JPH04315938A - 有限距離結像レンズの結像光量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は有限距離結像レンズ、
即ち物像間距離が有限な結像レンズの結像光量を測定す
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＯＡ機器として代表格の複写機やファク
シミリ装置では、原稿の像が感光体や撮像素子上に結像
される。この場合、結像レンズによる結像関係における
物体位置即ち原稿位置と、像位置即ち感光体や撮像素子
の位置との間の距離は有限距離であり、このようなレン
ズをこの明細書においては「有限距離結像レンズ」と称
する。

【０００３】複写機に用いられる感光体や撮像素子は感
度条件が厳しく、適正な複写や原稿読取を行うためには
有限距離結像レンズにより感光体や撮像素子上に投影さ
れる光量が高度に均一化されている必要がある。特に複
写や原稿読取が高速になるほど、上記光量均一性の条件
は厳しくなる。

【０００４】有限距離結像レンズの結像面による像面上
の光量分布は、コサイン４乗則やレンズの結像特性によ
り変化するから、均一な像面光量を実現するためには、
有限距離結像レンズの結像光量特性に応じた原稿照明条
件を設定しなければならず、そのために結像光量の正確
な測定が必要となる。

【０００５】従来、有限距離結像レンズの結像光量を正
確に測定する専用の装置が無く、測定は専ら実験的に実
施されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な事情に鑑みてなされたものであって、有限距離結像レ
ンズの所望の結像倍率における結像光量を簡易且つ正確
に測定できる新規な結像光量測定装置の提供を課題とし
ている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の有限距離結像
レンズの光量測定装置は、「物像間距離が有限な結像レ
ンズの結像面上における光量の分布を測定する装置」で
あって、レンズ保持機構と、光源装置および受光装置と
、光源用積分球保持機構および受光用積分球保持機構と
、レンズ保持機構駆動手段及び光源用積分球保持機構駆
動手段及び受光用積分球保持機構駆動手段と、制御・演
算ユニットとを有する。

【０００８】「レンズ保持機構」は、被測定レンズを保
持し、レンズ光軸に平行なＸ方向へ変位させ得るように
構成される。「光源装置」は、光源用積分球と、この光
源用積分球の内部に照明用の光を照射する光源手段とを
有する。「受光装置」は、受光用積分球と、この受光用
積分球に入射した光を光電変換する光電変換手段とを有
する。

【０００９】「光源用積分球保持機構」は、光源用積分
球を、上記Ｘ方向に直交するＹ方向へ変位可能に且つ、
上記Ｘ，Ｙ方向に直交するＺ方向に平行で光源用積分球
の光射出用開口位置を通る光源用積分球接線を軸として
回転可能に保持する。「受光用積分球保持機構」は、受
光用積分球を、上記Ｘ，Ｙ方向へ変位可能に且つ、上記
Ｚ方向に平行で受光用積分球の光入射用開口位置を通る
受光用積分球接線を軸として回転可能に保持する。

【００１０】「レンズ保持機構駆動手段」は、レンズ保
持機構を駆動する。「光源用積分球保持機構駆動手段」
は、光源用積分球保持機構を駆動する。「受光用積分球
保持機構駆動手段」は、受光用積分球保持機構を駆動す
る。

【００１１】「制御・演算ユニット」は、測定条件に応
じて、レンズ保持機構駆動手段、光源用積分球保持機構
駆動手段及び受光用積分球保持機構駆動手段を制御し、
受光手段からの出力により、入射角に応じた光量比を演
算する。「測定条件」とは、被測定レンズの設計データ
や測定倍率等である。

【００１２】

【作用】被測定レンズを介して、光源用積分球の開口位
置と受光用積分球の開口位置を結像の共役関係に配置し
、光源用積分球から光を放射させ、受光用積分球の受光
する光量に基づいて、光量比を求める。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照しつつ具体的な実施例に即
して説明する。

【００１４】図１は、この発明の１実施例を概念図的に
示している。図において、符号０は被測定レンズ、符号
１はレンズ保持機構を示している。図のようにＸ，Ｙ方
向を定め、図面に直交する方向をＺ方向とする。

【００１５】レンズ保持機構１は、被測定レンズ０を、
その光軸方向がＸ方向と平行になるように保持し、測定
条件に応じて被測定レンズ０をＸ方向へ変位させる。即
ち、レンズ保持機構１は移動部１０とガイド１１とを有
し、レンズ保持機構駆動手段６により移動部１０をガイ
ド１１に沿って駆動することにより、Ｘ方向の変位が行
われる。

【００１６】符号２は光源用積分球を示す。この実施例
において、光源用積分球２は直径１５０ｍｍの中空の球
であり、内面は拡散反射面に仕上げられ、光源２０から
の光を光ファイバー２１により球体内部に照射できるよ
うになっている。光源用積分球２と光源２０と光ファイ
バー２１とは光源装置を構成している。光源装置の変形
例として、半導体レーザーのような光源を光源用積分球
に直接設けるように構成しても良い。

【００１７】光源用積分球２は、適宜の大きさの光射出
用開口２Ａを形成され、この開口部を通り積分球２に接
する光源用積分球接線２ＣがＺ方向に平行になるように
して、光源用積分球保持機構３の移動部３０に固定され
る。光源用積分球保持機構３は移動部３０とガイド３１
とを有し、光源用積分球保持機構駆動手段７により駆動
されて、光源用積分球２をＹ方向へ変位させたり、上記
光源用積分球接線２Ｃの回りに回転させたりできるよう
になっている。

【００１８】符号４は受光用積分球を示す。この実施例
において、受光用積分球２は直径１５０ｍｍの中空の球
であり、内面は拡散反射面に仕上げられ、適宜の大きさ
に形成された入射用開口４Ａから入射した光を光電変換
素子４０により電気信号化するようになっている。この
実施例において光電変換手段素子４０は光電子像倍管で
ある。受光用積分球４と光電変換素子４０とは受光装置
を構成している。

【００１９】受光用積分球４は、光入射用開口２Ａを形
成され、この開口部を通り積分球４に接する受光用積分
球接線４ＣがＺ方向に平行になるようにして、受光用積
分球保持機構５の移動部５０に固定される。受光用積分
球保持機構５は移動部５０とガイド５１（及び図示され
ないＸ方向変位用のガイド）を有し、受光用積分球保持
機構駆動手段８により駆動されて、受光用積分球４をＸ
，Ｙ方向へ変位させたり、受光用積分球接線４Ｃの回り
に回転させたりできるようになっている。

【００２０】符号９で示す制御・演算ユニットは、制御
・演算回路９０とキーボード９１と表示部９２とを有す
る。制御・演算ユニット９は具体的にはコンピューター
で実現できる。表示分９２はビジュアル・ディスプレイ
とプリンターとを有する。

【００２１】図２を参照すると、この図は図１の実施例
を側方から見た図である。レンズ保持機構１、光源用積
分球保持機構３、受光用積分球保持機構５は基板１００
に設けられている。

【００２２】レンズ保持機構１の移動部１０はガイド１
１上をＸ方向へ変位するスライドステージ１０１と、こ
のスライドステージ１０１上に設けられたＺ方向の上下
ステージを有し、これら各ステージはレンズ保持機構駆
動手段６により駆動される。即ち、レンズ保持機構駆動
手段６は、図１に示すようにＸ駆動を行う部分とＺ駆動
を行う部分とにより構成され、Ｘ駆動を行う部分により
スライドステージ１０１の駆動を行い、Ｚ駆動を行う部
分で上下ステージ１０２の駆動を行う。なお、この実施
例においては上下ステージ１０２の上に、手動式の回転
ステージ１０３と、その上にさらにあおりステージ１０
４が設けられ、被測定レンズ０の光軸方向と光軸高さを
微調整できるようになっている。

【００２３】光源用積分球保持機構３は、図２に示すよ
うに、ガイド３１にそってＹ方向へ移動可能なスライド
ステージ３０１と、その上に設けられた回転ステージ３
０２とを有し、これら各ステージ、ガイドは光源用積分
球保持機構駆動手段８により駆動される。即ち、受光用
積分球保持機構駆動手段８は、図１に示すようにＹ駆動
を行う部分とθ駆動即ち回転駆動を行う部分とにより構
成され、Ｙ駆動を行う部分によりスライドステージ３０
１の駆動を行い、θ駆動を行う部分で回転ステージ３０
２の駆動を行う。

【００２４】受光用積分球保持機構５は、図２に示すよ
うに、ガイド５２に沿ってＸ方向へ移動可能なガイド５
１と、このガイド５１に沿ってＹ方向へ移動可能なスラ
イドステージ５０１と、その上に設けられた回転ステー
ジ５０２とを有し、これら各ステージは光源用積分球保
持機構駆動手段８により駆動される。即ち、光源用積分
球保持機構駆動手段７は、図１に示すようにＸ駆動を行
う部分とＹ駆動を行う部分とθ駆動を行う部分とにより
構成され、Ｘ駆動を行う部分によりガイド５１のＸ方向
変位の駆動を行い、Ｙ駆動を行う部分によりスライドス
テージ５０１の駆動を行い、θ駆動を行う部分で回転ス
テージ５０２の駆動を行う。

【００２５】なお、各ガイドの両端部にはストッパーが
形成されている。また上記各駆動手段の各種駆動を行う
部分はサーボモーター機構で、移動距離・回転角等を制
御できる機構である。

【００２６】以下、実施例装置による結像光量の測定を
説明する。

【００２７】測定に先だって、キーボード９１により測
定を行う旨の操作を実行すると、制御・演算回路９０に
内臓されたプログラムに従って、制御演算回路はレンズ
保持機構駆動手段６、光源用積分球保持機構駆動手段７
、受光用積分球保持機構駆動手段８を制御して、装置の
基準状態を実現する。

【００２８】この基準状態において、光源用積分球２と
受光用積分球４とは図１に示すようにＸ方向に平行な基
準線上で互いに光射出用開口２Ａと光入射用開口４Ａと
を正対させる。またレンズ保持機構１の移動部１０はこ
れら積分球２，４の中間に位置する。この状態において
、被測定レンズ０をレンズ保持機構１に保持させる。 即ち、図２に示すように被測定レンズ０を治具２００を
用いて移動部１０の上部に設置する。

【００２９】この状態において、キーボード９１に被測
定レンズ０の口径をデータとして入力するとレンズ保持
機構駆動手段６が作動して上下ステージ１０３を駆動し
て被測定レンズ０の光軸と基準線との位置合わせを行う
。必要に応じて、回転ステージ１０３とあおりステージ
１０４を手動で調整して、被測定レンズ０の光軸と基準
線とを正確に合致させる。

【００３０】続いて、測定条件として被測定レンズのデ
ータ、例えば焦点距離，倍率等をキーボード９１から入
力すると、制御演算回路９０は内臓プログラムに従って
、演算を行い、被測定レンズ０と受光用積分球４の位置
を光源用積分球２の位置に対して相対的に算出し、レン
ズ保持機構１の移動部１０と受光用積分球保持機構５の
ガイド５１をＸ方向へ変位させて、上記倍率に対して、
光源用積分球２の光射出用開口２Ａと受光用積分球４の
光入射用開口４Ａとが被測定レンズ０により結像の共役
関係になるように位置ぎめを行う。

【００３１】この状態で、光源２０からの光を光ファイ
バー２１により光源用積分球２の内部に照射すると、光
は積分球内部で撹拌反射されて均一な光となって光源用
積分球２から射出する。なお説明中の実施例では光射出
用開口に射出光の拡散性をより高めるための拡散板２Ｂ
が設けられている。

【００３２】光源用積分球２から射出した光束は、被測
定レンズ０により受光用積分球４の入射用開口位置に結
像され、同開口位置に配備された拡散板４Ｂを介して球
内に入射し、球内において拡散反射を繰返し、入射光強
度に比例する強度の光が光電変換手段素子４０に入射し
、電気信号化される。

【００３３】この電気信号は制御・演算回路９０に入力
する。制御・演算回路９０は入力信号を光軸上結像光量
として１００に規格化する。続いて、制御演算回路９０
は光源用積分球保持機構駆動手段３と受光用積分球保持
機構駆動手段５を駆動し、光源用積分球２と受光用積分
球４とをＹ方向の互いに逆の向きに移動させ、有限入射
角に対する共役関係を実現する。そして上記と同様の測
定を行い、受光用積分球４の受光する光量を上記光軸上
結像光量に対するパーセンテージとして、即ち光量比と
して演算する。この測定プロセスを所望の入射角範囲に
就いて繰り返して、上記入射角範囲における結像光量の
光量比を得ることができる。

【００３４】図３は、測定結果の１例を示す。この例で
結像倍率は等倍であり、結像面上で光軸から１４８．５
０ｍｍの距離までの範囲における結像の光量比を測定し
た結果を示す。黒点は測定値を表し、これら黒点を結ぶ
曲線は、制御・演算回路９０において最小２乗法（同回
路内にプログラムとして内臓されている）により演算し
た結果である。

【００３５】なお、拡散板２Ｂ，４Ｂは必要に応じて、
取外して測定しても良く、光源の色温度や波長に応じて
拡散板に代えて適宜のフィルターを用いることもできる
。また、光軸外の結像光量を測定するとき、測定目的に
よっては光源用・受光用積分球２、４の開口を被測定レ
ンズを介して互いに正対させても良い。このような光学
配置を実現するため、各積分球は回転可能となっている
のである。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、この発明の結像光量測定
装置によれば、有限距離結像レンズの結像光量比を、簡
単にかつ正確に測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例を概念図的に示す図である
。

【図２】上記実施例の側面図的な説明図である。

【図３】上記実施例による測定結果の１例を示す図であ
る。

【符号の説明】

０　　　　　　被測定レンズ １　　　　　　レンズ保持機構 ２　　　　　　光源用積分球 ３　　　　　　光源用積分球保持機構 ４　　　　　　受光用積分球 ５　　　　　　受光用積分球保持機構 ６　　　　　　レンズ保持機構駆動手段７　　　　　　
光源用積分球保持機構駆動手段８　　　　　　受光用積
分球保持機構駆動手段９　　　　　　制御・演算ユニッ
ト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物像間距離が有限な結像レンズの結像面上
   における光量の分布を測定する装置であって、被測定レ
   ンズを保持し、レンズ光軸に平行なＸ方向へ変位させ得
   るように構成されたレンズ保持機構と、光源用積分球と
   、この光源用積分球の内部に照明用の光を照射する光源
   手段とを有する光源装置と、受光用積分球と、この受光
   用積分球に入射した光を光電変換する光電変換手段とを
   有する受光装置と、上記光源用積分球を、上記Ｘ方向に
   直交するＹ方向へ変位可能に且つ、上記Ｘ，Ｙ方向に直
   交するＺ方向に平行で光源用積分球の光射出用開口位置
   を通る光源用積分球接線を軸として回転可能に保持する
   光源用積分球保持機構と、上記受光用積分球を、上記Ｘ
   ，Ｙ方向へ変位可能に且つ、上記Ｚ方向に平行で受光用
   積分球の光入射用開口位置を通る受光用積分球接線を軸
   として回転可能に保持する受光用積分球保持機構と、上
   記レンズ保持機構を駆動するレンズ保持機構駆動手段と
   、上記光源用積分球保持機構を駆動する光源用積分球保
   持機構駆動手段と、上記受光用積分球保持機構を駆動す
   る受光用積分球保持機構駆動手段と、測定条件に応じて
   、上記レンズ保持機構駆動手段、光源用積分球保持機構
   駆動手段及び受光用積分球保持機構駆動手段を制御し、
   上記受光手段からの出力により、入射角に応じた光量比
   を演算する制御・演算ユニットとを有する、有限距離結
   像レンズの結像光量測定装置。