(57)【要約】【課題】測定精度を低下させることなく、少なくとも１つのレンズを含むレンズユニットにより形成される像面の測定に要する時間を短縮する像面測定装置、及び像面の測定方法を提供する。【解決手段】レンズユニットを介して検査用チャートを撮像する撮像素子から撮像データが出力され、撮像データに基づいて、レンズユニットにより形成される像面の状態が測定部により測定される。このとき、撮像素子上の全撮像領域のうちの一部の領域を複数指定するための撮像制御信号が制御部から出力される。また、撮像制御信号に基づいて、複数の領域に配置された画素のみから撮像データが走査回路により出力させられる。【選択図】図４
2012132833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズユニットを介して検査用チャートを撮像する撮像素子と、前記撮像素子から出力される撮像データに基づいて、前記レンズユニットにより形成される像面の状態を測定する測定部とを備える像面測定装置において、
前記撮像素子上の全撮像領域のうちの一部の領域を複数指定するための撮像制御信号を出力する制御部と、
前記撮像制御信号に基づいて、複数の前記領域に配置された画素のみから撮像データを出力させる走査回路と、
をさらに備えることを特徴とする像面測定装置。
【請求項２】
複数の前記領域は、前記撮像領域の中心である中央位置を含む中央領域と、前記中央位置と前記撮像領域の少なくとも１つの角との間にある隅位置を含む隅領域とを含み、
前記撮像データは、前記中央領域に配置された画素のみから出力される中央撮像データと、前記隅領域に配置された画素のみから出力される隅撮像データとを含むことを特徴とする請求項１に記載の像面測定装置。
【請求項３】
前記撮像素子を前記レンズユニットの光軸方向に沿って移動させる移動部をさらに備え、
前記測定部は、
前記撮像データと、前記撮像データが出力されるときの前記撮像素子の位置とに基づいて、前記中央撮像データが示す撮影画像が合焦するときの前記撮像素子の位置を第１合焦位置として求めるとともに、前記隅撮像データが示す撮影画像が合焦するときの前記撮像素子の位置を第２合焦位置として求め、
第２合焦位置の値の算術平均値と第１合焦位置の値との差から、前記レンズユニットにより形成される像面の状態を求めることを特徴とする請求項２に記載の像面測定装置。
【請求項４】
前記隅位置は前記中央位置と前記撮像領域の全ての角との間にあるとともに、前記隅領域は複数であり、それぞれの前記隅領域は各隅位置を個別に含むことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の像面測定装置。
【請求項５】
前記中央位置と前記隅位置との間の距離は、前記中央位置と前記撮像領域の前記角との間の距離の０．７乃至０．８倍であることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の像面測定装置。
【請求項６】
前記検査用チャート上に解像度チャートが配置され、
前記撮像素子上の前記一部の領域により、前記解像度チャートを構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組が撮像されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の像面測定装置。
【請求項７】
前記撮像素子上の前記一部の領域により、前記検査用チャート上に配置された複数種類の解像度チャートが撮像されるとき、
前記領域は、個々の前記解像度チャートを撮像する複数の部分領域で構成されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の像面測定装置。
【請求項８】
前記部分領域により、前記解像度チャートを構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組が撮像されることを特徴とする請求項７に記載の像面測定装置。
【請求項９】
複数の前記一部の領域の位置を入力するための位置入力部をさらに備え、
前記制御部は、前記撮像制御信号を前記位置入力部による入力に基づいて生成することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の像面測定装置。
【請求項１０】
前記撮像素子上の全撮像領域に配置された画素から撮像データを出力させる全撮像モード、及び、前記撮像制御信号に基づいて前記撮像素子上の複数の前記領域に配置された画素のみから撮像データを出力させる部分撮像モードのどちらかを選択するための操作入力がユーザによりなされる選択入力部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の像面測定装置。
【請求項１１】
レンズユニットを介して検査用チャートを撮像する撮像素子から撮像データが出力され、前記撮像データに基づいて、前記レンズユニットにより形成される像面の状態が測定部により測定される像面測定方法において、
前記撮像素子上の全撮像領域のうちの一部の領域を複数指定するための撮像制御信号が制御部から出力されるステップと、
前記撮像制御信号に基づいて、複数の前記領域に配置された画素のみから撮像データが走査回路により出力させられるステップと、
を備えることを特徴とする像面測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズにより形成される像面の状態を測定するための像面測定装置、及び像面測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、少なくとも１つのレンズを含むレンズユニットの製造ラインで必要とされる検査の１つとして、レンズユニットにより形成される像面の測定がある。この像面の測定では、レンズユニットを介して検査用チャートを撮像素子により撮像する。そして、撮像素子上の全ての画素から得られる撮像データがパーソナルコンピュータなどの端末装置に転送される。端末装置では、その撮像データに基づいて、レンズユニットにより形成される像面の状態（例えば、像面湾曲など）の測定を行う。
【０００３】
一方、オートフォーカス処理の分野では、高速読み出しモード（いわゆる、ドラフトモード）を備える撮像素子を利用することが知られている。この高速読み出しモードでは、撮像データの転送時間を短縮するために、垂直方向の画素情報を間引いた撮像データを撮像素子から出力する。これにより、撮像データのデータ量を軽減し、撮像データの転送時間を短縮している。例えば、特許文献１や特許文献２では、ＣＣＤ撮像素子から、全撮像領域に対して帯状の１領域のみの間引いた撮像データが読み出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３３４０９号公報
【特許文献２】特開２００９−１４５６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の像面測定装置では、撮像データが撮像素子上の全ての画素から出力され、パーソナルコンピュータに転送されるため、撮像データの転送に要する時間が必要以上にかかるという問題があった。なお、オートフォーカスの分野で行われているように、撮像データの転送時間を短縮すべく、撮像データを間引いて転送することは、必要な画素のデータ量が不足し、測定精度が低下するため好ましくない。
【０００６】
本発明は、測定精度を低下させることなく、撮像データの転送に要する時間を短縮でき、像面の測定に要する時間を短縮できる像面測定装置、及び像面測定方法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】
上記目的を達成するために本発明は、レンズユニットを介して検査用チャートを撮像する撮像素子と、前記撮像素子から出力される撮像データに基づいて、前記レンズユニットにより形成される像面の状態を測定する測定部とを備える像面測定装置において、前記撮像素子上の全撮像領域のうちの一部の領域を複数指定するための撮像制御信号を出力する制御部と、前記撮像制御信号に基づいて、複数の前記領域に配置された画素のみから撮像データを出力させる走査回路と、をさらに備える。
【０００８】
上記構成によれば、撮像素子上の全撮像領域のうちの一部の領域を複数指定するための撮像制御信号に基づいて、それらの領域に配置された画素のみから撮像データが出力される。従って、全画素から撮像データを転送する場合に比べて、転送する撮像データのデータ量を小さくすることができるので、撮像データの転送に要する時間を短縮することができる。そのため、像面の状態の測定に要する時間を短縮することもできる。さらに、測定に必要な撮像データを間引いたりしないので、測定精度の低下を回避することができる。
【０００９】
上記構成において、複数の前記領域は、前記撮像領域の中心である中央位置を含む中央領域と、前記中央位置と前記撮像領域の少なくとも１つの角との間にある隅位置を含む隅領域とを含み、前記撮像データは、前記中央領域に配置された画素のみから出力される中央撮像データと、前記隅領域に配置された画素のみから出力される隅撮像データとを含むものとしてもよい。この構成により、像面の状態として、たとえば、像面湾曲を測定できる。具体的には、中央領域と隅領域のピント位置の差が像面湾曲を示すものであり、中央領域の撮像データと、少なくとも１箇所の隅領域の撮像データから、像面湾曲を測定することができる。或いは、少なくとも２箇所の隅領域から撮像データを出力し、２箇所の隅領域のピント位置の差から、隅領域の方向に発生する片ボケ量を測定することもできる。
【００１０】
上記構成において、前記撮像素子を前記レンズユニットの光軸方向に沿って移動させる移動部をさらに備え、前記測定部は、前記撮像データと、前記撮像データが出力されるときの前記撮像素子の位置とに基づいて、前記中央撮像データが示す撮影画像が合焦するときの前記撮像素子の位置を第１合焦位置として求めるとともに、前記隅撮像データが示す撮影画像が合焦するときの前記撮像素子の位置を第２合焦位置として求め、第２合焦位置の値の算術平均値と第１合焦位置の値との差から、前記レンズユニットにより形成される像面の状態を求めるものとしてもよい。この構成により、簡便な演算によって像面湾曲を測定することができる。
【００１１】
また、上記構成において、前記隅位置は前記中央位置と前記撮像領域の全ての角との間にあるとともに、前記隅領域は複数であり、それぞれの前記隅領域は各隅位置を個別に含むものとしてもよい。この構成により、撮像データは、中央領域から出力される中央撮像データと、複数の隅位置を個別に含む複数の隅領域から出力される複数の隅撮像データを含む。従って、中央撮像データとより多くの隅撮像データとに基づいて、レンズユニットにより形成される像面の状態を測定することができるので、像面の状態の測定精度をさらに向上させることができる。また、複数の隅撮像データに基づいて像面の傾きをも測定することができる。
【００１２】
また、上記構成において、前記中央位置と前記隅位置との間の距離は、前記中央位置と前記撮像領域の前記角との間の距離の０．７乃至０．８倍であるものとしてもよい。一般的に、撮像領域の周辺（隅領域）の光学性能は像高を評価することになっており、周辺画像の代表特性としては、中央位置と撮像領域の角との間の距離の０．７乃至０．８倍の位置の撮像データを見るのがよい。この構成により、レンズユニットにより形成される像面の状態をより精度よく測定することができる。
【００１３】
また、上記構成において、前記検査用チャート上に解像度チャートが配置され、前記撮像素子上の前記一部の領域により、前記解像度チャートを構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組が撮像されるものとしてもよい。この構成により、撮像データのデータ量をより小さくすることができ、中央撮像データや隅撮像データの転送や解析に要する時間をより短縮することができる。また、測定精度を低下させることなく、レンズユニットにより形成される像面の状態の測定に要する時間を短縮することができる。
【００１４】
また、上記構成において、前記撮像素子上の前記一部の領域により、前記検査用チャート上に配置された複数種類の解像度チャートが撮像されるとき、前記領域は、個々の前記解像度チャートを撮像する複数の部分領域で構成されるものとしてもよい。
【００１５】
この構成により、撮像素子上の各領域に配置された画素にて複数種類の解像度チャートが撮像される場合であっても、各部分領域に配置された画素により各解像度チャートが個別に撮像される。従って、１つの部分領域に配置される画素からは、１つの解像度チャートが撮像されて得られる部分撮像データが出力される。複数種類の解像度チャートを撮像しているため、レンズユニットにより形成される像面の状態を、より正確に測定することができ、さらに解像度チャートの種類に応じて像面の成分を測定することができる。
【００１６】
また、上記構成において、前記部分領域により、前記解像度チャートを構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組が撮像されるものとしてもよい。この構成により、撮像データのデータ量をより小さくすることができ、中央撮像データや隅撮像データの転送や解析に要する時間をより短縮することができる。また、測定精度を低下させることなく、レンズユニットにより形成される像面の状態の測定に要する時間を短縮することができる。
【００１７】
また、上記構成において、複数の前記一部の領域の位置を入力するための位置入力部をさらに備え、前記制御部は、前記撮像制御信号を前記位置入力部による入力に基づいて生成するものとしてもよい。この構成により、撮像制御信号により複数指定される一部の領域それぞれの設定条件、たとえば、各領域が配置される位置（領域の大きさを含む）を、ユーザが任意に設定することができる。
【００１８】
また、前記撮像素子上の全撮像領域に配置された画素から撮像データを出力させる全撮像モード、及び、前記撮像制御信号に基づいて前記撮像素子上の複数の前記領域に配置された画素のみから撮像データを出力させる部分撮像モードのどちらかを選択するための操作入力がユーザによりなされる選択入力部をさらに備えるものとしてもよい。
【００１９】
この構成により、ユーザはレンズユニットにより形成される像面の状態を、全撮像領域に配置された画素から撮像データを出力させる全撮像モードで測定するか、或いは、撮像制御信号に基づいて撮像素子上の複数の領域に配置された画素のみから撮像データを出力させる部分撮像モードで測定するかを任意に選択することができる。
【００２０】
また、上記目的を達成するために本発明は、レンズユニットを介して検査用チャートを撮像する撮像素子から撮像データが出力され、前記撮像データに基づいて、前記レンズユニットにより形成される像面の状態が測定部により測定される像面測定方法において、前記撮像素子上の全撮像領域のうちの一部の領域を複数指定するための撮像制御信号が制御部から出力されるステップと、前記撮像制御信号に基づいて、複数の前記領域に配置された画素のみから撮像データが走査回路により出力させられるステップと、を備える。
【００２１】
上記構成によれば、撮像素子上の全撮像領域のうちの一部の領域を複数指定するための撮像制御信号に基づいて、それらの領域に配置された画素のみから撮像データが出力される。従って、全画素から撮像データを転送する場合に比べて、転送する撮像データのデータ量を小さくすることができるので、撮像データの転送に要する時間を短縮することができる。そのため、像面の状態の測定に要する時間を短縮することもできる。さらに、測定に必要な撮像データを間引いたりしないので、測定精度の低下を回避することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、撮像素子上の全撮像領域のうちの一部の領域を複数指定するための撮像制御信号に基づいて、それらの領域に配置された画素のみから撮像データが出力される。従って、全画素から撮像データを転送する場合に比べて、転送する撮像データのデータ量を小さくすることができるので、撮像データの転送に要する時間を短縮することができる。そのため、像面の状態の測定に要する時間を短縮することもできる。さらに、測定に必要な撮像データを間引いたりしないので、測定精度の低下を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態における像面測定装置の構成を示す構成図である。
【図２】本実施形態における検査用チャートの構成を示す図である。
【図３】本実施形態における撮像部と画像ボードの構成図である。
【図４】本実施形態において撮像制御信号により複数指定される撮像素子上の一部の領域を示す図である。
【図５】中央パターンが１つの解像度チャートで構成されるときに中央領域により撮像される範囲を説明するための図である。
【図６】隅パターンが１つの解像度チャートで構成されるときに隅領域により撮像される範囲を説明するための図である。
【図７】中央パターンが複数の解像度チャートで構成されるときに中央領域により撮像される範囲を説明するための図である。
【図８】隅パターンが複数の解像度チャートで構成されるときに隅領域により撮像される範囲を説明するための図である。
【図９】本実施形態の像面測定装置による像面の測定方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】入力部に入力される撮像条件の入力例を示す図である。
【図１１】本実施形態において、中央撮像データ及び隅撮像データに対応するＭ−Ｄ曲線を示すグラフである。
【図１２】本実施形態の像面測定装置による像面の測定手順の他の例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における像面測定装置の構成を示す構成図である。図１に示すように、像面測定装置１は、レンズユニット２が設置されるユニット設置部２１と、検査用チャート３と、直動ステージ（移動部）４と、撮像部５と、画像ボード６と、端末装置７と、を備える。また、像面測定装置１は、検査用チャート３を照明する１又は複数の照明装置８をさらに備える。
【００２５】
像面測定装置１は、レンズユニット２を介して検査用チャート３を撮像して撮像部５から撮像データを出力する。そして、この撮像データに基づいて、レンズユニット２により形成される像面の状態（たとえば、像面湾曲など）を端末装置７にて測定する。
【００２６】
レンズユニット２は、少なくとも１つのレンズを含む。また、レンズユニット２は、レンズが検査用チャート３と対向し、且つ、撮像部５がレンズユニット２を介して検査チャート３を撮像することができるように、ユニット設置部２１に設置される。
【００２７】
検査用チャート３は、縞模様のパターン３０（図２（ａ）や図２（ｂ）参照）を有する。この縞模様のパターン３０は、レンズユニット２のレンズと対向する検査用チャート３の表面に配置されている。この縞模様のパターン３０は、１種類又は複数種類の解像度チャートで構成される。また、解像度チャートには、水平チャート３０１、垂直チャート３０２、メリジオナルチャート３０３、サジタルチャート３０４などが用いられる。
【００２８】
ここで、水平チャート３０１は、撮像素子５１が受光する像面の垂直方向の成分の状態を測定するための解像度チャートである。この水平チャート３０１は、後述するように、撮像素子５１上の撮像領域５００に対して水平な方向に共に延びるとともに、垂直方向に交互に配置された黒色線及び白色線で構成されている。
【００２９】
また、垂直チャート３０２は、撮像素子５１が受光する像面の水平方向の成分の状態を測定するための解像度チャートである。この垂直チャート３０２は、後述するように、撮像素子５１上の撮像領域５００に対して垂直な方向に共に延びるとともに、水平方向に交互に配置された黒色線及び白色線で構成されている。
【００３０】
また、メリジオナルチャート３０３とは、レンズユニット２により形成される像面のメリジオナル成分（メリジオナル像）の状態を測定するためものである。なお、像面のメリジオナル成分（メリジオナル像）とは、レンズユニット２を介して形成される光線束のうち、レンズユニット２の光軸と、この光軸外にあるレンズユニット２の結像の物点とを含む平面（メリジオナル面）に対して平行な成分によって生じる像面のことである。メリジオナルチャート３０３は、後述するように、撮像素子５１上の矩形の撮像領域５００の対角線５０１ａ、５０１ｂの交点から隅パターン３２が配置される位置（隅位置Ｐ２）に向かう方向に対して垂直な方向に延びるとともに、交互に配置される黒色線及び白色線で構成されている。
【００３１】
また、サジタルチャート３０４とは、レンズユニット２により形成される像面のサジタル成分（サジタル像）の状態を測定するための解像度チャートである。なお、像面のサジタル成分（サジタル像）とは、レンズユニット２に含まれるレンズから出射される光線束のうち、メリジオナル面に対して垂直な方向の成分によって生じる像面のことである。サジタルチャート３０４は、後述するように、撮像素子５１上の矩形の撮像領域５００の対角線５０１ａ、５０１ｂの交点から隅パターン３２が配置される位置（隅位置Ｐ２）に向かう方向に対して平行な方向に延びるとともに、交互に配置される黒色線及び白色線で構成されている。
【００３２】
図２は、本実施形態における検査用チャートの構成を示す図である。図２（ａ）は、複数（特に複数種類）の解像度チャートで構成される縞模様のパターンが配置された検査用チャートの構成を示す図である。また、図２（ｂ）は、複数（特に複数種類）の解像度チャートで構成される縞模様の別のパターンが配置された検査用チャートの構成を示す図である。図２（ａ）や図２（ｂ）のように、縞模様のパターン３０は、中央パターン３１と、第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄとを含んでいる。また、中央パターン３１は、検査用チャート３上において、縞模様のパターン３０が配置される面とレンズユニット２の光軸とが交わる位置に配置される。また、第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄはいずれも、中央パターン３１が配置される位置を中心とする円周３００上に配置される。
【００３３】
図２（ａ）では、中央パターン３１が垂直チャート３０２で構成されるとともに、第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄがメリジオナルチャート３０３で構成される。この構成により、レンズユニット２により形成される像面の状態、特に、像面のメリジオナル成分での像面湾曲を測定することができる。なお、図２（ａ）において、中央パターン３１は水平チャート３０１で構成されてもよい。この場合も同様に、像面のメリジオナル成分での像面湾曲を測定することができる。
【００３４】
また、縞模様のパターン３０を複数（特に複数種類）の解像度チャートで構成するとき、その構成は図２（ａ）に示す構成に限定されず、測定する像面の成分に応じて変更可能である。たとえば、像面のサジタル成分での像面湾曲を測定する場合には、中央パターン３１を水平チャート３０１又は垂直チャート３０２で構成するとともに、第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄをサジタルチャート３０３で構成すればよい。また、像面の垂直成分での像面湾曲を測定する場合には、中央パターン３１及び第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄを水平チャート３０１で構成すればよい。また、像面の水平成分での像面湾曲を測定する場合には、中央パターン３１及び第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄを垂直チャート３０２で構成すればよい。
【００３５】
また、図２（ｂ）では、中央パターン３１が水平チャート３０１及び垂直チャート３０２で構成されるとともに、第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄが水平チャート３０１、垂直チャート３０２、メリジオナルチャート３０３、及びサジタルチャート３０４で構成される。この構成により、レンズユニット２により形成される像面の状態、特に、像面の水平成分、垂直成分、メリジオナル成分、及びサジタル成分での像面湾曲を測定することができる。また、中央パターン３１を複数の解像度チャートで構成するとき、その構成は図２（ｂ）に示す構成に限定されない。その構成は測定する像面の成分に応じて変更可能である。
【００３６】
なお、図２（ａ）や図２（ｂ）では、縞模様のパターン３０が第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄを含んでいるが、これに限定されない。隅パターン３２は１つであってもよいし、複数（特に複数種類）であってもよい。このとき、全ての隅パターン３２が、中央パターン３１が配置される位置を中心とする円周３００上に配置されていればよい。
【００３７】
また、検査用チャート３は、照明装置８で照明される。なお、照明装置８は、検査用チャート３を可能な限り均一に照明できればよい。
【００３８】
直動ステージ４には、撮像部５が設置される。また、直動ステージ４は、レンズユニット２の光軸方向に沿って移動可能である。直動ステージ４の移動により、撮像部５の撮像素子５１をレンズユニット２の光軸方向に沿って移動させことができる。従って、レンズユニット２と撮像素子５１との間の距離を変化させることにより、撮像素子５１から出力される撮像データのデフォーカス処理を行うことができる。
【００３９】
撮像部５は、レンズユニット２を介して検査用チャート３を撮像し、画像ボード６を介してその撮像データを端末装置７に出力する。図３は、本実施形態における撮像部と画像ボードの構成図である。図３に示すように、撮像部５は、撮像素子５１と、走査部５２（走査回路）と、シリアル通信回路５３と、コントロールレジスタ５４と、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路５５と、出力アンプ５６と、を有する。
【００４０】
また、撮像部５には、画像ボード６で生成した同期信号、及び、画像ボード６を介して、端末装置７から出力される撮像制御信号が入力される。撮像制御信号は、後述するように、撮像素子５１上の全撮像領域５００のうちの一部の領域を複数指定するための制御信号である。また、撮像制御信号は、たとえば撮影感度やシャッタースピードなどの撮像素子５１の撮像条件を設定するための制御信号でもある。また、端末装置７から出力された撮像制御信号は、画像ボード６を介してシリアル通信回路５３に入力される。そして、撮像制御信号が有する情報（たとえば、領域の位置に関する情報や撮像条件など）がコントロールレジスタ５４に記憶される。
【００４１】
撮像素子５１は、レンズユニット２を介して検査用チャート３を撮像し、その撮像データを出力する。具体的には、レンズユニット２を介して撮像される検査用チャート３の光像を光電変換し、その光電変換信号を撮像データとして出力する。本実施形態では、複数の画素がマトリクス状に配置されたＣＭＯＳ画像アレイが利用されている。
【００４２】
走査部５２は、垂直走査回路５２１及び水平走査回路５２２を有する。走査部５２には、同期信号が画像ボード６から入力される。この同期信号に基づいて、垂直走査回路５２１は、撮像素子５１の画素を垂直方向に走査するための信号を撮像素子５１に出力し、水平走査回路５２２は撮像素子５１の画素を水平方向に走査するための信号を撮像素子５１に出力する。
【００４３】
走査部５２は、コントロールレジスタ５４に記憶された撮像制御信号の情報（たとえば、領域の位置に関する情報や撮像条件など）に基づいて、複数の領域に配置された画素のみから撮像データを出力させる。具体的には、撮像制御信号に基づいて、撮像素子５１上の複数の領域に配置された画素のみを走査し、走査した画素のみから光電変換信号を撮像データとして出力させる。撮像素子５１から出力された光電変換信号は、ＣＤＳ回路５５でノイズが低減されたのち、出力アンプ５６で増幅される。そして、画像ボード６を介して端末装置７に出力される。
【００４４】
これにより、撮像素子５１上の全撮像領域５００のうちの一部の領域を複数指定するための撮像制御信号に基づいて、それらの領域に配置された画素のみから撮像データが出力される。そのため、撮像データは、像面の状態を測定するために必要な領域の撮影画像のみを示す。従って、全画素から撮像データを転送する場合に比べて、転送する撮像データのデータ量を小さくすることができるので、撮像データの転送に要する時間を短縮することができる。そのため、像面の状態の測定に要する時間を短縮することもできる。さらに、測定に必要な撮像データを間引いたりしないので、測定精度の低下を回避することができる。
【００４５】
画像ボード６は、撮像部５と端末装置７との間で通信を行うためのＵＳＢ通信インターフェース６１を有する。ＵＳＢ通信インターフェース６１を介して、撮像データが撮像部５の出力アンプ５６から端末装置７に出力され、端末装置７から撮像部５のシリアル通信回路５３に撮像制御信号が入力される。また、ＵＳＢ通信インターフェース６１にはタイミングジェネレータ機能が付加されている。ＵＳＢ通信インターフェース６１は、端末装置７からのタイミングジェネレータ制御信号により同期信号を発生させ、走査部５２に入力する。
【００４６】
端末装置７は、図１に示すように、制御部７１と、測定部７２と、記憶部７３と、入力部（位置入力部、選択入力部）７４と、を有する情報端末装置である。本実施形態では、パーソナルコンピュータが利用されている。
【００４７】
制御部７１は、撮像素子５１上の全撮像領域５００のうちの一部の領域を複数指定するための撮像制御信号を、入力部７４でのユーザからの入力に基づいて生成する。また、ＵＳＢ通信インターフェース６１内のタイミングジェネレータを読み出しデータ量に応じた画像周期に制御する信号を出力する。また、制御部７１は、撮像素子５１からの撮像データの転送完了に同期して、直動ステージ４をレンズユニット２の光軸に沿って予め定められた移動量ずつ移動させるデフォーカス動作をさせる。さらに、制御部７１は、直動ステージ４が移動する毎に、レンズユニット２を介して検査用チャート３を撮像素子５１により撮像させる。
【００４８】
また、測定部７２は、撮像素子５１から出力される撮像データに基づいて、レンズユニット２により形成される像面の状態を測定する。より具体的には、撮像データと、撮像データが出力されるときの直動ステージ４の位置（すなわち撮像素子５１の位置）とに基づいて、レンズユニットにより形成される像面の状態、たとえば、像面湾曲や、シェーディング、像面の傾きなどを求める。
【００４９】
また、測定部７２は、撮像データから変調伝達関数 Modulation Transfer Function（ＭＴＦ）を求める。なお、以下では、変調伝達関数をＭＴＦと呼ぶ。さらに、測定部７２は、撮像データと、撮像データが出力されるときの撮像素子５１の位置（以下、撮像位置と呼ぶ。）との関係を示すＭ−Ｄ曲線を作成する。このＭ−Ｄ曲線から、ＭＴＦが最大となる撮像位置をその撮像データが示す撮影画像の合焦位置として求める。そして、求めた合焦位置を用いてレンズユニット２により形成される像面の状態を求める。
【００５０】
また、記憶部７３は、撮像制御信号が指定する複数の領域の設定データを記憶する。また、記憶部７３は、測定部７２が求めたＭＴＦを、撮像素子５１により検査チャート３が撮像されたときの撮像位置と関連付けて記憶する。なお、撮像位置に換えて、直動ステージ４が予め定められた基準位置Ｓから移動した距離と対応付けて記憶してもよい。このほか、記憶部７３は、撮像データの合焦位置や、ユーザが入力部７４に入力した情報などを記憶する。
【００５１】
また、入力部７４は、ユーザからの操作入力を受け付ける。入力部７４には、撮像素子５１の撮像条件が入力される。具体的には、デフォーカス動作の際に撮像される検査用チャート３の撮像点数Ｎや、撮像制御信号により指定される複数の領域の位置、すなわち、撮像領域５００における各領域の配置位置やサイズ（大きさ）が入力される。これにより、撮像制御信号により複数指定される一部の領域それぞれの設定条件、たとえば、各領域が配置される位置や各領域のサイズを、ユーザが任意に設定することができる。
【００５２】
また、入力部７４には、撮像素子５１上の全撮像領域に配置された画素から撮像データを出力させる全撮像モード、及び、撮像制御信号に基づいて撮像素子５１上の複数の領域に配置された画素のみから撮像データを出力させる部分撮像モードのどちらかを選択するための操作入力がユーザによりなされる。これにより、ユーザはレンズユニット２により形成される像面の状態を、全撮像領域に配置された画素から撮像データを出力させる全撮像モードで測定するか、或いは、撮像制御信号に基づいて撮像素子５１上の複数の領域に配置された画素のみから撮像データを出力させる部分撮像モードで測定するかを任意に選択することができる。
【００５３】
次に、撮像制御信号により指定される撮像素子５１上の領域について説明する。撮像領域５００は、レンズユニット２を介して得られる検査用チャート３の光像を受光する撮像素子５１上の全受光領域である。言い換えると、撮像素子５１上の撮像領域５００により検査用チャート３が撮像される。図４は、本実施形態において撮像制御信号により複数指定される撮像素子上の一部の領域を示す図である。
【００５４】
撮像制御信号により複数指定される一部の領域は、中央領域５１１及び隅領域５１２を含んでいる。従って、撮像データは、中央領域５１１に配置された画素のみから出力される中央撮像データと、隅領域５１２に配置された画素のみから出力される隅撮像データとを含んでいる。
【００５５】
中央領域５１１は撮像領域５００の中心である中央位置Ｐ１を含む矩形の領域である。また、中央領域５１１の横の長さＷ１は例えば１００画素であり、縦の長さＨ１は例えば１００画素となっている。なお、図４に示すように、中央位置Ｐ１は、撮像領域５００の対角線５０１ａ，５０１ｂの交点であり、さらに、レンズユニット２の光軸上にある。また、中央位置Ｐ１は、撮像領域５００に対して水平な方向をＸ軸方向、垂直な方向をＹ軸方向としたとき、撮像素子５１上の任意に設定された原点に対する座標（Ｘ１，Ｙ１）で表される。図４に示すように、中央位置Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１）と中央領域５１１の中心となる位置（すなわち、矩形の中央領域５１１の対角線の交点）とが重なるように、中央領域５１１は指定される。
【００５６】
中央領域５１１により、検査用チャート３上の中央パターン３１が撮像される。そして、中央領域５１１に配置された画素のみから、中央パターン３１の撮影画像を示す光電変換信号（以下では、中央撮像データと呼ぶ。）が出力される。
【００５７】
また、隅領域５１２は、中央位置Ｐ１と撮像領域５００の角との間にある隅位置Ｐ２を含む矩形の領域である。図４では、隅領域５１２は第１〜第４隅領域５１２ａ〜５１２ｄで構成されている。この隅領域５１２により、検査用チャート３上の隅パターン３２が撮像される。そして、隅領域５１２に配置された画素のみから、隅パターン３２の撮影画像を示す光電変換信号（以下では、隅撮像データと呼ぶ。）が出力される。
【００５８】
第１隅領域５１２ａは、撮像領域５００の角Ａと中央位置Ｐ１との間にある位置Ｐ２ａを含む矩形の領域である。また、第１隅領域５１２ａの横の長さＷ２ａは例えば１００画素であり、縦の長さＨ２ａは例えば１００画素となっている。また、第１隅位置Ｐ２ａは、撮像領域５００に対して水平な方向をＸ軸方向、垂直な方向をＹ軸方向としたとき、撮像素子５１上の任意に設定された原点に対する座標（Ｘ２ａ，Ｙ２ａ）で表される。図４に示すように、第１隅位置Ｐ２ａ（Ｘ２ａ，Ｙ２ａ）と第１隅領域５１２の中心となる位置（すなわち、矩形の第１隅領域５１２ａの対角線の交点）とが重なるように、第１隅領域５１２ａは指定される。この第１隅領域５１２ａにより、検査用チャート３上の第１隅パターン３２ａが撮像される。そして、第１隅領域５１２ａに配置された画素のみから、第１隅パターン３２ａの撮影画像を示す第１隅撮像データが出力される。
【００５９】
また、第２隅領域５１２ｂは、撮像領域５００の角Ｂと中央位置Ｐ１との間にある位置Ｐ２ｂを含む矩形の領域である。また、第２隅領域５１２ｂの横の長さＷ２ｂは例えば１００画素であり、縦の長さＨ２ｂは例えば１００画素となっている。また、第２隅位置Ｐ２ｂは、撮像領域５００に対して水平な方向をＸ軸方向、垂直な方向をＹ軸方向としたとき、撮像素子５１上の任意に設定された原点に対する座標（Ｘ２ｂ，Ｙ２ｂ）で表される。図４に示すように、第２隅位置Ｐ２ｂ（Ｘ２ｂ，Ｙ２ｂ）と第２隅領域５１２の中心となる位置（すなわち、矩形の第２隅領域５１２ｂの対角線の交点）とが重なるように、第２隅領域５１２ｂは指定される。この第２隅領域５１２ｂにより、検査用チャート３上の第２隅パターン３２ｂが撮像される。そして、第２隅領域５１２ｂに配置された画素のみから、第２隅パターン３２ｂの撮影画像を示す第２隅撮像データが出力される。
【００６０】
また、第３隅領域５１２ｃは、撮像領域５００の角Ｃと中央位置Ｐ１との間にある位置Ｐ２ｃを含む矩形の領域である。また、第３隅領域５１２ｃの横の長さＷ２ｃは例えば１００画素であり、縦の長さＨ２ｃは例えば１００画素となっている。また、第３隅位置Ｐ２ｃは、撮像領域５００に対して水平な方向をＸ軸方向、垂直な方向をＹ軸方向としたとき、撮像素子５１上の任意に設定された原点に対する座標（Ｘ２ｃ，Ｙ２ｃ）で表される。図４に示すように、第３隅位置Ｐ２ｃ（Ｘ２ｃ，Ｙ２ｃ）と第３隅領域５１２の中心となる位置（すなわち、矩形の第３隅領域５１２ｃの対角線の交点）とが重なるように、第３隅領域５１２ｃは指定される。この第３隅領域５１２ｃにより、検査用チャート３上の第３隅パターン３２ｃが撮像される。そして、第３隅領域５１２ｃに配置された画素のみから、第３隅パターン３２ｃの撮影画像を示す第３隅撮像データが出力される。
【００６１】
また、第４隅領域５１２ｄは、撮像領域５００の角Ｄと中央位置Ｐ１との間にある位置Ｐ２ｄを含む矩形の領域である。また、第４隅領域５１２ｄの横の長さＷ２ｄは例えば１００画素であり、縦の長さＨ２ｄは例えば１００画素となっている。また、第４隅位置Ｐ２ｄは、撮像領域５００に対して水平な方向をＸ軸方向、垂直な方向をＹ軸方向としたとき、撮像素子５１上の任意に設定された原点に対する座標（Ｘ２ｄ，Ｙ２ｄ）で表される。図４に示すように、第４隅位置Ｐ２ｄ（Ｘ２ｄ，Ｙ２ｄ）と第４隅領域５１２の中心となる位置（すなわち、矩形の第４隅領域５１２ｄの対角線の交点）とが重なるように、第４隅領域５１２ｄは指定される。この第４隅領域５１２ｄにより、検査用チャート３上の第４隅パターン３２ｄが撮像される。そして、第４隅領域５１２ｄに配置された画素のみから、第４隅パターン３２ｄの撮影画像を示す第４隅撮像データが出力される。
【００６２】
このように、隅位置Ｐ２は中央位置Ｐ１と撮像領域５００の全ての角Ａ〜Ｄとの間にあるとともに、隅領域５１２は複数であり、それぞれの隅領域５１２は各隅位置Ｐ２を個別に含む。このようにすれば、撮像データは、中央領域５１１から出力される中央撮像データと、複数の隅領域５１２から出力される複数の隅撮像データを含む。従って、中央撮像データとより多くの隅撮像データとに基づいて、レンズユニット２により形成される像面の状態を測定することができるので、像面の状態の測定精度をさらに向上させることができる。また、複数の隅撮像データに基づいて像面の傾きをも測定することができる。
【００６３】
また、図４に示す構成に限定されず、撮像制御信号により指定される複数の一部の領域は、撮像領域５００の中心である中央位置Ｐ１を含む中央領域５１１と、撮像領域５００の少なくとも１つの角と中央位置Ｐ１との間にある隅位置Ｐ２を含む隅領域５１２とを含み、撮像データは、中央領域５１１に配置された画素のみから出力される中央撮像データと、隅領域５１２に配置された画素のみから出力される隅撮像データとを含むものとしてもよい。これにより、像面の状態として、たとえば、像面湾曲を測定することができる。具体的には、中央領域５１１と隅領域５１２のピント位置の差が像面湾曲を示すものであり、中央領域５１１の撮像データと、少なくとも１箇所の隅領域５１２の撮像データから、像面湾曲を測定することができる。或いは、少なくとも２箇所の隅領域５１２から撮像データを出力し、２箇所の隅領域５１２のピント位置の差から、隅領域５１２の方向に発生する片ボケ量を測定することもできる。
【００６４】
なお、中央位置Ｐ１と隅位置Ｐ２との間の距離Ｌ２は、特に限定されないが、図４では中央位置Ｐ１と撮像領域５００の角との間の距離Ｌ１の０．７乃至０．８倍としている。一般的に、撮像領域５００の周辺（隅領域５１２）の光学性能は像高を評価することになっており、周辺画像の代表特性としては、中央位置Ｐ１と撮像領域５００の角との間の距離の０．７乃至０．８倍の位置の撮像データを見るのがよい。これにより、レンズユニット２により形成される像面の状態をより精度よく測定することができる。
【００６５】
また、上述のように本実施形態では、中央領域５１１及び第１〜第４隅領域５１２ａ〜５１２ｄのサイズはいずれも１００画素×１００画素としたが、本発明はこれに限定されない。中央領域５１１及び第１〜第４隅領域５１２ａ〜５１２ｄのサイズはそれぞれ同じであってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。また、中央領域５１１や隅領域５１２のサイズは、予め設定された固定値であってもよいし、入力部７４にてユーザが入力した値に設定されてもよい。
【００６６】
また、図４では隅領域５１２は第１〜第４隅領域５１２ａ〜５１２ｄで構成されているが、本発明はこれに限定されない。隅領域５１２は中央位置Ｐ１と撮像領域５００の少なくとも１つの角との間にある隅位置Ｐ２を含む領域であれば、１つであってもよいし、複数であってもよい。また、撮像制御信号により複数指定される一部の領域、たとえば中央領域５１１や隅領域５１２の形状は矩形に限定されず、その形状は任意に変更可能である。たとえば、撮像素子５１上の画素が蜂の巣状に配列されている場合、六角形の領域としてもよい。
【００６７】
また、縞模様のパターン３０が１つ（特に１種類）の解像度チャートで構成される場合、撮像制御信号により指定される撮像素子５１上の一部の領域はそれぞれ、１つの解像度チャートを撮像する。図５は、中央パターンが１つの解像度チャートで構成されるときに中央領域により撮像される範囲を説明するための図である。図５（ａ）は、中央領域により撮像される範囲の一例を示す図である。また、図５（ｂ）は、中央領域により撮像される範囲の他の一例を示す図である。図５（ａ）や図５（ｂ）において、破線は中央領域５１１により撮像される範囲５２１を示している。
【００６８】
図５（ａ）では、中央領域５１１により１つの解像度チャート、ここでは水平チャート３０１全体が撮像される。この中央撮像データは水平チャート３０１全体の撮影画像を示す。また、図５（ｂ）では、中央領域５１１により１つの解像度チャート、ここでは水平チャート３０１の一部が撮像される。この中央撮像データは、水平チャート３０１を構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組の撮影画像を示す。このように、中央領域５１１により、中央パターン３１の解像度チャートを構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組が撮像される。
【００６９】
また、図６は、隅パターンが１つの解像度チャートで構成されるときに隅領域により撮像される範囲を説明するための図である。図６（ａ）は、隅領域により撮像される隅パターンの範囲の一例を示す図である。また、図６（ｂ）は、隅領域により撮像される範囲の他の一例を示す図である。図６（ａ）や図６（ｂ）において、破線５２２ａは第１隅領域５１２ａにより撮像される範囲を示している。なお、第２〜第４隅領域５１２ｂ〜５１２ｄも同様に構成される。
【００７０】
図６（ａ）では、第１隅領域５１２ａにより１つの解像度チャート（ここではメリジオナルチャート３０３）全体が撮像される。この第１隅撮像データはメリジオナルチャート３０３全体の撮影画像を示す。また、図６（ｂ）では、第１隅領域５１２ａにより１つの解像度チャート（ここではメリジオナルチャート３０３）の一部が撮像される。この第１隅撮像データは、メリジオナルチャート３０３を構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組の撮影画像を示す。このように、第１隅領域５１２ａにより、第１隅パターン３２ａの解像度チャートを構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組が撮像される。
【００７１】
また、縞模様のパターン３０が複数（特に、複数種類）の解像度チャートで構成される場合、撮像制御信号により指定される撮像素子５１上の一部の領域はそれぞれ、複数の部分領域で構成される。たとえば、中央領域５１１は中央パターン３１を構成する個々の解像度チャートを撮像するための部分領域で構成され、隅領域５１２は隅パターン３２を構成する個々の解像度チャートを撮像するための部分領域で構成される。そして、各部分領域は個々の解像度チャートを撮像する。
【００７２】
図７は、中央パターンが複数の解像度チャートで構成されるときに中央領域により撮像される範囲を説明するための図である。図７（ａ）は、中央領域により撮像される範囲の一例を示す図である。また、図７（ｂ）は、中央領域により撮像される範囲の他の一例を示す図である。図７（ａ）や図７（ｂ）において、各破線５２１−１、５２１−２は中央領域３１を構成する部分領域により撮像される範囲を示している。このように、中央領域５１１は、中央パターン３１の水平チャート３０１を撮像する部分領域と、中央パターン３１の垂直チャート３０２を撮像する部分領域とで構成される。
【００７３】
また、図７（ａ）では、中央領域５１１の各部分領域により個々の解像度チャート全体が撮像される。また、各部分領域に配置された画素から出力される各部分撮像データは、個々の解像度チャート全体の撮影画像を示す。また、図７（ｂ）では、第１隅領域５１２ａの各部分領域により個々の解像度チャートの一部が撮像される。また、各部分領域に配置された画素から出力される各部分撮像データは、個々の解像度チャートの一部の撮影画像を示す。さらに、対応する解像度チャートを構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組の撮影画像を示す。このように、各部分領域により、中央パターン３１の個々の解像度チャートに対し、対応する解像度チャートを構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組が撮像される。
【００７４】
図８は、隅パターンが複数の解像度チャートで構成されるときに隅領域により撮像される範囲を説明するための図である。図８（ａ）は、隅領域により撮像される範囲の一例を示す図である。また、図８（ｂ）は、隅領域により撮像される範囲の他の一例を示す図である。図８（ａ）や図８（ｂ）において、各破線５２２−１〜５２２−４は第１隅領域３２ａを構成する各部分領域により撮像される範囲を示している。このように、第１隅領域５１２ａは、第１隅パターン３２ａの水平チャート３０１を撮像する部分領域と、第１隅パターン３２ａの垂直チャート３０２を撮像する部分領域と、第１隅パターン３２ａのメリジオナルチャート３０３を撮像する部分領域と、第１隅パターン３２ａのサジタルチャート３０４を撮像する部分領域とで構成される。なお、第２〜第４隅領域５１２ｂ〜５１２ｄも同様に構成される。
【００７５】
図８（ａ）では、第１隅領域５１２ａの各部分領域により個々の解像度チャート全体が撮像される。また、各部分領域に配置された画素から出力される各部分撮像データは、個々の解像度チャート全体の撮影画像を示す。また、図８（ｂ）では、第１隅領域５１２ａの各部分領域により個々の解像度チャートの一部が撮像される。また、各部分領域に配置された画素から出力される各部分撮像データは、個々の解像度チャートの一部の撮影画像を示す。さらに、対応する解像度チャートを構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組の撮影画像を示す。このように、各部分領域により、第１隅パターン３２ａの個々の解像度チャートに対し、対応する解像度チャートを構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組が撮像される。
【００７６】
このように、検査用チャート３上に解像度チャートが配置され、撮像素子５１上の一部の領域により、解像度チャートを構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組が撮像される。これにより、撮像データのデータ量をより小さくすることができ、中央撮像データや隅撮像データの転送や解析に要する時間をより短縮することができる。また、測定精度を低下させることなく、レンズユニット２により形成される像面の状態の測定に要する時間を短縮することができる。
【００７７】
また、撮像素子５１上の一部の領域により検査用チャート３上に配置された複数種類の解像度チャートが撮像されるとき、これらの領域は個々の解像度チャートを撮像する複数の部分領域で構成される。このようにすれば、撮像素子５１上の各領域に配置された画素にて複数種類の解像度チャートが撮像される場合であっても、各部分領域に配置された画素により各解像度チャートが個別に撮像される。従って、１つの部分領域に配置される画素からは、１つの解像度チャートが撮像されて得られる部分撮像データが出力される。複数種類の解像度チャートを撮像しているため、レンズユニット２により形成される像面の状態を、より正確に測定することができ、さらに解像度チャートの種類に応じて像面の成分を測定することができる。
【００７８】
またこのとき、部分領域により、解像度チャートを構成する黒色線及び白色線の少なくとも１つの組が撮像される。このようにすれば、撮像データのデータ量をより小さくすることができ、中央撮像データや隅撮像データの転送や解析に要する時間をより短縮することができる。また、測定精度を低下させることなく、レンズユニット２により形成される像面の状態の測定に要する時間を短縮することができる。
【００７９】
次に、像面測定装置１によるレンズユニット２の像面の測定の一例として、像面湾曲を測定する動作を説明する。図９は、本実施形態の像面測定装置による像面の測定方法の一例を説明するためのフローチャートである。なお、ここでは、検査用チャート３上の中央パターン３１及び第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄが、図２（ａ）のような解像度チャートで構成されているものを使用した。
【００８０】
先ず、レンズユニット２がユニット設置部２１に取り付けられる。（ステップＳ１０１）なお、このとき、直動ステージ４は、予め定めた基準位置Ｓにある。次に、ユーザによって、入力部７４に撮像条件が入力される。（ステップＳ１０２）たとえば、撮像点数Ｎや、撮像素子５１上の一部の領域の位置などが入力される。撮像点数Ｎにより、検査用チャート３を撮像する回数が設定される。また、撮像素子５１上の一部の領域の位置としては、撮像領域５００における一部の領域の数や、各領域の配置位置やそのサイズなどが入力される。
【００８１】
図１０は、入力部に入力される撮像条件の入力例を示す図である。たとえば、図２（ａ）のような検査用チャート３を撮像する場合には、図１０のように入力される。図１０では、ＡｒｅａＮｕｍｂｅｒは一部の領域の数を表し、Ａｒｅａ−１は中央領域５１１を表し、Ａｒｅａ−２〜Ａｒｅａ−５は第１〜第４隅領域５１２ａ〜５１２ｄを表している。また、各領域の条件は、撮像領域５００におけるＸ座標、Ｙ座標、領域の横のサイズ、縦のサイズの順で入力される。なお、入力されるＸ座標、Ｙ座標は、各領域の左上の角の位置を指定するものであってもよいし、各領域の中心となる位置、すなわち対角線の交点の位置を指定するものであってもよい。制御部７１は、入力部７４に入力されたこれらの条件に基づいて、撮像制御信号を生成する。
【００８２】
また、制御部７１は、実際の撮像回数値ｎをリセットして、ｎ＝１に設定する。（ステップＳ１０３）そして、直動ステージ４が、デフォーカス動作を行うために、レンズユニット２の光軸方向に沿って予め定めた移動量だけ移動する。（ステップＳ１０４）この動作によって、レンズユニット２と撮像素子５１との間の距離が予め定めた移動量だけ変化する。
【００８３】
次に、撮像素子５１がレンズユニット２を介して検査用チャート３を撮影する。（ステップＳ１０５）ここでは、制御部７１にて生成された撮像制御信号が端末装置７から出力され、その撮像制御信号により撮像素子５１上の全撮像領域５００のうちの一部の領域が複数指定される。そして、走査部５２により、指定された複数の領域に配置された画素のみから撮像データが出力される。そして、撮像データは画像ボード６を介して端末装置７に出力される。（ステップＳ１０６）
【００８４】
そして、測定部７２は、撮像データに基づいて、中央撮像データのＭＴＦ値、及び第１〜第４隅撮像データのＭＴＦ値を算出する。（ステップＳ１０７）算出された各ＭＴＦ値は、元の撮像データが撮像されたときの撮像位置の値Ｄと対応付けられて、端末装置７の記憶部７３に記憶される。
【００８５】
次に、端末装置７の制御部７１は、撮像点数Ｎと撮像回数値ｎとを比較し、撮像回数値ｎが、設定された撮像点数Ｎに達したか否かを判定する。（ステップＳ１０８）撮像回数値ｎが、設定された撮像点数Ｎに達していないと判定された場合（ステップＳ１０８でＮＯの場合）には、制御部７１は撮像回数値ｎに１を加算する。（ステップＳ１０９）そして、ステップ１０４に戻る。
【００８６】
また、撮像回数値ｎが設定された撮像点数Ｎに達していると判定された場合（ステップＳ１０８でＹＥＳの場合）には、測定部７２は、記憶部７３に記憶された各ＭＴＦ値とこれに関連付けられた撮像位置の値Ｄとに基づいて、各ＭＴＦ値と各撮像位置の値Ｄとの関係を示すＭ−Ｄ曲線７１０を作成する。（ステップＳ１１０）
【００８７】
図１１は、本実施形態において、中央撮像データ及び第１〜第４隅撮像データそれぞれのＭ−Ｄ曲線を示すグラフである。図１１において、Ｍ−Ｄ曲線７１１は、中央領域５１１から求められたＭＴＦ値と撮像位置の値Ｄとの関係を示し、Ｍ−Ｄ曲線７１２ａ〜７１２ｄはそれぞれ、第１〜第４隅領域５１２ａ〜５１２ｄから求められたＭＴＦ値と撮像位置の値Ｄとの関係を示す。なお、図１１において、ＭＴＦ軸と撮像位置軸との交点は、直動ステージ４の基準位置Ｓを示している。
【００８８】
測定部７２は、撮像データと、撮像データが出力されるときの撮像素子５１の位置とに基づいて、中央撮像データが示す撮影画像が合焦するときの撮像素子５１の位置を第１合焦位置Ｄ１として求めるとともに、隅撮像データが示す撮影画像が合焦するときの撮像素子５２の位置を第２合焦位置Ｄ２として求める。（ステップＳ１１１）具体的には、測定部７２は、中央撮像データのＭ−Ｄ曲線７１１においてＭＴＦ値が最大となる撮像位置を合焦位置とし、第１合焦位置としてその値Ｄ１を求める。また、測定部７２は、第１〜第４隅撮像データの各Ｍ−Ｄ曲線７１２ａ〜７１２ｄそれぞれにおいてＭＴＦ値が最大となる撮像位置を合焦位置とし、第２合焦位置としてそれら値Ｄ２ａ〜Ｄ２ｄを求める。
【００８９】
また、測定部７２は、各合焦位置の値Ｄ１，Ｄ２ａ〜Ｄｄに基づいて、レンズユニット２により形成される像面の状態を求める。（ステップＳ１１２）たとえば、次の演算式のように、第２合焦位置Ｄ２の値の算術平均値と第１合焦位置Ｄ１の値との差から像面湾曲を求める。
（像面湾曲）＝｛（Ｄ２ａ＋Ｄ２ｂ＋Ｄ２ｃ＋Ｄ２ｄ）／４｝−Ｄ１  （数式１）
【００９０】
すなわち、測定部７２は、第１〜第４隅撮像データの第２合焦位置の値Ｄ２ａｂ〜Ｄ２ｄの算術平均値と、中央撮像データの第１合焦位置の値Ｄ１との差をレンズユニット２により形成される像面湾曲とする。こうすれば、簡便な演算により像面湾曲を測定することができる。そのほか、測定部７２は、第１〜第４隅撮像データの第２合焦位置の値Ｄ２ａｂ〜Ｄ２ｄから像面の傾きを求めることもできる。
【００９１】
なお、隅領域５１２が１つであっても複数であっても、同様の手順により像面湾曲を求めることができる。すなわち、測定部７２は、第１〜第ｍ隅撮像データが示す撮影画像の第２合焦位置の値の算術平均値と、中央領域５１１が示す撮影画像の第１合焦位置の値Ｄ１との差を像面湾曲として求めることができる。なお、上述の演算に限定されず、上述の演算方法とは別の演算方法を適用して、レンズユニット２により形成される像面湾曲を求めてもよい。そのほか、測定部７２は、中央撮像データと隅撮像データとに基づいて、像面のシェーディングを求めることもできる。
【００９２】
また、図２（ｂ）のように検査用チャート３上に配置される中央パターン３１や隅パターン３２が複数（特に複数種類）の解像度チャートで構成されている場合、中央領域５１１、及び第１〜第４撮像データが示す画像には、複数種類の解像度チャートの撮影画像が含まれる。この場合には、像面測定装置１は、それぞれの解像度チャート毎に、対応するＭ−Ｄ曲線７１０を作成し、それぞれの合焦位置の値Ｄ１，Ｄ２を求め、像面の各成分の像面湾曲を求める。
【００９３】
図１２は、本実施形態の像面測定装置による像面の測定手順の他の例を説明するためのフローチャートである。なお、図１２において、図９のフローチャートと同じ手順のステップについては、同じ符号を付し、その説明を省略する。また、ここでは、検査用チャート３には、図２（ｂ）のように、中央パターン３１及び第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄが配置されており、さらに、中央パターン３１及び第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄは、複数（特に複数種類）のチャートで構成されているものを使用した。
【００９４】
図１２のフローチャートにおいて、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６の手順は図９のフローチャートと同じである。
【００９５】
測定部７２は、中央撮像データを構成する部分撮像データの各ＭＴＦ値、及び、第１〜第４隅撮像データを構成する部分撮像データのＭＴＦ値を算出する。（ステップＳ２０７）算出された各ＭＴＦ値は、元の撮像データが撮像されたときの撮像位置の値Ｄと関連付けられて、端末装置７の記憶部７３に記憶される。
【００９６】
具体的には、測定部７２は、中央撮像データについて、水平チャート３０１の撮影画像を示す部分撮影データのＭＴＦ値と、垂直チャート３０２の撮影画像に基づくＭＴＦ値とを求める。また、測定部７２は、第１〜第４隅撮像データそれぞれについて、水平チャート３０１の撮影画像を示す部分撮影データのＭＴＦ値と、垂直チャート３０２の撮影画像を示す部分撮影データのＭＴＦ値と、メリジオナルチャート３０３の撮影画像を示す部分撮影データのＭＴＦ値と、サジタルチャート３０４の撮影画像を示す部分撮影データのＭＴＦ値とを求める。これらのＭＴＦ値は、対応する撮像位置の値Ｄと関連付けられて、記憶部７３に記憶される。
【００９７】
図１２のフローチャートにおいて、ステップＳ１０８及びＳ１０９の手順は図９のフローチャートと同じである。
【００９８】
次に、撮像回数値ｎが設定された撮像点数Ｎに達していると判定された場合（ステップＳ１０８でＹＥＳの場合）には、測定部７２は、記憶部７３に記憶されたＭＴＦ値とこれらに関連付けられた撮像位置とを記憶部７３から読み出して、中央撮像データを構成する部分撮像データ、及び第１〜第４隅撮像データを構成する部分撮像データにそれぞれ対応するＭ−Ｄ曲線を作成する。（Ｓ２１０）
【００９９】
そして、測定部７２は各Ｍ−Ｄ曲線においてＭＴＦ値が最大となる撮像位置を、中央撮像データを構成する部分撮像データ、及び第１〜第４隅撮像データを構成する部分撮像データが示す各撮影画像の合焦位置とし、それらの合焦位置の値を求める。（Ｓ２１１）すなわち、測定部７２は、中央パターン３１の水平チャート３０１の撮影画像を示す部分撮像データのＭ−Ｄ曲線から第１合焦位置の値Ｄ１−ｈを求め、垂直チャート３０２の撮影画像を示す部分撮像データのＭ−Ｄ曲線から、その第１合焦位置の値Ｄ１−ｖを求める。
【０１００】
また、測定部７２は、第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄの水平チャート３０１の撮影画像を示す各部分撮像データのＭ−Ｄ曲線から、それらの第２合焦位置の値Ｄ２ａ−ｈ〜Ｄ２ｄ−ｈを求める。また、第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄの垂直チャート３０２の撮影画像を示す各部分撮像データのＭ−Ｄ曲線から、それらの第２合焦位置の値Ｄ２ａ−ｖ〜Ｄ２ｄ−ｖを求める。また、第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄのメリジオナルチャート３０３の撮影画像を示す各部分撮像データのＭ−Ｄ曲線から、それらの第２合焦位置の値Ｄ２ａ−ｍ〜Ｄ２ｄ−ｍを求める。また、第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄのサジタルチャート３０４の撮影画像を示す各部分撮像データのＭ−Ｄ曲線から、それらの第２合焦位置Ｄ２ａ−ｓ〜Ｄ２ｄ−ｓを求める。
【０１０１】
そして、測定部７２は、各合焦位置の値に基づいて、レンズユニット２を介して形成される像面の水平成分、垂直成分、メリジオナル成分、サジタル成分の像面湾曲を求める。（ステップＳ２１２）
【０１０２】
具体的には、測定部７２は、撮像素子５１が受光する像面の水平成分の像面湾曲を、第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄの水平チャート３０１の撮影画像の第２合焦位置の値Ｄ２ａ−ｈ〜Ｄ２ｄ−ｈの算術平均値と、中央パターン３１の水平チャート３０１の撮影画像の第１合焦位置の値Ｄ１−ｈとの差により求める。また、測定部７２は、像面の水平成分の像面湾曲を、第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄの垂直チャート３０２の撮影画像の第２合焦位置の値Ｄ２ａ−ｖ〜Ｄ２ｄ−ｖの算術平均値と、中央パターン３１の垂直チャート３０２の撮影画像の第１合焦位置の値Ｄ１−ｖとの差により求める。
【０１０３】
また、測定部７２は、レンズユニット２を介して形成される像面のメリジオナル成分の像面湾曲を、第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄのメリジオナルチャート３０３の撮影画像の第２合焦位置の値Ｄ２ａ−ｍ〜Ｄ２ｄ−ｍの算術平均値と、中央パターン３１の水平チャート３０１の撮影画像の第１合焦位置の値Ｄ１−ｈとの差により求める。なお、値Ｄ１−ｈに換えて、中央パターン３１の垂直チャート３０２の撮影画像の第１合焦位置の値Ｄ１−ｖ、或いは、第１合焦位置の値Ｄ１−ｈ及びＤ１−ｖの算術平均値を用いてもよい。
【０１０４】
また、測定部７２は、像面のサジタル成分の像面湾曲を、第１〜第４隅パターン３２ａ〜３２ｄのサジタルチャート３０４の撮影画像の第２合焦位置の値Ｄ２ａ−ｓ〜Ｄ２ｄ−ｓの算術平均値と、中央パターン３１の垂直チャート３０２の撮影画像の第１合焦位置の値Ｄ１−ｖとの差により求める。なお、値Ｄ１−ｖに換えて、中央パターン３１の水平チャート３０１の撮影画像の第１合焦位置の値Ｄ１−ｈ、或いは、第１合焦位置の値Ｄ１−ｈ及びＤ１−ｖの算術平均値を用いてもよい。
【０１０５】
そのほか、測定部７２は、第１〜第４隅撮像データの第２合焦位置の値から像面の傾きを求めることもできる。なお、隅領域５１２が１つであっても複数であっても、同様の手順により像面の状態、特に像面の各成分の像面湾曲を求めることができる。また、上述の演算に限定されず、上述の演算方法とは別の演算方法を適用して像面湾曲を求めてもよい。また、測定部７２は、中央撮像データの部分撮像データ及び隅撮像データの部分撮像データに基づいて、像面のシェーディングを求めることもできる。
【０１０６】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせに色々な変形例が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明によれば、少なくとも１つのレンズを含むレンズユニットの像面の状態、たとえば、像面湾曲、像面の傾きなどを測定する像面測定装置、及びこれを用いた像面測定方法を提供することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１      像面測定装置
２      レンズユニット
２１      ユニット設置部
３      検査用チャート
３０      縞模様のパターン
３１      中央パターン
３２      隅パターン
３０１      水平チャート
３０２      垂直チャート
３０３      メリジオナルチャート
３０４      サジタルチャート
４      直動ステージ（移動部）
５      撮像部
５１      撮像素子
５２      走査部（走査回路）
５２１      垂直走査回路
５２２      水平走査回路
５３      シリアル通信回路
５４      コントロールレジスタ
５５      ＣＤＳ回路
５６      出力アンプ
５００    撮像領域
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ      撮像領域の角
５０１      対角線
５１１      中央領域
５１２      隅領域
６      画像ボード
６１      ＵＳＢ通信インターフェース
７      端末装置
７１      制御部
７２      測定部
７３      記憶部
７４      入力部（位置入力部，選択入力部）
７１０      Ｍ−Ｄ曲線
７１１        中央撮像データのＭ−Ｄ曲線
７１２        隅撮像データのＭ−Ｄ曲線
８      照明装置
Ｐ１      中央位置
Ｐ２      隅位置
Ｄ１      第１合焦位置の値
Ｄ２      第２合焦位置の値
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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