JPS58139045A - 光学系の結像品質を表示する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は照明体と原画を用いた光学系の結像品質を表示
する方法と装置に関する。

光学的結像のためには平面鏡、凹面鏡、レンズ、対物レ
ンズ、プリズム等が使用される。一般に光学的結像の課
題は与えられた原画から数学的意味においてこの原画に
類似する像を得ることである。しかし結像を行なう光学
系における回折現象、収差、構造上の弱さ及び製造上の
誤差によりこの目的はある程度までしか達成されない。

像は原画に対して歪み、輝度変動及び不鮮明部分のよう
な欠陥を有する。

光学系の結像品質を評価するだめの方法は１９６６年ニ
ューヨークのマクグロウヒル　ブック　カ・パー−発行
のアプライド　オプテイカ　　　１ル　エンジニアリン
グ、１９６５年アカデミックフレス、にューヨークおよ
びロンドン）発行のアゾライ１　オシテイクス　アンド
　オシティカル　エンジニアリングから公知である。

その際試験すべき結像ユニットを介して白黒格子が結像
された。結像の輝度分布は光センサ、例えば光電子増倍
管により光電的方法で精密な絞りと顕微鏡との相互接続
のもと〒計測される。

顕微鏡および／またはフォトセンサは全画像領域を測定
できるように可動に設けられていな、ければならない。

このことにより光学系に対して個々の構成部分の調整を
正確に機械的に行なう高い機械的精度の構造が要求され
る。従ってこの装置は非常に高価ｆあり、ルーチン検査
のためには条件付き！のみ適合し、結像ユニットによる
結像尺度の維持のような他の大きさの測定のための調整
に使用することが！きない。

例えば像の歪みおよび光学系の結像尺度についての情報
は、原画の結像が写真撮影の作成の後かまたはすりガラ
スへの投影の後に尺度的に原画と比較することにより得
られる。高い精度が所望され、また測定にとって不都合
な結像尺度の場合、全画像領域における歪みについての
詳細な情報を保持するために再び大きな測定費用がかか
る。

本発明の課題は、光学系の結像品質を簡単に表示するこ
とを可能にする方法と装置を提示することである。

この課題は本発明により前述した方法ｆ特許請求の範囲
第１項に示された特徴により解決される。

その際本発明による方法の利点は、歪み、コントラスト
、及び輝度分布のような結像品質の個々の特性が同時に
表示されるので検査される結像ユニットのさらに完全な
評価が唯一の測定に基づいて可能なことｆある。同様に
結像ユニットは客観的基準判断により迅速かつ確かに調
整ｆきる。

さらにこの方法を用いて自動測定方法の実施が可能であ
るので品質テストのようなルーチン測定が簡単に行なわ
れることが有利フある。

他の利点はこの方法の大きな融通性であシ、光学系が種
々の形を実施できる。

非常に有利であるのはこの方法を実施するだめの装置が
安価ｆしかも高い測定精度が得られること！ある。

実施例の説明 本発明の実施例につき以、下に図を用いて詳しく説明す
る。

第１図は本発明の方法を実施する装置の実施例を示すも
の１、明−暗・ζ−・ξターンが設けられている原画２
を照明するだめの照明体ｌを示す。この原画２は結像ユ
ニット３を用いて別々に応動ｆきるフォトセンサ牛の装
置上に結像される。フォトセンサ牛は像の局所的輝度分
布をアナログ電気信号、例えば評価段５により読出され
る電圧に変換する。表示装置６を介して電気信号は表示
される。

照明体１は例えば管形電球またはネオン燈〒□、 ある。原画２は不透明ならば前方よシ照明され、または
透明ならば透過光を照明される。ｚ！　−／ξターンは
一定かつ同じ線条幅の交互に現われる明と暗の線条から
構成される。最も簡単な場合に黒と白の線条が用いられ
る。特殊な測定過程においては勿論任意の色の組合わせ
の任意の・ぐターンを原画に用いることがフきる。

照明されている原画２、結像ユニット３およびフォトセ
ンサ牛から構成されている光学系は測定されまた監視す
べき装置である。結像ユニット３としては反射鏡、レン
ズ、対物レンズ、プリズム等を用いることが！きる。こ
こｆ光学系の構造は当然使用された結像ユニ゛ット３に
依存する。

第１図に示された構成は結像ユニットがレンズ、対物レ
ンズ等の場合に用いることがｆきる。

フォトセンサ４の装置はここでは横列形成されている。

原画２上の線条はフォトセンサ牛に対して垂直方向にあ
る。フォトセンサ牛は摺動可能および／または回転可能
に支承されているの覧大きい像４　ｉｊ＋定することも
ｆきる。同様　　　１に結像ユニット３も勿論摺動可能
および／または回転可能に支承される。フォトセンサ４
は線状の配置のかわりにマトリクス状に配置することが
できる。フォトセンサ生の線状配置は例えばフォトダイ
オード列、所謂Ｃ０Ｄ−列である。

フォトセンサ牛からの電気信号、例えばフォトダイオー
ドからの電圧は評価段により読出され表示装置６を介し
て表示される。表示装置は例えばオシログラフである。

ここｔフォトセンサ４の電気信号は測定点として表示ｆ
きる。

黒の像が現われるフォトセンサ４の１つにより黒値７が
表示装置６上に表示され、同様に白の像が現われるフォ
トセンサ４の１つにより白値８が表示装置６上に表示さ
れるものとする。

この２つの値の間に種々の灰色値が存在する。

本発明の装置において本質的に、原画２から結像ユニッ
ト３を介して発生された像の測定すベキ部分の輝度分布
はフォトセンサ牛により読出され、フォトセンサ４を発
生された信号は評価段５により読出されて測定値として
供給される。この測定値は表示装置６〒表示することが
ｔき、或いは例えば自動監視装置または自動調整装置に
供給される。表示装置６により表示される結果は光学系
の結像品質、例えば結像ユニット３に対するフォトセン
サ（の位置及び特に与えられた結像ユニット、に依存す
る。以下に第２図〜第６図に基づいて結像品質の個々の
特性の表示について説明する。

第２図に結像ユニット３の鮮明な結像面へのフォトセン
サ牛の正確な位置決めが示されている。結像尺度および
／または原画２上の・ζ−・ξターンの線条幅は、原画
２の像２ａにおいて各線条が複数のフォトセンサ牛によ
り読取られるように選定される。これによって特定のフ
ォトセンサ４は純粋な黒の信号を送出し、他の７オトセ
ンサは純粋な白の信号を送出する。鮮明な結像面へのフ
ォトセンサ牛の正確な位置迭めが黒値７と白値８との間
の最大振幅により表示装置６上に表示される。最小の偏
差は直ちにこの振幅の減少により確認できる。

第３図には所望の結像寸法の保持について示されている
。灰色値は２つの場合を表示素子６により表示する。第
１には像における鮮明な黒カラ白への移行が１つのフォ
トセンサ４に現われ、それによってこのフォトセンサが
部分的にのみ照射される場合、第２には黒から白への移
行の像が不鮮明で、それによってコントラストが部分的
に失われる場合である。所望の結像寸法が保持されてい
ることを判定するために寸法の正確な・々−パターンを
もつ、所望の寸法の像２ａについて計算上フォトセンサ
牛の装置に一致する原画２を使用すると有利でアリ、即
ち６黒の線条及び各自の線条はそれぞれ１つのフォトセ
ンサ４に対応する。所望の結像寸法にある場合フォトセ
ンサ壬は（ＩＪ　２　ａ　ｃ７）・々−Ａ　ターフ　Ｋ
一致する。表示装置６に純粋な黒値７及び白値８の正確
に交互の列が表示される。灰色値は発生しない。

結像ユニット３の鮮明な結像面にフォトセンサ牛を位置
決めし、所望の一像寸法に調整した後に、結像ユニット
３による像の歪み、コントラスト、輝度分布が同時に表
示装置６に表示される。

結像ユニット３による原画２の結像の歪みは第４図に示
されている。歪みとは画像領域における結像寸法が場所
により変わることを意味する。この場合にはもはや純粋
な黒値７及び白値８の正確に交互の列は生ぜず、灰色値
が発生する。それは１つ１つのフォトセンサ生が画像領
域全体において尺度的に原画２の像２ａにもはや一致し
ないからである。測定点の経過から局所的な歪み、及び
全画像領域にわたる歪みが検出される。

コントラスト伝達度にの検出は第３図に基づいて説明さ
れる。コントラスト伝達度は黒信号の大きさに対する白
信号の大きさの比から検出される。コントラスト伝達度
には次の式〒定義される８ Ｉｍａｘ　／　Ｉ’１ｎｉｎ＋４　　　ただしｌｍ１ｎ
）ＱここでＩｍａＸ　は白信号の大きさ、ｌｍ１ｎは黒
信号の大きさである。コントラスト伝達度には特定の原
画にのみ有効なので、信号の高さ及び画定値は常に同じ
ｆはない。表示装置６に示された白値と黒値の比はコン
トラスト伝達度Ｋに比例する大きさになる。従ってコン
トラスト伝達度を最大に調整することによりフォトセン
サ牛は正確に位置決めされる。

第２図〜第４図は、どのように測定値が理想的な結像ユ
ニット３を用いて得られるか、またはどのように測定値
が結像ユニット３の光軸の近くの小さい範囲に現われる
かを示す。輝度低下と結像ユニット３の縁の範囲におけ
る口径食とにより表示装置６に測定値は第５図及び第６
図のように表示される。この際例えば・々−・Ｑターン
を設けである原画２のかわりに白の原画を使用すること
もできる。

第５図は輝度低下を示し、第６図は結像ユニット３の縁
における口径食の重畳された輝度低下を示す。

この方法と装置はファクシミｌＪ等における光学系の測
定及び調整のために使用することもｔきる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施した装置の実施例の斜視略
図、第２図〜第Φ図は種々の原画と表示装置の表示関係
を示す図、第５図および第６図は表示装置の表示を示す
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、照明体および原画を用いて光学系の結像品質を表示
   する方法において、結像ユニット（３）を用いて明−暗
   Ａ　−）ｑターンを有する照明された原画（２）が個別
   に応動可能なフォトセン萼（４）の少なくとも１つの線
   状配列上に結像され、・々−・ぞターンの線条はフォト
   センサ（４）の列に対して垂直方向に設けられており、
   核間および暗の線条の幅は一定であり、結像の局所的輝
   度値がフォトセンサ（４）により電気信号に変換され、
   該信号が読みとられ、該信号の値が黒値、灰色値または
   白値として表示装置（６）に示されることを特徴とする
   光学系の結像品質を表示する方法。 ２、・々−・ｑターンの各間の線条および各暗の線条が
   複数のフォトセンサ（４）上に結像され、表示装置（６
   ）上の黒値（７）と白値（８）の最大振幅により結像ユ
   ニット（３）の鮮明な像面におけるフォトセンサ（４）
   の位置を示す特許請求の範囲第１項記載の光学系の結像
   品質を表示する方法。 ３、ノ々−ノにターンの各明線条および各暗線条がそれ
   ぞれ１つの７オトセンサ（４）上に結像され、黒値（７
   ）と白値（８）の間に表示装置（６）上に灰色値が無い
   ことによって結像寸法の正確な調整を示す特許請求の範
   囲第１項記載の光学系の結像品質を表示する方法。 ４、　　／Ｒ７ｅターンの各明線条および各暗線条がそ
   れぞれ１つのフォトセンサ（４）上に結像され、純粋な
   黒値（７）と白値（８）の間に発生した灰色値により結
   像ユニット（３）の歪みの大きさを示す特許請求の範囲
   第１項記載の光学系の結像品質を表示する方法。 ５、黒値（７）と白値（８）の比によりコントラスト伝
   達度Ｋに比例する大きさを示す特許請求の範囲第１項記
   載の光学系の結像品質を表示する方法。 ６、　白値（８）が本来の輝度分布と結像ユニット（３
   ）による口径食を示す特許請求の範囲第１項記載の光学
   系の結像品質を表示する方法。 ７、照明体と原画を用いて光学系の結像品質を表示する
   装置において、回転可能および／または摺動可能なフォ
   トセンサ（４）の装置が設けられており、フォトセンサ
   （４）の信号から黒値、灰色値および白値を検出するた
   めに評価段（５）が設けられており、測定値を表示する
   ために表示装置（６）が設けられていることを特徴とす
   る光学系の結像品質を表示する装置。 ８、　フォトセンサ（４）の配列が線状〒ある特許請求
   の範囲第７項記載の光学系の結像品質を表示する装置０ ９、　フォトセンサ（４）の□配列がマトリクス状に配
   列されている特許請求の範囲第７項記載の光学系の結像
   品質を表示する装置。 １０、　　フォトセンサ（４）の線状配列がＣ０Ｄ−列
   〒ある特許請求の範囲第７項記載の光学系の結像品質を
   表示する装置。