JP5101468B2 - 撮像システム、この撮像システムを備えた撮像装置、携帯端末機器、車載機器、および医療機器、並びに撮像システムの製造方法 - Google Patents
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Description
以下、撮像システムの構成について説明する。
次に、上記撮像システムの作用について説明する。
次に、係数記憶部30に記憶された復元係数Kを用い、撮像素子20から出力された第1の画像データに対して復元処理Fを実行し、第1の画像データの表す画像よりも解像度の高い画像を表す第2の画像データを取得する場合について説明する。なお、以下の説明においては、主に、点像を表す第1の画像データに対して復元処理Fを施す場合について説明する。
以下、復元係数取得装置の変形例について説明する。
次に、上記撮像システム100に用いられる撮像レンズ10と撮像素子20とから構成される撮像系の性能について説明する。
以下、本発明の撮像システムの製造方法、すなわち、所定の復元係数が記憶されていない撮像システムに対し所定の復元係数を記憶せしめて、復元係数記憶済みの撮像システムを製造する方法について図1、5、6等を参照して説明する。
各撮像システム毎に個別に求めた復元係数を撮像システムそれぞれに記憶させる「1対1」対応の製造工程においては、
(1)点像測定・画面内均一性判定、
(2)最適な復元処理を与える係数群(復元係数)の導出、
(3)最適な係数群の記録
が必要である。それぞれの機能をより詳しく解説する。
Re(点像強度の有効領域の半径)=0.82λF=0.82×2.8×550×0.001=1.26ミクロン(点像強度の有効領域の直径2.52ミクロン)
Rc(点像強度ゼロとなる半径)=1.22λF=1.22×2.8×550×0.001=1.88ミクロン(点像強度ゼロとなる直径3.76ミクロン)
であり、既に画素ピッチが回折限界を越えている。
撮像レンズ、撮像素子、信号処理回路からなる上記点像補正光学システムを製造する第二の好適な方法を記述するが、その位置づけとしては大量のデジタルカメラを安価に生産する場合を想定したものである。その製造工程においては、
(1)復元処理に用いる係数(復元係数)群のライブラリの構築
(2)点像測定・画面内均一性判定
(3)グループ単位の最適な復元処理を与える係数群のライブラリからの抽出
(4)グループ単位の最適な係数群の記録
が必要である。それぞれの機能をより詳しく解説する。
撮像レンズ、撮像素子、信号処理回路からなる上記点像補正光学システムを製造する第三の好適な方法を記述するが、その位置づけとしては大量のデジタルカメラを安価に生産する場合を想定したものである。その製造工程においては、
(1)復元処理に用いる係数(復元係数)群のライブラリの構築
(2)点像測定・画面内均一性判定
(3)最適な復元処理を与える係数群のライブラリからの抽出
(4)当該係数群を部分的に修正
(5)修正された係数群の記録
が必要である。それぞれの機能をより詳しく解説する。
以下、撮像システムおよび撮像システムの製造方法における構成要素の変形例について説明する。
次に、上記撮像システム100に用いられる実施例1の撮像系の構成および作用について具体的に説明する。上記実施例1の撮像系に用いられる後述の撮像レンズ10A等は上述の撮像レンズ10の実施例となるものである。
図11は、実施例1に係る2枚の単レンズで構成された撮像レンズ10Aの概略構成を示す断面図、図12(a)〜(d)は横軸に撮像レンズ10Aを通して被写体の像が投影される受光面の光軸方向(Z軸方向)へのデフォーカス量Ud(μm)、縦軸にMTF特性の値(%)を示す座標上へ、上記撮像レンズに対して受光面をデフォーカスさせたときにこの受光面上へ投影される光学像のMTF特性の値(%)の変化を示す図である。ここで、受光面21Aのデフォーカス範囲は400μmである。
図13は撮像レンズ10Aに関する収差を示す収差図である。実施例1で説明した撮像レンズの各収差図を、図13中に上から順に球面収差、非点収差、ディストーション(歪曲収差)、倍率色収差の順番で示す。
以下、比較例として携帯電話用カメラ等に使用される従来の撮像レンズについて説明する。
おいてはMTF特性の値が正であり、各空間周波数におけるMTF特性の値の変動幅は85%(50Line/mm)、90%(40Line/mm)、70%(30Line/mm)、45%(20Line/mm)程度となっている。
20 撮像素子
21 受光面
30 係数記憶部
40 信号処理部
70A 第1例の復元係数取得装置
70B 第2例の復元係数取得装置
70C 第3例の復元係数取得装置
72 理想点像記憶部
74 点像径取得部
76 判定部
78 復元係数取得部
79 候補係数記憶部
100 撮像システム
G1 第1の画像データ
G2 第2の画像データ
F 復元処理
P1 点像
K 復元係数
Dr 設計データ、理想点像状態データ
Db ボケ点像状態データ
Dk 係数データ
Claims (19)
- 撮像レンズと、
多数の受光画素を2次元状に配列してなる受光面を有し、前記撮像レンズを通して前記受光面上に投影された被写体の光学像を撮像して該被写体を表す第1の画像データを出力する撮像素子と、
前記撮像レンズを通して前記受光面上へ投影される点像の有効領域の最大径が3画素以上に亘る大きさであるときに、前記撮像素子から出力される第1の画像データで表される前記点像の状態に応じた復元係数を記憶せしめられる係数記憶手段と、
前記第1の画像データに対し、前記撮像レンズの解像力が高いときに前記撮像素子から出力される第1の画像データと同等の第2の画像データを生成するような復元処理を前記復元係数を用いて実施する信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段が、前記受光面上における縦方向3画素以上および横方向3画素以上からなる合計9画素以上に亘る画素領域を最小単位として前記復元処理を行うものであり、
前記撮像レンズが、物体側から順に、少なくとも1枚のレンズからなる正のパワーを持つ第1のレンズ群と、少なくとも1枚のレンズからなる正のパワーを持つ第2のレンズ群とを有するものであることを特徴とする撮像システム。 - 前記係数記憶手段が、各撮像システム毎に、該撮像システムに対して個別に求められた復元係数が記憶されるものであることを特徴とする請求項1記載の撮像システム。
- 前記係数記憶手段が、複数種類に分類された点像の状態それぞれに対応する各復元係数の候補のうち、前記第1の画像データの表す点像の状態に応じて選択された復元係数が記憶されるものであることを特徴とする請求項1記載の撮像システム。
- 前記係数記憶手段が、複数種類に分類された点像の状態それぞれに対応する複数種類の復元係数の候補のうち、前記第1の画像データの表す点像の状態に応じて選択された復元係数を、該点像の状態に応じてさらに補正してなる補正済の復元係数が記憶されるものであることを特徴とする請求項1記載の撮像システム。
- 前記復元係数を取得し前記係数記憶手段に記憶させる復元係数取得手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1からから4のいずれか1項記載の撮像システム。
- 前記信号処理手段が、前記受光面上に投影された点像の有効領域の全てを含む最小の画素領域を最小単位として前記復元処理を実行するものであることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の撮像システム。
- 前記信号処理手段が、前記第1の画像データの表す画像中の点像の有効領域の大きさよりも、前記第2の画像データの表す画像中における前記点像の有効領域の大きさの方を小さくするように前記復元処理を実行するものであることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載の撮像システム。
- 前記撮像レンズが2枚の単レンズからなるものであることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項記載の撮像システム。
- 前記第1のレンズ群の単レンズが物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなすものであり、前記第2のレンズ群の単レンズが物体側に凸面を向けたメニスカス形状をなすものであることを特徴とする請求項8記載の撮像システム。
- 前記第1のレンズ群の単レンズが、該単レンズの両面が凸形状をなすものであり、前記第2のレンズ群の単レンズが像側に凸面を向けたメニスカス形状をなすものであることを特徴とする請求項8記載の撮像システム。
- 請求項1から10のいずれか1項記載の撮像システムを備えた撮像装置。
- 請求項1から10のいずれか1項記載の撮像システムを備えた携帯端末機器。
- 請求項1から10のいずれか1項記載の撮像システムを備えた車載機器。
- 請求項1から10のいずれか1項記載の撮像システムを備えた医療機器。
- 撮像レンズと、
多数の受光画素を2次元状に配列してなる受光面を有し、前記撮像レンズを通して前記受光面上に投影された被写体の光学像を撮像して該被写体を表す第1の画像データを出力する撮像素子と、
前記撮像レンズを通して前記受光面上へ投影される点像の有効領域の最大径が3画素以上に亘る大きさであるときに、前記撮像素子から出力される第1の画像データで表される前記点像の状態に応じた復元係数を記憶せしめられた係数記憶手段と、
前記第1の画像データに対し、前記撮像レンズの解像力が高いときに前記撮像素子から出力される第1の画像データと同等の第2の画像データを生成するような復元処理を前記復元係数を用いて実施する信号処理手段とを備え、
前記信号処理手段が、前記受光面上における縦方向3画素以上および横方向3画素以上からなる合計9画素以上に亘る画素領域を最小単位として前記復元処理を行うものであり、
前記撮像レンズが、物体側から順に、少なくとも1枚のレンズからなる正のパワーを持つ第1のレンズ群と、少なくとも1枚のレンズからなる正のパワーを持つ第2のレンズ群とを有するものであることを特徴とする撮像システム。 - 前記撮像レンズを通して前記撮像素子の受光面上へ点像を投影し、前記撮像素子から出力される第1の画像データで表される前記点像の状態に応じた復元係数を前記係数記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項15記載の撮像システムの製造方法。
- 前記復元係数は、各撮像システム毎に、該撮像システムに対して個別に求めたものであることを特徴とする請求項16記載の撮像システムの製造方法。
- 前記復元係数は、複数種類に分類された点像の状態それぞれに対応する各復元係数の候補のうち、前記第1の画像データの表す点像の状態に応じて選択したものであることを特徴とする請求項16記載の撮像システムの製造方法。
- 前記復元係数は、複数種類に分類された点像の状態それぞれに対応する複数種類の復元係数の候補のうち、前記第1の画像データの表す点像の状態に応じて選択した復元係数を、該点像の状態に応じてさらに補正したものであることを特徴とする請求項16記載の撮像システムの製造方法。
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