專利名稱：光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在評價光學(xué)元件的成像性能的同時調(diào)節(jié)其位置的位置調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
在光學(xué)系統(tǒng)中，具有由多個光學(xué)元件構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。在該情況下，如果在相對于光學(xué)系統(tǒng)的光軸在垂直方向上偏離的狀態(tài)下(即，向移位方向偏心的狀態(tài)下)組裝光學(xué)元件，則由于光學(xué)元件的偏心而產(chǎn)生像差。其結(jié)果可知，即使是軸上光束，也會產(chǎn)生會聚的點像拖著慧尾的現(xiàn)象、即軸上彗形像差。軸上彗形像差成為使得光學(xué)系統(tǒng)的成像性能惡化的原因。
因此，以往公知有通過從會聚的點像中檢測軸上彗形像差的像差量來調(diào)節(jié)光學(xué)元件的位置的裝置。作為其一例，具有在日本特許第3208902號中所公開的透鏡系統(tǒng)光軸調(diào)節(jié)裝置。
日本特許第3208902號的透鏡系統(tǒng)光軸調(diào)節(jié)裝置如圖1所示。在該裝置中，在第1、第2透鏡系統(tǒng)56、59的光軸為鉛直方向的配置下，固定第1透鏡系統(tǒng)56。并且，使第2透鏡系統(tǒng)59微動，從而使第1、第2透鏡系統(tǒng)56、59的光軸一致。在該裝置中，為了進行調(diào)節(jié)，具有單元50～55、單元63、70、單元66、單元69、60。單元50～55是將中心光線和與該中心光線平行的3條以上的輪帶光線照射到第1、第2透鏡系統(tǒng)56、59上的單元。單元63是接受通過第1、第2透鏡系統(tǒng)56、59的中心光線和輪帶光線的單元。單元70是生成與中心光線和輪帶光線分別形成的像對應(yīng)的信號，并根據(jù)信號求出各像的照度的單元。單元66是根據(jù)照度的分布求出輪帶光線的像的重心坐標和中心光線的像的中心坐標，并根據(jù)從它們的差所得到的軸上彗形像差的量來求出微調(diào)心校正量的單元。單元69、60是根據(jù)微調(diào)心校正量，使第2透鏡系統(tǒng)59在與光軸垂直的方向上微動的單元。
像日本特許第3208902號所記載的透鏡系統(tǒng)光軸調(diào)節(jié)裝置那樣，在通過檢測軸上彗形像差的像差量來調(diào)節(jié)光學(xué)元件的位置的裝置中，只對入射到光學(xué)系統(tǒng)中的軸上光束的成像性能進行評價來調(diào)節(jié)光學(xué)元件的位置。
但是，與光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)，有時與軸上光束相比，軸外光束的一方因光學(xué)元件的偏心而產(chǎn)生的像差(以下，稱為偏心像差)更大。在這種情況下，在使用以往的調(diào)節(jié)裝置的評價/調(diào)節(jié)方法中，很難把光學(xué)系統(tǒng)調(diào)節(jié)成滿足所期望的成像性能。
即，在光學(xué)系統(tǒng)中，具有軸上光束的偏心像差的產(chǎn)生量較少而軸外光束的偏心像差的產(chǎn)生量較多的光學(xué)系統(tǒng)。關(guān)于這種光學(xué)系統(tǒng)，假定只根據(jù)該光學(xué)系統(tǒng)的軸上光束的像差量來調(diào)節(jié)光學(xué)元件的位置。在該情況下，由于只根據(jù)像差量較少的軸上光束進行調(diào)節(jié)，因此即使調(diào)節(jié)光學(xué)元件使得像差量最小，作為光學(xué)系統(tǒng)整體，也未必能說是調(diào)節(jié)為最佳狀態(tài)。
其結(jié)果，這種光學(xué)系統(tǒng)也許是在軸上成像性能方面具有良好的成像性能的光學(xué)系統(tǒng)，但是對于軸外成像性能未必能說是具有良好的成像性能。例如，在這種光學(xué)系統(tǒng)中，各軸外光束的焦點位置不同，有可能成為具有所謂的局部模糊(カタボケ)的光學(xué)系統(tǒng)。這樣，在以往的調(diào)節(jié)方法中，很容易將軸外成像性能不良的光學(xué)系統(tǒng)判斷為良品。因此，有可能使照相機用鏡頭、攝像單元等的成品率顯著惡化。
特別是近年來伴隨著光學(xué)系統(tǒng)的小型化，關(guān)于光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)要求更高的精度。因此，在光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)時，在只基于軸上成像性能的調(diào)節(jié)中，難以滿足關(guān)于位置調(diào)節(jié)的要求精度。
此外，關(guān)于光學(xué)元件和鏡頭框等，進行提高加工精度的組裝。但是，在只提高加工精度的情況下，很難獲得滿足所期望的成像性能的光學(xué)系統(tǒng)。因此，對上述的局部模糊等的偏心像差進行檢測和評價，并根據(jù)其結(jié)果進行光學(xué)調(diào)節(jié)的必要性急速地提高起來。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述以往的問題點而完成的，其目的在于提供一種能夠利用簡單的結(jié)構(gòu)，根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的軸外光束的成像性能進行光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)的位置調(diào)節(jié)裝置。
為了達成上述目的，本發(fā)明的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置的特征在于，該位置調(diào)節(jié)裝置具有光束生成部，其具有配置為可使出射光軸相對于光學(xué)系統(tǒng)的光軸傾斜的光源；攝像裝置，其配置在接受通過了上述光學(xué)系統(tǒng)的、來自上述光束生成部的光束的位置上；可旋轉(zhuǎn)的保持部件，其保持配置在上述攝像裝置和上述光源之間的上述光學(xué)系統(tǒng)；位置調(diào)節(jié)信息計算裝置，其用于根據(jù)經(jīng)由上述攝像裝置所輸出的輸出信息，計算在上述光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)位置未固定的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)所需的信息；以及移動裝置，其用于使上述光學(xué)元件向與上述光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直的規(guī)定方向移動。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置中，優(yōu)選的是，上述光束生成部構(gòu)成為具有上述光源和基板，上述基板配置在上述光源和上述保持部件之間，或者上述保持部件和上述攝像裝置之間，上述光源構(gòu)成為上述出射光軸相對于上述光學(xué)系統(tǒng)的光軸所呈的角可變。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置中，優(yōu)選的是，上述保持部件配置為能夠以上述光學(xué)系統(tǒng)的光軸為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，并且能夠在任意的旋轉(zhuǎn)角度定位。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置中，優(yōu)選的是，上述攝像裝置配置為可以在上述光學(xué)元件的光軸方向以及與光軸垂直的規(guī)定方向上移動，并且能夠在任意位置定位。
另外，在本發(fā)明的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置中，優(yōu)選的是，上述輸出信息包含上述光學(xué)系統(tǒng)的軸外性能的信息，上述軸外性能的信息是根據(jù)通過了上述基板的光束的照度分布和亮度值所求出的信息，上述位置調(diào)節(jié)信息計算裝置根據(jù)上述軸外性能的信息進行上述光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)所需的信息的計算。
在本發(fā)明的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置中，光束生成部具有配置為可使出射光軸相對于光學(xué)系統(tǒng)的光軸傾斜的光源，保持光學(xué)系統(tǒng)的保持部件可旋轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠通過簡單的結(jié)構(gòu)評價針對軸外光束的光學(xué)系統(tǒng)成像性能(偏心像差)。具體地講，根據(jù)本發(fā)明，可以容易地評價由通過了光學(xué)系統(tǒng)的軸外光束所產(chǎn)生的局部模糊。
其結(jié)果，即使是關(guān)于光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)的精度要求嚴格的小型光學(xué)系統(tǒng)，也能進行滿足要求精度的位置調(diào)節(jié)。此外，由于可以任意設(shè)定向光學(xué)系統(tǒng)入射的光束的傾斜度，因此也像以往一樣，能夠容易地評價與軸上光束相關(guān)的成像性能。因此，可以利用1臺調(diào)節(jié)裝置對軸外光束的成像性能和軸上光束的成像性能均進行評價。因此，可以實現(xiàn)可根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)具有的偏心像差的產(chǎn)生傾向(軸上光束的像差產(chǎn)生得大還是軸外光束的像差產(chǎn)生得大)進行位置調(diào)節(jié)的通用的光學(xué)元件位置調(diào)節(jié)裝置。


參照附圖，根據(jù)如下優(yōu)選實施方式的詳細描述，本發(fā)明的這些及其他特征和優(yōu)點將更加明確。
圖1是表示位置調(diào)節(jié)裝置的一個以往例的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示第1實施方式的光學(xué)元件位置調(diào)節(jié)裝置的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖3是表示本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中的作為光生成部的一個結(jié)構(gòu)部件即基板的基板22的結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖4是表示使用通過本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中的作為攝像裝置的CCD照相機1所拍攝的圖像，通過個人計算機19內(nèi)的運算處理部檢測出的照度分布的曲線圖。
圖5(a)、5(b)和5(c)是從CCD照相機1側(cè)觀察本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中的、作為具有調(diào)節(jié)對象光學(xué)元件的光學(xué)系統(tǒng)的被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的說明圖。
圖6是表示第2實施方式的光學(xué)元件位置調(diào)節(jié)裝置中的、作為光生成部的一個構(gòu)成部件即基板的基板23的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖7(a)和7(b)是在本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中通過基板23的光束的狀態(tài)說明圖，(a)是從調(diào)節(jié)裝置的下側(cè)觀察通過基板23的光束在被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10上的照射位置而示出的說明圖，(b)是表示將CCD照相機1所拍攝的光束的像顯示在個人計算機19的監(jiān)視器上時的狀態(tài)的說明圖。
圖8是表示使用通過本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中的、作為攝像裝置的CCD照相機1所拍攝的圖像，通過個人計算機19內(nèi)的運算處理部檢測出的照度分布的曲線圖。
圖9是表示在本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中，使用由個人計算機所計算出的輸出信息，調(diào)節(jié)被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10所具有的透鏡系統(tǒng)7的位置的方法的說明圖。
圖10是表示上述各實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中使用的基板的一個變形例的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖11(a)和11(b)是在使用本變形例的基板的上述各實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中通過基板的光束的狀態(tài)說明圖，(a)是從調(diào)節(jié)裝置的下側(cè)觀察通過基板的光束在被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10上的照射位置而示出的說明圖，(b)是表示將CCD照相機1所拍攝的光束的像顯示在個人計算機19的監(jiān)視器上時的狀態(tài)的說明圖。
圖12是表示上述各實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中使用的基板的另一變形例的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖13是表示上述各實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中使用的基板的再一變形例的結(jié)構(gòu)的平面圖。
具體實施例方式
在說明實施方式之前，對本發(fā)明的作用進行詳細說明。
假設(shè)光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的光學(xué)元件的安裝位置偏離本來的位置。在該情況下，如果利用光學(xué)系統(tǒng)拍攝被攝體，則所拍攝的像產(chǎn)生局部模糊。因此，在利用通過像的中心且正交的兩條直線將像劃分為4個象限的情況下，對稱的象限的照度分布不一致。
利用該情況，在本發(fā)明的光學(xué)元件位置調(diào)節(jié)裝置中，首先，對于保持在規(guī)定位置上的光學(xué)系統(tǒng)，按照出射光軸相對于光學(xué)系統(tǒng)的光軸傾斜的方式配置光源。由此，可以把光束照射到光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)元件)的周邊部。并且，保持部件可以旋轉(zhuǎn)。這樣，在光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)面(光學(xué)元件的光學(xué)面)的不同位置上照射光束。并且，將光學(xué)面劃分為4個象限，用攝像元件拍攝通過各象限的光束。然后，將根據(jù)對稱象限、即第1象限和第3象限、第2象限和第4象限的像求出的信息(例如，對比度和照度分布的差)當(dāng)作光學(xué)系統(tǒng)的評價值，根據(jù)該評價值可以進行光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)。
即，在本發(fā)明的位置調(diào)節(jié)裝置中，使光束入射到所保持的光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)元件)的周邊部。這里，光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的光學(xué)元件中的至少一個在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)其位置未固定。在這種狀態(tài)下，利用攝像裝置對透過光學(xué)系統(tǒng)的光束進行拍攝，并實施圖像處理。在圖像處理中，根據(jù)透過光學(xué)系統(tǒng)的光束的照度分布，評價光學(xué)系統(tǒng)的軸外光束的成像性能。例如，在著眼于像的照度分布的情況下，在存在局部模糊時，第1象限和第3象限、以及第2象限和第4象限的照度分布不一致。另一方面，在沒有局部模糊時，第1象限和第3象限、第2象限和第4象限的照度分布一致。
因此，在位置調(diào)節(jié)信息計算裝置中，計算光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)所需的移動量。這里，移動量例如是使第1象限和第3象限中照度分布大致一致的移動量、即被認為幾乎不產(chǎn)生局部模糊的狀態(tài)的移動量。然后，通過移動裝置使未固定的光學(xué)元件移動該移動量。同樣，對于第2象限和第4象限也計算使照度分布大致一致的移動量、即被認為幾乎不產(chǎn)生局部模糊的狀態(tài)的移動量，并使光學(xué)元件移動該移動量。這樣，進行光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)。
(第1實施方式)使用圖2～圖5對本發(fā)明的第1實施方式進行說明。
圖2是表示本實施方式的光學(xué)元件位置調(diào)節(jié)裝置的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。圖3是表示本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中的基板22的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖4是表示所拍攝的像的照度分布的曲線圖，是使用通過本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中的CCD照相機1所拍攝的圖像，通過個人計算機19內(nèi)的運算處理部所得到的曲線圖。圖5是從CCD照相機1側(cè)觀察本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中的被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的說明圖。
本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置具有作為光束生成部的光源17和基板22；作為攝像裝置的CCD照相機1；作為保持部件的保持部21和爪部4；作為位置信息計算裝置的個人計算機19；以及作為移動裝置的進給機構(gòu)6。
作為光學(xué)系統(tǒng)的被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10由透鏡系統(tǒng)7、透鏡系統(tǒng)9以及框8構(gòu)成，并且配置在CCD照相機1的下方。被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10和CCD照相機配置在光軸X1上。
透鏡系統(tǒng)9預(yù)先固定在框8的一端部。透鏡系統(tǒng)7以可移動的方式載置在框8的另一端部。另外，透鏡系統(tǒng)7和框8的另一端部之間預(yù)先填充有紫外線固化型粘合劑。
光源17經(jīng)由支點16安裝在基座15上。如果把基于光源17的出射光的光軸設(shè)為光軸X2，則按照光軸X2相對于光軸X1傾斜(交叉)的方式來配置光源17。并且，以支點16為旋轉(zhuǎn)中心，可以任意設(shè)定光源17的傾斜角度。該傾斜角是光軸X1和光軸X2所呈的角度。另外，光源17可以經(jīng)由驅(qū)動機構(gòu)18向與光源17的光軸X2垂直的方向(在圖2中為與紙面平行的方向)移動。由此，光源17能夠使出射光軸X2在基板22的下方相對于光軸X1傾斜規(guī)定量。
CCD照相機1配置在接受通過了被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的光(來自光源17和基板22的光)的位置上。
另外，CCD照相機1經(jīng)由驅(qū)動機構(gòu)3和驅(qū)動機構(gòu)2安裝在基座15上。這里，驅(qū)動機構(gòu)3是用于使CCD照相機在光軸X1方向(沿光軸X1的方向)上移動的機構(gòu)。并且，驅(qū)動機構(gòu)2是用于使CCD照相機1在與光軸X1垂直的規(guī)定方向上移動的機構(gòu)。而且，通過使驅(qū)動機構(gòu)3和驅(qū)動機構(gòu)2進行規(guī)定量的驅(qū)動，CCD照相機1在光軸X1方向、以及與光軸X1方向垂直的規(guī)定方向上移動，可定位在任意位置上。
基板22配置在光源17和保持部21之間。
基板22如圖3所示，在圓盤狀的板材上設(shè)置有狹縫S1、狹縫S2、狹縫S3的開口部。(實施切口加工)。并且，基板22通過粘合劑或者借助加固環(huán)等固定在框部件20上?？虿考?0以不松動地嵌合在試樣臺11的筒狀部的內(nèi)壁上的狀態(tài)配置，可以在光軸X1方向上移動。并且，框部件20可以在試樣臺11的筒狀部的內(nèi)壁的任意位置處固定。
被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10安裝在保持部21上。保持部21設(shè)置在試樣臺11的上部，并且按照作為調(diào)節(jié)對象的各個被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)來準備。
試樣臺11可以通過旋轉(zhuǎn)軸承14以光軸X1為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)。另外，試樣臺11通過旋轉(zhuǎn)軸承14安裝在基座15上。旋轉(zhuǎn)軸承14在光軸X1方向上安裝有2個，具有減少試樣臺11旋轉(zhuǎn)時的晃動和減輕施加在試樣臺11上的力矩荷重的功能。試樣臺11的旋轉(zhuǎn)通過電機13來進行。電機13可以使用步進電機、伺服電機等。在電機13和試樣臺11之間設(shè)置有驅(qū)動傳動機構(gòu)12。驅(qū)動傳動機構(gòu)12將電機13的旋轉(zhuǎn)力傳遞給試樣臺11。驅(qū)動傳動機構(gòu)12由同步皮帶或傳動軸等構(gòu)成。另外，電機13與個人計算機19連接。通過任意地設(shè)定試樣臺11的旋轉(zhuǎn)角度、轉(zhuǎn)速、加速率、減速率，可以通過個人計算機19來控制試樣臺11的旋轉(zhuǎn)。由此，試樣臺11可以進行振動較少的旋轉(zhuǎn)動作，保持被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的保持部21可以在任意的旋轉(zhuǎn)角度定位。
進給機構(gòu)6設(shè)置在試樣臺11的上表面。另外，進給機構(gòu)6可以由市面上銷售的X-Y載物臺構(gòu)成。
臂部5設(shè)置在進給機構(gòu)6的上部。爪部4以不松動的狀態(tài)嵌合在臂部5的前端部。爪部4從上方保持透鏡系統(tǒng)7。由此，透鏡系統(tǒng)7可以通過進給機構(gòu)6在與光軸X1垂直的2個方向(在圖2中，為與紙面垂直的方向和與紙面平行的方向)上移動。另外，爪部4與保持部21同樣按照各個被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10來準備。
并且，在這樣構(gòu)成的本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中，從光源17射出的光照射到基板22上。并且，通過基板22的狹縫S1、S2、S3的光束入射到被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的周邊部。透過被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的光束入射到CCD照相機1中，形成狹縫S1、S2、S3的像。由CCD照相機1拍攝各狹縫的像，顯示在個人計算機19的監(jiān)視器上。
個人計算機19通過個人計算機19內(nèi)的運算處理部，對所拍攝的狹縫像的圖像實施圖像處理。通過該圖像處理，計算透鏡系統(tǒng)7的位置調(diào)節(jié)所需的調(diào)節(jié)量。
接下來，對使用這樣構(gòu)成的本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置的光學(xué)元件位置調(diào)節(jié)進行說明。
在調(diào)節(jié)之前，準備與被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10對應(yīng)的保持部21和爪部4，并安裝在位置調(diào)節(jié)裝置上。并且，在透鏡系統(tǒng)7和框8之間，如上所述，預(yù)先填充紫外線固化型粘合劑。另外，調(diào)節(jié)光源17，使其相對于光軸X1傾斜規(guī)定量。
從光源17射出而照射基板22、并通過了基板22的狹縫光束向被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的周邊部入射。由CCD照相機1拍攝透過被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的狹縫光束。如圖2所示，CCD照相機1所拍攝的狹縫光束的像顯示在個人計算機19的監(jiān)視器上。
此時，個人計算機19使用個人計算機19內(nèi)的運算處理部對CCD照相機1所拍攝的圖像實施圖像處理。其結(jié)果，可以得到狹縫光束的像的照度分布。并且，個人計算機19根據(jù)該照度分布計算對比度值C。然后，根據(jù)計算出的對比度值C，評價被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10對于軸外光束的成像性能。另外，根據(jù)評價結(jié)果，個人計算機19計算透鏡系統(tǒng)17的位置調(diào)節(jié)所需的移動量。
圖4是表示由攝像裝置所拍攝的像、即狹縫S1、S2、S3的像的照度分布的曲線圖。
根據(jù)照度分布的曲線圖(數(shù)據(jù))求出最高亮度值max和最低亮度值min。然后，根據(jù)最高亮度值max和最低亮度值min計算對比度值C。對比度值C可以通過如下的計算式求得。
對比度值C(％)＝100×(max-min)/(max+min)在計算對比度值C時，通過個人計算機19使試樣臺11每次旋轉(zhuǎn)90度。并且在各個位置，使用CCD照相機1拍攝狹縫像。另外，使用拍攝所得到的圖像，通過個人計算機19內(nèi)的運算處理部，求出被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10在各位置上的對比度值C。具體來講，求出如下4個方向的對比度值C旋轉(zhuǎn)角度為0度時的對比度值C1，旋轉(zhuǎn)角度為90度時的對比度值C2，旋轉(zhuǎn)角度為180度時的對比度值C3，旋轉(zhuǎn)角度為270度時的對比度值C4。
圖5是從CCD照相機1側(cè)觀察被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的圖。如圖5所示，利用與被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的光軸X1相交的2條正交直線，將被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的光學(xué)面劃分為4個區(qū)域。例如，0度～90度的區(qū)域為第1象限，90度～180度的區(qū)域為第2象限，180度～270度的區(qū)域為第3象限，270度～0度的區(qū)域為第4象限。并且，在本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中，以Y方向的一方為基準，使試樣臺11按照90度間隔逆時針旋轉(zhuǎn)。因此，如從圖5(a)和圖5(b)所知的那樣，透鏡面相對于光束按照從第1象限至第2象限這樣的方式依次移動。
其中，[X方向的局部模糊Cx]可以使用對比度值C2、C4，通過下式計算。
Cx＝C2-C4[Y方向的局部模糊Cy]可以使用對比度值C1、C3，通過下式計算。
Cy＝C1-C3在透鏡系統(tǒng)7的位置與本來應(yīng)當(dāng)存在的位置一致的狀態(tài)下，被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10所形成的像完全沒有局部模糊。在這種狀態(tài)下，Cx＝Cy＝0。因此，該情況下，不需要調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)7的位置。另一方面，在透鏡系統(tǒng)7的位置偏離本來應(yīng)當(dāng)存在的位置的狀態(tài)下，被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10所形成的像存在局部模糊。因此，調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)7的位置。另外，在進行透鏡系統(tǒng)7的位置調(diào)節(jié)時，預(yù)先決定局部模糊的容許基準值Ks。
通過進給機構(gòu)6進行透鏡系統(tǒng)7的位置調(diào)節(jié)。即，利用進給機構(gòu)6使透鏡系統(tǒng)7在與光軸垂直的2個方向上移動規(guī)定量。另外，在進行移動之前，事先根據(jù)Cx和Cy求出移動量。并且，透鏡系統(tǒng)7移動后，確認上述X方向和Y方向的局部模糊值Cx和Cy是否進入了容許基準值Ks的范圍內(nèi)(即，滿足下式)。
Cx(Cy)≤Ks進一步對調(diào)節(jié)進行說明。根據(jù)計算出的移動量，首先使透鏡系統(tǒng)7在X方向上移動。然后，確認Cx是否進入了容許基準值Ks的范圍內(nèi)。為了確認，在移動后的透鏡系統(tǒng)7的位置處拍攝狹縫的像。然后，求出移動后的位置上的新的Cx。這里，在Cx不在容許基準值Ks的范圍內(nèi)的情況下，根據(jù)新的Cx，求出透鏡系統(tǒng)7的移動量。然后，再次確認Cx是否進入了容許基準值Ks的范圍內(nèi)。通過反復(fù)進行這樣的處理，最終確認Cx進入了容許基準值Ks的范圍內(nèi)，結(jié)束X方向上的調(diào)節(jié)。
在Cx進入了容許基準值Ks的范圍內(nèi)的情況下，接下來，轉(zhuǎn)移到在Y方向上調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)7。由于Y方向上的調(diào)節(jié)與在X方向上進行的調(diào)節(jié)相同，所以省略說明。
透鏡系統(tǒng)7的位置調(diào)節(jié)結(jié)束之后，通過未圖示的紫外線照射單元向紫外線固化型粘合劑照射紫外線，將透鏡系統(tǒng)7固定在框8上。
另外，在本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中，如上所述，通過與電機13連接的個人計算機19只進行試樣臺11的旋轉(zhuǎn)控制，關(guān)于其他的CCD照相機1的位置和光源17的傾斜角度例如使用手動等個人計算機19之外的控制手段。
但是，優(yōu)選的是，構(gòu)成為可以利用個人計算機19控制用于移動CCD照相機1的驅(qū)動機構(gòu)2和驅(qū)動機構(gòu)3，而且，對于光源17的傾斜角度的調(diào)節(jié)，也可以使用個人計算機19來進行控制。這樣，當(dāng)在軸上光束的成像性能評價和被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的軸外光束的成像性能評價之間進行切換時，可以自動進行CCD照相機1的位置和光源17的傾斜角度等的調(diào)節(jié)。其結(jié)果，被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的性能評價和透鏡系統(tǒng)7的位置調(diào)節(jié)作業(yè)變得容易。
(第2實施方式)使用圖6～圖8對本發(fā)明的第2實施方式進行說明。
圖6是表示本實施方式的光學(xué)元件位置調(diào)節(jié)裝置中的基板23的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖7是在本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中通過基板23的光束的狀態(tài)說明圖，(a)是從調(diào)節(jié)裝置的下側(cè)觀察通過了基板23的光束在被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10上的照射位置而示出的說明圖，(b)是表示將CCD照相機1所拍攝的光束的像顯示在個人計算機19的監(jiān)視器上時的狀態(tài)的說明圖。圖8是表示所拍攝的像的照度分布的曲線圖，是表示使用通過本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中的CCD照相機1所拍攝的圖像，經(jīng)由個人計算機19內(nèi)的運算處理部所得到的曲線圖。圖9是表示在本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中，使用由個人計算機19計算出的輸出信息，調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)7的位置的方法的說明圖。
本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置與第1實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置相比，不同點在于基板22調(diào)換成基板23。除此之外的結(jié)構(gòu)與圖2所示的第1實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置大致相同。
如圖6所示，在基板23上設(shè)置有圓形狀的孔24。
接下來，對使用這樣構(gòu)成的本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置的光學(xué)元件位置調(diào)節(jié)進行說明。
在調(diào)節(jié)之前，準備與被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10對應(yīng)的保持部21和爪部4，并安裝在位置調(diào)節(jié)裝置上。并且，在透鏡系統(tǒng)7和框8之間，如上所述，預(yù)先填充紫外線固化型粘合劑。另外，調(diào)節(jié)光源17，使得出射光軸X2相對于光軸X1傾斜規(guī)定量。
從光源17射出而照射基板23，并通過基板23的光束入射到被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的周邊部。由CCD照相機1拍攝透過被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的光束。
這里，如圖7(a)所示，通過了基板23的光束照射到被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的周邊部。另外，如圖7(b)所示，透過被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10并由CCD照相機1拍攝的光束的像顯示在個人計算機19的監(jiān)視器上。
此時，個人計算機19利用個人計算機19內(nèi)的運算處理部對由CCD照相機1拍攝所得的圖像實施圖像處理。通過該圖像處理，可以得到拍攝所得的圖像的照度分布。由這樣得到的照度分布，檢測該照度分布中的與最高亮度值對應(yīng)的峰值位置P。然后，根據(jù)所檢測出的峰值位置，評價被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10對于軸外光束的成像性能。另外，根據(jù)評價結(jié)果，個人計算機19計算透鏡系統(tǒng)7的位置調(diào)節(jié)所需的移動量。
在檢測峰值位置P時，通過個人計算機19使試樣臺11每次旋轉(zhuǎn)90度。并且在各個位置上拍攝圓形狀的孔24的像。另外，使用拍攝所得到的圖像，通過個人計算機19內(nèi)的運算處理部，求出被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10在各位置上的峰值位置P。具體來講，求出如下4個方向的照度分布旋轉(zhuǎn)角度為0度時的照度分布IL1，旋轉(zhuǎn)角度為90度時的照度分布IL2，旋轉(zhuǎn)角度為180度時的照度分布IL3，旋轉(zhuǎn)角度為270度時的照度分布IL4。
然后，根據(jù)所得到的照度分布檢測出(求出)與最高亮度值對應(yīng)的位置。該位置是峰值位置P。峰值位置P為以下的4個。與照度分布IL2中的最高亮度值對應(yīng)的位置P2，與照度分布IL4中的最高亮度值對應(yīng)的位置P4，與照度分布IL1中的最高亮度值對應(yīng)的位置P1，與照度分布IL3中的最高亮度值對應(yīng)的位置P3。這里，各峰值位置P1～P4的位置是以圖8的曲線圖的原點O為基準的位置。
另外，在本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中，也以Y方向的一方為基準，使試樣臺11按照90度間隔逆時針旋轉(zhuǎn)。
其中，[X方向的局部模糊ILx]可以使用峰值位置P4、P2，按照下式計算。
ILx＝P4-P2[Y方向的局部模糊ILy]可以使用峰值位置P3、P1，按照下式計算。
ILy＝P3-P1在透鏡系統(tǒng)7的位置與本來應(yīng)當(dāng)存在的位置一致的狀態(tài)下，被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10所形成的像完全沒有局部模糊。在這種狀態(tài)下，照度分布IL2的波形和照度分布IL4的波形一致。即，由于峰值位置P2和峰值位置P4都與位置P一致，所以兩者的差為0。同樣，Y方向的照度分布IL1和照度分布IL3的波形也一致。
另一方面，在透鏡系統(tǒng)7的位置偏離本來應(yīng)當(dāng)存在的位置的狀態(tài)下，被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10所形成的像存在局部模糊。因此，如圖8所示，X方向的照度分布IL2的波形和照度分布IL4的波形不一致。即，峰值位置P2和峰值位置P4之間的差不為0。
因此，使局部模糊ILx(ILy)極力驅(qū)近于0。為此，通過個人計算機19，利用下面的計算式，求出調(diào)節(jié)的目標值T。
Tx(X方向的目標值)＝(P4-P2)/2Ty(Y方向的目標值)＝(P3-P1)/2當(dāng)調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)7的位置使局部模糊為0時，照度分布IL2的波形和照度分布IL4的波形一致，為圖8中的以雙點劃線表示的照度分布。另外，在進行透鏡系統(tǒng)7的位置調(diào)節(jié)時，相對于目標值Tx、Ty，預(yù)先決定閾值Ts。并且，進行透鏡系統(tǒng)7的位置調(diào)節(jié)，使目標值Tx小于閾值Ts。用峰值位置P進行說明，如圖9所示，進行透鏡系統(tǒng)7的位置調(diào)節(jié)，使得峰值位置P2(P1)和P4(P3)分別進入閾值Ts的范圍內(nèi)。
當(dāng)透鏡系統(tǒng)7的位置調(diào)節(jié)結(jié)束后，通過未圖示的紫外線照射單元向紫外線固化型粘合劑照射紫外線，將透鏡系統(tǒng)7固定在框8上。
另外，在本實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中，也與第1實施方式同樣，通過與電機13連接的個人計算機19只進行試樣臺11的旋轉(zhuǎn)控制，關(guān)于其他的CCD照相機1的位置和光源17的傾斜角度例如使用手動等個人計算機19之外的控制手段。
但是，優(yōu)選的是，可以利用個人計算機19控制用于移動CCD照相機1的驅(qū)動機構(gòu)2和驅(qū)動機構(gòu)3，而且，對于光源17的傾斜角度的調(diào)節(jié)，也可以使用個人計算機19來進行控制。這樣，包含軸上性能評價在內(nèi)，可以自動進行被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的軸外性能評價時的CCD照相機1的位置和光源17的傾斜角度等的調(diào)節(jié)，被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的性能評價和透鏡系統(tǒng)7的位置調(diào)節(jié)作業(yè)變得容易。
另外，上述各實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中的基板不限定于基板22和基板23。例如，可以使用如下面所示那樣構(gòu)成的基板。
圖10是表示上述各實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中使用的基板的一個變形例的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖11是在使用本變形例的基板的、上述各實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中通過了基板的光束的狀態(tài)說明圖，(a)是從調(diào)節(jié)裝置的下側(cè)觀察通過了基板的光束在被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10上的照射位置而示出的說明圖，(b)是表示將由CCD照相機1所拍攝的光束的像顯示在個人計算機19的監(jiān)視器上時的狀態(tài)的說明圖。圖12是表示在上述各實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中使用的基板的另一變形例的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖13是表示在上述各實施方式的位置調(diào)節(jié)裝置中使用的基板的再一變形例的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖10所示的變形例的基板25呈格子狀配置有多個圓形狀的孔26。
在使用本變形例的基板25的位置調(diào)節(jié)裝置中，通過基板25的光束如圖11(a)所示，在大范圍內(nèi)向多個部位照射被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的周邊部。并且，透過被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10、由CCD照相機1所拍攝的光束的像幾乎涉及到CCD照相機1中的攝像區(qū)域的整個區(qū)域，如圖11(b)所示，顯示在個人計算機19的監(jiān)視器上。
根據(jù)使用了本變形例的基板25的位置調(diào)節(jié)裝置，由于可以通過多個孔26將測定區(qū)域細分，所以可以選擇任意的軸外區(qū)域。其結(jié)果，可以測定到被調(diào)節(jié)透鏡系統(tǒng)10的最外周部。
圖12所示的變形例的基板27配置有矩形狀的孔28。
根據(jù)使用了本變形例的基板27的位置調(diào)節(jié)裝置，可以取得與使用了基板23的情況相同的作用效果。
圖13所示的變形例的基板29呈格子狀配置有多個矩形狀的孔30。
根據(jù)使用了本變形例的基板29的位置調(diào)節(jié)裝置，可以取得與使用了基板25的情況相同的作用效果。
本發(fā)明的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置在組裝制造照相機用鏡頭和攝像單元等光學(xué)系統(tǒng)的領(lǐng)域，特別是在制造成像性能和偏心精度的要求精度嚴格的小型光學(xué)系統(tǒng)的領(lǐng)域中有用。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，該位置調(diào)節(jié)裝置具有光束生成部，其具有配置為可使出射光軸相對于光學(xué)系統(tǒng)的光軸傾斜的光源；攝像裝置，其配置在接受通過了上述光學(xué)系統(tǒng)的來自上述光束生成部的光束的位置上；可旋轉(zhuǎn)的保持部件，其保持配置在上述攝像裝置和上述光源之間的上述光學(xué)系統(tǒng)；位置調(diào)節(jié)信息計算裝置，其用于根據(jù)經(jīng)由上述攝像裝置所輸出的輸出信息，計算在上述光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)位置未固定的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)所需的信息；以及移動裝置，其用于使上述光學(xué)元件向與上述光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直的規(guī)定方向移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，上述光束生成部構(gòu)成為具有上述光源和基板，上述基板配置在上述光源和上述保持部件之間，或者上述保持部件和上述攝像裝置之間，上述光源構(gòu)成為上述出射光軸相對于上述光學(xué)系統(tǒng)的光軸所呈的角可變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，上述保持部件配置為能夠以上述光學(xué)系統(tǒng)的光軸為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，并且能夠在任意的旋轉(zhuǎn)角度定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，上述攝像裝置配置為可以在上述光學(xué)元件的光軸方向以及與光軸垂直的規(guī)定方向上移動，并且能夠在任意位置定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，上述輸出信息包含上述光學(xué)系統(tǒng)的軸外性能的信息，上述軸外性能的信息是根據(jù)通過了上述基板的光束的照度分布和亮度值所求出的信息，上述位置調(diào)節(jié)信息計算裝置根據(jù)上述軸外性能的信息進行上述光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)所需的信息的計算。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置，該裝置具有光束生成部，其具有配置為可使出射光軸相對于光學(xué)系統(tǒng)的光軸傾斜的光源；攝像裝置，其配置在接受通過了上述光學(xué)系統(tǒng)的來自上述光束生成部的光束的位置上；可旋轉(zhuǎn)的保持部件，其保持配置在上述攝像裝置和上述光源之間的上述光學(xué)系統(tǒng)；位置調(diào)節(jié)信息計算裝置，其用于根據(jù)經(jīng)由上述攝像裝置所輸出的輸出信息，計算在上述光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)位置未固定的光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)所需的信息；以及移動裝置，其用于使上述光學(xué)元件向與上述光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直的規(guī)定方向移動。由此，光學(xué)元件的位置調(diào)節(jié)裝置尤其在制造成像性能和偏心精度的要求精度嚴格的小型光學(xué)系統(tǒng)的領(lǐng)域中有用。
文檔編號H04N5/225GK1996082SQ20071000151
公開日2007年7月11日 申請日期2007年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月5日
發(fā)明者橋本安史, 高橋利夫 申請人:奧林巴斯株式會社, 奧林巴斯映像株式會社