JPH0362213B2 - - Google Patents

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JPH0362213B2
JPH0362213B2 JP60276129A JP27612985A JPH0362213B2 JP H0362213 B2 JPH0362213 B2 JP H0362213B2 JP 60276129 A JP60276129 A JP 60276129A JP 27612985 A JP27612985 A JP 27612985A JP H0362213 B2 JPH0362213 B2 JP H0362213B2
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JP
Japan
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lens
light
circular
image
center
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JP60276129A
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Japanese (ja)
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JPS62135744A (en
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Jusuke Yasukawa
Yasushi Inamoto
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Description

【発明の詳細な説明】 目次 〔概要〕 ……2頁 〔産業上の利用分野〕 ……3頁 〔従来の技術〕 ……3頁 〔発明が解決しようとする問題点〕 ……6頁 〔問題点を解決するための手段〕 ……7頁 〔作用〕 ……8頁 〔実施例〕 ……9頁 〔発明の効果〕 ……24頁 〔概要〕 レンズ射影特性測定装置であつて、円形パター
ン光を鏡の反射によりレンズに入射させることに
より、装置の単純化を可能として精度の向上、及
び広範囲のレンズの測定を可能とした。
[Detailed description of the invention] Table of contents [Summary] ...2 pages [Industrial application fields] ...3 pages [Prior art] ...3 pages [Problems to be solved by the invention] ...6 pages [ Means for Solving the Problem] ...Page 7 [Operation] ...Page 8 [Example] ...Page 9 [Effects of the Invention] ...Page 24 [Summary] A lens projection characteristic measuring device, which has a circular shape. By making the pattern light incident on the lens by reflection from a mirror, it was possible to simplify the device, improve accuracy, and make it possible to measure a wide range of lenses.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、レンズの射影特性を測定するレンズ
射影特性測定装置に関し、特に、環状パターン光
を用いたレンズ射影特性測定装置に関するもので
ある。
The present invention relates to a lens projection characteristic measuring device for measuring the projection characteristic of a lens, and more particularly to a lens projection characteristic measuring device using annular pattern light.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年レンズと撮像素子とからなるカメラ装置を
画像入力手段として用いて環境認識を行なう技術
は重要である。このような技術分野においては、
レンズの射影特性を知らなければ正確な環境認識
は行なえない。
2. Description of the Related Art In recent years, technology for environmental recognition using a camera device consisting of a lens and an image sensor as an image input means has become important. In such technical fields,
Accurate environmental recognition cannot be performed without knowing the projective characteristics of the lens.

例えば、第12図に示すように、ある方向から
レンズ21に入射した光22がレンズ21により
撮像面23のどの位置に結像するかを知り、この
測定を基として、像が結像した個所により、光の
入射方向を認識するようにしているからである。
ここに示した例において、余緯度φ、方位角θか
ら入射した光は結像面23上のP点(X,Y)に
結像している。この(φ,θ)と(X,Y)と
は、理論的なレンズの射影特性によつて関係付け
られているが、実際には、誤差が存在するためレ
ンズの射影特性を測定することが必要となる。
For example, as shown in FIG. 12, it is known where on the imaging surface 23 the light 22 incident on the lens 21 from a certain direction is imaged, and based on this measurement, the location where the image is formed is determined. This is because the direction of incidence of light is recognized.
In the example shown here, the light incident from the extra latitude φ and the azimuth θ is focused on a point P (X, Y) on the imaging plane 23. These (φ, θ) and (X, Y) are related by the theoretical projection characteristics of the lens, but in reality, it is difficult to measure the projection characteristics of the lens due to the presence of errors. It becomes necessary.

従来、レンズ特性を知るためレンズの収差の測
定は広く行なわれ、自動的にレンズの収差を測定
する装置も開発されている。しかしながら、レン
ズの射影特性を測定する手段としては未だに有効
な装置は存在しなかつた。
Conventionally, lens aberrations have been widely measured in order to determine lens characteristics, and devices that automatically measure lens aberrations have also been developed. However, no effective device has yet existed as a means for measuring the projection characteristics of a lens.

そのように、レンズの射影特性を測定する装置
は存在しないが、レンズに各方向から光を照射し
てこの結像を撮像面の撮像素子で電気的に検出
し、光の入射方向と結像位置と関係を測定する手
段として各種の装置を想定することができる。
Although there is no device that can measure the projection characteristics of a lens, the lens is irradiated with light from each direction and this image formation is electrically detected by an image sensor on the imaging surface, and the direction of the light incidence and the image formation are measured. Various devices can be envisaged as means for measuring position and relationship.

ところが、そのような各種の想定装置の例で
は、重量の嵩むテレビカメラを移動するため支持
装置等が大型化し、かつ入射光の角度制御の精度
を高くすることは難しかつた。
However, in the various examples of such assumed devices, the supporting devices and the like become large in order to move the heavy television camera, and it is difficult to increase the precision of the angle control of the incident light.

逆に、光照射側のコリメータを移動させること
も考えられるが、コリメータもテレビカメラと同
様に重量が嵩むものであり、同様の問題点を有し
ていた。
Conversely, it is possible to move the collimator on the light irradiation side, but the collimator is also heavy like a television camera and has the same problems.

このような問題点を解決するものとして、本発
明者等は既に「レンズの射影特性測定装置」(特
願昭60−125249号)を提案した。この装置にあつ
ては、上記の問題点を解決して、小型かつ高精度
のレンズの射影特性測定装置を得るために、撮像
系のレンズに向け所定方向から光を入射する照射
装置と、この光が撮像面のどの位置に結像するか
を測定する測定器とからなるレンズの射影特性測
定装置において、上記照射装置はレンズ光軸に対
して傾斜し光軸の上方への延長線の一点に向け光
を照射する投光器と、この光の照射方向に沿つて
移動可能かつ取り付け角度可変で上記光をレンズ
に向け反射する鏡と、レンズを回転させる回転台
とで構成するようにしている。
In order to solve these problems, the present inventors have already proposed a ``device for measuring projection characteristics of lenses'' (Japanese Patent Application No. 125249/1982). In order to solve the above problems and obtain a compact and highly accurate lens projection characteristic measuring device, this device includes an irradiation device that directs light from a predetermined direction toward the lens of the imaging system; In a lens projection characteristic measuring device that includes a measuring device that measures where light is focused on the imaging surface, the irradiation device is tilted with respect to the optical axis of the lens and measures a point on an upwardly extending line of the optical axis. It is composed of a projector that emits light toward the lens, a mirror that is movable along the direction of the light and whose mounting angle is variable and reflects the light toward the lens, and a rotating table that rotates the lens.

この測定装置にあつては、投光器からの光は鏡
で反射されてレンズに入射するが、鏡の位置及び
角度を変えることにより、レンズに対して入射光
の余緯度を変え、更にレンズを回転台で回転させ
ることよりレンズに対して任意の方位角から光を
入射するようにしている。
In this measuring device, the light from the projector is reflected by a mirror and enters the lens, but by changing the position and angle of the mirror, the co-latitude of the incident light relative to the lens can be changed, and the lens can also be rotated. By rotating it on a stand, light can enter the lens from any azimuth angle.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、既提案のものにあつては、レン
ズへの入射光角度と透過光角度との幾何学的関係
を測定し、当該被測定レンズ透過光の中心を求め
る場合十字スリツト光を入射光として用いてい
る。
However, in the case of the existing proposal, when measuring the geometric relationship between the angle of incident light on the lens and the angle of transmitted light, and finding the center of the light transmitted through the lens to be measured, cross slit light is used as the incident light. ing.

つまり、第13図に示すように、投光器として
のオートコリメータ31から被測定レンズ33に
入射される照射光35は、十字スリツト部を介し
ての十字光である。被測定レンズ33の透過光3
7はスクリーン39に写し出される。そのスクリ
ーン39には、第14図に示すように十字像41
として得られる。
That is, as shown in FIG. 13, the irradiation light 35 that enters the lens to be measured 33 from the autocollimator 31 serving as a projector is a cross beam that passes through the cross slit section. Transmitted light 3 of the lens to be measured 33
7 is projected on the screen 39. On the screen 39, there is a cross image 41 as shown in FIG.
obtained as.

かようにして得られる十字形状の像41は人間
の目でその交点O1を求めるには便利である。し
かし、高精度とするために自動化すれば、第14
図aのように十字像41の重心を交点O1とする
必要から検出の際に雑音に弱く、また、十字像4
1だけを検出のために切り出す必要があり、検出
データに基づいて透過光の中心を自動的に求める
ことは極めて困難であつた。
The cross-shaped image 41 thus obtained is convenient for finding the intersection O 1 with the human eye. However, if it is automated to achieve high accuracy, the 14th
As shown in figure a, the center of gravity of the cross image 41 must be set at the intersection O1 , which makes it vulnerable to noise during detection.
It was necessary to cut out only 1 for detection, and it was extremely difficult to automatically determine the center of transmitted light based on the detection data.

また、第14図bのように十字像41に直線lx
及びl〓を当てはめてその交点O2をレンズ透過光中
心とするような計算を行なうようにしても、計算
量が膨大となり自動化は難しかつた。
Also, as shown in FIG. 14b, a straight line l x
Even if calculations were performed in which the intersection point O 2 was applied as the center of light transmitted through the lens, the amount of calculation would be enormous and automation would be difficult.

本願発明は、このような点に鑑みて創作された
もであり、被測定レンズ透過光の中心を自動的に
高精度で求めることのできるレンズ射影特性測定
装置を提供することを目的としている。
The present invention was created in view of these points, and an object of the present invention is to provide a lens projection characteristic measuring device that can automatically determine the center of light transmitted through a lens to be measured with high accuracy.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願発明では上記目的を達成するため、撮像系
のレンズに向け所定方向から光を入射可能な光照
射手段115と、この光が撮像面のどの位置に結
像するか測定する測定手段121を有するレンズ
の射影特性測定装置において、前記光照射手段1
15は、撮像系の被測定レンズ111に対して円
形のスリツト平行光である複数の同心円パターン
光照射機能113を有し、前記測定手段121
は、前記複数の同心円パターン光の受光データに
基づいて撮像面の円形像の中心を求める際に、受
光された複数の円形像の中から中心を求めるべき
最適の円形像を決定する機能を有するよう構成す
るものである。
In order to achieve the above object, the present invention includes a light irradiation means 115 capable of injecting light from a predetermined direction toward the lens of the imaging system, and a measurement means 121 that measures where on the imaging surface this light is focused. In the lens projection characteristic measuring device, the light irradiation means 1
15 has a plurality of concentric pattern light irradiation functions 113 which are circular slit parallel lights to the lens to be measured 111 of the imaging system, and the measuring means 121
determines the optimal circular image whose center should be determined from among the plurality of received circular images when determining the center of the circular image on the imaging surface based on the received light data of the plurality of concentric circular pattern lights. It is configured to have a function.

〔作用〕[Effect]

上記手段により本願発明ではまず、照射手段で
複数の同心円平行束の光を被測定レンズに入射す
る。すると複数の円形像が撮像面に現れる。そし
て測定手段121の持つ機能により、前記複数の
円形像の中から、その中心を求めるのに最適なス
リツト光を自動的に選択することにより、最適な
円形像からその中心位置を求めることにより、高
精度なレンズの射影特性測定装置を提供している
ものである。
In the present invention using the above means, first, the irradiation means makes a plurality of concentric parallel beams of light enter the lens to be measured. Then, multiple circular images appear on the imaging surface. Then, the function of the measuring means 121 automatically selects the slit light most suitable for determining the center from among the plurality of circular images, thereby determining the center position from the optimal circular image. This provides a highly accurate lens projection characteristic measuring device.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明に係るレンズ射影特性測定装置の実
施例について説明する。
Embodiments of the lens projection characteristic measuring device according to the present invention will be described below.

本実施例において、被測定レンズ211を取り
付けたテレビカメラ212を回転台213に取り
付け、このレンズ211の光軸Aを中心として回
転できるようにしている。そして基準パターンを
平行光L1として照射する投光器としてのオート
コリメータ214が、レンズ211の光軸Aを含
む面内に斜めに設置され、照射した光がレンズ2
11の光軸Aの上方への延長線上の地点に向くよ
うにしている。そしてこの照射光L1と略平行に
移動軸215が固定され、この移動軸215には
この移動軸215に沿つて移動する取付け部材2
16を介して鏡217が角度可変に設けられてい
る。
In this embodiment, a television camera 212 to which a lens to be measured 211 is attached is attached to a rotary table 213 so that it can rotate around the optical axis A of this lens 211. An autocollimator 214 as a projector that irradiates the reference pattern as parallel light L 1 is installed obliquely within a plane that includes the optical axis A of the lens 211, and the irradiated light is transmitted to the lens 211.
It is arranged to face a point on the upward extension of the optical axis A of 11. A moving shaft 215 is fixed approximately parallel to this irradiation light L1 , and a mounting member 2 that moves along this moving shaft 215 is fixed to the moving shaft 215.
A mirror 217 is provided with a variable angle via 16.

第3図は本発明実施例をより詳細に示し、第4
図はその制御系を示す。
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention in more detail, and FIG.
The figure shows its control system.

鏡217は鏡回転モータ220と減速装置によ
り撮像素子の分解能より小さい精度で角度変化可
能としており、また、この鏡217は鏡移動モー
タ221で移動軸215を移動可能である。更
に、テレビカメラ212は回転台中のカメラ回転
モータ222により回転可能としている。そして
これらの回転等の運動は、第4図に示すように制
御部227で制御されている。即ち、各モータ2
20,221,222の運動は制御部227によ
り、モータドライバ228を介して駆動される一
方、各モータ220,221,222の運動はロ
ータリエンコーダ223,224,225及びカ
ウンタ226により制御部227に入力され、該
制御部227は各モータ220,221,222
の運動状態及びテレビカメラ212に接続された
測定部230からの画像信号に基づいて各モータ
を制御する。尚、図中符号218はベース、21
9はベース上に立設され、各機器等を支持するス
タンドである。
The angle of the mirror 217 can be changed by a mirror rotation motor 220 and a speed reduction device with an accuracy smaller than the resolution of the image sensor, and the mirror 217 can be moved around a movement shaft 215 by a mirror movement motor 221. Further, the television camera 212 can be rotated by a camera rotation motor 222 in a rotating table. These movements such as rotation are controlled by a control section 227 as shown in FIG. That is, each motor 2
The movements of the motors 20, 221, and 222 are driven by the control unit 227 via a motor driver 228, while the movements of each motor 220, 221, and 222 are input to the control unit 227 by rotary encoders 223, 224, and 225 and a counter 226. The control unit 227 controls each motor 220, 221, 222.
Each motor is controlled based on the motion state of the motor and the image signal from the measuring section 230 connected to the television camera 212. In addition, the reference numeral 218 in the figure is the base, 21
A stand 9 is erected on the base and supports each device.

測定部230は、各テレビカメラ212からの
画像信号231を受信してアナログ−デイジタル
(A−D)変換した後データを記憶するメモリ部
233と、該メモリ部233からの画像情報信号
(デイジタル)235を受けると共に入力指示信
号237を与える演算部239とで成つている。
The measurement unit 230 includes a memory unit 233 that receives image signals 231 from each television camera 212 and stores the data after analog-to-digital (A-D) conversion, and an image information signal (digital) from the memory unit 233. and an arithmetic unit 239 which receives 235 and provides an input instruction signal 237.

この演算部239は、制御部227へモータ指
示信号241を与えると共に、エンコーダ情報信
号243を導入している。
This calculation section 239 provides a motor instruction signal 241 to the control section 227 and also introduces an encoder information signal 243.

本実施例に係るレンズの射影特性測定装置でレ
ンズの射影特性を測定するには、所望の測定位置
に光が入射するようにする。即ち鏡217の位置
及び角度を変え余緯度を決定し、回転台213を
回転して方位角を定めるのである。この状態で、
テレビカメラ212の撮像面のどの位置に像が結
ばれているかを測定部230で測定すればよい。
尚、この測定は、予め測定位置を制御部227に
記憶させておき自動的に行なうこともできる。
In order to measure the projection characteristics of a lens with the lens projection characteristics measuring device according to this embodiment, light is made to enter a desired measurement position. That is, the extra latitude is determined by changing the position and angle of the mirror 217, and the azimuth is determined by rotating the rotary table 213. In this state,
The measurement unit 230 may measure where the image is focused on the imaging surface of the television camera 212.
Note that this measurement can also be performed automatically by storing the measurement position in the control unit 227 in advance.

従つてこの装置によれば、駆動部分が鏡217
であり軽量であるため装置は小型となり、鏡21
7の角度変化とテレビカメラ212の回転作動の
精度を良好にするだけでレンズ射影特性の測定精
度を良好なものとすることができる他、各モータ
の作動を自動的に制御するようにしたので極めて
容易かつ正確にレンズの射影特性を測定すること
ができる。更に鏡の位置角度を変えることにより
余緯度0度(第2図中一点鎖線で示した2171
から余緯度90度以上まで測定することができ、魚
眼レンズ等の特殊レンズの測定も容易に行なうこ
とができるものである。
Therefore, according to this device, the driving part is the mirror 217.
Since it is lightweight, the device is small and the mirror 21
In addition to improving the measurement accuracy of the lens projection characteristics by simply improving the accuracy of the angle change of 7 and the rotational operation of the television camera 212, the operation of each motor is automatically controlled. The projection characteristics of a lens can be measured extremely easily and accurately. Furthermore, by changing the position angle of the mirror, the extra latitude is 0 degrees (217 1 shown by the dashed line in Figure 2).
It can measure from 90 degrees to more than 90 degrees of extra latitude, and can also easily measure special lenses such as fisheye lenses.

ところで、本発明実施例による照射光L1は円
形スリツト光である。つまり、第5図に示す如
く、スリツト光源251からの円形スリツト光が
オートコリメータ214によつて平行な光L1
される。被測定レンズ211を透過した光Ltもや
はり円形パターン光であつてテレビカメラ212
にて撮像される。
By the way, the irradiation light L1 according to the embodiment of the present invention is a circular slit light. That is, as shown in FIG. 5, the circular slit light from the slit light source 251 is converted into parallel light L1 by the autocollimator 214. The light L t transmitted through the lens to be measured 211 is also a circular pattern light, and the television camera 212
The image is taken at .

テレビカメラ212による撮像データはメモリ
部233に円形パターンデータとして記憶され
る。
Image data captured by the television camera 212 is stored in the memory unit 233 as circular pattern data.

第6図a〜dは測定部230による処理を為す
各段階を示す。また、第7図はその順序を示す。
6a to 6d show each stage of processing performed by the measuring section 230. FIG. Moreover, FIG. 7 shows the order.

以下、レンズ透過光中心を定める処理について
述べる。
The process of determining the center of lens transmitted light will be described below.

先ず、測定部230内の演算部239から入力
指示信号237がメモリ部233に供給される。
このとき、オートコリメータ214から照射され
ている円形パターン光L1の被測定レンズ211
の透過光をテレビカメラ212で撮像することに
よつて第6図aに示すような円形パターン251
のデイジタルデータがメモリ部233に格納され
る(ステツプ311)。この場合、メモリ部233に
は1画像分のデータが記憶され、この記憶データ
を基にして以下の処理が行なわれる。
First, the input instruction signal 237 is supplied from the calculation section 239 in the measurement section 230 to the memory section 233 .
At this time, the lens to be measured 211 receives the circular pattern light L1 irradiated from the autocollimator 214.
A circular pattern 251 as shown in FIG.
The digital data is stored in the memory section 233 (step 311). In this case, data for one image is stored in the memory section 233, and the following processing is performed based on this stored data.

第6図aに示す如く、横軸に沿つて走査して、
円形パターン261と交差する2点A及びBの横
座標を求める。この2点A及びBから中心点C
(=A+B/2)をを計算する。このようにして、1 画面について横軸方向での走査を順次行ない(第
6図b参照)、その都度中心点C1,C2,……,Co
を求める(ステツプ312)。
As shown in FIG. 6a, by scanning along the horizontal axis,
The abscissas of two points A and B that intersect with the circular pattern 261 are determined. From these two points A and B to the center point C
Calculate (=A+B/2). In this way, one screen is sequentially scanned in the horizontal axis direction (see Figure 6b), and each time the center point C 1 , C 2 , ..., Co
(Step 312).

次いで、ステツプ312で求めた全ての中心点C1
〜Coに基づいて最小二乗法によつて近似して垂
直な中心線l1を求める(ステツプ313)。ところ
で、格納データの中には雑音に基づくデータCn1
が存在することがあるが、これらの影響は中心線
l1を求める処理の中で除かれる。
Next, all the center points C 1 found in step 312
The vertical center line l1 is determined by approximation by the least squares method based on ~C o (step 313). By the way, some of the stored data contains noise-based data C n1
may exist, but these effects are
It is removed in the process of calculating l 1 .

また、これと並行して、縦軸に沿つて走査を行
ない、円形パターンと交差する2点を求めてその
中心点を同様にして計算する(第6図c参照)。
これを1画像全体に亘つて行なう(ステツプ
314)。
In parallel with this, scanning is performed along the vertical axis to find two points that intersect with the circular pattern, and the center point is calculated in the same way (see Figure 6c).
Do this for the entire image (step
314).

続いて、縦軸走査によつて求めた全ての中心点
データに基づいて最小二乗法によつて近似した水
平線l2を求める(ステツプ315)。
Next, an approximated horizontal line l2 is determined by the least squares method based on all the center point data determined by the vertical axis scanning (step 315).

従つて、第6図dに示すように、円形パターン
261についての中心である垂直線l1及び水平線
l2が求まつたことになる。
Therefore, as shown in FIG. 6d, the center vertical line l 1 and the horizontal line for the circular pattern 261
This means that l 2 has been found.

これら両線l1及びl2の近似データからその交点
Oを求める(ステツプ316)。この交点Oが被測定
レンズ211の透過光中心点である。
The intersection O of these two lines l1 and l2 is determined from the approximate data (step 316). This intersection O is the center point of the transmitted light of the lens 211 to be measured.

このようにして、円形パターンのスリツト光
L1を照射光とすることにより、自動的に高精度
で被測定レンズ211の透過光中心点を求めるこ
とが可能となる。
In this way, a circular pattern of slit light
By using L 1 as the irradiation light, it becomes possible to automatically determine the center point of the transmitted light of the lens 211 to be measured with high precision.

ところで、被測定レンズ211は多種多様であ
り、焦点距離が大きく異なつているものである。
そのため、同一円形パターンの照射光L1では、
被測定レンズ211の視野の大きさによつては、
精度よく中心が求まらないことがある。即ち、円
の中心を精度よく求めるためには、たとえば入力
画像を撮像データとして512×512画素に量子化し
たとき、円の直径が10画素程度以下である必要が
ある。円がそれより大きいと、レンズの射影特性
による形状の歪みが現れて、精度よく中心を求め
られないことがある。
Incidentally, there are a wide variety of lenses 211 to be measured, and their focal lengths differ greatly.
Therefore, for irradiation light L 1 with the same circular pattern,
Depending on the size of the field of view of the lens to be measured 211,
The center may not be found accurately. That is, in order to accurately determine the center of a circle, for example, when an input image is quantized into 512×512 pixels as imaging data, the diameter of the circle needs to be about 10 pixels or less. If the circle is larger than this, the shape may be distorted due to the projection characteristics of the lens, and the center may not be accurately determined.

また、被測定レンズ211が魚眼レンズと望遠
レンズとでは、視野の大きさが30倍以上異なるこ
とがある。たとえば、視野180度の魚眼レンズの
とき直径10画素の円は、視野5度の望遠レンズで
は直径360画素にもなるため、円の一部が画面か
らはみ出してレンズ透過光中心の位置を求めるこ
とができなくなる。
Furthermore, if the lens to be measured 211 is a fisheye lens or a telephoto lens, the field of view may differ by a factor of 30 or more. For example, a circle with a diameter of 10 pixels using a fisheye lens with a field of view of 180 degrees becomes 360 pixels in diameter with a telephoto lens with a field of view of 5 degrees, so part of the circle may protrude from the screen, making it difficult to determine the position of the center of the light transmitted through the lens. become unable.

また、これとは逆に、視野5度の望遠レンズの
とき直径10画素の円は、視野50度上の標準〜広角
〜魚眼レンズでは直径1画素以下になつてしま
う。直径1画素以下の像は光源がよほど明るくな
い限り、安定して抽出することが困難であり、レ
ンズ射影特性測定装置の光源として使用するオー
トコリメータ214はそれほど輝度を強くするこ
とはできない。また、受光素子に固体撮像素子を
用いたテレビカメラ212を使用する場合、直径
1画素以下の像は仮に明るさが十分あつても、隣
接する受光窓の間に落ちてしまい、画像中に全く
現れないことがある。したがつて、円形像を安定
して抽出するためには、その直径が少なくとも10
画素程度は必要である。
Conversely, a circle with a diameter of 10 pixels when using a telephoto lens with a field of view of 5 degrees becomes less than 1 pixel in diameter when using a standard, wide-angle, or fisheye lens with a field of view of 50 degrees. It is difficult to stably extract an image with a diameter of one pixel or less unless the light source is very bright, and the autocollimator 214 used as the light source of the lens projection characteristic measuring device cannot have high brightness. Furthermore, when using a television camera 212 that uses a solid-state image sensor as a light-receiving element, even if an image with a diameter of one pixel or less is sufficiently bright, it will fall between adjacent light-receiving windows, and there will be no part of the image in the image. Sometimes it doesn't appear. Therefore, in order to stably extract a circular image, its diameter must be at least 10
A pixel size is necessary.

そこで、本発明実施例にあつては、被測定レン
ズ211に入射する光として、複数の同心円スリ
ツト平行束を用い、その中から最適な円形パター
ンのスリツト光を自動的に選び出すようにしてい
る。
Therefore, in the embodiment of the present invention, a plurality of concentric slit parallel beams are used as the light incident on the lens to be measured 211, and the optimum circular pattern of slit beams is automatically selected from among them.

本発明実施例におけるオートコリメータ214
の光学系は、第8図に示すように、スリツト光源
251のスリツト331のスリツト面333はオ
ートコリメーシヨンレンズ335の焦点距離とな
るように配置されている。この配置関係によつて
スリツトパターンの視野角が決まるので、スリツ
ト331の径をいくらにするかが定まる。
Autocollimator 214 in the embodiment of the present invention
As shown in FIG. 8, the optical system is arranged so that the slit surface 333 of the slit 331 of the slit light source 251 corresponds to the focal length of the autocollimation lens 335. Since the viewing angle of the slit pattern is determined by this arrangement, the diameter of the slit 331 is determined.

このような見地から定めたスリツトパターンの
例を第9図に示す。ここでは、6つの円形スリツ
トを用意し、その最小の第1円3311の直径は、
視野5度のレンズに対して視野角が1/50となる
ように0.1度となるように選択されている。第1
円3311より大きい第2円3312の直径は、同
一レンズに対して視野角が倍となるように0.2度
となるように選択されている。同様にして、第3
円3313〜第6円3316の直径は、視野角が
倍々となるように0.4度,0.8度,1.6度及び3.2度
となるようにそれぞれ選択されている。
An example of a slit pattern determined from this viewpoint is shown in FIG. Here, six circular slits are prepared, and the diameter of the smallest first circle 3311 is
The viewing angle is selected to be 0.1 degree, which is 1/50 of a lens with a field of view of 5 degrees. 1st
The diameter of the second circle 331 2 , which is larger than the circle 331 1 , is chosen to be 0.2 degrees so that the viewing angle is doubled for the same lens. Similarly, the third
The diameters of the circles 331 3 to 6th circles 331 6 are selected to be 0.4 degrees, 0.8 degrees, 1.6 degrees, and 3.2 degrees, respectively, so that the viewing angle is doubled.

これによつて、視野5度の望遠レンズから視野
180度の魚眼レンズにまで共通に使えるスリツト
パターンとしている。例えば、最外側の第6円3
316の直径が、視野180度のレンズに対して視野
角が約1/50となり、512×512画素の画像サイズ
に対して直径が約10画素となる。このように、ス
リツト331の同心円の直径を倍々の組み合わせ
にすることによつて、視野が5度から180度まで
のどんなレンズに対しても、入力画像での円形像
直径が5〜10画素程度の円が必ず1個存在するよ
うにできる。
This allows the field of view to be seen from a telephoto lens with a field of view of 5 degrees.
It has a slit pattern that can be commonly used for up to 180 degree fisheye lenses. For example, the outermost 6th circle 3
With a diameter of 316 , the viewing angle is approximately 1/50 of a lens with a field of view of 180 degrees, and the diameter is approximately 10 pixels for an image size of 512 x 512 pixels. In this way, by doubling the diameters of the concentric circles of the slit 331, the circular image diameter in the input image can be adjusted to 5 to 10 pixels for any lens with a field of view from 5 degrees to 180 degrees. It is possible to ensure that there is always one circle of degree.

第10図a〜dは、第4図に示す制御系によつ
て最適な円形スリツトを求める処理を為す際の撮
像データとしての円形データを示す。第11図は
その処理の順序を示す流れ図である。
FIGS. 10a to 10d show circular data as imaged data when the control system shown in FIG. 4 performs processing for determining an optimal circular slit. FIG. 11 is a flowchart showing the order of the processing.

先ず、第9図に示す6つのスリツトに基づく6
つのスリツト光の束としての円形パターンの照射
光L1を被測定レンズ211に入射して、メモリ
部233に円パターン光の撮像データを1画像と
して格納する。続いて、演算部239はメモリ部
233から画像情報信号235を読み取つて最適
な円を求めるために、走査線毎に円を追跡してい
く。
First, 6 slits based on the 6 slits shown in Figure 9.
Irradiation light L1 having a circular pattern as a bundle of two slit lights is incident on the lens 211 to be measured, and the image data of the circular pattern light is stored in the memory section 233 as one image. Subsequently, the calculation unit 239 reads the image information signal 235 from the memory unit 233 and traces the circle for each scanning line in order to find the optimal circle.

(i) 最適な円が見つかる場合 第10図aに示すように1画面としての範囲3
40に撮られた円形データに対して、最初の走査
線1において円形データを読み(ステツプ411)、
その切口A,Bがあるか否かを判定し(ステツプ
412)、肯定判定の場合両切口A,Bの間隔がn
(=15程度)画素以下か否かを判定する(ステツ
プ413)。
(i) When the optimal circle is found Range 3 as one screen as shown in Figure 10a
40, read the circular data in the first scan line 1 (step 411),
Determine whether or not there are cuts A and B (step
412), if the judgment is positive, the distance between both cuts A and B is n
(=approximately 15) It is determined whether or not the number of pixels is less than (approximately 15) (step 413).

ステツプ413では、切口が1点つまり円形デー
タと走査線が交差した場合でも肯定判定となる。
かような肯定判定の場合、最も外側にある両切口
の左及び右をA及びBと定義する(ステツプ
414)。例えば、第10図bに示すように第1走査
線において、n画素内に2組以上の両切口が存在
する場合があるので、最外の両切口を採用する。
In step 413, an affirmative determination is made even if there is only one cut point, that is, the circular data and the scanning line intersect.
In the case of such a positive judgment, the left and right sides of both outermost cuts are defined as A and B (step
414). For example, as shown in FIG. 10b, in the first scanning line, there may be two or more sets of both cuts within n pixels, so the outermost two cuts are used.

ステツプ414に続いて、次の第2走査線につい
て同様に軌跡の切口を求め(ステツプ415)、その
場合の両切口A及びBにつき、左側切口Aが第1
走査線の場合と比べて左側に且つ右側切口Bが右
側に動いたか否かを判定する(ステツプ416)。肯
定ならば、順次nライン先まで各走査線によつて
切口を検出し(ステツプ417)、両切口A及びBが
1点となるか否かを判定し(ステツプ418)、更
に、両切口A及びBのいずれかが画面範囲340
からはみ出すか否かを判定し(ステツプ419)、は
み出ない両切口A,Bが最も離れた円形データの
間隔がn以下か否かを判定する(ステツプ420)。
Following step 414, the cuts of the locus are similarly determined for the next second scan line (step 415), and for both cuts A and B in that case, the left cut A is the first
It is determined whether the right cut B has moved to the left and to the right compared to the case of the scanning line (step 416). If affirmative, the cuts are sequentially detected using each scanning line up to n lines ahead (step 417), it is determined whether or not both cuts A and B become one point (step 418), and furthermore, both cuts A and B are detected as one point. and B is the screen range 340
It is determined whether or not it protrudes from the circle (step 419), and it is determined whether the interval between the circular data where the two cuts A and B that do not protrude are the most distant is equal to or less than n (step 420).

これにより、第4走査線での両切口の間隔はn
画素以上であり、第9走査線での両切口はn画素
以下であれば、第10走査線にて切口が1点となる
ので、これが最適な円パターンP0となり、その
円パターンP0による円形スリツト光のデータを
透過光中心の測定に採用する(ステツプ421)。
As a result, the distance between both cuts in the fourth scanning line is n
pixel or more, and both cuts on the 9th scanning line are less than or equal to n pixels, then the cut on the 10th scanning line becomes 1 point, so this becomes the optimal circular pattern P 0 , and according to that circular pattern P 0 The data of the circular slit light is used to measure the center of the transmitted light (step 421).

ステツプ421で採用した円形スリツト光の撮像
データに基づいて、第6図及び第7図に関して既
述した処理手順によつて直交する2つの最小二乗
近似直線l1及びl2(第6図d参照)を計算して、円
261(P0)の中心点Oを求め、被測定レンズ
211度透過光中心点を求める(ステツプ422)。
Based on the imaging data of the circular slit light employed in step 421, two orthogonal least squares approximation straight lines l 1 and l 2 (see Fig. 6 d) are created by the processing procedure already described with reference to Figs. ) to find the center point O of the circle 261 (P 0 ), and find the center point of the light transmitted through the lens 211 to be measured (step 422).

以上が、束とした複数の円形パターンを予めセ
ツトしたものが適切であつた場合の処理順序であ
る。
The above is the processing order when it is appropriate to set a plurality of circular patterns in a bundle in advance.

(ii) 第1走査線での切口の間隔が大きすぎる場合 この場合には、ステツプ413で否定判定となる
ので、そのラインから数ライン先の走査線によつ
て切口を検出し(ステツプ423)、2つの切口か否
かを判定し(ステツプ424)、検出した2つの切口
をA,Bと定義し(ステツプ425)、しかる後ステ
ツプ417に移行して上述したと同様な処理を実行
する。
(ii) When the interval between the cuts in the first scanning line is too large. In this case, a negative determination is made in step 413, so the cuts are detected using a scanning line several lines ahead from that line (step 423). , it is determined whether there are two cuts (step 424), the two detected cuts are defined as A and B (step 425), and then the process moves to step 417 to execute the same process as described above.

ここでは、例えば第4走査線がステツプ423に
よつて検出されて実行される。
Here, for example, the fourth scan line is detected and executed in step 423.

また、ステツプ424でもまだ切口がないと判定
されれば、全走査線について終了したか否かを判
定し(ステツプ426)、次の走査線に進み(ステツ
プ427)、新たな円の切口が検出されたか否かを判
定する(ステツプ428)。否定判定の場合にはステ
ツプ426に戻るループ動作を実行し、円軌跡の切
口が検出されたステツプ428で肯定判定となつて
ループを抜け出してステツプ423に戻り、上述
と同様な実行処理を行なう。
If it is determined in step 424 that there is no cut yet, it is determined whether all scanning lines have been completed (step 426), and the process proceeds to the next scanning line (step 427), where a new circle cut is detected. It is determined whether or not it has been performed (step 428). If the determination is negative, the loop operation returns to step 426, and at step 428, where the cut of the circular locus is detected, an affirmative determination is made, the loop is exited, and the process returns to step 423, where the same execution process as described above is performed.

(iii) 両切口の間隔が大きくならない場合 この場合には、ステツプ416で否定判定となり、
左側切口Aが右にかつ右側切口Bが左に動くか否
かを判定する(ステツプ429)。否定判定の場合、
更にn画素以内に他の2つの切口があるか否かを
判定し(ステツプ430)、1組の両切口があれば左
側を切口A、右側を切口Bとして定義し(ステツ
プ431)てステツプ416に戻つて上述した処理を
実行する。
(iii) When the distance between both cuts does not become large In this case, a negative determination is made in step 416,
It is determined whether the left cut A moves to the right and the right cut B moves to the left (step 429). In case of negative judgment,
Furthermore, it is determined whether there are two other cuts within n pixels (step 430), and if there are two cuts in a set, the left side is defined as cut A and the right side is defined as cut B (step 431), and the process proceeds to step 416. Return to and execute the process described above.

ステツプ430で否定判定の場合はステツプ426
に移行する。
If the judgment in step 430 is negative, proceed to step 426.
to move to.

(iv) エラーの場合 例えば、第10図cに示すように両切口A,B
共に右あるいは左へ動く場合は間違つた組み合わ
せであるから、ステツプ429での判定後に適切な
組み合わせを捜すようになつている。但し、ステ
ツプ429で肯定判定となれば、例えば第10図d
に示すような場合にはステツプ432に移行して、
スリツトパターンの中心が画面にないことにな
り、エラーメツセージを出力する。
(iv) In case of error For example, as shown in Figure 10c, both cuts A and B
If both move to the right or left, the combination is incorrect, so a suitable combination is searched after the determination in step 429. However, if an affirmative determination is made in step 429, for example, FIG.
In the case shown in step 432,
The center of the slit pattern is not on the screen, and an error message is output.

また、各走査線にて円形データによる切口が2
つとも検出されない場合がある。例えば第1走査
で切口が検出されず(ステツプ412の否定判定)、
更にステツプ426〜428のループでも切口がみつか
らない場合にはエラーであり、やはりステツプ
432に移行してエラー表示を行なう。
Also, each scan line has 2 cuts based on circular data.
It may not be detected at all. For example, if no cut is detected in the first scan (negative determination in step 412),
Furthermore, if no cut is found in the loop from steps 426 to 428, it is an error and the steps are still repeated.
Shifts to 432 and displays an error.

エラーとなつた場合、必要に応じてミラーやカ
メラの角度を修正して最初からやり直す。
If an error occurs, correct the angle of the mirror or camera as necessary and start over.

このように構成することにより、被測定レンズ
211の視野の大小に拘らず安定して被測定レン
ズの透過光中心を求めることができ、レンズの射
影特性測定の精度を向上させることができる。ま
た、被測定レンズ211に応じてスリツト光源を
その都度交換する必要がなくなる。
With this configuration, the center of transmitted light of the lens to be measured 211 can be stably determined regardless of the size of the field of view of the lens to be measured 211, and the accuracy of measuring the projection characteristics of the lens can be improved. Furthermore, there is no need to replace the slit light source each time depending on the lens 211 to be measured.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、環状パタ
ーン光をレンズへの入射光として用いているので
自動的にかつ極めて高精度でレンズ透過光の中心
を求めることができる。特に、環状パター光を複
数とし、そのうちの被測定レンズに適合した環状
パターン光を透過光中心の測定に用いるようにす
れば、その測定を最適な測定条件下で行ない得
る。
As explained above, according to the present invention, since the annular pattern light is used as the incident light to the lens, the center of the lens transmitted light can be determined automatically and with extremely high precision. In particular, if a plurality of annular pattern lights are used and the annular pattern light suitable for the lens to be measured is used for measuring the center of the transmitted light, the measurement can be performed under optimal measurement conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のレンズ射影特性測定装置の構
成原理図、第2図及び第3図は本発明の一実施例
を示す構成図、第4図は本発明実施例における制
御系を示すブロツク図、第5図はスリツト光照射
とカメラとの光学的関係を示す説明図、第6図a
〜dは演算処理の説明図、第7図は演算処理順序
を示す流れ図、第8図はスリツトパターンの視野
角の説明図、第9図は複数の円形スリツトパター
ンの説明図、第10図a〜dは最適な円形スリツ
トパターンを求める処理の説明図、第11図は最
適な円形スリツトパターンを求める処理の流れ
図、第12図はレンズの射影特性を示す説明図、
第13図は従来のレンズ中心を求める光学系説明
図、第14図はa及びbは従来例におけるスクリ
ーン像の説明図である。 第1図において、111は被測定レンズ、11
3は円形パターン光、115は光照射手段であ
る。第2図〜第13図において、21はレンズ、
33,211は被測定レンズ、212はテレビカ
メラ、31,214はオートコリメータ、217
は鏡、230は測定部、239は演算部、251
はスリツト光源、261は円形像データ、331
はスリツトである。
FIG. 1 is a diagram showing the basic structure of a lens projection characteristic measuring device according to the present invention, FIGS. 2 and 3 are block diagrams showing an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing a control system in an embodiment of the present invention. Figure 5 is an explanatory diagram showing the optical relationship between the slit light irradiation and the camera, and Figure 6a
-d are explanatory diagrams of arithmetic processing, Fig. 7 is a flowchart showing the arithmetic processing order, Fig. 8 is an explanatory diagram of viewing angles of slit patterns, Fig. 9 is an explanatory diagram of a plurality of circular slit patterns, and Fig. 10 is an explanatory diagram of a plurality of circular slit patterns. Figures a to d are explanatory diagrams of the process for determining the optimal circular slit pattern, Figure 11 is a flowchart of the process for determining the optimal circular slit pattern, and Figure 12 is an explanatory diagram showing the projection characteristics of the lens.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a conventional optical system for determining the center of a lens, and FIG. 14 is an explanatory diagram of a screen image in the conventional example. In FIG. 1, 111 is a lens to be measured;
3 is a circular pattern light, and 115 is a light irradiation means. In FIGS. 2 to 13, 21 is a lens;
33, 211 is a lens to be measured, 212 is a television camera, 31, 214 is an autocollimator, 217
is a mirror, 230 is a measurement section, 239 is a calculation section, 251
is a slit light source, 261 is circular image data, 331
is a slit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 撮像系のレンズに向け所定方向から光を入射
可能な光照射手段115と、この光が撮像面のど
の位置に結像するか測定する測定手段121を有
するレンズの射影特性測定装置において、 前記光照射手段115は、撮像系の被測定レン
ズ111に対して円形のスリツト平行光である複
数の同心円パターン光照射機能113を有し、 前記測定手段121は、前記複数の同心円パタ
ーン光の受光データに基づいて撮像面の円形像の
中心を求める際に、受光された複数の円形像から
中心を求めるべき最適の円形像を決定する機能を
有することを特徴とする射影特性測定装置。
[Scope of Claims] 1. Projection of a lens having a light irradiation means 115 capable of injecting light from a predetermined direction toward a lens of an imaging system, and a measuring means 121 for measuring where on the imaging surface this light is imaged. In the characteristic measuring device, the light irradiation means 115 has a plurality of concentric pattern light irradiation functions 113 that are circular slit parallel lights to the lens to be measured 111 of the imaging system; When determining the center of a circular image on the imaging surface based on received data of concentric circular pattern light, the present invention is characterized by having a function of determining an optimal circular image whose center should be determined from a plurality of received circular images. Projection characteristic measuring device.
JP27612985A 1985-12-10 1985-12-10 Lens projection characteristic measuring device Granted JPS62135744A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5779426A (en) * 1980-11-04 1982-05-18 Tokyo Optical Co Ltd Display device of prism value

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5779426A (en) * 1980-11-04 1982-05-18 Tokyo Optical Co Ltd Display device of prism value

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