(57)【要約】【課題】簡単な構成で光学系の軸外光束の結像性能に基づいて、光学素子の位置調整を行える位置調整装置を提供する。【解決手段】射出光軸を光学系１０の光軸に対して傾斜可能に配置された光源１７を有する光束生成部と、光学系１０を通過した前記光束生成部からの光束を受光する位置に配置された撮像装置１と、撮像装置１と光源１７との間に配置される光学系１０を保持する回転可能な保持部材２１，４と、撮像装置１を介して出力された出力情報に基づいて、光学系１０内において位置が未固定となっている光学素子７の位置調整に必要な情報を算出するための位置調整情報算出装置１９と、光学素子７を光学系１０の光軸に対して垂直な所定方向へ移動させるための移動装置６を備えている。【選択図】図１
2007183358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出光軸を光学系の光軸に対して傾斜可能に配置された光源を有する光束生成部と、
前記光学系を通過した前記光束生成部からの光束を受光する位置に配置された撮像装置と、
前記撮像装置と前記光源との間に配置される前記光学系を保持する回転可能な保持部材と、
前記撮像装置を介して出力された出力情報に基づいて、前記光学系内において位置が未固定となっている光学素子の位置調整に必要な情報を算出するための位置調整情報算出装置と、
前記光学素子を前記光学系の光軸に対して垂直な所定方向へ移動させるための移動装置を備えていることを特徴とする光学素子の位置調整装置。
【請求項２】
前記光束生成部は、前記光源と基板を有して構成され、
前記基板は、前記光源と前記保持部材との間、又は前記保持部材と前記撮像装置との間に配置され、
前記光源は、前記光学系の光軸に対する前記射出光軸とのなす角が可変に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の位置調整装置。
【請求項３】
前記保持部材は、前記光学系の光軸を回転中心として回転可能に配置され、任意の回転角度で位置決め可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の位置調整装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、前記光学素子の光軸方向および光軸に対して垂直な所定方向に移動可能に配置され、任意の位置で位置決め可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の位置調整装置。
【請求項５】
前記出力情報は、前記光学系の軸外性能の情報を含み、
前記軸外性能の情報は、前記基板を通過した光束の照度分布と、輝度値から求めた情報であり、
前記位置調整情報算出装置は、前記光学素子の位置調整に必要な情報の算出を、前記軸外性能の情報に基づいて行うことを特徴とする請求項１に記載の光学素子の位置調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子の結像性能を評価しながら、その位置を調整するための位置調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学系には、複数の光学素子で構成されているものがある。この場合、光学系の光軸に対して垂直方向にずれた状態で（即ち、シフト方向に偏心した状態で）光学素子が組み立てられると、光学素子の偏心によって収差が生じる。その結果、軸上光束であっても、集光した点像がコマを引く現象、すなわち軸上コマ収差が発生することが知られている。軸上コマ収差は、光学系の結像性能を悪化させてしまう原因になる。
そこで、従来、集光した点像から軸上コマ収差の収差量を検出することで、光学素子の位置を調整する装置が知られている。その一例として、次の特許文献１に開示のレンズ系光軸調整装置がある。
【特許文献１】特許第３２０８９０２号公報
【０００３】
特許文献１のレンズ系光軸調整装置を、図１３に示す。この装置では、第１、第２レンズ系５６，５９の光軸が鉛直方向となる配置で、第１レンズ系５６を固定している。そして、第２レンズ系５９を微動させて、第１、第２レンズ系５６，５９の光軸を一致させるようにしている。この装置では、調整を行うために、手段５０〜５５、手段６３，７０、手段６６、手段６９，６０を備えている。手段５０〜５５は、第１、第２レンズ系５６，５９に、中心光線及び該中心光線に平行な３本以上の輪帯光線を照射する手段である。手段６３は、第１、第２レンズ系５６，５９を通過した中心光線及び輪帯光線を受光する手段である。手段７０は、中心光線及び輪帯光線によりそれぞれ形成された像に対応する信号を生成するとともに、信号に基づいて各像の照度を求める手段である。手段６６は、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を求めて、その差から得られる軸上コマ収差の量に応じて微調心補正量を求める手段である。手段６９，６０は、微調心補正量に基づいて、第２レンズ系５９を光軸と垂直な方向に微動させる手段である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のレンズ系光軸調整装置のように、軸上コマ収差の収差量を検出して光学素子の位置を調整する装置では、光学系に入射する軸上光束の結像性能のみを評価して、光学素子の位置を調整している。
しかしながら、光学系によっては、軸上光束よりも軸外光束の方で、光学素子の偏心によって生じる収差（以下、偏心収差とする）が大きく発生する場合がある。このような場合には、従来の調整装置を用いた評価・調整方法では、所望の結像性能を満足するように、光学系を調整することが困難である。
即ち、光学系の中には、偏心収差の発生量が軸上光束で少なく、軸外光束で多い光学系がある。このような光学系について、その光学系の軸上光束における収差量のみに基づいて、光学素子の位置を調整したとする。この場合、収差量が少ない軸上光束のみに基づく調整のため、収差量が最小となるように光学素子を調整したとしても、光学系全体としては、必ずしもベストな状態に調整されているとはいえない。
その結果、このような光学系は、軸上の結像性能では良好な結像性能を有する光学系ではあるかもしれないが、軸外の結像性能については必ずしも良好な結像性能を有しているとはいえない。例えば、このような光学系では、各軸外光束の焦点位置が異なってしまい、いわゆるカタボケを有する光学系となる可能性がある。このように、従来の調整方法では、軸外の結像性能不良の光学系を良品と判断し易くなる。よって、カメラ用レンズ、撮像ユニット等の歩留まりを著しく悪化させてしまうおそれがある。
特に近年の光学系の小型化に伴い、光学素子の位置調整に関して、より高い精度が要求されるようになってきている。このため、光学素子の位置調整にあたって、軸上の結像性能のみに基づく調整では、位置調整に関する要求精度を満足することが困難な状況にある。
【０００５】
また、光学素子やレンズ枠等について、加工精度を向上させる取組みが行われている。しかしながら、加工精度の向上だけでは、所望の結像性能を満足する光学系を得ることが困難な状況になってきている。このため、上述したカタボケ等の偏心収差を検出及び評価し、それに基づいて光学調整を行う必要性が急速に高まってきている。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で光学系の軸外光束の結像性能に基づいて、光学素子の位置調整を行える位置調整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】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明による光学素子の位置調整装置は、射出光軸を光学系の光軸に対して傾斜可能に配置された光源を有する光束生成部と、前記光学系を通過した、前記光束生成部からの光束を受光する位置に配置された撮像装置と、前記撮像装置と前記光源との間に配置される前記光学系を保持する、回転可能な保持部材と、前記撮像装置を介して出力された出力情報に基づいて、前記光学系内において位置が未固定となっている光学素子の位置調整に必要な情報を算出するための位置調整情報算出装置と、前記光学素子を前記光学系の光軸に対して垂直な所定方向へ移動させるための移動装置を備えていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の光学素子の位置調整装置においては、前記光束生成部は、前記光源と基板を有して構成され、前記基板は、前記光源と前記保持部材との間、又は前記保持部材と前記撮像装置との間に配置され、前記光源は、前記光学系の光軸に対する前記射出光軸とのなす角が可変に構成されているのが好ましい。
【０００９】
また、本発明の光学素子の位置調整装置においては、前記保持部材は、前記光学系の光軸を回転中心として回転可能に配置され、任意の回転角度で位置決め可能に構成されているのが好ましい。
【００１０】
また、本発明の光学素子の位置調整装置においては、前記撮像装置は、前記光学素子の光軸方向および光軸に対して垂直な所定方向に移動可能に配置され、任意の位置で位置決め可能に構成されているのが好ましい。
【００１１】
また、本発明の光学素子の位置調整装置においては、前記出力情報は、前記光学系の軸外性能の情報を含み、前記軸外性能の情報は、前記基板を通過した光束の照度分布と、輝度値から求めた情報であり、前記位置調整情報算出装置は、前記光学素子の位置調整に必要な情報の算出を、前記軸外性能の情報に基づいて行うのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光学素子の位置調整装置では、光束生成部が、射出光軸を光学系の光軸に対して傾斜可能に配置された光源を有し、光学系を保持する保持部材を回転可能とした。よって、本発明によれば、軸外光束に対する光学系の結像性能（偏心収差）を簡単な構成で評価することができる。具体的には、光学系を通過した軸外光束によって生じるカタボケを、本発明によれば容易に評価することができる。
その結果、光学素子の位置調整に関する精度が厳しい小型の光学系であっても、要求精度を満足した位置調整が可能になる。また、光学系に入射させる光束の傾きを任意に設定できるようにしたので、従来どおりに軸上光束に関する結像性能を評価することも容易にできる。よって、1台の調整装置で軸外光束の結像性能及び軸上光束の結像性能のいずれについても評価することができる。そのため、光学系が持つ偏心収差の発生傾向（軸上光束で収差が大きく発生するか、それとも軸外光束で収差が大きく発生するか）に応じて位置調整することが可能な汎用的な光学素子の位置調整装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施形態の説明に先立ち、本発明の作用について詳しく説明する。
光学系内の光学素子の取り付け位置が、本来の位置からずれていたとする。この場合、光学系で被写体を撮影すると、撮影した像にはカタボケが生じる。このため、像の中心を通る直交する２つの直線で、像を４つの象限に分けた場合、対称な象限の照度分布は一致しない。
これを利用して、本発明の光学素子の位置調整装置では、まず、所定の位置に保持された光学系に対して、射出光軸が光学系の光軸に対して傾斜するように、光源を配置した。これにより、光学系（光学素子）の周辺部に、光束を照射することができるようにしている。そして、保持部材を回転可能にしている。このようにすることで、光学系の光学面（光学素子の光学面）の異なる位置に、光束が照射されるようにしている。そして、光学面を４つの象限に分け、各象限を通過した光束を撮像素子で撮像するようにしている。そして、対象な象限、すなわち第１象限と第３象限、第２象限と第４象限の像から求めた情報（例えば、コントラストや照度分布の差）を光学系の評価値とし、この評価値に基づいて光学素子の位置調整を行うことができるようにしている。
【００１４】
即ち、本発明の位置調整装置では、保持されている光学系（光学素子）の周辺部に光束を入射させる。ここで、光学系内の光学素子の少なくとも１つは、光学系内においてその位置が未固定となっている。このような状態で、光学系を透過した光束を、撮像装置により撮像して画像処理を施す。画像処理では、光学系を透過した光束の照度分布から、光学系の軸外光束の結像性能を評価する。例えば、像の照度分布に着目した場合、カタボケがある場合、第１象限と第３象限、および第２象限と第４象限の照度分布は一致しない。一方、カタボケがない場合、第１象限と第３象限、第２象限と第４象限の照度分布は一致する。
【００１５】
そこで、位置調整情報算出装置において、光学素子の位置調整に必要な移動量を算出する。ここで移動量は、例えば、第１象限と第３象限で照度分布がほぼ一致する移動量、すなわちカタボケがほぼ生じない状態と認められる移動量である。そして、その移動量分だけ、移動装置を介して未固定の光学素子を動かす。同様に第２象限と第４象限についても、照度分布がほぼ一致する移動量、すなわちカタボケがほぼ生じない状態と認められる移動を算出し、その移動量分だけ光学素子を動かす。このようにして、光学素子の位置調整を行う。
【００１６】
（第１実施形態）
図１〜図４を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係る、光学素子の位置調整装置の概略構成を示す説明図である。図２は本実施形態の位置調整装置における基板２２の構成を示す説明図である。図３は撮影された像の照度分布を示すグラフであって、本実施形態の位置調整装置におけるＣＣＤカメラ１を介して撮像された画像を用いて、パソコン１９内の演算処理部を介して得たグラフである。図４は本実施形態の位置調整装置における被調整レンズ系１０をＣＣＤカメラ１側から見た説明図である。
【００１７】
本実施形態の位置調整装置は、光束生成部としての光源１７及び基板２２と、撮像装置としてのＣＣＤカメラ１と、保持部材としての保持部２１及びツメ４と、位置情報算出装置としてのパソコン１９と、移動装置としての送り機構６を有している。
【００１８】
光学系としての被調整レンズ系１０は、レンズ系７と、レンズ系９と、枠８とで構成され、ＣＣＤカメラ１の下方に配置されている。被調整レンズ系１０及びＣＣＤカメラは光軸Ｘ１上に配置されている。
レンズ系９は、予め枠８の一端部に固定されている。レンズ系７は、枠８の他端部に移動可能に載置されている。また、レンズ系７と枠８の他端部との間には、紫外線硬化型接着剤が予め充填されている。
【００１９】
光源１７は、支点１６を介してベース１５に取り付けられている。光源１７の射出光に基づく光軸を光軸Ｘ２とすると、光軸Ｘ２が光軸Ｘ１に対して傾斜（交差）するように光源１７が配置されている。そして、光源１７は、支点１６を回転中心として、その傾斜角度を任意に設定できるようになっている。この傾斜角は、光軸Ｘ１と光軸Ｘ２とのなす角度ある。また、光源１７は、駆動機構１８を介して、光源１７の光軸Ｘ２に対して垂直な方向（図１では紙面に平行な方向）に移動することができるようになっている。これにより、光源１７は、基板２２の下方において、射出光軸Ｘ２を光軸Ｘ１に対して所定量傾斜させることができる。
【００２０】
ＣＣＤカメラ１は、被調整レンズ系１０を通過した光（光源１７及び基板２２からの光）を受光する位置に配置されている。
また、ＣＣＤカメラ１は、駆動機構３及び駆動機構２を介して、ベース１５に取り付けられている。ここで、駆動機構３は、光軸Ｘ１方向（光軸Ｘ１に沿う方向）に、ＣＣＤカメラを移動するための機構である。また、駆動機構２は、光軸Ｘ１に対して垂直な所定方向に、ＣＣＤカメラを移動するための機構である。そして、駆動機構３及び駆動機構２を所定量駆動させることで、ＣＣＤカメラ１は、光軸Ｘ１方向、及び光軸Ｘ１方向に対して垂直な所定方向に移動し、任意の位置で位置決めされる。
【００２１】
基板２２は、光源１７と保持部２１との間に配置されている。
基板２２には、図２に示すように、円盤状の板材に、スリットＳ１と、スリットＳ２と、スリットＳ３の開口部が設けられている。（スリット加工が施されている）。また、基板２２は、枠部材２０に接着剤で、又は抑え環等を介して固定されている。枠部材２０は、試料台１１の筒状部の内壁にガタなく嵌合された状態で配置され、光軸Ｘ１方向に移動可能になっている。また、枠部材２０は、試料台１１の筒状部の内壁の任意の位置で固定ができるようになっている。
【００２２】
被調整レンズ系１０は、保持部２１に取り付けられている。保持部２１は、試料台１１の上部に設置され、調整対象となる被調整レンズ系ごとに用意されている。
試料台１１は、回転軸受け１４を介して光軸Ｘ１を回転中心として回転可能になっている。また、試料台１１は、回転軸受け１４を介してベース１５に取り付けられている。回転軸受け１４は、光軸Ｘ１方向に２個取り付けられていて、試料台１１の回転時のブレや、試料台１１にかかるモーメント荷重を軽減する機能を備えている。試料台１１の回転は、モーター１３により行われる。モーター１３には、ステッピングモーターや、サーボーモーター等が用いられる。モーター１３と試料台１１の間には、駆動伝達機構１２が設けられている。駆動伝達機構１２は、モーター１３の回転力を試料台１１に伝達する。駆動伝達機構１２は、タイミングベルトまたは、ドライブシャフト等で構成されている。また、モーター１３は、パソコン１９に接続されている。任意に試料台１１の回転角度、回転速度、加速率、減速率を任意に設定することで、パソコン１９により試料台１１の回転を制御できる。これにより、試料台１１は、振動の少ない回転動作ができ、被調整レンズ系１０を保持する保持部２１は、任意の回転角度で位置決めできる。
【００２３】
送り機構６は、試料台１１の上面に設けられている。また、送り機構６は、市販されているＸ−Ｙステージで構成されている。
アーム５は、送り機構の６の上部に設けられている。ツメ４は、アーム５の先端部にガタつきのない状態で嵌合されている。ツメ４は、レンズ系７を上方から保持している。これにより、レンズ系７は、送り機構６を介して光軸Ｘ１に対して垂直な２方向（図１では、紙面に対して垂直な方向と、紙面に平行な方向）に移動できるようになっている。なお、ツメ４は、保持部２１と同様に、被調整レンズ系１０ごとに用意されている。
【００２４】
そして、このように構成された本実施形態の位置調整装置では、光源１７から出射された光は、基板２２に照射される。そして、基板２２のスリットＳ１，Ｓ２，Ｓ３を通過した光束は、被調整レンズ系１０の周辺部へ入射する。被調整レンズ系１０を透過した光束はＣＣＤカメラ１に入射し、スリットＳ１，Ｓ２，Ｓ３の像が形成される。各スリットの像はＣＣＤカメラ１で撮像されて、パソコン１９のモニター上に表示される。
パソコン１９は、撮像されたスリット像の画像に対して、パソコン１９内の演算処理部で画像処理を施す。この画像処理により、レンズ系７の位置調整に必要な調整量を算出する。
【００２５】
次に、このように構成された本実施形態の位置調整装置を用いた光学素子の位置調整について説明する。
調整に先立ち、被調整レンズ系１０に対応する保持部２１及びツメ４を用意し、位置調整装置に取り付ける。また、レンズ系７と枠８との間には、上述したように、予め、紫外線硬化型接着剤を充填しておく。また、光源１７を、光軸Ｘ１に対して所定量傾斜するように調整する。
光源１７から出射して基板２２を照射し、基板２２を通過したスリット光束は、被調整レンズ系１０の周辺部へ入射する。被調整レンズ系１０を透過したスリット光束は、ＣＣＤカメラ１で撮像される。ＣＣＤカメラ１で撮像されたスリット光束の像は、図１に示すように、パソコン１９のモニター上に表示される。
このとき、パソコン１９は、ＣＣＤカメラ１で撮像された画像に対して、パソコン１９内の演算処理部で画像処理を施す。その結果、スリット光束の像の照度分布が得られる。そして、パソコン１９は、この照度分布からコントラスト値Ｃを算出する。そして、算出したコントラスト値Ｃに基づいて、軸外光束に対する被調整レンズ系１０の結像性能を評価する。さらに、評価結果に基づいて、パソコン１９は、レンズ系７の位置調整に必要な移動量を算出する。
【００２６】
図３は撮像装置で撮影された像、すなわちスリットＳ１，Ｓ２，Ｓ３の像の照度分布を示すグラフである。
照度分布のグラフ（データ）から、最高輝度値ｍａｘと最低輝度値ｍｉｎを求める。そして最高輝度値ｍａｘと最低輝度値ｍｉｎとから、コントラスト値Ｃを算出する。コントラスト値Ｃは、次の計算式より求めることができる。
コントラスト値Ｃ（％）＝１００×（ｍａｘ−ｍｉｎ）／（ｍａｘ＋ｍｉｎ）
【００２７】
コントラスト値Ｃの算出に際しては、パソコン１９を介して、試料台１１を９０度ごとに回転させる。そして各位置で、ＣＣＤカメラ１でスリット像を撮像する。そして撮像で得られた画像を用いて、パソコン１９内の演算処理部を介して、被調整レンズ系１０の各位置でのコントラスト値Ｃを求める。具体的には、回転角度が０度のときのコントラスト値：Ｃ１、９０度のときのコントラスト値：Ｃ２、１８０度のときのコントラスト値：Ｃ３、２７０度のときのコントラスト値：Ｃ４、の４方向のコントラスト値Ｃを求める。
図４はＣＣＤカメラ１側から被調整レンズ系１０を見た図である。図４に示すように、被調整レンズ系１０の光軸Ｘ１と交わる２つの直交する直線によって、被調整レンズ系１０の光学面は４つの領域に分けられる。例えば、０度〜９０度の領域が第１象限、９０度１８０度の領域が第２象限、１８０度〜２７０度の領域が第３象限、２７０度〜０度の領域が第４象限となっている。そして、本実施形態の位置調整装置では、Ｙ方向の一方を基準として、反時計回りに試料台１１を９０度間隔で回転させている。よって、図４（ｂ）及び図４（ｃ）からわかるように、第１象限から第２象限というように、光束に対してレンズ面が順次移動する。
ここで、
［Ｘ方向のカタボケ：Ｃｘ］は、コントラスト値Ｃ２、Ｃ４を用いて、次式より算出する
ことができる。
Ｃｘ＝Ｃ２−Ｃ４
［Ｙ方向のカタボケ：Ｃｙ］は、コントラスト値Ｃ１、Ｃ３を用いて、次式より算出することができる。
Ｃｙ＝Ｃ１−Ｃ３
【００２８】
レンズ系７の位置が本来あるべき位置と一致している状態では、被調整レンズ系１０で形成された像にはカタボケが全くない。このような状態では、Ｃｘ＝Ｃｙ＝０になる。よって、この場合、レンズ系７の位置を調整する必要はない。一方、レンズ系７の位置が本来あるべき位置からずれている状態では、被調整レンズ系１０で形成された像にはカタボケが存在する。そこで、レンズ系７の位置を調整することになる。なお、レンズ系７の位置調整を行うに際し、カタボケの許容基準値Ｋｓを予め決めておく。
レンズ系７の位置調整は、送り機構６を介して行う。すなわち、送り機構６によって、レンズ系７を光軸に垂直な２方向に所定量だけ移動させる。なお、移動を行う前に、Ｃｘ及びＣｙに基づいて移動量を求めておく。そして、レンズ系７の移動後に、上記Ｘ方向及びＹ方向のカタボケ値：Ｃｘ及びＣｙが許容基準値Ｋｓの範囲内に入っているかどうかを確認する（即ち、次式を満足するようにして）。
Ｃｘ（Ｃｙ）≦Ｋｓ
調整について更に説明する。算出した移動量に基づいて、まず、Ｘ方向にレンズ系７を移動させる。そして、Ｃｘが許容基準値Ｋｓの範囲内に入っているか否かを確認する。確認のために、移動後のレンズ系７の位置で、スリットの像を撮影する。そして、移動後の位置における新たなＣｘを求める。ここで。Ｃｘが許容基準値Ｋｓの範囲内に入っていない場合は、新たなＣｘに基づいて、レンズ系７の移動量を求める。そして、再度、Ｃｘが許容基準値Ｋｓの範囲内に入っているか否かを確認する。このような処理を繰り返すことで、最終的にＣｘが許容基準値Ｋｓの範囲内に入っていることを確認し、Ｘ方向への調整を終了する。
Ｃｘが許容基準値Ｋｓの範囲内に入った場合は、続いて、Ｙ方向へのレンズ系７の調整に移る。Ｙ方向での調整は、Ｘ方向で行った調整と同じであるので、説明は省略する。
レンズ系７の位置調整が完了した後は、図示しない紫外線照射ユニットを介して紫外線を紫外線硬化型接着剤に照射し、レンズ系７を枠８に固定する。
【００２９】
なお、本実施形態の位置調整装置では、上述したように、試料台１１の回転制御のみをモーター１３を接続したパソコン１９を介して行うようにし、その他のＣＣＤカメラ１の位置や、光源１７の傾斜角度については、例えば、手動などの、パソコン１９とは別の制御手段を用いている。
しかし、ＣＣＤカメラ１を移動するための駆動機構２や、駆動機構３を、パソコン１９で制御できるように構成し、さらに光源１７の傾斜角度の調整についても、パソコン１９で制御できるようにすると好ましい。そのようにすれば、軸上光束の結像性能についての評価と、被調整レンズ系１０の軸外光束の結像性能評価との間での切り替えに際して、ＣＣＤカメラ１の位置や光源１７の傾斜角度などの調整を自動で行うことが可能となる。その結果、被調整レンズ系１０の性能評価及びレンズ系７の位置調整作業が容易になる。
【００３０】
（第２実施形態）
図５〜図７を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。
図５は本実施形態に係る、光学素子の位置調整装置における基板２３の構成を示す平面図である。図６は本実施形態の位置調整装置において基板２３を通過した光束の状態説明図であり、（ａ）は基板２３を通過した光束の被調整レンズ系１０での照射位置を、調整装置の下側から見て示した説明図、（ｂ）はＣＣＤカメラ１で撮像された光束の像がパソコン１９のモニター上に表示されたときの状態を示す説明図である。図７は撮影された像の照度分布を示すグラフであって、本実施形態の位置調整装置におけるＣＣＤカメラ１を介して撮像された画像を用いて、パソコン１９内の演算処理部を介して得たグラフである。図８は本実施形態の位置調整装置において、パソコン１９で算出した出力情報を用いたレンズ系７の位置を調整する手法を示す説明図である。
【００３１】
本実施形態の位置調整装置は、第１実施形態の位置調整装置と比べて、基板２２が基板２３に置き換わっている点で異なる。それ以外の構成は、図１に示した第１実施形態の位置調整装置とほぼ同じである。
基板２３には、図５に示すように、円形状の孔２４が設けられている。
【００３２】
次に、このように構成された本実施形態の位置調整装置を用いた光学素子の位置調整について説明する。
調整に先立ち、被調整レンズ系１０に対応する保持部２１及びツメ４を用意し、位置調整装置に取り付ける。また、レンズ系７と枠８との間には、上述したように、予め、紫外線硬化型接着剤を充填しておく。また、光源１７を、射出光軸Ｘ２を光軸Ｘ１に対して所定量傾斜するように調整する。
光源１７から出射して基板２３を照射し、基板２３を通過した光束は、被調整レンズ系１０の周辺部へ入射する。被調整レンズ系１０を透過した光束は、ＣＣＤカメラ１で撮像される。
ここで、基板２３を通過した光束は、図６（ａ）に示すように、被調整レンズ系１０の周辺部に照射される。また、被調整レンズ系１０を透過し、ＣＣＤカメラ１で撮像された光束の像は、図６（ｂ）に示すように、パソコン１９のモニター上に表示される。
このとき、パソコン１９は、ＣＣＤカメラ１で撮像して得られた画像に対して、パソコン１９内の演算処理部で画像処理を施す。この画像処理によって、撮像して得た画像の照度分布が得られる。このようにして得られた照度分布から、その照度分布における最高輝度値に対応するピーク位置Ｐを検出する。そして、検出したピーク位置に基づいて、軸外光束に対する被調整レンズ系１０の結像性能を評価する。さらに、評価結果に基づいて、パソコン１９は、レンズ系７の位置調整に必要な移動量を算出する。
【００３３】
ピーク位置Ｐの検出に際しては、パソコン１９を介して、試料台１１を９０度ごとに回転させる。そして各位置で、円形状の孔２４の像を撮像する。そして、撮像で得られた画像を用いて、パソコン１９内の演算処理部を介して、被調整レンズ系１０の各位置でのピーク位置Ｐを求める。具体的には、回転角度が回転角度が０度のときの照度分布：１Ｌ１、９０度のときの照度分布：ＩＬ２、１８０度のときの照度分布：ＩＬ３、２７０度のときの照度分布：ＩＬ４、の４方向の照度分布を得る。
そして、得られたれた照度分布から、最高輝度値に対応する位置を検出（求める）。この位置がピーク位置Ｐである。ピーク位置Ｐは、以下の４つになる。照度分布ＩＬ２における最高輝度値に対応する位置：Ｐ２、照度分布ＩＬ４における最高輝度値に対応する位置：Ｐ４、照度分布ＩＬ１における最高輝度値に対応する位置：Ｐ１、照度分布ＩＬ３における最高輝度値に対応する位置：Ｐ３。ここで、各ピーク位置Ｐ１〜Ｐ４の位置は、図７のグラフの原点Ｏを基準とした位置である。
なお、本実施形態の位置調整装置においても、Ｙ方向の一方を基準として、反時計回りに試料台１１を９０度間隔で回転させている。
ここで、
［Ｘ方向のカタボケ：ＩＬｘ］は、ピーク位置Ｐ４、Ｐ２を用いて、次式より算出するこ
とができる。
ＩＬｘ＝Ｐ４−Ｐ２
［Ｙ方向のカタボケ：ＩＬｙ］は、ピーク位置Ｐ３、Ｐ１を用いて、次式より算出することができる。
ＩＬｙ＝Ｐ３−Ｐ１
【００３４】
レンズ系７の位置が本来あるべき位置と一致している状態では、被調整レンズ系１０で形成された像にはカタボケが全くない。このような状態では、照度分布ＩＬ２の波形と照度分布ＩＬ４の波形は、一致する。つまり、ピーク位置Ｐ２とピーク位置Ｐ４はいずれも位置Ｐと一致するので、両者の差は０になる。同様に、Ｙ方向の照度分布ＩＬ１と照度分布ＩＬ３の波形も、一致する。
一方、レンズ系７の位置が本来あるべき位置からずれている状態では、被調整レンズ系１０で形成された像にカタボケが存在する。よって、図７に示すように、Ｘ方向の照度分布ＩＬ２の波形と照度分布ＩＬ４の波形は、一致しない。つまり、ピーク位置Ｐ２とピーク位置Ｐ４との差が０にはならない。
【００３５】
そこで、カタボケＩＬｘ（ＩＬｙ）を、極力０に近付けるようにする。そのために、パソコン１９を介して、調整の狙い値Ｔを、次の算出式より求める。
Ｔｘ（Ｘ方向の狙い値）＝（Ｐ４−Ｐ２）／２
Ｔｙ（Ｙ方向の狙い値）＝（Ｐ３−Ｐ１）／２
カタボケが０になるようにレンズ系７の位置が調整されると、照度分布ＩＬ２の波形と照度分布ＩＬ４の波形は一致し、図７に二点鎖線で示した照度分布のようになる。なお、レンズ系７の位置調整を行うに際し、狙い値Ｔｘ、Ｔｙに対して閥値Ｔｓを予め決めておく。そして、狙い値Ｔｘが閥値Ｔｓよりも小さくなるように、レンズ系７の位置調整を行う。ピーク位置Ｐで説明すると、図８に示すように、ピーク位置Ｐ２（Ｐ１）及びＰ４（Ｐ３）の各々が、閥値Ｔｓの範囲内に入るようにレンズ系７の位置調整を行う。
レンズ系７の位置調整が完了した後は、図示しない紫外線照射ユニットを介して紫外線を紫外線硬化型接着剤に照射し、レンズ系７を枠８に固定する。
【００３６】
なお、本実施形態の位置調整装置でも、第１実施形態と同様に、試料台１１の回転制御のみをモーター１３に接続したパソコン１９を介して行うようにし、その他のＣＣＤカメラ１の位置や、光源１７の傾斜角度については、例えば、手動などの、パソコン１９とは別の制御手段を用いている。
しかし、ＣＣＤカメラ１を移動するための駆動機構２や、駆動機構３を、パソコン１９で制御できるように構成し、さらに光源１７の傾斜角度の調整についても、パソコン１９で制御できるようにすると好ましい。そのようにすれば、軸上性能評価を含めて、被調整レンズ系１０の軸外性能評価の際のＣＣＤカメラ１の位置や光源１７の傾斜角度などの調整を自動で行うことが可能となり、被調整レンズ系１０の性能評価及びレンズ系７の位置調整作業が容易になる。
【００３７】
なお、上記各実施形態の位置調整装置における基板は、基板２２や基板３に限定されるものではない。例えば、次に示すように構成された基板を用いてもよい。
図９は上記各実施形態の位置調整装置に用いる基板の一変形例の構成を示す平面図である。図１０は本変形例の基板を用いた上記各実施形態の位置調整装置において基板を通過した光束の状態説明図であり、（ａ）は基板を通過した光束の被調整レンズ系１０での照射位置を、調整装置の下側から見て示した説明図、（ｂ）はＣＣＤカメラ１で撮像された光束の像がパソコン１９のモニター上に表示されたときの状態を示す説明図である。図１１は上記各実施形態の位置調整装置に用いる基板の他の変形例の構成を示す平面図である。図１２は上記各実施形態の位置調整装置に用いる基板のさらに他の変形例を示す平面図である。
【００３８】
図９に示す変形例の基板２５は、複数の円形状の孔２６が格子状に配置されている。
本変形例の基板２５を用いた位置調整装置では、基板２５を通過した光束は、図１０（ａ）に示すように、被調整レンズ系１０の周辺部を広範囲にわたって複数個所に照射される。また、被調整レンズ系１０を透過し、ＣＣＤカメラ１で撮像された光束の像は、ＣＣＤカメラ１における撮像領域のほぼ全領域に及んでおり、図１０（ｂ）に示すように、パソコン１９のモニター上に表示される。
本変形例の基板２５を用いた位置調整装置によれば、複数の孔２６を介して、測定領域を細分化することができるので、任意の軸外領域を選択することが可能となる。その結果、被調整レンズ系１０の最外周部までを測定することが可能になる。
【００３９】
図１１に示す変形例の基板２７は、矩形状の孔２８が配置されている。
本変形例の基板２７を用いた位置調整装置によれば、基板２３を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００４０】
図１２に示す変形例の基板２９は、複数の矩形状の孔３０が格子状に配置されている。
本変形例の基板２９を用いた位置調整装置によれば、基板２５を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の光学素子の位置調整装置は、カメラ用レンズや撮像ユニット等の光学系を組み立てて製造する分野、特に結像性能及び偏心精度の要求精度が厳しい小型の光学系を製造する分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本実施形態に係る、光学素子の位置調整装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】本実施形態の位置調整装置における、光生成部の一構成部材である基板としての基板２２の構成を示す説明図である。
【図３】本実施形態の位置調整装置における、撮像装置としてのＣＣＤカメラ１を介して撮像された画像を用いて、パソコン１９内の演算処理部を介して検出される照度分布を示すグラフである。
【図４】本実施形態の位置調整装置における、調整対象の光学素子を備えた光学系としての被調整レンズ系１０を、ＣＣＤカメラ１側から見た説明図である。
【図５】本実施形態に係る、光学素子の位置調整装置における、光生成部の一構成部材である基板としての基板２３の構成を示す平面図である。
【図６】本実施形態の位置調整装置において基板２３を通過した光束の状態説明図であり、（ａ）は基板２３を通過した光束の被調整レンズ系１０での照射位置を、調整装置の下側から見て示した説明図、（ｂ）はＣＣＤカメラ１で撮像された光束の像がパソコン１９のモニター上に表示されたときの状態を示す説明図である。
【図７】本実施形態の位置調整装置における、撮像装置としてのＣＣＤカメラ１を介して撮像された画像を用いて、パソコン１９内の演算処理部を介して検出される照度分布を示すグラフである。
【図８】本実施形態の位置調整装置において、パソコンで算出した出力情報を用いた、被調整レンズ系１０に備わるレンズ系７の位置を調整する手法を示す説明図である。
【図９】上記各実施形態の位置調整装置に用いる基板の一変形例の構成を示す平面図である。
【図１０】本変形例の基板を用いた上記各実施形態の位置調整装置において基板を通過した光束の状態説明図であり、（ａ）は基板を通過した光束の被調整レンズ系１０での照射位置を、調整装置の下側から見て示した説明図、（ｂ）はＣＣＤカメラ１で撮像された光束の像がパソコン１９のモニター上に表示されたときの状態を示す説明図である。
【図１１】上記各実施形態の位置調整装置に用いる基板の他の変形例の構成を示す平面図である。
【図１２】上記各実施形態の位置調整装置に用いる基板のさらに他の変形例を示す平面図である。
【図１３】位置調整装置の一従来例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１            ＣＣＤカメラ
２、３        移動機構
４            ツメ
５            アーム
６            送り機構
７、９        レンズ系
８            枠
１０          被調整レンズ系
１１          試料台
１２          駆動伝達機構
１３          モーター
１４          回転軸受け
１５          ベース
１６          支点
１７          光源
１８          駆動機構
１９          パソコン
２０          枠部材
２１          保持部
２２、２３、２５、２７、２９            基板
２４、２６    円形状の孔
２８、３０    矩形状の孔
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３            スリット
５０          光源
５１          ピンホール板
５２          ＮＤフィルター
５３          コリメータレンズ
５４          ミラー
５５          チャート
５６          第１レンズ系
５７          玉枠
５８          取付部
５９          第２レンズ系
６０          調整冶具
６１          像面
６２          顕微鏡レンズ
６３          ＣＣＤカメラ
６４          フォーカス軸
６５          粗調心二軸
６６          演算処理部
６９          微調心二軸
７０          画像処理部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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