(57)【要約】【課題】光軸中心と所望の像高で光学性能を測定でき、且つ、低コスト、耐環境性、小型で高汎用性を満たす検査装置を提供する。【解決手段】白色光源３およびスリット板４と、この白色光源３から放射されスリット板４から出射した光線を被検撮像レンズ５に照射し、この被検撮像レンズ５を透過した光線を検出する検出装置１０とからなる測定光学系２を有する検査装置１において、スリット板４が、被検撮像レンズ５の光軸に一致するように配置された軸上検査用ピンホール４ａと、このピンホール４ａと同一面内に位置し、ピンホール４ａを中心とする円周上に配置された３個以上の軸外検査用ピンホール４ｂとから構成され、検出装置１０が、軸上検査用ピンホール４ａの像を検出する軸上像用検出装置１０ａと、軸外検査用ピンホール４ｂの各々に対応して像を検出する３個以上の軸外像用検出装置１０ｂとから構成する。【選択図】図１
2007240168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から出射した光線を被検レンズに照射し、前記被検レンズを透過した光線を検出する検出装置とからなる測定光学系を有する検査装置であって、
前記光源が、
前記被検レンズの光軸に一致するように配置された軸上光源と、
前記軸上光源と同一面内に位置し、前記軸上光源を中心とする円周上に配置された３個以上の軸外光源とから構成され、
前記検出装置が、前記軸上光源の像を検出する軸上像用検出装置と、前記軸外光源の各々に対応して前記軸外光源の像を検出する３個以上の軸外像用検出装置とから構成されることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
前記軸外光源が、前記円周上において等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記測定光学系が、点光源からなる前記光源と、二次元的に配列された複数のマイクロレンズを有し、前記点光源から出射して前記被検レンズにより変換された平行光束を各々の前記マイクロレンズで結像させるマイクロレンズアレイ、および、前記マイクロレンズアレイで結像された像を検出する撮像素子からなる前記検出装置とから構成されたシャック−ハルトマンの原理による波面測定光学系であることを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記光源が、白色光を放射するように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の検査装置。
【請求項５】
前記光源が、前記被検レンズの光軸に沿って移動して、前記被検レンズの焦点面に位置するとともに、前記被検レンズの光軸と直交する面内で移動して前記軸上光源を前記被検レンズの光軸に一致させるように構成され、
前記検出装置が、前記被検レンズの光軸と直交する面内で移動して前記軸上像用検出装置を前記被検レンズの光軸に一致させるとともに、前記光軸に沿って移動し、且つ、前記軸外像用検出装置を揺動させて前記軸外光源の像を検出するように構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の光学性能を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数枚のレンズで構成されるカメラレンズは、各レンズ曲面の中心が光軸上で一致していることが理想的であるが、現実には鏡筒内における各レンズの位置決め精度やレンズ曲面の加工誤差に起因する偏芯が発生する。このようなカメラレンズにおける偏芯は、像面の倒れによる画像の片ボケの要因となるため、例えば特許文献１に示される検査装置で、撮像光学系の結像性能を評価しながら、調芯レンズをチルトやシフトさせ、所望の結像状態になるように片ボケ調整する必要があった。また、像面湾曲量も加工誤差等により設計値から乖離し、レンズ間隔の調整で所望の状態に調整する必要があった。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８３３１７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、最近のカメラレンズは、小型化、高倍率化の要求が高まり、それを満足させるために高度な組立精度が工程内で必要となっているが、工程内で求められる、低コスト、耐環境性、小型で高汎用性を満たした検査装置で像面湾曲の状態を短時間で定量的に測定するものがないという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、光軸中心と所望の像高で光学性能を測定でき、且つ、低コスト、耐環境性、小型で高汎用性を満たす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】
前記課題を解決するために、本発明に係る検査装置は、光源（例えば、実施形態における白色光源３およびスリット板４）と、この光源から出射した光線を被検レンズ（例えば、実施形態における被検撮像レンズ５）に照射し、この被検レンズを透過した光線を検出する検出装置とからなる測定光学系を有するものであり、光源が、被検レンズの光軸に一致するように配置された軸上光源（例えば、実施形態におけるピンホール４ａ）と、この軸上光源と同一面内に位置し、軸上光源を中心とする円周上に配置された３個以上の軸外光源（例えば、実施形態におけるピンホール４ｂ）とから構成され、検出装置が、軸上光源の像を検出する軸上像用検出装置と、軸外光源の各々に対応して軸外光源の像を検出する３個以上の軸外像用検出装置とから構成される。
【０００７】
このとき、軸外光源が、上述の円周上において等間隔に配置されていることが好ましい。
【０００８】
また、本発明における検査装置の測定光学系は、点光源からなる光源と、二次元的に配列された複数のマイクロレンズを有し、点光源から出射して被検レンズにより変換された平行光束を各々のマイクロレンズで結像させるマイクロレンズアレイ、および、このマイクロレンズアレイで結像された像を検出する撮像素子からなる検出装置とから構成されたシャック−ハルトマンの原理による波面測定光学系であることが好ましい。
【０００９】
また、光源が、白色光を放射するように構成されることが好ましい。
【００１０】
さらに、光源が、被検レンズの光軸に沿って移動し、この被検レンズの焦点面に位置するとともに、被検レンズの光軸と直交する面内で移動して軸上光源を被検レンズの光軸に一致させるように構成され、検出装置が、被検レンズの光軸と直交する面内で移動して軸上像用検出装置を被検レンズの光軸に一致させるとともに、光軸に沿って移動し、且つ、軸外像用検出装置を揺動させて軸外光源の像を検出するように構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る検査装置を以上のように構成すると、光軸中心と所望の像高で光学性能を測定でき、且つ、低コスト、耐環境性、小型で高汎用性を満たす検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。まず、図１〜図３を用いて、本発明に係る検査装置１の構成について説明する。この検査装置１は、光学素子（例えば、被検撮像レンズ５）を透過した透過波面の波面収差を測定するものである。この検査装置１の測定光学系２は、上方から順に白色光源３、複数のピンホールが形成されたチャート板４、被検撮像レンズ５、および、検出装置１０から構成される。
【００１３】
チャート板４の複数のピンホールは、被検撮像レンズ５の光軸上に位置する軸上検査用ピンホール４ａと、軸上検査用ピンホール４ａと同一面内であって、この軸上検査用ピンホール４ａを中心とした円周上に配置され、被検撮像レンズ５の軸外に位置する３個以上の軸外検査用ピンホール４ｂとから構成される。このとき、軸外検査用ピンホール４ｂは上述の円周上に等間隔に配置される。白色光源３から照射された白色光はチャート板４のピンホール４ａ，４ｂを通過して被検撮像レンズ５に入射し、それぞれがこの被検撮像レンズ５で平行光束に変換される。なお、本実施例においては、チャート板４に４個の軸外検査用ピンホール４ｂを設けた場合を示している。
【００１４】
検出装置１０は、被検撮像レンズ５の光軸上に配置され、軸上検査用ピンホール４ａの像を検出する軸上像用検出装置１０ａと、軸外検査用ピンホール４ｂに対応して被検撮像レンズ５の軸外に配置されて各々のピンホール４ｂの像を検出する軸外像用検出装置１０ｂとから構成される。この検出装置１０は、被検撮像レンズ５側から順に、凸レンズと凹レンズとが組み合わされたビームコンプレッサ６、および、マイクロレンズアレイ７と撮像素子８とからなるセンサー部９から構成される。そのため、被検撮像レンズ５から出射した平行光束はビームコンプレッサ６で径の細い平行光束に変換されてマイクロレンズアレイ７に入射する。マイクロレンズアレイ７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ある撮像素子８に各点像として結像する。この撮像素子８から出力される画像信号は制御用コンピュータ１３により解析される。
【００１５】
ここで、簡単に本実施例に係る検査装置１における被検撮像レンズ５の波面収差の測定方法について説明する。この検査装置１の測定光学系２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り、チャート４のピンホール４ａ，４ｂより出射した点光源からの光線を被検撮像レンズ５で平行光束に変換し、マイクロレンズアレイ７によりマイクロレンズの焦点面にある撮像素子８上に結像した各点像の位置より被検撮像レンズ５の波面収差とその分布を制御用コンピュータ１３で算出できるようにしたものである。ここで、点像の位置とは、被検撮像レンズ５に波面収差が全く無いとしたときのマイクロレンズアレイ７により形成される点像の位置からのずれをいう。
【００１６】
なお、この検査装置１においては、ビームコンプレッサ６を設けてマイクロレンズアレイ７に入射する平行光束の径を縮小させるように構成しているため、被検撮像レンズ５が、Ｆ値が小さいレンズである場合や、望遠系のように入射光束径の大きなレンズである場合でも光学性能を検査することができる。
【００１７】
次に、この検査装置１の駆動系について説明する。上述のように、チャート板４のピンホール４ａ，４ｂ（点光源）から出射した光線を被検撮像レンズ５で平行光束に変換するためには、チャート板４を被検撮像レンズ５の焦点面に配置する必要がある。また、軸上検査用ピンホール４ａの像を被検撮像レンズ５の光軸上に結像させるためにはこの軸上検査用ピンホール４ａを被検撮像レンズ５の軸上に配置する必要がある。そのため、白色光源３およびチャート板４は、光源装置１１として一体に保持されており、被検撮像レンズ５の光軸方向（図１のＹ軸方向）に移動してチャート板４の位置を調整し、光軸と直交する方向に（図１のＸＺ平面内で）移動して軸上検査用ピンホール４ａの位置を調整するように構成されている。なお、この光源装置１１の制御は制御用コンピュータ１３で行われる。
【００１８】
また、被検撮像レンズ５で変換された平行光束もこの被検撮像レンズ５の焦点距離等により変化する。そのため、軸上および軸外像用検査装置１０ａ，１０ｂはステージ１１に取り付けられており、被検撮像レンズ５の光軸と直交する方向に（ＸＺ平面内で）移動して軸上像用検査装置１０ａが軸上検査用ピンホール４ａの像を検出する位置に調整するように構成されている。また、このステージ１１は、被検撮像レンズ５の光軸方向（Ｙ軸方向）に移動可能に構成されるとともに、軸外像用検査装置１０ｂを、軸上像用検査装置１０ａの光軸と軸外像用検査装置１０ｂの光軸を含む面内で揺動するように構成されているため、軸上検査用ピンホール４ｂの像を検出するために、ステージ１１を光軸方向に移動させるとともに、軸外像検査装置１０ｂを揺動させて画角を調整するように構成されている。このステージ１２の制御も制御用コンピュータ１３で行われる。
【００１９】
この検査装置１で被検撮像レンズ５の光学特性を検査するときは、まず、測定光学系２で軸上検査用ピンホール４ａの像の透過波面が最良になる位置にチャート板４を移動させ、その位置での軸外検査用ピンホール４ｂのデフォーカス量を算出することにより、その算出結果から被検撮像レンズ５の像面湾曲量を計測することができる。
【００２０】
以上のような検査装置１により達成される効果をまとめると次のようになる。第１に、被検撮像レンズ５の光軸を中心とする近傍の波面収差とともに、光軸中心に対する像高４箇所の波面収差も同時に測定することができるので、被検撮像レンズ５の検査を短時間で行うことができる。
【００２１】
第２に、この検査装置１では、チャート板４から出射した点光源を被検撮像レンズ５で平行光束に変換しているため、チャート板４と被検撮像レンズ５との間にコリメータレンズを配置する必要がなく、また、測定時に可動部がないため、装置の汎用化、小型化が容易となり、製造コストを低くすることができる。また、室内照明下で使用可能で、耐振動性も高いため、生産ライン上で使用可能であり、耐環境性も高い。
【００２２】
第３に、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２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、タングステンランプ等の白色光源（白色光源３）により測定することができるため、被検撮像レンズ５の使用状態と同一の波長（白色光）での検査を可能とするとともに、高精度で安価な装置を提供することができる。
【００２３】
なお、この検査装置１で計測した被検撮像レンズ５の像面湾曲量に基づき、製造工程内で良否判定を行い、不合格品は計測結果より調芯による片ボケ調整およびレンズ間隔調整による像面湾曲補正データとしてフィードバックすることができる。さらに、この検査装置１により、像面湾曲量以外にも、透過波面から得られる波面収差による多角的な解析も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る検査装置の構成図である。
【図２】チャート板の平面図である。
【図３】ステージの平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  検査装置    ２  測定光学系    ３  白色光源（光源）
４  スリット板（光源）  ４ａ  軸上検査用ピンホール  ４ｂ  軸外検査用ピンホール
５  被検撮像レンズ（被検レンズ）    ７  マイクロレンズアレイ    ８  撮像素子
１０  検出装置  １０ａ  軸上像用検出装置  １０ｂ  軸外像用検出装置
【図１】
2007240168.tif 000003
【図２】
2007240168.tif 000004
【図３】
2007240168.tif 000005