JPS6262284B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は引伸しレンズやマイクロレンズ等の光
学素子のMTF（Modulation Transfer
Function：伝達関数）を測定するMTF測定装置
に関する。

第１図は光学的フーリエ変換法によるMTF測
定原理を示す原理図である。ａは光源１の前にス
リツト２を置き被検レンズ３で投影されたスリツ
ト像２ａを正弦波チヤート４で走査し、その時間
的明暗を受光器５によつて捕えてオツシロスコー
プ６で表示している様子を示す。ｂはスリツト２
と正弦波チヤート４を入れ換えて物体側の正弦波
チヤート４を走査し時間的正弦波を発生させる。
ｃはｂと同様に光源１の前に正弦波チヤート４を
置くが、ｂとは異なりこのチヤート４は固定した
ままであり、その被検レンズ３による投影像４ａ
を固体走査素子７で受光する。固体走査素子７は
自己走査機能をもつているので、静止した空間的
正弦波を時間的正弦波に変換できる為、オツシロ
スコープ６にはａ，ｂと同様な波形が表示され
る。いずれの場合にもMTFを得るにはこの正弦
波のピーク値と谷部の値の差を和で割るという演
算を要する。

第２図は第１図ａの原理を用いるMTF測定装
置の一例である。この装置は複写レンズ、マイク
ロレンズ、引伸しレンズ等の様に物体距離有限で
使用されるレンズやフアイバー等の光学素子の
MTFを測定するものである。光源部８は光源と
スリツトが主な構成要素であるが、必要に応じて
集光レンズ、拡散板、波長選択フイルター等を取
り付けることができる。光源部８のスリツトは測
定したい方向角（Azimuth Angle）に回転でき
る様に構成され、光源部８全体は副ベンチ９の上
を摺動し必要な物体高に設置できる様になつてい
る。被検レンズホルダー１０は被検レンズ３を取
り付ける装置と、これを任意の角度回転できる装
置とからなる。受光部１１は走査チヤートと受光
器が主な構成要素であるが、チヤートの走査機
構、空間周波数変換機構の他、必要に応じてリレ
ーレンズ、フアインダー等が付加されている。受
光部１１は光源部８のスリツト方向に対応した方
向角に設置できる様に回転が可能であり、受光部
１１全体はもう１つの副ベンチ１２の上を摺動
し、設置した物体高に対応した像高が設置できる
様になつている。２つの副ベンチ９，１２及びレ
ンズホルダー１０は主ベンチ１３の上を摺動し、
必要な物体距離と像距離が設置できる様になつて
いる。

この様な装置は多機種のレンズに対し種々の設
定条件で測定したりレンズ以外の光学素子の
MTFを測定する等いわゆる万能性には優れてい
るが、大量のレンズの良否を能率良く判定する必
要のある工程検査装置としてはほとんど使い物に
ならないのが現状である。

第３図は第１図ｃの原理を用いる従来のMTF
測定装置の一例であり、引伸しレンズやマイクロ
レンズの工程検査又は調整等に使われるものであ
る。図中１は照明光源、１４は拡散板、１５はチ
ヤート板であり、チヤート板１５は例えば第４図
に示す様に必要な物体高又は像高に対応する位置
全てに同様なチヤート素子１６_１〜１６_９が配置
されている。各チヤート素子１６_１〜１６_９は必
要な単一空間周波数又は選定された複数の空間周
波数を有する透明部、不透明部から成る縞と零空
間周波数におけるMTF値を近似的に100％に規格
化する為の比較的巾の広い透明部、不透明部とか
ら成つている。第３図において被検レンズ３はレ
ンズホルダー１７に取り付けられ、被検レンズ３
自体のピント合わせ機構もしくはレンズホルダー
１７のピント合わせ機構により上下に移動されて
ピント合わせが行なわれる。板１８は固体走査素
子７を一平面上に設定するもので、ここでは９個
の固体走査素子７_１〜７_９がチヤート板１５での
チヤート素子１６_１〜１６_９の配列に対応して設
置されている。

この様な装置では必要な像高及び方向角に従い
チヤート素子１６と固体走査素子７を配置すれば
第２図の装置とは異なり必要な像高及び方向角の
MTF値を同時に得られる事になり、短時間のう
ちに被検レンズの良否判定が可能となる為、工程
検査又は調整装置に適している。しかしながら測
定可能な空間周波数はチヤート板１５を交換しな
い限り単一もしくは離散的な２，３の周波数に限
られてしまう為、被検レンズの結像性能を総合的
に判断する必要のある場合には充分な性能を発揮
できないうらみがある。

第５図ａは第１図ａの原理を用いる第２図の様
な従来のMTF測定装置の受光部１１の中にある
走査チヤート部分で、空間周波数を連続的に変化
させる方法の一例を模式的に示したものである。
スリツト板１９はその中央０を通つて受光部スリ
ツト２０が切つてある。走査チヤート板２１はそ
の回転中心Ｍを軸に回転する事により走査が達成
される。ここにおいて空間周波数を連続的に変化
させるには走査チヤート板２１の回転中心Ｍをス
リツト板１９の中心０を中心とする円周上でＳ点
からＥ点に移動する方法をとつており、この図で
はその移動角度がθの場合が示されている。第５
図ｂは第５図ａの中心部分の拡大図であるが、こ
の図を用いて上記走査のメカニズムと空間周波数
の連続的変化方法をより詳細に説明する。図にお
いてチヤート板２１は反時計廻りに回転している
からスリツト２０を通して見る時透明不透明の縞
模様が下方に流れる様に見える。つまりスリツト
２０方向のチヤート走査がなされているわけであ
る。この時上記縞模様のピツチＰはチヤート自体
のピツチをP₀とすればP₀／sinθで表わされるか
らθを０゜から90゜迄連続的に変化させる事によ
り空間周波数はsin0゜／P₀＝０からsin90゜／P₀
＝１／P₀ 迄連続的に変化することになる。

この様にして空間周波数の連続的変化が可能で
あるが、第２図でも説明した様にこの装置では多
数の像高におけるMTFの測定を行なうには光源
部、受光部をそれぞれ必要量だけ移動しなければ
ならず多像高の同時測定は不可能である。

本発明は同時に多数の像高についてのMTFを
測定できる、固体走査素子を用いた装置であつて
空間周波数の連続変換を可能にしたMTF測定装
置を提供することを目的とする。

以下図面を参照しながら本発明の実施例につい
て説明する。

第６図は本発明の１実施例を示す斜視図であ
る。図中２２は照明光源、２３は集光レンズ、２
４は格子チヤート、２５は格子チヤート２４をそ
の中心を軸にして自動的もしくは手動的に回転さ
せる装置、２６は被検レンズ、２７は被検レンズ
ホルダーで必要に応じてピント合わせ機構が付与
される。又２８は固体走査素子であり、本実施例
では９つの固体走査素子２８_１〜２８_９が光軸対
応位置を含む必要像高位置に並べられている。板
２９は固体走査素子２８_１〜２８_９を一平面上に
保持するものであり、ここにも必要に応じて光軸
方向に移動できる機構が付与される。

第７図は固体走査素子２８_１〜２８_９が板２９
上に配列された様子を下方から見た場合の平面図
であり、軸上を含めた９ケ所の像高位置に９つの
固体走査素子２８_１〜２８_９が配列されている様
子を示している。個々の固体走査素子２８_１〜２
８_９中には直線３０_１〜３０_９で示した様に図に
おいて上下方向になる様に単位受光素子が並んで
いる。この単位受光素子は例えばFair child社の
Ｆ_CCD 121Hの場合８μ×17μで、この素子が13
μのピツチで1728個直線上に並んでいる。この様
子はあたかも17μ巾で長さ約22.5mmの受光スリツ
トが９つの像高位置に設定されているごとく見え
る。

第８図は第６図におけるチヤート２４の像が被
検レンズ２６によつて拡大投影された様子を示
す。この像３１が第７図に点線３１ａで示した位
置に来る様に第６図の装置が構成されている。

第９図は個々の固体走査素子の単位受光素子の
並び３０とそこに投影されたチヤート２４の像３
１を拡大したものとその時の出力波形３２とを並
記した図である。イはチヤート２４の回転角がθ
の場合を示す。チヤート２４のピツチがP₀であれ
ばｍ倍に投影されたチヤート像のピツチはmP₀で
あるから出力波形のピツチＰはＰ＝mP₀／sinθ
となり像面ではsinθ／mP₀の空間周波数につい
ての測定がなされている事になる。ロはθ＝90゜
の特別な場合で、測定可能な最大空間周波数１／
mP₀での測定がなされることになる。ハはθ＝０
゜の特別な場合で出力３２は直線となり零空間周
波数の場合である。

次に本実施例の作用について説明する。

第６図において光源２２から発せられた光は集
光レンズ２３で集光されチヤート２４を照明しつ
つ被検レンズ２６の瞳付近に光源２２の像を結像
する。被検レンズ２６は板２９の上に並べられた
個々の固体走査素子２８_１〜２８_９の上にチヤー
ト２４の像を結像する。固体走査素子２８は自己
走査機能を有するので、空間的なチヤート像の波
形信号を時間的な波形信号に変換する。図示して
ないが、固体走査素子２８_１〜２８_９を駆動する
電気回路、固体走査素子２８_１〜２８_９からの信
号波形を処理してMTFを算出、表示する回路に
より１度に全像高のMTFが求められる。

本実施例の特徴はチヤート２４とこれを回転さ
せる装置２５及び板２９上での固体走査素子２８
の配置にあるが、これらについて説明する。第７
図において固体走査素子２８の単位受光素子の並
び３０は全て図の上下方向になつているが、この
配置は方向角45゜と呼ばれいわゆるラジアル方向
とタンジエンシヤル方向の中間の方向角での測定
をしていることになる。板２９上に投影されたチ
ヤート像３１ａは第６図の回転装置２５により回
転させられて単位受光素子の並び３０に対して
種々の角度をとることができる。この角度変化に
対応して空間周波数を第９図ハの零空間周波数か
らロの１／mP₀の空間周波数迄連続的に任意に選
定できる為、光軸対応点を含む９つの像高に対し
て連続的に変化する空間周波数に対応するMTF
値を同時に得る事ができる。方向角45゜の測定を
行なう様に単位受光素子の並び３０を定めたのは
１つのMTF値でその像高での結像性能を適確に
とらえ様とする意図であつて、必要であればラジ
アル方向とタンジエンシアル方向の測定を行なう
事も可能である。又測定像高は本実施例の様に９
点に限る必要はなくチヤートの投影されている範
囲であればあらゆる位置を連続的にとる事ができ
る。

第１０図は本発明の他の実施例における固体走
査素子の配置を示すもので、固体走査素子２８_１
〜２８_５はタンジエンシヤル方向のMTFを、又
固体走査素子２８_３，２８_６〜２８_９はラジアル
方向のMTFを測定する様に配置されている。こ
こにおいて第８図の様にチヤート２４が投影され
ていればラジアル方向、タンジエンシヤル方向と
も零空間周波数であり、又チヤート２４のいかな
る傾きに対してもラジアル方向、タンジエンシヤ
ル方向が同じ空間周波数のもとでMTFを測定で
きる。但し偏心の影響を含めた測定を行ないたい
場合には少なくとも第６図において被検レンズ２
６を90゜回転した設置位置での測定もつけ加える
必要がある。

第１１図は本発明の更に他の実施例における固
体走査素子の配置を示すもので、固体走査素子２
８_１〜２８_９はタンジエンシヤル方向のMTF
を、又固体走査素子２８_１，２８₁₀〜２８₁₇はラ
ジアル方向のMTFを測定する様に配置されてい
る。この場合には偏心の影響を含めた測定であつ
ても第６図における被検レンズ２６の回転は必要
でなくなるが、チヤートのある回転角に対する空
間周波数が固体走査素子の位置と単位受光素子の
並びの向きで異なつてくる事になる。しかしなが
ら第６図の回転装置２５を自動的に連続運転させ
る各固体走査素子それぞれにおいて零空間周波数
からMTFの測定が開始される様にし、それぞれ
についての演算結果をグラフ化もしくは数値化す
る様な電気回路を付加すれば実質的な問題はなく
なる。

第７図の実施例あるいは第１０図の実施例にお
いて各固体走査素子が中央部を軸にそれぞれもし
くは全部同時に回転できる様にすれば任意の方向
角についてのMTF値を連続した空間周波数に対
して得る事ができる。又１つもしくは複数の固体
走査素子を像面の任意の位置に任意の方向角で設
置できる様にすれば全像面のMTF値を求める事
もできる。

上述の実施例は引伸しレンズやマイクロレンズ
等有限物体で使用するレンズのMTFを測定する
例であるが、写真レンズの投影解像力検査装置を
本発明の装置におきかえれば投影解像力検査と同
様な検査を客観性高く迅速に行なう事ができる。
又コリメーターを使用するMTF測定装置にも本
発明が適用できることはもちろんである。

以上のように本発明によるMTF測定装置にあ
つては固体走査素子を用いた装置であるから同時
に多数の像高についてのMTFを測定することが
可能である上に、固体走査素子の単位受光素子の
並び方向に対する格子チヤート像の線条の方向を
変化させる装置を設けたので空間周波数を連続的
に変えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はMTF測定原理を示す原理図、第２図
及び第３図は従来のMTF測定装置の例を示す斜
視図、第４図は第３図の装置におけるチヤート板
を示す平面図、第５図ａ，ｂは第２図の装置にお
ける走査チヤート部分を示す平面図及びその拡大
図、第６図は本発明の１実施例を示す斜視図、第
７図は同実施例の一部を示す平面図、第８図及び
第９図は同実施例を説明するための図、第１０図
及び第１１図は本発明の他の実施例の一部を示す
平面図である。 ２２…光源、２３…集光レンズ、２４…チヤー
ト、２５…回転装置、２６…被検レンズ、２７…
被検レンズホルダー、２８…固体走査素子、２９
…板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 格子チヤート像を被検光学素子を介して固体
   走査素子上に投影しこの固体走査素子の出力信号
   により被検光学素子のMTF測定を行なう装置に
   おいて、固体走査素子の単位受光素子の並び方向
   に対する格子チヤート像の線条の方向を変化させ
   る装置を備えたことを特徴とするMTF測定装
   置。