JP2006132940A - 解像度数値判定装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズの解像度を精度よく判定することができる解像度数値判定装置を提供する。
【解決手段】 白パターンと黒パターンとの間に縞模様のパターン画像を挟み込んだテストパターンを含む画像光をテスト対象のレンズに入射し、レンズからの射出光の輝度値を検出して解像度数値の判定を行う。白パターンと黒パターンとが、縞模様のパターンと隣接し、縞模様の直近の白及び黒パターンの輝度値を得ることができる。このため、精度よく解像度数値の判定を行なうことができる
【選択図】 図５

Description

本発明は、レンズの解像度を評価する解像度数値判定装置及びその方法に関する。

解像度数値判定装置は、レンズの解像度（識別の度合い）評価に用いられ、得られた解像度が目標となるように調整が行なわれる。例えば、画像を投影する投影レンズの場合、投影レンズの光学特性のばらつきは、表示される画像の品質に影響を及ぼすため、レンズメーカーのレンズ出荷前や、レンズを搭載した製品の組み立て投入前に、レンズの解像度が評価されている。

投影レンズの解像度を評価する場合、解像度測定用のテストパターンを形成し、このテストパターンに光を照射して、テストパターンを含む画像光を投影レンズによってスクリーン上に投影する。そして、このスクリーン上に投影されたテストパターンの画像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の受光センサを用いて検出し、この装置で検出した画像をコンピュータ等で画像処理を行うことによって投影レンズの解像度の評価が行なわれる。

また従来から、レンズの解像度の評価として、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function）値が用いられている。ＭＴＦについて以下に説明する。

例えば、特許文献１では、図１に示すようなテストパターンをスクリーンに投影し、受光センサでその反射光を受光して輝度を検出する。その出力波形を図２に示す。図２に示す輝度データのうち、一定幅のべた黒の黒色パターンの出力（Ｔｍｉｎ）と、白色パターンの出力（Ｔｍａｘ）、そして縦縞における黒縞パターンの出力（Ｉｍｉｎ）、白縞パターンの出力（Ｉｍａｘ）により下記式１を用いてＭＴＦを求め、その求めたＭＴＦ値に基づいて解像度の評価を行なっている。

この式１で求められるＭＴＦ値は、縦縞における黒縞パターンの出力（Ｉｍｉｎ）、白縞パターンの出力（Ｉｍａｘ）以外に、べた黒の黒色パターンの出力（Ｔｍｉｎ）と、白色パターンの出力（Ｔｍａｘ）を考慮しているので、縦縞部分だけでなく、ベた黒とべた白部分の輝度も含めて規格化することができる。

特許第３５３８３２９号公報

しかしながら、図２に示すようなテストパターンを用いた場合、分母と分子で平均を求めるエリアが全く別のエリアとなってしまう。図２に示すように白と黒のベたパターンの輝度の平均値を求めるエリアと、縞模様の輝度の平均値を求めるエリアが一致していない。レンズは光軸から周辺へ向かうに従って解像度が違ってくることが一般的であり、白と黒のパターンと縞模様パターンとが別エリアにあると解像度が違い、基準になる輝度が違ってくる。このため、精度のよい解像度を得ることができなくなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、レンズの解像度を精度よく求めることができる解像度数値判定装置及びその方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明の解像度数値判定装置は、所定のテストパターンを含む画像光をテスト対象のレンズに入射し、該レンズからの射出光の輝度値を検出して解像度数値の判定を行う解像度数値判定装置であって、前記所定のテストパターンは、白色パターンと黒色パターンとの間にこれらの色パターンと隣接する縞模様のパターンを挟み込んだパターンを含む構成としている。

このようにテストパターンが、白色パターンと黒色パターンとの間にこれらの色パターンと隣接する縞模様のパターンを挟み込んだパターンを含むことで、白色パターンと黒色パターンとが、縞模様のパターンと隣接し、縞模様の直近の白及び黒パターン輝度値を得ることができる。従って、精度よく解像度数値の判定を行なうことができる。

上記の解像度数値判定装置において、前記射出光の輝度値の高周波数成分をカットするローパスフィルタと、前記射出光の輝度値の低周波数成分をカットするハイパスフィルタと、前記ローパスフィルタによって前記高周波数成分をカットされた前記輝度値のピーク値とボトム値とを検出する第１検出手段と、前記ハイパスフィルタによって前記低周波数成分をカットされた前記輝度値のピーク値とボトム値とを検出する第２検出手段と、前記第１検出手段が検出した前記ピーク値と前記ボトム値と、前記第２検出手段が検出した前記ピーク値と前記ボトム値とを使用してＭＴＦ（Modulation Transfer Function）値を求める演算手段とをさらに有して構成することができる。

このようにローパスフィルタとハイパスフィルタとを用いることで、白色パターン及び黒色パターンの輝度値と、縞模様のパターンの輝度値とを正確に分離することができる。従って、解像度数値の判定を精度よく行なうことができる。

上記の解像度数値判定装置において、前記ローパスフィルタによって前記高周波数成分をカットされた前記輝度値から前記輝度値の振幅パターンを検出するパターン検出手段をさらに有して構成することができる。

このように輝度値の振幅パターンを検出するので、ＭＴＦ値を演算するための白色パターンと黒色パターンの輝度値の最大値と最小値とを容易に求めることができる。

上記の解像度数値判定装置において、前記ハイパスフィルタによって前記低周波数成分をカットされた前記輝度値の境界部分での微分値を取り除く補正手段をさらに有して構成することができる。

ハイパスフィルタを通過すると、境界部分で微分値が大きくなってしまうが、この微分値を取り除くことで、ＭＴＦ値を演算するための縞模様のパターンの輝度値の最大値と最小値とを容易に求めることができる。

本発明の解像度数値判定方法は、白色パターンと黒色パターンとの間にこれらの色パターンと隣接する縞模様のパターンを挟み込んだテストパターンを含む画像光をテスト対象のレンズに入射するステップと、前記レンズからの射出光の輝度値を検出するステップと、前記解像度数値の判定を行うステップとを有している。

このようにテストパターンが、白色パターンと黒色パターンとの間にこれらの色パターンと隣接する縞模様のパターンを挟み込んだパターンを含むことで、白色パターンと黒色パターンとが、縞模様のパターンと隣接し、縞模様の直近の白及び黒パターンの輝度値を得ることができる。従って、精度よく解像度数値の判定を行なうことができる。

本発明は、レンズの解像度を精度よく判定することができる。

添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。

本発明を、プロジェクタ装置に用いられる投影レンズの解像度を判定する解像度数値判定装置に用いた実施例を説明する。図３には投影レンズ４の解像度を判定するためのテストパターン光を投影レンズ４からスクリーン１０に射出して投影し、この反射光を受光して輝度値データを出力するプロジェクタ装置１と、プロジェクタ装置１で測定された輝度値データを用いて投影レンズ４の解像度を判定する解像度数値判定装置２０とが示されている。

図３に示すようにプロジェクタ装置１には、投影画像を生成する投影画像生成部２と、投影レンズ４を駆動する表示駆動部３と、画像をスクリーン１０に投影する投影レンズ４と、スクリーン１０からの反射光を受光する受光センサ５と、受光センサ５の出力にＡ／Ｄ変換等の演算を施し輝度値データを出力する演算部６と、演算部６の演算によって求められた輝度値データを一時的に記録するメモリ７とが備えられている。

解像度数値判定装置２０は、測定された輝度値データをプロジェクタ装置１から取得して投影レンズ４の解像度を判定する。図４を参照しながら解像度数値判定装置２０の構成を説明する。図４に示すように解像度数値判定装置２０は、プロジェクタ装置１から輝度値データを入力するパターン入力部２１と、パターン入力部２１によって入力した輝度値データを記録するメモリ２２と、メモリ２２からの輝度値データの読み出しと、メモリ２２へのデータの書込みとをコントロールするメモリコントローラ２３と、低周波数帯域の輝度値データだけを通過させるローパスフィルタ（以下、ＬＰＦとも表記する）２４と、高周波数帯域の輝度値データだけを通過させるハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦとも表記する）２５と、ローパスフィルタ２４を通過した輝度値データの振幅パターンを検出するパターン検出部２６と、ハイパスフィルタ２５を通過した輝度値データのエッジ部分での微分値を取り除く補正部２７と、パターン検出部２６の出力から輝度値データのピーク値とボトム値とを検出する第１ピーク／ボトム検出部２８と、補正部２７の出力から輝度値データのピーク値とボトム値とを検出する第２ピーク／ボトム検出部２９と、メモリ２２から読み出されたピーク値とボトム値とを用いてＭＴＦ値の演算を行う演算部３０と、演算部３０によって求められたＭＴＦ値を出力する解像度データ出力部３１とを有している。

図５（Ａ）に、投影レンズの解像度を判定するテストパターンを示す。本実施例のテストパターンは、図５（Ａ）に示すように白色パターンと黒色パターンとの間にこれらの色パターンと隣接する縞模様のパターンである。白色パターンと黒色パターンとが、縞模様のパターンと隣接しており、縞模様パターンの直近の白及び黒パターンの輝度値を得ることができる。白、黒及び縞模様のパターンが近いエリアにあるため、そのエリアを写し出すレンズの部分の解像度を精度よく判定できる。

図５（Ａ）に示すテストパターンのスクリーン１０からの反射光を受光センサ５で受光して得られる輝度値データを図５（Ｂ）に示す。図５（Ｂ）に示すように白のパターンデータから得られる輝度値データは、輝度値が高く明るいデータとなる。逆に黒パターンの反射光を受光している輝度値データは、輝度値が低く暗いデータとなる。また縞部分の反射光を受光している輝度値データは、図５（Ｂ）に示すように所定の振幅で振動する。

この輝度値データを、メモリ２２から読み出して、ローパスフィルタ２４と、ハイパスフィルタ２５とにそれぞれ入力する。白パターンと黒パターンの輝度値データは、周波数が低いのでローパスフィルタ２４を通過し、縞模様のパターンの輝度値データは、周波数が高いのでハイパスフィルタ２５を通過する。

本実施例では、ローパスフィルタ２４とハイパスフィルタ２５とを用いて輝度値データを分離している。レンズの解像度が高くなってくると、縞模様のパターンの振幅が大きくなり、白パターンや黒パターンと判別しにくくなる。そこで、ローパスフィルタ２４やハイパスフィルタ２５を用いて白パターンと黒パターンの領域と、縞模様のパターンの領域とを分離する。これにより、解像度数値の判定を精度よく行なうことができる。

パターン検出部２６は、ローパスフィルタ２４を通過した輝度値データから、輝度値の振幅パターンを検出する。パターン検出部２６からは、図５（Ｃ）に示す波形のデータが得られる。

補正部２７は、ハイパスフィルタ２５を通過した縞模様のパターンデータの、白パターン又は黒パターンとの境界部分の微分値を取り除く。ハイパスフィルタ２５の処理によって境界部分で誤差となる微分値が乗ってしまうので、補正部２７でこれを取り除く。

第１ピーク／ボトム検出部２８は、ローパスフィルタ２４を通過した輝度値データの最大値と最小値とを求める。すなわち、式１に示す黒パターンの出力（Ｔｍｉｎ）と、白パターンの出力（Ｔｍａｘ）とを求める。同様にして第２ピーク／ボトム検出部２９は、ハイパスフィルタ２５を通過した輝度値データの最大値と最小値とを求める。すなわち、式１に示す縞模様の最大値（Ｉｍａｘ）と最小値（Ｉｍｉｎ）とを求める。これらの値は、メモリコントローラ２３によって一旦メモリ２２に記録される。

演算部３０は、メモリコントローラ２３によってメモリ２２より黒パターンの出力（Ｔｍｉｎ）と、白パターンの出力（Ｔｍａｘ）と、縞模様の最大値（Ｉｍａｘ）及び最小値（Ｉｍｉｎ）を読み出す。そして、上述した式１を用いて演算を行い、ＭＴＦ値を求める。本実施例のテストパターンは、図５（Ａ）に示すように白パターンと黒パターンの間に縞模様のパターンが隣接して形成されているので、白パターンと黒パターンとが、縞模様のパターンと隣接し、縞模様の直近の白及び黒パターンの輝度値を得ることができる。従って、上述した式１の分母と分子とで測定エリアを略一致させることができ、精度よく解像度数値の判定を行なうことができる。

本発明の他の実施例を図６を参考に説明する。なお、実施例１と同様のものは実施例１で使用した符号を用い説明を省略する。この実施例では、プロジェクタ装置１に代わり、カメラ装置４０に用いられる撮像レンズ４１の解像度を判定するものである。カメラ装置４０には、被写体像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳ等の受光センサ５と、被写体からの光を受光センサ５に射出して結像させる撮像レンズ４１と、受光センサ５の出力に演算を施し輝度値データを出力する演算部６と、演算部６の輝度値データを一時的に記憶するメモリ７とが設けられている。撮像レンズ４１の解像度を判定するためのテストパターン４２は、紙に印刷されている。

図６に示すように、印刷されたテストパターン４２を壁等に固定させ、カメラ装置４０にてテストパターン４２を撮影すると、撮像レンズ４１を通って受光センサ５にテストパターン４２の画像光が射出され、受光センサ５の出力から演算部６にて輝度値データを演算し、メモリ７にこの輝度値データが記憶される。解像度数値判定装置２０は、メモリ７の輝度値データを基に撮像レンズ４１の解像度を判定する。メモリ７の輝度値データから解像度を判定する方法は前述した実施例１と同様である。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、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内において種々変形実施可能である。
例えば、上述した実施例ではプロジェクタ装置の投影レンズおよびカメラ装置の撮像レンズを例に挙げて説明しているが、この他、コピー機、ファクシミリ等の画像形成装置の入力デバイスなどにも本発明を適用することができる。

従来のテストパターンを示す図である。 従来のテストパターンを示す図である。 プロジェクタ装置と解像度数値判定装置の接続構成を示す図である。 解像度数値判定装置の構成を示す図である。 スクリーンに投影されるテストパターンと、受光センサで得られる輝度値データを示す図である。 カメラ装置と解像度数値判定装置の接続構成を示す図である。

符号の説明

１ プロジェクタ装置 ２ 投影画像生成部
３ 表示駆動部 ４ 投影レンズ
５ 受光センサ ６ 演算部
７ メモリ １０ スクリーン
２０ 解像度数値判定装置 ２１ パターン入力部
２２ メモリ ２３ メモリコントローラ
２４ ＬＰＦ ２５ ＨＰＦ
２６ パターン検出部 ２７ 補正部
２８ 第１ピーク／ボトム検出部
２９ 第２ピーク／ボトム検出部
３０ 演算部 ３１ 解像度データ出力部
４０ カメラ装置 ４１ 撮像レンズ
４２ テストパターン

Claims (5)

1. 所定のテストパターンを含む画像光をテスト対象のレンズに入射し、該レンズからの射出光の輝度値を検出して解像度数値の判定を行う解像度数値判定装置であって、
   前記所定のテストパターンは、白色パターンと黒色パターンとの間にこれらの色パターンと隣接する縞模様のパターンを挟み込んだパターンを含むことを特徴とする解像度数値判定装置。
2. 前記射出光の輝度値の高周波数成分をカットするローパスフィルタと、
   前記射出光の輝度値の低周波数成分をカットするハイパスフィルタと、
   前記ローパスフィルタによって前記高周波数成分をカットされた前記輝度値のピーク値とボトム値とを検出する第１検出手段と、
   前記ハイパスフィルタによって前記低周波数成分をカットされた前記輝度値のピーク値とボトム値とを検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段が検出した前記ピーク値と前記ボトム値と、前記第２検出手段が検出した前記ピーク値と前記ボトム値とを使用してＭＴＦ（Modulation Transfer Function）値を求める演算手段とを有することを特徴とする請求項１記載の解像度数値判定装置。
3. 前記ローパスフィルタによって前記高周波数成分をカットされた前記輝度値から前記輝度値の振幅パターンを検出するパターン検出手段を有することを特徴とする請求項２記載の解像度数値判定装置。
4. 前記ハイパスフィルタによって前記低周波数成分をカットされた前記輝度値の境界部分での微分値を取り除く補正手段を有することを特徴とする請求項２又は３記載の解像度数値判定装置。
5. 白色パターンと黒色パターンとの間にこれらの色パターンと隣接する縞模様のパターンを挟み込んだテストパターンを含む画像光をテスト対象のレンズに入射するステップと、
   前記レンズからの射出光の輝度値を検出するステップと、
   前記解像度数値の判定を行うステップとを有することを特徴とする解像度数値判定方法。
   

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