JP2008304198A - 撮像系におけるｍｔｆ測定方法及びｍｔｆ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像サイズが大きいレンズのＭＴＦを測定する際にも、大きなサイズの撮像素子を用いることなく、且つ、画素サイズを変えることなく、汎用的な撮像素子を用いて精度良くＭＴＦを測定できるＭＴＦ測定方法を提供することを目的とする。
【課題手段】 エッジ模様を有するチャートＣＨと、被検レンズ２を介して導かれたチャートＣＨ像を光電変換して画素信号を出力する撮像素子３と、を用いて披検レンズ２の性能を評価するための指標となる撮像系におけるＭＴＦ測定方法であって、チャートＣＨにおける撮像エリアを複数に分割して、複数の撮像エリアの夫々と複数の撮像素子３の夫々が１対となるように撮像し、複数の撮像素子３を介して読み取った画像信号を用いて、複数の撮像エリア毎にＭＴＦを測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラなどの撮像装置において、レンズ及び撮像系の品質評価を行うためのパラメータとしてのＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を求めるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置に関する。

従来、カメラなどの撮像装置に用いられる撮像レンズ（所謂、本発明における披検レンズである）の品質を評価する方法として、投影解像力による品質評価方法やＭＴＦによる品質評価方法が知られている。

投影解像力による品質評価方法は、撮像レンズを介して間隔が疎から密へと除々に変化する縞模様を投影し、その投影された縞模様をどの程度の間隔まで１本１本の縞模様として捉えることができるか否かを目視検査によって評価するものであって、検査員による評価バラツキが発生し易く、精度の高い評価データを得ることが困難であった。

一方、ＭＴＦによる品質評価方法は、ＭＴＦが撮像レンズをシステムとしてみた場合の幾何学的な伝達係数であって周波数領域でみたコントラストの変調度を表し（所謂、撮像レンズの空間周波数特性を表す）、撮像レンズを介して出力した像質を表すためのパラメータとしてＭＴＦを用いることができ、この際、検査員の目視検査による評価バラツキを低減できる。

ＭＴＦの測定の際には、披検対象である撮像レンズと、エッジ画像を有するチャート、複数の光電変換素子が並設されて前記エッジ画像を画素毎の電気信号に変換して出力する撮像素子（例えば、ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ、ＣＭＯＳ：Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ等）とが用いられ、撮像素子から出力されたエッジ画像の画像信号を用いてＭＴＦが算出される。

ＭＴＦは、撮像装置が取り込んだ画像のエッジ部分をステップ応答として捉え、そのステップ応答した画像データを微分して像の強度分布を表すＬＳＦ（Ｌｉｎｅ Ｓｐｅｅｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）波形とし、そのＬＳＦ波形をフーリエ変換することによって、レンズ評価のための変調伝達関数として得られる（例えば、特許文献１、２、３参照）。

また、近年、撮像装置の多様化及び高精度化が進むに伴い、前記撮像レンズには、大型画面の撮影に応じた大きなサイズ（所謂、開口径が大きいもの）が求められている。

そして、一般に、大きなサイズのレンズのＭＴＦを測定する際には、大型画面及びレンズの大きさに応じた撮像素子が用いられる。つまり、画面が大きくなるにつれて、大きな開口径のレンズが要求され、このレンズの品質を評価するための撮像素子として、所定の画素サイズを満足しつつ画素数を増やして大きなサイズとなったものが要求される。つ、まり、用途に応じて様々なサイズの撮像レンズと撮像素子が存在し、一般的に撮像レンズと撮像素子とが対応付けられて用いられている。
特開２００２-３５０２８５号公報 特開平６-１８４４８号公報 特開平４-６２４４８号公報

しかしながら、大きなサイズのレンズのＭＴＦを測定する際に、所定の画素サイズを満足しつつ画素数を増やして大きなサイズとした撮像素子を用いると、広い画像領域を高速に測定できるという利点がある一方、撮像素子が特別なものになってコストアップにつながり、生産性を損なう虞があった。

例えば、一眼レフカメラ用等に用いられる大きなレンズのＭＴＦを測定する際には、大きな撮像素子が必要とされて、この撮像素子が特別なものになって調達が困難になり、ＭＴＦの測定が困難になる恐れがあった。

一方、共通の撮像素子を用いて異なる画像サイズを撮影する場合には、撮像素子を介して生成される画素の大きさが画像サイズ毎に異なることになり、ＭＴＦの測定値が異なって精度良くレンズ及び撮像系のＭＴＦを測定することが困難であった。

そこで、本発明は、撮像サイズが大きいレンズのＭＴＦを測定する際にも、大きなサイズの撮像素子を用いることなくて画素サイズを共通にでき、汎用的な撮像素子を用いて精度良くＭＴＦを測定できて生産性及び利便性を向上できる撮像系のＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置を提供することを目的とする。さらには、本発明は、撮像サイズが変わっても共通の撮像素子を用いて精度良くＭＴＦを測定でき、ＭＴＦ測定の際の利便性を向上することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、被写体像を撮像素子に導くための被検レンズと、エッジ模様を有するチャートと、複数の光電変換素子が並設されて、前記被検レンズを介して導かれた前記チャート像を光電変換して画素信号を出力する前記撮像素子と、を用いて前記披検レンズの性能を評価するための指標となる撮像系におけるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を測定するＭＴＦ測定方法であって、前記チャートにおける撮像エリアを複数に分割して前記複数の撮像エリア毎に前記エッジ模様を配置し、該撮像エリアの数の分だけ前記撮像素子を用いて、該複数の撮像エリアの夫々と前記複数の撮像素子の夫々が１対となるように前記チャートを撮像し、前記複数の撮像素子を介して読み取った画像信号を用いて、前記複数に分割された撮像エリア毎にＭＴＦを測定することを特徴とする。

請求項１に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法によれば、前記チャートにおける撮像エリアを複数に分割して、該複数の撮像エリアの夫々と前記複数の撮像素子の夫々が１対となるように撮像し、前記複数の撮像素子を介して読み取った画像信号を用いて、前記複数に分割された撮像エリア毎にＭＴＦを測定することにより、大きなサイズのレンズのＭＴＦを測定する際に、大きなサイズの撮像素子を用いたり画素を大きくしたりすることなく、汎用的な撮像素子を用いて精度良くＭＴＦを測定でき、生産性及び利便性を向上できる。

つまり、請求項１に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法によれば、所望の被検レンズや画像サイズの変化に応じて、共通の撮像素子を用い、この撮像素子の数を複数にしてＭＴＦを測定することにより、ＭＴＦの測定精度と測定の際の利便性を向上できる。また、この際、画像サイズが変わっても、画素サイズを共通にできるので、撮像素子を介して検出される画像の空間周波数（所謂、解像度である）を良好に維持できる。

また、請求項１に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法は、請求項２に記載の発明のように、前記光軸上に沿って一つの撮像素子を配置すると共に、前記一つの撮像素子を中心とする同心円上又は放射線上に沿って他の撮像素子を複数配置することにより、披検レンズの径方向や円周方向に対応付けてＭＴＦを精度良く測定できる。

また、請求項２に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法は、請求項３に記載の発明のように、前記一つの撮像素子を用いて画面中央領域の画像信号を読み取ると共に、前記他の撮像素子を画面の左右および上下方向、又は前記同心円上、又は前記放射線上に沿って移動して前記画面中央領域の外方に位置する周辺領域の画像信号を読み取ることにより、大きな画面を読み取る際に、小型の撮像素子を用いることができ、生産性及び利便性を向上できる。

また、請求項１乃至請求項３の何れか記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法は、請求項４に記載の発明のように、オペレータからの指令信号に応じて、前記撮像エリア毎のＭＴＦの内から選択された複数の撮像エリアのＭＴＦを平均化して求めることにより、披検レンズの性能評価において利便性を向上できる。

また、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法は、請求項５に記載の発明のように、前記撮像エリア毎に測定されたＭＴＦを用い、所定の空間周波数において、撮像素子間におけるＭＴＦの比を演算して求めることにより、披検レンズの性能評価において利便性を向上できる。

また、請求項１乃至請求項５の何れか記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法は、請求項６に記載の発明のように、同一の前記撮像エリアを測定した際の、前記撮像素子間における前記画像信号のバラツキを予め測定し、このバラツキを打ち消すように補正された該画像信号を用いて前記ＭＴＦを測定することにより、複数の撮像素子間の感度バラツキの影響を受けることなく、披検レンズのＭＴＦを精度良く測定できる。

次に、請求項７に記載の発明は、被写体像を撮像素子に導くための被検レンズと、エッジ模様を有するチャートと、複数の光電変換素子が並設されて、前記被検レンズを介して導かれた前記チャート像を光電変換して画素信号を出力する前記撮像素子と、を備えて前記披検レンズの性能を評価するための指標となる撮像系におけるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を測定するＭＴＦ測定装置であって、前記チャートにおける撮像エリアを複数に分割すると共に前記複数の撮像エリア毎に前記撮像模様を備え、該撮像エリアの数の分だけ前記撮像素子を備えて、前記複数の撮像エリアの夫々と前記複数の複数の撮像素子の夫々が１対となるように撮像する撮像手段と、前記撮像手段を介して読み取った画像信号を用いて、前記撮像エリア毎にＭＴＦを演算するＭＴＦ演算手段とを備えることを特徴とする。

請求項７に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定装置によれば、前記チャートにおける撮像エリアを複数に分割して、前記複数の撮像エリアの夫々と前記複数の複数の撮像素子の夫々が１対となるように撮像する撮像手段と、前記撮像手段を介して読み取った画像信号を用いて、前記撮像エリア毎にＭＴＦを演算するＭＴＦ演算手段とを備えているので、請求項１に記載の発明と同様に、大きなサイズの撮像素子を用いたり画素サイズを特別なものにしたりすることなく、汎用的な撮像素子を用いて精度良くＭＴＦを測定できると共に、生産性及び利便性を向上できる。

また、請求項７に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定装置は、請求項８に記載の発明のように、前記複数の撮像素子が、前記光軸上に沿って一つ配置されていると共に、前記一つの撮像素子を中心とする同心円上、又は放射線上に沿って複数配置されていることにより、請求項２に記載の発明と同様に、披検レンズの径方向や円周方向に対応つけてＭＴＦを精度良く測定できる。

また、請求項８に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定装置は、請求項９に記載の発明のように、前記同心円上又は放射上に配置された撮像素子を、画面の左右および上下方向、又は前記同心円上、又は前記放射線上に沿って移動させる移動手段を備えていることにより、請求項３に記載の発明と同様に、大きな画面を読み取る際にも小型の撮像素子を用いることができ、生産性及び利便性を向上できる。

また、請求項７乃至請求項９の何れか記載の撮像系におけるＭＴＦ測定装置は、請求項１０に記載の発明のように、オペレータからの指令信号に応じて、前記撮像エリア毎のＭＴＦの内から選択された複数の撮像エリアのＭＴＦを平均化して求める平均化手段を備えていることにより、請求項４に記載の発明と同様に、披検レンズの性能評価において利便性を向上できる。

また、請求項７乃至請求項１０の何れかに記載の撮像系におけるＭＴＦ測定装置は、請求項１１に記載の発明のように、前記複数の撮像エリア毎に測定されたＭＴＦを用い、所定の空間周波数において、撮像素子間におけるＭＴＦの比を演算して比較するＭＴＦ比較手段を備えていることにより、披検レンズの性能評価において利便性を向上できる。

また、請求項７乃至請求項１１の何れか記載の撮像系におけるＭＴＦ測定装置は、請求項１２に記載の発明のように、同一の撮像エリアを測定した際の、前記撮像素子間における前記画像信号のバラツキを打ち消す補正手段を備え、前記補正された画像信号を用いて前記ＭＴＦを測定するように構成されていることにより、請求項５に記載の発明と同様に、複数の撮像素子間の感度バラツキの影響を受けることなく、披検レンズのＭＴＦを精度良く測定できる。

本発明の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置は、チャートにおける撮像エリアを複数に分割して、該複数の撮像エリアの夫々と複数の撮像素子の夫々が１対となるように撮像し、複数の撮像素子を介して読み取った画像信号を用いて、複数に分割された撮像エリア毎にＭＴＦを測定することにより、大きなサイズの撮像素子を用いたり画素サイズを特別なものにしたりすることなく、汎用的な撮像素子を用いて精度良くＭＴＦを測定でき、生産性及び利便性を向上できる。

つまり、本発明の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及び測定装置によれば、所望の被検レンズや画像サイズの変化に応じて、共通の画素サイズ及び画素数を備えた撮像素子の数を変えてＭＴＦを測定することにより、ＭＴＦの測定精度と測定の際の利便性を向上できる。また、この際、画像サイズが変わっても、画素サイズを共通にできるので、撮像素子を介して検出される空間周波数（所謂、解像度である）が変わることなく、延いては、精度良く披検レンズのＭＴＦを測定できる。

また、本発明の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置は、光軸上に沿って一つの撮像素子を配置すると共に、一つの撮像素子を中心とする同心円上又は放射線上に沿って他の撮像素子を複数配置することにより、披検レンズの径方向や円周方向に対応つけてＭＴＦを精度良く測定できる。

また、本発明の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置は、一つの撮像素子を用いて画面中央領域の画像信号を読み取ると共に、前記他の撮像素子を画面の左右および上下方向、又は同心円上、又は放射状線上に沿って移動して画面中央領域の外方に位置する周辺領域の画像信号を読み取ることにより、大きな画面を読み取る際に、小型の撮像素子を用いることができ、生産性及び利便性を向上できる。

また、本発明の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置は、オペレータからの指令信号に応じて、撮像エリア毎のＭＴＦの内から選択された複数の撮像エリアのＭＴＦを平均化して求めたり、撮像エリア毎に測定されたＭＴＦを用い、所定の空間周波数において、撮像素子間におけるＭＴＦの比を演算して求めたりすることにより、披検レンズの性能評価において利便性を向上できる。

また、本発明の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置は、同一の前記撮像エリアを測定した際の、複数の撮像素子間における画像信号のバラツキを予め測定し、このバラツキを打ち消すように補正された画像信号を用いてＭＴＦを測定することにより、複数の撮像素子間の感度バラツキの影響を受けることなく、披検レンズのＭＴＦを精度良く測定できる。

次に、本発明の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置の一実施例を図面にもとづいて説明する。

図１が本実施例のＭＴＦ測定装置の構成を表すブロック図、図２が同実施例におけるＭＴＦの測定方法を表す図、図３が同実施例における複数の撮像素子の配置例を表した図、図４が同実施例のＭＴＦ測定装置で測定されたＭＴＦ曲線図、図５が同実施例におけるＭＴＦ測定方法の手順を表したフローチャート、図６が図５のフローチャートにおけるＭＴＦ演算の手順を表したフローチャートである。

図１に表したように、本実施例の撮像系におけるＭＴＦ測定装置１は、披検レンズ２の品質評価を行うものであって、披検レンズ２を介して導かれたチャートＣＨ像を光電変換して複数の画素信号を出力する複数の撮像素子（例えば、Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓである）３、撮像素子３から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号Ｃに変換して出力するＡ／Ｄ変換器４、Ａ／Ｄ変換器４から出力されたデジタル画像信号を画素のアドレスに対応付けて記憶するメモリ５、メモリ５に記憶されたデジタル画像信号を用いて披検レンズ２のＭＴＦを演算するＭＴＦ処理部６、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１３、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１、測定されたＭＴＦを一時的に記憶するバッファ１２等を備え、ＣＰＵ１１が、ＲＯＭ１３に格納された制御用プログラムに従って、当該ＭＴＦ測定装置１の各処理を制御する。

また、ＭＴＦ測定装置１は、ＣＰＵ１１からの指令信号に応じて、撮像素子３及びＡ／Ｄ変換器４を所定の周期で制御するＴＧ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１０、披検レンズ２の光軸方向のスライド駆動を行うレンズ駆動部８、センサ７ａを介して披検レンズ２の光軸方向（図中のＸ方向）スライド量を検出するレンズ検出部７、撮像素子３を光軸Ｘに直交する所定の向きに駆動させる駆動機構を備えたセンサ駆動部９等が備えられている。そして、披検レンズ２を介してチャートＣＨ像が撮像素子３に合焦するように、レンズ駆動部８を介して披検レンズが光軸方向に調整される。

次に、複数の撮像素子３は、図３（ａ）に表したように、撮像エリアＩｍｒに沿って複数備えられ、光軸Ｘ上に沿って第一の撮像素子が配置されていると共に、第一の撮像素子３ａを中心とする同心円Ｃｉ上に沿って複数の撮像素子３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅが配置されている。

そして、ＭＴＦ測定装置１は、チャートＣＨにおける撮像エリアを複数に分割して、複数の撮像エリアの夫々と複数の撮像素子３の夫々が１対となるように撮像し、複数の撮像素子３を介して読み取った画像信号を用いて、複数に分割された撮像エリア毎にＭＴＦを測定するように構成されている。

また、この際、必要に応じて、センサ駆動部９を介して撮像素子３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを同心円上Ｃｉに沿って移動させ、順次、移動後の位置において撮像エリアの画像を読み取ることができるように構成されている。

また、図３（ｂ）に表したように、複数の撮像素子３を、第一の撮像素子３ａを中心とする放射上に沿って、複数の撮像素子３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを配置しても良い。

そして、図３（ｃ）に表したように、必要に応じて、撮像素子３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを、放射線上Ｒａに沿って移動させ、順次、移動後の位置において撮像エリアの画像を読み取るようにしてもよい。

次に、図１に表したように、Ａ／Ｄ変換器４は、複数の撮像素子３から出力された画像信号を、所定のサンプリング周波数でデジタル画像信号に変換し、メモリ５に出力する。

メモリ５は、撮像素子３の数の分だけ備えられ、撮像素子３ａが読み取った画像信号を画素アドレスに対応付けて記憶するメモリ５ａ、撮像素子３ｂが読み取った画像信号を画素アドレスに対応付けて記憶するメモリ５ｂ、撮像素子３ｃが読み取った画像信号を画素アドレスに対応付けて記憶するメモリ５ｃ、撮像素子３ｄが読み取った画像信号を画素アドレスに対応付けて記憶するメモリ５ｄ、撮像素子３ｅが読み取った画像信号を画素アドレスに対応付けて記憶するメモリ５ｅ、等によって構成されている。

次に、ＭＴＦ処理部６は、メモリ５ａ〜メモリ５ｅの画像信号毎（所謂、複数の撮像エリアの夫々毎）に、ＭＴＦを演算するＭＴＦ演算部１４と、空間周波数に対応付けてＭＴＦ曲線を生成するＭＴＦ曲線生成部１５、ＭＴＦ演算部１４で演算した撮像エリア毎のＭＴＦの平均値を算出する平均値演算部１６と、ＭＴＦ演算部１４で演算した撮像エリア毎のＭＴＦにつき、所定の空間周波数におけるＭＴＦを比較して、撮像エリア間におけるＭＴＦの比を求めるＭＴＦ比算出部１７、とによって構成されている。

バッファ１２は、当該ＭＴＦ測定装置１で測定されたＭＴＦデータ（ＭＴＦ演算部１４、ＭＴＦ曲線生成部１５、平均値演算部１６、ＭＴＦ比算出部１７等で得られた結果である）を記憶する。また、バッファ１２には、複数の撮像素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ間の光電変換特性のバラツキを打ち消すように、メモリ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅの画素値を補正する補正値が、予め、オペレータによって測定されて記憶されている。

補正回路１８は、ＣＰＵ１１からの指令信号に基づいて、バッファ１２に記憶された補正値を用いて、Ａ／Ｄ変換器４を介してメモリ５に入力された画素値を補正する。

次に、図２を用いてＭＴＦ演算部１４の動作を説明する。まず、ＭＴＦ演算部１４は、図２（ａ）に表したように、チャートＣＨ２の撮像模様のエッジの傾斜角度αに基づいてサンプリング数を算出し、次いで、算出されたサンプリング数を用いて、画像データを走査して画素値を取得することによりエッジのステップ応答を求め、次いで、ステップ応答を微分することによってエッジのインパルス応答を求め、次いで、インパルス応答をフーリエ変換してＭＴＦを求める。

また、図１に表したように、チャートＣＨには、格子状に白色と黒色に画成された撮像模様が複数形成され、その画成境界によるエッジが形成されている。

まず、図２（ａ）（ｂ）に表したように、サンプリング数算出部１４ａにおいて、チャートＣＨにおけるエッジの傾斜角度αを算出し画像の一方向の走査の基本単位となるサンプリング数Ｐを算出する。

図２（ｂ）において、画像データのエッジを介して左側の輝度が暗く、右側の輝度が明るく発現している。

図２（ｂ）に表したように、チャートＣＨの撮像模様のエッジが垂直方向に対してわずかに傾斜している場合、主走査方向を垂直方向とし、エッジラインが垂直方向に１画素分だけ変位するようにサンプリング数Ｐを設定する。図２（ｂ）は、撮像して得られた画像データを表しており、四角い枠の１つ１つが画素を表し、画素内の●、■、○、□等が画素値を表している。

詳しくは、傾斜角度αを求める際には、図２（ｅ）に表したように、チャートＣＨのエッジに対して、ｙ方向（垂直方向）にＳ個のウィンドウｗを配置する。この際、１つのウィンドウは、ｘ方向（水平方向）に複数の単位要素を有し、各単位要素の高さは画素１個分と同じ値、幅は画素１個分より小さい値とする。

次に、（式１）を用いて、各ウィンドウｗ内で２次微分を行う。
Ｌ^Ｗ（ｘ）＝２＊Ｐ^Ｗ（ｘ）−Ｐ^Ｗ（ｘ−１）−Ｐ^Ｗ（ｘ＋１）・・・（式１）

（式１）において、Ｐ^Ｗ（ｘ）がウィンドウｗ内の点（ｘ，Ｅｙ^Ｗ）における画素値であり、Ｌ^Ｗ（ｘ）がその点における２次微分値である。また、点（ｘ，Ｅｙ^Ｗ）は、１つの単位要素をｘ座標およびｙ座標の一目盛とした場合の位置であって、Ｅｙ^Ｗが図３（ｅ）中の１，２，３，・・・，Ｓに相当する。

次に、各ウィンドウｗ内において、２次微分値Ｌ^Ｗ（ｘ）の最大値Ｌｍａｘ^Ｗと最小値Ｌｍｉｎ^Ｗを求め、それらの点のｘ座標Ｘｍａｘ^Ｗ、Ｘｍｉｎ^Ｗを求め、（式２）を用いて、ウィンドウｗ内でのエッジ点のｘ座標Ｅｘ^Ｗを求める。
Ｅｘ^Ｗ＝（Ｘｍｉｎ^Ｗ＊｜Ｌｍａｘ^Ｗ｜＋Ｘｍａｘ^Ｗ＊｜Ｌｍｉｎ^Ｗ｜）／（｜Ｌｍａｘ^Ｗ｜＋｜Ｌｍｉｎ^Ｗ｜）・・・（式２）

そして、（式２）より得られたエッジ点群からエッジラインの傾斜角度αを求め、この際のｃｏｔαを四捨五入して得られた整数値をサンプリング数Ｐとする。

次に、スタップ応答算出部１４ｂに移り、図２（ｃ）に表したように、まず、１列目の画素を垂直方向に沿ってサンプリング数Ｐの分だけスキャンし、１列目のスキャンが終了したら、水平方向にスキャン位置を移し、再び垂直方向に沿ってサンプリング数Ｐの分だけスキャンし、順次、画像データを垂直方向に沿ってサンプリング数Ｐずつスキャンする。

そして、図２（ｄ）に表したように、各スキャン位置の画素値を取得することにより、エッジのステップ応答を求める。

次に、図２（ｄ）に表したように、各スキャン位置の画素値を一元的に並べ、エッジのステップ応答を得る。図２（ｄ）において、縦軸に輝度値、横軸には、各スキャン位置を一元的に展開した場合の位置を表している。すなわち、ステップ応答算出部１４ｂにおいて、エッジ付近の画素値を垂直方向にサンプリング数Ｐずつスキャンして、スキャンした順番に画素値を並べることにより、エッジのステップ応答を得ることができる。また、図２（ｄ）において、エッジがより明確に捉えられているほど立ち上り又は立下りの勾配が急になって現れる。

次に、インパルス応答算出部１４ｃに移り、ステップ応答算出部１４ｂで得られたステップ応答を微分することによって像の強度分布を表すインパルス応答に変換する。ここで行う微分は、例えば、ステップ応答の隣接する画素間の差分をとることによって行うことができる。

次に、ＭＴＦ算出部１４ｄに移り、インパルス応答算出部１４ｃにより求められたインパルス応答をフーリエ変換することにより変調伝達関数であるＭＴＦを求める。この際、フーリエ変換することより、周波数毎に実数部分と虚数部分が得られ、この実数部分と虚数部分をベクトル的に加算することによってＭＴＦを取得する。また、ＭＴＦの算出方法については、これに限らず、例えば、ＩＳＯ１２２３３に記載の解像度測定方法を用いてもよい。

次に、図４に表したように、ＭＴＦ曲線生成部１５は、ＭＴＦ演算部１４を介して算出されたＭＴＦデータに基づいて、横軸に空間周波数、縦軸にコントラストの変調度を表した複数のＭＴＦ曲線１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅを生成する。また、ＭＴＦ曲線中、実線で示すｖＬが縦方向に延出するエッジのＭＴＦを表し、破線で示すｈＬが横方向に延出するエッジのＭＴＦを表している。

ＭＴＦ曲線１５ａ〜１５ｅは、複数の撮像素子３の夫々に対応付けられて生成され、撮像素子３ａを介して読み取った撮像エリアのＭＴＦがＭＴＦ曲線１５ａに表され、撮像素子３ｂを介して読み取った撮像エリアのＭＴＦがＭＴＦ曲線１５ｂに表され、撮像素子３ｃを介して読み取った撮像エリアのＭＴＦがＭＴＦ曲線１５ｃに表され、撮像素子３ｄを介して読み取った撮像エリアのＭＴＦがＭＴＦ曲線１５ｄに表され、撮像素子３ｅを介して読み取った撮像エリアのＭＴＦがＭＴＦ曲線１５ｅに表される。

次に、平均値演算部１６は、オペレータの指令によって、同心円上Ｃｉに配置された撮像素子３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを介して測定したＭＴＦの平均値を算出すると共に、その平均値を用いて、横軸に空間周波数、縦軸にコントラスト変調度を表したＭＴＦ平均曲線を生成する。

次に、ＭＴＦ比算出部１７は、オペレータの指令によって、所定の空間周波数が設定されて、この空間周波数における撮像エリア間のＭＴＦの比を演算する。例えば、図４において、所定の空間周波数における、ＭＴＦ曲線１５ａに対するＭＴＦ曲線１５ｂ〜１５ｅのＭＴＦ比を演算する。

なお、本発明における撮像手段が披検レンズ２、撮像素子３等によってその機能が発現され、本発明におけるＭＴＦ演算手段がＭＴＦ演算部６によってその機能が発現され、本発明における移動手段がセンサ駆動部９によってその機能が発現され、本発明における平均化手段が平均値演算部１７によってその機能が発現され、本発明におけるＭＴＦ比較手段がＭＴＦ比算出部１６によってその機能が発現され、本発明における補正手段が補正回路１８によってその機能が発現される。

次に、図５、図６を用いて、ＭＴＦ測定方法の手順を説明する。この、この手順は、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１３に格納されたプログラムにもとづいて、各機能部に指令信号を与えて実行する。また、図５、図６におけるＳはステップを表している。なお、オペレータによって、予め、複数の撮像素子３が披検レンズ２の大きさや種類に対応付けられて配置されている。

まず、この手順は、オペレータによってＭＴＦ測定装置１に起動信号が入力された際にスタートする。

次いで、Ｓ１１０において、メモリ３やバッファに１２に記憶されている以前の測定データを取得して初期化し、その後、Ｓ１２０に移る。

次いで、Ｓ１２０において、複数の撮像素子３の内から、画像読み込みを開始する撮像素子３ａを選択する。この際、撮像素子３ａ〜３ｅの選択順が、予め設定されてＲＯＭ１３に記憶されている。また、本実施例では、初めに中央に配置された撮像素子３ａが選択され、その後、撮像素子３ａの周囲に配置された他の撮像素子３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅが順次選択されるようにプログラムされている。

次いで、Ｓ１３０において、チャートＣＨにおける画面中央領域の画像信号を、撮像素子３ａを介して読み取って、Ａ／Ｄ変換器４を介してデジタル信号に変換し、撮像素子３ａに対応付けられたメモリ５ａに記憶し、その後、Ｓ１４０に移る。また、この際、デジタル信号は、縦横に並設する複数の画素の夫々に対応付けられ記憶される（所謂、画素値となる）。

次いで、Ｓ１４０において、メモリ５ａに一旦記憶された画素値に対し、複数の撮像素子３ａ〜３ｅ間のバラツキを低減するための補正が必要か否かを判定し、補正の必要が無い（Ｎｏ）と判定された場合にはＳ１６０に移り、一方、補正の必要がある（Ｙｅｓ）と判定された場合にはＳ１５０に移ってバッファ１２に記憶されている補正値を取得して、補正回路８を介してメモリ５ａに記憶された画素値を補正し、その後、Ｓ１６０に移る。

次いで、Ｓ１６０において、図６に表した手順に基づいて、ＭＴＦ演算部６を介してＭＴＦの演算を行う。この際、Ｓ１４０及びＳ１５０を介して画素値の補正が合った場合には、補正後の画素値を用い、一方、画素値の補正が無かった場合にはＡ／Ｄ変換器４を介して取得した画素値をそのまま用いる。

次に、図６に表したように、Ｓ１６１において、チャートＣＨにおけるエッジの傾斜角度αを算出してその後、Ｓ１６２に映り、画像の一方向の走査の基本単位となるサンプリング数Ｐを算出する（図２（ｂ）参照）。

次いで、Ｓ１６３において、主走査方向にサンプリング数Ｐを１ライン分の走査とするようにスキャン（図２（ｃ）参照）してスキャン位置の画素値を取得し、Ｓ１６４に移る。

次に、Ｓ１６４において、Ｓ１６３で得られた各スキャン位置の画素値を一元的に並べる（図２（ｄ）参照）ことにより、エッジのステップ応答を得てＳ１６５に移る。

次いで、Ｓ１６５において、Ｓ１６４で得られたステップ応答を微分することによって像の強度分布を表すインパルス応答に変換し、Ｓ１６６に移る。

次いで、Ｓ１６６において、Ｓ１６５で得られたインパルス応答を離散フーリエ変換してＭＴＦを算出し、その後、図５のＳ１７０に移る。

次いで、１７０において、横軸に空間周波数、縦軸にコントラストの変調度を表したＭＴＦ曲線の画像データを生成し（図４参照）、その後、Ｓ１８０に移る。

次いで、Ｓ１８０において、次の撮像素子３が有るか否か（つまり、撮像素子３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅの内で次に画像読み込みが設定されたものが有るか否か）を判定し、次の撮像素子３が無い（Ｎｏ）と判定された場合にはＳ１９０に移り、一方、次の撮像素子３が有る（Ｙｅｓ）と判定された場合には、撮像素子３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅから次の撮像素子を選択してＳ１２０からＳ１８０を繰り返す。これにより、複数の撮像領域毎に、ＭＴＦ演算が行われてＭＴＦ曲線が生成される。また、ＭＴＦの算出方法は、これに限らず、例えば、ＩＳＯ１２２３３に記載の解像度測定方法を用いてもよい。

次いで、１９０において、Ｓ１２０からＳ１８０を介して求めた複数の撮像領域毎のＭＴＦにつき、平均演算の指令が有るか否かを判定する。その際、予め、オペレータによって平均演算の有無と平均演算の対象となる撮像エリアが指定され、この指令信号が図示されないインタフェースを介してＣＰＵ１１に入力される。

そして、Ｓ１９０において平均演算が無い（Ｎｏ）と判定された場合にはＳ２１０に移り、一方、Ｓ１９０において平均演算の指令が有る（Ｙｅａ）と判定された場合には、Ｓ２００に移って、複数の撮像領域のＭＴＦの平均を演算して求め、平均化されたＭＴＦを用いて、横軸に空間周波数、縦軸にコントラストの変調度を表したＭＴＦ平均曲線を生成する。

次いで、Ｓ２１０において、Ｓ１２０からＳ１８０において求められた複数の撮像領域毎のＭＴＦにつき、撮像領域間の比を算出する指令が有るか否かを判定する。その際、予め、オペレータによって、比の算出の有無と比を算出する際の対象となる撮像エリア及び空間周波数が指定され、この指令信号が図示されないインタフェースを介してＣＰＵ１１に入力されている。

そして、Ｓ２１０において、比の算出が無い（Ｎｏ）と判定された場合にはＳ２３０に移り、一方、Ｓ２１０において比の算出が有る（Ｙｅａ）と判定された場合には、Ｓ２２０に移って、所定の撮像領域間の所定の空間周波数におけるＭＴＦ比を算出し、その後、Ｓ２１０に移る。

次いで、Ｓ２３０において、Ｓ１６０からＳ２２０において求められた撮像領域毎のＭＴＦ及びＭＴＦ曲線生成結果、ＭＴＦ平均演算結果、ＭＴＦ比算出結果等をバッファ１２に記憶し、ＭＴＦ測定方法における本手順を終了する。

以上のように、本実施例に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置によれば、チャートＣＨにおける撮像エリアを複数に分割して、複数の撮像エリアの夫々と複数の撮像素子３ａ〜３ｅの夫々が１対となるように撮像し、複数の撮像素子３ａ〜３ｅを介して読み取った画像信号を用いて、複数に分割された撮像エリア毎にＭＴＦを測定することにより、大きなサイズのレンズのＭＴＦを測定する際に、大きなサイズの撮像素子を用いたり画素サイズを大きくしたりすることなく、汎用的な撮像素子３ａ〜３ｅを用いて精度良くＭＴＦを測定でき、生産性及び利便性を向上できる。

つまり、本実施例に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置によれば、所望の被検レンズ２や画像サイズの変化があっても、共通の撮像素子３を用い、この撮像素子３の数を増減してＭＴＦを測定することにより、ＭＴＦの測定精度と測定の際の利便性を向上できる。また、この際、画像サイズが変わっても、画素サイズを同じにできるので、撮像素子３を介して検出される画像の空間周波数（解像度）を良好に維持できる。

また、本実施例に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置によれば、図３に表したように、光軸上に沿って一つの撮像素子３ａを配置すると共に、撮像素子３ａを中心とする同心円上Ｃｉ又は放射線上Ｒａに沿って他の撮像素子３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを配置することにより、披検レンズ２の径方向や円周方向に対応付けてＭＴＦを精度良く測定できる。

また、本実施例に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置によれば、Ｓ２００において撮像エリア毎のＭＴＦの内から選択された複数の撮像エリアのＭＴＦを平均化して求めることにより、披検レンズの性能評価において利便性を向上できる。

また、本実施例に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置によれば、Ｓ２２０において撮像エリア毎に測定されたＭＴＦを用い、所定の空間周波数において、撮像素子間におけるＭＴＦの比を演算して求めることにより、披検レンズの性能評価において利便性を向上できる。

また、本実施例に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置によれば、同一の撮像エリアを測定した際の、撮像素子３ａ〜３ｅ間における画像信号のバラツキを予め測定し、Ｓ１４０、Ｓ１５０においてこのバラツキを打ち消すように画像信号を補正し、補正された画像信号用いてＭＴＦを演算することにより、撮像素子３ａ〜３ｅ間の感度バラツキの影響を受けることなく、被検レンズのＭＴＦを精度良く測定できる。

また、本実施例に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置によれば、
図３記載の発明のように、前記一つの撮像素子を用いて画面中央領域の画像信号を読み取ると共に、前記他の撮像素子を画面の左右および上下方向、又は前記同心円上、又は前記放射線上に沿って移動して前記画面中央領域の外方に位置する周辺領域の画像信号を読み取ることにより、大きな画面を読み取る際に、小型の撮像素子を用いることができ、延いては、大きなサイズのレンズのＭＴＦを測定する際に、撮像素子を小型化できて生産性及び利便性を向上できる。

また、本実施例に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置によれば、チャートＣＨには、格子状にエッジを有する撮像模様が複数形成されているので、一つの撮像領域において、複数の撮像模様を走査してＭＴＦを測定することにより、撮像模様が一つであるよりもノイズの影響を低減できて精度良くＭＴＦを測定できる。

また、披検レンズの品質評価の際には、空間周波数や撮像領域に対応付けて変調度の許容範囲を予め設定し、Ｓ１６０で求められたＭＴＦ、Ｓ２００で求められたＭＴＦ平均、Ｓ２２０で求められたＭＴＦ比等が許容範囲を満足する披検レンズを適正なものとすればよい。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでなく、種各の態様を取ることができる。

例えば、本実施例のＭＴＦ測定装置において、Ｓ１６０で求められたＭＴＦ、Ｓ２００で求められたＭＴＦ平均、Ｓ２２０で求められたＭＴＦ比等を表示する表示部を備えたり、これらのデータを外部機器に送信するためのインタフェースを備えたりしても良い。

また、本実施例において、中央の撮像素子３ａの周囲に４つの撮像素子３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを備えたが、必要に応じて、この撮像素子の数を更に増やしたり、減らしたりしても良い。その際、中央の撮像素子３ａの周囲に配置される複数の撮像素子は、撮像素子からの距離が均等に配置されることが好ましい。また、本実施例では、撮像素子３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを一つの同心円上Ｃｉに備えたが、さらに、中心を共通とする複数の同心円を環状に構成し、複数の同心円上の夫々に撮像素子を複数配置しても良い。

また、披検レンズ２がズーミング可能な撮像系に使用される場合には、ズーミングに合わせて披検レンズ２を光軸方向に移動させ、光軸方向の所定の位置でＭＴＦを測定し、披検レンズ２の品質評価をしても良い。また、この際、例えばテレ側（ズームレンズの望遠側）とワイド側（ズームレンズの広角側）の夫々毎に、複数の撮像素子３を好ましい配置に切り替えてもよい。

本発明の一実施例の、ＭＴＦ測定装置の構成を表すブロック図である。 同実施例における、ＭＴＦの測定方法を表す図である。 同実施例における、複数の撮像素子の配置例を表した図である。 同実施例における、ＭＴＦ測定装置で測定されたＭＴＦ曲線図である。 同実施例における、ＭＴＦ測定方法の手順を表したフローチャートである。 図５のフローチャートにおけるＭＴＦ演算の手順を表したフローチャートであ

符号の説明

１…ＭＴＦ測定装置、２…披検レンズ、３…複数の撮像素子（例えば、Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ…撮像素子、４…Ａ／Ｄ変換器、５…複数のメモリ、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ…メモリ、６…ＭＴＦ処理部、７…検出部、７ａ…センサ、８…レンズ駆動部、９…センサ駆動部、１０…ＴＧ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、１１…ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、１２…バッファ、１３…ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、１４…ＭＴＦ演算部、１４ａ…サンプリング数算出部、１４ｂ…ステップ応答算出部、１４ｃ…インパルス応答算出部、１４ｄ…ＭＴＦ算出部、１５…ＭＴＦ曲線生成部、１６…平均値演算部、１７…ＭＴＦ比算出部、Ｉｍｒ…撮像エリア、ＣＨ…チャート、Ｃｉ…同心円上、Ｒａ…放射線上。

Claims (12)

1. 被写体像を撮像素子に導くための被検レンズと、
   エッジ模様を有するチャートと、
   複数の光電変換素子が並設されて、前記被検レンズを介して導かれた前記チャート像を光電変換して画素信号を出力する前記撮像素子と、を用い、
   前記披検レンズの性能を評価するための指標となるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を測定するＭＴＦ測定方法であって、
   前記チャートにおける撮像エリアを複数に分割すると共に前記エッジ模様を複数の撮像エリア毎に配置し、該撮像エリアの数の分だけ前記撮像素子を用いて、該複数の撮像エリアの夫々と前記複数の撮像素子の夫々が１対となるように前記チャートを撮像し、
   前記複数の撮像素子を介して読み取った画像信号を用いて、前記複数に分割された撮像エリア毎にＭＴＦを測定する、
   ことを特徴とする撮像系におけるＭＴＦ測定方法。
2. 前記光軸上に沿って一つの撮像素子を配置すると共に、前記一つの撮像素子を中心とする同心円上又は放射線上に沿って他の撮像素子を複数配置する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法。
3. 前記一つの撮像素子を用いて画面中央領域の画像信号を読み取ると共に、前記他の撮像素子を画面の左右および上下方向、又は前記同心円上、又は前記放射線上に沿って移動して前記画面中央領域の外方に位置する周辺領域の画像信号を読み取る、
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法。
4. オペレータからの指令信号に応じて、前記撮像エリア毎のＭＴＦの内から選択された複数の撮像エリアのＭＴＦを平均化して求める、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法。
5. 前記撮像エリア毎に測定されたＭＴＦを用い、所定の空間周波数において、撮像素子間におけるＭＴＦの比を演算して求める、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法。
6. 同一の前記撮像エリアを測定した際の、前記撮像素子間における前記画像信号のバラツキを予め測定し、このバラツキを打ち消すように補正された該画像信号を用いて前記ＭＴＦを測定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の撮像系におけるＭＴＦ測定方法。
7. 被写体像を撮像素子に導くための被検レンズと、
   エッジ模様を有するチャートと、
   複数の光電変換素子が並設されて、前記被検レンズを介して導かれた前記チャート像を光電変換して画素信号を出力する前記撮像素子と、
   を備えて前記披検レンズの性能を評価するための指標となるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を測定するＭＴＦ測定装置であって、
   前記チャートにおける撮像エリアを複数に分割して前記エッジ模様を前記複数の撮像エリア毎に備えると共に、該撮像エリアの数の分だけ前記撮像素子を備えて、前記複数の撮像エリアの夫々と前記複数の複数の撮像素子の夫々が１対となるように前記チャートを撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段を介して読み取った画像信号を用いて、前記撮像エリア毎にＭＴＦを演算するＭＴＦ演算手段と、
   を備えることを特徴とする撮像系におけるＭＴＦ測定装置。
8. 前記複数の撮像素子が、
   前記光軸上に沿って一つ配置されていると共に、前記一つの撮像素子を中心とする同心円上、又は放射線上に沿って複数配置されている、
   ことを特徴とする請求項７に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定装置。
9. 前記同心円状又は放射状に配置された撮像素子を、画面の左右および上下方向、又は前記同心円上、又は前記放射線上に沿って移動させる移動手段を備えている、
   ことを特徴とする請求項８に記載の撮像系におけるＭＴＦ測定装置。
10. オペレータからの指令信号に応じて、前記撮像エリア毎のＭＴＦの内から選択された、複数の撮像エリアのＭＴＦを平均化して求める平均化手段を備えている、
    ことを特徴とする請求項７乃至請求項９の何れか記載の撮像系におけるＭＴＦ測定装置。
11. 前記複数の撮像エリア毎に測定されたＭＴＦを用い、所定の空間周波数において、撮像素子間におけるＭＴＦの比を演算して比較するＭＴＦ比較手段を備えている、
    ことを特徴とする請求項７乃至請求項１０の何れか記載の撮像系におけるＭＴＦ測定装置。
12. 同一の撮像エリアを測定した際の、前記撮像素子間における前記画像信号のバラツキを打ち消す補正手段を備え、
    前記補正された画像信号を用いて前記ＭＴＦを測定するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項７乃至請求項１１の何れかに記載の撮像系におけるＭＴＦ測定装置。

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