JP6322952B2 - Wavefront measuring apparatus and wavefront measuring method - Google Patents
Wavefront measuring apparatus and wavefront measuring method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6322952B2 JP6322952B2 JP2013222011A JP2013222011A JP6322952B2 JP 6322952 B2 JP6322952 B2 JP 6322952B2 JP 2013222011 A JP2013222011 A JP 2013222011A JP 2013222011 A JP2013222011 A JP 2013222011A JP 6322952 B2 JP6322952 B2 JP 6322952B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- pixels
- wavefront
- light
- partial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 23
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 17
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Description
この発明は、シャックハルトマン方式の波面計測装置及び波面計測方法に関するものである。 The present invention relates to a Shack-Hartmann wavefront measuring apparatus and a wavefront measuring method.
シャックハルトマン方式の波面計測装置は、多数の小レンズ(レンズレット)を格子状に配列したレンズレットアレイに光波を入射させることによって、多数の集光スポットが配列した像を生成させる。次にシャックハルトマン方式の波面計測装置は、この集光スポットが配列された像を画像信号に変換し、その結像パターンから波面の凹凸分布を演算する。シャックハルトマン方式の波面計測装置は、演算を行う際には、多数の結像点の一つ一つの座標を画素寸法以下の精度で検出し、どの集光スポットの座標がどのレンズレットによりもたらされたのか対応付けを行う。シャックハルトマン方式の波面計測装置が、対応付けを行うにあたっては、特定のレンズレットと画像上の特定領域を1対1に対応させる処理テーブルを持つ方式が一般的に用いられている。ただし、この方式では、1対1に対応させている。このため、任意のレンズレットは自身に対応する特定領域から集光スポットをはみ出してはならない。この結果、この方式では、計測できる波面歪のダイナミックレンジが制限される。
このような問題に対し、例えば、特許文献1では、倍率の異なる2組のレンズレットアレイを設けてダイナミックレンジ(波面歪の凹凸の高さの分解能に対する比)を向上させる方法が開示されている。
The Shack-Hartmann wavefront measuring apparatus generates an image in which a large number of focused spots are arranged by making a light wave incident on a lenslet array in which a large number of small lenses (lenslets) are arranged in a lattice pattern. Next, the Shack-Hartmann wavefront measuring apparatus converts the image on which the focused spots are arranged into an image signal, and calculates the uneven distribution of the wavefront from the imaging pattern. When calculating, the Shack-Hartmann wavefront measuring device detects the coordinates of each of the many imaging points with an accuracy that is less than the pixel size, and the coordinates of which condensing spots are caused by which lenslets. The correspondence is done. When the Shack-Hartmann wavefront measuring apparatus performs the association, a method having a processing table that associates a specific lenslet with a specific area on an image is generally used. However, in this method, one-to-one correspondence is made. For this reason, an arbitrary lenslet should not protrude a condensing spot from a specific region corresponding to itself. As a result, this method limits the dynamic range of wavefront distortion that can be measured.
For example,
従来のシャックハルトマン方式の波面計測装置および波面計測方法では、より大きな波面の歪にも対応できるよう、ダイナミックレンジの拡大を行っている。しかし、従来のシャックハルトマン方式の波面計測装置では、対応可能となる波面の歪が大きくなればなるほど、撮影された集光スポットの明暗差がより大きくなる傾向がある。このため、従来のシャックハルトマン方式の波面計測装置では、ノイズの影響を受けやすくなり、波面の演算精度が悪化するという課題があった。 In the conventional Shack-Hartmann wavefront measuring apparatus and wavefront measuring method, the dynamic range is expanded so as to cope with larger distortion of the wavefront. However, in the conventional Shack-Hartmann wavefront measuring apparatus, the greater the distortion of the wavefront that can be handled, the greater the difference in brightness between the captured light spots. For this reason, the conventional Shack-Hartmann wavefront measuring apparatus is susceptible to noise, and there is a problem that the calculation accuracy of the wavefront deteriorates.
この発明は、上記のような問題点を解消する為になされたものであり、高精度な波面計測を可能とする波面計測装置および波面計測方法の提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a wavefront measuring apparatus and a wavefront measuring method that enable highly accurate wavefront measurement.
本発明の波面計測装置は、
複数のレンズが配列され、光を集光するレンズレットアレイと、この光の露光時間を制御する露光時間制御手段と、前記レンズレットアレイが集光した光を画像に変換する撮像手段と、撮像手段で変換された画像に基づいて、光の波面形状を出力する信号処理手段とを備え、
前記撮像手段は、
前記露光時間制御手段が制御する露光時間に基づいて、前記集光された光を連続する画像に変換し、
前記変換された画像から、ピークが閾値を越えており、かつ、階調の上限を超えていない集光スポットに属する画素を抽出して部分画像を生成し、
前記画素の連結性に基づき、前記部分画像に対し、ラベルを付与し、
前記ラベルが同一である前記画素の集合に対し、輝度の重みを付けた重心座標を求め、
前記重心座標を中心に所定のサイズ、形状の部分領域を定義し、
前記部分領域内の画素に対し、前記閾値より小さい閾値を越えた輝度を有する画素を抽出することで、信号雑音比が所定の条件を満足しない画素を除去し、
前記部分画像の複数のフレームにおいて、集光スポットが重複していた場合、信号雑音比が高い方を残して、
残された前記部分画像を一つの画像に合成し、
前記信号処理手段は、
前記合成された画像を使って、前記撮像手段が受光した光の波面形状を出力するものである。
The wavefront measuring apparatus of the present invention is
A lenslet array in which a plurality of lenses are arranged to collect light, an exposure time control means for controlling the exposure time of the light, an imaging means for converting the light collected by the lenslet array into an image, and imaging Signal processing means for outputting the wavefront shape of light based on the image converted by the means,
The imaging means includes
Based on the exposure time controlled by the exposure time control means, the condensed light is converted into a continuous image,
From the converted image, a partial image is generated by extracting pixels belonging to a focused spot whose peak exceeds a threshold and does not exceed the upper limit of gradation,
A label is given to the partial image based on the connectivity of the pixels,
For the set of pixels having the same label, find a barycentric coordinate weighted with luminance,
Define a partial area of a predetermined size and shape around the barycentric coordinates,
By extracting pixels having a luminance exceeding a threshold smaller than the threshold for pixels in the partial area, pixels whose signal-to-noise ratio does not satisfy a predetermined condition are removed,
In a plurality of frames of the partial image, if the condensing spots overlap, leaving the one with the higher signal-to-noise ratio,
Combining the remaining partial images into one image,
The signal processing means includes
Using said combined image, wherein the imaging means and outputs a wavefront shape of the light receiving light.
本発明によれば、高精度な波面計測が可能となる。 According to the present invention, highly accurate wavefront measurement can be performed.
実施の形態1
図1はこの発明による波面計測装置の構成を示す構成図である。図1において1は計測対象である光の波面、2は波面計測装置の波面検出部、3は波面検出部を構成するレンズレットアレイ、4は波面計測装置を構成する撮像手段、5は波面計測装置の信号処理部、6は波面検出部2から信号処理部5に向けて出力される画像信号、5Aは画像信号6を信号処理部5に取り込むフレームグラバ、7は信号処理部5から撮像手段4へ出力される制御信号である。波面検出部2は従来のシャックハルトマンセンサと同一の原理により、光の波面1から多数の集光スポットが配列した画像信号6を出力する。信号処理部5は例えばWindows(登録商標)やLINUX(登録商標)といったオペーレーティングシステムが動作する計算機であり、画像信号を計算機のストレージ(ハードディスク等)に格納するためのインターフェースであるフレームグラバ5Aを搭載している。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a wavefront measuring apparatus according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a wavefront of light to be measured, 2 is a wavefront detection unit of a wavefront measurement device, 3 is a lenslet array constituting the wavefront detection unit, 4 is an imaging means constituting the wavefront measurement device, and 5 is wavefront measurement. A signal processing unit of the apparatus, 6 is an image signal output from the
図2は光の波面1の歪が小さい場合の画像信号6である集光スポットパターン6Bを模式的に示す図である。光の波面1の歪が小さい故、個々の集光スポットの明るさは均一である。一方、波面の歪みの凹凸差が大きい場合、個々の集光スポットで明るさのばらつきが大きくなる。図3は光の波面1の歪が大きい場合の画像信号6である集光スポットパターン6Aを模式的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a
以下、説明をわかりやすくするため、2次元の画像上の1ラインの光の強度分布を使って説明する。なお、光の強度分布とは、波面計測装置に入力されてくる光の強度分布をいう。図4は図3のA、A’で示した点線上の強度分布を示すラインプロファイルである。縦軸は強度を表し、横軸が位置を表す。10、11は画像信号6Aの階調の上限、下限を示すラインである。12は画像信号6Aのラインプロファイルである。ラインプロファイル12において、集光スポットが存在する場所に複数のピークが立っている。集光スポット以外の場所でも撮像手段の電気回路で生じたノイズのため強度プロファイルはゼロにはならない。このノイズは集光スポットのピークにも含まれている。従って、集光スポットのピークがある一定のレベル以下となると、ノイズの影響を受け、SN比(Signal−Noise Ratio、以下SN比と呼ぶ)が悪化し、所定の精度の計測ができなくなる。13はSN比に依存する波面の測定値の精度を保証するピークの下限値を示す閾値である。つまり、13は信号処理部5が計測精度を保証できる予め定められた値を示す。
閾値13は、システムに要求される精度によって設定されるものであり、例えばSN比20倍程度に設定する。図4の例では、9個の集光スポットのうち、ピークが閾値13を超える集光スポットは2個しかなく、所望の計測精度が得られていない状態を示す。
Hereinafter, in order to make the description easy to understand, description will be made using the intensity distribution of one line of light on a two-dimensional image. The light intensity distribution refers to the light intensity distribution input to the wavefront measuring apparatus. FIG. 4 is a line profile showing the intensity distribution on the dotted line indicated by A and A ′ in FIG. The vertical axis represents intensity, and the horizontal axis represents position.
The
図9は、図1に示す本実施の形態における波面計測装置の構成をより詳細に説明するための詳細ブロック図である。図9において、波面検出部2、レンズレットアレイ3、信号処理部5、画像信号6、制御信号7は図1と同一である。図9において、40は露光時間可変手段、50は複数データ格納保存部、51は画像切り出し部、52は画像合成部、53は波面演算部である。
FIG. 9 is a detailed block diagram for explaining the configuration of the wavefront measuring apparatus in the present embodiment shown in FIG. 1 in more detail. In FIG. 9, the
本発明の実施の形態1においては、撮像手段4は例えばCCDカメラ(Charge−Coupled Device Camera)、またはCMOSイメージセンサ(CMOS Image Sensor)のような二次元撮像素子を用いている。このような撮像手段4は撮像の露光時間を変化させることで、明るさの異なる複数の画像を取得することが可能である。
信号処理部5は、撮像した画像が図3,及び図4に示すように計測精度を保証できない画像であることを自動で検出するようにあらかじめプログラムされている。
例えば、ピークが図4から図7に示す閾値13を超えない集光スポットが一つでも存在した場合、または、ピークが階調の上限11を超える集光スポットが一つでも存在した場合、それは保障できない画像であると判定してもよい。
このような場合、信号処理部5は撮像手段4に対し、連続的に露光時間を増加させるように制御信号7を送信しつつ、撮像手段4から複数フレームの画像を取得する。
In the first embodiment of the present invention, the
The
For example, when there is even one condensed spot whose peak does not exceed the
In such a case, the
ここではプログラムが図4に示す画像に基づき選定した3種類の異なる露光時間を用いることにより、ぞれぞれの露光時間の値ごとに、合計3枚の画像を取得した場合について説明する。
図5、図6、図7は露光時間が異なり且つ時間的に連続して取得した集光スポット画像のラインプロファイルを示す。図5、図6、図7中の10、11、13は図4と同じであり、図5の12A、図6の12B、図7の12Cは各々異なる露光時間(以下、M0、M1、M2と呼ぶ)により撮像された集光スポット像のラインプロファイルである。
Here, a case where a total of three images are acquired for each exposure time value by using three different exposure times selected by the program based on the image shown in FIG. 4 will be described.
5, FIG. 6, and FIG. 7 show the line profiles of the focused spot images acquired at different exposure times and continuously in time. 5, 11 and 13 in FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7 are the same as FIG. 4, 12A in FIG. 5, 12B in FIG. 6, and 12C in FIG. 7 are different exposure times (hereinafter referred to as M0, M1, M2). This is a line profile of a focused spot image picked up by (1).
露光時間M0、M1、M2を設定する方法として、例えば、撮像手段4で設定可能な露光時間の範囲を10段階に分割し、それぞれの露光時間で測定を行い、最も低いピークの集光スポットのピークが閾値13と階調の上限11の間に入る場合の露光時間をM0とし、最も高いピークの集光スポットのピークが閾値13と階調の上限11の間に入る場合の露光時間をM2、M0とM2の中間値をM1としてもよい。また、測定中に、露光時間にM0を用いてもピークが閾値13を超えない集光スポットが発生した場合、または逆に露光時間にM2を用いてもピークが階調の上限11を超えてしまう集光スポットが現れた場合、M0またはM2の値を自動的に増減させることで、リアルタイムに対応できるようにしてもよい。
As a method for setting the exposure times M0, M1, and M2, for example, the range of the exposure time that can be set by the imaging means 4 is divided into 10 stages, and measurement is performed at each exposure time. The exposure time when the peak falls between the
図10は、図5、図6、図7で示した複数の露光時間の異なる画像信号を取得し、これら画像信号に基づき波面計測結果を出力するための装置の動作、及び流れを示すフローチャートである。例えば、図5は露光時間M0、図6は露光時間M1、図7は露光時間M2を用いた場合とする。
(ステップ1)
複数データ格納保存部50が、露光時間可変手段40に対し、露光時間の設定を行うための制御信号7を送る。制御信号7を受け取った露光時間可変手段40は、撮像手段4の露光時間の設定を行う(1300)。
撮像手段4は、設定された露光時間を用いた撮像画像を出力する。撮像手段4から送られてくる画像信号6を複数データ格納保存部50が受け取り、ストレージに格納する(1310)。
(ステップ2)
次に、画像切り出し部51が、ストレージに格納された画像信号6から、ピークが閾値13を超えており、かつ、階調の上限11を超えていない集光スポットに属する画素を抽出する。その後、画像切り出し部51は、抽出された集光スポットを部分画像として切り出し、ストレージに格納する(1320)。図5、図6、図7の例では、12A、12B、12Cの太線で示した部分が抽出された集光スポット(部分画像)に相当する。
複数データ格納保存部50が、全ての露光時間(ここの例ではM0、M1、M2の全て)に対して処理を完了したか確認を行う(1330)。
完了していない場合は、露光時間の設定(1300)から部分画像の生成、格納(1320)までの処理を繰り返す。
(ステップ3)
完了した場合、次に画像合成部52が、ストレージに格納された部分画像の合成を行う(1340)。図5、図6、図7の、12A、12B、12Cの太線で示した部分を図8のように合成する。
(ステップ4)
次に、波面演算部53が、画像合成部52で合成された画像に対し、従来の波面計測装置と同様の信号処理を行うことによって、波面の演算出力を行う。
FIG. 10 is a flowchart showing the operation and flow of the apparatus for acquiring a plurality of image signals with different exposure times shown in FIGS. 5, 6, and 7 and outputting a wavefront measurement result based on these image signals. is there. For example, assume that the exposure time M0 is used in FIG. 5, the exposure time M1 is used in FIG. 6, and the exposure time M2 is used in FIG.
(Step 1)
The multiple data storage / save
The
(Step 2)
Next, the image cutout unit 51 extracts, from the
The multiple data storage / saving
If not completed, the processes from the setting of the exposure time (1300) to the generation and storage (1320) of the partial image are repeated.
(Step 3)
If completed, the
(Step 4)
Next, the
部分画像を重ね合わせた際、重なりが生じた場合には、以後の波面演算部53で最も精度の高い演算が行える画素を選択する。例えば、重複した画素の輝度を比較し、輝度の最も高いものを選択しても良い。
If overlapping occurs when the partial images are overlapped, a pixel that can perform the most accurate calculation in the subsequent
本発明の実施の形態1における波面計測装置および波面計測方法は以上述べたように構成されているため、以下に述べる効果を奏する。
1枚の画像において、集光スポット毎に輝度値が大きく異なる画像しか得られない状態においても、複数の画像を用いることで、集光スポット毎の輝度値のばらつきを低減でき、従って高精度な波面計測が可能となる。
Since the wavefront measuring apparatus and the wavefront measuring method according to
Even in a state where only one image having a brightness value greatly different for each condensing spot can be obtained in one image, the use of a plurality of images can reduce variation in the brightness value for each condensing spot, and thus high accuracy. Wavefront measurement is possible.
実施の形態2
実施の形態1では、露光時間を変化させて複数フレームの画像を取得していたが、取得した画像の明るさを可変できるのであれば、他の手段を用いてもよい。例えば、測定対象である光がレーザー光である場合は、レーザー光を可変させても良い。また、透過光を減衰させる可変アッテネータを用いてもよい。
本実施の形態における波面計測装置のブロック図を図11に示す。図11は、図9の露光時間可変手段40の代わりに、光強度制御装置41を有する。
本実施の形態における、波面計測結果を出力するための信号処理の流れを示すフローチャートを図12に示す。
図12は、図10のフローチャートにおいて、露光時間の設定を行っていた1300の処理を露光時間の設定を行う処理1301に置き換え、全露光時間パターンの終了判定を行う1330の処理を1331に置き換えたものである。
In the first embodiment, an image of a plurality of frames is acquired by changing the exposure time, but other means may be used as long as the brightness of the acquired image can be varied. For example, when the light to be measured is laser light, the laser light may be varied. A variable attenuator that attenuates transmitted light may also be used.
A block diagram of the wavefront measuring apparatus in the present embodiment is shown in FIG. FIG. 11 has a light
FIG. 12 is a flowchart showing a signal processing flow for outputting the wavefront measurement result in the present embodiment.
FIG. 12 is a flowchart of FIG. 10, in which the processing of 1300 for setting the exposure time is replaced with the processing for setting the
実施の形態3
本発明の実施の形態1においては、複数の露出の異なる画像から任意の閾値13を超えた画素を抽出して1枚の画像に合成していた。しかし、集光スポットのピークが閾値13とほぼ一致しているような場合、集光スポットを構成する画素数が少なく演算精度が悪化する問題が生ずる。本発明の実施の形態3では、この問題を改善するものである。
In
図13は本発明の実施の形態3における集光スポット画像を抽出するアルゴリズムを説明するための説明用図である。図13において、30は画像信号6Aの一部を拡大し、かつ閾値13を超える部分を同色で表示した二値画像、32は二値画像30の閾値13を超えた画素、31は閾値13以下であるが、信号処理において所定の精度を得るために必要な画素である。
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an algorithm for extracting a focused spot image according to
次に信号処理内容を説明する。図14は図5、図6、図7で示した複数の画像信号から、波面計測結果を出力するための装置の動作、及び信号処理の流れを示すフローチャートである。ステップ1では、図5、図6、図7で示した複数の画像信号をそれぞれ信号処理部5のストレージに格納する。ステップ2Aでは抽出した部分画像に対し、画素の連結性に基づき、ラベルを付与する。ここで「画素の連結性」とは、隣合う画素が共に閾値13を超えていた場合は同じ集光スポットを構成する画素であると判断することをいう。ステップ2Aの処理の結果n個の集光スポットが検出された場合は、n個のラベルが付与された画素が抽出される。ここでは、このラベルをSk(k=1〜n)とする。次に、ステップ2Bにおいては、ラベルSkを付与された画素に対し、輝度の重みをつけた座標の重心演算を行い、重心座標を求める。重心座標には画素のラベルSkを付与して記憶する。次にステップ2Cにおいては、ラベルSkを付与された重心座標を中心に所定のサイズ、形状の部分領域を定義し、ラベルSkを付与して記憶する。図13の32は正円で定義した場合の部分領域の例である。この部分領域のサイズ、形状は、集光スポットがどの程度広がりをもつかを、事前に測定、あるいは計算で求めておくことで定義することが可能である。次にステップ2Dでは、ステップ2Cにおいて記憶したラベルSkを付与した部分領域内の画素に対し、ある閾値33を超えた輝度をもつ画素を抽出する。閾値33は閾値13より小さく、かつ、ノイズレベルよりも大きく設定する。ステップ2Dにより、SN比(信号雑音比)が所定の条件を満足しない画素を除去することが可能となる。次にステップ2Eでは、ステップ2Dで抽出された部分画像を参照し、複数のフレームにおいて重複して抽出された集光スポットが無いか検索する。もし重複して検出された集光スポットがあった場合、SN比が高い方を残し、低い方を廃棄する。ステップ3では図5、図6、図7から抽出した画素を合成して1枚の画像を出力する。
Next, signal processing contents will be described. FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the apparatus for outputting a wavefront measurement result from the plurality of image signals shown in FIGS. 5, 6, and 7 and the flow of signal processing. In
本発明の実施の形態3における波面計測装置は以上述べたように構成されているため、以下に述べる効果を奏する。
1枚の画像において、集光スポット毎に輝度値が大きく異る画像しか得られない状態においても、複数の画像を用いることで、集光スポット毎の輝度値のばらつきを低減でき、従って高精度な波面計測が可能となる。
さらにまた、本発明の実施の形態1と比較し、所望の演算精度が得られない可能性を低くすることが可能である。
Since the wavefront measuring apparatus according to
Even in a state where only one image with a brightness value greatly different for each condensing spot can be obtained in one image, by using a plurality of images, it is possible to reduce variation in the brightness value for each condensing spot, and thus high accuracy. Wavefront measurement is possible.
Furthermore, it is possible to reduce the possibility that a desired calculation accuracy cannot be obtained as compared with the first embodiment of the present invention.
1 光の波面、2 波面検出部、3 レンズレットアレイ、4 撮像手段、5 信号処理部、5A フレームグラバ、6 画像信号、6A 歪が大きい場合の集光スポットパターン、6B 歪が小さい場合の集光スポットパターン、7 制御信号、10 画像信号の階調の上限、11 画像信号の階調の下限、12 画像信号6Aのラインプロファイル、12A 短い露出時間を用いた場合のラインプロファイル、12B 通常の露出時間を用いた場合のラインプロファイル、12C 長い露出時間を用いた場合のラインプロファイル、13 SN比に依存する精度を補償するピークの下限値を示す閾値、14 12Aと12Bと12Cを合成したラインプロファイル、30 二値画素、31 画素、32 部分領域、33 閾値13より小さく、かつ、ノイズレベルよりも大きく設定された閾値、40 露光時間可変手段、41 光強度制御装置、50 複数データ格納部、51 画像切り出し部、52 画像合成部、53 波面演算部
1 Wavefront of light, 2 Wavefront detector, 3 Lenslet array, 4 Imaging means, 5 Signal processor, 5A Frame grabber, 6 Image signal, 6A Condensing spot pattern when distortion is large, 6B Collection when distortion is small Light spot pattern, 7 Control signal, 10 Upper limit of gradation of image signal, 11 Lower limit of gradation of image signal, 12 Line profile of
Claims (2)
前記撮像手段は、
前記露光時間制御手段が制御する露光時間に基づいて、前記集光した光を連続する画像に変換し、
前記変換された画像から、ピークが閾値を越えており、かつ、階調の上限を超えていない集光スポットに属する画素を抽出して部分画像を生成し、
前記画素の連結性に基づき、前記部分画像に対し、ラベルを付与し、
前記ラベルが同一である前記画素の集合に対し、輝度の重みを付けた重心座標を求め、
前記重心座標を中心に所定のサイズ、形状の部分領域を定義し、
前記部分領域内の画素に対し、前記閾値より小さい閾値を越えた輝度を有する画素を抽出することで、信号雑音比が所定の条件を満足しない画素を除去し、
前記部分画像の複数のフレームにおいて、集光スポットが重複していた場合、信号雑音比が高い方を残して、
残された前記部分画像を一つの画像に合成し、
前記信号処理手段は、
前記合成された画像を使って、前記撮像手段が受光した光の波面形状を出力する
ことを特徴とする波面計測装置。 A lenslet array in which a plurality of lenses are arranged to collect light; an exposure time control unit that controls an exposure time of the light; an imaging unit that converts light collected by the lenslet array into an image; Signal processing means for outputting the wavefront shape of light based on the image converted by the imaging means,
The imaging means includes
Based on the exposure time controlled by the exposure time control means, the condensed light is converted into a continuous image,
From the converted image, a partial image is generated by extracting pixels belonging to a focused spot whose peak exceeds a threshold and does not exceed the upper limit of gradation ,
A label is given to the partial image based on the connectivity of the pixels,
For the set of pixels having the same label, find a barycentric coordinate weighted with luminance,
Define a partial area of a predetermined size and shape around the barycentric coordinates,
By extracting pixels having a luminance exceeding a threshold smaller than the threshold for pixels in the partial area, pixels whose signal-to-noise ratio does not satisfy a predetermined condition are removed,
In a plurality of frames of the partial image, if the condensing spots overlap, leaving the one with the higher signal-to-noise ratio,
Combining the remaining partial images into one image,
The signal processing means includes
A wavefront measuring apparatus that outputs a wavefront shape of light received by the imaging means using the synthesized image.
複数のレンズで構成されたレンズレットアレイが集光する光の露光時間を複数設定し、前記設定された露光時間を用いて画像をそれぞれ出力するステップ1と、前記出力したそれぞれの画像からピークが閾値を越えており、かつ、階調の上限を超えていない集光スポットに属する画素を抽出して部分画像を生成するステップ2と、
前記画素の連続性に基づき、前記部分画像に対し、ラベルを付与するステップ2Aと、
前記ラベルが同一である前記画素の集合に対し、輝度の重みを付けた重心座標を求めるステップ2Bと、
前記重心座標を中心に所定のサイズ、形状の部分領域を定義するステップ2Cと、
前記部分領域内の画素に対し、前記閾値より小さい閾値を越えた輝度を有する画素を抽出することで、信号雑音比が所定の条件を満足しない画素を除去するステップ2Dと、
前記部分画像の複数のフレームにおいて、集光スポットが重複していた場合、信号雑音比が高い方を残すステップ2Eと、
残された前記部分画像を一つの画像に合成するステップ3と、前記合成画像から光の波面を演算するステップ4とを備えたことを特徴とする波面計測方法。 In the Shack-Hartmann method of wavefront measurement,
A plurality of exposure times of light collected by a lenslet array composed of a plurality of lenses are set, and an image is output using each of the set exposure times, and a peak is generated from each of the output images. A step 2 for generating a partial image by extracting pixels belonging to a condensing spot that exceeds a threshold and does not exceed an upper limit of gradation;
Step 2A for applying a label to the partial image based on the continuity of the pixels;
Determining a barycentric coordinate weighted with luminance for the set of pixels having the same label; and
Defining a partial area of a predetermined size and shape around the barycentric coordinates;
Step 2D for removing pixels whose signal-to-noise ratio does not satisfy a predetermined condition by extracting pixels having luminance exceeding a threshold value smaller than the threshold value for pixels in the partial region;
In a plurality of frames of the partial image, if the condensing spots overlap, step 2E that leaves a higher signal-to-noise ratio;
A wavefront measuring method comprising: step 3 for combining the remaining partial images into one image; and step 4 for calculating a wavefront of light from the combined image.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013222011A JP6322952B2 (en) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | Wavefront measuring apparatus and wavefront measuring method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013222011A JP6322952B2 (en) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | Wavefront measuring apparatus and wavefront measuring method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015083934A JP2015083934A (en) | 2015-04-30 |
JP6322952B2 true JP6322952B2 (en) | 2018-05-16 |
Family
ID=53047605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013222011A Active JP6322952B2 (en) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | Wavefront measuring apparatus and wavefront measuring method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6322952B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108775965B (en) * | 2018-08-07 | 2019-11-12 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | A kind of wavefront measuring method |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0915057A (en) * | 1995-06-26 | 1997-01-17 | Mitsubishi Electric Corp | Wave front sensor and wave front measuring method |
JP2004317375A (en) * | 2003-04-17 | 2004-11-11 | Nikon Corp | Determination method and measuring instrument for shape of beam and light intensity distribution in beam, wave front measuring instrument, regulation method for image-focusing optical system, and manufacturing method for exposure device |
US20060126019A1 (en) * | 2004-12-10 | 2006-06-15 | Junzhong Liang | Methods and systems for wavefront analysis |
JP3974634B2 (en) * | 2005-12-27 | 2007-09-12 | 京セラ株式会社 | Imaging apparatus and imaging method |
JP2009162614A (en) * | 2008-01-07 | 2009-07-23 | Mitsubishi Electric Corp | Optical wavefront measuring apparatus |
JP2010243158A (en) * | 2009-04-01 | 2010-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | Device for measuring wave front |
JP5988643B2 (en) * | 2012-03-26 | 2016-09-07 | キヤノン株式会社 | Measuring device, measuring method, and optical component manufacturing method |
-
2013
- 2013-10-25 JP JP2013222011A patent/JP6322952B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015083934A (en) | 2015-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9451150B2 (en) | Image capturing apparatus comprising focus detection, and method for controlling the same | |
JP5567922B2 (en) | Image processing apparatus and control method thereof | |
US9204031B2 (en) | System and method for performing auto-focus process | |
JP5298638B2 (en) | Image processing apparatus, imaging apparatus, correction coefficient calculation method, and image processing program | |
JP2015138200A5 (en) | Focus adjustment device and focus adjustment method | |
US9071766B2 (en) | Image capturing apparatus and control method thereof | |
JP2014138290A (en) | Imaging device and imaging method | |
JP2014150466A5 (en) | ||
JP2014045352A5 (en) | ||
JP2019135839A5 (en) | ||
US20190273845A1 (en) | Vibration monitoring of an object using a video camera | |
JPWO2021106529A5 (en) | ||
JP2017158018A (en) | Image processing apparatus, control method of the same, and imaging apparatus | |
JP2015142364A (en) | Image processing device, imaging apparatus and image processing method | |
JP6322952B2 (en) | Wavefront measuring apparatus and wavefront measuring method | |
JP2015018084A5 (en) | Imaging apparatus, camera system, and image processing method | |
JP2010206722A (en) | Image processing apparatus and image processing method, and, imaging apparatus | |
JP6362070B2 (en) | Image processing apparatus, imaging apparatus, image processing method, program, and storage medium | |
JP6348883B2 (en) | Image capturing apparatus, image capturing method, and computer program | |
JP5167614B2 (en) | Distance image generating apparatus, distance image generating method and program | |
JP7373297B2 (en) | Image processing device, image processing method and program | |
JP6272099B2 (en) | Image processing apparatus, control method, and program | |
JP2017017551A (en) | Image processing device and image processing method | |
JP6566800B2 (en) | Imaging apparatus and imaging method | |
JP2007266787A (en) | Imaging apparatus provided with process for making excessive-noise pixel usable |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160930 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170627 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170630 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170823 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20180116 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180215 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20180223 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180313 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180326 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6322952 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |