JP2015152528A - 色収差測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置から収差測定チャートまでの測定距離よりも短い撮像距離で、収差を測定することが可能な色収差測定システムを提供する。
【解決手段】色収差測定システムＳ_Ｂは、反射板１０と、開口Ｈを有し、開口Ｈ以外の領域に収差測定チャートＰを配置したチャート領域Ｃと反射領域Ｒとを同一面に設け、反射板１０の反射面に対して、チャート領域Ｃのチャート面を対向して配置したチャート板２０Ｂと、開口Ｈを介して撮像装置３０が撮像した画像から、色収差を測定する色収差測定装置４０と、を備え、チャート板２０Ｂが、開口Ｈの中心から、所定間隔離間した位置にチャート領域Ｃを設け、開口Ｈからチャート領域Ｃまでの間に反射領域Ｒを設けたことを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、撮像光学系の色収差を測定する色収差測定システムに関する。

一般に、撮像装置（カメラ）は、屈折光学系（レンズ）を介して、ＣＣＤ等の撮像素子により、被写体を撮像する。
このとき、撮像画像には、レンズの色収差（倍率色収差等）に起因する色ずれによるにじみが生じる。そのため、従来は、予め収差データを測定し、撮像画像に対して、測定した収差データに応じて、色ずれを補正する信号処理（画像処理）を行っている（特許文献１〜４等）。

この色収差は、レンズに入射する光が単色ではなく、それぞれの色の波長によるレンズの屈折率の違い（波長の短い光ほど屈折率が大きい）に起因して発生する。
例えば、倍率色収差は、図１９に示すように、撮像光学系（レンズ）Ｏに入射された、光軸Ｏ_Ａからずれた位置の被写体からの光（被写体光Ｏ_Ｒ）が、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色について、それぞれの屈折率の違いから、撮像素子Ｓの異なる位置に結像することで発生する。
なお、従来、色収差を測定するため、例えば、図２０に示すような、白黒の市松模様等の格子パターンの収差測定チャートＰを壁面等に貼付して、画素ごとにＲＧＢのずれを測定している（例えば、特許文献３）。
また、色収差は、屈折率の違いに起因するため、撮像光学系Ｏから被写体までの距離が近いほど、大きくなるという特性がある。そのため、収差データは、撮像対象の被写体までの距離に応じて測定を行うことが一般的である。

特開平６−２９２２０７号公報 特開２０００−３４３７号公報 特開２００６−１３５８０５号公報 特開２０１１−１８２０７１号公報

しかし、従来のように、撮像対象の被写体までの距離に応じて収差を測定しようとすると、その距離が遠方の場合、例えば、屋外のコンサート会場の最後方から、コンサートを撮像する場合、予めその距離に応じた場所に、撮像装置の画角全体で収差を測定可能な収差測定チャートを用意して、収差を測定する必要がある。
すなわち、従来の手法では、事前に収差データを測定するためには、広大な場所の確保が必要となるという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、広大な場所を必要とせず、例えば、従来、室内では測定できなかった収差測定を室内でも可能なように、撮像装置から収差測定チャートまでの測定距離（直線距離）よりも短い撮像距離で、収差を測定することが可能な色収差測定システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る色収差測定システムは、測定対象となる撮像光学系を備えた撮像装置によって色収差測定用のチャートである収差測定チャートを撮像した画像から、色収差を測定する色収差測定システムであって、反射板と、チャート板と、色収差測定装置と、を備える構成とした。

かかる構成において、色収差測定システムは、光を鏡面反射させる反射板と、撮像装置の撮像用の開口を有し、当該開口以外の領域に収差測定チャートを配置したチャート領域と光を鏡面反射させる反射領域とを同一面に設けたチャート板とを、反射板の反射面とチャート板のチャート面とが対向するように配置する。
このとき、チャート板には、開口の中心から、水平方向および垂直方向の少なくとも一の方向において、所定間隔離間した位置にチャート領域を設け、開口からチャート領域までの間に反射領域を設ける。
これによって、チャート板の収差測定チャートの光は、順次、反射板の反射面と、チャート板の反射領域とで反射され、撮像装置が、チャート板の開口において、反射光によって収差測定チャートを撮像することができる。

このとき、収差測定チャートの光の反射を、反射板とチャート板の反射領域において、“２Ｎ−１”（ただし、Ｎは２以上の整数）回発生させる位置に収差測定チャートを配置すれば、色収差を測定するための測定距離として、反射板とチャート板との距離の２Ｎ倍の距離を確保することができる。
そして、色収差測定システムは、色収差測定装置によって、撮像装置で撮像された各色信号から、色収差を測定する。

なお、チャート板に反射領域を設けなければ、収差測定チャートの光の反射は、反射板で１回反射されるだけである。この場合でも、色収差を測定するための測定距離として、反射板とチャート板との距離の２倍の距離を確保することができる。

また、色収差測定システムは、撮像装置の撮像用の開口を有し、当該開口以外の領域で光を鏡面反射させる反射板と、収差測定チャートを配置したチャート領域と光を鏡面反射させる反射領域とを同一面に設けたチャート板とを、反射板の反射面とチャート板のチャート面とが対向するように配置することとしてもよい。
これによって、チャート板の収差測定チャートの光は、順次、反射板の反射面と、チャート板の反射領域とで反射され、撮像装置が、反射板の開口において、反射光によって収差測定チャートを撮像することができる。

このとき、収差測定チャートの光の反射を、反射板とチャート板の反射領域において、２Ｎ（ただし、Ｎは１以上の整数）回発生させる位置に収差測定チャートを配置すれば、色収差を測定するための測定距離として、反射板とチャート板との距離の“２Ｎ＋１”倍の距離を確保することができる。

本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
本発明によれば、色収差を測定する距離を、光の反射経路によって確保することができる。すなわち、本発明は、色収差の測定距離を直線距離で確保する必要がなく、直線距離よりも短い距離で、色収差の測定距離を確保することができる。
これによって、本発明は、色収差を測定する際に、従来のような広大な場所を必要とせず、室内等の狭い場所でも収差測定を行うことが可能になる。

本発明の第１実施形態に係る色収差測定システムの全体構成を示す構成図である。 本発明の第１実施形態に係る色収差測定システムの斜視図である。 焦点距離と撮像範囲との関係を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態に係る色収差測定システムにおける撮像距離を短縮する手法を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態に係る色収差測定システムで撮像される撮像画像の例であって、（ａ）は撮像装置で収差測定チャート全体を撮像した画像、（ｂ）は撮像装置の画角に対して狭い範囲に収差測定チャートを撮像した画像、（ｃ）は（ｂ）に対して撮像装置の向きを変えて撮像した画像を示す。 本発明の第２実施形態に係る色収差測定システムの全体構成を示す構成図である。 本発明の第２実施形態に係る色収差測定システムの斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る色収差測定システムにおける被写体距離を短縮する手法を説明するための説明図である。 本発明の第２実施形態に係る色収差測定システムで撮像される撮像画像の例である。 本発明の第２実施形態の変形例１に係る色収差測定システムの一部を示す構成図である。 本発明の第２実施形態の変形例１に係る色収差測定システムで撮像される撮像画像の例である。 本発明の第２実施形態の変形例２に係る色収差測定システムの一部を示す構成図である。 本発明の第２実施形態の変形例２に係る色収差測定システムで撮像される撮像画像の例である。 本発明の第３実施形態に係る色収差測定システムの一部を示す構成図である。 本発明の第３実施形態に係る色収差測定システムの斜視図である。 色収差測定システムの測定対象である撮像光学系を含む撮像装置（３板式カメラ）の構成例を示す構成図である。 色収差測定システムの測定対象である撮像光学系を含む撮像装置（単板式カメラ）の構成例を示す構成図である。 色収差測定システムで用いる色収差測定装置の構成例を示す構成図である。 色収差（倍率色収差）の発生原因を説明するための説明図である。 色収差測定システムで用いる収差測定チャートの一例を示すパターン図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、本発明の実施形態に係る色収差測定システムにおいて、反射板とチャート板とを対向した構成で、チャート板に反射領域を設けず、チャート板に設けた開口に撮像装置を設置する構成を第１実施形態として説明する。
また、チャート板に反射領域を設け、チャート板に設けた開口に撮像装置を設置する構成を第２実施形態、チャート板に反射領域を設け、反射板に設けた開口に撮像装置を設置する構成を第３実施形態として説明する。

≪第１実施形態≫
〔色収差測定システムの構成〕
まず、図１，図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る色収差測定システムＳ_Ａの構成について説明する。

色収差測定システムＳ_Ａは、撮像光学系の色収差（倍率色収差等）を測定するものである。ここで、色収差測定システムＳ_Ａは、反射板１０と、チャート板２０と、撮像装置３０と、色収差測定装置４０と、を備える。ただし、撮像装置３０は、色収差の測定対象である。
また、反射板１０とチャート板２０とは平行で、かつ、反射板１０の反射面と、チャート板２０のチャート面とが対向するように設置される。
また、撮像装置３０は、チャート板２０の中央に設けた開口Ｈを介して、反射板１０の反射面を撮像する位置に配置される。

反射板１０は、反射面において、光を反射させるものである。この反射板１０は、光を鏡面反射（正反射）させる一般的な鏡等であって、光の入射角と反射角とが、反射面に対して同じ角度となるように光を反射させる。

チャート板２０は、色収差を測定するための収差測定チャートＰを形成した板部材である。このチャート板２０には、色収差を測定するためのチャートとして、例えば、図２０に示した白黒の市松模様等の格子パターンの収差測定チャートＰが描かれている。
このチャート板２０は、収差測定チャートＰを平面描画可能な素材であれば特に限定するものではないが、例えば、合板、金属板、アクリル板等である。また、チャート板２０は、チャート面に直接、収差測定チャートＰを描画したものでもよいし、シートに描画された収差測定チャートＰをチャート面に貼付したものであってもよい。

このチャート板２０は、中央部に、撮像装置３０が反射板１０を撮像するための開口Ｈを設けている。これによって、撮像装置３０は、反射板１０によって反射された収差測定チャートＰを撮像することができる。
ここで、反射板１０の反射面とチャート板２０のチャート面との距離Ｌは、実際に色収差を測定したい距離の１／２とする。

また、チャート板２０の大きさは、撮像装置３０が撮像した撮像画像全体に収差測定チャートＰが撮像される大きさが好ましい。その場合、チャート板２０の大きさは、撮像装置３０の画角αで撮像される反射板１０の撮像領域Ａの水平方向および垂直方向のそれぞれの２倍の大きさとすればよい。

ここで、図３を参照して、撮像装置３０が撮像する反射板１０の撮像領域Ａの大きさについて説明する。撮像装置３０のレンズの焦点距離をｆ（ｍｍ）、撮像素子Ｓの垂直方向の大きさ（長さ）をｄ（ｍｍ）、撮像光学系（レンズ）Ｏの中心（主点〔後側主点〕Ｐｐ）から反射板１０の反射面までの距離をＬ（ｍｍ）としたとき、撮像領域Ａの高さａ（ｍｍ）は、以下の式（１）で表される。

なお、撮像領域Ａの幅についても、撮像素子Ｓの垂直方向の長さを、水平方向の長さとすることで同様に求めることができる。
図１に戻って、色収差測定システムＳ_Ａの構成について説明を続ける。

撮像装置３０は、被写体を撮像するものである。この撮像装置３０は、一般的なカメラであって、動画像カメラであっても、静止画カメラであっても構わない。
この撮像装置３０は、収差測定の対象となるレンズ等の撮像光学系（レンズ）Ｏを備え、ＣＣＤ等の各色（例えば、ＲＧＢ）に対応した撮像素子Ｓに像を結像し、撮像した各色の画像信号を色収差測定装置４０に出力する。
ここで、撮像装置３０は、撮像距離の基準となる予め定めた基準位置を、チャート板２０のチャート面に合わせて、反射板１０を撮像する。この基準位置は、撮像光学系Ｏのレンズ中心（主点〔後側主点〕）である。
なお、撮像装置３０は、図示を省略した三脚、雲台等で固定されているものとする。

色収差測定装置４０は、撮像装置３０で撮像された各色の収差測定チャートＰの画像信号から、色収差を測定するものである。
この色収差測定装置４０は、収差測定チャートＰの各色の画像信号の位置ずれを測定することで、色収差を測定する。

このように、色収差測定システムＳ_Ａを構成することで、撮像装置３０は、チャート板２０のチャート面に形成されている収差測定チャートＰを、反射板１０の反射面で反射した画像として撮像することができる。

〔色収差測定システムの作用〕
図１，図２で説明した色収差測定システムＳ_Ａによれば、反射板１０の反射面とチャート板２０のチャート面との距離をＬだけ離間して収差測定チャートＰを撮像した場合、収差測定チャートＰを用いた色収差の測定距離は、距離Ｌの２倍となる。
また、収差測定チャートＰは、反射板１０で反射するが、ミラー反射には屈折率の波長依存性がないため、色収差に影響がない。
すなわち、図４に示すように、撮像装置３０は、距離が２Ｌの位置の壁面等に貼付された収差測定チャートＰｖを撮像するのと同じ（色収差も同じ）チャート画像を撮像することができる。

この色収差測定システムＳ_Ａにおいて、撮像装置３０が画角全体に収差測定チャートＰが入るように撮像した画像を、図５（ａ）に例示する。ここで、図５（ａ）で示した画像の中心には、撮像装置３０が撮像される。
なお、収差測定チャートＰは、必ずしも撮像装置３０の画角全体に撮像される必要はない。例えば、撮像装置３０の画角に対して、収差測定チャートＰが小さく撮像される場合、図５（ｂ）に示すように、撮像画像の一部として、収差測定チャートＰが撮像されることになる。この場合でも、撮像装置３０の向きを適宜変えることで、図５（ｃ）に示すように、図５（ｂ）で収差測定チャートＰが撮像されていない位置でパターンを撮像して、色収差を測定すればよい。

以上説明したように、色収差測定システムＳ_Ａは、色収差測定のための測定距離を確保しつつ、撮像装置３０が実際に撮像する被写体（反射板１０）との距離を測定距離の１／２に抑えて、色収差を測定することができる。

≪第２実施形態≫
〔色収差測定システムの構成〕
次に、図６，図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る色収差測定システムＳ_Ｂの構成について説明する。

色収差測定システムＳ_Ｂは、撮像光学系の色収差（倍率色収差等）を測定するものである。第１実施形態の色収差測定システムＳ_Ａ（図１、図２参照）は、色収差測定のための測定距離の１／２の撮像距離で色収差を測定するのに対し、色収差測定システムＳ_Ｂは、１／（２Ｎ）の撮像距離で色収差を測定する。ただし、Ｎは２以上の整数である。
ここで、色収差測定システムＳ_Ｂは、反射板１０と、チャート板２０Ｂと、撮像装置３０と、色収差測定装置４０と、を備える。
チャート板２０Ｂ以外の構成は、図１で説明した色収差測定システムＳ_Ａと同じ構成であるため、同一の符号を付して説明を省略する。

チャート板２０Ｂは、色収差を測定するための収差測定チャートＰを形成した板部材である。ただし、チャート板２０Ｂは、全面に収差測定チャートＰを形成するのではなく、周辺部に、収差測定チャートＰを形成したチャート領域Ｃを設け、中央部に、光を反射させる反射領域Ｒを設けている。

チャート領域Ｃは、図１で説明したチャート板２０と同様の収差測定チャートＰを形成した領域である。
このチャート領域Ｃは、チャート板２０Ｂの開口Ｈの中心から、水平方向および垂直方向に所定間隔離間した位置に形成されている。

ここで、図６を参照して、垂直方向におけるチャート領域Ｃの位置について説明する。反射板１０までの撮像距離を色収差の測定距離の１／（２Ｎ）〔Ｎは２以上の整数〕とする場合、撮像装置３０が撮像する反射板１０の撮像領域Ａの前記式（１）で示した高さａ（ａ_ｈ）を基準に、開口Ｈの中心、すなわち、撮像光学系（レンズ）Ｏの光軸を通るチャート板２０Ｂの水平線から垂直方向に（Ｎ−１）×ａだけ離れた高さａの領域をチャート領域Ｃとする。

図６で示した色収差測定システムＳ_Ｂは、撮像距離を色収差の測定距離の１／６〔Ｎ＝３〕とする場合の例を示している。ここでは、チャート板２０Ｂは、開口Ｈの中心から、垂直方向に２×ａだけ離れた領域に高さａのチャート領域Ｃを設けている。
なお、水平方向においても同様で、撮像装置３０が撮像する反射板１０の撮像領域Ａの幅ａ（ａ_ｗ）を基準に、開口Ｈの中心を通るチャート板２０Ｂの垂直線から水平方向に（Ｎ−１）×ａだけ離れた幅ａの領域をチャート領域Ｃとする。

反射領域Ｒは、反射板１０と同様、反射面において光を反射させるものである。この反射領域Ｒは、チャート板２０Ｂにおいて、チャート領域Ｃを除く領域として形成される。
なお、チャート板２０Ｂは、チャート領域Ｃと反射領域Ｒとをそれぞれ異なる部材を連結して構成してもよいし、合板、金属板、アクリル板等の板の片面（チャート面、反射面）のチャート領域Ｃに、シートに描画された収差測定チャートＰを貼付し、反射領域Ｒに反射シートを貼付して構成してもよい。

このように、色収差測定システムＳ_Ｂを構成することで、撮像装置３０は、チャート板２０Ｂのチャート領域Ｃに形成されている収差測定チャートＰを、反射板１０の反射面と、チャート板２０Ｂの反射領域Ｒとで順次反射した画像として撮像することができる。

〔色収差測定システムの作用〕
図６，図７で説明した色収差測定システムＳ_Ｂは、撮像装置３０の撮像光学系（レンズ）Ｏの中心から、水平および垂直方向に、撮像装置３０の画角に対応する反射板１０の撮像領域Ａの大きさ（高さ、幅）ａを基準に、（Ｎ−１）×ａ〔Ｎは２以上の整数〕だけ離れた位置にチャート領域Ｃを設けている。これによって、収差測定チャートＰの外側の光は、図６の太点線矢印で示したように、また、収差測定チャートＰの内側の光は、図６の細点線矢印で示したように、反射板１０の反射面とチャート板２０Ｂの反射面とで反射して、撮像装置３０に到達する。

すなわち、色収差測定システムＳ_Ｂは、図８に示すように、反射板１０とチャート板２０Ｂとの距離をＬとしたとき、撮像装置３０が撮像する画像は、距離が２ＮＬ（図８では、Ｎ＝３）の位置の壁面等に貼付された収差測定チャートＰｖの一部（チャート領域Ｃの位置に対応する部分）が撮像された画像となる。なお、図８は、垂直方向の対象性から、撮像装置３０に対して上半分の状態を図示している。

このように、色収差測定システムＳ_Ｂは、色収差を測定するために、直線距離として２ＮＬ必要な距離を、その１／（２Ｎ）の距離Ｌを確保することで測定することができる。
また、収差測定チャートＰは、反射板１０と、チャート板２０Ｂの反射領域Ｒとで複数回反射するが、ミラー反射には屈折率の波長依存性がないため、第１実施形態と同様、色収差に影響がない。
なお、Ｎ＝１の場合が、第１実施形態で説明した図１の色収差測定システムＳ_Ａに相当することになる。

この色収差測定システムＳ_Ｂにおいて、撮像装置３０が撮像した画像を、図９に例示する。ここで、図９で示した画像の中心には、撮像装置３０が撮像される。また、図９の撮像画像中、収差測定チャートＰが写る領域は、図６，図７で示した反射領域Ｒを除いた部分となる。

ここで、撮像装置３０の画角に対応する反射板１０の撮像領域Ａの大きさの縦横比をａ_ｖ：ａ_ｈとし、撮像距離を色収差の測定距離の１／（２Ｎ）〔Ｎは２以上の整数〕としたとき、図９に示した撮像画像において、図示した比率で、収差測定チャートＰが撮像されることになる。
すなわち、色収差測定システムＳ_Ｂでは、撮像装置３０が撮像した画像は、水平方向の左右端からそれぞれ水平画素数の１／（２Ｎ）の領域に収差測定チャートＰのパターンが撮像され、垂直方向の上下端からそれぞれ垂直画素数の１／（２Ｎ）の領域に収差測定チャートＰのパターンが撮像される。
なお、収差測定チャートＰのパターンが写っていない領域において、色収差を測定するには、撮像装置３０が、適宜向きを変えて測定を行えばよい。

以上説明したように、色収差測定システムＳ_Ｂは、色収差測定のための測定距離を確保しつつ、撮像装置３０が実際に撮像する被写体（反射板１０）との距離を測定距離の１／（２Ｎ）に抑えて、色収差を測定することができる。

〔変形例〕
以上、本発明の第２実施形態に係る色収差測定システムＳ_Ｂについて説明したが、本発明は、この構成に限定されない。

（変形例１）
例えば、第２実施形態のチャート板２０Ｂでは、チャート領域Ｃと反射領域Ｒとを設けたが、この反射領域Ｒは、すべての領域で光を反射させる必要はなく、実際に収差測定チャートＰの光が到達する領域のみで反射させることとしてもよい。

例えば、図８では、反射領域Ｒにおいて、実際に収差測定チャートＰの光が到達する領域Ｒ_１，Ｒ_２のみを反射材（鏡）とすればよい。
なお、撮像装置３０が撮像する反射板１０の撮像領域Ａ（図６参照）の大きさ（高さ）をａ、撮像距離を色収差の測定距離の１／（２Ｎ）〔Ｎは２以上の整数〕としたとき、撮像装置３０に近い方から数えてｉ番目（ｉ＝１，２，３，…）の領域Ｒ_ｉの垂直方向の大きさ（高さ）ｒ_ｉを、以下の式（２）で求められる値とする。

なお、領域Ｒ_ｉの水平方向の大きさ（幅）についても、撮像領域Ａ（図６参照）の大きさ（幅）をａとすることで、同様に求めることができる。また、図では省略しているが、撮像装置３０の下方向についても同様である。

（変形例２）
また、第２実施形態のチャート板２０Ｂでは、中心部に反射領域Ｒ、その外縁にチャート領域Ｃを設けた。その場合、図９に示したように、画像中央部に収差測定チャートＰが写らない領域が発生する。

そこで、図１０の色収差測定システムＳ_Ｃに示すように、チャート板２０Ｃとして、撮像装置３０から直近の反射領域Ｒ_１より内側（撮像装置３０側）に、収差測定チャートＰと同様の収差測定チャートＰ_２を設けてもよい。
その場合、撮像装置３０が撮像する反射板１０の撮像領域Ａ（図６参照）の大きさ（高さ）をａ、撮像距離を色収差の測定距離の１／（２Ｎ）〔Ｎは２以上の整数〕としたとき、開口Ｈの中心、撮像装置３０の撮像光学系Ｏの光軸から、収差測定チャートＰ_２の上端までの距離ｐを、以下の式（３）で求められる値とする。

なお、撮像装置３０の撮像光学系Ｏの中心から水平方向、および、下方向についても、同様である。
これによって、撮像装置３０が撮像する撮像画像は、図１１に示すように、収差測定チャートＰの内側に、収差測定チャートＰ_２が撮像されることになる。

なお、この収差測定チャートＰ_２が撮像された領域は、図１０に示すように、反射板１０で１回反射された画像領域であるため、反射板１０の反射面とチャート板２０Ｃのチャート面との距離Ｌに対して、２倍の色収差測定距離を確保することができる。
このように、色収差測定システムＳ_Ｃでは、２種類の測定距離で色収差測定を行うことができる。

（変形例３）
また、第２実施形態のチャート板２０Ｂでは、図６で示したように、チャート領域Ｃ全体に収差測定チャートＰを備えることとしている。
しかし、収差測定チャートＰは、チャート領域Ｃ内であれば、どの領域であっても所望の測定距離を確保することができる。
そこで、図１２の色収差測定システムＳ_Ｄに示すように、チャート板２０Ｄとして、チャート領域Ｃに対して、その高さａよりも短い高さｂ（ｂ＜ａ）の領域に収差測定チャートＰを形成してもよい。なお、撮像装置３０を基準に下方向、垂直方向においても同様である。

ここで、撮像装置３０の画角に対応する反射板１０の撮像領域Ａの大きさの縦横比をａ_ｖ：ａ_ｈとし、チャート領域Ｃに対する収差測定チャートＰの比率を水平方向でａ_ｈ：ｂ_ｈ、垂直方向でａ_ｖ：ｂ_ｖとし、撮像距離を色収差の測定距離の１／（２Ｎ）〔Ｎは２以上の整数〕としたとき、図１３に示した撮像画像において、図示した比率で、収差測定チャートＰが撮像されることになる。

（変形例４）
また、第２実施形態のチャート板２０Ｂでは、図６，図７で示したように、チャート領域Ｃにおいて、開口Ｈの中心から、水平方向および垂直方向の両方に収差測定チャートＰを備えることとしている。
しかし、収差測定チャートＰは、例えば、開口の中心から、水平方向のみ、または、垂直方向のみに収差測定チャートＰを備えることとしてもよい。

≪第３実施形態≫
〔色収差測定システムの構成〕
次に、図１４，図１５を参照して、本発明の第３実施形態に係る色収差測定システムＳ_Ｅの構成について説明する。

色収差測定システムＳ_Ｅは、撮像光学系の色収差（倍率色収差等）を測定するものである。第２実施形態の色収差測定システムＳ_Ｂ（図６、図７参照）は、色収差測定のための測定距離の１／（２Ｎ）〔Ｎは２以上の整数〕の撮像距離で色収差を測定するのに対し、色収差測定システムＳ_Ｅは、１／（２Ｎ＋１）〔Ｎは１以上の整数〕の撮像距離で色収差を測定する。

ここで、色収差測定システムＳ_Ｅは、反射板１０Ｅと、チャート板２０Ｅと、撮像装置３０と、色収差測定装置４０と、を備える。
反射板１０Ｅとチャート板２０Ｅとは平行で、かつ、反射板１０Ｅの反射面と、チャート板２０Ｅのチャート面とが対向するように設置される点は、第１、第２実施形態と同じである。
ただし、ここでは、撮像装置３０は、反射板１０Ｅの中央に設けた開口Ｈを介して、チャート板２０Ｅの反射領域を撮像する位置に配置される。

反射板１０Ｅは、第１、第２実施形態の反射板１０と同様、反射面において、光を反射させるものである。この反射板１０は、光を鏡面反射（正反射）させる一般的な鏡等であって、光の入射角と反射角とが、反射面に対して同じ角度となるように光を反射させる。
この反射板１０Ｅは、中央部に、撮像装置３０がチャート板２０Ｅを撮像するための開口Ｈを設けている。これによって、撮像装置３０は、チャート板２０Ｅの反射領域Ｒによって反射された収差測定チャートＰを撮像することができる。

チャート板２０Ｅは、色収差を測定するための収差測定チャートＰを形成した板部材である。ただし、チャート板２０Ｅは、全面に収差測定チャートＰを形成するのではなく、周辺部に、収差測定チャートＰを形成したチャート領域Ｃを設け、中央部に、光を反射させる反射領域Ｒを設けている。なお、図１５では、チャート板２０Ｅのチャート領域Ｃと反射領域Ｒとを、チャート板２０Ｅを透過した状態で示している。

チャート領域Ｃは、図１で説明したチャート板２０と同様の収差測定チャートＰを形成した領域である。
このチャート領域Ｃは、開口Ｈの中心からチャート板２０Ｅ（チャート面）に下ろした垂線の交点位置、すなわち、チャート板２０Ｅと撮像光学系（レンズ）Ｏの光軸との交点位置から、水平方向および垂直方向に所定間隔離間した位置に形成されている。

ここで、図１４を参照して、垂直方向におけるチャート領域Ｃの位置について説明する。チャート板２０Ｅまでの撮像距離を色収差の測定距離の１／（２Ｎ＋１）〔Ｎは１以上の整数〕とする場合、撮像装置３０が撮像するチャート板２０Ｅの撮像領域Ａの前記式（１）で示した高さａ（ａ_ｈ）を基準に、開口Ｈの中心、すなわち、撮像光学系（レンズ）Ｏの光軸を通るチャート板２０Ｅの水平線から垂直方向に（２Ｎ−１）×ａ／２だけ離れた高さａの領域をチャート領域Ｃとする。

図１４で示した色収差測定システムＳ_Ｅは、撮像距離を色収差の測定距離の１／５〔Ｎ＝２〕とする場合の例を示している。ここでは、チャート板２０Ｅは、開口Ｈの中心を通るチャート板２０Ｅの水平線から垂直方向に３×ａ／２だけ離れた領域に高さａのチャート領域Ｃを設けている。
なお、水平方向においても同様で、撮像装置３０が撮像するチャート板２０Ｅの撮像領域Ａの幅ａ（ａ_ｗ）を基準に、開口Ｈの中心を通るチャート板２０Ｅの垂直線から水平方向に（２Ｎ−１）×ａ／２だけ離れた幅ａの領域をチャート領域Ｃとする。

反射領域Ｒは、反射板１０Ｅと同様、反射面において光を反射させるものである。この反射領域Ｒは、チャート板２０Ｅにおいて、チャート領域Ｃを除く領域として形成される。
なお、チャート板２０Ｅは、チャート領域Ｃと反射領域Ｒとをそれぞれ異なる部材を連結して構成してもよいし、合板、金属板、アクリル板等の板の片面（チャート面、反射面）のチャート領域Ｃに、シートに描画された収差測定チャートＰを貼付し、反射領域Ｒに反射シートを貼付して構成してもよい。

このように、色収差測定システムＳ_Ｅを構成することで、撮像装置３０は、チャート板２０Ｅのチャート領域Ｃに形成されている収差測定チャートＰを、反射板１０Ｅの反射面と、チャート板２０Ｅの反射領域Ｒとで順次反射した画像として撮像することができる。

〔色収差測定システムの作用〕
図１４，図１５で説明した色収差測定システムＳ_Ｅは、撮像装置３０の撮像光学系（レンズ）Ｏの中心から、水平および垂直方向に、撮像装置３０の画角に対応するチャート板２０Ｅの撮像領域Ａの大きさ（高さ、幅）ａを基準に、（２Ｎ−１）×ａ／２〔Ｎは１以上の整数〕だけ離れた位置にチャート領域Ｃを設けている。これによって、収差測定チャートＰの外側の光は、図１４の太点線矢印で示したように、また、収差測定チャートＰの内側の光は、図１４の細点線矢印で示したように、反射板１０の反射面とチャート板２０Ｅの反射領域とで反射して、撮像装置３０に到達する。

すなわち、反射板１０Ｅとチャート板２０Ｅとの距離をＬとしたとき、撮像装置３０が撮像する画像は、距離が（２Ｎ＋１）Ｌの位置の壁面等に貼付された収差測定チャートの一部が撮像された画像となる。
このように、色収差測定システムＳ_Ｅは、色収差を測定するために、直線距離として（２Ｎ＋１）Ｌ必要な距離を、その１／（２Ｎ＋１）の距離Ｌを確保することで測定することができる。

また、収差測定チャートＰは、反射板１０Ｅと、チャート板２０Ｅの反射領域Ｒとで複数回反射するが、ミラー反射には屈折率の波長依存性がないため、第１，第２実施形態と同様、色収差に影響がない。
この色収差測定システムＳ_Ｅにおいて、撮像装置３０が撮像した画像は、図９と同様、中心に撮像装置３０が撮像される。また、その画像中、収差測定チャートＰが写る領域は、図１４，図１５で示した反射領域Ｒを除いた部分となる。

ここで、撮像装置３０の画角に対応するチャート板２０Ｅの撮像領域Ａの大きさの縦横比をａ_ｖ：ａ_ｈとし、撮像距離を色収差の測定距離の１／（２Ｎ＋１）〔Ｎは１以上の整数〕としたとき、撮像装置３０が撮像した画像は、水平方向の左右端からそれぞれ水平画素数の１／（２Ｎ＋１）の領域に収差測定チャートＰのパターンが撮像され、垂直方向の上下端からそれぞれ垂直画素数の１／（２Ｎ＋１）の領域に収差測定チャートＰのパターンが撮像される。
なお、収差測定チャートＰのパターンが写っていない領域において、色収差を測定するには、撮像装置３０が、適宜向きを変えて測定を行えばよい。

以上説明したように、色収差測定システムＳ_Ｅは、色収差測定のための測定距離を確保しつつ、撮像装置３０が実際に撮像する被写体（チャート板２０Ｅ）との距離を測定距離の１／（２Ｎ＋１）に抑えて、色収差を測定することができる。

〔変形例〕
以上、本発明の第３実施形態に係る色収差測定システムＳ_Ｅについて説明したが、本発明は、この構成に限定されない。
例えば、チャート板２０Ｅの反射領域Ｒは、すべての領域で光を反射させる必要はなく、第２実施形態の変形例１と同様、実際に収差測定チャートＰの光が到達する領域のみで反射させることとしてもよい。

また、色収差測定システムＳ_Ｅは、撮像画像の中央部に収差測定チャートＰが写らない領域が発生するため、第２実施形態の変形例２として説明した図１０と同様に、反射板１０Ｅにおいて、撮像装置３０から直近の反射領域より内側（撮像装置３０側）に、収差測定チャートＰと同様の収差測定チャートを設けてもよい。

また、色収差測定システムＳ_Ｅは、チャート板２０Ｅのチャート領域Ｃ全体に収差測定チャートＰを形成する必要はなく、第２実施形態の変形例３として説明した図１２と同様に、チャート領域Ｃの一部に収差測定チャートＰを形成しても構わない。

また、色収差測定システムＳ_Ｅは、チャート板２０Ｅのチャート領域Ｃにおいて、開口の中心から、水平方向および垂直方向の両方に収差測定チャートＰを備えることとしている。
しかし、収差測定チャートＰは、例えば、開口の中心から、水平方向のみ、または、垂直方向のみに収差測定チャートＰを備えることとしてもよい。

以上、第１〜第３実施形態で説明した色収差測定システムによれば、実際の色収差を測定する直線距離よりも短い距離で色収差を測定するできるため、従来に比べて狭い測定場所で色収差を測定することが可能になる。
以下、参考までに、図面を参照して、色収差測定システムで用いる撮像装置３０および色収差測定装置４０の例について簡単に説明しておく。

〔撮像装置〕
まず、図１６を参照して、撮像装置３０の構成例（３板式カメラ）について説明する。
図１６に示すように、撮像装置３０（３０Ａ）は、撮像光学系３１と、カメラ本体３２（３２Ａ）とで構成される。
撮像光学系３１は、収差測定の対象となるものであって、レンズＯ等で構成される。この撮像光学系３１を介して入射された光がカメラ本体３２に取り込まれる。

カメラ本体３２（３２Ａ）は、内部に分光器（ダイクロイックプリズム）３２１を備え、撮像光学系３１を介して入射された光を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色光に分光し、それぞれの色光に対応する撮像素子（ＣＣＤ）で受光することで、各色の画像を撮像する。
この各色に対応する撮像素子で撮像された色信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）は、色収差測定装置４０に出力される。
これによって、撮像装置３０は、撮像光学系３１で入射した光を、各色信号に分光して撮像することができる。

なお、撮像装置３０は、図１６に示した３板式カメラである必要はなく図１７に示す単板式カメラであっても構わない。
図１７に示すように、単板式カメラである撮像装置３０（３０Ｂ）は、撮像光学系３１と、カメラ本体３２（３２Ｂ）とで構成される。なお、撮像光学系３１は、図１６の撮像光学系３１と同一であるため、説明を省略する。

カメラ本体３２（３２Ｂ）は、カラーフィルタアレイ３２２と、撮像素子３２３と、演算回路３２４とで構成される。
カラーフィルタアレイ３２２は、撮像素子３２３の画素上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色光のみを通過させるフィルタである。なお、カラーフィルタアレイ３２２に配置される各色フィルタは、例えば、ベイヤ配列で配置される。
撮像素子３２３は、カラーフィルタアレイ３２２を介して、撮像光学系３１から入射された光を受光するものである。この撮像素子３２３は、入射光を光電変換し、演算回路３２４に出力する。

演算回路３２４は、撮像素子３２３で撮像された画像から、各色信号を生成するものである。この演算回路３２４は、カラーフィルタアレイ３２２の色配列に応じて、ＲＧＢそれぞれの色信号において、欠落している色信号を補間により生成する。
この各色に対応する演算回路３２４で生成された色信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）は、色収差測定装置４０に出力される。

〔色収差測定装置〕
次に、図１８を参照して、色収差測定装置４０の構成例について説明する。
図１８に示すように、色収差測定装置４０は、画像記憶手段４１と、収差算出手段４２と、収差データ記憶手段４３とで構成される。

画像記憶手段４１は、各色（ＲＧＢ）に対応したＲ画像記憶手段４１Ｒと、Ｇ画像記憶手段４１Ｇと、Ｂ画像記憶手段４１Ｂとを備える。
Ｒ画像記憶手段４１Ｒは、撮像装置３０から出力されるＲ信号を入力し、フレーム単位で記憶するものである。
Ｇ画像記憶手段４１Ｇは、撮像装置３０から出力されるＧ信号を入力し、フレーム単位で記憶するものである。
Ｂ画像記憶手段４１Ｂは、撮像装置３０から出力されるＢ信号を入力し、フレーム単位で記憶するものである。
このように、画像記憶手段４１には、同じタイミングで撮像された画像が、それぞれの色に対応して分光された画像（Ｒ画像、Ｇ画像、Ｂ画像）として記憶される。

収差算出手段４２は、画像記憶手段４１に記憶される各色の画像の収差（ずれ）を算出するものである。ここでは、Ｇ画像に対して、Ｒ画像およびＢ画像のずれを算出することとして、収差算出手段４２は、ＲＧ収差算出手段４２Ｒと、ＢＧ収差算出手段４２Ｂとを備える。

ＲＧ収差算出手段４２Ｒは、Ｇ画像に対するＲ画像の収差を算出するものである。
このＲＧ収差算出手段４２Ｒは、Ｒ画像の画素ごとに、当該画素を含んだ予め定めた大きさのブロック単位で、Ｇ画像とブロックマッチングを行うことで、対応するブロックを探索し、画素のずれを算出する。このＲＧ収差算出手段４２Ｒは、算出したＧ画像に対するＲ画像の画素ごとのずれを収差データとして、収差データ記憶手段４３に記憶する。

ＢＧ収差算出手段４２Ｂは、Ｇ画像に対するＢ画像の収差を算出するものである。このＢＧ収差算出手段４２Ｂは、ＲＧ収差算出手段４２ＲにおけるＲ画像をＢ画像に置き換えたものであって、ブロックマッチングによって、Ｇ画像に対するＢ画像の画素ごとのずれを算出する。このＢＧ収差算出手段４２Ｂは、算出したＧ画像に対するＢ画像の画素ごとのずれを収差データとして、収差データ記憶手段４３に記憶する。
これによって、色収差測定装置４０は、Ｇ画像を基準にＲ画像およびＢ画像の画素ごとの色収差を測定することができる。

なお、この色収差測定装置４０で測定された収差データは、図示を省略した色収差補正装置で用いられる。すなわち、図示を省略した色収差補正装置は、測定対象となった撮像光学系を用いて撮像された画像に対して、色収差測定装置４０で測定された収差データによって、画素ごとに色収差を補正することで、色収差を抑えた画像を生成する。

Ｓ_Ａ〜Ｓ_Ｅ 色収差測定システム
１０ 反射板
２０ チャート板
３０ 撮像装置
４０ 色収差測定装置
Ｃ チャート領域
Ｒ 反射領域
Ｐ 収差測定チャート

Claims (5)

1. 測定対象となる撮像光学系を備えた撮像装置によって色収差測定用のチャートである収差測定チャートを撮像した画像から、色収差を測定する色収差測定システムであって、
   光を鏡面反射させる反射板と、
   前記撮像装置の撮像用の開口を有し、当該開口以外の領域に前記収差測定チャートを配置したチャート領域と光を鏡面反射させる反射領域とを同一面に設け、前記反射板の反射面に対して、当該チャート領域のチャート面を対向して配置したチャート板と、
   前記チャート板の開口に設置した前記撮像装置が撮像した、前記反射板および前記チャート板の反射領域で反射された前記収差測定チャートの撮像画像から、前記色収差を測定する色収差測定装置と、を備え、
   前記チャート板は、前記開口の中心から、水平方向および垂直方向の少なくとも一の方向において、所定間隔離間した位置に前記チャート領域を設け、前記開口から前記チャート領域までの間に前記反射領域を設けたことを特徴とする色収差測定システム。
2. 前記反射板の反射面と前記チャート板のチャート面との距離をＬ、前記撮像装置の画角に対応して撮像される前記反射板の撮像領域の前記方向に対応する長さをａとしたとき、
   前記チャート板において、前記所定間隔として、（Ｎ−１）×ａ（ただし、Ｎは２以上の整数）だけ前記開口の中心から離間して前記収差測定チャートを配置することを特徴とする請求項１に記載の色収差測定システム。
3. 測定対象となる撮像光学系を備えた撮像装置によって色収差測定用のチャートである収差測定チャートを撮像した画像から、色収差を測定する色収差測定システムであって、
   前記撮像装置の撮像用の開口を有し、当該開口以外の領域で光を鏡面反射させる反射板と、
   前記収差測定チャートを配置したチャート領域と光を鏡面反射させる反射領域とを同一面に設け、前記反射板の反射面に対して、当該チャート領域のチャート面を対向して配置したチャート板と、
   前記反射板の開口に設置した前記撮像装置が撮像した、前記反射板および前記チャート板の反射領域で反射された前記収差測定チャートの撮像画像から、前記色収差を測定する色収差測定装置と、を備え、
   前記チャート板は、前記開口の中心から当該チャート板へ下ろした垂線の交点位置から、水平方向および垂直方向の少なくとも一の方向において、所定間隔離間した位置に前記チャート領域を設け、前記交点位置から前記チャート領域までの間に前記反射領域を設けたことを特徴とする色収差測定システム。
4. 前記反射板の反射面と前記チャート板のチャート面との距離をＬ、前記撮像装置の画角に対応して撮像される前記反射板の撮像領域の前記方向に対応する長さをａとしたとき、
   前記チャート板において、前記所定間隔として、（２Ｎ−１）×ａ／２（ただし、Ｎは１以上の整数）だけ前記開口の中心から離間して前記収差測定チャートを配置することを特徴とする請求項３に記載の色収差測定システム。
5. 測定対象となる撮像光学系を備えた撮像装置によって色収差測定用のチャートである収差測定チャートを撮像した画像から、色収差を測定する色収差測定システムであって、
   光を鏡面反射させる反射板と、
   前記撮像装置の撮像用の開口を有し、当該開口以外の領域に前記収差測定チャートを配置し、前記反射板の反射面に対して、前記収差測定チャートのチャート面を対向して配置したチャート板と、
   前記チャート板の開口に設置した前記撮像装置が撮像した、前記反射板で反射された前記収差測定チャートの撮像画像から、前記色収差を測定する色収差測定装置と、
   を備えることを特徴とする色収差測定システム。

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