(57)【要約】【課題】観察範囲外の光軸位置を探して、速やかに光軸合わせを行うことができるチャート板と、それを用いたレンズの検査装置を提案する。【解決手段】チャート板１０は、透明なガラスからなる円盤１１にセンタリングチャート１２と十字チャート１３〜１５とが描かれている。センタリングチャート１２は、透明部分で形成され中心から周辺に放射状に等角度で延ばされた２０本の一定幅の直線１６と、２０本の直線１６の間に遮光性のある金属膜が蒸着されて形成された２０個の扇形１７とで構成される。十字チャート１３〜１５には、透明部分で形成された十字線１８〜２０と、十字線１８〜２０によってそれぞれ等角度に４等分され遮光性のある金属膜が蒸着された４つの四半円を有する３つの円が形成され、十字線１８〜２０は１８，１９，２０の順で、線幅が広く形成される。【選択図】図１
2012093116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像部によって撮像されるチャート図柄が描かれ、前記撮像部からの撮像信号に基づいて前記撮像部を光軸と直交する面内で移動させて前記撮像部の撮像エリアの中心と前記チャート図柄の中心とを合致させる際に用いられるチャート板であって、
前記チャート図柄が、第１濃度の背景上に第２濃度で一定幅に形成された複数本の直線を前記チャート図柄の中心から周辺に向けて延ばし、かつ互いに隣接し合う前記直線の相互がなす角度を一定にした放射状パターンであることを特徴とするチャート板。
【請求項２】
前記背景と複数本の直線の一方が透明で他方が不透明であることを特徴とする請求項１記載のチャート板。
【請求項３】
被検レンズを保持するレンズ保持手段と、
請求項１又は２記載のチャート板がコリメートレンズの焦点面に位置決めされ、前記チャート図柄からの光束を平行光束にして前記被検レンズに入射させるコリメータと、
前記被検レンズに対する前記平行光束の入射方向を調整するために前記コリメータを移動及び揺動自在に支持するコリメータ支持手段と、
前記被検レンズで結像される前記チャート図柄の像の一部を撮像する撮像部と、
前記被検レンズの光軸に直交する面内で前記撮像部を互いに直交する２方向に移動自在に支持する撮像部支持手段と、
前記撮像部から得られる撮像信号に基づいて前記撮像部支持手段により前記撮像部の位置を調整し、前記撮像部の撮像エリアの中心と前記チャート図柄の像の中心とを一致させる調整手段とを備えたことを特徴とするレンズ検査装置。
【請求項４】
前記調整手段により前記撮像エリアの中心と前記チャート図柄の像の中心とを一致させた後に、前記チャート図柄に代えて前記コリメートレンズの焦点面に配置された解像力評価用図柄からの光束を平行光束にして前記被検レンズに入射させ、前記被検レンズで結像された前記解像力評価用図柄の像を前記撮像部で撮像し、得られた撮像信号に基づいて被検レンズの検査が行われることを特徴とする請求項３記載のレンズ検査装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記撮像部によって撮像されたチャート図柄の水平方向の輝度傾向を求める演算部と、前記コリメータ支持手段を制御して、前記第１濃度が前記第２濃度より濃いチャート板が用いられたときは前記被検レンズに入射する光束を輝度の低い方に、前記第２濃度が前記第１濃度より濃いチャート板が用いられたときは前記被検レンズに入射する光束を輝度の高い方に移動させる制御部と、からなることを特徴とする請求項３又は４記載のレンズ検査装置。
【請求項６】
前記調整手段は、
前記撮像部によって撮像されたチャート図柄の水平方向と鉛直方向の輝度傾向を求める演算部と、
前記水平方向の演算結果を基に前記撮像部支持手段を制御して、前記撮像部を、前記第１濃度が前記第２濃度より濃いチャート板が用いられたときは輝度の高い方に水平に、前記第２濃度が前記第１濃度より濃いチャート板が用いられたときは輝度の低い方に水平に移動させるとともに、前記鉛直方向の演算結果を基に前記撮像部支持手段を制御して、前記撮像部を、前記第１濃度が前記第２濃度より濃いチャート板が用いられたときは輝度の高い方に、前記第２濃度が前記第１濃度より濃いチャート板が用いられたときは輝度の低い方に移動させる制御部と、
からなることを特徴とする請求項３又は４記載のレンズ検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズの光学性能を測定するレンズ検査装置及び光軸合わせをするための光軸中心探索用図柄が描かれたチャート板に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光学レンズが製品として出荷される際には解像度などのレンズ性能が検査される。レンズの性能検査は、例えば、検査対象のレンズをカメラに装着し、十字チャートや解像チャートなどの性能測定用図柄が描かれたチャートを撮影してモニタ上でそのチャートを観測する方法（実写法）や、性能測定用図柄が付与された光をレンズの入射面（物体面）側から照射してレンズを透過させた後の性能測定用図柄の像を顕微鏡観察する方法（正投影法）、検査対象のレンズの結像面に配置された性能測定用のチャートをレンズと反対側から照明し、レンズを介して性能測定用図柄をスクリーンに投写して観測する方法（逆投影法）などが知られている。
【０００３】
正投影法による検査を実施するときには、検査されるレンズの入射面の複数個所に、例えば、十字チャートの図柄が付与された画像光を照射し、レンズが結像した十字画像を顕微鏡で拡大した上で撮像装置にて撮像して性能測定が行われる。レンズには球面収差など複数の収差があるため、光の入射位置によって画像の結像する位置がズレる。そこで、レンズへの光の入射位置が変わる度に観察する顕微鏡を動かして、結像した画像の中心に顕微鏡の光軸中心を一致させなければならない。また、レンズの中心と周辺とでは倍率が異なるため、レンズによっては同じ大きさのチャートを用いると誤差が生じるので、測定する位置（画角）に応じて、その都度、大きさの異なるチャートに取り替えなければならない。
【０００４】
下記特許文献１には、撮影レンズをカメラの鏡筒に装填し固定する際に、十字チャートを撮影して撮像素子に結像した十字像の位置のズレ量を補正情報として記憶手段に記憶させ、記憶手段に記憶させた補正情報に基づいて撮影レンズの位置を補正する補正手段によって撮影レンズの位置を補正してから固定する方法が記載されている。また、下記特許文献２には、鏡筒に組み込まれた２枚のレンズの光軸中心を十字チャートを用いてそれぞれ検出し、その偏芯量から２つの光軸を一致させるための補正量を演算して求め、２枚のレンズの一方を移動させて光軸合わせを行うレンズ位置合わせ装置が示されている。下記特許文献３には、受光素子と入射した光を受光素子に結像させるレンズとを組み立てる際に、十字チャートを用いてレンズに対する受光素子の位置を光軸方向及び回転方向について調整する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２５７０３３号公報
【特許文献２】特開２００７−０６５３６５号公報
【特許文献３】特開２００３−０３１８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３に示されるように、十字チャートを用いて２つの光軸を合わせる方法は、十字の交点、即ち、十字チャートの図柄の中心が観察範囲内にあることが前提となっている。測定精度を上げるため、十字チャート図柄を顕微鏡などで拡大して図柄の中心位置のズレを観察する場合、最初から拡大させると中心位置（十字の交点）が観察範囲内から外れて見えないことがあるので、観察倍率を低くしておいて中心位置合わせ作業を行った後に観察倍率を高くして再度中心位置合わせ作業を行わなければならず、高精度の位置合わせをするには、数回の位置合わせ作業を必要とすることがある。このように、従来の十字チャートでは、作業の手間が掛かるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑み、光軸中心が観察範囲内にない場合であっても光軸位置を検出できるようにして、最初から高倍率でチャートの観察を行っても、簡単に光軸の位置合わせをすることができる中心合わせ専用の図柄を備えたチャートを提供し、前記チャートを備えたレンズの検査装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるチャート板は、撮像部によって撮像されるチャート図柄が描かれ、前記撮像部からの撮像信号に基づいて前記撮像部を光軸と直交する面内で移動させて前記撮像部の撮像エリアの中心と前記チャート図柄の中心とを合致させる際に用いられるチャート板であって、前記チャート図柄が、第１濃度の背景上に第２濃度で一定幅に形成された複数本の直線を前記チャート図柄の中心から周辺に向けて延ばし、かつ互いに隣接し合う前記直線の相互がなす角度を一定にした放射状パターンであることを特徴とする。また、前記背景と複数本の直線の一方を透明に他方を不透明にすると良い。
【０００９】
本発明によるレンズ検査装置は、被検レンズを保持するレンズ保持手段と、前記チャート板がコリメートレンズの焦点面に位置決めされ前記チャート図柄からの光束を平行光束にして前記被検レンズに入射させるコリメータと、前記被検レンズに対する前記平行光束の入射方向を調整するために前記コリメータを移動及び揺動自在に支持するコリメータ支持手段と、前記被検レンズで結像される前記チャート図柄の像の一部を撮像する撮像部と、前記被検レンズの光軸に直交する面内で前記撮像部を互いに直交する２方向に移動自在に支持する撮像部支持手段と、前記撮像部から得られる撮像信号に基づいて前記撮像部支持手段により前記撮像部の位置を調整し、前記撮像部の撮像エリアの中心と前記チャート図柄の像の中心とを一致させる調整手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記レンズ検査装置は、前記調整手段により前記撮像エリアの中心と前記チャート図柄の像の中心とを一致させた後に、前記チャート板に代えて前記コリメートレンズの焦点面に配置された解像力チャート板に描かれた評価図柄からの光束を平行光束にして前記被検レンズに入射させて、前記被検レンズで結像された前記評価図柄の像を前記撮像部で撮像し、得られた撮像信号に基づいて被検レンズの検査が行われる。
【００１１】
前記調整手段は、前記撮像部によって撮像されたチャート図柄の水平方向の輝度傾向を求める演算部と、前記コリメータ支持手段を制御して、前記第１濃度が前記第２濃度より濃いチャート板が用いられたときは前記被検レンズに入射する光束を輝度の低い方に、前記第２濃度が前記第１濃度より濃いチャート板が用いられたときは前記被検レンズに入射する光束を輝度の高い方に移動させる制御部とから構成されるようにすると良い。
【００１２】
あるいは、前記調整手段を、前記撮像部によって撮像されたチャート図柄の水平方向と鉛直方向の輝度傾向を求める演算部と、前記水平方向と鉛直方向のそれぞれの演算結果を基に前記撮像部支持手段を制御して前記撮像部を水平方向及び鉛直方向に移動させる制御部とから構成しても良い。前記制御部は、前記第１濃度が前記第２濃度より濃いチャート板が用いられたときは前記撮像部を輝度の高い方に移動させ、前記第２濃度が前記第１濃度より濃いチャート板が用いられたときは輝度の低い方に移動させるようにすると良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によるチャート板を用いれば、レンズを透過した光の中心位置を高倍率で観察することができるので、高精度な中心位置合わせを１度の作業で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明によるチャート板を示す図である。
【図２】本発明によるレンズ検査装置の構成を示す上面図である。
【図３】図２の中心断面図である。
【図４】図２における第１サイドコリメータの光軸位置での断面を表した模式的断面図である。
【図５】レンズ保持部にセットされた被検レンズに入射するチャート光の角度を表した水平断面図である。
【図６】被検レンズの入射面上の測定個所を示す図である。
【図７】電気的構成を示すブロック図である。
【図８】拡大光学系の視野範囲に対する十字チャートの空中像の位置の移動を十字チャートを基準にして表した図である。
【図９】拡大光学系の視野範囲に対するセンタリングチャートの空中像の位置の移動をセンタリングチャートを基準にして表した図である。
【図１０】撮像されたセンタリングチャートの一部範囲を縦横にスキャンして輝度を測定する説明用の模式図である。
【図１１】チャート板を用いたセンタリングの手順を示すフローチャートである。
【図１２】別の手順を示すフローチャートである。
【図１３】撮像されたセンタリングチャートの一部範囲を横にスキャンして輝度を測定する説明用の模式図である。
【図１４】別のチャート板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示されるように、本発明によるチャート板１０は、透明なガラスからなる円盤１１に光軸中心探索用のチャート図柄（以下、センタリングチャートと言う）１２と解像力評価用図柄（以下、十字チャートと言う）１３〜１５とが描かれている。センタリングチャート１２は、透明部分で形成され中心から周辺に放射状に等角度で延ばされた２０本の一定幅の直線１６と、２０本の直線１６の間に遮光性のある例えばクロムなどの金属膜が蒸着されて形成された２０個の扇形（第１濃度の背景）１７とで構成される。十字チャート１３〜１５には、透明部分（第２濃度の前記乳白色）で形成された十字線１８〜２０と、十字線１８〜２０によってそれぞれ等角度に４等分され遮光性のある金属膜が蒸着された４つの四半円を有する３つの円が形成され、十字線１８〜２０は１８，１９，２０の順で、線幅が広く形成される。
【００１６】
図２〜４に示されるように、本発明によるレンズ検査装置２１は、定盤４０上に設けられた台座４１に固定され、性能測定検査が行われる被検レンズ２２が光軸２４回りに回転自在に保持されるレンズ保持部２３と、光拡散板３８を介してチャート板１０に光を投射する光源部３３とコリメートレンズ３７を有し、レンズ保持部２３で保持された被検レンズ２２にその光軸２４上から十字チャート１３〜１５のいずれかが付与された平行光束を入射させて被検レンズ２２の軸上光束に対する性能を検査するセンタコリメータ２５を備える。センタコリメータ２５は、固定枠４２によって定盤４０に固定される。レンズ保持部２３はレンズ保持部用モータ９５（図７参照）によって光軸２４回りに４５°刻みで回転される。
【００１７】
定盤４０上には第１，第２ガイド４８，４９がセンタコリメータ２５の出射光軸４３に対してそれぞれ線対称となる位置に直線状に配置され、センタコリメータ２５側からレンズ保持部２３側に近づくにつれて光軸２４から離れるようにハの字状にレンズ保持部２３を越える位置まで延ばされる。第１，第２ガイド４８，４９は送りネジとガイドレールを備え第１，第２スライドステージ３０，３１を移動自在に支持するとともに、第１，第２スライドステージ用モータ９３，９４で第１，第２スライドステージ３０，３１を駆動する。
【００１８】
第１，第２スライドステージ３０，３１には第１，第２サイドコリメータ２６，２７が載置された第１，第２回転ステージ２８，２９が固定され、第１，第２サイドコリメータ２６，２７が定盤４０に垂直な軸回りに回転自在に支持される。第１，第２サイドコリメータ２６，２７は第１，第２回転ステージ用モータ９１，９２（図７参照）によって回転される。第１，第２サイドコリメータ２６，２７はレンズ保持部２３で保持された被検レンズ２２にその光軸４４，４５外から十字チャート１３〜１５のいずれかが付与された平行光束を入射させ被検レンズ２２の軸外光束に対する性能を検査する。
【００１９】
第１，第２サイドコリメータ２６，２７では、コリメートレンズ３７から被検レンズ２２の入射面６０へ入射させる光の入射角度（図５参照）によって十字チャート１３〜１５の中から１つが選択される。センタコリメータ２５は、例えば十字チャート１３を使用する。あるいは、十字チャート１３より少し細い十字線の図柄の十字チャートを用いても良い。なお、センタコリメータ２５に使用するチャート板１０は第１，第２サイドコリメータ２６，２７に用いる十字チャート１３〜１５とは異なる図柄を用いても良く、測定されるレンズによって適切なものが用いられるようにすれば良い。
【００２０】
光源部３３は、ＬＥＤ３４とヒートシンク３５と集光レンズ３６とからなり、チャート板１０を照射する。チャート板１０は十字チャート１３〜１５のいずれか１つが光路上にセットされ、チャート板１０の位置に焦点が合わされたコリメートレンズ３７から十字チャート１３〜１５のいずれか１つが付与されたチャート光が平行光となって被検レンズ２２に向けて出射される。
【００２１】
レンズ検査装置２１は、被検レンズ２２を透過した前記チャート光を撮像する撮像部３２を備える。撮像部３２は、被検レンズ２２の作る十字チャート１３〜１５の空中像を拡大して観察する拡大光学系５１と、拡大光学系５１で観察された十字チャート１３〜１５を撮像するカメラ部５２とを備え、３軸ステージ（撮像部支持手段）５５に載置されて定盤４０に固定される。３軸ステージ５５は、撮像部３２を光軸２４と直交する面内で鉛直方向に移動させるＹステージ５６と、Ｙステージ５６を光軸２４と直交する面内で水平方向に移動させるＸステージ５７と、Ｘステージ５７を光軸２４と平行な方向に移動させるＺステージ５８とからなる。
【００２２】
図５に示されるように、第１，第２サイドコリメータ２６，２７は、第１，第２回転ステージ２８，２９によって出射光軸４４，４５を被検レンズ２２の入射面６０上で光軸２４を通る水平方向の任意の位置に、光軸２４に対して被検レンズ２２の左右方向から斜め水平に入射させる。レンズ保持部２３によって４５°毎に回転される被検レンズ２２の入射面６０に第１，第２サイドコリメータ２６，２７から交互にチャート光が入射され、図６に示される被検レンズ２２の入射面６０上の７２〜７９の８ヶ所について順次にＭＴＦの測定を行うことができる。
【００２３】
この７２〜７９の８ヶ所の測定位置とセンタコリメータからチャート光が入射される中心位置７１（光軸２４の位置）は全てメモリ８３（図７参照）に入力されている。被検レンズ２２の３６０°の測定に対してレンズ保持部２３の回転は１８０°であり、測定精度への影響が大きい被検レンズ２２の回転位置決め数を減らすことで、測定精度を向上させることができる。
【００２４】
図７に示されるように、制御装置８０は、ＣＰＵ（制御部）８２とメモリ８３と演算部８４とモータ用のドライバ８５とを有する。ＣＰＵ８２と演算部８４は請求項記載の調整手段を構成する。ＣＰＵ８２は８つのドライバ８５を介して８つのモータ９１〜９８を駆動し制御する。図８に示されるように、被検レンズ２２を透過した十字チャートの十字線、例えば、十字チャート１４の十字線１９の空中像の中心位置が拡大光学系５１の光軸５３に対してずれている場合は、拡大光学系５１で観察される範囲（撮像部３２の撮像エリア）６３の中に十字線１９の空中像が写らない。その場合はチャート板１０が回転して十字チャート１４に代わってセンタリングチャート１２がコリメータの光軸上にセットされる。
【００２５】
図９に示されるように、拡大光学系５１によってセンタリングチャート１２の空中像の中の範囲６２の部分がカメラ部５２によって撮像される。この撮像情報がカメラ部５２から演算部８４に渡される。図１０に示されるように、検出エリア６４と検出エリア６５に対して画素ごとの光強度をメモリに保存し、演算部でそれぞれの総和を求め、検出エリア６４と検出エリア６５とを比較して水平方向の輝度の高低を求め、同様に検出エリア６６の輝度と検出エリア６７の輝度を比較して鉛直方向の輝度の高低を求める。ＣＰＵ８２は前記水平方向の演算結果を基にＸステージ５７を制御して、撮像部３２を輝度の高い方に所定量移動させる。また、前記鉛直方向の演算結果を基にＹステージ５６を制御して、撮像部３２を輝度の高い方に所定量移動させる。
【００２６】
撮像部３２によるチャート図柄の撮像からＣＰＵ８２によるＸステージ５７，Ｙステージ５６の移動までを繰返すことで拡大光学系５１によって観察される範囲６２の中心にチャート図柄の中心を一致させることができる。チャート図柄の中心と範囲６２の中心とが一致すると演算部８４からＣＰＵ８２に輝度差なしの演算結果が伝えられ、ＣＰＵ８２は水平方向と鉛直方向の両方で輝度差なしの結果を受取った場合には、チャート板１０を回転させてセンタリングチャート１２から十字チャート１３〜１５のいずれかに変更させる。
【００２７】
あるいは、演算部８４によって検出エリア６４及び検出エリア６６を矢印６８，６９の方向にそれぞれ移動させながら輝度の変化を測定し、検出エリア６４と６５の間に検出エリア６４又は６５より輝度が高い所があった場合には水平方向の輝度差なしとし、検出エリア６６と６７の間に検出エリア６６又は６７より輝度が高い所があった場合には鉛直方向の輝度差なしとしてＣＰＵ８２に伝達するようにしても良い。
【００２８】
カメラ部５２は撮像結果からピント情報をＣＰＵ８２に伝達し、ＣＰＵ８２はドライバ８５を介してＸステージ用モータ９６，Ｙステージ用モータ９７，Ｚステージ用モータ９８を駆動してカメラ部５２のピント位置を調節することができる。ピントの調節は、Ｚステージ５８によって撮像部３２の位置が調整されるが、チャート光が被検レンズ２２の入射面６０に斜めに入射する場合は、Ｚ軸方向の位置が変わると、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向の位置も変ってしまうので、Ｘステージ５７，Ｙステージ５６によって撮像部３２の位置が調整される。
【００２９】
ＣＰＵ８２はＺステージ５８をＺ軸方向に移動させて、カメラ部５２に最初に結像された像だけでなくピント位置を変えた数点についての像を撮像部３２に撮像させ、その中からベストピント位置のＭＴＦ値を求めるようにすることができる。撮像した数点の像の中にベストピント位置がない場合でも、求めたデータから補間的にベストピント位置とそのときのＭＴＦ値を求めることができる。
【００３０】
次に、ＭＴＦの測定手順を通して本発明による作用効果について説明する。例えば、センタコリメータ２５のチャート板１０には十字チャート１３がセットされ、第１，第２サイドコリメータ２６，２７のチャート板１０には十字チャート１４がセットされる。レンズ保持部２３に被検レンズ２２がセットされ、センタコリメータ２５から十字チャート１３の図柄が付与されたチャート光（出射光軸４３）が被検レンズ２２の入射面６０の中心（図６の７１の位置）に入射される。被検レンズ２２の中心を透過した十字チャート１３が拡大光学系５１で観察され、その図柄がカメラ部５２によって撮像される。
【００３１】
カメラ部５２によって撮像された像の中に十字像が検出・確認された場合は、撮像された十字チャート１３の画像情報がＣＰＵ８２に伝達され、被検レンズ２２の中心７１におけるＭＴＦが測定される。ここで、被検レンズ２２に入射される光は平行光であるから、センタコリメータ２５の光は光軸２４と直交する面上に結像し、拡大光学系５１の光軸５３は被検レンズ２２の光軸２４と平行な状態で用いられる。また、第１，第２サイドコリメータ２６，２７から出射される光（４４，４５）も光軸２４と直交する面上に結像するので、拡大光学系５１の光軸５３は被検レンズ２２の光軸２４と平行な状態で用いられ、これによって常に安定した測定が可能となる。
【００３２】
ＣＰＵ８２はメモリ８３に記憶されたデータに基いて第１，第２回転ステージ２８，２９と第１，第２スライドステージ３０，３１とを駆動して、第１，第２サイドコリメータ２６，２７から出射されるチャート光の出射光軸４４，４５が被検レンズ２２の所定位置（７２，７３で示される位置）に入射するように第１，第２サイドコリメータ２６，２７をセットする。
【００３３】
先ず、第１サイドコリメータ２６から十字チャート１４の図柄が付与されたチャート光（出射光軸４４）が光軸４３に対して水平方向に４５°傾いた位置（図５参照）から被検レンズ２２の瞳位置に向けて出射され、入射面６０上の図６の７２で示される位置に照射される。被検レンズ２２を透過した十字チャート１４の空中像の一部が拡大光学系５１で観察され、その図柄がカメラ部５２によって撮像される。カメラ部５２によって撮像された像の中に十字像が検出・確認された場合は、撮像された十字チャート１４の画像情報がＣＰＵ８２に伝達され、被検レンズ２２の７２の位置におけるＭＴＦが測定される。
【００３４】
次に、第２サイドコリメータ２７から十字チャート１４の図柄が付与されたチャート光（出射光軸４５）が光軸４３に対して第１サイドコリメータ２６とは反対側から水平方向に４５°傾いた位置（図５参照）で被検レンズ２２の瞳位置に向けて出射され、入射面６０上の図６の７３で示される位置に照射される。被検レンズ２２を透過した十字チャート１４の空中像の一部が拡大光学系５１で観察され、その図柄がカメラ部５２によって撮像される。カメラ部５２によって撮像された像の中に十字像が検出・確認された場合は、撮像された十字チャート１４の画像情報がＣＰＵ８２に伝達され、被検レンズ２２の７３の位置におけるＭＴＦが測定される。
【００３５】
図６に示された７２，７３の位置の測定が終わると、ＣＰＵ８２はドライバ８５を介してレンズ保持部用モータ９５を駆動し、メモリ８３に記憶されたデータに基いて、レンズ保持部２３を４５°回転させる。被検レンズ２２は図６に示された７４，７５の位置が７２，７３の位置に移動して、第１，第２サイドコリメータ２６，２７から７４，７５の位置に十字チャート１４のチャート光が入射され、それぞれの位置におけるＭＴＦが測定される。レンズ保持部２３が４５°の回転を繰返して、入射面６０上の７２〜７９までの位置のＭＴＦの測定が行われる。レンズ保持部２３が光軸２４を中心に回転されることで被検レンズ２２の軸対称性も検査できる。軸対称性の検査はプラスチックレンズの場合に、特に有用である。
【００３６】
カメラ部５２によって撮像された空中像の中に十字像が検出できなかった場合について、図１１に示されるフローチャートを参照しながら、本発明によるチャート像のセンタリング方法について説明する。図８に示されるように、拡大光学系５１で観察される範囲６２からは十字線１９が検出されない。この情報を基にＣＰＵ８２はチャート板１０を回転させてコリメータの光軸上にセンタリングチャート１２をセットし、図９に示される拡大光学系５１で観察される範囲６２が撮像部３２によって撮像される。
【００３７】
図１０に示されるように、撮像された範囲６２の画像から検出エリア６４の輝度と検出エリア６５の輝度を測定・演算して左右の輝度差を求める。左右の輝度に差がある場合は、Ｘステージ５７によって撮像部３２が輝度の高い方に所定量だけ移動され、撮像部３２によって再び空中像の撮像が行われて、演算部８４による輝度測定がなされる。検出エリア６４と６５の輝度に差がない場合は、検出エリア６６の輝度と検出エリア６７の輝度が測定・演算されて上下の輝度の差が求められる。上下の輝度に差がある場合は、Ｙステージ５６によって撮像部３２が輝度の高い方に所定量だけ移動され、撮像部３２によって再び空中像の撮像が行われて、演算部８４による輝度測定がなされる。
【００３８】
空中像の撮像と、撮像された画像の輝度測定と、Ｘステージ５７，Ｙステージ５６による撮像部３２の移動とが繰り返されて拡大光学系５１の観察範囲が図９に示される範囲６１の位置になり、拡大光学系５１の中心がセンタリングチャート１２の中心に一致する。左右の輝度差なしに続いて上下の輝度差なしが確認されると、チャート板１０が回転されてセンタリングチャート１２から、例えば、十字チャート１４に変更され、十字チャート１４の空中画像が撮像部３２によって撮像される。撮像された画像は、図８に示される範囲６１の画像であるから、十字チャート１４の十字線１９が撮像されているので、ＭＴＦの測定ができる。
【００３９】
なお、水平方向の位置のみがずれている場合は、第１，第２サイドコリメータ２６，２７の位置を調節して拡大光学系５１で観察される範囲の中心に第１，第２サイドコリメータ２６，２７の出射光軸４４，４５を一致させるようにしても良い。図１２に示されるように、例えば、第１サイドコリメータ２６から十字チャート１４のチャート光が被検レンズ２２に入射され、被検レンズ２２による十字チャート１４の空中像が拡大光学系５１で観察されるとき、観察される範囲６３に十字線の交差ポイントがない場合はチャート板１０が回転してセンタリングチャート１２がセットされる。センタリングチャート１２の空中像が拡大光学系５１で観察され、例えば範囲６３の像が撮像部３２によって撮像される。
【００４０】
図１３に示されるように、演算部８４によって範囲６３の画像から検出エリア６４と検出エリア６５の輝度が測定され演算されて左右の輝度差が求められる。左右に輝度差がある場合は、第１回転ステージ２８によって第１サイドコリメータ２６の位置が所定量移動され、被検レンズ２２の入射面６０に入射する光軸４４の位置が輝度の低い方に所定量だけ移動される。その後、撮像部３２によって再び空中像の撮像が行われて、演算部８４による輝度測定がなされ、検出エリア６４の輝度と６５の輝度に差がなくなるまで繰り返される。輝度差なしが確認されると、チャート板１０のセンタリングチャート１２が十字チャート１４に変更され、撮像部３２によって十字チャート１４の空中像が撮像されてＭＴＦの測定が行われる。
【００４１】
また、前述のチャート板１０の代わりに図１４に示すチャート板１００を用いても良い。チャート板１００は、センタリングチャート１２の直線１６及び十字チャート１３〜１５の十字線１８〜２０を、遮光性を有する金属膜を蒸着して形成したものである。センタリングチャート１２の直線１６の数は、説明上２０本としたが、４０本あるいはそれ以上ある方が好ましい。
【００４２】
なお、くどいようであるが、センタリングチャート１２の直線１６は一定の幅であることが重要であり、周知のジーメンスターチャートのように、中心から周辺に向かって放射状に広がる複数の扇形図柄からなる白黒縞模様であってはならない。ジーメンスターチャートは、任意の一部分を拡大したとき縦横いずれの方向にも輝度の変化はなく、中心の方向を見つけることができない。チャート板１００を用いた場合、検出エリア６４と６５に輝度差があるとき、及び、検出エリア６６と６７に輝度差があるときは、それぞれ輝度の低い方へ撮像部３２を移動させる。あるいは、検出エリア６４と６５に輝度差があるときは輝度の高い方へサイドコリメータの出射光軸４４又は４５を移動させる。
【００４３】
なお、チャート板は、乳白色で半透明な円盤に遮光性を有する黒色塗装による図柄で構成したものでも良い。この場合は光が透過するときに拡散されるのでチャート板の前に配置された光拡散板は省略することができる。また、チャート板における光遮光部分と光透過部分の光透過度は必ずしも０％及び１００％でなくても良く、双方の間に明確な違いがあれば良い。例えば、液晶装置やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などを用いて前記チャート図柄を形成したチャート板であっても良い。
【００４４】
レンズ検査装置２１は、２枚のチャート板を備えて、センタリングチャート１２と十字チャート１３〜１５とが、それぞれ別のチャート板に形成されるようにしても良い。あるいは、チャート板１０の他に、十字チャート１３〜１５以外の十字チャートが形成されたチャート板を設置するようにしても良い。
【００４５】
前記実施形態では光源部から出射された光がチャート板を透過してコリメートレンズから出射するように構成したが、光源部から出射された光をチャート板で反射させて反射光をコリメートレンズから出射するように構成しても良い。この場合はチャート板の図柄が白黒パターンによって形成されるようにすると良い。
【００４６】
前記実施形態におけるチャート光の入射角度や被検レンズ２２の入射面６０の入射ポイント（測定点）は測定されるレンズの性質に応じて決定すれば良く、サイドコリメータを１台にしてレンズ保持部２３を３６０°回転させるようにしても良いので、測定するレンズの性質を考えて選択すると良い。また、前記実施形態は被検レンズの光軸を水平に配置した横置き型の検査装置であるが、センタコリメータや撮像部など装置全体を縦置き配置にして、被検レンズの光軸が鉛直方向となるように配置される構成にしても良い。
【００４７】
本発明によるチャート板及びセンタリングチャートを、ＣＴＦ検査や投影解像検査など、他のレンズ検査装置に用いても良く、複数のレンズの光軸合わせや、鏡筒や撮像素子などの部材とレンズとの光軸中心の合わせ込みに使用しても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１０，１００  チャート板
１１  円盤
１２  センタリングチャート（請求項記載のチャート図柄）
１３〜１５  十字チャート（請求項記載の解像力評価用図柄）
１６  直線（第２濃度で中心から放射状に形成された一定幅の複数本の直線）
１７  扇形（第１濃度の背景）
１８〜２０  十字線
２１  レンズ検査装置
２２  被検レンズ
２３  レンズ保持部
２４  光軸（被検レンズの光軸）
２５  センタコリメータ
２６  第１サイドコリメータ
２７  第２サイドコリメータ
２８  第１回転ステージ（コリメータ支持手段）
２９  第２回転ステージ（コリメータ支持手段）
３０  第１スライドステージ（コリメータ支持手段）
３１  第２スライドステージ（コリメータ支持手段）
３２  撮像部
３３  光源部
３４  ＬＥＤ
３５  ヒートシンク
３６  集光レンズ
３７  コリメートレンズ
３８  光拡散板
４０  定盤
４１  台座
４２  固定枠
４３  センタコリメータの出射光軸
４４  第１サイドコリメータの出射光軸
４５  第２サイドコリメータの出射光軸
４８  第１ガイド
４９  第２ガイド
５１  拡大光学系
５２  カメラ部
５３  拡大光学系の光軸
５５  ３軸ステージ（撮像部支持手段）
５６  Ｙステージ（撮像部支持手段）
５７  Ｘステージ（撮像部支持手段）
５８  Ｚステージ（撮像部支持手段）
６０  （被検レンズの）入射面
６１〜６３  範囲（拡大光学系５１の観察範囲）
６４〜６７  検出エリア
６８，６９  矢印
７１〜７９  入射面６０上のＭＴＦ測定位置
８０  制御装置
８２  ＣＰＵ（制御部）（調整手段）
８３  メモリ
８４  演算部（調整手段）
８５  （モータ用の）ドライバ
９１  第１回転ステージ用モータ
９２  第２回転ステージ用モータ
９３  第１スライドステージ用モータ
９４  第２スライドステージ用モータ
９５  レンズ保持部用モータ
９６  Ｘステージ用モータ
９７  Ｙステージ用モータ
９８  Ｚステージ用モータ
【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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【図１４】
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