応した位置に点対称となるように、例えば輪帯状に配置されて形成されている。さらに、円形に配置された回折素子２３の中央部には、光源２１からの光を通過させて基準軸Ａとなる平行光線(以下、基準光線と言う)を生成する開口２９が形成されている。尚、回折素子２３は、その回折光における基準軸Ａとの角度がレンズ系２２の画角に応じた角度になるように配列されている。また、不要な回折光がレンズ系２２に入射しないように、配置が考慮されている。
【００４９】
尚、上記基準軸Ａとなる基準光線を生成する開口２９の大きさ、および、レンズ系２２の画角に対応して配置された回折素子２３の大きさは、レンズ系２２の入射瞳に入射する各平行光の直径が、レンズ系２２の入射瞳よりも大きくなるように設定されている。これによって、レンズ系２２の入射瞳中心と本レンズ系調整装置の基準軸とを一致させる際の調整精度を緩和することが可能になる。
【００５０】
さらに、上記基板２４における上記ＭＴＦを検査する画角に対応した位置には、ＭＴＦ測定用のスリット３０が設けられている。このスリット３０は、点像,線像およびエッジ像等の一般的にＭＴＦ値を測定する事が可能なものであればどの様な形状でも構わない。本実施の形態の場合には、タンジェンシャル方向およびラジアル方向のＭＴＦ値測定を前提としているため、上記両方向に対して平行な２本の直線で成る十字線を用いている。上記タンジェンシャル方向およびラジアル方向は、図２に示す通りである。
【００５１】
また、上記ＭＴＦ測定用のスリット３０は、平行光線を発生する光源２１側から、例えば、白色ＬＥＤ(発光ダイオード)やハロゲンランプ等の照明装置(図示せず)によって照明されている。その際に、上記照明装置は、各スリット３０を透過する光の強度が一様となるように設定されている。また、基板２４における回折素子２３,開口２９およびスリット３０を除く領域には、光源２１からの平行光が透過しないようにマスキング処理が施されて、不要な光がレンズ系２２に入射しないように構成されている。
【００５２】
また、図３に示すように、上記基準軸Ａとレンズ系２２の基準面との直角出しを行うために、基準軸Ａ上に配置された光分岐素子３１およびアパーチャ３２と、光源２１によって照射されてレンズ系２２の基準面および光分岐素子３１で反射した反射光を検出する光検出器３３とを、備えている。さらに、図１に示すように、レンズ系２２を構成する一部のレンズ要素(以下、第１レンズ要素と言う)３９を基準軸Ａに対して固定して保持する第１保持ユニット３４と、レンズ系２２の残りのレンズ要素(以下、第２レンズ要素と言う)４０を保持する第２保持ユニット３５と、第２保持ユニット３５を移動させる第２移動機構３６とを、備えている。そして、演算制御処理部２８は、第２保持ユニット３５の移動を制御するための制御量を算出し、この制御量に基づく制御信号を生成して第２移動機構３６に出力するようになっている。
【００５３】
また、上記レンズ系２２の設計に応じて、メカニカルシャッター(以下、メカシャッターと言う)３７を配置したり、撮像素子２５上にＩＲ(赤外線)カットフィルタやローパスフィルタ等のフィルタ３８を配置したりする必要がある。
【００５４】
図３〜図６は、本レンズ系調整装置による光軸調整手順を示す。また、図７〜図９は、撮像素子２５上に形成された集光スポットおよび十字型のスリット像を示す。また、図１０〜図１２は、本レンズ系調整装置によるＭＴＦ算出方法を示す。以下、図３〜図１２に従って、本レンズ系調整装置を用いた光軸調整方法およびＭＴＦ測定方法について詳細に説明する。
【００５５】
図３〜図６は、本レンズ系調整装置を用いたレンズ系２２と撮像素子２５との位置調整手順と、レンズ系２２の光軸調整手順とを示している。
【００５６】
図３において、先ず、基準軸Ａと撮像素子２５とが直交し、且つ、基準軸Ａと撮像素子２５の中心とが一致するように調整を行う。
【００５７】
具体的には、上記光源２１から放射され、回折素子２３が形成された基板２４の中心部に配置された開口２９および光分岐素子３１としてのハーフミラーを通過した基準光線の一部(以下、中心軸光線と言う)が、アパーチャ３２を通過して撮像素子２５に到達し、撮像素子２５のカバーガラス(図示せず)で反射されて再度アパーチャ３２を通過し、ハーフミラー３１で基準軸Ａと直交する方向へ反射されて光軸調整用の光検出器３３としての撮像素子で検出されるように、第１移動機構２７によって撮像素子２５のＹ軸に対するあおり角θおよびＸ軸に対するあおり角φを調整する。この場合、図示してはいないが、撮像素子３３からの出力は演算制御処理部２８に入力されるようになっており、演算制御処理部２８によって上記中心軸光線の撮像素子３３の中心からのＺ軸方向へのずれ量とＹ軸方向へのずれ量とが求められ、Ｚ軸方向へのずれ量に基づいてＹ軸に対するあおり角θが算出される一方、Ｙ軸方向へのずれ量に基づいてＸ軸に対するあおり角φが算出される。そして、算出されたあおり角θ,φに基づく制御信号が生成されて、第１移動機構２７に出力されるのである。
【００５８】
次に、上記撮像素子２５からの信号に基づいて、演算制御処理部２８によって、基準軸Ａである上記中心軸光線の撮像素子２５の中心からのＸＹ軸方向へのずれ量が求められ、このずれ量に基づいてＸＹ軸方向への移動量が算出される。さらに、算出された移動量に基づく制御信号が生成されて第１移動機構２７に出力される。そして、第１移動機構２７によって撮像素子２５がＸＹ方向に移動されて、基準軸Ａと撮像素子２５における受光面の中心とが一致するように撮像素子２５の位置が調整される。こうして、レンズ系２２の基準面(撮像素子２５の表面)と本レンズ系調整装置の基準軸(基準軸Ａ)との角度と位置とが予め調整されるのである。尚、撮像素子２５の表面にＩＲカットフィルタやローパスフィルタ等のフィルタ３８で成る平行平板が取り付けられている場合には、上記平行平板の表面からの反射光を用いて、撮像素子２５の角度や位置の調整を行ってもよい。
【００５９】
次に、図４に示すように、調整後における撮像素子２５の状態を保持したまま、第１保持ユニット３４によって、レンズ系２２を構成する第１レンズ要素３９を固定する。そして、第１移動機構２７によって、基板２４の開口２９およびアパーチャ３２を通過した上記中心軸光線が撮像素子２５上に集光されるように、撮像素子２５を＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向にシフトさせる。この場合、演算制御処理部２８は、撮像素子２５からの信号によって中心軸光線の像の照度を算出し、撮像素子２５を＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向に所定長ずつ移動させながら、上記算出された照度が最大となる位置を探し出すようにする。あるいは、上記中心軸光線の像のスポット径が最小になる位置を探し出してもよい。
【００６０】
固定された上記第１レンズ要素３９にレンズ偏心やチルトがある場合には、第１レンズ要素３９に入射された上記中心軸光線は、撮像素子２５の中心部ではなく若干ずれた位置に集光されることになる。その場合、結像性能の観点から上記中心軸光線が撮像素子２５に直角に入射することが重要であるため、第１移動機構２７を用いて、像のぼけ方が対称となるように撮像素子２５のあおり角θ,φの調整を行い、さらに、撮像素子２５まで到達した光が撮像素子２５の中心に位置するようにＸＹ方向への調整を行う。その際に、随時、±Ｚ方向にもシフトさせて撮像素子２５に対する集光の低下を修正する。この場合、演算制御処理部２８は、先ず、撮像素子２５上における上記中心軸光線の像の中心とこの中心の照度を基準とする照度分布を算出し、この算出した照度分布を一様にするための撮像素子２５のあおり角θ,φを算出し、算出したあおり角θ,φに基づく制御信号を第１移動機構２７に出力する。次に、上記中心軸光線の像の中心を撮像素子２５の中心に位置させるための制御信号を生成して第１移動機構２７に出力するのである。
【００６１】
次に、図５に示すように、上記アパーチャ３２を除去すると共に、レンズ系２２を構成する残りの第２レンズ要素４０を第２保持ユニット３５によって固定し、随時、第１移動機構２７によって撮像素子２５上に集光スポットが結像されるように撮像素子２５のＺ方向の位置を調整しながら、第２移動機構３６によって第２保持ユニット３５をＸＹＺ方向にシフトすると共に、あおり角を調整する。その場合における撮像素子２５上の像は、図７〜図９に示すように変化する。図７および図８は、レンズ系２２の第１レンズ要素３９と調整の対象となる第２レンズ要素４０とが相対的に偏心あるいはチルトしている場合を示している。但し、図７は第２レンズ要素４０の調整前であり、図８は第２レンズ要素４０の調整中である。
【００６２】
図７においては、上記基板２４の開口２９を通過した上記基準光線の集光スポット４２と撮像素子２５の中心４１との位置がずれている。しかしながら、第２レンズ要素４０のＸＹＺ調整およびあおり角調整を行うことによって、図９に示すように、基準光線の集光スポット４２が撮像素子２５の中心４１に一致する。この場合、演算制御処理部２８は、撮像素子２５上における集光スポット４２と撮像素子２５の中心４１とのずれ量に応じて上記基準光線の集光スポット４２を撮像素子２５の中心に位置させるための制御信号を生成して第２移動機構３６に出力する。
【００６３】
さらに、上記基板２４における各回折素子２３を通過して偏向された各画角に対応して光線は、レンズ系２２に入射されて撮像素子２５上に集光スポット４３の群を形成する。この集光スポット４３の群は、第２レンズ要素４０のＸＹＺ調整およびあおり角調整を行うことによって、図９に示すように、中心光線の集光スポット４２に対して点対称となるように配置される。その場合、演算制御処理部２８は、撮像素子２５上における集光スポット４３の照度分布に基づいて集光スポット４３の群の重心を算出し、この算出した重心を集光スポット４２に位置させるための制御信号を生成して第２移動機構３６に出力するのである。
【００６４】
したがって、図９に示すように上記第２レンズ要素４０を調整すれば、複数のレンズで構成されたレンズ系２２の第１レンズ要素３９と第２レンズ要素４０とが、略偏心やチルトがないように調整されていることになる。さらに、撮像素子２５についても、レンズ系２２に対して最適な位置に調整されていることになる。
【００６５】
尚、図７〜図９においては、上記各集光スポット４２,４３を簡易的に全て丸印で表示している。しかしながら、実際は、レンズチルトや偏心等による光学収差が発生するために、集光スポット４２,４３は丸にはならない。
【００６６】
また、図９に示す段階では仮調整中であるため、次のＭＴＦ検査工程が終了するまではレンズ系２２における第２レンズ系４０および撮像素子２５は固定しないでおく。
【００６７】
次に、上記ＭＴＦ値を測定する方法について説明する。このＭＴＦ値の測定は、回折素子２３が形成された基板２４上に形成されて光源側より一様に照明される十字型のスリット３０を用いて行われる。
【００６８】
先ず、上述したようにして上記第１,第２レンズ要素３９,４０および撮像素子２５の光軸が調整された後のレンズ系２２を、撮像素子２５の受光面上におけるスリット３０の像の照度が最大になるように光軸上を移動させて基板２４の表面にレンズ系２２の焦点を合わせ、撮像素子２５上に十字型のスリット３０を結像させる。この状態においては、図９に示すように、十字型のスリット３０の像４４が撮像素子２５の受光面上に結像されている。そうした後、演算制御処理部２８によって、図１０に示すように、十字型のスリット３０の像４４における点線部分で、ラジアル方向およびタンジェンシャル方向に強度分布を求めて、図１１(a)および図１２(a)に示すような強度分布を得る。そして、この強度分布をフーリエ変換することによって、図１１(b)および図１２(b)に示すように、簡易的にＭＴＦ値を測定するのである。
【００６９】
この段階で、特に上記ＭＴＦ値に問題がなければ(つまり、算出ＭＴＦ値と目的とするＭＴＦ値との差の値が許容範囲内にあれば)、図６に示すように、光軸調整後のレンズ系２２の各レンズ要素３９,４０と撮像素子２５とを、接着剤４５等によって固定する。また、上記ＭＴＦ値に問題があれば、目的とするＭＴＦ値と算出ＭＴＦ値との差の値に基づいて、第２移動機構３６によって第２保持ユニット３５が制御されて、再度レンズ系２２の光軸調整が上述のようにして行われる。
【００７０】
尚、上記第１,第２レンズ要素３９,４０と撮像素子２５との固定は、例えば、接着剤供給部(図示せず)から接着剤４５として紫外線硬化性接着剤を供給し、紫外線照射部(図示せず)によって紫外線を照射することによって行われる。また、４６は、光源２１と基板２４との間に配置されたＮＤフィルタである。
【００７１】
こうして、複数のレンズで構成されたレンズ系２２と撮像素子２５との光軸・位置調整工程と、レンズ系２２の光軸調整工程と、上記ＭＴＦを用いたレンズ系２２の検査工程とを、連続して同じレンズ系調整装置によって行うことができる。また、上記検査工程での結果に基づいて上記光軸調整工程を再度行うことによって、不良品の発生を低減することができる。
【００７２】
また、その際における上記第１移動機構２７および第２移動機構３６による撮像素子２５および第２保持ユニット３５の移動は、撮像素子２５,３３からの出力に基づいて演算制御処理部２８によって生成された制御信号によって行われる。したがって、レンズ系２２と撮像素子２５との光軸・位置調整とレンズ系２２の光軸調整とレンズ系２２の検査とを、自動的に連続して行うことができるのである。
【００７３】
以上のごとく、本実施の形態においては、調整後にレンズ系２２と一体になってデジタルカメラ等のカメラレンズを構成する撮像素子２５に、保持部２６を介して撮像素子２５を移動させる第１移動機構２７を設けている。そして、図３に示すように、光源２１,開口２９,光分岐素子３１,アパーチャ３２および光検出器３３を用いて、上記中心軸光線と光検出器３３の中心とが一致するように第１移動機構２７によって撮像素子２５の角度および位置を調整するようにしている。したがって、レンズ系２２の基準面(撮像素子２５の表面)と調整装置の基準軸(基準軸Ａ)との角度と位置とを予め調整することができる。
【００７４】
また、複数のレンズで構成されるレンズ系２２の第１レンズ要素３９を第１保持ユニット３４によって固定し、像のぼけ方が撮像素子２５の中心に対して対称となって、上記中心軸光線が撮像素子２５の中心に集光されるように、第１移動機構２７によって撮像素子２５を移動させるようにしている。したがって、調整後に一体になってデジタルカメラ等のカメラレンズを構成するレンズ系２２と撮像素子２５との光軸調整および位置調整を、連続して自動的に行うことができる。
【００７５】
また、上記レンズ系２２の各画角に応じた位置に点対称となるように回折素子２３が形成された基板２４を、光源２１と第１レンズ要素３９との間に配置している。そして、レンズ系２２を構成する第２レンズ要素４０を第２保持ユニット３５によって固定すると共に、上記基準光線の集光スポット４２が撮像素子２５の中心４１に一致し、基板２４の各回折素子２３によって各画角に対応して偏向された光線の集光スポット４３の群が撮像素子２５の中心４１に対して点対称になるように、第２移動機構３６によって第２保持ユニット３５を移動させるようにしている。したがって、複数の画角に対応した光線によってレンズ系２２の光軸を精度良く調整することができる。
【００７６】
また、光軸が調整された上記レンズ系２２の焦点を基板２４の表面に合わせて、撮像素子２５上に十字型のスリット３０を結像させる。そして、演算制御処理部２８によって、十字型のスリット３０の像４４におけるラジアル方向およびタンジェンシャル方向への強度分布を求め、この強度分布をフーリエ変換することによって、上記ＭＴＦ値を測定するようにしている。したがって、レンズ系２２の光軸調整に続いて、レンズ系２２の解像力の指標であるＭＴＦ値を自動的に簡単に測定することができる。さらに、上記ＭＴＦ値の測定結果が悪い場合には、上記ＭＴＦ値の測定結果に基づいてレンズ系２２の光軸調整を再度行うことができる。したがって、不良品の発生率を低減できるのである。
【００７７】
尚、上記実施の形態においては、上記演算制御処理部２８に、撮像素子２５からの出力信号に基づいて、光源２１からの平行光線がレンズ系２２によって撮像素子２５上に集光されて形成された集光スポット４２,４３の光強度のピーク値を求め、上記ピーク値に応じて光源の光量を調節する上記光量調整手段としての機能を持たせることができる。そうすることによって、エネルギー密度が高くなる集光スポットであっても、光軸調整時に撮像素子２５においてスミアが発生しないように光量を制御することが可能になる。
【００７８】
また、上記実施の形態においては、ＭＴＦ測定用のパターンとして、基板２４に回折素子２３とは別にＭＴＦ測定用のスリット３０を設けている。しかしながら、上記ＭＴＦ測定用のパターンは、回折素子２３に形成することも可能である。こうした場合には、回折素子２３とは別にＭＴＦ測定用のスリットやチャートを設ける必要がなく、基板２４の構成が簡単になる。さらに、回折素子２３を用いてＭＴＦの測定を行うことができ、ＭＴＦ測定時の光学的調整を無くして、レンズ系２２の光軸調整に引き続いて効率良くＭＴＦ測定を行うことができる。
【００７９】
また、上記実施の形態においては、各種調整に用いる撮像素子として、調整後にレンズ系２２と一体になってデジタルカメラ等のカメラレンズを構成する撮像素子２５を用いている。しかしながら、調整専用の撮像素子を用いても差し支えない。但し、その場合は、レンズ系２２の光軸調整およびＭＴＦ値の測定が終了した後に、カメラレンズを構成する撮像素子とレンズ系２２との位置調整を行う必要がある。
【００８０】
また、上記実施の形態においては、上記レンズ系２２を第１レンズ要素３９と第２レンズ要素４０との２つのレンズ要素で構成しているが、３以上のレンズ要素で構成されている場合も同様にしてレンズ系の光軸調整を行うことができる。その場合にも、最も撮像素子２５に近い側のレンズ要素を第２保持ユニット３５によって保持して、位置および角度を調整すればよい。
【００８１】
また、上記実施の形態においては、上記光源２１,基板２４,保持部２６,第１移動機構２７,演算制御処理部２８,第１保持ユニット３４,第２保持ユニット３５および第２移動機構３６で概略構成されてレンズ系２２および撮像素子２５に対する光学的調整を行うレンズ系調整装置について述べてきた。ところが、上記レンズ系調整装置は、後に一体となってデジタルカメラ等の撮像装置を構成するレンズ系２２および撮像素子２５に対して光学的調整を行うのであるから、上記撮像装置の製造装置であると見なすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】この発明のレンズ系調整装置における概略構成図である。
【図２】図１における基板の平面図である。
【図３】図１に示すレンズ系調整装置によってレンズ系の基準面と基準軸との直角出しを行う際の様子を示す図である。
【図４】図１に示すレンズ系調整装置によってレンズ系と撮像素子との光軸・位置調整を行う際の様子を示す図である。
【図５】図１に示すレンズ系調整装置によってレンズ系の光軸調整を行う際の様子を示す図である。
【図６】光軸調整後のレンズ系と撮像素子とを接着剤等によって固定した状態を示す図である。
【図７】第２レンズ要素の調整前における撮像素子上の像を示す図である。
【図８】第２レンズ要素の調整中における撮像素子上の像を示す図である。
【図９】第２レンズ要素の調整完了における撮像素子上の像を示す図である。
【図１０】図９におけるスリットの像の強度分布を求める際の方向を示す図である。
【図１１】図１０におけるラジアル方向への強度分布とＭＴＦとを示す図である。
【図１２】図１０におけるタンジェンシャル方向への強度分布とＭＴＦとを示す図である。
【図１３】従来のＭＴＦ測定装置の概略構成図である。
【図１４】図１３に示すＭＴＦ測定装置によって得られた強度分布を示す図である。
【図１５】図１４に示す強度分布に基づくＭＴＦ値を示す図である。
【図１６】従来の光軸調整装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８３】
２１…光源、
２２…レンズ系、
２３…回折素子、
２４…基板、
２５…撮像素子、
２６…保持部、
２７…第１移動機構、
２８…演算制御処理部、
２９…開口、
３０…スリット、
３１…光分岐素子(ハーフミラー)、
３２…アパーチャ、
３３…光検出器(撮像素子)、
３４…第１保持ユニット、
３５…第２保持ユニット、
３６…第２移動機構、
３９…第１レンズ要素、
４０…第２レンズ要素、
４１…撮像素子２５の中心、
４２…基準光線(中心光線)の集光スポット、
４３…回折素子２３で偏向された光線の集光スポット、
４４…スリット３０の像、
４５…接着剤。
【図１】
2006078849.tif 000003
【図２】
2006078849.tif 000004
【図３】
2006078849.tif 000005
【図４】
2006078849.tif 000006
【図５】
2006078849.tif 000007
【図６】
2006078849.tif 000008
【図７】
2006078849.tif 000009
【図８】
2006078849.tif 000010
【図９】
2006078849.tif 000011
【図１０】
2006078849.tif 000012
【図１１】
2006078849.tif 000013
【図１２】
2006078849.tif 000014
【図１３】
2006078849.tif 000015
【図１４】
2006078849.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2006078849.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月27日(2005.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準軸となる平行光線を発生するレーザ発光部と、
複数のレンズから成るレンズ系および撮像素子を含む被調整物と、
上記レーザ発光部と被調整物との間に配置されると共に、上記レーザ発光部からの平行光線の一部を偏向して上記基準軸との角度が上記レンズ系の画角に応じた角度である平行光線束を生成して上記レンズ系に入射させる複数の回折素子と、中心部に位置して上記レーザ発光部からの平行光線の一部を通過させて上記基準軸としての基準光線束を生成して上記レンズ系に入射させる開口とが形成された基板と、
上記レンズ系および撮像素子のうちの少なくとも何れか一方を移動させる移動部と、
上記撮像素子の出力に基づいて、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に上記基準光線束の像と上記偏向された光線束の像とを位置させるための上記レンズ系あるいは撮像素子の移動量を算出し、この算出した移動量に基づいて上記移動部の動作を制御する演算制御処理部と
を備えたことを特徴とするレンズ系調整装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ系調整装置において、
上記基準軸上における上記基板と被調整物との間に配置された光分岐素子と、
上記基準軸上における上記光分岐素子と被調整物との間に配置されたアパーチャと、
上記光源部から出射されると共に、上記基板の開口,光分岐素子およびアパーチャを通過して上記撮像素子の基準面で反射され、再度上記アパーチャを通過して上記光分岐素子によって上記基準軸に直交する方向に反射された光を検出する光検出器を
備えたことを特徴とするレンズ系調整装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレンズ系調整装置において、
上記基板の回折素子によって偏向されて上記レンズ系に入射される上記平行光線束の直径、および、上記基板の開口を通過して上記レンズ系に入射される上記基準光線束の直径は、上記レンズ系の入射瞳の直径よりも大きく設定されていることを特徴とするレンズ系調整装置。
【請求項４】
請求項１に記載のレンズ系調整装置において、
上記移動部は、上記レンズ系と上記撮像素子とを移動させるようになっており、
上記基準軸に対して、上記レンズ系の一部を構成する第１レンズ要素を固定して保持する第１保持ユニットと、
上記レンズ系の残りを構成する第２レンズ要素を保持する第２保持ユニットと、
上記レンズ系を移動させる上記移動部を構成すると共に、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させるレンズ要素移動機構を
備えたことを特徴とするレンズ系調整装置。
【請求項５】
請求項４に記載のレンズ系調整装置において、
上記基板には、ＭＴＦ測定用のチャートが設けられると共に、
上記レーザ光源部側から上記チャートを一様に照明する照明手段を備えて、
上記演算制御処理部は、上記チャートに関する上記撮像素子の出力に基づいて、上記レンズ系のＭＴＦ値を算出するようになっている
ことを特徴とするレンズ系調整装置。
【請求項６】
請求項１に記載のレンズ系調整装置において、
上記撮像素子の出力に基づいて、上記レーザ光源部から出射された平行光線が上記レンズ系によって上記撮像素子の受光面上に集光されて形成されたスポットの光強度のピーク値を求め、上記ピーク値に応じて上記レーザ光源部の光量を調節する光量調整手段を備えたことを特徴とするレンズ系調整装置。
【請求項７】
請求項４に記載のレンズ系調整装置を用いたレンズ系調整方法であって、
上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の像が上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記撮像素子を移動させる工程と、
上記第１保持ユニットによって上記第１レンズ要素を上記基準軸に対して固定して保持する一方、上記第２保持ユニットによって上記第２レンズ要素を保持する工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の回折素子を通過して偏向された光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に配列されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも上記一方を移動させる工程と、
上記レンズ系および撮像素子を上記基準軸に対して固定する工程と
を含むことを特徴とするレンズ系調整方法。
【請求項８】
請求項５に記載のレンズ系調整装置を用いたレンズ系調整方法であって、
上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の像が上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記撮像素子を移動させる工程と、
上記第１保持ユニットによって上記第１レンズ要素を上記基準軸に対して固定して保持する一方、上記第２保持ユニットによって上記第２レンズ要素を保持する工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の回折素子を通過して偏向された光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に配列されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも上記一方を移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板のＭＴＦ測定用のチャートを通過した上記照明手段からの光の像が上記撮像素子の受光面上に結像されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットを移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって、上記チャートの像に関する上記撮像素子の出力に基づいて、ＭＴＦ値を算出する工程と、
上記算出された上記レンズ系のＭＴＦ値と目標とするＭＴＦ値との差が所定の範囲内である場合には、上記レンズ系および撮像素子を上記基準軸に対して固定する工程と
を含むことを特徴とするレンズ系調整方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のレンズから成るレンズ系の光軸調整等を行うレンズ系調整装置およびそれを用いたレンズ系調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンパクトデジタルカメラや携帯電話用カメラの高機能化によるレンズ要素の小型化、および、非球面の採用増加によって、上記デジタルカメラや携帯電話用カメラのカメラレンズに対する要求精度は年々厳しくなっており、レンズ単体の加工精度向上だけでなく、複数のレンズで成るレンズ系の光軸調整が必須となってきている。また、レンズ系の光軸調整と同時に、光学レンズの解像力を表す指標として一般的に用いられているＭＴＦ(空間周波数特性)を用いて調整後のレンズ系の結像性能を測定して光軸調整の結果を確認し、合否を判定する必要がある。
【０００３】
従来のＭＴＦ測定装置としては、特開昭６１‐８４５４１号公報(特許文献１)に挙げるようなものがある。また、従来の光軸調整装置としては、特開平６‐２６５７６６号公報(特許文献２)に挙げるようなものがある。
【０００４】
ここで、上記ＭＴＦ装置測定について、図１３〜図１５に従って説明する。レンズ等の結像系の性能を総合的に表す量としては上記ＭＴＦがあり、これは空間的な正弦波をレンズに入力した場合における上記レンズによる像の振幅と物体側の振幅との比で表される。上記ＭＴＦにおける実際の測定は、被検レンズによって点像,線像およびエッジ像等の光強度分布を検出し、フーリエ変換処理を行うことによって測定する。図１３において、例えば、カメラのフィルム面に相当する位置における被検レンズ１の光軸上と光軸外とにスリット２を置き、このスリット２を光源３で照射して物体面に相当する面にスリット像を結像させる。そして、このスリット像をＣＣＤ(電荷結合素子)等の撮像素子４で撮像し、上記スリット像の長手方向に直交する方向に走査して、図１４に示すような強度分布を得る。そして、信号処理回路５によってノイズ除去し、ＦＦＴ演算回路６でフーリエ変換することによって、図１５に示すような各画角に対するＭＴＦ値が得られ、その結果が表示部７に表示されるのである。
【０００５】
次に、従来のレンズ系光軸調整装置について図１６に従って説明する。図１６に示す従来のレンズ系光軸調整装置は、第１レンズ系１１と第２レンズ系１２とをそれらの光軸が鉛直方向になるように配置して第１レンズ系１１を固定する。そうした後に、第２レンズ系１２を微動させて第１レンズ系１１の光軸と第２レンズ系１２の光軸とを一致させるものである。
【０００６】
このレンズ系光軸調整装置は、上記第１レンズ系１１および第２レンズ系１２に中心光線とこの中心光線に平行な３本以上の輪帯光線とを照射する照射手段１３と、照度生成手段１４と、微調心補正量生成手段１５と、第２レンズ微動手段１６とを備えている。上記照度生成手段１４は、第１レンズ系１１および第２レンズ系１２を通過した上記中心光線と上記輪帯光線とを受光して、上記中心光線および輪帯光線によって夫々形成された像に対応する信号を生成する。それと共に、上記信号に基づいて各像の照度を求める。また、微調心補正量生成手段１５は、照度生成手段１４によって求められた各像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とを求め、両座標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。また、第２レンズ微動手段１６は、微調心補正量生成手段１５によって求められた上記微調心補正量に基づいて、第２レンズ系１２を微動させる。
【０００７】
以上の構成において、上記第１レンズ系１１と第２レンズ系１２との光軸が一致していない場合には、平行な中心光線と３本以上の輪帯光線とが第１レンズ系１１および第２レンズ系１２を通過することによって、上記中心光線の通過する中心位置と輪帯光線の重心位置との間にずれが生ずる。そこで、照度生成手段１４における受光素子１７の受光面において中心光線および輪帯光線によって夫々形成された各像の照度を求め、微調心補正量生成手段１５によって上記各像の照度の分布から得られる中心光線の中心座標と輪帯光線の重心座標との差を軸上コマ量として算出することによって、上記中心位置と重心位置とのずれを定量的に測定する。そして、微調心補正量生成手段１５によって上記軸上コマ量に応じて求められた微調心補正量に基づいて、第２レンズ微動手段１６によって第２レンズ系１２を繰り返し微動させて、第１レンズ系１１の光軸と第２レンズ系１２の光軸とを自動的に一致させるのである。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来のＭＴＦ測定装置には、以下のような問題がある。すなわち、複数の画角毎に光源３とスリット２と撮像素子４とを配置することによって、一度に複数の画角に対応したＭＴＦ値を算出することも可能ではある。ところが、その場合には、構成要素が多くなってしまうという問題がある。さらに、光源３およびスリット２の実際の配置には限度があり、多数の画角に対するＭＴＦ評価を簡便に行うことができないという問題もある。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載された従来のレンズ系光軸調整装置には、以下のような問題がある。すなわち、上記レンズ系光軸調整装置では、レンズ系の光軸の調整を行った際に、正しく第１レンズ系１１と第２レンズ系１２との光軸が一致しているか否かを確認する術がない。そこで、従来のレンズ系光軸調整装置の場合には、レンズ系の光軸調整を行った(光軸調整工程)後に、さらに被検レンズをＭＴＦ測定装置に付け替えて、ＭＴＦ値を測定することによって光軸調整工程の調整不具合の確認を行う(検査工程)必要があり、光軸調整工程と検査工程との簡略化が望まれている。
【００１０】
また、上記従来のレンズ系光軸調整装置においては、レンズ系の光軸調整は行えるものの、調整用の受光素子１７を用いて調整を行っている。そのために、例えば、デジタルカメラのような撮像素子とレンズ系とが一体になっているカメラレンズのレンズ系調整においては、レンズ系の光軸調整を行った後、さらに実際に使用する撮像素子とレンズ系との位置調整を行う必要があり、この点についても簡略化が望まれている。尚、後に、実際にモジュールとして固定する撮像素子を像面１８に配置し、その撮像素子を利用してレンズ系の調整を行なうとしても、複数本の平行光を同一入射角で被調整レンズ系に入射しているので、像面１８では集光スポットは略一点に絞られる。したがって、そのままでは、像面１８に配置した撮像素子を利用してレンズ系の光軸調整を行なうことができず、上記モジュール用の撮像素子に光を導く別のレンズが必要になると言う問題がある。
【特許文献１】特開昭６１‐８４５４１号公報
【特許文献２】特開平６‐２６５７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、この発明の課題は、レンズ系の光軸調整とＭＴＦの測定とを連続して行うことができ、各画角に対応した光線によってレンズの光軸を精度よく調整でき、撮像素子とレンズ系とが一体になっているカメラレンズ等におけるレンズ系の光軸調整と撮像素子の位置調整とを連続して行うことができるレンズ系調整装置およびそれを用いたレンズ系調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、この発明のレンズ系調整装置は、
基準軸となる平行光線を発生するレーザ発光部と、
複数のレンズから成るレンズ系および撮像素子を含む被調整物と、
上記レーザ発光部と被調整物との間に配置されると共に、上記レーザ発光部からの平行光線の一部を偏向して上記基準軸との角度が上記レンズ系の画角に応じた角度である平行光線束を生成して上記レンズ系に入射させる複数の回折素子と、中心部に位置して上記レーザ発光部からの平行光線の一部を通過させて上記基準軸としての基準光線束を生成して上記レンズ系に入射させる開口とが形成された基板と、
上記レンズ系および撮像素子のうちの少なくとも何れか一方を移動させる移動部と、
上記撮像素子の出力に基づいて、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に上記基準光線束の像と上記偏向された光線束の像とを位置させるための上記レンズ系あるいは撮像素子の移動量を算出し、この算出した移動量に基づいて上記移動部の動作を制御する演算制御処理部と
を備えたことを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、例えば上記撮像素子の受光面上における中心の位置に上記基準光線束の像が位置するように上記レンズ系を移動させることによって、上記レンズ系を構成する複数のレンズの偏心あるいはチルトを調整することができる。さらに、例えば上記基板の中心に対して点対象に配列された回折素子によって偏向された光線束の像が上記受光面の中心に対して点対称となるように上記レンズ系を移動させることによって、複数の画角に対応した光線によって上記レンズ系の光軸を精度良く調整することができる。
【００１４】
また、１実施の形態のレンズ系調整装置では、
上記基準軸上における上記基板と被調整物との間に配置された光分岐素子と、
上記基準軸上における上記光分岐素子と被調整物との間に配置されたアパーチャと、
上記光源部から出射されると共に、上記基板の開口,光分岐素子およびアパーチャを通過して上記撮像素子の基準面で反射され、再度上記アパーチャを通過して上記光分岐素子によって上記基準軸に直交する方向に反射された光を検出する光検出器を
備えている。
【００１５】
この実施の形態によれば、上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、例えば上記光検出器によって検出された光が上記光検出器の受光面の中心に位置するように上記撮像素子を移動させることによって、上記レンズ系の光軸調整に先立って、上記基準軸と上記被調整物の基準面との角度および位置が最適になるように調整することができる。
【００１６】
また、１実施の形態のレンズ系調整装置では、
上記基板の回折素子によって偏向されて上記レンズ系に入射される上記平行光線束の直径、および、上記基板の開口を通過して上記レンズ系に入射される上記基準光線束の直径は、上記レンズ系の入射瞳の直径よりも大きく設定されている。
【００１７】
この実施の形態によれば、上記レンズ系の入射瞳中心と上記基準軸とを一致させる際の調整精度を緩和することが可能になる。
【００１８】
また、１実施の形態のレンズ系調整装置では、
上記移動部は、上記レンズ系と上記撮像素子とを移動させるようになっており、
上記基準軸に対して、上記レンズ系の一部を構成する第１レンズ要素を固定して保持する第１保持ユニットと、
上記レンズ系の残りを構成する第２レンズ要素を保持する第２保持ユニットと、
上記レンズ系を移動させる上記移動部を構成すると共に、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させるレンズ要素移動機構を
備えている。
【００１９】
この実施の形態によれば、上記演算制御処理部による制御の下に、レンズ要素移動機構によって、上記レンズ系を構成する上記第１レンズ要素および第２レンズ要素を個別に移動させることができる。したがって、上記レンズ系の偏心あるいはチルトを第１,第２レンズ要素に分けて精密に調整することができる。
【００２０】
また、１実施の形態のレンズ系調整装置では、
上記基板には、ＭＴＦ測定用のチャートが設けられると共に、
上記レーザ光源部側から上記チャートを一様に照明する照明手段を備えて、
上記演算制御処理部は、上記チャートに関する上記撮像素子の出力に基づいて、上記レンズ系のＭＴＦ値を算出するようになっている。
【００２１】
この実施の形態によれば、上記レンズ系の偏心あるいはチルトの調整および上記レンズ系の光軸調整が終了した後に、続けて、上記レンズ系の解像力の指標であるＭＴＦを測定できる。したがって、得られたＭＴＦ値と設計値(目標値)との差の値が大きい場合には、再度上記レンズ系の光軸調整を行うことが可能になり、不良品の発生率を低減することができる。
【００２２】
また、１実施の形態のレンズ系調整装置では、
上記撮像素子の出力に基づいて、上記レーザ光源部から出射された平行光線が上記レンズ系によって上記撮像素子の受光面上に集光されて形成されたスポットの光強度のピーク値を求め、上記ピーク値に応じて上記レーザ光源部の光量を調節する光量調整手段を備えている。
【００２３】
この実施の形態によれば、上記撮像素子の受光面上における光強度のピーク値に応じて上記レーザ光源部の光量が調節されるので、エネルギー密度が高くなるような集光スポットであっても、上記光軸調整時に撮像素子においてスミアが発生しないように上記光量を調整することができる。
【００２４】
また、この発明は、上記レンズ系調整装置を用いたレンズ系調整方法であって、
上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の像が上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記撮像素子を移動させる工程と、
上記第１保持ユニットによって上記第１レンズ要素を上記基準軸に対して固定して保持する一方、上記第２保持ユニットによって上記第２レンズ要素を保持する工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の回折素子を通過して偏向された光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に配列されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも上記一方を移動させる工程と、
上記レンズ系および撮像素子を上記基準軸に対して固定する工程と
を含むことを特徴としている。
【００２５】
上記構成によれば、上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記基準光線束の像が上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記撮像素子を移動させるので、上記基準軸と上記被調整物の基準面との相対位置が最適になるように調整することができる。さらに、上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基準光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させるので、上記レンズ系を構成する複数のレンズ要素の偏心あるいはチルトを簡便な方法で調整することができる。さらに、上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記偏向された光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面上における所定の位置に配列されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも上記一方を移動させるので、複数の画角に対応した光線によって上記レンズ系の光軸を精度良く調整することができる。
【００２６】
また、この発明は、上記レンズ系調整装置を用いたレンズ系調整方法であって、
上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の像が上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記撮像素子を移動させる工程と、
上記第１保持ユニットによって上記第１レンズ要素を上記基準軸に対して固定して保持する一方、上記第２保持ユニットによって上記第２レンズ要素を保持する工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の開口を通過した基準光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板の回折素子を通過して偏向された光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に配列されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも上記一方を移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基板のＭＴＦ測定用のチャートを通過した上記照明手段からの光の像が上記撮像素子の受光面上に結像されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットを移動させる工程と、
上記演算制御処理部によって、上記チャートの像に関する上記撮像素子の出力に基づいて、ＭＴＦ値を算出する工程と、
上記算出された上記レンズ系のＭＴＦ値と目標とするＭＴＦ値との差が所定の範囲内である場合には、上記レンズ系および撮像素子を上記基準軸に対して固定する工程と
を含むことを特徴としている。
【００２７】
上記構成によれば、上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記基準光線束の像が上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記撮像素子を移動させるので、上記基準軸と上記被調整物の基準面との相対位置が最適になるように調整することができる。さらに、上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記基準光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面の中心に位置するように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも一方を移動させるので、上記レンズ系を構成する複数のレンズ要素の偏心あるいはチルトを簡便な方法で調整することができる。さらに、上記演算制御処理部によって上記レンズ要素移動機構の動作を制御して、上記偏向された光線束の上記第１レンズ要素および上記第２レンズ要素による集光スポットが上記撮像素子の受光面上における所定の位置に配列されるように、上記第１保持ユニットおよび第２保持ユニットの少なくとも上記一方を移動させるので、複数の画角に対応した光線によって上記レンズ系の光軸を精度良く調整することができる。
【００２８】
加えて、上記演算制御処理部によって上記レンズ系のＭＴＦ値を算出し、この算出されたＭＴＦ値と目標ＭＴＦ値との差が所定の範囲内である場合には、上記レンズ系および撮像素子を上記基準軸に対して固定するので、上記レンズ系の偏心あるいはチルトの調整および上記レンズ系の光軸調整が終了した後に、続けて、上記レンズ系の解像力の指標であるＭＴＦを測定できる。したがって、上記レンズ系と撮像素子との光軸・位置調整工程とレンズ系の光軸調整工程とレンズ系の検査工程とを集約化できる。さらに、得られたＭＴＦ値と設計値(目標値)との差の値が大きい場合には、再度上記レンズ系の光軸調整を行うことが可能になり、不良品の発生率を低減することができるのである。
【発明の効果】
【００２９】
以上より明らかなように、この発明によれば、演算制御処理部によって移動部の動作を制御して、撮像素子の受光面上における所定の位置に基準光線束の像が位置するようにレンズ系を移動させるので、例えば上記受光面上における中心の位置に上記基準光線束の像を位置させることによって、上記レンズ系を構成する複数のレンズの偏心あるいはチルトを調整することができる。
【００３０】
さらに、上記演算制御処理部によって上記移動部の動作を制御して、上記撮像素子の受光面上における所定の位置に基板の回折素子によって偏向された光線束の像が位置するようにレンズ系を移動させるので、例えば上記基板の中心に対して点対象に配列された上記回折素子によって偏向された光線束の像を上記受光面の中心に対して点対称となるように配列させることによって、複数の画角に対応した光線によって上記レンズ系の光軸を精度良く調整することができる。
【００３１】
また、１実施の形態によれば、上記レンズ系の偏心あるいはチルトの調整および上記レンズ系の光軸調整が終了した後に、続けて、上記演算制御処理部によって上記レンズ系の解像力の指標であるＭＴＦを測定するので、上記レンズ系と撮像素子との光軸・位置調整工程とレンズ系の光軸調整工程とレンズ系の検査工程とを集約化できる。さらに、得られたＭＴＦ値と設計値(目標値)との差の値が大きい場合には、再度上記レンズ系の光軸調整を行うことができ、不良品の発生率を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態のレンズ系調整装置における概略構成図である。
【００３３】
本レンズ系調整装置は、光源２１,レンズ系２２,基板２４,撮像素子２５,保持部２６,第１移動機構２７および演算制御処理部２８で概略構成されている。光源２１は、レーザ素子を有して、基準軸Ａとなる平行光線を発生する。レンズ系２２は、複数のレンズで構成されると共に、調整の対象となる。基板２４は、光源２１とレンズ系２２との間に配置されると共に、光源２１で発生した平行光線の一部を偏向して得られた平行光をレンズ系２２に入射させる複数の回折素子２３が設けられている。保持部２６は、基準軸Ａ上におけるレンズ系２２の後に配置されて、光源２１からの光を受光するＣＣＤ等で成る撮像素子２５を保持する。尚、この撮像素子２５は、調整後にレンズ系２２と一体になって、デジタルカメラ等のカメラレンズを構成する。第１移動機構２７は、撮像素子２５を保持部２６と共に移動させる。演算制御処理部２８は、撮像素子２５の出力に基づいて、レンズ系２２の光学的評価値を算出する。さらに、撮像素子２５の移動を制御するための制御量を算出し、この制御量に基づく制御信号を生成して第１移動機構２７に出力する。
【００３４】
図２は、上記基板２４の平面図である。図２に示すように、基板２４には、回折素子２３が、レンズ系２２の画角に対応した位置に点対称となるように、例えば輪帯状に配置されて形成されている。さらに、円形に配置された回折素子２３の中央部には、光源２１からの光を通過させて基準軸Ａとなる平行光線(以下、基準光線と言う)を生成する開口２９が形成されている。尚、回折素子２３は、その回折光における基準軸Ａとの角度がレンズ系２２の画角に応じた角度になるように配列されている。また、不要な回折光がレンズ系２２に入射しないように、配置が考慮されている。
【００３５】
尚、上記基準軸Ａとなる基準光線を生成する開口２９の大きさ、および、レンズ系２２の画角に対応して配置された回折素子２３の大きさは、レンズ系２２の入射瞳に入射する各平行光の直径が、レンズ系２２の入射瞳よりも大きくなるように設定されている。これによって、レンズ系２２の入射瞳中心と本レンズ系調整装置の基準軸とを一致させる際の調整精度を緩和することが可能になる。
【００３６】
さらに、上記基板２４における上記ＭＴＦを検査する画角に対応した位置には、ＭＴＦ測定用のスリット３０が設けられている。このスリット３０は、点像,線像およびエッジ像等の一般的にＭＴＦ値を測定する事が可能なものであればどの様な形状でも構わない。本実施の形態の場合には、タンジェンシャル方向およびラジアル方向のＭＴＦ値測定を前提としているため、上記両方向に対して平行な２本の直線で成る十字線を用いている。上記タンジェンシャル方向およびラジアル方向は、図２に示す通りである。
【００３７】
また、上記ＭＴＦ測定用のスリット３０は、平行光線を発生する光源２１側から、例えば、白色ＬＥＤ(発光ダイオード)やハロゲンランプ等の照明装置(図示せず)によって照明されている。その際に、上記照明装置は、各スリット３０を透過する光の強度が一様となるように設定されている。また、基板２４における回折素子２３,開口２９およびスリット３０を除く領域には、光源２１からの平行光が透過しないようにマスキング処理が施されて、不要な光がレンズ系２２に入射しないように構成されている。
【００３８】
また、図３に示すように、上記基準軸Ａとレンズ系２２の基準面との直角出しを行うために、基準軸Ａ上に配置された光分岐素子３１およびアパーチャ３２と、光源２１によって照射されてレンズ系２２の基準面および光分岐素子３１で反射した反射光を検出する光検出器３３とを、備えている。さらに、図１に示すように、レンズ系２２を構成する一部のレンズ要素(以下、第１レンズ要素と言う)３９を基準軸Ａに対して固定して保持する第１保持ユニット３４と、レンズ系２２の残りのレンズ要素(以下、第２レンズ要素と言う)４０を保持する第２保持ユニット３５と、第２保持ユニット３５を移動させる第２移動機構３６とを、備えている。そして、演算制御処理部２８は、第２保持ユニット３５の移動を制御するための制御量を算出し、この制御量に基づく制御信号を生成して第２移動機構３６に出力するようになっている。
【００３９】
また、上記レンズ系２２の設計に応じて、メカニカルシャッター(以下、メカシャッターと言う)３７を配置したり、撮像素子２５上にＩＲ(赤外線)カットフィルタやローパスフィルタ等のフィルタ３８を配置したりする必要がある。
【００４０】
図３〜図６は、本レンズ系調整装置による光軸調整手順を示す。また、図７〜図９は、撮像素子２５上に形成された集光スポットおよび十字型のスリット像を示す。また、図１０〜図１２は、本レンズ系調整装置によるＭＴＦ算出方法を示す。以下、図３〜図１２に従って、本レンズ系調整装置を用いた光軸調整方法およびＭＴＦ測定方法について詳細に説明する。
【００４１】
図３〜図６は、本レンズ系調整装置を用いたレンズ系２２と撮像素子２５との位置調整手順と、レンズ系２２の光軸調整手順とを示している。
【００４２】
図３において、先ず、基準軸Ａと撮像素子２５とが直交し、且つ、基準軸Ａと撮像素子２５の中心とが一致するように調整を行う。
【００４３】
具体的には、上記光源２１から放射され、回折素子２３が形成された基板２４の中心部に配置された開口２９および光分岐素子３１としてのハーフミラーを通過した基準光線の一部(以下、中心軸光線と言う)が、アパーチャ３２を通過して撮像素子２５に到達し、撮像素子２５のカバーガラス(図示せず)で反射されて再度アパーチャ３２を通過し、ハーフミラー３１で基準軸Ａと直交する方向へ反射されて光軸調整用の光検出器３３としての撮像素子で検出されるように、第１移動機構２７によって撮像素子２５のＹ軸に対するあおり角θおよびＸ軸に対するあおり角φを調整する。この場合、図示してはいないが、撮像素子３３からの出力は演算制御処理部２８に入力されるようになっており、演算制御処理部２８によって上記中心軸光線の撮像素子３３の中心からのＺ軸方向へのずれ量とＹ軸方向へのずれ量とが求められ、Ｚ軸方向へのずれ量に基づいてＹ軸に対するあおり角θが算出される一方、Ｙ軸方向へのずれ量に基づいてＸ軸に対するあおり角φが算出される。そして、算出されたあおり角θ,φに基づく制御信号が生成されて、第１移動機構２７に出力されるのである。
【００４４】
次に、上記撮像素子２５からの信号に基づいて、演算制御処理部２８によって、基準軸Ａである上記中心軸光線の撮像素子２５の中心からのＸＹ軸方向へのずれ量が求められ、このずれ量に基づいてＸＹ軸方向への移動量が算出される。さらに、算出された移動量に基づく制御信号が生成されて第１移動機構２７に出力される。そして、第１移動機構２７によって撮像素子２５がＸＹ方向に移動されて、基準軸Ａと撮像素子２５における受光面の中心とが一致するように撮像素子２５の位置が調整される。こうして、レンズ系２２の基準面(撮像素子２５の表面)と本レンズ系調整装置の基準軸(基準軸Ａ)との角度と位置とが予め調整されるのである。尚、撮像素子２５の表面にＩＲカットフィルタやローパスフィルタ等のフィルタ３８で成る平行平板が取り付けられている場合には、上記平行平板の表面からの反射光を用いて、撮像素子２５の角度や位置の調整を行ってもよい。
【００４５】
次に、図４に示すように、調整後における撮像素子２５の状態を保持したまま、第１保持ユニット３４によって、レンズ系２２を構成する第１レンズ要素３９を固定する。そして、第１移動機構２７によって、基板２４の開口２９およびアパーチャ３２を通過した上記中心軸光線が撮像素子２５上に集光されるように、撮像素子２５を＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向にシフトさせる。この場合、演算制御処理部２８は、撮像素子２５からの信号によって中心軸光線の像の照度を算出し、撮像素子２５を＋Ｚ方向あるいは−Ｚ方向に所定長ずつ移動させながら、上記算出された照度が最大となる位置を探し出すようにする。あるいは、上記中心軸光線の像のスポット径が最小になる位置を探し出してもよい。
【００４６】
固定された上記第１レンズ要素３９にレンズ偏心やチルトがある場合には、第１レンズ要素３９に入射された上記中心軸光線は、撮像素子２５の中心部ではなく若干ずれた位置に集光されることになる。その場合、結像性能の観点から上記中心軸光線が撮像素子２５に直角に入射することが重要であるため、第１移動機構２７を用いて、像のぼけ方が対称となるように撮像素子２５のあおり角θ,φの調整を行い、さらに、撮像素子２５まで到達した光が撮像素子２５の中心に位置するようにＸＹ方向への調整を行う。その際に、随時、±Ｚ方向にもシフトさせて撮像素子２５に対する集光の低下を修正する。この場合、演算制御処理部２８は、先ず、撮像素子２５上における上記中心軸光線の像の中心とこの中心の照度を基準とする照度分布を算出し、この算出した照度分布を一様にするための撮像素子２５のあおり角θ,φを算出し、算出したあおり角θ,φに基づく制御信号を第１移動機構２７に出力する。次に、上記中心軸光線の像の中心を撮像素子２５の中心に位置させるための制御信号を生成して第１移動機構２７に出力するのである。
【００４７】
次に、図５に示すように、上記アパーチャ３２を除去すると共に、レンズ系２２を構成する残りの第２レンズ要素４０を第２保持ユニット３５によって固定し、随時、第１移動機構２７によって撮像素子２５上に集光スポットが結像されるように撮像素子２５のＺ方向の位置を調整しながら、第２移動機構３６によって第２保持ユニット３５をＸＹＺ方向にシフトすると共に、あおり角を調整する。その場合における撮像素子２５上の像は、図７〜図９に示すように変化する。図７および図８は、レンズ系２２の第１レンズ要素３９と調整の対象となる第２レンズ要素４０とが相対的に偏心あるいはチルトしている場合を示している。但し、図７は第２レンズ要素４０の調整前であり、図８は第２レンズ要素４０の調整中である。
【００４８】
図７においては、上記基板２４の開口２９を通過した上記基準光線の集光スポット４２と撮像素子２５の中心４１との位置がずれている。しかしながら、第２レンズ要素４０のＸＹＺ調整およびあおり角調整を行うことによって、図９に示すように、基準光線の集光スポット４２が撮像素子２５の中心４１に一致する。この場合、演算制御処理部２８は、撮像素子２５上における集光スポット４２と撮像素子２５の中心４１とのずれ量に応じて上記基準光線の集光スポット４２を撮像素子２５の中心に位置させるための制御信号を生成して第２移動機構３６に出力する。
【００４９】
さらに、上記基板２４における各回折素子２３を通過して偏向された各画角に対応して光線は、レンズ系２２に入射されて撮像素子２５上に集光スポット４３の群を形成する。この集光スポット４３の群は、第２レンズ要素４０のＸＹＺ調整およびあおり角調整を行うことによって、図９に示すように、中心光線の集光スポット４２に対して点対称となるように配置される。その場合、演算制御処理部２８は、撮像素子２５上における集光スポット４３の照度分布に基づいて集光スポット４３の群の重心を算出し、この算出した重心を集光スポット４２に位置させるための制御信号を生成して第２移動機構３６に出力するのである。
【００５０】
したがって、図９に示すように上記第２レンズ要素４０を調整すれば、複数のレンズで構成されたレンズ系２２の第１レンズ要素３９と第２レンズ要素４０とが、略偏心やチルトがないように調整されていることになる。さらに、撮像素子２５についても、レンズ系２２に対して最適な位置に調整されていることになる。
【００５１】
尚、図７〜図９においては、上記各集光スポット４２,４３を簡易的に全て丸印で表示している。しかしながら、実際は、レンズチルトや偏心等による光学収差が発生するために、集光スポット４２,４３は丸にはならない。
【００５２】
また、図９に示す段階では仮調整中であるため、次のＭＴＦ検査工程が終了するまではレンズ系２２における第２レンズ系４０および撮像素子２５は固定しないでおく。
【００５３】
次に、上記ＭＴＦ値を測定する方法について説明する。このＭＴＦ値の測定は、回折素子２３が形成された基板２４上に形成されて光源側より一様に照明される十字型のスリット３０を用いて行われる。
【００５４】
先ず、上述したようにして上記第１,第２レンズ要素３９,４０および撮像素子２５の光軸が調整された後のレンズ系２２を、撮像素子２５の受光面上におけるスリット３０の像の照度が最大になるように光軸上を移動させて基板２４の表面にレンズ系２２の焦点を合わせ、撮像素子２５上に十字型のスリット３０を結像させる。この状態においては、図９に示すように、十字型のスリット３０の像４４が撮像素子２５の受光面上に結像されている。そうした後、演算制御処理部２８によって、図１０に示すように、十字型のスリット３０の像４４における点線部分で、ラジアル方向およびタンジェンシャル方向に強度分布を求めて、図１１(a)および図１２(a)に示すような強度分布を得る。そして、この強度分布をフーリエ変換することによって、図１１(b)および図１２(b)に示すように、簡易的にＭＴＦ値を測定するのである。
【００５５】
この段階で、特に上記ＭＴＦ値に問題がなければ(つまり、算出ＭＴＦ値と目的とするＭＴＦ値との差の値が許容範囲内にあれば)、図６に示すように、光軸調整後のレンズ系２２の各レンズ要素３９,４０と撮像素子２５とを、接着剤４５等によって固定する。また、上記ＭＴＦ値に問題があれば、目的とするＭＴＦ値と算出ＭＴＦ値との差の値に基づいて、第２移動機構３６によって第２保持ユニット３５が制御されて、再度レンズ系２２の光軸調整が上述のようにして行われる。
【００５６】
尚、上記第１,第２レンズ要素３９,４０と撮像素子２５との固定は、例えば、接着剤供給部(図示せず)から接着剤４５として紫外線硬化性接着剤を供給し、紫外線照射部(図示せず)によって紫外線を照射することによって行われる。また、４６は、光源２１と基板２４との間に配置されたＮＤフィルタである。
【００５７】
こうして、複数のレンズで構成されたレンズ系２２と撮像素子２５との光軸・位置調整工程と、レンズ系２２の光軸調整工程と、上記ＭＴＦを用いたレンズ系２２の検査工程とを、連続して同じレンズ系調整装置によって行うことができる。また、上記検査工程での結果に基づいて上記光軸調整工程を再度行うことによって、不良品の発生を低減することができる。
【００５８】
また、その際における上記第１移動機構２７および第２移動機構３６による撮像素子２５および第２保持ユニット３５の移動は、撮像素子２５,３３からの出力に基づいて演算制御処理部２８によって生成された制御信号によって行われる。したがって、レンズ系２２と撮像素子２５との光軸・位置調整とレンズ系２２の光軸調整とレンズ系２２の検査とを、自動的に連続して行うことができるのである。
【００５９】
以上のごとく、本実施の形態においては、調整後にレンズ系２２と一体になってデジタルカメラ等のカメラレンズを構成する撮像素子２５に、保持部２６を介して撮像素子２５を移動させる第１移動機構２７を設けている。そして、図３に示すように、光源２１,開口２９,光分岐素子３１,アパーチャ３２および光検出器３３を用いて、上記中心軸光線と光検出器３３の中心とが一致するように第１移動機構２７によって撮像素子２５の角度および位置を調整するようにしている。したがって、レンズ系２２の基準面(撮像素子２５の表面)と調整装置の基準軸(基準軸Ａ)との角度と位置とを予め調整することができる。
【００６０】
また、複数のレンズで構成されるレンズ系２２の第１レンズ要素３９を第１保持ユニット３４によって固定し、像のぼけ方が撮像素子２５の中心に対して対称となって、上記中心軸光線が撮像素子２５の中心に集光されるように、第１移動機構２７によって撮像素子２５を移動させるようにしている。したがって、調整後に一体になってデジタルカメラ等のカメラレンズを構成するレンズ系２２と撮像素子２５との光軸調整および位置調整を、連続して自動的に行うことができる。
【００６１】
また、上記レンズ系２２の各画角に応じた位置に点対称となるように回折素子２３が形成された基板２４を、光源２１と第１レンズ要素３９との間に配置している。そして、レンズ系２２を構成する第２レンズ要素４０を第２保持ユニット３５によって固定すると共に、上記基準光線の集光スポット４２が撮像素子２５の中心４１に一致し、基板２４の各回折素子２３によって各画角に対応して偏向された光線の集光スポット４３の群が撮像素子２５の中心４１に対して点対称になるように、第２移動機構３６によって第２保持ユニット３５を移動させるようにしている。したがって、複数の画角に対応した光線によってレンズ系２２の光軸を精度良く調整することができる。
【００６２】
また、光軸が調整された上記レンズ系２２の焦点を基板２４の表面に合わせて、撮像素子２５上に十字型のスリット３０を結像させる。そして、演算制御処理部２８によって、十字型のスリット３０の像４４におけるラジアル方向およびタンジェンシャル方向への強度分布を求め、この強度分布をフーリエ変換することによって、上記ＭＴＦ値を測定するようにしている。したがって、レンズ系２２の光軸調整に続いて、レンズ系２２の解像力の指標であるＭＴＦ値を自動的に簡単に測定することができる。さらに、上記ＭＴＦ値の測定結果が悪い場合には、上記ＭＴＦ値の測定結果に基づいてレンズ系２２の光軸調整を再度行うことができる。したがって、不良品の発生率を低減できるのである。
【００６３】
尚、上記実施の形態においては、上記演算制御処理部２８に、撮像素子２５からの出力信号に基づいて、光源２１からの平行光線がレンズ系２２によって撮像素子２５上に集光されて形成された集光スポット４２,４３の光強度のピーク値を求め、上記ピーク値に応じて光源の光量を調節する上記光量調整手段としての機能を持たせることができる。そうすることによって、エネルギー密度が高くなる集光スポットであっても、光軸調整時に撮像素子２５においてスミアが発生しないように光量を制御することが可能になる。
【００６４】
また、上記実施の形態においては、ＭＴＦ測定用のパターンとして、基板２４に回折素子２３とは別にＭＴＦ測定用のスリット３０を設けている。しかしながら、上記ＭＴＦ測定用のパターンは、回折素子２３に形成することも可能である。こうした場合には、回折素子２３とは別にＭＴＦ測定用のスリットやチャートを設ける必要がなく、基板２４の構成が簡単になる。さらに、回折素子２３を用いてＭＴＦの測定を行うことができ、ＭＴＦ測定時の光学的調整を無くして、レンズ系２２の光軸調整に引き続いて効率良くＭＴＦ測定を行うことができる。
【００６５】
また、上記実施の形態においては、各種調整に用いる撮像素子として、調整後にレンズ系２２と一体になってデジタルカメラ等のカメラレンズを構成する撮像素子２５を用いている。しかしながら、調整専用の撮像素子を用いても差し支えない。但し、その場合は、レンズ系２２の光軸調整およびＭＴＦ値の測定が終了した後に、カメラレンズを構成する撮像素子とレンズ系２２との位置調整を行う必要がある。
【００６６】
また、上記実施の形態においては、上記レンズ系２２を第１レンズ要素３９と第２レンズ要素４０との２つのレンズ要素で構成しているが、３以上のレンズ要素で構成されている場合も同様にしてレンズ系の光軸調整を行うことができる。その場合にも、最も撮像素子２５に近い側のレンズ要素を第２保持ユニット３５によって保持して、位置および角度を調整すればよい。
【００６７】
また、上記実施の形態においては、上記光源２１,基板２４,保持部２６,第１移動機構２７,演算制御処理部２８,第１保持ユニット３４,第２保持ユニット３５および第２移動機構３６で概略構成されてレンズ系２２および撮像素子２５に対する光学的調整を行うレンズ系調整装置について述べてきた。ところが、上記レンズ系調整装置は、後に一体となってデジタルカメラ等の撮像装置を構成するレンズ系２２および撮像素子２５に対して光学的調整を行うのであるから、上記撮像装置の製造装置であると見なすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】この発明のレンズ系調整装置における概略構成図である。
【図２】図１における基板の平面図である。
【図３】図１に示すレンズ系調整装置によってレンズ系の基準面と基準軸との直角出しを行う際の様子を示す図である。
【図４】図１に示すレンズ系調整装置によってレンズ系と撮像素子との光軸・位置調整を行う際の様子を示す図である。
【図５】図１に示すレンズ系調整装置によってレンズ系の光軸調整を行う際の様子を示す図である。
【図６】光軸調整後のレンズ系と撮像素子とを接着剤等によって固定した状態を示す図である。
【図７】第２レンズ要素の調整前における撮像素子上の像を示す図である。
【図８】第２レンズ要素の調整中における撮像素子上の像を示す図である。
【図９】第２レンズ要素の調整完了における撮像素子上の像を示す図である。
【図１０】図９におけるスリットの像の強度分布を求める際の方向を示す図である。
【図１１】図１０におけるラジアル方向への強度分布とＭＴＦとを示す図である。
【図１２】図１０におけるタンジェンシャル方向への強度分布とＭＴＦとを示す図である。
【図１３】従来のＭＴＦ測定装置の概略構成図である。
【図１４】図１３に示すＭＴＦ測定装置によって得られた強度分布を示す図である。
【図１５】図１４に示す強度分布に基づくＭＴＦ値を示す図である。
【図１６】従来の光軸調整装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６９】
２１…光源、
２２…レンズ系、
２３…回折素子、
２４…基板、
２５…撮像素子、
２６…保持部、
２７…第１移動機構、
２８…演算制御処理部、
２９…開口、
３０…スリット、
３１…光分岐素子(ハーフミラー)、
３２…アパーチャ、
３３…光検出器(撮像素子)、
３４…第１保持ユニット、
３５…第２保持ユニット、
３６…第２移動機構、
３９…第１レンズ要素、
４０…第２レンズ要素、
４１…撮像素子２５の中心、
４２…基準光線(中心光線)の集光スポット、
４３…回折素子２３で偏向された光線の集光スポット、
４４…スリット３０の像、
４５…接着剤。