(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージングセンサのぼけ較正のためのシステムであって、
前記システムは、
固定された相対的な位置を備える複数の点状オブジェクトを具備する既知の目標パターンを有する、目標と、
前記イメージングセンサの視界(ＦＯＶ)内に前記既知の目標パターンの少なくとも一部分を投影する、投影要素と、
前記ＦＯＶを横切って前記既知の目標パターンを移動させるように構成されている、制御装置と、
前記イメージングセンサの前記ＦＯＶにおいて見られる、前記移動している既知の目標パターンの複数の画像の複数のフレームを取り込み、画像データ出力を生成する、画像取り込み要素と、
を具備し、
ここで、前記制御装置は、前記ＦＯＶを横切って前記既知の目標パターンを移動させ、異なる複数のピクセル位相において異なる複数のフレームを横切る前記既知の目標パターンを提示するように構成されており、
次に、前記画像取り込み要素からの前記画像データ出力が処理され、前記取り込まれた複数のフレームから生成された高解像度の合成画像から、点広がり関数（ＰＳＦ）の形状を表す複数のデータプロダクトを生成する、システム。
【請求項２】
イメージングセンサのぼけ較正のためのシステムであって、
前記システムは、
固定された相対的な位置を備える複数の点状オブジェクトを具備する既知の目標パターンを有する、目標と、
前記イメージングセンサの視界(ＦＯＶ)内に前記既知の目標パターンの少なくとも一部分を投影する、投影要素と、
前記ＦＯＶを横切って前記既知の目標パターンを移動させるように構成されている、制御装置と、
前記イメージングセンサの前記ＦＯＶにおいて見られる、前記移動している既知の目標パターンの複数の画像の複数のフレームを取り込み、画像データ出力を生成する、画像取り込み要素と、
ここで、前記制御装置は、前記ＦＯＶを横切って前記既知の目標パターンを移動させ、異なる複数のピクセル位相において異なる複数のフレームを横切る前記既知の目標パターンを提示するように構成されており、
次に、前記画像取り込み要素からの前記画像データ出力が処理され、前記取り込まれた複数のフレームから生成された高解像度の合成画像から、点広がり関数（ＰＳＦ）の形状を表す複数のデータプロダクトを生成する、
前記画像取り込み要素から生成された前記画像データ出力を処理するように構成されている、データ処理要素と、
を具備し、
前記データ処理要素は、
前記画像データ出力のビデオの各フレームにおける、前記ＦＯＶを横切る前記既知の目標パターンの全体的なシフトを決定し、
前記画像データ出力のビデオの各フレームにおいて観察される複数の点状オブジェクトを、前記既知の目標パターンに基づく前記既知の目標パターンの対応する複数の点状オブジェクトに関連付け、
異なる複数の位置において得られた同じ複数の点状オブジェクトの異なる複数の画像を組み合わせることによって、前記複数の点状オブジェクトのうちの１つ以上の点状オブジェクトに対して、サブピクセル解像度の１つ以上の合成画像を生成し、
ここで、サブピクセル解像度の各合成画像は、前記高解像度の合成画像内において、前記画像における前記点状オブジェクトの、フルピクセルのシフトとサブピクセルの位相とを含む、相対的な位置に従って効率的に配置され、
前記合成画像から前記ＰＳＦの形状を表す複数のデータプロダクトを作成する、
ように構成されている、システム。
【請求項３】
前記システムは、複数のサンプルの近隣を利用し、前記高解像度の合成画像における誤差を減少させ、各点状オブジェクトに対するＰＳＦに近似するものを作るように更に構成されている、請求項２のシステム。
【請求項４】
前記複数の異なるピクセル位相は、各フレーム内の複数の点状オブジェクトの異なるサブピクセルの部分的な位置である、請求項２のシステム。
【請求項５】
ミラー、を更に具備し、
前記制御装置は、前記ミラー１０８を制御し傾斜させることによって、前記ＦＯＶを横切って前記既知の目標パターンを移動させるように構成されている、請求項１のシステム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記イメージングセンサの動きを制御することによって、前記ＦＯＶを横切って前記既知の目標パターンを移動させるように構成されている、請求項１のシステム。
【請求項７】
前記投影要素は、前記イメージングセンサの前記ＦＯＶ内に前記既知の目標パターンの少なくとも一部分を投影するように、複数の光線を平行にするコリメータ、を含む、請求項１のシステム。
【請求項８】
作成される前記複数のデータプロダクトは、前記ＦＯＶの中の１つ以上の位置におけるぼけを減少させる又は無くすために、前記イメージングセンサの最終品に使用するぼけ較正データ、を含む、請求項１のシステム。
【請求項９】
イメージングセンサのぼけ較正のためのシステムであって、
前記システムは、
固定された相対的な位置を備える複数の点状オブジェクトを具備する既知の目標パターンを有する、目標と、
前記イメージングセンサの視界(ＦＯＶ)内に前記既知の目標パターンの少なくとも一部分を投影する、投影要素と、
前記ＦＯＶを横切って前記既知の目標パターンを移動させるように構成されている、制御装置と、
前記イメージングセンサの前記ＦＯＶにおいて見られる、前記移動している既知の目標パターンの複数の画像の複数のフレームを取り込み、画像データ出力を生成する、画像取り込み要素と、
を具備し、
ここで、前記制御装置は、前記ＦＯＶを横切って前記既知の目標パターンを移動させ、異なる複数のピクセル位相において異なる複数のフレームを横切る前記既知の目標パターンを提示するように構成されており、
次に、前記画像取り込み要素からの前記画像データ出力が処理され、前記取り込まれた複数のフレームから生成された高解像度の合成画像から、点広がり関数（ＰＳＦ）の形状を表す複数のデータプロダクトを生成し、
前記既知の目標パターンは、前記既知の目標パターンのサブエリアから全体的な位置を決定することを可能にするように構成されている非対称なパターンである、システム。
【請求項１０】
前記既知の目標パターンの前記点状オブジェクトは、高められた位相ダイバーシティと集束とのために、前記既知の目標パターンの中心の近くにより広い間隔を有し、前記中心からより遠く離れるのに従ってより狭い間隔を有する、不規則な間隔を置いた複数の点を具備する、請求項９のシステム。
【請求項１１】
前記既知の目標パターンは、高められた位相ダイバーシティのために、素数のスリットを更に具備し、
前記スリットは、円状に配置されている、請求項９のシステム。
【請求項１２】
前記既知の目標パターンが前記ＦＯＶを横切って移動させられるときに、前記システムは、前記複数の点状オブジェクトの強度を変調するために、前記既知の目標パターンにチョッパ変調を適用するように構成されている、請求項２のシステム。
【請求項１３】
チョッパ変調された複数のフレームから、開チョッパの合成画像と、閉チョッパの合成画像と、を別個に生成し、非均一なスライドの背景の除去を可能にすることによって、前記移動している既知の目標パターンの複数の合成画像を生成し、
開チョッパの変調されたフレームの高解像度の合成画像と、閉チョッパの変調されたフレームの高解像度の合成画像とを整列させて、前記整列させられた複数のフレームを互いから差し引いて、前記非均一なスライドの背景の影響を除去し、前記ＰＳＦを取り込む、
ように更に構成されている、請求項１２のシステム。
【請求項１４】
前記複数のフレームの全体的調和を使用することによって、各フレームの使用における前記チョッパ変調の時間位相を識別し、
強度に基づいて遷移中の複数のフレームを識別し、
前記遷移中の複数のフレームを使用して、チョッパ位相をある期間にわたって識別し、
前記チョッパ位相に基づいて、十分に開いたフレームと閉じたフレームとを識別し、
開いた合成画像と閉じた合成画像との差異から、前記ＰＳＦを決定する、
ように更に構成されている、請求項１３のシステム。
【請求項１５】
イメージングセンサのぼけ較正に使用する画像データ出力を生成する方法であって、
前記方法は、
前記イメージングセンサの視界(ＦＯＶ)を横切って既知の目標パターンを移動させ、異なる複数のピクセル位相において異なる複数のフレームを横切る前記既知の目標パターンを提示することと、
前記イメージングセンサの前記ＦＯＶにおいて見られる、移動している既知の目標パターンの複数の画像の複数のフレームを取り込み、画像データ出力を生成することと、
ここで、次に、前記画像データ出力が処理され、取り込まれた複数のフレームから生成された高解像度の合成画像から、点広がり関数（ＰＳＦ）の形状を表す複数のデータプロダクトを生成する、
を含む、方法。
【請求項１６】
イメージングセンサのぼけ較正に使用する画像データ出力を生成する方法であって、
前記方法は、
前記イメージングセンサの視界(ＦＯＶ)を横切って既知の目標パターンを移動させ、異なる複数のピクセル位相において異なる複数のフレームを横切る前記既知の目標パターンを提示することと、
前記イメージングセンサの前記ＦＯＶにおいて見られる、移動している既知の目標パターンの複数の画像の複数のフレームを取り込み、画像データ出力を生成することと、
ここで、次に、前記画像データ出力が処理され、取り込まれた複数のフレームから生成された高解像度の合成画像から、点広がり関数（ＰＳＦ）の形状を表す複数のデータプロダクトを生成する、
前記イメージングセンサの前記ＦＯＶ内に前記既知の目標パターンの少なくとも一部分を投影することと、
ここで、前記既知の目標パターンは、固定された相対的な位置を備える複数の点状オブジェクトを具備する、
チョッパ変調を適用することによって、移動している目標のシーケンスを細断することと、
別個の、開チョッパの合成画像と、閉チョッパの合成画像と、を作ることと、
を含み、
前記ＰＳＦは、前記開チョッパの合成画像と前記閉チョッパの合成画像との差異から決定される、方法。
【請求項１７】
画像データ出力を処理し、イメージングセンサに対するぼけ較正データを生成する方法であって、
前記方法は、
前記画像データ出力の各フレームにおいて、前記イメージングセンサの視界(ＦＯＶ)を横切る目標パターンの全体的なシフトを決定することと、
各フレームにおいて観察される複数の点状オブジェクトを、既知の目標パターンに基づく前記既知の目標パターンの対応する複数の点状オブジェクトに関連付けることと、
異なる複数のピクセル位相において得られた同じ複数の点状オブジェクトの異なる複数の画像を組み合わせることによって、前記複数の点状オブジェクトのうちの１つ以上の点状オブジェクトに対して、サブピクセル解像度の１つ以上の合成画像を生成することと、
ここで、サブピクセル解像度の各合成画像は、高解像度の合成画像内において、前記画像における前記点状オブジェクトの、サブピクセルの位相を含む、相対的な位置に従って効率的に配置され、
前記合成画像から、点広がり関数（ＰＳＦ）の形状を表す複数のデータプロダクトを作成することと、
を含む、方法。
【請求項１８】
前記画像データ出力を生成する前に、チョッパ変調が、移動している目標のシーケンスに適用され、別個の、開チョッパの合成画像と、閉チョッパの合成画像とが生成され、
前記方法は、
前記開チョッパの合成画像と前記閉チョッパの合成画像との差異に少なくとも部分的に基づいて、前記ＰＳＦを決定すること、
を更に含み、
前記ＰＳＦは、前記ＦＯＶの中の１つ以上の場所におけるぼけの形状を特定する、請求項１７の方法。
【請求項１９】
複数のサンプルの近隣を利用し、前記高解像度の合成画像における誤差を減少させ、各点状オブジェクトに対するＰＳＦに近似するものを作ること、を更に含む、請求項１７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
政府の権利
本発明は、国防総省との契約番号ＨＱ０２７６−０８−Ｃ−０００１の下で米国政府の支援を受けて作成された。米国政府は、本発明にある特定の権利を有している。
【０００２】
優先権の主張
本出願は、２０１１年８月２２日に出願された米国特許出願シリアル番号第１２／２１４，６８３号に対して優先権の利益を主張している。米国特許出願シリアル番号第１２／２１４，６８３号の内容は、参照によって全体的にここに取り込まれている。
【０００３】
関連出願
本特許出願は、２０１１年２月５日に出願され、「ＯＰＴＩＣＡＬ  ＤＩＳＴＯＲＴＩＯＮ  ＣＡＬＩＢＲＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＥＬＥＣＴＲＯ−ＯＰＴＩＣＡＬ  ＳＥＮＳＯＲＳ（電気光学センサのための光学的歪みの較正）」という名称を有する、米国特許出願シリアル番号第１３／０２１，７２９号（代理人整理番号０７Ｗ１４５Ｄ）に関連している。
【０００４】
技術分野
幾つかの実施形態は、イメージングシステムに関する。幾つかの実施形態は、電気光学センサを含むイメージングセンサのぼけ較正（blur calibration）に関する。幾つかの実施形態は、宇宙天文学システム（space-astronomy system）に関する。幾つかの実施形態は、撃墜弾（kill vehicle）及び宇宙システム（space system）に関する。
【背景技術】
【０００５】
イメージングシステムに関する１つの問題は、イメージングシステムの光学素子（optic）と他のコンポーネントとに起因する画像のぼけ（blur）の量である。幾つかの応用は、イメージングシステムの、システムの点広がり関数(point-spread function, PSF)の精度測定を、原位置（in situ）で行なうことを要求する。これは、ピクセル解像度よりもはるかに高い解像度で、解像されていない(近点の)源（unresolved (near point) source）を測定することを要求することがあるので、非常に難しい。幾つかの場合には、イメージングセンサの視界(field-of-view, FOV)の全体にわたるＰＳＦにおける変化を測定することが更に必要であるかもしれず、ぼけ較正の問題を複雑にする。
【０００６】
要求される精度、又は、極低温真空（cryo-vacuum）状態における動作のような他の条件が、センサの全ＦＯＶを埋める精密な平行パターンを投影することを、実行不可能にする場合に、このぼけ較正の問題は、システムにおいて著しくより困難になる。極低温真空チャンバにおける電気光学センサをぼけ較正するために使用される従来のアプローチは、時間がかかり、費用がかかり、精度が限られていた。
【０００７】
従って、コストと較正時間とを減少させ且つぼけ較正データの精度を高めた、イメージングセンサの改善されたぼけ較正のためのシステム及び方法が、一般に必要とされている。更に、極低温真空状態において使用するのに適したイメージングセンサのぼけ較正のためのシステム及び方法が、必要とされている。
【発明の概要】
【０００８】
移動している複数の目標の集合（multi-target constellation）を使用する、電気光学センサのためのぼけ較正のシステム及び方法の実施形態が、全体的にここに記載されている。幾つかの実施形態では、イメージングセンサのぼけ較正は、イメージングセンサのＦＯＶを横切って既知の目標パターンを移動させ、異なるピクセル位相（pixel phase）において異なるフレームを横切る目標パターンを提示することと、イメージングセンサのＦＯＶにおいて見られる、移動している目標パターンの画像のフレームを取り込んで、画像データ出力を生成することと、を含む。次に、画像データ出力を処理し、取り込まれたフレームから生成された高解像度の合成画像から、点広がり関数(ＰＳＦ)の形状を表すデータプロダクト（data product）を生成することができる。
【０００９】
幾つかの実施形態では、移動している目標のシーケンスにチョッパ変調（chopper modulation）を適用し、別個の、開チョッパ（chopper-open）の合成画像と閉チョッパ（chopper-closed）の合成画像とを作る。開チョッパの合成画像と閉チョッパの合成画像との差異に基づいて、ＰＳＦを決定してもよい。ＰＳＦは、ＦＯＶの中の１つ以上の場所におけるぼけの形状を特定し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】幾つかの実施形態に従う、イメージングセンサのぼけ較正のためのシステムを示している。
【図２】幾つかの実施形態に従う、イメージングセンサのぼけ較正において使用する目標である。
【図３】幾つかの実施形態に従う、イメージングセンサのぼけ較正において使用する画像データ出力を生成する手順である。
【図４】幾つかの実施形態に従う、画像データ出力を処理し、イメージングセンサに対するぼけ較正データを生成する手順である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の記載と図面は、当業者が特定の実施形態を実行できるように、それらを十分に説明している。他の実施形態は、構造、論理、電気、プロセス、又は他の変更を取り込んでもよい。幾つかの実施形態の一部分と特徴が、他の実施形態の一部分と特徴に含まれても又はその代わりに置き換えられてもよい。請求項に示されている実施形態は、それらの請求項と同等の利用可能なものを全て含んでいる。
【００１２】
図１は、幾つかの実施形態に従って、イメージングセンサのぼけ較正のためのシステムを示している。システム１００は、イメージングセンサ１５０のような電気光学センサに対して、光学的ぼけ較正を行なうように構成され得る。システム１００は、イメージングセンサ１５０から画像データを取り込むぼけ較正サブシステム１５２と、ぼけ較正サブシステム１５２からの画像データ出力１１５を処理し、イメージングセンサ１５０(即ち、試験中のユニット(unit under test, OUT))に対するぼけ較正データを生成するデータ処理サブシステム１５４と、を含み得る。
【００１３】
ぼけ較正サブシステム１５２は、少なくとも１つの目標１０２と、投影要素１０６と、制御装置１１０と、画像取り込み要素１１２と、を含んでいる。目標１０２は、既知の目標パターン１０４を有し得る。既知の目標パターン１０４は、固定された相対的な位置を備える点状オブジェクト（point-like object）１０３の集合を具備する。投影要素１０６は、イメージングセンサ１５０のＦＯＶ内に目標パターン１０４のうちの少なくとも一部分を投影するように構成され得る。制御装置１１０は、ＦＯＶを横切って目標パターン１０４を移動させるように構成され得る。画像取り込み要素１１２は、イメージングセンサ１５０のＦＯＶにおいて見られる、移動している目標パターン１０４の画像１１３のフレーム(即ち、ビデオのフレーム)を取り込んで、画像データ出力１１５を生成するように構成され得る。制御装置１１０は、ＦＯＶを横切って目標パターン１０４を移動させ、異なるピクセル及び異なるピクセル位相において異なるフレームを横切る目標パターン１０４を提示するように構成され得る。
【００１４】
次に、画像取り込み要素１１２からの画像データ出力１１５は、データ処理要素１１６によって処理され、データプロダクト１１７を生成し得る。データプロダクト１１７は、取り込まれたフレームから生成された高解像度の合成画像からの点広がり関数(ＰＳＦ)の形状を表している。データ処理要素１１６は、後述でより詳しく説明されるように、画像取り込み要素１１２からの画像データ出力１１５を処理するように構成されたコンピュータシステム又はデータ処理システムであり得る。幾つかの実施形態では、データ処理要素１１６は、画像取り込み要素１１２から生成された画像データ出力１１５を処理するソフトウェアで構成され得る。
【００１５】
幾つかの実施形態では、画像取り込み要素１１２は、画像を取り込んで画像を記憶するように構成されたディジタル回路(ＣＣＤ)を含み得る。他には、画像取り込み要素１１２は、画像を取り込んで画像を記憶するのに適した磁気媒体又はフィルムのようなアナログ媒体を含み得る。
【００１６】
目標１０２がＦＯＶを横切って移動している間に、システム１００は、イメージングセンサ１５０のぼけ較正を可能にし、より効率的で正確なぼけ較正プロセスを提供する。幾つかの実施形態によると、システム１００は、極低温真空チャンバのようなチャンバにおけるイメージングセンサ１５０に対して、光学的なぼけ較正を行なうように構成され得る。
【００１７】
幾つかの実施形態では、データ処理要素１１６は、画像データ出力１１５のビデオの各フレームにおけるＦＯＶを横切る目標パターン１０４の全体的なシフトを決定するように構成され得る。（目標パターン１０４は既知の目標パターンであるので、）画像データ出力１１５のビデオの各フレームにおいて観察される点状オブジェクトは、目標パターン１０４の対応する点状オブジェクト１０３に関連付けられ得る。異なるピクセル位相において得られる同じ点状オブジェクトの異なる画像を組み合わせることによって、点状オブジェクト１０３のうちの１つ以上に対して、サブピクセル解像度の１つ以上の合成画像が生成され得る。サブピクセル解像度の各合成画像は、高解像度の合成画像内において、その画像における点状オブジェクト１０３の、そのサブピクセル位相を含む、その相対的な位置に従って効率的に配置され得る。これらの実施形態では、データ処理要素１１６は、ＰＳＦの形状を表すデータプロダクト１１７を、合成画像から作成するように構成され得る。ＰＳＦの形状は、ぼけを表す。作成されたデータプロダクト１１７は、イメージングセンサ１５０の最終品（end-item）に使用するぼけ較正データである。ぼけ較正データは、ＦＯＶの中の１つ以上の位置におけるぼけを無くし得る。
【００１８】
幾つかの実施形態では、同じ点状オブジェクト１０３の画像を、その画像におけるオブジェクトの(他の画像に対する)相対的な位置において、合成画像に適用し(即ち、合成画像内に配置し)、合成画像を生成する。幾つかの実施形態では、システム１００は、サンプルの近隣（neighborhood）を利用し、高解像度の合成画像における誤差を減少させ、各点状オブジェクトに対するＰＳＦに近似するもの（approximation）を作成するように構成され得る。サンプルの近隣の使用は、高解像度の合成画像におけるノイズの減少と、合成画像における誤差の減少(即ち、スロープは登録誤差の時間を決める（slope times the registration error）)とを提供する。
【００１９】
幾つかの実施形態では、同じ又は異なるサイズの異なる点状オブジェクト１０３の複数の画像を含み得る。これらの実施形態では、オブジェクトの相対的なずれは、分かっていることもあり、又は適切なパラメータとして計算されることもある。これらの実施形態では、各点状オブジェクトの複数の画像の各々が記録され得る。
【００２０】
異なるピクセル位相は、各フレーム内の点状オブジェクトの、異なるサブピクセルの部分的な位置（sub-pixel fractional position）である。アレイを横切って走査される場合に、異なるサブピクセルの部分的な位置を使用すると、異なる位相におけるピクセルに光を当てることができる。異なるピクセルとソーススポットとからの結果の組み合わせは、高い集合的な位相ダイバーシティ（high-collective phase diversity）を提供し、カメラ本来のピクセル空間の解像度を遥かに越えるように、画像のシーケンスの空間サンプリングを効率的に高める。これらの実施形態では、異なるピクセルで目標パターン１０４の同じエリアを観察するために、目標パターン１０４が異なるフレームを横切って走査されるように、利得とずれが計算され得る。
【００２１】
幾つかの実施形態では、ぼけ較正システム１５２は、ミラー１０８のような１つ以上のミラーを更に含み得る。これらの実施形態では、制御装置１１０は、ミラーのうちの１つ以上を制御し傾斜させることによって、ＦＯＶを横切って目標パターン１０４を移動させるように構成され得る。幾つかの実施形態では、制御装置１１０は、ミラーを制御することによってではなく、イメージングセンサ１５０の動きを制御することによって、ＦＯＶを横切って目標パターン１０４を移動させるように構成され得る。他の実施形態では、目標パターン１０４にＦＯＶを横切らせるように、目標１０２自体を制御してもよい。
【００２２】
幾つかの実施形態では、投影要素１０６は、イメージングセンサ１５０のＦＯＶ内に目標パターン１０４の少なくとも一部分を投影するように、光線を平行にするコリメータを含み得る。これらの実施形態では、平行にされた光線は、それを、目標１０２が無限であるか又は無限に近いかのように見せる。一般に、目標パターン１０４の全体がＦＯＶ内に留まる必要はないので、目標パターン１０４の一部分だけを、イメージングセンサ１５０のＦＯＶに投影してもよい。
【００２３】
幾つかの実施形態では、データ処理要素１１６によって作成されたデータプロダクト１１７は、イメージングセンサ１５０の最終品に使用するぼけ較正データであり得る。ぼけ較正データは、ＦＯＶの中の１つ以上の場所におけるぼけの形状を特定し得る。幾つかの場合において、理想的な点源（point source）に対する最初のピンホールのサイズの作用は、残りのパラメータへのパラメータ適合（parametric fit）を介してしばしば達成されるデコンボリューション(de-convolution)により、測定表面から取り除かれ得る。幾つかの実施形態では、ぼけ較正データは、ＦＯＶの中の全ての場所におけるぼけの形状を特定し得る。一般に、テストにおいて実際の点がサンプリングされた位置に対する、何らかの予め決定された場所におけるＰＳＦを記述するために、ぼけ較正データを操作（manipulate）してもよい。ＰＳＦがＦＯＶの全体にわたって実質的に一定である場合は、これは必要ないかもしれない。これらの実施形態では、ぼけ較正データは、単一のデータセット(即ち、画像データ出力１１５)から生成され得る。
【００２４】
図２は、幾つかの実施形態に従う、イメージングセンサのぼけ較正に使用する目標である。目標１０２は、(図１の)目標１０２に対応し得るものであり、既知の目標パターン１０４を有し得る。既知の目標パターン１０４は、固定された相対的な位置を備えた複数の点状オブジェクト１０３を具備し得る。幾つかの実施形態では、点状オブジェクト１０３は、目標パターン１０４(例えば、グリッド)で配置されているピンホールを備えたスライド２０７を使用して生成され得る個々の点光源（point sources of light）と、スライドの後ろの赤外線（infrared, IR）又は可視光線の源と、具備し得る。図２に示されている例示的な実施形態は、光源として黒体を使用する。他の実施形態では、光源は、コヒーレントであり得る。
【００２５】
幾つかの実施形態では、目標パターン１０４は、パターン１０４の中の十分に大きなサブエリアから全体的な位置を決定できるように構成されている非対称パターンであり得る。これらの実施形態では、目標パターン１０４は、複数の一意のサブパターンを具備し得る。
【００２６】
幾つかの実施形態では、目標パターン１０４の点状オブジェクト１０３は、高められた位相ダイバーシティと集束とのために、パターン１０４の中心近くにより広い間隔を有し、中心から更に遠くにより狭い間隔を有する、不規則な間隔を置いた点を具備してもよいが、これは必要条件ではない。
【００２７】
幾つかの実施形態では、目標パターン１０４は、高められた位相ダイバーシティのために、多数のスリット１０５を具備し得る。スライドの中央部によって吸収される放射熱の改善された導電熱移動のために、且つ、水平方向及び垂直方向の走査に対する高められた集束のために、スリットに傾斜又は角度を付けてもよく、スリットを円形に配置してもよい。幾つかの実施形態では、目標パターン１０４は、素数のスリット１０５を具備してもよいが、これは必要条件ではない。これらの実施形態では、サブピクセルの位置を正確に測定することをより容易にするために、スリット１０５は、解像された位相ダイバース基準（resolved phase-diverse reference）を提供し得る。
【００２８】
幾つかの実施形態では、目標パターン１０４は、点状オブジェクト１０３の六角形の輪（hexagonal ring）を具備し得る。これらの実施形態のうちの幾つかでは、各点までの半径は、中心からの距離と共に線形に減少し得る。点状オブジェクト１０３の六角形の輪の使用は、各フレームにおいて観察される点状オブジェクト１０３を、既知の目標パターン１０４の対応する点状オブジェクトに関連付けるのを助け得る。
【００２９】
幾つかの実施形態では、ＦＯＶを横切って目標パターン１０４を移動させるときに、点状オブジェクト１０３の強度を変調するために、目標パターン１０４にチョッパ変調を適用し得る。チョッパ変調は、点状オブジェクトの強度をオンとオフとにするオン−オフ変調を含んでもよいが、これは必要条件ではない。チョッパ変調を使用して、スライド２０７の背景(即ち、点状オブジェクトのない目標の一部分)を抑圧（suppress）してもよい。背景２０７は完全にゼロ又はフラットではないので、チョッパ変調を使用する必要があり得る。幾つかの実施形態では、制御装置１１０は、目標１０２におけるチョッパ変調の適用を制御し得る。
【００３０】
幾つかの実施形態では、システム１００は、ビデオのチョッパ変調されたフレームから、開チョッパの合成画像と閉チョッパの合成画像とを別個に生成し、非均一なスライドの背景を除去できるようにすることによって、移動している目標パターンの合成画像を生成するように構成され得る。開チョッパの高解像度の合成画像を、閉チョッパの変調されたフレームに整列させてもよい。整列させられたフレームを互いから差し引いて、スライドの背景の影響を除去し、実際のＰＳＦを取り込んでもよい。これらの実施形態では、移動している目標のシーケンスを細断し（chop）、別個の、開チョッパの合成画像と、閉チョッパの合成画像とを作ると、開チョッパの合成画像と閉チョッパの合成画像との差異から、ＰＳＦを決定することができる。
【００３１】
幾つかの実施形態では、フレームの全体的調和（ensemble）を使用することによって、各フレームにおけるチョッパ変調の時間位相（temporal phase）が識別され得る。更に、開いた画像と、閉じた画像と、任意の遷移中の画像が識別され得る。識別された遷移中の画像を捨ててもよい。これらの実施形態では、開チョッパのフレームと閉チョッパのフレームとを分けるために、チョッパ波形の位相が使用され得る。幾つかの代わりの実施形態では、開チョッパのフレームと閉チョッパのフレームとを分けるために、強度を更に使用してもよいが、これは必要条件ではない。
【００３２】
幾つかの実施形態では、合成画像との整合性に基づいて(即ち、画像シフトに対する微調整を計算することによって)、個々の画像の位置が推定され得る。幾つかの実施形態では、合成画像との一致に基づいて、入力画像のピクセルのバイアスに対する調整が計算され得る。幾つかの実施形態では、合成画像と一致させることにより、利得に対する入力画像のピクセルの調整が計算され得る。合成画像と一致させることにより、ある期間にわたる全体的な画像ＤＣの背景に対する調整が計算され得る。
【００３３】
幾つかの実施形態では、ピクセルのアクティブエリアと畳み込まれた（convolve）入力波面を記述するために、例えばゼルニケ係数（Zernike coefficient）を使用して、異なる合成表面に対する全体的なパラメータ適合が計算され得る。望ましい解像度及び間隔におけるデータプロダクト１１７を計算するために、これらのパラメータが使用され得る。
【００３４】
幾つかの実施形態では、ぼけ較正サブシステム１５２によって生成された画像データ出力１１５が、データ処理サブシステム１５４による次の処理のために記憶され得る。ぼけ較正サブシステム１５２とデータ処理サブシステム１５４とを含むシステム１００は、幾つかの別個の機能要素を有するように示されているが、機能要素のうちの１つ以上を組み合わせてもよく、ディジタル信号プロセッサ(digital signal processor, DSP)を含む処理要素のような、ソフトウェアで構成される要素、及び／又は他のハードウェア要素、の組み合わせによって実施してもよい。例えば、幾つかの要素は、１つ以上のマイクロプロセッサと、ＤＳＰと、特定用途向け集積回路(application specific integrated circuit, ASIC)と、少なくともここに記載されている機能を実行する様々なハードウェアと論理回路との組み合わせと、を含んでもよい。幾つかの実施形態では、システム１００の機能要素は、１つ以上の処理要素上で動作する１つ以上のプロセスを指してもよい。
【００３５】
図３は、幾つかの実施形態に従う、イメージングセンサのぼけ較正において使用する画像データ出力を生成する手順である。手順３００は、ぼけ較正サブシステム１５２（図１）によって行われ得るが、手順３００を実行するように、他のサブシステムを構成してもよい。手順３００は、イメージングセンサ１５０のＦＯＶの中の１つ以上の場所におけるぼけを減少させ、場合によっては無くすために、イメージングセンサ１５０(図１)のようなイメージングセンサのぼけ較正において使用する画像出力データを生成し得る。
【００３６】
操作３０２は、固定された相対的な位置を備える点状オブジェクト１０３の集合を具備する既知の目標パターン１０４を有する目標を提供することを含む。
【００３７】
操作３０４は、イメージングセンサ１５０のＦＯＶ内に目標パターン１０４のうちの少なくとも一部分を投影することを含む。
【００３８】
操作３０６は、ＦＯＶを横切って目標パターン１０４を移動させ、異なるピクセル位相において異なるフレームを横切る目標パターン１０４を提示することを含む。
【００３９】
操作３０８は、イメージングセンサ１５０のＦＯＶにおいて見られる、移動している目標パターン１０４の画像１１３のフレームを取り込み、画像データ出力１１５を生成することを含む。画像データ出力は、データ処理サブシステム１５４（図１)によって処理されても、又は後の処理のために記憶されてもよい。
【００４０】
図４は、幾つかの実施形態に従う、画像データ出力を処理し、イメージングセンサに対するぼけ較正データを生成する手順である。手順４００は、データ処理サブシステム１５４(図１)によって行なわれ得るが、手順４００を実行するように、他のサブシステムを構成してもよい。
【００４１】
操作４０２は、画像データ出力１１５のビデオの各フレームにおけるＦＯＶを横切る目標パターン１０４の全体的なシフトを決定することを含む。
【００４２】
操作４０４は、画像データ出力１１５のビデオの各フレームにおいて観察される点状オブジェクトを、既知の目標パターン１０４に基づく既知の目標パターン１０４の対応する点状オブジェクトに関連付けることを含む。
【００４３】
操作４０６は、異なるピクセル位相において得られる同じ点状オブジェクトの異なる画像を組み合わせることによって、点状オブジェクト１０３のうちの１つ以上に対して、サブピクセル解像度の１つ以上の合成画像を生成することを含む。
【００４４】
操作４０８は、合成画像からＰＳＦの形状を表わすデータプロダクト１１７を作成することを含む。幾つかの実施形態では、チョッパ変調を、移動している目標シーケンスに適用し、別個の、開チョッパの合成画像と、閉チョッパの合成画像とを作ってもよい。開チョッパの合成画像と閉チョッパの合成画像との差異に少なくとも部分的に基づいて、ＰＳＦを決定してもよい。ＰＳＦは、ＦＯＶにおける１つ以上の場所におけるぼけの形状を特定し得る。
【００４５】
実施形態は、ハードウェアと、ファームウェアと、ソフトウェアと、のうちの１つ、又はこれらの組み合わせで、実施され得る。更に、実施形態は、コンピュータ読み出し可能記憶デバイスに記憶されている命令として実施され得る。命令は、ここに記載されている動作を行なうために、少なくとも１つのプロセッサによって読み出され、実行され得る。コンピュータ読み出し可能記憶デバイスは、機械(例えば、コンピュータ)によって読み出し可能な形態で情報を記憶する何らかの非一時的な機構(non-transitory mechanism)を含み得る。例えば、コンピュータ読み出し可能記憶デバイスは、読み出し専用メモリ(read-only memory, ROM)と、ランダムアクセスメモリ(random-access memory, RAM)と、磁気ディスク記憶媒体と、光記憶媒体と、フラッシュメモリデバイスと、他の記憶デバイス及び媒体と、を含み得る。幾つかの実施形態では、システム１００と、特にデータ処理要素１１６（図１）は、１つ以上のプロセッサを含んでもよく、コンピュータ読み出し可能記憶デバイス上に記憶された命令で構成され得る。
【００４６】
３７Ｃ.Ｆ．Ｒ．セクション１．７２（ｂ）では、読者が技術的開示の特性と要点とを把握できるようにする要約書を要求しており、３７Ｃ.Ｆ．Ｒ．セクション１．７２（ｂ）に従って、要約書が提供されている。これは、請求項の範囲又は意味を制限又は解釈するために、要約書は使用されないという理解のために提示されている。ここで、請求項は詳細な説明に組み込まれ、各請求項はそれ自体で異なる実施形態を表す。
以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]イメージングセンサのぼけ較正のためのシステムであって、
前記システムは、
固定された相対的な位置を備える複数の点状オブジェクトを具備する既知の目標パターンを有する、目標と、
前記イメージングセンサの視界(ＦＯＶ)内に前記既知の目標パターンの少なくとも一部分を投影する、投影要素と、
前記ＦＯＶを横切って前記既知の目標パターンを移動させるように構成されている、制御装置と、
前記イメージングセンサの前記ＦＯＶにおいて見られる、前記移動している既知の目標パターンの複数の画像の複数のフレームを取り込み、画像データ出力を生成する、複数の画像取り込み要素と、
を具備し、
ここで、前記制御装置は、前記ＦＯＶを横切って前記既知の目標パターンを移動させ、異なる複数のピクセル位相において異なる複数のフレームを横切る前記既知の目標パターンを提示するように構成されており、
次に、前記複数の画像取り込み要素からの前記画像データ出力が処理され、前記取り込まれた複数のフレームから生成された高解像度の合成画像から、点広がり関数（ＰＳＦ）の形状を表す複数のデータプロダクトを生成する、システム。
[２]前記システムは、
前記複数の画像取り込み要素から生成された前記画像データ出力を処理するように構成されている、データ処理要素、
を更に含み、
前記データ処理要素は、
前記画像データ出力のビデオの各フレームにおける、前記ＦＯＶを横切る前記既知の目標パターンの全体的なシフトを決定し、
前記画像データ出力のビデオの各フレームにおいて観察される複数の点状オブジェクトを、前記既知の目標パターンに基づく前記既知の目標パターンの対応する複数の点状オブジェクトに関連付け、
異なる複数の位置において得られた同じ複数の点状オブジェクトの異なる複数の画像を組み合わせることによって、前記複数の点状オブジェクトのうちの１つ以上の点状オブジェクトに対して、サブピクセル解像度の１つ以上の合成画像を生成し、
ここで、サブピクセル解像度の各合成画像は、前記高解像度の合成画像内において、前記画像における前記点状オブジェクトの、フルピクセルのシフトとサブピクセルの位相とを含む、相対的な位置に従って効率的に配置され、
前記合成画像から前記ＰＳＦの形状を表す複数のデータプロダクトを作成する、
ように構成されている、前記[１]のシステム。
[３]前記システムは、複数のサンプルの近隣を利用し、前記高解像度の合成画像における誤差を減少させ、各点状オブジェクトに対するＰＳＦに近似するものを作るように更に構成されている、前記[２]のシステム。
[４]前記複数の異なるピクセル位相は、各フレーム内の複数の点状オブジェクトの異なるサブピクセルの部分的な位置である、前記[２]のシステム。
[５]ミラー、を更に具備し、
前記制御装置は、前記ミラー１０８を制御し傾斜させることによって、前記ＦＯＶを横切って前記既知の目標パターンを移動させるように構成されている、前記[１]のシステム。
[６]前記制御装置は、前記イメージングセンサの動きを制御することによって、前記ＦＯＶを横切って前記既知の目標パターンを移動させるように構成されている、前記[１]のシステム。
[７]前記投影要素は、前記イメージングセンサの前記ＦＯＶ内に前記既知の目標パターンの少なくとも一部分を投影するように、複数の光線を平行にするコリメータ、を含む、前記[１]のシステム。
[８]作成される前記複数のデータプロダクトは、前記ＦＯＶの中の１つ以上の位置におけるぼけを減少させる又は無くすために、前記イメージングセンサの最終品に使用するぼけ較正データ、を含む、前記[１]のシステム。
[９]前記既知の目標パターンは、前記既知の目標パターンのサブエリアから全体的な位置を決定することを可能にするように構成されている非対称なパターンである、前記[１]のシステム。
[１０]前記既知の目標パターンの前記点状オブジェクトは、高められた位相ダイバーシティと集束とのために、前記既知の目標パターンの中心の近くにより広い間隔を有し、前記中心からより遠く離れるのに従ってより狭い間隔を有する、不規則な間隔を置いた複数の点を具備する、前記[９]のシステム。
[１１]前記既知の目標パターンは、高められた位相ダイバーシティのために、素数のスリットを更に具備し、
前記スリットは、円状に配置されている、前記[９]のシステム。
[１２]前記既知の目標パターンは、前記複数の点状オブジェクトの複数の六角形の輪を、前記複数の六角形の輪間の減少する間隔と共に更に具備する、前記[９]のシステム。
[１３]前記既知の目標パターンが前記ＦＯＶを横切って移動させられるときに、前記システムは、前記複数の点状オブジェクトの強度を変調するために、前記既知の目標パターンにチョッパ変調を適用するように構成されている、前記[２]のシステム。
[１４]チョッパ変調された複数のフレームから、開チョッパの合成画像と、閉チョッパの合成画像と、を別個に生成し、非均一なスライドの背景の除去を可能にすることによって、前記移動している既知の目標パターンの複数の合成画像を生成し、
開チョッパの変調されたフレームの高解像度の合成画像と、閉チョッパの変調されたフレームの高解像度の合成画像とを整列させて、前記整列させられた複数のフレームを互いから差し引いて、前記非均一なスライドの背景の影響を除去し、前記ＰＳＦを取り込む、
ように更に構成されている、前記[１３]のシステム。
[１５]前記複数のフレームの全体的調和を使用することによって、各フレームの使用における前記チョッパ変調の時間位相を識別し、
強度に基づいて遷移中の複数のフレームを識別し、
前記遷移中の複数のフレームを使用して、チョッパ位相をある期間にわたって識別し、
前記チョッパ位相に基づいて、十分に開いたフレームと閉じたフレームとを識別し、
開いた合成画像と閉じた合成画像との差異から、前記ＰＳＦを決定する、
ように更に構成されている、前記[１４]のシステム。
[１６]イメージングセンサのぼけ較正に使用する画像データ出力を生成する方法であって、
前記方法は、
前記イメージングセンサの視界(ＦＯＶ)を横切って既知の目標パターンを移動させ、異なる複数のピクセル位相において異なる複数のフレームを横切る前記既知の目標パターンを提示することと、
前記イメージングセンサの前記ＦＯＶにおいて見られる、移動している既知の目標パターンの複数の画像の複数のフレームを取り込み、画像データ出力を生成することと、
ここで、次に、前記画像データ出力が処理され、取り込まれた複数のフレームから生成された高解像度の合成画像から、点広がり関数（ＰＳＦ）の形状を表す複数のデータプロダクトを生成する、
を含む、方法。
[１７]前記イメージングセンサの前記ＦＯＶ内に前記既知の目標パターンの少なくとも一部分を投影することと、
ここで、前記既知の目標パターンは、固定された相対的な位置を備える複数の点状オブジェクトを具備する、
チョッパ変調を適用することによって、移動している目標のシーケンスを細断することと、
別個の、開チョッパの合成画像と、閉チョッパの合成画像と、を作ることと、
を更に含み、
前記ＰＳＦは、前記開チョッパの合成画像と前記閉チョッパの合成画像との差異から決定される、前記[１６]の方法。
[１８]画像データ出力を処理し、イメージングセンサに対するぼけ較正データを生成する方法であって、
前記方法は、
前記画像データ出力の各フレームにおいて、前記イメージングセンサの視界(ＦＯＶ)を横切る目標パターンの全体的なシフトを決定することと、
各フレームにおいて観察される複数の点状オブジェクトを、既知の目標パターンに基づく前記既知の目標パターンの対応する複数の点状オブジェクトに関連付けることと、
異なる複数のピクセル位相において得られた同じ複数の点状オブジェクトの異なる複数の画像を組み合わせることによって、前記複数の点状オブジェクトのうちの１つ以上の点状オブジェクトに対して、サブピクセル解像度の１つ以上の合成画像を生成することと、
ここで、サブピクセル解像度の各合成画像は、高解像度の合成画像内において、前記画像における前記点状オブジェクトの、サブピクセルの位相を含む、相対的な位置に従って効率的に配置され、
前記合成画像から、点広がり関数（ＰＳＦ）の形状を表す複数のデータプロダクトを作成することと、
を含む、方法。
[１９]前記画像データ出力を生成する前に、チョッパ変調が、移動している目標のシーケンスに適用され、別個の、開チョッパの合成画像と、閉チョッパの合成画像とが生成され、
前記方法は、
前記開チョッパの合成画像と前記閉チョッパの合成画像との差異に少なくとも部分的に基づいて、前記ＰＳＦを決定すること、
を更に含み、
前記ＰＳＦは、前記ＦＯＶの中の１つ以上の場所におけるぼけの形状を特定する、前記[１８]の方法。
[２０]複数のサンプルの近隣を利用し、前記高解像度の合成画像における誤差を減少させ、各点状オブジェクトに対するＰＳＦに近似するものを作ること、を更に含む、前記[１８]の方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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