JP2021018198A - ラインチャートを用いた光学センサユニットの指向揺れ測定方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】結像光学系とラインセンサとが組み込まれた光学センサユニットの指向揺れを当該ラインセンサの出力信号のみに基づいて測定する方法および装置を提供する。【解決手段】光学センサユニット（１００）を振動させ、ラインセンサ（１０１）に直交する第一ライン画像（３０２ｘ）のセンサ出力値の変化から第一ライン画像の揺れを検出し、ラインセンサから所定角度（θ）だけ傾斜した第二ライン画像（３０２ｙ）のセンサ出力値の変化から第二ライン画像の揺れを検出し、第一ライン画像の揺れから光学センサユニットの第一方向の揺れを測定し、第二ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定される。【選択図】図５
Description
本発明は結像光学系および光学センサを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する技術に関する。
近年、光学センサの解像度が大きく向上したことに伴い、光学センサに伝わる微小振動が光学性能の劣化の大きな要因となっている。このような振動による影響を考慮して光学性能の劣化を軽減するために、光学センサの振動特性を高精度に測定することが必要である。
測定対象の振動特性の測定方法として、たとえば、特許文献１に、エリアセンサを用いた平面振動計測法方法が開示されている。より詳しくは、参照ミラーと測定物体とを異なる周波数で振動させながら、参照ミラーからの反射光と測定物体からの反射光との干渉画像をエリアセンサで撮像する。この撮像される干渉画像の時間的変化を測定することで、測定物体の２次元的な振動特性分布を取得することができる。
また、特許文献２には、ラインセンサを利用した光学装置の振れ検出方法が開示されている。特許文献２によれば、測距用のラインセンサで水平方向の振れを測定し、測距用ラインセンサとは直交する方向に配置されたラインセンサで垂直方向の振れを測定する。
しかしながら、エリアセンサを用いて振動特性を測定する方法は、光学センサとしてラインセンサのみが搭載された光学センサユニットには適用できない。適用しようとすれば、測定用のエリアセンサを光学センサユニットに別途設ける必要がある。本来の光学センサとしてのラインセンサに加えて測定用のエリアセンサを設置するのであるから、光学センサユニットの重量を増加させるだけでなく、エリアセンサの設置空間を確保するために設計自由度が大きく制限される。また、測定用のエリアセンサを測定後に取り外すと、エリアセンサの有無により光学センサユニットの振動特性が変化するので、そもそも正確な振動特性の測定ができない。
また、もともと搭載されたラインセンサを利用した振れ検出方法では、本来のラインセンサで垂直方向の揺れを検出し、別途設けたラインセンサで水平方向の振れを検出する必要がある。すなわち、２次元方向の振れを検出するためには、２本のラインセンサを必要とする。したがって、この方法は、光学センサとして一方向のみのラインセンサが搭載された光学センサユニットには適用できない。適用しようとすれば、異なる方向の測定用ラインセンサを光学センサユニットに別途設ける必要がある。このようなラインセンサの設置は光学センサユニットの重量を増加させるだけでなく、設置空間を必要とするために設計自由度を制限する。また、測定後に測定用ラインセンサを取り外せば、上述したように正確な測定ができなくなる。
通常、衛星に搭載する光学センサユニットには、光学センサとして一方向のラインセンサと、その上に結像画像を形成するための複数の反射鏡からなる結像光学系と、が組み込まれている。衛星では、他の機器で発生した振動が衛星本体を通して光学センサユニットに伝達されるために、上述したように、衛星に搭載される光学センサユニット単体での振動特性の正確な測定が必要である。しかも、衛星に搭載するためには、できるだけ小型かつ軽量であることが要求される。上述した背景技術による測定方法では、上述したように、小型軽量化の条件を満たしつつ光学センサユニット単体での正確な振動特性を測定することができない。
そこで、本発明の目的は、結像光学系とラインセンサとが組み込まれた光学センサユニットの指向揺れを当該ラインセンサの出力信号のみに基づいて測定する方法および装置を提供することにある。
本発明の第一の態様によれば、結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する方法は、ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、加振手段が前記光学センサユニットを振動させ、測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れを検出し、前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第二ライン画像の揺れを検出し、前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする。
本発明の第二の態様によれば、結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する方法は、ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、加振手段が前記光学センサユニットを振動させ、測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像と前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像とのセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れと前記第二ライン画像の揺れとを同時に検出し、前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の揺れを前記第一ライン画像の揺れを用いて補正することで前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する、ことを特徴とする。
本発明の第三の態様によれば、結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する装置は、ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、前記光学センサユニットへ振動を与える加振手段と、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れを検出し、前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第二ライン画像の揺れを検出し、前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する測定手段と、を有し、前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする。
本発明の第四の態様によれば、結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する装置は、ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、前記光学センサユニットへ振動を与える加振手段と、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像と前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像とのセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れと前記第二ライン画像の揺れとを同時に検出し、前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の揺れを前記第一ライン画像の揺れを用いて補正することで前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する測定手段と、ことを特徴とする。
本発明の第二の態様によれば、結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する方法は、ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、加振手段が前記光学センサユニットを振動させ、測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像と前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像とのセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れと前記第二ライン画像の揺れとを同時に検出し、前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の揺れを前記第一ライン画像の揺れを用いて補正することで前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する、ことを特徴とする。
本発明の第三の態様によれば、結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する装置は、ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、前記光学センサユニットへ振動を与える加振手段と、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れを検出し、前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第二ライン画像の揺れを検出し、前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する測定手段と、を有し、前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする。
本発明の第四の態様によれば、結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する装置は、ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、前記光学センサユニットへ振動を与える加振手段と、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像と前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像とのセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れと前記第二ライン画像の揺れとを同時に検出し、前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の揺れを前記第一ライン画像の揺れを用いて補正することで前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する測定手段と、ことを特徴とする。
本発明によれば、結像光学系とラインセンサとが組み込まれた光学センサユニットの指向揺れを当該ラインセンサの出力信号のみに基づいて測定することができる。
＜実施形態の概要＞
本発明の実施形態によれば、結像光学系とラインセンサとが組み込まれた完成品としての光学センサユニットを振動させつつラインチャート画像をラインセンサで読み取り、ラインセンサ出力だけを用いて光学センサユニットの指向揺れ特性を測定することができる。より詳しくは、ラインセンサに対して直交したラインチャートの縦方向ライン画像と、ラインセンサに対して所定角度だけ傾斜したラインチャートの斜めライン画像とを用いて、これらのライン画像の揺れを検出することで２次元的な揺れ方向成分を所望の精度で測定する。したがって、振動特性測定用だけの光学センサを用いることなく、本来の光学センサであるラインセンサの出力だけから揺れ特性を測定できる。完成品としての光学センサユニットを分解する必要もなく、余分な部品も不要となるので、小型軽量化でき、かつ所望の精度で２次元的揺れを測定可能となる。
本発明の実施形態によれば、結像光学系とラインセンサとが組み込まれた完成品としての光学センサユニットを振動させつつラインチャート画像をラインセンサで読み取り、ラインセンサ出力だけを用いて光学センサユニットの指向揺れ特性を測定することができる。より詳しくは、ラインセンサに対して直交したラインチャートの縦方向ライン画像と、ラインセンサに対して所定角度だけ傾斜したラインチャートの斜めライン画像とを用いて、これらのライン画像の揺れを検出することで２次元的な揺れ方向成分を所望の精度で測定する。したがって、振動特性測定用だけの光学センサを用いることなく、本来の光学センサであるラインセンサの出力だけから揺れ特性を測定できる。完成品としての光学センサユニットを分解する必要もなく、余分な部品も不要となるので、小型軽量化でき、かつ所望の精度で２次元的揺れを測定可能となる。
本発明の第１実施形態によれば、１本線のラインチャートを用いる。１本線のライン像をラインセンサに対して直交させたときのラインセンサ出力信号の変化から横方向揺れ成分を取得し、１本線のライン像をラインセンサに対して微小角度傾斜させたときのラインセンサ出力信号の変化から所望の精度で縦方向揺れ成分を取得する。傾斜ライン像によるラインセンサ出力の変化には縦方向揺れ成分だけでなく横方向揺れ成分が含まれているが、傾斜角度を小さくすることで横方向揺れ成分の割合を十分に小さくすることができ、必要な精度の縦方向揺れ成分を取得することができる。
本発明の第２実施形態によれば、直角から所定角度ずれた２本線のラインチャートを用いる。一方のライン像をラインセンサの所定の画素部分で直交させ、他方のライン像をラインセンサの別の画素部分で微小角度傾斜させて配置する。これらのライン像によるラインセンサ出力信号の変化から横方向および縦方向の揺れ成分を取得する。上述したように、傾斜ライン像により取得された揺れ成分は、縦方向揺れ成分だけでなく横方向揺れ成分が含まれている。第２実施形態によれば、傾斜ライン像によるラインセンサ出力を縦方向ライン像によるラインセンサ出力により補正することで、正確な縦方向揺れ成分を算出できる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成要素は単なる例示であって、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨ではない。まず、本発明の実施形態に用いる装置構成を図１および図２に例示する。
＜装置構成＞
図１および図２に例示するように、光学センサユニット１００は、振動特性の測定対象であり、その内部にラインセンサ１０１と結像光学系Ｍ１とが最終製品として組み込まれている。結像光学系Ｍ１は、下方から入射する平行光（矢印）をラインセンサ１０１の受光面に結像する光学系であればよい。結像光学系Ｍ１は、たとえば複数の反射鏡あるいはレンズ等の光学要素を組み合わせて構成されうる。図１では、簡略化のために、複数の光学要素をまとめて結像光学系Ｍ１として図示している。
図１および図２に例示するように、光学センサユニット１００は、振動特性の測定対象であり、その内部にラインセンサ１０１と結像光学系Ｍ１とが最終製品として組み込まれている。結像光学系Ｍ１は、下方から入射する平行光（矢印）をラインセンサ１０１の受光面に結像する光学系であればよい。結像光学系Ｍ１は、たとえば複数の反射鏡あるいはレンズ等の光学要素を組み合わせて構成されうる。図１では、簡略化のために、複数の光学要素をまとめて結像光学系Ｍ１として図示している。
光学センサユニット１００は、加振装置の加振用フレーム２００の上部に固定され、加振機２０１により所定周波数および所定方向の振動が与えられる。加振用フレーム２００の下端は防振台３００に取り付けられ、防振台３００の中央部には光源３０１が設けられている。防振台３００の光源３０１上にはラインチャート３０２が配置され、さらにその上にコリメータ３０３が配置されている。したがって、加振機２０１により加振用フレーム２００に固定された光学センサユニット１００は振動するが、防振台３００上に取り付けられた光源３０１、ラインチャート３０２およびコリメータ３０３は振動しない。
ラインチャート３０２は透明板に１本あるいは２本の遮光ラインが形成されたものであってもよいし、遮光板に１本あるいは２本の透光ラインが形成されたものであってもよい。あるいは、液晶パネルのように電気的に所望のラインパターンを表示できる透過型表示パネルを用いることもできる。また、ラインチャート３０２は不透明版にラインが印刷されたものであっても良い。
光源３０１からの照射光はラインチャート３０２を通してコリメータ３０３に入射し、矢印で示す平行光として光学センサユニット１００に入射する。この平行光が結像光学系Ｍ１に入射することにより、ラインセンサ１０１の受光面にラインチャート３０２のライン像が結像する。ラインチャート３０２のライン方向によりラインセンサ１０１上のライン像を所望の向きに設定することができる。加振機２０１が加振用フレーム２００を振動させることで、光学センサユニット１００のラインセンサ１０１に対して、ラインチャート３０２のライン像が揺動する。なお、ラインチャート３０２のライン像がラインセンサ１０１上で結像すればよいのであるから、光源３０１からの照射光がラインチャート３０２を透過する必要はなく、ラインチャート３０２で反射して結像光学系Ｍ１に入射しても良い。
上述したように、光学センサユニット１００内には、複数の光学要素からなる結像光学系Ｍ１とラインセンサ１０１が配置されている。これらの光学要素およびラインセンサ１０１はそれぞれの質量が異なり、光学センサユニット１００内でそれぞれのポジションに配置されている。したがって、光学センサユニット１０１は、一つの組立体として固有の振動特性を有する。以下に述べる実施形態によれば、指向揺れ測定装置４００は、光学センサユニット１０１を振動させた状態でラインセンサ１０１の出力信号を入力し、そのセンサ出力だけに基づいて当該光学センサユニット１００の指向揺れを測定する。これによりラインセンサ１０１の出力だけで振動特性の評価が可能となる。
以下、便宜上、ラインセンサ１０１の長手方向（図の紙面左右方向）を横方向（Ｘ方向）、ラインセンサ１０１に直交する方向（図の紙面上下方向）を縦方向（Ｙ方向）と呼び、指向揺れを横方向の揺れあるいは縦方向の揺れとして定義する。
１．第１実施形態
１．１）横方向の揺れの検出
図３に例示するように、所定方向のラインチャート３０２によって、ラインセンサ１０１上にラインセンサの長手方向と直交する縦方向ライン画像３０２ｘを結像させる。これにより、ラインセンサ１０１のセンサ出力プロファイル１０２は、縦方向ライン画像３０２ｘのエッジ付近の画素で出力レベルが大きく変化する形状を有する。
１．１）横方向の揺れの検出
図３に例示するように、所定方向のラインチャート３０２によって、ラインセンサ１０１上にラインセンサの長手方向と直交する縦方向ライン画像３０２ｘを結像させる。これにより、ラインセンサ１０１のセンサ出力プロファイル１０２は、縦方向ライン画像３０２ｘのエッジ付近の画素で出力レベルが大きく変化する形状を有する。
縦方向ライン画像３０２ｘは、上述したように加振機２０１を駆動することで横方向および縦方向に揺れる。図３から分かるように、縦方向ライン画像３０２ｘの縦方向の揺れはセンサ出力の変化に反映されないが、横方向の揺れはセンサ出力プロファイル１０２のエッジ画素位置Ｐedgeの時間変化として現れる。図４に例示するように、時間とともに変化するエッジ画素位置Ｐedgeをプロットした横方向エッジプロファイルをフーリエ解析することにより、横揺れの周波数と振幅の測定ができる。
１．２）縦方向の揺れの検出
図５に例示するように、ラインチャート３０２を所定角度回転させた状態にすることで、ラインセンサ１０１上にラインセンサの長手方向とわずかに傾いた傾斜ライン画像３０２ｙを結像させる。これにより、ラインセンサ１０１のセンサ出力プロファイル１０３は、傾斜ライン画像３０２ｙのエッジ付近の画素で出力レベルがプロファイル１０２より緩慢に変化する形状を有する。傾斜ライン画像３０２ｙがラインセンサ１０１を斜めに横切っているので、ラインセンサ１０１におけるどこかの画素出力にプロファイル１０３に示す形状の変化が現れる。
図５に例示するように、ラインチャート３０２を所定角度回転させた状態にすることで、ラインセンサ１０１上にラインセンサの長手方向とわずかに傾いた傾斜ライン画像３０２ｙを結像させる。これにより、ラインセンサ１０１のセンサ出力プロファイル１０３は、傾斜ライン画像３０２ｙのエッジ付近の画素で出力レベルがプロファイル１０２より緩慢に変化する形状を有する。傾斜ライン画像３０２ｙがラインセンサ１０１を斜めに横切っているので、ラインセンサ１０１におけるどこかの画素出力にプロファイル１０３に示す形状の変化が現れる。
なお、ライン画像とラインセンサ１０１とは完全に平行ではないことが必要である。その理由は、第１に、ライン画像のエッジ部をラインセンサ１０１の画素幅以内に位置合わせすることが容易ではないからである。第２に、平行ライン画像により得られる画像信号は全画素に渡って白と黒の中間となるために、センサ出力値が大きく変化している箇所、すなわちエッジを見分けられない。これに対して、本実施形態のようにライン画像３０２ｙを微小角度傾けることにより、ラインセンサのどこかの画素範囲で白から黒に変化する部分が現れ、センサ出力値からエッジの特定が容易になる。
傾斜ライン画像３０２ｙは、上述したように加振機２０１を駆動することで横方向および縦方向に揺れる。図５から分かるように、傾斜ライン画像３０２ｙの揺れは、センサ出力プロファイル１０３のエッジ画素位置Ｐedgeの時間変化として現れるが、このプロファイル１０３のエッジ画素位置の変化は縦方向の揺れと横方向の揺れの両方を反映している。しかしながら、傾斜角度θが十分小さい場合には、次に説明するように、横方向の揺れ成分を実質的に無視することができる。したがって、十分小さい傾斜角度θでセンサ出力プロファイル１０３のエッジ画素位置Ｐedgeの時間変化を検出することで、光学センサユニット１００の縦方向揺れの特性を十分な精度で測定することが可能となる。以下、詳述する。
図６および図７は、縦揺れ感度、横揺れ感度、および縦揺れ感度に対する横揺れ感度の影響度をシミュレートした結果を示す。ここでは、傾斜ライン画像３０２ｙがラインセンサ１０１の一画素を横方向に横切った状態で、縦方向の揺れと横方向の揺れとが同じ大きさで発生しているものと仮定している。
図６に例示するように、傾斜ライン画像３０２ｙの角度θが０から４５°まで大きくなるに従って横方向の揺れ感度が上昇する。このことは、図５に示す傾斜ライン画像３０２ｙが縦方向に立ち上がる（θが大きくなる）に従って、センサ出力の画素位置に対する変化が大きくなり、横方向の揺れ感度が上昇することから明白である。これに対して、縦方向の揺れ感度はほとんど変化しない。すなわち、横方向の揺れによるセンサ画素出力の変化は傾斜角度θに依存するのに対して、縦方向の揺れによるセンサ画素出力の変化は揺れの振幅にほぼ比例するだけで傾斜角度θに依存しない。
したがって、図７に例示するように、傾斜角度θ設定により横方向揺れの影響を所望レベル以下にすることができる。たとえば、傾斜角度θを０°より大きく６°以下に設定すればセンサ出力の変化における横揺れの影響度を１０％以下にでき、傾斜角度θを０°より大きく３°以下に設定すればセンサ出力の変化における横揺れの影響度を５％以下にできる。言い換えれば、所望の傾斜角度θを設定することで、当該傾斜角度θに対応した精度で縦方向揺れを測定できる。たとえばθ＝３°でセンサ出力プロファイル１０３のエッジ画素位置Ｐedgeの時間変化を検出すれば、光学センサユニット１００の縦方向揺れを５％以下の不確定性で測定できる。
傾斜角度θは、必要される測定精度に依存するが、通常、不確定性が１０％以下となる０°より大きく６°以下に設定することが望ましい。
こうして、時間とともに変化するエッジ画素位置Ｐedgeをプロットした縦方向エッジプロファイルをフーリエ解析することにより、縦揺れの周波数と振幅の測定ができる。
１．３）指向揺れ測定装置
図８に例示するように、本実施形態による指向揺れ測定装置４００は、ラインチャート３０２のライン画像が縦方向ライン画像３０２ｘであるか傾斜ライン画像３０２ｙであるかに応じて、ラインセンサ１０１から時系列で入力するセンサ画素出力データをセンサ出力プロファイル１０２あるいは１０３として記憶部４０１に格納する。
図８に例示するように、本実施形態による指向揺れ測定装置４００は、ラインチャート３０２のライン画像が縦方向ライン画像３０２ｘであるか傾斜ライン画像３０２ｙであるかに応じて、ラインセンサ１０１から時系列で入力するセンサ画素出力データをセンサ出力プロファイル１０２あるいは１０３として記憶部４０１に格納する。
エッジ検出部４０２は、センサ出力プロファイル１０２からエッジ検出を行い、エッジ位置情報を時系列に記憶部４０３へ出力し、これによって記憶部４０３に横方向エッジプロファイルが格納される。また、エッジ検出部４０２は、センサ出力プロファイル１０３からエッジ検出を行い、エッジ位置情報を時系列に記憶部４０４へ出力し、これによって記憶部４０４に縦方向エッジプロファイルが格納される。
指向揺れ評価部４０５は、横方向および縦方向のエッジプロファイルをフーリエ解析することで横方向および縦方向の揺れの周波数および振幅をそれぞれ算出する。
コントローラ４０６は、上記エッジ検出部４０２、指向揺れ評価部４０５および記憶部４０１，４０３および４０４を制御することで、上記指向揺れ測定を実行する。なお、コントローラ４０６は、加振機２０１の駆動制御、ラインチャート３０２の表示制御等の各種制御を実行することもできる。
なお、指向揺れ測定装置４００の上記指向揺れ測定機能は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムメモリ４０７に格納されたプログラムを実行することで実現することもできる。以下、図９を参照しながら、指向揺れ測定装置４００が加振機２０１を制御する場合を一例として、本実施形態による指向揺れ測定方法について詳述する。
１．４）指向揺れ測定
図９において、まず、図２に示す横方向の揺れを測定する方向にラインチャート３０２を設定した後（動作Ｓ５０１）、指向揺れ測定装置４００は、加振機２０１の振動周波数、振動方向等を初期設定する（動作Ｓ５０２）。続いて、指向揺れ測定装置４００は、光源３０１によりラインチャート３０２を照射するとともに、加振機２０１を駆動する（動作Ｓ５０３）。これにより、ラインセンサ１０１上に図２に示すライン画像３０２ｘが結像し、光学センサユニット１００の振動に伴ってライン画像３０２ｘがラインセンサ１０１に対して横方向に揺動する。
図９において、まず、図２に示す横方向の揺れを測定する方向にラインチャート３０２を設定した後（動作Ｓ５０１）、指向揺れ測定装置４００は、加振機２０１の振動周波数、振動方向等を初期設定する（動作Ｓ５０２）。続いて、指向揺れ測定装置４００は、光源３０１によりラインチャート３０２を照射するとともに、加振機２０１を駆動する（動作Ｓ５０３）。これにより、ラインセンサ１０１上に図２に示すライン画像３０２ｘが結像し、光学センサユニット１００の振動に伴ってライン画像３０２ｘがラインセンサ１０１に対して横方向に揺動する。
ライン画像３０２ｘがラインセンサ１０１上を横方向に揺動する状態で、指向揺れ測定装置４００は、ラインセンサ１０１のセンサ出力データを所定周期で入力することで、記憶部４０１にセンサ出力プロファイル１０２を時系列で格納する（動作Ｓ５０４）。続いて、エッジ検出部４０２は、センサ出力プロファイル１０２から、時間経過に伴うエッジ部の変動を示す横方向エッジプロファイルを生成し、記憶部４０３に格納する（動作Ｓ５０５）。
続いて、図５に示すように、ライン画像３０２ｙがラインセンサ１０１に対して所定の角度θで傾くようにラインチャート３０２を設定する（動作Ｓ５０６）。傾斜角度θは、上述したように、十分な縦揺れ検出精度が得られるように十分小さい値に設定される。指向揺れ測定装置４００は、上記動作Ｓ５０３と同様に、光源３０１によりラインチャート３０２を照射するとともに加振機２０１を駆動する。これにより、図５に示すように、傾斜ライン画像３０２ｙがラインセンサ１０１上を横方向／縦方向に揺動する。この揺動状態で、指向揺れ測定装置４００は、ラインセンサ１０１のセンサ出力データを所定周期で入力し、記憶部４０１にセンサ出力プロファイル１０３を時系列で格納する（動作Ｓ５０７）。続いて、エッジ検出部４０２は、センサ出力プロファイル１０３から、すでに述べたように、時間経過に伴うエッジ部の変動を示す縦方向エッジプロファイルを生成し、記憶部４０４に格納する（動作Ｓ５０８）。
指向揺れ評価部４０５は、こうして取得されたエッジプロファイルを用いて各指向揺れを評価する（動作Ｓ５０９）。指向揺れ測定装置４００は、上記動作Ｓ５０３〜Ｓ５０９を振動周波数等の振動態様を変えながら繰り返し、光学センサユニット１００の振動特性を測定する。
１．５）効果
以上述べたように、本発明の第１実施形態によれば、縦方向ライン画像３０２ｘの揺れにより横方向の揺れ成分を取得し、ラインセンサに対して微小角度θだけ傾斜させた傾斜ライン画像３０２ｙの揺れにより所望の精度で縦方向揺れ成分を取得する。したがって、ラインチャート３０２を用意し、光学センサユニット１００に搭載された光学センサとしてのラインセンサの出力信号だけで、光学センサユニット１００の振動特性を測定することが可能となる。すなわち、光学センサユニット１００に振動特性測定用のセンサを設ける必要がないために、小型軽量化を達成でき、かつ所望の精度で指向揺れを測定できる。
以上述べたように、本発明の第１実施形態によれば、縦方向ライン画像３０２ｘの揺れにより横方向の揺れ成分を取得し、ラインセンサに対して微小角度θだけ傾斜させた傾斜ライン画像３０２ｙの揺れにより所望の精度で縦方向揺れ成分を取得する。したがって、ラインチャート３０２を用意し、光学センサユニット１００に搭載された光学センサとしてのラインセンサの出力信号だけで、光学センサユニット１００の振動特性を測定することが可能となる。すなわち、光学センサユニット１００に振動特性測定用のセンサを設ける必要がないために、小型軽量化を達成でき、かつ所望の精度で指向揺れを測定できる。
２．第２実施形態
本発明の第２実施形態による指向揺れ測定装置では、図３および図５に示す２つのライン方向にそれぞれ対応する２本のラインを有するラインチャートを用い、傾斜ライン画像に基づいて検出された揺れを横方向の揺れを用いて補正することで、横方向の揺れおよび縦方向の揺れを同時に、かつ正確に測定する。
本発明の第２実施形態による指向揺れ測定装置では、図３および図５に示す２つのライン方向にそれぞれ対応する２本のラインを有するラインチャートを用い、傾斜ライン画像に基づいて検出された揺れを横方向の揺れを用いて補正することで、横方向の揺れおよび縦方向の揺れを同時に、かつ正確に測定する。
２．１）揺れ補正
図１０に例示するように、本発明の第２実施形態で用いるラインチャート３０２は２本のライン６０１および６０２を有し、ライン６０１とライン６０２とは直角から所定の角度θだけずれて交差している。このラインチャート３０２が光学センサユニット１００内のラインセンサ１０１上に結像すると、ライン６０１に対応する縦方向ライン画像６０１ｘと、ライン６０２に対応する傾斜ライン画像６０２ｙとがそれぞれラインセンサ１０１の異なる画素部分で交差する。
図１０に例示するように、本発明の第２実施形態で用いるラインチャート３０２は２本のライン６０１および６０２を有し、ライン６０１とライン６０２とは直角から所定の角度θだけずれて交差している。このラインチャート３０２が光学センサユニット１００内のラインセンサ１０１上に結像すると、ライン６０１に対応する縦方向ライン画像６０１ｘと、ライン６０２に対応する傾斜ライン画像６０２ｙとがそれぞれラインセンサ１０１の異なる画素部分で交差する。
縦方向ライン画像６０１ｘが交差した部分でのラインセンサ１０１の出力信号は、図３に例示したセンサ出力プロファイル１０２と同様であり、傾斜ライン画像６０２ｙが交差した部分でのラインセンサ１０１の出力信号は、図５に例示したセンサ出力プロファイル１０３と同様である。したがって、第１実施形態と同様の方法を用いて、横方向揺れと縦方向揺れとを同時に測定することができる。
さらに、ラインセンサ１０１から一度に読み出された信号からセンサ出力プロファイル１０２および１０３を同時に取得できるので、第２実施形態では、傾斜ライン画像６０２ｙによるセンサ出力プロファイル１０３の変動をセンサ出力プロファイル１０２から正確に得られる横方向揺れで補正することが可能である。以下、詳述する。
図５〜図６で述べたように、センサ出力プロファイル１０３のエッジ画素位置の変化（揺れ）は縦方向の揺れと横方向の揺れの両方を反映している。これに対して、センサ出力プロファイル１０２のエッジ画素位置の変化は正確に横方向の揺れを表している。したがって、センサ出力プロファイル１０３の揺れから横方向の揺れ成分を除去することで、正確な縦方向の揺れを算出することができる。
２．２）指向揺れ測定装置
図１１に例示するように、本実施形態による指向揺れ測定装置７００は、縦方向ライン画像６０１ｘの画素部分であるか傾斜ライン画像６０２ｙの画素部分であるかに応じて、ラインセンサ１０１から入力するセンサ画素出力データのそれぞれの画素部分をセンサ出力プロファイル１０２あるいは１０３として記憶部７０１に格納する。
図１１に例示するように、本実施形態による指向揺れ測定装置７００は、縦方向ライン画像６０１ｘの画素部分であるか傾斜ライン画像６０２ｙの画素部分であるかに応じて、ラインセンサ１０１から入力するセンサ画素出力データのそれぞれの画素部分をセンサ出力プロファイル１０２あるいは１０３として記憶部７０１に格納する。
エッジ検出部７０２は、センサ出力プロファイル１０２からエッジ検出を行い、横方向揺れのエッジ位置情報を時系列に記憶部７０３へ出力する。これによって、記憶部７０３には横方向エッジプロファイルが格納される。また、エッジ検出部７０２は、センサ出力プロファイル１０３からエッジ検出を行い、縦／横方向揺れを含むエッジ情報を時系列に縦揺れ算出部７０４へ出力する。
縦揺れ算出部７０４は、センサ出力プロファイル１０２から得られた横方向揺れのエッジ位置情報を時系列に入力すると同時に、センサ出力プロファイル１０３から得られた縦／横方向揺れのエッジ位置情報を時系列に入力する。上述したように、横方向揺れのエッジ位置情報と縦／横方向揺れのエッジ位置情報とは同じ揺れに起因する。したがって、縦揺れ算出部７０４は、縦／横方向揺れのエッジ位置から横方向揺れのエッジ位置成分を減算することで、縦方向揺れのみのエッジ位置情報を算出することができる。縦揺れ算出部７０４から縦方向揺れのみのエッジ位置情報を入力することよって、記憶部７０５には縦方向エッジプロファイルが格納される。
指向揺れ評価部７０６は、それぞれのエッジプロファイルをフーリエ解析することで横方向および縦方向の揺れの周波数および振幅をそれぞれ測定する。
コントローラ７０７は、上記エッジ検出部７０２、縦揺れ算出部７０４、指向揺れ評価部７０６および記憶部７０１、７０３、７０４を制御することで、上記指向揺れ測定を実行する。なお、コントローラ７０７は、加振機２０１の駆動制御、ラインチャート３０２の表示制御等の各種制御を実行することもできる。
なお、指向揺れ測定装置７００の上記指向揺れ測定機能は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムメモリ７０８に格納されたプログラムを実行することで実現することもできる。以下、図１２を参照しながら、指向揺れ測定装置７００が加振機２０１を制御する場合を一例として、本実施形態による指向揺れ測定方法について詳述する。
２．３）指向揺れ測定
図１２において、まず、図１０に示すラインチャート３０２を設定した後（動作Ｓ８０１）、指向揺れ測定装置７００は、加振機２０１の振動周波数、振動方向等を初期設定する（動作Ｓ８０２）。続いて、指向揺れ測定装置７００は、光源３０１によりラインチャート３０２を照射するとともに、加振機２０１を駆動する（動作Ｓ８０３）。これにより、ラインセンサ１０１上に図１０に示すライン画像６０１ｘおよび６０２ｙが結像し、光学センサユニット１００の振動に伴ってライン画像６０１ｘおよび６０２ｙがラインセンサ１０１に対して揺動する。
図１２において、まず、図１０に示すラインチャート３０２を設定した後（動作Ｓ８０１）、指向揺れ測定装置７００は、加振機２０１の振動周波数、振動方向等を初期設定する（動作Ｓ８０２）。続いて、指向揺れ測定装置７００は、光源３０１によりラインチャート３０２を照射するとともに、加振機２０１を駆動する（動作Ｓ８０３）。これにより、ラインセンサ１０１上に図１０に示すライン画像６０１ｘおよび６０２ｙが結像し、光学センサユニット１００の振動に伴ってライン画像６０１ｘおよび６０２ｙがラインセンサ１０１に対して揺動する。
ライン画像６０１ｘおよび６０２ｙがラインセンサ１０１上を揺動する状態で、指向揺れ測定装置７００は、ラインセンサ１０１のセンサ出力データを所定周期で入力することで、記憶部７０１にセンサ出力プロファイル１０２および１０３を同時に格納する（動作Ｓ８０４）。続いて、エッジ検出部７０２は、センサ出力プロファイル１０２から、時間経過に伴うエッジ部の変動を示す横方向エッジプロファイルを生成し、記憶部７０３に格納する（動作Ｓ８０５）。これと同時に、縦揺れ算出部７０４は、センサ出力プロファイル１０３から得られたエッジ変動から横方向揺れ成分を減算することで、縦方向揺れ成分を算出する（動作Ｓ８０６）。こうして縦方向のエッジ変動を示す縦方向エッジプロファイルが記憶部７０５に格納される（動作Ｓ８０７）。
指向揺れ評価部７０６は、こうして取得されたエッジプロファイルを用いて各指向揺れを評価する（動作Ｓ８０８）。指向揺れ測定装置７００は、上記動作Ｓ８０３〜Ｓ８０８を振動周波数等の振動態様を変えながら繰り返し、光学センサユニット１００の振動特性を測定する。
２．４）効果
以上述べたように、本発明の第２実施形態によれば、縦方向ライン画像６０１ｘの揺れにより横方向の揺れ成分を取得し、それと同時に、ラインセンサ１０１に対して微小角度θだけ傾斜させた傾斜ライン画像６０２ｙの揺れを横方向の揺れ成分で補正することにより縦方向揺れ成分を取得する。したがって、ラインチャート３０２を用意し、光学センサユニット１００に搭載された光学センサとしてのラインセンサの出力信号だけで、光学センサユニット１００の振動特性を測定することが可能となる。すなわち、光学センサユニット１００に振動特性測定用のセンサを設ける必要がないために、小型軽量化を達成でき、かつ所望の精度で指向揺れを測定できる。
以上述べたように、本発明の第２実施形態によれば、縦方向ライン画像６０１ｘの揺れにより横方向の揺れ成分を取得し、それと同時に、ラインセンサ１０１に対して微小角度θだけ傾斜させた傾斜ライン画像６０２ｙの揺れを横方向の揺れ成分で補正することにより縦方向揺れ成分を取得する。したがって、ラインチャート３０２を用意し、光学センサユニット１００に搭載された光学センサとしてのラインセンサの出力信号だけで、光学センサユニット１００の振動特性を測定することが可能となる。すなわち、光学センサユニット１００に振動特性測定用のセンサを設ける必要がないために、小型軽量化を達成でき、かつ所望の精度で指向揺れを測定できる。
３．付記
上述した実施形態および実施例の一部あるいは全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、これらに限定されるものではない。
（付記１）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する方法であって、
ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、
加振手段が前記光学センサユニットを振動させ、
測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れを検出し、
前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第二ライン画像の揺れを検出し、
前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする指向揺れ測定方法。
（付記２）
前記第二ライン画像の傾斜角度は６°以下に設定されることを特徴とする付記１に記載の指向揺れ測定方法。
（付記３）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する方法であって、
ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、
加振手段が前記光学センサユニットを振動させ、
測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像と前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像とのセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れと前記第二ライン画像の揺れとを同時に検出し、
前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の揺れを前記第一ライン画像の揺れを用いて補正することで前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する、
ことを特徴とする指向揺れ測定方法。
（付記４）
前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする付記３に記載の指向揺れ測定方法。
（付記５）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する装置であって、
ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、前記光学センサユニットへ振動を与える加振手段と、
前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れを検出し、前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第二ライン画像の揺れを検出し、前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する測定手段と、
を有し、前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする指向揺れ測定装置。
（付記６）
前記第二ライン画像の傾斜角度は６°以下に設定されることを特徴とする付記５に記載の指向揺れ測定装置。
（付記７）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する装置であって、
ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、前記光学センサユニットへ振動を与える加振手段と、
前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像と前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像とのセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れと前記第二ライン画像の揺れとを同時に検出し、前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の揺れを前記第一ライン画像の揺れを用いて補正することで前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する測定手段と、
ことを特徴とする指向揺れ測定装置。
（付記８）
前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする付記７に記載の指向揺れ測定装置。
（付記９）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
加振手段が、ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、記光学センサユニットを振動させ、
測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れを検出し、
前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第二ライン画像の揺れを検出し、
前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する、
ように前記コンピュータを機能させ、
前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とするプログラム。
（付記１０）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
加振手段が、ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、記光学センサユニットを振動させ、
測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像と前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像とのセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れと前記第二ライン画像の揺れとを同時に検出し、
前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の揺れを前記第一ライン画像の揺れを用いて補正することで前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する、
ように前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
（付記１１）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する方法であって、
少なくとも１本のラインを有するラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、
加振手段が前記光学センサユニットを振動させ、
エッジ検出手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のエッジを検出して前記第一ライン画像の揺れを示す第一プロファイルを取得し、前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のエッジを検出して前記第二ライン画像の揺れを示す第二プロファイルを取得し、
測定手段が、前記第一プロファイルから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二プロファイルから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の傾斜角度が、０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されることを特徴とする指向揺れ測定方法。
（付記１２）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する方法であって、
少なくとも１本のラインを有するラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、
加振手段が前記光学センサユニットを振動させ、
エッジ検出手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のエッジを検出して前記第一ライン画像の揺れを示す第一プロファイルを取得し、前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のエッジを検出して前記第二ライン画像の揺れを示す第二プロファイルを取得し、
測定手段が、前記第一プロファイルから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二第二ライン画像のエッジ画素位置を前記第一ラインが図のエッジ画素位置により補正して前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する、
ことを特徴とする指向揺れ測定方法。
上述した実施形態および実施例の一部あるいは全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、これらに限定されるものではない。
（付記１）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する方法であって、
ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、
加振手段が前記光学センサユニットを振動させ、
測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れを検出し、
前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第二ライン画像の揺れを検出し、
前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする指向揺れ測定方法。
（付記２）
前記第二ライン画像の傾斜角度は６°以下に設定されることを特徴とする付記１に記載の指向揺れ測定方法。
（付記３）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する方法であって、
ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、
加振手段が前記光学センサユニットを振動させ、
測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像と前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像とのセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れと前記第二ライン画像の揺れとを同時に検出し、
前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の揺れを前記第一ライン画像の揺れを用いて補正することで前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する、
ことを特徴とする指向揺れ測定方法。
（付記４）
前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする付記３に記載の指向揺れ測定方法。
（付記５）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する装置であって、
ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、前記光学センサユニットへ振動を与える加振手段と、
前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れを検出し、前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第二ライン画像の揺れを検出し、前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する測定手段と、
を有し、前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする指向揺れ測定装置。
（付記６）
前記第二ライン画像の傾斜角度は６°以下に設定されることを特徴とする付記５に記載の指向揺れ測定装置。
（付記７）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する装置であって、
ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、前記光学センサユニットへ振動を与える加振手段と、
前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像と前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像とのセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れと前記第二ライン画像の揺れとを同時に検出し、前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の揺れを前記第一ライン画像の揺れを用いて補正することで前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する測定手段と、
ことを特徴とする指向揺れ測定装置。
（付記８）
前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする付記７に記載の指向揺れ測定装置。
（付記９）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
加振手段が、ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、記光学センサユニットを振動させ、
測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れを検出し、
前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第二ライン画像の揺れを検出し、
前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する、
ように前記コンピュータを機能させ、
前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とするプログラム。
（付記１０）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
加振手段が、ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、記光学センサユニットを振動させ、
測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像と前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像とのセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れと前記第二ライン画像の揺れとを同時に検出し、
前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の揺れを前記第一ライン画像の揺れを用いて補正することで前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する、
ように前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
（付記１１）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する方法であって、
少なくとも１本のラインを有するラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、
加振手段が前記光学センサユニットを振動させ、
エッジ検出手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のエッジを検出して前記第一ライン画像の揺れを示す第一プロファイルを取得し、前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のエッジを検出して前記第二ライン画像の揺れを示す第二プロファイルを取得し、
測定手段が、前記第一プロファイルから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二プロファイルから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の傾斜角度が、０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されることを特徴とする指向揺れ測定方法。
（付記１２）
結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する方法であって、
少なくとも１本のラインを有するラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、
加振手段が前記光学センサユニットを振動させ、
エッジ検出手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のエッジを検出して前記第一ライン画像の揺れを示す第一プロファイルを取得し、前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のエッジを検出して前記第二ライン画像の揺れを示す第二プロファイルを取得し、
測定手段が、前記第一プロファイルから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二第二ライン画像のエッジ画素位置を前記第一ラインが図のエッジ画素位置により補正して前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する、
ことを特徴とする指向揺れ測定方法。
本発明は衛星に搭載される光学望遠鏡等の光学センサユニットの振動特性測定装置に適用可能である。
１００ 光学センサユニット
１０１ ラインセンサ
１０２ センサ出力プロファイル
１０３ センタ出力プロファイル
２００ 加振用フレーム
２０１ 加振機
３００ 防振台
３０１ 光源
３０２ ラインチャート
３０２ｘ 縦方向ライン画像
３０２ｙ 傾斜ライン画像
３０３ コリメータ
４００、７００ 指向揺れ測定装置
４０１、７０１ 記憶部
４０２、７０２ エッジ検出部
４０３、４０４、７０３、７０５ 記憶部
４０５、７０６ 指向揺れ評価部
４０６、７０７ コントローラ
４０７、７０８ プログラムメモリ
６０１、６０２ ライン
６０１ｘ 縦方向ライン画像
６０２ｙ 傾斜ライン画像
７０４ 縦揺れ算出部
１０１ ラインセンサ
１０２ センサ出力プロファイル
１０３ センタ出力プロファイル
２００ 加振用フレーム
２０１ 加振機
３００ 防振台
３０１ 光源
３０２ ラインチャート
３０２ｘ 縦方向ライン画像
３０２ｙ 傾斜ライン画像
３０３ コリメータ
４００、７００ 指向揺れ測定装置
４０１、７０１ 記憶部
４０２、７０２ エッジ検出部
４０３、４０４、７０３、７０５ 記憶部
４０５、７０６ 指向揺れ評価部
４０６、７０７ コントローラ
４０７、７０８ プログラムメモリ
６０１、６０２ ライン
６０１ｘ 縦方向ライン画像
６０２ｙ 傾斜ライン画像
７０４ 縦揺れ算出部
Claims (10)
- 結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する方法であって、
ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、
加振手段が前記光学センサユニットを振動させ、
測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れを検出し、
前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第二ライン画像の揺れを検出し、
前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする指向揺れ測定方法。 - 前記第二ライン画像の傾斜角度は６°以下に設定されることを特徴とする請求項１に記載の指向揺れ測定方法。
- 結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する方法であって、
ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、
加振手段が前記光学センサユニットを振動させ、
測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像と前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像とのセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れと前記第二ライン画像の揺れとを同時に検出し、
前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の揺れを前記第一ライン画像の揺れを用いて補正することで前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する、
ことを特徴とする指向揺れ測定方法。 - 前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする請求項３に記載の指向揺れ測定方法。
- 結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する装置であって、
ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、前記光学センサユニットへ振動を与える加振手段と、
前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れを検出し、前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第二ライン画像の揺れを検出し、前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する測定手段と、
を有し、前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする指向揺れ測定装置。 - 前記第二ライン画像の傾斜角度は６°以下に設定されることを特徴とする請求項５に記載の指向揺れ測定装置。
- 結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定する装置であって、
ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、前記光学センサユニットへ振動を与える加振手段と、
前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像と前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像とのセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れと前記第二ライン画像の揺れとを同時に検出し、前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、前記第二ライン画像の揺れを前記第一ライン画像の揺れを用いて補正することで前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する測定手段と、
ことを特徴とする指向揺れ測定装置。 - 前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とする請求項７に記載の指向揺れ測定装置。
- 結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
加振手段が、ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、記光学センサユニットを振動させ、
測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れを検出し、
前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像のセンサ出力値の変化から前記第二ライン画像の揺れを検出し、
前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する、
ように前記コンピュータを機能させ、
前記第二ライン画像の傾斜角度が０°より大きく前記第二ライン画像が前記画素を前記第一方向に横切る最大角度より小さい角度に設定されたことを特徴とするプログラム。 - 結像光学系と第一方向に画素が配列されたラインセンサとを組み込んだ光学センサユニットの指向揺れを測定装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
加振手段が、ラインチャートのライン画像が前記結像光学系を通して前記ラインセンサ上に結像するように、前記ラインチャートを前記光学センサユニットに対向して配置し、記光学センサユニットを振動させ、
測定手段が、前記ラインセンサに直交する第二方向の第一ライン画像と前記ラインセンサの前記第一方向から所定角度だけ傾斜した第二ライン画像とのセンサ出力値の変化から前記第一ライン画像の揺れと前記第二ライン画像の揺れとを同時に検出し、
前記第一ライン画像の揺れから前記光学センサユニットの前記第一方向の揺れを測定し、
前記第二ライン画像の揺れを前記第一ライン画像の揺れを用いて補正することで前記光学センサユニットの前記第二方向の揺れを測定する、
ように前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
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|---|---|---|---|
| JP2019135187A JP7314679B2 (ja) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | ラインチャートを用いた光学センサユニットの指向揺れ測定方法および装置 |
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| JP2019135187A Active JP7314679B2 (ja) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | ラインチャートを用いた光学センサユニットの指向揺れ測定方法および装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113777549A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-12-10 | 中国电力科学研究院有限公司武汉分院 | 基于压电陶瓷原理的光学互感器局部振动试验方法和装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2001165622A (ja) * | 1999-12-06 | 2001-06-22 | Canon Inc | 光学装置 |
| JP2001350224A (ja) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Noritsu Koki Co Ltd | 焦点調整用治具および同焦点調整用治具を用いた焦点調整方法 |
| JP2002368957A (ja) * | 2001-06-04 | 2002-12-20 | Ricoh Co Ltd | 画像読取装置 |
| JP2005341003A (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Noritsu Koki Co Ltd | 耐振性能評価チャート及びフィルムスキャナの耐振性能評価方法 |
| JP2013025267A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Sony Corp | 評価方法、手振れモデル波形生成方法および情報処理装置 |
-
2019
- 2019-07-23 JP JP2019135187A patent/JP7314679B2/ja active Active
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| CN113777549A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-12-10 | 中国电力科学研究院有限公司武汉分院 | 基于压电陶瓷原理的光学互感器局部振动试验方法和装置 |
| CN113777549B (zh) * | 2021-07-29 | 2023-12-01 | 中国电力科学研究院有限公司武汉分院 | 基于压电陶瓷原理的光学互感器局部振动试验方法和装置 |
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