(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部に偏心調整が可能な光学要素を有した光学系の調整装置であって、
前記光学系のサジタル方向の結像性能を評価するための第一パターンとメリジオナル方向の結像性能を評価するための第二パターンとを有したチャートと、
前記チャートあるいは前記光学系の少なくとも一方を前記光学系の光軸の回りで回転させる回転機構と、
前記光学系によって形成される前記チャートの像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された前記第一、第二パターンに応じた信号に基づいて前記光学系のサジタル方向とメリジオナル方向にそれぞれ対応した光学的評価値を算出し、これら二つの光学的評価値の差を求める演算手段と、
を備え、
前記回転機構の回転動作に対応して前記演算手段により前記光学的評価値の差を演算させ、該差が最大となる該回転機構の回転位置に基づき前記光学要素の偏心調整の方向を決定し、該差の最大値に基づき偏心調整の調整量を決定することを特徴とする調整装置。ただし、前記演算手段は光学的評価値としてＭＴＦ値あるいはコントラスト値を演算する。
【請求項２】
一部に偏心調整が可能な光学要素を有した光学系の調整装置であって、
前記光学系のサジタル方向の結像性能を評価するための第一パターンとメリジオナル方向の結像性能を評価するための第二パターンとを円周上に等間隔に複数個配置したチャートと、前記光学系によって形成される前記チャートの像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された前記第一、第二パターンに応じた信号に基づいて前記光学系のサジタル方向とメリジオナル方向にそれぞれ対応した光学的評価値を算出し、これら二つの光学的評価値の差を求める演算手段と、
を備え、
前記演算手段の算出した光学的評価値の差に基づき前記光学要素の偏心調整の方向と偏心調整の調整量を決定することを特徴とする調整装置。ただし、前記演算手段は光学的評価値としてＭＴＦ値あるいはコントラスト値を演算する。
【請求項３】
一部に偏心調整が可能な光学要素を有した光学系の調整装置であって、
前記光学系のサジタル方向の結像性能を評価するために同心円状に濃淡のリングが複数形成された第一パターンとメリジオナル方向の結像性能を評価するために中心から周辺に向かって放射状に濃淡のラインが複数形成された第二パターンとを有したチャートと、
前記光学系によって形成される前記チャートの像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された前記第一、第二パターンに応じた信号に基づいて前記光学系のサジタル方向とメリジオナル方向にそれぞれ対応した光学的評価値を算出し、これら二つの光学的評価値の差を求める演算手段と、
を備え、
前記演算手段の算出した光学的評価値の差に基づき前記光学要素の偏心調整の方向と偏心調整の調整量を決定することを特徴とする調整装置。ただし、前記演算手段は光学的評価値としてＭＴＦ値あるいはコントラスト値を演算する。
【請求項４】
一部に偏心調整が可能な光学要素を有した光学系の調整方法であって、
サジタル方向の結像性能を評価するための第一パターンとメリジオナル方向の結像性能を評価するための第二パターンとを有したチャートの像を光学系で形成し、
前記チャートの像を撮像素子で撮像し、
前記チャートあるいは光学系の少なくとも一方を光学系の光軸の回りで回転させると共に、
前記撮像素子から出力された前記第一、第二パターンに応じた信号に基づいて前記光学系のサジタル方向とメリジオナル方向にそれぞれ対応した光学的評価値を算出し、これら二つの光学的評価値の差を求め、
この差が最大値となる回転位置に基づき前記光学要素の偏心調整の方向を決定し、この最大値に基づき偏心調整の調整量を決定することを特徴とする光学系の調整方法。ただし前記光学的評価値としてＭＴＦ値あるいはコントラスト値を演算する。
【請求項５】
一部に偏心調整が可能な光学要素を有した光学系の調整方法であって、
前記光学系のサジタル方向の結像性能を評価するための第一パターンとメリジオナル方向の結像性能を評価するための第二パターンを円周上に等間隔に複数個配置したチャートの像を光学系で形成し、
前記チャートの像を撮像素子で撮像し、
前記撮像素子から出力された前記第一、第二パターンに応じた信号に基づいて前記光学系のサジタル方向とメリジオナル方向にそれぞれ対応した光学的評価値を算出し、これら二つの光学的評価値の差を求め、
この差に基づき前記光学要素の偏心調整の方向と偏心調整の調整量を決定することを特徴とする光学系の調整方法。ただし前記光学的評価値としてＭＴＦ値あるいはコントラスト値を演算する。
【請求項６】
一部に偏心調整が可能な光学要素を有した光学系の調整方法であって、
前記光学系のサジタル方向の結像性能を評価するために同心円状に濃淡のリングが複数形成された第一パターンとメリジオナル方向の結像性能を評価するために中心から周辺に向かって放射状に濃淡のラインが複数形成された第二パターンとを有したチャートの像を光学系で形成し、
前記チャートの像を撮像素子で撮像し、
前記撮像素子から出力された前記第一、第二パターンに応じた信号に基づいて前記光学系のサジタル方向とメリジオナル方向にそれぞれ対応した光学的評価値を算出し、これら二つの光学的評価値の差を求め、
この差に基づき前記光学要素の偏心調整の方向と偏心調整の調整量を決定することを特徴とする光学系の調整方法。ただし前記光学的評価値としてＭＴＦ値あるいはコントラスト値を演算する。
【請求項７】
前記チャートの空間周波数は１０本／ｍｍ〜５０本／ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の調整装置。
【請求項８】
前記チャートの空間周波数は１０本／ｍｍ〜５０本／ｍｍであることを特徴とする請求項４〜６に何れか１項記載の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系の調整方法及び調整装置に関し、特に、銀塩カメラ用レンズやデジタルカメラ用レンズ等の光学エレメントの組立時に用いられる自動レンズ系光軸調整方法及び調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、銀塩カメラ用レンズやデジタルカメラ用レンズ等の光学系のコンパクト化への要求が高まっている。また、ズームレンズの場合、より高い変倍比のレンズが求められている。
【０００３】
このようなレンズ系では、１枚のレンズに要求される偏心の誤差量は１０μｍ以内になっており、部品の加工精度だけで光学性能を確保しようとしても困難になってきている。
【０００４】
そのため、レンズ系の組立に光軸調整を適用したものが示されている。図１０は、従来例によるレンズ系光軸調整装置を示すもので、この装置においては、光源１００の下方に投影レンズ１０１と解像チャート１０２を設置し、チャート像は調整対象となるレンズ系Ｌによりコリメータレンズ１０３を経てＣＣＤカメラ１０４上に結像される。レンズ系Ｌは、組立中であって、単レンズＬ２〜Ｌ４はすでに玉枠Ｔに固定済みであって、最上端の単レンズＬ１のみが固定していない状態にある。
【０００５】
チャート像がレンズ系Ｌを通過した際、単レンズＬ２〜Ｌ４と単レンズＬ１の光源が一致していればカメラモニタ上のチャート像は解像されて観察される。チャート像が解像されずに観察された場合には、チャート像が解像されるように単レンズＬ１をＸ、Ｙ方向に微動調整し、調整が完了すれば単レンズＬ１を玉枠Ｔに接着剤で固定すればよい。
【０００６】
また、特開２０００−１２１９０１号では、被調整レンズ系を固定レンズ系の光軸に対して垂直に２次元的に微動させる微駆動ステージ手段と、光軸に垂直な２方向の直線パターンを有するチャートと、照明光によってそのチャートの２方向の直線パターンを被調整レンズ系と固定レンズ系を経てセンサに投影して２つの直線チャート像を得る光学系と、２つの直線チャート像の照度分布からその最強照度点を中心とするコマフレア量を算出する演算手段と、コマフレア量から得られた偏心補正量に基づいて微駆動ステージを駆動し、レンズ系の光軸調整を自動的に行って、調整後のレンズをそのまま固定接着できるレンズ系光軸調整方法を行っているものが開示されている。
【０００７】
また、特開平７−１３０５８号では、対物レンズの光軸調整方法として、対物レンズの焦点位置に格子パターンを有するテスト板を配置し、また、対物レンズに対する回転／移動手段機構と、測定光学系に格子を観察する接眼レンズとを設けて、回転／移動手段により対物レンズを光軸の周りに１回転し、この回転に従って偏心円に沿って１回転する格子パターンを接眼レンズにより観察しながら、対物レンズを光軸に直角のＸ又はＹ方向に平行移動して、偏心円が最小となる位置に停止させて、この停止した位置において、残存した偏心円に対して、さらに対物レンズの光軸をＸ又はＹ軸周りにアオリ調整して、残存した偏心円をさらに小さくする。このような平行移動とアオリ調整とを繰り返して偏心円を０又は０に近い微小直径として、対物レンズの光軸を合わせる方法が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、チャート像を作業者が目視で観察しながらレンズの微動調整を行うものであるため、解像の判断には熟練を必要とし、量産性に欠ける。また、調整結果も個人差があり１０μｍ以下の目視による判断は難しく、疲労等による判断間違えも生じるために信頼性に乏しく、さらに、調整を行う際調整方向と調整量が分からないため、調整に時間がかかる。
【０００９】
特開２０００−１２１９０１号の方法によると、偏心の状態から調整量が分かり自動調整を行うことができるが、Ｘ方向の偏心調整量を求めてからＹ方向の偏心調整量を求めるため、調整に時間がかかる。
【００１０】
特開平７−１３０５８号では、調整を何度か繰り返すことにより偏心を小さくするもので、調整に時間がかかる。また、自動的に調整を行う方法については特に言及していない。
【００１１】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学系の調整群の調整量と調整方向が分かり、それに基づいて自動的に光軸調整を行うことが可能な光学系の調整方法と装置を提供することである。
【００１２】
上記目的を達成する本発明の光学系の調整装置は、一部に偏心調整が可能な光学要素を有した光学系の調整装置であって、
前記光学系のサジタル方向の結像性能を評価するための第一パターンとメリジオナル方向の結像性能を評価するための第二パターンとを有したチャートと、
前記チャートあるいは前記光学系の少なくとも一方を前記光学系の光軸の回りで回転させる回転機構と、
前記光学系によって形成される前記チャートの像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された前記第一、第二パターンに応じた信号に基づいて前記光学系のサジタル方向とメリジオナル方向にそれぞれ対応した光学的評価値を算出し、これら二つの光学的評価値の差を求める演算手段と、
を備え、
前記回転機構の回転動作に対応して前記演算手段により前記光学的評価値の差を演算させ、該差が最大となる該回転機構の回転位置に基づき前記光学要素の偏心調整の方向を決定し、該差の最大値に基づき偏心調整の調整量を決定することを特徴とするものである。ただし、前記演算手段は光学的評価値としてＭＴＦ値あるいはコントラスト値を演算する。
また、対応する光学系の調整は、一部に偏心調整が可能な光学要素を有した光学系の調整方法であって、
サジタル方向の結像性能を評価するための第一パターンとメリジオナル方向の結像性能を評価するための第二パターンとを有したチャートの像を光学系で形成し、
前記チャートの像を撮像素子で撮像し、
前記チャートあるいは光学系の少なくとも一方を光学系の光軸の回りで回転させると共に、
前記撮像素子から出力された前記第一、第二パターンに応じた信号に基づいて前記光学系のサジタル方向とメリジオナル方向にそれぞれ対応した光学的評価値を算出し、これら二つの光学的評価値の差を求め、
この差が最大値となる回転位置に基づき前記光学要素の偏心調整の方向を決定し、この最大値に基づき偏心調整の調整量を決定することを特徴とする方法である。ただし前記光学的評価値としてＭＴＦ値あるいはコントラスト値を演算する。
【００１３】
本発明の別の光学系の調整装置は、一部に偏心調整が可能な光学要素を有した光学系の調整装置であって、
前記光学系のサジタル方向の結像性能を評価するための第一パターンとメリジオナル方向の結像性能を評価するための第二パターンとを円周上に等間隔に複数個配置したチャートと、前記光学系によって形成される前記チャートの像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された前記第一、第二パターンに応じた信号に基づいて前記光学系のサジタル方向とメリジオナル方向にそれぞれ対応した光学的評価値を算出し、これら二つの光学的評価値の差を求める演算手段と、
を備え、
前記演算手段の算出した光学的評価値の差に基づき前記光学要素の偏心調整の方向と偏心調整の調整量を決定することを特徴とするものである。ただし、前記演算手段は光学的評価値としてＭＴＦ値あるいはコントラスト値を演算する。
また、対応する光学系の調整は、一部に偏心調整が可能な光学要素を有した光学系の調整方法であって、
前記光学系のサジタル方向の結像性能を評価するための第一パターンとメリジオナル方向の結像性能を評価するための第二パターンを円周上に等間隔に複数個配置したチャートの像を光学系で形成し、
前記チャートの像を撮像素子で撮像し、
前記撮像素子から出力された前記第一、第二パターンに応じた信号に基づいて前記光学系のサジタル方向とメリジオナル方向にそれぞれ対応した光学的評価値を算出し、これら二つの光学的評価値の差を求め、
この差に基づき前記光学要素の偏心調整の方向と偏心調整の調整量を決定することを特徴とする方法である。ただし前記光学的評価値としてＭＴＦ値あるいはコントラスト値を演算する。
【００１４】
本発明のさらに別の光学系の調整装置は、一部に偏心調整が可能な光学要素を有した光学系の調整装置であって、
前記光学系のサジタル方向の結像性能を評価するために同心円状に濃淡のリングが複数形成された第一パターンとメリジオナル方向の結像性能を評価するために中心から周辺に向かって放射状に濃淡のラインが複数形成された第二パターンとを有したチャートと、
前記光学系によって形成される前記チャートの像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された前記第一、第二パターンに応じた信号に基づいて前記光学系のサジタル方向とメリジオナル方向にそれぞれ対応した光学的評価値を算出し、これら二つの光学的評価値の差を求める演算手段と、
を備え、
前記演算手段の算出した光学的評価値の差に基づき前記光学要素の偏心調整の方向と偏心調整の調整量を決定することを特徴とするものである。ただし、前記演算手段は光学的評価値としてＭＴＦ値あるいはコントラスト値を演算する。
また、対応する光学系の調整は、一部に偏心調整が可能な光学要素を有した光学系の調整方法であって、
前記光学系のサジタル方向の結像性能を評価するために同心円状に濃淡のリングが複数形成された第一パターンとメリジオナル方向の結像性能を評価するために中心から周辺に向かって放射状に濃淡のラインが複数形成された第二パターンとを有したチャートの像を光学系で形成し、
前記チャートの像を撮像素子で撮像し、
前記撮像素子から出力された前記第一、第二パターンに応じた信号に基づいて前記光学系のサジタル方向とメリジオナル方向にそれぞれ対応した光学的評価値を算出し、これら二つの光学的評価値の差を求め、
この差に基づき前記光学要素の偏心調整の方向と偏心調整の調整量を決定することを特徴とする方法である。ただし前記光学的評価値としてＭＴＦ値あるいはコントラスト値を演算する。
以上において、前記チャートの空間周波数は１０本／ｍｍ〜５０本／ｍｍであることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、まず、本発明の光学系の調整方法について説明する。
【００１６】
銀塩カメラやデジタルカメラ等に用いられる光学系は、光学系を構成する全てのレンズに偏心等の製造誤差がない場合は、光学系を光軸周りに回転させても（被写体に対する角度がどのような角度であっても）、結像性能は一定である。例えば、被写体として１次元の格子パターンを用い、格子パターンを光学系に対して回転させて様々な角度位置で撮影したとしても、格子パターンはどの角度位置においても同じように撮影される。このように、偏心がない光学系は、光軸周りに回転させても結像性能に変化は生じない。
【００１７】
ところが、光学系に偏心が生じた場合、それぞれの角度位置で結像性能が異なってしまう。例えば、図５に示す光学系（特開平１０−２６０３５４号の実施例３。レンズデータも参照）において、Ｌ１〜Ｌ８の全てのレンズが偏心している場合を考える。レンズＬ１〜Ｌ８の偏心方向と偏心量は表１に示されているようになっており、Ｘ方向は、図２に示すチャートのメリジオナル測定用パターンと平行な方向で、Ｙ方向は、図２に示すチャートのサジタル測定用パターンと平行な方向である。このような光学系の結像性能について光学的評価値、ここでは変調伝達関数（ＭＴＦ）の値を計算すると、サジタル方向とメリジオナル方向における各々のＭＴＦ値（空間周波数３０本／ｍｍ）は表２に示すような値となる。なお、表２のＭＴＦ値はシミュレーションによるもので、図２に示すチャートを図５の光学系で撮影した場合の像を基に算出している。また、Ｙ方向を０°、時計回りの方向を正方向として、チャートを光学系に対して時計回りに２０°ずつ回転させ、各回転位置における値を算出している。
【００１８】
0004112165.tif 000002
0004112165.tif 000003
【００１９】
図６は、表２の結果を基にして、サジタル方向とメリジオナル方向におけるＭＴＦ値の変化をグラフ化したものである。図６において、横軸は回転角で縦軸はＭＴＦ値である。図６から分かるように、チャートの回転に伴ってサジタル方向とメリジオナル方向のＭＴＦ値が変化しており、偏心により結像性能に変化が生じている様子が分かる。
【００２０】
このように、光学系に偏心があると光学的評価値が角度に応じて変化する。この点に着目したのが本発明であって、光学的評価値の変化から光学系の調整方向と調整量を算出し、算出した結果に基づいて調整を行おうとするものである。
【００２１】
簡単のために、図５に示す光学系において、レンズＬ１とＬ２が偏心しており、残りのレンズＬ３〜Ｌ８は偏心していない状態を仮定する。レンズＬ１とＬ２の偏心方向はＹ方向であって、偏心量は共に０．１ｍｍである。このような光学系について、前述と同様に各回転位置においてサジタル方向とメリジオナル方向におけるＭＴＦ値を算出すると表３のようになる。この表３のＭＴＦ値の変化を図６と同様にグラフ化すると、図７のようになる。
0004112165.tif 000004
【００２２】
表３において、サジタル方向とメリジオナル方向のＭＴＦ値の差に着目すると、回転角が０°の時にサジタル方向とメリジオナル方向のＭＴＦ値の差が最大になっている。この回転角が０°の方向は、レンズＬ１とＬ２が偏心している方向、すなわちＹ方向と同じである。よって、光学系において偏心しているレンズがあったとしても、サジタル方向とメリジオナル方向のＭＴＦ値の差が最大となる回転角としてその偏心方向を知ることができる。よって、レンズの組み立て調整に際しては、この方向を調整方向とし、この方向にレンズを移動させればよいことになる。
【００２３】
また、偏心量についてもシミュレーションによって求めることができる。例えば、レンズＬ１とＬ２を同じ方向に移動させた場合、移動量と各移動量におけるサジタル方向とメリジオナル方向のＭＴＦ値（空間周波数３０本／ｍｍ）の差は図８のようになる。したがって、レンズの組み立て調整に際しては、このシミュレーションの結果を利用してレンズを必要な量だけ移動させればよいことになる。なお、実験によって予め移動量と各移動量におけるサジタル方向とメリジオナル方向のＭＴＦ値の差の関係を求めておいてもよい。
【００２４】
なお、組み立て調整において全てのレンズを調整することはほとんどない。これは、光学系を構成するレンズにはわずかに偏心しただけで大きく結像性能を劣化させるレンズと、大きく偏心しても結像性能がほとんど劣化しないレンズとがあるからである。よって、例えば、大きく偏心しても結像性能がほとんど劣化しないレンズを固定レンズ群として調整を行わなければ、わずかに偏心しただけで大きく結像性能を劣化させるレンズを調整レンズ群として移動させればよくなる。この場合、固定レンズ群に偏心があったとしても結像性能への影響はわずかである。したがって、サジタル方向とメリジオナル方向のＭＴＦ値の差が最大となる回転角が調整レンズ群の調整方向を示しているとみなすことができる。
【００２５】
ただし、場合によっては、サジタル方向とメリジオナル方向のＭＴＦ値の差が最大となる回転角が調整レンズ群の調整方向と一致しない場合もある。例えば、前述のレンズＬ１〜Ｌ８が全て偏心している光学系において、調整レンズ群をＬ１とＬ２とした場合、サジタル方向とメリジオナル方向のＭＴＦ値の差が最大となる回転角は６０°（ＭＴＦ値の差＝１０．４）、若しくは、回転角が１４０°（ＭＴＦ値の差＝−１０．８）の２つがあり、何れも偏心方向であるＸ方向とは異なる。しかしながら、このような場合であっても、基本的にはサジタル方向とメリジオナル方向のＭＴＦ値の差が最大となる回転角に相当する方向を調整方向とすればよい。ここで、調整方向が２つある点が問題になるが、表３における回転角０°の欄を見ると、最大になっているのはサジタル方向とメリジオナル方向のＭＴＦ値の差だけではなく、サジタル方向のＭＴＦ値も最大になっている。この点に着目して表２を見ると、サジタル方向のＭＴＦ値が最大になっているのは、回転角が６０°の時であることが分かる。よって、調整方向は６０°の方向と言うことができる。
【００２６】
次に、調整量であるが、これは前述のようにシミュレーションによって（あるいは実験によって）算出することができる。その結果を表４に示す。表４からＭＴＦ値の差が１０．４になる移動量は０．０８ｍｍであることが分かる。
0004112165.tif 000005
【００２７】
このようにして、調整レンズ群の移動方向は６０°で移動量は０．０８ｍｍと決まるが、調整方向は６０°と２４０°の２つの方向があるので、実際にはこの２つの方向に移動させて、各方向においてＭＴＦ値を計算し、サジタル方向とメリジオナル方向における各々のＭＴＦ値の差が小さくなる方向を選べばよい。表４から分かるように、２４０°の方向に調整した場合、サジタル方向とメリジオナル方向における各々のＭＴＦ値が略一致していることから、２４０°が調整方向であることが分かる。
【００２８】
本発明の方法は、光学系とチャートの光軸（基準軸）を回転軸として相対位置を変えた時の光学系の結像性能の変化を算出することができればよいので、チャートを回転させる代わりに光学系を光軸を軸にして回転させてもよい。
【００２９】
実際にチャートを回転させて光学系の結像性能の変化を算出する場合、回転を連続的に行うことは不可能なので、１回目の結像性能の算出を行った後、任意の角度だけレンズを回転させて２回目の光学系の結像性能の算出を行い、それを複数回行うことになる。ここで、１回当たりの回転角を小さくすると調整方向を求める際の精度が高くなり、１回当たりの回転角を大きくすると調整方向を求める際の精度が低くなる。また、１回当たりの回転角を小さくすると調整方向の計算に時間がかかる。１回当たりの回転角を大きくする調整方向の計算の時間を短縮できる。
【００３０】
ここで、少なくともチャートの回転方向を３箇所以上設定することにより調整方向の精度が高くなる。
【００３１】
また、チャート又は光学系を回転させる代わりに、チャートを、図３に示すように、光軸に垂直な面内で光軸を中心にした円の円周上に等間隔に複数個配置してもよい。ここで、各チャートに対する光学系の結像性能を算出しても略同様の効果が得られ、それぞれの演算結果により調整レンズ群の調整方向と量を求めることができる。
【００３２】
このようにすれば、チャートや光学系を回転させるのに比べて、装置の構成を簡単にすることができる。また、調整時に可動する個所が少なくなるので、調整時間を短縮することができる。
【００３３】
また、チャート又は光学系（被験レンズ）を回転させる代わりに、チャートを、図４に示すように、形状が放射状であるチャートと形状が同心円状であるチャートにし、チャートを光軸に垂直な面内で切り替え可能にしてもよい。ここで、初めに形状が放射状のチャートについて光学系の結像性能を算出し、チャートを移動させた後、形状が同心円状のチャートについて光学系の結像性能を算出しても、略同様の効果が得られ、それぞれの演算結果により調整レンズ群の調整方向と量を求めることができる。
【００３４】
このようにすれば、チャートや光学系を回転させるのに比べて、装置の構成を簡単にすることができる。また、調整時に可動する個所が少なくなるので、調整時間を短縮することができる。
【００３５】
また、演算する結像性能として、チャートをスリットにしておいて、センサ上の線像強度分布からＭＴＦを求めてもよい。
【００３６】
また、光学系の像面側に配置されるチャートを図２に示すような３本線チャートとした場合に出力される強度分布は図９に示されるようになる。ここで、コントラストＣとして式（１）のように定義し、コントラスト値を求めてもよい。
【００３７】
Ｃ＝Ｂ／２Ａ                                          ・・・（１）
次に、本発明の実施例を以下で説明する。図１は、本発明によるレンズ系光軸調整装置の構成を示すものである。ここで、光軸調整を行う結像レンズは固定レンズ群１と調整レンズ群２とから構成され、調整レンズ群２は、光軸に対して垂直方向に調整可能に図示せぬ結合機構により固定レンズ群１に結合されている。固定レンズ群１は調整台３に固定され、調整レンズ群２は光軸調整機構と機械的に結合されている。光軸調整機構は、調整群保持ユニット４と直交に組み合わされた２軸の微動ステージ５とから構成され、直交に組み合わされた２軸の微動ステージ５は光軸に垂直に配置され、調整レンズ群２をＸ、Ｙ方向に調整可能になっている。
【００３８】
調整台３の右方にはチャート８、拡散板９、光源１０が配置され、光源１０から出射された照明光は拡散板９により均一照明光となり、チャート８を投影する。
【００３９】
調整台３は、フォーカス方向に移動可能なフォーカス微動ステージ１３上に固定され、チャート像のフォーカス調整が可能な構造となっている。フォーカス微動ステージ１３上の駆動はフォーカス用パルスモーター１４によるため、パルス制御が可能となり、任意の位置制御、高精度な位置決めを実現できる。これによりチャート８を回転させた時に発生するピントボケ、調整レンズ群２を移動させた時のピントボケについては、チャート像を演算手段で画像処理を行い得られた情報からフォーカス微動ステージ１３を駆動させることにより、フォーカス調整を行いピントボケを抑制する。
【００４０】
チャート８は、図２に示すような３本線のサジタル方向とメリジオナル方向のチャートである。チャート８はチャート回転ユニット１１に組み付けられている。チャート回転ユニット１１は、ベルト（例えば、タイミングベルト）等を介してチャート回転用パルスモータ１２に結合され、光軸を軸に回転することが可能である。チャート回転ユニット１１は回転制御手段により決められた回転ピッチで回転し、チャート８を回転することが可能であり、チャート回転用パルスモータ１２によりパルス制御が可能となり、任意の回転ピッチでの回転も制御することが可能である。また、高精度な位置決めを実現できる。
【００４１】
光源１０により投影されたチャート像（軸上）は、固定レンズ群１、調整レンズ群２を経て、結像レンズの結像面付近に配置されたＣＣＤカメラ中心（中心のＣＣＤカメラ）１５のセンサ上に結像される。また、周辺（例えば、撮像面の最大像高の０．７倍の位置）のチャートを配置した場合は、チャートに対応した位置に配置されるＣＣＤカメラのセンサ上に結像される。
【００４２】
図１では、周辺のＣＣＤカメラは、ＣＣＤカメラ上（上側のＣＣＤカメラ）１６、ＣＣＤカメラ下（下側のＣＣＤカメラ）１７しか配置されていないが、周辺チャートの数に対応した数のＣＣＤカメラを配置すればよい。
【００４３】
ＣＣＤカメラ中心１５から出力される画像信号は、モニタ１９と演算手段１８に出力可能になっている。
【００４４】
モニタ１９では、ＣＣＤカメラ中心１５の出力によりチャート像が表示可能で、目視により確認可能になっている。また、演算手段１８では、ＣＣＤカメラ中心１５の出力により、結像レンズの結像性能、例えばコントラストを算出できるようになっている。
【００４５】
実際の調整は、まず、チャート回転ユニット１１の回転方向を基準方向（回転角０°）の状態でのチャート８の投影された像の結像性能を演算手段１８で算出する。次に、任意に設定した回転ピッチだけ回転制御手段によりチャート回転ユニット１１を回転させ、その状態でのチャート８の投影された像の結像性能を演算手段１８で算出する。これを繰り返し実施し、得られた結像性能の各データを基に調整レンズ群２の調整方向と調整量を決定する。例えば、チャート８を図２に示すような３本線のサジタル方向とメリジオナル方向のチャートにした場合に、各回転位置でのサジタル方向とメリジオナル方向のコントラスト値を求め、サジタル方向とメリジオナル方向の差が最大となる方向を調整レンズ群２の調整方向とし、この時のサジタル方向とメリジオナル方向コントラスト値の差から調整量を求めればよい。コントラスト値の差と調整量との関係は予め実験又は計算により求め、演算手段に記憶させておけばよい。
【００４６】
記憶されたコントラスト値の差と調整量の関係を基に計算された調整レンズ群２の調整方向、調整量についての情報は、微動ステージ制御手段２０に送られ、光軸調整機構の微動ステージ５の駆動を行う。
【００４７】
調整レンズ群２の調整後、固定レンズ群１と調整レンズ群２とを接着等により一体化すればよい。また、調整後モニタ１９により結像レンズの結像性能を確認してもよい。
【００４８】
このようにすることにより、結像レンズの光軸調整を自動的に行うことができる。
【００４９】
また、これまでに述べた実施例のようにチャート８を回転させる方法でもよいが、調整台３、調整群保持ユニット４、微動ステージ５を一体的に光軸を軸として回転できるような構成にし、固定レンズ群１と調整レンズ群２とを含んだ被験レンズ全体を回転させてもよい。
【００５０】
また、チャート８を、図３に示すように、光軸に垂直な面内で光軸を中心にした円の円周上に等間隔に複数個配置してもよい。
【００５１】
ここで、各チャートの結像レンズの結像性能を算出しても、略同様の効果が得られ、それぞれの演算結果により調整レンズ群２の調整方向と量を求めることができる。
【００５２】
また、チャート８を、図４に示すように、形状が放射状であるチャートと形状が同心円状であるチャートとにし、チャートを光軸に垂直な面内で移動可能にし、初めに形状が放射状のチャートについて結像レンズの結像性能を算出し、チャートを移動させた後、形状が同心円状のチャートについて結像レンズの結像性能を算出しても、略ぼ同様の効果が得られ、それぞれの演算結果により調整レンズ群２の調整方向と量を求めることができる。
【００５３】
チャートの空間周波数については、１０本／ｍｍ〜５０本／ｍｍ位が望ましい。調整を行う結像レンズの結像性能や、必要となる調整精度等から決定すればよい。
【００５４】
以上の本発明の光学系の調整方法及び調整装置は例えば次のように構成することができる。
【００５５】
〔１〕  光学系を構成する光学要素の相対位置を調整する方法であって、
基準軸の一方の端に配置されたチャートと該基準軸上に配置された光学系の相対位置を変化させるステップと、
各々の相対位置において前記光学系を介して前記チャートの像を前記基準軸の他方の端に配置した撮像素子で撮像するステップと、
前記撮像素子から出力された出力信号に基づいて前記光学系の光学的評価値を算出するステップと、
前記複数の光学的評価値より前記光学系の一部を保持する保持部材を移動させるステップとを有することを特徴とする光学系の調整方法。
【００５６】
〔２〕  基準軸の一方の端に配置されたチャートと、
前記基準軸の他方の端に配置された撮像素子と、
前記チャートと前記撮像素子の間に配置され光学系を保持する保持ユニットと、
前記チャートあるいは前記光学系の少なくとも一方を前記基準軸の回りで回転させる回転機構と、
前記撮像素子から出力された出力信号に基づいて前記光学系の光学的評価値を算出する処理装置とを備えた光学系の調整装置であって、
前記保持ユニットは前記光学系の一部の光学要素を前記光軸に対して固定して保持する第１の保持部材と、前記光学系の残りの光学要素を保持する第２の保持部材とを有し、
前記第２の保持部材は前記残りの光学要素を前記基準軸に対して移動させる移動機構を備え、
前記回転機構の回転による複数の測定位置において得られた前記光学的評価値に基づいて前記移動機構を駆動させることを特徴とする光学系の調整装置。
【００５７】
〔３〕  前記光学的評価値の測定は、少なくとも３個所の相対位置で行われることを特徴とする上記２記載の光学系の調整装置。
【００５８】
〔４〕  基準軸の一方の端に配置されたチャートと、
前記基準軸の他方の端に配置された撮像素子と、
前記チャートと前記撮像素子の間に配置され光学系を保持する保持ユニットと、
前記撮像素子から出力された出力信号に基づいて前記光学系の光学的評価値を算出する処理装置とを備えた光学系の調整装置であって、
前記チャートは中心から周辺に放射状に向かって配置されたパターンを複数有し、
該パターンは第１の方向に濃淡のラインが複数形成された第１のパターン要素と、前記第１の方向と直交する第２の方向に濃淡のラインが複数形成された第２のパターン要素からなり、
前記保持ユニットは前記光学系の一部の光学要素を前記光軸に対して固定して保持する第１の保持部材と、前記光学系の残りの光学要素を保持する第２の保持部材とを有し、
前記第２の保持部材は前記残りの光学要素を前記基準軸に対して移動させる移動機構を備え、
前記複数のパターンの各々における前記光学的評価値に基づいて前記移動機構を駆動させることを特徴とする光学系の調整装置。
【００５９】
〔５〕  基準軸の一方の端に配置されたチャートと、
前記基準軸の他方の端に配置された撮像素子と、
前記チャートと前記撮像素子の間に配置され光学系を保持する保持ユニットと、
前記撮像素子から出力された出力信号に基づいて前記光学系の光学的評価値を算出する処理装置とを備えた光学系の調整装置であって、
前記チャートは中心から周辺に向かって放射状に濃淡のラインが複数形成された第１のパターンと、同心円状に濃淡のリングが複数形成されたの第２のパターンとからなり、
前記チャートを前記基準軸に垂直な面内で移動させる第１の移動機構を備え、
前記保持ユニットは前記光学系の一部の光学要素を前記光軸に対して固定して保持する第１の保持部材と、前記光学系の残りの光学要素を保持する第２の保持部材とを有し、
前記第２の保持部材は前記残りの光学要素を前記基準軸に対して移動させる第２の移動機構を備え、
前記パターンの各々の前記光学的評価値に基づいて前記第２の移動機構を駆動させることを特徴とする光学系の調整装置。
【００６０】
〔６〕  前記チャートは第１の方向に濃淡のラインが複数形成された第１のパターンと、前記第１の方向と直交する第２の方向に濃淡のラインが複数形成された第２のパターン要素からなり、前記光学的評価値は前記第１及び第２のパターンのコントラストであることを特徴とする上記２記載の光学系の調整装置。
【００６１】
〔７〕  前記チャートは第１の方向に濃淡のラインが１つ形成された第１のパターンと、前記第１の方向と直交する第２の方向に濃淡のラインが１つ形成された第２のパターン要素からなり、前記光学的評価値は前記第１及び第２のパターンの変調伝達関数であることを特徴とする上記２記載の光学系の調整装置。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の光学系の調整方法及び調整装置によると、調整群と固定群を有する光学系において、調整群の調整量と調整方向が分かり、これらを調整群に与えて光軸調整を行うことにより、自動的に光軸調整を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のレンズ系光軸調整装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の調整方法及び調整装置に用いられるチャートの１例を示す図である。
【図３】本発明の調整方法及び調整装置に用いられるチャートの別の例を示す図である。
【図４】本発明の調整方法及び調整装置に用いられるチャートのもう１つの例を示す図である。
【図５】光学系の１例を示す断面図である。
【図６】図５の光学系の全てのレンズが偏心している場合のサジタル方向とメリジオナル方向におけるＭＴＦ値の変化を示すグラフである。
【図７】図５の光学系の一部のレンズが偏心している場合の図６と同様のグラフである。
【図８】図５の光学系の一部のレンズ移動させた場合の移動量と各移動量におけるサジタル方向とメリジオナル方向のＭＴＦ値の差を示す図である。
【図９】図２に示す３本線チャートの場合の出力強度分布を示す図である。
【図１０】従来例のレンズ系光軸調整装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…固定レンズ群
２…調整レンズ群
３…調整台
４…調整群保持ユニット
５…微動ステージ
８…チャート
９…拡散板
１０…光源
１１…チャート回転ユニット
１２…チャート回転用パルスモータ
１３…フォーカス微動ステージ
１４…フォーカス用パルスモーター
１５…ＣＣＤカメラ中心（中心のＣＣＤカメラ）
１６…ＣＣＤカメラ上（上側のＣＣＤカメラ）
１７…ＣＣＤカメラ下（下側のＣＣＤカメラ）
１８…演算手段
１９…モニタ
２０…微動ステージ制御手段
【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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