(57)【要約】【課題】レンズ検査機のカメラユニットを三軸方向に移動させる三軸ステージの位置決め精度によらず、正確かつ簡便に被検レンズの測定を行うことができるように、カメラユニットの移動補正を自動的に行う。【解決手段】レンズマウント６に、被検レンズを装着する前にフォーカスチェック用の治具としてチェックプレート６５を装着する。表示プレート６７の背面に図柄パターンがプリントされ、この図柄パターンの中央部と周辺部とをカメラユニット３０で撮像してベストピント位置を求める。中央部でベストピントが得られたカメラユニット３０の位置と、周辺部でベストピントが得られた位置との差分に基づいて、三軸ステージでカメラユニット３０を移動させるときの補正係数を求める。【選択図】図８
2012078330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着された被検レンズの光軸を基準光軸と一致させるとともに前記基準光軸方向で被検レンズを位置決め保持するレンズマウントを有し、コリメートレンズを通してテストチャートからの測定光を前記レンズマウントで保持された被検レンズに入射させ、前記被検レンズの焦点面に結像された前記テストチャートの像を三軸ステージで支持されたカメラユニットにより、前記基準光軸に対して傾き誤差のある撮影光軸に垂直な面内及び前記撮像光軸と平行に移動させながら撮像し、得られた撮像信号に基づいて前記被検レンズの検査を行うレンズ検査機のカメラユニット移動調整方法において、
前記被検レンズの装着に先立ち、フォーカスチェック用の図柄パターンが表示された表示プレートを前記基準光軸に対して垂直になるように前記レンズマウントに位置決めする第一ステップと、
前記三軸ステージにより前記撮像光軸上で前記カメラユニットを移動させながら前記図柄パターンの中央部を順次に撮像し、この図柄パターンの中央部が最適合焦状態で撮像される前記カメラユニットの位置を前記三軸ステージから第一位置データとして取り込む第二ステップと、
前記三軸ステージにより前記カメラユニットを撮像光軸と垂直な面内方向に移動させた後、カメラユニットを撮像光軸方向に移動しながら前記図柄パターンの周辺部を順次に撮像し、この図柄パターンの周辺部が最適合焦状態で撮像されるカメラユニットの位置を前記三軸ステージから第二位置データとして取り込む第三ステップと、
前記第一位置データと前記第二位置データに基づき、前記撮像光軸に垂直な面内方向での前記カメラユニットの移動量と前記基準光軸方向での前記カメラユニットの移動量との比率を表す補正係数を求めてメモリに保存する第四ステップとを備え、
前記フォーカスチェック治具に代えて前記被検レンズをレンズマウントに装着した後、前記カメラユニットを移動させる際には、前記メモリから読み出した補正係数に基づいて前記三軸ステージの作動を制御することを特徴とするレンズ検査機のカメラユニット移動調整方法。
【請求項２】
前記図柄パターンの中央部は中央十字線パターンを含み、前記第二ステップでは、前記カメラユニットで前記中央十字線パターンを撮像しながら前記三軸ステージの作動によりカメラユニットを前記撮像光軸と直交する面内で移動させ、前記中央十字線パターンの中心が前記カメラユニットの画面の中心と一致するように三軸ステージの作動を制御してカメラユニットのセンタリングを行った後に、前記基準位置データの取り込みのために前記カメラユニットを撮像光軸上で移動させながら撮像が行われることを特徴とする請求項１記載のレンズ検査機のカメラユニット移動調整方法。
【請求項３】
前記図柄パターンの周辺部は周辺十字線パターンを含み、前記第三ステップで前記カメラユニットを撮像光軸と垂直な面内方向に移動させる際には、前記カメラユニットで前記周辺十字線パターンを撮像しながら前記三軸ステージの作動によりカメラユニットを前記撮像光軸と直交する面内で移動させ、前記周辺十字線パターンの中心が前記カメラユニットの画面の中心と一致するように三軸ステージの作動を制御してカメラユニットのセンタリングが行われることを特徴とする請求項２記載のレンズ検査機のカメラユニット移動調整方法。
【請求項４】
前記第二ステップ及び第三ステップにおいて、前記三軸ステージにより前記撮像光軸上でカメラユニットを移動させながら撮像を行う際には、撮像が行われるごとに三軸ステージが一定ピッチでカメラユニットを移動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のレンズ検査機のカメラユニット移動調整方法。
【請求項５】
装着された被検レンズの光軸を基準光軸と一致させるとともに前記基準光軸方向で被検レンズを位置決め保持するレンズマウントを有し、コリメートレンズを通してテストチャートからの測定光を前記レンズマウントで保持された被検レンズに入射させ、前記被検レンズの焦点面に結像された前記テストチャートの像を三軸ステージで支持されたカメラユニットにより、前記基準光軸に対して傾き誤差のある撮影光軸と垂直な面内及び前記撮像光軸と平行に移動させながら撮像し、得られた撮像信号に基づいて前記被検レンズの検査を行うレンズ検査機に用いられ、前記被検レンズの検査に先立って前記基準光軸に対する撮像光軸の傾き誤差を測定するために前記レンズマウントに装着されるフォーカスチェック治具であって、
一方の面に複数個の図柄パターンが記された表示プレートと、
前記表示プレートを保持し、前記一方の面が前記基準光軸と垂直になるように前記レンズマウントに装着される装着部材とからなり、
前記複数個の図柄パターンは、前記基準光軸と中心が一致する位置に記された中央部図柄パターンと、この中央部図柄パターンから周辺側に一定距離隔てて記された周辺部図柄パターンとを含み、これらの複数個の図柄パターンは、前記三軸ステージで前記カメラユニットを撮像光軸と垂直な面内で移動させたときに個別に撮像されることを特徴とするフォーカスチェック治具。
【請求項６】
前記複数個の図柄パターンが同一パターンであることを特徴とする請求項５記載のフォーカスチェック治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像性能を評価するために被検レンズの結像状態をカメラユニットで撮像するレンズ検査機に関するもので、詳しくは三軸ステージを利用してカメラユニットを適宜の撮像位置に移動させるにあたり、高い位置精度が得られるようにしたレンズ検査機のカメラユニット移動調整方法及びフォーカスチェック治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラに内蔵あるいは交換使用されるレンズの性能を検査するために、例えばＭＴＦ（Modulation Transfer Function）に基づく数値化データが測定できるようにしたレンズ検査機が用いられる。このようなレンズ検査機は例えば特許文献１で知られるように、被検レンズから一定の距離隔てて対面させたテストチャートからの測定光を被検レンズに入射させ、被検レンズで結像されたテストチャートの空中像をカメラユニットで撮像する構成である。カメラユニットにはリレー光学系と結像光学系、そしてＣＣＤあるいはＣＭＯＳ型のイメージセンサが組み込まれ、テストチャートの空中像をリレー光学系で拡大してから結像光学系でイメージセンサ上に結像させている。そして、イメージセンサから得られる撮像データを解析して数値データを得、これに基づいてＭＴＦ測定が行われる。
【０００３】
上記レンズ検査機は、テストチャート及びカメラユニットの双方が被検レンズの光軸と垂直な面内で移動自在に構成され、軸外光に対する被検レンズの結像性能も測定することが可能となっている。したがって、被検レンズが広角系のレンズである場合には、被検レンズの光軸から傾けた軸外方向からテストチャートからの測定光を入射させ、その結像状態に基づいて像面湾曲の測定を行うこともできる。
【０００４】
また、テストチャートからの光束をコリメートレンズで平行にして被検レンズに入射させるレンズ検査機も知られている。この方式のレンズ検査機の場合では、被検レンズにどのような角度でテストチャートからの測定光を入射させても、基本的には被検レンズの焦点面上でテストチャート像が得られるから、このチャート像を撮像するカメラユニットを被検レンズの焦点面と平行に移動させればよく、効率的な測定を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６３２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
被検レンズによって空中結像されたテストチャートの像をカメラユニットで撮像して測定データを得るレンズ検査機では、十分な測定精度を得るために空中結像されたチャート像をリレー光学系で拡大してからイメージセンサで撮像するようにしている。また、チャート像をベストピント位置あるいはその近傍でも撮像でき、さらには軸外から測定光を入射させたときでも適切な位置で撮像することができるように、カメラユニットは三軸ステージによって支持され、被検レンズの光軸方向（Ｚ軸方向）だけでなく、光軸に垂直な面内の互いに直交する２方向（Ｘ軸，Ｙ軸方向）にも移動できるようにしている。
【０００７】
ところで、上記のようなレンズ検査機を組み立てる際には、まず測定光学系の基準となるコリメータ及びレンズマウントを高精度で定盤に固定して基準光軸を設定した後、計測系を構成する三軸ステージとカメラユニットの組み付けが行われる。コリメータやレンズマウントの取り付けは、トランシットなどの光学測定器やレーザ測長器などを使用しながら高い位置精度で定盤に固定することができるが、カメラユニットを移動自在に保持する三軸ステージをコリメータ及びレンズマウントとの双方に対して高い精度で位置決めして定盤に固定する作業は非常に難しい。
【０００８】
特に、被検レンズの焦点距離が例えば数ミリ程度まで短くなってくると、リレー光学系が組み込まれたカメラユニットの先端部分をレンズマウントに近接させて位置決めしなければならず、カメラユニットを連結したままで三軸ステージを定盤に位置決めしようとすると、カメラユニットの先端部分がレンズマウントに接触してリレー光学系を破損させるおそれがある。このため三軸ステージは、カメラユニットを取り付ける前に機械的にその位置を監視しながら微調整を行いつつ定盤に固定せざるを得ず、その位置決め精度には限界がある。そして、例えばコリメータからの基準光軸と三軸ステージのＺ軸とは互いに完全に平行にしたいのにもかかわらず、ほとんどの場合、三軸ステージのＺ軸は基準光軸に対して傾き誤差をもつ。
【０００９】
こうして位置決めされた三軸ステージには、そのＺ軸と撮像光軸とが平行になるようにカメラユニットが高精度に取り付けられるが、レンズ検査機ではコリメータからの基準光軸で決まる座標系に基づいて種々の測定が行われるのに対し、カメラユニットは三軸ステージの互いに直交する三軸方向に移動されるため、上述した傾き誤差はそのまま測定精度に影響を与えることになる。例えば三軸ステージを用いてカメラユニットをＺ軸に垂直なＸ軸方向あるいはＹ軸方向に移動させたとき、コリメータからの基準光軸に直交する面に対する移動量はゼロにはならず、上記傾き誤差に応じた移動が生じる。レンズ検査機に要求される三軸ステージの位置決め精度は、カメラユニットを三軸ステージでＸ軸方向またはＹ軸方向に５ｍｍ移動させたとき、基準光軸に直交する面に対しては±２μｍ以下の移動に抑えることが望ましいが、このような高い精度で三軸ステージを定盤に位置決めして固定する作業は現実的には極めて困難である。
【００１０】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、その目的は、定盤に対する三軸ステージの取り付け位置の精度をレンズ検査に必要とされる高精度にまで追い込むことができないまでも、こうして位置決めされた三軸ステージを用いてカメラユニットを高精度に移動調整できるようにしたレンズ検査機のカメラユニット移動調整方法を提供し、またフォーカスチェック用の治具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】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために、装着された被検レンズの光軸を基準光軸と一致させるとともに前記基準光軸方向で被検レンズを位置決め保持するレンズマウントを有し、コリメートレンズを通してテストチャートからの測定光を前記レンズマウントで保持された被検レンズに入射させ、前記被検レンズの焦点面に結像された前記テストチャートの像を三軸ステージで支持されたカメラユニットにより、前記基準光軸に対して傾き誤差のある撮像光軸と垂直な面内及び前記撮像光軸方向に移動させながら撮像し、得られた撮像信号に基づいて前記被検レンズの検査を行うレンズ検査機のカメラユニット移動調整方法において、前記被検レンズの装着に先立ち、フォーカスチェック用の図柄パターンが記された表示プレートを前記基準光軸に対して垂直になるように前記レンズマウントに位置決めする第一ステップと、前記三軸ステージにより前記撮像光軸上で前記カメラユニットを移動させながら前記図柄パターンの中央部を撮像し、この図柄パターンの中央部が最適合焦状態で撮像される前記カメラユニットの位置を前記三軸ステージから第一位置データとして取り込む第二ステップと、前記三軸ステージで前記カメラユニットを撮像光軸と垂直な面内で移動させた後、カメラユニットを撮像光軸と平行に移動しながら前記図柄パターンの周辺部を撮像し、この図柄パターンの周辺部が最適合焦状態で撮像されるカメラユニットの位置を前記三軸ステージから第二位置データとして取り込む第三ステップと、前記第一位置データと前記第二位置データに基づき、前記撮像光軸に垂直な面内方向での前記カメラユニットの移動量と前記基準光軸方向での前記カメラユニットの移動量との比率を表す補正係数を求めてメモリに保存する第四ステップとを備え、フォーカスチェック用の前記表示プレートに代えて前記被検レンズをレンズマウントに装着した後、前記焦点面上の異なる位置に結像された前記テストチャートの像を撮像するために前記カメラユニットを移動させる際には、前記メモリから読み出した補正係数に基づいて前記三軸ステージの作動を制御するようにしたものである。
【００１２】
フォーカスチェック用の表示プレートに記された図柄パターンの中央部及び周辺部には、それぞれ十字線パターンを設けておくのが望ましい。そして、カメラユニットで撮像された画像を監視しながら三軸ステージを作動させ、それぞれの十字線パターンの中心とカメラユニットの撮像画面の中心とが一致するようにカメラユニットのセンタリング処理を行うことによって、より正確な第一位置データと第二位置データとが得られるようになり、被検レンズを測定する際にはカメラユニットを高精度に移動させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、カメラユニットを三軸ステージで移動自在に支持し、そしてコリメータからの基準光軸と平行に、あるいは基準光軸と直交する被検レンズの結像面に沿ってカメラユニットを移動させながら被検レンズの結像状態を撮像して測定データを取得する際に、基準光軸に対して三軸ステージが極端に高精度で位置決めされていなかったとしても、カメラユニットを指定された位置に的確に移動させて実用上は精度的には何ら問題のない測定結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】レンズ検査機の概略平面図である。
【図２】レンズ検査機のレンズマウント周りの要部断面図である。
【図３】レンズ検査機の電気的構成の概略を示すブロック図である。
【図４】レンズ測定に用いられるチャート像及び撮像範囲を示す説明図である。
【図５】チャート像の評価パターンを示す説明図である。
【図６】ＭＴＦ値の算出過程の説明図である。
【図７】５点のＭＴＦ値からピークとなるＭＴＦ値を補間するときの説明図である。
【図８】レンズマウントにチェックプレートを装着する際の説明図である。
【図９】チェックプレートに設けられた図柄パターンの正面図である。
【図１０】補正係数を求める際の処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】ＭＴＦ値の測定手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明が用いられるレンズ検査機の一例を示す図１及び図２において、定盤２の上面にマウントベース３が固定され、このマウントベース３に固着されたブラケット４が円筒状のマウントホルダ５を保持している。マウントホルダ５には、その内壁に組み込まれた軸受を介して円筒状のレンズマウント６が回転自在に組み込まれている。レンズマウント６の前端部には被検レンズ７を保持したレンズホルダ８が取り付けられ、レンズマウント６の回転とともに被検レンズ７は基準光軸Ｋの回りに一体となって回転する。なお、基準光軸Ｋは定盤２の上面と平行な水平面上にあり、レンズマウント６と後述する軸上コリメータ１４との相対位置によって高精度に設定されている。
【００１６】
レンズホルダ８をレンズマウント６に固定するために、レンズマウント６の前端部内周壁とレンズホルダ８の後端外周壁にネジが切られており、これらを互いに螺合させてレンズホルダ８の固定が行われる。レンズホルダ８には被検レンズ７の形状やサイズに応じて精密に加工されたレンズ保持部が形成され、被検レンズ７は常に一定の状態でレンズホルダ８に固定できるようにしてある。そしてレンズホルダ８をレンズマウント６に緊密に螺合して固定したときには、レンズホルダ８の後端面がレンズマウント５の前端面となっているマウント基準面に当接して被検レンズ７の光軸が基準光軸Ｋと一致し、かつ基準光軸Ｋ上の一定の位置に被検レンズ７が位置決めされる
【００１７】
ブラケット４にはモータ１０とポテンショメータ１１とが固定され、それぞれの軸に固着したギヤ１０ａ，１１ａがレンズマウント６の後端外周に形成されたマウントギヤ６ａに噛合している。モータ１０の駆動によりレンズマウント６を基準光軸Ｋの回りに回転させることができ、したがって被検レンズ７に一定方向から測定光を入射させたままでも被検レンズ７の光軸回りの測定が可能となる。ポテンショメータ１１から得られる回転信号はレンズマウント６を回転させるときのフィードバック制御に用いられ、レンズマウント６を迅速かつ正確に回転することができるようにしている。
【００１８】
定盤２には、被検レンズ７に基準光軸Ｋに沿って測定光を入射させる軸上コリメータ１４と、基準光軸Ｋに対して傾いた軸外方向から測定光を入射させる一対の軸外コリメータ１５，１６とが設けられている。軸外コリメータ１５，１６は、基準光軸Ｋに関してそれぞれ±３０°程度傾けられた直進ガイド１８，１９上で移動自在な揺動ステージ２０，２１によって支持されている。揺動ステージ２０，２１は、それぞれ個別のモータの駆動により直進ガイド１８，１９上を移動するように構成され、また揺動ステージ２０，２１にはモータが組み込まれ、それぞれ支持している軸外コリメータ１５，１６を定盤２に対して垂直な軸の回りに揺動させることができるようになっている。
【００１９】
直進ガイド１８，１９はレンズマウント６に近づくほど基準光軸Ｋから離れるように傾けられ、また直進ガイド１８，１９上でコリメータ１５，１６を任意の角度に回動させることができるようになっているから、軸外コリメータ１５，１６を近づけてもその先端を被検レンズ７に接触させることなく、被検レンズ７に大きな角度で測定光を入射させることが可能となる。これにより、被検レンズ７が超広角系あるいは魚眼系のものであっても、その最大画角を考慮した広範囲の測定を行うことができる。
【００２０】
軸上コリメータ１４で例示するとおり、それぞれのコリメータ１４，１５，１６には照明光源となる白色ＬＥＤ２３と、拡散板及びコンデンサレンズを含む照明光学系２４が内蔵され、ターレット式に設けられたチャート板２５を照明する。チャート板２５にはその回転位置に応じて異なったチャート図柄が付されており、例えば被検レンズ７の倍率や測定条件に応じて選択された適切なものが照明光学系２４の光路内にセットされる。チャート板２５はコリメートレンズ２６の焦点面上に位置しているため、いずれのコリメータ１４，１５，１６であってもそのチャート図柄からの測定光は平行光束となってコリメートレンズ２６から出射する。
【００２１】
上記軸外コリメータ１５，１６の移動及び揺動は、基本的には測定条件の初期設定に応じていずれも専用のアクチュエータによって自動的に実行される。すなわち、被検レンズ７の結像性能の測定を実行する際にはその測定条件が初期設定されるが、こうして初期設定された測定条件のもとで自動的に測定シーケンスが組まれ、この測定シーケンスに基づいて自動的にそれぞれのコリメータ１４，１５，１６の作動が制御される。また、測定開始後には被検レンズ７を必要に応じてレンズマウント６とともに光軸回りに回転することができ、その回転角や回転のタイミングなども測定シーケンスにしたがって自動的に行われる。
【００２２】
マウントベース３の背後に三軸ステージ２８が設けられ、この三軸ステージ２８に固定されたブラケット２９によってカメラユニット３０が保持されている。三軸ステージ２８は、アクチュエータとしてステッピングモータを内蔵したドライブユニット３２に連結されている。そしてドライブユニット３２からの駆動バルスで三軸ステージ２８を駆動することにより、三軸ステージ２８が定盤２に正確に位置決めして固定されていることを前提として、基準光軸Ｋに垂直な面内で水平なＸ軸方向、同面内で垂直なＹ軸方向、さらに基準光軸Ｋと平行なＺ軸方向の三方向にカメラユニット３０を任意に移動させることができる。なお、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸のそれぞれは矢印方向が正方向であり、Ｘ軸については紙面の表面から裏面に向かう方向で正方向となっている。
【００２３】
カメラユニット３０は、拡大作用をもつリレー光学系を内蔵した第一鏡筒３３と、リレー光学系から出射した光束を結像させる結像光学系を収容した第二鏡筒３４と、前記結像光学系による像をイメージセンサで撮像する撮像部３５とからなり、その撮像光軸は三軸ステージ２８のＺ軸と平行となっている。第一鏡筒３３と第二鏡筒３４の一部はレンズマウント６の中空部内に入り込み、第一鏡筒３３内のリレー光学系は被検レンズ７によって空中結像されたチャート図柄の像（以下、チャート像）を拡大して第二鏡筒３４内の結像光学系へと伝達し、撮像部３５内のイメージセンサには拡大されたチャート像が結像される。なお、軸上コリメータ１４及び軸外コリメータ１５，１６からは、いずれもチャート図柄からの平行光束が入射されるためチャート像の結像面は被検レンズ７の焦点面に一致する。
【００２４】
チャート像を撮像して得られた撮像信号を画像処理することによって、チャート像のコントラストを表す画像データを得ることができ、さらにこの画像データを解析してＭＴＦ値による被検レンズ７の評価を行うことが可能となる。なお、被検レンズ７としては図示のような単レンズに限らず、接合や間隔環の併用により複数枚のレンズを組み合わせた複合レンズであってもよい。
【００２５】
このレンズ検査機の動作は、図３に示すシステムコントローラ４０の管制下に各機能ブロックによって制御され、基本的には予めシーケンスメモリ４１に用意された測定シーケンスにしたがって測定処理が行われる。設定入力装置４２は、液晶モニタなどの表示パネル４３とともに測定開始に先立つ種々の測定条件の入力や被検レンズ７の光学諸元データなどの入力に用いられる。例えば、軸外コリメータ１５，１６を使用するか否か、また被検レンズ７を回転させながら測定する場合には回転の単位ステップ角、さらには被検レンズ７の軸外から測定光を入射させるときの入射角の可変範囲などが表示パネル４３に表示される案内項目などを参照しながら対話式に入力することができる。
【００２６】
測定シーケンスの進行に応じ、システムコントローラ４０は軸上あるいは軸外コリメータ１４〜１６に点灯コマンドを送り、これにより白色ＬＥＤ２３が点灯してレンズマウント６に装着された被検レンズ７に測定光が入射されるようになる。軸外コリメータ１５，１６による測定が行われるときには、測定シーケンスの経過にしたがってシステムコントローラ４０からアクチュエータ駆動制御ＩＣ４５，４６に適宜のタイミングで移動コマンドが送られ、軸外コリメータ１５，１６は直線ガイド１８，１９上を自動的にスライドし、また揺動ステージ２０，２１により自動的に揺動して被検レンズ７への測定光の入射角を変更する。測定中に被検レンズ７を基準光軸Ｋの回りに回転させる必要があるときには、回転制御ＩＣ４７にコマンドが送られ、ポテンショメータ１１からの信号を監視しながらモータ１０のフィードバック制御が行われる。これにより、レンズマウント６は目標となる回転位置に高精度に停止されるようになる。
【００２７】
このレンズ測定機では、測定に際して軸上コリメータ１４、軸外コリメータ１５，１６のいずれを用いる場合であっても、カメラユニット３０を基準光軸Ｋ（Ｚ軸方向）方向に一定ピッチＰでステップ送りしながら測定データを得るようにしている。このため、前述のようにカメラユニット３０は三軸ステージ２８で支持され、システムコントローラ４０からアクチュエータ駆動制御ＩＣ４８に移動先データが送られ、これに対応してドライブユニット３２に所定個数の駆動パルスが供給されることによって、三軸ステージ２８を介してカメラユニット３０が移動する。移動先データに応じてドライブユニット３２にはＺ軸方向の駆動パルスが送られるが、それぞれの駆動パルス数は移動データメモリ４９に記録される。なお、駆動パルス一個あたりの三軸ステージ２８のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向への移動量は互いに等しくなっている。
【００２８】
カメラユニット３０に内蔵されたイメージセンサから得られる撮像信号は、信号処理回路５０を経てデジタル化された画像データに変換され、画像データメモリ５１に保存される。画像データ処理回路５２は、保存された画像データに基づいて画像処理演算を行い、得られた画像のコントラスト分布データを取得してＭＴＦ演算部５４に入力する。ＭＴＦ演算部５４は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行ってＭＴＦ値の算出を行い、得られたＭＴＦ値データを入力されたコントラスト分布データとともに測定データメモリ５５に格納する。
【００２９】
補正係数演算部５６及び補正係数メモリ５７は、三軸ステージ２８の作動によりカメラユニット３０を所定の測定位置に移動させるときに、定盤２に対する三軸ステージ２８の位置決め精度を厳密に保ち得ない場合でも、カメラユニット３０をできるだけ目標とする移動先に移動させることができるように設けられている。これらは被検レンズ７の測定が開始される前に、移動補正処理用の補正係数を求める際に用いられる。補正係数演算部５６は、システムコントローラ４０を通して三軸ステージ２８を実際に作動させたときの駆動パルスデータを移動データメモリ４９から読み込み、そして移動の前後の測定データに基づいて補正係数を算出する。算出された補正係数は補正係数メモリ５７に記録され、被検レンズ７の測定にあたって三軸ステージ２８を作動させるときにシステムコントローラ４０によって読み込まれ利用される。
【００３０】
上記レンズ検査機の基本的な作用について説明する。標準的なＭＴＦ測定時には、まず軸上コリメータ１４が用いられ、カメラユニット３０は基準光軸Ｋ上の最初の目標位置にセットされる。軸上コリメータ１４からの測定光は基準光軸Ｋに沿って被検レンズ７に入射し、チャート板２５からのチャート像は被検レンズ７の焦点面上に空中結像する。このチャート像は、カメラユニット３０の第一鏡筒３３に組み込まれたリレーレンズ系で１０倍程度に拡大され、第二鏡筒３４に組み込まれた結像光学系を通して撮像部３５で撮像される。なお、カメラユニット３０は三軸ステージ２８の作動により基準光軸Ｋ上の最初の目標位置にセットされるが、基準光軸Ｋ方向に関しては、設定入力装置４２から入力された被検レンズ７の光学諸元データに基づいて三軸ステージ２８のＺ軸座標値として算出される。
【００３１】
基準光軸Ｋ上における結像状態を測定する際に、被検レンズ７の焦点面上に厳密にカメラユニット３０のピント合わせを行うことが困難であるため、測定時にはカメラユニット３０を基準光軸Ｋ方向に移動させながら複数の測定位置でチャート像を撮像する。このため、被検レンズ７の計算上の結像面位置（焦点面位置）を中心とし、その前後に一定幅の前ピン領域と後ピン領域とを含めたデフォーカス範囲が設定される。デフォーカス範囲の前端は前ピン領域の前端に相当するが、この位置でも極端なピンボケ状態になることはなく、画像の輪郭は十分に判別できる程度の鮮明さで撮像可能であり、これはデフォーカス範囲の後端でも同様である。そして、このデフォーカス範囲の前端から後端に向かってカメラユニット３０を一定ピッチＰで例えば４回ステップ送りし、停止した５個所で順次に撮像を行って測定データを得ている。
【００３２】
デフォーカス範囲内でカメラユニット３０をステップ送りするときに、上記のようにデフォーカス範囲の前端から後端に向かって移動させる代わりに、逆に後端から前端に向かってカメラユニット３０を移動させるようにしてもよい。また、計算上のベストフォーカス位置で最初の撮像を行った後、前ピン側に１ステップ移動して２回目の撮像、次に後ピン側に２ステップ移動して３回目の撮像というように、予測されるベストフォーカス位置を中心とした反復移動式でカメラユニット３０をステップ送りしながら順次に撮像することも可能である。この反復移動方式は、デフォーカス範囲内でのカメラユニット３０のトータルの移動量は大きくなるが、最初に撮像を行う位置が現実のベストピント位置に最も近いはずであるから、最初にカメラユニット３０を目標位置に移動させた時点でのチャート像を鮮明に撮像できる確率が最も高く、その直後に行われるセンタリング処理（後述）の所要時間を短縮することができる。
【００３３】
デフォーカス範囲で５回の撮像を行う際には、リレー光学系及び結像光学系の影響が測定結果に影響を与えることがないように、常に撮像画面の中心でチャート像の中心を撮像することができるようにカメラユニット３０にはセンタリング処理が行われる。例えば被検レンズ７自体の固体差、軸上コリメータ１４にターレット切替え式に組み込まれたチャート板２５の位置ずれ、三軸ステージ２８の位置決め精度などの要因で、カメラユニット３０を正確に目標位置に移動させたとしても、撮像部３５に内蔵したイメージセンサの撮像画面中心がチャート像の中心と一致する最適な撮像位置でカメラユニット３０が静止しているとは限らない。
【００３４】
このような場合に対応することができるように、カメラユニット３０を自動的に最適の撮像位置に移動させるセンタリング（追尾）プログラムがシーケンスメモリ４１に用意されている。そして図４に示すように、二点鎖線で示すイメージセンサの撮像画面６０で所定パターン（図示の例では十字パターン）のチャート像６２が捉えられると、イメージセンサから出力される撮像信号は信号処理回路５０を経てデジタル化された画像データに変換され、画像データメモリ５１に保存される。画像データ処理回路５２は、保存された画像データに基づいて画像処理演算を行い、撮像画面６０内におけるチャート像６２の中心位置を表す情報をシステムコントローラ４０に入力する。
【００３５】
システムコントローラ４０は、シーケンスメモリ４１に格納されたセンタリングプログラムにしたがい、チャート像（十字線）６２の中心が撮像画面６０の中心と合致するようにアクチュエータ駆動制御ＩＣ４８に駆動信号を送り、三軸ステージ２８の作動を制御する。この結果、カメラユニット３０は、撮像光軸を一定に保ったまま被検レンズ７の焦点面と平行な面内で移動調節され、これに伴って撮像範囲６０が移動して最終的には実線で示す撮像範囲６０の中心でチャート像６２の中心を捉えて撮像することができるようになる。
【００３６】
なお、カメラユニット３０を目標位置に移動した最初の段階で撮像範囲６０に捉えられたチャート像６２が十字線の縦線あるいは横線の一方だけである場合、あるいはチャート像６２が極端なピンボケ状態で撮像された場合には、カメラユニット３０を追尾させる方向が判然としなくなるおそれがある。この点、カメラユニット３０の最初の目標位置はＸＹ座標面に関しては原点に相当する基準光軸Ｋ上に決められ、また光軸方向（Ｚ軸方向）に関しては前述したデフォーカス範囲の中に収まっているから、ほとんどの場合、撮像範囲６０内にチャート像６２の中心を含ませることができ、また基準光軸Ｋ方向に関してもチャート像６２の識別が可能なピント範囲内であるから、センタリング処理に問題が生じることはない。
【００３７】
チャート像６２の中心が、図４に実線で示すように撮像画面６０の中心で捉えられると、カメラユニット３０はチャート像６２を最初の測定画像として撮像し、得られた撮像信号はデジタル化された測定画像データとして画像データメモリ５１に保存される。続いてカメラユニット３０は、三軸ステージ２８によりそのＺ軸方向に一定ピッチＰだけステップ送りされ、次のセンタリング処理が開始される。センタリング処理によってチャート像６２の中心が撮像画面６０の中心で捉えられると同様に測定画像の撮像が行われ、その測定画像データが画像データメモリ５１に保存される。こうしてカメラユニット３０をデフォーカス範囲内の５点に順次に移動させ、それぞれセンタリングと撮像を行うことによって、ピントを少しずつずらしたチャート像６２の５種類の測定画像データが得られる。
【００３８】
画像データメモリ５１に保存された５種類の測定画像データは順次に画像データ処理回路５２によって解析される。例えば、図５に示すように撮像画面６０の中心から垂直，水平方向に等距離となる測定ライン６３ａ，６３ｂに沿ってチャート像６２の縦線と横線とをそれぞれ横切るように画像のコントラストＣが測定される。なお、測定ライン６３ａ，６３ｂの双方で測定を行うことが望ましいが、それぞれから得られた測定画像データの扱いは全く同様なので、以後、その測定ライン６３ａから得られる測定画像データをもとにして説明する。
【００３９】
図５に測定データの一例をグラフ化して示すように、チャート像６２のフォーカス状態に応じてコントラストＣの測定データのパターンが異なる。理想的なフォーカス合致状態では実線で示すような矩形パターンになってコントラストＣのピーク値も最大となり、デフォーカスの度合が大きくなるほどピーク値が下がって裾に広がりをもった山形のパターンとなる。
【００４０】
図６は得られた測定データの一例を示すもので、同図（Ａ）は、デフォーカス範囲の前端にカメラユニット３０を位置決めして撮像したときのコントラストＣを表す測定画像データと、この測定画像データからＦＦＴ変換（高速フーリエ変換）して得られたＭＴＦ値の周波数特性を示すグラフとをそれぞれ左右に並べて表したものである。同図（Ｂ）はカメラユニット３０を一定ピッチＰだけ後方に移動させたときの測定データ、同図（Ｃ）はさらに一定ピッチＰ後方に移動させたときの測定データを示している。デフォーカス範囲の前端は、カメラユニット３０が必ず前ピン状態でチャート像６２を撮像する位置として決められているから、ほとんどの場合、同図（Ａ）の状態よりも同図（Ｂ）の方がピントは良好となる。図示の例では、カメラユニット３０をさらに１ピッチＰだけ後方に移動させた方がさらに鮮明な結像状態が得られている。
【００４１】
このように、カメラユニット３０をＺ軸方向に設定されたデフォーカス範囲の前端から後端まで一定ピッチＰで４回のステップ送りを行い、それぞれセンタリング処理を行った後の５個所の測定位置で撮像することによって、図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の左側にそれぞれ示したように結像状態が異なった５種類の測定画像データが得られる。得られた測定画像データは順次に画像データメモリ５１に保存され、それぞれの測定画像データごとに画像データ処理回路５２によってコントラストＣの測定、ＭＴＦ演算部５４による演算処理が行われ、一定の周波数Ｆ１におけるＭＴＦ値Ｍ１〜Ｍ５の算出が行われる。なお、この場合の周波数Ｆ１は被検レンズ７の光学諸元に応じて適切な値が選択される。
【００４２】
こうして得られた一定周波数Ｆ１におけるそれぞれのＭＴＦ値を、Ｚ軸座標で表される測定位置Ｚ１〜Ｚ５ごとにプロットすることによって、図７のようにグラフ化されたＭＴＦ値評価データを得ることができる。このグラフからわかるように、ＭＴＦ値がピークとなるベストピント位置ＺＰにカメラユニット３０を移動させなくても、離散的に５個所で得られたデータに基づいて補間演算を行って、ベストピント位置をＺ軸の座標値として識別することができ、またピークとなるＭＴＦ値ＭＰも求めることができる。図示の例の場合、ベストピント位置ＺＰの座標値は、カメラユニット３０をデフォーカス範囲内で一定ピッチＰだけＺ軸方向に移動させるときにアクチュエータ駆動制御ＩＣからドライブユニット３２に供給される駆動パルスの個数をＴとし、Ｚ軸座標Ｚ３からさらに駆動パルスをＵ（＜Ｔ）個供給した時点でＭＴＦピーク値ＭＰが得られたとすると、座標値ＺＰは「Ｚ３＋（Ｕ／Ｔ）Ｐ」として求められる。
【００４３】
なお、設定したデフォーカスの範囲が広すぎたりその範囲内におけるカメラユニット３０のステップ移動の回数を増やし過ぎたりすると、測定に要する時間が長くなって測定効率が低下する。逆に、デフォーカスの範囲を狭め過ぎたり移動ステップの回数を減らし過ぎると、デフォーカス範囲内でベストフォーカス状態が得られなくなったり、ベストフォーカスとなる位置を補間演算で求めるときの信頼性が低くなる。したがって、ＭＴＦ測定時におけるカメラユニット３０の移動範囲（デフォーカス範囲）と、その移動範囲内におけるステップ移動の回数あるいは移動ピッチＰは、予め被検レンズ７の個体差を考慮して設定入力装置４２で設定され、あるいは適宜に変更できるようにしている。
【００４４】
軸上コリメータ１４を用いた測定に際しては、センタリング処理と並行してカメラユニット３０を予め設定されたデフォーカス範囲で基準光軸Ｋと平行に移動してチャート像の撮像が行われ、それぞれの撮像位置における数値化データが取り込まれる。また、軸外コリメータ１５，１６を用い、基準光軸Ｋから傾いた方向から測定光を入射して計測する際には、測定光の入射光軸が被検レンズ７の中心を通る水平面内に限られるため、被検レンズ７の軸対称性も評価するには被検レンズ７をレンズマウント６とともに回転させながら測定することになる。このレンズ検査機は、一対の軸外コリメータ１５，１６が基準光軸Ｋに関して対称な位置に設けられているため、これらを組み合せて使用することによってレンズマウント６を１８０°の範囲で回転させるだけで光軸回りの３６０°の角度範囲から被検レンズ７に測定光を入射させることを可能にしている。
【００４５】
軸上での測定を終えた後に引き続き軸外での測定を行う場合には、カメラユニット３０をデフォーカス範囲の前端に移動させた後、基準光軸Ｋに対して撮像光軸を平行に維持したままカメラユニット３０を三軸ステージ２８によりＸ軸方向に移動して基準光軸Ｋ上から外し、軸外でのチャート像の結像状態が測定される。この場合の測定シーケンスも基準光軸Ｋ上での測定と同様で、カメラユニット３０を軸外目標位置に移動させた後は、センタリング処理、そして軸上測定時と同じデフォーカス範囲内でカメラユニット３０を基準光軸Ｋと平行に後ピン方向に一定ピッチＰで送りながら、順次に５種類の測定画像データを得る。こうして得られた測定画像データに基づいて、全く同様に図６及び図７に示すようにしてＭＴＦ値が算出される。
【００４６】
ところで、軸上コリメータ１４を用いて基準光軸Ｋ上でカメラユニット３０を移動しながら測定を行う場合には、最初の目標位置に移動させた後はカメラユニット３０が基準光軸Ｋ上から外れることはほとんどない。これは、カメラユニット３０により高倍率で撮像されたチャート像６２の中心を撮像画面内で追尾しながらカメラユニット３０をフィードバック式にセンタリング処理しているからで、基準光軸Ｋと直交するＸＹ座標面内で移動があっても極めて微小で、無視できる範囲内のものである。
【００４７】
これに対し、軸外での測定を行うためにカメラユニット３０を軸外目標位置に移動させる場合には、例えば基準光軸Ｋ上でカメラユニット３０をデフォーカス範囲の前端に移動させた後、カメラユニット３０は基準光軸Ｋから軸外目標位置に対応してＸ軸方向に大きく移動する。このＸ軸方向への移動処理は、システムコントローラ４０からアクチュエータ駆動制御ＩＣ４８にＸ座標値が入力され、そのＸ座標値に対応した個数の駆動パルスで三軸ステージ２８が駆動されることによって行われるが、このときのカメラユニット３０の移動量は上述したセンタリング処理時の移動量と比較して格段に大きくなる。
【００４８】
ところが、定盤２の上面及び基準光軸Ｋに対して三軸ステージ２８の三軸Ｘ，Ｙ，Ｚの全てを高精度に位置決めすることは現実的には極めて難しい。三軸ステージ２８の底面を位置決め用の一基準面としたとき、この底面を定盤２の上面に一致させることにより、実用上問題がない精度の範囲内でＸ軸，Ｚ軸を定盤２の上面に平行にし、かつＹ軸を定盤２の上面に垂直にすることは可能であるにしても、多くの場合、機械的な位置の測定及び調整だけで、レンズ検査機に必要とされる精度が満たされる程度にまでＺ軸を基準光軸Ｋに平行に合わせ込むことは非常に困難である。
【００４９】
こうした事情から、基準光軸Ｋと三軸ステージ２８のＺ軸との間には数秒〜十数秒程度、あるいはそれ以上の傾き誤差が残るが、これに対応して三軸ステージ２８のＸＹ座標面が基準光軸Ｋに対して傾くことになり、カメラユニット３０を三軸ステージ２８のＸ軸方向にだけ移動させたときでも、基準光軸Ｋ方向に移動してしまうことになる。基準光軸Ｋ方向への移動量は、Ｘ軸方向への移動量に比例して大きくなるため、上述のように軸上測定位置から軸外測定位置へと数ｍｍ程度移動させると、基準光軸Ｋ方向に１０μｍ以上も移動することがある。この結果、カメラユニット３０を軸外目標位置のデフォーカス範囲の前端で停止させたときのデフォーカスの度合が大きくなってピンボケ状態となって通常のシーケンス処理では適切なセンタリングができなくなり、測定効率を低下させることにもなりかねない。
【００５０】
そこでこのレンズ検査機では、三軸ステージ２８でカメラユニット３０を目標位置に移動させるときに生じやすい目標位置からのズレを高精度で較正できるように、被検レンズ７の測定前に行われる簡単な操作で補正係数を求めておくことができるようにしている。補正係数を得るためには、図８に示すように、まずレンズホルダ８が装着されるレンズマウント６にフォーカスチェック用の治具となるチェックプレート６５が装着される。
【００５１】
チェックプレート６５は、レンズホルダ８と同様にレンズマウント６の前端部内周壁に螺合するネジが外周に切られ、レンズマウント６への装着部材として機能するリング６６と、その内部に固定された表示プレート６７とからなる。リング６６をレンズマウント６に緊密に螺合すると、レンズホルダ８を固定したときと同様にレンズマウント６のマウント基準面にリング６６の後端面が当接し、表示プレート６７は基準光軸Ｋに垂直な姿勢となり、かつ基準光軸Ｋ上の一定位置に位置決めされる。
【００５２】
表示プレート６７の背面がフォーカスチェック用の図柄パターンをプリントしたパターン表示面となっており、図柄パターンとしては一例として図９に実線で示すパターンが用いられている。図柄パターンは垂直線と水平線とが交差した複数の十字線領域を有し、中央部６７ａの中央十字線パターンと、中央部６７ａから水平方向に離れた周辺部６７ｂの周辺十字線パターンと、中央部６７ａから垂直方向に離れた周辺部６７ｃの周辺十字線パターンとを含む。中央部６７ａの中央十字線パターンは、基準光軸Ｋ上にあるカメラユニット３０のイメージセンサ６８の撮像画面６０でカバーされ、また周辺部６７ｂ，６７ｃの周辺十字線パターンは、カメラユニット３０を基準光軸Ｋから水平方向，垂直方向に移動させたときにイメージセンサ６８の撮像画面６０でカバーされ、それぞれ個別に撮像される。なお、中央部６７ａの図柄パターンと、周辺部６７ｂ，６７ｃの図柄パターンとを別々の図柄パターンにすることも可能であるが、上記のように同一のものにしておくことが望ましい。
【００５３】
三軸ステージ２８の移動補正を行うための補正係数は図１０に示す処理手順によって得られる。前述のようにチェックプレート６５を装着した後、シーケンスメモリ４１に用意されている補正係数算出処理シーケンスを起動させると、三軸ステージ２８の作動によりカメラユニット３０はＸＹ座標面の原点を通るＺ軸上に移動し、またＺ軸座標に関しては表示プレート６７の背面（パターン表示面）を基準に設定された目標位置に移動する。チェックプレート６５のリング６６や表示プレート６７の厚みは既知であり、その装着位置は基準光軸Ｋに関して一義的に決まり、そして表示プレート６７の背面を前述した被検レンズ７の結像面とみなすことによって、目標位置におけるＺ軸方向の位置をデフォーカス範囲の前端として予め設定しておくことができる。
【００５４】
こうしてカメラユニット３０を目標位置に移動させた後は、図１１に示すように、表示プレート６７背面の図柄パターンの中央十字線が撮像画面６０の中心と一致するように前述したカメラユニット３０のセンタリングが行われ、撮像が行われる。以後は、前述した測定時の処理と全く同様に、カメラユニット３０をデフォーカス範囲内で一定ピッチＰずつ送りながら、順次にセンタリングと撮像を繰り返すことによって５種類の測定画像データを得ることができる。さらに、こうして得られた測定画像データに基づき、図６及び図７で述べた解析手順にしたがって表示プレート６７の中央十字線についてベストピント位置ＺＰ０を得ることができる。
【００５５】
こうして得られたベストピント位置ＺＰ０のＺ軸座標値が「Ｚ３＋（Ｕ０／Ｔ）Ｐ」であったとすると、この値はその時点で移動データメモリ４９から読み込まれたＸ，Ｙ座標値（Ｘ０，Ｙ０）とともに測定データメモリ５５に第一位置データとして格納される。引き続き、表示プレート６７背面の図柄パターンのうち前述の中央十字線から水平方向に外れた周辺十字線について、センタリング及び撮像を行って同様の手順でベストピント位置ＺＰ１が得られる。周辺十字線について得られたベストピント位置ＺＰ１の座標値が「Ｚ３＋（Ｕ１／Ｔ）Ｐ」であれば、これも同様にそのときのＸ，Ｙ座標値（Ｘ１，Ｙ１）とともに測定データメモリ５５に第二位置データとして格納される。なお、チェックプレート６５をレンズマウント６に装着したときに、図９に示すように中央十字線と周辺十字線とが水平に並ぶことがシーケンス処理上望ましいが、それぞれの十字線が多少傾いていたとしても、センタリング処理が可能な範囲であれば上記補正係数算出処理シーケンスでそのまま対応可能である。
【００５６】
これらの第一，第二位置データ（Ｘ０，Ｙ０，ＺＰ０），（Ｘ１，Ｙ１，ＺＰ１）は、補正係数演算部５６で読み込まれ、三軸ステージ２８の移動補正に用いられる補正係数αの算出が行われる。前述したように、三軸ステージ２８のＺ軸が定盤２の上面に平行で基準光軸Ｋに対して傾いているだけであれば、カメラユニット３０をＸ軸方向に移動したときに、その移動に併せてカメラユニット３０がＺ軸方向にも移動してしまうことになるから、このＺ軸方向への移動を防いでおく必要がある。
【００５７】
カメラユニット３０のＸ軸方向への移動量は「Ｘ１−Ｘ０」として得られ、またＺ軸方向への移動量は「ＺＰ１−ＺＰ０」として得ることができるから、Ｘ軸方向への単位移動量に対する補正係数αは「（ＺＰ１−ＺＰ０）／（Ｘ１−Ｘ０）」として算出することができる。例えば上記の例で、第一位置から第二位置へのＸ軸方向への移動量が５ｍｍ、そして一定ピッチＰである５０μｍだけ移動させるための駆動パルス数Ｔが１０、さらにＵ０＝２、Ｕ１＝９である場合には、カメラユニット３０のＸ軸正方向への単位移動量に対するＺ軸方向の補正係数αは７×１０−３となる。
【００５８】
こうして補正係数αが求められ補正係数メモリ５７に書き込まれた後は、チェックプレート６５はレンズマウント６から取り外され、代わりに被検レンズ７を保持したレンズホルダ８がレンズマウント６に装着される。以後は、すでに説明した手順にしたがって被検レンズ７の測定が開始され、まず軸上コリメータ１４を用いて基準光軸Ｋ上のデフォーカス範囲でカメラユニット３０を平行にステップ送りしながらＭＴＦ測定が行われる。
【００５９】
このＭＴＦ測定時にもカメラユニット３０は三軸ステージ２８のＺ軸方向に移動することになるが、センタリング処理が行われることによってカメラユニット３０は軸上コリメータ１４から入射されるチャート像６２の中心を撮像画面６０の中心で捕捉するようにフィードバック制御される。したがって、補正係数αを求めるために先にチェックプレート６５を使用したときに、表示プレート６７の背面が基準光軸Ｋと直交するように正しく装着され、また被検レンズ７の光軸が基準光軸Ｋと一致するようにレンズホルダ８がマウント６に装着されている場合には何ら問題はなく、カメラユニット３０を基準光軸Ｋと平行に移動させながら測定を行うことができる。そして基準光軸Ｋ上のデフォーカス範囲での測定が終わると、カメラユニット３０は三軸ステージ２８の作動に基準光軸Ｋ上のデフォーカス範囲の前端に移動され、さらに最初のセンタリング処理によって決められた位置にセットされる。
【００６０】
引き続き軸外コリメータ１５または１６を用いて軸外でのＭＴＦ測定が行われる場合には、カメラユニット３０が軸外の目標位置に向けて移動される。三軸ステージ２８のＺ軸が基準光軸Ｋと平行であれば、この軸外の目標位置におけるデフォーカス範囲の前端は軸上での測定時で用いられたデフォーカス範囲の前端と一致する。したがって、以後は全く同様にその軸外位置でカメラユニット３０をセンタリングしながら撮像とステップ送りを行って順次に測定データを得ることができる。しかし、前述のように三軸ステージ２８でカメラユニット３０をＸ軸方向に大きく移動させると、その移動量に応じて基準光軸Ｋに垂直な被検レンズ７の結像面との間の距離が異なり、軸外目標位置における所期のデフォーカス範囲の前端位置から外れる結果となる。
【００６１】
そこで、システムコントローラ４０によって補正データメモリ５７から補正係数αが読み出され、三軸ステージ２８によりカメラユニット３０をＸ軸方向に移動させた時に、カメラユニット３０がＺ軸方向にも移動することがないように移動補正処理が行われる。軸上におけるデフォーカス位置の前端から軸外目標位置のデフォーカス範囲の前端までカメラユニット３０を例えば１０ｍｍ移動させる場合には、システムコントローラ３０はアクチュエータ駆動制御ＩＣ４８にＺ軸方向に関して「−（１０ｍｍ×α）＝−７０μｍ」の調節信号を送る。
【００６２】
これにより、アクチュエータ駆動制御ＩＣ４８は、三軸ステージ２８をＸ軸正方向に１０ｍｍ移動させるために１×１０３個の駆動パルスをドライブユニット３２のＸ軸方向駆動用のステッピングモータに供給するとともに、三軸ステージ２８をＺ軸の負方向に移動させるための７個の駆動パルスをドライブユニット３２のＺ軸方向駆動用のステッピングモータに供給する。結果的にカメラユニット３０は、基準光軸Ｋに垂直な被検レンズ７の結像面までの距離を変えることなく軸外のデフォーカス範囲の前端に移動されるようになる。したがって、その軸外でもチャート像が大きくピンボケになることはほとんどなく、即座にセンタリング処理を開始することができる。
【００６３】
以上の説明は、三軸ステージ２８のＺ軸が基準光軸Ｋに対して水平面内で傾き、定盤２の上面に対してＸ軸が平行、Ｙ軸が垂直であることを前提にしているが、これらが満たされていない場合には、さらに表示プレート６７から垂直方向に離れた周辺十字線を利用し、図１０に示される同様の手順で移動補正データの読み込み処理と、補正係数演算部５６によりＹ軸方向の補正係数を求めておくことが必要となる。この場合には、当然ながら補正係数演算部５６は移動データメモリ４９からＹ軸方向の駆動パルス数も読み込むことになる。なお、カメラユニット３０の撮像光軸が三軸ステージ２８のＺ軸と厳密には平行でないこともあり得るが、補正係数の算出にかかわる撮像時と、被検レンズを測定する際の撮像時とで測定画像データを得る際に、カメラユニット３０の撮像光学系が全く共通であるから、実用的にはほとんど問題になることはない。
【００６４】
上述のように、本発明では補正係数の算出に必要な画像データを撮像するにあたり、被検レンズの測定に用いられるカメラユニット３０を使用し、しかもその手順も共通のシーケンスを利用して行うことができるから、ハード面及びソフト面でのコスト負担はほとんど増えることがない。また、このような手法を採ることによって誤差の累積を避けることができ、カメラユニット移動時の信頼性が損なわれることもない。なお、本発明を実施するにあたっては、例えばデフォーカス範囲の設定、デフォーカス範囲内におけるステップ移動の回数、一定ピッチＰを送るときに三軸ステージに供給される駆動パルスの個数などについては、被検レンズの光学諸元に応じて適宜に設定することが可能である。
【００６５】
さらに、本発明は被検レンズの結像状態をカメラユニットを用いて撮像し、得られた測定画像データに基づいて数値化できる測定データを算出するレンズ検査機であれば適用することができ、上記実施形態で説明したＭＴＦ値を扱うものだけでなく、例えばＣＴＦ（Contrast Modulation Transfer Function）に基づく性能評価を行う装置にも用いることが可能である。また、チェックプレート６５を用いて補正係数αを算出する処理は、測定精度などを考慮して被検レンズ７のサンプル交換ごとに毎回実行し、その都度補正係数メモリ５７のデータ書き換えを行ってもよいが、測定のロットごと、あるいは定期的に実行してもよい。
【００６６】
また、チェックプレート６５をレンズマウント６に装着するにあたっては、上述のようにリング６６の外周に切られたネジをレンズホルダ８のネジと共通にしておくのが簡便であるが、表示プレート６７が基準光軸Ｋと垂直な姿勢で装着できるのであれば、リング６６の代わりに別の装着部材に表示プレート６７を保持させ、その装着部材をレンズマウント６に別に設けられた装着部を利用して装着してもよい。なお、表示プレート６７の基準光軸Ｋ上における位置が被検レンズ６の仮想の結像面からずれたとしても、そのずれ量がわずかであればデフォーカス処理で吸収することができ、また大きい場合であっても事前に求めておくことができるから問題はない。
【符号の説明】
【００６７】
２  定盤
６  レンズマウント
７  被検レンズ
８  レンズホルダ
１４  軸上コリメータ
１５，１６  軸外コリメータ
２８  三軸ステージ
３０  カメラユニット
３２  ドライブユニット
３５  撮像部
４０  システムコントローラ
５４  ＭＴＦ演算部
５６  補正係数演算部
５７  補正データメモリ
６０  撮像画面
６５  チェックプレート
６７  表示プレート
６８  イメージセンサ
【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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