JPS6037418B2 - レンズ性能検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は大量の写真機対物レンズを検査して各々がある
数質基準に合致するかどうかを調べるためのレンズ性能
検査装置に関する。

それは大量のレンズを個々に検査し、不合格レンズを選
び出す装置である。この目的のためには、この装置は各
レンズが合格は否かを決定するだけでよく、拒否された
レンズが何故不合格となったかを分析する必要はない。
しかし以下で述べる本装置は、分析することにより特定
の場合の不合格がある原因からでていることを決定でき
る情報を得ることができる。写真機の対物レンズは写真
機、感光フィルム・ユニット及び観察者の眼を含む全シ
ステムの中の一部である。

そのシステムは写真複製装瞳及び透視装置を含み得る。
以下で述べる装置はポラロイド・ランド・カメラＳＸ−
７０の対物レンズの判定検査のために発明された。この
レンズは米国特許第３６９５７５び号に述べられている
。当業者には理解されるように、ここに述べる考えは屈
折対物レンズは無論のこと反射対物レンズ及び反射屈折
対物レンズの判定検査にも同機に応用でき、特に被検体
と呼ばれてここで使用されているレンズという語は前述
のすべてをその範囲に含むものである。この合格基準は
、例えば３５肌写真機用に設計されたレンズに要求され
る合格基準とは異なるであろうが、当業者には以下の説
明から、そのような３５柳写真機用レンズについてもそ
のレンズ判定検査の合格基準を決定する方法が理解でき
るであろう。すなわち本発明はそのような３５側写真機
用レンズの場合にも応用できるものである。研究の示す
ところによれば、写真プリントを眼で評価するか或いは
ただ見るだけのためには、人間の眼は、その情報則るプ
リントに関する感覚の大部分を１／２から２ライン・ベ
ア／凧の範囲に見られる細部のコントラストから得てい
る。

１ライン・ベァ／側は同じ幅の明暗の２つの隣接する縞
よりなる基準ターゲット像である。

観察者はその明暗の成分間に明るさの差があれば細部を
認知するだろう。この差は便宜上コントラスト比則ちそ
れらの明るさの比として表わされる。眼で見るには１０
％のコントラスト比で充分である。眼の視感度（コント
ラスト変換）は約１ライン・ベア／側の空間周波数にピ
ークをもつ。

従って写真プリント上の眼で認知された情報の大部分は
その空間周波数が約１ライン・ベア／肌であると合理的
に結論することができる。従ってポラロイド・ランド・
カメラに使用されているような直接プリント像を作るよ
うに意図された写真レンズでは、最適設計によりレンズ
のコントラスト変換効率は低空間周波数で最大にされる
。直接プリント写真では、肉眼で鰍像可能な粗い空間周
波数でのレンズのコントラスト変換効率が、レンズによ
り作られた像の鯛像可能な最大空間周波数よりももっと
適切に対物レンズの質を示す。

後者はある応用分野では重要であるが前者を評価する間
接的方法にすぎない。米国特許３６９５７５び号‘よ大
量に製造される対物レンズを明らかにしている。

好ましい実施例として以下に説明される装置は特にこの
対物レンズを備価するために開発された。本発明の理解
を高めるためには、このレンズについてい〈らか知って
おくことが有益である。前述の米国特許第３６９５７５
０号に説明されている対物レンズのコントラスト変換値
は、手にした写真プリントに関して眼がその情報の大部
分を得る低空間周波数のところで極めて大きい。

それらの低空間周波数ではコントラスト変換値が９０％
から１００％と高く、いろいろな質の被検査レンズを夫
々区別するために極めて正確なコントラスト測定を必要
とする。比較的高い空間周波数（例えば２０ライン・ベ
ア／肌）では、その公称焦点面からの像変位（集点外れ
）に対するコントラスト変換効率の変化は極めて強い。
しかし偽鱗像は、被写界深度内におけるコントラスト変
換と像変位との間に明らかな非線型関係を引起こす。非
線型性は被検査レンズを評価するための判定検査装置を
不必要に複雑にしてしまう。望み得る妥協は被検査レン
ズを７１／２ライン・ベア／肋で評価することである。
単一の空間周波数を基準として被検査レンズを評価する
ことにより、判定検査装置及びその信号処理装置の光学
的、機械的及び電子的設計が簡単になる。

７１／２ライン・ベア／肋の空間周波数は焦点深度（十
１．仇帆から−１．仇帆）を通じて広範囲のコントラス
ト変換値を与える。

７１／２ライン・ベア／脚で測定された相対的なコント
ラスト変換値と約１．０ライン・ベア／側の空間周波数
で測定された相対的なコントラスト変換値との間には密
接な相関関係がある。

より高い空間周波数が測定されるレンズによるもう一つ
の利点は、原プリントからの引伸しされたものが肉眼で
鮮明に観察されることである。引伸しで重要となる空間
周波数は原プリントにおける約２から８ライン・ベア／
脚の空間周波数である。判定検査装置の作動空間周波数
として７１／２ライン・ベア／肌を選択するに至らしめ
たここでの分析は、前述の米国特許第３６９５７５０号
に述べられた設計のレンズを検査する菱贋で利用すると
いうことに基づく。

当業者には異なる対物レンズを分析してそれを検査する
ための最適な空間周波数をいかに決めるかが理解される
だろう。よく知られているように質の異なるレンズでも
最良の．焦点調節をすれば当然良い像を生ずる。

良質のレンズは最良の集点位贋からその前後にずれた範
囲でも満足きる像を生じるが、質の悪いレンズでは最良
の焦点位置からわずかにずれた焦点位置では質の悪い像
を生じてしまう。最良の焦ｖ点調節から外れた像の比較
により対物レンズの性能の差異を容易に検出し定量化す
ることが可能となる。０．１２肋以上の最小錯乱円を有
する対物レンズは、肉眼にとって不鮮鉄な写真プリント
を生じることが経験的に判明している。

最小錯乱円とはしンズにより作られた点光源の最良の像
を指す。それは又ボケ円とも呼ばれる。０．１２脇以下
の最小錯乱円或いは′ボケ円は肉眼にとって鮮鉄な直接
写真プリントを生じる。

Ｆナンバー８の対物レンズにより点光源の完全な像が作
られると仮定すれば、（幾何的）最良焦点位置から前後
に約１．仇岬まなれた位置においてボケ円は約０．１２
肋或いはそれ以下となる。

このことから判定検査方法及びその装置は被検査レンズ
により最良焦点を中心に幅が約２肋以下の領域に作られ
た像の構造を評価するだけで充分であると結論できる。
対物レンズ製造上の諸要因のすべてが、その焦点深度に
認めうる程の影響を与えるわけではない。

対物レンズに関する種々の要素及び部品の製造及び組立
に関するパラメータはほとんど許容範囲からはずれるこ
とはない。対物レンズの光学性能に関連する最も一般的
な製造上の変差量はしンズ組立体内の各レンズ要素の取
付け及び心出しに関するものである。そのような変差は
最良の焦点面をレンズの光軸に対して歪めたり煩けたり
してしまう。それらは視野全体の相対的像質を評価する
ことにより明らかになる。歪曲収差、球面収差及び色収
差のようなレンズの欠陥を製造中にあるとしても、ほと
んど変わらない。

不正確に作られたレンズ要素及びレンズ組立体の悪影響
は、ある特定の欠陥が顕われるよりも全体的な像質低下
及び像面湾曲の増加として願われる。従ってレンズを判
定するのに特定の欠陥に関して評価する必要はなく、又
そのようにするのは判定検査方法及びその装着を単純化
するのに不都合でもある。また、実際の撮影において被
写界光線はしンズの光軸に添って入射するのみでなく、
光髄と異なるあらゆる方向から入射するのであるから、
光鞠方向の光線に対する性能のみでなく、光軸と異なる
方向の光線に対する性能をも検査することが要される。

しかしながら、１つのレンズについて光軸方向以外に他
数の異なる方向から入射する光線に対する機能をそれぞ
れ別個に測定するならば多数のレンズについて同様の検
査をするには極めて長い検査時間を要する。検査時間を
短縮するためには多数の検査装置を設け複数のレンズを
並列的に検査することが必要であり、いずれにしても時
間的、経済的に不経済である。発明の目的及び要約 本発明の目的は、１つのレンズについて多数の異なる方
向の光線に対する性能を同時に検査することのできるレ
ンズ性能検査装置を提供することである。

本発明の装置は、特定のコントラスト比を有する複数個
の検査パターンをある照度で照射すること、被検レンズ
を通して検査パターンの像を異なる光路（チャンネル）
に沿いレンズの焦点面に伝達すること、レンズ焦点面が
その最良焦点面を通って移動するようにレンズの焦点位
置を変えること、最良の焦点面を通過した光が各光路（
チャンネル）に対するレンズのコントラスト変換値の関
数となるように最良の焦点面に位置する小さなスリット
で検査パターン像のサンプリングを行い、その通過光を
光検出器で受けることにより焦点の移動に伴うコントラ
スト変換値を測定すること、各光路（チャンネル）に沿
うレンズのコントラスト変換値に関する情報を含む信号
を前記の光検出器から発信すること、光検出器により発
信された信号から夫々の光路（チャンネル）に関連する
信号を他の信号から分離すること、各チャンネルに関連
した信号により与えられる情報を評価すること、により
前記目的を達成する。

焦Ｖ点距離を調節することの可能なしンズの性能を検査
する本発明の装置は、被検レンズを着脱可能に所定位置
にとりつけ、その焦点を調節する装置と、それによって
調節された調節量を表す信号を発生する装置とを備えた
検査部と；共通の１つの光源から複数の同一光量の光線
が、前記被検レンズの視野内において互いに異なる方向
に同時に通過するよう複数の異なる光路を形成する装置
と：前記複数の光路にそれぞれ設けられた複数の検査パ
ターンにして、各検査パターンの像が前記被検レンズの
公称′焦点面に形成されるよう配置された前記複数の検
査パターンと：前記複数の光路の各々に設けられ、かつ
前記被検レンズの公称焦点面に配置され、萩彼検レンズ
が完全なしンズであった場合に前記公称焦点面に形成さ
れるであろう前記検査パターンの最良の像の形状に対応
しした形状の閉口の設けられた都材と；前記複数の異な
る光路を同時に通過する前記共通の光源からの複数の光
線を互いに識別し得るようそれぞれの光線を異なる周波
数で変調する装置と；前記被検レンズによって形成され
る前記複数の検査パターンの像光線が対応する前記関口
を通過した後において同時に検出し、同時検出された像
光線を前記変調周波数に基づいて各光略に対応する塚光
線を識別し、識別された各光路に対応する像光線の明る
さから、前記彼検レンズの前記複数の光路の方向におけ
るそれぞれのコントラスト変換効率を決定する装置と；
を具備してなる。

本発明による検査装置により得られた結果に基づいて通
常利用される被検査レンズの像質を評価する合格基準は
、全チャンネル（光路）が１胸の焦点深度にわたり７１
／２ライン・ベア／脚の空間周波数に対し少なくとも４
０％のコントラスト変換を示すこと、及び各チャンネル
がこの空間周波数に対しある点で６０％の最小ピーク・
コントラスト変換効率を達成することである。

この合格基準は一連の分析的相関研究を通じて開発され
たものである。図との関連で次の詳細な説明を参照する
ことにより本発明の特質及び目的がよりよく理解されよ
つ。

〔発明の実施態様〕

第３図を参照すると、レンズ１２の判定検査装置１０が
示されている。

判定検査装置１０は、レンズを検査するための光学部１
４、判定検査装置１０内でレンズを移動させるための送
り機構Ｉ６、光学部１４から発信された情報を評価する
ための信号処理部１８及び送り機構１６から不合格レン
ズを除去するための除去装置２０を含む。送り機構１６
は被検査レンズ１２の集団が判定検査装置１０に送り込
まれる第１の貯蔵部２２を有する。コンベア２４は貯蔵
部２２からしンズ１２を引出して光学部１４内の検査部
３０に送り込む。レンズ１２が検査されるとコンベア２
４はしンズ１２を検査部３０から取出しレンズ１２を除
去装置２０を経てもう一つの貯蔵部２６に送る。合格の
レンズ１２は取除かれるまで貯蔵部２６にたまる。除去
装置２０‘よ不合格のレンズの進行方向を変え（図示さ
れていない）集積部に導く。ロータリー・インデックス
装置或いは他の装置も、レンズ１２を判定検査装置１０
の各部へ送るために使用できる。検査部３０で実際に検
査されている対物レンズ１２をここで１２ｔと名づける
。

光学部１４は送り機構１６の両側にまたがっている。

光学部１４は検査部３０の上に位贋する光源室２８を有
する。光源室２８は判定検査手続のための照明を与える
。検査部３川ま判定検査手続に必要な制御された方法で
各レンズ１２を受け、操作する。検査部３０と光源室２
８との間には検査パターンを与えるターゲット視野３２
及び夕−ゲット・レンズ部３４がある。ターゲット視野
３２は光源室２８に隣接しており、レンズ視野内であら
かじめ決められたパターンに配置されている複数個の回
転チョンパ車３６を含む。

ターゲット・レンズ部３４はターゲット視野３２と検査
部３０のレンズ１２ｔとの間の光路の距離を設定するた
めの少なくとも１つの、好ましくはいくつかの夕−ゲッ
ド・レンズを有する。

視界の全体をおおうために１つではなくいくつかのター
ゲット・レンズを使用すると、より単純なターゲット・
レンズを使用できる。ターゲット・レンズ部３４の利用
により、実際の距離以上の光路距離が利用でき、判定検
査装置１０をより小型化できる。ターゲット・レンズ３
４により影響を受けた光路長はしンズにとって最適な対
物距離に対応する。検査部３０の下で集光レンズ３８が
、検査部３川こ保持されたレンズ１２ｔの出射瞳を光電
子増倍管４０の感光表面に結像する。

レンズ１２ｔの′焦点面に位置する嫁プレート４２が光
電子増倍管４０への光の通過を制限する。

嫁プレート４２は光を光電子増倍管４０へ通過させる複
数個のスリットを含む。それらのスリット開口は被検査
レンズ１２ｔ（対物レンズ１２のうち検査部３０にある
特定の１つ）により像プレート４２上に作られたターゲ
ット視野３２の像のサンプリングを行なう。スリットに
よるサンプリングにより、光電子増倍管４川こ達する光
量の高速変動がレンズ１２ｔコントラスト変換効率を示
す。このコントラスト変換効率は判定検査装置１０の出
す他の情報と関連づけられて、検査レンズ１２ｔを合格
にするか不合格にするかの基礎となる。信号処理器１８
の機能判定検査装置１０‘こより発せられた情報の関連
づけ及び評価にある。

信号処理器１８は光電子増倍管４０及び検査部３０から
の情報を受信して、除去装置２０を要求されたように作
動させるか或いは望ましくは作動させない。レンズ１２
ｔを通るいくつかの光路（チャンネル）の各々に沿うコ
ントラスト変換に関する情報は光電子増倍管４川こより
信号処理器１８に与えられる検査部３０は被検査レンズ
１２ｔを調節した焦点深度に関する情報を信号処理器１
８に与える。

対物レンズ１２は前玉レンズ要素と他のレンズ要素との
間の空気間隔を変えることにより結像が行われる、すな
わち彼検レンズの焦点距離が調節される。すなわち、前
玉レンズ要素を他のレンズ要素に対して回転させればそ
の回転に比例して空気間隔が変化するいう通常手段で結
像が行れる。検査部３０或いは付加的な検査部は、被検
査レンズ１２ｔの焦点を合わせるために必要なトルクに
関する情報も与えることができる。判定検査装置１０の
光学部１４は第４図で詳細に示されている。

単一光源４４から発する複数の光路（チャンネル）は複
数のミラーによってそれぞれに分配され、被検査レンズ
１２ｔを異なる方向に通過する。いくつかのチャンネル
はミラーを介さず直接被検査レンズを通る。第４図では
３つの光路４６，４８および５０を示す。このうちの２
つの光路はミラー５２あるいは５４で反射され、光路４
８はミラーを介さず直接被検査レンズに至る。判定検査
装置１０の好ましい実施例においては被検査レンズ１２
ｔを通る１針固の光路（チャンネル）が使用される。図
面の複雑化を避けてそのうちの３つのみが示されている
。当業者には他の１０の光路（チャンネル）をし、か作
るかが理解されよう。又当業者はこの考えに従い他の種
類のレンズを検査するのに適当な光路（チャンネル）数
も理解できるであろう。単一の光源４４の使用により、
いくつかの光源の間の考えられる差異に起因する信号処
理器１８における各光路（チャンネル）間の潜在的な鮫
正の問題が避けられる。

光源４４の明るさの変動は全チャンネルに等しく作用す
る。光源室２８の底部には支持板６０があり、この支持
板６川こターゲット視野３２の各要素が取付けられる。

支持板６０は、板６０を貫く複数個の窓６２を有し、こ
れらの窓６２が被検査レンズ１２ｔを通る光路（チャン
ネル）の方向を規定すると共に、光源４４が各チョッパ
車３６の一部を照射することを可能にする。窓６２の配
置は第４図のｂに示されるスリットの配置と関連をもっ
ている。各チョッパ車３６は第４図のａに示される形を
している。

チョッパ車３６の周辺部には複数個の半径方向に延びる
スロット７２がある。スロット７２は周辺部に均一の間
隔で離れて位置し、各半径方向に伸びるスロット７２の
幅が次のスロット７２との間隔に一致するように充分な
数だけ設けられている。スロット７２の長さはその端に
よるスロット像への光学的効果を小さくするためにスロ
ット幅の数倍となっている。スロット７２の実際の空間
周波数は、検査レンズ１２ｔの焦点面に作られたその最
終的な像が７１／２ライン・ベア／肌であるように、即
ち、被検査レンズ１２ｔ及びコリメーション部３４によ
る真の拡大率を乗じた実際の空間周波数が７１／２ライ
ン・ベア／側に等しくなるようにあらかじめ決められる
。注意しなければならないのは、スロット７２の外側端
と内側端とではスロット７２の空間周波数は若干異なる
が、スロット７２の長さを、軸７０からのその平均半径
の小さな分数にすれば、その差異は最小であり無視可能
となる。

各チョッパ車３６は支持板６０を貫く軸７０を通じて支
持板６０上に取付けたモータ６８により回転される。

モータ６８は各チョッパ車３６が他のすべてのチョッパ
車３６の回転速度と異なる一定の回転速度で回転するよ
うに調整されている。したがって、各光路の光線はそれ
に対応したチョッパ車３６の特定の回転速度により決め
られる特定周波数により周波数変調を受けることによる
。各チョッパ車の回転速度が互いに異なるため、各光路
の光線は異なる周波数で変調されることとなり、この変
調周波数を利用して各光路の光線を互いに弁別すること
ができる。各チョッパ車３６のスロット７２の帯の上に
支持板６０を貫く窓６２が位置する。

各窓６２は、光源４４が帯のなかの少なくとも１つのス
ロット７２を充分に照射できるのに充分な大きさをもつ
。それらの窓６２は被検査レンズ１２ｔを通るいくつか
の光路４９，４８及び５０の相対的方向をなす特別のパ
ターンに配置されている。前記のようにそれは第４図の
ｂに示される優プレート４２のスリット１００のパター
ンに似ている。前記の部品のいくつかの有用な寸法は、
チョッパ車３６の直径がｌｏｗ奴、チョッパ車３６の周
辺部のスリット７２の幅が１．５側、そして窓６２の直
径が１３柳である。各窓の直ぐ上には集光レンズとフィ
ル夕との結合体８０がある。

それは２つの機能を果す。集光レンズとしては光源４４
を被検査レンズ１２ｔの入射瞳に写像し、フィル夕とし
ては各光路に沿って送られる光が被検査レンズ１２ｔを
通る他の光路に沿って送られる光と同じになるように各
光路に沿って送られる光を調節する。集光レンズ・フィ
ル夕８０の第１の機能は光の伝達を高め信号レベル及び
信号対雑音比を向上させる。第２の機能は各光路に沿っ
て伝達される光童が同じとなるように調節する。それは
、判定検査装置１０１こいくつかの光路４６，４８，５
０等を作るのに使用した各部品の伝達、反射等の小さな
差異に起因するチャンネル間の差異が真の信号に含まれ
るのを避けることにより、信号処理器１８を単純化する
ことができる。この例において均衡機能はもし必要なら
必要に応じて集光レンズ・フィル夕８０の表面にわずか
に拡散する表面を加えることができる。

拡散表面は光を光路から散乱するので拡散された光は光
電子増倍管４０に到達しない。拡散は判定検査装置１０
の鮫正の間に決定される必要度に応じて加えられる。他
の光を減衰させる技術を実施することもでき、又信号処
理器１８で電子的に均衡をとることもできる。構造的な
寸法及び利用できる空間を実際に考慮すると被検査レン
ズ１２ｔとターゲット視野３２との間にターゲット・レ
ンズ部３４を置くことになる。

レンズ１２の前面にある物体にとっての技簿な焦点距離
は約１１４弧である。約１１４肌の対物距離を実際に有
する光学部１４を作ると過度に大きなものとなってしま
う。代りにより短い約４＆ネの距離を使用し被検査レン
ズ１２ｔから約１１４肌の仮想対物距離に位置層するタ
ーゲット視野３２の虚像を与えるためにターゲット・レ
ンズ３４ａ，３４ｂ及び３４ｃを使用する。いくつかの
ターゲット・レンズを使用するのは、単一のターゲット
・レンズではターゲットフィールド全体の画角をおおわ
なくてはならないのに対して、各レンズでは単一ターゲ
ット視野３２の小さな画角のみをおおえばよいからであ
る。

より狭い画角を各レンズがおおうので、より単純な夕−
ゲツト・レンズを好ましい配置で使用できる。ターゲッ
ト・レンズ部３４の下部に検査部３０がある。

検査部３川ま送り機構１６により送られた被検査レンズ
１２ｔを受け、各レンズ１２ｔは光学部１４の中央位置
で、ターゲット視野３２の見える位置に、且つ被検査レ
ンズ１２ｔの公称の最良の焦点面に置かれた像プレート
４２上にターゲット視野３２の像を作る位置に据えられ
る。検査部３川ま検査の間被検査レンズ１２ｔを受け保
持するための保持機構１１０を含む。この保持機構１１
０１こは検査レンズ１２ｔの前玉レンズ要素を回転して
その焦点を移動させる焦点距離調節機構１１２がつけら
れている。焦点距離調節機構１１２は、それが被検査レ
ンズ１２ｔの前玉レンズ要素に与えた角回転量に関する
情報を信号処理器１８に与えるためのシャフト・ェンコ
ーダのような装置を含む。レンズ１２ｔはその前玉レン
ズ要素を他のレンズ要に対して軸万向に移動させて焦点
を結ばせるので、検査の間角回転に関する情報は被検査
レンズ１２ｔの焦点移動と関連する。

ネジ山が前玉レンズ要素と他のレンズ要素とを接続して
いるので、焦点調節距離は前玉レンズ要素の角回転の関
数となる。回転トル外こ関する情報から、被検査レンズ
１２ｔの焦点調節距離を行う機械的操作の容易さを評価
して合格か否かを決定することができる。像プレート４
２は検査部３０の下に位置する。

それはターゲット視野３２に対する公称の最良の焦点面
にある。焦点距離調節機構１１２は、ターゲット視野３
２に対する被検査レンズ１２ｔの実際の焦点面を、嫁プ
レート４２の平面に移動せしめる働きを行う。第４図の
ｂは像プレート４２の上のスリット１００の配置を明確
にするために示す像プレート４２の平面図である。

各スリット１００は、像プレート４２を貫くスリーブ１
１６内を麹方向に糟勤可能な各区板１１４に穿孔されて
いる（第４図のｃを見よ）。このような構成から、像プ
レート４２に対して垂直方向における各スリット１００
の位置は変更可能となる。スリット１００の垂直方向位
置調節により、像プレート４２の平面に対するスリット
の位置が、完全な検査レンズ１２ｔの計算された後面湾
曲誤差に合致するようにスリット１００を配置すること
が可能となる。

当業者にはその配置により信号処理器１８に課される計
算の負担が軽減されることが理解されるであろう。像プ
レート４２の他の２つの特徴も第４図のｂより明らかで
ある。

像プレート４２上の検査レンズ１２ｔの視界の中心に位
置する１気欝目のスリットのまわりに、１２個のスリッ
トが２つの同じ円上に配置されている。スリットの向き
は、中心に対して半径方向と接線方向とに交互になるよ
うに並らべられている。上述２つの同心円は、検査レン
ズ１２ｔに対する包括界を２分する角である約１４０と
約２〆とを示しており、後者は被検査レンズ１２ｔの意
図した写真判の外周領域である。

ダッシュ線１１８はスリット１００の配置の境界を示す
。ターゲット視野３２及び像プレート４２は、被検査レ
ンズ１２ｔが完全な性能をもっている場合、公称焦点面
上に形成されるスロット７２、すなわち検査パターンの
像と対応するスリット１０００とが平行かつ同一形状と
なるようにつくられる。

像プレート４２の下には集光レンズ３８がある。

集光レンズ３８は検査レンズ１２ｔの出射瞳を光電子増
倍管４０の感光表面１２０‘こ写像する。これによりス
リット１００を通過した光の最大量が集められ感光表面
１２０上に一様に分布されることが保証される。従って
スＩＪツト１００を通過した信号は光電子増倍管４０の
局部的な感度差による偽の影響を受けない。全光路が同
じ光源４４と光電子増倍管４０とを使用するように注意
することが重要である。このことにより要素差異に起因
する誤差が除去される。それは又、光源４４の照度、光
電子増倍管４０の感度或いは利得、或いは他の要因の変
動と無関係に、光電子増倍管４０の直流信号レベルを一
定に保つように制御することを可能にする。光源４４と
光電子増倍管４０との間の光路が第５図に示されている
。

単一の光電子増情管４０が全光路（チャンネル）に対し
て同時に働くので、多重信号を分離するための装置を備
える必要がある。

異なる側帯周波数が各光路（チャンネル）を同定するた
めに割当てられる。光電子増倍管４０は１３の全光路か
ら光を受けて入射光のすべての和を表わす複雑な信号を
発するが、その複雑な信号の各成分は電気信号処理技術
を利用して分離・検知される。光電子増倍管４０の各チ
ャンネルに対する信号の周波数は、各チョッパ車３６の
スロット７２の回転速度と数との組合わせられた結果で
ある。

異なる信号周波数は、あるチョッパ車３６を、他のチョ
ッパ車３６のあらかじめ決められた速度とは異なる速度
で回転させることにより達成される。同じ大きさのチョ
ッパ車の場合には、スロットの数を異なるようにするこ
とにより達成される。異なる信号周波数を達成する他の
方法も使用できる。各チョッパ車３６の実際の回転速度
及びスロット７２の数は信号処理の条件を考慮して決定
される。可聴周波数の代表的な数値が使用し易い。異な
る信号周波数を達成するこの技術を使用するのは、光学
的判定検査を考慮してスロット７２の空間周波数が決め
られ、それが全光路（チャンネル）に対して同じだから
である。前述の装置の作動が光電子増倍管４０から可聴
周波数領域の複数個の異なる交流信号の同時伝達を引起
こす。

各交流信号は、１つのチョツパ車３６のスロット７２の
像がそれと関連するスリット１００を通過することから
発する。意図的に、スロット７２及びスロット間の分離
部の像は、それらが写像これ回転して過ぎていくスリッ
ト１００と基本的に同じ幅にしてある。

正弦波状交流信号が生じる。光路のコントラスト変換効
率が完全であれば、交流信号の値は分離部の像がスリッ
ト１００と並んだ時に０で、ス。ツト７２の像がスリッ
ト１００と並んだ時に最大となる。もしコントラスト変
換効率が完全な場合に比べて小さければ、像はいくぶん
不鮮明になり、信号の最低値は０より大きくそのピーク
値は最大より小さくなる。光源４４の明るさ及びチョッ
パ車３６の速度は、光電子増倍管４０が像の明るさに対
し線型応答を示して作動し、波数に独立であるように調
整されている。

各光路（チャンネル）の光学的コントラスト変換効率は
、平均（直流）信号値を２倍したものと信号の最大値と
最低値との差の比率である。

各光路は被検査レンズ１２ｔの効果とは別に、独自のコ
ントラスト変換効率をもつことが当業者には理解される
だろう。従って光電子増倍管４０からの信号は被検査レ
ンズ１２ｔ及び他の光路のコントラスト変換効率が結合
された結果である。本発明にとって興味があるのは前者
のみである。被検査レンズ１２ｔから離れている光路は
高いコントラスト変換効率をもつように作るべきである
。そのことは信号対雑音比を高め信号処理器１８を単純
化する。信号処理器１８は光路のコントラスト変換効率
を収めるように鮫正できる。全チャンネルに対し同一光
源４４及び同一光電子増倍管４０を使用するので複雑な
電源が排除される。とりわけ、チャンネル間の明るか、
利得、スペクトル感度及び又は色温度、検出器の周波数
応答、及び光源の経年変化の変動が除去される。このこ
とは信号処理器１８及び光学部１４の他の調節特性を単
純化する。。更にもう一つの利点は単一の光源４４と単
一の光電子増倍管４０を使用しているので光源４４の鰹
年変化及び光電子増倍管４０の熱ドリフトのようなチャ
ンネル内の一時的変動を補正するために、サーボ・ルー
プ内の光電子増情管４０からの信号の直流成分を利用で
きることである。

信号処理部１８の制御装置は、光電子増倍管４０の電流
成分を安定な電流基準と比較し、比較の結果に応じて光
電子増倍管４０への高電圧供給を変化させることにより
、このことを達成する。この結果、信号の直流成分は一
定に保たれる。各チャンネルの信号の直流成分を一定に
保つことの重要な結果は、各チャンネルの信号の交流（
ピーク間）成分が、被検査レンズ１２ｔを通るそのチャ
ンネルのコントラスト変換効率を直接に示すことである
。

第６図を参照にして制御機能及び信号処理器１８がより
よく理解される。

第６図は信号処理器１８、光電子増倍管４０の直流制御
サーボ・ループ１５０、及び検査部３０の位贋エンコー
ダー５２の間の関係を図式的に示している。直流制御サ
ーボリレープ１５川ま光電子増倍管４川こ接続された可
変高電圧源１５４及び光電子増倍管４０からの信号を監
視するための直流レベル検出器１５６を含む。

直流レベル検出器１５６が可変高電圧源１５４を制御し
、続いて可変高電圧源１５４が光電子増倍管４０の利得
に作用を及ぼしてその信号の直流成分を一定に保つ。光
電子増倍管４０からの信号は、各光路（チャンネル）に
より発せられた正弦波状周波数信号の和である。それは
増中器２８０を経て次に１針固のチャンネルについての
評価装置の整列部１８２へ送られる。チャンネル評価装
魔の数は検査レンズ１５ｔを通る光路の数に対応する。
整列部１８２の各チャンネル評価装置は周波数フィル夕
１８４、振幅検出器１８６、２つのコンパレータ１８８
及び１９０、及びラツチ１９２を有する。

周波数フィル夕１８４は光電子増倍管４０からの増中信
号に含まれる１３固の周波数のうちの１つのみを通し他
を遮断するよう調節されたいる。すなわち、整列部１８
２のフィル夕は各々、増中器１８０の出力に含まれるい
くつかの周波数の異なる１つのみを通すように調整され
ている。振幅検出器１８６は周波数フィル夕１８４によ
り通された交流信号を受信する。それは交流信号をその
振幅に比例した直流信号に変換する。各チャンネルの交
流信号の振幅はそのチャンネルと結ばれている光路に対
する被検査レンズ１２ｔのコントラスト変換効率に比例
している。従って振検出器からの出力も同様である。２
つのコンパレータ１８８及び１９川ま振幅検出器１８６
からの直流号を各々便する。

最４・コントラスト変換効率（ＣＴＥ）コンパレータ１
８８では直流信号が調整可能な基準と比較される。この
基準はその特定のチャンネルに対する４０％のコントラ
スト変換効率と結びつく直流信号に等しくなるように調
整されている。直流信号が基準に等しいか或いは基準を
越えると、コンパレータ１８８が最小ＣＴＥ「アンド」
ゲート１９４の入力を遮断し直流信号が４０％の閥値以
上である限り遮断し続ける。ピークＣＴＥコンパレータ
１９０では直流信号がそのチャンネルに対する６０％の
コントラスト変換効率と結びつく直流信号を示す調整可
能な基準と比較される。

直流信号が基準に等しいか或いは基準を越えるとコンパ
レータ１９０１まいくつでもラッチ１９２を駆動し、こ
のラッチ１９２がピークＣＴＥ「アンド」ゲート１９６
を遮断する。ラッチ１９２は直流信号が後に６０％以下
に減少してもピークＣＴＥ「アンド」ゲート１９６が遮
断された状態を維持するように保証する。整列部１８２
の各チャンネル評価装置はチャンネルの代表としたチャ
ンネル１と実質的に同様に機能する。

全チャンネルの最小ＣＴＥ「アンド」ゲート１９４への
入力が関値以上であると最小ＣＴＥ「アンド」ゲート１
９４はディジタル処理器１９８に刺激されていることを
知らせる。

最小ＣＴＥ「アンド」ゲート１９４が刺激されている限
り、即ち全チャンネルが少なくとも４０％のコントラス
ト変換効率を同時に示している限りそれは続けられる。
レンズの前玉レンズ要素を回転することによりレンズの
焦点を移動させる焦点調節機構１１２は、シャフト・ェ
ンコーダ或いは位置ェンコーダ１５２の作動も行なう。

シャフト・ェンコーダ１５２は被検査レンズ１２ｔの玉
レンズ要素の回転に比例した数のパルス列を発し、従っ
てパルス列は焦点面の偏移量に比例する。ゲート１９９
はパルス計数器２００へのパルスの流れを制御する。ゲ
ート１９９は１３の全チャンネルが少なくとも４％のコ
ントラスト変換効率を示す間のみシャフト・エンコーダ
１５２からのパルスをパルス計数器に到達させる。その
情報は最小ＣＴＥ「アンド」ゲートによりゲート１９９
に与えられる。計数器２００１こ達した全パルス数は全
チャンネルのコントラスト変換効率が同時に少なくとも
４０％である焦点深度を表わす。ディジタル処理器１９
８はパルス計数器２００により与えられたパルスを評価
する。

パルス計数の評価が充分な焦点深度を示しているならば
、ディジタル処理器１９８は判定「アンド」ゲート２０
０の入力を遮断する。前述の機能に加て、ディジタル処
理器１９８は光学部１４からの他の利用できる情報を処
理する能力があり、検査されたレンズ１２ｔに関する有
用な情報を与える。１３の全チャンネルのピークＣＴＥ
「アンド」ゲート１９６への入力が遮断されると、ピー
クＣＴＥ「アンド」ゲート１９６は次に判定「アンドＪ
ゲート２０２への入力を遮断する。

判定「アンド」ゲート２０２は今述べた各判定基準に対
する入力を有する。それは又、他の判定基準に対する入
力を加えることもできる。他の有用な判定基準入力は被
検査レンズ１２ｔのスペクトル伝達バランス、その焦点
調節トルク、その光散乱及びその結像力を示すこともあ
る。判定「アンド」ゲート２０２への全入力が遮断され
ると、判定「アンド」ゲート２０２は被検査レンズ１２
ｔを受け入れる。

もし被検査レンズ１２ｔの作動が判定「アンド」ゲート
２０２への１つ以上の入力が遮断されないような状態に
あると、判定「アソド」ゲート２０２は除去装置２０に
そのレンズを除去する命令を出す。信号処理器１８が被
検査レンズ１２ｔを評価した後、信号処理器１８は合格
或いは不合格の決定を行ない、それを伝達し、続いて次
の被検査レンズを評価するために信号処理器自身をリセ
ットする。

第７図を参照すると、検査方法及び信号処理器８の発す
るデータの解釈が更によく理解される。

それはいくつかの選ばれたチャンネル、即ち軸チャンネ
ル、軸に対し１４０をなす接線方向のスリットを通るチ
ャンネル（１４０Ｔ）と半径方向のスリットを通るチャ
ンネル（１４０Ｒ）、軸に対２２０をなす接線方向のス
リットを通るチャンネル（２グＴ）と半径方向のスリッ
トを通るチャンネル４２２ｏＲ）に対して、焦点面変位
の関数としてコントラスト変換効率（％）を示す仮のグ
ラフである。このグラフの曲線は、被検査レンズ１２ｔ
の焦点が結ばれてその最良の，焦点面が像プレート４２
の下から上へ動いた時に指定されたチャンネルにより発
信された整流された交流信号の振幅を示す。ａからｅま
での各点は、選ばれた各チャンネルが４０％のコントラ
スト変換効率の閥値に達する時の像変位を示す。

ｆからｊまでの各点はコントラスト変換効率が４０％の
閥値より小さくなる時の擬変位を示す。上に述べた１つ
の合格基準は、点ｅとｆとの間の、即ち全チャンネルが
４０％の閥値を越えていることに対応する変位量があら
かじめ決められた最小値に等しいということである。も
う１つの合格基準は、各チャンネルがある焦点面変位で
少なくとも６０％のコントラスト変換効率に達するとい
うことである。第７図は選ばれた曲線がこれれらの基準
に合致していることを示す。第７図に示された仮の被検
査レンズ１２ｔの特性曲線（ｆｉｅｌｄｃｕｖ肌ｔｍｅ
）は理論とは異なる。そのように推論できるのは、像プ
レート４２のスリット１０川ま計算された像面湾曲誤差
と一致するように配置されているからである。そのよう
な特性曲線をもつ被検査レンズ１２ｔに対する信号は同
じ変位ですべてピークをもつはずである。各被検査レン
ズ１２ｔに関する他の分析情報も光学部１４により発信
された信号から引出されることが理解されよう。この説
明に照らして、本発明の変更及び修正が可能であり、当
業者には、本発明の精神及び範囲から離れることなく特
定の条件に合うように形態及び配置をいろいろに変更で
きることが明らかである。

従って、本発明は特性請求の範囲内でここに特定的に述
べたのと異なる様にして実施され得ることが理解されれ
ねばならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は関連する眼のコントラスト変換関数を示すグラ
フ、第２図はいくつかの空間周波数に対するあるレンズ
のコントラスト変換効率を示すグラフ、第３図は判定検
査装置を示す構成図、第４図は第３図の判定検査装置の
光学部を更に詳細に示す構成図、第４図のａ，ｂ及びｃ
は光学部の細部品を示す平面図、第５図は光源と光電子
増倍管との間の被検査レンズを通る１つの光路（チャン
ネル）を示す断面図、第６図は判定検査装置の信号処理
器と制御装置とを図式的に示すブロック図、第７図は仮
の被検査レンズについて発信されたいくつかの信号のグ
ラフである。 符号の説明 １０・・・判定検査装魔、１２・・・レン
ズ、１２ｔ・・・被検査レンズ、１４・・・光学部、１
６・・・送り機構、１８・・・信号処理器、２０・・・
除去装置、２２，２６・・・貯蔵部、２４・・・コンベ
ア、２８・・・光源室、３０…検査部、３２・・・ター
ゲット視野、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ…ターゲット・レ
ンズ部、３６・・・チョッパ車、３８・・・集光レンズ
、４０・・・光電子増倍管、４２・・・像プレート、４
４・・・光源、４６，４８，５０・・・光路、５２，５
４・・・鏡、６０・・・支持板、６２・・・窓、６８・
・・モータ、７０・・・軸、７２・・・スロット、８０
・・・集光レンズ・フィル夕、１００…スリット、１１
２・・・焦点調節機構、１１４…円板、１１６…スリー
フ。 ＦＩＧ．５ ＦＩＧ．ｌ ＦＩＧ．２ ＦＩＧ．６ ＦＩＧ．７ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ．４ ＦＩＧ．４０ ＦＩＧ．４ｂ ＦＩＧ．４Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 集点距離を調節することの可能なレンズの性能を検
   査する装置であつて、 被検レンズを着脱可能に所定位
   置にとりつけ、その集点を調節する装置と、それによつ
   て調節された調節量を表す信号を発生する装置とを備え
   た検査部と； 共通の１つの光源から複数の同一光量の
   光線が、前記被検レンズの視野内において互いに異なる
   方向に同時に通過するよう複数の異なる光路を形成する
   装置と； 前記複数の光路にそれぞれ設けられた複数の
   検査パターンにして、各検査パターンの像が前記被検レ
   ンズの公称焦点面に形成されるよう配置された前記複数
   の検査パターンと； 前記複数の光路の各々に設けられ
   、かつ前記被検レンズの公称焦点面に配置され、該被検
   レンズが完全なレンズであつた場合に前記公称焦点面に
   形成されるであろう前記検査パターンの最良の像の形状
   に対応した形状の開口の設けられた部材と； 前記複数
   の異なる光路を同時に通過する前記共通の光源からの複
   数の光線を互いに識別し得るようそれぞれの光線を異な
   る周波数で変調する装置と； 前記被検レンズによつて
   形成される前記複数の検査パターンの像光線が対応する
   前記開口を通過した後において共通の検知手段により同
   時に検出し、同時検出された像光線を前記変調周波数に
   基づいて各光路に対応する像光線毎に分離識別し、識別
   された各光路に対応する像光線の明るさから、前記被検
   レンズの前記複数の光路の方向におけるそれぞれのコン
   トラスト変換効率を決定する装置と；を具備することを
   特徴とするレンズの性能検査装置。