(57)【要約】【課題】フランジ焦点距離の基準値からのずれ量を高精度かつ定量的に測定できるフランジ焦点距離測定装置を提供する。【解決手段】被検レンズ２０およびこの被検レンズ２０を保持するカメラレンズマウントからなるカメラレンズのフランジ焦点距離の基準距離Ｌからのずれ量Δを測定するフランジ焦点距離測定装置１を、点光源装置１０から出射した光線を平行光束に変換する第１のコリメータレンズ９と、この第１のコリメータレンズ９から出射した平行光束を集光する被検レンズ２０と、この被検レンズ２０の後側焦点近傍に焦点が位置するように配置された第２のコリメータレンズ１２と、この第２のコリメータレンズ１２により平行光束に変換された光線を検出し、ずれ量を算出するマイクロレンズアレイ１３、撮像素子１４、および、解析装置１５とから構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検レンズおよび前記被検レンズを保持するカメラレンズマウントからなるカメラレンズのフランジ焦点距離の基準値からのずれ量を測定するフランジ焦点距離測定装置であって、
点光源から出射した光線を平行光束に変換する第１のコリメータレンズと、
前記第１のコリメータレンズから出射した平行光束を集光する前記被検レンズと、
前記被検レンズの後側焦点近傍に焦点が位置するように配置された第２のコリメータレンズと、
前記第２のコリメータレンズにより平行光束に変換された光線を検出し、前記ずれ量を算出する検出装置とから構成されるフランジ焦点距離測定装置。
【請求項２】
前記検出装置が、
二次元的に配列された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、
前記複数のマイクロレンズの各々で結像された点像を検出する撮像素子と、
前記撮像素子で検出された前記点像の位置から、前記被検レンズの波面収差を算出し、前記波面収差のデフォーカス成分から前記ずれ量を算出する解析装置とから構成された請求項１に記載のフランジ焦点距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラレンズのフランジ焦点距離の基準値からのずれ量を測定するためのフランジ焦点距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラレンズの製造工程において、カメラレンズマウントのフランジ面から後側焦点までの距離（これを「フランジ焦点距離」と呼ぶ）を調整する工程がある。従来は、コリメータと反射鏡を用い、コリメータから出射された平行光束を被検レンズに照射してこの被検レンズにより結像させ、結像位置近傍であって、その反射光が再び同じ光路を辿る位置に反射鏡を移動させ、マウント基準面と反射鏡の反射面との距離をフランジ焦点距離として測定するオートコリメーション法が一般的に用いられていた。このオートコリメーション法においては、目視によりコリメータで観測されるスリット像が最良になるように反射鏡の位置を調整し、そのずれ量をフランジ焦点距離のずれ量として測定している。また、最近では、反射鏡をＣＣＤ等の撮像素子に置き換えてフランジ焦点位置のずれ量を電気的に検出するように構成された装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−９４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、目視による測定は、手動で反射鏡を移動させて、スリット像の色目を判定することによりピント位置を判断するように構成されているため、個人差が大きく、作業の標準化も困難であった。また、ＣＣＤ等による撮像素子を用いる測定方法においても、像のコントラストやＭＴＦのピーク位置をコンピュータによって算出させるが、Ｆ値の大きなレンズはデフォーカスに対するコントラスト（ＭＴＦ）の変化量が小さいためピーク位置の測定誤差が大きくなるという課題もある。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、フランジ焦点距離の基準値からのずれ量を高精度かつ定量的に測定できるフランジ焦点距離測定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】
前記課題を解決するために、本発明に係るフランジ焦点距離測定装置は、被検レンズおよびこの被検レンズを保持するカメラレンズマウントからなるカメラレンズのフランジ焦点距離の基準値（例えば、実施形態における基準距離Ｌ）からのずれ量を測定するものであり、点光源（例えば、実施形態における点光源装置１０）から出射した光線を平行光束に変換する第１のコリメータレンズと、この第１のコリメータレンズから出射した平行光束を集光する被検レンズと、被検レンズの後側焦点近傍に焦点が位置するように配置された第２のコリメータレンズと、この第２のコリメータレンズにより平行光束に変換された光線を検出し、ずれ量を算出する検出装置とから構成される。
【０００７】
なお、このような本発明に係る焦点距離測定装置において、検出装置が、二次元的に配列された複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイと、複数のマイクロレンズの各々で結像された点像を検出する撮像素子と、撮像素子で検出された点像の位置から、被検レンズの波面収差を算出し、この波面収差のデフォーカス成分からズレ量を算出する解析装置とから構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るフランジ焦点距離測定装置を以上のように構成すると、フランジ焦点距離の基準値からのずれ量を、高精度かつ定量的に測定することができる。なお、これらのフランジ焦点距離測定装置の検出装置にマイクロレンズアレイ撮像素子、および、解析装置を用いて、シャック−ハルトマンの原理より被検レンズの波面収差を求めるように構成することにより、被検レンズの波面収差およびずれ量を高精度に、かつ、容易に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。本発明に係るフランジ焦点距離測定装置（以下、「焦点距離測定装置」と称する）は、被検レンズを透過した波面（透過波面）の波面収差を測定し、そのデフォーカス成分を算出することにより、被検レンズのフランジ焦点距離の基準値からのずれ量を測定するものである。まず、図１を用いて本実施例に係る焦点距離測定装置の構成を説明する。この焦点距離測定装置１は、図１において左右方向に延びる照明光学系２と測定光学系３とから構成される。
【００１０】
照明光学系２は、光軸上に並んで配置された反射鏡４、光源５、拡散板６、コンデンサレンズ７、レチクルチャート８、および、第１のコリメータレンズ９から構成される。また、測定光学系３は、光軸上に並んで配置された被検レンズ２０、ハーフミラー１１、第２のコリメータレンズ１２、マイクロレンズアレイ１３、および、撮像素子１４から構成される。なお、本実施例においては、反射鏡４、光源５、拡散板６、コンデンサレンズ７、および、レチクルチャート８は、点光源装置１０として一体に構成されている。また、被検レンズ２０は、前側（対物側）が第１のコリメータレンズ９に正対し、この被検レンズ２０の後側焦点と第２のコリメータレンズ１２の焦点とがほぼ一致するように配置されている。
【００１１】
光源５から放射された光線は直接、または、反射鏡４で反射されて拡散板６に照射され、この拡散板６を透過して均一な照度の光線となる。そして、コンデンサレンズ７で集光されてレチクルチャート８に照射される。このレチクルチャート８には光軸を含むようにピンホールが形成されており、このピンホールから出射した光線が第１のコリメータレンズ９で平行光束に変換されて被検レンズ２０の前側から入射する。上述のように、被検レンズ２０の後側焦点は、第２のコリメータレンズ１２の焦点とほぼ一致しているため、被検レンズ２０の後側から出射した光線がハーフミラー１１を透過して第２のコリメータレンズ１２により平行光束に変換される。そしてこの平行光束は、マイクロレンズアレイ１３に入射する。マイクロレンズアレイ１３は、微細な複数のレンズ（マイクロレンズ）を二次元的に配列したレンズ集合体であり、各々のマイクロレンズを透過した光線は各々のマイクロレンズの焦点面に配置された撮像素子１４に各点像として結像する。この撮像素子１４から出力される画像信号は解析装置（ＰＣ）１５で解析される。
【００１２】
この焦点距離測定装置１において、第２のコリメータレンズ１２には、被検レンズ２０の開口数と同じか、若しくは、被検レンズ２０の開口数よりやや大きな開口数を有するレンズが用いられる。第２のコリメータレンズ１２の開口数が被検レンズ２０の開口数より小さいと、被検レンズ２０の全ての瞳径を入射することができず、この被検レンズ２０全体の波面収差を測定できないからである。なお、第２のコリメータレンズ１２の開口数が被検レンズ２０の開口数より大き過ぎると、瞳径が縮小されてしまい、有効なマイクロレンズの数が少なくなるため、測定精度が低くなる。そのため、第２のコリメータレンズ１２と被検レンズ２０の開口数は一致していることが望ましい。
【００１３】
ここで、簡単に、この焦点距離測定装置１における被検レンズ２０の波面収差の測定方法について説明する。照明光学系２および測定光学系３は、シャック−ハルトマンの原理による透過波面の測定光学系の一例である。レチクルチャート８のピンホールより出射した点光源装置１０からの光を第１のコリメータレンズ９で平行光束に変換して被検レンズ２０に照射して一旦結像させ、第２のコリメータレンズ１２で平行光束に再度変換する。そして、この平行光束をマイクロレンズアレイ１３によりマイクロレンズの焦点面にある撮像素子１４上に結像させて各点像の位置を検出し、この各点像の位置より被検レンズ２０の波面収差を解析装置１５で算出できるように構成されている。
【００１４】
この解析装置１５は、求められた波面収差からデフォーカス成分を算出し、このデフォーカス成分から被検レンズ２０のフランジ焦点距離の基準値からのずれ量を測定する。上述のように、この焦点距離測定装置１において、被検レンズ２０の後側焦点は、第２のコリメータレンズ１２の焦点位置Ｏの近傍に位置するように配置されている。ここで第２のコリメータレンズ１２の焦点位置Ｏは既知であり、被検レンズ２０のフランジ面から第２のコリメータレンズ１２の焦点位置Ｏまでの距離（これを「基準距離Ｌ」と呼ぶ）が基準となるフランジ焦点距離（基準値）になるように被検レンズ２０を焦点距離測定装置１に固定することができる。そのため、解析装置１５によりデフォーカス成分からずれ量Δを算出し、このずれ量Δに応じてこの被検レンズ２０を保持するカメラマウントのフランジにマウントワッシャ等を着脱して厚みを調整することで、カメラレンズのフランジ焦点距離を所望の値（基準値）に調整することができる。
【００１５】
なお、この焦点距離測定装置１には、ハーフミラー１１の下方に、キャリブレーション用照明装置１０′が配置されている。このキャリブレーション用照明装置１０′は、測定光学系３の光軸と直交するように並んで配置された反射鏡４′、光源５′、拡散板６′、コンデンサレンズ７′、および、レチクルチャート８′から構成され、被検レンズ２０のフランジ焦点位置とレチクルチャート８′に形成されたピンホールの位置とが共役関係になるように配置されている。そのため、被検レンズ２０を取り付けてその波面収差を測定する前に、キャリブレーション用照明装置１０′から照射した照明光をハーフミラー１１で反射させて第２のコリメータレンズ１２で平行光束に変換し、上述のように撮像素子１４でマイクロレンズアレイ１３の点像を検出し、解析装置１５でその点像の位置から測定光学系３の波面収差（これを「装置の波面収差」と呼ぶ）を算出して記憶させておく。これにより、解析装置１５において、被検レンズ２０の測定された波面収差から装置の波面収差を除去することができ、被検レンズ２０の真のデフォーカス成分を算出できるため、フランジ焦点距離の基準値からのずれ量を高精度に測定することができる。
【００１６】
このように、本実施例に係る焦点距離測定装置１は、可動部分がないため、被検レンズ２０のフランジ焦点距離の基準値からのずれ量Δを、高精度かつ定量的に測定することができ、また、計測が簡単であるため、短時間で行うことができる。また、キャリブレーション用照明装置１０′を設けることにより、測定光学系３を変更せずにキャリブレーション（装置の波面収差を解析装置１５に記憶させる操作）が可能となり、作業が簡便となる。そのため、キャリブレーションが要求されない場合は、ハーフミラー１１およびキャリブレーション用照明装置１０′は無くてもよい。
【００１７】
以上に説明した本実施例に係る焦点距離測定装置１は、シャック−ハルトマンの原理による透過波面の照明光学系２および測定光学系３を用いることにより、レーザ光等の特殊な光源を用いる必要がなく、ハロゲンランプやタングステンランプ等の白色光源（光源５）により測定することができるため、被検レンズ２０（カメラレンズ）の使用状態と同一の波長（白色光）の照明光を用いた検査を可能にするとともに、高精度で安価な焦点距離測定装置１を提供することができる。さらに、シャック−ハルトマンの原理を用いることにより、この焦点距離測定装置１には可動部分が無いことや、光線のゆらぎ等の影響を受けないため、耐環境性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施例に係る焦点距離測定装置の構成図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  焦点距離測定装置      ９  第１のコリメータレンズ
１０  点光源装置（点光源）      １２  第２のコリメータレンズ
１３  マイクロレンズアレイ      １４  撮像素子      １５  解析装置
２０  被検レンズ      Ｌ  基準距離（基準値）      Δ  ずれ量
【図１】
2008026048.tif 000003