JPWO2018207400A1 - MTF measuring apparatus and MTF measuring method - Google Patents

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Abstract

本発明は、あらゆる波長の光に対して光学デバイスのMTFを測定できるMTF測定装置およびMTF測定方法を提供することを目的とする。光学デバイスのMTFを測定するためのMTF測定装置(100)は、光非透過領域と光透過領域とを有するテストパターンが形成されたテストチャート(105)と、テストチャートに光を照射するための光源(101)と、光源から出射する光の波長を選択するための波長選択部(102)と、テストチャートから出射する光を光電変換する変換器(固体撮像素子10)の出力信号を用いてMTFを算出するための演算装置(107)とを備えている。波長選択部(102)は、光源(101)から出射する光を分光して特定波長の光を取り出すための分光素子(回折格子108)と、分光素子(回折格子108)に入射する光の入射角を変更するための調節機構(回転機構109)とを有する。An object of the present invention is to provide an MTF measuring apparatus and an MTF measuring method capable of measuring the MTF of an optical device for light of any wavelength. The MTF measurement apparatus (100) for measuring the MTF of an optical device comprises a test chart (105) on which a test pattern having a light non-transmissive area and a light transmission area is formed, and light for irradiating the test chart. Using an output signal of a light source (101), a wavelength selection unit (102) for selecting a wavelength of light emitted from the light source, and a converter (solid-state imaging device 10) for photoelectrically converting the light emitted from the test chart And an arithmetic unit (107) for calculating the MTF. The wavelength selection unit (102) splits the light emitted from the light source (101) into a light separating element (diffraction grating 108) for extracting light of a specific wavelength, and the light incident on the light separating element (diffraction grating 108) And an adjusting mechanism (rotation mechanism 109) for changing the angle.

Description

本発明は、光学デバイスのMTFを測定するためのMTF測定装置およびMTF測定方法に関する。  The present invention relates to an MTF measurement apparatus and an MTF measurement method for measuring the MTF of an optical device.

従来、固体撮像素子、レンズなどの光学デバイスの性能を評価する指標として、OTF(Optical Transfer Function:光学的伝達関数)が知られている。OTFの実数部であるMTF(Modulation Transfer Function:変調伝達関数)は、空間周波数特性として画像の鮮鋭度を定量化したものであり、MTFの値が大きいほど、光学デバイスの性能が高い。  Conventionally, OTF (Optical Transfer Function: optical transfer function) is known as a parameter | index which evaluates the performance of optical devices, such as a solid-state image sensor and a lens. MTF (Modulation Transfer Function: MTF), which is the real part of OTF, quantifies the sharpness of the image as a spatial frequency characteristic, and the larger the value of MTF, the higher the performance of the optical device.

このMTFを測定するための装置として、特許文献1には、光源と、テストパターンが形成されたテストチャートと、を備えたMTF測定装置が開示されている。光源、テストチャートおよび撮像装置は、光路上でこの順に並べて配置されている。光源から出射し、テストパターンを通過した光により生成されるチャート像が撮像素子により撮影され、その出力を基に撮像素子のMTFが算出される。  As an apparatus for measuring this MTF, Patent Document 1 discloses an MTF measuring apparatus provided with a light source and a test chart on which a test pattern is formed. The light source, the test chart, and the imaging device are arranged in this order on the optical path. A chart image generated by light emitted from the light source and having passed through the test pattern is photographed by the imaging device, and the MTF of the imaging device is calculated based on the output.

また、特許文献2には、光源と、テストパターンが形成されたテストチャートと、受光装置と、を備えたMTF測定装置が開示されている。光源とテストチャートとの間には、異なる波長選択性を有する2枚の光学フィルタが配置され、光路上でテストチャートと受光装置との間にはロッドレンズが配置されている。2枚の光学フィルタは、所定の制御プログラムに応じて切り替えられる。光源から出射し、光学フィルタ、テストチャートおよびロッドレンズを通過して受光素子に入射した光の強度を基に、MTFが算出される。  Further, Patent Document 2 discloses an MTF measuring device provided with a light source, a test chart on which a test pattern is formed, and a light receiving device. Two optical filters having different wavelength selectivity are disposed between the light source and the test chart, and a rod lens is disposed between the test chart and the light receiving device on the optical path. The two optical filters are switched according to a predetermined control program. The MTF is calculated based on the intensity of light emitted from the light source, passing through the optical filter, the test chart, and the rod lens and entering the light receiving element.

特開2009−216450号公報JP, 2009-216450, A 特開2011−164383号公報JP, 2011-164383, A

ここで、一般に、光学デバイスは光の波長に応じて異なるMTFを有する。したがって、MTF測定装置に対しては、あらゆる波長の光に対してMTFの測定に対するニーズがある。しかしながら、特許文献1には、複数の波長の光に対してMTFを測定するための構成が開示されていない。また、特許文献2に開示されたMTF測定装置において、複数の波長(または波長域)の光に対してMTFを測定するためには、複数の光学フィルタを用いる必要がある。したがって、同装置を用いてあらゆる波長の光に対してMTFを測定するのは、実質的に不可能であるか、少なくとも多くの光学フィルタを用いる必要がある。  Here, in general, optical devices have different MTFs depending on the wavelength of light. Therefore, there is a need for MTF measurement for light of any wavelength for MTF measurement devices. However, Patent Document 1 does not disclose a configuration for measuring MTF for light of a plurality of wavelengths. Moreover, in the MTF measurement device disclosed in Patent Document 2, in order to measure the MTF for light of a plurality of wavelengths (or wavelength ranges), it is necessary to use a plurality of optical filters. Therefore, it is substantially impossible to measure MTF for light of any wavelength using the same apparatus, or at least many optical filters need to be used.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、あらゆる波長の光に対して光学デバイスのMTFを測定可能なMTF測定装置およびMTF測定方法を提供することを課題とする。  The present invention has been made to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide an MTF measuring apparatus and an MTF measuring method capable of measuring the MTF of an optical device for light of any wavelength. .

本発明の一態様では、
光学デバイスのMTFを測定するためのMTF測定装置であって、
光非透過領域と光透過領域とを有するテストパターンが形成されたテストチャートと、
前記テストチャートに光を照射するための光源と、
前記光源から出射する光の波長を選択するための波長選択部と、
前記テストチャートから出射する光を光電変換する変換器の出力信号を用いてMTFを算出するための演算装置とを備え、
前記波長選択部は、前記光源から出射する光を分光して特定波長の光を取り出すための分光素子と、前記分光素子に入射する光の入射角を調節するための調節機構とを有する、
MTF測定装置が提供される。
In one aspect of the invention:
An MTF measurement apparatus for measuring MTF of an optical device, comprising:
A test chart on which a test pattern having a light non-transmissive area and a light transmissive area is formed;
A light source for irradiating the test chart with light;
A wavelength selection unit for selecting a wavelength of light emitted from the light source;
An arithmetic unit for calculating an MTF using an output signal of a converter that photoelectrically converts light emitted from the test chart;
The wavelength selection unit has a light separating element for separating light emitted from the light source and extracting light of a specific wavelength, and an adjusting mechanism for adjusting an incident angle of light incident on the light separating element.
An MTF measuring device is provided.

本発明の一態様によれば、MTF測定装置が、分光素子と、分光素子に入射する光の入射角を調節するための調節機構とを有する波長選択部を備えていることにより、あらゆる波長の光に対して光学デバイスのMTFを測定できる。  According to one aspect of the present invention, the MTF measurement apparatus includes a wavelength selection unit having a light separating element and an adjusting mechanism for adjusting the incident angle of light incident on the light separating element. The MTF of the optical device can be measured for light.

本発明の実施の形態1に係るMTF測定装置を示す図である。It is a figure which shows the MTF measuring apparatus based on Embodiment 1 of this invention. テストパターンとしてピンホールが形成されたテストチャートを示す平面図である。It is a top view which shows the test chart in which the pinhole was formed as a test pattern. テストパターンとしてスリットが形成されたテストチャートを示す平面図である。It is a top view which shows the test chart in which the slit was formed as a test pattern. テストパターンとしてエッジが形成されたテストチャートを示す平面図である。It is a top view which shows the test chart in which the edge was formed as a test pattern. テストパターンとして矩形波パターンが形成されたテストチャートを示す平面図である。It is a top view which shows the test chart in which the square wave pattern was formed as a test pattern. 本発明の実施の形態1に係るMTF測定装置を用いた固体撮像素子のMTF測定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the MTF measurement method of a solid-state image sensor using the MTF measurement apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るMTF測定装置を示す図である。It is a figure which shows the MTF measuring apparatus based on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係るMTF測定装置を示す図である。It is a figure which shows the MTF measuring apparatus based on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係るMTF測定装置を用いた第2光学系のMTF測定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the MTF measurement method of a 2nd optical system using the MTF measurement apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係るMTF測定装置を示す図である。It is a figure which shows the MTF measuring apparatus based on Embodiment 4 of this invention.

本発明の実施形態に係るMTF測定装置について、図面を参照しながら以下に説明する。各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付している。また、説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするため、既に知られた事項の詳細説明と、実質的に同一の構成に対する重複の説明を省略することがある。また、以下の説明および添付図面の内容は、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。  An MTF measurement apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each of the drawings, the same or similar components are denoted by the same reference numerals. In addition, detailed descriptions of already known matters and redundant descriptions of substantially the same configuration may be omitted to avoid unnecessary redundancy and facilitate the understanding of those skilled in the art. . Moreover, the contents of the following description and the attached drawings are not intended to limit the subject matter described in the claims.

実施の形態1.
(MTF測定装置100)
図1は、本発明の実施の形態1に係るMTF測定装置100を示す。MTF測定装置100は、光源101と、波長選択部102と、ライトガイド103と、第1光学系104と、テストチャート105と、第2光学系106とを備えている。実施形態1では、MTF測定装置100を用いて、第2光学系106から出射する光が入射する固体撮像素子10のMTFが測定される。第2光学系106のMTFの値は、別の装置を用いて予め測定されており、既知の値であるとする。部品(光源、受光素子等)101〜106は、同じベース部材(図示せず)の上に固定されていてもよいし、それぞれ分離可能に配置されていてもよい。
Embodiment 1
(MTF measuring device 100)
FIG. 1 shows an MTF measurement apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention. The MTF measurement apparatus 100 includes a light source 101, a wavelength selection unit 102, a light guide 103, a first optical system 104, a test chart 105, and a second optical system 106. In the first embodiment, the MTF of the solid-state imaging device 10 on which the light emitted from the second optical system 106 is incident is measured using the MTF measurement apparatus 100. The MTF value of the second optical system 106 is previously measured using another device, and is assumed to be a known value. The components (light source, light receiving element, etc.) 101 to 106 may be fixed on the same base member (not shown), or may be separately arranged.

固体撮像素子10は、フォトダイオードを備えたCCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などであってよい。固体撮像素子10は、第1光学系104、テストチャート105および第2光学系106の中心点を結ぶ投影中心線に対して、固体撮像素子10の結像面が法平面となるように配置されている。固体撮像素子10は、テストチャート105を撮影する。本実施形態1では、固体撮像素子10が、テストチャート105から出射する光を光電変換する変換器として機能する。固体撮像素子10は、固体撮像素子10を駆動する駆動装置10a、および、信号を送受信可能な演算装置107に接続されている。  The solid-state imaging device 10 may be a charge coupled device (CCD) provided with a photodiode, a complementary metal oxide semiconductor (CMOS), or the like. The solid-state imaging device 10 is disposed such that the image forming plane of the solid-state imaging device 10 is a normal plane with respect to a projection center line connecting center points of the first optical system 104, the test chart 105, and the second ing. The solid-state imaging device 10 captures an image of the test chart 105. In the first embodiment, the solid-state imaging device 10 functions as a converter that photoelectrically converts light emitted from the test chart 105. The solid-state imaging device 10 is connected to a drive device 10 a that drives the solid-state imaging device 10 and an arithmetic device 107 capable of transmitting and receiving signals.

光源101は光11を照射する。光源101は、任意の光源であってよいが、例えば白色光源である。  The light source 101 emits light 11. The light source 101 may be any light source, for example, a white light source.

波長選択部102は、回折格子108と回転機構109とを有する。回折格子108は、分光素子の一例であり、光源101から出射する光11を分光して特定波長の光12を取り出して出射させる機能を有する。図面では、回折格子108として反射型回折格子を図示しているが、透過型回折格子であってもよい。回転機構109は、回折格子108に固定されており、回折格子108と一体に光源101に対して回転するように構成されている。回転機構109は、回折格子108が載置されるテーブルと、当該テーブルが取り付けられた出力軸を有するモータであってもよい。当該モータは、テーブルの(したがって回折格子108の)回転角度を制御できるモータ(例えばステッピングモータ、サーボモータ)であってもよい。このように、回折格子108が回転することにより、回折格子108に入射する光の入射角が変更および調節され、出射する光12の波長が変更される。  The wavelength selection unit 102 has a diffraction grating 108 and a rotation mechanism 109. The diffraction grating 108 is an example of a light separating element, and has a function of dispersing the light 11 emitted from the light source 101 and extracting and emitting the light 12 of a specific wavelength. Although a reflective diffraction grating is illustrated as the diffraction grating 108 in the drawing, it may be a transmission diffraction grating. The rotation mechanism 109 is fixed to the diffraction grating 108, and is configured to rotate integrally with the diffraction grating 108 with respect to the light source 101. The rotation mechanism 109 may be a motor having a table on which the diffraction grating 108 is mounted and an output shaft to which the table is attached. The motor may be a motor (for example, a stepping motor, a servomotor) capable of controlling the rotation angle of the table (and hence of the diffraction grating 108). Thus, rotation of the diffraction grating 108 changes and adjusts the incident angle of light incident on the diffraction grating 108 and changes the wavelength of the light 12 emitted.

ライトガイド103は、波長選択部102の回折格子108から出射した特定波長の光12をテストチャート105に導く機能を有する。ライトガイド103は、入射端103aと出射端103bとを有する。実施形態では、ライトガイド103は、コアとクラッドを有する光ファイバである。ライトガイド103を用いることにより、回折格子108から出射した光12の進行方向を制御できる。また、ライトガイド103に入射した光はコア内を進み、クラッドとの界面で多重に全反射する。これにより、ライトガイド103の入射端103aに入射する光12の均一性を向上させた状態で、光13として出射端103bから出射させることができる。これにより、測定されるMTFの精度が向上する。  The light guide 103 has a function of guiding the light 12 of the specific wavelength emitted from the diffraction grating 108 of the wavelength selection unit 102 to the test chart 105. The light guide 103 has an incident end 103 a and an output end 103 b. In the embodiment, the light guide 103 is an optical fiber having a core and a cladding. By using the light guide 103, the traveling direction of the light 12 emitted from the diffraction grating 108 can be controlled. In addition, the light incident on the light guide 103 travels in the core and is totally totally reflected at the interface with the cladding. Thus, the light 13 can be emitted from the emission end 103 b in a state in which the uniformity of the light 12 incident on the incident end 103 a of the light guide 103 is improved. This improves the accuracy of the measured MTF.

第1光学系104は、光路上でライトガイド103の出射端103bとテストチャート105との間に配置されている。第1光学系104は、ライトガイド103から出射した光13を集光してテストチャート105に入射させる機能を有する。図面では第1光学系104として1つのレンズを示しているが、本発明はこれに限定されることなく、第1光学系104は例えば複数のレンズにより構成されていてもよい。第1光学系104を複数のレンズで構成することにより、収差の補正および焦点距離の調節が可能になるという利点がある。  The first optical system 104 is disposed between the emission end 103 b of the light guide 103 and the test chart 105 on the light path. The first optical system 104 has a function of condensing the light 13 emitted from the light guide 103 and causing the light 13 to be incident on the test chart 105. Although one lens is shown as the first optical system 104 in the drawings, the present invention is not limited to this, and the first optical system 104 may be configured by a plurality of lenses, for example. By configuring the first optical system 104 with a plurality of lenses, there is an advantage that aberration correction and focal length adjustment become possible.

テストチャート105には、光非透過領域と光透過領域とを有するテストパターンが形成されている。テストパターンは、任意の形状を有していてよいが、例えば、ピンホール(図2)、スリット(図3)、エッジ(図4)、および矩形波パターン(図5)から成る群から選択される。テストチャート105のテストパターンは、光透過部材の上に光不透過材料を設けることにより形成される。光透過部材は、例えば透明フィルムまたは透明ガラスであってもよく、矩形、平板状であってもよい。光不透過材料は、例えば酸化クロムなど任意の材料で作られていてよく、例えばペイント、印刷、蒸着など任意の方法を用いて設けてよい。  The test chart 105 is formed with a test pattern having a light non-transmissive area and a light transmissive area. The test pattern may have any shape but is for example selected from the group consisting of pinholes (FIG. 2), slits (FIG. 3), edges (FIG. 4), and square wave patterns (FIG. 5) Ru. The test pattern of the test chart 105 is formed by providing a light impermeable material on the light transmitting member. The light transmitting member may be, for example, a transparent film or a transparent glass, and may be rectangular or flat. The light impermeable material may be made of any material, such as, for example, chromium oxide, and may be provided using any method, such as, for example, painting, printing, vapor deposition.

第2光学系106は、光路上でテストチャート105と固体撮像素子10との間に配置されている。第2光学系106は、テストチャート105に形成されたテストパターンの光透過領域を通過した光14を、固体撮像素子10の画素領域に結像させる機能を有する。第2光学系106は、好ましくは、主光線が焦点を通るように配列されたテレセントリック光学系である。第2光学系106としてテレセントリック光学系を用いることにより、テストチャート105から出射する主光線が焦点を通るため、焦点がずれても像中心の大きさが変わらす、視野全域に均一な照度が得られるという利点がある。図面では第2光学系106として1つのレンズを示しているが、本発明はこれに限定されることなく、第2光学系106は例えば複数のレンズにより構成されていてもよい。第2光学系106を複数のレンズで構成することにより、収差の補正および焦点距離の調節が可能になるという利点がある。  The second optical system 106 is disposed between the test chart 105 and the solid-state imaging device 10 on the light path. The second optical system 106 has a function of focusing the light 14 having passed through the light transmission area of the test pattern formed on the test chart 105 on the pixel area of the solid-state imaging device 10. The second optical system 106 is preferably a telecentric optical system in which the chief ray is arranged to pass through the focal point. By using a telecentric optical system as the second optical system 106, the chief ray emitted from the test chart 105 passes through the focal point, so that the size of the image center changes even if the focal point deviates, and uniform illuminance is obtained over the entire field of view. Has the advantage of Although one lens is shown as the second optical system 106 in the drawings, the present invention is not limited to this, and the second optical system 106 may be composed of, for example, a plurality of lenses. By configuring the second optical system 106 with a plurality of lenses, there is an advantage that aberration correction and focal length adjustment become possible.

演算装置107は、CPU(中央処理装置)と、所定のプログラムを記憶したメモリとを有するマイクロコンピュータであってよく、固体撮像素子10から出力される画素信号に対して所定の演算を行うことにより、MTFを算出できるように構成されている。MTFの具体的な算出方法については後述する。  The arithmetic unit 107 may be a microcomputer having a CPU (central processing unit) and a memory storing a predetermined program, and performs a predetermined operation on pixel signals output from the solid-state imaging device 10. , MTF can be calculated. The specific calculation method of MTF is mentioned later.

(MTFの測定方法)
次に、図6を用いて、本実施形態1に係るMTF測定装置100を用いた固体撮像素子10のMTFの測定方法を説明する。
(Measurement method of MTF)
Next, a method of measuring the MTF of the solid-state imaging device 10 using the MTF measuring device 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

ステップ111では、光源101から出射した光11が、波長選択部102の回折格子108、ライトガイド103および第1光学系104を介してテストチャート105に照射される。このとき、回転機構109の回転角により、光源101から出射した光11の入射角が所定の角度に設定されている。これにより、回折格子108により取り出される光の波長が決定される。テストチャート105に照射された光13の一部は、テストチャート105のテストパターンにおける光非透過領域により遮断され、また別の一部は光透過領域を透過する。これにより、テストチャート105のテストパターンが第2光学系106を介して固体撮像素子10の画素領域に投影される(つまり、固体撮像素子10により、テストチャート105のチャート像が撮影される)。  In step 111, the test chart 105 is irradiated with the light 11 emitted from the light source 101 via the diffraction grating 108 of the wavelength selection unit 102, the light guide 103, and the first optical system 104. At this time, the incident angle of the light 11 emitted from the light source 101 is set to a predetermined angle by the rotation angle of the rotation mechanism 109. Thereby, the wavelength of the light taken out by the diffraction grating 108 is determined. A part of the light 13 irradiated to the test chart 105 is blocked by the light non-transmissive area in the test pattern of the test chart 105, and another part is transmitted through the light transmissive area. Thereby, the test pattern of the test chart 105 is projected onto the pixel area of the solid-state imaging device 10 via the second optical system 106 (that is, the chart image of the test chart 105 is photographed by the solid-state imaging device 10).

ステップ112では、固体撮像素子10により、投影されたテストパターンの光(つまり、光透過領域を透過した光)が光電変換されてテストパターンが撮影され、画素信号として出力され、演算装置107に入力される。  In step 112, the light of the projected test pattern (that is, the light transmitted through the light transmission region) is photoelectrically converted by the solid-state imaging device 10, the test pattern is photographed, and is output as a pixel signal and input to the arithmetic device 107. Be done.

ステップ113では、固体撮像素子10から出力された画素信号が演算装置107により処理され、MTFが算出される。ここで、MTFは、任意の方法で算出してよく、例えば公知のフーリエ変換法を用いて算出してもよいし、公知のコントラスト法を用いて算出してもよい。  In step 113, the pixel signal output from the solid-state imaging device 10 is processed by the arithmetic device 107 to calculate MTF. Here, the MTF may be calculated by any method, for example, may be calculated using a known Fourier transform method, or may be calculated using a known contrast method.

フーリエ変換法では、まず、局所的な光の入力に対する出力分布を測定して、出力の広がり関数SF(Spread Function)を求める。図2から図4に示す、テストパターンとしてピンホール、スリット、エッジが形成されたテストチャート105A,105B,105Cの光透過領域を通って光が固体撮像素子10へ入射するときに得られる広がり関数は、それぞれPSF(Point Spread Function)、LSF(Line Spread Function)、ESF(Edge Spread Function)と称される。広がり関数SFをフーリエ変換することにより、OTFが得られる。得られるOTFは複素関数であり、その実数部がMTFである。なお、ESFを微分することにより、LSFを求めることもできる。  In the Fourier transform method, first, an output distribution for a local light input is measured to obtain a spread function (SF) of the output. A spread function obtained when light enters the solid-state imaging device 10 through the light transmission regions of the test charts 105A, 105B, and 105C in which pinholes, slits, and edges are formed as test patterns shown in FIGS. 2 to 4. Are respectively called PSF (Point Spread Function), LSF (Line Spread Function), and ESF (Edge Spread Function). By Fourier transforming the spread function SF, an OTF is obtained. The resulting OTF is a complex function whose real part is the MTF. LSF can also be determined by differentiating ESF.

コントラスト法では、さまざまな周波数を有する正弦波の入力に対する出力を測定して、入出力のコントラスト比から応答関数を求め、この応答関数からMTFを算出する。図5に示す矩形波パターンが形成されたテストチャート105Dの光透過領域を通って光が固体撮像素子10へ入射するときに得られる矩形波応答関数は、SWRF(Square Wave Response Function)と称される。SWRFを正弦波応答関数に補正することにより、MTFが得られる。  In the contrast method, the output to the input of sine waves having various frequencies is measured, the response function is obtained from the contrast ratio of the input and output, and the MTF is calculated from this response function. The rectangular wave response function obtained when light enters the solid-state imaging device 10 through the light transmission region of the test chart 105D in which the rectangular wave pattern shown in FIG. 5 is formed is called SWRF (Square Wave Response Function). Ru. The MTF is obtained by correcting the SWRF to a sinusoidal response function.

測定で得られるMTFは、第2光学系106のMTFと固体撮像素子10のMTFとを足し合わせた値である。測定されたMTFから、既知である第2光学系106のMTFを差し引くことにより、固体撮像素子10のみのMTFが算出される。  The MTF obtained by the measurement is a value obtained by adding the MTF of the second optical system 106 and the MTF of the solid-state imaging device 10. By subtracting the MTF of the known second optical system 106 from the measured MTF, the MTF of only the solid-state imaging device 10 is calculated.

次に、回転機構119を所望の角度、回転させ、回折格子108に入射する光の入射角を変更することにより、回折格子108から出射する光12の波長が変更される。そして、図6に示すステップ111〜113を再度実施することにより、変更後の波長について固体撮像素子10のMTFを測定できる。この作業を繰り返すことにより、あらゆる波長の光に対して固体撮像素子10のMTFを測定できる。  Next, the rotation mechanism 119 is rotated at a desired angle to change the incident angle of light incident on the diffraction grating 108, whereby the wavelength of the light 12 emitted from the diffraction grating 108 is changed. And MTF of solid-state image sensor 10 can be measured about the wavelength after change by carrying out Steps 111-113 shown in Drawing 6 again. By repeating this operation, the MTF of the solid-state imaging device 10 can be measured for light of any wavelength.

ここで、固体撮像素子10では、あらゆる波長の光に対してMTFを測定することが好ましい。本実施形態1では、1つのMTF測定装置100を用いて、固体撮像素子10のMTF測定を完了することができる。また、ある種類の固体撮像素子では、ある波長の光についてのMTF測定が必要であり、別の種類の固体撮像素子では、別の波長の光についてMTF測定が必要であることがある。本実施形態1では、このような状況でも、1つのMTF測定装置100を用いて複数種の固体撮像素子のMTFを測定できる。  Here, in the solid-state imaging device 10, it is preferable to measure the MTF for light of any wavelength. In the first embodiment, MTF measurement of the solid-state imaging device 10 can be completed using one MTF measurement device 100. In addition, one type of solid-state imaging device may require MTF measurement of light of a certain wavelength, and another type of solid-state imaging device may require MTF measurement of light of another wavelength. In the first embodiment, even in such a situation, MTFs of plural types of solid-state imaging devices can be measured using one MTF measuring device 100.

実施の形態2.
図7は、本発明の実施の形態2に係るMTF測定装置200を示す図である。MTF測定装置200の説明において、実施形態1に係るMTF測定装置100と同一または同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略することがある。
Second Embodiment
FIG. 7 is a diagram showing an MTF measurement apparatus 200 according to Embodiment 2 of the present invention. In the description of the MTF measurement apparatus 200, the same or similar components as or to those of the MTF measurement apparatus 100 according to the first embodiment may be assigned the same reference numerals and descriptions thereof may be omitted.

MTF測定装置200は、実施形態1に係るMTF測定装置100に加えて、第2の波長選択部202を備えている。第2の波長選択部202は、光学フィルタ203と反射板204とを有する。光学フィルタ203は、特定波長の光または特定波長域の光を選択的に透過させる機能を有する。例えば、光学フィルタ203は、ロングパスフィルタであっても、ショートパスフィルタであっても、所定波長域の光を透過させるバンドパスフィルタであってもよい。光学フィルタ203は、光の干渉効果により波長を選択する誘電体多層膜であってもよく、光の吸収により波長を選択するフィルタガラスであってもよい。反射板204は、光源101から出射する光11の進行方向を変更する機能を有する。  The MTF measurement apparatus 200 includes a second wavelength selection unit 202 in addition to the MTF measurement apparatus 100 according to the first embodiment. The second wavelength selection unit 202 includes an optical filter 203 and a reflector 204. The optical filter 203 has a function of selectively transmitting light of a specific wavelength or light of a specific wavelength range. For example, the optical filter 203 may be a long pass filter, a short pass filter, or a band pass filter that transmits light in a predetermined wavelength range. The optical filter 203 may be a dielectric multilayer film which selects a wavelength by an interference effect of light, or may be a filter glass which selects a wavelength by absorption of light. The reflecting plate 204 has a function of changing the traveling direction of the light 11 emitted from the light source 101.

第2の波長選択部202は、回折格子108と回転機構109とを有する波長選択部102(以下、第1の波長選択部と称す)との間で切り替え可能に設けられている。第1の波長選択部102と第2の波長選択部202との切替動作は、手動で行われてもよいし、図示しないアクチュエータにより自動で行われてもよい。例えば、スイッチが設けられたターンテーブルの上に波長選択部102,202を配置し、ユーザによるスイッチの押下によりターンテーブルが回転し、第1の波長選択部102と第2の波長選択部202とが切り替えられてもよい。  The second wavelength selection unit 202 is provided so as to be switchable between the wavelength selection unit 102 having the diffraction grating 108 and the rotation mechanism 109 (hereinafter, referred to as a first wavelength selection unit). The switching operation between the first wavelength selection unit 102 and the second wavelength selection unit 202 may be performed manually or may be performed automatically by an actuator (not shown). For example, the wavelength selection units 102 and 202 are disposed on a turntable provided with a switch, and the turntable is rotated by pressing of the switch by the user, and the first wavelength selection unit 102 and the second wavelength selection unit 202 May be switched.

本実施形態2に係るMTF測定装置200を用いて、実施形態1で説明した固体撮像素子10のMTF測定方法を実施できる。なお、第1、第2の波長選択部102,202のうち第1の波長選択部102が選択されているときには、回転機構109の回転角により選択され、回折格子108により取り出された特定波長の光がテストチャート105に入射する。一方、第1、第2の波長選択部102,202のうち第2の波長選択部202が選択されているときには、光源101から出射して反射板204で反射された光のうち、光学フィルタ203により取り出された、例えば特定波長域の光がテストチャート105に入射する。  The MTF measurement method of the solid-state imaging device 10 described in the first embodiment can be implemented using the MTF measurement device 200 according to the second embodiment. When the first wavelength selection unit 102 is selected among the first and second wavelength selection units 102 and 202, the first wavelength selection unit 102 is selected according to the rotation angle of the rotation mechanism 109, and is extracted by the diffraction grating 108. Light is incident on the test chart 105. On the other hand, when the second wavelength selection unit 202 is selected out of the first and second wavelength selection units 102 and 202, the optical filter 203 among the light emitted from the light source 101 and reflected by the reflection plate 204. For example, the light of a specific wavelength range extracted by the above is incident on the test chart 105.

本実施形態2によれば、固体撮像素子10の特性に応じて、つまり、固体撮像素子10においてMTFの測定が必要な波長(または波長域)に応じて、第1、第2の波長選択部102,202を必要に応じて切り替えて利用できる。例えば、ある種類の固体撮像素子では、ある特定の波長の光についてのMTF測定が必要であり、別の種類の固体撮像素子では、ある波長域の光についてMTF測定が必要であることがある。本実施形態2では、このような状況でも、1つのMTF測定装置100を用いて複数種の固体撮像素子のMTFを測定できる。  According to the second embodiment, the first and second wavelength selection units according to the characteristics of the solid-state imaging device 10, that is, according to the wavelength (or wavelength range) where the measurement of the MTF is required in the solid-state imaging device 10. 102 and 202 can be switched and used as needed. For example, one type of solid-state imaging device may require MTF measurement for light of a particular wavelength, and another type of solid-state imaging device may require MTF measurement for light of a certain wavelength range. In the second embodiment, even in such a situation, MTFs of a plurality of solid-state imaging devices can be measured using one MTF measuring device 100.

実施の形態3.
図7は、本発明の実施の形態3に係るMTF測定装置300を示す図である。MTF測定装置300の説明において、実施形態1に係るMTF測定装置100,200と同一または同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
Third Embodiment
FIG. 7 is a diagram showing an MTF measurement apparatus 300 according to Embodiment 3 of the present invention. In the description of the MTF measurement apparatus 300, the same or similar components as or to those of the MTF measurement apparatus 100 and 200 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

MTF測定装置300は、実施形態1で説明した光源101と、波長選択部102と、ライトガイド103と、第1光学系104と、テストチャート105とに加えて、受光素子310を備えている。本実施形態3では、受光素子310が、テストチャート105から出射する光を光電変換する変換器として機能する。実施形態3では、MTF測定装置300を用いて、光路上でテストチャート105と受光素子310との間に配置される第2光学系30のMTFが測定される。受光素子310のMTFの値は別の装置を用いて予め測定されており、既知の値であるとする。部品101〜105、310は、同じベース部材(図示せず)の上に固定されていてもよいし、それぞれ分離可能に配置されていてもよい。  The MTF measurement apparatus 300 includes a light receiving element 310 in addition to the light source 101 described in the first embodiment, the wavelength selection unit 102, the light guide 103, the first optical system 104, and the test chart 105. In the third embodiment, the light receiving element 310 functions as a converter that photoelectrically converts light emitted from the test chart 105. In the third embodiment, the MTF of the second optical system 30 disposed between the test chart 105 and the light receiving element 310 on the optical path is measured using the MTF measuring device 300. The value of the MTF of the light receiving element 310 is previously measured using another device, and is assumed to be a known value. The parts 101 to 105, 310 may be fixed on the same base member (not shown) or may be separately arranged.

受光素子310は、実施形態1で説明した固体撮像素子10と同様に、受光素子310を駆動する駆動装置310a、および、信号を送受信可能な演算装置107に接続されている。演算装置107は、受光素子310から出力される画素信号に対して所定の演算を行うことにより、MTFを算出できるように構成されている。  Similar to the solid-state imaging device 10 described in the first embodiment, the light receiving device 310 is connected to a driving device 310 a that drives the light receiving device 310 and an arithmetic device 107 capable of transmitting and receiving signals. The arithmetic device 107 is configured to calculate MTF by performing a predetermined operation on the pixel signal output from the light receiving element 310.

次に、図9を用いて、本実施形態3に係るMTF測定装置300を用いた第2光学系30のMTFの測定方法を説明する。  Next, a method of measuring the MTF of the second optical system 30 using the MTF measuring device 300 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.

ステップ311では、光源101から出射した光11が、波長選択部102の回折格子108、ライトガイド103および第1光学系104を介してテストチャート105に照射される。このとき、回転機構109の回転角により、光源101から出射した光11の入射角が所定の角度に設定されている。これにより、回折格子108により取り出される光の波長が決定される。テストチャート105に照射された光13の一部は、テストチャート105のテストパターンにおける光非透過領域により遮断され、また別の一部は光透過領域を透過する。これにより、テストチャート105のテストパターンが第2光学系30を介して受光素子310の受光面に投影される。  In step 311, the test chart 105 is irradiated with the light 11 emitted from the light source 101 via the diffraction grating 108 of the wavelength selection unit 102, the light guide 103, and the first optical system 104. At this time, the incident angle of the light 11 emitted from the light source 101 is set to a predetermined angle by the rotation angle of the rotation mechanism 109. Thereby, the wavelength of the light taken out by the diffraction grating 108 is determined. A part of the light 13 irradiated to the test chart 105 is blocked by the light non-transmissive area in the test pattern of the test chart 105, and another part is transmitted through the light transmissive area. Thereby, the test pattern of the test chart 105 is projected on the light receiving surface of the light receiving element 310 via the second optical system 30.

ステップ312では、受光素子310により、投影されたテストパターンの光(つまり、光透過領域を透過した光)が光電変換され、出力信号が演算装置107に入力される。  In step 312, the light of the projected test pattern (that is, the light transmitted through the light transmission region) is photoelectrically converted by the light receiving element 310, and an output signal is input to the arithmetic device 107.

ステップ113では、固体撮像素子10の出力信号が演算装置107により処理され、MTFが算出される。ここで、MTFは、任意の方法で算出してよく、例えばフーリエ変換法を用いて算出してもよいし、コントラスト法を用いて算出してもよい。これらの方法については、既に説明した通りである。  In step 113, the output signal of the solid-state imaging device 10 is processed by the arithmetic unit 107 to calculate MTF. Here, the MTF may be calculated by any method, for example, may be calculated using a Fourier transform method, or may be calculated using a contrast method. These methods are as described above.

回転機構119を所望の角度、回転させ、回折格子108に入射する光の入射角を変更することにより、回折格子108から出射する光12の波長が変更される。そして、図9に示すステップ311〜313を再度実施することにより、変更後の波長について第2光学系30のMTFを測定できる。この作業を繰り返すことにより、あらゆる波長の光に対して第2光学系30のMTFを測定できる。  The wavelength of the light 12 emitted from the diffraction grating 108 is changed by rotating the rotation mechanism 119 at a desired angle and changing the incident angle of the light incident on the diffraction grating 108. And MTF of the 2nd optical system 30 can be measured about the wavelength after change by performing steps 311-313 shown in FIG. 9 again. By repeating this operation, the MTF of the second optical system 30 can be measured for light of any wavelength.

実施の形態4.
図8は、本発明の実施の形態4に係るMTF測定装置400を示す図である。MTF測定装置400の説明において、実施形態1から3に係るMTF測定装置100,200,300と同一または同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
Fourth Embodiment
FIG. 8 is a diagram showing an MTF measurement apparatus 400 according to Embodiment 4 of the present invention. In the description of the MTF measuring apparatus 400, the same or similar components as or to those of the MTF measuring apparatuses 100, 200, and 300 according to the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

MTF測定装置400は、実施形態3に係るMTF測定装置300に加えて、実施形態2で説明した第2の波長選択部202を備えている。第2の波長選択部202の構成については、既に説明したとおりである。  The MTF measurement apparatus 400 includes the second wavelength selection unit 202 described in the second embodiment, in addition to the MTF measurement apparatus 300 according to the third embodiment. The configuration of the second wavelength selection unit 202 is as described above.

本実施形態4に係るMTF測定装置400を用いて、実施形態3で説明した第2光学系30のMTF測定方法を実施できる。  The MTF measurement method of the second optical system 30 described in the third embodiment can be implemented using the MTF measurement device 400 according to the fourth embodiment.

本実施形態4によれば、第2光学系30の特性に応じて、つまり、第2光学系30においてMTFの測定が必要な波長(または波長域)に応じて、第1、第2の波長選択部102,202を必要に応じて切り替えて利用できる。例えば、ある種類の光学系では、ある特定の波長の光についてのMTF測定が必要であり、別の種類の光学系では、ある波長域の光についてMTF測定が必要であることがある。本実施形態4では、このような状況でも、1つのMTF測定装置400を用いて複数種の第2光学系のMTFを測定できる。  According to the fourth embodiment, the first and second wavelengths are determined according to the characteristics of the second optical system 30, that is, according to the wavelength (or wavelength range) in which the MTF needs to be measured in the second optical system 30. The selection units 102 and 202 can be switched and used as needed. For example, one type of optical system may require MTF measurement of light of a particular wavelength, and another type of optical system may require MTF measurement of light of a certain wavelength range. In the fourth embodiment, even in such a situation, MTFs of a plurality of types of second optical systems can be measured using one MTF measuring device 400.

(変形例)
以上、複数の実施形態を用いて本発明について説明したが、各実施形態に記載された特徴は、自由に組み合わせられてよい。また、上述の実施形態には、種々の改良、設計上の変更および削除が加えられてよく、本発明にはさまざまな変形例が存在する。
(Modification)
Although the present invention has been described above using a plurality of embodiments, the features described in each embodiment may be freely combined. In addition, various improvements, design changes, and deletions may be added to the above-described embodiment, and various modifications exist to the present invention.

例えば、上述の実施形態では、分光素子として回折格子108を利用する例について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、プリズムなど他の分光素子を利用してもよい。  For example, although the above-mentioned embodiment explained the example which uses diffraction grating 108 as a spectroscopy element, the present invention is not limited to this, and may use other spectroscopy elements, such as a prism.

また、上述の実施形態では、回折格子108に入射する光の入射角を変更するための調節機構として回転機構109を用いたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、光源101と回折格子108との間に設けられた回転可能なミラーを調節機構として用いてもよい。  Further, in the above embodiment, the rotation mechanism 109 is used as an adjustment mechanism for changing the incident angle of light incident on the diffraction grating 108, but the present invention is not limited to this, for example, A rotatable mirror provided between the diffraction grating 108 may be used as an adjustment mechanism.

また、上述の実施形態では、ライトガイド103と第1光学系104を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、これらの部品を省略し、波長選択部102,202からテストチャート105に直接に光が入射するようにしてもよい。  In the above embodiment, although the example using the light guide 103 and the first optical system 104 has been described, the present invention is not limited to this, and these components are omitted, and the wavelength selection units 102 and 202 are used. The light may be made to enter the test chart 105 directly.

なお、上述の実施形態では、光の均一性を向上させる機構として、ライトガイド103を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、拡散板またはレンズアレイなどの、光の均一性を向上させる他の機構を利用してもよい。さらに、ライトガイド103と、拡散板またはレンズアレイを組み合わせて利用してもよい。  In the above embodiment, an example using the light guide 103 has been described as a mechanism for improving the uniformity of light, but the present invention is not limited to this, and light such as a diffusion plate or a lens array may be used. Other mechanisms may be utilized to improve the uniformity of the Furthermore, the light guide 103 may be used in combination with a diffusion plate or a lens array.

また、上述の実施形態では、固体撮像素子10のMTFを測定する例として実施形態1,2を説明し、第2光学系30のMTFを測定する例として実施形態3,4を説明した。例えば、MTFの値が既知の第2光学系を配置して固体撮像素子のMTFを測定するMTF測定装置を構成し、その後、固体撮像素子をMTFの値が既知である受光素子に交換し、第2光学系をMTFが既知でないものに交換して、第2光学系のMTFを測定するMTF測定装置を構成してもよい。  In the above-described embodiments, the first and second embodiments are described as an example of measuring the MTF of the solid-state imaging device 10, and the third and fourth embodiments are described as an example of measuring the MTF of the second optical system 30. For example, a second optical system having a known MTF value is arranged to constitute an MTF measuring device for measuring the MTF of the solid-state imaging device, and then the solid-state imaging device is replaced with a light receiving element having a known MTF value, The second optical system may be replaced with one whose MTF is not known to constitute an MTF measuring device for measuring the MTF of the second optical system.

(本発明の態様)
次に、上述の実施形態で付した符号を用いて、本発明の第1の態様に係るMTF測定装置および第2の態様に係るMTF測定方法について説明する。各構成要素に付している符号は、本発明の範囲を限定するものでないと理解すべきである。
(Aspects of the Invention)
Next, the MTF measuring apparatus according to the first aspect of the present invention and the MTF measuring method according to the second aspect will be described using the reference numerals given in the above-described embodiment. It is to be understood that the reference numerals given to the respective constituent elements do not limit the scope of the present invention.

本発明の第1の態様では、光学デバイスのMTFを測定するためのMTF測定装置100,200,300,400が提供される。MTF測定装置は、光非透過領域と光透過領域とを有するテストパターンが形成されたテストチャート105と、テストチャート105に光を照射するための光源101と、光源101から出射する光の波長を選択するための波長選択部102と、テストチャート105から出射する光を光電変換する変換器の出力信号を用いてMTFを算出するための演算装置107とを備えている。波長選択部102,202は、光源101から出射する光を分光して特定波長の光を取り出すための分光素子と、分光素子に入射する光の入射角を変更するための調節機構とを有している。  In a first aspect of the invention, an MTF measuring device 100, 200, 300, 400 for measuring the MTF of an optical device is provided. The MTF measuring apparatus includes a test chart 105 on which a test pattern having a light non-transmissive area and a light transmission area is formed, a light source 101 for irradiating the test chart 105 with light, and wavelengths of light emitted from the light source 101. The wavelength selection unit 102 for selection and an arithmetic unit 107 for calculating the MTF using an output signal of a converter that photoelectrically converts light emitted from the test chart 105 are provided. The wavelength selection units 102 and 202 have a spectral element for separating light emitted from the light source 101 and extracting light of a specific wavelength, and an adjustment mechanism for changing the incident angle of light incident on the spectral element. ing.

本発明の第1の態様によれば、MTF測定装置100,200,300,400が、分光素子と、分光素子に入射する光の入射角を変更するための調節機構とを有する波長選択部102を備えていることにより、あらゆる波長の光に対して光学デバイスのMTFを測定できる。  According to the first aspect of the present invention, the MTF measurement apparatus 100, 200, 300, 400 includes the spectral element and the wavelength selection unit 102 having the adjustment mechanism for changing the incident angle of light incident on the spectral element. By measuring the MTF of the optical device for light of any wavelength.

本発明の第1の態様の一実施形態では、変換器として固体撮像素子10が用いられる。また、MTF測定装置100,200は、光路上でテストチャート105と固体撮像素子10との間に配置され、テストパターンの光透過領域を通過した光を固体撮像素子10の画素領域に結像させるための第2光学系106をさらに備えている。そして、MTF測定装置100,200は、光学デバイスのMTFとして、固体撮像素子10のMTFを測定する。  In one embodiment of the first aspect of the present invention, a solid-state imaging device 10 is used as a converter. Further, the MTF measuring apparatus 100, 200 is disposed between the test chart 105 and the solid-state imaging device 10 on the optical path, and focuses the light passing through the light transmission region of the test pattern on the pixel region of the solid-state imaging device 10. The second optical system 106 is further provided. Then, the MTF measuring devices 100 and 200 measure the MTF of the solid-state imaging device 10 as the MTF of the optical device.

この実施形態によれば、光源101から出射した光は波長選択部102の分光素子に照射されるところ、分光素子からの出射光の一部はテストチャート105のテストパターンにおける光非透過領域により遮断され、また別の一部は光透過領域を透過する。これにより、テストチャート105のテストパターンが第2光学系106を介して固体撮像素子10の画素領域に投影され、固体撮像素子10の出力が演算装置107に送信される。これにより固体撮像素子10のMTFが算出される。このようにして、本発明の一態様により得られる作用効果が具体的に達成される。  According to this embodiment, the light emitted from the light source 101 is irradiated to the light separating element of the wavelength selection unit 102, while a part of the light emitted from the light separating element is blocked by the light non-transmissive area in the test pattern of the test chart 105. And another part is transmitted through the light transmission area. Thereby, the test pattern of the test chart 105 is projected onto the pixel area of the solid-state imaging device 10 via the second optical system 106, and the output of the solid-state imaging device 10 is transmitted to the arithmetic device 107. Thus, the MTF of the solid-state imaging device 10 is calculated. In this manner, the effects obtained by one aspect of the present invention are specifically achieved.

本発明の第1の態様の一実施形態では、MTF測定装置300,400は、変換器として受光素子310を備えている。また、MTF測定装置300,400は、光学デバイスのMTFとして、光路上でテストチャート105と受光素子310との間に配置され、テストパターンを受光素子310の受光面に結像させるための第2光学系30のMTFを測定する。  In an embodiment of the first aspect of the present invention, the MTF measuring device 300, 400 comprises a light receiving element 310 as a transducer. In addition, the MTF measuring devices 300 and 400 are disposed between the test chart 105 and the light receiving element 310 on the optical path as MTFs of an optical device, and form a test pattern on the light receiving surface of the light receiving element 310. The MTF of the optical system 30 is measured.

この実施形態によれば、光源101から出射した光は波長選択部102の分光素子に照射されるところ、分光素子からの出射光の一部はテストチャート105のテストパターンにおける光非透過領域により遮断され、また別の一部は光透過領域を透過する。これにより、テストチャート105のテストパターンが第2光学系30を介して受光素子310の受光面に投影され、受光素子310の出力が演算装置107に送信され、これにより、第2光学系30のMTFが算出される。このようにして、本発明の第1の態様により得られる作用効果が具体的に達成される。  According to this embodiment, the light emitted from the light source 101 is irradiated to the light separating element of the wavelength selection unit 102, while a part of the light emitted from the light separating element is blocked by the light non-transmissive area in the test pattern of the test chart 105. And another part is transmitted through the light transmission area. Thereby, the test pattern of the test chart 105 is projected onto the light receiving surface of the light receiving element 310 through the second optical system 30, and the output of the light receiving element 310 is transmitted to the arithmetic device 107. The MTF is calculated. In this way, the effects obtained by the first aspect of the present invention are specifically achieved.

ここで、第2光学系106は、テレセントリック光学系であってもよい。テレセントリック光学系とすることにより、主光線が焦点を通るため、焦点がずれても像中心の大きさが変わらす、視野全域に均一な照度が得られる。  Here, the second optical system 106 may be a telecentric optical system. By using a telecentric optical system, the chief ray passes through the focal point, so that the size of the image center changes even if the focal point deviates, and uniform illuminance can be obtained over the entire field of view.

本発明の第1の態様において、分光素子は、回折格子108またはプリズムであってもよい。  In the first aspect of the invention, the spectroscopic element may be a diffraction grating 108 or a prism.

本発明の第1の態様において、調節機構は、分光素子を光源に対して回転させるように構成された回転機構109を有していてもよい。  In a first aspect of the invention, the adjustment mechanism may comprise a rotation mechanism 109 configured to rotate the spectroscopic element relative to the light source.

本発明の第1の態様の一実施形態では、MTF測定装置200,400は、分光素子および調節機構を有する波長選択部(第1の波長選択部と称す)102に加えて、第2の波長選択部202をさらに備えている。第2の波長選択部202は、第1の波長選択部102との間で切り替え可能に設けられている。第2の波長選択部202は、光学フィルタ203を有している。  In one embodiment of the first aspect of the present invention, the MTF measurement apparatus 200, 400 includes a second wavelength in addition to the wavelength selection unit (referred to as a first wavelength selection unit) 102 having a dispersive element and an adjustment mechanism. A selection unit 202 is further provided. The second wavelength selection unit 202 is provided switchably with the first wavelength selection unit 102. The second wavelength selection unit 202 has an optical filter 203.

この実施形態によれば、MTF測定対象の光学デバイスにおいて、MTFの測定が必要な波長(または波長域)に応じて、第1、第2の波長選択部102,202を任意に切り替えて利用できる。  According to this embodiment, in the optical device to be subjected to MTF measurement, the first and second wavelength selectors 102 and 202 can be arbitrarily switched and used according to the wavelength (or wavelength range) where the MTF needs to be measured. .

本発明の第1の態様の一実施形態では、MTF測定装置100,200,300,400は、波長選択部102,202から出射した特定波長の光をテストチャート105に導くためのライトガイド103と、光路上でライトガイド103の出射端103bとテストチャート105との間に配置され、ライトガイド103から出射した光を集光するための第1光学系104とをさらに備えている。  In one embodiment of the first aspect of the present invention, the MTF measuring apparatus 100, 200, 300, 400 includes the light guide 103 for guiding the light of the specific wavelength emitted from the wavelength selecting unit 102, 202 to the test chart 105. The optical system further includes a first optical system 104 disposed between the exit end 103b of the light guide 103 and the test chart 105 on the optical path and for condensing light emitted from the light guide 103.

この実施形態によれば、ライトガイド103を用いることにより、分光素子から出射した光の進行方向を制御できる。また、ライトガイド103に入射した光はコア内を進み、クラッドとの界面で多重に全反射する。これにより、ライトガイド103の入射端104aに入射する光の均一性を向上させた状態で出射端104bから出射させることができる。これにより、測定されるMTFの精度が向上する。  According to this embodiment, by using the light guide 103, the traveling direction of the light emitted from the light separating element can be controlled. In addition, the light incident on the light guide 103 travels in the core and is totally totally reflected at the interface with the cladding. Thereby, the light can be emitted from the emission end 104 b in a state where the uniformity of the light incident on the incidence end 104 a of the light guide 103 is improved. This improves the accuracy of the measured MTF.

本発明の第1の態様において、テストチャート105に形成されたテストパターンは、ピンホール、スリット、エッジ、および矩形波パターンから成る群から選択されてもよい。  In the first aspect of the present invention, the test pattern formed on the test chart 105 may be selected from the group consisting of pinholes, slits, edges, and square wave patterns.

本発明の第2の態様では、光学デバイス(固体撮像素子10、第2光学系30等)のMTFを測定するためのMTF測定方法が提供される。MTF測定方法は、波長選択部102を用いて、光源101から出射した光の波長を選択するステップと、波長選択部102から出射した光を、光非透過領域と光透過領域とを有するテストパターンが形成されたテストチャート105に入射させるステップと、変換器(固体撮像素子10、受光素子310等)を用いて、テストチャート105から出射した光を光電変換するステップと、変換器10,310の出力信号を用いてMTFを算出するステップとを含んでいる。光の波長を選択するステップは、波長選択部102に含まれる分光素子(回折格子108等)を用いて、光源101から出射した光を分光して特定波長の光を取り出すステップと、波長選択部102に含まれる調節機構(回転機構109等)を用いて、分光素子108に入射する光の入射角を調節するステップとを含む。  In a second aspect of the present invention, an MTF measurement method for measuring the MTF of an optical device (solid-state imaging device 10, second optical system 30, etc.) is provided. In the MTF measuring method, a step of selecting a wavelength of light emitted from the light source 101 using the wavelength selection unit 102, and a test pattern having a light non-transmissive region and a light transmission region of the light emitted from the wavelength selection unit 102 And a step of photoelectrically converting light emitted from the test chart 105 by using a converter (the solid-state imaging device 10, the light receiving element 310, etc.), and a step of Calculating the MTF using the output signal. The step of selecting the wavelength of light includes the step of separating the light emitted from the light source 101 using the spectral element (such as the diffraction grating 108) included in the wavelength selection unit 102 and extracting light of a specific wavelength; Adjusting the incident angle of the light incident on the light separating element 108 using the adjusting mechanism (rotation mechanism 109 or the like) included in 102.

本発明の第2の態様によれば、光源101から出射した光は分光素子108を用いて分光され、特定波長の光が取り出される。このとき、分光素子108に入射する光の入射角は、調節機構109を用いて調節される。このようにして、あらゆる波長の光に対して光学デバイス10,30のMTFを測定できる。  According to the second aspect of the present invention, the light emitted from the light source 101 is dispersed by using the light separating element 108, and light of a specific wavelength is extracted. At this time, the incident angle of light incident on the light separating element 108 is adjusted using the adjusting mechanism 109. In this way, the MTFs of the optical devices 10 and 30 can be measured for light of any wavelength.

10 固体撮像素子、 10a 駆動装置、 11〜14 光、 30 第2光学系、 100,200,300,400 MTF測定装置、 101 光源、 102,202
波長選択部、 103 ライトガイド、 104 第1光学系、 105,105A,105B,105C,105D テストチャート、 106 第2光学系、 107 演算装置、 108 回折格子、 109 回転機構、 310 受光素子、 310a 駆動装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 solid-state image sensor, 10a drive device, 11-14 light, 30 2nd optical system, 100, 200, 300, 400 MTF measuring apparatus, 101 light source, 102, 202
Wavelength selector 103 light guide 104 first optical system 105, 105A, 105B, 105C, 105D test chart 106 second optical system 107 arithmetic unit 108 diffraction grating 109 rotation mechanism 310 light receiving element 310a drive apparatus

Claims (11)

光学デバイスのMTFを測定するためのMTF測定装置であって、
光非透過領域と光透過領域とを有するテストパターンが形成されたテストチャートと、
前記テストチャートに光を照射するための光源と、
前記光源から出射する光の波長を選択するための波長選択部と、
前記テストチャートから出射する光を光電変換する変換器の出力信号を用いてMTFを算出するための演算装置とを備え、
前記波長選択部は、前記光源から出射する光を分光して特定波長の光を取り出すための分光素子と、前記分光素子に入射する光の入射角を調節するための調節機構とを有する、
MTF測定装置。
An MTF measurement apparatus for measuring MTF of an optical device, comprising:
A test chart on which a test pattern having a light non-transmissive area and a light transmissive area is formed;
A light source for irradiating the test chart with light;
A wavelength selection unit for selecting a wavelength of light emitted from the light source;
An arithmetic unit for calculating an MTF using an output signal of a converter that photoelectrically converts light emitted from the test chart;
The wavelength selection unit has a light separating element for separating light emitted from the light source and extracting light of a specific wavelength, and an adjusting mechanism for adjusting an incident angle of light incident on the light separating element.
MTF measuring device.
前記変換器として固体撮像素子が用いられ、
光路上で前記テストチャートと前記固体撮像素子との間に配置され、前記テストパターンの光透過領域を通過した光を前記固体撮像素子の画素領域に結像させるための第2光学系をさらに備え、
前記MTF測定装置は、前記光学デバイスのMTFとして、前記固体撮像素子のMTFを測定する、
請求項1に記載のMTF測定装置。
A solid-state imaging device is used as the converter,
The optical system further includes a second optical system disposed on the light path between the test chart and the solid-state imaging device, for focusing light passing through the light transmission region of the test pattern on a pixel region of the solid-state imaging device. ,
The MTF measurement apparatus measures the MTF of the solid-state imaging device as the MTF of the optical device.
The MTF measuring device according to claim 1.
前記変換器として受光素子を備え、
前記MTF測定装置は、前記光学デバイスのMTFとして、光路上で前記テストチャートと前記受光素子との間に配置され、前記テストパターンを前記受光素子の受光面に結像させるための第2光学系のMTFを測定する、
請求項1に記載のMTF測定装置。
A light receiving element is provided as the converter,
The MTF measurement apparatus is disposed between the test chart and the light receiving element on an optical path as an MTF of the optical device, and a second optical system for forming an image of the test pattern on the light receiving surface of the light receiving element. To measure the MTF of
The MTF measuring device according to claim 1.
前記第2光学系は、テレセントリック光学系である、
請求項2または3に記載のMTF測定装置。
The second optical system is a telecentric optical system.
The MTF measuring device according to claim 2 or 3.
前記分光素子は、回折格子またはプリズムである、
請求項1から4のいずれか1項に記載のMTF測定装置。
The spectroscopic element is a diffraction grating or a prism.
The MTF measuring device according to any one of claims 1 to 4.
前記調節機構は、前記分光素子を前記光源に対して回転させるように構成された回転機構を有する、
請求項1から5のいずれか1項に記載のMTF測定装置。
The adjustment mechanism comprises a rotation mechanism configured to rotate the dispersive element relative to the light source,
The MTF measuring device according to any one of claims 1 to 5.
前記分光素子および前記調節機構を有する第1の波長選択部との間で切り替え可能に設けられた第2の波長選択部をさらに備え、
前記第2の波長選択部は光学フィルタを有する、
請求項1から6のいずれか1項に記載のMTF測定装置。
It further comprises a second wavelength selector switchably provided between the light separating element and the first wavelength selector having the adjusting mechanism,
The second wavelength selector includes an optical filter.
The MTF measuring device according to any one of claims 1 to 6.
前記波長選択部から出射した特定波長の光を前記テストチャートに導くためのライトガイドと、
光路上で前記ライトガイドの出射端と前記テストチャートとの間に配置され、前記ライトガイドから出射した光を集光するための第1光学系とをさらに備えた、
請求項1から7のいずれか1項に記載のMTF測定装置。
A light guide for guiding light of a specific wavelength emitted from the wavelength selection unit to the test chart;
The optical system further comprises: a first optical system disposed on the light path between the exit end of the light guide and the test chart, for condensing light emitted from the light guide.
The MTF measuring device according to any one of claims 1 to 7.
前記波長選択部から出射した特定波長の光を前記テストチャートに導くための拡散板またはレンズアレイと、
光路上で前記拡散板またはレンズアレイと前記テストチャートとの間に配置され、前記拡散板またはレンズアレイから出射した光を集光するための第1光学系とをさらに備えた、
請求項1から8のいずれか1項に記載のMTF測定装置。
A diffuser plate or a lens array for guiding light of a specific wavelength emitted from the wavelength selection unit to the test chart;
The optical system further comprises a first optical system disposed on the light path between the diffusion plate or lens array and the test chart, for condensing light emitted from the diffusion plate or lens array.
The MTF measuring device according to any one of claims 1 to 8.
前記テストチャートに形成されたテストパターンは、ピンホール、スリット、エッジ、および矩形波パターンから成る群から選択される、
請求項1から9のいずれか1項に記載のMTF測定装置。
The test pattern formed on the test chart is selected from the group consisting of pinholes, slits, edges, and square wave patterns,
The MTF measuring device according to any one of claims 1 to 9.
光学デバイスのMTFを測定するためのMTF測定方法であって、
波長選択部を用いて、光源から出射した光の波長を選択するステップと、
前記波長選択部から出射した光を、光非透過領域と光透過領域とを有するテストパターンが形成されたテストチャートに入射させるステップと、
変換器を用いて、前記テストチャートから出射した光を光電変換するステップと、
前記変換器の出力信号を用いてMTFを算出するステップとを含み、
前記光の波長を選択するステップは、
前記波長選択部に含まれる分光素子を用いて、前記光源から出射した光を分光して特定波長の光を取り出すステップと、
前記波長選択部に含まれる調節機構を用いて、前記分光素子に入射する光の入射角を調節するステップとを含む、
MTF測定方法。
A method for measuring MTF of an optical device, comprising:
Selecting a wavelength of light emitted from the light source using a wavelength selection unit;
Causing the light emitted from the wavelength selection unit to be incident on a test chart on which a test pattern having a light non-transmissive area and a light transmissive area is formed;
Photoelectrically converting light emitted from the test chart using a converter;
Calculating MTF using the output signal of the converter;
The step of selecting the wavelength of the light comprises
Using the spectral element included in the wavelength selection unit, to split the light emitted from the light source to extract light of a specific wavelength;
Adjusting an incident angle of light incident on the light separating element using an adjusting mechanism included in the wavelength selection unit.
MTF measurement method.
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