(57)【要約】【課題】検査対象レンズに収差がある場合においても、その収差の影響による最適フィットラインの計算誤差を低減し、高精度にＭＴＦを測定することができる光学性能検査方法および光学性能検査装置を提供する。【解決手段】画像データからライン毎の単位強度分布値を算出する単位強度分布算出手順と、単位強度分布算出手順が算出した単位強度分布値に基づいて、単位強度分布値を合成して強度分布を得る際の画素のシフト量を算出するシフト量算出手順と、画像データの各画素間の間隔と、シフト量算出手順が算出したシフト量に基づいて単位強度分布値を合成する強度分布算出手順と、強度分布算出手順によって合成された強度分布に基づいて光学伝達関数を算出する光学伝達関数算出手順と、を含む。【選択図】図１
2010160016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検レンズを介して輝度差のあるチャートを撮影し、得られた画像データから前記被検レンズの光学伝達関数を測定する光学性能検査装置の光学性能検査方法において、
前記画像データからライン毎の単位強度分布値を算出する単位強度分布算出手順と、
前記単位強度分布算出手順が算出した前記単位強度分布値に基づいて、前記単位強度分布値を合成して強度分布を得る際の画素のシフト量を算出するシフト量算出手順と、
前記画像データの各画素間の間隔と、前記シフト量算出手順が算出したシフト量に基づいて前記単位強度分布値を合成する強度分布算出手順と、
前記強度分布算出手順によって合成された強度分布に基づいて光学伝達関数を算出する光学伝達関数算出手順と、
を含むことを特徴とする光学性能検査方法。
【請求項２】
前記シフト量算出手順は、
前記単位強度分布算出手順が算出した単位強度分布値に基づいて、前記画像データのライン毎に明るさが最大となるピーク位置を算出するピーク位置算出手順と、
前記ピーク位置算出手順が算出したピーク位置に基づいて、各ライン間のピーク位置のずれ量を算出するずれ量算出手順と、
を含み、
前記ずれ量算出手順が算出したずれ量を前記画像データの各画素間のシフト量として出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光学性能検査方法。
【請求項３】
被検レンズを介して輝度差のあるチャートを撮影し、得られた画像データから前記被検レンズの光学伝達関数を測定する光学性能検査装置において、
前記画像データからライン毎の単位強度分布値を算出する単位強度分布算出手段と、
前記単位強度分布算出手段が算出した前記単位強度分布値に基づいて、前記単位強度分布値を合成して強度分布を得る際の画素のシフト量を算出するシフト量算出手段と、
前記画像データの各画素間の間隔と、前記シフト量算出手段が算出したシフト量に基づいて前記単位強度分布値を合成する強度分布算出手段と、
前記強度分布算出手段によって合成された強度分布に基づいて光学伝達関数を算出する光学伝達関数算出手段と、
を備えることを特徴とする光学性能検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学性能を検査する光学性能検査方法および光学性能検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラ等の撮像系における光学伝達関数（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：以下、「ＭＴＦ」という）の測定方法は、非特許文献１のＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）１２２３３によって定められており、傾けて設置された輝度差のあるナイフエッジ（コントラストの高い）チャートを被写体とし、検査対象のレンズを通して撮影して得られた画像データから線像強度分布（Ｌｉｎｅ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：以下、「ＬＳＦ」という）を求めて、得られたＬＳＦをフーリエ変換することによってＭＴＦを算出する方法が開示されている。
【０００３】
図８を用いて、ＩＳＯ１２２３３によって定められたＭＴＦ測定方法の一例について説明する。図８（ａ）は、左側の輝度が暗く（黒）、右側の輝度が明るい（白）、としたコントラストの高いナイフエッジチャートを傾けて設置し、そのナイフエッジチャートを検査対象のレンズを通して撮影した画像データの一例を示した図である。図８（ａ）は、デジタルカメラの画素が、水平方向（以下「主走査方向」という）に５列、垂直方向（以下「副走査方向」という）に４行に配置され、輝度が切り替わる境界線（以下、輝度が切り替わる境界線を「エッジ」という）が主走査方向の中央（左から３番目）の画素の位置に斜めに存在している状態を示している。すなわち、図８（ａ）では、ナイフエッジチャートが副走査方向の４行（４画素）で主走査方向の１列（１画素）分が傾いている。
まず、この図８（ａ）の画像データを、主走査方向の列毎に離散的な微分係数を用いて画素の値を微分することにより、列毎のＬＳＦを得る。この得られたＬＳＦから図８（ｂ）に示すようなグラフが作成される。
続いて、得られたＬＳＦのグラフの頂点を結んでエッジの傾斜を直線で近似した値（以下、「最適フィットライン」という）を求め、その最適フィットラインを基に各画素のＬＳＦ値をライン１の１画素目→ライン２の１画素目→ライン３の１画素目→ライン４の１画素目→ライン１の２画素目→・・・→ライン４の２画素目→ライン１の３画素目・・・→ライン４の４画素目というようにラインと画素とを順次シフトして並べ替える（合成する）ことにより、図８（ｃ）に示すような合成したＬＳＦ（以下、「コンポジットＬＳＦ」という）を得る。このことにより、コンポジットＬＳＦは、副走査方向の列に応じてその分解能が上がる、すなわち、副走査方向の列の数が分解能の倍率となり、図８においては、副走査方向の４行で１列分が傾いているので、図８（ｃ）においては、４倍の分解能となる。
続いて、得られたコンポジットＬＳＦからノイズ成分を除去（図８（ｄ））し、その後フーリエ変換することによって、図８（ｅ）に示すようなＭＴＦを算出することができる。
【０００４】
また、非特許文献２には傾けたスリットチャートを用いてＩＳＯ１２２３３に定められた方法と同様に、最適フィットライン、コンポジットＬＳＦを算出し、ＭＴＦを得る方法が紹介されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｓｔｉｌｌ−ｐｉｃｔｕｒｅ  ｃａｍｅｒａｓ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ”、ＩＳＯ１２２３３：２０００（Ｅ）
【非特許文献２】“ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ  ＯＮ  ＭＥＤＩＣＡＬ  ＩＭＡＧＩＮＧ”、ＶＯＬ−１１，ＮＯ．１，Ｐａｇｅ３４−３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＩＳＯ１２２３３によって定められたＭＴＦの測定方法や非特許文献２のＭＴＦの測定方法では、検査対象のレンズに収差がある場合、この収差によって、ナイフエッジチャートのエッジやスリットチャートのスリット像が直線とならずに湾曲してしまう場合がある。これにより、最適フィットラインを求める際の計算誤差が発生し、適切なコンポジットＬＳＦを求めることができない。例えば、スリットチャートを撮影した際に検査対象のレンズの収差によって図９（ａ）に示すような画像データが得られた場合、この画像データから得られるコンポジットＬＳＦは、図９（ｂ）に示すようなグラフとなってしまう。
このことにより、このコンポジットＬＳＦを用いて算出したＭＴＦにも誤差が含まれてしまい、ＭＴＦの測定精度が低くなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、検査対象レンズ（被検レンズ）の収差の影響によりナイフエッジチャートのエッジやスリットチャートのスリット像が直線とならない場合においても、その収差の影響による最適フィットラインの計算誤差を低減し、高精度にＭＴＦを測定することができる光学性能検査方法および光学性能検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の光学性能検査方法は、被検レンズを介して輝度差のあるチャートを撮影し、得られた画像データから前記被検レンズの光学伝達関数を測定する光学性能検査装置の光学性能検査方法において、前記画像データからライン毎の単位強度分布値を算出する単位強度分布算出手順と、前記単位強度分布算出手順が算出した前記単位強度分布値に基づいて、前記単位強度分布値を合成して強度分布を得る際の画素のシフト量を算出するシフト量算出手順と、前記画像データの各画素間の間隔と、前記シフト量算出手順が算出したシフト量に基づいて前記単位強度分布値を合成する強度分布算出手順と、前記強度分布算出手順によって合成された強度分布に基づいて光学伝達関数を算出する光学伝達関数算出手順と、を含むことを特徴とする。
このことにより、撮影したチャートの形状に合致したＬＳＦを算出することができ、ＬＳＦを算出する際の誤差を低減することができるという効果が得られる。
【０００９】
また、本発明の前記シフト量算出手順は、前記単位強度分布算出手順が算出した単位強度分布値に基づいて、前記画像データのライン毎に明るさが最大となるピーク位置を算出するピーク位置算出手順と、前記ピーク位置算出手順が算出したピーク位置に基づいて、各ライン間のピーク位置のずれ量を算出するずれ量算出手順と、を含み、前記ずれ量算出手順が算出したずれ量を前記画像データの各画素間のシフト量として出力する、ことを特徴とする。
このことにより、撮影したチャートの形状においてＬＳＦが最大の値となる中心位置と、被検レンズの収差によるＬＳＦが最大の値となる中心位置との差を算出することができるという効果が得られる。
【００１０】
また、本発明の光学性能検査装置は、被検レンズを介して輝度差のあるチャートを撮影し、得られた画像データから前記被検レンズの光学伝達関数を測定する光学性能検査装置において、前記画像データからライン毎の単位強度分布値を算出する単位強度分布算出手段と、前記単位強度分布算出手段が算出した前記単位強度分布値に基づいて、前記単位強度分布値を合成して強度分布を得る際の画素のシフト量を算出するシフト量算出手段と、前記画像データの各画素間の間隔と、前記シフト量算出手段が算出したシフト量に基づいて前記単位強度分布値を合成する強度分布算出手段と、前記強度分布算出手段によって合成された強度分布に基づいて光学伝達関数を算出する光学伝達関数算出手段と、を備えることを特徴とする。
このことにより、撮影したチャートの形状に合致したＬＳＦを取得できるため誤差が低減でき、高精度なＭＴＦを測定することができるという効果が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光電変換素子を用いて輝度差のあるチャートを撮影して得られた画像データから検査対象のレンズのＬＳＦを算出する際に、検査対象のレンズに収差によってチャートの画像が直線とならない場合でも、この収差の影響による最適フィットラインの計算誤差を低減し、撮影したチャートの形状に合致したＬＳＦを算出することができ、この算出したＬＳＦを用いてＭＴＦを算出することによって、高精度なＭＴＦを算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態による光学性能検査装置の構成を示した概略ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるＬＳＦ算出方法を図式的に示した図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における光学性能検査装置のＭＴＦ測定方法を示したフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態による光学性能検査装置の構成を示した概略ブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態におけるＬＳＦ算出方法を図式的に示した図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における光学性能検査装置のＭＴＦ測定方法を示したフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態における光学性能検査装置によって算出したＬＳＦの一例を示した図である。
【図８】従来のＭＴＦ測定方法の一例を図式的に示した図である。
【図９】従来のＭＴＦ測定方法によって算出したＬＳＦの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による光学性能検査装置の構成を示した概略ブロック図である。図１において、光学性能検査装置は、固体撮像素子３００、光学性能検査部４００、から構成される。また、光学性能検査部４００は、単位強度分布算出部４０１、シフト量算出部４０２、強度分布算出部４０３、ＭＴＦ算出部４０４、から構成される。
【００１４】
また、図２は、本第１の実施形態の光学性能検査部４００におけるＬＳＦの算出方法を図式的に示した図である。なお、図２内に示した白三角、白四角、白丸、黒丸、バツ印は、それぞれ画素を示している。以下、説明において、水平方向（主走査方向）のラインにおける特定の副走査方向の画素を示す場合には、副走査方向の列番号を付加して表す。例えば、主走査方向が１ライン目の副走査方向が３列目の画素を示す場合は、「白三角−３」と表す。
【００１５】
ナイフエッジチャート１００は、被検レンズ２００を通して撮影される（被写体となる）チャートである。ナイフエッジチャート１００は、被検レンズ２００の反対側から図示しない光源によって光が当てられ、該ナイフエッジチャート１００に開けられた透過穴から透過された光と、この透過穴の横の光が透過しない部分によって、高いコントラストを実現しているチャートである。すなわち、光が透過した部分の輝度が高く、光が透過しない部分の輝度が低いことによって輝度差を実現している。
【００１６】
被検レンズ２００は、本実施形態における光学性能検査装置によってＭＴＦが測定される検査対象のレンズである。
【００１７】
固体撮像素子３００は、被検レンズ２００を通してナイフエッジチャート１００を撮影し、撮影した画像データのデジタル値を出力する、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの光電変換素子である。固体撮像素子３００は、図示しない制御装置によって制御され、被検レンズ２００を通して入力されるナイフエッジチャート１００の透過光が露光され、ナイフエッジチャート１００の縮小像が結像される。
【００１８】
続いて、図示しない信号処理部が固体撮像素子３００に結像されたナイフエッジチャート１００の露光量に応じた図２（a）に示すようなデジタル値（以下、「画素データ」という）を出力する。図２（ａ）においては、画素が主走査方向に５列、副走査方向に５行に配置され、エッジが主走査方向の中央の画素（白三角−３、白四角−３、白丸−３、黒丸−３、バツ印−３）の位置に斜めに存在し、ナイフエッジチャート１００のエッジが副走査方向の５行（５画素）で主走査方向の１列（１画素）分が傾いている。
【００１９】
光学性能検査部４００は、入力された図２（a）に示すような被検レンズ２００を介してナイフエッジチャート１００を撮影して得られた画素データから被検レンズ２００のＭＴＦを算出するブロックである。
単位強度分布算出部４０１は、固体撮像素子３００から入力された画素データの主走査方向のラインにおけるエッジのステップ応答を算出し、この算出された値を微分して図２（ｂ）に示すような単位インパルス応答の値（以下、「単位強度分布値」という）を主走査方向のライン毎に算出するブロックである。
【００２０】
この単位強度分布値を算出する処理としては、主走査方向のラインにおける画素毎に隣の画素とのデジタル値の差分をとることによって算出する。この隣の画素と差分をとることによる単位強度分布値の算出方法は、処理を簡略化するために有効である。なお、単位強度分布値の算出方法は、この方法に限らない。以下、説明において、図２（ｂ）における単位強度分布値を示す場合は関係する画素の列番号を連続して付加して表す。例えば、白三角−１と白三角−２とのデジタル値の差分（白三角−１と白三角−２との単位強度分布値）は、「白三角−１−２」と表す。単位強度分布算出部４０１は、算出した単位強度分布値をシフト量算出部４０２と強度分布算出部４０３に出力する。
【００２１】
シフト量算出部４０２は、単位強度分布算出部４０１から入力された単位強度分布値から画素データ内の各画素間の間隔（以下、「画素ピッチ」という）を算出するブロックである。
シフト量算出部４０２は、まず、入力された図２（ｂ）に示すようなライン毎の単位強度分布値（例えば、白三角−１−２、白三角−２−３、白三角−３−４、白三角−４−５の４個の単位強度分布値）を、多項式を用いて近似して、図２（ｂ）に示すような単位強度分布を表す近似曲線を主走査方向のライン毎に算出する。
【００２２】
続いて、シフト量算出部４０２は、算出した単位強度分布を表す近似曲線から主走査方向のライン毎に単位強度分布の値が最大となる位置（以下、「ピーク位置」という）を算出する。このことは、主走査方向のライン毎に、ナイフエッジチャート１００におけるエッジの位置を求めることに相当する。なお、ピーク位置の算出方法は、多項式を用いた近似による方法に限らない。
【００２３】
続いて、全ての主走査方向のラインのピーク位置を結んで、図２（ｂ）に示すような曲線（以下、「最適フィットライン」という）を算出する。このことは、被検レンズ２００の収差の影響を含むナイフエッジチャート１００のエッジを近似したことに相当する。なお、最適フィットラインは、算出誤差を軽減するために、全ての主走査方向のラインのピーク位置を多項式で近似して、図２（ｂ）に示すような最適フィットラインを算出して、得られた多項式から計算によりピーク位置を算出し、ずれ量を算出しても良い。
【００２４】
続いて、シフト量算出部４０２は、近似した最適フィットラインから各画素間の副走査方向の間隔である画素ピッチ、すなわち、各ラインのシフト量を算出して、強度分布算出部４０３に出力する。
例えば、任意の画素ピッチａと単位強度分布のピーク位置との差をシフト量とし、シフト量Ｓ１〜Ｓ５を算出する。
【００２５】
強度分布算出部４０３は、シフト量算出部４０２から入力されたシフト量に基づいて、単位強度分布算出部４０１から入力された単位強度分布値を並べ替えて（合成して）、多項式によって画素ピッチを等間隔に補間した混合強度分布を出力するブロックである。
【００２６】
強度分布算出部４０３は、まず、単位強度分布算出部４０１から入力された単位強度分布値をシフト量算出部４０２から入力されたシフト量に基づいて配置して、仮の混合強度分布の配置を作成する。例えば、図２（ｂ）に示した単位強度分布値を白三角−１−２→白四角−１−２→白丸−１−２→黒丸−１−２→バツ印−１−２→白三角−２−３→・・・→バツ印−２−３→白三角−３−４・・・→バツ印−４−５というようにラインと画素とを順次シフトして並べ替えて（合成して）、図２（ｃ）に示すような仮の混合強度分布の配置を得る。なお、この仮の混合強度分布の配置における単位強度分布値の配置は、シフト量算出部４０２から入力されたシフト量に基づいており、等間隔に配置されていない。例えば、図２（ｃ）における黒丸−１−２とバツ印−１−２の間隔Ｐ４は、シフト量算出部４０２から入力されたシフト量Ｓ５からシフト量Ｓ４を減算した値とする。
【００２７】
続いて、強度分布算出部４０３は、得られた図２（ｃ）に示すような仮の混合強度分布の配置を、多項式を用いて近似して、図２（ｃ）に示すような混合強度分布を表す近似曲線を算出する。
【００２８】
続いて、強度分布算出部４０３は、算出した混合強度分布を表す近似曲線から予め定められた等間隔、例えば、白三角−１−２と白四角−１−２との間隔で混合強度分布を表す近似曲線上の値をサンプリングすることによって、画素ピッチを補間した混合強度分布を求め、その結果をＭＴＦ算出部４０４に出力する。このことによって、最適なステップ応答からＭＴＦを算出することができる。
【００２９】
ＭＴＦ算出部４０４は、強度分布算出部４０３から入力された補間した混合強度分布から、ノイズ成分を除去し、その後フーリエ変換することによってＭＴＦを算出し、算出したＭＴＦの結果を本実施形態の光学性能検査装置の検査結果として出力するブロックである。
【００３０】
なお、ノイズ成分を除去して正確なＭＴＦを算出するために、フーリエ変換後の実数成分および虚数成分をそれぞれ周波数毎に積算（平均化）し、積算後の実数成分と虚数成分とをベクトル的に加算することによってＭＴＦを求めるのが好ましい。
また、同じナイフエッジチャート１００を予め定められた回数で複数回の撮影を行い、撮影毎に得られた予め定められた個数のＭＴＦを積算することによって、最終的なＭＴＦとすることもできる。
【００３１】
次に、本第１の実施形態の光学性能検査装置におけるＭＴＦ算出の処理手順について説明する。図３は、本第１の実施形態の光学性能検査装置においてＭＴＦを算出する処理手順を示したフローチャートである。
【００３２】
まず、図示しない制御装置による制御によって固体撮像素子３００が被検レンズ２００を通してナイフエッジチャート１００を撮影し、図示しない信号処理部を介して撮影した画像データが光学性能検査部４００に入力されると、単位強度分布算出部４０１は、ステップＳ１００において、入力された画素データの主走査方向のラインにおける画素毎に隣の画素とのデジタル値の差分をとった単位強度分布値（単位インパルス応答）を主走査方向のライン毎に算出する。
【００３３】
続いて、シフト量算出部４０２は、ステップＳ２００において、入力された画素データ毎の単位強度分布値を多項式近似して単位強度分布を表す近似曲線を算出し、主走査方向のライン毎の単位強度分布のピーク位置を算出する。その後、得られたピーク位置から、副走査方向におけるピークずれ量（シフト量）を算出する。
【００３４】
続いて、強度分布算出部４０３は、ステップＳ３００において、各ラインのシフト量に基づいて、単位強度分布値を並べ替えて仮の混合強度分布を作成する。その後、多項式近似によって混合強度分布を表す近似曲線を算出し、予め定められた等間隔で混合強度分布を表す近似曲線上の値をサンプリングして補間した混合強度分布を出力する。
【００３５】
続いて、ＭＴＦ算出部４０４は、ステップＳ４００において、補間した混合強度分布からノイズ成分を除去し、その後フーリエ変換する。
続いて、ＭＴＦ算出部４０４は、ステップＳ５００において、フーリエ変換結果の実数成分および虚数成分のそれぞれを図示しない積算用のレジスタに格納し、レジスタに格納された実数成分および虚数成分のそれぞれの結果を積算する。
【００３６】
続いて、ＭＴＦ算出部４０４は、ステップＳ６００において、予め定められた撮影回数（フレーム数）分のフーリエ変換結果の積算が終了したか否かを判断し、予め定められたフレーム数のフーリエ変換結果の積算が終了した場合は、ステップＳ７００に進む。予め定められたフレーム数のフーリエ変換結果の積算が終了していない場合は、ステップＳ１００に戻り、次の撮影によって入力された画素データに対する処理を繰り返す。
【００３７】
ステップＳ６００において、予め定められたフレーム数のフーリエ変換結果の積算が終了した場合、ＭＴＦ算出部４０４は、ステップＳ７００において、予め定められたフレーム数の実数成分の積算結果と虚数成分の積算結果とをベクトル的に加算してＭＴＦを算出し、本第１の実施形態の光学性能検査装置のＭＴＦ測定結果として出力し、処理を完了する。
【００３８】
上記に述べたとおり、本発明の第１の実施形態によれば、被検レンズ１２の収差によって、撮影した画素データに含まれるエッジの形状が直線とならない場合においても、ナイフエッジチャート１１のエッジを多項式近似して補間した混合強度分布を算出し、この補間した混合強度分布に基づいて高精度なＭＴＦを算出することができる。
【００３９】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図４は、本発明の第１の実施形態による光学性能検査装置の構成を示した概略ブロック図である。図４において、光学性能検査装置は、固体撮像素子３００、光学性能検査部４１０、から構成される。また、光学性能検査部４１０は、単位強度分布算出部４１１、シフト量算出部４１２、強度分布算出部４１３、ＭＴＦ算出部４１４、から構成される。
【００４０】
図４において本第２の実施形態における光学性能検査装置は、図１に示した光学性能検査装置と同様の構成であり、図１の光学性能検査装置において光学性能検査部４００が光学性能検査部４１０に代わっている。また、被写体となっていたナイフエッジチャート１００は、スリットチャート１０１に代わっている。また、光学性能検査部４１０は、光学性能検査部４００と同じ構成であるが、スリットチャート１０１が被写体となったことに伴い、光学性能検査部４１０内の各ブロックの処理内容が異なっている。
【００４１】
また、図５は、本第２の実施形態の光学性能検査部４１０におけるＬＳＦの算出方法を図式的に示した図である。図５内に示した白三角、白四角、白丸、黒丸、バツ印等が示す意味は、図２において示した内容と同じである。
【００４２】
スリットチャート１０１は、被検レンズ２００を通して撮影される被写体のチャートである。スリットチャート１０１は、被検レンズ２００の反対側から図示しない光源によって光が当てられ、該スリットチャート１０１に開けられた透過穴から透過された光と、この透過穴の周囲の光が透過しない部分、すなわち、光が透過した部分の輝度が高く、光が透過しない部分の輝度が低いことによって高いコントラストを実現しているチャートである。
【００４３】
なお、固体撮像素子３００は、被検レンズ２００を通してスリットチャート１０１を撮影し、固体撮像素子３００に結像されたスリットチャート１０１の露光量に応じた図５（a）に示すような画素データを図示しない信号処理部を介して出力する。図５（ａ）においては、画素が主走査方向に５列、副走査方向に５行に配置され、スリットが主走査方向の中央の画素（白三角−３、白四角−３、白丸−３、黒丸−３、バツ印−３）の位置を中心に斜めに存在している。また、スリットチャート１０１のスリット幅は、主走査方向の１画素分であり、スリットが副走査方向の５行（５画素）で主走査方向の１列（１画素）分が傾いている。
【００４４】
光学性能検査部４１０は、入力された図５（a）に示すような被検レンズ２００を介してスリットチャート１０１を撮影して得られた画素データから被検レンズ２００のＭＴＦを算出するブロックである。
単位強度分布算出部４１１は、固体撮像素子３００から入力された画素データの主走査方向のラインにおけるスリットのステップ応答を算出し、この算出された値を微分して図５（ｂ）に示すような単位線像強度分布の値（以下、「単位ＬＳＦ値」という）を主走査方向のライン毎に算出するブロックである。
【００４５】
この単位ＬＳＦ値を算出する処理としては、主走査方向のラインにおける画素毎にデジタル値を並べることによって得ることができる。この画素毎にデジタル値を並べることによって単位ＬＳＦ値を得る方法は、処理を簡略化するために有効である。以下、説明において、図５（ｂ）における単位ＬＳＦ値を示す場合は関係する画素の列番号に“Ｌ”を付加して表す。例えば、白三角−１の単位ＬＳＦ値は、「白三角−１Ｌ」と表す。単位強度分布算出部４１１は、得られた単位ＬＳＦ値をシフト量算出部４１２と強度分布算出部４１３に出力する。
【００４６】
シフト量算出部４１２は、単位強度分布算出部４１１から入力された単位ＬＳＦ値から画素データ内の画素ピッチを算出するブロックである。
シフト量算出部４１２は、まず、入力された図５（ｂ）に示すような画素データ毎の単位ＬＳＦ値（例えば、白三角−１Ｌ、白三角−２Ｌ、白三角−３Ｌ、白三角−４Ｌ、白三角−５Ｌの５個の単位ＬＳＦ値）を、多項式を用いて近似して、図５（ｂ）に示すような単位ＬＳＦを表す近似曲線を主走査方向のライン毎に算出する。
【００４７】
続いて、シフト量算出部４１２は、算出した単位ＬＳＦを表す近似曲線から主走査方向のライン毎に単位ＬＳＦの値のピーク位置を算出する。このことは、主走査方向のライン毎に、スリットチャート１０１におけるスリットの中心位置を求めることに相当する。なお、ピーク位置の算出方法は、多項式を用いた近似による方法に限らない。
【００４８】
また、算出誤差を軽減するために、全ての主走査方向のラインのピーク位置を多項式で近似して、図５（ｂ）に示すような最適フィットラインを算出して、得られた多項式から計算によりピーク位置を算出しても良い。
【００４９】
続いて、シフト量算出部４１２は、最適フィットラインから各画素間の副走査方向のシフト量を算出して、強度分布算出部４１３に出力する。
例えば、図５（ｂ）に示すように任意の画素ピッチａと単位強度分布のピーク位置との差をシフト量とし、シフト量Ｓ６〜Ｓ１０を算出する。
【００５０】
強度分布算出部４１３は、シフト量算出部４１２から入力されたシフト量に基づいて、単位強度分布算出部４１１から入力された単位ＬＳＦ値を並べ替えて、多項式によって画素ピッチを等間隔に補間したコンポジットＬＳＦを出力するブロックである。
【００５１】
強度分布算出部４１３は、まず、単位強度分布算出部４１１から入力された単位ＬＳＦ値をシフト量算出部４１２から入力されたシフト量に基づいて配置して、仮のコンポジットＬＳＦの配置を作成する。例えば、図５（ｂ）に示した単位ＬＳＦ値を白三角−１Ｌ→白四角−１Ｌ→白丸−１Ｌ→黒丸−１Ｌ→バツ印−１Ｌ→白三角−２Ｌ→・・・→バツ印−２Ｌ→白三角−３Ｌ・・・→バツ印−４Ｌというようにラインと画素とを順次シフトして並べ替えて（合成して）、図５（ｃ）に示すような仮のコンポジットＬＳＦの配置を得る。なお、この仮のコンポジットＬＳＦの配置における単位ＬＳＦ値の配置は、シフト量算出部４１２から入力されたシフト量に基づいており、等間隔に配置されていない。例えば、図５（ｃ）における黒丸−１Ｌとバツ印−１Ｌの間隔Ｐ９は、シフト量算出部４１２から入力されたシフト量Ｓ１０からシフト量Ｓ９を減算した値の間隔である。
【００５２】
続いて、強度分布算出部４１３は、得られた図５（ｃ）に示すような仮のコンポジットＬＳＦの配置を、多項式を用いて近似して、図５（ｃ）に示すようなコンポジットＬＳＦを表す近似曲線を算出する。
【００５３】
続いて、強度分布算出部４１３は、算出したコンポジットＬＳＦを表す近似曲線から予め定められた等間隔、例えば、全データ数が２の階乗になるような間隔でコンポジットＬＳＦを表す近似曲線上の値をサンプリングすることによって、画素ピッチを補間したコンポジットＬＳＦを求め、その結果をＭＴＦ算出部４１４に出力する。このことによって、最適なステップ応答からＭＴＦを算出することができる。
【００５４】
ＭＴＦ算出部４１４は、強度分布算出部４１３から入力された補間したコンポジットＬＳＦから、ノイズ成分を除去し、その後フーリエ変換することによってＭＴＦを算出し、算出したＭＴＦの結果を本実施形態の光学性能検査装置の検査結果として出力するブロックである。
ＭＴＦ算出部４１４は、強度分布算出部４１３から入力された補間したコンポジットＬＳＦ、およびスリットチャートの傾け角から計算により作成したＬＳＦ（以下、「理想ＬＳＦ」という）を、それぞれフーリエ変換し、このコンポジットＬＳＦおよび理想ＬＳＦのフーリエ変換の結果を、コンポジットＬＳＦと理想ＬＳＦとの比に基づいて処理、例えば、コンポジットＬＳＦのフーリエ変換結果を、理想ＬＳＦのフーリエ変換結果で除算し、ＭＴＦを算出する。なお、コンポジットＬＳＦと理想ＬＳＦとの比に基づいた処理は、除算に限らない。
なお、理想ＬＳＦの算出方法は、シミュレーションによって作成されたチャート画像から得られる強度分布を、必要に応じて補間することによって作成したＬＳＦを使用する。なお、理想ＬＳＦの作成方法は、この方法に限らない。
【００５５】
なお、ノイズ成分を除去して正確なＭＴＦを算出するために、フーリエ変換後の実数成分および虚数成分をそれぞれ周波数毎に積算（平均化）し、積算後の実数成分と虚数成分とをベクトル的に加算することによってＭＴＦを求めるのが好ましい。
また、同じスリットチャート１０１を予め定められた回数で複数回の撮影を行い、撮影毎に得られた予め定められた個数のＭＴＦを積算することによって、最終的なＭＴＦとすることもできる。
【００５６】
次に、本第２の実施形態の光学性能検査装置におけるＭＴＦ算出の処理手順について説明する。図６は、本第２の実施形態の光学性能検査装置においてＭＴＦを算出する処理手順を示したフローチャートである。
【００５７】
まず、図示しない制御装置による制御によって固体撮像素子３００が被検レンズ２００を通してスリットチャート１０１を撮影し、図示しない信号処理部を介して撮影した画像データが光学性能検査部４１０に入力されると、単位強度分布算出部４１１は、ステップＳ１１０において、入力された画素データの主走査方向のラインにおける画素毎にデジタル値を並べた単位ＬＳＦ値を得る。
【００５８】
続いて、シフト量算出部４１２は、ステップＳ２１０において、入力された画素データ毎の単位ＬＳＦ値を多項式近似して単位ＬＳＦを表す近似曲線を算出し、主走査方向のライン毎の単位ＬＳＦのピーク位置を算出する。
【００５９】
続いて、強度分布算出部４１３は、ステップＳ３１０において、各ラインのシフト量に基づいて、単位ＬＳＦ値を並べ替えて仮のコンポジットＬＳＦを作成する。その後、多項式近似によってコンポジットＬＳＦを表す近似曲線を算出し、予め定められた等間隔でコンポジットＬＳＦを表す近似曲線上の値をサンプリングして補間したコンポジットＬＳＦを出力する。
【００６０】
続いて、ＭＴＦ算出部４１４は、ステップＳ４１０において、補間したコンポジットＬＳＦからノイズ成分を除去し、その後フーリエ変換する。
続いて、ＭＴＦ算出部４１４は、ステップＳ５１０において、フーリエ変換結果の実数成分および虚数成分のそれぞれを図示しない積算用のレジスタに格納し、レジスタに格納された実数成分および虚数成分のそれぞれの結果を積算する。
【００６１】
続いて、ＭＴＦ算出部４１４は、ステップＳ６１０において、予め定められた撮影回数（フレーム数）分のフーリエ変換結果の積算が終了したか否かを判断し、予め定められたフレーム数のフーリエ変換結果の積算が終了した場合は、ステップＳ７１０に進む。予め定められたフレーム数のフーリエ変換結果の積算が終了していない場合は、ステップＳ１１０に戻り、次の撮影によって入力された画素データに対する処理を繰り返す。
【００６２】
ステップＳ６１０において、予め定められたフレーム数のフーリエ変換結果の積算が終了した場合、ＭＴＦ算出部４１４は、ステップＳ７１０において、理想ＬＳＦをフーリエ変換する。
【００６３】
続いて、ＭＴＦ算出部４１４は、ステップＳ８１０において、レジスタに格納された予め定められたフレーム数の実数成分の積算結果と虚数成分の積算結果とをベクトル的に加算した補間したコンポジットＬＳＦのフーリエ変換結果を、理想ＬＳＦのフーリエ変換結果で除算してＭＴＦを算出し、本第２の実施形態の光学性能検査装置のＭＴＦ測定結果として出力し、処理を完了する。
【００６４】
次に、本第２の実施形態の光学性能検査装置において算出した補間したコンポジットＬＳＦについて説明する。図７は、本第２の実施形態の光学性能検査装置において算出した補間したコンポジットＬＳＦ一例を示した図である。本説明においては、従来のＭＴＦ測定方法と比較するため、従来のＭＴＦ測定方法によって算出したＬＳＦの一例を示した図９と対比して説明を行う。
【００６５】
なお、本説明において、固体撮像素子３００は、画素が主走査方向に１０列、副走査方向に１０行に配置されており、スリットチャート１０１のスリットが上端の主走査方向の中央の画素（左から５列目と６列目の境界）の位置を中心に斜めに傾けた状態で設置されている。また、スリットチャート１０１の傾きは、副走査方向の１０行（１０画素）で主走査方向の２列（２画素）分であり、スリットチャート１０１のスリット幅は、主走査方向の４画素分である。
【００６６】
固体撮像素子３００は、被検レンズ２００を通してスリットチャート１０１を撮影し、撮影した画像データのデジタル値を得る。このとき、被検レンズ１２の収差によって、スリット像が直線とならずに湾曲しており、固体撮像素子３００から得られたデジタル値を、主走査方向のラインにおける画素毎に並べることによって図９（ａ）および図７（ａ）に示すような単位ＬＳＦ値が得られた場合の処理について説明する。
【００６７】
従来のＭＴＦ測定方法においては、入力されたデジタル値を並べ替えた図９（ａ）の単位ＬＳＦ値をそのまま用いて、左上の単位ＬＳＦ値から順番に副走査方向にシフトし、副走査方向の１０行目まで進むと、次に主走査方向に順次シフトして並べ替える（合成する）ため、図９（ｂ）に示すようなコンポジットＬＳＦとなる。この図９（ｂ）に示すようなコンポジットＬＳＦを用いてＭＴＦを算出した場合、算出したＭＴＦに誤差が含まれてしまい、ＭＴＦの測定精度が低くなってしまう。
【００６８】
本第２の実施形態の光学性能検査装置においては、従来のＭＴＦ測定方法と同様に入力されたデジタル値を並べ替えた図７（ａ）に示すような単位ＬＳＦ値が入力された場合でも、シフト量算出部４１２によって、入力された単位ＬＳＦ値から画素データ内のシフト量を多項式によって近似し、強度分布算出部４１３が、シフト量に基づいて、入力された単位ＬＳＦ値を合成し、多項式によって画素ピッチが等間隔に近似されたコンポジットＬＳＦを出力する。すなわち、シフト量算出部４１２と強度分布算出部４１３との処理によって、図７（ｂ）に示すような単位ＬＳＦ値が入力されたのと同様な状態となる。
【００６９】
このことによって、本第２の実施形態の光学性能検査装置においては、図７（ｃ）に示すような被検レンズ１２の収差による影響が低減されたコンポジットＬＳＦとなる。よって、この図７（ｃ）に示すようなコンポジットＬＳＦを用いてＭＴＦを算出した場合、算出したＭＴＦに含まれる誤差も低減され、高精度なＭＴＦ測定を行うことができる。
【００７０】
上記に述べたとおり、本発明の第２の実施形態によれば、被検レンズ１２の収差によって、撮影した画素データに含まれるスリットの形状が直線とならない場合においても、スリットチャート１０１のスリットを多項式近似して補間したコンポジットＬＳＦを算出し、この補間したコンポジットＬＳＦに基づいて高精度なＭＴＦを算出することができる。
【００７１】
上記に述べたとおり、本発明を実施するための最良の形態によれば、光電変換素子を用いて輝度差のあるチャートを撮影して得られた画像データから検査対象のレンズのＬＳＦを算出する際に、被検レンズの収差によってチャートの画像が直線とならない場合でも、この収差の影響による誤差を低減し、撮影したチャートの形状に合致したＬＳＦを算出することができる。そして、この算出したＬＳＦを用いてＭＴＦを算出することによって、高精度なＭＴＦを算出することができる。
【００７２】
また、本実施形態において各段階で近似を行う方法は、多項式を用いて近似する方法で説明を行ったが、近似を行う方法は、この多項式を用いた方法に限定せず、例えば、線形近似によって各段階の値を近似することもできる。
【００７３】
なお、本実施形態において、ナイフエッジチャート１００を用いた第１の実施形態の光学性能検査装置と、スリットチャート１０１を用いた第２の実施形態の光学性能検査装置とは、別の光学性能検査装置として説明したが、光学性能検査装置に固体撮像素子３００が撮影するチャートがナイフエッジチャート１００であるか、またはスリットチャート１０１であるかを切り換える（自動でも手動でもよく、チャートの切り換え方法は限定しない）仕組みを具備し、撮影するチャートに応じた処理を行う構成とすることもできる。
【００７４】
なお、上述した実施形態における光学性能検査装置の一部、例えば、光学性能検査部４００および光学性能検査部４１０の機能をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。
【符号の説明】
【００７６】
１００・・・ナイフエッジチャート  １０１・・・スリットチャート  ２００・・・被検レンズ  ３００・・・固体撮像素子  ４００，４１０・・・光学性能検査部  ４０１，４１１・・・単位強度分布算出部（単位強度分布算出手段）  ４０２，４１２・・・シフト量算出部（シフト量算出手段）  ４０３，４１３・・・強度分布算出部（強度分布算出手段）  ４０４，４１４・・・ＭＴＦ算出部（光学伝達関数算出手段）
【図１】
2010160016.tif 000003
【図２】
2010160016.tif 000004
【図３】
2010160016.tif 000005
【図４】
2010160016.tif 000006
【図５】
2010160016.tif 000007
【図６】
2010160016.tif 000008
【図７】
2010160016.tif 000009
【図８】
2010160016.tif 000010
【図９】
2010160016.tif 000011