(57)【要約】【課題】補正特性に応じた適切な応答特性を有する光学系で撮像すること。【解決手段】撮像装置は、物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学系と、光学系を通じて撮像された画像を、光学系の光学伝達関数に基づいて補正する補正部とを備え、光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性は、補正部によって画像が補正される補正量がより大きい空間周波数領域においてより小さい。【選択図】図１
2009187092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学系と、
前記光学系を通じて撮像された画像を、前記光学系の光学伝達関数に基づいて補正する補正部と
を備え、
前記光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性は、前記補正部によって前記画像が補正される補正量がより大きい空間周波数領域においてより小さい
撮像装置。
【請求項２】
前記補正部が前記画像を補正することができる空間周波数領域である補正可能周波数領域における前記デフォーカス量に対する依存性は、前記補正可能周波数領域以外の空間周波数領域における前記デフォーカス量に対する依存性より小さい
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記光学伝達関数の像高に対する依存性は、前記補正部によって前記画像が補正される補正量がより大きい空間周波数領域においてより小さい
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記補正可能周波数領域における前記像高に対する依存性は、前記補正可能周波数領域以外の空間周波数領域における前記像高に対する依存性より小さい
請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学系を通じて撮像された画像を、前記光学系の光学伝達関数に基づいて補正する補正段階
を備え、
前記光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性は、前記補正段階において前記画像が補正される補正量がより大きい空間周波数領域においてより小さい
撮像方法。
【請求項６】
撮像装置用のプログラムであって、前記撮像装置を、
物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学系を通じて撮像された画像を、前記光学系の光学伝達関数に基づいて補正する補正部
として機能させ、
前記光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性が、前記補正部によって前記画像が補正される補正量がより大きい空間周波数領域においてより小さい
プログラム。
【請求項７】
物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学系と、
前記光学系を通じて撮像された画像を、前記光学伝達関数に基づいて補正する補正部と
を備え、
前記補正部は、前記光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性がより大きい空間周波数領域における前記画像の空間周波数成分を、より小さい補正量で補正する
撮像装置。
【請求項８】
前記補正部は、前記光学伝達関数の像高に対する依存性がより大きい空間周波数領域における前記画像の空間周波数成分を、より小さい補正量で補正する
請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記補正部は、前記光学伝達関数の像高に対する依存性がより大きい空間周波数領域において前記光学伝達関数の像高に対する依存性を減少させるべく、像高毎に異なる補正量で前記画像を補正する
請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記画像を補正する補正量が異なる複数の補正パラメータを格納する補正パラメータ格納部と、
前記光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性がより大きい空間周波数領域における前記画像の空間周波数成分をより小さい補正量で補正することができる補正パラメータを、前記複数の補正パラメータの中から選択する補正パラメータ選択部と
をさらに備え、
前記補正部は、前記補正パラメータ選択部が選択した補正パラメータで前記画像を補正する
請求項７に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記補正パラメータ格納部は、前記画像を補正することができる空間周波数領域である補正可能周波数領域が異なる複数の補正パラメータを格納しており、
前記補正パラメータ選択部は、前記光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性が予め定められた値より大きい空間周波数領域と前記補正可能周波数領域とが一致しない補正パラメータを、前記複数の補正パラメータの中から選択する
請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記画像を補正する補正量が異なる複数の補正パラメータを格納する補正パラメータ格納部と、
前記光学伝達関数の像高に対する依存性がより大きい空間周波数領域における前記画像の空間周波数成分をより小さい補正量で補正することができる補正パラメータを、前記複数の補正パラメータの中から選択する補正パラメータ選択部と
をさらに備え、
前記補正部は、前記補正パラメータ選択部が選択した補正パラメータで前記画像を補正する
請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記補正パラメータ格納部は、前記画像を補正することができる空間周波数領域である補正可能周波数領域が異なる複数の補正パラメータを格納しており、
前記補正パラメータ選択部は、前記光学伝達関数の像高に対する依存性が予め定められた値より大きい空間周波数領域と前記補正可能周波数領域とが一致しない補正パラメータを、前記複数の補正パラメータの中から選択する
請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１４】
物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学系を通じて撮像された画像を、前記光学伝達関数に基づいて補正する補正段階
を備え、
前記補正段階は、前記光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性がより大きい空間周波数領域における前記画像の空間周波数成分を、より小さい補正量で補正する
撮像方法。
【請求項１５】
物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学系を備える撮像装置用のプログラムであって、前記撮像装置を、
前記光学系を通じて撮像された画像を、前記光学伝達関数に基づいて補正する補正部であって、前記光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性がより大きい空間周波数領域における前記画像の空間周波数成分を、より小さい補正量で補正する補正部
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、撮像方法、およびプログラムに関する。本発明は、特に、画像を撮像する撮像装置および撮像方法、ならびに撮像装置用のプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
受光素子アレイのピッチの２倍よりも大きなＰＳＦを有する対物オプチクスを備えたカメラが知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、波面の位相を変更する光学素子により焦点関係の収差に対して光学結像の光学伝達関数を実質的に不変とする技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特表２００６−５１９５２７号公報
【特許文献２】特表２００６−５２３３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
撮像装置からの距離が大きく異なる物体からの光に対してはＯＴＦの違いが大きくなり易い。したがって、先行技術文献１および先行技術文献２に記載されているように、同じフィルタを用いて復元処理すると、ＭＴＦ特性が物体までの距離に依存している周波数領域において、被写体像をうまく復元できない虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によると、撮像装置であって、物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学系と、光学系を通じて撮像された画像を、光学系の光学伝達関数に基づいて補正する補正部とを備え、光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性は、補正部によって画像が補正される補正量がより大きい空間周波数領域においてより小さい。
【０００５】
本発明の第２の形態によると、撮像方法であって、物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学系を通じて撮像された画像を、光学系の光学伝達関数に基づいて補正する補正段階を備え、光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性は、補正段階において画像が補正される補正量がより大きい空間周波数領域においてより小さい。
【０００６】
本発明の第３の形態によると、撮像装置用のプログラムであって、撮像装置を、物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学系を通じて撮像された画像を、光学系の光学伝達関数に基づいて補正する補正部として機能させ、光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性が、補正部によって画像が補正される補正量がより大きい空間周波数領域においてより小さい。
【０００７】
本発明の第４の形態によると、撮像装置であって、物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学系と、光学系を通じて撮像された画像を、光学伝達関数に基づいて補正する補正部とを備え、補正部は、光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性がより大きい空間周波数領域における画像の空間周波数成分を、より小さい補正量で補正する。
【０００８】
本発明の第５の形態によると、撮像方法であって、物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学系を通じて撮像された画像を、光学伝達関数に基づいて補正する補正段階を備え、補正段階は、光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性がより大きい空間周波数領域における画像の空間周波数成分を、より小さい補正量で補正する。
【０００９】
本発明の第６の形態によると、撮像装置用のプログラムであって、撮像装置を、物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学系と、光学系を通じて撮像された画像を、光学伝達関数に基づいて補正する補正部であって、光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性がより大きい空間周波数領域における画像の空間周波数成分を、より小さい補正量で補正する補正部として機能させる。
【００１０】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１２】
図１は、一実施形態に係わる撮像装置１００のブロック構成の一例を示す。撮像装置１００は、被写体を撮像して画像を生成する。撮像装置１００は、光を結像する光学系の一例としてのレンズ系１１０、レンズ系１１０を通過した光を受光する受光部１２０、補正パラメータ格納部１８０、補正パラメータ選択部１８５、補正部１４０、画像処理部１４５、および出力部１５０を備える。
【００１３】
レンズ系１１０は、物点からの光を物点までの距離によらず略同一の大きさに拡げることにより、物点からの光に対する光学伝達関数が物点までの距離によらず略同一な光学特性を有している。なお、レンズ系１１０の光学特性については図２に関連して定性的に説明する。
【００１４】
受光部１２０は、２次元的に配置された複数の受光素子を有する。補正部１４０は、複数の受光素子がそれぞれ受光した受光量がＡ／Ｄ変換されて得られた画像を補正する。例えば、補正部１４０は、Ａ／Ｄ変換された受光量の値、各受光素子の位置、及びレンズ系１１０の光学的伝達関数に基づいて、画像を補正する。このように、補正部１４０は、レンズ系１１０の光学伝達関数に基づいて、レンズ系１１０を通じて撮像された画像を補正する。
【００１５】
なお、補正パラメータ格納部１８０は、画像を補正する補正量が異なる複数の補正パラメータを格納している。そして、補正パラメータ選択部１８５は、レンズ系１１０の光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性がより大きい空間周波数領域における画像の空間周波数成分をより小さい補正量で補正することができる補正パラメータを、複数の補正パラメータの中から選択する。そして、補正部１４０は、補正パラメータ選択部１８５が選択した補正パラメータで画像を補正する。
【００１６】
このように、補正部１４０は、レンズ系１１０の光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性が大きい空間周波数領域の周波数成分を、小さい補正量で補正する。したがって、撮像装置１００によると、光学伝達関数の違いによって補正後の画像にアーチファクトが発生することを抑制することができる。なお、補正パラメータ選択部１８５は、光学伝達関数の像高に対する依存性がより大きい空間周波数領域における画像の空間周波数成分をより小さい補正量で補正することができる補正パラメータを、複数の補正パラメータの中から選択してもよい。
【００１７】
画像処理部１４５は、補正部１４０によって補正された画像に画像処理を施す。画像処理部１４５が施す画像処理としては、カラーバランス処理、γ変換、色同時化処理、輪郭補正処理、色補正処理等を例示することができる。このように、画像処理部１４５は、補正部１４０によって補正された画像の画素値を、受光素子の受光量に非線形な値に変換する。
【００１８】
そして、出力部１５０は、画像補正部１４０および画像処理部１４５によって処理されて得られた出力画像を出力する。例えば、出力部１５０は、出力画像を表示してよい。また、出力部１５０は、記録媒体に出力画像を記録してよい。他にも、出力部１５０は、通信回線に出力を送出してよい。なお、出力部１５０は、出力画像を圧縮してから出力してもよい。
【００１９】
図２は、レンズ系１１０の光学特性の一例を模式的に示す。本図には、光軸上の物点からレンズ系１１０に入射した光線のうち、入射瞳２０５において光軸２００から異なる位置に入射した３の光線２１０、光線２２０、光線２３０の軌跡が模式的に示されている。図示されるように、光線２１０、光線２２０、および光線２３０は、この順で入射瞳２０５において光軸２００に近い位置に入射する。
【００２０】
図示されるように、光線２１０は、レンズ系１１０により、近軸焦点の位置２５０より光軸方向にレンズ系１１０より離れた位置２１５で光軸２００と交差する。また、光線２３０は、レンズ系１１０により、位置２１５より光軸方向にレンズ系１１０より離れた位置２３５で光軸２００と交差する。そして、光線２２０は、最も光軸２００から離れた位置に入射する光線２３０は、レンズ系１１０により、位置２１５と位置２３５との間の位置２２５で光軸２００と交差する。
【００２１】
図示されるように、レンズ系１１０による光の拡がりの大きさは、位置２１５から位置２３５の間では略同一の大きさになることが期待される。このように、レンズ系１１０は過剰補正された球面収差を有しており、光を近軸焦点の位置２５０より実質的に遠くに結像する。このため、レンズ系１１０によると、光軸方向の像面位置によらず物点からの光の拡がりの大きさが実質的に略同一となる光軸方向の距離を、球面収差が過剰補正されていない場合に比べて長くすることができる。
【００２２】
このように、当該光軸方向の距離が長くなると、レンズ系１１０からのより広い距離範囲に存在する物点からの光について、光の拡がりの大きさが実質的に略同一となる像面位置が存在し得る。このような像面位置に受光部１２０を設けると、物点までの距離によらず、受光部１２０が設けられた位置における光学伝達関数が実質的に略同一となる。このように、レンズ系１１０は、上述した収差特性によって、物点からの光に対する光学的伝達関数は物点までの距離によらず略同一となる。
【００２３】
以上、図２を用いてレンズ系１１０の光学特性を定性的に説明した。なお、図２に示したレンズ系１１０の模式図は、レンズ系１１０の光学特性を定性的に理解することを目的として作図したものであり、実スケールに従って作図されたものではないことに注意すべきである。
【００２４】
図３は、レンズ系１１０の構成の一例を示す。レンズ系１１０は、絞り３００、レンズ３１０、レンズ３２０、およびレンズ３３０を有する。また、像面は符号３８０で示されている。なお、本図には、複数の光線がレンズ系１１０に重ねて描かれている。以下、レンズ３１０、レンズ３２０、レンズ３３０の配置およびそれらの光学特性を説明する。
【００２５】
レンズ３１０およびレンズ３３０の屈折率は、波長４８６．１３３ｎｍ、波長５８７．５６２ｎｍ、および波長６５６．２７３ｎｍの光に対してそれぞれ１．５３１２８７１０、１．５２４７０１６６、および１．５２１９６０９１である。また、レンズ３２０の屈折率は、波長４８６．１３３ｎｍ、波長５８７．５６２ｎｍ、および波長６５６．２７３ｎｍの光に対してそれぞれ１．５９９４３８６９、１．５８５４６９９２、および１．５７９８６３７７である。また、絞り３００は、レンズ３１０の頂点より像面側に０．０００５３５８３３７ｍｍ離れて設けられる。
【００２６】
レンズ３１０の厚さは１．６８８４６５ｍｍである。なお、本図の説明における厚さとは、レンズの光軸方向の長さを示す。また、レンズ３１０の物体側表面の曲率半径は１１．４７４４３ｍｍであり、物体側の断面半径は１．４８２３７１ｍｍであり、物体側表面の円錐定数は−５５６．３０５３である。また、レンズ３１０の像側表面の曲率半径は−１４．５６４０９ｍｍであり、像側の断面半径は２．１１１４７９ｍｍであり、物体側表面の円錐定数は４１．９２６１である。なお、本図の説明において、曲率半径が負である場合は、その表面形状が光に対して凹面であることを示す。
【００２７】
レンズ３２０は、レンズ３１０から像面方向に距離０．０９９２４６９ｍｍ離れて設けられる。なお、本図の説明で、レンズ間の距離は、光軸上における、物体側のレンズの像側表面と像側のレンズの物体側表面との間の距離を示す。レンズ３２０の厚さは０．２５９８８７５ｍｍである。また、レンズ３２０の物体側表面の曲率半径は１．４０１９７８ｍｍであり、物体側表面の断面半径は２．１７５００６ｍｍであり、物体側表面の円錐定数は−７．６５９９０５である。また、レンズ３２０の像側表面の曲率半径は０．６４１２００６ｍｍであり、像側の断面半径は２．０４１８０９ｍｍであり、像側表面の円錐定数は−２．３３７０１８である。
【００２８】
レンズ３３０は、レンズ３２０から像面方向に距離３．１３９１８９ｍｍ離れて設けられる。レンズ３３０の厚さは０．１３８９００９ｍｍである。また、レンズ３３０の物体側表面の曲率半径は−０．３７４８３１ｍｍであり、物体側表面の断面半径は３．６５３９９８ｍｍであり、物体側表面の円錐定数は−２６０．７８７３である。また、レンズ３３０の像側表面の曲率は−０．３０４０３１５ｍｍであり、像側の断面半径は３．７４４６９６ｍｍであり、像側表面の円錐定数は−２５４．３３１５である。そして、像面は、レンズ３３０から距離１．８８５３２５ｍｍ離れた位置に設定されている。
【００２９】
このように、複数のレンズ３１０、レンズ３２０、およびレンズ３３０は、各レンズの中心軸をそろえて同軸に配列されている。したがって、レンズ系１１０は、光軸に関して回転対称である。回転対称であることにより、撮像装置１００の製造時におけるレンズのアラインメントが非常に容易となる。
【００３０】
また、像面の法線の角度と主光線が像面に入射する角度との差の絶対値は、レンズ系１１０の光学伝達関数の算出誤差を予め定められた値より小さくすべく、予め定められた値より小さい。このように、レンズ系１１０のテレセントリック性をより大きくすることによって、光学伝達関数の算出誤差を低減することができる。例えば、ＭＴＦを算出する場合に、ＦＦＴによっても十分小さい誤差でＭＴＦを算出することができる。このため、レンズ系１１０による画像のボケを高速に復元することが可能になる。
【００３１】
図４は、図３に示したレンズ系１１０の収差特性を示す。本図には、上から順に球面収差図、非点収差および歪曲収差図、および横収差図が示されている。最上段の球面収差図に示されるように、図３に示したレンズ系１１０の球面収差は過剰補正されている。なお、本球面収差図の横軸は、設定された像面に対する位置を示しており、近軸焦点に対する位置を示していないことに注意すべきである。
【００３２】
図示されるように、像面の全面にわたって縦収差は正の値となっている。縦収差は、図中のＰ１の位置までは単調増加しており、Ｐ１を境に単調減少に転ずる。
【００３３】
また、本図の最下段には、複数の像高における横収差を示すグラフが示されている。最左上のグラフは光軸上の横収差図を示しており、最右上のグラフは像高１．１２５０ｍｍにおける横収差図を示す。また、最左下のグラフは像高１．５７５０ｍｍにおける横収差図、最右下のグラフは像高２．２５００ｍｍにおける横収差図を示す。このように、レンズ系１１０の横収差は、各像高において略同一の形状を示している。なお、波面収差を指標とすれば、主光線と異なる入射瞳上の入射位置に入射した光に沿う光路長と主光線に沿う光路長との間の差と、レンズ系１１０の入射瞳への入射位置との間の関係が、像高によらず略同一であってもよい。
【００３４】
図５は、図３に示したレンズ系１１０の光学伝達特性を示す。本図には、上から順にスポットダイアグラムの像高およびデフォーカス依存性を示すスポットダイアグラム図、ＭＴＦのデフォーカス依存性、およびＭＴＦの空間周波数特性が示されている。
【００３５】
最上段のスポットダイアグラム図には、異なる複数の像高および異なる複数のデフォーカス量におけるスポットダイアグラムが示されている。本スポットダイアグラム図では、同一像高における、異なる複数のデフォーカス量での複数のスポットダイアグラムが横方向に並べられている。また、同一デフォーカス量における、異なる複数の像高における複数のスポットダイアグラムが縦方向に並べられている。
【００３６】
各スポットダイアグラムの左に数値で示された像高が示すように、本スポットダイアグラム図には、光軸上、光軸から１．１２５０ｍｍ、光軸から１．５７５０ｍｍ、および光軸から２．２５００ｍｍの位置の像高におけるスポットダイアグラムが含まれている。また、各スポットダイアグラムの下に数値で示されたデフォーカス量が示すように、本スポットダイアグラム図には、像面から−７５μｍの位置、像面から−３７．５μｍの位置、像面の位置、像面から３７．５μｍの位置、および像面から７５μｍの位置におけるスポットダイアグラムが含まれている。
【００３７】
本スポットダイアグラム図が示すように、スポットダイアグラムの拡がりは、少なくとも予め定められた範囲の光軸方向の像面位置にわたって略同一であり、像高によらず略同一であることがわかる。このように、レンズ系１１０による物点からの光の拡がりは、予め定められた範囲の光軸方向の像面位置にわたって略同一となる。なお、光の拡がりとは、本図に示すようにスポットダイアグラムの拡がりであってよく、点像分布関数が示す光の拡がりであってもよい。
【００３８】
このように、レンズ系１１０による物点からの光の拡がりは、像高によらず略同一であり、レンズ系１１０による物点からの光の拡がりは、少なくとも予め定められた範囲の光軸方向の像面位置にわたって略同一であることがわかる。なお、各スポットダイアグラムが示すように、像面における物点からの光の強度分布は、主光線の位置を中心とする空間的な"芯"を持つことがわかる。つまり、レンズ系１１０による物点からの光の像面における強度分布は、異なる像高にそれぞれ２つのピークを有しており、１のピークは主光線が像面を交わる位置に存在する。このような"芯"を有することからもわかるように、レンズ系１１０は実質的に、空間的に高周波を伝達することもできる。高周波の伝達特性は、後に説明するＭＴＦの空間周波数特性のグラフでも示される。
【００３９】
また、本図中段に示されるＭＴＦのデフォーカス依存性のグラフが示すように、複数の像高についても、サジタル光線及びメリジオナル光線についても、略同一のＭＴＦ値の分布を持つことが分かる。また、ＭＴＦは、少なくともグラフに示されるデフォーカスの範囲内では、略同一の値を示している。このように、広いデフォーカス範囲にわたってレンズ系１１０のＭＴＦは略同一の値をとる。
【００４０】
また、本図最下段のＭＴＦの空間周波数特性のグラフが示すように、レンズ系１１０は複数の像高についても、サジタル光線及びメリジオナル光線についても、略同一のＭＴＦ周波数特性を持つことが分かる。このように、レンズ系１１０のＭＴＦは、像高によらず略同一であるといえる。また、レンズ系１１０のＭＴＦは、予め定められた範囲の光軸方向の像面位置にわたって略同一となっている。
【００４１】
なお、本図には、ＭＴＦの値が１から単調減少する回折限界を示す線が示されているが、レンズ系１１０のＭＴＦは、回折限界のカットオフ周波数近くにまで、実質的なＭＴＦ値を有することがわかる。このように、レンズ系１１０は、空間的に高周波を伝達し得ることがわかる。
【００４２】
図６は、レンズ系１１０の光学伝達関数の像高に対する依存性を示す。図５の最下段のＭＴＦの空間周波数特性が示すように、主光線が像高０の位置に入射する物点からの光のＭＴＦ特性（図６の線６１０に対応する。）と、主光線が像高１．１２５０ｍｍの位置に入射する物点からの光のＭＴＦ特性（図６の線６２０に対応する。）とは、一部の周波数領域において差が生じている。図６に、ＭＴＦ特性の像高に対する依存性の違いを、線６１０および線６２０により概略示している。このように、レンズ系１１０のＭＴＦには、像高に依存する周波数領域である像高依存周波数領域ｆ１〜ｆ２がある。
【００４３】
なお、線６００は回折限界のＭＴＦ特性を示している。レンズ系１１０の光学伝達関数が示す光学応答を補正部１４０が補正した場合に、補正部１４０を含む全系のＭＴＦ特性は、理想的には線６００で示されるＭＴＦ特性に一致することが望ましい。しかしながら、補正部１４０が使用する逆フィルタによって、像高依存周波数領域が大きく補正される場合には、像高依存周波数領域におけるＭＴＦ特性の違いが補正後の画像に顕著に現れてしまう場合がある。
【００４４】
図７は、補正パラメータ格納部１８０が格納している補正パラメータの一例をテーブル形式で示す。補正パラメータ格納部１８０は、レンズ系１１０の光学応答を補正する逆フィルタを複数格納している。
【００４５】
なお、受光部１２０における光の拡がりは、レンズ系１１０の光学伝達関数によって求められる。そして、当該光の拡がりと受光部１２０が有する複数の受光素子間の距離（画素ピッチ）とから、補正に使用する画素ブロックが定まる。例えば、補正部１４０が５×５画素の画素ブロックを使用するか、７×７画素の画素ブロックを使用するかが定まる。使用する画素ブロックが定まると、逆フィルタにより復元することができる周波数領域が、画素ピッチに基づいて定まる。ここで、補正部１４０により復元することができる周波数領域が、図６に示した像高依存周波数領域と重なっている場合には、既に説明したように、像高に依存するＭＴＦの違いが補正部１４０による補正後の画像に現れてしまう場合がある。
【００４６】
したがって、レンズ系１１０は、光学伝達関数の像高に対する依存性が、補正部１４０によって画像が補正される補正量がより大きい空間周波数領域においてより小さい光学特性を有することが望ましい。例えば、レンズ系１１０の光学伝達関数の像高に対する依存性は、補正部１４０によって補正され得る空間周波数領域である補正可能周波数領域において、予め定められた値より小さいことが望ましい。なお、補正可能周波数領域におけるレンズ系１１０の光学伝達関数の像高に対する依存性は、補正可能周波数領域以外の空間周波数領域における像高に対する依存性より小さくてよい。逆に言うと、補正可能周波数領域以外の空間周波数領域におけるレンズ系１１０の光学伝達関数の像高に対する依存性は、補正可能周波数領域における像高に対する依存性より大きくてよい。
【００４７】
なお、図６および図７に関連して、像高に対するＭＴＦ特性の依存性を示したが、デフォーカス量に関しても同様のことが言える。すなわち、デフォーカス量に対してもＭＴＦ特性は依存し得る。このため、補正部１４０により復元される周波数領域が、デフォーカス量に依存する周波数領域と重なっている場合には、補正部１４０による補正によって、デフォーカス量に依存するＭＴＦの違いが画像に現れてしまう場合がある。
【００４８】
したがって、レンズ系１１０は、光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性が、補正部１４０によって画像が補正される補正量がより大きい空間周波数領域においてより小さい光学特性を有することが望ましい。例えば、レンズ系１１０の光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性は、少なくとも補正部１４０が補正することができる空間周波数領域である補正可能周波数領域において、予め定められた値より小さいことが望ましい。
なお、補正部１４０が画像を補正することができる空間周波数領域である補正可能周波数領域におけるデフォーカス量に対する依存性は、補正可能周波数領域以外の空間周波数領域におけるデフォーカス量に対する依存性より小さくてよい。逆に言うと、補正可能周波数領域以外の空間周波数領域におけるレンズ系１１０の光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性は、補正可能周波数領域におけるデフォーカス量に対する依存性より大きくてよい。
【００４９】
このように、レンズ系１１０のＭＴＦ特性について説明した。一方、補正後の画像にアーチファクトが発生しないよう、補正処理を制御することもできる。例えば、補正部１４０は、光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性がより大きい空間周波数領域における画像の空間周波数成分を、より小さい補正量で補正してよい。また、像高に関連して言うと、補正部１４０は、光学伝達関数の像高に対する依存性がより大きい空間周波数領域における画像の空間周波数成分を、より小さい補正量で補正してよい。
【００５０】
具体的には、補正パラメータ格納部１８０は、画像を補正することができる空間周波数領域である補正可能周波数領域が異なる複数の補正パラメータを格納してよい。そして、補正パラメータ選択部１８５は、光学伝達関数のデフォーカス量に対する依存性が予め定められた値より大きい空間周波数領域と補正可能周波数領域とが一致しない補正パラメータを、複数の補正パラメータの中から選択してよい。
【００５１】
また、像高に関連して、補正パラメータ選択部１８５は、光学伝達関数の像高に対する依存性が予め定められた値より大きい空間周波数領域と補正可能周波数領域とが一致しない補正パラメータを、複数の補正パラメータの中から選択してもよい。なお、像高依存性に関して言えば、補正部１４０は、光学伝達関数の像高に対する依存性がより大きい空間周波数領域において光学伝達関数の像高に対する依存性を減少させるべく、像高毎に異なる補正量で画像を補正してもよい。具体的には、補正パラメータ選択部１８５は、像高毎に異なる補正パラメータを選択してもよい。
【００５２】
図８は、撮像装置１００のハードウェア構成の一例を示す。撮像装置１００は、ＣＰＵ周辺部と、入出力部と、レガシー入出力部とを備える。ＣＰＵ周辺部は、ホスト・コントローラ１５８２により相互に接続されるＣＰＵ１５０５、ＲＡＭ１５２０、グラフィック・コントローラ１５７５、及び表示デバイス１５８０を有する。入出力部は、入出力コントローラ１５８４によりホスト・コントローラ１５８２に接続される通信インターフェイス１５３０、ハードディスクドライブ１５４０、及びＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０を有する。レガシー入出力部は、入出力コントローラ１５８４に接続されるＲＯＭ１５１０、フレキシブルディスク・ドライブ１５５０、及び入出力チップ１５７０を有する。
【００５３】
ホスト・コントローラ１５８２は、ＲＡＭ１５２０と、高い転送レートでＲＡＭ１５２０をアクセスするＣＰＵ１５０５、及びグラフィック・コントローラ１５７５とを接続する。ＣＰＵ１５０５は、ＲＯＭ１５１０、及びＲＡＭ１５２０に格納されたプログラムに基づいて動作して、各部の制御をする。グラフィック・コントローラ１５７５は、ＣＰＵ１５０５等がＲＡＭ１５２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得して、表示デバイス１５８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ１５７５は、ＣＰＵ１５０５等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
【００５４】
入出力コントローラ１５８４は、ホスト・コントローラ１５８２と、比較的高速な入出力装置であるハードディスクドライブ１５４０、通信インターフェイス１５３０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０を接続する。ハードディスクドライブ１５４０は、ＣＰＵ１５０５が使用するプログラム、及びデータを格納する。通信インターフェイス１５３０は、ネットワーク通信装置１５９８に接続してプログラムまたはデータを送受信する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ１５６０は、ＣＤ−ＲＯＭ１５９５からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ１５２０を介してハードディスクドライブ１５４０、及び通信インターフェイス１５３０に提供する。
【００５５】
入出力コントローラ１５８４には、ＲＯＭ１５１０と、フレキシブルディスク・ドライブ１５５０、及び入出力チップ１５７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ１５１０は、撮像装置１００が起動するときに実行するブート・プログラム、あるいは撮像装置１００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ１５５０は、フレキシブルディスク１５９０からプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ１５２０を介してハードディスクドライブ１５４０、及び通信インターフェイス１５３０に提供する。入出力チップ１５７０は、フレキシブルディスク・ドライブ１５５０、あるいはパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を接続する。
【００５６】
ＣＰＵ１５０５が実行するプログラムは、フレキシブルディスク１５９０、ＣＤ−ＲＯＭ１５９５、またはＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。記録媒体に格納されたプログラムは圧縮されていても非圧縮であってもよい。プログラムは、記録媒体からハードディスクドライブ１５４０にインストールされ、ＲＡＭ１５２０に読み出されてＣＰＵ１５０５により実行される。ＣＰＵ１５０５により実行されるプログラムは、撮像装置１００を、図１から図７に関連して説明した補正パラメータ格納部１８０、補正パラメータ選択部１８５、補正部１４０、画像処理部１４５、および出力部１５０として機能させる。
【００５７】
以上に示したプログラムは、外部の記憶媒体に格納されてもよい。記憶媒体としては、フレキシブルディスク１５９０、ＣＤ−ＲＯＭ１５９５の他に、ＤＶＤまたはＰＤ等の光学記録媒体、ＭＤ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワークあるいはインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用して、ネットワークを介したプログラムとして撮像装置１００に提供してもよい。このように、プログラムにより制御されるコンピュータが撮像装置１００として機能する。
【００５８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】一実施形態に係わる撮像装置１００のブロック構成の一例を示す図である。
【図２】レンズ系１１０の光学特性の一例を模式的に示す図である。
【図３】レンズ系１１０の構成の一例を示す図である。
【図４】図３に示したレンズ系１１０の収差特性を示す図である。
【図５】図３に示したレンズ系１１０の光学伝達特性を示す図である。
【図６】レンズ系１１０の光学伝達関数の像高に対する依存性を示す図である。
【図７】補正パラメータ格納部１８０が格納している補正パラメータの一例をテーブル形式で示す図である。
【図８】撮像装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１００  撮像装置
１１０  レンズ系
１２０  受光部
１４０  補正部
１４５  画像処理部
１５０  出力部
１８０  補正パラメータ格納部
１８５  補正パラメータ選択部
２００  光軸
２０５  入射瞳
２１０  光線
２２０  光線
２３０  光線
３００  絞り
３１０  レンズ
３２０  レンズ
３３０  レンズ
１５０５  ＣＰＵ
１５１０  ＲＯＭ
１５２０  ＲＡＭ
１５３０ 通信インターフェイス
１５４０  ハードディスクドライブ
１５５０  フレキシブルディスク・ドライブ
１５６０  ＣＤ−ＲＯＭドライブ
１５７０  入出力チップ
１５７５  グラフィック・コントローラ
１５８０  表示デバイス
１５８２  ホスト・コントローラ
１５８４  入出力コントローラ
１５９０  フレキシブルディスク
１５９５  ＣＤ−ＲＯＭ
１５９８  ネットワーク通信装置
【図１】
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【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】
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