(57)【要約】【課題】光源や光学フィルタの交換作業の頻度を低減して、ロッドレンズの製造コストを低減することができるＭＴＦ測定装置を提供する。【解決手段】特定波長の測定光を出力する照明装置１０と、この照明装置１０からの測定光を受けるＭＴＦ測定用の格子２０と、この格子２０を通過した測定光を受ける測定対象のロッドレンズアレイ２を保持する保持機構３０と、ロッドレンズアレイ２を通過した光を受ける受光装置４０と、この受光装置４０で受けた光に基づいて特定波長におけるロッドレンズアレイ２のＭＴＦを算出するコントローラ５０と、を備えたロッドレンズアレイのＭＴＦ測定装置１であって、照明装置１０は、格子２０に向けて出力する特定波長の測定光を発光するＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長の測定光を出力する照明装置と、この照明装置からの測定光を受けるＭＴＦ測定用の格子と、この格子を通過した測定光を受ける測定対象のロッドレンズアレイを保持する保持機構と、ロッドレンズアレイを通過した光を受ける受光装置と、この受光装置で受けた光に基づいて特定波長におけるロッドレンズアレイのＭＴＦを算出する算出装置と、を備えたロッドレンズアレイのＭＴＦ測定装置であって、
前記照明装置は、前記特定波長の測定光を発光するＬＥＤ光源を備えたことを特徴とするロッドレンズアレイのＭＴＦ測定装置。
【請求項２】
前記照明装置は、複数の特定波長の測定光をそれぞれ発光する複数のＬＥＤ光源と、この複数のＬＥＤ光源からの測定光を選択的に前記格子に出力する切替機構と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のロッドレンズアレイのＭＴＦ測定装置。
【請求項３】
前記切替機構は、前記複数のＬＥＤ光源のうち所望のＬＥＤ光源を選択的に点灯させるスイッチ機構であることを特徴とする請求項２に記載のロッドレンズアレイのＭＴＦ測定装置。
【請求項４】
前記切替機構は、前記複数のＬＥＤ光源のうち所望のＬＥＤ光源を、前記格子に対する照射可能位置に選択的に移動させる移動機構であることを特徴とする請求項２に記載のロッドレンズアレイのＭＴＦ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロッドレンズアレイのＭＴＦ測定装置に係り、特に特定波長の測定光を用いてロッドレンズアレイのＭＴＦ特性を測定する製造検査用のＭＴＦ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロッドレンズアレイは、半径方向に屈折率分布を有する屈折率分布型ロッドレンズを、２枚のフレームの間に多数配列した構造を有し、１対１結像光学系として機能する。このようなロッドレンズアレイは、プリンタ，複写機等における光学部品として広く用いられており、ロッドレンズアレイの光学性能はこれらの機器の品質性能に大きな影響を及ぼす。
【０００３】
従来、このようなロッドレンズアレイの製造検査において、その光学特性としてＭＴＦ（Modulation Transfer Function）が測定されている。このＭＴＦを測定するためのＭＴＦ測定装置は、照明装置と、ＭＴＦ測定用格子と、受光装置とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
照明装置は、光源，波長選択性を有する光学フィルタ，拡散板を含んで構成されている。また、受光装置は、光センサを含んで構成されている。これらは、光軸上に配置され、ロッドレンズアレイも各ロッドレンズの軸方向が光軸と平行になるように配置される。
【０００５】
照明装置の光源には、白色光を発生させるハロゲンランプ又はメタルハライドランプ等が用いられている。光学フィルタは、例えば干渉フィルタであり、光源が発生する白色光から所望の波長の光線のみを選択的に取り出して、この波長光線をロッドレンズに向けて照射するために用いられている。
【０００６】
また、複数の波長についてＭＴＦを測定する測定装置では、光学フィルタ切替機構が設けられている。この切替機構は、各所望の波長を選択的に透過する複数の光学フィルタを択一的に切替える機構である。このような複数の波長についてＭＴＦを測定する測定装置では、所望の波長に応じて、切替機構により光学フィルタを切替えることで、所望の波長の光線を取り出すことができる。
【０００７】
このようなＭＴＦ測定装置では、ＭＴＦ測定用格子と受光装置の間に検査対象であるロッドレンズアレイを順次に配置して、配置されたロッドレンズアレイを光軸と直交する方向に移動させながら各位置でのＭＴＦの測定を連続的に行う。これにより、ＭＴＦ測定装置により、特定の波長について、ロッドレンズアレイのＭＴＦ特性を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平４−１２８６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記測定装置では、ハロゲンランプ等の光源が出力する光線が、所望の波長の光以外の可視光や赤外光等の熱線も含んでおり、この熱線等により光路に配置された干渉フィルタ等の光学フィルタが熱せられ劣化してしまうため、高価な光学素子である光学フィルタを頻繁に交換しなければならなかった。
【００１０】
また、ハロゲンランプ等は、ランプ寿命が１０００時間程度と短い。さらに、ハロゲンランプ等は、ランプ点灯後に光量が安定するまでに時間が掛かるため、常時、点灯状態に保持しておく必要がある。このため、上記測定装置では、ランプ交換時期が例えば１ヶ月程度の早期に到来し、ランプ交換を頻繁に行う必要があった。さらに、上記測定装置では、ランプ交換毎に測定装置の校正作業が必要であり、ランプ交換に伴って多くの工数が掛かっていた。
【００１１】
このように、上記測定装置では、ランプや光学フィルタの頻繁な交換作業により、ロッドレンズの製造コストが押し上げられてしまうという問題があった。
【００１２】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、光源や光学フィルタの交換作業の頻度を低減して、ロッドレンズの製造コストを低減することができるＭＴＦ測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は、特定波長の測定光を出力する照明装置と、この照明装置からの測定光を受けるＭＴＦ測定用の格子と、この格子を通過した測定光を受ける測定対象のロッドレンズアレイを保持する保持機構と、ロッドレンズアレイを通過した光を受ける受光装置と、この受光装置で受けた光に基づいて特定波長におけるロッドレンズアレイのＭＴＦを算出する算出装置と、を備えたロッドレンズアレイのＭＴＦ測定装置であって、照明装置は、特定波長の測定光を発光するＬＥＤ光源を備えたことを特徴としている。
【００１４】
このように構成された本発明によれば、照明装置の光源を、所望の特定波長を発光するＬＥＤ光源とすることで、光源がランプ寿命の短いハロゲンランプ等である場合と比べて、ランプ交換作業及びそれに伴う校正作業の発生頻度を極めて低減することができる。これにより本発明では、作業工数を大幅に低減し、ロッドレンズアレイの製造コストを低減することが可能となる。
【００１５】
また、本発明では、特定波長を発光するＬＥＤ光源を用いることで、白色光から特定波長を選択的に取り出す光学フィルタを不要とすることができる。従来のように、ハロゲンランプ等のような白色光を発光する光源を用いた場合には、特定波長のみを取り出すために、波長選択性を有する光学フィルタが必要であり、また、ハロゲンランプ等が発光する熱線によって、光学フィルタが劣化し、光学フィルタを頻繁に交換する必要があった。しかしながら、本発明では、この光学フィルタ自体を不要とし、又は、光学フィルタを配設した場合でも熱線による劣化に伴う交換頻度が低減されることで、ロッドレンズアレイの製造コストを低減することができる。
【００１６】
また、本発明において好ましくは、照明装置は、複数の特定波長の測定光をそれぞれ発光する複数のＬＥＤ光源と、この複数のＬＥＤ光源からの測定光を選択的に格子に出力する切替機構と、を備えている。
このように構成された本発明によれば、所望の特定波長に応じて切替機構を作動させて、複数のＬＥＤ光源のうち所望の特定波長を発光するＬＥＤ光源から格子に向けて測定光を出力させることができる。
【００１７】
また、本発明において好ましくは、切替機構は、前記複数のＬＥＤ光源のうち所望のＬＥＤ光源を選択的に点灯させるスイッチ機構である。
このように構成された本発明によれば、単にスイッチ機構を動作させることで、ＬＥＤ光源を物理的に移動させることなく、所望のＬＥＤ光源を選択的に点灯させることで、所望の特定波長の測定光を出力させることができる。
【００１８】
また、本発明において好ましくは、切替機構は、複数のＬＥＤ光源のうち所望のＬＥＤ光源を、格子に対する照射可能位置に選択的に移動させる移動機構である
このように構成された本発明によれば、切替機構により、所望の特定波長のＬＥＤ光源を照射可能位置に選択的に移動させることで、所望の特定波長の測定光を格子に向けて出力させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のロッドレンズのＭＴＦ測定装置によれば、光源や光学フィルタの交換作業の頻度を低減して、ロッドレンズアレイの製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態におけるロッドレンズアレイのＭＴＦ測定装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態におけるＭＴＦ測定装置の電気ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態におけるロッドレンズアレイの斜視図である。
【図４】本発明の実施形態における格子の説明図である。
【図５】本発明の実施形態における光量レベルの時間変化を表すグラフである。
【図６】本発明の他の実施形態における照明装置の構成図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態における照明装置の構成図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態における照明装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１はロッドレンズアレイのＭＴＦ測定装置の構成図、図２はＭＴＦ測定装置の電気ブロック図、図３はロッドレンズアレイの斜視図、図４は格子の説明図、図５は光量レベルの時間変化を表すグラフである。
【００２２】
図１及び図２に示すように、本実施形態のＭＴＦ測定装置１は、照明装置１０と、ＭＴＦ測定用の格子２０と、検査対象のロッドレンズアレイ２を保持する保持機構３０と、受光装置４０と、これらを制御するコントローラ５０とを備えている。
【００２３】
図３に示すように、測定対象であるロッドレンズアレイ２は、半径方向に屈折率分布を有する多数の屈折率分布型ロッドレンズ２ａと、これらを挟持する矩形状の２枚のフレーム２ｂとを備えている。
【００２４】
本実施形態の照明装置１０は、複数のＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、これらのＬＥＤ光源１１からの出力光を受けて、この出力光を拡散させた測定光を格子２０側に出力する拡散板１２と、これらＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃを選択的に切替え、選択された１つのＬＥＤ光源からの光を拡散板１２側に出力するための切替機構１３を備えている。拡散板１２は、測定光に指向性が残る可能性をなくすために設けられている。
ＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、それぞれ所望の特定波長の光を発光するように選択されている。例えば、特定の波長として、５７０ｎｍ，６３０ｎｍ等が選択される。ＬＥＤ光源は、これら特定の波長を中心波長とする狭い波長範囲の指向性の高い単色光を出力する。
【００２５】
これら、ＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、照明装置１０から受光装置４０に向かう光軸３を中心とするように近接し、且つ、光軸３上の一点で３つのＬＥＤ光源からの出力光が交わるように配置されている。詳しくは、本実施形態では、ＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、格子２０の受光側面で３つのＬＥＤ光源からの出力光が交わるように配置されている。
【００２６】
切替機構１３は、スイッチ機構である。このスイッチ機構は、電気回路上で電源（図示せず）の接続先のＬＥＤ光源をＯＮ／ＯＦＦにより切替えるリレースイッチ，半導体スイッチ等を含んでいる。スイッチ機構は、コントローラ５０によって電子的に動作可能であり、動作電力を選択したＬＥＤ光源のみに択一的に提供して点灯させるように機能する。
なお、本実施形態では、コントローラ５０によってスイッチを切替えて、選択されたＬＥＤ光源のみに動作電力を提供するように構成されているが、これに限らず、スイッチ機構をオペレータが手動で切替える構成であってもよい。
【００２７】
格子２０は、特定の空間周波数を有する格子である。図４に示すように、格子２０は、同じ幅を有する透光部分（白色部分）と遮光部分（黒色部分）とが交互に配列されて構成されている。透光部分と遮光部分の組み合わせからなる格子パターンの周期が空間周波数で表される。空間周波数は、透光部分と遮光部分の組み合わせを１ラインペア（幅ｌ）とし、このラインペアが１ｍｍの幅Ｌの間に何組設けてあるかを示すものであり、単位を「Ｌｐ／ｍｍ」で表す。
【００２８】
保持機構３０は、ロッドレンズアレイ２のロッドレンズ２ａの長手方向が光軸３と平行になり、照明装置１０側からの測定光がロッドレンズ２ａを通過するようにロッドレンズアレイ２を載置するテーブル３１と、このテーブル３１をロッドレンズアレイ２の幅方向（すなわち、ロッドレンズ２ａの長手方向及び光軸３と直交する方向）に連続的に移動させるモータや減速機構等から構成された駆動機構３２とを備えている。テーブル３１の移動により、測定光が各ロッドレンズ２ａを順次に通過する。
【００２９】
受光装置４０は、対物レンズ４１と、光センサ（受光素子）４２とを備えている。対物レンズ４１は、レンズ中心が光軸３と一致するように配置されており、格子パターン像を数倍に拡大して光センサ４２に出力する。これにより、受光装置４０の分解能が高められる。光センサ４２は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサから構成され、ロッドレンズアレイ２から検査光の強度を検出し、コントローラ５０に出力するように構成されている。
【００３０】
コントローラ５０は、ＣＰＵ，制御プログラム等を記憶したメモリ等からなるマイクロコンピュータで構成されており、切替機構１３，駆動機構３２，光センサ４２，表示装置５１，入力装置５２等に接続されている。
コントローラ５０は、オペレータによる入力装置５２からの入力に基づき、制御プログラムに応じて、切替機構１３を所望のＬＥＤ光源を選択するように切替える。また、コントローラ５０は、駆動機構３２を駆動して、所定速度でテーブル３１を移動させる。
【００３１】
また、算出装置としてのコントローラ５０は、光センサ４２からの検出信号に基づいて、光量レベルの時間変化（図５参照）をＬＣＤ等の表示装置５１に表示すると共に、光量レベルの時間変化からＭＴＦを算出する。
コントローラ５０は、光量レベルの最大値（又は極大値）ｉｍａｘと、最小値（又は極小値）ｉｍｉｎとを検出し、これから次式に基づいて、コントラスト再現率であるＭＴＦを算出する。
【００３２】
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【００３３】
このＭＴＦは、値が高い程レンズの性能が良好であることを示す。
コントローラ５０は、ロッドレンズアレイ２の各移動部位に対してＭＴＦを算出し、すべての部位のＭＴＦが所定値以上を有している場合に当該ロッドレンズアレイ２を良品とし、所定値に満たないＭＴＦが検出された場合に当該ロッドレンズアレイ２を不良品として、これを排除する信号を排除機構（図示せず）に出力する。
【００３４】
以上のように構成された本実施形態のＭＴＦ測定装置１では、光源として、従来のようにランプ寿命が１０００時間程度の短寿命のハロゲンランプ等の白色光源を用いず、その代わりに、寿命がハロゲンランプ等よりも相当程度長いＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃを用いている。
また、ハロゲンランプは、点灯してから光出力が安定するまでに時間がかかるため、測定外時間でも常時点灯しておかなければならず、よりランプ交換の頻度が高くなっていた。しかしながら、ＬＥＤ光源は点灯直後においても光量が安定なことから、測定時間外は消灯することができ、もともとのＬＥＤ光源の長寿命とあいまって、交換頻度が極めて低くなる。
【００３５】
これにより、本実施形態では、光源の交換作業がほとんど発生しない。具体的には、例えば、ハロゲンランプの寿命は約１０００時間であり、一月に一度程度の頻度で交換作業及びそれに伴う校正作業が発生する。しかしながら、ＬＥＤ光源はハロゲンランプの３０倍近い寿命を有しており、単にランプ寿命で比較しても交換頻度が１／３０となる。また、ＬＥＤ光源は測定外時間に消灯させておくことができるので、さらに交換作業の頻度が低減される。
【００３６】
このため、従来のようにランプ交換及び校正作業がほとんど発生しないので、ロッドレンズアレイ２の製造コストを低減することができる。
さらに、ハロゲンランプ等は指向性が低く全方面に向けて照射光を出力するが、ＬＥＤ光源は、照射光の指向性を高くすることができるので、低い電力でハロゲンランプ等と同じ輝度を確保することができる。このため、本実施形態では省電力化を測ることができる。
【００３７】
また、本実施形態のＭＴＦ測定装置１では、従来のようにハロゲンランプ等の白色光源を用いず、その代わりに、それぞれ特定波長の測定光を発光するＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃを用いている。
これにより、本実施形態では、所望の波長の測定光を発光するＬＥＤ光源を選択することで、このＬＥＤ光源から所望の特定波長の測定光を出力させることができる。したがって、従来のように白色光源の出力側に波長選択性を有する光学フィルタを配置する必要がない。
【００３８】
この光学フィルタは、高価であると共に白色光源からの熱線により劣化し易いため、従来は、頻繁に交換作業が発生していた。本実施形態では、このような光学フィルタを用いなくてもよく、この場合、光学フィルタの交換作業が発生しないので、ロッドレンズアレイ２の製造コストを低減することができる。
【００３９】
また、本実施形態のＭＴＦ測定装置１では、所望の特定波長の測定光に切替えるために、従来のようにハロゲンランプ等の白色光源の前に配置した光学フィルタの切替機構を有しておらず、その代わりに、ＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃの点灯を単にスイッチ機構で電気的に切替える切替機構１３を有している。
これにより、本実施形態では、従来のように光学フィルタを切替えるためのエアシリンダ等のアクチュエータを含むことなく、単に電気的にスイッチを切替えるだけで所望の波長を出力できるので、切替機構に可動部分を含まない構成とすることが可能となる。
【００４０】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
上記実施形態では、ＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの出力光が直接拡散板１２に照射されるように構成されていたが、これに限らず、図６に示すように、光ファイバのような光伝送体１４を介して、ＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃから拡散板１２へ出力光を出力するように構成してもよい。
【００４１】
このように構成することにより、ＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃを拡散板１２から任意に離間して配置することができるので、装置全体の設計自由度を向上させることができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、ＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃを三角錐の各側面に沿って配置するように近接して配置していたが、これに限らず、図７に示すように照明装置１０を構成してもよい。
図７に示す照明装置では、ＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、移動テーブル１３ａに配置されており、この移動テーブル１３ａを駆動シリンダ等の駆動手段１３ｂにより移動可能な構成となっている。
【００４３】
移動テーブル１３ａ及び駆動手段１３ｂは、上記実施形態の切替機構１３として機能する。この駆動手段１３ｂは、コントローラ５０からの駆動信号により、移動テーブル１３ａを進退移動させて、所望の波長の測定光を発光するＬＥＤ光源をその照射方向が光軸３と一致する照射可能位置まで移動させるように構成されている。
また、この実施形態では、ＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃには、それぞれ干渉フィルタ等の波長選択性の光学フィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃがその前面に配置されている。この光学フィルタ１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、各ＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対応して、所望の特定波長のみを選択的に透過させるフィルタである。
したがって、各ＬＥＤ光源１１からの出射光は、光学フィルタ１５を透して、拡散板１２に出力される。上述のように、ＬＥＤ光源１１は、所望の特定波長を中心とする狭い波長範囲の単色光を出力するように選択されているが、光学フィルタ１５を併用することで、特定波長を含むより狭い波長範囲の測定光を得ることができる。また、ＬＥＤ光源１１は、光学フィルタ１５を劣化させる熱線をほとんど出力しないので、光学フィルタ１５の交換頻度は極めて低減される。
【００４４】
また、図８に示すように、図７の例において、図６の例のように、ＬＥＤ光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの出射光を光伝送体１４を介して、拡散板１２に出力するように構成してもよい。なお、図７及び図８の例において、光学フィルタ１５を設けない構成としてもよい。
【００４５】
また、図１及び図６で示した実施形態では、波長選択性の光学フィルタを設けていないが、切替機構１３によって選択されたＬＥＤ光源１１の特定波長に応じて、選択されたＬＥＤ光源１１と拡散板１２との間に、波長選択性の光学フィルタを切替え配置する機構を付加的に設けてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１    ＭＴＦ測定装置
２    ロッドレンズアレイ
３    光軸
１０    照明装置
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  ＬＥＤ光源
１２    拡散板
１３    切替機構
１３ａ  移動テーブル
１３ｂ  駆動手段
１４    光伝送体
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  光学フィルタ
２０    格子
３０    保持機構
３１    テーブル
３２    駆動機構
４０    受光装置
４１    対物レンズ
４２    光センサ
４２    受光装置
５０    コントローラ
【図１】
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【図２】
2011075315.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011075315.tif 000008
【図６】
2011075315.tif 000009
【図７】
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【図８】
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