JP2004132703A - Measuring system, arithmetic method, and arithmetic program - Google Patents

Measuring system, arithmetic method, and arithmetic program Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the MTF value by a simple and speedy arithmetic processing as in the case where the direction of the edge of a chart in the image of a CCD camera is the same as that of the arrangement of the light receiving element of the CCD camera even if they differ. <P>SOLUTION: A measuring system comprises a specifying means that includes an edge 246 of the chart in a picked-up image 241, and specifies a segmented area 244 with a width, where at least two light receiving elements are included along the direction of the edge 246; a rearranging means for rearranging brightness data in all light receiving elements included in the segmented area 244 in the descending order or ascending order; a thinning-out means for thinning out brightness data so that one brightness data can be generated for each number of light receiving elements included in the width of the segmented area 241 in the order from the end of a data train; and an arithmetic means for calculating the modulation transfer function or the phase transfer function of a lens to be inspected by using a plurality of brightness data after the thinning-out. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検レンズの変調伝達関数(MTF:Modulation Transfer Function)および位相伝達関数(PTF:Phase Transfer Function)の中の少なくとも一方を演算する測定システム、演算方法および演算プログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
被検レンズの変調伝達関数(MTF)を演算する測定システムは、解像度測定用の斜め縞チャートあるいは縦縞チャートを、被検レンズを介してCCD(Charge Coupled Device)カメラで撮像し、このCCDカメラの撮像画像を処理してMTF値を演算している(たとえば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−142292号公報 (段落番号0011、図2、図3)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
解像度測定用の斜め縞チャートあるいは縦縞チャートを、被検レンズを介してCCDカメラで撮像し、このCCDカメラの撮像画像を処理してMTF値を演算する場合、MTF値は、チャートから縞のエッジと垂直な方向での輝度分布を抽出した後、その輝度分布をフーリエ変換することで、求めることになる。
【0005】
CCDカメラは、受光面に複数の受光素子がマトリックス状に配列され、この複数の受光素子から出力される輝度データによって、輝度分布データを出力する。
【0006】
したがって、図18に示すように、複数の受光素子301の配列方向に対して、チャートのエッジ302が斜めとなっているような場合には、CCDカメラの撮像画像に基づいて、エッジ302に垂直な方向Aでの一次元の輝度分布データを演算し、この一次元の輝度分布データに基づいてMTF値を演算することになる。
【0007】
これに対して、チャートのエッジ302が、複数の受光素子301の配列方向と揃っている場合には、CCDカメラの撮像画像から所定の一次元の輝度分布データを抽出し、この抽出した一次元の輝度分布データに基づいてMTF値を演算すればよい。
【0008】
このように、従来の測定システムでは、CCDカメラの複数の受光素子の配列方向に対して、チャートのエッジが斜めになっている場合と、これらが揃っている場合とでは、異なる演算処理にてMTF値を演算しなければならない。
【0009】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、CCDカメラの撮像画像におけるチャートのエッジの方向と、CCDカメラの受光素子の配列方向とが異なる場合であっても、これらが揃っている場合と同様の簡単で且つ高速な演算処理で、MTF値を得ることができる測定システム、演算方法および演算プログラムを得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る測定システムは、被検レンズによるチャートの像を複数の受光素子で撮像し、その撮像画像を出力するCCDカメラと、撮像画像におけるチャートのエッジを含み、且つ、そのエッジの方向に沿って少なくとも2つの受光素子が含まれる幅の切出領域を特定する特定手段と、切出領域に含まれる全ての受光素子の輝度データを、それらの輝度値に基づいて降順あるいは昇順に並べ替える並べ替え手段と、並べ替えられた複数の輝度データから、データ列の端から順番に切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように、輝度データを間引く間引き手段と、間引かれた後の複数の輝度データを用いて上記被検レンズの変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算する演算手段と、を備えるものである。
【0011】
この構成を採用すれば、CCDカメラで、被検レンズによるチャートの像を撮像し、その撮像画像に基づいて被検レンズの変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算することができる。
【0012】
しかも、この構成では、チャートのエッジに基づいて変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算しているので、スリットを用いた場合に比べて、チャートの明るい部分と暗い部分との輝度差を確保することができる。その結果、周囲が明るくともチャートを撮像し、変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算することができる。
【0013】
さらに、この構成では、エッジの方向に沿って少なくとも2つの受光素子が含まれる幅の切出領域を特定し、その切出領域内の複数の受光素子の輝度データをその輝度値に基づいて並べ替えた後に、データ列の端から順番に切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように輝度データを間引いているので、いずれかの受光素子の受光データにノイズ成分が含まれていたとしても、そのノイズ成分を抑制することができる。その結果、ノイズ成分の影響が少ない確からしい変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算することができる。
【0014】
その上、この構成では、切出領域に含まれる全ての受光素子の輝度データを、それらの輝度値に基づいて降順あるいは昇順に並べ替え、並べ替えられた複数の輝度データから、データ列の端から順番に切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように、輝度データを間引いている。したがって、CCDカメラでの受光素子の配列方向と、切出領域の長方形の各辺の方向とが一致していなくとも、つまり、たとえばチャートのエッジが、CCDカメラでの受光素子の配列方向に対して斜めなっている場合であっても、これらが揃っている場合と同様の並べ替え処理と間引き処理とで、簡単に一次元の輝度分布データを生成することができる。
【0015】
その結果、CCDカメラの撮像画像におけるチャートのエッジなどの方向と、CCDカメラの受光素子の配列方向とが異なる場合であっても、これらが揃っている場合と同様の簡単で且つ高速な演算処理で、他の複雑な演算方法と同様の確からしい変調伝達関数を求めることができる。
【0016】
本発明に係る測定システムは、さらに、チャートは、略正方形あるいは略長方形の白色部分の周囲に黒色部分が設けられたものであり、特定手段は、白色部分のエッジと垂直な方向の辺の長さに相当する長さの長方形の切出領域を、白色部分の中心からエッジと垂直な方向へ特定するものである。
【0017】
この構成を採用すれば、切出領域にはかならず白色部分の中心部分と、黒色部分とが含まれる。したがって、間引き手段により生成される一次元の輝度分布データには、撮像画像がボケていたとしても、真っ白に対応する輝度データと、真っ黒に対応する輝度データとがかならず含まれる。その結果、この輝度分布データを用いて変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算するための基準となる輝度値が真っ白と真っ黒とに安定し、変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方の再現性を確保することができる。また、各被検レンズの変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方の再現性を確保することができるため、異なる被検レンズ同士の変調伝達関数同士あるいは位相伝達関数同士を比較し、それらの間での相対評価が可能となる。それゆえ、理論値を実質的に求めることができない白色光をチャートユニットに使用しているにもかかわらず、たとえば、マスターとなる被検レンズの変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方に基づいて規格を決定し、その規格に基づいて他の被検レンズの良否を判定することができる。
【0018】
本発明に係る測定システムは、さらに、長方形の切出領域の幅は、白色部分のエッジの長さの1/2〜1/4であるものである。
【0019】
この構成を採用すれば、輝度分布データが、白色部分の他のエッジによる輝度分布の影響を受けないようにすることができる。また、切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように輝度データを間引くことによる、ノイズ成分の抑制効果を損なってしまうこともない。
【0020】
本発明に係る測定システムは、さらに、白色部分は、切出領域に含まれる受光素子が、少なくとも1000以上となる大きさであって、且つ、切出領域が長方形に確保される小ささであるものである。
【0021】
この構成を採用すれば、チャートが斜めであっても、変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方の再現性が非常に良くなる。しかも、他の演算方法で求めた変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方と非常に良い精度で一致するようになる。その結果、輝度データは、ノイズなどの影響を効果的に抑制した、確からしい輝度データとなる。
【0022】
本発明に係る測定システムは、さらに、被検レンズの光軸を中心として該光軸と垂直な面内で回転可能なアームと、アーム上を移動可能に取り付けられる像高チャートユニットと、像高チャートユニットに形成され、アームの長さ方向と平行な辺およびその長さ方向と垂直な方向の辺で構成される長方形あるいは正方形のチャートと、を備え、特定手段、並べ替え手段、間引き手段および演算手段は、チャートのアームの長さ方向と平行な辺と、その長さ方向と垂直な方向の辺とのそれぞれについて処理を行うものである。
【0023】
この構成を採用すれば、光軸を中心としてアームを回転させ、像高チャートユニットをアーム上で移動させることで、像高チャートユニットを被検レンズの任意の像高位置に設定することができる。しかも、チャートの、アームの長さ方向と平行な辺は、常にアームの長さ方向と平行に維持される。また、チャートの、アームの長さ方向と垂直な方向の辺は、常にアームの長さ方向と垂直に維持される。
【0024】
したがって、特定手段、並べ替え手段、間引き手段および演算手段が、チャートのアームの長さ方向と平行な辺と、その長さ方向と垂直な方向の辺とのそれぞれについて処理を行うことで、一度の撮像画像に基づいて、サジッタル方向とメリジオナル方向との両方の変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算することができる。
【0025】
本発明に係る測定システムは、さらに、変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方の空間周波数特性に基づいて、被検レンズの判定を行う判定手段と、を備えるものである。
【0026】
この構成を採用すれば、被検レンズの変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方の測定と、その評価とを、一度に且つ自動的に実行することができる。したがって、効率よく被検レンズの評価を行いうことができ、しかも、適合、不適合の判定結果に基づいて、量産される被検レンズを仕分けることができる。
【0027】
本発明に係る測定方法は、被検レンズによるチャートの像をCCDカメラの複数の受光素子で撮像し、その撮像画像に基づいて変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算する演算方法であって、撮像画像におけるチャートのエッジを含み、且つ、そのエッジの方向に沿って少なくとも2つの受光素子が含まれる幅の長方形の切出領域を特定する特定手段と、長方形の切出領域に含まれる全ての受光素子の輝度データを、それらの輝度値に基づいて降順あるいは昇順に並べ替える並べ替え手段と、並べ替えられた複数の輝度データから、データ列の端から順番に切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように、輝度データを間引く間引き手段と、間引かれた後の複数の輝度データを用いて変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算する演算手段と、を備えるものである。
【0028】
この方法を採用すれば、チャートのエッジに基づいて変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算しているので、スリットを用いた場合に比べて、チャートの明るい部分と暗い部分との輝度差を確保することができる。その結果、周囲が明るくとも、チャートを撮像し、変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算することができる。
【0029】
さらに、この方法では、エッジの方向に沿って少なくとも2つの受光素子が含まれる幅の切出領域を特定し、その切出領域内の複数の受光素子の輝度データをその輝度値に基づいて並べ替えた後に、データ列の端から順番に切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように輝度データを間引いているので、いずれかの受光素子の受光データにノイズ成分が含まれていたとしても、そのノイズ成分を抑制することができる。その結果、ノイズ成分の影響が少ない確からしい変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算することができる。
【0030】
その上、この方法では、切出領域に含まれる全ての受光素子の輝度データを、それらの輝度値に基づいて降順あるいは昇順に並べ替え、並べ替えられた複数の輝度データから、データ列の端から順番に切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように、輝度データを間引いている。したがって、CCDカメラでの受光素子の配列方向と、切出領域の長方形の各辺の方向とが一致していなくとも、つまり、たとえばチャートのエッジが、CCDカメラでの受光素子の配列方向に対して斜めなっている場合であっても、これらが揃っている場合と同様の並べ替え処理と間引き処理とで、簡単に一次元の輝度分布データを生成することができる。
【0031】
その結果、CCDカメラの撮像画像におけるチャートのエッジなどの方向と、CCDカメラの受光素子の配列方向とが異なる場合であっても、これらが揃っている場合と同様の簡単で且つ高速な演算処理で、他の複雑な演算方法と同様の確からしい変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を求めることができる。
【0032】
本発明に係る測定プログラムは、被検レンズによるチャートの像をCCDカメラの複数の受光素子で撮像し、その撮像画像に基づいてMTF値あるいはPTF値を演算する演算プログラムであって、撮像画像におけるチャートのエッジを含み、且つ、そのエッジの方向に沿って少なくとも2つの受光素子が含まれる幅の長方形の切出領域を特定する特定手段と、長方形の切出領域に含まれる全ての受光素子の輝度データを、それらの輝度値に基づいて降順あるいは昇順に並べ替える並べ替え手段と、並べ替えられた複数の輝度データから、データ列の端から順番に切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように、輝度データを間引く間引き手段と、間引かれた後の複数の輝度データを用いて変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算する演算手段と、をコンピュータに実現するものである。
【0033】
この演算プログラムをコンピュータにインストールすれば、チャートのエッジに基づいて変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算しているので、スリットを用いた場合に比べて、チャートの明るい部分と暗い部分との輝度差を確保することができる。その結果、周囲が明るくともチャートを撮像し、変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算することができる。
【0034】
さらに、この演算プログラムをコンピュータにインストールすれば、エッジの方向に沿って少なくとも2つの受光素子が含まれる幅の切出領域を特定し、その切出領域内の複数の受光素子の輝度データをその輝度値に基づいて並べ替えた後に、データ列の端から順番に切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように輝度データを間引いているので、いずれかの受光素子の受光データにノイズ成分が含まれていたとしても、そのノイズ成分を抑制することができる。その結果、ノイズ成分の影響が少ない確からしい変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算することができる。
【0035】
その上、この演算プログラムをコンピュータにインストールすれば、切出領域に含まれる全ての受光素子の輝度データを、それらの輝度値に基づいて降順あるいは昇順に並べ替え、並べ替えられた複数の輝度データから、データ列の端から順番に切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように、輝度データを間引いている。したがって、CCDカメラでの受光素子の配列方向と、切出領域の長方形の各辺の方向とが一致していなくとも、つまり、たとえばチャートのエッジが、CCDカメラでの受光素子の配列方向に対して斜めなっている場合であっても、これらが揃っている場合と同様の並べ替え処理と間引き処理とで、簡単に一次元の輝度分布データを生成することができる。
【0036】
その結果、CCDカメラの撮像画像におけるチャートのエッジなどの方向と、CCDカメラの受光素子の配列方向とが異なる場合であっても、これらが揃っている場合と同様の簡単で且つ高速な演算処理で、他の複雑な演算方法と同様の確からしい変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を求めることができる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る測定システム、演算方法および演算プログラムを、図面に基づいて説明する。
【0038】
なお、測定システムおよび演算プログラムは、レンズ評価システムの構成の一部として説明する。演算方法は、レンズ評価システムの動作の一部として説明する。
【0039】
図1は、本発明の実施の形態に係るレンズ評価システムを示すシステム構成図である。
【0040】
レンズ評価システムは、被検レンズ1の特性を測定するためのチャートを生成するチャート装置2と、このチャート装置2と対向して配置され、被検レンズ1が固定される測定装置本体3と、被検レンズ1を制御する駆動工具4と、コンピュータ5と、を備える。なお、測定装置本体3、駆動工具4およびコンピュータ5は、テーブル6に載せて使用する。
【0041】
測定装置本体3と駆動工具4とはそれぞれ、制御信号ケーブル7でコンピュータ5に接続され、この制御信号ケーブル7を介してコンピュータ5から入力される制御信号に基づいて動作する。このような制御信号ケーブル7としては、たとえば、フラットケーブル、セントロニクスケーブルなどのパラレルケーブル、USB(Universal Serial Bus)ケーブルやSCSI(Small Computer System Interface)ケーブルなどのシリアルケーブルなどを利用することができる。
【0042】
測定装置本体3とコンピュータ5とは、ビデオ信号ケーブル8で接続されている。ビデオ信号ケーブル8は、たとえば、画像信号用の信号線と、垂直同期信号用の信号線と、水平同期信号用の信号線と、を備えるものであればよい。
【0043】
測定装置本体3とチャート装置2とは、チャート点灯制御信号線9で接続されている。
【0044】
なお、測定装置本体3とチャート装置2とは、測定装置本体3の前面に取り付けられた被検レンズ1の光軸11上に、チャート装置2の後述するセンターチャートユニット30(図2参照)の中心、すなわちアーム交差部28が位置するように、互いの位置が位置決めされる。このとき、たとえば、センターチャートユニット30の位置にレーザ光源を替わりに配設するとともに、被検レンズ1の替わりにミラーを配設し、レーザ光のミラーによる反射光が、レーザ光源の位置に戻ってくるように調整した後、ミラーの位置に被検レンズ1を配置することで、被検レンズ1とチャート装置2とを平行にすることができる。なお、測定装置本体3とチャート装置2との距離は、1m〜2m程度でよい。
【0045】
図2(A)は、図1中のチャート装置2を示す装置正面図である。図2(B)は、図2(A)のチャート装置2の装置背面図である。
【0046】
チャート装置2は、高さ調整が可能なメインフレーム21と、メインフレーム21の下端部に四方へ十字形に突出するように固定される4本の脚部22と、メインフレーム21の上端部において互いに交差して取り付けられる2本のアーム23と、を備える。そして、メインフレーム21は、各脚部22の下面に配設されたレベラー24の、メインフレーム21の下面からの突出量が調整されることで、床面に垂直に立つことが可能となる。また、メインフレーム21の高さを調整することで、2本のアーム23の床面からの高さが調整できる。
【0047】
また、2本のアーム23は、メインフレーム21が鉛直に立った状態で、1つの鉛直面内で回転可能に、メインフレーム21の上端部に取り付けられている。また、メインフレーム21の上端部には、この2本のアーム23の交差部と同心に円板形状の目盛り板25が取り付けられている。そして、目盛り板25の目盛りを参考にしつつ、この目盛り板25に形成された2つのスリット26に、各アーム23のアームロックレバー27を固定することで、各アーム23は所定の角度に固定される。
【0048】
各アーム23の正面側には、チャートユニット29,30が取り付けられる。この実施の形態では、アーム交差部28を中心として四方に突出する各部分に、チャートユニット29を2つずつ取り付けている。また、アーム交差部28にも、チャートユニット30が取り付けられている。なお、アーム交差部28を中心として四方に突出する各部分には、チャートユニット29を1つあるいは3つ以上取り付けてもよい。これは、被検レンズ1の検査項目の数による。以下、各アーム23に取り付けられているチャートユニット29と、アーム交差部28に取り付けられているチャートユニット30とを特に区別する場合には、前者を像高チャートユニット29と記載し、後者をセンターチャートユニット30と記載する。
【0049】
各像高チャートユニット29は、チャートロックレバー29aを緩めることで、アーム23の長さ方向に沿って移動する。また、各像高チャートユニット29は、チャートロックレバー29aを締めることで、その締めた位置に固定することができる。各像高チャートユニット29の固定位置は、アーム23の長さ方向に沿って付けられている図示外の目盛りを参考に決めればよい。
【0050】
図3(A)は、図2中のチャートユニット29,30の斜視図である。図3(B)は、図2中のチャートユニット29,30の分解断面図である。
【0051】
チャートユニット29,30は、つや消しの黒色に塗装された略長方体形状のハウジング31と、そのハウジング31内部に配設される電球やハロゲンランプなどの光源32と、ハウジング31の一側面に形成される正方形の貫通孔33と、この貫通孔33と重ねて配設される白色のアクリル板などの拡散板34と、を備える。また、光源32と貫通孔33との間には、更に別の拡散板35が配設され、さらにこれらの拡散板34同士の間には、内面が鏡面仕上げをされた導光路36が形成されている。これら2つの拡散板34と、導光路36とによって、貫通孔33から放射される白色の光は、貫通孔33の各部分で略均一の明るさになる。
【0052】
各チャートユニット29,30の光源32には、チャート点灯制御信号線9が接続される。チャート点灯制御信号線9から点灯信号が入力されると光源32は点灯する。これにより、貫通孔33に近接配置される白色の拡散板34による輝度が高い正方形の白色部分と、その白色部分の周囲全周に渡って形成される、黒色のハウジング31による輝度が低い黒色の部分と、からなるチャートが形成される。2つの拡散板34の背面側に光源32を設けてチャートの白色部分を背面照明で明るくすることで、チャートの黒色部分となるハウジング31との輝度差を大きくすることができる。その結果、チャートの周囲が明るくても、チャートの白色部分と、黒色部分との輝度差は十分に確保される。
【0053】
貫通孔33と、それと重ねて配設される拡散板34との間には、隙間が設けられている。この隙間に、たとえば貫通孔33よりも小さい開口面積を有する正方形の貫通孔を形成した黒色の画用紙などをチャートマスクとして挿入することで、チャートの白色部分のサイズを小さくすることができる。このとき、貫通孔33は、そのチャートマスクの貫通孔によって代替えされる。なお、貫通孔33は、一辺が30mm程度に形成している。
【0054】
この正方形の貫通孔33の各辺は、ハウジング31の各辺と平行に形成されている。ハウジング31は、その対向する二辺がアーム23の長さ方向に沿って配設されている。そのため、像高チャートユニット29の貫通孔33は、その対向する二辺がアーム23の長さ方向と平行になり、且つ、残りの対向する二辺がアーム23の長さ方向と垂直になる。図2に示すように、アーム23を水平以外の角度に設定した場合、像高チャートユニット29によるチャートの正方形の白色部分は、斜めに傾くことになる。それゆえ、図1に示すように、アーム交差部28が被検レンズ1の光軸11上となるように、チャート装置2と被検レンズ1との相対位置を位置決めするだけで、アーム23をどのような角度に設定したとしても、各像高チャートユニット29によるチャートの白色部分の一対の二辺は、常に、その像高位置でのメリジオナル方向およびサジッタル方向に沿った方向となる。
【0055】
図4は、図1中の測定装置本体3の分解図である。
【0056】
測定装置本体3は、ベースプレート41と、顕微鏡42と、顕微鏡42に固定されるCCDカメラ43と、顕微鏡42をベースプレート41上でXYZの3軸方向で移動させる駆動ユニット44と、を備える。ベースプレート41の下面の四隅近傍には、各々1つで計4つのレベラー45が配設されている。なお、測定装置本体3の上部には、DIN(Deutsch Industrie Norm:ドイツ工業規格)レール46が設けられている。このDINレール46に駆動工具4をはめ込むことで、駆動工具4を測定装置本体3の内部に格納することができる。また、測定装置本体3の背面には、24V電源端子47が設けられている。この24V電源端子47に、駆動工具4の後述する電源ユニット63を接続することができる。
【0057】
なお、図4において、X軸方向は、紙面と垂直な方向であり、Y軸方向は、紙面の上下方向であり、Z軸方向は、紙面の左右方向である。顕微鏡42は、その光軸がZ軸方向となるように取り付けられている。
【0058】
また、ベースプレート41には、XY平面と平行となるように、フランジ受部48が立設されている。フランジ受部48には、フランジ取付孔49が形成されている。フランジ受部48に当接することになるとともにフランジ取付孔49に嵌り込むこととなるフランジ50には、被検レンズ1が固定される。被検レンズ1は、フランジ50の中央に設けられる貫通孔に挿入されることで、XY軸方向の位置決めがなされる。フランジ50の被検レンズ1の取付面51と、その裏面52とは、平行に加工されている。そして、駆動ユニット44には、顕微鏡42とともに渦電流式距離センサ53が配設される。渦電流式距離センサ53の検出信号はコントローラ54へ入力される。コントローラ54は、この渦電流式距離センサ53の検出信号に基づいて、渦電流式距離センサ53とフランジ取付孔49に嵌り込んだフランジ50の裏面52との距離が所定の値になるように駆動ユニット44を駆動する。なお、この渦電流式距離センサ53を使用して距離を制御することで、Z軸方向の位置精度は0.5マイクロメートル程度の精度に調整することができる。
【0059】
顕微鏡42をX軸方向あるいはY軸方向に移動させたときに、その駆動方向と、X軸あるいはY軸との間に若干の角度誤差がある場合、顕微鏡42はZ軸方向にも若干だけ移動してしまう。コントローラ54は、このように顕微鏡42がZ軸方向にも若干だけ移動してしまうと、渦電流式距離センサ53の検出信号に基づいて、渦電流式距離センサ53とフランジ50の裏面との距離が所定の値になるように制御する。これにより、顕微鏡42とフランジ50との距離、ひいては、被検レンズ1と顕微鏡42との距離を一定の距離に維持することができる。その結果、被検レンズ1と顕微鏡42とのZ軸方向の距離が変化してしまうことによって生じてしまう撮像画像のぼけを防止することができる。
【0060】
なお、この実施の形態では、顕微鏡42とフランジ50との距離を測定する距離センサとして渦電流式のものを使用したが、レーザなどを用いる他の距離センサを用いてもよい。但し、渦電流式距離センサ53は、比較的に安価で、且つ、数ミクロンオーダでの距離変化を検出することができるので、好適に利用することができる。
【0061】
コントローラ54には、チャート点灯制御信号線9と、制御信号ケーブル7とが接続される。コントローラ54は、制御信号ケーブル7から位置制御信号が入力されると、駆動ユニット44を制御して、顕微鏡42を所定の位置に設定する。また、コントローラ54は、制御信号ケーブル7から撮影信号が入力されると、チャート点灯制御信号線9へ点灯制御信号を出力する。チャート装置2では、指定されたチャートユニットが点灯する。これにより、黒枠の内側に四角い白色部分を有するチャートが形成される。被検レンズ1は、チャートの像を結像する。チャートの像は、顕微鏡42によって拡大され、CCDカメラ43の図示外の受光面に結像させられる。
【0062】
CCDカメラ43には、ビデオ信号ケーブル8が接続される。CCDカメラ43は、その受光面に多数の受光素子がマトリックス状に配列されている。この多数の受光素子で撮像した輝度分布画像が撮像画像としてビデオ信号ケーブル8の画像信号用の信号線から出力される。CCDカメラ43は、画像信号用の信号線へ撮像画像を出力するのと同期して、垂直同期信号と水平同期信号用とをそれぞれの信号線へ出力する。
【0063】
図5は、図1中の駆動工具4を示すブロック図である。
【0064】
駆動工具4は、I/O(Input/Output)ポート61を備えるマイクロコントローラ62と、このマイクロコントローラ62へ電力を供給する電源ユニット63と、を備える。電源ユニット63は、測定装置本体3の24V電源端子47に接続される。
【0065】
マイクロコントローラ62は、I/Oポート61と、プログラムを実行する中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)64と、中央処理装置64がプログラム実行の際に使用するRAM(Random Access Memory)65と、プログラムやデータを記憶する記憶部材66と、これらを接続するシステムバス67と、を備える。I/Oポート61には、制御信号ケーブル7と、被検レンズ1への制御信号線68とが接続される。
【0066】
制御信号ケーブル7から駆動工具4のI/Oポート61へ入力される制御信号は、図6に示す信号フォーマットで入力される。この信号フォーマットでは、24本の信号線を使用する。したがって、24本の信号線の中の最初の8本の信号線は、コンピュータ5から駆動工具4へ工具コマンド用のビット列を送信するために利用される。次の8本の信号線は、駆動工具4からコンピュータ5へステータス用のビット列を送信するために利用される。最後の8本の信号線は、駆動工具4からコンピュータ5へ駆動工具4の識別番号70用のビット列を送信するために利用される。
【0067】
コンピュータ5から駆動工具4へ送信される工具コマンドは、駆動工具4が行う制御を指定するものであり、被検レンズ1の状態を所定の状態に設定するためのものである。このような工具コマンドとしては、たとえば、被検レンズ1をワイド(広角)に設定するワイド設定工具コマンド、テレ(望遠)に設定するテレ設定工具コマンド、ワイドとテレとの中間位置に設定するミドル設定工具コマンド、フォーカスの制御をするフォーカス設定工具コマンド、絞りを設定する絞り設定工具コマンド、テストを行わせるテスト工具コマンド、各種の設定をリセットするためのリセット工具コマンドなどがある。これらの各工具コマンドは、駆動工具4を作成するに当たって、駆動工具4を作成する者が自由に、8ビットで表現される0〜255(256(=28)通り)のいずれかの値のビット列に対応付ける。なお、5ビット(32(=25)通り)のビット列で、一般的な被検レンズ1の全ての制御が可能である。
【0068】
駆動工具4からコンピュータ5へ送信されるステータスは、駆動工具4の動作状態を通知するためのものである。このようなステータスとしては、たとえば、駆動工具4が制御中であることを示すビジー(Busy)ステータス、コマンド制御の失敗によるエラー(Error)ステータス、駆動工具4が初期化されたことを示すクリア(Clr)などがある。各ステータスには、8ビットで表現される0〜255(256(=28)通り)のいずれかの値のビット列に対応付けられる。
【0069】
駆動工具4の識別番号70は、基本的には駆動工具4毎に割り当てられる。但し、1種類の被検レンズ1に対して複数の駆動工具4を作成した場合には、この複数の駆動工具4に共通する識別番号70を割り当てるとよい。このように被検レンズ1の種類毎に異なる識別番号70を利用することで、コンピュータ5では、駆動工具4を接続するだけで、どの被検レンズ1を検査しようとしているのかを把握することができる。各識別番号70には、8ビットで表現される0〜255(256(=28)通り)のいずれかの値のビット列に対応付けられる。
【0070】
マイクロコントローラ62の記憶部材66には、駆動工具制御プログラム69と、駆動工具4の識別番号70と、が記憶されている。マイクロコントローラ62の中央処理装置64は、電源ユニット63からの電力が供給されると、駆動工具制御プログラム69を実行する。これにより、駆動工具制御手段が実現される。
【0071】
駆動工具制御手段は、まず、記憶部材66に記憶されている識別番号70を読出して、I/Oポート61にセットする。また、I/Oポート61に入力される工具コマンド用のビット列を読み込み、その工具コマンド用のビット列に対応する制御信号を制御信号線68へ出力する。被検レンズ1は、この制御信号に応じてその設定状態を変更する。これにより、たとえば、I/Oポート61にワイド設定工具コマンド用のビット列が入力されると、被検レンズ1は、ワイド(広角)に設定される。他にもたとえば、I/Oポート61にテレ設定工具コマンド用のビット列が入力されると、被検レンズ1は、テレ(望遠)に設定される。
【0072】
また、駆動工具制御手段は、I/Oポート61に入力される工具コマンド用のビット列を読み込むとビジーステータスをI/Oポート61に設定する。そして、駆動工具制御手段は、たとえば、被検レンズ1が正しく設定されると、ビジーステータスを解除する。また、駆動工具制御手段は、被検レンズ1が正しく設定できないと、エラーステータスをI/Oポート61に設定する。
【0073】
図7は、図1中のコンピュータ5の内部構造を示すブロック図である。
【0074】
コンピュータ5は、I/Oポート81と、プログラムを実行する中央処理装置(CPU)82と、中央処理装置82がプログラム実行の際に使用するRAM83と、プログラムやデータを記憶する記憶部材84と、これらを接続するシステムバス85と、を備える。I/Oポート81には、モニタ86と、キーボード87と、ポインティングデバイス88と、が接続されている。なお、キーボード87やポインティングデバイス88は、入力デバイスである。
【0075】
I/Oポート81には、制御信号ケーブル7と、ビデオ信号ケーブル8とが接続される。制御信号ケーブル7は、測定装置本体3と、駆動工具4とに接続される。ビデオ信号ケーブル8は、測定装置本体3のCCDカメラ43に接続される。
【0076】
記憶部材84には、被検レンズ評価プログラムとして、初期表示プログラム89と、評価シーケンス生成プログラム90と、評価シーケンス実行プログラム91と、測定プログラム92と、MTF演算プログラム93と、PTF演算プログラム94と、判定プログラム95と、チャート装置設定演算プログラム96と、が記憶されている。
【0077】
入力デバイスによってあるいは自動的に、被検レンズ評価プログラムの実行が指示されると、中央処理装置82は、初期表示プログラム89を実行する。これにより、初期表示手段が実現される。なお、中央処理装置82は、駆動工具4がI/Oポート81に接続されたことを検出して、初期表示プログラム89を実行してもよい。
【0078】
初期表示手段は、図8に示すようなメインウィンドウ画面101をコンピュータ5のモニタ86に表示させる。図8は、コンピュータ5のモニタ86に表示されるメインウィンドウ画面101の一例を示す。
【0079】
メインウィンドウ画面101は、その上半分が測定結果や評価結果などを表示するための表示エリアとなっている。また、メインウィンドウ画面101の下半分は、設定を入力したり、入力されている設定を表示したりする入力エリアとなっている。
【0080】
表示エリア内の左上には、テストモードボタン102と、アジャストボタン103と、クローズボタン104と、が表示されている。表示エリア内には、さらに、グラフ表示部105と、シリアルナンバー入力ボックス106と、判定結果表示部107と、進捗状況表示部108と、カウンタ109と、が設けられている。
【0081】
テストモードボタン102が入力デバイスで操作されると、中央処理装置82は、評価シーケンス実行プログラム91を実行する。これにより、評価シーケンス実行手段が実現される。アジャストボタン103が入力デバイスで操作されると、中央処理装置82は、評価シーケンス生成プログラム90を実行する。これにより、評価シーケンス生成手段が実現される。クローズボタン104が操作されると、中央処理装置82は、メインウィンドウ画面101を閉じて、被検レンズ評価プログラムの実行を終了する。
【0082】
以下、評価シーケンス実行手段が実現されている状態をテストモードと記載し、評価シーケンス生成手段が実現されている状態を設定モードと記載する。
【0083】
グラフ表示部105には、後述するMTFの測定結果と、PTFの測定結果とが表示される。グラフの横軸は、空間周波数(cycle/mm)が表示される。グラフの縦軸は、空間周波数が0のときを100%として正規化した変調率(%)が表示される。なお、PTF用の縦軸は、表示されない。PTFの測定結果は、変調率50%が位相差0で、変調率100%が+180度の位相差で、変調率0%が−180度の位相差となるように、表示される。
【0084】
シリアルナンバー入力ボックス106には、入力デバイスを用いて被検レンズ1のシリアルナンバーが入力される。このシリアルナンバーは、後述する被検レンズ1の判定項目や判定結果などとともに、被検レンズ1の評価ログとして、記憶部材66に記憶される。なお、被検レンズ1のシリアルナンバーが不明である場合には、たとえば評価する日の年月日などを入力してもよい。
【0085】
判定結果表示部107には、後述する判定手段による被検レンズ1の評価結果が表示される。評価結果が適合である場合には「適合」あるいは「Good」と表示され、規格外である場合には「不適合」、「規格外」あるいは「NG」と表示される。
【0086】
進捗状況表示部108には、テストモードでの進捗段階が0−100%のインジケータとして表示される。テストモードを開始した直後は0%であり、テストモードが終了するときは100%である。
【0087】
カウンタ109には、被検レンズ1の評価個数が表示される。テストモードボタン102が操作される度に、1つずつカウントアップする。なお、被検レンズ評価プログラムを起動したときのカウンタ109の値は、0であっても、あるいは、これまでの全ての評価個数の累積値であってもよい。
【0088】
メインウィンドウ画面101の下半分に設けられる入力エリアには、ベーシックセットアップタグボタン111、コントロールタグボタン112、スペシフィケーションタグボタン113、テストシーケンスタグボタン114、リザルトタグボタン115などのボタンと、入力デバイスで選択されたタグボタンに対応する入力画面を表示する入力部と、が設けられている。
【0089】
ベーシックセットアップタグボタン111が入力デバイスにて選択されると、評価シーケンス生成手段は、図8に示すように、入力部に基本設定画面121を表示する。
【0090】
基本設定画面121内には、一般的な項目に関する初期設定欄と、MTFの初期設定欄と、オートフォーカスの初期設定欄と、CCDカメラ43および顕微鏡42の初期設定欄と、駆動ユニット44の初期設定欄と、が設けられている。
【0091】
一般的な項目に関する初期設定欄には、ショーカメラビューチェックボックス122と、テストモードオンスタートアップチェックボックス123と、ディスコンティニュオンNGチェックボックス124と、オートセンタリングチェックボックス125と、制御信号ケーブル7のコモンポート番号を選択する選択ボックス126と、ビデオ信号ケーブル8のコモンポート番号を選択する選択ボックス127と、が表示されている。
【0092】
入力デバイスによって、ショーカメラビューチェックボックス122にチェックが入ると、評価シーケンス実行手段は、ビデオ信号ケーブル8から入力されるCCDカメラ43の撮像画像を、判定結果表示部107に表示する。
【0093】
テストモードオンスタートアップチェックボックス123にチェックが入ると、初期表示手段は、被検レンズ評価プログラムをテストモードで起動する。これにより、生産ラインなどにおいてこのレンズ評価システムを使用する場合に、コンピュータ5の電源を入れて被検レンズ評価プログラムを起動すれば、そのまま測定を開始することが可能となり、毎日の作業を効率化させることができる。なお、コンピュータ5において被検レンズ評価プログラムを自動起動に設定することで、電源を入れるだけで検査作業を開始することができ、さらに毎日の作業を効率化させることができる。
【0094】
ディスコンティニュオンNGチェックボックス124にチェックが入ると、評価シーケンス実行手段は、規格外(NG)の判定結果が生じた時点で評価シーケンスの実行を中断する。
【0095】
オートセンタリングチェックボックス125にチェックが入ると、評価シーケンス実行手段はセンターチャートユニット30での後述するオートフォーカス処理時に、CCDカメラ43の撮像画像の中心にチャートの白色正方形の中心が位置するように、測定装置本体3のコントローラ54へ、位置を補正する制御信号を出力する。これにより、CCDカメラ43の受光面の中心に対して垂直の方向に、センターチャートユニット30の中心を位置させることができ、光軸11のずれや傾きに起因する誤差を無くすことができる。
【0096】
MTFの初期設定欄には、MTFメソッド選択ボックス128と、マキシムレンジ入力ボックス129と、が表示されている。
【0097】
MTFメソッド選択ボックス128では、記憶部材66に複数のMTF演算プログラム93が記憶されている場合に、その内の1つを選択することができる。そして、MTFメソッド選択ボックス128には、入力デバイスで選択されたMTF演算プログラム93が表示される。これにより、たとえば、演算速度が速いMTF演算プログラム93と、演算精度が高いMTF演算プログラム93とを記憶部材66に記憶させるるとともに、MTFメソッド選択ボックス128において、被検レンズ1のグレードなどに応じてこれらの中の一方を選択することで、1つのレンズ評価システムを用いて、汎用的にグレードの異なる複数の被検レンズ1を評価することができる。
【0098】
マキシムレンジ入力ボックス129には、入力デバイスを用いてグラフ表示部105に表示される最大の空間周波数が入力される。後述するMTF演算手段は、0から設定された最大の空間周波数までのMTF値を、グラフ表示部105に表示する。後述するPTF演算手段は、0から設定された最大の空間周波数までのPTF値を、グラフ表示部105に表示する。
【0099】
オートフォーカスの初期設定欄には、ディテクトメソッド選択ボックス130と、オプション入力ボックス131と、バックステップ入力ボックス132と、が表示されている。
【0100】
ディテクトメソッド選択ボックス130では、エッジディテクト、MTFディテクト、グレイディテクト、アキュタンス(Acutance)ディテクトが選択可能である。そして、入力デバイスで選択されたものが、ディテクトメソッド選択ボックス130に表示される。
【0101】
エッジディテクトが選択されると、評価シーケンス実行手段は、オートフォーカス処理時に、顕微鏡42を移動させながら、その顕微鏡42の位置毎にCCDカメラ43から出力される各撮像画像からエッジ画像を生成する。また、評価シーケンス実行手段は、エッジ画像のピーク値が最も大きくなる撮像画像の撮像位置に、顕微鏡42およびCCDカメラ43を設定する。なお、評価シーケンス実行手段は、オプション入力ボックス131に入力された値と対応付けられた、たとえばディファレンシャルやグラディエントなどのオペレータを用いてエッジ画像を生成する。
【0102】
MTFディテクトが選択されると、評価シーケンス実行手段は、オートフォーカス処理時に、顕微鏡42を移動させながら、その顕微鏡42の位置毎にCCDカメラ43から出力される各撮像画像のMTF値を簡易的に演算する。また、評価シーケンス実行手段は、MTF値のグラフ表示での面積が最も大きくなる撮像画像の撮像位置に、顕微鏡42およびCCDカメラ43を設定する。なお、MTF値は、メリジオナル方向とサジッタル方向との両方で演算し、その平均値での面積で評価する。また、評価シーケンス実行手段は、オプション入力ボックス131に入力された値に対応付けられた値までの空間周波数についてMTF値を演算する。
【0103】
グレイディテクトが選択されると、評価シーケンス実行手段は、オートフォーカス処理時に、顕微鏡42を移動させながら、その顕微鏡42の位置毎にCCDカメラ43から出力される各撮像画像の中間調の合計輝度値を演算する。また、評価シーケンス実行手段は、中間調の合計輝度値が最も小さくなる撮像画像の撮像位置に、顕微鏡42およびCCDカメラ43を設定する。
【0104】
アキュタンスディテクトが選択されると、評価シーケンス実行手段は、オートフォーカス処理時に、顕微鏡42を移動させながら、その顕微鏡42の位置毎にCCDカメラ43から出力される各撮像画像のLSF(Line Separate Facility)のRMS(Root Meam Square)値を演算する。また、評価シーケンス実行手段は、RMS値が最も大きくなる撮像画像の撮像位置に、顕微鏡42およびCCDカメラ43を設定する。なお、LSFは、メリジオナル方向とサジッタル方向との両方で演算する。
【0105】
CCDカメラ43および顕微鏡42の初期設定欄には、ホリゾンタルピッチ入力ボックス133と、バーチカルピッチ入力ボックス134と、マグニフィケーション入力ボックス135と、が表示されている。
【0106】
入力デバイスによって、ホリゾンタルピッチ入力ボックス133には、CCDカメラ43の受光素子の水平方向のピッチが入力される。バーチカルピッチ入力ボックス134には、CCDカメラ43の受光素子の垂直方向のピッチが入力される。マグニフィケーション入力ボックス135には、顕微鏡42の倍率が入力される。後述する測定手段は、これらの値を利用して、CCDカメラ43の受光素子同士の間隔が、被検レンズ1の像において、どのくらいの幅に相当するのかを判断する。
【0107】
駆動ユニット44の初期設定欄には、クロック入力ボックス136と、オフセット入力ボックス137と、プレシジョン入力ボックス138と、ロースピードレンジ入力ボックス139と、が表示されている。
【0108】
クロック入力ボックス136には、駆動ユニット44が顕微鏡42をZ軸方向に駆動するための駆動クロックパルスの周波数が入力される。オフセット入力ボックス137には、駆動ユニット44のZ軸原点に対するオフセット値が入力される。プレシジョン入力ボックス138には、駆動ユニット44による顕微鏡42の位置設定精度が入力される。ロースピードレンジ入力ボックス139には、駆動ユニット44が顕微鏡42を通常よりも低速に駆動する範囲が入力される。
【0109】
これらの値は、検査時に、後述する評価シーケンス実行手段が、I/Oポート61から測定装置本体3のコントローラ54へ出力する。コントローラ54は、駆動ユニット44による顕微鏡42の初期設定位置(原点)をオフセット値だけずらす。コントローラ54は、このパルス周波数でパルスを出力する。駆動ユニット44は、このパルスに同期して顕微鏡42をZ軸方向に移動する。駆動ユニット44は、顕微鏡42の位置精度が設定値から位置設定精度の範囲となるように位置の微調整を行う。駆動ユニット44は、原点からロースピードレンジ入力ボックス139に入力された範囲では、顕微鏡42を通常よりも低速で移動する。
【0110】
コントロールタグボタン112が入力デバイスにて選択されると、評価シーケンス生成手段は、図9に示すように、入力部に被検レンズ1の機種別設定画面141を表示する。
【0111】
機種別設定画面141内の左側には、モデルID表示ボックス142と、モデルネーム入力ボックス143と、コントローラ工具コマンドテーブル144と、が表示されている。機種別設定画面141内の右側には、駆動工具4のイニシャライズ欄と、駆動工具4のアフターポジション欄と、被検レンズ1のイメージフォーマット欄と、チャートウィザードボタン155と、が設けられている。
【0112】
モデルID表示ボックス142には、評価シーケンス生成手段がI/Oポート61を介して駆動工具4から読み出した、駆動工具4の識別番号70が表示される。
【0113】
モデルネーム入力ボックス143には、駆動工具4の識別番号70に対応する被検レンズ1の機種名が記憶部材66に記憶されている場合には、被検レンズ1の機種名が表示される。なお、駆動工具4の識別番号70に対応する被検レンズ1の機種名が予め入力されていない場合には、入力デバイスを用いて、モデルネーム入力ボックス143に被検レンズ1の機種名を入力する。
【0114】
コントローラ工具コマンドテーブル144は、コンピュータ5のI/Oポート61から駆動工具4へ送信する各工具コマンド用のビット列と、そのビット列に対応する工具コマンド(文字列)とを対応付けるためのものである。このコントローラ工具コマンドテーブル144は、ズーム列、フォーカス列、アイリス列およびテスト列の4列を備え、各列には0〜7までの8個の工具コマンド設定セルが割り当てられている。内部的には、行番号を二進数化したものが工具コマンド用のビット列の上位3ビットとなる。また、ズーム列には下位2ビットとして「00」が割り当てられ、フォーカス列には下位2ビットとして「01」が割り当てられ、アイリス列には下位2ビットとして「10」が割り当てられ、テスト列には下位2ビットとして「11」が割り当てられている。
【0115】
したがって、たとえば、工具コマンド用のビット列として「00100」が入力された場合に駆動工具4が被検レンズ1をワイドに設定する場合には、ズーム列の行番号1のセルに、「Wide」との文字列(工具コマンド)を書き込む。他にもたとえば、工具コマンド用のビット列として「01010」が入力された場合に駆動工具4が被検レンズ1のシャッタをオープンする場合には、アイリス列の行番号2のセルに、「Shut.open」との文字列(工具コマンド)を書き込む。
【0116】
なお、各セルに書き込んだ文字列は、その後のシーケンスの設定時などにおいて、選択ボックスに、選択項目の一つとして表示される。したがって、後からシーケンスを作成する人が駆動工具4による制御の内容が把握できるものであれば、他の文字列を工具コマンドとしてセルに書き込み、工具コマンドとして利用しても良い。工具コマンドは、日本語の文字列を使用することもできる。
【0117】
駆動工具4のイニシャライズ欄には、リセットチェックボックス145と、アイリスシャッタチェックボックス146と、アイリスシャッタ選択ボックス147と、テストチェックボックス148と、テスト選択ボックス149と、が表示されている。
【0118】
リセットチェックボックス145がチェックされると、評価シーケンス実行手段は、初期設定時に、駆動工具4へリセット工具コマンドを出力する。アイリスシャッタチェックボックス146がチェックされると、評価シーケンス実行手段は、初期設定時に、駆動工具4へ、アイリスシャッタ選択ボックス147にて選択された工具コマンドを出力する。テストチェックボックス148がチェックされると、評価シーケンス実行手段は、初期設定時に、駆動工具4へ、テスト選択ボックス149にて選択された工具コマンドを出力する。
【0119】
駆動工具4のアフターポジション欄には、ズームチェックボックス150と、インケースOK選択ボックス151と、インケースNG選択ボックス152と、が表示されている。
【0120】
ズームチェックボックス150がチェックされると、評価シーケンス実行手段は、検査終了時(検査中断時を含む)に、駆動工具4へ工具コマンドを出力する。検査が正常に終了した場合には、インケースOK選択ボックス151で選択された工具コマンドを出力する。検査が中断した場合には、インケースNG選択ボックス152で選択された工具コマンドを出力する。
【0121】
被検レンズ1のイメージフォーマット欄には、ホリゾンタル入力ボックス153と、バーチカル入力ボックス154と、が表示されている。
【0122】
ホリゾンタル入力ボックス153には、被検レンズ1の水平画面サイズが入力される。バーチカル入力ボックス154には、被検レンズ1の垂直画面サイズが入力される。
【0123】
チャートウィザードボタン155が入力デバイスで操作されると、中央処理装置64は、チャート装置設定演算プログラム96を実行する。これにより、チャート装置設定演算手段が実現される。
【0124】
チャート装置設定演算手段は、図10に示すように、チャートウィザード画面161をモニタ86に表示する。チャートウィザード画面161内には、オブジェクトディスタンス入力ボックス162と、焦点入力ボックス163と、ハイト入力ボックス164と、ディストーション入力ボックス165と、オフセット入力ボックス166と、ホリゾンタル入力ボックス167と、バーチカル入力ボックス168と、が表示されている。
【0125】
チャートウィザード画面161内の右側には、アングル表示ボックス169と、半径表示ボックス170と、半径プラスオフセット表示ボックス171と、半径マイナスオフセット表示ボックス172と、が表示されている。
【0126】
オブジェクトディスタンス入力ボックス162には、測定装置本体3に取り付けられた被検レンズ1と、センターチャートユニット30の前面との間の距離が入力される。焦点入力ボックス163には、被検レンズ1の焦点距離が入力される。ハイト入力ボックス164には、像高チャートユニット29の被検レンズ1での像高が、パーセントで入力される。ディストーション入力ボックス165には、被検レンズ1の収差(ひずみ)がパーセントで入力される。オフセット入力ボックス166には、像高チャートユニット29の固定位置のオフセット値が入力される。ホリゾンタル入力ボックス167には、被検レンズ1の水平画面サイズが入力される。バーチカル入力ボックス168には、被検レンズ1の垂直画面サイズが入力される。
【0127】
そして、これらの入力ボックスに値が入力されると、チャート装置設定演算手段は、その入力されている条件の下での、水平方向を基準としたアーム23の固定角度を演算し、アングル表示ボックス169にその角度を表示する。また、チャート装置設定演算手段は、像高チャートユニット29の固定位置と、それにオフセット値を加減算した値とを演算し、それぞれを半径表示ボックス170、半径プラスオフセット表示ボックス171および半径マイナスオフセット表示ボックス172に表示する。
【0128】
スペシフィケーションタグボタン113が入力デバイスにて選択されると、評価シーケンス生成手段は、図11に示すように、入力部に規格設定画面181をモニタ86に表示する。
【0129】
規格設定画面181内には、スペシフィケーションテーブル182と、ロードテーブルボタン183と、セーブテーブルボタン184と、が表示されている。
【0130】
スペシフィケーションテーブル182は、一般的な表計算二次元テーブルと同様のセル構造を備える。そして、その第一行に、判定に使用する判定コマンドが記入される。最左列に、規格名が記入される。また、その他の各セルには、所定の行に記載された規格名が判定基準として選択されたとき、後述する判定手段が各列に記載された判定コマンドの判定に使用する判定基準値が入力される。
【0131】
判定コマンドとしては、たとえば、アベレージ(AVE)判定コマンド、フォーカス(FOCUS)判定コマンド、レゾリューション(RES:変調度)判定コマンド、二乗平均値(RMS)判定コマンドなどがある。
【0132】
アベレージ判定コマンドが、スペシフィケーションテーブル182の第一行に記述されると、後述する判定手段は、0から、「AVE」の後のセミコロン(:)に続けて入力される数値の周波数(cycle/mm)までのMTF値の平均値を演算し、その平均値がセルに記述された値よりも大きい場合には、適合と判定する。小さい場合には、規格外と判定する。図11の例では、「AVE:100」と記載されているので、0〜100cycle/mmまでのMTF値の平均値を演算することとなる。そして、「Wide Center」の規格の場合には「60」と入力されているので、その平均値が60よりも大きいときに「適合」と判断することとなる。
【0133】
フォーカス判定コマンドが、スペシフィケーションテーブル182の第一行に記述されると、後述する判定手段は、オートフォーカスによって設定された位置の設定値に対するずれ量が、セルに記述された上限値と下限値との間の範囲内である場合には、適合と判定する。上限値を超えるあるいは下限値未満である場合には、規格外と判定する。
【0134】
レゾリューション判定コマンドが、スペシフィケーションテーブル182の第一行に記述されると、後述する判定手段は、「RES」の後のセミコロン(:)に続けて入力されるMTF値以下となってしまう空間周波数が、セルに記述された値よりも大きい場合には、適合と判定する。小さい場合には、規格外と判定する。
【0135】
二乗平均値判定コマンドが、スペシフィケーションテーブル182の第一行に記述されると、後述する判定手段は、0から、「RMS」の後のセミコロン(:)に続けて入力される数値の周波数(cycle/mm)までのMTF値の二乗和平均値を演算し、その二乗和平均値がセルに記述された値よりも大きい場合には、適合と判定する。小さい場合には、規格外と判定する。
【0136】
なお、これらの規格コマンドがないまま、数値のみが第一行に入力された場合には、後述する判定手段は、記入された数値の周波数でのMTF値がセルに記述された値よりも大きい場合には、適合と判定する。小さい場合には、規格外と判定する。図11の例では、第一行の第四列に「40」が記入されているが、これは40cycle/mmでのMTF値がその下に続く各行に記入された値、たとえば「50」の場合には50以上であるときには、適合と判断することとなる。
【0137】
そして、各行がそれぞれ、スペシフィケーションテーブル182の第一列に記載されている規格名の規格となる。評価シーケンス実行手段は、指定された規格名(行)の全ての項目を判定し、全ての項目が適合である場合に、その総合判定として「適合」と判定する。それ以外の場合は、「不適合」と判定する。なお、セルの中に何も記入されていない空欄セルとなっている規格コマンドは判定しない。
【0138】
たとえば、図11に示すように、ワイドセンター(Wide center)の規格を判定手段が実行した場合には、フォーカス位置のずれ量が−0.3mm〜+0.1mmの範囲内であって、MTF値が20%となってしまう空間周波数が120cycle/mm以上であって、40cycle/mmの空間周波数のMTF値(解像度)が50%以上であって、さらに、0から100cycle/mmまでの空間周波数でのMTF値の平均値が60%以上である場合にのみ、「適合」と判定する。それ以外の場合には、「不適合」と判定する。
【0139】
セーブテーブルボタン184が入力デバイスにて選択されると、評価シーケンス生成手段は、スペシフィケーションテーブル182に表示している全ての規格を1つの規格ファイルとして記憶部材66に記憶させる。ロードテーブルボタン183が入力デバイスにて選択されると、評価シーケンス生成手段は、記憶部材66に記憶されている規格ファイルをスペシフィケーションテーブル182に表示する。なお、記憶部材66には、複数の規格ファイルを記憶させてもよい。この場合には、たとえば被検レンズ1のグレード毎に、別々の規格の判定が可能となる。このように、規格については、他のデータとは別のファイルとして保存することで、規格の使いまわしをすることができる。
【0140】
テストシーケンスタグボタン114が入力デバイスにて選択されると、評価シーケンス生成手段は、図12に示すように、入力部に検査シーケンス設定画面191を表示する。
【0141】
検査シーケンス設定画面191には、シーケンスリスト192と、エディットボタン193と、アップボタン194と、ダウンボタン195と、コピーボタン196と、デリートボタン197と、ロードボタン198と、セーブボタン199と、が表示されている。
【0142】
シーケンスリスト192は、評価シーケンス実行手段が実行する評価シーケンスを表示するためのものである。シーケンスリスト192は、その左端列にシーケンスナンバーが表示され、各行が1つのシーケンスステップに対応している。なお、シーケンスナンバーは、自動的に生成される。
【0143】
各シーケンスステップには、被検レンズ1のズームやアイリスの設定と、検査象限の設定、すなわち、どの方向のチャートユニット29,30を使用するかの設定と、像高の設定と、露光回数の設定と、発光させるチャートユニットの番号と、オートフォーカスの有無と、プレスキャンの有無と、フォーカスの固定の有無と、使用する規格の規格名と、が表示される。
【0144】
そして、いずれかのシーケンスステップを入力デバイスで選択した状態で、アップボタン194が操作されると、そのシーケンスステップは、1つ上に移動する。同様の状態で、ダウンボタン195が操作されると、そのシーケンスステップは、1つ下に移動する。コピーボタン196が操作されると、そのシーケンスステップの次に、同一の設定の新たなシーケンスステップが追加される。デリートボタン197が操作されると、そのシーケンスステップが削除される。これにより、後からシーケンスステップを追加したり、一部を削除したりすることができ、過去に作成したシーケンスを用いて効率よく新たなシーケンスを作成することができる。
【0145】
また、セーブボタン199が入力デバイスで操作されると、評価シーケンス生成手段は、シーケンスリスト192に表示されている全てのシーケンスステップをシーケンスファイルとして記憶部材66に保存する。なお、このシーケンスファイルには、他の画面において設定される設定内容も一緒に保存される。ロードボタン198が入力デバイスで操作されると、評価シーケンス生成手段は、記憶部材66に記憶されているシーケンスステップをシーケンスファイルから読み込んで、シーケンスリスト192に表示する。
【0146】
いずれかのシーケンスステップを入力デバイスで選択した状態で、エディットボタン193が操作されると、評価シーケンス生成手段は、図13に示すように、シーケンスエディット画面201をモニタ86に表示する。
【0147】
シーケンスエディット画面201内の中央には、イネーブルチェックボックス202と、規格選択ボックス203と、露光回数入力ボックス204と、チャートコントロールバー205と、象限選択ボックス206と、像高選択ボックス207と、リセットチェックボックス208と、ズームポジション選択ボックス209と、アイリス選択ボックス210と、が表示されている。
【0148】
イネーブルチェックボックス202は、デフォルトでチェックが入っている。このイネーブルチェックボックス202にチェックが入っていない場合、評価シーケンス実行手段は、このシーケンスステップを飛ばして評価シーケンスを実行する。
【0149】
規格選択ボックス203には、スペシフィケーションテーブル182に表示される全ての規格名の中から選択された規格名が表示される。後述する判定手段は、選択された規格名の規格に基づいて、このシーケンスステップの判定をする。
【0150】
露光回数入力ボックス204には、露光回数が入力される。後述する測定手段は、指定された回数だけCCDカメラ43の撮像画像を取得し、この露光回数分の撮像画像に基づいて測定結果を出力する。
【0151】
チャートコントロールバー205には、0から12までの13個の数値がある。したがって、13個のチャートユニット29,30を点灯制御することができる。評価シーケンス実行手段は、スライダが合わされた数値に対応するチャートユニットへ点灯信号を出力する。これにより、設定されたチャートユニットが点灯する。なお、この実施の形態では、図2において、センターチャートユニット30が0番、右上の内側の像高チャートユニット29が1番、左上の内側の像高チャートユニット29が2番、左下の内側の像高チャートユニット29が3番、右下の内側の像高チャートユニット29が4番、右上の外側の像高チャートユニット29が5番、左上の外側の像高チャートユニット29が6番、左下の外側の像高チャートユニット29が7番、右下の外側の像高チャートユニット29が8番に割り当てられている。
【0152】
象限選択ボックス206は、このシーケンスステップで測定する象限を選択する。センターは、中心である原点を意味し、1番が右上の第一象限を意味し、2番が左上の第二象限を意味し、3番が左下の第三象限を意味し、4番が右下の第四象限を意味する。像高選択ボックス207は、このシーケンスステップで発光させるチャートユニット29の像高が、被検レンズ1のイメージフォーマットでのパーセンテージとして入力される。これらの入力に基づいて、評価シーケンス実行手段は、駆動ユニット44へ制御信号を出力する。これにより、顕微鏡42およびCCDカメラ43は、CCDカメラ43の受光面に、点灯したチャートユニットの像が形成される。
【0153】
リセットチェックボックス208にチェックが入ると、評価シーケンス実行手段は、駆動工具4へリセット工具コマンド用のビット列を出力する。ズームポジション選択ボックス209にて、ズーム系の工具コマンドが選択されると、評価シーケンス実行手段は、駆動工具4へズームを制御する工具コマンド用のビット列を出力する。アイリス選択ボックス210にて、アイリス系の工具コマンドが選択されると、評価シーケンス実行手段は、駆動工具4へアイリスを制御する工具コマンド用のビット列を出力する。
【0154】
シーケンスエディット画面201内の右側には、オートフォーカスチェックボックス211と、プレスキャンチェックボックス212と、プレスキャンスピード入力ボックス213と、フォーカスポジション選択ボックス214と、レンズ/CCD切替スイッチ215と、レンズスタート入力ボックス216と、レンズレンジ入力ボックス217と、レンズステップ入力ボックス218と、が表示されている。
【0155】
オートフォーカスチェックボックス211にチェックが入っていると、評価シーケンス実行手段は、オートフォーカス処理を行う。プレスキャンチェックボックス212にチェックが入っている場合には、プレスキャンスピード入力ボックス213に入力されているスピードで、オートフォーカス処理のプレスキャンを行う。これにより、オートフォーカスのレンジが大きい場合であっても、高速にオートフォーカス処理を行うことができる。
【0156】
フォーカスポジション選択ボックス214には、オートフォーカス処理の開始位置が入力される。評価シーケンス実行手段は、オートフォーカス処理開始時に、この指定された位置へ顕微鏡42を移動させる。レンズ/CCD切替スイッチ215においてレンズが選択されると、評価シーケンス実行手段は、駆動工具4へオートフォーカスのための工具コマンドを出力する。レンズ/CCD切替スイッチ215においてCCDが選択されると、評価シーケンス実行手段は、測定装置本体3へオートフォーカスのための工具コマンドを出力する。なお、レンズスタート入力ボックス216には、被検レンズ1でオートフォーカス処理を行う場合のスタート位置が入力され、レンズレンジ入力ボックス217には、被検レンズ1でオートフォーカス処理を行う場合の移動幅が入力され、レンズステップ入力ボックス218には、被検レンズ1でオートフォーカス処理を行う場合のスキャン間隔が入力される。
【0157】
シーケンスエディット画面201内の左側には、シーケンスナンバー表示ボックス219と、アップボタン220と、ダウンボタン221と、コピーボタン222と、デリートボタン223と、OKボタン224と、キャンセルボタン225と、が表示されている。アップボタン220、ダウンボタン221、コピーボタン222、デリートボタン223は、シーケンスエディット画面201に表示するシーケンスステップを切り替えるためのボタンである。
【0158】
OKボタン224が操作されると、評価シーケンス生成手段は、シーケンスエディット画面201を閉じるとともに、そのときにシーケンスエディット画面201に入力されている設定情報に基づいて、そのシーケンスステップの情報を更新する。キャンセルボタン225が操作されると、評価シーケンス生成手段は、シーケンスエディット画面201を閉じる。
【0159】
リザルトタグボタン115が入力デバイスにて選択されると、評価シーケンス生成手段は、図14に示すように、入力部にリザルト画面231を表示する。
【0160】
リザルト画面231には、ヒストリテーブル232と、テストリザルトテーブル233と、セーブデータボタン234と、が表示されている。
【0161】
ヒストリテーブル232には、これまでに測定した複数の被検レンズ1のシリアルナンバー(シリアルナンバー入力ボックス106に入力された番号)と、判定結果とが表示される。
【0162】
テストリザルトテーブル233には、ヒストリテーブル232にて選択された被検レンズ1のシーケンスステップ毎の詳しい判定結果が表示される。具体的には、シーケンス番号と、ズームなどの被検レンズ1の設定、判定結果、などが、シーケンスステップ毎に表示される。
【0163】
セーブデータボタン234が入力デバイスで操作されると、評価シーケンス生成手段は、ヒストリテーブル232に表示されている全ての被検レンズ1の判定結果を、判定結果ファイルとして記憶部材66に記憶させる。
【0164】
このように、評価シーケンス生成手段は、初期表示手段がモニタ86に表示させたメインウィンドウ画面101に対する操作に基づいて、評価シーケンスの各種設定を行う。そして、評価シーケンス生成手段は、記憶部材66に、シーケンスファイルと、規格ファイルと、を記憶させる。このようにシーケンスファイルと、規格ファイルとを別々に記憶することで、過去に作成した規格やシーケンスを組み合わせて再利用することができるので、新たな被検レンズ1のシーケンスや規格を簡単に設定することができる。つまり、この実施の形態に係るレンズ評価システムは、拡張性や汎用性に優れている。
【0165】
次に、評価シーケンス実行手段について説明する。
【0166】
評価シーケンス実行手段は、シーケンスリスト192に表示される各シーケンスステップを、そのシーケンスナンバーの小さい順に順番に実行する。
【0167】
各シーケンスステップでは、評価シーケンス実行手段は、まず、初期設定処理を行う。初期設定処理では、オートフォーカス処理などを行う。たとえば、センターチャートユニット30を用いて評価をするシーケンスステップにおいて、オートフォーカス処理を行う場合には、センターチャートユニット30を点灯させた状態で駆動ユニット44を所定の範囲で駆動し、その中で最適な画像が得られた位置に顕微鏡42およびCCDカメラ43を設定する。これにより、被検レンズ1と、顕微鏡42との相対位置が位置決めされる。
【0168】
初期設定処理が終了すると、評価シーケンス実行手段は、中央処理装置82に、測定プログラム92を実行させる。これにより、特定手段、並べ替え手段および間引き手段としての、測定手段が実現される。測定手段は、チャートコントロールバー205で選択されたチャートユニットを点灯させ、その点灯しているときのCCDカメラ43の撮像画像を取得する。そして、その撮像画像に基づいて、チャートの白黒のエッジを含む一次元の輝度分布データを生成する。
【0169】
一次元の輝度分布データが生成されると、評価シーケンス実行手段は、中央処理装置82に、MTF演算プログラム93およびPTF演算プログラム94を実行させる。これにより、演算手段としてのMTF演算手段と、演算手段としてのPTF演算手段とが実現される。
【0170】
MTF演算手段は、一次元の輝度分布データを微分する。チャートの白黒のエッジはステップ関数とみなすことができる。したがって、チャートの白黒のエッジを含む一次元の輝度分布データを微分することで、インパルス応答データを得ることができる。ステップ関数と、インパルス関数とは、図15に示すように、互いに微分積分の関係にある。また、ステップ関数に基づくステップ応答を微分すると、インパルス関数に基づくインパルス応答を得ることができる。
【0171】
続けて、MTF演算手段は、インパルス応答データをフーリエ変化して、このインパルス応答に含まれる各空間周波数の波形成分の振幅を演算する。MTF演算手段は、各波形成分の振幅を、周波数0の波形成分の振幅で正規化し、それぞれの空間周波数でのMTF値を演算する。
【0172】
PTF演算手段は、同様に一次元の輝度分布データからインパルス応答データを生成し、そのインパルス応答データに基づいて、各空間周波数の波形成分のピーク位置を特定する。そして、その各空間周波数の波形成分のピーク位置が、周波数0の波形成分のピーク位置から、どの程度離れているかに基づいて、ピーク間距離を演算する。さらに、そのピーク間距離が、その空間周波数においてどの程度の位相差となるのかを演算する。なお、ピーク間距離ではなく、ゼロクロス間距離であってもよい。
【0173】
なお、これらMTF演算手段およびPTF演算手段は、少なくともグラフ表示部105に表示される、最大の空間周波数まで演算すればよい。ただし、この実施の形態では、システムにおいて予め定められた空間周波数まで一律に演算する。他にもたとえば、MTF値が、予め定めたパーセント値以下になったら演算を終了するようにしてもよい。
【0174】
MTF値およびPTF値が生成されると、評価シーケンス実行手段は、これらをグラフ表示部105に表示する。また、評価シーケンス実行手段は、中央処理装置82に、判定プログラム95を実行させる。これにより、判定手段が実現される。
【0175】
判定手段は、測定されたMTF値やPTF値を、規格選択ボックス203で選択されている規格名に基づいて、判定する。判定結果は、判定結果表示部107に表示される。
【0176】
評価シーケンス実行手段は、以上の処理をシーケンスステップ毎に実行し、全てのシーケンスステップが終了した場合には、終了処理を実行する。そして、指定された規格の全ての項目をクリアしている場合には、評価シーケンス実行手段は、適合と判定して判定結果表示部107に「適合」と表示するとともに、この判定結果をヒストリテーブル232およびテストリザルトテーブル233へ追加する。逆に、1つでもクリアしていない項目がある場合には、評価シーケンス実行手段は、不適合と判定して判定結果表示部107に「不適合」と表示するとともに、この判定結果をヒストリテーブル232およびテストリザルトテーブル233へ追加する。
【0177】
ここで、測定手段が、CCDカメラ43の撮像画像に基づいて、一次元の輝度分布データを生成するまでの処理について詳しく説明する。
【0178】
図16(A)は、CCDカメラ43の撮像画像241の一例を示す図である。このCCDカメラ43の撮像画像241では、チャートの正方形の白色部分242は、撮像画像241の水平方向と垂直方向とに対して斜めに傾いている。
【0179】
測定手段は、まず、このカメラの撮像画像241に撮像されている正方形の白色部分242の一辺の長さを演算する。この長さに含まれる受光素子の個数をaとする。そして、測定手段は、図16(B)に示すように、白色部分242の中心243から長辺a、短辺a/3の長方形の切出領域244を特定し、その切出領域244に含まれる全ての受光素子の輝度データを抽出する。以下、この受光素子の個数は、便宜上a×a/3個とする。なお、実際には、一定の面積の長方形の切出領域244に含まれる受光素子の個数は、その切り出しアルゴリズムにもよるが、受光素子の配列方向に対する切出領域244の角度が変わると、少しだけ増減する。また、この長方形の切出領域244は、白色部分242と同じ傾きとする。これにより、抽出する長方形の切出領域244には、必ず白色部242分と黒色部分245との境であるエッジ246が含まれ、且つ、このエッジ246は、長方形の切出領域244の長辺と垂直な関係となる。
【0180】
なお、チャートの白色部分は、CCDカメラ43の撮像画像において、切出領域244が長方形に確保できる小ささに形成するとよい。
【0181】
次に、測定手段は、図16(C)に示すように、抽出した全ての輝度データを一次元に配列し、その輝度値の大きさ順に降順あるいは昇順に並べ替える。
【0182】
最後に、測定手段は、並べ替えられた「a×a/3」個の輝度データを、a/3個毎に1つ抽出し、図16(D)に示すように、a個の輝度データからなる一次元の輝度分布データを生成する。なお、a/3個の輝度データから1つの輝度データを生成する間引き処理は、a/3個毎に1つ抽出する方法以外に、a/3個の輝度データの平均値を求めても、中間値を選択してもよい。
【0183】
このように、CCDカメラ43の撮像画像241から、正方形の白色部分242と同様の傾きで長方形の切出領域244の輝度データを抽出し、それをa/3個に1つ抽出することで、一次元の輝度分布データの各輝度データはそれぞれ、基本的に、撮像画像241においてエッジ246の方向に沿って並んでいる複数の受光素子、上述した例ではa/3個の受光素子の輝度データの平均値(中間値)となる。したがって、受光素子に若干の特性ばらつきがあったとしても、あるいは、いずれかの受光素子の輝度データにノイズ成分が含まれていたとしても、その影響を効果的に抑制して、正確な一次元の輝度分布データを得ることができる。この一次元の輝度分布データが先に示したステップ応答の出力に相当するものである。
【0184】
ところで、たとえば、単に、エッジ246に沿った方向毎に複数の受光素子の平均値を演算してもよいが、このように単に平均値を求める場合には、正方形の白色部分242の傾き、つまりエッジ246の傾き毎に応じて、各平均値を演算するために選択する複数の受光素子の選択パターンが変化してしまう。したがって、エッジ246の傾き毎に、1つの輝度データを生成するために異なるアルゴリズムを構築しなければならない。
【0185】
これに対して、この実施の形態のように、輝度データを、抽出した領域244全体で降順または昇順に並べ替え、a/3個ずつ平均値(中間値)を演算することで、非常に簡単なアルゴリズムで、かつ、チャートの角度に拘らずに一定のアルゴリズムで、一次元の輝度分布データを構成する各輝度データを得ることができる。
【0186】
なお、チャートが撮像画像241において傾いていたとしても、この実施の形態で求められる輝度データと、他のアルゴリズムで得られる輝度データとは、ほぼ同一の値となる。特に、抽出する輝度データの数が少なくとも1000画素以上になってくれば、チャートが斜めであってもMTF値やPTF値の再現性が非常に良くなるばかりか、これらが非常に良い精度で一致するようになる。その結果、この実施の形態で求められる輝度データは、ノイズなどの影響を効果的に抑制した、確からしい輝度データとなる。
【0187】
そして、被検レンズ1やCCDカメラ43などの条件にもよるが、チャート装置2と被検レンズ1との距離が1〜2m前後である場合、チャートユニット29,30の正方形の貫通孔33の大きさを、15mm以上、50mm以下とすることで、正方形の白色部分242を撮像画像241内に確実に捉えつつ、一次元の輝度分布データを得るための受光素子として1000画素以上確保することができる。好ましくは、チャートユニット29,30の正方形の貫通孔33の大きさを、20mm以上、40mm以下とすることで、正方形の白色部分242を撮像画像241内に確実に捉えつつ、一次元の輝度分布データを得るための受光素子として3000画素以上を確保することができる。その結果、作業性と、MTF値などの評価精度の向上と、を高度に両立することができる。
【0188】
また、このように、抽出する領域の長辺方向の受光素子の数を、正方形の白色部分242の一辺当たりの受光素子の個数と同じとし、且つ、抽出する領域244に正方形の白色部分の中心243を含めるようにしているので、一次元の輝度分布データとしては、以下の特徴がある。正方形の白色部分242の中心243が必ず含まれているので、たとえ正方形の白色部分242の撮像画像がボケて周りの黒い部分との境界がはっきりしない場合であっても、輝度分布データには、かならず最も白い部分、すなわち白色の中心位置に対応する輝度データが含まれる。このため撮像画像中の最も白い部分を含むデータが得られる。一方、正方形の白色部分の中心243から、白色部分242の一辺の長さ(a)分離れた位置までの範囲が含まれるので、輝度分布データの黒に対応するデータには、ぼけた黒だけではなく、真っ黒に対応する輝度データが極めて高い確立で含まれることとなる。
【0189】
その結果、この輝度分布データを用いてMTF値およびPTF値を演算するための基準となる輝度値として真っ白と真っ黒のものを得ることができ、MTF値およびPTF値の測定精度と再現性とを確保することができる。また、各被検レンズ1のMTF値およびPTF値の測定精度と再現性とを確保することができるため、異なる被検レンズ1同士のMTF値同士あるいはPTF値同士を比較し、それらの間での相対評価が可能となる。
【0190】
それゆえ、理論値を実質的に求めることができない白色光をチャートユニット29,30に使用しているにもかかわらず、たとえば、マスターとなる被検レンズ1のMTF値に基づいて規格を決定し、その規格に基づいて他の被検レンズ1の良否を判定することができる。
【0191】
さらに、このように、エッジ246に沿った方向での受光素子の数を、正方形の白色部分242の一辺当たりの受光素子の個数の1/3とすることで以下の効果がある。撮像画像241において正方形の白色部分242と黒色部分245のとの境目のエッジ246は、シャープではなく、ぼやけている。そのため、たとえば、図17に示すように、a×aの範囲251を抽出した場合には、本来の右側のエッジ252での輝度分布だけでなく、上下のエッジ253,254での輝度分布が、抽出する領域251内に含まれてしまう。これでは、右側のエッジ252での正確な一次元の輝度分布データをえることはできない。
【0192】
したがって、正方形の白色部分242の一辺の1/2〜1/4の範囲をエッジ252に沿った方向での抽出幅、特に1/2以下の抽出幅とすることで、上下のエッジ253,254の影響を受けないようにすることができる。また、1/4以上の抽出幅とすることで、切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように輝度データを間引くことによる、ノイズ成分の抑制効果を損なってしまうこともない。
【0193】
以上のように、この実施の形態に係るレンズ評価システムを使用することで、CCDカメラ43で、被検レンズ1によるチャートの像を撮像し、その撮像画像に基づいてMTF値あるいはPTF値を演算することができる。
【0194】
しかも、この構成では、チャートのエッジに基づいてMTF値およびPTF値の中の少なくとも一方を演算しているので、スリットを用いた場合に比べて、チャートの明るい部分と暗い部分との輝度差を確保することができる。その結果、周囲が明るくとも、チャートを撮像し、MTF値あるいはPTF値を演算することができる。加えて、光源32を用いてチャートの白い部分を明るくしているため、チャートの明暗の輝度差をさらに向上させることができ、周囲が通常の室内のように明るい場合であっても、暗い場合と同等のMTF値やPTF値を確実に演算することができる。
【0195】
さらに、この構成では、エッジの方向に沿って少なくとも2つの受光素子が含まれる幅の長方形の切出領域を特定し、その切出領域内の複数の受光素子の輝度データをその輝度値に基づいて並べ替えた後に、データ列の端から順番に長方形の切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように輝度データを間引いているので、いずれかの受光素子の受光データにノイズ成分が含まれていたとしても、そのノイズ成分を抑制することができる。その結果、ノイズ成分の影響が少ない、確からしいMTF値あるいはPTF値を演算することができる。
【0196】
その上、この構成では、切出領域に含まれる全ての受光素子の輝度データを、それらの輝度値に基づいて降順あるいは昇順に並べ替え、並べ替えられた複数の輝度データから、データ列の端から順番に切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように、上記輝度データを間引いている。したがって、CCDカメラ43での受光素子の配列方向と、切出領域の長方形の各辺の方向とが一致していなくとも、つまり、たとえばチャートのエッジがCCDカメラ43での受光素子の配列方向に対して斜めなっている場合であっても、これらが揃っている場合と同様の並べ替え処理と間引き処理とで、簡単に一次元の輝度分布データを生成することができる。
【0197】
その結果、チャートがCCDカメラ43に対して斜めであっても、これらが揃っている場合と同様の簡単で且つ高速な演算処理で、他の複雑なMTFやPTFの演算方法と同様の確からしいMTF値やPTF値を求めることができる。
【0198】
それゆえ、被検レンズ1を評価する作業者は、この実施の形態に係るレンズ評価システムを使用することで、非常に能率良く被検レンズ1を評価することができる。
【0199】
この実施の形態では、被検レンズ1の光軸11を中心としてアーム23を回転させ、像高チャートユニット29をアーム23上で移動させることで、像高チャートユニット29を被検レンズ1の任意の像高位置に設定することができる。しかも、像高チャートユニット29によって形成されるチャートの、アーム23の長さ方向と平行な辺は、常にアーム23の長さ方向と平行に維持される。また、チャートの、アーム23の長さ方向と垂直な方向の辺は、常にアームの長さ方向と垂直に維持される。
【0200】
したがって、評価シーケンス実行手段、測定手段、MTF演算手段およびPTF演算手段が、チャートのアーム23の長さ方向と平行な辺と、その長さ方向と垂直な方向の辺とのそれぞれについて処理を行うことで、一度の撮像画像に基づいて、サジッタル方向とメリジオナル方向との両方のMTF値やPTF値を演算することができる。
【0201】
この実施の形態では、被検レンズ1のMTF値あるいはPTF値の測定と、その評価とを、一度に且つ自動的に実行することができる。したがって、効率よく被検レンズ1の評価を行いうことができ、しかも、適合、不適合の判定結果に基づいて、量産される被検レンズ1を仕分けることができる。
【0202】
以上の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。
【0203】
たとえば、上記実施の形態では、正方形の白色部分を備えるチャートを使用している。この他にもたとえば、チャートの白色部分は長方形であっても、あるいは、三角形や円などの他の形であってもよい。チャートの白色部分を円とした場合には、円弧のエッジを直線とみなすことができる範囲の切出し領域を特定することで、メリジオナル方向やサジッタル方向だけでなく、他の任意の方向のMTF値やPTF値を演算することができる。また、チャートの白色部分と黒色部分とは、逆になっていてもよい。
【0204】
上記実施の形態では、白色部分と黒色部分とのエッジを撮像してMTF値やPTF値を求めている。この他にもたとえば、特定の色のMTF値やPTF値を演算したい場合には、黒色部分をその色の補色とするとよい。これにより、特定の色成分のMTF値やPTF値を求めることができる。また、CCDカメラ43の前後に色フィルタを設けることでも、特定の波長の単色光(可視光だけでなく、赤外線や紫外線なども含む)のMTF値やPTF値を演算することができる。
【0205】
【発明の効果】
本発明では、CCDカメラの撮像画像におけるチャートのエッジなどの方向と、CCDカメラの受光素子の配列方向とが異なる場合であっても、並べ替え処理と間引き処理とで、簡単に一次元の輝度分布データを生成することができる。
【0206】
その結果、本発明では、CCDカメラの撮像画像におけるチャートのエッジの方向と、CCDカメラの受光素子の配列方向とが異なる場合であっても、これらが揃っている場合と同様の簡単で且つ高速な演算処理で、MTF値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施の形態に係るレンズ評価システムを示すシステム構成図である。
【図2】図1のレンズ評価システム中のチャート装置を示す図で、(A)は、チャート装置の正面図で、(B)は、チャート装置の背面図である。
【図3】図2のチャート装置に組み込まれているチャートユニットを示す図で、(A)は、チャートユニットの斜視図で、(B)は、チャートユニットの断面図である。
【図4】図1中の測定装置本体の分解図である。
【図5】図1中の駆動工具を示すブロック図である。
【図6】図1中の駆動工具とコンピュータとの間で送受信される制御信号の信号フォーマットである。
【図7】図1中のコンピュータの内部構造を示すブロック図である。
【図8】図7に示すコンピュータのモニタに表示されるメインウィンドウ画面の一例を示す図である。
【図9】図7に示すコンピュータのメインウィンドウ画面内に表示される被検レンズの機種別設定画面の一例を示す図である。
【図10】図7に示すコンピュータのモニタに表示されるチャートウィザード画面の一例を示す図である。
【図11】図7に示すコンピュータのメインウィンドウ画面内に表示される規格設定画面の一例を示す図である。
【図12】図7に示すコンピュータのメインウィンドウ画面内に表示される検査シーケンス設定画面の一例を示す図である。
【図13】図7に示すコンピュータのメインウィンドウ画面内に表示されるシーケンスエディット画面の一例を示す図である。
【図14】図7に示すコンピュータのメインウィンドウ画面内に表示されるリザルト画面の一例を示す図である。
【図15】ステップ関数と、インパルス関数との関係を説明するための説明図である。
【図16】図1のレンズ評価システムにおいて輝度分布データ(ステップ応答)を得るための処理方法を説明するための図で、(A)は、CCDカメラの撮像画像(チャート)と切出領域との関係を示す説明図で、(B)は、切出領域の一例を示す説明図で、(C)は、輝度値の大きさ順に並べ替え処理がされたデータで、(D)は、間引きされた後の一次元の輝度分布データを示す説明図である。
【図17】CCDカメラの撮像画像(チャート)と切出領域との関係の他の例を示す図で、実施の形態の場合との比較のための説明図である。
【図18】従来のCCDカメラを用いた測定システムにおける問題点を説明するための説明図である。
【符号の説明】
1 被検レンズ
11 光軸
23 アーム
29 像高チャートユニット(チャートユニット)
30 センターチャートユニット(チャートユニット)
43 CCDカメラ
82 中央処理装置(特定手段の一部、並べ替え手段の一部、間引き手段の一部、演算手段の一部)
92 測定プログラム(特定手段の一部、並べ替え手段の一部、間引き手段の一部)
93 MTF演算プログラム(演算手段の一部)
94 PTF演算プログラム(演算手段の一部)
241 撮像画像
242 白色部分
244 切出領域
245 黒色部分
246 エッジ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a measurement system, a calculation method, and a calculation program for calculating at least one of a modulation transfer function (MTF) and a phase transfer function (PTF) of a test lens.
[0002]
[Prior art]
A measurement system that calculates a modulation transfer function (MTF) of a lens to be measured captures an oblique stripe chart or a vertical stripe chart for measuring the resolution with a CCD (Charge Coupled Device) camera through the lens to be measured. An MTF value is calculated by processing a captured image (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-142292 (paragraph number 0011, FIGS. 2 and 3)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When a diagonal stripe chart or a vertical stripe chart for measuring the resolution is captured by a CCD camera through a lens to be measured, and an image captured by the CCD camera is processed to calculate an MTF value, the MTF value is calculated based on the edge of the stripe from the chart. After extracting a luminance distribution in a direction perpendicular to the above, the luminance distribution is obtained by performing a Fourier transform.
[0005]
The CCD camera has a plurality of light receiving elements arranged in a matrix on a light receiving surface, and outputs luminance distribution data based on luminance data output from the plurality of light receiving elements.
[0006]
Therefore, as shown in FIG. 18, when the edge 302 of the chart is oblique with respect to the arrangement direction of the plurality of light receiving elements 301, based on the image captured by the CCD camera, One-dimensional luminance distribution data in the appropriate direction A is calculated, and the MTF value is calculated based on the one-dimensional luminance distribution data.
[0007]
On the other hand, when the edge 302 of the chart is aligned with the arrangement direction of the plurality of light receiving elements 301, predetermined one-dimensional luminance distribution data is extracted from the image captured by the CCD camera, and the extracted one-dimensional luminance distribution data is extracted. The MTF value may be calculated based on the luminance distribution data.
[0008]
As described above, in the conventional measurement system, different calculation processing is performed depending on whether the chart edge is oblique to the arrangement direction of the plurality of light receiving elements of the CCD camera or when the chart edges are aligned. MTF values must be calculated.
[0009]
The present invention has been made to solve the above problems, and even when the direction of the edge of the chart in the captured image of the CCD camera is different from the arrangement direction of the light receiving elements of the CCD camera, these are not changed. It is an object of the present invention to obtain a measurement system, a calculation method, and a calculation program capable of obtaining an MTF value by the same simple and high-speed calculation processing as in the case where they are provided.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The measurement system according to the present invention includes a CCD camera that captures an image of a chart by a test lens with a plurality of light receiving elements and outputs the captured image, and includes an edge of the chart in the captured image, and in a direction of the edge. Means for specifying a cutout area having a width including at least two light receiving elements along the way, and rearranging the luminance data of all the light receiving elements included in the cutout area in descending or ascending order based on the luminance values. Rearranging means, and generating the luminance data from the rearranged plurality of luminance data such that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the cutout region in order from the end of the data string. Thinning-out means, and arithmetic means for calculating at least one of a modulation transfer function and a phase transfer function of the lens to be inspected using a plurality of luminance data after thinning, It is as it has.
[0011]
With this configuration, the CCD camera can capture an image of the chart by the lens to be inspected, and can calculate at least one of the modulation transfer function and the phase transfer function of the lens to be inspected based on the captured image. .
[0012]
Moreover, in this configuration, since at least one of the modulation transfer function and the phase transfer function is calculated based on the edge of the chart, the brightness of the bright and dark portions of the chart is lower than when the slit is used. The difference can be secured. As a result, the chart can be imaged even if the surroundings are bright, and at least one of the modulation transfer function and the phase transfer function can be calculated.
[0013]
Further, in this configuration, a cutout region having a width including at least two light receiving elements is specified along the direction of the edge, and the luminance data of the plurality of light receiving elements in the cutout region are arranged based on the luminance values. After the switching, the luminance data is thinned out so that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the cutout area in order from the end of the data string. Even if the data includes a noise component, the noise component can be suppressed. As a result, it is possible to calculate at least one of a modulation transfer function and a phase transfer function that are likely to be less affected by noise components.
[0014]
In addition, in this configuration, the luminance data of all the light receiving elements included in the cut-out area are rearranged in descending or ascending order based on the luminance values, and a plurality of rearranged luminance data are arranged at the end of the data string. , The luminance data is thinned out such that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the cutout area. Therefore, even if the direction of arrangement of the light receiving elements in the CCD camera does not match the direction of each side of the rectangle of the cutout area, that is, for example, the edge of the chart is aligned with the direction of arrangement of the light receiving elements in the CCD camera. Even if they are oblique, it is possible to easily generate one-dimensional luminance distribution data by the same rearrangement processing and thinning processing as when they are aligned.
[0015]
As a result, even when the direction such as the edge of the chart in the captured image of the CCD camera is different from the arrangement direction of the light receiving elements of the CCD camera, the same simple and high-speed arithmetic processing as when these are aligned is performed. Thus, a reliable modulation transfer function similar to that of other complicated calculation methods can be obtained.
[0016]
In the measurement system according to the present invention, the chart further includes a substantially square or substantially rectangular white portion provided with a black portion around the white portion, and the specifying means includes a length of a side perpendicular to an edge of the white portion. A rectangular cutout region having a length corresponding to the length is specified from the center of the white portion in a direction perpendicular to the edge.
[0017]
If this configuration is adopted, the cutout area always includes the central portion of the white portion and the black portion. Therefore, the one-dimensional luminance distribution data generated by the thinning means always includes luminance data corresponding to pure white and luminance data corresponding to pure black even if the captured image is blurred. As a result, a luminance value serving as a reference for calculating at least one of the modulation transfer function and the phase transfer function using the luminance distribution data is stabilized to pure white and pure black, and At least one of the reproducibility can be secured. Further, since reproducibility of at least one of the modulation transfer function and the phase transfer function of each test lens can be ensured, the modulation transfer functions of different test lenses or the phase transfer functions are compared with each other. It is possible to make a relative evaluation between. Therefore, in spite of using white light for which the theoretical value cannot be substantially determined for the chart unit, for example, at least one of the modulation transfer function and the phase transfer function of the master lens to be measured is used. The standard can be determined based on the standard, and the quality of another test lens can be determined based on the standard.
[0018]
In the measurement system according to the present invention, the width of the rectangular cutout region is 2〜 to 1 / of the length of the edge of the white portion.
[0019]
With this configuration, it is possible to prevent the luminance distribution data from being affected by the luminance distribution due to other edges of the white portion. Further, the effect of suppressing the noise component is not impaired by thinning out the luminance data so that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the cutout region.
[0020]
In the measurement system according to the present invention, further, the white portion has such a size that the light receiving element included in the cutout region is at least 1000 or more, and is small enough that the cutout region is secured in a rectangular shape. Things.
[0021]
With this configuration, even if the chart is oblique, the reproducibility of at least one of the modulation transfer function and the phase transfer function is extremely improved. In addition, it matches with at least one of the modulation transfer function and the phase transfer function obtained by another calculation method with very good accuracy. As a result, the luminance data is likely luminance data in which the influence of noise and the like is effectively suppressed.
[0022]
The measurement system according to the present invention further includes an arm rotatable about a light axis of the lens to be measured in a plane perpendicular to the optical axis, an image height chart unit movably mounted on the arm, and an image height. Formed in the chart unit, a rectangular or square chart composed of sides parallel to the length direction of the arm and sides perpendicular to the length direction, comprising: a specifying unit, a rearranging unit, a thinning unit, The calculation means performs processing on each of a side parallel to the length direction of the arm of the chart and a side perpendicular to the length direction.
[0023]
If this configuration is adopted, the image height chart unit can be set at an arbitrary image height position of the test lens by rotating the arm about the optical axis and moving the image height chart unit on the arm. . In addition, the side of the chart parallel to the arm length direction is always maintained parallel to the arm length direction. The side of the chart in the direction perpendicular to the length direction of the arm is always maintained perpendicular to the length direction of the arm.
[0024]
Therefore, once the specifying unit, the rearranging unit, the thinning unit, and the calculating unit perform processing on each of the side parallel to the length direction of the arm of the chart and the side perpendicular to the length direction, one time. , At least one of the modulation transfer function and the phase transfer function in both the sagittal direction and the meridional direction can be calculated.
[0025]
The measurement system according to the present invention further includes a determination unit that determines the lens to be inspected based on at least one spatial frequency characteristic of the modulation transfer function and the phase transfer function.
[0026]
With this configuration, the measurement and the evaluation of at least one of the modulation transfer function and the phase transfer function of the test lens can be performed at once and automatically. Therefore, the test lenses can be efficiently evaluated, and the test lenses to be mass-produced can be sorted based on the determination result of the conformity or the non-conformity.
[0027]
A measurement method according to the present invention is a calculation method of capturing an image of a chart by a lens to be inspected by a plurality of light receiving elements of a CCD camera and calculating at least one of a modulation transfer function and a phase transfer function based on the captured image. A specifying means for specifying a rectangular cutout area including a chart edge in a captured image, and including at least two light receiving elements along a direction of the edge; and a rectangular cutout area. A rearranging unit that rearranges the luminance data of all the contained light receiving elements in descending or ascending order based on their luminance values, and from a plurality of rearranged luminance data, a cutout area is sequentially cut from the end of the data string. A thinning unit for thinning out the luminance data and a plurality of luminance data after the thinning are used so that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width. In which and a calculating means for calculating at least one among the tone transfer function and the phase transfer function.
[0028]
According to this method, at least one of the modulation transfer function and the phase transfer function is calculated based on the edge of the chart. A luminance difference can be secured. As a result, even if the surroundings are bright, the chart can be imaged and at least one of the modulation transfer function and the phase transfer function can be calculated.
[0029]
Further, in this method, a cutout region having a width including at least two light receiving elements is specified along the direction of the edge, and the luminance data of the plurality of light receiving elements in the cutout region are arranged based on the luminance values. After the switching, the luminance data is thinned out so that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the cutout area in order from the end of the data string. Even if the data includes a noise component, the noise component can be suppressed. As a result, it is possible to calculate at least one of a modulation transfer function and a phase transfer function that are likely to be less affected by noise components.
[0030]
In addition, in this method, the luminance data of all the light receiving elements included in the cut-out area are rearranged in descending or ascending order based on the luminance values, and the rearranged plural luminance data are used to determine the end of the data string. , The luminance data is thinned out such that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the cutout area. Therefore, even if the direction of arrangement of the light receiving elements in the CCD camera does not match the direction of each side of the rectangle of the cutout area, that is, for example, the edge of the chart is aligned with the direction of arrangement of the light receiving elements in the CCD camera. Even if they are oblique, it is possible to easily generate one-dimensional luminance distribution data by the same rearrangement processing and thinning processing as when they are aligned.
[0031]
As a result, even when the direction such as the edge of the chart in the captured image of the CCD camera is different from the arrangement direction of the light receiving elements of the CCD camera, the same simple and high-speed arithmetic processing as when these are aligned is performed. Thus, at least one of a likely modulation transfer function and a phase transfer function similar to other complicated calculation methods can be obtained.
[0032]
The measurement program according to the present invention is an arithmetic program that captures an image of a chart by a lens to be inspected by a plurality of light receiving elements of a CCD camera and calculates an MTF value or a PTF value based on the captured image. Specifying means for specifying a rectangular cutout area having a width including at least two light receiving elements along the direction of the edge, including the edge of the chart; and all light receiving elements included in the rectangular cutout area. A rearrangement means for rearranging the luminance data in descending or ascending order based on the luminance values, and a light receiving element included in the width of the cutout region in order from the end of the data string from the rearranged plural luminance data. A thinning-out means for thinning out the luminance data and a modulation transfer function and a plurality of luminance data which have been thinned out so that one luminance data is generated for each number. Calculating means for calculating at least one among the fine phase transfer function, a is realized in a computer.
[0033]
If this calculation program is installed in the computer, at least one of the modulation transfer function and the phase transfer function is calculated based on the edge of the chart. It is possible to secure a luminance difference from the portion. As a result, the chart can be imaged even if the surroundings are bright, and at least one of the modulation transfer function and the phase transfer function can be calculated.
[0034]
Further, if this calculation program is installed in a computer, a cutout area having a width including at least two light receiving elements is specified along the direction of the edge, and the luminance data of the plurality of light receiving elements in the cutout area is obtained. After rearrangement based on the luminance value, the luminance data is thinned out so that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the cutout area in order from the end of the data string. Even if the light receiving data of such a light receiving element includes a noise component, the noise component can be suppressed. As a result, it is possible to calculate at least one of a modulation transfer function and a phase transfer function that are likely to be less affected by noise components.
[0035]
In addition, if this arithmetic program is installed in the computer, the luminance data of all the light receiving elements included in the cutout area are rearranged in descending or ascending order based on the luminance values, and the rearranged plural luminance data are arranged. Therefore, the luminance data is thinned out such that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the cutout area in order from the end of the data string. Therefore, even if the direction of arrangement of the light receiving elements in the CCD camera does not match the direction of each side of the rectangle of the cutout area, that is, for example, the edge of the chart is aligned with the direction of arrangement of the light receiving elements in the CCD camera. Even if they are oblique, it is possible to easily generate one-dimensional luminance distribution data by the same rearrangement processing and thinning processing as when they are aligned.
[0036]
As a result, even when the direction such as the edge of the chart in the captured image of the CCD camera is different from the arrangement direction of the light receiving elements of the CCD camera, the same simple and high-speed arithmetic processing as when these are aligned is performed. Thus, at least one of a likely modulation transfer function and a phase transfer function similar to other complicated calculation methods can be obtained.
[0037]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a measurement system, a calculation method, and a calculation program according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0038]
The measurement system and the calculation program will be described as a part of the configuration of the lens evaluation system. The calculation method will be described as a part of the operation of the lens evaluation system.
[0039]
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a lens evaluation system according to an embodiment of the present invention.
[0040]
The lens evaluation system includes a chart device 2 that generates a chart for measuring the characteristics of the test lens 1, a measuring device main body 3 that is disposed to face the chart device 2, and to which the test lens 1 is fixed, A drive tool 4 for controlling the lens 1 to be inspected and a computer 5 are provided. Note that the measuring device main body 3, the driving tool 4, and the computer 5 are used by being mounted on a table 6.
[0041]
The measuring device main body 3 and the driving tool 4 are each connected to a computer 5 via a control signal cable 7 and operate based on a control signal input from the computer 5 via the control signal cable 7. As such a control signal cable 7, for example, a parallel cable such as a flat cable or a Centronics cable, or a serial cable such as a USB (Universal Serial Bus) cable or a SCSI (Small Computer System Interface) cable can be used.
[0042]
The measuring device body 3 and the computer 5 are connected by a video signal cable 8. The video signal cable 8 only needs to include, for example, a signal line for an image signal, a signal line for a vertical synchronization signal, and a signal line for a horizontal synchronization signal.
[0043]
The measurement device main body 3 and the chart device 2 are connected by a chart lighting control signal line 9.
[0044]
In addition, the measuring device main body 3 and the chart device 2 are disposed on the optical axis 11 of the lens 1 to be measured attached to the front surface of the measuring device main body 3 with a center chart unit 30 (see FIG. 2) of the chart device 2 described later. The positions of each other are positioned so that the center, that is, the arm intersection 28 is located. At this time, for example, a laser light source is provided in place of the center chart unit 30 and a mirror is provided in place of the lens 1 to be tested, and the reflected light of the laser light by the mirror returns to the position of the laser light source. After the adjustment, the test lens 1 and the chart device 2 can be made parallel by disposing the test lens 1 at the position of the mirror. Note that the distance between the measurement device main body 3 and the chart device 2 may be about 1 m to 2 m.
[0045]
FIG. 2A is an apparatus front view showing the chart apparatus 2 in FIG. FIG. 2B is a rear view of the chart device 2 of FIG. 2A.
[0046]
The chart device 2 includes a main frame 21 that can be adjusted in height, four legs 22 fixed to the lower end of the main frame 21 so as to project in a cross shape in four directions, and an upper end of the main frame 21. And two arms 23 that are attached to cross each other. The main frame 21 can stand perpendicular to the floor surface by adjusting the amount of projection of the leveler 24 disposed on the lower surface of each leg 22 from the lower surface of the main frame 21. In addition, by adjusting the height of the main frame 21, the height of the two arms 23 from the floor surface can be adjusted.
[0047]
The two arms 23 are attached to the upper end of the main frame 21 so as to be rotatable in one vertical plane with the main frame 21 standing vertically. A disc-shaped scale plate 25 is attached to the upper end of the main frame 21 concentrically with the intersection of the two arms 23. Then, by referring to the scale of the scale plate 25 and fixing the arm lock lever 27 of each arm 23 to two slits 26 formed in the scale plate 25, each arm 23 is fixed at a predetermined angle. You.
[0048]
On the front side of each arm 23, chart units 29 and 30 are attached. In this embodiment, two chart units 29 are attached to each part protruding in four directions with the arm intersection 28 as the center. The chart unit 30 is also attached to the arm intersection 28. One or three or more chart units 29 may be attached to each part projecting in four directions around the arm intersection 28. This depends on the number of inspection items of the lens 1 to be inspected. Hereinafter, when the chart unit 29 attached to each arm 23 and the chart unit 30 attached to the arm intersection 28 are particularly distinguished from each other, the former is referred to as the image height chart unit 29, and the latter is referred to as the center. Described as a chart unit 30.
[0049]
Each image height chart unit 29 moves along the length direction of the arm 23 by loosening the chart lock lever 29a. Further, each image height chart unit 29 can be fixed at the tightened position by tightening the chart lock lever 29a. The fixing position of each image height chart unit 29 may be determined with reference to a scale (not shown) provided along the length direction of the arm 23.
[0050]
FIG. 3A is a perspective view of the chart units 29 and 30 in FIG. FIG. 3B is an exploded sectional view of the chart units 29 and 30 in FIG.
[0051]
The chart units 29 and 30 are formed on a substantially rectangular housing 31 painted in matte black, a light source 32 such as a light bulb or a halogen lamp disposed inside the housing 31, and one side surface of the housing 31. And a diffusion plate 34 such as a white acrylic plate disposed so as to overlap the through hole 33. Further, another diffusion plate 35 is provided between the light source 32 and the through hole 33, and a light guide path 36 whose inner surface is mirror-finished is formed between these diffusion plates 34. ing. By these two diffusion plates 34 and the light guide path 36, white light radiated from the through hole 33 has substantially uniform brightness at each part of the through hole 33.
[0052]
The chart lighting control signal line 9 is connected to the light source 32 of each of the chart units 29 and 30. When a lighting signal is input from the chart lighting control signal line 9, the light source 32 is turned on. Thus, a square white portion with high luminance by the white diffusion plate 34 disposed close to the through hole 33 and a black color with low luminance by the black housing 31 formed around the entire periphery of the white portion. And a chart consisting of By providing the light source 32 on the back side of the two diffusing plates 34 and brightening the white portion of the chart by back illumination, the difference in luminance between the black portion of the chart and the housing 31 can be increased. As a result, even when the periphery of the chart is bright, a sufficient luminance difference between the white portion and the black portion of the chart is ensured.
[0053]
A gap is provided between the through hole 33 and the diffusion plate 34 that is disposed so as to overlap with the through hole 33. By inserting, as a chart mask, black drawing paper having a square through hole having an opening area smaller than that of the through hole 33 into the gap as a chart mask, the size of the white portion of the chart can be reduced. At this time, the through hole 33 is replaced by the through hole of the chart mask. The through-hole 33 is formed so that one side is about 30 mm.
[0054]
Each side of the square through hole 33 is formed in parallel with each side of the housing 31. Two opposite sides of the housing 31 are arranged along the length direction of the arm 23. Therefore, the two opposite sides of the through hole 33 of the image height chart unit 29 are parallel to the length direction of the arm 23, and the remaining two opposite sides are perpendicular to the length direction of the arm 23. As shown in FIG. 2, when the arm 23 is set at an angle other than horizontal, the white portion of the square of the chart by the image height chart unit 29 is inclined obliquely. Therefore, as shown in FIG. 1, only by positioning the relative position between the chart device 2 and the test lens 1 so that the arm crossing portion 28 is on the optical axis 11 of the test lens 1, the arm 23 is moved. Whatever angle is set, the pair of two sides of the white portion of the chart by each image height chart unit 29 are always in the meridional direction and the sagittal direction at the image height position.
[0055]
FIG. 4 is an exploded view of the measuring device main body 3 in FIG.
[0056]
The measurement apparatus main body 3 includes a base plate 41, a microscope 42, a CCD camera 43 fixed to the microscope 42, and a drive unit 44 for moving the microscope 42 on the base plate 41 in three XYZ directions. In the vicinity of the four corners on the lower surface of the base plate 41, a total of four levelers 45 are provided, one each. In addition, a DIN (Deutsch Industry Norm: German Industrial Standard) rail 46 is provided on the upper part of the measuring device main body 3. By inserting the driving tool 4 into the DIN rail 46, the driving tool 4 can be stored inside the measuring device main body 3. Further, a 24 V power supply terminal 47 is provided on the back surface of the measuring device main body 3. A power supply unit 63 of the drive tool 4 described later can be connected to the 24V power supply terminal 47.
[0057]
In FIG. 4, the X-axis direction is a direction perpendicular to the paper surface, the Y-axis direction is a vertical direction on the paper surface, and the Z-axis direction is a left-right direction on the paper surface. The microscope 42 is mounted so that its optical axis is in the Z-axis direction.
[0058]
Further, a flange receiving portion 48 is provided upright on the base plate 41 so as to be parallel to the XY plane. A flange mounting hole 49 is formed in the flange receiving portion 48. The lens 1 to be measured is fixed to the flange 50 that comes into contact with the flange receiving portion 48 and fits into the flange mounting hole 49. The test lens 1 is positioned in the XY axis directions by being inserted into a through hole provided at the center of the flange 50. The mounting surface 51 of the flange 50 of the test lens 1 and the rear surface 52 thereof are processed in parallel. The drive unit 44 is provided with the eddy current type distance sensor 53 together with the microscope 42. The detection signal of the eddy current type distance sensor 53 is input to the controller 54. The controller 54 drives the eddy current type distance sensor 53 based on the detection signal of the eddy current type distance sensor 53 so that the distance between the eddy current type distance sensor 53 and the back surface 52 of the flange 50 fitted into the flange mounting hole 49 becomes a predetermined value. The unit 44 is driven. By controlling the distance using the eddy current type distance sensor 53, the positional accuracy in the Z-axis direction can be adjusted to an accuracy of about 0.5 micrometers.
[0059]
When the microscope 42 is moved in the X-axis direction or the Y-axis direction and there is a slight angular error between the driving direction and the X-axis or the Y-axis, the microscope 42 also slightly moves in the Z-axis direction. Resulting in. When the microscope 42 slightly moves in the Z-axis direction, the controller 54 determines the distance between the eddy current type distance sensor 53 and the back surface of the flange 50 based on the detection signal of the eddy current type distance sensor 53. Is controlled to a predetermined value. Thus, the distance between the microscope 42 and the flange 50, and thus the distance between the lens 1 to be inspected and the microscope 42, can be maintained at a constant distance. As a result, it is possible to prevent the blur of the captured image caused by a change in the distance between the lens 1 to be measured and the microscope 42 in the Z-axis direction.
[0060]
In this embodiment, an eddy current sensor is used as a distance sensor for measuring the distance between the microscope 42 and the flange 50. However, another distance sensor using a laser or the like may be used. However, the eddy current type distance sensor 53 can be suitably used because it is relatively inexpensive and can detect a distance change on the order of several microns.
[0061]
The chart lighting control signal line 9 and the control signal cable 7 are connected to the controller 54. When the position control signal is input from the control signal cable 7, the controller 54 controls the drive unit 44 to set the microscope 42 at a predetermined position. In addition, when an imaging signal is input from the control signal cable 7, the controller 54 outputs a lighting control signal to the chart lighting control signal line 9. In the chart device 2, the designated chart unit is turned on. Thus, a chart having a square white portion inside the black frame is formed. The test lens 1 forms an image of the chart. The chart image is enlarged by the microscope 42 and formed on a light receiving surface (not shown) of the CCD camera 43.
[0062]
The video signal cable 8 is connected to the CCD camera 43. The CCD camera 43 has a large number of light receiving elements arranged in a matrix on the light receiving surface. The luminance distribution image captured by the plurality of light receiving elements is output from the image signal signal line of the video signal cable 8 as a captured image. The CCD camera 43 outputs a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal to respective signal lines in synchronization with outputting a captured image to a signal line for an image signal.
[0063]
FIG. 5 is a block diagram showing the driving tool 4 in FIG.
[0064]
The driving tool 4 includes a microcontroller 62 having an I / O (Input / Output) port 61 and a power supply unit 63 for supplying power to the microcontroller 62. The power supply unit 63 is connected to the 24 V power supply terminal 47 of the measuring device main body 3.
[0065]
The microcontroller 62 includes an I / O port 61, a central processing unit (CPU) 64 that executes a program, a RAM (Random Access Memory) 65 that the central processing unit 64 uses when executing the program, It has a storage member 66 for storing programs and data, and a system bus 67 for connecting these. The I / O port 61 is connected to a control signal cable 7 and a control signal line 68 to the lens 1 to be measured.
[0066]
The control signal input from the control signal cable 7 to the I / O port 61 of the driving tool 4 is input in a signal format shown in FIG. In this signal format, 24 signal lines are used. Therefore, the first eight signal lines of the 24 signal lines are used to transmit a bit sequence for a tool command from the computer 5 to the driving tool 4. The next eight signal lines are used to transmit a status bit string from the driving tool 4 to the computer 5. The last eight signal lines are used to transmit a bit string for the identification number 70 of the driving tool 4 from the driving tool 4 to the computer 5.
[0067]
The tool command transmitted from the computer 5 to the driving tool 4 specifies the control performed by the driving tool 4 and sets the state of the lens 1 to be inspected to a predetermined state. Such tool commands include, for example, a wide setting tool command for setting the test lens 1 to wide (wide angle), a tele setting tool command for setting tele (telephoto), and a middle for setting the lens 1 at an intermediate position between wide and tele. There are a setting tool command, a focus setting tool command for controlling a focus, an aperture setting tool command for setting an aperture, a test tool command for performing a test, a reset tool command for resetting various settings, and the like. When creating the driving tool 4, each of these tool commands is freely generated by the person creating the driving tool 4 by a bit string of any value from 0 to 255 (256 (= 28) ways) expressed by 8 bits. Corresponds to Note that all control of the general lens 1 to be inspected can be performed with a bit string of 5 bits (32 (= 25) ways).
[0068]
The status transmitted from the driving tool 4 to the computer 5 is for notifying the operation state of the driving tool 4. Examples of such a status include a busy status indicating that the driving tool 4 is being controlled, an error status due to a failure in command control, and a clear status indicating that the driving tool 4 has been initialized. Clr). Each status is associated with a bit string of any value from 0 to 255 (256 (= 28) ways) expressed by 8 bits.
[0069]
The identification number 70 of the driving tool 4 is basically assigned to each driving tool 4. However, when a plurality of driving tools 4 are created for one type of lens 1 to be inspected, it is preferable to assign a common identification number 70 to the plurality of driving tools 4. As described above, by using the different identification number 70 for each type of the lens 1 to be inspected, the computer 5 can grasp which lens 1 to be inspected only by connecting the driving tool 4. it can. Each identification number 70 is associated with a bit string of any value from 0 to 255 (256 (= 28) ways) expressed by 8 bits.
[0070]
The storage member 66 of the microcontroller 62 stores a driving tool control program 69 and an identification number 70 of the driving tool 4. When power is supplied from the power supply unit 63, the central processing unit 64 of the microcontroller 62 executes the driving tool control program 69. This implements a driving tool control unit.
[0071]
First, the driving tool control means reads out the identification number 70 stored in the storage member 66 and sets it in the I / O port 61. Further, it reads a bit string for a tool command input to the I / O port 61 and outputs a control signal corresponding to the bit string for the tool command to a control signal line 68. The test lens 1 changes its setting state according to the control signal. Thus, for example, when a bit string for a wide setting tool command is input to the I / O port 61, the lens under test 1 is set to wide (wide angle). In addition, for example, when a bit string for a tele setting tool command is input to the I / O port 61, the lens 1 to be inspected is set to tele (telephoto).
[0072]
When reading the bit string for the tool command input to the I / O port 61, the driving tool control means sets a busy status to the I / O port 61. Then, for example, when the test lens 1 is correctly set, the driving tool control means releases the busy status. In addition, the drive tool control means sets an error status to the I / O port 61 when the test lens 1 cannot be set correctly.
[0073]
FIG. 7 is a block diagram showing the internal structure of the computer 5 in FIG.
[0074]
The computer 5 includes an I / O port 81, a central processing unit (CPU) 82 for executing a program, a RAM 83 used when the central processing unit 82 executes the program, a storage member 84 for storing programs and data, A system bus 85 for connecting them. A monitor 86, a keyboard 87, and a pointing device 88 are connected to the I / O port 81. Note that the keyboard 87 and the pointing device 88 are input devices.
[0075]
The control signal cable 7 and the video signal cable 8 are connected to the I / O port 81. The control signal cable 7 is connected to the measuring device main body 3 and the driving tool 4. The video signal cable 8 is connected to the CCD camera 43 of the measuring device main body 3.
[0076]
In the storage member 84, an initial display program 89, an evaluation sequence generation program 90, an evaluation sequence execution program 91, a measurement program 92, an MTF calculation program 93, a PTF calculation program 94, A determination program 95 and a chart device setting calculation program 96 are stored.
[0077]
When execution of the test lens evaluation program is instructed by an input device or automatically, the central processing unit 82 executes an initial display program 89. Thereby, an initial display unit is realized. Note that the central processing unit 82 may detect that the driving tool 4 is connected to the I / O port 81 and execute the initial display program 89.
[0078]
The initial display means displays a main window screen 101 as shown in FIG. FIG. 8 shows an example of a main window screen 101 displayed on the monitor 86 of the computer 5.
[0079]
The upper half of the main window screen 101 is a display area for displaying measurement results, evaluation results, and the like. The lower half of the main window screen 101 is an input area for inputting settings and displaying the input settings.
[0080]
At the upper left of the display area, a test mode button 102, an adjust button 103, and a close button 104 are displayed. The display area further includes a graph display unit 105, a serial number input box 106, a determination result display unit 107, a progress display unit 108, and a counter 109.
[0081]
When the test mode button 102 is operated by the input device, the central processing unit 82 executes the evaluation sequence execution program 91. Thereby, an evaluation sequence execution unit is realized. When the adjust button 103 is operated with the input device, the central processing unit 82 executes the evaluation sequence generation program 90. Thereby, an evaluation sequence generation unit is realized. When the close button 104 is operated, the central processing unit 82 closes the main window screen 101 and ends the execution of the lens evaluation program.
[0082]
Hereinafter, a state in which the evaluation sequence execution means is realized is referred to as a test mode, and a state in which the evaluation sequence generation means is realized is referred to as a setting mode.
[0083]
The graph display unit 105 displays a measurement result of MTF and a measurement result of PTF described later. The horizontal axis of the graph displays the spatial frequency (cycle / mm). The vertical axis of the graph shows the modulation rate (%) normalized by setting the spatial frequency to 0 as 100%. Note that the vertical axis for PTF is not displayed. The PTF measurement result is displayed such that the modulation factor 50% has a phase difference of 0, the modulation factor 100% has a phase difference of +180 degrees, and the modulation factor 0% has a phase difference of -180 degrees.
[0084]
The serial number of the test lens 1 is input to the serial number input box 106 using an input device. The serial number is stored in the storage member 66 as an evaluation log of the lens 1 to be measured, together with a determination item and a determination result of the lens 1 to be described later. If the serial number of the lens 1 to be inspected is unknown, for example, the date of the evaluation may be input.
[0085]
The evaluation result display unit 107 displays the evaluation result of the lens 1 to be inspected by the determination means described later. When the evaluation result is conforming, "conforming" or "Good" is displayed, and when the evaluation result is out of the standard, "nonconforming", "non-standard" or "NG" is displayed.
[0086]
The progress status display unit 108 displays the progress stage in the test mode as an indicator of 0-100%. It is 0% immediately after the start of the test mode, and 100% when the test mode ends.
[0087]
The counter 109 displays the evaluation number of the test lens 1. Each time the test mode button 102 is operated, the count is incremented by one. The value of the counter 109 when the test lens evaluation program is started may be 0, or may be a cumulative value of all the evaluation numbers up to now.
[0088]
Input areas provided in the lower half of the main window screen 101 include buttons such as a basic setup tag button 111, a control tag button 112, a specification tag button 113, a test sequence tag button 114, and a result tag button 115, and input devices. And an input unit for displaying an input screen corresponding to the tag button selected in the step (a).
[0089]
When the basic setup tag button 111 is selected by the input device, the evaluation sequence generation unit displays a basic setting screen 121 on the input unit as shown in FIG.
[0090]
The basic setting screen 121 includes an initial setting column for general items, an MTF initial setting column, an autofocus initial setting column, an initial setting column for the CCD camera 43 and the microscope 42, and an initial setting column for the drive unit 44. And a setting column.
[0091]
The initial setting fields for general items include a show camera view check box 122, a test mode on startup check box 123, a disconnect NG check box 124, an auto centering check box 125, and a control signal cable 7. A selection box 126 for selecting a common port number and a selection box 127 for selecting a common port number of the video signal cable 8 are displayed.
[0092]
When the show camera view check box 122 is checked by the input device, the evaluation sequence execution means displays the captured image of the CCD camera 43 input from the video signal cable 8 on the determination result display unit 107.
[0093]
When the test mode on start-up check box 123 is checked, the initial display means starts the test lens evaluation program in the test mode. As a result, when the lens evaluation system is used in a production line or the like, if the power of the computer 5 is turned on and the lens evaluation program is started, the measurement can be started as it is, and the daily work can be performed more efficiently. Can be done. In addition, by setting the test lens evaluation program to be automatically activated in the computer 5, the inspection work can be started only by turning on the power, and the efficiency of daily work can be further increased.
[0094]
When the discontinuous NG check box 124 is checked, the evaluation sequence execution means suspends the execution of the evaluation sequence when a nonstandard (NG) determination result occurs.
[0095]
When the auto-centering check box 125 is checked, the evaluation sequence execution means performs an auto-focus process by the center chart unit 30 so that the center of the white square of the chart is positioned at the center of the image captured by the CCD camera 43. A control signal for correcting the position is output to the controller 54 of the measuring device body 3. Accordingly, the center of the center chart unit 30 can be positioned in a direction perpendicular to the center of the light receiving surface of the CCD camera 43, and errors due to displacement or inclination of the optical axis 11 can be eliminated.
[0096]
An MTF method selection box 128 and a maximum range input box 129 are displayed in the MTF initial setting column.
[0097]
In the MTF method selection box 128, when a plurality of MTF calculation programs 93 are stored in the storage member 66, one of them can be selected. Then, in the MTF method selection box 128, the MTF calculation program 93 selected by the input device is displayed. Thereby, for example, the MTF calculation program 93 having a high calculation speed and the MTF calculation program 93 having a high calculation accuracy are stored in the storage member 66, and the MTF method selection box 128 is used in accordance with the grade of the lens 1 to be measured. By selecting one of these lenses, a plurality of test lenses 1 of different grades can be evaluated for general use using one lens evaluation system.
[0098]
The maximum spatial frequency displayed on the graph display unit 105 is input to the maximal range input box 129 using an input device. The MTF calculation means described later displays MTF values from 0 to the set maximum spatial frequency on the graph display unit 105. The PTF calculating means described later displays PTF values from 0 to the set maximum spatial frequency on the graph display unit 105.
[0099]
In the autofocus initial setting column, a detect method selection box 130, an option input box 131, and a back step input box 132 are displayed.
[0100]
In the detect method selection box 130, an edge detect, an MTF detect, a gray detect, and an acutance (Acutance) detect can be selected. Then, what is selected by the input device is displayed in the detect method selection box 130.
[0101]
When the edge detection is selected, the evaluation sequence execution means generates an edge image from each captured image output from the CCD camera 43 for each position of the microscope 42 while moving the microscope 42 during the autofocus processing. The evaluation sequence execution means sets the microscope 42 and the CCD camera 43 at the imaging position of the captured image at which the peak value of the edge image is the largest. The evaluation sequence execution means generates an edge image using an operator, such as a differential or a gradient, associated with the value input to the option input box 131.
[0102]
When the MTF detection is selected, the evaluation sequence execution means simply shifts the microscope 42 during the autofocus process, and simply calculates the MTF value of each captured image output from the CCD camera 43 for each position of the microscope 42. Calculate. In addition, the evaluation sequence execution means sets the microscope 42 and the CCD camera 43 at the imaging position of the captured image where the area of the MTF value in the graph display is the largest. The MTF value is calculated in both the meridional direction and the sagittal direction, and is evaluated based on the area of the average value. Further, the evaluation sequence execution means calculates the MTF value for the spatial frequency up to the value associated with the value input to the option input box 131.
[0103]
When the gray detect is selected, the evaluation sequence execution means moves the microscope 42 during the autofocus process, and outputs the total brightness value of the halftone of each captured image output from the CCD camera 43 for each position of the microscope 42. Is calculated. Further, the evaluation sequence execution means sets the microscope 42 and the CCD camera 43 at the imaging position of the captured image at which the total luminance value of the halftone is the smallest.
[0104]
When the accutance detection is selected, the evaluation sequence execution means moves the microscope 42 during the autofocus process, and the LSF (Line Separate Facility) of each captured image output from the CCD camera 43 for each position of the microscope 42. ) Is calculated (Rout Beam Square) value. Further, the evaluation sequence execution means sets the microscope 42 and the CCD camera 43 at the imaging position of the captured image at which the RMS value is the largest. The LSF is calculated in both the meridional direction and the sagittal direction.
[0105]
In the initial setting columns of the CCD camera 43 and the microscope 42, a horizontal pitch input box 133, a vertical pitch input box 134, and a magnification input box 135 are displayed.
[0106]
The horizontal pitch of the light receiving elements of the CCD camera 43 is input to the horizontal pitch input box 133 by the input device. The vertical pitch of the light receiving element of the CCD camera 43 is input to the vertical pitch input box 134. The magnification of the microscope 42 is input to the magnification input box 135. Using these values, a measuring unit, which will be described later, determines how much the distance between the light receiving elements of the CCD camera 43 corresponds to the image of the lens 1 to be measured.
[0107]
A clock input box 136, an offset input box 137, a precision input box 138, and a low speed range input box 139 are displayed in the initial setting column of the drive unit 44.
[0108]
The frequency of a drive clock pulse for the drive unit 44 to drive the microscope 42 in the Z-axis direction is input to the clock input box 136. In the offset input box 137, an offset value of the drive unit 44 with respect to the Z-axis origin is input. In the precision input box 138, the position setting accuracy of the microscope 42 by the drive unit 44 is input. In the low-speed range input box 139, a range in which the drive unit 44 drives the microscope 42 at a lower speed than usual is input.
[0109]
These values are output from the I / O port 61 to the controller 54 of the measuring apparatus main body 3 by an evaluation sequence executing means described later at the time of inspection. The controller 54 shifts the initial setting position (origin) of the microscope 42 by the drive unit 44 by an offset value. The controller 54 outputs a pulse at this pulse frequency. The drive unit 44 moves the microscope 42 in the Z-axis direction in synchronization with the pulse. The drive unit 44 performs fine adjustment of the position so that the position accuracy of the microscope 42 falls within a range from the set value to the position setting accuracy. The drive unit 44 moves the microscope 42 at a lower speed than usual within the range input from the origin to the low speed range input box 139.
[0110]
When the control tag button 112 is selected by the input device, the evaluation sequence generating means displays a model-specific setting screen 141 of the lens 1 to be inspected on the input unit as shown in FIG.
[0111]
On the left side of the model-specific setting screen 141, a model ID display box 142, a model name input box 143, and a controller tool command table 144 are displayed. On the right side of the model-specific setting screen 141, an initialization column of the driving tool 4, an after-position column of the driving tool 4, an image format column of the lens 1 to be inspected, and a chart wizard button 155 are provided.
[0112]
In the model ID display box 142, the identification number 70 of the driving tool 4 read from the driving tool 4 via the I / O port 61 by the evaluation sequence generating means is displayed.
[0113]
If the model name of the test lens 1 corresponding to the identification number 70 of the driving tool 4 is stored in the storage member 66, the model name input box 143 displays the model name of the test lens 1. If the model name of the test lens 1 corresponding to the identification number 70 of the driving tool 4 has not been input in advance, the model name of the test lens 1 is input to the model name input box 143 using an input device. I do.
[0114]
The controller tool command table 144 is for associating a bit string for each tool command transmitted from the I / O port 61 of the computer 5 to the driving tool 4 with a tool command (character string) corresponding to the bit string. The controller tool command table 144 includes four columns, ie, a zoom column, a focus column, an iris column, and a test column, and eight columns of 0 to 7 tool command setting cells are assigned to each column. Internally, the binary number of the row number is the upper 3 bits of the bit string for the tool command. Also, “00” is assigned to the zoom column as the lower 2 bits, “01” is assigned to the focus column as the lower 2 bits, “10” is assigned to the iris column as the lower 2 bits, and the test column is assigned. Is assigned "11" as the lower two bits.
[0115]
Therefore, for example, when “00100” is input as the bit string for the tool command and the driving tool 4 sets the test lens 1 to be wide, “Wide” is written in the cell of the row number 1 of the zoom column. Write the character string (tool command). In addition, for example, when the drive tool 4 opens the shutter of the lens 1 to be tested when “01010” is input as a bit string for a tool command, “Shut. Write a character string (tool command) "open".
[0116]
Note that the character string written in each cell is displayed as one of the selection items in the selection box when setting a sequence thereafter. Therefore, as long as a person who creates a sequence can grasp the contents of control by the driving tool 4 later, another character string may be written in the cell as a tool command and used as a tool command. Tool commands can also use Japanese character strings.
[0117]
A reset check box 145, an iris shutter check box 146, an iris shutter selection box 147, a test check box 148, and a test selection box 149 are displayed in the initialization column of the driving tool 4.
[0118]
When the reset check box 145 is checked, the evaluation sequence execution means outputs a reset tool command to the driving tool 4 at the time of initial setting. When the iris shutter check box 146 is checked, the evaluation sequence execution means outputs the tool command selected in the iris shutter selection box 147 to the driving tool 4 at the time of initial setting. When the test check box 148 is checked, the evaluation sequence execution means outputs the tool command selected in the test selection box 149 to the driving tool 4 at the time of initial setting.
[0119]
In the after position column of the driving tool 4, a zoom check box 150, an in-case OK selection box 151, and an in-case NG selection box 152 are displayed.
[0120]
When the zoom check box 150 is checked, the evaluation sequence execution means outputs a tool command to the driving tool 4 when the inspection is completed (including when the inspection is interrupted). When the inspection is completed normally, the tool command selected in the in-case OK selection box 151 is output. When the inspection is interrupted, the tool command selected in the in-case NG selection box 152 is output.
[0121]
A horizontal input box 153 and a vertical input box 154 are displayed in the image format column of the lens 1 to be inspected.
[0122]
The horizontal screen size of the test lens 1 is input to the horizontal input box 153. The vertical screen size of the test lens 1 is input to the vertical input box 154.
[0123]
When the chart wizard button 155 is operated with the input device, the central processing unit 64 executes the chart device setting calculation program 96. Thereby, a chart device setting calculation unit is realized.
[0124]
The chart device setting calculation unit displays a chart wizard screen 161 on the monitor 86 as shown in FIG. In the chart wizard screen 161, an object distance input box 162, a focus input box 163, a height input box 164, a distortion input box 165, an offset input box 166, a horizontal input box 167, a vertical input box 168, , Is displayed.
[0125]
On the right side of the chart wizard screen 161, an angle display box 169, a radius display box 170, a radius plus offset display box 171 and a radius minus offset display box 172 are displayed.
[0126]
In the object distance input box 162, the distance between the test lens 1 attached to the measuring device main body 3 and the front surface of the center chart unit 30 is input. In the focus input box 163, the focal length of the test lens 1 is input. In the height input box 164, the image height of the image height chart unit 29 at the lens 1 to be inspected is input as a percentage. In the distortion input box 165, the aberration (distortion) of the test lens 1 is input as a percentage. In the offset input box 166, an offset value of a fixed position of the image height chart unit 29 is input. In the horizontal input box 167, the horizontal screen size of the test lens 1 is input. In the vertical input box 168, the vertical screen size of the lens 1 to be inspected is input.
[0127]
Then, when values are input to these input boxes, the chart device setting calculation means calculates the fixed angle of the arm 23 with respect to the horizontal direction under the input conditions, and displays the angle display box. 169 displays the angle. Further, the chart device setting calculating means calculates the fixed position of the image height chart unit 29 and a value obtained by adding or subtracting an offset value from the fixed position, and respectively calculates a radius display box 170, a radius plus offset display box 171 and a radius minus offset display box. 172 is displayed.
[0128]
When the specification tag button 113 is selected by the input device, the evaluation sequence generating means displays a standard setting screen 181 on the input unit on the monitor 86 as shown in FIG.
[0129]
In the standard setting screen 181, a specification table 182, a load table button 183, and a save table button 184 are displayed.
[0130]
The specification table 182 has the same cell structure as a general spreadsheet two-dimensional table. Then, a determination command to be used for the determination is written in the first line. The standard name is written in the leftmost column. In each of the other cells, when a standard name described in a predetermined row is selected as a determination criterion, a determination criterion value used by a determination unit described later to determine a determination command described in each column is input. Is done.
[0131]
Examples of the determination command include an average (AVE) determination command, a focus (FOCUS) determination command, a resolution (RES: modulation factor) determination command, and a root mean square (RMS) determination command.
[0132]
When the average determination command is described in the first row of the specification table 182, the determination means described later determines the frequency (cycle) of the numerical value input from 0 to the semi-colon (:) after “AVE”. / Mm), and if the average value is larger than the value described in the cell, it is determined to be suitable. If smaller, it is determined to be out of specification. In the example of FIG. 11, since “AVE: 100” is described, an average value of the MTF values from 0 to 100 cycles / mm is calculated. In the case of the standard of “Wide Center”, “60” is input, so that when the average value is larger than 60, it is determined to be “conformity”.
[0133]
When the focus determination command is described in the first row of the specification table 182, the determination unit described later calculates the amount of deviation from the set value of the position set by the autofocus, the upper limit value and the lower limit value described in the cell. If it is within the range between the values, it is determined to be compatible. If it exceeds the upper limit or is less than the lower limit, it is determined to be out of specification.
[0134]
When the resolution determination command is described in the first row of the specification table 182, the determination unit described below becomes equal to or less than the MTF value input following the semicolon (:) after “RES”. If the resulting spatial frequency is higher than the value described in the cell, it is determined to be compatible. If smaller, it is determined to be out of specification.
[0135]
When the root mean square determination command is described in the first row of the specification table 182, the determination means described later determines the frequency of the numerical value input from 0 to the semicolon (:) after “RMS”. A mean square value of the MTF values up to (cycle / mm) is calculated, and if the mean square value is larger than the value described in the cell, it is determined that the cell is compatible. If smaller, it is determined to be out of specification.
[0136]
When only a numerical value is input to the first line without these standard commands, the determination means described later determines that the MTF value at the frequency of the entered numerical value is larger than the value described in the cell. In such a case, it is determined to be compatible. If smaller, it is determined to be out of specification. In the example of FIG. 11, “40” is written in the fourth column of the first row. This is because the MTF value at 40 cycles / mm is the value written in each row following it, for example, “50”. In this case, if the number is 50 or more, it is determined that there is a match.
[0137]
Then, each row becomes the standard of the standard name described in the first column of the specification table 182. The evaluation sequence execution means determines all items of the specified standard name (row), and when all items are compatible, determines “compliance” as the overall determination. In other cases, it is determined as "non-conforming". It should be noted that a standard command which is a blank cell in which nothing is written in a cell is not determined.
[0138]
For example, as shown in FIG. 11, when the determination unit executes the standard of the wide center (Wide center), the shift amount of the focus position is in the range of −0.3 mm to +0.1 mm, and the MTF value Is 20% or more, the MTF value (resolution) of the spatial frequency of 40 cycles / mm is 50% or more, and the spatial frequency is 0 to 100 cycles / mm. Is determined to be “fit” only when the average value of the MTF values is 60% or more. In other cases, it is determined as "non-conforming".
[0139]
When the save table button 184 is selected by the input device, the evaluation sequence generation unit causes the storage member 66 to store all the standards displayed in the specification table 182 as one standard file. When the load table button 183 is selected by the input device, the evaluation sequence generation means displays the standard file stored in the storage member 66 on the specification table 182. Note that the storage member 66 may store a plurality of standard files. In this case, for example, a different standard can be determined for each grade of the lens 1 to be tested. As described above, the standard can be reused by storing it as a file separate from other data.
[0140]
When the test sequence tag button 114 is selected by the input device, the evaluation sequence generation unit displays an inspection sequence setting screen 191 on the input unit as shown in FIG.
[0141]
On the inspection sequence setting screen 191, a sequence list 192, an edit button 193, an up button 194, a down button 195, a copy button 196, a delete button 197, a load button 198, and a save button 199 are displayed. Have been.
[0142]
The sequence list 192 is for displaying an evaluation sequence executed by the evaluation sequence execution means. In the sequence list 192, a sequence number is displayed in the leftmost column, and each row corresponds to one sequence step. Note that the sequence number is automatically generated.
[0143]
In each sequence step, the zoom and iris of the lens 1 to be inspected are set, the inspection quadrant is set, that is, the direction of the chart units 29 and 30 to be used, the image height is set, and the number of exposures is set. The setting, the number of the chart unit to be lit, the presence or absence of autofocus, the presence or absence of prescan, the presence or absence of fixed focus, and the name of the standard to be used are displayed.
[0144]
When the up button 194 is operated in a state where any one of the sequence steps is selected by the input device, the sequence step moves up by one. When the down button 195 is operated in the same state, the sequence step moves down by one. When the copy button 196 is operated, a new sequence step having the same setting is added after the sequence step. When the delete button 197 is operated, the sequence step is deleted. As a result, sequence steps can be added or a part thereof can be deleted later, and a new sequence can be efficiently created using a sequence created in the past.
[0145]
When the save button 199 is operated with the input device, the evaluation sequence generation unit stores all the sequence steps displayed in the sequence list 192 in the storage member 66 as a sequence file. It should be noted that the setting contents set on other screens are also stored in this sequence file. When the load button 198 is operated by the input device, the evaluation sequence generation unit reads the sequence steps stored in the storage member 66 from the sequence file and displays the read sequence steps on the sequence list 192.
[0146]
When the edit button 193 is operated in a state where any one of the sequence steps is selected by the input device, the evaluation sequence generating means displays the sequence edit screen 201 on the monitor 86 as shown in FIG.
[0147]
In the center of the sequence edit screen 201, an enable check box 202, a standard selection box 203, an exposure number input box 204, a chart control bar 205, a quadrant selection box 206, an image height selection box 207, a reset check A box 208, a zoom position selection box 209, and an iris selection box 210 are displayed.
[0148]
The enable check box 202 is checked by default. If the enable check box 202 is not checked, the evaluation sequence execution means skips this sequence step and executes the evaluation sequence.
[0149]
In the standard selection box 203, a standard name selected from all standard names displayed in the specification table 182 is displayed. The determination means described later determines this sequence step based on the standard of the selected standard name.
[0150]
The number of exposures input box 204 is used to enter the number of exposures. A measuring unit, which will be described later, obtains the captured images of the CCD camera 43 a specified number of times, and outputs a measurement result based on the captured images of the number of exposures.
[0151]
The chart control bar 205 has thirteen numerical values from 0 to 12. Therefore, the lighting of the thirteen chart units 29 and 30 can be controlled. The evaluation sequence execution means outputs a lighting signal to the chart unit corresponding to the numerical value obtained by adjusting the slider. Thus, the set chart unit is turned on. In this embodiment, in FIG. 2, the center chart unit 30 is No. 0, the upper right inner image height chart unit 29 is No. 1, the upper left inner image height chart unit 29 is No. 2, and the lower left inner height. The image height chart unit 29 is number 3, the lower right inner image height chart unit 29 is number 4, the upper right outer image height chart unit 29 is number 5, the upper left outer image height chart unit 29 is number 6, and the lower left. The image height chart unit 29 on the outside is assigned to No. 7, and the image height chart unit 29 on the lower right is assigned to No. 8.
[0152]
The quadrant selection box 206 selects a quadrant to be measured in this sequence step. Center means the origin which is the center, 1 means the first quadrant on the upper right, 2 means the second quadrant on the upper left, 3 means the third quadrant on the lower left, and 4 Means the lower right quadrant. In the image height selection box 207, the image height of the chart unit 29 which emits light in this sequence step is input as a percentage of the lens 1 to be inspected in the image format. Based on these inputs, the evaluation sequence execution means outputs a control signal to the drive unit 44. Thereby, the microscope 42 and the CCD camera 43 form an image of the lit chart unit on the light receiving surface of the CCD camera 43.
[0153]
When the reset check box 208 is checked, the evaluation sequence execution means outputs a bit sequence for a reset tool command to the driving tool 4. When a zoom-type tool command is selected in the zoom position selection box 209, the evaluation sequence execution means outputs a bit string for a tool command for controlling the zoom to the driving tool 4. When an iris tool command is selected in the iris selection box 210, the evaluation sequence execution means outputs a bit sequence for a tool command for controlling the iris to the driving tool 4.
[0154]
On the right side of the sequence edit screen 201, an auto focus check box 211, a pre-scan check box 212, a pre-scan speed input box 213, a focus position selection box 214, a lens / CCD switch 215, and a lens start input A box 216, a lens range input box 217, and a lens step input box 218 are displayed.
[0155]
When the auto focus check box 211 is checked, the evaluation sequence execution means performs an auto focus process. When the pre-scan check box 212 is checked, the pre-scan of the auto focus process is performed at the speed input in the pre-scan speed input box 213. Thereby, even when the range of the autofocus is large, the autofocus process can be performed at a high speed.
[0156]
In the focus position selection box 214, the start position of the autofocus processing is input. The evaluation sequence executing means moves the microscope 42 to the designated position at the start of the autofocus processing. When a lens is selected by the lens / CCD switch 215, the evaluation sequence execution means outputs a tool command for autofocus to the driving tool 4. When the CCD is selected by the lens / CCD switch 215, the evaluation sequence execution means outputs a tool command for autofocus to the measuring device main body 3. Note that a lens start input box 216 is used to input a start position when performing autofocus processing with the test lens 1, and a lens range input box 217 is provided with a movement width when performing autofocus processing with the test lens 1. Is input to the lens step input box 218 for a scan interval when performing autofocus processing with the lens 1 to be inspected.
[0157]
On the left side of the sequence edit screen 201, a sequence number display box 219, an up button 220, a down button 221, a copy button 222, a delete button 223, an OK button 224, and a cancel button 225 are displayed. ing. The up button 220, the down button 221, the copy button 222, and the delete button 223 are buttons for switching the sequence steps displayed on the sequence edit screen 201.
[0158]
When the OK button 224 is operated, the evaluation sequence generation means closes the sequence edit screen 201 and updates the information of the sequence step based on the setting information input to the sequence edit screen 201 at that time. When the cancel button 225 is operated, the evaluation sequence generation unit closes the sequence edit screen 201.
[0159]
When the result tag button 115 is selected by the input device, the evaluation sequence generation unit displays a result screen 231 on the input unit as shown in FIG.
[0160]
On the result screen 231, a history table 232, a test result table 233, and a save data button 234 are displayed.
[0161]
The history table 232 displays the serial numbers (the numbers input to the serial number input box 106) of the plurality of lenses to be measured 1 measured so far and the determination results.
[0162]
The test result table 233 displays a detailed determination result for each sequence step of the test lens 1 selected in the history table 232. Specifically, the sequence number, the setting of the test lens 1 such as zoom, the determination result, and the like are displayed for each sequence step.
[0163]
When the save data button 234 is operated with the input device, the evaluation sequence generation means causes the storage member 66 to store the determination results of all the lenses 1 to be tested displayed in the history table 232 as a determination result file.
[0164]
As described above, the evaluation sequence generation unit performs various settings of the evaluation sequence based on the operation on the main window screen 101 displayed on the monitor 86 by the initial display unit. Then, the evaluation sequence generating means causes the storage member 66 to store the sequence file and the standard file. By storing the sequence file and the standard file separately in this way, the previously created standards and sequences can be combined and reused, so that a new sequence or standard of the lens 1 to be inspected can be easily set. can do. That is, the lens evaluation system according to this embodiment is excellent in expandability and versatility.
[0165]
Next, the evaluation sequence execution means will be described.
[0166]
The evaluation sequence execution means executes each sequence step displayed on the sequence list 192 in order from the smallest sequence number.
[0167]
In each sequence step, the evaluation sequence execution means first performs an initial setting process. In the initial setting process, an auto focus process and the like are performed. For example, in the sequence step of evaluating using the center chart unit 30, when performing the autofocus process, the drive unit 44 is driven within a predetermined range while the center chart unit 30 is turned on, and the optimum The microscope 42 and the CCD camera 43 are set at a position where a proper image is obtained. Thus, the relative position between the lens 1 to be measured and the microscope 42 is determined.
[0168]
When the initialization processing is completed, the evaluation sequence execution means causes the central processing unit 82 to execute the measurement program 92. This implements a measuring unit as a specifying unit, a rearranging unit, and a thinning unit. The measurement unit turns on the chart unit selected by the chart control bar 205 and acquires an image captured by the CCD camera 43 when the chart unit is turned on. Then, based on the captured image, one-dimensional luminance distribution data including the black and white edges of the chart is generated.
[0169]
When the one-dimensional luminance distribution data is generated, the evaluation sequence execution means causes the central processing unit 82 to execute the MTF calculation program 93 and the PTF calculation program 94. As a result, an MTF calculation unit as a calculation unit and a PTF calculation unit as a calculation unit are realized.
[0170]
The MTF calculation means differentiates the one-dimensional luminance distribution data. The black and white edges of the chart can be considered as step functions. Therefore, impulse response data can be obtained by differentiating one-dimensional luminance distribution data including the black and white edges of the chart. The step function and the impulse function have a differential integration relationship with each other as shown in FIG. Further, by differentiating the step response based on the step function, an impulse response based on the impulse function can be obtained.
[0171]
Subsequently, the MTF calculation means calculates the amplitude of the waveform component of each spatial frequency included in the impulse response by Fourier-changing the impulse response data. The MTF calculation means normalizes the amplitude of each waveform component with the amplitude of the waveform component of frequency 0, and calculates the MTF value at each spatial frequency.
[0172]
The PTF calculating means similarly generates impulse response data from the one-dimensional luminance distribution data, and specifies the peak position of the waveform component of each spatial frequency based on the impulse response data. Then, the distance between the peaks is calculated based on how far the peak position of the waveform component of each spatial frequency is away from the peak position of the waveform component of frequency 0. Further, the amount of phase difference between the peaks at the spatial frequency is calculated. Note that the distance between zero crossings may be used instead of the distance between peaks.
[0173]
Note that these MTF calculation means and PTF calculation means only need to calculate at least up to the maximum spatial frequency displayed on the graph display unit 105. However, in this embodiment, the calculation is uniformly performed up to a predetermined spatial frequency in the system. Alternatively, for example, the calculation may be terminated when the MTF value becomes equal to or less than a predetermined percentage value.
[0174]
When the MTF value and the PTF value are generated, the evaluation sequence execution means displays them on the graph display unit 105. Further, the evaluation sequence execution means causes the central processing unit 82 to execute the determination program 95. As a result, a determination unit is realized.
[0175]
The determining means determines the measured MTF value or PTF value based on the standard name selected in the standard selection box 203. The determination result is displayed on the determination result display unit 107.
[0176]
The evaluation sequence executing means executes the above processing for each sequence step, and executes an end processing when all the sequence steps are completed. If all items of the specified standard have been cleared, the evaluation sequence execution means determines that the item is compatible, displays “compliant” on the determination result display unit 107, and displays the determination result in the history table. 232 and the test result table 233. Conversely, if there is at least one item that has not been cleared, the evaluation sequence execution means determines that the item is inconsistent, displays “nonconforming” on the determination result display unit 107, and displays this determination result in the history table 232 and Add to the test result table 233.
[0177]
Here, a process until the measuring means generates one-dimensional luminance distribution data based on the image captured by the CCD camera 43 will be described in detail.
[0178]
FIG. 16A is a diagram illustrating an example of a captured image 241 of the CCD camera 43. In the captured image 241 of the CCD camera 43, the square white portion 242 of the chart is obliquely inclined with respect to the horizontal direction and the vertical direction of the captured image 241.
[0179]
First, the measuring means calculates the length of one side of the square white portion 242 captured in the captured image 241 of the camera. The number of light receiving elements included in this length is defined as a. Then, as shown in FIG. 16B, the measuring unit specifies a rectangular cutout area 244 having a long side a and a short side a / 3 from the center 243 of the white portion 242 and includes the cutout area 244 in the cutout area 244. The luminance data of all the light receiving elements to be extracted is extracted. Hereinafter, the number of the light receiving elements is a × a / 3 for convenience. Actually, the number of light receiving elements included in the rectangular cutout area 244 having a certain area depends on the cutout algorithm. However, when the angle of the cutout area 244 with respect to the arrangement direction of the light receiving elements changes, the number slightly increases. Only increase or decrease. The rectangular cutout area 244 has the same inclination as the white portion 242. Thus, the extracted rectangular cutout area 244 always includes an edge 246 that is a boundary between the white portion 242 and the black portion 245, and the edge 246 is a long side of the rectangular cutout area 244. And a vertical relationship.
[0180]
Note that the white portion of the chart may be formed to be small enough that the cutout area 244 can be formed in a rectangular shape in the image captured by the CCD camera 43.
[0181]
Next, as shown in FIG. 16C, the measuring means arranges all the extracted luminance data one-dimensionally and sorts them in descending or ascending order in the order of magnitude of the luminance values.
[0182]
Lastly, the measuring means extracts one of the rearranged “a × a / 3” pieces of luminance data for every a / 3 pieces, and as shown in FIG. Is generated. In the thinning process for generating one piece of luminance data from a / 3 pieces of luminance data, in addition to the method of extracting one piece of data for every a / 3 pieces of data, an average value of a / 3 pieces of luminance data may be obtained. An intermediate value may be selected.
[0183]
As described above, the luminance data of the rectangular cutout area 244 is extracted from the captured image 241 of the CCD camera 43 with the same inclination as that of the square white portion 242, and one of the luminance data is extracted for a / 3. Each of the luminance data of the one-dimensional luminance distribution data is basically the luminance data of a plurality of light receiving elements arranged along the direction of the edge 246 in the captured image 241, in the above example, a / 3 light receiving elements. Is the average value (intermediate value). Therefore, even if there is a slight variation in the characteristics of the light receiving elements, or even if the noise data is included in the luminance data of any of the light receiving elements, the effect is effectively suppressed and accurate one-dimensional Can be obtained. This one-dimensional luminance distribution data corresponds to the output of the step response described above.
[0184]
By the way, for example, the average value of a plurality of light receiving elements may be simply calculated for each direction along the edge 246. However, when the average value is simply obtained in this way, the inclination of the white portion 242 of the square, that is, Depending on the inclination of the edge 246, the selection pattern of the plurality of light receiving elements selected for calculating each average value changes. Therefore, for each slope of the edge 246, a different algorithm must be constructed to generate one piece of luminance data.
[0185]
On the other hand, as in this embodiment, the luminance data is rearranged in descending or ascending order over the entire extracted region 244, and an average value (intermediate value) is calculated for each of a / 3 pixels. With the use of a simple algorithm and a fixed algorithm regardless of the angle of the chart, it is possible to obtain each piece of luminance data that constitutes one-dimensional luminance distribution data.
[0186]
Even if the chart is inclined in the captured image 241, the luminance data obtained in this embodiment and the luminance data obtained by another algorithm have substantially the same value. In particular, when the number of luminance data to be extracted becomes at least 1000 pixels or more, even if the chart is oblique, not only the reproducibility of the MTF value and the PTF value becomes very good, but also they match with very good accuracy. I will do it. As a result, the luminance data obtained in this embodiment is likely luminance data in which the influence of noise and the like is effectively suppressed.
[0187]
When the distance between the chart device 2 and the test lens 1 is about 1 to 2 m, depending on the conditions of the test lens 1 and the CCD camera 43, etc., the square through holes 33 of the chart units 29 and 30 are formed. By setting the size to 15 mm or more and 50 mm or less, 1000 pixels or more can be secured as a light receiving element for obtaining one-dimensional luminance distribution data while reliably capturing the square white portion 242 in the captured image 241. it can. Preferably, the size of the square through-holes 33 of the chart units 29 and 30 is not less than 20 mm and not more than 40 mm so that the square white portion 242 can be reliably captured in the captured image 241 and the one-dimensional luminance distribution can be obtained. 3000 pixels or more can be secured as a light receiving element for obtaining data. As a result, workability and improvement of the evaluation accuracy such as the MTF value can be highly compatible.
[0188]
Further, as described above, the number of light receiving elements in the long side direction of the region to be extracted is set to be the same as the number of light receiving elements per side of the square white portion 242, and the center of the square white portion is located in the region to be extracted 244. Since H.243 is included, the one-dimensional luminance distribution data has the following characteristics. Since the center 243 of the square white portion 242 is always included, even if the captured image of the square white portion 242 is blurred and the boundary with the surrounding black portion is not clear, the luminance distribution data includes Brightness data corresponding to the whitest part, that is, the center position of white is always included. Therefore, data including the whitest part in the captured image is obtained. On the other hand, since the range from the center 243 of the white part of the square to the position separated by the length (a) of one side of the white part 242 is included, the data corresponding to black in the luminance distribution data includes only blurred black. Instead, the luminance data corresponding to black is included with an extremely high probability.
[0189]
As a result, pure white and pure black luminance values can be obtained as reference values for calculating the MTF value and the PTF value using the luminance distribution data, and the measurement accuracy and reproducibility of the MTF value and the PTF value are improved. Can be secured. In addition, since the measurement accuracy and reproducibility of the MTF value and the PTF value of each test lens 1 can be ensured, the MTF values or the PTF values of different test lenses 1 are compared, and between them. Can be evaluated relative to each other.
[0190]
Therefore, although white light, for which a theoretical value cannot be substantially determined, is used for the chart units 29 and 30, a standard is determined based on, for example, the MTF value of the test lens 1 serving as a master. The quality of another lens 1 to be inspected can be determined based on the standard.
[0191]
Further, by setting the number of light receiving elements in the direction along the edge 246 to be 1/3 of the number of light receiving elements per side of the square white portion 242, the following effects can be obtained. The edge 246 at the boundary between the square white portion 242 and the black portion 245 in the captured image 241 is not sharp but blurred. Therefore, for example, as shown in FIG. 17, when the range 251 of a × a is extracted, not only the luminance distribution at the original right edge 252 but also the luminance distribution at the upper and lower edges 253 and 254 are: It is included in the region 251 to be extracted. In this case, accurate one-dimensional luminance distribution data at the right edge 252 cannot be obtained.
[0192]
Therefore, the upper and lower edges 253 and 254 are set by setting the range of 1/2 to 1/4 of one side of the square white portion 242 as the extraction width in the direction along the edge 252, particularly the extraction width of 1/2 or less. Is not affected. Further, by setting the extraction width to be 1/4 or more, the noise component is suppressed by thinning out the luminance data so that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the cutout area. Is not impaired.
[0193]
As described above, by using the lens evaluation system according to the present embodiment, the CCD camera 43 captures an image of the chart by the test lens 1 and calculates the MTF value or the PTF value based on the captured image. can do.
[0194]
Moreover, in this configuration, since at least one of the MTF value and the PTF value is calculated based on the edge of the chart, the brightness difference between the bright and dark portions of the chart is smaller than when using a slit. Can be secured. As a result, the chart can be imaged and the MTF value or the PTF value can be calculated even when the surroundings are bright. In addition, since the white part of the chart is brightened by using the light source 32, the brightness difference between the light and dark of the chart can be further improved. It is possible to reliably calculate the MTF value or PTF value equivalent to.
[0195]
Furthermore, in this configuration, a rectangular cutout region having a width including at least two light receiving elements is specified along the edge direction, and the luminance data of the plurality of light receiving elements in the cutout region is determined based on the luminance value. After rearrangement, the luminance data is thinned out so that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the rectangular cutout area in order from the end of the data string. Even if the light receiving data of the light receiving element includes a noise component, the noise component can be suppressed. As a result, it is possible to calculate a reliable MTF value or PTF value that is less affected by noise components.
[0196]
In addition, in this configuration, the luminance data of all the light receiving elements included in the cut-out area are rearranged in descending or ascending order based on the luminance values, and a plurality of rearranged luminance data are arranged at the end of the data string. The luminance data is thinned out such that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the cutout area in order from. Therefore, even if the arrangement direction of the light receiving elements in the CCD camera 43 does not coincide with the direction of each side of the rectangle of the cutout area, that is, for example, the edge of the chart is aligned with the arrangement direction of the light receiving elements in the CCD camera 43. Even in the case of being oblique, one-dimensional luminance distribution data can be easily generated by the same rearrangement processing and thinning processing as when they are aligned.
[0197]
As a result, even if the chart is inclined with respect to the CCD camera 43, the calculation is as simple and fast as in the case where the charts are aligned, and is likely to be the same as other complicated MTF or PTF calculation methods. An MTF value and a PTF value can be obtained.
[0198]
Therefore, an operator who evaluates the test lens 1 can evaluate the test lens 1 very efficiently by using the lens evaluation system according to this embodiment.
[0199]
In this embodiment, the arm 23 is rotated about the optical axis 11 of the lens 1 to be tested, and the image height chart unit 29 is moved on the arm 23, so that the image height chart unit 29 can be arbitrarily adjusted. Can be set at the image height position. Moreover, the side of the chart formed by the image height chart unit 29, which is parallel to the length direction of the arm 23, is always maintained parallel to the length direction of the arm 23. The side of the chart in the direction perpendicular to the length direction of the arm 23 is always maintained perpendicular to the length direction of the arm.
[0200]
Therefore, the evaluation sequence execution unit, the measurement unit, the MTF calculation unit, and the PTF calculation unit perform processing on each of the side parallel to the length direction of the arm 23 of the chart and the side perpendicular to the length direction. Thus, it is possible to calculate the MTF value and the PTF value in both the sagittal direction and the meridional direction based on one captured image.
[0201]
In this embodiment, the measurement of the MTF value or the PTF value of the test lens 1 and the evaluation thereof can be executed at once and automatically. Therefore, the test lens 1 can be efficiently evaluated, and the test lenses 1 to be mass-produced can be sorted based on the determination result of conformity or non-conformity.
[0202]
The above embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications and changes can be made without departing from the gist of the present invention.
[0203]
For example, in the above embodiment, a chart having a square white portion is used. In addition to this, for example, the white portion of the chart may be rectangular, or another shape such as a triangle or a circle. When the white part of the chart is a circle, by specifying a cutout area within a range in which the edge of the arc can be regarded as a straight line, not only the meridional direction and the sagittal direction, but also the MTF values and other arbitrary directions can be determined. The PTF value can be calculated. Further, the white part and the black part of the chart may be reversed.
[0204]
In the above embodiment, the MTF value and the PTF value are obtained by imaging the edges of the white portion and the black portion. In addition to this, for example, when it is desired to calculate the MTF value or the PTF value of a specific color, the black portion may be a complementary color of the color. As a result, the MTF value or PTF value of a specific color component can be obtained. Also, by providing a color filter before and after the CCD camera 43, the MTF value and PTF value of monochromatic light of a specific wavelength (including not only visible light but also infrared light and ultraviolet light) can be calculated.
[0205]
【The invention's effect】
According to the present invention, even if the direction such as the edge of the chart in the captured image of the CCD camera is different from the arrangement direction of the light receiving elements of the CCD camera, the one-dimensional luminance can be easily obtained by the rearranging process and the thinning process. Distribution data can be generated.
[0206]
As a result, according to the present invention, even when the direction of the edge of the chart in the image picked up by the CCD camera is different from the arrangement direction of the light receiving elements of the CCD camera, the same simple and high-speed operation as when these are aligned is achieved. The MTF value can be obtained by a simple operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a lens evaluation system according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a chart device in the lens evaluation system of FIG. 1, wherein FIG. 2A is a front view of the chart device and FIG. 2B is a rear view of the chart device.
3A and 3B are diagrams showing a chart unit incorporated in the chart device of FIG. 2, wherein FIG. 3A is a perspective view of the chart unit, and FIG. 3B is a sectional view of the chart unit.
FIG. 4 is an exploded view of the measuring device main body in FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a driving tool in FIG. 1;
FIG. 6 is a signal format of a control signal transmitted and received between the driving tool in FIG. 1 and a computer.
FIG. 7 is a block diagram showing the internal structure of the computer in FIG.
8 is a diagram showing an example of a main window screen displayed on a monitor of the computer shown in FIG.
9 is a diagram showing an example of a model-specific setting screen for a lens to be displayed, which is displayed in a main window screen of the computer shown in FIG. 7;
FIG. 10 is a diagram showing an example of a chart wizard screen displayed on a monitor of the computer shown in FIG. 7;
11 is a diagram showing an example of a standard setting screen displayed in a main window screen of the computer shown in FIG.
12 is a diagram showing an example of an inspection sequence setting screen displayed in a main window screen of the computer shown in FIG.
13 is a diagram showing an example of a sequence edit screen displayed in a main window screen of the computer shown in FIG.
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a result screen displayed in a main window screen of the computer illustrated in FIG. 7;
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a relationship between a step function and an impulse function.
16A and 16B are diagrams for explaining a processing method for obtaining luminance distribution data (step response) in the lens evaluation system in FIG. 1; FIG. 16A illustrates an image (chart) captured by a CCD camera, a cutout area, (B) is an explanatory diagram showing an example of a cut-out area, (C) is data that has been rearranged in the order of luminance value, and (D) is a thinned-out image. FIG. 10 is an explanatory diagram showing one-dimensional luminance distribution data after the data is obtained.
FIG. 17 is a diagram illustrating another example of the relationship between the captured image (chart) of the CCD camera and the cut-out region, and is an explanatory diagram for comparison with the case of the embodiment.
FIG. 18 is an explanatory diagram for describing a problem in a measurement system using a conventional CCD camera.
[Explanation of symbols]
1 Test lens
11 Optical axis
23 arm
29 Image height chart unit (chart unit)
30 Center chart unit (chart unit)
43 CCD camera
82 Central processing unit (part of specifying means, part of sorting means, part of thinning means, part of arithmetic means)
92 Measurement program (part of specifying means, part of sorting means, part of thinning means)
93 MTF calculation program (part of calculation means)
94 PTF calculation program (part of calculation means)
241 Captured image
242 White part
244 cutout area
245 black part
246 edge

Claims (8)

被検レンズによるチャートの像を複数の受光素子で撮像し、その撮像画像を出力するCCDカメラと、
上記撮像画像における上記チャートのエッジを含み、且つ、そのエッジの方向に沿って少なくとも2つの受光素子が含まれる幅の切出領域を特定する特定手段と、
上記切出領域に含まれる全ての上記受光素子の輝度データを、それらの輝度値に基づいて降順あるいは昇順に並べ替える並べ替え手段と、
上記並べ替えられた複数の輝度データから、データ列の端から順番に上記切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように、上記輝度データを間引く間引き手段と、
上記間引かれた後の複数の輝度データを用いて上記被検レンズの変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする測定システム。
A CCD camera that captures an image of the chart by the test lens with a plurality of light receiving elements and outputs the captured image;
A specifying unit that includes an edge of the chart in the captured image, and specifies a cutout region having a width including at least two light receiving elements along a direction of the edge;
Sorting means for sorting the brightness data of all the light receiving elements included in the cutout region, in descending order or in ascending order based on the brightness values,
Thinning out the luminance data from the rearranged plurality of luminance data such that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the cutout area in order from the end of the data string. Means,
Calculating means for calculating at least one of a modulation transfer function and a phase transfer function of the test lens using the plurality of luminance data after the thinning.
前記チャートは、略正方形あるいは略長方形の白色部分の周囲に黒色部分が設けられたものであり、
前記特定手段は、上記白色部分の前記エッジと垂直な方向の辺の長さに相当する長さの前記長方形の切出領域を、上記白色部分の中心から前記エッジと垂直な方向へ特定することを特徴とする請求項1記載の測定システム。
The chart has a black portion provided around a substantially square or substantially rectangular white portion,
The specifying means specifies the rectangular cutout region having a length corresponding to a length of a side of the white portion in a direction perpendicular to the edge in a direction perpendicular to the edge from a center of the white portion. The measurement system according to claim 1, wherein:
前記長方形の切出領域の幅は、前記白色部分の前記エッジの長さの1/2〜1/4であることを特徴とする請求項2記載の測定システム。The measurement system according to claim 2, wherein the width of the rectangular cutout region is 1/2 to 1/4 of the length of the edge of the white portion. 前記白色部分は、前記切出領域に含まれる前記受光素子が、少なくとも1000以上となる大きさであって、且つ、前記切出領域が長方形に確保される小ささであることを特徴とする請求項2または3記載の測定システム。The white portion has a size such that the light receiving element included in the cutout region is at least 1000 or more, and is small enough to secure the cutout region in a rectangular shape. Item 4. The measurement system according to item 2 or 3. 前記被検レンズの光軸を中心として該光軸と垂直な面内で回転可能なアームと、
上記アーム上を移動可能に取り付けられる像高チャートユニットと、
上記像高チャートユニットに形成され、上記アームの長さ方向と平行な辺およびその長さ方向と垂直な方向の辺で構成される長方形あるいは正方形のチャートと、を備え、
前記特定手段、前記並べ替え手段、前記間引き手段および前記演算手段は、上記チャートの上記アームの長さ方向と平行な辺と、その長さ方向と垂直な方向の辺とのそれぞれについて処理を行うことを特徴とする請求項1記載の測定システム。
An arm rotatable in a plane perpendicular to the optical axis of the lens to be measured as a center,
An image height chart unit movably mounted on the arm,
Formed in the image height chart unit, comprising a rectangular or square chart composed of sides parallel to the length direction of the arm and sides perpendicular to the length direction,
The specifying unit, the rearranging unit, the thinning unit, and the calculating unit perform processing on each of a side of the chart parallel to a length direction of the arm and a side of the chart in a direction perpendicular to the length direction. The measurement system according to claim 1, wherein:
前記被検レンズの前記変調伝達関数の空間周波数特性あるいは前期位相伝達関数の空間周波数特性に基づいて、前記被検レンズの判定を行う判定手段と、を備えることを特徴とする請求項1記載の測定システム。2. The determination device according to claim 1, further comprising: a determination unit configured to determine the test lens based on a spatial frequency characteristic of the modulation transfer function or a spatial frequency characteristic of the phase transfer function of the test lens. 3. Measurement system. 被検レンズによるチャートの像をCCDカメラの複数の受光素子で撮像し、その撮像画像に基づいての上記被検レンズの変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算する演算方法であって、
上記撮像画像におけるチャートのエッジを含み、且つ、そのエッジの方向に沿って少なくとも2つの受光素子が含まれる幅の長方形の切出領域を特定する特定ステップと、
上記長方形の切出領域に含まれる全ての上記受光素子の輝度データを、それらの輝度値に基づいて降順あるいは昇順に並べ替える並べ替えステップと、
上記並べ替えられた複数の輝度データから、データ列の端から順番に上記切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように、上記輝度データを間引く間引きステップと、
上記間引かれた後の複数の輝度データを用いて上記被検レンズの変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算する演算ステップと、を備えることを特徴とする演算方法。
An arithmetic method for imaging a chart image by a test lens with a plurality of light receiving elements of a CCD camera and calculating at least one of a modulation transfer function and a phase transfer function of the test lens based on the picked-up image. hand,
A specifying step of specifying a rectangular cutout region having a width including at least two light receiving elements along an edge direction of the chart in the captured image,
A rearrangement step of rearranging the luminance data of all the light receiving elements included in the rectangular cutout area in descending or ascending order based on their luminance values,
Thinning out the luminance data from the rearranged plurality of luminance data such that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the cutout area in order from the end of the data string. Steps and
A calculating step of calculating at least one of a modulation transfer function and a phase transfer function of the test lens using the plurality of pieces of luminance data after the thinning.
被検レンズによるチャートの像をCCDカメラの複数の受光素子で撮像し、その撮像画像に基づいて上記被検レンズの変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算する演算プログラムであって、
上記撮像画像におけるチャートのエッジを含み、且つ、そのエッジの方向に沿って少なくとも2つの受光素子が含まれる幅の長方形の切出領域を特定する特定手段と、
上記長方形の切出領域に含まれる全ての上記受光素子の輝度データを、それらの輝度値に基づいて降順あるいは昇順に並べ替える並べ替え手段と、
上記並べ替えられた複数の輝度データから、データ列の端から順番に上記切出領域の幅に含まれる受光素子の個数毎に1つの輝度データが生成されるように、上記輝度データを間引く間引き手段と、
上記間引かれた後の複数の輝度データを用いて上記被検レンズの変調伝達関数および位相伝達関数の中の少なくとも一方を演算する演算手段と、をコンピュータに実現することを特徴とする演算プログラム。
An arithmetic program for capturing an image of a chart by a test lens with a plurality of light receiving elements of a CCD camera and calculating at least one of a modulation transfer function and a phase transfer function of the test lens based on the captured image. ,
Identifying means for identifying a rectangular cutout region having a width including at least two light receiving elements along an edge direction of the chart in the captured image,
A rearrangement unit that rearranges the luminance data of all the light receiving elements included in the rectangular cutout region, in descending order or in ascending order based on the luminance values,
Thinning out the luminance data from the rearranged plurality of luminance data such that one luminance data is generated for each number of light receiving elements included in the width of the cutout area in order from the end of the data string. Means,
A computer which implements, on a computer, arithmetic means for calculating at least one of a modulation transfer function and a phase transfer function of the test lens using the plurality of luminance data after the thinning. .
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