JP2009186388A - Ｍｔｆ測定方法及びｍｔｆ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＭＴＦを測定する撮像素子に欠陥画素が含まれていても、精度良く披検レンズのＭＴＦ特性を測定できるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置を提供する。
【解決手段】 所定の画素範囲における欠陥画素を検出する画素欠陥検出ステップ（Ｓ３００）と、撮像素子に結像されたエッジ模様のエッジの、撮像素子の画素配置方向に対する傾斜角を検出するエッジ傾斜角検出ステップ（Ｓ５００）と、エッジに沿って、欠陥画素に隣接する正常画素との差分が少なくなるように、欠陥画素の画素値を補正する欠陥画素補正ステップ（Ｓ８００）と、を備え、欠陥画素補正ステップで補正された画素値を用い、ＭＴＦを測定する（Ｓ９００）。
【選択図】図５

Description

本発明は、カメラなどの撮像装置において、レンズ及び撮像系の品質評価を行うためのパラメータとしてのＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を求めるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置に関する。

従来、カメラなどの撮像装置に用いられる撮像レンズ（所謂、本発明における披検レンズである）の品質を評価する方法として、投影解像力による品質評価方法やＭＴＦによる品質評価方法が知られている。

投影解像力による品質評価方法は、撮像レンズを介して間隔が疎から密へと除々に変化する縞模様を投影し、その投影された縞模様をどの程度の間隔まで１本１本の縞模様として捉えることができるか否かを目視検査によって評価するものであって、検査員による評価バラツキが発生し易く、精度の高い評価データを得ることが困難であった。

一方、ＭＴＦによる品質評価方法は、ＭＴＦが撮像レンズをシステムとしてみた場合の幾何学的な伝達係数であって周波数領域でみたコントラストの変調度を表し（所謂、撮像レンズの空間周波数特性を表す）、撮像レンズを介して出力した像質を表すためのパラメータとしてＭＴＦを用いることができ、この際、検査員の目視検査による評価バラツキを低減できる。

ＭＴＦの測定の際には、披検対象である撮像レンズと、エッジ画像を有するチャート、複数の光電変換素子が並設されて前記エッジ画像を画素毎の電気信号に変換して出力する撮像素子（例えば、ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ、ＣＭＯＳ：Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ等）とが用いられ、撮像素子から出力されたエッジ画像の画像信号を用いてＭＴＦが算出される。

ＭＴＦは、撮像装置が取り込んだ画像のエッジ部分をステップ応答として捉え、そのステップ応答した画像データを微分して像の強度分布を表すＬＳＦ（Ｌｉｎｅ Ｓｐｅｅｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）波形とし、そのＬＳＦ波形をフーリエ変換することによって、レンズ評価のための変調伝達関数として得られる（例えば、特許文献１、２、３参照）。

一方、近年、撮像素子の高画素化に伴って、その製造工程に起因して、入射光に反応しない画素（黒キズ）や、入射光がなくても異常に強い暗電流を発生する画素（黒キズ）等の欠陥画素が増加傾向にある。
特開２００２-３５０２８５号公報 特開平６-１８４４８号公報 特開平４-６２４４８号公報

しかしながら、従来のＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置によれば、ＭＴＦの測定に対応付けて欠陥画素を補正する補正する補正手段を備えていないので、その測定範囲に欠陥画素が混在すると、エッジのステップ応答が異常に変化して測定精度を損なう虞があった。

そこで、本発明は、撮像素子に欠陥画素が含まれていても、精度良く披検レンズのＭＴＦ特性を測定できるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、光学像を撮像素子に導くための被検レンズと、エッジ模様が形成されたチャートと、複数の光電変換素子が並設されて、前記被検レンズを介して導かれた前記チャート像を光電変換して画像信号を出力する前記撮像素子と、を用い、前記撮像素子から出力する前記画像信号に基づいて、前記エッジ模様を含む所定の画素範囲を走査し、前記披検レンズの性能を評価するための指標となるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を測定するＭＴＦ測定方法であって、前記所定の画素範囲における欠陥画素を検出する画素欠陥検出ステップと、前記撮像素子に結像された前記エッジ模様のエッジの、撮像素子の画素配置方向に対する傾斜角を検出するエッジ傾斜角検出ステップと、前記エッジに沿って、前記欠陥画素に隣接する正常画素との差分が少なくなるように、前記欠陥画素の画素値を補正する欠陥画素補正ステップと、を備え、前記欠陥画素補正ステップで補正された画素値を用い、ＭＴＦを測定することを特徴とする。

請求項１に記載のＭＴＦ測定方法によれば、所定の画素範囲における欠陥画素を検出する画素欠陥検出ステップと、撮像素子に結像されたエッジ模様のエッジの、撮像素子の画素配置方向に対する傾斜角を検出するエッジ傾斜角検出ステップと、エッジに沿って、欠陥画素に隣接する正常画素との差分が少なくなるように、欠陥画素の画素値を補正する欠陥画素補正ステップと、を備え、欠陥画素補正ステップで補正された画素値を用い、ＭＴＦを測定するように構成されているので、撮像素子に欠陥画素が含まれていても、精度良く披検レンズのＭＴＦ特性を測定できる。

また、請求項１に記載のＭＴＦ測定方法は、請求項２に記載の発明のように、前記エッジの傾斜線が、同一方向の画素配列における少なくとも３つ以上の画素を横断するように形成されていることにより、これらの画素の一つに欠陥画素を含む際に、残りの正常画素を用いて欠陥画素の補正を行うことができる。

また、請求項１又は請求項２に記載のＭＴＦ測定方法は、請求項３に記載の発明のように、前記欠陥画素補正ステップにおいて、前記エッジに沿って前記欠陥画素の両側に隣接する欠陥画素を用い、この両側の正常画素の画素値の平均値を前記欠陥画素の画素値にして補正するとよい。これにより、正常画素との差分が少なくなるように、欠陥画素を補正できる。

また、請求項１乃至請求項３の何れか記載のＭＴＦ測定方法は、請求項４に記載の発明のように、前記エッジに沿って連続する欠陥画素の補正を不可とする補正可否判定ステップを備えていることにより、無理な補正を行うことがなく、欠陥画素補正の信頼性を高めることができる。

また、請求項１乃至請求項４の何れか記載のＭＴＦ測定方法は、請求項５に記載の発明のように、前記補正可否判定ステップの判定結果を報知する報知ステップを備えていることにより、オペレータがその判定結果を得ることができて利便性を向上できる。

次に、請求項６に記載の発明は、光学像を撮像素子に導くための被検レンズと、エッジ模様が形成されたチャートと、複数の光電変換素子が並設されて、前記被検レンズを介して導かれた前記チャート像を光電変換して画像信号を出力する前記撮像素子と、を備え、前記撮像素子から出力する前記画像信号に基づいて、前記エッジ模様を含む所定の画素範囲を走査し、前記披検レンズの性能を評価するための指標となるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を測定するＭＴＦ測定装置であって、前記所定の画素範囲における欠陥画素を検出する画素欠陥検出手段と、前記撮像素子に結像された前記エッジ模様のエッジの、撮像素子の画素配置方向に対する傾斜角を検出するエッジ傾斜角検出手段と、前記エッジに沿って、前記欠陥画素に隣接する正常画素との差分が少なくなるように、前記欠陥画素の画素値を補正する欠陥画素補正手段と、を備え、前記欠陥画素補正手段で補正された画素値を用い、ＭＴＦを測定することを特徴とする。

請求項６に記載のＭＴＦ測定装置によれば、所定の画素範囲における欠陥画素を検出する画素欠陥検出手段と、撮像素子に結像されたエッジ模様のエッジの、撮像素子の画素配置方向に対する傾斜角を検出するエッジ傾斜角検出手段と、エッジに沿って、欠陥画素に隣接する正常画素との差分が少なくなるように、欠陥画素の画素値を補正する欠陥画素補正手段と、を備え、前記欠陥画素補正手段で補正された画素値を用い、ＭＴＦを測定するように構成されているので、請求項１に記載の発明と同様に、撮像素子に欠陥画素が含まれていても、精度良く披検レンズのＭＴＦ特性を測定できる。

また、請求項６に記載のＭＴＦ測定装置は、請求項７に記載の発明のように、前記エッジの傾斜線が、同一方向の画素配列における少なくとも３つ以上の画素を横断するように形成されていることにより、請求項２に記載の発明と同様に、これらの画素の一つに欠陥画素を含む際に、残りの正常画素を用いて欠陥画素の補正を行うことができる。

また、請求項６又は請求項７に記載のＭＴＦ測定装置は、請求項８に記載の発明のように、前記欠陥画素補正手段が、前記エッジに沿って前記欠陥画素の両側に隣接する欠陥画素を用い、この両側の正常画素の画素値の平均値を前記欠陥画素の画素値にして補正するように構成されていることにより、請求項３に記載の発明と同様に、正常画素との差分が少なくなるように、欠陥画素を補正できる。

また、請求項６乃至請求項８の何れか記載のＭＴＦ測定装置は、請求項９に記載の発明のように、前記エッジに沿って連続する欠陥画素の補正を不可とする補正可否判定手段を備えていることにより、請求項４に記載の発明と同様に、無理な補正を行うことがなく、欠陥画素補正の信頼性を高めることができる。

また、請求項６乃至請求項９の何れか記載のＭＴＦ測定装置は、請求項１０に記載の発明のように、前記補正可否判定手段の判定結果を報知する報知手段を備えていることにより、請求項５に記載の発明と同様に、オペレータがその判定結果を得ることができて利便性を向上できる。

本発明のＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置は、所定の画素範囲における欠陥画素を検出すると共に、撮像素子に結像されたエッジ模様のエッジの画素配置方向に対する傾斜角を検出し、エッジに沿って、欠陥画素に隣接する正常画素との差分が少なくなるように、欠陥画素の画素値を補正し、欠陥画素が補正された画素値を用い、ＭＴＦを測定するように構成されているので、撮像素子に欠陥画素が含まれていても、精度良く披検レンズのＭＴＦ特性を測定できる

また、本発明のＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置は、エッジの傾斜線が同一方向の画素配列における少なくとも３つ以上の画素を横断するように形成されていることにより、これらの画素の一つに欠陥画素を含む際に、残りの正常画素を用いて欠陥画素の補正を行うことができ、延いては、エッジ方向に対応付けて欠陥画素の補正ができ、欠陥画素が有っても精度良くＭＴＦ特性を測定できる。

また、本発明のＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置は、エッジに沿って欠陥画素の両側に隣接する欠陥画素を用い、この両側の正常画素の画素値の平均値を欠陥画素の画素値にして補正することにより、正常画素との差分が少なくなるように、欠陥画素を補正できる。

また、本発明のＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置は、エッジに沿って連続する欠陥画素が検出された際には、この欠陥画素の補正を不可として判定し、この判定結果を報知することにより、無理な補正を行うことがなく、欠陥画素補正の信頼性を高めることができ、且つ、オペレータがその判定結果を得ることができて利便性を向上できる。

次に、本発明の撮像系におけるＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置の一実施例を図面にもとづいて説明する。

図１が本実施例のＭＴＦ測定装置の構成を表すブロック図、図２が同実施例における欠陥画素補正の説明図であって、（ａ）がエッジ方向検出方法の説明図、（ｂ）がエッジ方向における欠陥画素補正の説明図である。

また、図３が同実施例におけるＭＴＦの測定動作を表す図、図４が同実施例で測定されたＭＴＦ曲線図、図５が同実施例におけるＭＴＦ測定方法の手順を表したフローチャート、図６が図５のフローチャートにおけるＭＴＦ演算の手順を表したフローチャートである。

図１に表したように、ＭＴＦ測定装置１は、披検レンズ３のＭＴＦ特性を測定するものであって、チャートＣＨ像を光電変換して出力する撮像系１００と、撮像系１００から出力された画像信号に基づいて、披検レンズ３のＭＴＦを測定するＭＴＦ測定系２００によって構成されている。この際、チャートＣＨには、格子状に白色と黒色に画成された撮像模様が複数形成され、その画成境界によるエッジが形成されている。

また、ＭＴＦ測定系２００は、撮像系１００から出力された画像信号に基づいて撮像素子５における欠陥画素を検出して補正し、欠陥画素が補正された画像信号を用いてＭＴＦを測定するように構成されている。

撮像系１００は、入射光の光量を可変するＩｒｉｓ（絞り）２、披検レンズ３、有害な赤外線や反射光を除去するフィルタ４、披検レンズ３を介して導かれたチャートＣＨ像を光電変換して複数の画素信号を出力する撮像素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓである）５、撮像素子５から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号Ｃに変換して出力するＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）６、撮像素子５及びＡＦＥ６を所定の周期で制御するＴＧ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１３、披検レンズ３の光軸方向のスライド駆動を行うレンズ駆動部１２、センサ１１を介して披検レンズ３のスライド量及び位置を検出する検出部１０、Ｉｒｉｓ（絞り）２の開閉駆動を行うＩｒｉｓ駆動部１５、センサ１７を介してＩｒｉｓ（絞り）２の開閉量を検出する検出部１６等を備えている。

ＡＦＥ６は、撮像素子５を介して出力されたアナログ画像信号に対してノイズを除去する相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ：Ｃｏｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）７、相関二重サンプリング回路７で相関二重サンプリングされた画像信号を増幅する可変利得増幅器（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）８、可変利得増幅器８を介して入力された撮像素子５からのアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換器９、等によって構成され、撮像素子５から出力された画像信号を、所定のサンプリング周波数でデジタル画像信号に変換し、ＭＴＦ測定系２００に出力する。

なお、本発明のＭＴＦ測定装置１は、撮像素子５及びＡＦＥ６に代えて、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサであってもよい。

次に、ＭＴＦ測定系２００は、Ａ／Ｄ変換器９から出力されたデジタル画像信号を画素のアドレスに対応付けて記憶するフィールドメモリ２１、フィールドメモリ２１から出力された画像信号に基づき撮像素子５の欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段２２、欠陥画素検出手段２２によって検出された欠陥画素を補正する欠陥画素補正手段３０、フィールドメモリ２１に記憶された正常な画素信号と欠陥画素補正手段３０で補正された画素信号とを用いて披検レンズ３のＭＴＦを測定するＭＴＦ測定手段３５、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）４１、測定されたＭＴＦや検出された欠陥画素を一時的に記憶するバッファ４２等を備え、ＣＰＵ４０が、ＲＯＭ４１に格納された制御用プログラムに従って、当該ＭＴＦ測定装置１の各処理を制御する。

次に、欠陥画素検出手段２２は、チャートＣＨに形成されたエッジ模様に対応付けて、欠陥画素を検出する際の走査領域を設定する走査領域設定部２３、走査領域における画素値毎の画素数を表すヒストグラムを画素分布として生成する画素分布生成部２４、画素分布生成部２４で生成された画素分布に基づいて正常画素の基準値を設定する基準値設定部２５、欠陥画素を検出するための閾値を取得する閾値取得部２６、閾値及び基準値を用い注目画素の欠陥有無を判定して欠陥画素を検出する欠陥画素検出部２７、欠陥画素検出部２７の検出結果にもとづいて欠陥画素の座標を表すマップを形成する欠陥画素マップ生成部２８、等によって構成されている。

また、欠陥画素検出手段２２では、欠陥画素の検出が、入射光に反応しない黒キズと、入射光がなくても異常に強い暗電流を発生する白キズの両者に対して行われる。

詳しくは、白キズ検出の際には、シャッター（図示せず）を閉じて撮像素子５を遮光した状態で、１画面分撮像して得られた画像データを用いて各画素値を取得し、この取得した画素値に基づいて欠陥画素を検出する。そして、基準値に対して画素値が大きくなるように閾値の分だけ加算して判定値を算出し、画素値が判定値よりも大きい画素を欠陥画素とする。

一方、黒キズ検出の際には、Ｉｒｉｓ（絞り）２及びシャッター（図示せず）を所定量開放して所定の露出状態で、黒キズ検出専用の被写体を１画面分撮像し、この撮像して得られた画像データを用いて各画素値を取得し、この取得した画素値に基づいて欠陥画素を検出する。そして、基準値に対して画素値が小さくなるように閾値の分だけ減算して判定値を算出し、画素値が判定値よりも小さい画素を欠陥画素とする。

次に、欠陥画素補正手段３０は、チャートＣＨに形成されたエッジ模様の傾斜角α（図２（ａ）に記載のαである）を検出するエッジ方向検出部３１、エッジ方向検出部３１で検出された傾斜角αの線上において連続して現れる欠陥画素を補正不可として判定する補正可否判定部３２、補正対象の欠陥画素を選択する欠陥画素選択部３３、欠陥画素選択部３３で選択された欠陥画素の画素値を正常画素の画素値から補間して生成する補間生成部３４等によって構成されている。

エッジ方向検出部３１は、図２（ａ）に表したように、画素配置方向に対応つけてｘｙ方向を表した際に、取り込んだチャートＣＨのエッジ画像に対して、ｘ方向にスキャンして画素値を微分してピークを求める。次いで、スキャン位置をｙ方向にずらして前述の工程を繰り返し、ピーク点の、ｙの値に対応するｘ方向の座標を求める。次いで、この複数のピ−ク点のｘｙ座標に対して、最小二乗法などの直線方程式を用い、フィッテイングする直線の角度αを求める。

ここで、ｘ及びｙは、撮像素子５から出力する画素配列に対応し、互いに直交している。また、エッジの傾斜角αは、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に表したように、予め、エッジに沿った傾斜線が、同一の画素配列における少なくとも３つ以上の画素を横断するように形成されている。

補正可否判定部３２は、図２（ｂ）（ｃ）に表した様に、ＭＴＦの測定範囲に対応する所定の画素範囲において、エッジ方向検出部３１で検出された傾斜角αに沿って、欠陥画素を求め、その欠陥画素が連続して現れない（ｂ）の際には、補正可能な欠陥画素として判定し、一方、欠陥画素が連続して現れる（ｃ）の際には、補正が不可能な欠陥画素として判定する。そして、その判定結果を表す信号が判定結果報知部（図１中の符号３８である）に入力されてオペレータに報知される。

欠陥画素選択部３３は、補正可否判定部３２において補正可能と判定された欠陥画素を選択する。

補間生成部３４は、図２（ｂ）に表したように、エッジに平行する傾斜線に沿って、欠陥画素（図中における×で表した画素）の両側に位置する正常な画素（図中における○で表した画素）の画素値を用いて、欠陥画素（図中における×で表した画素）の画素値を補間生成する。この際、例えば、エッジ方向に沿って欠陥画素の両側に隣あう１対の正常画素の平均値を欠陥画素の画素値とするように補間生成してもよい。

次に、ＭＴＦ測定手段３５は、欠陥画素補正手段３０を介して補間生成された画素値及び正常画素からなる画像値に基づいて、披検レンズ３の性能を評価するための指標となる、ＭＴＦを演算するＭＴＦ演算部３６と、空間周波数に対応付けたＭＴＦ曲線を生成するＭＴＦ曲線生成部３７とによって構成されている。

ＭＴＦ演算部３６は、図３（ａ）に表したように、チャートＣＨの撮像模様のエッジの傾斜角度に基づいてサンプリング数を算出し、次いで、算出されたサンプリング数を用いて、画像データを走査して画素値を取得することによりエッジのステップ応答を求め、次いで、ステップ応答を微分することによってエッジのインパルス応答を求め、次いで、インパルス応答をフーリエ変換してＭＴＦを求める。

詳しくは、サンプリング数算出部３６ａでは、チャートＣＨにおけるエッジの傾斜角度を算出し画像の一方向の走査の基本単位となるサンプリング数Ｐ（図３（ｂ）に表したＰ）を算出する。

図３（ｂ）において、画像データのエッジを介して左側の輝度が暗く、右側の輝度が明るく発現している。また、図３（ｂ）は、撮像して得られた画像データを表しており、四角い枠の１つ１つが画素を表し、画素内の●、■、○、□等が画素値を表している。

図３（ｂ）に表したように、チャートＣＨの撮像模様のエッジが垂直方向に対してわずかに傾斜している場合、主走査方向を垂直方向とし、エッジラインが垂直方向に１画素分だけ変位するようにサンプリング数Ｐを設定する。

そして、傾斜角度を求める際には、図３（ｅ）に表したように、チャートＣＨのエッジに対して、ｙ方向（垂直方向）にＳ個のウィンドウｗを配置する。この際、１つのウィンドウは、ｘ方向（水平方向）に複数の単位要素を有し、各単位要素のサイズは画素１個分とする。

次に、（式１）を用いて、各ウィンドウｗ内で２次微分を行う。
Ｌ^Ｗ（ｘ）＝２＊Ｐ^Ｗ（ｘ）−Ｐ^Ｗ（ｘ−１）−Ｐ^Ｗ（ｘ＋１）・・・（式１）

（式１）において、Ｐ^Ｗ（ｘ）がウィンドウｗ内の点（ｘ，Ｅｙ^Ｗ）における画素値であり、Ｌ^Ｗ（ｘ）がその点における２次微分値である。また、点（ｘ，Ｅｙ^Ｗ）は、１つの単位要素をｘ座標およびｙ座標の一目盛とした場合の位置であって、Ｅｙ^Ｗが図３（ｅ）中の１，２，３，・・・，Ｓに相当する。

次に、各ウィンドウｗ内において、２次微分値Ｌ^Ｗ（ｘ）の最大値Ｌｍａｘ^Ｗと最小値Ｌｍｉｎ^Ｗを求め、それらの点のｘ座標Ｘｍａｘ^Ｗ、Ｘｍｉｎ^Ｗを求め、（式２）を用いて、ウィンドウｗ内でのエッジ点のｘ座標Ｅｘ^Ｗを求める。
Ｅｘ^Ｗ＝（Ｘｍｉｎ^Ｗ＊｜Ｌｍａｘ^Ｗ｜＋Ｘｍａｘ^Ｗ＊｜Ｌｍｉｎ^Ｗ｜）／（｜Ｌｍａｘ^Ｗ｜＋｜Ｌｍｉｎ^Ｗ｜）・・・（式２）

そして、（式２）より得られたエッジ点群からエッジラインの傾斜角度θを求め、この際のｃｏｔθを四捨五入して得られた整数値をサンプリング数Ｐとする。

次に、ステップ応答算出部３６ｂは、図３（ｃ）に表したように、まず、１列目の画素を垂直方向に沿ってサンプリング数Ｐの分だけスキャンし、１列目のスキャンが終了したら、水平方向にスキャン位置を移し、再び垂直方向に沿ってサンプリング数Ｐの分だけスキャンし、順次、画像データを垂直方向に沿ってサンプリング数Ｐずつスキャンする。

そして、図３（ｄ）に表したように、各スキャン位置の画素値を取得することにより、エッジのステップ応答を求める。

次に、図２（ｄ）に表したように、各スキャン位置の画素値を一元的に並べ、エッジのステップ応答を得る。図３（ｄ）は、ステップ応答を一元的に展開し、縦軸に輝度値、横軸にスキャン位置を表している。すなわち、ステップ応答算出部３６ｂにおいて、エッジ付近の画素値を垂直方向にサンプリング数Ｐずつスキャンして、スキャンした順番に画素値を並べることにより、エッジのステップ応答を得ることができる。また、図２（ｄ）において、エッジがより明確に捉えられているほど立ち上り又は立下りの勾配が急になって現れる。

次に、インパルス応答算出部３６ｃは、ステップ応答算出部３６ｂで得られたステップ応答を微分することによって像の強度分布を表すインパルス応答に変換する。ここで行う微分は、例えば、ステップ応答の隣接する画素間の差分をとることによって行うことができる。

次に、ＭＴＦ算出部３６ｄは、インパルス応答算出部３６ｃにより求められたインパルス応答をフーリエ変換することにより変調伝達関数であるＭＴＦを求める。この際、フーリエ変換することより、周波数毎に実数部分と虚数部分が得られ、この実数部分と虚数部分をベクトル的に加算することによってＭＴＦを取得する。また、ＭＴＦの算出方法については、これに限らず、例えば、ＩＳＯ１２２３３に記載の解像度測定方法を用いてもよい。

次に、図４に表したように、ＭＴＦ曲線生成部３７は、ＭＴＦ演算部３６を介して算出されたＭＴＦデータに基づいて、横軸に空間周波数、縦軸にコントラストの変調度を表した複数のＭＴＦ曲線３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、３７ｄ、３７ｅを生成する。また、このＭＴＦ曲線中、実線で示すｖＬが縦方向に延出するエッジのＭＴＦを表し、破線で示すｈＬが横方向に延出するエッジのＭＴＦを表している。

ＭＴＦ曲線３７ａ〜３７ｅは、複数のエッジ模様の夫々に対応付けられて生成され、画面中央に配置されたエッジ模様を読み取ったＭＴＦがＭＴＦ曲線３７ａで表され、画面左上に配置されたエッジ模様を読み取ったＭＴＦがＭＴＦ曲線３７ｂで表され、画面右上に配置されたエッジ模様を読み取ったＭＴＦがＭＴＦ曲線３７ｃで表され、画面左下に配置されたエッジ模様を読み取ったＭＴＦがＭＴＦ曲線３７ｄで表され、画面右下に配置されたエッジ模様を読み取ったＭＴＦがＭＴＦ曲線３７ｅで表されている。

そして、本実施例のＭＴＦ測定装置１には、ＭＴＦ演算部３６におけるＭＴＦ算出結果やＭＴＦ曲線生成部３７で生成されたＭＴＦ曲線を表示する表示装置（図示せず）が備えられている。

次に、図５、図６を用いて、ＭＴＦ測定方法の手順を説明する。この、この手順は、ＣＰＵ４０がＲＯＭ４１に格納されたプログラムにもとづいて、各機能部に指令信号を与えて実行する。また、図５、図６におけるＳはステップを表している。

まず、この手順は、オペレータによってＭＴＦ測定装置１に起動信号が入力された際にスタートする。

次いで、Ｓ１００において、フィールドメモリ２１やバッファに４２に記憶されている以前の測定データを取得して初期化し、その後、Ｓ２００に移る。

次いで、Ｓ２００において、撮像系１００を用いて白キズ又は黒キズ検出用に撮像されたテスト画像を、フィールドメモリ２１から取得し、その後、Ｓ３００に移る。

次いで、Ｓ３００において、図６（ａ）に表した手順に基づいて、欠陥画素検出手段２２を用い、フィールドメモリ２１から取得したテスト画像の画素データに基づいて、欠陥画素を検出する。

まず、図６（ａ）におけるＳ３１０において、走査領域設定部２３を用い、チャートＣＨにおけるエッジ模様に対応付けられたブロック（所定の画素範囲）内の画素データを取得し、その後、Ｓ３２０に移る。

次いで、Ｓ３２０において、画素分布生成部２４及び基準値設定部２５を用い、ブロック内の画素で最も多く現れる画素値を正常画素の基準値として検出し、その後、Ｓ３３０に移る。

次いで、Ｓ３３０において、閾値取得部２６を用い、白キズ又は黒キズ検出用に予め定められた閾値を取得し、その後、Ｓ３４０に移る。閾値は、予め、白キズ及び黒キズの夫々に対応つけられて設定され、ＲＯＭ４１に記憶されている。

次いで、Ｓ３４０において、欠陥画素検出部２７を用い、基準値から閾値の分だけ隔てた判定値に対してブロック内に位置する各画素の画素値を比較して欠陥画素を検出し、その後、Ｓ３５０に移る。

次いで、Ｓ３５０において、欠陥画素マップ生成部２８を用い、欠陥画素の座標を表す欠陥画素マップを生成し、その後、図５のＳ４００に移る。

次いで、Ｓ４００において、チャートＣＨのエッジ画像を読み取って、その後、Ｓ５００に移る。この際、チャートＣＨにおいて読み取るエッジ画像領域の選択順が、予め設定されてＲＯＭ４１に記憶されている。また、本実施例では、初めに中央に配置されたエッジ画像領域が選択され、その後、その周囲に配置された他のエッジ画像領域が順次選択されるようにプログラムされている。

次いで、Ｓ５００において、エッジ方向検出部３１を用い、エッジの傾斜角αを算出し、その後、Ｓ６００に移る。

次いで、Ｓ６００において、Ｓ３５０で生成された欠陥画素マップを参照し、エッジの傾斜角αに沿って、エッジ模様に対応する所定の画素範囲における欠陥画素を抽出し、その後、Ｓ７００に移る。また、この際、欠陥画素が抽出されなかった場合には、Ｓ９００に移る。

次いで、Ｓ７００において、エッジに沿って欠陥画素が連続して抽出された際には、この欠陥画素の補正を不可（Ｎｏ）として判定して、Ｓ１３００に移り、Ｓ１３００において、判定結果報知部３８を用い、「欠陥画素の補正が不可である」と報知して本ＭＴＦ測定の処理を終了する。一方、Ｓ７００において、エッジに沿って欠陥画素が連続しないで抽出された際には、この欠陥画素を補正可能（Ｙｅｓ）として判定し、その後、Ｓ８００に移る。

次いで、Ｓ８００において、欠陥画素選択部３３及び補間生成部３４を用い、欠陥画素の画素値を、エッジ方向に並ぶ正常画素の画素値から補間生成して補正し、その後、Ｓ９００に移る。

次いで、Ｓ９００において、図６（ｂ）に表した手順に基づいて、ＭＴＦ演算部３６を用い、ＭＴＦの演算を行う。この際、Ｓ８００で欠陥画素の補正があった際には、補正後の画素値を用い、一方、Ｓ６００で欠陥画素の抽出が無かった際には、フィールドメモリ２１から出力される画素値をそのまま用いる。

まず、サンプリング数算出部３６ａを用い、図６（ｂ）におけるＳ９１０において、チャートＣＨにおけるエッジの傾斜角θを算出して、その後、Ｓ９２０に移り、画像の一方向の走査の基本単位となるサンプリング数Ｐを算出する（図３（ｂ）参照）。

次いで、ステップ応答算出部３６ｂを用い、Ｓ９３０において、主走査方向にサンプリング数Ｐを１ライン分の走査とするようにスキャン（図３（ｃ）参照）してスキャン位置の画素値を取得し、その後、Ｓ９４０において、Ｓ９３０で得られた各スキャン位置の画素値を一元的に並べることにより、エッジのステップ応答（図３（ｄ）参照）を得て、その後、Ｓ９５０に移る。

次いで、Ｓ９５０において、インパルス応答算出部３６ｃを用い、Ｓ９４０で得られたステップ応答を微分することによって像の強度分布を表すインパルス応答に変換し、その後、Ｓ９６０に移る。

次いで、Ｓ９６０において、ＭＴＦ算出部３６を用い、Ｓ９４０で得られたインパルス応答を離散フーリエ変換してＭＴＦを算出し、その後、図５のＳ１０００に移る。

次いで、１０００において、ＭＴＦ曲線生成部３７を用い、横軸に空間周波数、縦軸にコントラストの変調度を表したＭＴＦ曲線の画像データを生成し（図４参照）、その後、Ｓ１１００に移る。

次いで、Ｓ１１００において、ＭＴＦを測定する次のエッジ画像領域が有るか否かを判定し、次のエッジ画像領域が無い（Ｎｏ）と判定された際にはＳ１２００に移り、一方、次のエッジ画像が有る（Ｙｅａ）と判定された際には、Ｓ４００に移って、次のエッジ画像が無い（Ｎｏ）と判定されるまでＳ４００〜Ｓ１１００を繰り返す。

次いで、Ｓ１２００において、Ｓ９００及びＳ１０００において求められたエッジ模様毎のＭＴＦ及びＭＴＦ演算結果及びＭＴＦ曲線生成結果等をバッファ４２に記憶し、その後、Ｓ１３００に移る。

次いで、Ｓ１３００において、判定結果報知部３８を用い、Ｓ７００における欠陥画素補正可否の判定結果を報知すると共に、その結果をバッファ４２に記憶し、ＭＴＦ測定方法の本手順を終了する。

以上のように、本実施例のＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置１は、欠陥画素検出手段２２において所定の画素範囲における欠陥画素を検出すると共に、エッジ方向検出部３１をおいて撮像素子５に結像されたエッジ模様のエッジの画素配置方向に対する傾斜角αを検出し、エッジに沿って、欠陥画素に隣接する正常画素との差分が少なくなるように、補間生成部３４において欠陥画素の画素値を補正し、ＭＴＦ測定手段３５において、欠陥画素が補正された画素値を用いてＭＴＦを測定するように構成されているので、撮像素子５に欠陥画素が含まれていても、精度良く披検レンズ３のＭＴＦ特性を測定できる。

また、本実施例のＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置１は、図２に表したように、エッジの傾斜線（傾斜角α）が同一の画素配列における少なくとも３つ以上の画素を横断するように形成されていることにより、これらの画素の一つに欠陥画素を含む際に、残りの正常画素を用いて欠陥画素の補正を行うことができ、延いては、エッジ方向に対応付けて欠陥画素の補正ができ、欠陥画素が有っても精度良くＭＴＦ特性を測定できる。

また、本実施例のＭＴＦ測定方法及びＭＴＦ測定装置１は、補正可否判定部３２においてエッジに沿って連続する欠陥画素が検出された際には、この欠陥画素の補正を不可として判定し、判定結果報知部３８においてこの判定結果を報知することにより、無理な補正を行うことがなく、欠陥画素補正の信頼性を高めることができ、且つ、オペレータがその判定結果を得ることができて利便性を向上できる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでなく、種各の態様を取ることができる。

例えば、本実施例のＭＴＦ測定装置１において、Ｓ３００で求められた欠陥画素検出結果、Ｓ６００で求められたエッジ方向の欠陥画素抽出結果、Ｓ９００で求められたＭＴＦ演算結果、Ｓ１０００で求められたＭＴＦ曲線生成結果等を外部機器に送信するためのインタフェースを備えてもよい。

また、披検レンズ３がズーミング可能な撮像系に使用される場合には、ズーミングに合わせて披検レンズ３を光軸方向に移動させ、ズーミングに対応してＭＴＦの測定を行うように構成しても良い。また、この際、例えばテレ側（ズームレンズの望遠側）とワイド側（ズームレンズの広角側）の夫々毎に、撮像素子５を好ましい配置に切り替えてもよい。

また、本実施例の補正可否判定部３２において、図２（ｃ）に表したようにエッジに沿って欠陥画素が２つ連続する際に補正不可としたが、２つに限定されることなく、エッジ方向に沿って正常画素との整合性を有するように補正できれば良いので、例えば欠陥画素が２つの際には、夫々に隣接するエッジ方向の正常画素を用いて補正するものとして、欠陥画素が３つ以上連続する際に補正不可としてもよい。

本発明の一実施例の、ＭＴＦ測定装置の構成を表すブロック図である。 同実施例における、欠陥画素補正の説明図であって、（ａ）がエッジ方向検出方法の説明図、（ｂ）がエッジ方向における欠陥画素補正の説明図である。 同実施例における、ＭＴＦの測定動作を表す図である。 同実施例における、ＭＴＦ測定装置で測定されたＭＴＦ曲線図である。 同実施例における、ＭＴＦ測定方法の手順を表したフローチャートである。 図５のフローチャートにおけるＭＴＦ演算の手順を表したフローチャートである。

符号の説明

１…ＭＴＦ測定装置、２…Ｉｒｉｓ（絞り）、３…披検レンズ、４…フィルタ、５…撮像素子（例えば、Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、６…ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）、７…相関二重サンプリング回路、８…可変利得増幅器（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、９…Ａ／Ｄ変換器、１０…検出部、１１…センサ、１２…レンズ駆動部、１３…ＴＧ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、１５…Ｉｒｉｓ駆動部、１６…検出部、１７…センサ、２１…フィールドメモリ、２２…欠陥画素検出手段、２３…走査領域設定部、２４…画素分布生成部、２５…基準値設定部、２６…閾値取得部、２７…欠陥画素検出部、２８…欠陥画素マップ生成部、３０…欠陥画素補正手段、３０…欠陥画素補正手段、３１…エッジ方向検出部、３２…補正可否判定部、３３…欠陥画素選択部、３４…補間生成部、３５…ＭＴＦ測定手段、３６…ＭＴＦ演算部、３７…ＭＴＦ曲線生成部、３６ａ…サンプリング数算出部、３６ｂ…ステップ応答算出部、３６ｃ…インパルス応答算出部、３６ｄ…ＭＴＦ算出部、３７…ＭＴＦ曲線生成部、３８…判定結果報知部、４０…ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、４１…ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、４２…バッファ、１００…撮像系、２００…ＭＴＦ測定系、ＣＨ…チャート。

Claims (10)

1. 光学像を撮像素子に導くための被検レンズと、
   エッジ模様が形成されたチャートと、
   複数の光電変換素子が並設されて、前記被検レンズを介して導かれた前記チャート像を光電変換して画像信号を出力する前記撮像素子と、を用い、
   前記撮像素子から出力する前記画像信号に基づいて、前記エッジ模様を含む所定の画素範囲を走査し、前記披検レンズの性能を評価するための指標となるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を測定するＭＴＦ測定方法であって、
   前記所定の画素範囲における欠陥画素を検出する画素欠陥検出ステップと、
   前記撮像素子に結像された前記エッジ模様のエッジの、撮像素子の画素配置方向に対する傾斜角を検出するエッジ傾斜角検出ステップと、
   前記エッジに沿って、前記欠陥画素に隣接する正常画素との差分が少なくなるように、前記欠陥画素の画素値を補正する欠陥画素補正ステップと、
   を備え、
   前記欠陥画素補正ステップで補正された画素値を用い、前記ＭＴＦを測定することを特徴とするＭＴＦ測定方法。
2. 前記エッジの傾斜線が、同一方向の画素配列における少なくとも３つ以上の画素を横断するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のＭＴＦ測定方法。
3. 前記欠陥画素補正ステップにおいて、前記エッジに沿って前記欠陥画素の両側に隣接する欠陥画素を用い、この両側の正常画素の画素値の平均値を前記欠陥画素の画素値にして補正する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＭＴＦ測定方法。
4. 前記エッジに沿って連続する欠陥画素の補正を不可とする補正可否判定ステップを備えている、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載のＭＴＦ測定方法。
5. 前記補正可否判定ステップの判定結果を報知する報知ステップを備えている、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか記載のＭＴＦ測定方法。
6. 光学像を撮像素子に導くための被検レンズと、
   エッジ模様が形成されたチャートと、
   複数の光電変換素子が並設されて、前記被検レンズを介して導かれた前記チャート像を光電変換して画像信号を出力する前記撮像素子と、を備え、
   前記撮像素子から出力する前記画像信号に基づいて、前記エッジ模様を含む所定の画素範囲を走査し、前記披検レンズの性能を評価するための指標となるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を測定するＭＴＦ測定装置であって、
   前記所定の画素範囲における欠陥画素を検出する画素欠陥検出手段と、
   前記撮像素子に結像された前記エッジ模様のエッジの、撮像素子の画素配置方向に対する傾斜角を検出するエッジ傾斜角検出手段と、
   前記エッジに沿って、前記欠陥画素に隣接する正常画素との差分が少なくなるように、前記欠陥画素の画素値を補正する欠陥画素補正手段と、
   を備え、
   前記欠陥画素補正手段で補正された画素値を用い、前記ＭＴＦを測定することを特徴とするＭＴＦ測定装置。
7. 前記エッジの傾斜線が、同一方向の画素配列における少なくとも３つ以上の画素を横断するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のＭＴＦ測定装置。
8. 前記欠陥画素補正手段が、前記エッジに沿って前記欠陥画素の両側に隣接する欠陥画素を用い、この両側の正常画素の画素値の平均値を前記欠陥画素の画素値にして補正するように構成されている、
   ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のＭＴＦ測定装置。
9. 前記エッジに沿って連続する欠陥画素の補正を不可とする補正可否判定手段を備えている、
   ことを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れか記載のＭＴＦ測定装置。
10. 前記補正可否判定手段の判定結果を報知する報知手段を備えている、
    ことを特徴とする請求項６乃至請求項９の何れか記載のＭＴＦ測定装置。

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