JPH04307347A - Method for evaluating optical converging lens array - Google Patents

Method for evaluating optical converging lens array

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JPH04307347A
JPH04307347A JP10051691A JP10051691A JPH04307347A JP H04307347 A JPH04307347 A JP H04307347A JP 10051691 A JP10051691 A JP 10051691A JP 10051691 A JP10051691 A JP 10051691A JP H04307347 A JPH04307347 A JP H04307347A
Authority
JP
Japan
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output waveform
lens array
level
light
rectangular wave
Prior art date
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Pending
Application number
JP10051691A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideya Ogi
秀也 小木
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
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  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately detect the partial falling of the resolving power of a light converging lens array and to faithfully evaluate the optical characteristics or said lens array by calculating the area of an imaginary reference rectangular wave to calculate the area of an actual output waveform and numeralizing the collapse of an image on the basis of the ratio of both areas. CONSTITUTION:The ratios of the areas S1, S2 of an actual output waveform to the areas S3, S4 of an imaginary reference rectangular wave are calculated and, since the actual output waveform is near to a rectangular wave as the ratios become high and near to a triangular wave as said ratios become low, the quality of resolving power can be judged. Further, the output waveform is near to the rectangular wave as the ratio of width ab cutting a reference level to width cd cutting a medium level becomes high and near to the triangular wave as the ratio of said width ab becomes low. Furthermore, since the output waveform is near to the rectangular wave as the differential coefficient of the tangential line an the crossing of the output waveform and the medium level becomes large and near to the triangular wave as said coefficient becomes low, the quality of resolving power can be judged and the optical characteristics of a long light converging lens array can be accurately evaluated over the total length of said lens array and, when a trouble is discovered, the cause thereof can be easily elucidated.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、矩形波格子パターンの
光集束性レンズアレイによる画像をセンサで受光して得
た出力波形を用い、その波形の形状を数値化することに
より、解像力をより忠実に評価できるようにする光集束
性レンズアレイの光学特性評価方法に関するものである
[Industrial Application Field] The present invention uses an output waveform obtained by receiving an image from a light focusing lens array with a rectangular wave grating pattern using a sensor, and digitizes the shape of the waveform to improve resolution. The present invention relates to a method for evaluating optical characteristics of a light-focusing lens array that enables faithful evaluation.

【0002】0002

【従来の技術】光集束性レンズアレイは、微小な屈折率
分布型ロッドレンズを多数配列し、全体で1個の連続し
た画像を形成する光学部品である。各ロッドレンズの特
性のバラツキ(僅かな屈折率分布の違いなど)あるいは
ロッドレンズの配列の乱れなどによって光集束性レンズ
アレイとしての光学特性(解像力)は変化する。解像力
の評価尺度の一つとしてMTF(Modulation
 Transfer Function)がある。これ
は図7に示すように、矩形波格子パターン(原画)12
の光集束性レンズアレイ14による画像16をセンサで
受光し、その光量レベルの極大値imax と極小値i
mim とから次式にて算出する方法である。   MTF(%)=〔(imax −imim )/(
imax +imim )〕×100そして上記MTF
値が 100%に近い程、原画に忠実な画像が形成され
ている(解像力が大きい)と評価している。
2. Description of the Related Art A light-converging lens array is an optical component in which a large number of fine gradient index rod lenses are arranged to form one continuous image as a whole. The optical characteristics (resolving power) of the light-focusing lens array change due to variations in the characteristics of each rod lens (such as slight differences in refractive index distribution) or disturbances in the arrangement of the rod lenses. MTF (Modulation
Transfer Function). As shown in FIG. 7, this is a square wave grating pattern (original image) 12
The sensor receives an image 16 from the light converging lens array 14, and determines the maximum value imax and minimum value i of the light intensity level.
This is a method of calculating from mim using the following formula. MTF (%) = [(imax − imim ) / (
imax + imim )]×100 and the above MTF
The closer the value is to 100%, the more faithful the image is to the original image (higher resolution).

【0003】実際の測定は、ユーザーでの使用形態(線
走査か面走査か)に応じて検査装置が異なるが、例えば
線走査の場合は図8に示すような光学系で行っている。 ハロゲン・ランプ20からの光がフィルタ21、拡散板
22、矩形波テスト・チャート23を通ることで矩形波
格子パターンを形成し、光集束性レンズアレイ12で結
像してCCDイメージセンサ24で受光し電気信号に変
換する。光集束性レンズアレイ12を白抜き矢印方向に
移動することにより、その全長にわたって検査する。そ
の出力波形をデータ処理装置25に送り、極大値ima
xと極小値imimを求め、MTFを算出する。
[0003]Actual measurements are performed using different inspection apparatuses depending on the type of use by the user (line scanning or area scanning), but for example, in the case of line scanning, an optical system as shown in FIG. 8 is used. Light from a halogen lamp 20 passes through a filter 21, a diffuser plate 22, and a square wave test chart 23 to form a square wave grating pattern, which is imaged by a light focusing lens array 12 and received by a CCD image sensor 24. and converts it into an electrical signal. By moving the light converging lens array 12 in the direction of the white arrow, the entire length thereof is inspected. The output waveform is sent to the data processing device 25, and the maximum value ima
Find x and the minimum value imim, and calculate MTF.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】ところが前記の式に基
づくMTF値は必ずしも光集束性レンズアレイの解像力
を忠実に反映しているとは限らず、MTF値が高くても
画像つぶれが生じたり、レンズアレイを長手方向にスキ
ャンした時に画像が揺れ動く箇所がある等の不具合が見
つかることがある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the MTF value based on the above formula does not necessarily faithfully reflect the resolving power of the light focusing lens array, and even if the MTF value is high, image distortion may occur. When scanning the lens array in the longitudinal direction, defects such as areas where the image shakes may be found.

【0005】その理由は、前記MTF値の算出では出力
波形(光量レベル)の極大値imaxと極小値imim
 しか考慮に入れていないため、図9に示すような出力
波形における形状の差異を検出できないからである。図
9において、AとBを比べるとBの場合は画像のつぶれ
が生じる。またCとDを比べるとDでは位相ずれがあり
、レンズアレイを長手方向にスキャンした場合、画像が
揺れ動く。しかし、いずれも極大値と極小値は同一であ
るから出力波形の形状によらず同じMTF値が得られる
。つまり従来のMTF値では解像力を忠実に評価できな
い。
The reason for this is that when calculating the MTF value, the maximum value imax and the minimum value imim of the output waveform (light level) are
This is because the difference in shape in the output waveform as shown in FIG. 9 cannot be detected because only the difference in shape is taken into account. In FIG. 9, when A and B are compared, in the case of B, the image is distorted. Furthermore, when comparing C and D, there is a phase shift in D, and when the lens array is scanned in the longitudinal direction, the image oscillates. However, since the maximum value and minimum value are the same in both cases, the same MTF value can be obtained regardless of the shape of the output waveform. In other words, resolution cannot be evaluated faithfully using conventional MTF values.

【0006】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点を解消し、従来のMTF検査用の光学系をそのまま
利用して、光集束性レンズアレイの解像力の部分的な落
ち込みを精度良く検出でき、光学特性をより忠実に評価
できる方法を提供すること、また解像力の落ち込みの原
因を解明できる方法を提供することである。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to use the conventional optical system for MTF inspection as is, to accurately detect a partial drop in the resolution of a light-focusing lens array. It is an object of the present invention to provide a method that can detect and evaluate optical characteristics more faithfully, and also to provide a method that can elucidate the cause of a drop in resolution.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明では、従来方法と
同様、まず矩形波格子パターンの光集束性レンズアレイ
による画像をセンサで受光して、該レンズアレイの長手
方向の位置に対する光量レベルを表す出力波形を求める
。そして、その出力波形の形状(矩形波に近いか三角波
に近いかなど)を数値化する。数値化に際しては図1の
A〜Cに示す方法がある。 ■出力波形10と任意の基準レベルとの交点と該出力波
形の極大値及び極小値とにより決まる仮想基準矩形波の
面積S3 ,S4 を求めると共に、区分求積法により
実出力波形10の面積S1 ,S2 を算出し、両面積
の比率を求める方法(図1のA参照)。 ■出力波形10の極大値及び極小値により中心レベルを
決定し、出力波形が中心レベルを切る幅cdと、任意の
振幅位置に設定した基準レベルを切る幅abとを求め、
両方の幅の比率を求める方法(図1のB参照)。 ■出力波形10の極大値及び極小値により中心レベルを
決定し、出力波形と中心レベルとの交点での接線tの微
分係数を求める方法(図1のC参照)。 上記3方法は画像のつぶれを数値化するものであり、■
と■の方法は■の方法を簡便化したものである。
[Means for Solving the Problems] In the present invention, as in the conventional method, first, a sensor receives an image formed by a light-focusing lens array having a rectangular wave grating pattern, and calculates the light intensity level with respect to the position in the longitudinal direction of the lens array. Find the output waveform. Then, the shape of the output waveform (such as whether it is close to a rectangular wave or a triangular wave) is quantified. There are methods shown in A to C in FIG. 1 when converting into numerical values. ■ Find the areas S3 and S4 of the virtual reference rectangular wave determined by the intersection of the output waveform 10 and an arbitrary reference level and the maximum and minimum values of the output waveform, and use the piecewise quadrature method to find the area S1 of the actual output waveform 10. , S2 and find the ratio of both areas (see A in Figure 1). ■ Determine the center level from the maximum and minimum values of the output waveform 10, find the width cd at which the output waveform cuts the center level, and the width ab at which the output waveform cuts the reference level set at an arbitrary amplitude position,
A method to find the ratio of both widths (see B in Figure 1). (2) A method in which the center level is determined by the maximum and minimum values of the output waveform 10, and the differential coefficient of the tangent t at the intersection of the output waveform and the center level is determined (see C in FIG. 1). The above three methods quantify image distortion, and ■
Methods (1) and (2) are simplified versions of methods (2).

【0008】また出力波形の位相ずれを数値化するには
図1のDに示す方法を用いる。 ■出力波形10の極大値及び極小値により中心レベルを
決定し、中心レベルから一定振幅離れた中間レベル(例
えば±1/2レベル)での出力波形の接線の傾きから一
つの山(あるいは谷)を挾む両接線の交点gを求め、出
力波形10が中間レベルを切る幅の中点座標oと前記交
点gのレンズアレイ長手方向座標hとの差ohを求める
方法。 なお、■の方法は前記■〜■の方法と組み合わせて実施
するのがよい。
In order to quantify the phase shift of the output waveform, the method shown in FIG. 1D is used. ■The center level is determined by the maximum and minimum values of the output waveform 10, and one peak (or trough) is determined from the slope of the tangent of the output waveform at an intermediate level (for example, ±1/2 level) that is a certain amplitude away from the center level. A method of finding the intersection g of both tangent lines that sandwich the , and finding the difference oh between the midpoint coordinate o of the width where the output waveform 10 crosses the intermediate level and the longitudinal direction coordinate h of the lens array of the intersection g. Note that method (1) is preferably carried out in combination with methods (1) to (4) above.

【0009】[0009]

【作用】仮想基準矩形波の面積S3 ,S4 に対する
実出力波形の面積S1 ,S2 の比率を算出すると、
該比率が高いほど矩形波に近づき、該比率が低いほど三
角波に近づく。そのため、その比率で解像力の良・不良
を判定できることになる。また出力波形が中心レベルを
切る幅cdに対する基準レベルを切る幅abとの比率を
求めると、該比率が高いほど矩形波に近づき、該比率が
低いほど三角波に近づく。同様に、出力波形と中心レベ
ルとの交点での接線の微分係数を求めると、その微分係
数が大きいほど矩形波に近づき、小さいほど三角波に近
づく。 従って、これらの値でも同様に、解像力の良・不良を判
定できることになる。
[Operation] Calculating the ratio of the areas S1 and S2 of the actual output waveform to the areas S3 and S4 of the virtual reference rectangular wave,
The higher the ratio, the closer the wave is to a rectangular wave, and the lower the ratio, the closer the wave is to a triangular wave. Therefore, it is possible to determine whether the resolution is good or bad based on that ratio. Further, when the ratio of the width cd at which the output waveform cuts the center level to the width ab at which the output waveform cuts the reference level is determined, the higher the ratio, the closer it becomes to a rectangular wave, and the lower the ratio, the closer it approaches to a triangular wave. Similarly, when determining the differential coefficient of the tangent at the intersection of the output waveform and the center level, the larger the differential coefficient, the closer it becomes to a rectangular wave, and the smaller the differential coefficient, the closer it becomes to a triangular wave. Therefore, these values can also be used to determine whether the resolution is good or bad.

【0010】出力波形の中間レベルでの出力波形の接線
の傾きから一つの山あるいは谷を挾む両接線の交点を求
め、出力波形の中点座標と前記交点のレンズアレイ長手
方向座標との差を求めると、その差が小さければ山ある
いは谷が中点座標に対して対称的になっていることにな
り(即ち、位相ずれが小さい)、その差が大きければ山
あるいは谷が中点座標に対して大きく非対称になってい
る(即ち、位相ずれが大きい)ことが分かる。またその
差の符号によって、山あるいは谷がどちらに傾いている
かも分かる。
[0010] From the slope of the tangents of the output waveform at the intermediate level of the output waveform, find the intersection of both tangents that sandwich one peak or valley, and calculate the difference between the coordinates of the midpoint of the output waveform and the coordinates of the intersection in the longitudinal direction of the lens array. If the difference is small, the peak or valley is symmetrical with respect to the midpoint coordinates (in other words, the phase shift is small), and if the difference is large, the peak or valley is at the midpoint coordinates. It can be seen that there is a large asymmetrical relationship (that is, a large phase shift). Also, depending on the sign of the difference, it can be determined which way the peak or valley is tilted.

【0011】これらの値によって長い光集束性レンズア
レイの全長にわたって、その光学特性を正確に評価でき
るようになる。また不具合が発見された場合は、その原
因を容易に究明できるようになる。
These values make it possible to accurately evaluate the optical properties of a long light-focusing lens array over its entire length. Furthermore, if a malfunction is discovered, the cause can be easily investigated.

【0012】0012

【実施例】図2は本発明方法の一実施例を示すフローチ
ャートである。矩形波格子パターンの光集束性レンズア
レイによる画像をセンサで受光して、該レンズアレイの
長手方向の位置に対する光量レベルを表す出力波形を求
めるところまでは、前記図8に示した従来の光学測定系
をそのまま利用して行う。ここで受光センサとしては、
7μmピッチで4096個の受光素子を配列したCCD
イメージセンサを使用している。CCDイメージセンサ
からの出力を増幅し、サンプルホールドしてAD変換し
てコンピュータで取り扱えるデジタル量にする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of the method of the present invention. The conventional optical measurement shown in FIG. 8 is performed up to the point where an image from a light-focusing lens array with a rectangular wave grating pattern is received by a sensor and an output waveform representing a light intensity level with respect to a position in the longitudinal direction of the lens array is obtained. This is done by using the system as is. Here, as a light receiving sensor,
CCD with 4096 light receiving elements arranged at 7μm pitch
It uses an image sensor. The output from the CCD image sensor is amplified, sampled and held, and then AD converted to a digital value that can be handled by a computer.

【0013】まずAD変換したCCDイメージセンサの
出力値を全てコンピュータに入力し各画素毎のデータを
記憶させる。この操作は、通常、CCDイメージセンサ
の長さが短いためレンズアレイをCCDイメージセンサ
に対して相対的に移動しレンズアレイの全長にわたって
行う。この実施例ではCCDイメージセンサの受光素子
が7μmピッチで配列されているので、得られる画素ピ
ッチは7μmである。そして全出力値の平均をとり、出
力波形の山・谷を検出する。次に隣り合う山・谷を一組
としてMTFを求める。山の値(光量レベルの極大値)
imax と谷の値(光量レベルの極小値)imim 
から前記従来技術と同じ式にて算出する。
First, all AD-converted output values of the CCD image sensor are input into a computer, and data for each pixel is stored. This operation is usually performed over the entire length of the lens array by moving the lens array relative to the CCD image sensor because the length of the CCD image sensor is short. In this example, since the light receiving elements of the CCD image sensor are arranged at a pitch of 7 μm, the resulting pixel pitch is 7 μm. Then, the average of all output values is taken, and the peaks and valleys of the output waveform are detected. Next, calculate the MTF using adjacent peaks and valleys as a set. Mountain value (maximum light level)
imax and valley value (minimum light level) imim
It is calculated using the same formula as in the prior art.

【0014】次に隣り合う山・谷の中心レベル(山・谷
の平均値)を設定する。そして図1のAに示すように、
出力波形10と中心レベルで囲まれる部分(斜線を施し
た部分)の面積S1 ,S2 を算出する。これはデジ
タル化した出力波形データから、(各画素の出力値)×
(画素ピッチ)の和として区分求積法的に求める。更に
出力波形10と中心レベルとの交点と該出力波形の極大
値及び極小値とにより決まる仮想基準矩形波の面積S3
 ,S4 を算出する。そして次式にてMTFS値を計
算する。   MTFS(%)=〔(S1 +S2 )/(S3 
+S4 )〕×100このMTFS値によって出力波形
と中心レベルで囲まれた部分の面積(出力波形の形状)
を評価する。この実施例では中心レベルの上下で面積を
求めているが、必ずしも中心レベルでなくてもよく、一
定の基準レベルの上下で計算しても構わない。
Next, the center level of adjacent peaks and valleys (average value of peaks and valleys) is set. And as shown in Figure 1A,
The areas S1 and S2 of the portion (shaded portion) surrounded by the output waveform 10 and the center level are calculated. This is calculated from the digitized output waveform data by (output value of each pixel) ×
(pixel pitch) using the piecewise quadrature method. Furthermore, the area S3 of the virtual reference rectangular wave is determined by the intersection of the output waveform 10 and the center level and the maximum and minimum values of the output waveform.
, S4 are calculated. Then, calculate the MTFS value using the following formula. MTFS (%) = [(S1 +S2)/(S3
+S4)]×100 The area of the part surrounded by the output waveform and the center level by this MTFS value (shape of the output waveform)
Evaluate. In this embodiment, the area is calculated above and below the center level, but it does not necessarily have to be at the center level, and may be calculated above and below a certain reference level.

【0015】更に図1のDに示すように、中心レベルと
山あるいは谷との平均値として±1/2レベルを設定す
る。そして±1/2レベルと出力波形との交点位置e,
fでの出力波形の接線の傾きを求める。一つの山(ある
いは谷)を挾む接線の交点gを求め、efの中点oとg
からefに下ろした垂線の足hとの距離ohを求め、そ
の値をその符号も含めて位相ずれと定義する。この実施
例では±1/2レベルを設定しているが、必ずしも±1
/2である必要はなく、予め設定した中間レベルでの交
点を利用してもよい。但し接線の交点を求めるため、あ
まり中心レベルあるいは極大値・極小値レベルに近くな
い方が好ましい。前記中点は、出力波形と中心レベルと
の交点の中心に設定してもよい。
Further, as shown in FIG. 1D, a ±1/2 level is set as the average value between the center level and the peak or valley. And the intersection position e of the ±1/2 level and the output waveform,
Find the slope of the tangent to the output waveform at f. Find the intersection g of the tangent lines that sandwich one mountain (or valley), and find the midpoint o and g of ef.
The distance oh between the foot h of the perpendicular drawn from ef to ef is determined, and the value including its sign is defined as the phase shift. In this example, ±1/2 level is set, but it is not necessarily ±1/2 level.
/2, and an intersection at a preset intermediate level may be used. However, in order to find the intersection of tangent lines, it is preferable not to be too close to the center level or the local maximum/minimum value level. The midpoint may be set at the center of the intersection between the output waveform and the center level.

【0016】上記のようなMTF、MTFS、位相ずれ
を求める計算を光集束性レンズアレイの全長にわたって
行い、更にMTF及びMTFSについては平均値、最大
値、最小値を計算し、位相ずれについては+側及び−側
別に平均値、最大値、偏差値を計算する。MTFS値に
よって出力波形の形状(矩形波状に近いか三角波状に近
いか)を評価でき、位相ずれによって出力波形における
各山・谷の対称性のばらつきを評価できることになる。
The calculations for determining MTF, MTFS, and phase shift as described above are performed over the entire length of the light focusing lens array, and the average value, maximum value, and minimum value are calculated for MTF and MTFS, and + for the phase shift. Calculate the average value, maximum value, and deviation value for each side and − side. The shape of the output waveform (whether it is close to a rectangular waveform or triangular waveform) can be evaluated based on the MTFS value, and the variation in the symmetry of each peak/trough in the output waveform can be evaluated based on the phase shift.

【0017】次に実測データ及び理論値などにより本発
明方法が有効なことについて説明する。図3のAは各空
間周波数に対するCCDイメージセンサからの出力波形
の変化及びMTFS値を示す実測値である。またBは典
型的な波形形状(矩形波、正弦波、三角波)に対するM
TFS値を示している。これらのことから、本発明にお
けるMTFS値により波形形状をよりうまく表現できて
いることが分かる。
Next, the effectiveness of the method of the present invention will be explained based on actual measurement data and theoretical values. A in FIG. 3 shows actual measured values showing changes in the output waveform from the CCD image sensor and MTFS values for each spatial frequency. Also, B is M for typical waveform shapes (square wave, sine wave, triangular wave).
It shows the TFS value. From these facts, it can be seen that the waveform shape can be expressed better by the MTFS value in the present invention.

【0018】図4はMTF値に差のない2本の光集束性
レンズアレイに対するMTFS値による評価例を示して
いる。AとBとを比べると、Aは整った出力波形であっ
て解像力が良好であるのに対して、Bは出力波形が歪み
三角波状の部分もあり、解像力に落ち込みが見られる。 従来のMTFによる評価方法ではMTF(min) ≒
65%で違いが現れないが、MTFSによる評価方法で
はAの場合はMTFS(min)≒64%、Bの場合は
MTFS(min) ≒48%で大きな差が生じる。こ
のことは本発明によるMTFS値に基づいて波形形状の
違い(解像力の違い)がうまく検出できることの証拠で
ある。
FIG. 4 shows an example of evaluation based on MTFS values for two light focusing lens arrays with no difference in MTF values. Comparing A and B, A has a well-organized output waveform and good resolution, whereas B has a distorted output waveform with some triangular wave-like parts, and a drop in resolution can be seen. In the conventional evaluation method using MTF, MTF (min) ≒
Although no difference appears at 65%, in the evaluation method using MTFS, a large difference occurs in the case of A with MTFS (min) ≈64% and in the case of B with MTFS (min) ≈48%. This proves that differences in waveform shapes (differences in resolution) can be successfully detected based on the MTFS values according to the present invention.

【0019】図5は位相ずれについての測定例である。 Aは光集束性レンズアレイの長さ方向の位置(一部分)
での出力波形を示している。波形の山の形状を見ると、
対称な部分(直立)、左に傾いている部分(左傾)、右
に傾いている部分(右傾)などが不規則に分布している
ことが分かる。Bは山側と谷側について右傾ずれを+と
して同一のグラフに山→谷→山→・・・の順で記したも
のである。AとBとを対比すると、Aでは左から右に向
かって出力波形が「直立→左傾→直立→右傾→直立」と
いう変化をしているのに対して、位相ずれは「≒0→≒
−20→≒0→+15→≒0」と変化しており、よく対
応がとれている。従ってBのグラフを見れば出力波形が
右傾しているか左傾しているか、またその範囲および程
度が明瞭に読み取れる。
FIG. 5 shows an example of measurement of phase shift. A is the position (part) in the length direction of the light focusing lens array
The output waveform at is shown. If you look at the shape of the waveform mountain,
It can be seen that symmetrical parts (upright), parts leaning to the left (left leaning), parts leaning to the right (right leaning), etc. are irregularly distributed. B is a graph in which the rightward tilt shift is set as + for the mountain side and the valley side, and the order of mountain → valley → mountain → . . . is plotted on the same graph. Comparing A and B, in A, the output waveform changes from left to right as "upright → left tilt → upright → right tilt → upright", whereas the phase shift is "≒0→≒
-20→≒0→+15→≒0'', which indicates a good correspondence. Therefore, if you look at the graph B, you can clearly see whether the output waveform is tilted to the right or left, and its range and degree.

【0020】図6はMTFS及び位相ずれを光集束性レ
ンズアレイの全長に適用した例を示している。AはMT
F値、MTFS値、位相ずれの実測値である。矢印を付
した部分でMTFS値の落ち込みが顕著に現れ、また位
相ずれも大きくなっているため、その部分の実際の出力
波形を拡大して示したのがBである。事実、波形形状が
部分的に三角波状に近くなっており、且つ左傾・右傾が
生じていることが分かる。従ってMTFでは検出し難か
った解像力の部分的な落ち込みを、本発明方法では明瞭
に検知できている。
FIG. 6 shows an example in which MTFS and phase shift are applied to the entire length of a light focusing lens array. A is MT
These are actual measured values of F value, MTFS value, and phase shift. The drop in the MTFS value is noticeable in the part marked with an arrow, and the phase shift is also large, so B shows an enlarged view of the actual output waveform in that part. In fact, it can be seen that the waveform shape is partially close to a triangular wave shape, and that there are leftward and rightward inclinations. Therefore, the method of the present invention can clearly detect a partial drop in resolution, which was difficult to detect with MTF.

【0021】なお図4〜図6のデータは、開口角(半角
)12度、列数2、共役長32mmの光集束性レンズア
レイについて、空間周波数6lp/mmでの測定例であ
る。
The data shown in FIGS. 4 to 6 are examples of measurement at a spatial frequency of 6 lp/mm for a light-focusing lens array with an aperture angle (half angle) of 12 degrees, number of rows of 2, and conjugate length of 32 mm.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明は上記のように受光センサの出力
波形形状を評価尺度としているため、光集束性レンズア
レイの部分的な解像力の落ち込みを精度良く検出するこ
とができる。レンズアレイの解像力の落ち込みは出力波
形の崩れとなって現れる。従来のMTFでは極大値・極
小値にしか着目していないから、この出力波形の崩れを
検知できないが、本発明では出力波形形状をそのまま評
価するため、上記の効果が得られるのである。
As described above, since the present invention uses the output waveform shape of the light receiving sensor as an evaluation criterion, it is possible to accurately detect a partial drop in resolution of a light-focusing lens array. A drop in the resolution of the lens array appears as a collapse of the output waveform. Conventional MTFs focus only on maximum and minimum values and cannot detect this collapse of the output waveform, but the present invention evaluates the output waveform shape as it is, so the above effects can be obtained.

【0023】また本発明では光集束性レンズアレイの位
相ずれを検知できるから、光集束性レンズアレイの部分
的な解像力の落ち込みが■レンズ素子間の1周期長のば
らつき、■レンズ素子の配列の乱れ、のいずれによるも
のかを識別できる。レンズ素子間で1周期長のばらつき
があっても、配列が完全なら出力波形は乱れるが位相ず
れは起こらない。他方、レンズ素子の配列が乱れている
場合は、位相ずれとともに波形の崩れが生じる。従って
、本発明方法によって解像力の落ち込みの原因を把握で
きることになる。
Furthermore, in the present invention, since the phase shift of the light-focusing lens array can be detected, the partial drop in resolution of the light-focusing lens array can be caused by: (1) variation in one period length between lens elements, (2) variation in the arrangement of lens elements. It is possible to identify whether this is due to disturbance or disturbance. Even if there is a variation in one period length between lens elements, if the arrangement is perfect, the output waveform will be disturbed but no phase shift will occur. On the other hand, if the arrangement of the lens elements is disordered, a phase shift and a waveform collapse occur. Therefore, by the method of the present invention, the cause of the drop in resolution can be ascertained.

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

【図1】本発明方法の原理説明図。FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the method of the present invention.

【図2】本発明方法の一実施例を示すフローチャート。FIG. 2 is a flowchart showing one embodiment of the method of the present invention.

【図3】本発明のMTFS値で波形形状を表現できるこ
とを示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing that a waveform shape can be expressed by the MTFS value of the present invention.

【図4】本発明のMTFS値評価の適用例を示す説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an application example of MTFS value evaluation of the present invention.

【図5】本発明の位相ずれの測定例を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of measuring a phase shift according to the present invention.

【図6】本発明のMTFSと位相ずれのレンズアレイ全
長への適用例を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of application of the MTFS and phase shift of the present invention to the entire length of a lens array.

【図7】MTF値の説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of MTF values.

【図8】光学特性を評価するための光学系の説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram of an optical system for evaluating optical characteristics.

【図9】出力波形と画像のつぶれ及び位相ずれの関係を
示す説明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between output waveforms, image collapse, and phase shift.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10  出力波形 12  矩形波格子パターン 14  光集束性レンズアレイ 16  画像 20  ハロゲン・ランプ 21  フィルタ 22  拡散板 23  矩形波テスト・チャート 24  CCDイメージセンサ 25  データ処理装置 10 Output waveform 12 Square wave grid pattern 14 Light focusing lens array 16 Image 20 Halogen lamp 21 Filter 22 Diffusion plate 23 Square wave test chart 24 CCD image sensor 25 Data processing device

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  矩形波格子パターンの光集束性レンズ
アレイによる画像をセンサで受光して、該レンズアレイ
の長手方向の位置に対する光量レベルを表す出力波形を
求め、該出力波形と任意の基準レベルとの交点と出力波
形の極大値及び極小値とにより決まる仮想基準矩形波の
面積を求めると共に、区分求積法により実出力波形の面
積を算出し、両面積の比率により画像のつぶれを数値化
することを特徴とする光集束性レンズアレイの光学特性
評価方法。
1. A sensor receives an image formed by a light-converging lens array having a rectangular wave grating pattern, obtains an output waveform representing a light intensity level with respect to a position in the longitudinal direction of the lens array, and compares the output waveform with an arbitrary reference level. Find the area of the virtual reference rectangular wave determined by the intersection point and the maximum and minimum values of the output waveform, calculate the area of the actual output waveform using the piecewise quadrature method, and quantify the distortion of the image by the ratio of both areas. A method for evaluating optical characteristics of a light-focusing lens array.
【請求項2】  矩形波格子パターンの光集束性レンズ
アレイによる画像をセンサで受光して、該レンズアレイ
の長手方向の位置に対する光量レベルを表す出力波形を
求め、その極大値及び極小値により中心レベルを決定し
、出力波形が中心レベルを切る幅と、任意の振幅位置に
設定した基準レベルを切る幅とを求め、両方の幅の比率
により画像のつぶれを数値化することを特徴とする光集
束性レンズアレイの光学特性評価方法。
2. An image formed by a light-converging lens array having a rectangular wave grating pattern is received by a sensor, an output waveform representing a light intensity level with respect to a position in the longitudinal direction of the lens array is obtained, and the maximum value and minimum value are used to determine the center A light source characterized by determining the level, determining the width at which the output waveform cuts the center level, and the width at which the output waveform cuts the reference level set at an arbitrary amplitude position, and quantifying the image distortion based on the ratio of both widths. Method for evaluating optical properties of focusing lens arrays.
【請求項3】  矩形波格子パターンの光集束性レンズ
アレイによる画像をセンサで受光して、該レンズアレイ
の長手方向の位置に対する光量レベルを表す出力波形を
求め、その極大値及び極小値により中心レベルを決定し
、出力波形と中心レベルとの交点での微分係数により画
像のつぶれを数値化することを特徴とする光集束性レン
ズアレイの光学特性評価方法。
3. A sensor receives an image formed by a light-converging lens array having a rectangular wave grating pattern, obtains an output waveform representing the light intensity level with respect to a position in the longitudinal direction of the lens array, and determines the center by the maximum value and minimum value of the output waveform. A method for evaluating optical characteristics of a light-focusing lens array, characterized by determining a level and quantifying image distortion by a differential coefficient at the intersection of an output waveform and a center level.
【請求項4】  矩形波格子パターンの光集束性レンズ
アレイによる画像をセンサで受光して、該レンズアレイ
の長手方向の位置に対する光量レベルを表す出力波形を
求め、その極大値及び極小値により中心レベルを決定し
、中心レベルから任意の振幅離れた中間レベルでの出力
波形の接線の傾きから両接線の交点を求め、出力波形の
中点座標と前記交点のレンズアレイ長手方向座標との差
を求め、その差をその位置での位相ずれとして数値化す
ることを特徴とする光集束性レンズアレイの光学特性評
価方法。
4. An image formed by a light-converging lens array having a rectangular wave lattice pattern is received by a sensor, an output waveform representing a light intensity level with respect to a position in the longitudinal direction of the lens array is obtained, and the maximum value and minimum value are used to determine the center Determine the level, find the intersection point of both tangent lines from the slope of the tangent line of the output waveform at an intermediate level separated by an arbitrary amplitude from the center level, and calculate the difference between the midpoint coordinate of the output waveform and the longitudinal direction coordinate of the lens array of the intersection point. A method for evaluating optical characteristics of a light-focusing lens array, characterized in that the difference is calculated as a phase shift at that position.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5531088A (en) * 1993-11-10 1996-07-02 Rays Engineering Co., Ltd. Rotary forging apparatus
JP2005233937A (en) * 2004-01-21 2005-09-02 Mitsubishi Rayon Co Ltd Optical performance evaluation method for rod lens array

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