JP2007108176A - 電光画像処理システムを調整するための方法、システム及び装置 - Google Patents
電光画像処理システムを調整するための方法、システム及び装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】光学サブシステム、検出サブシステム及びディジタル画像処理サブシステムを介するソースの伝搬路を決定することに基づいて、エンドトゥエンドの画像処理パフォーマンスを予測する。そして光学サブシステムはそれらの他のサブシステムを考慮した後に調整される。例えばディジタル画像処理サブシステム及び光学サブシステムの補償器は、調整は、画像処理の影響を考慮に入れるポストプロセシングパフォーマンスメトリックに基づいて連帯的に調整されてよい。従来の手法とは異なり、光学サブシステムで高品質画像用に生成されていた中間的な光画像は必要とされず、例えば画像はディジタル画像処理サブシステムでの他の調整によって以後に改善されてもよい。
【選択図】図2
Description
ここで、演算子Hは光学サブシステム及びディテクタサブシステムを線形に特徴付け、sは理想的な状態の下で捕捉された画像であり(例えば、当初のソース信号の理想的な幾何学的な投影)、nは2つのサブシステムに関するランダムノイズである。HはΘの関数であり、Θは調整可能な補償パラメータのベクトルであることに留意を要する。上記の数式(1)において、各種のパラメータは、光学サブシステムの光学伝達関数(OTF)または振幅伝達関数(MTF)により光学サブシステムをモデル化することもできる。OTFは画像座標x'における点像分布関数(point spread function)のフーリエ変換である。また、ここでωは1メートル当たりのサイクル数を単位とした空間周波数である。MTFは規格化されたOTFの振幅(ゲイン)である。
ここで、期待値演算子εの添え字は、ランダムノイズn及び(仮定された)静的なランダム信号sに関する期待値を表す。MMSEフィルタ法は、各自の平均及び共分散的構造以外に、ノイズモデル又は基礎とする信号の統計的性質について何らの条件も要求しない。ノイズ及び信号が非相関的であることを仮定すると、理想的な線形復元行列(linear restoration matrix)は次式で与えられる:
瞳孔径=9.8mm
画素間隔=15μm
充填率=75パーセント
ディテクタ深度=8ビット
焦点距離=72.5mm
対物距離=500mm
フィールド高さ=+/−150mm
レンズ厚さ=8mm
ガラス:BK7
波長=500nm
シングレットレンズは完璧に製造され組み立てられ、未知の光調整として後部焦点のみを残しているとする。この理想化された筋書きでさえ、従来の手法(後続の画像処理を考察せずにOPD最少焦点距離を見出す手法)は劣った結果をもたらす。
瞳孔径=912mm
画素間隔=15μm
充填率=75パーセント
ディテクタ深度=8ビット
焦点距離=72.5mm
対物距離=500mm
フィールド高さ=+/−150mm
レンズ厚さ=8mm
ガラス:BK7
波長=500nm
比較のため、シングレットレンズの例と同様に、ダブレットレンズの後部焦点距離が従来法で波面誤差を最小化するように調整される。一群のシミュレーションは、組立誤差をシミュレーションするためにレンズ傾斜及び分散(decentration)を導入する。そのような製造欠陥があると、レンズ系はもはや軸対称(回転対称)ではなくなる。そして、波面誤差を推定する場合に、図6の光線束に示されるように、完全なフィールドの-100,-70,0,+70,+100パーセントに対応する5つのフィールド位置でOPD-RMSが測定される。
110 光学サブシステム
120 ディテクタサブシステム
130 ディジタル画像処理サブシステム
150 ソース信号
180 ディジタル画像
190 パフォーマンスメトリック
1010 光要素
1050 測定装置
1025 ディテクタモデル
1035 ディジタル画像処理モデル
1070 フィードバックループ
1015 光モデル
1020 ディテクタ要素
1030 ディジタル画像処理要素
1270 フィードバックループ
Claims (26)
- 光学サブシステム、ディテクタサブシステム及びディジタル画像処理サブシステムを含む電光画像処理システムを調整する方法であって、
光学サブシステム、ディテクタサブシステム及びディジタル画像処理サブシステムを介するソースの伝搬路を決定するステップと、
判定された伝搬路の関数であるポストプロセシングパフォーマンスメトリックに直接的に基づいて前記光学サブシステムを調整するステップと、
を有することを特徴とする方法。 - 前記光学サブシステムを調整するステップが、前記光学サブシステムにより形成される前記ソースの中間的な光画像の画像品質を直接的に最適化することを必要とせずに実行される
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記光学サブシステムを調整するステップが、前記中間的な光画像の波面誤差の直接的な最小化又は前記中間的な光画像のスポットサイズの直接的な最小化を必要とせずに実行される
ことを特徴とする請求項2記載の方法。 - 調整された光学サブシステムは、前記中間的な光画像の画像品質を最適化するように調整された光学サブシステムにより形成されたものより画像品質がかなり悪い中間的な光画像を形成する
ことを特徴とする請求項2記載の方法。 - 前記光学サブシステムを調整するステップが、前記ポストプロセシングパフォーマンスメトリックに直接的に基づいて、前記光学サブシステム及び前記ディジタル画像処理サブシステムを連帯的に調整する
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記光学サブシステムを介するソースの伝搬路を決定するステップで、実際のソースが実際の光学サブシステムを照光するようにした
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記光学サブシステムを介するソースの伝搬路を決定するステップが、
実際の光学サブシステムのモデルを決定するステップと、
該モデルに基づいて前記実際の光学サブシステムを介する伝搬路を決定するステップと、
を有することを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記実際の光学サブシステムのモデルが、前記実際の光学サブシステムの測定されたポイントスプレッド関数、振幅伝達関数又は光伝達関数に基づく
ことを特徴とする請求項7記載の方法。 - ポイントスプレッド関数、振幅伝達関数又は光伝達関数が、空間的に変化する
ことを特徴とする請求項8記載の方法。 - ポイントスプレッド関数、振幅伝達関数又は光伝達関数が、空間的に変化し且つ補間により近似される
ことを特徴とする請求項8記載の方法。 - 光学サブシステム、ディテクタサブシステム及びディジタル画像処理サブシステムを介するソースの伝搬路を判定するステップが、前記ソースの空間的モデルに基づく
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記ソースの空間的モデルが、2次元パワースペクトル密度関数を含む
ことを特徴とする請求項11記載の方法。 - 前記ソースの空間的モデルが、前記ソースの統計的なモデルを含む
ことを特徴とする請求項11記載の方法。 - 光学サブシステム及びディテクタサブシステムを介するソースの伝搬路が、y=Hs+nに基づいて決定され、yは光学サブシステム及びディテクタサブシステムを介した伝搬後のソースの画像であり、sは前記ソースの理想的なサンプル画像であり、Hは光学サブシステム及びディテクタサブシステム双方に関するサンプルポイントスプレッド関数であり、nはノイズである
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記光学サブシステムを調整するステップが、ポストプロセシングパフォーマンスメトリックに直接的に基づいて、前記光学サブシステム及び前記ディジタル画像処理サブシステムを連帯的に調整するステップを有し、前記光学サブシステム及び前記ディジタル画像処理サブシステムを連帯的に調整するステップは線形ディジタル画像処理サブシステムに限定され、線形ディジタル画像処理サブシステムは、前記光学サブシステム及び/又は前記ディテクタサブシステムのポイントスプレッド関数により引き起こされた劣化を復元する
ことを特徴とする請求項14記載の方法。 - 前記光学サブシステムを調整するステップが、ポストプロセシングパフォーマンスメトリックに直接的に基づいて、前記光学サブシステム及び前記ディジタル画像処理サブシステムを連帯的に調整するステップを有し、前記光学サブシステム及び前記ディジタル画像処理サブシステムを連帯的に調整するステップは非線形ディジタル画像処理サブシステムを含み、該非線形ディジタル画像処理サブシステムは前記光学サブシステム及び/又は前記ディテクタサブシステムのポイントスプレッド関数により引き起こされた劣化を復元する
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記ポストプロセシングパフォーマンスメトリックが、光学サブシステム、ディテクタサブシステム及びディジタル画像処理サブシステムを介するソースの伝搬路を決定することで予測された画像と前記ソースの理想的な画像との間の二乗平均誤差である
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記光学サブシステムに対する調整の記述を行うステップ
を更に有することを特徴とする請求項1記載の方法。 - 光学サブシステム、ディテクタサブシステム及びディジタル画像処理サブシステムを含む電光画像処理システムを調整するシステムであって、
光学サブシステム、ディテクタサブシステム及びディジタル画像処理サブシステムを介するソースの伝搬路を決定する手段と、
判定された伝搬路の関数であるポストプロセシングパフォーマンスメトリックに直接的に基づいて前記光学サブシステムを調整する手段と、
を有することを特徴とするシステム。 - ディテクタサブシステム及びディジタル画像処理サブシステムを含む電光画像処理システムの一部である光学サブシステムを調整する装置であって、
前記光学サブシステムを特徴付ける光測定装置と、
前記光学サブシステムの特徴を利用し、光学サブシステム、ディテクタサブシステム及びディジタル画像処理サブシステムを介するソースの伝搬路に基づいてポストプロセシングパフォーマンスメトリックを判定するためのソフトウエアと、
ポストプロセシングパフォーマンスメトリックに直接的に基づいて前記光学サブシステムを調整するフィードバックループと、
を有し、前記光学サブシステムを介する伝搬路は前記光学サブシステムの特徴に基づくことを特徴とする装置。 - 前記光測定装置が、正弦格子を用いて光学サブシステムのOTFを測定する
ことを特徴とする請求項20記載の装置。 - 前記光測定装置が、前記光学サブシステムのPSFを測定するスターテスト装置を有する
ことを特徴とする請求項20記載の装置。 - 前記光測定装置が、前記光学サブシステムの波面を測定する干渉計装置を有する
ことを特徴とする請求項20記載の装置。 - 前記フィードバックループが、前記ポストプロセシングパフォーマンスメトリックに応じて実際の光学サブシステムの物理的な補償器を調整する
ことを特徴とする請求項20記載の装置。 - 前記ソフトウエアが、前記光学サブシステムの特徴に基づいて前記光学サブシステムのモデルを作成させ、
前記光学サブシステムを介する伝搬路が前記モデルに基づいて決定され、
前記フィードバックループは、前記ポストプロセシングパフォーマンスメトリックに応じて前記光学サブシステムのモデルにおける仮想的な補償器を調整する
ことを特徴とする請求項20記載の装置。 - 電光画像処理システムを調整する装置であって、光学サブシステム、ディテクタサブシステム及びディジタル画像処理サブシステムを有する電光画像処理システムと、
光学サブシステム、ディテクタサブシステム及びディジタル画像処理サブシステムを介するソースの伝搬路に基づくポストプロセシングパフォーマンスメトリックに直接的に基づいて前記光学サブシステムを調整する、ディジタル画像処理サブシステム及び光学サブシステム間に結合されたフィードバックループと、
を有することを特徴とする装置。
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