(57)【要約】【課題】省スペース化、迅速な測定、並びに、コストダウンを実現する光学系（即ち、被検レンズ）のＭＴＦを測定する装置及び方法を提供する。【解決手段】対象光学系のＭＴＦを含む光学性能を測定する装置であって、前記対象光学系の前記光学性能を測定するのに使用されると共に前記対象光学系が組み込み可能な測定用光学系及び前記対象光学系を、設定される測定条件に基づいて調整可能な機構手段と、前記機構手段による調整量を計測する計測手段と、前記対象光学系の前記光学性能を算出し、かつ、出力する演算出力手段と、測定されるべき前記光学性能と、前記測定条件を設定すると共に、前記機構手段、前記計測手段及び前記演算出力手段を自動制御する制御手段とを有することを特徴とする。【選択図】　　　　　図１
2004132858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象光学系のＭＴＦを含む光学性能を測定する装置であって、
前記対象光学系の前記光学性能を測定するのに使用されると共に前記対象光学系が組み込み可能な測定用光学系及び前記対象光学系を、設定される測定条件に基づいて調整可能な機構手段と、
前記機構手段による調整量を計測する計測手段と、
前記対象光学系の前記光学性能を算出し、かつ、出力する演算出力手段と、
測定されるべき前記光学性能と、前記測定条件を設定すると共に、前記機構手段、前記計測手段及び前記演算出力手段を自動制御する制御手段とを有することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記対象光学系及び、複数の光学素子を有する前記測定用光学系の、前記対象光学系及び前記光学素子をそれぞれ調整するための複数の前記機構手段を有する請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記測定装置は、
光源の２次光源を形成させる第１の光学部材と、
前記２次光源の近傍に設けられ、当該２次光源からの光の一部を透過し一部を遮光するチャートと、
当該チャートを仮想的に所定の距離から発光したようにさせる第２の光学部材と、
前記対象光学系を所定の配置にする支持装置と、
前記対象光学系を経た光を反射する反射鏡と、
前記チャートの像を前記対象光学系と共に結像させる第３の光学部材と、
当該第３の光学部材によって形成された前記像を検出する検出手段と、
前記検出手段から得られた前記像の情報から前記対象光学系のＭＴＦを算出し、かつ、出力する演算出力装置とを有する請求項１又は２記載の測定装置。
【請求項４】
前記反射鏡は、前記対象光学系の物体位置にほぼ曲率中心を有することを特徴とする請求項３記載の測定装置。
【請求項５】
前記反射鏡は、前記対象光学系の結像点にほぼ曲率中心を有することを特徴とする請求項３記載の測定装置。
【請求項６】
前記第２の光学部材と前記対象光学系の間に校正用反射鏡を挿入することを可能にした手段を有することを特徴とした請求項３乃至５のうちいずれか一項記載の測定装置。
【請求項７】
前記第２の部材は前記第３の光学部材の少なくとも一部を兼ねることを特徴とする請求項３乃至６のうちいずれか一項記載の測定装置。
【請求項８】
前記第１の光学部材と、前記チャートと、前記第２の光学部材と、前記第３の光学部材と、前記検出手段を含む測定装置本体と、前記支持装置と、前記反射鏡とは、相対的に並行移動及び回転可能に構成されていることを特徴とした請求項３乃至７のうちいずれか一項記載の測定装置。
【請求項９】
前記検出手段は光量も検出し、前記対象光学系の透過率も測定することを特徴とした請求項３乃至８のうちいずれか一項記載の測定装置。
【請求項１０】
前記チャートは、矩形状のスリットを含むことを特徴とした請求項３乃至９記載のうちいずれか一項記載の測定装置。
【請求項１１】
前記チャートは、十字状のスリットを含むことを特徴とした請求項３乃至９記載のうちいずれか一項記載の測定装置。
【請求項１２】
前記検出手段は２次元撮像素子を有することを特徴とした請求項３乃至１１のうちいずれか一項記載の測定装置。
【請求項１３】
前記検出手段は２次元撮像素子を有し、前記２次元撮像素子の画素は、前記スリットが延在する方向に対して非平行に配列されていることを特徴とする請求項１０又は１１記載の測定装置。
【請求項１４】
前記第２の光学部材から発する光束を第１の直線偏光とし、前記反射鏡からの戻り光束を該直線偏光と直交する第２の直線偏光とし、前記第３の光学部材は前記第２の直線偏光のみを結像させることを特徴とする請求項３乃至１３のうちいずれか一項記載の測定装置。
【請求項１５】
前記第２の光学部材は結像レンズとしてのズームレンズを有することを特徴とする請求項３乃至１４のうちいずれか一項記載の測定装置。
【請求項１６】
前記第３の光学部材は結像レンズとしてのズームレンズを有することを特徴とする請求項３乃至１５のうちいずれか一項記載の測定装置。
【請求項１７】
前記対象光学系を前記測定用光学系に組み込み及び取り外し可能な手段を更に有することを特徴とする請求項３乃至１６のうちいずれか一項記載の測定装置。
【請求項１８】
前記光学性能は収差を含むことを特徴とする請求項１乃至１７のうちいずれか一項記載の測定装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のうちいずれか一項記載の前記測定装置によってＭＴＦが測定された前記対象光学系。
【請求項２０】
対象光学系の光学性能を測定する方法であって、
前記対象光学系の前記光学性能を測定するのに使用されると共に前記対象光学系が組み込み可能な測定用光学系及び前記対象光学系の測定条件を設定する第１のステップと、
前記対象光学系が組み込み可能な測定用光学系及び前記対象光学系を、前記測定条件に基づいて調整する第２のステップと、
前記対象光学系が組み込まれた前記測定用光学系を使用して前記対象光学系の第１の光学性能を測定する第３のステップと、
前記第１の光学性能からの前記対象光学系の第２の光学性能を算出する第４のステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記第１のステップは複数の測定条件を設定し、
前記第２のステップは、各測定条件に基づいて前記測定用光学系及び前記対象光学系を調整し、
前記第３のステップは、測定条件毎に前記第１の光学性能を測定し、
前記第４のステップは、前記測定条件毎に測定された前記第１の光学性能を利用して前記第２の光学性能を算出することを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の光学性能はＭＴＦを含む請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のステップは、前記対象光学系が前記測定用光学系に組み込まれた場合と組み込まれていない場合のそれぞれについて前記測定条件を設定し、
前記第２のステップは、前記対象光学系が前記測定用光学系に組み込まれた場合と組み込まれていない場合のそれぞれについて、前期測定条件に基づいて前記配置を調整し、
前記第３のステップは、前記対象光学系が組み込まれていない前記測定用光学系の第１のＭＴＦを測定するステップと、前記対象光学系が組み込まれた前記測定用光学系の第２のＭＴＦを測定するステップとを含み、
前記第４のステップは測定された前記第１及び第２のＭＴＦの差を算出するステップを含む請求項２０乃至２２のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項２４】
前記第１のＭＴＦを測定するステップは、前記第２のＭＴＦを測定する前に予め測定して記憶するステップを含み、
前記第４のステップの前記算出ステップは前記記憶された前記第１のＭＴＦを利用することを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記第２のＭＴＦを測定するステップは、前記第１のＭＴＦを測定する前に予め測定して記憶するステップを含み、
前記第４のステップの前記算出ステップは前記記憶された前記第２のＭＴＦを利用することを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
対象光学系の光学性能を測定する方法であって、
校正用測定条件を設定する第１のステップと、
前記対象光学系の前記光学性能を測定するのに使用される測定用光学系を、前記校正用測定条件に基づいて調整する第２のステップと、
前記対象光学系が組み込まれていない前記測定用光学系の第１のＭＴＦを測定する第３のステップと、
前記校正用測定条件及び前記第１のＭＴＦから校正データを作成する第４のステップと、
前記対象光学系の測定条件を設定する第５のステップと、
前記対象光学系の前記測定条件に基づいて前記対象光学系を調整する第６のステップと、
前記対象光学系が組み込まれた前記測定用光学系の第２のＭＴＦを測定する第７のステップと、
前記対象光学系の前記測定条件と共に前記第２のＭＴＦから校正前データを作成する第８のステップと、
前記校正前データから前記校正データを差し引き、前記対象光学系の校正された第３のＭＴＦを算出する第９のステップと、
前記第３のＭＴＦから前記対象光学系の光学性能を求める第１０のステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項２７】
前記第１のステップは複数の校正用測定条件を設定し、
前記第２のステップは、各校正用測定条件に基づいて前記測定用光学系を調整し、
前記第３のステップは、校正用測定条件毎に前記第１のＭＴＦを測定し、
前記第４のステップは、複数の前記校正用測定条件及び複数の前記第１のＭＴＦから前記校正データを作成することを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２８】
前記第１乃至第４のステップを予め行って前記校正データを記憶するステップと、
前記第９のステップは前記記憶された前記校正データを利用することを特徴とする請求項２６又は２７記載の方法。
【請求項２９】
前記第５のステップは複数の測定条件を設定し、
前記第６のステップは、各測定条件に基づいて前記対象光学系を調整し、
前記第７のステップは、測定条件毎に前記第２のＭＴＦを測定し、
前記第８のステップは、複数の前記測定条件及び複数の前記第２のＭＴＦから前記校正前データを作成することを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項３０】
請求項１９乃至２９のうちいずれか一項記載の方法によって測定された対象光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体を結像させる光学系の光学性能に関し、特に、光学系の解像性能の評価として光学系による物体又は像面での空間周波数成分の劣化度を示すＯＴＦ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）又はそのＯＴＦの位相成分を除いたＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を含む光学性能の測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から結像レンズのＯＴＦやＭＴＦを測定する方法や装置は多々提案されている。例えば、米国特許第４，１１０，０４６号は、図５に示すように、テストレンズ（又は被検レンズ）１２を解析装置１０についているマウントに取付け、物体位置に設けた光源１４からの光がテストレンズ１２を介して透過した光を解析装置１０で検出し、信号処理装置１６にてテストレンズ１０のＭＴＦを測定する。
【０００３】
また、例えば、本出願人による特開平７−５０７３は、結像レンズ（又は被検レンズ）の像面からチャートをその結像レンズを介して投影する投光部と、物体側に受光部を設けて更に受光部が所定平面内で移動可能な機構とを追加することによってＭＴＦの測定の自動化を提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの装置や方法は、光学設計データとの詳細な比較や製造誤差の解析のための、さまざまな光学性能である各画角（像高ともいう）での非点収差、色収差などと更に像面全面での像面湾曲、ディストーションなどが測定できないという欠点があった。従来は個々に測定する装置があり、その度に被検レンズの乗せ換えと調整などの時間がかかること、そして、それらの装置のスペースと個々の装置の購入費用が必要であった。
【０００５】
また、これらの装置や方法は、被検レンズ以外の光学系やチャートそして受光センサーの誤差が入り、高精度にＭＴＦを測定できないという欠点を有している。更に、これらの装置や方法は、被検レンズの物体面に光源や基準のチャートを配置して被検レンズの結像面に解析装置を配置するか、被検レンズの結像面にチャートを配置して物体面に受光部を配置している。これらの装置や方法は、このように、被検レンズの実際の物体距離に投光部か受光部を配置するために、距離が長く、かつ、被検レンズの画角が大きければ更なる幅や高さが必要となるため、測定装置の大型化を招く。また、測定の主要部分である投光部又は受光部を被検レンズの画角に応じて精度よく長距離移動させるために測定時間が長くなり、その機構や広い空間を有する暗室を必要とするため装置価格とその付帯設備を必要とする結果、測定装置のコストアップを招く。
【０００６】
高品質のレンズ生産にはＭＴＦの測定が必須であり、レンズの多機能化に伴う、高倍ズームや防振機能などの測定項目の増加に伴って、工場の省スペース・迅速な測定、低価格な測定装置が要求されている。
【０００７】
そこで、本発明は、省スペース化、迅速な測定、並びに、コストダウンを実現する光学系（即ち、被検レンズ）のＭＴＦを測定する装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての光学系のＭＴＦを測定する装置は、対象光学系のＭＴＦを含む光学性能を測定する装置であって、前記対象光学系の前記光学性能を測定するのに使用されると共に前記対象光学系が組み込み可能な測定用光学系及び前記対象光学系を、設定される測定条件に基づいて調整可能な機構手段と、前記機構手段による調整量を計測する計測手段と、前記対象光学系の前記光学性能を算出し、かつ、出力する演算出力手段と、測定されるべき前記光学性能と、前記測定条件を設定すると共に、前記機構手段、前記計測手段及び前記演算出力手段を自動制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
前記対象光学系及び、複数の光学素子を有する前記測定用光学系の、前記対象光学系及び前記光学素子をそれぞれ調整するための複数の前記機構手段を有してもよい。
【００１０】
前記測定装置は、光源の２次光源を形成させる第１の光学部材と、前記２次光源の近傍に設けられ、当該２次光源からの光の一部を透過し一部を遮光するチャートと、当該チャートを仮想的に所定の距離から発光したようにさせる第２の光学部材と、前記対象光学系を所定の配置にする支持装置と、前記対象光学系を経た光を反射する反射鏡と、前記チャートの像を前記対象光学系と共に結像させる第３の光学部材と、当該第３の光学部材によって形成された前記像を検出する検出手段と、前記検出手段から得られた前記像の情報から前記対象光学系のＭＴＦを算出し、かつ、出力する演算出力装置とを有してもよい。
【００１１】
前記反射鏡は、前記対象光学系の物体位置又は結像点にほぼ曲率中心を有してもよい。前記第２の光学部材と前記対象光学系の間に校正用反射鏡を挿入することを可能にした手段を有してもよい。前記第２の部材は前記第３の光学部材の少なくとも一部を兼ねてもよい。
【００１２】
前記第１の光学部材と、前記チャートと、前記第２の光学部材と、前記第３の光学部材と、前記検出手段を含む測定装置本体と、前記支持装置と、前記反射鏡とは、相対的に並行移動及び回転可能に構成されてもよい。前記検出手段は光量も検出し、前記対象光学系の透過率も測定してもよい。前記チャートは、例えば、矩形又は十字状のスリットを含む。前記検出手段は２次元撮像素子を有してもよい。前記検出手段は２次元撮像素子を有し、前記２次元撮像素子の画素は、前記スリットが延在する方向に対して非平行に配列されてもよい。
【００１３】
前記第２の光学部材から発する光束を第１の直線偏光とし、前記反射鏡からの戻り光束を該直線偏光と直交する第２の直線偏光とし、前記第３の光学部材は前記第２の直線偏光のみを結像させてもよい。前記第２又は第３の光学部材は結像レンズとしてのズームレンズを有してもよい。前記対象光学系を前記測定用光学系に組み込み及び取り外し可能な手段を更に有してもよい。前記光学性能は収差を含む。
【００１４】
上述のいずれかの測定装置によってＭＴＦが測定された前記対象光学系も本発明の一側面を構成する。
【００１５】
本発明の別の側面としての対象光学系の光学性能を測定する方法は、前記対象光学系の前記光学性能を測定するのに使用されると共に前記対象光学系が組み込み可能な測定用光学系及び前記対象光学系の測定条件を設定する第１のステップと、前記対象光学系が組み込み可能な測定用光学系及び前記対象光学系を、前記測定条件に基づいて調整する第２のステップと、前記対象光学系が組み込まれた前記測定用光学系を使用して前記対象光学系の第１の光学性能を測定する第３のステップと、前記第１の光学性能からの前記対象光学系の第２の光学性能を算出する第４のステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
前記第１のステップは複数の測定条件を設定し、前記第２のステップは、各測定条件に基づいて前記測定用光学系及び前記対象光学系を調整し、前記第３のステップは、測定条件毎に前記第１の光学性能を測定し、前記第４のステップは、前記測定条件毎に測定された前記第１の光学性能を利用して前記第２の光学性能を算出してもよい。前記第１の光学性能は、例えば、ＭＴＦを含む。
【００１７】
前記第１のステップは、前記対象光学系が前記測定用光学系に組み込まれた場合と組み込まれていない場合のそれぞれについて前記測定条件を設定し、前記第２のステップは、前記対象光学系が前記測定用光学系に組み込まれた場合と組み込まれていない場合のそれぞれについて、前期測定条件に基づいて前記配置を調整し、前記第３のステップは、前記対象光学系が組み込まれていない前記測定用光学系の第１のＭＴＦを測定するステップと、前記対象光学系が組み込まれた前記測定用光学系の第２のＭＴＦを測定するステップとを含み、前記第４のステップは測定された前記第１及び第２のＭＴＦの差を算出するステップを含んでもよい。
【００１８】
前記第１のＭＴＦを測定するステップは、前記第２のＭＴＦを測定する前に予め測定して記憶するステップを含み、前記第４のステップの前記算出ステップは前記記憶された前記第１のＭＴＦを利用してもよい。同様に、前記第２のＭＴＦを測定するステップは、前記第１のＭＴＦを測定する前に予め測定して記憶するステップを含み、前記第４のステップの前記算出ステップは前記記憶された前記第２のＭＴＦを利用してもよい。
【００１９】
本発明の更に別の側面としての対象光学系の光学性能を測定する方法は、校正用測定条件を設定する第１のステップと、前記対象光学系の前記光学性能を測定するのに使用される測定用光学系を、前記校正用測定条件に基づいて調整する第２のステップと、前記対象光学系が組み込まれていない前記測定用光学系の第１のＭＴＦを測定する第３のステップと、前記校正用測定条件及び前記第１のＭＴＦから校正データを作成する第４のステップと、前記対象光学系の測定条件を設定する第５のステップと、前記対象光学系の前記測定条件に基づいて前記対象光学系を調整する第６のステップと、前記対象光学系が組み込まれた前記測定用光学系の第２のＭＴＦを測定する第７のステップと、前記対象光学系の前記測定条件と共に前記第２のＭＴＦから校正前データを作成する第８のステップと、前記校正前データから前記校正データを差し引き、前記対象光学系の校正された第３のＭＴＦを算出する第９のステップと、前記第３のＭＴＦから前記対象光学系の光学性能を求める第１０のステップとを有してもよい。
【００２０】
前記第１のステップは複数の校正用測定条件を設定し、前記第２のステップは、各校正用測定条件に基づいて前記測定用光学系を調整し、前記第３のステップは、校正用測定条件毎に前記第１のＭＴＦを測定し、前記第４のステップは、複数の前記校正用測定条件及び複数の前記第１のＭＴＦから前記校正データを作成することを特徴とする請求項２０記載の方法。
【００２１】
前記第１乃至第４のステップを予め行って前記校正データを記憶するステップと、前記第９のステップは前記記憶された前記校正データを利用してもよい。前記第５のステップは複数の測定条件を設定し、前記第６のステップは、各測定条件に基づいて前記対象光学系を調整し、前記第７のステップは、測定条件毎に前記第２のＭＴＦを測定し、前記第８のステップは、複数の前記測定条件及び複数の前記第２のＭＴＦから前記校正前データを作成してもよい。
【００２２】
前記方法によってＭＴＦが測定された前記対象光学系も本発明の一側面を構成する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、被検レンズＴＬのＭＴＦを含む光学性能を測定する、本発明の一実施形態のＭＴＦ測定装置１００を添付図面を参照して説明する。ここで、図１は、ＭＴＦ測定装置１００の概略的な光路図である。ＭＴＦ測定装置１００は、第１の光学部材１０２と、第２の光学部材１０４と、第３の光学部材１０６と、チャート１２４と、校正用反射鏡１３６と、光学系としての被検レンズＴＬを支持する支持装置１４０と、反射鏡１５０と、検出手段１６０と、ＭＴＦ演算出力装置１７０と、ＭＴＦ測定装置本体制御／計測装置１８０と、校正反射鏡制御／計測装置１８２と、反射鏡制御／計測装置１８４と、全系制御装置／光学性能演算出力装置１８８とを有する。
【００２４】
第１の光学部材１０２は、光源１１２、楕円鏡１１４、拡散板１１６、遮光板１１８、集光レンズ１２０、色フィルター１２２を含み、光源１１２の２次光源を形成する機能を有する。
【００２５】
光源１１２、例えば、ハロゲンランプや水銀ランプは、楕円鏡１１４の１焦点に配置され、楕円鏡１１４のもう１つの焦点に光源１１２を結像させる。結像点には余計な光が漏れないように遮光板１１８が配置されている。光源１１２と遮光板１１８との間には、光の配光特性を調整可能にする拡散板１１６が配置され、実際の物体からの光に極力近づけている。集光レンズ１２０と色フィルター１２２は、スリットを設けているチャート１２４を、所定の分光特性をもつ光で照明する。このように、第１の光学部材１０２は擬似結像点を照明するものである。
【００２６】
チャート１２４は、ＭＴＦ測定のための擬似結像点となる。具体的には微小な線幅を透過させ、その他は吸収または反射させるものである。チャート１２４は、後述する図２に示すような十字又は矩形な形状を有するスリット１２５ａ等を有する。チャート１２４は、第１の光学部材１０２が形成した２次光源の近傍に設けられ、２次光源からの光の一部を透過し、一部を遮光する機能を有する。
【００２７】
第２の光学部材１０４は、ハーフミラー１２６と、結像レンズ１２８と、絞り１３０とを含み、チャート１２４を仮想的に所定の距離から発光したようにする機能を有する。チャート１２４をハーフミラー１２６と結像レンズ１２８と絞り１３０で、所定の距離に所定の光束径でチャート１２４を経た光束を結像させる。図１の例では被検レンズＴＬの結像面１３２にチャート１２４を結像させている。この場合のチャート結像倍率βは、近似的に、β＝ｓ２／ｓ１となる。但し、ｓ１は、チャート１２４から結像レンズ１２８までの距離、ｓ２は結像レンズ１２８から結像面１３２までの距離である。絞り１３０は被検レンズＴＬに有効な光束になるように設定される。第２の光学部材１０４から射出される光束が被検レンズＴＬの所望な結像位置になるように、被検レンズＴＬを配置する。
【００２８】
被検レンズＴＬは支持装置１４０に搭載され、支持装置１４０は被検レンズＴＬを所定の姿勢に配置する。被検レンズＴＬを射出した光束は、被検レンズＴＬの物体位置にチャート１２４のスリットを結像する。
【００２９】
被検レンズＴＬの物体位置には、当該物体位置にほぼ曲率中心を有する反射鏡１５０が配置される。図１に示す例では、反射鏡１５０はその物体位置に曲率中心をもつ凸面鏡から構成されている。被検レンズＴＬの物体位置が無限縁の場合には凸面鏡の代わりに平面鏡を、また、その物体位置が反射鏡よりも左側にある場合には凹面鏡を配置する。また、別の実施形態では反射鏡１５０は平面鏡から構成される。反射鏡１５０の表面は使用波長で反射するよう膜が形成されている。
【００３０】
第３の光学部材１０６は、絞り１３０と、結像レンズ１２８と、ハーフミラー１２６とを含み、チャート１２４の像を被検レンズＴＬと共に結像させる機能を有する。本実施形態では、第２の光学部材１０４は第３の光学部材を兼ねており、部品点数の削減とそれによる測定装置のコストダウンを図ることができる。反射鏡１５０によって反射された光束は、反射されて被検レンズＴＬを通り、絞り１３０と結像レンズ１２８も通過し、ハーフミラー１２６で反射する。
【００３１】
別の実施形態においては、別のハーフミラーを第２の光学部材１０４と被検レンズＴＬの間に配置し、第２の光学部材１０４及び第３の光学部材１０６に共に結像レンズを設けてもよい。結像レンズ１２８と被検レンズＴＬ、及び、第３の光学部材１０６に配置される図示しない結像レンズの性能と位置からチャート１２４の総合倍率が決まるため、総合倍率がより自由に変更可能となる。
【００３２】
チャート１２４と共役な位置には、第３の光学部材１０６によって形成された像を検出する検出手段としての２次元撮像素子１６０が配置され、チャート１２４のスリットの結像状態を検出する。
【００３３】
２次元撮像装置１６０はＭＴＦ演算出力装置１７０に接続される。ＭＴＦ演算出力装置１７０は、２次元撮像装置１６０が検出した結像状態をＭＴＦ値に変換する演算部と、ＭＴＦ値を記録、表示、並びに、紙にプリントアウトなどする出力部を含む。
【００３４】
ここで更に、第１の光学部材１０２とチャート１２４と第２の光学部材１０４と第３の光学部材１０６及び２次元撮像素子１６０は一体化され、ＭＴＦ測定装置本体１０１を構成する。装置本体１０１は、図１に示すように、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸（紙面に垂直）、θｚ（ｚ軸周りの回転）そしてθｙ（ｙ軸周りの回転）に駆動可能である。制御／計測装置１８０は、装置本体１０１の駆動量を制御及び計測することができる。制御／計測装置１８２は、後述する手段１３７を制御して校正反射鏡１３６の脱着を制御する。反射鏡１５０は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸（紙面に垂直）に駆動可能である。制御計測装置１８４は、反射鏡１５０の駆動量を制御及び計測することができる。
【００３５】
全系制御装置／光学性能演算出力装置１８８は、所望光学性能や所望測定条件を入力及び設定することができる。また、全系制御装置／光学性能演算出力装置１８８は、入力値からこれらの制御装置１８０乃至１８４を所定の位置に駆動するよう命令する。更に、全系制御装置／光学性能演算出力装置１８８は、各計測量を収集して各ＭＴＦから所望の測定条件での所望の光学性能を演算し、その結果を記録、表示や紙にプリントアウトなどする出力部を備え、自動的に所望の光学性能を測定することができる。
【００３６】
測定装置１００によって測定される被検レンズＴＬのＭＴＦは、被検レンズＴＬ以外にチャート１２４の誤差、第２の光学部材１０４のＭＴＦ、反射鏡１５０の誤差、第３の光学部材１０６のＭＴＦ、及び、２次元撮像素子１６０の誤差を含む。予めこれらの誤差がわかっていれば、その値で被検レンズＴＬの測定されたＭＴＦを補正することができるが、個々の誤差の積み上げでは不正確であると共にこれらの誤差は変化することから、本測定装置１００を使用してこれらの誤差を簡単に測定することは有益である。
【００３７】
そこで、図１に示すように、被検レンズＴＬの前に、校正用反射鏡１３６を挿入できる手段１３７を設け、校正用反射鏡１３６を光路に挿入し、第２の光学部材１０４から出た光束を元に戻るように光学調整し、ＭＴＦを測定する。手段１３７は、上述したように、制御／計測装置１８２によって制御される。
【００３８】
この状態での測定結果は、被検レンズＴＬと反射鏡１５０がない代わりに校正用反射鏡１３６が付加され、チャート１２４と第２の光学部材１０４と第３の光学部材１０６のＭＴＦそして２次元撮像素子１６０が入ったＭＴＦとなる。反射鏡１５０や校正用反射鏡１３６は単体なので、高精度で測定や加工を行うことができ、測定精度に影響のないようにすることは十分可能である。もし影響があるとしても、単体なので、高精度で測定し、それから補正することも可能である。
【００３９】
前述のＭＴＦ測定結果からこのＭＴＦ測定結果を差し引くことで、真の被検レンズＴＬのＭＴＦが測定される。この２つのＭＴＦ測定は独立な測定であり、測定順番は当然逆でもよい。変化が少なければ、以前に測定された校正用反射鏡１３６でのＭＴＦの値を使うこともよい。
【００４０】
校正用反射鏡１３６として、ある有限の物体距離を作る場合では第２の光学部材１０４から出る光束を発散光とするためその形状は凹面とし、もし平行（物体距離が無限遠の場合）であれば平面とし、収斂光（物体位置が図１の校正用反射鏡１３６よりも右の場合）であれば凸面とすることで、第２の光学部材１０４から出た光束を元に戻すことができる。
【００４１】
以上のように、本実施形態のＭＴＦ測定装置１００は、校正用反射鏡１３６及び校正手段１３７を有するので、ＭＴＦを高精度に測定することができる。また、従来のように同じような複雑な投光、受光の光学ユニットが２体ある代わりに、第１の光学部材１０２とチャート１２４と第２の光学部材１０４と第３の光学部材１０６そして検出手段１６０からなるＭＴＦ測定装置本体１０１が一体化され、残りは単純な構成の反射鏡１５０から構成されるため、光源１１２や検出手段１６０などに電気を供給するケーブルはＭＴＦ測定装置本体１０１のみに接続となることや精密な光学調整されるユニットもその本体１０１のみで取り扱いが非常に容易になっている。
【００４２】
また、ＭＴＦ測定の重要なパラメータである被検レンズＴＬの物体距離や画角位置を変化させるには、ＭＴＦ測定装置本体１０１と被検レンズＴＬ又は支持装置１４０と反射鏡１５０を相対的に並行移動や回転を行なうことで可能になる。そのためには　ＭＴＦ測定装置本体１０１と被検レンズＴＬ又は支持装置１４０と反射鏡に並行移動や回転できる図示しない機構を設け、ＭＴＦ測定装置本体１０１の検出手段１６０などを使い各光学軸を所定に光学調整する。また、本実施形態は、従来の被検レンズの１回透過での測定に対して、本発明は２回透過するため、２倍高感度で測定できる特徴がある。
【００４３】
図２は、２次元撮像素子１６０で検出する場合の２種類のチャート１２４を示す。図２（ａ）は、チャート１２４が十字状のスリット１２５ａを有し、微小な線幅を有する十字状のスリット１２５ａでＭＴＦの直交するｙ−ｚ方位のＭＴＦを同時に測定可能にする場合を示している。これによりＭＴＦのデフォーカス特性から非点収差測定ができる。図２（ａ）は、２次元撮像素子上での十字スリット１２５ａを模式的に示しており、実際には十字スリット１２５ａの像は被検レンズＴＬにより像劣化を起こすため十字スリットの端は不明瞭になる。
【００４４】
ｙ−ｚに配列されている小さな黒色矩形Ｐは２次元撮像素子の画素を示している。その画素Ｐ配列と十字スリット１２５ａの端を非平行に構成することによって、画素Ｐとその端との相対差による測定誤差を軽減することができる。十字スリット１２５ａのｙ方向の像は上下の斜線部Ｐｙで検出し、各ｙの高さに応じて十字スリットの端とのｚの相対差を補正して、積算してｚ方向のＭＴＦを測定する。ｙ方向のＭＴＦは十字スリット１２５ａのｚ方向の像は左右の斜線部Ｐｚで検出し、ｚ方向同様にｙ方向のＭＴＦを測定する。
【００４５】
図２（ｂ）は、直交した矩形チャート１２５ｂ及び１２５ｃをお互いに像が干渉しない範囲で離し、図２（ａ）と同様に、ｙ−ｚ方位のＭＴＦを測定可能にした状態を示している。図２（ａ）と同様に、斜線部Ｐｙ’及びＰｚ’が２次元撮像素子１６０での検出部分である。矩形のスリット１２５ｂ及び１２５ｃの方位は、１つであれば、それと直交方位の１つのＭＴＦが測定でき、それを多数配置すれば、多くの方位のＭＴＦが同時に測定できる。ただしその分、お互いの像が干渉しないようチャートを大きくする。
【００４６】
本発明は、前述の２次元撮像素子１６０の代わりに、従来よく使われている単スリットとその結像面での単スリット走査による光量検出方式によるＭＴＦ測定も使用することができる。そのためには　チャート１２４として細い矩形のスリットを設け、２次元撮像素子１６０の代わりに走査可能な細い矩形スリットとその背後に透過光量を検出可能なホトマルやシリコンセンサーを配置する。
【００４７】
実際のＭＴＦ測定では、他の手段でベストフォーカス位置を設定することは難しく、具体的には反射鏡を光軸方向に微動させ、２次元撮像素子上のチャート像を相対的にデフォーカスしＭＴＦを測定し、一番良好なＭＴＦを示すデフォーカス位置をベストフォーカス位置としている。本実施形態は一枚の反射鏡１５０のみを移動させることで、簡単にデフォーカスを達成できる。別の実施実施形態においては、反射鏡１５０の代わりにＭＴＦ測定装置本体１０１や被検レンズＴＬを移動させてデフォーカスを行なう。
【００４８】
以下、図４を参照して、本発明の別の実施形態のＭＴＦ測定装置１００Ａについて説明する。ここで、図４は、ＭＴＦ測定装置１００Ａの概略的な光路図であり、図１と同一の部材は同一の参照番号を付している。
【００４９】
ＭＴＦ測定装置１００においては、第１の光学部材１０２は擬似結像点を照明し、チャート１２４はＭＴＦ測定のための擬似結像点である。第２の光学部材１０４から射出される光束が被検レンズＴＬの所望な結像位置になるように、被検レンズＴＬを配置する。第２の光学部材１０４は、無限遠にチャート１２４を結像させているが、被検レンズの物体距離に合わせて結像させる。被検レンズＴＬを射出した光束は、被検レンズＴＬの物体位置にチャート１２４のスリットを結像する。また、反射鏡１５０は被検レンズＴＬの物体位置にほぼ曲率中心を有する凸面鏡として配置される。
【００５０】
一方、ＭＴＦ測定装置１００Ａにおいては、第１の光学部材１０２は擬似物体を照明し、チャート１２４はＭＴＦ測定のための擬似物体である。第２の光学部材１０４から射出される光束が被検レンズＴＬの所望な物体位置になるように、被検レンズＴＬを配置する。第２の光学部材１０４は、無限遠にチャート１２４を結像させているが、被検レンズＴＬの物体距離に合わせて結像させる。被検レンズＴＬからでた光束は、被検レンズＴＬの結像点にチャート１２４のスリットを結像する。また、反射鏡１５０Ａは被検レンズＴＬの結像面１３４における結像点にほぼ曲率中心を有する凹面鏡として配置される。
【００５１】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すスリット１２５ａ乃至１２５ｃの形状と２次元撮像素子１６０の画素配列は図１に示すＭＴＦ測定装置１００Ａにそのまま適用することができる。
【００５２】
測定装置１００及び１００Ａの更に別の実施形態を以下列記する。
（１）　ＭＴＦ測定装置本体１０１と被検レンズＴＬと反射鏡１５０、１５０Ａの相対位置を光学調整するために、前述では被検レンズＴＬを固定し、他のＭＴＦ測定装置本体と反射鏡を駆動させた。これは被検レンズＴＬを駆動させない方法で、大型の被検レンズＴＬや、形状や重量が多種多様の被検レンズＴＬに有効である。しかし、被検レンズＴＬが小型軽量でも、ＭＴＦ測定装置本体１０１を固定し、被検レンズＴＬと反射鏡１５０を駆動させても同様な光学調整が可能である。
（２）　校正用反射鏡１３６は、図１に示す例では結像位置、図４に示す例では物体位置により、凸面、平面及び凹面形状を使用することができる。
（３）　第１の光学部材１０２として、直接光源を屈折系のみで、チャート１２４を照明することもできる。光源１１２の発散量を有効に使用しないが、自然な配光分布を提供できる利点がある。
（４）　反射鏡１５０、１５０Ａとしてコリメータレンズ及び平面鏡で反射させることもできる。また被検レンズＴＬが、結像レンズ１２８の一部となっており理想的にその結像位置近傍の波面が球面波にならない場合は、反射鏡１５０として非球面を使い、元の光路に戻すようにすることでその被検レンズＴＬのＭＴＦ測定ができる。
（５）　図１及び図４に示す実施形態では、被検レンズＴＬを光束が２回透過するため、光束が１回透過する際に、被検レンズＴＬの表面反射が２次元撮像素子１６０に入る可能性がある。これを防ぐために、図１のハーフミラー１２６を偏光ビームスプリッターとし、被検レンズＴＬに入る光を直線偏光にして、次に被検レンズＴＬと凹面鏡としての反射鏡１５０の間に１／４波長板を所定の方位に設け円偏光にして、反射鏡１５０で反射させ、再度１／４波長板を透過すると１回目の透過光と直交した直線偏光となるように構成する。この結果、被検レンズＴＬの１回目の透過の際に発生する表面反射は、入射偏光と同じ方位なので偏光ビームスプリッターにより、２次元撮像素子１６０には入射せず、光源の方に戻り、表面反射は除去できる。
（６）　２次元撮像素子１６０の全画素の光量を検出すれば、被検レンズＴＬの透過率も同時に測定できる。更に校正用ミラー及び反射鏡の反射率を独立に測定しておき、校正ＭＴＦ測定時の光量と被検レンズＭＴＦ測定時の光量及びそれらの反射率から被検レンズの透過率をより正確に測定できる。
（７）　拡散板１１６の代わりに光ファイバーにすることで、その光ファイバーでの拡散特性を利用することができる。
（８）　焦点距離やＦナンバーなどの異なる多種の被検レンズＴＬやズームレンズの被検レンズＴＬを検査するために、被検レンズＴＬへの入射光束、チャートの線幅や測定感度などの最適化を行なう。そのためには結像レンズ、チャート、結像レンズや絞りを交換できるようにする。また結像レンズをズームレンズにすれば交換せずに、そのズームレンズの焦点距離、Ｆナンバー、物体距離を変えることで、焦点距離やＦナンバーなどの異なる多種の被検レンズやズームレンズの被検レンズを容易に測定できるようになる。
【００５３】
以下、図３を参照して本発明の被検レンズのＭＴＦを測定する方法について説明する。ここで、図３は、本発明の測定方法の一例を示すフローチャートである。かかる測定方法は測定装置１００及び１００Ａのいずれも使用することができる。
【００５４】
まず、ＭＴＦ測定装置１００、１００Ａの電源等を点灯する（ステップ１００２）。これは特に光源などのように点灯直後では不安定な場合は事前に点灯しておくことが好ましい。
【００５５】
次に、測定者は全系制御装置１８８で自動測定の条件を設定する（ステップ１００４）。例えば、光学性能としてＭＴＦの他に被検レンズＴＬの複数の像面位置での非点収差や色収差やディストーション（歪曲収差）そして像面湾曲と設定し、被検レンズＴＬの条件として基準位置やズーム比やＦナンバーや物体距離を入力すると、ＭＴＦ測定装置本体１０１の測定条件である拡散板１１６や色フィルター１２２やチャート１２４や結像レンズ１２８や絞り１３０を選択する。
【００５６】
次に、選択された拡散板１１６、色フィルター１２２、チャート１２４、結像レンズ１２８、絞り１３０、そしてそのチャート１２４の結像位置（被検レンズＴＬからみると図１では結像位置、図４では物体位置に相当する）などを設定する（ステップ１００６）。設定の自動化を可能にするスライド機構や回転機構等と制御系がそれぞれに設けられている。しかし設定条件が固定であれば、設定は自動でなく手動であってもよい。
【００５７】
次に、校正用反射鏡１３６を挿入し、光学調整を行う（ステップ１００８）。この光学調整の一例は、第２の光学部材１０４から出た光束を元に戻すように、校正用反射鏡１３６を傾け、そして、平行移動させることである。調整は、２次元撮像素子１６０のチャート１２４の像の中心位置やボケなどを監視することによって自動的に光学調整を行うことができる。
【００５８】
次に、ＭＴＦを測定する（ステップ１０１０）。具体的には２次元撮像素子１６０からの画像信号を処理し、演算してＭＴＦ値を算出し、記録（メモリ）する。
【００５９】
次に、ＭＴＦ条件である各種の拡散板１１６、色フィルター１２２、チャート１２４、結像レンズ１２８、絞り１３０、そして、チャート１２４の結像位置などの校正値を求めておく場合は、再度ＭＴＦ測定条件の設定を行い、上記手順を繰り返す。次に、校正用ミラーを光路から除去する（ステップ１０１２）。
【００６０】
次に、被検レンズのＭＴＦ測定条件である各種の拡散板１１６、色フィルター１２２、チャート１２４、結像レンズ１２８、絞り１３０、そして、チャートの結像位置などを設定する（ステップ１０１４）。
【００６１】
次に、被検レンズを支持装置１４０に取り付ける。次に、全系制御装置１８８は、被検レンズＴＬの測定条件であるズーム比、物体距離、Ｆナンバー、像面位置、画角に対応したＭＴＦ測定装置本体１０１の各種条件を設定し、ＭＴＦ測定装置本体制御／計測装置１８０を介して装置本体１０１に各種測定条件を設定し、その移動量を全系制御装置１８８に送る（ステップ１０１６）。
【００６２】
次に、全系制御装置１８８が命令した位置に、反射鏡制御／計測装置１８４を介して反射鏡１５０を設定し、その移動量を全系制御装置１８８に送る（ステップ１０１８）。なおこれらＭＴＦ測定条件やＭＴＦ測定装置移動や被検レンズＴＬの測定条件や反射鏡１５０の位置の設定は独立で行うことができるので、順番は任意である。
【００６３】
次に、チャート１２４の像が２次元撮像素子１６０の所定の位置に正しく結像されるように、ＭＴＦ測定装置本体１０１（即ち、第１光学部材１０２、チャート１２４、第２光学部材１０４、第３光学部材１０６及び２次元撮像素子１６０で構成されているユニット）、被検レンズＴＬ、反射鏡１５０の相対位置を調整し、そのときの移動量は全系制御装置１８８に送られる（ステップ１０２０）。この時、２次元撮像素子１６０のチャート１２４の像の中心位置やボケなどをモニターすることで自動的に光学調整を行うことができる。
【００６４】
次に、ＭＴＦを測定する（ステップ１０２２）。具体的には２次元撮像素子１６０からの画像信号を処理し、演算してＭＴＦ値を算出する。次に、このＭＴＦ値から校正用反射鏡１３６での補正値を使用し、真の被検レンズＴＬのＭＴＦ値を算出する。
【００６５】
更に、各種条件を変え、真の被検レンズのＭＴＦ値を求め、その各種条件とそのときのＭＴＦ値を数値、表あるいは図で出力する（ステップ１０２４）。
【００６６】
次に、ステップ１００４において設定された自動測定条件により、前述の所定のステップに戻って処理を繰り返す。例えば、像面の位置のみを変更するときは、ＭＴＦ測定装置本体１０１の位置をその像面に相当する位置に移動させ更に反射鏡１５０もその所定位置に移動させ、双方の移動量を全系制御装置１８８に送る。
【００６７】
全系制御装置１８８で指示されたＭＴＦ測定が完了したら、その各像面位置でのＭＴＦの値とＭＴＦ測定装置本体１８８及び反射鏡１５０の移動量から、光学性能演算出力装置１８８により、各像面位置での非点収差や色収差やそして像面全面でのディストーション（歪曲収差）そして像面湾曲を算出し、記録、表示や紙にプリントアウトなどに出力する（ステップ１０２６）。
【００６８】
最後に被検レンズＴＬを取り外したり、各電源を切るなど行い、完了となる。
【００６９】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、被検レンズＴＬの非点収差や色収差やそして像面全面でのディストーション（歪曲収差）そして像面湾曲などの光学性能を測定できる。また、単に校正用反射鏡１３６を挿入した状態でＭＴＦを測定することを付加することにより、簡単に高精度のＭＴＦを測定することができる。
【００７０】
更に、物体位置や画角位置は反射鏡１５０、１５０Ａ又は第２光学部材１０４によって任意の物体距離に、かつ、ＭＴＦ測定装置本体１０１と反射鏡１５０と被検レンズＴＬとの相対位置や角度により任意に設定できるため、大きなスペースが不要になる。また、ＭＴＦ測定装置１００、１００Ａは、移動量も少なく、操作が簡単で被検レンズＴＬのＭＴＦを迅速に測定することができる。またチャート１２４の投光と受光をＭＴＦ測定装置本体１０１として一体化できるため、装置の小型化と低価格化を図ることができる。また被検レンズＴＬを２回透過するため、高感度かつ信頼性良く、被検レンズＴＬのＭＴＦを測定することができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、省スペース化、迅速な測定、並びに、コストダウンを実現する光学系（即ち、被検レンズ）のＭＴＦを測定する装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のＭＴＦ測定装置の単純化された光路図である。
【図２】図１に示すＭＴＦ測定装置に使用される２次元撮像素子上のチャートの像の位置と２次元撮像素子に使用される画素配列を説明するための図である。
【図３】本発明による測定方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の別の実施形態のＭＴＦ測定装置の単純化された光路図である。
【図５】従来のＭＴＦ測定装置を説明するための外観斜視図である。
【符号の説明】
１００、１００Ａ　　　　ＭＴＦ測定装置
１０１　　　　　　　　　ＭＴＦ測定装置本体
１０２　　　　　　　　　第１の光学部材
１０４　　　　　　　　　第２の光学部材
１０６　　　　　　　　　第３の光学部材
１２４　　　　　　　　　チャート
１３６　　　　　　　　　校正用反射鏡
１４０　　　　　　　　　支持装置
１５０、１５０Ａ　　　　反射鏡
１６０　　　　　　　　　２次元撮像素子
１７０　　　　　　　　　ＭＴＦ演算出力装置
１８０　　　　　　　　　ＭＴＦ測定装置本体制御／計測装置
１８２　　　　　　　　　校正反射鏡制御／計測装置
１８４　　　　　　　　　反射鏡制御／計測装置
１８８　　　　　　　　　全系制御装置／光学性能演算出力装置
【図１】
2004132858.tif 000003
【図２】
2004132858.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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