(57)【要約】【課題】ＭＴＦを評価したい方向に複数の空間周波数を含んだチャートを用いることで、ＭＴＦを評価したい方向や像高が複数ある場合でも、簡単な構成で高精度なＭＴＦ測定を行うこと。【解決手段】被検光学系のＭＴＦを測定するためのチャートであって、少なくとも１つの測定方向に、測定対象とする複数の周波数を有し、各々同一の振幅を有する周期関数を重ね合わせたパターンを有することを特徴とするＭＴＦ測定用チャートである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検光学系のＭＴＦを測定するためのチャートであって、少なくとも１つの測定方向に、測定対象とする複数の周波数を有し、各々同一の振幅を有する周期関数を重ね合わせたパターンを有することを特徴とするＭＴＦ測定用チャート。
【請求項２】
複数の周波数の中にＭＴＦを正規化するための基準となる周波数を有することを特徴とする請求項１に記載のＭＴＦ測定用チャート。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＭＴＦ測定用チャートと、
前記ＭＴＦ測定用チャートを照明する光源と、
前記ＭＴＦ測定用チャートの像を被検光学系を介して受光する撮像素子と、
前記撮像素子からの信号を処理する処理部と、を有することを特徴とするＭＴＦ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検光学系のＭＴＦ（Modulation TransferFunction）を測定するためのチャート及びＭＴＦ測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検光学系のＭＴＦを測定する構成、方法としては、特許文献１に記載されているように、ピンホールやスリットを透過した光を、被検光学系を通して撮像素子に集光させた像を形成する。そして、像を解析してＭＴＦを求めることが知られている。
ここでは、被写体としてピンホールやスリットが用いられる。
【０００３】
また、特許文献２に記載されているように、単一の周波数を有するパターンを解析してＭＴＦを求める方法、構成も提案されている。
【０００４】
ＭＴＦ測定でいう周波数とは、単位長さ当たりにおける像の明るさの変化する回数のことを指す。そして、これを空間周波数と呼ぶ。空間周波数の単位は、本／ｍｍで表される。以降は、ＭＴＦ測定でいう周波数を「空間周波数（本／ｍｍ）」という表現を用いて説明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８６５７６４号明細書
【特許文献２】特開平９−１４５５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の構成では、ピンホールやスリットを一つ一つ照明するための光源やファイバー等が必要になる。このため、コストが高くなると同時に装置が大きくなるという課題がある。
【０００７】
また、複数の像高においてＭＴＦを評価したい場合などは、さらにピンホールやスリットを増やすこと、または、測定したい像高にピンホールやスリットを移動するための装置をつけること等の対策が必要である。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＭＴＦを評価したい方向や像高が複数ある場合でも、コストが安く簡単な構成でＭＴＦを精度よく測定することができるＭＴＦ測定用チャート及びＭＴＦ測定用装置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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のＭＴＦ測定用チャートは、被検光学系のＭＴＦを測定するためのチャートであって、少なくとも１つの測定方向に、測定対象とする複数の周波数を有し、各々同一の振幅を有する周期関数を重ね合わせたパターンを有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、複数の周波数の中にＭＴＦを正規化するための基準となる周波数を有することが望ましい。
【００１１】
また、本発明のＭＴＦ測定装置によれば、
上述のＭＴＦ測定用チャートと、
前記ＭＴＦ測定用チャートを照明する光源と、
前記ＭＴＦ測定用チャートの像を被検光学系を介して受光する撮像素子と、
前記撮像素子からの信号を処理する処理部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＭＴＦを評価したい方向に複数の空間周波数を含んだチャートであって、簡単な構成で高精度なＭＴＦ測定が可能になるＭＴＦ測定用チャート及びＭＴＦ測定用装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は、空間周波数が３本／ｍｍのとき、（ｂ）は、空間周波数が４０本／ｍｍのときの、位相（横軸）と振幅（縦軸）との関係を示す波形図である。
【図２】（ａ）は、空間周波数が８０本／ｍｍのとき、（ｂ）は、空間周波数が１２０本／ｍｍのときの、位相（横軸）と振幅（縦軸）との関係を示す波形図である。
【図３】すべての空間周波数の振幅を位相ごとに重ね合わせた波形図である。
【図４】第１実施形態の複数の空間周波数を水平方向に有するグレースケールの画像である。
【図５】（ａ）は、２次元ＦＦＴ（高速フーリエ変換）したもの、（ｂ）は、（ａ）の中心を通る水平方向のスペクトルをグラフにしたものである。
【図６】実際に撮像した画像から切り出されたグレースケールの画像である。
【図７】（ａ）は、２次元ＦＦＴしたもの、（ｂ）は、（ａ）の中心を通る水平方向のスペクトルをグラフにしたものである。
【図８】（ａ）は、ＭＴＦが評価される方向を表した図、（ｂ）は、ＭＴＦを測定する方向を模式的に示す図である。
【図９】第２実施形態のパターン方向を、６つの方向（１）〜（６）に拡張したグレースケール画像である。
【図１０】（ａ）は、２次元ＦＦＴしたもの、（ｂ）は、（ａ）の中心を通る水平方向のスペクトルをグラフにしたものである。
【図１１】実際に撮像した画像から切り出されたグレースケールの画像である。
【図１２】（ａ）は、２次元ＦＦＴしたもの、（ｂ）は、（ａ）の中心を通る水平方向のスペクトルをグラフにしたものである。
【図１３】第３実施形態のＭＴＦ測定用チャートのグレースケールの画像である。
【図１４】（ａ）は、２次元ＦＦＴしたもの、（ｂ）は、（ａ）の中心を通る水平方向のスペクトルをグラフにしたものである。
【図１５】実際に撮像した画像から切り出されたグレースケールの画像である。
【図１６】（ａ）は、２次元ＦＦＴしたもの、（ｂ）は、（ａ）の中心を通る水平方向のスペクトルをグラフにしたものである。
【図１７】ＭＴＦ測定装置１００の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかるＭＴＦ測定用チャート及びＭＴＦ測定装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
まず、本発明の実施例１にかかるＭＴＦ測定用チャートについて説明する。はじめに、異なる空間周波数の重ね合わせについて説明する。
【００１６】
図１（ａ）は、空間周波数が３本／ｍｍのときの、位相（横軸）と振幅（縦軸）との関係を示す波形図である。
図１（ｂ）は、空間周波数が４０本／ｍｍのときの、位相（横軸）と振幅（縦軸）との関係を示す波形図である。
【００１７】
図２（ａ）は、空間周波数が８０本／ｍｍのときの、位相（横軸）と振幅（縦軸）との関係を示す波形図である。
図２（ｂ）は、空間周波数が１２０本／ｍｍのときの、位相（横軸）と振幅（縦軸）との関係を示す波形図である。
【００１８】
図３は、図１、図２で示す、すべての空間周波数の振幅を位相ごとに重ね合わせた波形図である。
【００１９】
図４は、図３で示した複数の空間周波数を水平方向に有するグレースケールの画像である。
図４は、一度の評価に必要な領域の画像を示したものである。実際のＭＴＦ測定用チャートは、撮像素子の像高に対応した面積を有するチャートであること、評価が必要な像高の全ての位置においてチャートを配置すること、が必要がある。
【００２０】
図５（ａ）は、図４に示すパターンを２次元ＦＦＴ（高速フーリエ変換）したものである。
図５（ｂ）は、図５（ａ）の中心を通る水平方向のスペクトルをグラフにしたものである。図５（ｂ）から明らかなように、複数の空間周波数成分は一様な振幅をもっていることが分かる。
【００２１】
次に、ＭＴＦ測定用チャートを備えるＭＴＦ測定装置について説明する。
図１７は、ＭＴＦ測定装置１００の概略構成を示す図である。
ＭＴＦ測定装置１００は、ＭＴＦ測定用チャート１０１と、ＭＴＦ測定用チャート１０１を照明する光源１０２と、ＭＴＦ測定用チャート１０１の像を被検光学系１０３を介して受光する撮像素子１０４と、撮像素子１０４からの信号を処理するコンピュータ１０５と、を有する。
【００２２】
コンピュータ１００は、処理部に対応する。撮像素子１０４とコンピュータ１０５とは、例えばＵＳＢインターフェース１０６を介して接続されている。また、ピント調整部１０７は、撮像素子１０４を光軸方向に沿って駆動する。これにより、ＭＴＦ測定用チャート１０１の像のピント調整（フォーカシング）を行なうことができる。
【００２３】
（作用）
本装置１００では、ＭＴＦ測定用チャート１０１を蛍光灯等の光源１０２（照明装置）により照明する。ピント調整部１０７は、被検光学系１０３を通して撮像素子１０４にピントが合うように撮像素子１０４の位置を光軸方向に調整する。
【００２４】
撮像素子１０４で撮像されたＭＴＦ測定用チャート１０１の画像がＵＳＢインターフェース１０６等を通してコンピュータ１０５内のＭＴＦ測定用プログラムに取り込まれる。
【００２５】
ＭＴＦ測定用プログラムにより、取り込まれた画像からＭＴＦを評価したい像高の特定の領域（例えば１２８×１２８画素）の画像が切り出される。
図６は、切り出された画像をグレースケールで示す画像である。図７は、図６のパターンに対して２次元ＦＦＴ等の周波数解析を行なった結果を示す。
【００２６】
図７（ｂ）は、図７（ａ）のスペクトルを示す。そして、水平方向の各空間周波数（３本／ｍｍ、４０本／ｍｍ、８０本／ｍｍ、１２０本／ｍｍ）のスペクトルの輝度からＭＴＦ値が算出される。
【００２７】
一般に、ＭＴＦ値は、低周波で正規化して表現される。このことから、ここでは、３本／ｍｍの空間周波数の値を１００％として他の空間周波数のＭＴＦ値を正規化して表現している。
【００２８】
また、上述の各空間周波数以外にも、途中の空間周波数のＭＴＦ値を求めたい場合には、直線補間や３次スプライン補間等の方法で補間して求めてもよい。
【００２９】
以上説明したように、本実施例によれば、撮像した画像のうちのＭＴＦを評価したい任意の像高の画像を切り出して、周波数解析を行なう。これにより、ＭＴＦを簡単に測定することができる。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態にかかるＭＴＦ測定用チャートについて説明する。
図８（ａ）は、ＭＴＦが評価される方向を表した図である。軸上では水平方向（Ｈ）と垂直方向（Ｖ）とにおいてＭＴＦが評価される。また、画像の周辺では、対角方向（Ｍ）とそれに直角な方向（Ｓ）とにおいてＭＴＦが評価される。
【００３１】
図８（ｂ）は、ＭＴＦを測定する方向を模式的に示す図である。ＭＴＦを測定する方向は、６つの方向から構成されている。例えば、アスペクト比が４：３の撮像素子では、水平方向を０度として、（１）０度、（２）３６．８７度、（３）５３．１３度、（４）９０度、（５）−３６．８７度、（６）−５３．１３度となる。
【００３２】
図９は、第１実施形態で説明した水平方向に複数の空間周波数を有するＭＴＦ測定用チャートのパターン方向を、６つの方向（１）〜（６）に拡張したものである。各方向の空間周波数を２次元座標の各点で加算した振幅を求めて、２５６階調のグレースケール画像にしたものである。
【００３３】
図１０（ａ）は、図９のパターンに対して、２次元ＦＦＴを行なった結果を示す図である。
図１０（ｂ）は、水平方向のスペクトルをグラフにしたものである。図１０（ｂ）から明らかなように、複数の空間周波数成分は６つの方向（１）〜（６）で一様な振幅をもっていることが分かる。
【００３４】
また、図８（ｂ）に示す方向（２）と方向（３）に対応する低周波成分（３本／ｍｍ）のスペクトルは、図１０（ａ）の２次元ＦＦＴ画面上で同じ場所に重なって現れている。また、図８（ｂ）に示す方向（５）と方向（６）についても同様である。
【００３５】
（作用）
第１実施形態と同様に、ＭＴＦ測定用チャートを撮像素子により撮像して、パソコンのＭＴＦ測定用プログラムに画像が取り込まれる。
【００３６】
ＭＴＦ測定用プログラムにより、取り込まれた画像からＭＴＦを評価したい像高の特定の領域（例えば１２８×１２８画素）の画像が切り出される。
本実施形態では、図８（ａ）に示すような軸上１箇所と、周辺４箇所の合計５つの画像がそれぞれ切り出される。
【００３７】
図１１は、切り出された５つの画像のパターンを示す図である。
図１２（ａ）は、このパターンに対して、それぞれ２次元ＦＦＴ等の周波数解析を行なった結果を示す。
【００３８】
図１２（ｂ）軸上では水平方向（Ｈ）と垂直方向（Ｖ）での各空間周波数（３本／ｍｍ、４０本／ｍｍ、８０本／ｍｍ、１２０本／ｍｍ）のスペクトルの輝度を示す。スペクトル輝度からＭＴＦ値が算出される。また、周辺では対角方向（Ｍ）とそれに直角な方向（Ｓ）での各空間周波数のスペクトル輝度からＭＴＦ値が算出される。
【００３９】
正規化のための空間周波数の値を１００％として他の空間周波数のＭＴＦ値を正規化して表現する。この際、図８（ｂ）の、方向（２）と方向（３）、方向（５）と方向（６）の低周波成分のスペクトルは、それぞれ重なっている。
【００４０】
重なっている部分では、値が２倍となっている。このため、この方向の３０本／ｍｍに対するＭＴＦ値を求める際には、測定したスペクトルの値を１／２して算出する必要がある。
【００４１】
（効果）
本実施形態では、第１の実施形態の効果に加えて、一般に軸上、軸外において評価したい全ての方向を評価することが可能である。
【００４２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態にかかるＭＴＦ測定用チャートについて説明する。
図１３は、本実施形態のＭＴＦ測定用チャートを示す図である。第２実施形態と同様に６つの方向に複数の空間周波数を含むグレースケール画像である。本実施形態では、さらに、ＭＴＦ値を正規化するための低周波成分が、０度と９０度方向のみに含まれた構成となっている。
【００４３】
図１４（ａ）は、図１３に示す画像を２次元ＦＦＴした結果を示す。
図１４（ｂ）は、２次元ＦＦＴの水平方向のスペクトルをグラフにしたものである。
【００４４】
図１４（ｂ）から明らかなように、複数の空間周波数成分は６つの方向（１）から（６）において、一様な振幅をもっていることが分かる。また、図１４（ｂ）において、ＭＴＦを正規化するための低周波成分（３本／ｍｍ）が０度と９０度方向のみに含まれていることが分かる。
【００４５】
（作用）
上述した同様にＭＴＦ測定用チャートを撮像素子により撮像して、パソコンのＭＴＦ測定用プログラムに画像が取り込まれる。
そして、ＭＴＦ測定用プログラムにより、取り込まれた画像からＭＴＦを評価したい像高の特定の領域（例えば１２８×１２８画素）の画像が切り出される。
【００４６】
本実施形態では、図１３に示すように、軸上と、周辺４箇所の合計５つの画像がそれぞれ切り出される。
図１５は、切り出された画像を示すグレースケール図である。図１６（ａ）は、図１５の切り出された５つの画像に対してそれぞれ２次元ＦＦＴ等の周波数解析を行なった結果を示す。
【００４７】
軸上では水平方向（Ｈ）と垂直方向（Ｖ）での各空間周波数（３本／ｍｍ、４０本／ｍｍ、８０本／ｍｍ、１２０本／ｍｍ）のスペクトルの輝度からＭＴＦ値が算出される。
図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のスペクトルを示す。
【００４８】
また、周辺では対角方向（Ｍ）とそれに直角な方向（Ｓ）での各空間周波数のスペクトル輝度からＭＴＦ値が算出される。正規化のための空間周波数の値を１００％として他の空間周波数のＭＴＦ値を正規化して表現する。
【００４９】
この際、正規化に必要な低周波成分が水平方向と垂直方向にしか含まれていないため、対角方向（Ｍ）とそれに直角な方向（Ｓ）を正規化する場合は、水平方向（Ｈ）または垂直方向（Ｖ）の低周波成分を使用して正規化する。
【００５０】
（効果）
正規化のための低周波成分を０度方向と９０度方向のみに含めることでチャートの模様が複雑にならずに、コントラストの高いチャートにすることができ、測定再現性が向上する。
【００５１】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな変形例をとることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明にかかるＭＴＦ測定用チャートは、ＭＴＦを評価したい方向や像高が複数ある場合に有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１００    ＭＴＦ測定装置
１０１    ＭＴＦ測定用チャート
１０２    光源
１０３    被検光学系
１０４    撮像素子
１０５    コンピュータ
１０６    ＵＳＢインターフェース
【図１】
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【図２】
2012013571.tif 000004
【図３】
2012013571.tif 000005
【図５】
2012013571.tif 000006
【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図４】
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【図６】
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【図９】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１５】
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