(57)【要約】【課題】軸上色収差を容易に測定可能な測定器具、測定システム、及び測定方法を得る。【解決手段】チャート１０は、薄平板１２と、７つの透過口１１ａ−ｇとから成る。薄平板１２は、長方形の正面（表平面）１３及び背面（裏平面１４）を有する厚さ１ｍｍ以下の薄板である。正面１３及び背面１４には、光を反射しない処理、例えば塗料が塗布される。これにより、正面１３及び背面１４は、光を反射しない。正面１３の中心をＯとする。正面１３及び背面１４の縦横比は、後述する撮像素子の縦横比と同じである。透過口１１ａ−ｇは、薄平板１２の厚さ方向に貫通する穴であって、薄平板１２の厚さ方向に沿う方向から見たとき、薄平板正面の短辺方向に延びる長方形形状を有する。透過口１１ａ−ｇは、背面１４から正面１３、あるいは正面１３から背面１４に光を透過する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズの軸上色収差を測定するために用いられ、前記撮像レンズの光軸に対して所定の角度を成すように設置される測定器具であって、
薄平板と、前記薄平板の裏平面から表平面に光を透過する複数の透過口とを備え、
前記透過口は、前記光軸に対して直角を成す方向に延びる２つの平面である側面を有し、
前記複数の透過口は、前記側面が平行になるように等間隔で配置される測定器具。
【請求項２】
前記薄平板の厚さは１ｍｍ以下である請求項１に記載の測定器具。
【請求項３】
前記表平面及び前記裏平面は光を反射しない請求項１又は２に記載の測定器具。
【請求項４】
前記複数の透過口の間隔は、想定される軸上色収差の範囲に応じて決定される請求項１から３のいずれかに記載の測定器具。
【請求項５】
前記透過口が有する２つの前記側面の間隔は、前記透過口が光を十分に透過する長さであって、前記側面で生じるフレアが測定に影響を及ぼさない程度の長さである請求項１から５のいずれかに記載の測定器具。
【請求項６】
前記表平面が前記光軸に対して所定の角度を成すように設置される請求項１に記載の測定器具と、
前記測定器具に対して像倍率が所定の倍率になる位置に設置される撮像レンズと、
前記撮像レンズが取り付けられ、前記撮像レンズの軸上色収差を測定する測定装置と、
前記裏平面に向けて光を出射する光源とを備える測定システム。
【請求項７】
前記光源は、前記複数の透過口を透過したときに均一な輝度となるように光を出射する請求項６に記載の測定システム。
【請求項８】
前記光源のライトバリュー値は、１０以上である請求項６に記載の測定システム。
【請求項９】
請求項１に記載の測定器具を用いて撮像レンズの軸上色収差を測定する方法であって、
前記表平面が前記光軸に対して所定の角度を成すように前記測定器具を設置するステップと、
前記測定器具に対して像倍率が所定の倍率になるような位置に前記撮像レンズを設置するステップと、
前記裏平面に向けて前記光源が光を出射するステップと、
前記撮像レンズの絞りを開放から所定の間隔で所定の段数まで変化させ、前記所定の間隔ごとに露出が所定の値になるようにシャッター速度を決定し、画像を撮像するステップと、
前記画像に含まれる前記側面及び前記側面付近に位置する画素の輝度データを、前記長手方向に対して平均するステップと、
前記平均に基づいて前記軸上色収差の色情報及び範囲を取得するステップと
を備える測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズの収差を測定するために用いられる測定器具、測定システム、及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズの収差を測定する測定器具が知られている。この測定器具は、レンズの光軸上にとった基準位置からの距離と、縞模様の周波数が反比例するという特徴を持つ色収差測定用チャートである。測定対象であるレンズの光軸に対して直角を成す平面上に色収差測定用チャートを設置し、測定対象であるレンズを用いて色収差測定用チャートを撮像し、得られた画像に基づいて、レンズの光軸に対して直角を成す平面上で発生する倍率色収差を測定する（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この測定器具は、レンズの光軸に対して直角を成す平面上で発生する倍率色収差を１回の撮像で測定するものであって、ピント位置に応じて変化する軸上色収差を１回の撮像で測定することはできない。ピント位置や絞り値に応じて変化する軸上色収差を測定する場合には、複数のピント位置及び複数の絞り値に応じて撮像を行わなければならないが、前述の測定器具を用いて軸上色収差を測定すると、複数のピント位置及び複数の絞り値に応じて撮像を行わなければならず、撮像回数が膨大な回数になり、非常に煩雑である。
【０００５】
本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、軸上色収差を容易に測定可能な測定器具、測定システム、及び測定方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願第１の発明による測定器具は、撮像レンズの軸上色収差を測定するために用いられ、撮像レンズの光軸に対して所定の角度を成すように設置される測定器具であって、薄平板と、薄平板の裏平面から表平面に光を透過する複数の透過口とを備え、透過口は、撮像レンズの光軸に対して直角を成す方向に延びる２つの平面である側面を有し、複数の透過口は、側面が平行になるように等間隔で配置されることを特徴とする。
【０００７】
薄平板の厚さは１ｍｍ以下であることが好ましい。
【０００８】
表平面及び裏平面は光を反射しないことが好ましい。
【０００９】
複数の透過口の間隔は、想定される軸上色収差の範囲に応じて決定されることが好ましい。
【００１０】
透過口が有する２つの側面の間隔は、透過口が光を十分に透過する長さであって、側面で生じるフレアが測定に影響を及ぼさない程度の長さであることが好ましい。
【００１１】
本願第２の発明による測定システムは、表平面が光軸に対して所定の角度を成すように設置される請求項１に記載の測定器具と、測定器具に対して像倍率が所定の倍率になる位置に設置される撮像レンズと、撮像レンズが取り付けられ、撮像レンズの軸上色収差を測定する測定装置と、裏平面に向けて光を出射する光源とを備えることを特徴とする。
【００１２】
光源は、複数の透過口を透過したときに均一な輝度となるように光を出射することが好ましい。
【００１３】
光源のライトバリュー値は１０以上であることが好ましい。
【００１４】
本願第３の発明による測定方法は、前記測定器具を用いて撮像レンズの軸上色収差を測定する方法であって、表平面が光軸に対して所定の角度を成すように測定器具を設置するステップと、測定器具に対して像倍率が所定の倍率になるような位置に撮像レンズを設置するステップと、裏平面に向けて光源が光を出射するステップと、撮像レンズの絞りを開放から所定の間隔で所定の段数まで変化させ、所定の間隔ごとに露出が所定の値になるようにシャッター速度を決定し、画像を撮像するステップと、画像に含まれる側面及び側面付近に位置する画素の輝度データを、長手方向に対して平均するステップと、平均に基づいて軸上色収差の色情報及び範囲を取得するステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、軸上色収差を容易に測定可能な測定器具、測定システム、及び測定方法を得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態による測定器具の正面図である。
【図２】軸上色収差を測定するときの測定器具の設置状態を示した側面図である。
【図３】軸上色収差を測定するときの測定器具の設置状態を示した平面図である。
【図４】軸上色収差を含む撮影画像を示した図である。
【図５】収差撮像処理を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本願発明の一実施形態による測定器具、測定システム、及び測定方法について図を用いて説明する。図１は、測定器具の一実施形態であるチャート１０を示す。まず、図１を用いてチャート１０の構成について説明する。
【００１８】
チャート１０は、薄平板１２と、７つの透過口１１ａ−ｇとから成る。
【００１９】
薄平板１２は、長方形の正面（表平面）１３及び背面（裏平面１４）を有する厚さ１ｍｍ以下の薄板である。正面１３及び背面１４には、光を反射しない処理、例えば塗料が塗布される。これにより、正面１３及び背面１４は、光を反射しない。正面１３の中心をＯとする。正面１３及び背面１４の縦横比は、後述する撮像素子の縦横比と同じである。
【００２０】
透過口１１ａ−ｇは、薄平板１２の厚さ方向に貫通する穴であって、薄平板１２の厚さ方向に沿う方向から見たとき、薄平板正面の短辺方向に延びる長方形形状を有する。透過口１１ａ−ｇは、背面１４から正面１３、あるいは正面１３から背面１４に光を透過する。
【００２１】
透過口１１ａ−ｇは、薄平板１２の厚さ方向に沿う２つの平面である透過口側面１４ａ−ｇ、１５ａ−ｇを有する。７つの透過口１１ａ−ｇは、透過口側面１４ａ−ｇ、１５ａ−ｇが各々平行になるように等間隔で配置される。
【００２２】
薄平板正面の短辺方向に沿う透過口１１ａ−ｇの長さを透過口長さｈといい、薄平板正面の長辺方向に沿う透過口１１ａ−ｇの長さ、すなわち１つの透過口１１ａ−ｇが有する２つの側面１４ａ−ｇ、１５ａ−ｇの間隔を透過口幅ｗといい、正面１３の長辺方向に沿う透過口１１ａ−ｇどうしの間隔、例えば側面１５ａと側面１４ｂの間隔を透過口間隔ｄという。７つの透過口１１ａ−ｇの形状は全て同じであり、７つの透過口１１ａ−ｇどうしの透過口間隔ｄは等しい。
【００２３】
次に、図２−３を用いて、チャート１０を用いた測定システム１００について説明する。
【００２４】
測定システム１００は、チャート１０と、光源ボックス２０と、撮像装置であるデジタルカメラ３１と、撮像レンズ３２と、コンピュータ３５とを主に備える。デジタルカメラ３１及びコンピュータ３５が測定装置を成す。
【００２５】
デジタルカメラ３１は、ＤＳＰと、撮像素子と、操作部材と、記録媒体と、モニタとを主に備える。
【００２６】
撮像レンズ３２は、その内部に複数のレンズを備え、着脱自在にデジタルカメラ３１に取り付けられる。撮像レンズ３２の光軸を破線Ｘで示す。光軸Ｘは、撮像素子に対して直角であって、撮像素子の中心と交わる。撮像レンズ３２は、被写体像を撮像素子に結像させる。撮像素子は、撮像レンズ３２から被写体像を受光して撮像し、画像信号を出力する。ＤＳＰは、画像信号を処理して、撮影画像及び画像ファイルを生成し、モニタ又は記録媒体に送信する。ＤＳＰは、後述する収差撮像処理を実行可能である。収差撮像処理は、撮像レンズ３２の軸上色収差、すなわちフリンジを撮影して撮像画像を作成する処理である。記録媒体は、デジタルカメラ３１に着脱自在に接続される、例えばＳＤカード（登録商標）であって、画像ファイルを記録する。モニタは、デジタルカメラ３１の背面１４に設けられる、例えば液晶モニタであって、撮影画像を表示する。操作部材は、例えば二段式スイッチであるシャッターレリーズボタンや、十字キーや、押し下げ式スイッチ等であって、ユーザの操作に応じてＤＳＰに信号を送信する。ＤＳＰは、操作部材から受信した信号に応じて動作する。
【００２７】
デジタルカメラ３１は、床面３４から光軸Ｘまでの距離が高さＨ２となるように、スタンド３３によって床面３４に固定される。
【００２８】
コンピュータ３５は、デジタルカメラ３１に接続され、デジタルカメラ３１から撮影画像を取得する。そして、撮影画像に含まれるフリンジを測定する。
【００２９】
チャート１０は光源ボックス２０に取り付けられ、床面３４からチャート１０の中心Ｏまでの距離が高さＨ１となるように、かつ撮像レンズ３２からチャート１０の中心Ｏまでの距離が距離Ｌとなるように、台２３の上に設置される。高さＨ１は高さＨ２と等しい。
【００３０】
床面３４には、距離目盛２４が設置される。距離目盛２４は、チャート１０の中心Ｏから撮像レンズ３２までの距離を示す。ユーザは、距離目盛２４を参照しながら、デジタルカメラ３１を移動して、チャート１０の中心Ｏと撮像レンズ３２との距離を調節する。
【００３１】
次に図３を用いて光源ボックス２０について説明する。光源ボックス２０は、光源であるライト２１と、支持ボックス２２とを主に備える。ライト２１は、面光源である。
【００３２】
支持ボックス２２は、光源ボックス２０とチャート１０とを接続する筒状の部材であって、その内部には光を反射しない塗料が塗布される。支持ボックス２２は、光軸Ｘに対してチャートの表面１３が４５度となるようにチャート１０を支持し、ライト全面を覆うように光源ボックス２０に接続される。光軸Ｘとチャートの表面１３との角度は、ピント位置に応じたフリンジを１回で適切に撮像できるような角度が選択される。光軸Ｘとチャートの表面１３との角度が９０度に近づくと、１回で撮像できる合焦範囲が狭くなり、フリンジを十分に測定できない。他方、光軸Ｘとチャートの表面１３との角度が０度に近づくと、１回で撮像できる合焦範囲が広くなって、各々の透過口１１ａ−ｇにおける撮像レンズ３２との距離の差が大きくなり、透過口１１ａ−ｇごとに発生するフリンジの色の差が大きくなる。そのため、フリンジの色を精度よく測定できない。よって、このようなことがない角度が決定される。
【００３３】
ライト２１は、チャート裏面に向かって発光する。ライト２１が出射した光は、透過口１１ａ−ｇを透過する。このとき、透過口１１ａ−ｇを透過した光が、全ての透過口１１ａ−ｇにおいて均一な輝度になり、かつライトバリュー値Ｌｖが少なくとも１０になるように、ライト２１の光量が調節される。ライトバリュー値Ｌｖは、絞りを調節したときに、シャッター速度があまり長くならない程度の値である。シャッター速度が長くなると、撮影画像にノイズが入り、フリンジを正確に測定できない。フリンジを正確に測定できる程度の速度以下の値がシャッター速度として決定される。
【００３４】
また、このようにチャート１０を設置することにより、透過口１１ａ−ｇの側面１４ａ−ｇ、１５ａ−ｇは撮像レンズ３２の光軸Ｘに対して直角を成す方向に延びる。図２では、図の天地方向に透過口１１ａ−ｇの側面１４ａ−ｇ、１５ａ−ｇが延びる。以下、透過口１１ａ−ｇが延びる方向を縦方向といい、縦方向に直交し、かつ図１の左右方向を横方向という。
【００３５】
ここで、透過口が横方向に延びると仮定する。この場合、フリンジが左右に延びて、フリンジの色が変化する状態を撮像できる。しかし、撮像レンズ３２との距離が同じ部分におけるフリンジの範囲が僅かになる。そのため、撮影画像に発生したノイズによって色が変化してしまった場合、フリンジの色を正確に測定できなくなるおそれがある。しかしながら、透過口１１ａ−ｇが縦方向に延びると、撮像レンズ３２との距離が同じ部分におけるフリンジの範囲が広くなる。そのため、撮影画像に発生したノイズによって一部の色が変化しても、範囲全体の平均をとれば、ノイズの影響を排除できる。また、フリンジの色は、撮影画像において色が飽和した部分からの距離に応じて変化する。これに関しても、透過口１１ａ−ｇが縦方向に延びると、広い範囲からフリンジの色を取得できる。
【００３６】
図２を参照すると、距離Ｌは、像倍率が１／２０程度になるように、撮像レンズ３２の焦点距離に応じて決定される。像倍率は、透過口１１ａ−ｇの周囲に発生するフリンジが、隣接する透過口１１ａ−ｇの周囲に発生するフリンジと重複しない程度の値である。焦点距離が短くなるほど距離Ｌが短くなり、焦点距離が長くなるほど距離Ｌが長くなる。また、焦点距離が短い撮像レンズ３２では、撮影画像において透過口１１ａ−ｇの形状があまり歪まない程度に距離Ｌが決定される。焦点距離が長いレンズでは、透過口１１ａ−ｇの周囲に発生するフリンジが重複しない程度に距離Ｌが決定される。
【００３７】
透過口幅ｗは、透過口１１ａ−ｇが光を十分に透過する長さであって、側面１４ａ−ｇ、１５ａ−ｇで生じるフレアが測定に影響を及ぼさない程度の長さである。透過口幅ｗが狭い場合、透過口１１ａ−ｇが光を十分に透過できず、シャッター速度が長くなって、撮影画像にノイズが入るおそれがある。よって、透過口幅ｗは、透過口１１ａ−ｇが光を十分に透過する長さに決定される。透過口幅ｗが広い場合、側面１４ａ−ｇ、１５ａ−ｇにフレアが生じ、フリンジに影響を及ぼすそれがある。よって、透過口幅ｗは、側面１４ａ−ｇ、１５ａ−ｇで生じるフレアが測定に影響を及ぼさない程度の長さに決定される。
【００３８】
透過口間隔ｄは、側面１４ａ−ｇ、１５ａ−ｇで生じるフリンジが、隣接する透過口１１ａ−ｇで生じるフリンジと撮影画像において重ならない程度の長さである。また、フリンジを測定するに足る程度の長さである。
【００３９】
デジタルカメラ３１は、チャート１０の中心Ｏに撮像レンズ３２を合焦させ、絞り値が開放から所定の段数まで複数の絞り値を用いてチャート１０を撮像する。ここで、チャート１０は撮像レンズ３２の光軸Ｘに対して斜めに設置されている。そのため、１回撮像すれば、つまり１枚の撮影画像で複数のピント位置におけるフリンジを撮像できる。そして、各絞り値におけるフリンジの色、及び範囲を測定する。
【００４０】
図４を用いて、撮影画像に写ったフリンジ１６ａ−ｇについて説明する。フリンジ１６ａ−ｇは、透過口１１ａ−ｇの周囲に発生する。図４の左から右に向かうにつれて、チャート１０から撮像レンズ３２までの距離が遠くなる。透過口１１ａは、チャート１０において撮像レンズ３２に最も近い位置にあるため、透過口１１ａに出現しているフリンジ１６ａは、最も後ピン位置におけるフリンジである。また、透過口１１ｄは、チャート１０の中心Ｏ、つまり光軸Ｘ上にあるため、透過口１１ｄに出現しているフリンジ１６ｄは、ピントが合った位置におけるフリンジである。透過口１１ｇは、チャート１０において撮像レンズ３２から最も遠い位置にあるため、透過口１１ｇに出現しているフリンジ１６ｇは、最も前ピン位置におけるフリンジである。一例として、フリンジ１６ａの色は紫色であり、フリンジ１６ｄの色は青色であり、フリンジ１６ｇ野色は緑色である。フリンジ１６ａからフリンジ１６ｇに向けて、色が変化する。
【００４１】
次に図５を用いて、収差撮像処理について説明する。収差撮像処理は、光軸Ｘに対してチャート１０を４５度に設置した後に実行される。
【００４２】
始めのステップＳ５１では、撮像レンズ３２の焦点距離に応じて距離Ｌを決定し、デジタルカメラ３１及び撮像レンズ３２の位置を決定する。このとき、撮影画像においてチャート１０の像高が撮影画像全体の５割程度になるように位置が決定される。チャート１０の像高が高いと、コマ収差などの他の収差の影響を受ける恐れがあるからである。
【００４３】
次のステップＳ５２では、絞りを調節したときに、シャッター速度があまり長くならない程度の値をライトバリュー値Ｌｖとして決定する。
【００４４】
次のステップＳ５３では、ライト２１の色温度に応じてホワイトバランスを決定する。なお、１つの撮像レンズ３２を測定するときに用いるホワイトバランスの値は、絞り値を変えても変更されず、固定される。ホワイトバランスの値を固定することにより、ホワイトバランスの値を変えることによってフリンジ１６ａ−ｇの状態が変化することを防止できる。
【００４５】
次のステップＳ５４では、フリンジ１６ａ−ｇを撮像するに適切な露出を決定する。
【００４６】
次のステップＳ５５では、絞り値を決定する。
【００４７】
次のステップＳ５６では、露光量がフリンジ１６ａ−ｇが出現しやすい値となるように、シャッター速度を決定する。露光量は、例えばライト２１の輝度よりも＋５Ｅｖ程度である。このステップＳ５６で露光量を決定することにより、絞り値を変更しても一定の露光量でチャート１０を撮像できる。
【００４８】
次のステップＳ５７では、チャート１０を撮像し、撮影画像を作成する。
【００４９】
次のステップＳ５８では、他の絞り値を用いて撮像するかを判断する。他の絞り値を用いて撮像する場合、処理はステップＳ５５に戻り、ステップＳ５５からＳ５８を繰り返す。これにより、絞り値が異なる複数のフリンジ１６ａ−ｇを撮像できる。ステップＳ５８において、他の絞り値を用いて撮像しない場合、つまり全ての絞り値を用いて撮像し終えている場合、処理は終了する。
【００５０】
収差撮像処理が終了した後、コンピュータ３５は、撮影画像をデジタルカメラ３１から取得する。そして、撮影画像に含まれるフリンジ１６ａ−ｇの色情報、位置、及び範囲を検出する。
【００５１】
フリンジ１６ａ−ｇが発生している領域において、図４において縦方向に並んでいる画素の色情報の平均をとることにより、フリンジ１６ａ−ｇの色情報を測定する。透過口１１ａ−ｇが縦方向に延びるため、フリンジ１６ａ−ｇが縦方向に長くなって、より多くの画素の色情報を用いて平均をとることができ、色情報を正確に測定できる。
【００５２】
フリンジ１６ａ−ｇの範囲は、例えばフリンジ１６ａ−ｇの幅であって、撮影画像の画素数及び撮像素子が有する画素の間隔により求められる。
【００５３】
本実施形態によれば、撮像レンズ３２により発生するフリンジを正確かつ容易に測定することができる。
【００５４】
薄平板１２は、光を透過する拡散板であってもよい。薄平板１２の正面１３及び背面１４に塗布される塗料が透過口１１ａ−ｇに対応する部分には塗布されず、これにより、透過口１１ａ−ｇが形成される。
【００５５】
透過口１１ａ−ｇの数は７つに限定されない。２以上であればよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０  チャート
１１ａ−ｇ  透過口
１２ａ−ｇ  フリンジ
１３  正面
１４  背面
１６ａ−ｇ  フリンジ
２０  光源ボックス
２１  ライト
２２  支持ボックス
２３  台
２４  距離目盛
３１  デジタルカメラ
３２  撮像レンズ
３３  スタンド
３４  床面
３５  コンピュータ
１００  測定システム
Ｌ  距離
Ｌｖ  ライトバリュー値
Ｏ  中心
Ｘ  光軸
ｄ  透過口間隔
ｗ  透過口幅
【図２】
2015088903.tif 000003
【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図３】
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