JP2010086302A - 画像処理装置、画像処理方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被写体までの距離に応じて望ましい空間周波数領域の画像成分を復元すること。
【解決手段】画像処理装置は、物点からの光の広がりを物点までの距離に対して略一定にする光学系であり、光学伝達関数が物点と光学系との間の位置関係に依存する光学系を通じて撮像された画像を取得する画像取得部と、位置関係に対する光学伝達関数の依存性に基づいて、位置関係が予め定められた範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域である特定周波数領域を特定する周波数領域特定部と、周波数領域特定部が特定した空間周波数領域において、画像における光の広がりが補正された補正画像を生成する画像処理部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法、およびプログラムに関する。

３次曲面を有する位相板を使用することによって光学システムの光伝達関数を焦点位置から或るレンジ内で実質的に一定に留めるとする技術が知られている（例えば、特許文献１および２参照。）。
特開２００６−９４４６９号公報 特表平１１−５００２３５号公報

上記特許文献に記載の光学系によると、光学伝達関数のデフォーカス量依存性は高空間周波領域において比較的に大きくなる場合がある。復元処理において被写体までの距離によらず所定の空間周波数領域をゲインアップすると、大きな復元アーチファクトが生じてしまう場合がある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様によると、画像処理装置であって、物点からの光の広がりを物点までの距離に対して略一定にする光学系であり、光学伝達関数が物点と光学系との間の位置関係に依存する光学系を通じて撮像された画像を取得する画像取得部と、位置関係に対する光学伝達関数の依存性に基づいて、位置関係が予め定められた範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域である特定周波数領域を特定する周波数領域特定部と、周波数領域特定部が特定した空間周波数領域において、画像における光の広がりが補正された補正画像を生成する画像処理部とを備える。

画像処理部は、周波数領域特定部が特定した空間周波数領域に応じた画素密度の中間画像を画像から生成する処理対象画像生成部と、画像における光の広がりを補正する画像処理を処理対象画像に施すことにより、補正画像を生成する補正画像生成部を有してよい。

画像が撮像されたときの光学系の結像特性を示す光学パラメータを取得する光学パラメータ取得部をさらに備え、光学伝達関数は、位置関係および光学系の結像特性に依存しており、周波数領域特定部は、位置関係および光学系の結像特性に対する光学伝達関数の依存性と、光学パラメータとに基づいて、特定周波数領域を特定してよい。

光学伝達関数は、位置関係および光学系が有する絞り部の絞り開度に依存しており、光学パラメータ取得部は、画像が撮像されたときの絞り開度を取得し、周波数領域特定部は、絞り開度および位置関係に対する光学伝達関数の依存性と、画像が撮像されたときの絞り開度とに基づいて、特定周波数領域を特定してよい。

光学伝達関数は、位置関係および光学系の位置に依存しており、光学パラメータ取得部は、画像が撮像されたときの光学系の位置を取得し、周波数領域特定部は、光学系の位置および位置関係に対する光学伝達関数の依存性と、画像が撮像されたときの光学系の位置とに基づいて、空間周波数領域を特定してよい。

光学伝達関数を略一定とすべき位置関係の範囲を取得する位置範囲取得部をさらに備え、周波数領域特定部は、画像が撮像されたときの光学系の結像特性と、位置関係に対する光学伝達関数の依存性とに基づいて、位置関係が位置範囲取得部が取得した位置関係の範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定してよい。

光学伝達関数は、光学系の光軸方向の物点の位置に依存しており、周波数領域特定部は、光軸方向の物点の位置に対する光学伝達関数の依存性に基づいて、光軸方向の物点の位置が予め定められた範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定してよい。

光学伝達関数は、光学系の光軸に垂直な面内における物点の位置に依存しており、周波数領域特定部は、光軸に垂直な面内における物点の位置に対する光学伝達関数の依存性に基づいて、光軸に垂直な面内における物点の位置が予め定められた範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定してよい。

光学伝達関数は、光軸から物点までの距離に依存しており、周波数領域特定部は、光軸から物点までの距離に対する光学伝達関数の依存性に基づいて、光軸から物点までの距離が予め定められた範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定してよい。

光学伝達関数は、物点の位置を示す光軸まわりの角度に依存しており、周波数領域特定部は、物点の位置を示す光軸まわりの角度に対する光学伝達関数の依存性に基づいて、物点の位置を示す光軸まわりの角度が予め定められた範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定してよい。

画像取得部は、光変調部による物点からの光の波面変調により、物点からの光の広がりを物点までの距離に対して略一定にする光学系を通じて撮像された画像を取得してよい。

画像取得部は、光軸に対する位置に関する３次の位相分布を物点からの光に与える光変調部により、物点からの光の広がりを物点までの距離に対して略一定にする光学系を通じて撮像された画像を取得してよい。

本発明の第２の態様によると、画像処理方法であって、物点からの光の広がりを物点までの距離に対して略一定にする光学系であり、光学伝達関数が物点と光学系との間の位置関係に依存する光学系を通じて撮像された画像を取得する画像取得段階と、位置関係に対する光学伝達関数の依存性に基づいて、位置関係が予め定められた範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域である特定周波数領域を特定する周波数領域特定段階と、周波数領域特定段階において特定された空間周波数領域において、画像における光の広がりが補正された補正画像を生成する画像処理段階とを備える。

本発明の第３の態様によると、画像処理装置用のプログラムであって、コンピュータを、物点からの光の広がりを物点までの距離に対して略一定にする光学系であり、光学伝達関数が物点と光学系との間の位置関係に依存する光学系を通じて撮像された画像を取得する画像取得部、位置関係に対する光学伝達関数の依存性に基づいて、位置関係が予め定められた範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域である特定周波数領域を特定する周波数領域特定部、周波数領域特定部が特定した空間周波数領域において、画像における光の広がりが補正された補正画像生成する画像処理部として機能させる。

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。

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。

図１は、一実施形態に係わる撮像装置１１０のブロック構成の一例を示す。撮像装置１１０は、アーチファクトを低減することができる撮像装置を提供する。なお、撮像装置１１０としては、デジタルスチルカメラの他、撮像機能付きの携帯電話端末、監視カメラ、内視鏡などの、撮像機能を有する撮像機器を例示することができる。

撮像装置１１０は、光学系１００、受光部１７０、画像取得部１３０、画像処理部１８０、光学パラメータ取得部１３２、位置範囲取得部１３４、操作部１２２、出力部１９０、および、制御部１２０を備える。画像処理部１８０は、処理対象画像生成部１８２および補正画像生成部１８４を有する。光学系１００は、複数の結像レンズ１０２ａおよびｂ、光変調部１０４、ならびに、絞り部１０６を備える。なお、以後の説明においては、結像レンズ１０２ａおよびｂを、結像レンズ１０２と総称する場合がある。

絞り部１０６は、光学系１００を通過する光を絞る。本図の例では、絞り部１０６は、結像レンズ１０２および光変調部１０４の少なくともいずれかの光学素子の間に設けられている。他の構成では、絞り部１０６は、結像レンズ１０２および光変調部１０４のいずれの光学素子より物体側に設けられてもよく、結像レンズ１０２および光変調部１０４のいずれの光学素子より受光部１７０側に設けられてもよい。

光学系１００は、光変調部１０４による光の波面変調により、物点からの光の広がりを物点までの距離に対して略一定にする。なお、光学系１００の光学伝達関数は、デフォーカス量に依存する。例えば、光学系１００の光学伝達関数は、物点と光学系との間の位置関係に依存する。なお、光変調部１０４の光学特性については、図２Ａ、図２Ｂなどに関連して後述する。

受光部１７０は、光学系１００を通過した被写体光を受光する。具体的には、受光部１７０は、光学系１００を通過した被写体光を受光する。受光部１７０は、光学系１００の光軸に垂直な面上に２次元的に配置された複数の撮像素子を有する。複数の撮像素子は、光学系１００を通過した光をそれぞれ受光する。具体的には、複数の撮像素子は、光学系１００を通過した光をそれぞれ受光する。

なお、受光部１７０が有する撮像素子は、ＣＣＤ型の撮像素子であってよく、ＣＭＯＳ型の撮像素子であってもよい。画像取得部１３０は、各撮像素子の受光量を示す画像信号を取得することにより、撮像された画像を取得する。

なお、制御部１２０は、光学系１００の位置および絞り部１０６の絞り開度など、光学系１００の結像特性を制御する。例えば、制御部１２０は、結像レンズ１０２または光学系１００全体の光軸方向の位置、絞り部１０６の絞り値を制御することにより、光学系１００の位置および絞り部１０６の絞り開度を制御してよい。他にも、制御部１２０は、光学系１００の焦点距離をさらに制御してもよい。なお、制御部１２０は、光学系１００の結像特性に関する指示を、操作部１２２を通じてユーザから取得してよい。制御部１２０は、当該指示に応じて光学系１００の結像特性を制御してよい。

光学パラメータ取得部１３２は、画像が撮像されたときの光学系１００の位置および絞り量を取得する。例えば、光学パラメータ取得部１３２は、光学系１００の位置および絞り量を示す制御値を、制御部１２０から取得することにより、光学系１００の位置および絞り量を取得してよい。このように、光学パラメータ取得部１３２は、画像が撮像されたときの光学系１００の結像特性を示す光学パラメータを取得する。

周波数領域特定部１４０は、位置関係に対する光学伝達関数の依存性に基づいて、位置関係が予め定められた範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域である特定周波数領域を特定する。画像処理部１８０は、周波数領域特定部１４０が特定した空間周波数領域において、画像における光の広がりが補正された補正画像を生成する。

出力部１９０は、画像処理部１８０により生成された補正画像を出力する。例えば、出力部１９０は、画像を記録する記録媒体に補正画像を出力してよい。出力部１９０は、撮像装置１１０の外部に補正画像を出力してよい。例えば、出力部１９０は、パーソナルコンピュータ、プリンタ、ディスプレイなどの出力機器に、補正画像を出力してよい。

なお、位置範囲取得部１３４は、光学伝達関数が略一定となるべき位置関係の範囲を取得する。例えば、位置範囲取得部１３４は、主要被写体と光学系１００との間の、３次元空間における位置関係を取得する。位置関係としては、光学系１００から当該被写体までの、光軸方向の距離を例示することができる。また、位置関係は、当該被写体と光軸との間の位置関係であってもよい。具体的には、位置関係は、光軸に対する当該被写体の位置を示すものであってよい。例えば、位置関係としては、光軸から当該被写体までの距離、または、当該被写体の位置を示す光軸まわりの角度を例示することができる。

位置範囲取得部１３４は、撮影対象の被写体が存在している位置の範囲を取得してよい。具体的には、位置範囲取得部１３４は、主要被写体が存在する画像上の位置範囲を取得してよい。なお、位置範囲取得部１３４は、当該位置範囲を示す情報を、操作部１２２を通じてユーザから取得してよい。

そして、周波数領域特定部１４０は、画像が撮像されたときの光学系の結像特性と、位置関係に対する光学伝達関数の依存性とに基づいて、位置関係が位置範囲取得部１３４が取得した位置関係の範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定する。例えば、光学系１００から被写体までの距離に応じて光学伝達関数が変化するが、その変化の度合いは、低い空間周波数領域より高い空間周波数領域において大きくなる。そこで、周波数領域特定部１４０は、光学系１００から主要被写体までの距離範囲が指定されると、その距離範囲内で光学伝達関数の変化が小さい空間周波数領域を特定する。そして、画像処理部１８０が、当該特定された空間周波数領域における光学応答を復元する補正処理を画像に施すことで、指定された距離範囲内に存在している被写体についてはアーチファクトが小さな被写体像を得ることができる。

なお、処理対象画像生成部１８２は、画像取得部１３０が取得した画像から、中間画像を生成する。具体的には、処理対象画像生成部１８２は、周波数領域特定部１４０が特定した空間周波数領域に応じた画素密度の中間画像を画像から生成する。そして、補正画像生成部１８４は、画像における光の広がりを補正する画像処理を処理対象画像に施すことにより、補正画像を生成する。補正画像生成部１８４が生成した補正画像は、出力部１９０に供給される。

以上説明したようにして、画像処理部１８０は、光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域において、撮影された画像を補正することができる。このため、デフォーカス量に応じた光学伝達関数の違いに起因するアーチファクトの強度を低減することができる場合がある。

図２Ａは、光学系１００による点像強度分布の一例を示す。また、図２Ｂは、光学系１００による点像強度分布の概念図を示す。図２Ｂは、点像の中心を原点として、ｘ軸方向の点像強度分布を示す。

光変調部１０４は、光軸を原点とする直交座標系に属する座標系の各座標値に関して、３次式で表される曲面形状を有するとする。これにより、光変調部１０４は、光軸に対する位置に関する３次の位相分布を物点からの光に与える。光学系１００の光軸に直交する２軸をｘ、ｙとして、αを定数としたとき、光変調部１０４による波面収差はα（ｘ^３＋ｙ^３）で表される。

光変調部１０４を含む光学系１００によると、光変調部１０４による光の波面変調により、物点からの光の広がりが物点までの距離に対して略一定になる。例えば、光変調部１０４による光の波面変調により、受光部１７０の受光面における物点からの光の広がりが、物点までの距離に対して略一定になる。光学系１００を通過した光は、物点の位置によらず、受光部１７０の受光面において略一様なぼけを伴って結像する。ぼけた被写体像は、画像処理部１８０における逆フィルタ等を用いた補正処理により、比較的に鮮明な被写体像に復元され得る。

図２Ａに示されるように、光学系１００による点像強度分布は、点像の中心を原点として、ｘ軸方向およびｙ軸方向に広がりを有する。この点像強度分布の広がり部分を詳細に見ると、図２Ｂに概念的に示されるように、点像強度分布は空間的に大きな強度変化を示していることがわかる。点像強度分布における強度変化の形はデフォーカスの変化に応じて変わるので、復元アーチファクトを低減するためには、デフォーカスに対する点像強度分布の変化が無視できるような形で復元処理を施すことが望ましい。

図３は、光学系１００のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の一例を示す。ＭＴＦ３００、ＭＴＦ３１０、およびＭＴＦ３２０は、それぞれ互いに異なるデフォーカス量の場合の光学系１００のＭＴＦを示す。

光学系１００は、例えば空間周波数ｆ１以下の空間周波数領域などのように、比較的に低周波の空間周波数領域においては、いずれのデフォーカス量でもＭＴＦは略同一となる。デフォーカス量に応じたＭＴＦの違いは、例えば空間周波数ｆ１を超えた空間周波数領域などのように、比較的に高周波の空間周波数領域において現れる。

周波数領域特定部１４０は、空間周波数領域におけるＭＴＦのデフォーカス依存性に基づいて、復元処理を施す空間周波数領域を特定する。空間周波数領域におけるＭＴＦのデフォーカス依存性は、上述したデフォーカスに対する点像強度分布の変化の指標の一例であってよい。

周波数領域特定部１４０は、一例として空間周波数領域ｆ１以下の空間周波数領域を、特定周波数領域として特定する。特定周波数領域は、デフォーカス量をどれほど許容するかによって異なる。例えば、ＭＴＦ３００に対応するデフォーカス量から、ＭＴＦ３１０に対応するデフォーカス量までの範囲を、許容すべきデフォーカス量とする場合、周波数領域特定部１４０は、空間周波数ｆ２以下の空間周波数領域を、特定周波数領域として特定することができる。

図４は、周波数領域特定部１４０が格納しているデータの一例をテーブル形式で示す。ここでは、光学系１００の光学伝達関数は、光学系１００と物点との間の位置関係および光学系１００の結像特性に依存するとする。

なお、上述したように、結像特性としては、絞り部１０６の絞り開度、光学系１００の光軸方向の位置を例示することができる。また、位置関係としては、光学系１００から物点までの距離など、光軸方向の物点の位置を例示することができる。また、光軸から物点までの距離に対応する像高も、位置関係として例示することができる。

周波数領域特定部１４０は、結像関係の一例としての絞り値、光軸方向の光学系１００の位置を示すレンズ位置（例えば、結像レンズ１０２により形成される結像レンズ系の主点の位置）、ならびに、位置関係の一例としての光軸方向の距離および像高に対応づけて、空間周波数を格納している。

例えば、周波数領域特定部１４０は、絞り値がＦ１でありレンズ位置がｚ１である光学系１００を用いて、光学系１００からの光軸方向の距離がＺ１であり、像高ｈ１に像が形成される被写体に対して、ＭＴＦが一定となる空間周波数として周波数Ａを格納している。ここでは、周波数Ａは、デフォーカス量が特定値（例えば、０）の場合のＭＴＦと、ＭＴＦ値が略同一になる周波数の上限値であってよい。

周波数領域特定部１４０は、撮像時における絞り値およびレンズ位置、ＭＴＦが略一定になるべき光軸方向の距離が与えられると、ＭＴＦが略一定となる空間周波数の上限値を、像高毎に特定することができる。具体的には、光学パラメータ取得部１３２は、画像が撮像されたときの絞り開度およびレンズ位置を取得する。そして、周波数領域特定部１４０は、光学系１００の絞り開度およびレンズ位置ならびに位置関係に対する光学伝達関数の依存性と、光学パラメータとに基づいて、特定周波数領域を特定する。

このように、周波数領域特定部１４０は、絞り開度および位置関係に対する光学伝達関数の依存性と、画像が撮像されたときの絞り開度とに基づいて、特定周波数領域を特定することができる。また、周波数領域特定部１４０は、光学系１００の位置および位置関係に対する光学伝達関数の依存性と、画像が撮像されたときの光学系１００の位置とに基づいて、特定周波数領域を特定することができる。このように、周波数領域特定部１４０は、位置関係および光学系１００の結像特性に対する光学伝達関数の依存性と、光学パラメータとに基づいて、特定周波数領域を特定することができる。なお、光学系１００の位置に替えて焦点距離を結像特性として加えることができる。他にも、光学系１００の位置に加え、さらに焦点距離を結像特性として追加することもできる。

また、位置関係としては、光軸方向の距離を例示することができる。周波数領域特定部１４０は、光軸から物点までの距離に対する光学伝達関数の依存性に基づいて、光軸から物点までの距離が予め定められた範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定することができる。このように、周波数領域特定部１４０は、光軸方向の物点の位置に対する光学伝達関数の依存性に基づいて、光軸方向の物点の位置が予め定められた範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定することができる。

なお、上述したように、周波数領域特定部１４０は、光軸方向の距離および像高に対応づけて空間周波数を格納している。したがって、周波数領域特定部１４０は、光軸に垂直な面内における物点の位置に対する光学伝達関数の依存性に基づいて、光軸に垂直な面内における物点の位置が予め定められた範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定することができる。

なお、光学系１００の光学伝達関数は、光学系１００の光軸に垂直な面内における物点の位置の他に、物点の位置を示す光軸まわりの角度に依存している場合がある。このような場合、周波数領域特定部１４０は、物点の位置を示す光軸まわりの角度に対する光学伝達関数の依存性に基づいて、物点の位置を示す光軸まわりの角度が予め定められた範囲にある場合に光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定することができる。具体的には、周波数領域特定部１４０は、像高だけでなく、像高および光軸まわりの角度を特定する画像エリアを、位置関係として格納することができる。このように、周波数領域特定部１４０は、特定周波数領域を画像エリア毎に特定することができる。

図５は、撮像された画像の画素配列の一例を示す。画像取得部１３０が取得した撮像された画像は、画素５００−１〜２５など、マトリクス状に並ぶ画素から形成される。

処理対象画像生成部１８２は、周波数領域特定部１４０が特定した特定周波数領域に応じて選択された画素の画素値を用いて、処理対象画像を生成する。例えば、処理対象画像生成部１８２は、周波数領域特定部１４０が特定した特定周波数領域に応じた間隔で画素５００を選択して、選択した画素５００の画素値を並べて形成される画像を、処理対象画像として生成してよい。例えば、処理対象画像生成部１８２は、画素５００−１、画素５００−３、画素５００−５、・・・と１画素毎に画素位置を選択するなど、特定周波数領域に応じた間引き率で画素５００を間引いた画像を、処理対象画像として生成してよい。

他にも、処理対象画像生成部１８２は、特定周波数領域に応じた広さを有する領域内の画素５００の画素値の平均値から、処理対象画像を生成してよい。例えば、処理対象画像生成部１８２は、特定周波数領域に応じた広さの領域５１０内の画素５００−１、画素５００−２、画素５００−６、および画素５００−７の２×２画素の範囲内の各画素値を平均化した値を、処理対象画像における１つの画素の画素値とする。そして、処理対象画像生成部１８２は、領域５１０と同じ大きさの領域毎に、各領域に含まれる画素の画素値を平均化した値を、それぞれ処理対象画像における１つの画素の画素値としてよい。

以上説明したように、処理対象画像生成部１８２は、特定周波数領域に応じたサンプリング密度でサンプリングされた画素の画素値から、処理対象画像を生成することができる。このため、撮像装置１１０によると、デフォーカス量に応じたアーチファクト成分が復元画像に現れてしまうことを防ぐことができる場合がある。

なお、上記において光変調部１０４の一例として３次式曲面形状の位相板を示したが、光変調部１０４は、他の種々の手段で波面を変形させることができる。例えば、光変調部１０４としては、３次式以外の式で表される曲面形状の位相板、屈折率が変化する光学素子（例えば、屈折率分布型の波面変調光学素子）、レンズ表面へのコーディングにより厚み、屈折率が変化する光学素子（例えば、波面変調ハイブリッドレンズ）、光の位相分布を変調可能な液晶素子（例えば、液晶空間位相変調素子）などを例示することができる。

また、本実施形態における画像は、動画に含まれる複数の動画構成画像であってよい。動画構成画像としては、フレーム画像を例示することができる。撮像装置１１０は、動画に含まれる複数の動画構成画像のそれぞれ対して、上述の補正処理を施すことができる。

図６は、撮像装置１１０として機能するコンピュータ１５００のハードウェア構成の一例を示す。本図に関連して説明するコンピュータ１５００などの電子情報処理装置が、撮像装置１１０が備える各構成要素として機能することができる。

コンピュータ１５００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。

ホスト・コントローラ１５８２は、ＲＡＭ１５２０と、より高い転送レートで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の内容に応じて動作して、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。

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。

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、コンピュータ１５００が起動するときに実行するブート・プログラム、あるいはコンピュータ１５００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。

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、コンピュータ１５００を、図１から図５に関連して説明した受光部１７０、画像取得部１３０、画像処理部１８０、光学パラメータ取得部１３２、位置範囲取得部１３４、操作部１２２、出力部１９０、および、制御部１２０などとして機能させる。

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コンピュータ１５００に提供してもよい。

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。

一実施形態に係わる撮像装置１１０のブロック構成の一例を示す図である。 光学系１００による光学系１００による点像強度分布の一例を示す。 光学系１００による点像強度分布の概念図を示す図である。 光学系１００のＭＴＦの一例を示す図である。 周波数領域特定部１４０が格納しているデータの一例をテーブル形式で示す図である。 撮像された画像の画素配列の一例を示す図である。 撮像装置１１０に係わるコンピュータ１５００のハードウェア構成の一例を示す図である。

符号の説明

１００ 光学系
１０２ 結像レンズ
１０４ 光変調部
１０６ 絞り部
１１０ 撮像装置
１２０ 制御部
１２２ 操作部
１３０ 画像取得部
１３２ 光学パラメータ取得部
１３４ 位置範囲取得部
１４０ 周波数領域特定部
１７０ 受光部
１８０ 画像処理部
１８２ 処理対象画像生成部
１８４ 補正画像生成部
１９０ 出力部
３００、３１０、３２０ ＭＴＦ
５００ 画素
５１０ 領域
１５００ コンピュータ
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

Claims (14)

1. 物点からの光の広がりを物点までの距離に対して略一定にする光学系であり、光学伝達関数が物点と前記光学系との間の位置関係に依存する前記光学系を通じて撮像された画像を取得する画像取得部と、
   前記位置関係に対する前記光学伝達関数の依存性に基づいて、前記位置関係が予め定められた範囲にある場合に前記光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域である特定周波数領域を特定する周波数領域特定部と、
   前記周波数領域特定部が特定した前記空間周波数領域において、前記画像における前記光の広がりが補正された補正画像を生成する画像処理部と
   を備える画像処理装置。
2. 前記画像処理部は、
   前記周波数領域特定部が特定した前記空間周波数領域に応じた画素密度の中間画像を前記画像から生成する処理対象画像生成部と、
   前記画像における前記光の広がりを補正する画像処理を前記処理対象画像に施すことにより、前記補正画像を生成する補正画像生成部
   を有する請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記画像が撮像されたときの前記光学系の結像特性を示す光学パラメータを取得する光学パラメータ取得部
   をさらに備え、
   前記光学伝達関数は、前記位置関係および前記光学系の結像特性に依存しており、
   前記周波数領域特定部は、前記位置関係および前記光学系の結像特性に対する前記光学伝達関数の依存性と、前記光学パラメータとに基づいて、前記特定周波数領域を特定する
   請求項２に記載の画像処理装置。
4. 前記光学伝達関数は、前記位置関係および前記光学系が有する絞り部の絞り開度に依存しており、
   前記光学パラメータ取得部は、前記画像が撮像されたときの前記絞り開度を取得し、
   前記周波数領域特定部は、前記絞り開度および前記位置関係に対する前記光学伝達関数の依存性と、前記画像が撮像されたときの前記絞り開度とに基づいて、前記特定周波数領域を特定する
   請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記光学伝達関数は、前記位置関係および前記光学系の位置に依存しており、
   前記光学パラメータ取得部は、前記画像が撮像されたときの前記光学系の位置を取得し、
   前記周波数領域特定部は、前記光学系の位置および前記位置関係に対する前記光学伝達関数の依存性と、前記画像が撮像されたときの前記光学系の位置とに基づいて、前記空間周波数領域を特定する
   請求項３に記載の画像処理装置。
6. 前記光学伝達関数を略一定とすべき前記位置関係の範囲を取得する位置範囲取得部
   をさらに備え、
   前記周波数領域特定部は、前記画像が撮像されたときの前記光学系の結像特性と、前記位置関係に対する前記光学伝達関数の依存性とに基づいて、前記位置関係が前記位置範囲取得部が取得した位置関係の範囲にある場合に前記光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定する
   請求項３に記載の画像処理装置。
7. 前記光学伝達関数は、前記光学系の光軸方向の物点の位置に依存しており、
   前記周波数領域特定部は、前記光軸方向の物点の位置に対する前記光学伝達関数の依存性に基づいて、前記光軸方向の物点の位置が予め定められた範囲にある場合に前記光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定する
   請求項２に記載の画像処理装置。
8. 前記光学伝達関数は、前記光学系の光軸に垂直な面内における物点の位置に依存しており、
   前記周波数領域特定部は、前記光軸に垂直な面内における物点の位置に対する前記光学伝達関数の依存性に基づいて、前記光軸に垂直な面内における物点の位置が予め定められた範囲にある場合に前記光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定する
   請求項２に記載の画像処理装置。
9. 前記光学伝達関数は、前記光軸から物点までの距離に依存しており、
   前記周波数領域特定部は、前記光軸から物点までの距離に対する前記光学伝達関数の依存性に基づいて、前記光軸から物点までの距離が予め定められた範囲にある場合に前記光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定する
   請求項８に記載の画像処理装置。
10. 前記光学伝達関数は、物点の位置を示す前記光軸まわりの角度に依存しており、
    前記周波数領域特定部は、物点の位置を示す前記光軸まわりの角度に対する前記光学伝達関数の依存性に基づいて、物点の位置を示す前記光軸まわりの角度が予め定められた範囲にある場合に前記光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域を特定する
    請求項８に記載の画像処理装置。
11. 前記画像取得部は、光変調部による物点からの光の波面変調により、物点からの光の広がりを物点までの距離に対して略一定にする前記光学系を通じて撮像された画像を取得する
    請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像処理装置。
12. 前記画像取得部は、光軸に対する位置に関する３次の位相分布を物点からの光に与える前記光変調部により、物点からの光の広がりを物点までの距離に対して略一定にする前記光学系を通じて撮像された画像を取得する
    請求項１１に記載の画像処理装置。
13. 物点からの光の広がりを物点までの距離に対して略一定にする光学系であり、光学伝達関数が物点と前記光学系との間の位置関係に依存する前記光学系を通じて撮像された画像を取得する画像取得段階と、
    前記位置関係に対する前記光学伝達関数の依存性に基づいて、前記位置関係が予め定められた範囲にある場合に前記光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域である特定周波数領域を特定する周波数領域特定段階と、
    前記周波数領域特定段階において特定された前記空間周波数領域において、前記画像における前記光の広がりが補正された補正画像を生成する画像処理段階と
    を備える画像処理方法。
14. 画像処理装置用のプログラムであって、コンピュータを、
    物点からの光の広がりを物点までの距離に対して略一定にする光学系であり、光学伝達関数が物点と前記光学系との間の位置関係に依存する前記光学系を通じて撮像された画像を取得する画像取得部、
    前記位置関係に対する前記光学伝達関数の依存性に基づいて、前記位置関係が予め定められた範囲にある場合に前記光学伝達関数が略一定となる空間周波数領域である特定周波数領域を特定する周波数領域特定部、
    前記周波数領域特定部が特定した前記空間周波数領域において、前記画像における前記光の広がりが補正された補正画像を生成する画像処理部
    として機能させるプログラム。