JP2004037410A

JP2004037410A - 変調伝達関数測定装置および変調伝達関数測定方法

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Publication number: JP2004037410A
Application number: JP2002198323A
Authority: JP
Inventors: Daisaku Abura; 油　大作
Original assignee: YUCALY OPTICAL LAB Inc; YUCALY OPTICAL LABORATORY Inc
Current assignee: YUCALY OPTICAL LAB Inc; YUCALY OPTICAL LABORATORY Inc
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】簡単な調整によって、被検レンズの変調伝達関数を測定すること。被検レンズの点像に基づいて、被検レンズの変調伝達関数を測定すること。常温環境下の明るい部屋であっても、変調伝達関数を測定できること。
【解決手段】被検レンズ１の結像を二次元撮像部材３で撮像してモニタ１７に表示して調整し、その調整後の二次元の強度分布に基づいてＭＴＦ値を演算する。被検レンズ１の点像を２倍以上に拡大して二次元撮像部材３で撮像し、その二次元の強度分布に基づいてＭＴＦ値を演算する。ランプ５の光を含む二次元の強度分布から、ランプ５の光を含まない二次元の強度分布を減算した強度分布に基づいてＭＴＦ値を演算する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結像レンズや結像ミラーなどの被検レンズあるいは被検ミラーの変調伝達関数（ＭＴＦ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を測定する変調伝達関数測定装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
変調伝達関数測定装置（以下、ＭＴＦ測定装置と記載することもある。）には、可視光（白色光）を使用して可視光用のレンズのＭＴＦ値を測定するものや、赤外放射を使用して赤外用レンズのＭＴＦ値を測定するものなど、種々のものが存在している。図１０は、従来の赤外用のＭＴＦ測定装置の構成図である。
【０００３】
従来の赤外用のＭＴＦ測定装置は、赤外放射ランプ１０１から放射された赤外放射を光源遮蔽板１０２のスリット１０２ａを通して反射板１０３に当てる。反射板１０３で反射した赤外放射をコリメータミラー１０４に照射し、コリメータミラー１０４によって平行光として被検レンズ１０５へ照射する。平行光は、被検レンズ１０５を通過した後、焦点面において線像として結像する。線像の光は、リレーレンズ１０６を介して赤外検知器１０７に受光される。なお、焦点面には、平行光以外の光が赤外検知器１０７に入射されないように、スリット１０８ａが生成された検出部遮蔽板１０８が配置されている。リレーレンズ１０６は、このスリット１０８ａを大きくして機械的な走査を楽にするために使用されている。また、リレーレンズ１０６と赤外検知器１０７との間には、赤外放射の特定の波長のみを透過するフィルタ１０９が配置されている。
【０００４】
赤外検知器１０７は、受光光量に応じたレベル値を出力する。このレベル値は、ロックインアンプ１１０に入力される。ロックインアンプ１１０は、赤外放射ランプ１０１と光源遮蔽板１０２との間に設けられた光を遮断したり通過したりするチョッパー１１１からの同期信号が入力され、この同期信号であって光を通過したときの同期信号が入力されたときのレベル値をフィルタリングして、所定の波長帯域の信号成分のみを出力する。この信号成分は、対数増幅器１１２で増幅された後、ＡＤ変換器１１３でデジタル値に変換される。
【０００５】
計算機１１４は、コントローラ１１５を介して、ＸＹＺ微動テーブル１１６を制御する。ＸＹＺ微動テーブル１１６には、リレーレンズ１０６、検出部遮蔽板１０８および赤外検知器１０７がマウントされている。計算機１１４は、ＸＹＺ微動テーブル１１６を少しずつ動かすことで検出部遮蔽板１０８を平行移動させ、線像の強度分布としての複数のデジタル値をＡＤ変換器１１３から取得する。計算機１１４は、この線像の強度分布としての複数のデジタル値に基づいて、被検レンズ１０５のＭＴＦ値を演算し、必要に応じてこれを記録器１１７へ出力する。
【０００６】
従来の赤外用のＭＴＦ測定装置は、以上のように構成されているので、測定者の操作の下でＸＹＺ微動テーブル１１６を移動させることで、被検レンズ１０５の赤外放射によるＭＴＦ値を測定することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の赤外用のＭＴＦ測定装置では、以下の問題がある。
【０００８】
第一に、赤外放射を使用しているので、被検レンズ１０５が結像する線像は、当然に、人が直接に目で確認することができない。したがって、被検レンズ１０５の設計上の焦点距離に基づいて、被検レンズ１０５、リレーレンズ１０６および赤外検知器１０７の相対位置を調整したとしても、設計値と実際の測定値とは異なることがおおいので、設計値に設定したとしても殆どの場合、赤外検知器１０７から像の強度分布のデータを得ることはできない。その結果、測定者は、線像の強度分布を測定する前に、殆ど必ず、検出部遮蔽板１０８を三次元的に微妙に移動させて、線像に対して正しくスリット１０８ａが平行移動できる位置を発見する作業が必要となる。この位置の調整作業は、非常に微妙で難しいものであるため、熟練した人であっても数時間単位の作業時間がかかる。また、スリット１０８ａの幅が狭ければ狭いほど、時間がかかる。そして、このように時間をかけて作業をしたとしても、その位置関係が被検レンズ１０５の最適な結像となっているかを正確に確認することもできない。
【０００９】
また、線像の強度データを得るまでの作業を効率化するために、従来の赤外用のＭＴＦ測定装置では、ピンホールではなく、スリット１０２ａ，１０８ａを用いている。そのため、被検レンズ１０５のアジマスを測定する場合には、たとえば、メリジオナル方向での線像の強度分布を測定した後に、スリット１０２ａや赤外放射ランプ１０１などを９０度回転させて新たな位置決めをして、サジッタル方向での線像の強度分布を測定しなければならず、非常に手間がかかる。
【００１０】
第一に、赤外放射は、全ての物から放射されている。特に、２０〜３０度の室温では、８〜１３ミクロンの１０ミクロン帯の波長の赤外放射が大量に放射される。また、赤外放射は、太陽からも放射されている。これに対して、赤外放射のＭＴＦ値は、この１０ミクロン帯や、３〜５ミクロン帯の赤外放射について測定する。したがって、この従来の赤外用のＭＴＦ測定装置は、低温に制御された暗室内に設置して、ＭＴＦ値の測定をしなければならなかった。
【００１１】
第二に、従来の赤外用のＭＴＦ測定装置では、リレーレンズ１０６および赤外検知器１０７を少しずつ動かしながら被検レンズ１０５の結像を赤外検知器１０７で受光する測定操作を繰り返すことで、線像の強度分布を得ている。したがって、１つの線像の強度分布を得るためには、複数の強度データを時間をかけて測定しなければならない。その結果、その測定期間の間にたとえば赤外放射ランプ１０１の温度が変動したりしてしまい、かならずしも再現性の良い線像の強度分布を得ることができない。
【００１２】
特に、スリット１０２ａを細くして空間周波数を上げれば上げるほど、リレーレンズ１０６を用いて線像の幅を拡大したとしても、赤外検知器１０７を微妙に移動させつつ、１点１点の強度データを測定しなければならくなる。その結果、測定に時間がかかってしまって、再現性が低下する。
【００１３】
本発明は、簡単な調整によって、被検レンズの変調伝達関数を測定することができる変調伝達関数測定装置および方法を得ることを目的とする。
【００１４】
本願の他の発明は、被検レンズの点像に基づいて、被検レンズの変調伝達関数を測定することができる変調伝達関数測定装置および方法を得ることを目的とする。特に、ＣＣＤなどの二次元撮像部材のナイキスト周波数あるいはそれ以上の周波数の空間周波数であったとしても、再現性の良い変調伝達関数を得ることができる変調伝達関数測定装置および方法を得ることを目的とする。
【００１５】
本願の他の発明は、常温環境下の明るい部屋であっても、変調伝達関数を測定することができる変調伝達関数測定装置および方法を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る変調伝達関数測定装置は、被検レンズあるいは被検ミラーに対して平行光を入射し、その被検レンズあるいは被検ミラーの結像に基づいて変調伝達関数を演算する変調伝達関数測定装置であって、光を放射する光源と、円形のピンホールあるいは長四角のスリットなどの光通し孔が形成される光源遮蔽版と、光通し孔を通過した光を平行光にするコリメータミラーあるいはコリメータレンズと、結像を拡大するリレーレンズと、リレーレンズによって拡大された結像を二次元の光の強度分布として撮像する二次元撮像部材と、結像を表示するモニタと、被検レンズ、リレーレンズおよび二次元撮像部材の相対位置を調整する調整手段と、調整手段による調整後の二次元の光の強度分布に基づいて、被検レンズの変調伝達関数を演算する演算手段と、を備えるものである。
【００１７】
この構成を採用すれば、被検レンズの結像を拡大したものを二次元撮像部材で受光し、この二次元撮像部材が撮像した結像の二次元の光の強度分布をモニタに表示することができる。したがって、このモニタの表示で結像の状態を確認しつつ調整手段を用いて、簡単に二次元の光の強度分布を得ることができる。また、この二次元の光の強度分布に基づいて、簡単に、被検レンズの変調伝達関数を得ることができる。
【００１８】
本発明に係る変調伝達関数測定装置は、さらに、モニタは、二次元撮像部材から出力される二次元の光の強度分布から、光源の光が含まれない二次元の光の強度分布を減算したものを表示するものである。
【００１９】
この構成を採用すれば、常温環境下の明るい部屋において変調伝達関数を測定したとしても、結像をモニタに表示することができる。特に、従来では低温の暗室内でしか測定することができなかった赤外放射での変調伝達関数であったとしても、常温環境下の明るい部屋において結像をモニタに表示させて、変調伝達関数を測定することができる。
【００２０】
本発明に係る変調伝達関数測定装置は、さらに、リレーレンズは、結像を２倍以上、８倍以下の倍率で拡大するものである。
【００２１】
この構成を採用すれば、被検レンズの設計上の焦点距離に基づいてラフに位置調整をするだけで、リレーレンズにて拡大された結像をほぼ確実に二次元撮像部材の受光面で受光させることができる。つまり、ほぼ確実に結像をモニタに表示させることができる。その結果、モニタに結像が表示されなかった場合には、その結像を探し出すための余分な調整作業が必要となってしまうが、そのような作業が不要となり、モニタに結像を表示することによる、最良像点の探索のための作業効率の向上効果を損なってしまうことはない。
【００２２】
本発明に係る変調伝達関数測定装置は、さらに、光源および二次元撮像部材は赤外用のものであり、リレーレンズはゲルマニウム、シリコン、ジンクセレンなどの赤外放射を透過する材料を用いて形成したものであり、さらに、コリメータミラーを使用するものである。
【００２３】
この構成を採用すれば、被検レンズの赤外放射での変調伝達関数を得ることができる。特に、コリメータミラーを使用することで、赤外放射の波長が変わったとしても、同じ調整位置のままで結像の二次元の光の強度分布を撮像して波長毎の変調伝達関数を得ることができる。
【００２４】
本発明に係る変調伝達関数測定装置は、さらに、調整手段は、結像が二次元撮像部材の撮像画面の中心部分にくるように、被検レンズ、リレーレンズおよび二次元撮像部材の相対位置を調整するものである。
【００２５】
この構成を採用すれば、結像が二次元撮像部材の撮像画面の中心部分にきた状態、すなわち、二次元撮像部材の受光面に対して略垂直に光が入射した状態での良好な二次元の光の強度分布に基づいて、被検レンズの変調伝達関数を得ることができる。つまり、変調伝達関数として良好な値を得ることができる。
【００２６】
本発明に係る変調伝達関数測定装置は、さらに、光源遮蔽板には、円形のピンホールが形成され、演算手段は、二次元撮像部材が撮像した１つの点像の二次元の光の強度分布に基づいて、メリジオナル方向でのＭＴＦ値およびサジッタル方向でのＭＴＦ値を演算するものである。
【００２７】
この構成を採用すれば、長四角のスリットを用いた場合には、メリジオナル方向でのＭＴＦ値およびサジッタル方向でのＭＴＦ値を、別々の強度分布に基づいて演算しなければならないが、１回の測定で効率よくアジマス測定が可能となる。
【００２８】
本願の他の発明に係る変調伝達関数測定装置は、被検レンズあるいは被検ミラーに対して平行光を入射し、その被検レンズあるいは被検ミラーの結像に基づいて変調伝達関数を演算する変調伝達関数測定装置であって、光を放射する光源と、円形のピンホールが形成される光源遮蔽版と、円形のピンホールを通過した光を平行光にするコリメータミラーあるいはコリメータレンズと、結像を２倍以上に拡大するリレーレンズと、リレーレンズによって拡大された結像を二次元の光の強度分布として撮像する二次元撮像部材と、二次元の光の強度分布に基づいて、被検レンズの変調伝達関数を演算する演算手段と、を備えるものである。
【００２９】
この構成を採用すれば、被検レンズの結像は点像である。しかも、この点像を２倍以上に拡大したものを二次元撮像部材で受光する。つまり、２倍以上に拡大された点像強度分布に基づいて、被検レンズの変調伝達関数を得ることができる。したがって、被検レンズの点像が一般的に二次元撮像部材の１つの受光素子よりも小さくなるにもかかわらず、確実に、その点像強度分布を複数の受光素子の受光レベル値として得ることができる。その結果、二次元撮像部材から出力される二次元の光の強度分布に基づいて変調伝達関数を確実に得ることができる。
【００３０】
しかも、このようにリレーレンズを用いて２倍以上に点像を拡大することで、二次元撮像部材のナイキスト周波数以上の空間周波数での変調伝達関数を得ることができ、しかも、変調伝達関数の再現性がよくなる。
【００３１】
本願の他の発明に係る変調伝達関数測定装置は、被検レンズあるいは被検ミラーに対して平行光を入射し、その被検レンズあるいは被検ミラーの結像に基づいて変調伝達関数を演算する変調伝達関数測定装置であって、光を放射する光源と、円形のピンホールが形成される光源遮蔽版と、円形のピンホールを通過した光を平行光にするコリメータミラーあるいはコリメータレンズと、結像をそのままあるいは拡大されたものを二次元の光の強度分布として撮像する二次元撮像部材と、光源の光を含む二次元の光の強度分布から光源の光を含まない二次元の光の強度分布を減算し、さらに、この減算結果の二次元の光の強度分布に基づいて被検レンズの変調伝達関数を演算する演算手段と、を備えるものである。
【００３２】
この構成を採用すれば、常温環境下の明るい部屋において変調伝達関数を測定することができる。特に、従来では低温の暗室内でしか測定することができなかった赤外放射での変調伝達関数であったとしても、常温環境下の明るい部屋において、変調伝達関数を測定することができる。
【００３３】
本発明に係る変調伝達関数測定方法は、被検レンズあるいは被検ミラーに対して平行光を入射し、その被検レンズあるいは被検ミラーの結像に基づいて変調伝達関数を演算する変調伝達関数測定方法であって、結像を二次元撮像部材で撮像してモニタに表示するとともに、被検レンズ、リレーレンズおよび二次元撮像部材の相対位置を調整し、その調整後に二次元撮像部材から出力される二次元の光の強度分布に基づいて、被検レンズの変調伝達関数を演算するものである。
【００３４】
この方法を採用すれば、二次元撮像部材が撮像した結像の二次元の光の強度分布をモニタに表示することができる。したがって、このモニタの表示で結像の状態を確認しつつ調整手段を用いて、簡単に二次元の光の強度分布を得ることができる。また、この二次元の光の強度分布に基づいて、簡単に、被検レンズの変調伝達関数を得ることができる。
【００３５】
本発明に係る変調伝達関数測定方法は、被検レンズあるいは被検ミラーに対して平行光を入射し、その被検レンズあるいは被検ミラーによって得られる点像に基づいて変調伝達関数を演算する変調伝達関数測定方法であって、点像を２倍以上に拡大したものを二次元撮像部材で撮像し、二次元撮像部材から出力される点像の二次元の光の強度分布に基づいて、被検レンズの変調伝達関数を演算するものである。
【００３６】
この方法を採用すれば、点像の二次元の光の強度分布を、二次元撮像部材の複数の受光素子の受光レベル値として得て、確実に変調伝達関数を得ることができる。しかも、このように２倍以上に点像を拡大することで、二次元撮像部材のナイキスト周波数以上の空間周波数での変調伝達関数を得ることができ、しかも、変調伝達関数の再現性がよくなる。
【００３７】
本発明に係る変調伝達関数測定方法は、被検レンズあるいは被検ミラーに対して、光源の光に基づく平行光を入射し、その被検レンズあるいは被検ミラーによって得られる結像に基づいて変調伝達関数を演算する変調伝達関数測定方法であって、結像を、二次元の光の強度分布として二次元撮像部材で撮像し、光源の光を含む二次元の光の強度分布から、光源の光を含まない二次元の光の強度分布を減算し、さらに、この減算結果の二次元の光の強度分布に基づいて被検レンズの変調伝達関数を演算するものである。
【００３８】
この方法を採用すれば、常温環境下の明るい部屋において変調伝達関数を測定することができる。特に、従来では低温の暗室内でしか測定することができなかった赤外放射での変調伝達関数であったとしても、常温環境下の明るい部屋において、変調伝達関数を測定することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る変調伝達関数測定装置および方法を、図面に基づいて説明する。なお、変調伝達関数測定方法は、変調伝達関数測定装置の動作などとして説明する。
【００４０】
実施の形態１．
【００４１】
図１は、本発明の実施の形態１に係る赤外用の変調伝達関数測定装置を示す構成図である。
【００４２】
本実施の形態１に係る赤外用のＭＴＦ測定装置は、赤外放射を透過する結像レンズのＭＴＦ値を測定するものである。以下、この結像レンズを被検レンズ１と記載する。
【００４３】
なお、ＭＴＦ値は、レンズやミラーなどの光学部材の特性指標の一つであり、空間周波数に対するコントラストの減衰量の指標である。ＭＴＦ値が小さいほどコントラストは減衰し、ぼやけた実像が結像することになる。
【００４４】
また、赤外放射は、可視光、紫外放射、Ｘ線、ガンマ線などとともに、光の一種として考えられている。
【００４５】
この赤外用のＭＴＦ測定装置は、測定光学系として、平行な赤外放射の光束を被検レンズ１へ出力する光源光学系２と、被検レンズ１を透過した光を受光する二次元撮像部材としての赤外用ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）３と、被検レンズ１と赤外用ＣＣＤ３との間の光の経路に配設されるリレーレンズ４と、を備える。
【００４６】
光源光学系２は、赤外放射を放射する光源としての赤外放射ランプ５と、光通し孔としての円形のピンホール６が１つ形成される光源遮蔽板７と、焦点位置に配設された点光源（ピンホール６が相当）からの拡散光を平行な光へ変換するコリメータミラー８と、を備える。
【００４７】
そして、光源遮蔽板７は、コリメータミラー８と赤外放射ランプ５との間であって且つコリメータミラー８の焦点位置に、円形のピンホール６が設定されるように、配設する。なお、コリメータミラー８の反射面は、平行光の光軸と拡散光の光軸とが一致しないように一方向に偏った、所謂軸外し放物曲面に形成されている。これにより、コリメータミラー８から出力される平行光は、光源遮蔽板７によって遮蔽されてしまうことはない。
【００４８】
円形のピンホール６を介してコリメータミラー８に照射される赤外放射は、コリメータミラー８で反射されるとともに、平行光化される。この平行光は、被検レンズ１によって屈折されて、被検レンズ１の焦点面に点像として結像する。
【００４９】
リレーレンズ４は、赤外放射を透過するゲルマニウム、シリコン、ジンクセレンなどの材料で形成されたレンズである。ガラスで形成されたレンズは、赤外放射を透過させないので、赤外放射を用いたＭＴＦ測定には使用できない。このリレーレンズ４は、被検レンズ１によって結像した点像や線像を限りなく無収差に近い状態に収差補正するとともにその点像や線像を拡大するものである。
【００５０】
赤外用ＣＣＤ３は、その受光面３ａに、図示外の複数の受光素子がドットマトリックス状に配列されたものである。各受光素子は、受光した光量に応じた受光レベル値を出力する。これにより、赤外用ＣＣＤ３は、受光面３ａで受光する受光光の二次元の強度分布データを、複数の受光素子の受光レベル値の集合として、出力する。なお、各受光レベル値は、デジタルデータとして出力される。
【００５１】
なお、この赤外用のＭＴＦ測定装置には、リレーレンズ４が設置され、リレーレンズ４と被検レンズ１との距離を調整するためのレンズ調整機構９と、赤外用ＣＣＤ３が固定され、リレーレンズ４と赤外用ＣＣＤ３との距離を調整するＣＣＤ調整機構１０と、を備える。なお、これらレンズ調整機構９およびＣＣＤ調整機構１０は、調整手段となる。
【００５２】
そして、このレンズ調整機構９とＣＣＤ調整機構１０とを調整して、以下の条件１を満たすように、被検レンズ１とリレーレンズ４との距離およびリレーレンズ４と赤外用ＣＣＤ３との距離を調整する。
【００５３】
条件１．　リレーレンズ４は、被検レンズ１の焦点面に結像した点像を、２倍以上の倍率で拡大して、赤外用ＣＣＤ３の受光面３ａに結像させる。
【００５４】
この条件１を満たすように被検レンズ１とリレーレンズ４との距離およびリレーレンズ４と赤外用ＣＣＤ３との距離を調整することで、被検レンズ１の焦点面に結像した点像は、上記倍率にて拡大されて、赤外用ＣＣＤ３の受光面３ａにスポット光２１として受光される。
【００５５】
また、この赤外用ＣＣＤ３から出力される、受光光の二次元の強度分布データは、コンピュータ装置１１に入力される。
【００５６】
コンピュータ装置１１は、入出力ポート１２と、記憶部材１３と、中央処理装置（以下、ＣＰＵと記載する場合もある）１４と、メモリ１５と、これらを相互に接続するシステムバス１６と、を備える。
【００５７】
入出力ポート１２には、赤外用ＣＣＤ３から出力される受光光の二次元の強度分布データが入力されるとともに、モニタ１７やプリンタなどの出力デバイスと、キーボードやポインティングデバイスなどの入力デバイス１８が接続されている。
【００５８】
記憶部材１３には、ＭＴＦ測定プログラム１９と、入出力ポート１２から入力された受光光の二次元の強度分布データと、が記憶される。
【００５９】
ＭＴＦ測定プログラム１９は、入力デバイス１８による起動操作に基づいて中央処理装置１４に実行され、調整手段および演算手段としてのＭＴＦ測定手段を実現する。
【００６０】
このＭＴＦ測定手段は、入出力ポート１２に入力される受光光の二次元の強度分布データを記憶部材１３に記憶する。ＭＴＦ測定手段は、記憶部材１３に記憶されている受光光の二次元の強度分布データを用いて赤外放射の二次元の強度分布データを生成する。ＭＴＦ測定手段は、赤外放射の二次元の強度分布データをフーリエ変換してＭＴＦ値を求める。この赤外放射の二次元の強度分布データおよびＭＴＦ値は、記憶部材１３に記憶される。
【００６１】
なお、これら記憶部材１３に記憶されている赤外放射の二次元の強度分布データおよびＭＴＦ値は、ＭＴＦ測定手段によって、モニタ１７に表示され、プリンタにおいて紙面に印刷される。
【００６２】
次に、このような赤外用のＭＴＦ測定装置を用いて被検レンズ１のＭＴＦ値を測定する測定方法について説明する。
【００６３】
まず、赤外放射を透過する被検レンズ１を、コリメータミラー８とリレーレンズ４との間の所定の位置に配置する。また、被検レンズ１の設計上の焦点距離に基づいて、上記条件１を満たすように、リレーレンズ４と被検レンズ１との距離と、リレーレンズ４と赤外用ＣＣＤ３との距離とを調整する。
【００６４】
そして、赤外放射ランプ５を点灯させない状態で、ＭＴＦ測定プログラム１９を起動して最初の測定を行う。
【００６５】
このような赤外放射ランプ５からの赤外放射をカットした状態において赤外用ＣＣＤ３から出力される受光光の二次元の強度分布データは、入出力ポート１２に入力される。ＭＴＦ測定手段は、入出力ポート１２に入力された赤外放射の二次元の強度分布データを記憶部材１３に記憶する。
【００６６】
以下、このように赤外放射ランプ５からの赤外放射をカットした状態における赤外放射の二次元の強度分布データは、背景雑音の二次元の強度分布データとして記載する。なお、赤外放射ランプ５を点灯した状態で、その赤外放射ランプ５の前にシャッタを配置し、赤外放射ランプ５の光が赤外用ＣＣＤ３に検知されないように構成してもよい。
【００６７】
図２に、図１に示す赤外用のＭＴＦ測定装置で撮像された、背景雑音の二次元の強度分布の一例を示す。この背景雑音の二次元の強度分布データは、常温環境下の明るい部屋で撮像されたものである。この赤外放射の二次元の強度分布データには、室温常温環境下において物体などから放射される、１０ミクロン帯の赤外放射が多量に含まれている。
【００６８】
次に、赤外放射ランプ５を点灯するか、先に示したシャッタをあける。この結果、円形のピンホール６から赤外放射ランプ５の赤外放射が出力される。この状態で、測定を行う。この場合、被検レンズ１で得られる点像をリレーレンズ４によって２倍以上に拡大して赤外用ＣＣＤ３の受光面３ａに結像させる。これにより、赤外放射ランプ５の赤外放射を含んだ受光光の二次元の強度分布データが、記憶部材１３に記憶される。
【００６９】
ＭＴＦ測定手段は、記憶部材１３に記憶されている受光光の二次元の強度分布データから、背景雑音の二次元の強度分布データを減算する。これにより、赤外放射ランプ５の赤外放射のみによる二次元の強度分布データが得られる。この赤外放射ランプ５の赤外放射のみによる二次元の強度分布データは、記憶部材１３に記憶される。
【００７０】
図３に、以上の処理によって生成された、赤外放射ランプ５の赤外放射のみによる二次元の強度分布データの一例を示す。図３では、円形のピンホール６を介してコリメータミラー８から出力された平行光に基づいて被検レンズ１の焦点距離に結像する点像は、リレーレンズ４によって２倍に拡大されたスポット光２１として、赤外用ＣＣＤ３の画面２２内に撮像されている。
【００７１】
また、ＭＴＦ測定手段は、背景雑音が取り除かれた赤外放射ランプ５の赤外放射のみによる二次元の強度分布データをフーリエ変換する。このフーリエ変換によって算出されるＭＴＦ値は、検査対象である被検レンズ１のＭＴＦ値と、赤外用のＭＴＦ測定装置（具体的にはリレーレンズ４と赤外用ＣＣＤ３）のＭＴＦ値とが乗算されている、全体のＭＴＦ値である。
【００７２】
したがって、ＭＴＦ測定手段は、赤外放射ランプ５の赤外放射のみによる二次元の強度分布データをフーリエ変換して得られたＭＴＦ値を、赤外用のＭＴＦ測定装置のＭＴＦ値で除算し、検査対象である被検レンズ１のＭＴＦ値を求める。この被検レンズ１のＭＴＦ値は、記憶部材１３に記憶され、必要に応じてモニタ１７やプリンタへ出力される。
【００７３】
ところで、赤外用のＭＴＦ測定装置のＭＴＦ値は、予めＭＴＦ値がわかっている被検レンズ１を用いて上述する測定を行い、その測定で得られた全体でのＭＴＦ値を、予め解っている上記被検レンズ１のＭＴＦ値で除算することで、得ることができる。また、上記赤外用のＭＴＦ測定装置では、リレーレンズ４と赤外用ＣＣＤ３とがＭＴＦ値を有する。したがって、このリレーレンズ４単体のＭＴＦ値と、赤外用ＣＣＤ３単体のＭＴＦ値とを予め測定し、これらを乗算した値を、赤外用のＭＴＦ測定装置のＭＴＦ値として利用することもできる。なお、これらの赤外用のＭＴＦ測定装置のＭＴＦ値は、被検レンズ１の測定に先立って記憶部材１３に記憶され、ＭＴＦ測定手段は記憶部材１３からこれを読み出して演算に利用する。
【００７４】
また、この実施の形態１では、円形のピンホール６から出射されコリメータミラー８で平行化された平行光を用いるとともに、それに基づくスポット光２１（点像）の全体が、二次元の強度分布データとして撮像される。つまり、点像強度分布のデータを得ることができる。
【００７５】
その結果、１回の測定結果を利用して、ＭＴＦ演算手段は、メリジオナル方向でのＭＴＦ値およびサジッタル方向でのＭＴＦ値を演算することができる（アジマス測定）。さらに、ＭＴＦ演算手段は、この１回の測定結果を利用して、その他の任意の方向でのＭＴＦ値を演算することができる。メリジオナル方向とサジッタル方向とは互いに９０度ずれた方向なので、従来の赤外用のＭＴＦ測定装置を用いてそれらの両方を測定する場合には、一方の方向の線像強度分布を測定した後に、長四角のスリットや赤外放射ランプ５などを９０度回転させて新たに位置決めをして、他方の方向の線像強度分布を測定しなければならなかったが、この実施の形態１に係る赤外用のＭＴＦ測定装置を用いれば、それらの回転作業が不要となる。
【００７６】
また、従来の赤外用のＭＴＦ装置では、長四角のスリット１０２ａや赤外放射ランプ１０１が正しく９０度回転できなかった場合には、メリジオナル方向でのＭＴＦ値にサジッタル方向でのＭＴＦ値の成分が含まれてしまったり、サジッタル方向でのＭＴＦ値にメリジオナル方向でのＭＴＦ値の成分が含まれてしまったりして、良好なＭＴＦ値を得ることができない。しかし、この実施の形態１に係る赤外用のＭＴＦ測定装置では、赤外用ＣＣＤ３内の、複数の受光素子がその製造工程において正確に正方マトリックス状（直交格子状）に配列されているので、メリジオナル方向でのＭＴＦ値と、サジッタル方向でのＭＴＦ値ととして、互いに独立した良好な値を得ることができる。
【００７７】
以上の測定方法では、被検レンズ１の設計上の焦点距離に基づいてリレーレンズ４の位置と、赤外用ＣＣＤ３の位置とを、ラフに調整している。そのため、図３に示すように、スポット光２１が、赤外用ＣＣＤ３の撮像画像の中央にくる可能性は非常に低い。また、スポット光２１の径が最小である可能性も非常に低い。
【００７８】
しかしながら、この実施の形態１に係る赤外用のＭＴＦ測定装置では、直接目視することはできない赤外放射のスポット光２１がモニタ１７に表示される。そのため、モニタ１７を見ながら、リレーレンズ４の位置と、赤外用ＣＣＤ３の位置とを微調整して、図４に示すように、赤外用ＣＣＤ３の画像中央に、径が最小である最良のスポット光２１を得ることができる。なお、図４での拡大率は２倍である。
【００７９】
このように、赤外用ＣＣＤ３の画像中央に、径が最小である最良のスポット光２１を得られた状態では、スポット光２１は、受光面３ａに対して垂直な方向から入射していることになる。したがって、より良好な赤外放射の点像強度分布と、より良好なＭＴＦ値とを得ることができる。
【００８０】
このように被検レンズ１の設計上の焦点距離に基づいてリレーレンズ４および赤外用ＣＣＤ３の位置を調整した後に、モニタ１７に表示された赤外放射のスポット光２１を用いてリレーレンズ４および赤外用ＣＣＤ３の位置を微調整する場合、上記倍率としては１倍以上８倍以下、好ましくは２倍以上４倍以下の倍率を選択するとよい。図５は、倍率を８倍にした場合のスポット光２１である。
【００８１】
このように８倍以下、好ましくは４倍以下の倍率を選択することで、被検レンズ１の設計上の焦点距離に基づいてリレーレンズ４および赤外用ＣＣＤ３の位置をラフに調整した状態で、一般的な赤外用ＣＣＤ３の受光面３ａのサイズにおいて、ほぼ確実に、その撮像画面２２内にスポット光２１を受光させることができる。８倍よりも大きな倍率を選択した場合には、赤外用ＣＣＤ３の受光面３ａ外にスポット光２１が当たってしまう可能性が高くなる。受光面３ａ外にスポット光２１が当たってしまうと、画面２２にスポット光２１が表示されないので、スポット光２１を探し出すための余分な調整作業が必要となってしまう。その結果、モニタ１７にスポット光２１を表示させることによる、最良像点の探索のための作業効率の向上効果が減殺されてしまうことになる。
【００８２】
なお、上記倍率は、上記条件１に拘らず、１倍よりも大きな倍率、好ましくは上記条件１のように２倍以上、さらに好ましくは３倍以上を選択するとよい。また、２倍以下の倍率の場合、像の強度分布の広がりが不十分となり統計効果が十分活かされない。
【００８３】
一般的に、レンズの焦点面において形成される点像の直径は、非常に小さい。被検レンズ１の焦点面に形成される点像を小さくすることで、より良好なＭＴＦ値が得られる。このため、被検レンズ１の点像は、赤外用ＣＣＤ３の１つの受光素子よりも小さいくすることがありえる。そのため、少なくとも１倍よりも大きな倍率にて焦点面の点像を拡大したスポット光２１を、赤外用ＣＣＤ３の受光面３ａに入射するとよい。これにより、スポット光２１を複数の受光素子で受光することができる。その結果、スポット光２１の強度分布情報を、複数の受光素子の受光レベル値として得ることができ、この複数の受光レベル値に基づいてＭＴＦ値を演算することができる。
【００８４】
赤外用ＣＣＤ３は、可視光用のＣＣＤと同様に、受光面３ａに複数の受光素子がドットマトリックス状に配列されている。したがって、赤外用ＣＣＤ３によって得られる（検出できる）赤外用ＣＣＤ３の受光素子の配列間隔から得られる赤外用ＣＣＤ３のナイキスト周波数が限界であり、それ以上の空間分解能を得ることはできない。
【００８５】
また、隣接する２つの受光素子の間には、互いが独立したドットとなるように物理的な間隔が必要である。各受光素子が受光レベル値を出力するために、隣接する２つの受光素子の間には、その受光レベル値を出力するための信号線などを配設する必要がある。つまり、受光素子と受光素子との間には必ず、光を受光しない部分が存在する。したがって、スポット光２１の径が小さい場合には、受光面３ａ上のスポット光２１の位置がほんの僅かずれるだけで、各受光素子の受光光量が大きく変動してしまう。その結果、画像の中央部分にスポット光２１が位置するように位置を同じように調整したとしても、複数の受光素子にて量子化された受光レベル値から得られる点像強度分布の傾斜部分の角度や、点像強度分布の広がり具合が異なってきてしまう。つまり、点像強度分布の再現性が非常に悪い。そのため、ナイキスト周波数の半分の空間周波数であったとしても、実際には、再現性の良い満足できるＭＴＦ値を得ることができない。
【００８６】
そのため、ナイキスト周波数までのＭＴＦ値を得ようとすれば、拡大率は、２倍以上にするとよい。これにより、複数の受光素子の受光レベル値として得られる、点像強度分布の傾斜部分の角度や広がり具合の再現性が改善され、ナイキスト周波数であったとしても、再現性の良い安定したＭＴＦ値を測定することができる。特に、４倍以上とすることで、ＭＴＦ値としては、ナイキスト周波数であったとしても、十分な再現性を確保することができる。
【００８７】
このように、点像をリレーレンズ４で拡大し、その点像を拡大したスポット光２１を赤外用ＣＣＤ３で受光することで、実質的に赤外用ＣＣＤ３のナイキスト周波数よりも高い空間周波数のＭＴＦ値を測定することが可能である。
【００８８】
さらに、赤外放射の二次元の強度分布データには、実際には、スポット光２１以外にも、上記減算処理で除去しきれなかった雑音成分が残ってしまう。そして、ＭＴＦ演算手段が、画像２２内の極大値探索処理によって自動的にスポット光２１が撮像されている画素の範囲を判定し、その判定範囲についてフーリエ変換処理を行う場合において、リレーレンズ４で点像を２倍以上に拡大しなかった場合には、雑音成分を誤って極大値として判断してしまうことがある。しかしながら、このように点像を２倍以上に拡大すると、ＭＴＦ測定手段は、画像２２内の極大値探索処理において雑音成分とスポット光２１とを確実に区別することができ、極大値探索処理によって確実にスポット光２１のＭＴＦ値を演算することができる。
【００８９】
以上のように、この実施の形態１に係る赤外用のＭＴＦ測定装置は、室内のような常温環境下の明るい部屋において、赤外放射に対する被検レンズ１のＭＴＦ値を測定することができる。
【００９０】
特に、この実施の形態１に係る赤外用のＭＴＦ測定装置では、赤外用ＣＣＤ３でスポット光２１（倍率が１倍である場合には点像そのもの）を受光し、測定された点像強度分布をモニタ１７に表示しているので、このモニタ１７を見ながら作業者は、スポット光２１の最良像点を探索することができる。しかも、円形のピンホール６から出射された赤外放射を用いて点像強度分布を得るようにしているので、スリット１０８ａを線像に対して完全に平行となるようにする調整作業が不要となる。しかも、一つの点像強度分布から、メリジオナル方向でのＭＴＦ値と、サジッタル方向でのＭＴＦ値とを得ることができる。これは、ソフトウェア的に各方向でのスキャンをするようにすれば、達成できる。これによって、被検レンズ１のアジマスを、非常に簡単な作業で測定することができる。
【００９１】
これらの結果、この実施の形態１に係る赤外用のＭＴＦ測定装置を使用することで、作業性が格段に効率化される。従来の赤外用のＭＴＦ測定装置では半日から一日かかっていた調整作業がわずかな時間で行え、測定作業も、従来の半分以下の時間で完了できるようになる。
【００９２】
この実施の形態１は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。
【００９３】
たとえば、上記実施の形態１では、最初に背景雑音の二次元の強度分布データを測定し、次に赤外放射ランプ５の赤外放射を含んだ受光光の二次元の強度分布データを測定し、後者のデータから前者のデータを減算することで、赤外放射ランプ５の赤外放射のみによる二次元の強度分布データを得ている。
【００９４】
他にもたとえば、赤外放射ランプ５の赤外放射を含んだ受光光の二次元の強度分布データを測定した後に、もう一度、背景雑音の二次元の強度分布データを測定し、この前者のデータから後者のデータを減算することでも、赤外放射ランプ５の赤外放射のみによる二次元の強度分布データを測定することができる。また、二度の背景雑音の二次元の強度分布データを平均化し、その平均化した値を赤外放射ランプ５の赤外放射を含んだ受光光の二次元の強度分布データから減算するようにしてもよい。
【００９５】
最初の背景雑音の二次元の強度分布データの測定から、赤外放射ランプ５の赤外放射を含んだ受光光の二次元の強度分布データを測定までの間には、リレーレンズ４や赤外用ＣＣＤ３を微調整する調整作業工程が含まれる場合が多い。そのため、実施の形態１の場合には、これらの測定間隔が長くなってしまい、２つの測定の間に背景雑音の状態が大きく変化してしまうこともありえる。しかしながら、まず赤外放射ランプ５による二次元の強度分布データを得て、次に背景雑音のデータを得るこの変形例の場合には、２つの測定の間の時間を短く維持し、背景雑音の状態が大きく変化してしまうことは非常に少ない。したがって、この変形例では、実施の形態１の場合に比べて、より良好な赤外放射ランプ５の赤外放射のみによる二次元の強度分布データと、より良好なＭＴＦ値とを安定して得ることができる。
【００９６】
上記実施の形態１では、光源遮蔽板７に円形のピンホール６を形成し、点像強度分布に基づいてＭＴＦ値を求めている。しかしながら、メリジオナル方向でのＭＴＦ値およびサジッタル方向のＭＴＦ値の中の一方のみしか測定する必要が無い場合や、方向に関しての精度を要求されない場合には、光源遮蔽板７に従来のような長四角のスリットを形成してもよい。
【００９７】
上記実施の形態１は、被検レンズ１のＭＴＦ値を測定するものであったが、被検ミラーなどを測定するものであってもよい。また、上記実施の形態１では、被検レンズ１に平行光を入射したときのＭＴＦ値を測定しているが、平行光以外の光を被検レンズ１に入射して測定してもよい。
【００９８】
上記実施の形態１では、平行光を検査対象である被検レンズ１の主平面に対して垂直に入射して、被検レンズ１の光軸から赤外放射を入射した場合のＭＴＦ値を測定している。他にもたとえば、図６に示すように、平行光の光軸に対して被検レンズ１の光軸を斜めに設定し、その設定状態で被検レンズ１の焦点面に形成する点像の光をリレーレンズ４を介して赤外用ＣＣＤ３で受光してもよい。これにより、被検レンズ１の軸外（すなわち被検レンズ１の中心のまわりの部分（周囲部分））のＭＴＦ値を測定することができる。なお、平行光の光軸と、被検レンズ１の光軸との角度θが小さいときには、ｓｉｎθ＝θとみなすことができるので、リレーレンズ４および赤外用ＣＣＤ３の光軸と、平行光の光軸とが平行となるように、リレーレンズ４および赤外用ＣＣＤ３を平行移動させるだけでも、軸外のＭＴＦ値を測定することができる。
【００９９】
図７および図８は、実施の形態１を具体化したＭＴＦ測定装置であって図６に示す測定も可能としたＭＴＦ測定装置を示す図である。図７は、被検レンズ１の光軸部分および軸外のＭＴＦ値を測定することができる赤外用のＭＴＦ測定装置の平面図である。図８は、図７に示す赤外用のＭＴＦ測定装置の側面図である。
【０１００】
なお、図７の平面図において、平行光の光軸に沿った方向をＸ軸方向とし、これと垂直な方向をＹ方向（図７で上下方向）とする。また、図８の側面図において、平行光の光軸と垂直な方向をＺ軸（図７の紙面に垂直な方向）とする。
【０１０１】
この赤外用のＭＴＦ測定装置では、コリメータミラー８は、テーブル３１の一端に固定されるコリメータユニット３２にマウントされる。
【０１０２】
リレーレンズ４および赤外用ＣＣＤ３は、撮像部材４１として一体化する。撮像部材４１は、カメラユニット３３のカメラステージ４２にマウントされる。カメラステージ４２は、カメラ直動機構４３を介して、副回転ステージ４４にマウントされる。カメラ直動機構４３は、副回転ステージ４４上でカメラステージ４２を、リレーレンズ４および赤外用ＣＣＤ３の光軸と平行に移動する。
【０１０３】
副回転ステージ４４は、副回転機構４５を介して、平行移動ステージ４６にマウントされる。副回転機構４５は、平行移動ステージ４６上で副回転ステージ４４を回転移動する。平行移動ステージ４６は、２つのステージ直動機構４７，４８を介して主回転ステージ４９にマウントされる。２つのステージ直動機構４７，４８は、協働して、主回転ステージ４９上で平行移動ステージ４６を横方向および前後方向に移動する。
【０１０４】
主回転ステージ４９は、主回転機構５０を介して、カメラユニット３３の固定台５１にマウントされる。固定台５１は、テーブル３１の他端に固定される。主回転機構５０は、固定台５１上で、主点回点ステージ４９を回転移動する。
【０１０５】
また、主回転ステージ４９には、被検レンズ１をマウントするための被検レンズマウンタ６１がマウントされている。この被検レンズマウンタ６１は、被検レンズ１の高さを調整する高さ調整機構６２と、被検レンズ１とカメラユニット３３との距離を調整する距離調整機構６３と、を備える。
【０１０６】
なお、以上のカメラステージ４２から固定台５１までと、高さ調整機構６２および距離調整機構６３は、調整手段となる。
【０１０７】
そして、図７および図８に示すように、被検レンズマウンタ６１を最も撮像部材４１に近づけた状態で、主回転機構５０の回転中心は、少なくとも被検レンズマウンタ６１と重なる。また、副回転機構４５は、主回転機構５０と同じ曲率で、副回転ステージ４４を回転する。
【０１０８】
赤外放射ランプ５は、テーブル３１に載置されるとともに、コリメータユニット３２とカメラユニット３３との間に配置されるランプユニット３４にマウントされる。光源遮蔽板７は、円形のピンホールホルダ７１によってランプユニット３４にマウントされる。円形のピンホールホルダ７１は、赤外放射ランプ５の所定の放射方向に対して垂直な面内で、光源遮蔽板７に形成された円形のピンホール６の位置を調整するものである。
【０１０９】
また、このランプユニット３４には、Ｚ軸に沿って互いに向き合って配設された２つの平面ミラー７２，７３がマウントされている。各平面ミラー７２，７３の高さおよび角度は、それぞれのミラー調整機構７４，７５で調整することができる。
【０１１０】
なお、ランプユニット３４やカメラユニット３３には、その両端あるいは四隅にハンドル８１が設けられている。このハンドル８１をもってユニット３３，３４を持ち上げることで、それぞれのユニット３３，３４を他のユニットと交換することができる。
【０１１１】
そして、この赤外用のＭＴＦ測定装置では、図７に示すように、コリメータミラー８からの平行光の中心となる光軸に、主回転機構５０の回転中心と、副回転機構４５の回転中心とが、位置するように、コリメータユニット３２とカメラユニット３３との相対位置を位置決めする。これにより、平行光の光軸と、撮像部材４１の光軸とを一致させることができる。なお、この位置決めの際に、カメラ直動機構４３、副回転機構４５、２つのステージ直動機構４７，４８、主回転機構５０を操作して微調整を行ってもよい。
【０１１２】
また、被検レンズ１の光軸が平行光の光軸と一致するように、高さ調整機構６２を操作して、被検レンズマウンタ６１の高さを決める。被検レンズ１の焦点距離に基づいて、距離調整機構６３を操作して、被検レンズ１とカメラユニット３３との距離を調整する。
【０１１３】
次に、この赤外用のＭＴＦ測定装置では、赤外放射ランプ５と円形のピンホール６とを結ぶ直線が、平行光の光軸を含むＸ−Ｚ平面とほぼ垂直となるようにランプユニット３４を位置決めする。Ｚ軸方向において下側となる平面ミラー７２は、円形のピンホール６から出力される赤外放射をＺ軸の上方向に反射するように、Ｘ−Ｙ平面に対して且つＹ軸に対して４５度の角度に設定する。Ｚ軸において上側となる平面ミラー７３は、Ｚ軸下側からの赤外放射をコリメータミラー８方向へ反射するように、Ｘ−Ｙ平面に対して且つＸ軸に対して４５度よりも少し大きな角度に設定する。
【０１１４】
以上の調整によって、赤外放射ランプ５から放射された赤外放射は、円形のピンホール６および２つの平面ミラー７２，７３を介してコリメータミラー８に入射する。コリメータミラー８は、この赤外放射に基づいて平行光を出力する。平行光は、被検レンズ１で点像に結像された後、撮像部材４１中のリレーレンズ４にて拡大され、スポット光２１として撮像部材４１中の赤外用ＣＣＤ３に受光される。これにより、被検レンズ１の光軸でのＭＴＦ値を測定することができる。
【０１１５】
また、主回転機構５０を操作して、平行光の被検レンズ１への入射角度を設定するとともに、その入射角度での焦点面の位置と向きに基づいて、カメラ直動機構４３、副回転機構４５、２つのステージ直動機構４７，４８を操作して撮像部材４１を設定することで、被検レンズ１の軸外のＭＴＦ値を測定することができる。なお、２つのステージ直動機構４７，４８にて、撮像部材４１の位置を光軸に対して平行にずらす調整をすることができるので、カメラ直動機構４３が無くても、被検レンズ１の軸外のＭＴＦ値を測定することができる。
【０１１６】
上記実施の形態１（以下、図１から図８に示すＭＴＦ装置を指す）では、平行光を被検レンズ１の全面に入射し、これにより被検レンズ１全体としてのＭＴＦ値を測定している。他にもたとえば、図７および図８に示す赤外用のＭＴＦ測定装置において、平行光の光路上に、被検レンズ１よりも小さなサイズの貫通孔が形成された遮蔽板を配設し、これにより被検レンズ１の一部にのみ平行光を入射させてもよい。これにより、被検レンズ１の部分的なＭＴＦ値を測定することができる。
【０１１７】
上記実施の形態１では、１つの赤外放射ランプ５が、所定の略単一の波長の赤外放射を放射する場合として説明をしている。しかしながら、実際の赤外放射ランプ５は、熱源であるため、殆ど全ての波長域の赤外放射を放射する。そのため、実際には、所定の波長のみを透過するフィルタを赤外用ＣＣＤ３の前に配設する必要がある。また、互いに透過波長帯域が異なる複数のフィルタを入替えて配設することで、複数の波長の赤外放射に対する複数のＭＴＦ値を測定することができる。
【０１１８】
上記実施の形態１では、被検レンズ１の赤外放射帯域の波長におけるＭＴＦ値を測定しているが、実施の形態１に係る赤外用のＭＴＦ測定装置は、他の光のＭＴＦ値を測定することもできる。たとえば、赤外放射ランプ５および赤外用ＣＣＤ３を、可視光ランプと可視光用ＣＣＤとに置き換えるだけで、被検レンズ１の可視光におけるＭＴＦ値を測定することができる。なお、可視光用ＣＣＤは、一般的には広帯域な特性を有するので、可視光用ＣＣＤを使用する場合にもその前に色フィルタを配設するとよい。また、ガラスは可視光を透過することができるので、可視光を測定する場合には、ガラスを用いたリレーレンズ４を使用することができる。
【０１１９】
上記実施の形態１では、光源光学系２として、コリメータミラー８を使用しているが、その替わりにコリメータレンズを使用しても良い。ただし、屈折系の光学素子であるレンズは、波長によって焦点距離が微妙に異なる。したがって、複数の波長でのＭＴＦ値を測定する場合には、コリメータレンズよりもコリメータミラー８を使用した方が作業性がよい。また、ガラスは赤外放射を透過しないので、赤外放射を使用する場合には、コリメータミラー８か、ゲルマニウム、シリコン、ジンクセレンなどの赤外放射を透過する材料で形成したコリメータレンズを使用することになる。
【０１２０】
さらに、上記実施の形態１では、リレーレンズ４や赤外用ＣＣＤ３の位置決めを、測定者が手作業にて行う場合を説明している。他にもたとえば、これらリレーレンズ４や赤外用ＣＣＤ３の位置決めを、ＭＴＦ測定手段の制御として自動化してもよい。ＭＴＦ測定手段が出力する位置決め制御信号は、入出力ポート１２を介して、リレーレンズ４や赤外用ＣＣＤ３のコントローラへ入力すればよい。
【０１２１】
図９は、リレーレンズ４や赤外用ＣＣＤ３の位置決め処理を自動化する場合のＭＴＦ測定処理を示すフローチャートである。
【０１２２】
ＭＴＦ測定手段は、起動されると、検査対象である被検レンズ１の設計上の焦点距離を入力するための入力画面をモニタ１７に表示させるとともに、この画面表示に応じてキーボードから入力された数値を記憶部材１３に記憶する（ＳＴ１）。なお、このステップＳＴ１は、被検レンズ１が決定した段階で予め入力しておいてもよい。
【０１２３】
ＭＴＦ測定手段は、次に、予め記憶部材１３に記憶させてあるリレーレンズ４の焦点距離と、上記被検レンズ１の設計上の焦点距離とに基づいて、点像を二倍に拡大するように、被検レンズ１とリレーレンズ４との距離を計算し、リレーレンズ４と赤外用ＣＣＤ３との距離を計算する（ＳＴ２）。これらの計算結果は記憶部材１３に記憶された後、入出力ポート１２を介して位置決め制御信号としてコントローラへ出力される。コントローラは、上記距離となるように、リレーレンズ４の位置と赤外用ＣＣＤ３の位置とを制御する（ＳＴ３）。
【０１２４】
ＭＴＦ測定手段は、平行光を被検レンズ１に入射させない状態で、背景雑音の二次元の強度分布を測定し、そのデータを記憶部材１３に記憶する（ＳＴ４）。次に、ＭＴＦ測定手段は、平行光を被検レンズ１に入射させた状態（ＳＴ５）で、赤外放射ランプ５の赤外放射を含んだ受光光の二次元の強度分布を測定し、そのデータを記憶部材１３に記憶する（ＳＴ６）。
【０１２５】
そして、ＭＴＦ測定手段は、赤外放射ランプ５の赤外放射を含んだ受光光の二次元の強度分布から、背景雑音の二次元の強度分布を減算した後、極大値探索処理によって、画像内のスポット光２１を特定する（ＳＴ７）。このステップＳＴ７の前にステップＳＴ４と同じステップを実行し、減算処理をするようにしてもよい。また、ＭＴＦ測定手段は、スポット光２１の中心を特定し、そのスポット光２１の中心が画像２２の中心からどの位ずれているのかを判断する（ＳＴ８）。
【０１２６】
スポット光２１の中心が画像２２の中心から画像サイズの１／４以上ずれている場合には、ＭＴＦ測定手段は、スポット光２１が画像２２の中心となる角度を計算し、その角度を位置決め制御信号としてコントローラへ出力する。コントローラは、上記角度となるように、リレーレンズ４の位置と赤外用ＣＣＤ３の位置とを制御する（ＳＴ９）。
【０１２７】
ＭＴＦ測定手段は、再度、背景雑音の二次元の強度分布および赤外放射ランプ５の赤外放射を含んだ受光光の二次元の強度分布を測定し（ＳＴ４〜ＳＴ６）、これに基づいてスポット光２１の中心の画像２２の中心からのずれを判定する（ＳＴ７、ＳＴ８）。この角度調整処理（ＳＴ９〜ＳＴ８）は、少なくとも、スポット光２１の中心が、画像２２の中心から、画像サイズの１／４以内の範囲に入るまで繰り返される。
【０１２８】
スポット光２１の中心の画像２２の中心からのずれが画像サイズの１／４以内になると、ＭＴＦ測定手段は、スポット光２１の画像２２内の縦横のサイズが共に画像サイズの半分以下か否かを確認した上で（ＳＴ１０）、共に半分以下であると（ＳＴ１０でＮｏ）倍率を４倍（＝２倍×２）にあげる（ＳＴ１１）。具体的には、ステップＳＴ２に戻り、ＭＴＦ測定手段は、記憶部材１３に記憶されているリレーレンズ４の焦点距離と、被検レンズ１の設計上の焦点距離とに基づいて、点像を４倍に拡大するように、被検レンズ１とリレーレンズ４との距離を計算し、リレーレンズ４と赤外用ＣＣＤ３との距離を計算する（ＳＴ２）。これらの計算結果は、位置決め制御信号としてコントローラへ出力される。コントローラは、上記距離となるように、リレーレンズ４の位置と赤外用ＣＣＤ３の位置とを制御する（ＳＴ３）。
【０１２９】
ＭＴＦ測定手段は、２倍の倍率のときと同様に、スポット光２１の中心が画像２２の中心からずれている量が画像サイズの１／４以内の範囲になるまで角度を調整する（ＳＴ４〜ＳＴ９）。
【０１３０】
スポット光２１の中心が画像２２の中心からずれている量が、画像サイズの１／４以内になると、ＭＴＦ測定手段は、スポット光２１の画像２２内の縦横のサイズが共に画像サイズの半分以下であることを確認した上で、さらに倍率を８倍（４倍×２）に上げる。そして、ＭＴＦ測定手段は、４倍の倍率のときと同様に、スポット光２１の中心が画像２２の中心からずれている量が画像サイズの１／４以内の範囲になるまで角度を調整する（ＳＴ４〜ＳＴ９）。
【０１３１】
これに対して、スポット光２１の画像２２内のサイズが画像サイズの半分よりも大きくなった場合には、ＭＴＦ制御手段は、スポット光２１の中心と画像２２の中心とが重なる角度を計算する。この角度は、位置決め制御信号としてコントローラへ出力される。コントローラは、この角度となるように、リレーレンズ４および赤外用ＣＣＤ３の位置を制御する（ＳＴ１２）。なお、スポット光２１のサイズが画像サイズよりもはみ出る場合は、はみ出しが生じなくなるようになるまで、縦横の７０％の縮小を繰り返す。
【０１３２】
スポット光２１の画像２２内の縦横のサイズが共に画像サイズの半分よりも大きく、画面２２内に収まる大きさとなり、且つ、スポット光２１の中心が画像２２の中心と重なったら、ＭＴＦ制御手段は、背景雑音の二次元の強度分布データおよび赤外放射ランプ５の赤外放射を含んだ受光光の二次元の強度分布データを測定し、その測定結果に基づいてＭＴＦ値を演算する。なお、スポット光２１の中心と、画像２２の中心とは、厳密に一致していなくてもよい（ＳＴ１３）。
【０１３３】
このようなフローチャートであれば、スポット光２１が常に画像２２内となるように、リレーレンズ４および赤外用ＣＣＤ３の位置を調整することができる。また、最終的には、画像２２内に納まると共に縦横のサイズが共に画像２２の半分以上となるサイズのスポット光２１に基づいてＭＴＦ値を演算することとなるので、点像強度分布の傾斜部分のデータ量が多くなる。その結果、精度の高いＭＴＦ値を演算することができる。
【０１３４】
なお、このフローチャートでは、最初の倍率を２倍としているが、最初の倍率は４倍であってもよい。また、最初の倍率として、１．５倍などを選択してもよい。最初の倍率が１．５倍である場合には、倍率は、１．５倍、３倍、６倍といったふうに変化させればよい。また、倍率が２倍のときに、スポット光２１の中心のずれの判定を、画像サイズの１／８以内の範囲であるか否かで判断し、１／８以内のときに、次の倍率を８倍まで上げたとしても、画像２２内にスポット光２１を捉え、ＭＴＦ値を演算することができる。
【０１３５】
このフローチャートでは、平行光を被検レンズ１に垂直に入射する場合を説明しているが、平行光を被検レンズ１に対して斜めに入射する場合であっても、同様な処理手順で、リレーレンズ４や赤外用ＣＣＤ３の位置決め処理を自動化することができる。ただし、ＭＴＦ測定手段は、被検レンズ１の設計上の焦点距離に基づいて最初の位置決めを計算するときに、距離だけでなく、被検レンズ１とリレーレンズ４との角度およびリレーレンズ４と赤外用ＣＣＤ３との角度をも演算する必要があり、且つ、コントローラはこの角度となるように制御する必要がある。
【０１３６】
さらに、このフローチャートでは、スポット光２１が画像２２内に納まり、その中心が画像２２の中心と略一致し、且つ、スポット光２１のサイズが画像２２のサイズの半分以上となったときに、ＭＴＦ制御手段は、背景雑音の二次元の強度分布データおよび赤外放射ランプ５の赤外放射を含んだ受光光の二次元の強度分布データを測定し、それらの測定結果に基づいてＭＴＦ値を演算している。しかしながら、上記のフローチャートに従ってリレーレンズ４および赤外用ＣＣＤ３の位置を制御したとしても、厳密にその位置が本当の点像の強度分布であるとはかぎらない。リレーレンズ４や赤外用ＣＣＤ３の位置が、微妙にずれている可能性が残る。
【０１３７】
そのため、たとえば、スポット光２１が画像２２に納まり、その中心が画像２２の略中心となり、且つ、スポット光２１の縦横のサイズが共に画像２２のサイズの半分以上となった後に、リレーレンズ４および赤外用ＣＣＤ３の位置を微妙に前後させて、複数の位置で、背景雑音の二次元の強度分布データおよび赤外放射ランプ５の赤外放射を含んだ受光光の二次元の強度分布データを測定し、その中でスポット光２１の径が最小である画像２２を用いて最終的なＭＴＦ値を演算するとよい。これにより、より良好なＭＴＦ値を得ることができる。なお、これらの画像２２の選択処理は、モニタ１７にこれらの画像２２をマルチに表示させ、測定者に選択させるようにしてもよい。あるいは、それら全ての画像２２についてＭＴＦ値を演算し、最もＭＴＦ値が大きいものを選択するようにしてもよい。
【０１３８】
また、上述の実施の形態１では、赤外用ＣＣＤ３のナイキスト周波数より高い周波数までもＭＴＦ値を測定できることとなるが、赤外用ＣＣＤ３自体のＭＴＦ値はナイキスト周波数が測定限界となる。しかしながら、ナイキスト周波数を超えた領域（ナイキスト周波数よりも高い空間周波数）の被検レンズ１のＭＴＦ値を得るためには、ナイキスト周波数よりも高い空間周波数での赤外用ＣＣＤ３自体のＭＴＦ値が必要である。このようなナイキスト周波数よりも高い空間周波数での赤外用ＣＣＤ３自体のＭＴＦ値は、ナイキスト周波数までの赤外用ＣＣＤ３自体のＭＴＦ値のカーブから外挿して得ることができる。そして、この外挿して得たナイキスト周波数を超える領域の赤外用ＣＣＤ３自体のＭＴＦ値と、リレーレンズ４を利用して得た測定値とから、赤外用ＣＣＤ３のナイキスト周波数を超える領域での被検レンズ１のＭＴＦ値を得ている。
【０１３９】
具体的には、赤外用ＣＣＤ３自体のＭＴＦ値を測定してＭＴＦの周波数に対する特性曲線を得る。その特性曲線を延長することで、赤外用ＣＣＤ３のナイキスト周波数を超える領域での特性曲線を推定する。この外挿は、ＭＴＦ測定手段、具体的にはＭＴＦ測定プログラム１９が実行している。
【０１４０】
【発明の効果】
本発明では、簡単な調整によって、被検レンズの変調伝達関数を測定することができる。本願の他の発明では、被検レンズの点像に基づいて、被検レンズの変調伝達関数を測定することができる。特に、二次元撮像部材のナイキスト周波数あるいはそれ以上の周波数の空間周波数であったとしても、再現性の良い変調伝達関数を得ることができる。本願の他の発明は、常温環境下の明るい部屋であっても、変調伝達関数を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る赤外用のＭＴＦ測定装置を示す構成図である。
【図２】図１に示す赤外用のＭＴＦ測定装置で撮像された、背景雑音の二次元の光の強度分布の一例である。
【図３】赤外放射ランプの赤外放射のみによる二次元の光の強度分布データの一例で、リレーレンズで２倍に拡大した状態を示す図である。
【図４】赤外用ＣＣＤの画像中央に、径が最小である最良のスポット光を得るようにした二次元の光の強度分布データの一例で、リレーレンズで２倍に拡大した状態を示す図である。
【図５】赤外放射ランプの赤外放射のみによる二次元の光の強度分布データの一例で、リレーレンズで８倍に拡大した状態を示す図である。
【図６】図１のＭＴＦ測定装置を使用して被検レンズの軸外のＭＴＦ値を測定する場合の部材の配置例を示す説明図である。
【図７】図１のＭＴＦ測定装置を具体化したもので、被検レンズの光軸および軸外のＭＴＦ値を測定することができる赤外用のＭＴＦ測定装置の平面図である。
【図８】図７に示す赤外用のＭＴＦ測定装置の側面図である。
【図９】リレーレンズや赤外用ＣＣＤの位置決め処理を自動化する場合のＭＴＦ測定処理を示すフローチャートである。
【図１０】従来の赤外用のＭＴＦ測定装置の構成図である。
【符号の説明】
１　被検レンズ
２　光源光学系
３　赤外用ＣＣＤ（二次元撮像部材）
４　リレーレンズ
５　赤外放射ランプ（光源）
６　円形のピンホール（光通し孔）
７　光源遮蔽版
８　コリメータミラー
９　レンズ調整機構（調整手段）
１０　ＣＣＤ調整機構（調整手段）
１４　中央処理装置（調整手段、演算手段）
１７　モニタ
１９　ＭＴＦ測定プログラム（調整手段、演算手段）
４２　カメラステージ（調整手段）
４３　カメラ直動機構（調整手段）
４４　副回転ステージ（調整手段）
４５　副回転機構（調整手段）
４６　平行移動ステージ（調整手段）
４７，４８　ステージ直動機構（調整手段）
４９　主回転ステージ（調整手段）
５０　主回転機構（調整手段）
５１　固定台（調整手段）
６２　高さ調整機構（調整手段）
６３　距離調整機構（調整手段）

Claims

被検レンズあるいは被検ミラーに対して平行光を入射し、その被検レンズあるいは被検ミラーの結像に基づいて変調伝達関数を演算する変調伝達関数測定装置であって、
光を放射する光源と、
円形のピンホールあるいは長四角のスリットなどの光通し孔が形成される光源遮蔽版と、
上記光通し孔を通過した光を上記平行光にするコリメータミラーあるいはコリメータレンズと、
上記結像を拡大するリレーレンズと、
上記リレーレンズによって拡大された結像を二次元の光の強度分布として撮像する二次元撮像部材と、
上記結像を表示するモニタと、
上記被検レンズ、上記リレーレンズおよび上記二次元撮像部材の相対位置を調整する調整手段と、
上記調整手段による調整後の上記二次元の光の強度分布に基づいて、上記被検レンズの変調伝達関数を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする変調伝達関数測定装置。
前記モニタは、前記二次元撮像部材から出力される二次元の光の強度分布から、前記光源の光が含まれない二次元の光の強度分布を減算したものを表示することを特徴とする請求項１記載の変調伝達関数測定装置。
前記リレーレンズは、前記結像を２倍以上、８倍以下の倍率で拡大することを特徴とする請求項１記載の変調伝達関数測定装置。
前記光源および前記二次元撮像部材は赤外用のものであり、前記リレーレンズはゲルマニウム、シリコン、ジンクセレンなどの赤外放射を透過する材料を用いて形成したものであり、さらに、前記コリメータミラーを使用することを特徴とする請求項１記載の変調伝達関数測定装置。
前記調整手段は、前記結像が前記二次元撮像部材の撮像画面の中心部分にくるように、前記被検レンズ、前記リレーレンズおよび前記二次元撮像部材の相対位置を調整することを特徴とする請求項１記載の変調伝達関数測定装置。
前記光源遮蔽板には、前記円形のピンホールが形成され、前記演算手段は、前記二次元撮像部材が撮像した１つの点像の二次元の光の強度分布に基づいて、メリジオナル方向でのＭＴＦ値およびサジッタル方向でのＭＴＦ値を演算することを特徴とする請求項１記載の変調伝達関数測定装置。
被検レンズあるいは被検ミラーに対して平行光を入射し、その被検レンズあるいは被検ミラーの結像に基づいて変調伝達関数を演算する変調伝達関数測定装置であって、
光を放射する光源と、
円形のピンホールが形成される光源遮蔽版と、
上記円形のピンホールを通過した光を上記平行光にするコリメータミラーあるいはコリメータレンズと、
上記結像を２倍以上に拡大するリレーレンズと、
上記リレーレンズによって拡大された結像を二次元の光の強度分布として撮像する二次元撮像部材と、
上記二次元の光の強度分布に基づいて、上記被検レンズの変調伝達関数を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする変調伝達関数測定装置。
被検レンズあるいは被検ミラーに対して平行光を入射し、その被検レンズあるいは被検ミラーの結像に基づいて変調伝達関数を演算する変調伝達関数測定装置であって、
光を放射する光源と、
円形のピンホールが形成される光源遮蔽版と、
上記円形のピンホールを通過した光を上記平行光にするコリメータミラーあるいはコリメータレンズと、
上記結像をそのままあるいは拡大されたものを二次元の光の強度分布として撮像する二次元撮像部材と、
上記光源の光を含む上記二次元の光の強度分布から上記光源の光を含まない上記二次元の光の強度分布を減算し、さらに、この減算結果の二次元の光の強度分布に基づいて上記被検レンズの変調伝達関数を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする変調伝達関数測定装置。
被検レンズあるいは被検ミラーに対して平行光を入射し、その被検レンズあるいは被検ミラーの結像に基づいて変調伝達関数を演算する変調伝達関数測定方法であって、
上記結像を二次元撮像部材で撮像してモニタに表示するとともに、上記被検レンズ、上記リレーレンズおよび上記二次元撮像部材の相対位置を調整し、
その調整後に上記二次元撮像部材から出力される二次元の光の強度分布に基づいて、上記被検レンズの変調伝達関数を演算することを特徴とする変調伝達関数測定方法。
被検レンズあるいは被検ミラーに対して平行光を入射し、その被検レンズあるいは被検ミラーによって得られる点像に基づいて変調伝達関数を演算する変調伝達関数測定方法であって、
上記点像を２倍以上に拡大したものを二次元撮像部材で撮像し、
上記二次元撮像部材から出力される点像の二次元の光の強度分布に基づいて、上記被検レンズの変調伝達関数を演算することを特徴とする変調伝達関数測定方法。
被検レンズあるいは被検ミラーに対して、光源の光に基づく平行光を入射し、その被検レンズあるいは被検ミラーによって得られる結像に基づいて変調伝達関数を演算する変調伝達関数測定方法であって、
上記結像を、二次元の光の強度分布として二次元撮像部材で撮像し、
上記光源の光を含む上記二次元の光の強度分布から、上記光源の光を含まない上記二次元の光の強度分布を減算し、さらに、この減算結果の二次元の光の強度分布に基づいて上記被検レンズの変調伝達関数を演算することを特徴とする変調伝達関数測定方法。