(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサに投影された画像を表すデジタル画像データを形成するための前記センサを設けるステップ、
画像を整形するための光学系を選択し、画像の歪以外の収差をオフセットするための犠牲として大きな歪みを持つように、前記センサに供給された画像を整形するステップ、
前記センサからの信号を受信できるように接続されたデジタル画像処理システム内で前記整形された画像をデジタル的に補正し、前記整形された画像を整形しなおして前記大きな歪みを補正するためのステップ、を備えたことを特徴とするデジタル画像形成方法。
【請求項２】
前記画像を整形するステップにおいて、前記画像の歪みを最小限にすることと、前記画像の非点収差、コマ、ペッツヴァル視野湾曲、および球面収差の収差要素を最小限にすることとの間の取捨選択をすることなく前記光学系を構成することを特徴とする、請求項１に記載のデジタル画像形成方法。
【請求項３】
前記センサを設けるステップは、前記光学系に対して複数のセンサ要素を位置決めして前記光学系を介して供給される画像をサンプリングすることを含む請求項１または２のいずれか１項に記載のデジタル画像形成方法。
【請求項４】
前記画像を整形するステップは、前記センサに供給される画像に少なくとも５％の歪みレベルを導入するステップを含む請求項１、２、または３のいずれか１項に記載のデジタル画像形成方法。
【請求項５】
さらに、前記大きな歪みを前記センサの視野上で特性記述するステップと、前記整形された画像を整形しなおすために前記特性記述を前記デジタル画像処理システムに対して同定するステップとをさらに含む請求項１、２、３、または４のいずれか１項に記載のデジタル画像形成方法。
【請求項６】
前記大きな歪みを特性記述する前記ステップは、サンプリングされる実際の画像の近軸像点に対する前記センサのデータのデジタルサンプリング点の変位を定量化するステップを含む請求項５に記載のデジタル画像形成方法。
【請求項７】
投影された画像を表すデジタル画像データを形成するセンサと、
歪の他の収差要素を低いレベルに維持しながら少なくとも５％の歪みレベルを生じさせる光学特性を規定するように配列された光学的構成要素を有する光学系であって、前記センサに画像を投影するように配置された光学系と、
前記光学系によって生じる前記歪みを補正するためのデジタル処理回路であって、前記センサから前記デジタル画像データを受け取るように前記センサに接続されたデジタル画像処理システムとからなり、
前記光学系は、歪みのない撮像を犠牲にして前記歪の他の収差を制御するフロントエンド画像整形を行ない、前記デジタル処理回路は前記フロントエンド画像整形によって導入された歪みをほぼ補正するためのバックエンド画像整形を行うことを特徴とする撮像システム。
【請求項８】
前記センサはセンサ要素が２次元アレイである請求項７に記載の撮像システム。
【請求項９】
前記光学系は前記光学的特性を非点収差、コマ、および球面収差に対して２％未満の収差レベルが生じるように規定する請求項７または８のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項１０】
前記デジタル画像処理システムは前記光学系によって規定される前記光学的特性に固有のデータを含む請求項７、８、または９のいずれか１項に記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的にはデジタル撮像システムに係り、特に画像をデジタル的に捕捉する光学系の設計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル撮像はさまざまな用途に用いられている。各種の顕微鏡はデジタル化画像センサ上で物体の画像を捕捉し、捕捉された画像の処理および表示を可能にするものである。腹腔鏡手術の際には、体内の器官の画像が内視鏡の小型撮像光学系によって捕捉され、執刀医に見えるようにモニタに表示される。デジタル撮像の用途の別の例では、印刷書式あるいは写真フィルムからのデジタル画像を獲得してコンピュータモニタ上での表示、および／または追加画像操作にスキャナが広く用いられている。２次元あるいは３次元の物体の画像は、デジタルカメラを用いて直接的に得ることができる。
【０００３】
デジタル撮像のこれらの用途では、いずれの場合もデジタル化された原画像が獲得され、これにただちにアクセスして処理できる。この処理は、最終画像の形成される前に、さまざまな方法のうちの任意のものを用いて実行できる。最終画像を見る前に画像処理ルーチン群を実行できる。
【０００４】
デジタル撮像は３つの主要な構成要素に分けることができる。第１の構成要素は対象とする物体を撮像するための光学系である。画像は第２の主要構成要素であるセンサに投影される。センサはデジタル化された原画像を供給する。センサは、センサの要素である２次元アレイを有する電荷結合素子（ＣＣＤ）とすることができるが、他のデジタルセンサも知られている。第３の主要構成要素は、デジタル化された原画像を操作して最終画像を形成する、デジタル画像処理システム（ＤＰＳ）である。この第３の要素は、撮像された物体に関する情報を供給するモニタ、プリンタあるいは分析装置が含まれる場合がある。
【０００５】
３つの構成要素の各レベルにおいて、設計者あるいはプログラマの目標は、通常、物体の画像の精度を維持することである。例えば、光学系のレベルでは光学系の収差に起因する劣化を最小限とすることが１つの目標となる。主要な収差は「ザイデル収差」とも呼ばれ、これには非点収差、コマ、歪み、ペッツヴァル湾曲、および球面収差が含まれる。非点収差は、焦点面に対して直角な１つの光線面の焦点距離が相互に直交する面の焦点距離と異なる状態を指す。コマは物体平面内の１つの点からの光線がアパーチャのどこを通過するかに応じて像平面内の異なる点に収束する状況を指す。歪みは像平面の位置の関数としての光学系の有効倍率のばらつきである。ペッツヴァル湾曲は適当な焦点面が像平面ではなく湾曲した面である状況を指す。球面収差は簡単に定義するとアパーチャの変動に伴なう焦点の変動である。したがって球面収差の大きさは光線の高さによって決まる。
【０００６】
軸外点の像が近軸光線による同じ点の像に比べて光軸により近いかあるいはより遠い点に位置するとき、その像には歪みがあると言われる。歪みの量は実際の像点と近軸像点の間の横方向距離である。この変位は通常光軸からの近軸像点の位置に対する変位の百分比として測定される。この変位は通常軸からの距離の三乗で変動する。したがって、正方形の物体の場合、その物体の角における歪みは、その物体の各辺の中央における歪みの２√２倍である。像点が光軸から遠ざかる場合、その像の角は外側に位置するように見える。この現象を糸巻き形歪みと呼び、その大きさは正の百分比となる。一方、像点が正しい位置から内側に移動する場合、像の角の丸みが大きくなる。この現象を樽形歪みと呼び、その大きさは負の百分比となる。収差にはこれ以外に色収差がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
デジタル画像のアプリケーションに用いる光学系の設計者は、各種収差の補正のバランスの選択を迫られることが多い。すなわち、各収差の補正の間で取捨選択が図られる。例えば、非点収差を補正すると視野の湾曲が生じることが多い。コマは非対称であるため、特に補正が困難である。
【０００８】
撮像精度の不足は、センサレベルでも発生することがある。Westerinkその他の米国特許第５、３５３、０５６号に述べられているように、画像の位置ずれは個々のＣＣＤアレイの整列状態が一定しないために生じることがある。ＣＣＤアレイが適正に整列していないと、異なる空間的位置で異なる光像がサンプリングされる。このサンプリングされた像の位置ずれによって結合された像のカラーエッジが異なる位置に現われる。また、この特許はレンズ系に起因する画像の色収差および形状の歪み、さらに、異なるカラーイメージセンサの位置ずれに起因する像の間のスキューを電子的に補正し得ることを述べている。サンプリングされたデータ信号をまず画像の行および列上で補間し、対応するカラーイメージセンサからのサンプリングされたデータ信号のそれぞれによって表わされる画像の拡大係数および重ね合わせ係数を、画像の行および列上で変更する。拡大係数および重ね合わせ係数の変更によって、画像上に所望の拡大機能にほぼ等しい一定した拡大機能が提供される。
【０００９】
Westerinkその他の特許は、システム全体のこれら３つの構成要素レベルのそれぞれにおいて、製造上の制約（例えば、コストおよび／または複雑性）の範囲内で、画質を最大限に向上させる従来の方法と両立するものである。Westerinkその他の特許は、従来の技術に比べて有効なものであるが、さらに改善する余地がある。
【００１０】
よって、コストや複雑性の増大を伴わず最終的な画像を改善する、デジタル撮像の設計法とシステムが必要とされている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このデジタル撮像システムは、センサの前段の光学系とセンサの後段のデジタル処理との間で、収差補正を割り当てるものである。光学系はセンサに、修正のない画像を供給するのではなく、「最大限に改善しうる画像」を供給するように選択される。一実施例において、この光学系は、歪み以外のさまざまな種類の鮮鋭度に関係する収差と解像度に関係する収差との間に、緊密なバランスを維持する。他の収差を低減するための設計上の補正の結果として、歪みが導入される。この光学系の歪み特性が、同定される。歪みは、通常５％を越える。次に、処理レベルで歪みの補償が行なわれる。
【００１２】
このデジタル撮像システムの光学系レベルでは、非点収差、コマ、色収差、ペッツヴァル湾曲、および球面収差のバランスがとられる。このバランシングにおいては、ある種類の収差の低減と他の種類の収差の増大との取捨選択が図られる。しかし、歪みに対する考慮の重要性は低くなり、そしてむしろ無視される。したがって、光学的設計は歪みに関する取捨選択を考慮することなく実行される。
【００１３】
ほとんどの用途において、２％を越える歪みレベルは許容不可能である。本発明においては、この値を越えるようなセンサ前段での撮像が行なわれるが、センサ後段の処理を設けることによって歪みは低いレベルに低減される。デジタル画像処理は、歪みの補正によく適したものである。これは、歪みによる欠陥が光学系の視野全体に平均して存在するとき、特に言えることである。この作業は、ＤＰＳに対する光学系の歪み特性を同定することによって、さらに簡略化される。前述したように、光学要素によって生じる歪みのレベルは、通常５％を越える。用途によっては、光学的歪みによって導入された画像の変位が、光学系によって形成される画像の近軸画像高さの１０％を越えることがある。しかし、この高いレベルの歪みをセンサ後段の処理によってオフセットして、好適には歪みレベルが１％未満の最終画像を得ることができる。
【００１４】
この光学系は、他の種類の収差をオフセットするための犠牲として大きな歪みを導入する、予備整形システムとみなすことができる。後続のステップにおいては、ＣＣＤアレイ等のセンサによって捕捉された画像がデジタル的に補正され、この大きな歪みが除去される。本発明の利点は、センサ前段レベルでの歪み補正を緩和することによって、システム全体の最終画像品質を同程度に達成しながら、使用される光学面の数を低減可能にすることである。光学面の数の低減は構成要素が削減されることによって、性能損失を伴わずデジタル撮像システムがコストダウンされることを意味する。あるいは、システム全体のコストを上昇させることなく、性能の改善を達成できる。これに関連して、歪みの制御は従来、広角光学構成の限度を決定する重要な要素であったため、歪み補正条件を緩めることよって、より広角な構成が使用可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１において、デジタル撮像システム１０は、センサ１４に位置合わせされた光軸を有する光学系１２を含むものとして示されている。光学系１２とセンサ１４とを用いて、対象面１６の一部のデジタル化された原画像を捕捉できる。以下詳細に説明するように、光学系１２は歪み以外の鮮鋭度に関係する収差と解像度に関係する収差との間で、緊密なバランスを維持することを目的に設計された多数の光学的構成要素を表すものである。
【００１６】
対象面１６は走査してコンピュータメモリに入れるべき記録とすることができるが、本発明は他の用途にも適用可能である。例えば、本発明にしたがって設計および実施される方法やシステムには、手術時の撮像、顕微鏡分析、および広いシーンを見るといった用途がある。
【００１７】
センサ１４は光学系１２からこのセンサに当てられる光によるデジタル化された生データを生成する。このデジタル化された生データは離散サンプル集合とすることもでき、あるいは連続時間で捕捉もできる。一実施例では、このセンサは量子化サンプル値の格子パターンを、選択された間隔で供給するのに用いられるＣＣＤアレイである。このようにしてその画像の数値表現が形成される。
【００１８】
センサ１４からの信号は、ＤＰＳ１８に入力される。この信号はあらかじめ選択された動作にしたがって操作される。この動作は画素単位の方法を採用するものでも、また包括的なものでもよい。その後、最終画像が表示装置２０上に得られる。この表示装置はコンピュータモニタまたはプリンタとすることができるが、これは重要ではない。デジタル撮像の用途の中には、「最終画像」が分析目的に使用されるデータのプリントアウトであるものがある。例えば、異なるサンプリング時間に形成された２つの画像の画素値の差を表示する場合もある。
【００１９】
従来、デジタル撮像システム１０の各種の構成要素のそれぞれは、画像復元精度を最大化するように設計されている。すなわち、従来の方法は光学系１２によってもたらされる全ての収差を最小限にしてセンサ１４に比較的欠陥の少ない画像を供給するというものである。しかし、ある種類の収差を補正すると別の種類の収差のレベルが増大することが多い。その結果、光学系の設計時に通常、取捨選択が行なわれる。デジタル撮像システムの他の構成要素についても取捨選択が行なわれる。
【００２０】
従来の方法と比較した場合、図２のステップによって表わされる方法は、デジタル撮像処理の長所を考慮に入れながら、光学系を設計するというものである。歪みは光学系レベルでの補正が困難な収差の１つであるが、均一な歪みはデジタル処理のレベルで比較的簡単に補正できる。これは、光学系の特性がＤＰＳ１８に入力される場合に、特に言えることである。センサ１４からのデジタル化画像の径方向の各視野位置の正確な変位量を規定することによって、画像処理動作中に歪み補正ができる。光学系レベルでの画像歪みの許容範囲を広げることによって、レンズ設計が、特にアパーチャの大きなシステムにおいて簡略化される。その結果、広角レンズを得ることが、より容易になる。これは、歪みが広角レンズの設計を制約する主要な要素であるためである。
【００２１】
図２の第１のステップ２２において、光学系は、歪み以外の収差の少なくとも一部をオフセットするように設計される。通常、ステップ２２を実行すると、５％から１０％の範囲で歪みが生じる。しかし、この歪みレベルは、用途によっては１０％を越えるときがある。光学系１２の設計において考慮される主要な収差には、非点収差、コマ、球面収差、ペッツヴァル視野湾曲、色収差等がある。
【００２２】
ステップ２４において、この光学系の特性が決定される。これは歪みレベルの同定のみを含む場合もある。軸外点の像が、近軸光線によるその点の像に比べて、光軸に近いか遠いとき、その像は「歪んでいる」とされる。歪みの量は、実際の像点との間の横方向の距離である。この変位は、通常、光軸からの近軸像点の位置に対する変位の百分比として測定される。この変位は、通常、光軸からの距離の三乗で変化する。したがって、例えば、正方形の物体の角の歪みは、その像のある辺の中央の歪みの２√２倍である。像点が光軸からさらに遠ざかる状況では、像の角は外側に位置するように見える。これを糸巻き形歪みという。糸巻き形歪みは、正の歪みレベルに関係している。一方、像点が正しい位置から内側に移動すると、角の丸みが大きくなり、この歪みを樽形歪みという。樽形歪みは、負の歪みレベルに関係している。
【００２３】
ステップ２６において、光学系の特性決定の記述が、ＤＰＳ１８に入力される。これによって、デジタル画像処理レベルでの歪み補償が容易になる。光学系１２によって導入される歪みは、好適には画像全体にわたってアルゴリズムによって予測可能であることが好適であるが、これは重要なことではない。なぜなら、ＤＰＳへの特性記述データの入力によって、歪みが光学系の視野上で不規則なものであっても、それをオフセットできるためである。
【００２４】
ステップ２８において、センサ１４を用いて、対象面１６の画像が捕捉される。用途によっては、従来の実施形態に比べてセンサのサイズを大きくしたり、あるいは光学系１２の倍率を大きくすることが必要となる場合がある。なぜなら、光学系から供給される「前整形」によって、撮像可能なセンサ画素の損失が発生する可能性があるためである。センサからの生画像データが、ＤＰＳ１８に入力される。このＤＰＳでは、多数の動作を実行できる。要求される動作は、光学系レベルで導入された歪みをオフセットすることである。図２に、歪みをデジタル的にオフセットするステップ３０を示す。最終画像を表示するステップ３２をただちに実行できるが、これは重要ではない。
【００２５】
光学系レベルで歪みの許容範囲を広げることの利点については、その一例を挙げることによって最良の理解が得られるであろう。図３に、２つの二重線レンズ３４および３６と３つの一重線レンズ３８、４０、および４２とを含む従来の広角レンズ系を示す。このレンズ系は、従来のカメラ用に設計されたMandlerの米国特許第２、９７５、６７３号に説明するものと同様である。その性能はｆ／３．５で分析されたが、レンズの定格はｆ／１．４であった。これに相当するデジタルセンサカメラは、検出器様式が小さく本来収差の小さいものであるため、より小さなレンズ系を持つものと恐らく考えられる。よって、このレンズ系は公平な比較を期してデジタルセンサカメラと同じ形式に調整された。焦点距離は１１、開口数は０．１４２９とした。
【００２６】
光跡分析を用いて、図３の系のある収差の特性を測定した。これらの特性を図４に示す。実主光線を一連の物点から追跡し、得られた像面データを対応する近軸データと比較した。図４に示すグラフでは、このグラフの縦軸は、軸上の０から視野周辺部の１までの範囲の小数値の物体の高さを表す。歪み曲線からわかるように、この光学系は、全視野点の歪みについては良好に補正されている。最大歪みレベルは０．２％未満である。しかし、図５の変調伝達関数（ＭＴＦ）は、レンズ性能が軸上曲線４４についてのみ回折限度すなわち理想値に近いものであることを示している。「理想値」は理想曲線４６によって表わされる。また、０．７視野曲線４８と全視野曲線５０とが示されている。全視野の５０％のＭＴＦは、２０サイクル／ｍｍにおいてのみ達成される。
【００２７】
ある三次ザイデル収差の補正について、計算を公式化した。球面収差の計算値は−０．００４６９２であった。コマの計算値は０．００１９６１であった。非点収差の計算値は０．０１８５７７であった。ペッツヴァル視野湾曲の計算値は−０．０７５５７０であった。そして、歪みの計算値は−０．０１０７４８であった。
【００２８】
図６は、本発明にしたがって設計された光学系である。この光学系は、図３の光学系と同じ視野角（６２゜）および形式で設計された広角レンズである。しかし、歪みを最小限にすることを一切考慮に入れず、さまざまな種類の収差のバランスを取ることを目標とした。このレンズ系は、２つの二重線レンズ５２および５４と３つの一重線レンズ５６、５８、および６０とを有する。
【００２９】
図６のｆ／３．５、視野角６２゜の光学系について光跡分析を行った。図７にそのグラフを示す。歪みはこのレンズ系の性能評価基準に含まれていないため、歪みレベルは図３の系のものよりはるかに高い。歪みレベルは、図６の系では約１０％にも達するが、図３の従来の系では０．２％にも達しなかった。しかし、他の三次ザイデル収差の測定値は図６の系の方がはるかに低かった。球面収差は−０．００３０２９であった。コマの測定値は−０．００１５８２であった。非点収差の測定値は０．００４８６１であった。ペッツヴァル視野湾曲の測定値は−０．０２１７７１であった。歪みの測定値は−０．８９２０５６であった。歪みを除く収差は、複雑性すなわち光学的構成要素の数を増すことなく、低いレベルに低減された。図７のグラフからわかるように、非点収差および横色収差は、図２を参照して説明した原理にしたがって設計された、図６のレンズ系の方が小さかった。かかる改善については、図８のＭＴＦのグラフを用いて、より明確に説明されるであろう。「理想」曲線４６は図５のものと同一であることはいうまでもない。軸上曲線６２、０．７視野曲線６４、および全視野曲線６６のそれぞれについて、図５の曲線と比べて大幅な改善が見られる。
【００３０】
図７の歪みグラフに示す歪みは、図１および図２を参照して説明したように、デジタル画像処理のレベルで補正できる。この方法の利点は、デジタル撮像システム全体の性能に損失を生じることなく、より簡単な光学系を使用できることである。レンズの簡略化は、通常、光学系の低コスト化を意味するため、図２の方法は、コストとシステム全体の性能との間の取捨選択に関する問題を部分的に解消するものである。あるいは、この方法を用いて、システムのコストを上昇させることなく性能の改善を図ることもできる。さらに、広角レンズを得ることがより容易となる。これは、歪みが広角レンズの設計における主たる制約要因であるためである。
【００３１】
以下に本発明の実施の形態を要約する。
１． センサ（１４）に投影された画像を表すデジタル画像データを形成するための前記センサを設けるステップ、
整形（２８）された画像を得るための光学系（１２）を選択するステップ（２２）を含んで、他の種類の収差をオフセットするための犠牲として大きな歪みを持つように、前記センサに供給される画像を整形するステップ（２８）、
前記の整形された画像を整形しなおして前記の大きな歪みをほぼ補正するステップ（３０）を含み、前記センサから信号を受信できるように接続されたデジタル画像処理システム（１８）内で前記の整形された画像をデジタル的に補正するステップ、を備えるデジタル画像形成方法。
【００３２】
２．  歪みを最小限にすることと、非点収差、コマ、ペッツヴァル視野湾曲、および球面収差の収差要素を最小限にすることとの間の取捨選択をすることなく前記の光学系（１２）を設計し、前記センサ（１４）に供給される前記画像を整形する（２８）、前記ステップ（２２）を含む上記１に記載のデジタル画像形成方法。
【００３３】
３．  前記センサ（１４）を設ける前記ステップは、前記光学系（１２）に対して複数のセンサ要素を位置決めして前記光学系を介して供給される画像をサンプリングするステップを含む上記１または２に記載のデジタル画像形成方法。
【００３４】
４．  前記画像を整形する（２８）ステップは前記センサに供給される画像に少なくとも５％の歪みレベルを導入するステップを含む上記１、２、または３に記載のデジタル画像形成方法。
【００３５】
５．  前記の大きな歪みを前記センサ（１４）の視野上で特性記述するステップ（２４）と、前記の整形された画像を整形しなおす（３０）ために前記特性記述を前記デジタル画像処理システム（１８）に対して同定する（２６）ステップとをさらに含む上記１、２、３、または４に記載のデジタル画像形成方法。
【００３６】
６．  前記の大きな歪みを特性記述する前記ステップ（２４）は、サンプリングされる実際の画像の近軸像点に対する前記センサ（１４）のデータのデジタルサンプリング点の変位を定量化するステップを含む上記５に記載のデジタル画像形成方法。
【００３７】
７．  投影された画像を表すデジタル画像データを形成するセンサ（１４）と、他の収差要素を低いレベルに維持しながら少なくとも５％の歪みレベルを生じさせる光学特性を規定するように配列された光学的構成要素（３４、３６、３８、４０、５２、５４、５６、５８、６０）を有する光学系（１２）であって、前記センサに画像を投影するように配置された光学系（１２）と、
前記光学系によって生じる前記歪みを補正する（３０）ためのデジタル処理回路であって、前記センサから前記デジタル画像データを受け取るように前記センサに接続されたデジタル画像処理システム（１８）とからなり、
前記光学系は、歪みのない撮像を犠牲にして前記の他の収差を制御するフロントエンド画像整形を行ない、前記デジタル処理回路は前記フロントエンド画像整形によって導入された歪みをほぼ補正するためのバックエンド画像整形を行う撮像システム（１０）。
【００３８】
８．  前記センサ（１４）はセンサ要素が２次元アレイである上記７に記載の撮像システム（１０）。
【００３９】
９．  前記光学系（１２）は前記光学的特性を非点収差、コマ、および球面収差に対して２％未満の収差レベルが生じるように規定する上記７または８に記載の撮像システム。
【００４０】
１０．  前記デジタル画像処理システム（１８）は前記光学系（１２）によって規定される前記光学的特性に固有のデータを含む上記７、８、または９に記載の撮像システム。
【００４１】
【発明の効果】
光学要素によって生じる歪みのレベルは、通常５％を越える。用途によっては、光学的歪みによって導入された画像の変位が、光学系によって形成される画像の近軸画像高さの１０％を越えることがある。しかし、この高いレベルの歪みをセンサ後段の処理によってオフセットして、好適には歪みレベルが１％未満の最終画像を得ることができる。
【００４２】
この光学系は、他の種類の収差をオフセットするための犠牲として大きな歪みを導入する、予備整形システムとみなすことができる。後続のステップにおいては、ＣＣＤアレイ等のセンサによって捕捉された画像がデジタル的に補正され、この大きな歪みが除去される。本発明の利点は、センサ前段レベルでの歪み補正を緩和することによって、システム全体の最終画像品質を同程度に達成しながら、使用される光学面の数を低減可能にすることである。光学面の数の低減は構成要素が削減されることによって、性能損失を伴わずデジタル撮像システムがコストダウンされることを意味する。あるいは、システム全体のコストを上昇させることなく、性能の改善を達成できる。これに関連して、歪みの制御は従来、広角光学構成の限度を決定する重要な要素であったため、歪み補正条件を緩めることよって、より広角な構成が使用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用できるタイプのデジタル撮像システムの概略図である。
【図２】図１のシステムの処理を示すブロック図である。
【図３】従来のレンズ設計目標を用いて設計された従来の光学系を示す図である。
【図４】図３の光学系の非点収差、歪み、および横色特性を示す図である。
【図５】図３の従来のシステムの変調伝達関数を示す図である。
【図６】図２の方法による歪み条件の緩和された光学系の側面図である。
【図７】図６の光学系の非点収差、歪み、および横色特性を示す図である。
【図８】図６の光学系の変調伝達関数を示す図である。
【符号の説明】
１０  デジタル撮像システム
１２  光学系
１４  センサ
１６  対象面
１８  デジタル画像処理システム（ＤＰＳ）
２０  表示装置
３４、３６、５２、５４  二重線レンズ
３８、４０、４２、５６、５８、６０  一重線レンズ
【図１】
0003911322.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003911322.tif 000009