JPH0225130B2 - - Google Patents
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- JPH0225130B2 JPH0225130B2 JP15963581A JP15963581A JPH0225130B2 JP H0225130 B2 JPH0225130 B2 JP H0225130B2 JP 15963581 A JP15963581 A JP 15963581A JP 15963581 A JP15963581 A JP 15963581A JP H0225130 B2 JPH0225130 B2 JP H0225130B2
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- Japan
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- mtf
- image sensor
- solid
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- signal
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 21
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
- G01M11/02—Testing optical properties
- G01M11/0292—Testing optical properties of objectives by measuring the optical modulation transfer function
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は投影型MTF測定装置におけるデータ
のサンプリング処理方法に関するものである。
のサンプリング処理方法に関するものである。
MTF（モジユレーシヨン・トランスフアー・フ
アンクシヨン）によつて、結像光学系の結像性能
を総合的に評価し得ることが知られ、種々の
MTF測定方法が提案されている。
アンクシヨン）によつて、結像光学系の結像性能
を総合的に評価し得ることが知られ、種々の
MTF測定方法が提案されている。
従来、この種の測定方法として、例えば、固体
撮像素子からの光電変換信号を各フオトエレメン
ト毎に連続して取り出して演算処理する方法が知
られている。しかし、上記従来の方法を用いた場
合、過剰サンプリングとなりその結果、フーリエ
変換に要するメモリーの容量が多くなるとともに
演算速度も低下してしまうという問題がある。こ
のため仮に高速演算を行なう場合には、A/D変
換器等、高速演算用のICを用いる必要があるた
め、コストを大幅に引き上げてしまう。
撮像素子からの光電変換信号を各フオトエレメン
ト毎に連続して取り出して演算処理する方法が知
られている。しかし、上記従来の方法を用いた場
合、過剰サンプリングとなりその結果、フーリエ
変換に要するメモリーの容量が多くなるとともに
演算速度も低下してしまうという問題がある。こ
のため仮に高速演算を行なう場合には、A/D変
換器等、高速演算用のICを用いる必要があるた
め、コストを大幅に引き上げてしまう。
本発明は、上記従来技術における問題に着目し
てなされたもので、フーリエ変換に関する演算速
度の高速化とメモリー容量の低域化及び、簡易な
回路構成と装置全体のコストダウンを図ることの
できる、投影型MTF測定装置におけるデータの
サンプリング処理方法を提供することを目的とす
る。
てなされたもので、フーリエ変換に関する演算速
度の高速化とメモリー容量の低域化及び、簡易な
回路構成と装置全体のコストダウンを図ることの
できる、投影型MTF測定装置におけるデータの
サンプリング処理方法を提供することを目的とす
る。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るデータのサンプリング処理方法
は、固体撮像素子を形成するフオトエレメント間
隔ΔP、被検レンズのカツトオフ周波数UC、当該
装置の測定最大周波数UM、投影倍率ｍに対して、 ｍ／2UC．ΔP≦ｎ≦ｍ／2kUM．ΔP及び ｋ＞UM＋UC／2UM（但し、ｋは定数） を満足する自然数ｎ及び定数ｋを求め、該固体撮
像素子からの光電変換信号をフオトエレメントに
対してｎ個にサンプリングして演算処理を行なう
ことを特徴とする。
は、固体撮像素子を形成するフオトエレメント間
隔ΔP、被検レンズのカツトオフ周波数UC、当該
装置の測定最大周波数UM、投影倍率ｍに対して、 ｍ／2UC．ΔP≦ｎ≦ｍ／2kUM．ΔP及び ｋ＞UM＋UC／2UM（但し、ｋは定数） を満足する自然数ｎ及び定数ｋを求め、該固体撮
像素子からの光電変換信号をフオトエレメントに
対してｎ個にサンプリングして演算処理を行なう
ことを特徴とする。
例えばカメラレンズ等のMTF測定装置におい
ては、30〜50倍の有限距離で物体を拡大投影して
測定する必要がある。
ては、30〜50倍の有限距離で物体を拡大投影して
測定する必要がある。
MTFの測定には種々の方法があるが、上記の
様な高倍率の測定では一般に、幅数μｍ〜20μｍ
程度の極細なスリツトを用い、そのスリツト像の
幅方向光強度分布をCCD，BBD，PDA等の自己
走査型固体撮像素子によつて求め、これを電気的
にフーリエ変換する方法が用いられている。
様な高倍率の測定では一般に、幅数μｍ〜20μｍ
程度の極細なスリツトを用い、そのスリツト像の
幅方向光強度分布をCCD，BBD，PDA等の自己
走査型固体撮像素子によつて求め、これを電気的
にフーリエ変換する方法が用いられている。
この固体撮像素子を形成するフオトエレメント
の大きさは非常に小さく、例えば現在市販されて
いる標準のものでは、フオトエレメント間隔が
13μｍとなつており、これらが直線状に配列され
ている。
の大きさは非常に小さく、例えば現在市販されて
いる標準のものでは、フオトエレメント間隔が
13μｍとなつており、これらが直線状に配列され
ている。
ところで、この様な自己走査型の受光素子を用
いたMTF測定装置においては、第１図に示す如
く、光源１からの光をスリツト２を介して被検レ
ンズ３に導き、スリツト像４を結像させる様にな
つており、さらに、このスリツト像４に対して直
交する関係に、フオトエレメント５が配列されて
いる（第２図、第３図参照）。
いたMTF測定装置においては、第１図に示す如
く、光源１からの光をスリツト２を介して被検レ
ンズ３に導き、スリツト像４を結像させる様にな
つており、さらに、このスリツト像４に対して直
交する関係に、フオトエレメント５が配列されて
いる（第２図、第３図参照）。
この場合、各フオトエレメント５が、第３図に
示される様にフオトゲート５００を遮光部材たる
フオトマスク５０Ａ及び定間隔配置のチヤンネル
ストツプ５０Ｂで囲むことにより形成された矩形
形状となつているため、その出力強度は離散的に
サンプリングされた値として表されることにな
る。従つて、MTFを求める場合、上記自己走査
型受光素子の光電変換出力を離散的にフーリエ変
換する必要がある。この離散的にフーリエ変換す
る方法を離散的フーリエ変換法と称する。
示される様にフオトゲート５００を遮光部材たる
フオトマスク５０Ａ及び定間隔配置のチヤンネル
ストツプ５０Ｂで囲むことにより形成された矩形
形状となつているため、その出力強度は離散的に
サンプリングされた値として表されることにな
る。従つて、MTFを求める場合、上記自己走査
型受光素子の光電変換出力を離散的にフーリエ変
換する必要がある。この離散的にフーリエ変換す
る方法を離散的フーリエ変換法と称する。
この離散的フーリエ変換の特質について説明す
ると、第４図ａに示す如く、スリツト像が連続信
号で検出された場合にはMTFも連続信号として
対応した形で表わされる。
ると、第４図ａに示す如く、スリツト像が連続信
号で検出された場合にはMTFも連続信号として
対応した形で表わされる。
一方、第４図ｂに示す如く、スリツト像をΔl
の間隔でサンプリングした場合、MTFは１／Δlの 周期で繰り返し変換されることになる。
の間隔でサンプリングした場合、MTFは１／Δlの 周期で繰り返し変換されることになる。
又、サンプリング間隔Δlが粗い場合には、第
４図ｅに示す如く、高周波部分のMTF値が重畳
された形で表されることになり、この重畳された
周波数領域においてMTF誤差が大きくなる。こ
れをエリアジング誤差と呼ぶ。
４図ｅに示す如く、高周波部分のMTF値が重畳
された形で表されることになり、この重畳された
周波数領域においてMTF誤差が大きくなる。こ
れをエリアジング誤差と呼ぶ。
逆に、サンプリング間隔Δlを必要以上に密に
した場合には、第４図ｃに示す如く、MTF誤差
は伴なわないが、フーリエ変換の計算処理が膨大
となり、演算速度が遅くなるばかりか、使用する
ICの高速化及びメモリー容量が大きくなり、装
置が複雑化しコストアツプの原因となる。
した場合には、第４図ｃに示す如く、MTF誤差
は伴なわないが、フーリエ変換の計算処理が膨大
となり、演算速度が遅くなるばかりか、使用する
ICの高速化及びメモリー容量が大きくなり、装
置が複雑化しコストアツプの原因となる。
すなわち、離散的フーリエ変換を行なう場合に
は、第４図ｃ，ｅの中間値として求められる第４
図ｄの如き、適度のサンプリング間隔が設定され
る必要があり、その間隔でサンプリングすること
により、エリアジング誤差がなく、しかも演算処
理が必要、十分なMTF値を得ることが可能とな
るわけである。
は、第４図ｃ，ｅの中間値として求められる第４
図ｄの如き、適度のサンプリング間隔が設定され
る必要があり、その間隔でサンプリングすること
により、エリアジング誤差がなく、しかも演算処
理が必要、十分なMTF値を得ることが可能とな
るわけである。
しかるに、前述したフオトエレメント間隔が非
常に狭い固体撮像装置を用いた従来のMTF測定
方法ではこれらのフオトエレメント各々に対し
て、光電変換信号を各々取り出し、且つ、これら
光電変換信号各々に対してフーリエ変換処理を行
なつていたので、非常に計算時間が遅く、メモリ
ー容量も大きくなり、且つ高速演算を行おうとす
ればする程、A/D変換器等の集積回路の応答速
度が高速のものが要求されるため回路構成が非常
に複雑となりコストアツプの原因となつていた。
常に狭い固体撮像装置を用いた従来のMTF測定
方法ではこれらのフオトエレメント各々に対し
て、光電変換信号を各々取り出し、且つ、これら
光電変換信号各々に対してフーリエ変換処理を行
なつていたので、非常に計算時間が遅く、メモリ
ー容量も大きくなり、且つ高速演算を行おうとす
ればする程、A/D変換器等の集積回路の応答速
度が高速のものが要求されるため回路構成が非常
に複雑となりコストアツプの原因となつていた。
そこで、フオトエレメント間隔が極めて短かい
市販の固体撮像素子を用いても、回路構成が簡易
で且つ高速にフーリエ変換を行なうことができる
サンプリング間隔をどのようにして設定するかが
問題となるが、その解は次の如くして求められ
る。
市販の固体撮像素子を用いても、回路構成が簡易
で且つ高速にフーリエ変換を行なうことができる
サンプリング間隔をどのようにして設定するかが
問題となるが、その解は次の如くして求められ
る。
被検レンズのカツトオフ周波数をUC、投影型
MTF測定装置で測定可能な最大周波数をUM、倍
率をｍ（ｍ＞１）、サンプリング間隔をΔlとする
と、Δl＝ｍ／2UCに設定すれば、サンプリング定理 より、空間周波数０〜UCまでのMTF値が全く誤
差を生せずに得られることがわかる（第５図参
照）。
MTF測定装置で測定可能な最大周波数をUM、倍
率をｍ（ｍ＞１）、サンプリング間隔をΔlとする
と、Δl＝ｍ／2UCに設定すれば、サンプリング定理 より、空間周波数０〜UCまでのMTF値が全く誤
差を生せずに得られることがわかる（第５図参
照）。
一方、被検レンズのカツトオフ周波数UCは、
カメラレンズでは一般に200〜300c/mmの高周波領
域に設定されるが、MTF測定装置で要求される
空間周波数は、フイルムの解像性能及び人間の解
像性能から50〜80c/mm程度で十分である。従つ
て、測定可能な最大周波数UMも現実的には50〜
80c/mmであれば十分であり、UM＜UCとなる。従
つて、チヤート面でUM（下限値）〜UC（上限値）、
投影面でUM／ｍ〜UC／ｍでは、エリアジング誤差があ つても実質上MTF測定の演算精度には影響がで
ない。これを満足するサンプリング間隔Δlの値
は第５図、第６図及び上記より、 ｍ／2UC≦Δl≦ｍ／2kUM及び ｋ＞UM＋UC／2UM（∵2kUM＞UM＋UC） （但し、ｋは定数） を共に満足する範囲の値として求められる。
カメラレンズでは一般に200〜300c/mmの高周波領
域に設定されるが、MTF測定装置で要求される
空間周波数は、フイルムの解像性能及び人間の解
像性能から50〜80c/mm程度で十分である。従つ
て、測定可能な最大周波数UMも現実的には50〜
80c/mmであれば十分であり、UM＜UCとなる。従
つて、チヤート面でUM（下限値）〜UC（上限値）、
投影面でUM／ｍ〜UC／ｍでは、エリアジング誤差があ つても実質上MTF測定の演算精度には影響がで
ない。これを満足するサンプリング間隔Δlの値
は第５図、第６図及び上記より、 ｍ／2UC≦Δl≦ｍ／2kUM及び ｋ＞UM＋UC／2UM（∵2kUM＞UM＋UC） （但し、ｋは定数） を共に満足する範囲の値として求められる。
ところでいま、固体撮像素子のフオトエレメン
ト間隔をΔPとすると、第２図に示す如く、ΔP＜
Δlなる関係があるので、上式を満足するサンプ
リング間隔Δlの間にはフオトエレメント間隔ΔP
が幾つか含まれることになる。その個数つまりサ
ンプリング数をｎ（自然数）とすると、Δl＝nΔP
と表示され、上式は次の如く変形される。
ト間隔をΔPとすると、第２図に示す如く、ΔP＜
Δlなる関係があるので、上式を満足するサンプ
リング間隔Δlの間にはフオトエレメント間隔ΔP
が幾つか含まれることになる。その個数つまりサ
ンプリング数をｎ（自然数）とすると、Δl＝nΔP
と表示され、上式は次の如く変形される。
ｍ／2UC．ΔP≦ｎ≦ｍ／2kUM．ΔP及び
ｋ≧UM＋UC／2UM（但し、ｋは定数）
例えば、UC＝300c/mm、ΔP＝0.013mm、UM＝100
c/mm、ｍ＝50（倍）とすれば、6.4≦ｎ≦19.23／ｋ、 ｋ≧２となり、ｋ＝２とすれば、6.4≦ｎ≦9.62
となるためｎ＝７〜９でサンプリングしても空間
周波数０〜100c/mmまでのMTFが誤差を伴なわず
に測定可能となる。そして、その時、データ量は
従来装置に比較して1/9〜1/7程度に減少させるこ
とが可能となるためメモリー数はその分だけ減少
し、且つ演算速度は７〜９倍程度まで向上させる
ことが可能となる。
c/mm、ｍ＝50（倍）とすれば、6.4≦ｎ≦19.23／ｋ、 ｋ≧２となり、ｋ＝２とすれば、6.4≦ｎ≦9.62
となるためｎ＝７〜９でサンプリングしても空間
周波数０〜100c/mmまでのMTFが誤差を伴なわず
に測定可能となる。そして、その時、データ量は
従来装置に比較して1/9〜1/7程度に減少させるこ
とが可能となるためメモリー数はその分だけ減少
し、且つ演算速度は７〜９倍程度まで向上させる
ことが可能となる。
次に、本発明の実施に適するサンプリング処理
回路の構成例は第７図に示す通りであり、上記回
路により処理される信号のタイミングチヤートを
第８図に示す。
回路の構成例は第７図に示す通りであり、上記回
路により処理される信号のタイミングチヤートを
第８図に示す。
第７図において、固体撮像素子としてはCCD
１０が用いられている。このCCD１０は、周知
のように、アナログシフトレジスタに蓄えられた
ところの、光強度に比例した電荷を、クロツク発
生器１１からの転送クロツクφXにより順次転送
して、スリツト像光強度分布を時系列信号に変換
して取り出すものであり、転送クロツクφXの一
周期分のビデオ信号Viがフオトエレメント１個
分の光強度に対応する。
１０が用いられている。このCCD１０は、周知
のように、アナログシフトレジスタに蓄えられた
ところの、光強度に比例した電荷を、クロツク発
生器１１からの転送クロツクφXにより順次転送
して、スリツト像光強度分布を時系列信号に変換
して取り出すものであり、転送クロツクφXの一
周期分のビデオ信号Viがフオトエレメント１個
分の光強度に対応する。
従つて、ｎ進カウンター１２により転送クロツ
クφXを分周してから、単安定マルチバイブレー
タ１３によりパルス幅を適切に定めたパルス信号
φSHをサンプル・アンド・ホールド回路１４に入
力することにより、フオトエレメントｎ個間隔で
ビデオ信号Viを取り出すことが可能となる。
クφXを分周してから、単安定マルチバイブレー
タ１３によりパルス幅を適切に定めたパルス信号
φSHをサンプル・アンド・ホールド回路１４に入
力することにより、フオトエレメントｎ個間隔で
ビデオ信号Viを取り出すことが可能となる。
この時、データ量は、実質的に１／ｎに減少させ
ることが可能となり、前述の理由から１／ｎに減少
させても、０〜UMまでのMTFが誤差を伴なわず
に測定可能である。
に測定可能である。
このように、サンプル・アンド・ホールドされ
た信号VSHはA/D変換器１５の入力信号となり、
およそ、転送クロツクφXの周期TCに対してnTC
の時間内でA/D変換されることになる。
た信号VSHはA/D変換器１５の入力信号となり、
およそ、転送クロツクφXの周期TCに対してnTC
の時間内でA/D変換されることになる。
ここで、φADはパルス信号φSHに対して遅延型の
フリツプフロツプ１６により位相を遅れさせられ
たパルス信号であり、このパルス信号がA/D変
換器１５のスタート信号として入力される。
フリツプフロツプ１６により位相を遅れさせられ
たパルス信号であり、このパルス信号がA/D変
換器１５のスタート信号として入力される。
又、サンプル・アンド・ホールド回路１４は、
パルス信号φSHがハイレベルの時にビデオ信号Vi
がこのパルス信号φSHに同期してサンプリングさ
れ、パルス信号φSHがローレベルの時に、サンプ
リングされたビデオ信号Viの値を保持する回路
のことであり、ビデオ信号Viはこの回路に入力
されると第８図に示す如き波形となる。
パルス信号φSHがハイレベルの時にビデオ信号Vi
がこのパルス信号φSHに同期してサンプリングさ
れ、パルス信号φSHがローレベルの時に、サンプ
リングされたビデオ信号Viの値を保持する回路
のことであり、ビデオ信号Viはこの回路に入力
されると第８図に示す如き波形となる。
以上述べた様に、ビデオ信号Viは、転送クロ
ツクφXに対して周期がmTCの間でサンプルホー
ルド及びA/D変換されるため、実質的にフオト
エレメントｎ個間隔に対応したビデオ信号を取り
出し、A/D変換することができる。
ツクφXに対して周期がmTCの間でサンプルホー
ルド及びA/D変換されるため、実質的にフオト
エレメントｎ個間隔に対応したビデオ信号を取り
出し、A/D変換することができる。
このA/D変換された信号は、ランダム・アク
セス・メモリー１７に逐次蓄えられた後、フーリ
エ変換回路１８に入力され、TF演算が行なわれ
る。
セス・メモリー１７に逐次蓄えられた後、フーリ
エ変換回路１８に入力され、TF演算が行なわれ
る。
そしてその時、従来技術に比べて固体撮像素子
のビデオ信号をフオトエレメントｎ個毎にサンプ
リングして取り出しているため、高速処理及びコ
ストダウンを達成することができる。
のビデオ信号をフオトエレメントｎ個毎にサンプ
リングして取り出しているため、高速処理及びコ
ストダウンを達成することができる。
第１図は自己走査型の受光素子を用いたMTF
測定装置の概略構成図、第２図は受光素子の斜視
図、第３図は受光素子の断面図、第４図はスリツ
ト信号と、このスリツト信号をフーリエ変換した
MTF信号の図、第５図はサンプリング間隔ΔPを
密にした際の限界におけるMTF波形の模式図、
第６図はサンプリング間隔ΔPを粗に配列する際
の限界におけるMTF波形の模式図、第７図は一
例としてのサンプリング処理回路の構成図、第８
図は同上図の処理回路で処理される信号のタイミ
ングチヤートである。 ５…フオトエレメント。
測定装置の概略構成図、第２図は受光素子の斜視
図、第３図は受光素子の断面図、第４図はスリツ
ト信号と、このスリツト信号をフーリエ変換した
MTF信号の図、第５図はサンプリング間隔ΔPを
密にした際の限界におけるMTF波形の模式図、
第６図はサンプリング間隔ΔPを粗に配列する際
の限界におけるMTF波形の模式図、第７図は一
例としてのサンプリング処理回路の構成図、第８
図は同上図の処理回路で処理される信号のタイミ
ングチヤートである。 ５…フオトエレメント。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ スリツトを被検レンズにて拡大投影し、スリ
ツト像の光強度分布を直線状の受光領域を有する
自己走査型固体撮像素子にて光電変換し、該光電
変換信号を電気的にフーリエ変換してMTFを測
定する装置において、 該固体撮像素子を形成するフオトエレメント間
隔Δp、被検レンズのカツトオフ周波数UC、当該
装置の測定最大周波数UM、投影倍率ｍに対して、 ｍ／2UC．Δp≦ｎ≦ｍ／2kUM．Δp及び ｋ＞UM＋UC／2UM（但し、ｋは定数） を満足する自然数ｎ及び定数ｋを求め、該固体撮
像素子からの光電変換信号をフオトエレメントに
対してｎ個毎にサンプリングして演算処理を行な
うことを特徴とする投影型MTF測定装置におけ
るデータのサンプリング処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15963581A JPS5861437A (ja) | 1981-10-07 | 1981-10-07 | 投影型ｍｔｆ測定装置におけるデ−タのサンプリング処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15963581A JPS5861437A (ja) | 1981-10-07 | 1981-10-07 | 投影型ｍｔｆ測定装置におけるデ−タのサンプリング処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5861437A JPS5861437A (ja) | 1983-04-12 |
| JPH0225130B2 true JPH0225130B2 (ja) | 1990-05-31 |
Family
ID=15698015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15963581A Granted JPS5861437A (ja) | 1981-10-07 | 1981-10-07 | 投影型ｍｔｆ測定装置におけるデ−タのサンプリング処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5861437A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58213226A (ja) * | 1982-06-07 | 1983-12-12 | Ricoh Co Ltd | Ｍｔｆ測定装置 |
| JPS58215525A (ja) * | 1982-06-10 | 1983-12-15 | Ricoh Co Ltd | 画信号サンプリング制御方式 |
-
1981
- 1981-10-07 JP JP15963581A patent/JPS5861437A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5861437A (ja) | 1983-04-12 |
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