(57)【要約】【課題】レンズ鏡筒に対する画角ごと、変倍ごとのＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）測定を可能とし、自動測定時に評価パターンの誤検出防止に有効なＭＴＦ測定用チャートを提供する。【解決手段】ＭＴＦ測定用チャート３０は、第１の放射方向（８０または８１）と同心円方向に明暗の境界（５２）を有し、各々が異なる少なくとも２つ以上のパターン（３２Ａと３２Ｃ、または３２Ｂと３２Ｄ）が、第１の放射方向（８０または８１）に配置されてなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の放射方向と同心円方向に明暗の境界を有し、各々が異なる少なくとも２つ以上のパターンを、
前記第１の放射方向に配置した、
ＭＴＦ測定用チャート。
【請求項２】
前記パターンは、
第１のパターンと
第２のパターンからなり、
前記第１のパターンと前記第２のパターンは、前記第１の放射方向の隣り合う位置に配置した、
請求項１に記載のＭＴＦ測定用チャート。
【請求項３】
前記第１の放射方向と異なる第２の放射方向と同心円方向に明暗の境界を有し前記第１のパターンとは異なる第３のパターンと、
前記第２の放射方向と同心円方向に明暗の境界を有し前記第３のパターンとは異なる第４のパターンとを、
前記第２の放射方向の隣り合う位置にさらに配置した、
請求項２に記載のＭＴＦ測定用チャート。
【請求項４】
被検レンズ鏡筒の像倍率を算出するための第５のパターンをさらに有し、
前記第５のパターンを、前記第１のパターンと前記第２のパターンの内部に配置した、
請求項２に記載のＭＴＦ測定用チャート。
【請求項５】
被検レンズ鏡筒の像倍率を算出するための第６のパターンをさらに有し、
該第６のパターンを、前記第１のパターンと前記第２のパターンの外部に配置した、
請求項２に記載のＭＴＦ測定用チャート。
【請求項６】
請求項１に記載のＭＴＦ測定用チャートを用いた画像処理方法であって、
被検レンズ鏡筒からの投影像を撮像して画像データを生成するステップと、
前記画像データから前記パターンの１つを検索するステップと、
前記検索されたパターンの明暗の境界付近のＭＴＦ値を計算するステップと、
を有する、画像処理方法。
【請求項７】
請求項３に記載のＭＴＦ測定用チャートを用いた画像処理方法であって、
被検レンズ鏡筒からの投影像を撮像して画像データを生成するステップと、
前記生成した画像データから前記第５のパターンの座標を検出するステップと、
前記検出した座標から、前記被検レンズ鏡筒の像倍率を算出するステップと、
前記画像データから前記第１のパターン及び前記第２のパターンを検索するステップと、
前記算出した像倍率に基づいて、前記検索されたパターンの明暗の境界付近のＭＴＦ計算値を補正するステップと、
を有する、画像処理方法。
【請求項８】
請求項１に記載のＭＴＦ測定用チャートと、
該チャートを投光する発光素子と、
該発光素子によって投光されたチャート像を拡大させる被検レンズと、
該被検レンズと対向し、拡大されたチャート像を受光して電気的な画像データを生成するイメージセンサと、
前記イメージセンサに取り付けられたコリメータレンズと、
前記画像データを処理する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記パターンからＭＴＦ値を計算する
画像処理装置。
【請求項９】
請求項３に記載のＭＴＦ測定用チャートと、
該チャートを投光する発光素子と、
該発光素子によって投光された前記チャート像を拡大させる被検レンズと、
該被検レンズと対向し、拡大されたチャート像を受光して電気的な画像データを生成するイメージセンサと、
前記イメージセンサに取り付けられたコリメータレンズと、
前記画像データを処理する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記第５のパターンから座標と、前記被検レンズ鏡筒の像倍率を算出し
前記第１のパターン及び前記第２のパターンからＭＴＦ値を計算する
画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レンズ鏡筒の解像性能を測定するチャート、該チャートを用いた画像処理方法および画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、カメラなどの光学製品に用いられるレンズの品質を評価するためのレンズ測定装置およびレンズ測定方法ならびにチャート紙を開示する。このチャート紙は、中央に縦横９０度で交差する２つのエッジが生じるように配置された中央画像と、２つのエッジの一方に対し４５度、１３５度、２２５度、３１５度となる方向に配置された合計４つの周辺画像とを備え、各周辺画像は、２つのエッジの一方に対し、各エッジが４５度の角度を持って交差する２つのエッジを有している。これにより、レンズの中央以外に四隅も評価できるので、レンズを適切に評価することができ、測定する順番を決めておくことでレンズの品質評価の自動化が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５０２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、レンズ鏡筒に対する画角ごと、変倍ごとのＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）測定を可能とし、自動測定時に評価パターンの誤検出防止に有効なＭＴＦ測定用チャートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示におけるＭＴＦ測定用チャートは、第１の放射方向と同心円方向に明暗の境界を有し、各々が異なる少なくとも２つ以上のパターンが、第１の放射方向に配置されてなる。
【発明の効果】
【０００６】
本開示におけるＭＴＦ測定用チャートは、レンズ鏡筒に対する画角ごと、変倍ごとのＭＴＦ測定を可能とし、自動測定時に評価パターンの誤検出防止に有効である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１における解像性能測定装置を側面から見た模式図
【図２】実施の形態１におけるＭＴＦ測定用チャートの全体図
【図３】実施の形態１におけるＭＴＦ測定用チャートの中央部詳細図
【図４Ａ】実施の形態１におけるＭＴＦ測定用チャートの周辺部詳細図
【図４Ｂ】実施の形態１におけるＭＴＦ測定用チャートの第１パターン詳細図
【図４Ｃ】実施の形態１におけるＭＴＦ測定用チャートの第３パターン詳細図
【図４Ｄ】実施の形態１におけるＭＴＦ測定用チャートの第２パターン詳細図
【図４Ｅ】実施の形態１におけるＭＴＦ測定用チャートの第４パターン詳細図
【図４Ｆ】実施の形態１におけるＭＴＦ測定用チャートの第６パターン詳細図
【図５】実施の形態１における解像性能測定のフローチャート
【図６】実施の形態１における解像性能測定装置で取得した画像の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【０００９】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１０】
（実施の形態１）
以下、図１〜６を用いて、実施の形態１を説明する。
【００１１】
［１−１．構成］
［１−１−１．ＭＴＦ測定用チャートの構成］
図２〜４は、実施の形態１におけるＭＴＦ測定用チャート３０の全体図及び中央部、周辺部の詳細図である。ＭＴＦ測定用チャート３０は、中央には縦横９０度方向に明暗の境界がある中央部パターン３１を有し、周辺部には放射方向と同心円方向に明暗の境界を有する周辺部パターン３２Ａ及び周辺部パターン３２Ｂを有している。図２、図４Ａから図４Ｆにある周辺部パターン３２は周辺部パターン３２Ａ、周辺部パターン３２Ｂ、周辺部パターン３２Ａの逆位相パターンである周辺部パターン３２Ｃ、周辺部パターン３２Ｂの逆位相パターンである周辺部パターン３２Ｄを追加した４種のパターンの例として記載している。周辺部パターン３２は、中央から上下左右斜め４５度の８方向にそれぞれ同一パターンが隣り合わないように並べて配置してある。また、中央部パターン３１、及び周辺部パターン３２は、それぞれ２つの丸パターン３３を有している。
【００１２】
［１−１−２．解像性能測定装置の構成］
図１は、実施の形態１における解像性能測定装置１を側面から見た模式図である。解像性能測定装置１は、ＬＥＤモジュール２５とＭＴＦ測定用チャート３０を備えたレンズ鏡筒保持部２０が２つの回転ステージ６０、６１、及び直動ステージ６２上に配置され、被検レンズ鏡筒１０を保持し、ＭＴＦ測定用チャート３０の像を投影する投影手段と、被検レンズ鏡筒１０に対向して配置されコリメータレンズ４０を接続したＣＣＤイメージセンサ５０を有する撮像手段とで構成される。回転ステージ６０は被検レンズ鏡筒１０の光軸７０に直交する面で回転動作し、回転ステージ６１は設置面に平行な面で回転動作し、直動ステージ６２は被検レンズ鏡筒１０の光軸７０と平行な方向に直進動作するように配置されている。ＣＣＤイメージセンサ５０は無限遠の物体に対して合焦するようにコリメータレンズ４０の焦点位置に配置され、設置面に対して平行に回転ステージ６１の回転中心の方向を向くように固定されている。被検レンズ鏡筒１０とＭＴＦ測定用チャート３０とは、レンズ交換式カメラのレンズ鏡筒とイメージセンサ（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等）面との位置関係になるように、レンズ鏡筒保持部２０の内部に固定される。そのため、ＭＴＦ測定用チャート３０はレンズ交換式カメラにおけるイメージセンサと等価であり、被検レンズ鏡筒１０がズーム可変の場合や、同種のレンズ交換式カメラで使用され焦点距離などの光学特性が異なるレンズ鏡筒の場合においても、解像性能測定装置１は共用することが出来る。また、レンズ鏡筒保持部２０は、被検レンズ鏡筒１０内のフォーカスレンズや絞り等を制御するための通信用端子を備える構成としてもよい。
【００１３】
図１には図示していないが、回転ステージ６０、回転ステージ６１、直動ステージ６２の駆動制御やＣＣＤイメージセンサ５０の取得画像に対する画像処理、及び被検レンズ鏡筒１０に対する通信制御を行うためにそれぞれコンピュータなどの情報処理手段に接続されている。
【００１４】
［１−２．動作］
以上のように構成された解像性能測定装置１について、その動作を以下説明する。解像性能測定装置１は、ステージの駆動、チャート投影像の取得、取得した投影像に基づく画像処理の各動作を行う。図５は解像性能測定のフローチャートであり、以下それぞれの動作について詳細に説明する。
【００１５】
［１−２−１．ステージの駆動］
図１における回転ステージ６０は、被検レンズ鏡筒１０に対する測定方向の選択のために駆動する。回転ステージ６１は、被検レンズ鏡筒１０に対する測定画角（像高）の選択のために駆動する。直動ステージ６２は、被検レンズ鏡筒１０の入射瞳位置と回転ステージ６１の回転中心が一致するように前後に駆動する（Ｓ１０１）。被検レンズ鏡筒１０の光学特性に応じてこれらの各種ステージの駆動量を予め設定しておくことで、自動測定が可能となる。
【００１６】
［１−２−２．チャート投影像の取得］
図１において、レンズ鏡筒保持部２０内のＬＥＤモジュール２５によりＭＴＦ測定用チャート３０のパターンを被検レンズ鏡筒１０へ投影し、被検レンズ鏡筒１０内を透過することで被検レンズ鏡筒１０の光学性能を加味したチャート投影像が被検レンズ鏡筒１０より出射される。被検レンズ鏡筒１０に対向して配置されたコリメータレンズ４０により、被検レンズ鏡筒１０から出射されたＭＴＦ測定用チャート３０の像を拡大し、ＣＣＤイメージセンサ５０に結像させることで画像として取得する（Ｓ１０２）。図６は解像性能測定装置で取得した画像の一例である。図６のように、取得画像５１はＭＴＦ測定用チャート３０の１つのパターンが拡大して写るように、被検レンズ鏡筒１０の焦点距離に応じてコリメータレンズ４０の焦点距離を選択して使用している。ここで、被検レンズ鏡筒１０の光学性能によっては、予め設定しているステージ駆動量ではチャート像の位置がずれることがある（Ｓ１０３）。そのため、常に同じ位置にチャート像を写すように、ＣＣＤイメージセンサ５０で取得した取得画像５１からパターンマッチングによりチャート像の位置ずれ量を算出し、ステージ駆動量の微調整を行ってもよい（Ｓ１０４）。予め測定する方向、画角及び該当する箇所のステージ駆動量、チャートパターンを設定しておくことで、複数箇所の測定においても自動測定が可能となる（Ｓ１０５）。
【００１７】
また、ＣＣＤイメージセンサ５０は一定方向で固定されているため、回転ステージ６０、６１の駆動量を変化させることによりＭＴＦ測定用チャート３０のどのパターンを取得するかを決定する。回転ステージ６０が回転することにより、取得された取得画像５１は図６のように放射方向にあった明暗の境界は画像の横方向として、同心円方向にあった明暗の境界は画像の縦方向として取得される。そのため、明暗の境界は画像における画素の並び方向に一致し、画像処理の取り扱いが容易となる。
【００１８】
［１−２−３．取得した投影像に基づく画像処理］
図６のＣＣＤイメージセンサ５０で取得された取得画像５１において、ＭＴＦ測定用チャート３０の拡大された１つのパターンに対してパターンマッチングにより基準となる中心座標を抽出する。抽出されたパターンの基準となる中心座標から上下左右にある明暗の境界に対して、ＭＴＦ算出に使用するために長方形の注目領域５２を決定する。次に画像上での２つの丸パターン３３の座標を抽出し、丸パターン３３の実測寸法との比から被検レンズ鏡筒１０とコリメータレンズ４０を総合した像倍率を算出する。この算出された像倍率に基づき、上記注目領域５２の基準位置や大きさを補正してもよい。ここで、ＭＴＦを算出する方法は、明暗の境界に直交する画素配列に対して、１次元微分した後フーリエ変換を施し空間周波数領域に変換するエッジ法を適用する。算出されたＭＴＦのノイズによる測定ばらつき低減のために、明暗の境界に対して平行な方向に複数行を平均化し、その注目領域５２におけるＭＴＦとしている（Ｓ１０６）。被検レンズ鏡筒１０の光学性能によっては、測定方向、測定画角ごとに異なる像倍率となり、算出したＭＴＦの空間周波数領域に誤差が生じることがある。そのため、常に同じ空間周波数領域におけるＭＴＦで比較できるよう、それぞれの測定箇所で算出された像倍率を用いて空間周波数領域を補正してもよい。
【００１９】
［１−３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、ＭＴＦ測定用チャート３０は、周辺部パターン３２を備える。周辺部パターン３２は、放射方向８０（第１の放射方向の一例）と同心円方向に注目領域５２（明暗の境界の一例）を有する２種のパターン（周辺部パターン３２Ａ、周辺部パターン３２Ｃ）を有する。ＭＴＦ測定用チャート３０の中央から上下左右斜め４５度の８方向にそれぞれ同一パターンが隣り合わないように並べて配置され、被検レンズ鏡筒１０の周辺部の１点における解像性能測定に使用される。
【００２０】
これにより、被検レンズ鏡筒１０内のある１箇所の解像性能を測定するのに、その測定位置に相当する１つのパターンのみが使用される。そのため、予め測定位置、測定順序を設定した自動測定を実施する場合に、隣り合ったパターンが異なるためパターンマッチングによるチャートの自動検索における誤検出を防止できる。
【００２１】
また、本実施の形態において、周辺部パターン３２は、周辺部パターン３２Ａ（第１のパターンの一例）、と周辺部パターン３２Ｃ（第２のパターンの一例）からなり、放射方向８０（第１の放射方向の一例）の隣り合う位置に配置されている。
【００２２】
これにより、被検レンズ鏡筒１０の同じ測定方向で異なる画角のＭＴＦを計算すること出来る。そのため、被検レンズ鏡筒１０の画角特性を測定する上で有効である。
【００２３】
また、本実施の形態において、ＭＴＦ測定用チャート３０は、放射方向である周辺部パターン配置方向８０（第１の放射方向の一例）と異なる放射方向である周辺部パターン配置方向８１（第２の放射方向の一例）と同心円方向に明暗の境界を有し、周辺部パターン３２Ａとは異なる周辺部パターン３２Ｂ（第３のパターンの一例）と、放射方向である周辺部パターン配置方向８１と同心円方向に明暗の境界を有し、周辺部パターン３２Ｂとは異なる周辺部パターン３２Ｄ（第４のパターンの一例）とが、放射方向である周辺部パターン配置方向８１の隣り合う位置にさらに配置されている。
【００２４】
これにより、パターン同士（周辺部パターン３２Ａ、周辺部パターン３２Ｃ）の間隔を変えることなく、前述のパターンの中間位置に別のパターン（周辺部パターン３２Ｂまたは周辺部パターン３２Ｃ）を設けられる。そのため、前述の効果に加え、より詳細な画角特性を測定することが可能となる。
【００２５】
また、本実施の形態において、ＭＴＦ測定用チャート３０は、被検レンズ鏡筒の像倍率を算出するための丸パターン３３（第５のパターンの一例）を備える。丸パターン３３は、周辺部パターン３２Ａと周辺部パターン３２Ｃの内部に配置されている。
【００２６】
これにより、測定位置により近い位置での像倍率を測定出来る。そのため、測定位置のＭＴＦをより正確な値に補正することが出来る。
【００２７】
また、本実施の形態において、ＭＴＦ測定用チャート３０は、被検レンズ鏡筒の像倍率を算出するためのパターン３４（第６のパターンの一例）を備える。丸パターン３４は、周辺部パターン３２Ａと周辺部パターン３２Ｃの外部に配置されている。
【００２８】
これにより、注目領域５２をパターンの内側寄りに設定出来る。そのため、測定したい位置のＭＴＦをより正確に計算することが出来る。
【００２９】
また、本実施の形態において、中央部パターン３１及び周辺部パターン３２は、それぞれ各２つの丸パターン３３を備える。丸パターン３３により被検レンズ鏡筒１０の測定しようとするある１点における像倍率を測定することができ、取得画像５１の注目領域５２の基準位置や大きさの補正や、ＭＴＦ算出時に空間周波数領域の補正に使用される。
【００３０】
これにより、被検レンズ鏡筒１０の測定位置ごとに生じる像倍率起因の誤差を補正する。そのため、被検レンズ鏡筒１０の解像性能測定において、測定位置ごとの誤差要因を排除でき高精度なＭＴＦ測定が可能となる。
【００３１】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００３２】
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【００３３】
実施の形態１では、放射方向に配置された２つ以上のパターンの一例として周辺部パターン３２Ａと周辺部パターン３２Ｃを説明した。２つ以上のパターンは、放射方向と同心円方向に明暗を有するものであればよい。したがって、２つ以上のパターンは、周辺部パターン３２Ａと周辺部パターン３２Ｃに限定されない。例えば、放射方向である周辺部パターン配置方向８１に、周辺部パターン３２Ａ、周辺部パターン３２Ｂ、周辺部パターン３２Ｃ、周辺部パターン３２Ｄを順に配置しても良い。
【００３４】
実施の形態１では、イメージセンサの一例としてＣＣＤイメージセンサ５０を説明した。イメージセンサは、被写体像を撮像して画像データを生成するものであればよい。したがって、イメージセンサは、ＣＣＤイメージセンサ５０に限定されない。ただし、イメージセンサとしてＣＣＤイメージセンサ５０を用いれば、安価にイメージセンサを入手可能である。また、ＣＭＯＳイメージセンサをイメージセンサとして用いてもよい。イメージセンサとしてＣＭＯＳイメージセンサを用いれば、消費電力の抑制に有効である。
【００３５】
実施の形態１では、ＭＴＦ測定用チャート３０の一例として４種のパターンが中央から上下左右斜め４５度の８方向に並んだ周辺部パターン３２を説明した。周辺部パターンは、放射方向に隣り合うパターンが異なり自動検索時の誤検出を防止できるものであればよい。したがって、周辺部パターン３２は上述の４種、８方向に限定されない。ただし、４種のパターンを配置した場合は、同一のパターンが４つ隣にしか現れないため、測定画角をより詳細に選択可能である。８方向に配置した場合は、被検レンズ鏡筒１０の上下左右斜め方向の解像性能を過不足なく測定できる。また、２種、３種のパターンであってもよい。また、４方向や６方向及び１６方向に配置したパターンであってもよい。簡易的な測定を行う場合には、２種や３種のパターンで４方向や６方向の配置であっても、充分な測定箇所を確保できる。
【００３６】
実施の形態１では、倍率測定用パターンの一例として中央部パターン３１及び周辺部パターン３２の各パターン内部に配置した丸パターン３３を説明した。倍率測定用パターンは、被検レンズ鏡筒１０のある１箇所の測定箇所における像倍率（実測寸法と撮影画像上での寸法の比）が算出できるものであればよい。したがって、倍率測定用パターンは、丸パターン３３に限定されない。ただし、倍率測定用パターンとして丸パターン３３を用いれば、ＣＣＤイメージセンサ５０で取得された取得画像５１の中に倍率測定用パターンが必ず含まれるため、検出ミスが生じにくく正確に倍率を算出できる。また、倍率測定用パターンを各パターンの外側に配置してもよい。倍率測定用パターンを各パターンの外側に配置した場合、各パターンの注目領域５２をパターンの内側寄りにできるため、その測定箇所における正確なＭＴＦを算出できる。また、倍率測定用パターンはパターンマッチングで検出可能であれば形状は丸形でなくてもよい。
【００３７】
なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本開示は、交換式レンズ鏡筒の解像性能測定装置に適用可能である。具体的には、一眼レフカメラ用鏡筒、ミラーレス一眼カメラ用鏡筒などの解像性能測定装置に、本開示は適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１    解像性能測定装置（実施の形態１）
１０  被検レンズ鏡筒
２０  レンズ鏡筒保持部
２５  ＬＥＤモジュール
３０  ＭＴＦ測定用チャート
３１  中央部パターン
３２  周辺部パターン
３２Ａ  周辺部パターン（第１のパターンの一例）
３２Ｂ  周辺部パターン（第３のパターンの一例）
３２Ｃ  周辺部パターン（第２のパターンの一例）
３２Ｄ  周辺部パターン（第４のパターンの一例）
３３  丸パターン（第５のパターンの一例）
３４  丸パターン（第６のパターンの一例）
４０  コリメータレンズ
５０  ＣＣＤイメージセンサ
５１  取得画像
５２  注目領域（明暗の境界の一例）
６０  回転ステージ
６１  回転ステージ
６２  直動ステージ
７０  光軸（レンズ鏡筒）
８０  周辺部パターン配置方向（第１の放射方向の一例）
８１  周辺部パターン配置方向（第２の放射方向の一例）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【図６】
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