(57)【要約】【課題】別の観察光学系を付加することなく、さらに、像拡大検出光学系の倍率を下げることなく、被検レンズの性能を短時間で評価する。【解決手段】被検レンズ３の光軸に一致させて配置され、該被検レンズ３により結像された物体像を拡大する像拡大検出光学系４と、該像拡大検出光学系４を３次元方向に移動させるアクチュエータ７ａ〜７ｃと、前記像拡大検出光学系４から出力された前記物体像を電気信号に変換する撮像素子６とを有し、該撮像素子６の出力信号からＦＦＴによりＭＴＦを算出するレンズ３の性能評価装置１において、像拡大検出光学系４の被検レンズ３側先端部の周囲に、光検出手段５を備える性能評価装置１を提供する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検レンズの光軸に一致させて配置され、該被検レンズにより結像された物体像を拡大する像拡大検出光学系と、該像拡大検出光学系を３次元方向に移動させるアクチュエータと、前記像拡大検出光学系から出力された前記物体像を電気信号に変換する撮像素子とを有し、該撮像素子の出力信号からＦＦＴによりＭＴＦを算出するレンズの性能評価装置において、
前記像拡大検出光学系の被検レンズ側先端部の周囲に、光検出手段を備えるレンズの性能評価装置。
【請求項２】
前記光検出手段が、光の入射位置を識別可能な受光素子からなる請求項１に記載のレンズの性能評価装置。
【請求項３】
前記光検出手段が、複数個の受光素子を備える請求項１に記載のレンズの性能評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レンズの性能評価装置に関し、特に、銀塩フィルムを用いたカメラやディジタルカメラ等の撮影レンズの性能評価装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レンズの性能評価装置として投影試験、撮影試験、空中像観測の３方法を用いたものが知られている。このうち、最も高い精度が得られるのは、空中像観測による性能評価装置である。これは、被検レンズによって作られた空中像を顕微鏡などに用いられる高性能の像拡大検出光学系を通して観察するもので、これ自体は周知の技術である。この技術を用いることにより、肉眼では捕らえ難い高周波成分を高精度に捕らえることができる（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
図５に、像拡大光学系の空中像観測方法を用いたレンズの性能評価装置の構成図を示す。光源部１０１の光源１０２から、光源部１０１のピンホール１０３を照射し、ここからのピンホール像が被検レンズ１０４を介してピンホール像として結像する。さらに、像面に対して垂直に配置された顕微鏡の対物レンズ１０５で像を拡大し、受光素子１０６面上に結像する。受光素子１０６から出力される出力信号をＦＦＴ演算してＭＴＦ値を算出することにより、空中像を解析する。
【０００４】
【非特許文献１】
小倉磐夫著、「現代のカメラとレンズ技術」、写真工業出版社、１９９５年１０月１７日発行、Ｐ１４５，Ｐ１４６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記像拡大検出光学系は、高倍率のために観察視野が狭い。このため、被検レンズの性能が大きなばらつきを有していると、空中像が視野から外れてしまい、これを探し出すのに時間がかかるという問題があった。こうした場合、一般的には、大視野を有する別の観察光学系を付加することが行われる。しかしながら、最近のカメラ光学系の小型化等に伴って、像拡大検出光学系が測定対象ワーク内に潜り込んで測定する場合もあり、別の観察光学系を付加することが困難な場合もある。
【０００６】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、別の観察光学系を付加することなく、さらに、像拡大検出光学系の倍率を下げることなく、被検レンズの性能を短時間で評価することができる装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
この発明は、被検レンズの光軸に一致させて配置され、該被検レンズにより結像された物体像を拡大する像拡大検出光学系と、該像拡大検出光学系を３次元方向に移動させるアクチュエータと、前記像拡大検出光学系から出力された前記物体像を電気信号に変換する撮像素子とを有し、該撮像素子の出力信号からＦＦＴによりＭＴＦを算出するレンズの性能評価装置において、前記像拡大検出光学系の被検レンズ側先端部の周囲に、光検出手段を備えるレンズの性能評価装置を提供する。
【０００８】
この発明によれば、被検レンズによって結像された物体像が、像拡大検出光学系により拡大されて撮像素子において電気信号に変換される。撮像素子から出力された電気信号はＦＦＴによりＭＴＦ値を算出されることにより、レンズの性能が評価される。この場合において、被検レンズの性能のばらつき等により、物体像が像拡大検出光学系の視野から外れてしまった場合には、撮像素子には物体像が捕らえられず、ＭＴＦ値が得られないことになる。しかし、像拡大検出光学系の被検レンズ側先端部の周囲には光検出手段が設けられているので、視野から外れた光が光検出手段により検出されることで、視野から外れたことを検出し、これに基づいて、アクチュエータの作動により物体像を撮像素子の視野に入れるよう像拡大検出光学系の位置を３次元方向に補正することが可能となる。
【０００９】
また、この発明は、上記性能評価装置において、前記光検出手段が、光の入射位置を識別可能な受光素子からなる性能評価装置を提供する。
この発明によれば、光検出手段への光の入射位置により、像拡大検出光学系の視野から物体像がどちらの方向に外れたのかを検出することができ、これに基づいて、アクチュエータによる像拡大検出光学系の３次元的な移動方向を特定することが可能となる。
【００１０】
さらに、この発明は、上記性能評価装置において、前記光検出手段が、複数個の受光素子を備える性能評価装置を提供する。
この発明によれば、どの受光素子に光が受光されたのかを判別することにより、上記作用を奏する性能評価装置を簡易に構成することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態に係るレンズの性能評価装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るレンズの性能評価装置１は、図１に示されるように、物体像を構成する光源部２と、該光源部２から発せられ被検レンズ３によって結像された光を入射させて拡大する対物レンズ（像拡大検出光学系）４と、該対物レンズ４の被検レンズ３側先端部に取り付けられた光検出手段５と、対物レンズ４により拡大された物体像を検出するＣＣＤカメラ（撮像素子）６と、対物レンズ４、光検出手段５およびＣＣＤカメラ６を一体的に３次元空間内で移動させる移動機構（アクチュエータ）７と、該ＣＣＤカメラ６に接続されたコンピュータ８とを備えている。
【００１２】
前記光源部２は、複数のハロゲンランプ９と、複数のピンホール１０とを備えている。各ハロゲンランプ９から発せられた光は、各ピンホール１０を通過させられることによってピンホール像を形成し、被検レンズ３を通過させられた後に所定の空間位置において空中に結像するようになっている。
【００１３】
前記対物レンズ４は、前記被検レンズ３を通過させられた光の結像位置に配置され、該光を入射させることによって物体像を拡大してＣＣＤカメラ６に結像させるように構成されている。
前記光検出手段５は、例えば、図２に示されるように、対物レンズ４の被検レンズ３側先端部の周囲に配置されたフォトディテクタ５ａ〜５ｈにより構成されている。これらのフォトディテクタ５ａ〜５ｈは、全周を周方向に８等分する位置に配置され、各フォトディテクタ５ａ〜５ｈはそれぞれ個別に光を検出することができるようになっている。
【００１４】
これら対物レンズ４、光検出手段５およびＣＣＤカメラ６は、図示しないブラケットに固定され、移動機構７の作動により一体的に移動させられるように構成されている。移動機構７は、例えば、ブラケットを相互に直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向にそれぞれ直線移動させるよう図示しない直線移動機構を駆動する３個のモータ７ａ〜７ｃと、これらモータ７ａ〜７ｃを制御するモータドライバ１１とを備えている。
【００１５】
前記コンピュータ８は、ＣＣＤカメラ６から出力された画像信号を記憶するフレームメモリ（図示略）、モータ７ａ〜７ｃを制御するモータコントローラ（図示略）、前記光検出手段５からの出力信号を取り込むＡ／Ｄ変換器（図示略）、ＣＣＤカメラ６から算出された画像信号にＦＦＴ処理を施すことによりＭＴＦ値を演算する演算部（図示略）および前記Ａ／Ｄ変換器により変換された光検出手段５からの出力信号に基づいて対物レンズ４の移動量を演算する移動量演算部（図示略）を備えている。演算部および移動量演算部は、ＣＰＵにより構成されている。また、コンピュータ８には、被検レンズ３の諸元値を記憶するデータ記憶部（図示略）が備えられ、光源位置が選択されると、データ記憶部に記憶されている被検レンズ３の諸元値に基づいて、ピンホール像が結像する空間位置を算出できるようになっている。図中符号１２は、評価結果等を表示するディスプレイである。
【００１６】
このように構成された本実施形態に係るレンズ３の性能評価装置１の作用について、以下に説明する。
光源部２の光源９から発せられた光は、ピンホール１０によってピンホール像を形成し、被検レンズ３を通過させられることにより、空中に結像させられる。コンピュータ８は、予め記憶されている被検レンズ３の諸元値に基づいて、ピンホール像の結像する３次元位置座標を算出し、対物レンズ４の焦点位置が結像点に配置されるようにモータコントローラからドライバ１１に指令を送信してモータ７ａ〜７ｃを駆動する。
【００１７】
ピンホール像が対物レンズ４の視野内にある場合には、対物レンズ４により拡大されたピンホール像がＣＣＤカメラ６に入射され、電気信号に変換される。電気信号に変換されたピンホール像は、フレームメモリに輝度情報を有する２次元データとして記憶される。コンピュータ８は、フレームメモリに記憶された画像データをＦＦＴ処理することにより、周波数空間の情報に変換してＭＴＦ値を算出する。これにより、ＭＴＦ値に基づいて被検レンズ３の性能が評価され、ディスプレイ１２に表示されることになる。
【００１８】
このような本実施形態に係る性能評価装置１において、被検レンズ３の製造誤差等によりピンホール像の結像点が対物レンズ４の視野から外れてしまった場合について、以下に説明する。
対物レンズ４は、光源９が選択されることにより、被検レンズ３との位置関係および被検レンズ３の光学的特性を示す諸元値から算出された３次元位置座標に移動させられる。しかしながら、被検レンズ３の性能が理想の性能からずれると、ピンホール像の結像点がずれるために、結像点が対物レンズ４の視野から外れてしまうことがある。この場合には、ＣＣＤカメラ６には光が入射されないので、正確なＭＴＦ値が得られない。
【００１９】
本実施形態に係る性能評価装置１によれば、対物レンズ４の被検レンズ３側先端部周囲に、８分割フォトディテクタからなる光検出手段５が配置されているので、対物レンズ４からずれた光が８分割されたフォトディテクタ５ａ〜５ｈのいずれかに入射される。その結果、各フォトディテクタ５ａ〜５ｈにおいては、その入射光量に対応した電気信号が発生し、Ａ／Ｄ変換器によってコンピュータ８に入力される。コンピュータ８は、移動量演算部において、得られた信号に基づいて対物レンズ４の移動量を演算する。すなわち、８分割されたフォトディテクタ５ａ〜５ｈの出力のうち、最も大きな電気信号を出力する部分を判定し、その方向に対物レンズ４を移動させるよう移動量を演算する。そして、演算された移動量に基づいて、モータコントローラがモータ７ａ〜７ｃを駆動させることにより、ピンホール像が視野に入る位置まで対物レンズ４を移動させることが可能となる。
【００２０】
このように、本実施形態に係る性能評価装置１によれば、被検レンズ３から発せられた光が対物レンズ４から外れても、その光の外れた方向を検出して自動的に対物レンズ４を移動させることができる。したがって、被検レンズ３からの光を検出できずにレンズ３の性能評価が不能となるようなことがないので、正しい性能評価を行うことができる。また、被検レンズ３からの光が対物レンズ４から外れても、見失われることがないので、闇雲に対物レンズ４を移動させて空中像を探す作業が不要となり、被検レンズ３の性能評価を迅速に行うことができる。
【００２１】
なお、本実施形態に係るレンズ３の性能評価装置１においては、光検出手段５として、周方向に沿って８個配列されたフォトディテクタを例に挙げて説明したが、これに代えて、他の任意の数のものを採用してもよい。数を少なくすればコストが削減でき、数を多くすれば、よりきめ細かい検出を行って空中像の迅速な探索を行うことが可能となる。
【００２２】
また、周方向に分割された複数のフォトディテクタ５ａ〜５ｈに代えて、図３に示されるように、全周にわたって配されるＰＳＤ（位置検出受光素子：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）センサのような、光が当たっている２次元位置に対応した電気信号を出力するセンサ１３を採用してもよい。このように構成することにより、対物レンズ４の視野から外れた光の方向をセンサ１３により正確に把握することができる。したがって、対物レンズ４を１回移動させるだけで対物レンズ４の視野内にピンホール像を捕らえることができ、さらに短時間の内にレンズ３の性能を評価することができる。
【００２３】
また、上記実施形態においては、移動機構７の作動によって、対物レンズ４、光検出手段５およびＣＣＤカメラ６を一体的に３次元空間内で移動させることとしたが、これに代えて、例えば、図４に示されるように構成してもよい。すなわち、この図によれば、ＣＣＤカメラ６が固定され、移動機構７が、対物レンズ４を第１のプリズム１４に対してＺ軸方向に移動させるモータ７ａと、対物レンズ４および第１のプリズム１４を第２のプリズム１５に対してＹ軸方向に移動させるモータ７ｃと、対物レンズ４、第１および第２のプリズム１４，１５をＣＣＤカメラ６に対してＸ方向に移動させるモータ７ｂとを備えている。各プリズム１４，１５は光路を直角に屈折させる三角プリズムにより構成されている。このように構成することで、可動部を軽量化し、測定精度を向上することができる。
なお、三角プリズムに代えて、他の任意の光偏向手段を設けることにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るレンズの性能評価装置によれば、別個の観察光学系を付加することなく、また、像拡大検出光学系の倍率を下げることなく、被検レンズの性能を短時間で評価することができるという効果を奏する。
特に、被検レンズの製造誤差等がある場合においても、短時間で被検レンズの性能を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るレンズの性能評価装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１のレンズの性能評価装置に用いられる光検出器を備えた対物レンズを示す斜視図である。
【図３】図２の対物レンズの変形例を示す斜視図であ。
【図４】図１のレンズの性能評価装置の変形例を模式的に示す斜視図である。
【図５】従来のレンズの性能評価装置を説明する模式図である。
【符号の説明】
１  性能評価装置
３  被検レンズ
４  対物レンズ（像拡大検出光学系）
５  光検出手段
５ａ〜５ｈ  フォトディテクタ（受光素子）
６  ＣＣＤカメラ（撮像素子）
７ａ〜７ｃ  モータ（アクチュエータ）
１３  ＰＳＤ（受光素子）
【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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