JP2723900B2 - レンズ検査方法 - Google Patents
レンズ検査方法Info
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- JP2723900B2 JP2723900B2 JP63069349A JP6934988A JP2723900B2 JP 2723900 B2 JP2723900 B2 JP 2723900B2 JP 63069349 A JP63069349 A JP 63069349A JP 6934988 A JP6934988 A JP 6934988A JP 2723900 B2 JP2723900 B2 JP 2723900B2
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- Japan
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、TVカメラレンズ等の検査方法に係り、特に
TVカメラレンズ等の解像度自動検査に好適なレンズ検査
方法に関する。
TVカメラレンズ等の解像度自動検査に好適なレンズ検査
方法に関する。
［従来の技術］ 従来のレンズ検査は、特開昭56−134339号公報に記載
のように検査すべきレンズの光学的特性をディジタル化
した信号によって検査の基準となる標準レンズとの比較
を行ない、その数値信号のチェックによって被検レンズ
の検査を行なっている。
のように検査すべきレンズの光学的特性をディジタル化
した信号によって検査の基準となる標準レンズとの比較
を行ない、その数値信号のチェックによって被検レンズ
の検査を行なっている。
［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、個々のレンズの絶対的な指標を得る
点について配慮がなされておらず、標準レンズを必要と
してレンズの定量的な評価が行なえないという問題があ
った。
点について配慮がなされておらず、標準レンズを必要と
してレンズの定量的な評価が行なえないという問題があ
った。
本発明の目的は、標準レンズを必要としないでレンズ
の定量的な評価を可能にする安価で使用しやすいレンズ
検査方法を提供するにある。
の定量的な評価を可能にする安価で使用しやすいレンズ
検査方法を提供するにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的は、被検レンズの一方の側の焦点位置近傍に
明と暗の境界が直線より成るスリットを用いたテストチ
ャートを設け、前記被検レンズの他方の側にTVカメラの
受光手段を設け、前記テストチャートを照明装置により
照明し、前記被検レンズから前記受光手段に前記スリッ
トの明と暗の境界の直線部を結像させ、前記結像させた
テストチャートの像の光量分布を画素単位でメモリに記
憶し、前記記憶した画素単位のデータを取り出し、各隣
接画素の光量差により得られる画素単位の光量差分値
を、各走査ライン上の光量差分値の最大点がほぼ同一点
に重なるように調整し、全走査ライン加算したデータを
もとに検査することにより、達成される。
明と暗の境界が直線より成るスリットを用いたテストチ
ャートを設け、前記被検レンズの他方の側にTVカメラの
受光手段を設け、前記テストチャートを照明装置により
照明し、前記被検レンズから前記受光手段に前記スリッ
トの明と暗の境界の直線部を結像させ、前記結像させた
テストチャートの像の光量分布を画素単位でメモリに記
憶し、前記記憶した画素単位のデータを取り出し、各隣
接画素の光量差により得られる画素単位の光量差分値
を、各走査ライン上の光量差分値の最大点がほぼ同一点
に重なるように調整し、全走査ライン加算したデータを
もとに検査することにより、達成される。
さらに、特許請求の範囲第１項記載のレンズ検査方法
において、前記結像した像の光量分布の隣接画素間の光
量差の絶対値が最大となるように前記スリットを光軸方
向に動かして焦点位置合わせをすることを特徴とする。
において、前記結像した像の光量分布の隣接画素間の光
量差の絶対値が最大となるように前記スリットを光軸方
向に動かして焦点位置合わせをすることを特徴とする。
［作用］ 上記レンズ検査方法では、解像度の良いレンズをテス
トチャートしての明と暗の境界が直線からなるスリット
を拡大結像させても明と暗の境界部分がぼけることが少
なく、その拡大結像部分に設置の受光手段としてのTVカ
メラによりそのぼけの部分を取り込み、一走査ライン上
の隣接画素間の光量差分値をとると１画素幅の鋭いパル
ス波形を示すデータが得られ、一方で解像度の悪いレン
ズを拡大結像させて取り込み、このぼけの部分の一走査
ライン上の隣接画素間の光量差分値をとると、複数画素
幅の山形波形を示すデータが得られ、この一走査ライン
上の隣接画素間の光量差分値をフーリエ変換することに
より解像度の定量化が可能であるが、ここで、TVカメラ
で画像を取り込む方法ではTVカメラの各画素の感度にば
らつきがあるので高精度の解像度を得る原データとして
は不適当であるため、通常のTVカメラが有している240
本以上の走査ラインの全データを利用すれば各画素単位
の感度のばらつきに左右されない原データが得られるの
で、その処理方法としては各走査ラインごとに隣接画素
間の光量差が適当な値を超えた部分の中間位置を最大の
光量差が生じた画素として、この画素が走査ラインの中
央にくるように光量差分値の走査ラインを移動して全ラ
イン光量差分値を加算した値を原データとすることによ
り、受光手段としてエリアセンサとしては安価なTVカメ
ラを用いてレンズの高解像度検査を自動化することが可
能となる。
トチャートしての明と暗の境界が直線からなるスリット
を拡大結像させても明と暗の境界部分がぼけることが少
なく、その拡大結像部分に設置の受光手段としてのTVカ
メラによりそのぼけの部分を取り込み、一走査ライン上
の隣接画素間の光量差分値をとると１画素幅の鋭いパル
ス波形を示すデータが得られ、一方で解像度の悪いレン
ズを拡大結像させて取り込み、このぼけの部分の一走査
ライン上の隣接画素間の光量差分値をとると、複数画素
幅の山形波形を示すデータが得られ、この一走査ライン
上の隣接画素間の光量差分値をフーリエ変換することに
より解像度の定量化が可能であるが、ここで、TVカメラ
で画像を取り込む方法ではTVカメラの各画素の感度にば
らつきがあるので高精度の解像度を得る原データとして
は不適当であるため、通常のTVカメラが有している240
本以上の走査ラインの全データを利用すれば各画素単位
の感度のばらつきに左右されない原データが得られるの
で、その処理方法としては各走査ラインごとに隣接画素
間の光量差が適当な値を超えた部分の中間位置を最大の
光量差が生じた画素として、この画素が走査ラインの中
央にくるように光量差分値の走査ラインを移動して全ラ
イン光量差分値を加算した値を原データとすることによ
り、受光手段としてエリアセンサとしては安価なTVカメ
ラを用いてレンズの高解像度検査を自動化することが可
能となる。
［実施例］ 以下に本発明の一実施例を第１図から第５図により説
明する。
明する。
第２図は、本発明によるレンズ検査装置の一実施例を
示す光学系の構成図である。第２図において、１は光
源、２はスリット板、３はスリット、４は被検レンズ、
５はTVカメラである。第２図の検査用のテストチャート
はスリット板２に形成された明と暗の境界が直線からな
るスリット３によって与えられる。光源（照明装置）１
はスリット３を照明するためのもので、光源１により照
明されたスリット３の像は被検レンズ４によりTVカメラ
（受光手段）５の受光面上に結像される。なお、被検レ
ンズ４は、組みレンズであってもよい。
示す光学系の構成図である。第２図において、１は光
源、２はスリット板、３はスリット、４は被検レンズ、
５はTVカメラである。第２図の検査用のテストチャート
はスリット板２に形成された明と暗の境界が直線からな
るスリット３によって与えられる。光源（照明装置）１
はスリット３を照明するためのもので、光源１により照
明されたスリット３の像は被検レンズ４によりTVカメラ
（受光手段）５の受光面上に結像される。なお、被検レ
ンズ４は、組みレンズであってもよい。
第３図は、第２図のスリット板２を光軸方向から見た
平面図である。第３図において、３、６は角穴スリット
である。第３図のスリット板２には被検レンズ４により
拡大投影した像がTVカメラの受光面の数倍の大きさにな
る明と暗の境界からなる角穴スリット３と、拡大投影し
た像がTVカメラ５の受光面より小さくなる角穴スリット
３と形成する。スリット３はTVカメラ５の受光面に明と
暗の境界線を１本だけ結像させるためのものであり、ス
リット６はTVカメラ５の受光面に結像した像が何倍に拡
大されたかを測定するものである。
平面図である。第３図において、３、６は角穴スリット
である。第３図のスリット板２には被検レンズ４により
拡大投影した像がTVカメラの受光面の数倍の大きさにな
る明と暗の境界からなる角穴スリット３と、拡大投影し
た像がTVカメラ５の受光面より小さくなる角穴スリット
３と形成する。スリット３はTVカメラ５の受光面に明と
暗の境界線を１本だけ結像させるためのものであり、ス
リット６はTVカメラ５の受光面に結像した像が何倍に拡
大されたかを測定するものである。
第１図は、本発明によるレンズ検査装置の一実施例を
示す信号処理装置のブロック図である。
示す信号処理装置のブロック図である。
第１図において、７は計算機、８はA/D変換器、９は
フレームバッファ、10はCPU、11はFPU、12はRAM、13はR
OM、14は入出力部、15は端末装置、16はバス、17はモニ
タ画面である。第１図の信号処理装置を形成する計算機
７はTVカメラ（CCDカメラ）５の画像信号とデジタル信
号に変換するA/D変換器９と、そのデジタル信号を画像
情報として蓄えるフレームバッファ（画像メモリ）と、
CPU（中央処理装置）10と、FPU（浮動小数点演算装置）
11と、プログラムを格納したROM（読み出し専用メモ
リ）13と、RAM（ランダムな読み書き可能メモリ）12
と、使用者とのデータのやりとりを行なう端末装置15と
計算機７を結合する入出力部14と、上記フレームバッフ
ァ９とCPU10とFPU11とRAM12とROM13と入出力部14を接続
するバス16とから構成される。
フレームバッファ、10はCPU、11はFPU、12はRAM、13はR
OM、14は入出力部、15は端末装置、16はバス、17はモニ
タ画面である。第１図の信号処理装置を形成する計算機
７はTVカメラ（CCDカメラ）５の画像信号とデジタル信
号に変換するA/D変換器９と、そのデジタル信号を画像
情報として蓄えるフレームバッファ（画像メモリ）と、
CPU（中央処理装置）10と、FPU（浮動小数点演算装置）
11と、プログラムを格納したROM（読み出し専用メモ
リ）13と、RAM（ランダムな読み書き可能メモリ）12
と、使用者とのデータのやりとりを行なう端末装置15と
計算機７を結合する入出力部14と、上記フレームバッフ
ァ９とCPU10とFPU11とRAM12とROM13と入出力部14を接続
するバス16とから構成される。
第４図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、第１図の各信号波
形のタイミング図で、第４図（Ａ）はTVカメラ５から得
られる被検レンズ４の画像信号、第４図（Ｂ）は、その
被検レンズ４の画像信号を走査時間で微分した微分信
号、第４図（Ｃ）は、その被検レンズ４の画像信号を時
間微分した微分信号の複数走査ラインの平均信号の各波
形を示す。
形のタイミング図で、第４図（Ａ）はTVカメラ５から得
られる被検レンズ４の画像信号、第４図（Ｂ）は、その
被検レンズ４の画像信号を走査時間で微分した微分信
号、第４図（Ｃ）は、その被検レンズ４の画像信号を時
間微分した微分信号の複数走査ラインの平均信号の各波
形を示す。
第１図及び第２図のスリット３のスリット像を読み取
ったTVカメラ５のモニタ画面17には被検レンズ４のレン
ズ面の歪や傾きや偏心等によって、第４図（Ａ）に示す
ような画像信号の波形が得られる。第４図（Ａ）の縦軸
は光強度で、横軸はTVカメラ５の水平走査信号の走査時
間を示し、図中のH1,H2は、被検レンズ４の画像信号を
２走査ライン抜き出して示したものであり、H3は比較の
ために理想的な被検レンズによる像を理想的なTVカメラ
で撮像した画像信号の波形である。図示のように被検レ
ンズ４の画像信号H1,H2は理想レンズの画像信号H3に比
べてレンズ面の歪や傾きや偏心等によりずれている。
ったTVカメラ５のモニタ画面17には被検レンズ４のレン
ズ面の歪や傾きや偏心等によって、第４図（Ａ）に示す
ような画像信号の波形が得られる。第４図（Ａ）の縦軸
は光強度で、横軸はTVカメラ５の水平走査信号の走査時
間を示し、図中のH1,H2は、被検レンズ４の画像信号を
２走査ライン抜き出して示したものであり、H3は比較の
ために理想的な被検レンズによる像を理想的なTVカメラ
で撮像した画像信号の波形である。図示のように被検レ
ンズ４の画像信号H1,H2は理想レンズの画像信号H3に比
べてレンズ面の歪や傾きや偏心等によりずれている。
第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）の画像信号H1,H2,H3を走
査時間で微分したものであり、理想的な被検レンズによ
る画像信号H3を時間微分した微分信号H3′は鋭いパルス
波形となるのに対して、一方のレンズ面に歪や傾きや偏
心等のある被検レンズ４の画像信号H1,H2を時間微分し
た微分信号H1′,H2′の裾野の広がった山形の波形を示
し、かつTVカメラ５の各画素の感度のばらつきの影響を
受けて高周波のノイズ成分を含んだ技術を用いて得られ
た第４図（Ｂ）の画像信号を時間微分した微分信号
H1′,H2′等の複数走査ラインの平均信号の波形であ
る。
査時間で微分したものであり、理想的な被検レンズによ
る画像信号H3を時間微分した微分信号H3′は鋭いパルス
波形となるのに対して、一方のレンズ面に歪や傾きや偏
心等のある被検レンズ４の画像信号H1,H2を時間微分し
た微分信号H1′,H2′の裾野の広がった山形の波形を示
し、かつTVカメラ５の各画素の感度のばらつきの影響を
受けて高周波のノイズ成分を含んだ技術を用いて得られ
た第４図（Ｂ）の画像信号を時間微分した微分信号
H1′,H2′等の複数走査ラインの平均信号の波形であ
る。
第１図から第３図の本発明による一実施例は、上記し
たTVカメラ５の画像信号H1,H2等の光強度分布をTVカメ
ラ５の走査信号の走査ライン走査時間による時系列信号
の情報として取り出し、これを計算機７のA/D変換器８
でデジタル量に変換したのち所定の信号処理により被検
レンズ４を評価するものである。まずTVカメラ５から出
力する画像信号は計算機７のCPU10の指示によりフレー
ムバッファ（画像メモリ）９にデジタル量として取り込
まれる。この際、スリット像に対応する走査ラインの画
像信号H1,H2等はTVカメラ５のモニタ画面17に表示され
たままの信号がデジタル量としてフレームバッファ９に
蓄えられる。CPU10は、このフレームバッファ９から画
像信号H1,H2等の画素単位のデジタル量を取り出して処
理を行ない、第４図（Ｂ）に示す走査ラインの画像信号
H1,H2等の時間微分信号H1′,H2′等は各走査ライン上の
隣接画素間の差分値として得られる。この差分信号
H1′,H2′等の値が適当な設定値I0より大きくなる画素
の位置p1,p2から差分信号H1′,H2′のピーク画素位置ｐ
＝（p1＋p2）/2を得る。このピーク画素位置ｐは図示の
ように走査ラインごとに値３等のずれがある。したがっ
て第４図（Ｂ）に示す各画素の感度のばらつきによるノ
イズ発生をそのまま全ラスタ分だけ加算することにより
取り除くことは高周波域のデータを低周波域のデータに
変化させてしまうため解像度検査を不正確にする。そこ
で本発明により差分信号H1′,H2′等のピーク画素位置
ｐを１走査ライン上の同一画素上にそろえるように各走
査ラインの差分信号H1′,H2′等をシフトしてから差分
信号H1′,H2′等を全ラスタ分だけ加算する。この結果
から第４図（Ｃ）に示す画像信号H1,H2等の微分信号
（差分信号）H1′,H2′等の平均値信号H0′が得られ、
これにより高周波域まで市販の安価なTVカメラ５を用い
て高分解能を得るのを可能にしている。最終的に被検レ
ンズ４の解像度を得るには従来から行なわれているフー
リエ変換を第４図（Ｃ）の微分信号（差分信号）の平均
信号H0′の波形に対して行なうことにより得られる。こ
の数値演算に関してはFFT（高速フーリエ変換）のプロ
グラムを計算機７のROM13に格納し、CPU10とFPU11とRAM
12を用いて実行できる。
たTVカメラ５の画像信号H1,H2等の光強度分布をTVカメ
ラ５の走査信号の走査ライン走査時間による時系列信号
の情報として取り出し、これを計算機７のA/D変換器８
でデジタル量に変換したのち所定の信号処理により被検
レンズ４を評価するものである。まずTVカメラ５から出
力する画像信号は計算機７のCPU10の指示によりフレー
ムバッファ（画像メモリ）９にデジタル量として取り込
まれる。この際、スリット像に対応する走査ラインの画
像信号H1,H2等はTVカメラ５のモニタ画面17に表示され
たままの信号がデジタル量としてフレームバッファ９に
蓄えられる。CPU10は、このフレームバッファ９から画
像信号H1,H2等の画素単位のデジタル量を取り出して処
理を行ない、第４図（Ｂ）に示す走査ラインの画像信号
H1,H2等の時間微分信号H1′,H2′等は各走査ライン上の
隣接画素間の差分値として得られる。この差分信号
H1′,H2′等の値が適当な設定値I0より大きくなる画素
の位置p1,p2から差分信号H1′,H2′のピーク画素位置ｐ
＝（p1＋p2）/2を得る。このピーク画素位置ｐは図示の
ように走査ラインごとに値３等のずれがある。したがっ
て第４図（Ｂ）に示す各画素の感度のばらつきによるノ
イズ発生をそのまま全ラスタ分だけ加算することにより
取り除くことは高周波域のデータを低周波域のデータに
変化させてしまうため解像度検査を不正確にする。そこ
で本発明により差分信号H1′,H2′等のピーク画素位置
ｐを１走査ライン上の同一画素上にそろえるように各走
査ラインの差分信号H1′,H2′等をシフトしてから差分
信号H1′,H2′等を全ラスタ分だけ加算する。この結果
から第４図（Ｃ）に示す画像信号H1,H2等の微分信号
（差分信号）H1′,H2′等の平均値信号H0′が得られ、
これにより高周波域まで市販の安価なTVカメラ５を用い
て高分解能を得るのを可能にしている。最終的に被検レ
ンズ４の解像度を得るには従来から行なわれているフー
リエ変換を第４図（Ｃ）の微分信号（差分信号）の平均
信号H0′の波形に対して行なうことにより得られる。こ
の数値演算に関してはFFT（高速フーリエ変換）のプロ
グラムを計算機７のROM13に格納し、CPU10とFPU11とRAM
12を用いて実行できる。
第５図は、第１図の信号処理で得られる検査結果の被
検レンズ４の分解能（本/mm）の全空間周波数に対応し
たMTF（空間周波数特性）を示すグラフである。なお、
第４図（Ｂ）に示す被検レンズ４の画像信号を時間微分
した微分信号（差分信号）は被検レンズ４の焦点が合っ
ているほどピーク値が高くなるので合焦検出にも使用で
きる。
検レンズ４の分解能（本/mm）の全空間周波数に対応し
たMTF（空間周波数特性）を示すグラフである。なお、
第４図（Ｂ）に示す被検レンズ４の画像信号を時間微分
した微分信号（差分信号）は被検レンズ４の焦点が合っ
ているほどピーク値が高くなるので合焦検出にも使用で
きる。
［発明の効果］ 本発明によれば、レンズの解像度を安価なTVカメラを
用いて高精度に検査できるので、安価なレンズを検査装
置に提供できる。またテストチャートにも直線部分を有
するスリットを用いて１回のみスリット像を拡大投影す
るだけでレンズの解像度を定量的に短時間で求めること
ができるので、量産ラインでのレンズ検査に好適なレン
ズ検査方法を提供できる。
用いて高精度に検査できるので、安価なレンズを検査装
置に提供できる。またテストチャートにも直線部分を有
するスリットを用いて１回のみスリット像を拡大投影す
るだけでレンズの解像度を定量的に短時間で求めること
ができるので、量産ラインでのレンズ検査に好適なレン
ズ検査方法を提供できる。
第１図は本発明のレンズ検査装置の一実施例を示す信号
処理装置のブロック図、第２図は、同じく光学系の構成
図、第３図は第２図のスリット板の平面図、第４図
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は第１図、第２図の各信号波形
の画像信号、微分信号、平均信号のタイミング図、第５
図は第１図、第２図の検査結果の分解能のMTFのグラフ
である。 １……光源、２……スリット、４……被検レンズ、５…
…TVカメラ、７……計算機、８……A/D変換器、９……
フレームバッファ、10……CPU、11……FPU,12……RAM、
13……ROM,14……入出力部、15……端末装置、16……バ
ス、17……モニタ画面
処理装置のブロック図、第２図は、同じく光学系の構成
図、第３図は第２図のスリット板の平面図、第４図
（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は第１図、第２図の各信号波形
の画像信号、微分信号、平均信号のタイミング図、第５
図は第１図、第２図の検査結果の分解能のMTFのグラフ
である。 １……光源、２……スリット、４……被検レンズ、５…
…TVカメラ、７……計算機、８……A/D変換器、９……
フレームバッファ、10……CPU、11……FPU,12……RAM、
13……ROM,14……入出力部、15……端末装置、16……バ
ス、17……モニタ画面
Claims (2)
- 【請求項１】被検レンズの一方の側の焦点位置近傍に明
と暗の境界が直線より成るスリットを用いたテストチャ
ートを設け、 前記被検レンズの他方の側にTVカメラの受光手段を設
け、 前記テストチャートを照明装置により照明し、 前記被検レンズから前記受光手段に前記スリットの明と
暗の境界の直線部を結像させ、 前記結像させたテストチャートの像の光量分布を画素単
位でメモリに記憶し、 前記記憶した画素単位のデータを取り出し、各隣接画素
の光量差により得られる画素単位の光量差分値を、各走
査ライン上の光量差分値の最大点がほぼ同一点上に重な
るように調整し、全走査ライン加算したデータをもとに
検査することを特徴とするレンズ検査方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のレンズ検査方
法において、 前記結像した像の光量分布の隣接画素間の光量差の絶対
値が最大となるように前記スリットを光軸方向に動かし
て焦点位置合わせをすることを特徴とするレンズ検査方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069349A JP2723900B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | レンズ検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63069349A JP2723900B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | レンズ検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01242935A JPH01242935A (ja) | 1989-09-27 |
| JP2723900B2 true JP2723900B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=13399987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63069349A Expired - Lifetime JP2723900B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | レンズ検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2723900B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58156828A (ja) * | 1982-03-13 | 1983-09-17 | Toshiba Corp | レンズ特性測定方法及びその装置 |
| JPS61253440A (ja) * | 1985-05-01 | 1986-11-11 | Olympus Optical Co Ltd | 像面検出装置 |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63069349A patent/JP2723900B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01242935A (ja) | 1989-09-27 |
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