(57)【要約】【課題】遠赤外線用レンズについて高い精度の光学性能検査を行う。【解決手段】テストチャート１０は、矩形状の測定面１１を有する板状のチャート板１２と、測定面１１に形成されたチャートパターン１５とを備える。チャートパターン１５は、測定面１１の中心１１ｘや、測定面１１の四隅に設けられる。チャートパターン１５は、線状パターン１５ａと、線状パターン１５ａに隣接する地パターン１５ｂとからなる。線状パターン１５ａは、チャート板１２の測定面１１にて、垂直方向に延びるように形成される。チャート板１２の形成材料の遠赤外線の放射率εｂと、線状パターン１５ａの形成材料の遠赤外線の放射率εａとは異なる。テストチャート１０には、チャート板１２と線状パターン１５ａとの温度を調節する温度調節部２０が設けられる。温度調節部２０は、チャート板１２の温度と線状パターン１５ａの温度とを均一にする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠赤外線の放射率が互いに異なる標識の境界線からなるチャートパターンを表面に有するチャート板と、
前記標識全体の温度が均一になるように前記チャート板の温度を制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする遠赤外線レンズ用テストチャート。
【請求項２】
前記標識のそれぞれが、遠赤外線の放射率が互いに異なる材料からなることを特徴とする請求項１記載の遠赤外線レンズ用テストチャート。
【請求項３】
前記標識のそれぞれが、遠赤外線の放射率が互いに異なる表面粗さを有することを特徴とする請求項１または２記載の遠赤外線レンズ用テストチャート。
【請求項４】
前記チャートパターンは前記チャート板の表面に所定の間隔で設けられ、
前記隣接する標識の遠赤外線の放射率の差が０．２以上であることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の遠赤外線レンズ用テストチャート。
【請求項５】
前記チャート板の表面には、
遠赤外線の放射率がε１の第１の標識と、
前記第１の標識に隣接し遠赤外線の放射率がε１より大きいε２の第２の標識と、
前記第２の標識に隣接し遠赤外線の放射率がε２より大きいε３の第３の標識とが設けられることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の遠赤外線レンズ用テストチャート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠赤外線画像を撮像する遠赤外線レンズの評価に用いられる遠赤外線レンズ用テストチャートに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠赤外線カメラは、夜間等、照明が十分でない環境においても、人体が発する遠赤外線を撮像することにより、遠赤外線画像として可視化できる。このため、遠赤外線カメラは、夜間の監視カメラ用途や歩行者確認用の車載カメラ用途として実用化が進められている。遠赤外線カメラは、一般に６〜１５μｍの波長域を撮影対象とし、これらの波長域に十分な感度を持つ遠赤外線イメージセンサと、その波長域で十分な透過特性をもつ材料でつくられた遠赤外線レンズとから構成される。
【０００３】
可視光域で用いられる一般のカメラと同様に、遠赤外線イメージセンサの性能が向上し、画素密度が大きくなると、遠赤外線イメージセンサと共に用いられる遠赤外線レンズにも高解像力が要求される。一般のカメラレンズの評価方法としては、特許文献１で知られるように解像力チャートを撮像して得た画像の目視による評価方法、あるいはデジタル化した画像データに基づいて算出されたＭＴＦやＣＴＦによる定量的な評価方法が知られている。また、遠赤外線レンズの評価方法としては、プレートの表面に温度差ができるように、プレートの表面に所定のパターンを設けたテストチャートを用いる評価方法が知られている（例えば、特許文献２）。この方法では、当該温度差の撮像により可視化したものについて、パターンがどのように歪んで撮像されたかという観点で評価が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５３０１９号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載のテストチャートは、可視光域のレンズにのみ適用可能であり、遠赤外線用レンズについては当然不適である。また、特許文献２記載のテストチャートの場合は、テストチャートの温度管理をしなければ、当該温度差は小さくなり、いずれはなくなってしまう。当該温度差を消失させないために、別途の温度調節装置を設けて温度管理を行うことも可能であるが、熱伝導の影響により、当該温度差を一定量に維持することは、非常に困難である。したがって、特許文献２記載のテストチャートは、遠赤外線レンズの評価自体は可能であるものの、高精度の評価を行うことは困難である。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するものであり、遠赤外線レンズの評価を高精度で行うことのできる遠赤外線レンズ用テスト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】
【０００７】
本発明の遠赤外線レンズ用テストチャートは、遠赤外線の放射率が互いに異なる標識の境界線からなるチャートパターンを表面に有するチャート板と、前記標識全体の温度が均一になるように前記チャート板の温度を制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記標識のそれぞれが、遠赤外線の放射率が互いに異なる材料からなることが好ましい。また、前記標識のそれぞれが、遠赤外線の放射率が互いに異なる表面粗さを有することが好ましい。
【０００９】
前記チャートパターンは前記チャート板の表面に所定の間隔で設けられ、前記隣接する標識の遠赤外線の放射率の差が０．２以上であることが好ましい。また、前記チャート板の表面には、遠赤外線の放射率がε１の第１の標識と、前記第１の標識に隣接し遠赤外線の放射率がε１より大きいε２の第２の標識と、前記第２の標識に隣接し遠赤外線の放射率がε２より大きいε３の第３の標識とが設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の遠赤外線レンズ用テストチャートによれば、遠赤外線の放射率が互いに異なる標識の境界線からなるチャートパターンを表面に有するチャート板と、標識全体の温度が均一になるようにチャート板の温度を制御する温度制御手段とを備えたため、遠赤外線の放射強度分布の撮像により、放射率の分布を得ることができる。したがって、本発明は、温度分布を測定する場合に比べ、高い精度で光学性能検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態であるテストチャートの概要を示す斜視図である。
【図２】チャートパターンの概要を示す平面図である。
【図３】テストチャートの概要を示す側面図である。
【図４】検査装置の概要を示す側面図である。
【図５】撮像ユニット及びホルダユニットの概要を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態であるテストチャートの概要を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例であるテストチャートの概要を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態のテストチャートは、遠赤外線レンズの解像力を評価するためのテストチャートである。
【００１３】
図１に示すように、テストチャート１０は、矩形状の測定面１１を有するチャート板１２と、測定面１１に形成されたチャートパターン１５とを備える。チャートパターン１５は、測定面１１の中心１１ｘや測定面１１の四隅等にそれぞれ設けられる。
【００１４】
チャートパターン１５は、互いに隣接する第１の標識と第２の標識との境界線からなる。第１の標識及び第２の標識はそれぞれ固体からなる。図２及び図３に示すように、チャート板１２の測定面１１には、第１の標識である線状パターン１５ａが設けられる。任意のA方向に延設される線状パターン１５ａは、A方向に直交するB方向において所定の間隔を空けて並ぶ。また、B方向に延設される線状パターン１５ａは、A方向において所定の間隔をあけて並ぶ。線状パターン１５ａは、所定の処理により形成することができる。線状パターン１５ａの形成方法としては、例えば、蒸着、塗布、貼り付けなどを用いることができる。
【００１５】
そして、線状パターン１５ａが設けられた測定面１１のうちチャート板１２が露出した部分が、第２の標識である地パターン１５ｂとなる。こうして、測定面１１には、線状パターン１５ａ及び地パターン１５ｂの境界線１５ｘによってチャートパターン１５が形成される。本実施形態では、測定面１１において、Ａ方向に延設された線状パターン１５ａをＢ方向へ離隔して並べたため、測定面１１には、Ａ方向へ延びる境界線１５ｘがＢ方向へ離隔して並ぶ。更に、測定面１１において、Ｂ方向に延設された線状パターン１５ａをＡ方向へ離隔して並べたため、測定面１１には、Ｂ方向へ延びる境界線１５ｘがＡ方向へ離隔して並ぶ。境界線１５ｘの間隔は、目的とする解像力の評価のレベルに応じて決定すればよい。なお、境界線１５ｘの間隔が狭い部分では、境界線１５ｘの間隔が広い部分に比べて高い解像力の評価を行うことができる。
【００１６】
線状パターン１５ａの形成材料の遠赤外線の放射率εａと、地パターン１５ｂ、すなわち測定面１１の形成材料の遠赤外線の放射率εｂとは異なる。これにより、遠赤外線の放射率は、線状パターン１５ａから地パターン１５ｂにかけて段階的に漸減または漸増する。放射率εｂは放射率εａよりも大きくても良いし、放射率εａよりも小さくても良い。第１実施形態においては、｜εｂ−εａ｜の値は、できるだけ大きいほうが好ましく、例えば、０．２以上であることが好ましく、０．４以上であることがより好ましい。
【００１７】
測定面１１を有するチャート板１２や線状パターン１５ａの形成材料としては、例えば、銀、銅、金、アルミ、クロム、ステンレス、ガラス等が挙げられる。例えば、チャート板１２として、研磨ガラス（遠赤外線の放射率＝０．９５）板を用い、研磨ガラス板の上に金（遠赤外線の放射率＝０．０３）からなる線状パターン１５ａを設けても良い。また、チャート板１２として酸化銅（遠赤外線の放射率＝０．５）製の板を用い、酸化銅製の板の上に、酸化アルミ（遠赤外線の放射率＝０．０８）からなる線状パターン１５ａを設けても良い。なお、テストチャート１０全体の温度を均一にするため、測定面１１及び線状パターン１５ａの形成材料は、熱伝導性が高いものを用いることが好ましい。
【００１８】
図１に示すように、テストチャート１０には、温度調節部２０が設けられる。温度調節部２０は、チャート板１２を加熱する加熱部と、チャート板１２の温度を検知する温度検出部と、温度検出部が検知したチャート板１２の温度を読み込み、チャート板１２の温度が所定の範囲内となるように加熱部を制御する制御部とを備える。温度調節部２０により、チャート板１２の温度と線状パターン１５ａの温度とを一体にして調節することができる。なお、温度調節部は、加熱部に代えて、または、加熱部と共に、チャート板１２を冷却する冷却部を備えていても良い。
【００１９】
次に、テストチャート１０を用いた遠赤外線レンズの光学性能検査を行う検査装置について説明する。
【００２０】
図４及び図５に示すように、検査装置２５は、光学性能検査を行うものであり、検査対象となる遠赤外線レンズ（以下、被検レンズと称する）２７を保持するホルダユニット２８と、被検レンズ２７により結像された測定パターンの像（以下、パターン像と称する）を撮像する撮像ユニット３０と、撮像されたパターンの像を出力するモニタ３２とを有する。
【００２１】
被検レンズ２７のピント調節機能を備えた筒状のホルダユニット２８は、被検レンズ２７を保持するホルダ本体２８ａと、ホルダ本体２８ａにより保持された被検レンズ２７のピント調節を行うピント調節機構２８ｂとを備える。ホルダ本体２８ａは、両端が開口する筒状体に形成される。ホルダ本体２８ａは、被検レンズ２７の光軸Ｌｓが両開口を貫くような姿勢で、被検レンズ２７を保持する。遮光性を有し筒状のピント調節機構２８ｂは、ホルダ本体２８ａが光軸Ｌｓ方向で移動自在となるように、内周部でホルダ本体２８ａを保持する。
【００２２】
撮像ユニット３０は、ハウジング５０とハウジング５０内に設けられた素子ユニット５１及び制御部５２とを有する。ハウジング５０には、ホルダ本体２８ａの一端が挿入可能な挿入孔５０ａが設けられる。素子ユニット５１の受光面５１ａは挿入孔５０ａから露出する。ホルダ本体２８ａの一端を挿入孔５０ａに挿入すると、被検レンズ２７の光軸Ｌｓが素子ユニット５１の受光面５１ａの中心線上となるように、ホルダユニット２８がハウジング５０に取り付けられる。
【００２３】
素子ユニット５１は、マトリックス状に並べられた撮像素子からなる。撮像素子は、遠赤外線の放射強度Ｉを検知する。また、撮像素子は、検知した放射強度Ｉを、電気信号として出力する。
【００２４】
制御部５２は、撮像素子が出力した電気信号を読み取り、この電気信号に基づいてマトリックスデータを生成する。生成されたマトリックスデータは、撮像ユニット３０に内蔵された記憶部５３に格納されることが好ましい。マトリックスデータは、素子ユニット５１が撮像した遠赤外線の放射強度Ｉの分布であり、撮像素子の位置座標を表す素子座標データと、当該撮像素子が検知した放射強度Ｉを表す強度データとからなる。
【００２５】
モニタ３２は、マトリックス状に並べられた表示素子と、それぞれの表示素子を駆動するドライバと、ドライバを駆動する制御部とを有する。制御部は、撮像ユニット３０から出力されたマトリックスデータを読み取り、マトリックスデータに基づいてドライバを駆動する。ドライバは、制御部の制御の下、強度データに基づいて表示素子を駆動する。こうして、モニタ３２は、撮像素子が検知した放射強度Ｉの分布に相当するパターン像を出力することができる。
【００２６】
次に、検査装置２５及びテストチャート１０を用いた光学性能検査について説明する。
【００２７】
図４に示すように、まず、中心１１ｘが素子ユニット５１の受光面５１ａの中心線上となるように、テストチャート１０を受光面５１ａの前方に配する。次に、被検レンズ２７をホルダ本体２８ａにセットする。その後、ホルダユニット２８を撮像ユニット３０に取り付けることにより、被検レンズ２７の光軸Ｌｓが素子ユニット５１の受光面５１ａの中心線上となる。
【００２８】
温度調節部２０により、線状パターン１５ａの温度が調節される。線状パターン１５ａの温度は、特に限定されないが、例えば、室温（２７℃）〜２００℃であることが好ましい。また、測定面１１における温度分布は、２％以内であることが好ましい。
【００２９】
ピント調節機構２８ｂの操作により、被検レンズ２７をディフォーカスした後、被検レンズ２７の焦点を合わせる。その後、撮像ユニット３０は、テストチャート１０の測定面１１全体を撮像する。これにより、撮像ユニット３０は、撮像素子が検知した放射強度Ｉに基づき、マトリックスデータを生成する。モニタ３２は、撮像ユニット３０から出力されたマトリックスデータに基づき、放射強度Ｉの分布を表わすパターン像を表示する。そして、モニタ３２に表示されたパターン像から被検レンズ２７の解像力を評価することができる。
【００３０】
ここで、撮像素子が検知する遠赤外線の放射強度Ｉは、放射率をε、測定箇所の温度をＴとすると、
Ｉ∝ε×Ｔ４
と表される。
【００３１】
本発明では、温度調節部２０により、チャート板１２と線状パターン１５ａとの温度が略等しい状態となっていることから、パターン像が示す放射強度Ｉの分布は、撮像素子が検知した遠赤外線についての放射率εの分布を表す。更に、本発明では、チャート板１２の形成材料の遠赤外線の放射率εｂと、線状パターン１５ａの形成材料の遠赤外線の放射率εａとが異なるため、パターン像が示す放射強度Ｉの分布は、線状パターン１５ａ及び地パターン１５ｂの像に相当する。
【００３２】
このように、本発明のテストチャート１０によれば、温度分布に比べて経時変化しにくい放射率分布を利用して、チャートパターン１５の像を得るため、従来に比べ、高い精度で、かつ簡便に、遠赤外線用レンズについて解像力の評価を行うことができる。
【００３３】
なお、測定面１１にて、境界線１５ｘを放射状に設けても良いし、隣り合う境界線１５ｘの間隔が漸減または漸増するように設けても良い。
【００３４】
上記実施形態では、遠赤外線の放射率が同一の線状パターン１５ａを複数設けたが、遠赤外線の放射率が異なる線状パターン１５ａを複数設けても良い。この場合において、線状パターン１５ａの遠赤外線の放射率は、並び方向に向かって漸減または漸増していてもよい。
【００３５】
上記実施形態では、第２の標識をチャート板１２としたが、本発明はこれに限られず、測定面１１に設けた所定形状のパターンを第２の標識としてもよい。このパターンの形成材料は、遠赤外線の放射率が第１の標識となるパターンと異なるものであれば良い。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態のテストチャートは、遠赤外線レンズのコントラストを評価するためのテストチャートである。
【００３７】
図６に示すように、テストチャート６０は、測定面１１を有する板状のチャート板１２と、測定面１１に形成されたチャートパターン６１とを備える。チャートパターン６１は、互いに隣接するようにＡ方向に順次列設された標識（第１パターン６１ａ〜第４パターン６１ｄ）の境界線６１ｘからなる。
【００３８】
遠赤外線の放射率は、第１パターン６１ａから第４パターン６１ｄになるに従い高くなる。隣り合うパターンの遠赤外線の放射率差や、Ａ方向における境界線６１ｘの形成ピッチは、目的に応じて適宜決定すればよい。こうして、測定面１１には隣り合うパターンの境界線６１ｘが設けられる。このように、測定面１１に、遠赤外線の放射率が段階的に漸減または漸増するように、各パターンを連続して並べることにより、遠赤外線レンズのコントラストについて評価をすることができる。
【００３９】
各パターン６１ａ〜６１ｄの形成材料としては、線状パターン１５ａや地パターン１５ｂと同様である。隣り合うパターンの遠赤外線の放射率差は、目的とするコントラストの評価レベルが高くなるに従って、小さくすれば良い。また、コントラストを高いレベルで評価する場合、隣り合うパターンの遠赤外線の放射率差は、例えば、０．０１とすればよい。
【００４０】
なお、１つのチャート板１２に、複数のチャートパターン６１を設けても良い。この場合において、チャートパターン６１を構成する境界線の数は、チャートパターン６１ごとに異なるほうがよい。なお、チャートパターン６１を構成する境界線としては、放射率差の異なるものを２つ以上設けることがよい。すなわち、境界線を形成するパターンとしては、放射率が異なり互いに隣接するものを３つ以上設けることが好ましい。
【００４１】
なお、チャートパターン６１が設けられた測定面１１のうち、チャート板１２が露出した部分を地パターン６１ｇとし、地パターン６１ｇ及び各パターン６１ａ〜６１ｄの境界線６１ｙをチャートパターン６１に含めても良い。地パターン６１ｇの遠赤外線の放射率は、各パターン６１ａ〜６１ｄよりも低くてもよいし、高くても良い。なお、地パターン６１ｇの遠赤外線の放射率は、各パターン６１ａ〜６１ｄのいずれかと等しくても良い。
【００４２】
広角タイプのような画角が大きい遠赤外線用レンズの場合には、光量が中心から離れるに従い小さくなる傾向を示す場合がある。このような場合には、測定面１１において中心１１ｘから離れるに従い高くなる温度分布となるように、チャート板１２の温度を調節してもよい。また、図７に示すように、測定面１１を、中心１１ｘを含む中心部分１１ａと、中心部分１１ａの周りを囲む周辺部分１１ｂとに分けて、中心部分１１ａよりも周辺部分１１ｂのほうが高温となるように、チャート板１２の温度を調節してもよい。例えば、中心部分１１ａの温度を１００℃として、周辺部分１１ｂの温度を１５０℃としてもよい。なお、測定面１１にて上記のような温度分布を設けることは、第１実施形態に限られず、第２実施形態にも適用可能である。
【００４３】
なお、チャート板１２と、各パターン１５ａ、６１ａ〜６１ｄとを同一の材料で形成しても良い。例えば、鏡面処理が施された測定面１１に粗面処理を行い、粗面処理を行った部分を各パターン１５ａ、６１ａ〜６１ｄとしてもよいし、粗面処理が施された測定面１１に鏡面処理を行い、鏡面処理を行った部分を各パターン１５ａ、６１ａ〜６１ｄとしてもよい。粗面処理としては、例えば、ブラスト処理がある。
【００４４】
素子ユニット５１において、撮像素子が、縦方向へ２４０個と横方向へ３２０個とそれぞれ画素ピッチ２３．５μｍで並び、被検レンズの倍率が４０倍のとき、本発明の遠赤外線レンズ用テストチャートは、縦の寸法が２３０ｍｍであり、横の寸法は３００ｍｍであることが好ましい。
【００４５】
上記実施形態では、解像力を評価するためのチャートと、コントラストを評価するためのチャートを、それぞれ別のチャート板に設けたが、本発明はこれに限られず、１つのチャート板に、解像力を評価するためのチャートと、コントラストを評価するためのチャートを併設してもよい。
【００４６】
なお、本発明のテストチャートは、１つの被検レンズの評価のみならず、複数のレンズからなるレンズユニットの評価に用いることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０、６０  テストチャート
１５、６１  チャートパターン
１５ａ  線状パターン
１５ｂ  地パターン
１５ｘ  境界線
６１ａ〜６１ｄ  第１〜第４パターン
６１ｇ  地パターン
６１ｘ、６１ｙ  境界線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2012189437.tif 000008
【図７】
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