JP5633882B2 - イメージ記録および／または再現デバイスを製造するための方法、および前記方法によって得られるデバイス - Google Patents

Description

本発明は、光学イメージ記録および／または再現システム、イメージセンサおよび／またはイメージジェネレータ、および／または同期システムを含むイメージ記録および／または再現デバイスを製造するための方法に関し、前記イメージは、デジタルイメージ処理手段によって向上させられるように処理される。

本発明は、詳細には、イメージ記録および／または再現デバイスの光学システムの開口を最適化することを目的とする。

また、本発明は、製造のためのそのような方法によって得られるデバイスにも関する。

デジタルカメラ、ビデオプロジェクタまたはイメージプロジェクタなどの、そのようなイメージ記録および／または再現デバイスを設計するため、または製造するための知られている技術は、デバイスの材料要素の、特に、視覚化または投影のための光学イメージシステム、イメージレコーダもしくはイメージジェネレータ、および同期システムの特性を最初に選択することから成る。その後、必要な場合、デバイスの材料要素の少なくとも１つの要素の欠点を補正するために、イメージをデジタル処理するための手段が備えられる。

特に、デバイスの光学システムを設計するのに、最初のステップは、技術仕様計画を確立することであり、つまり、かさ、焦点距離範囲、開口範囲、フィールドイメージ、スポットサイズまたはＭＴＦ（変調伝達関数）値で表現された性能、および費用が、指定される。この技術仕様計画から、或るタイプの光学システムが、選択され、「Ｚｅｍａｘ」ツールなどの光学計算のソフトウェアツールを使用して、仕様計画と最もよく合致する、そのシステムのパラメータが、選択される。光学システムのこの定義は、インタラクティブに行われる。一般に、光学システムは、最良の中心イメージ品質をもたらすように設計され、通常、イメージ周辺部の品質は、より劣った品質である。

さらに、通常の技術は、光学システムが、他の光学システムと比較されることが可能であるように、光学システムが、所定のレベルの歪み、けられ、およびブラーを得るように設計されるようになっている。

さらに、デジタル写真デバイスの場合、センサの諸特性、すなわち、ピクセル品質、ピクセル面積、ピクセル数、マイクロレンズマトリックス、アンチエイリアシングフィルタ、ピクセル形状、およびピクセル配置も、選択される。

通常の技術は、デバイスの、その他の要素とは、特に、イメージ処理システムとは無関係に、イメージ記録デバイスのセンサを選択することから成る。
また、イメージセンサまたはイメージ生成デバイスは、通常、露光システムおよび／または焦点合わせシステム、「オートフォーカス」などの、１つまたは複数の同期システムも含む。

このため、開口、および露光時間を制御し、場合により、センサ利得を制御する露光システムを指定するのに、測定する手段が、特に、露光が測定されるイメージ領域（画像領域）、および各領域の影響される重みが、決定される。

焦点合わせシステムに関して、焦点合わせを行う際に使用されるイメージ領域の数および位置が、決定される。また、設定、例えば、モータ速度設定も指定される。

すべてのケースで、以上の指定は、デジタルイメージ処理手段の存在にかかわらず、適用される。

本発明は、デバイスの設計および作成のための、これらの従来の技術が、イメージをデジタル処理するための手段によって提供される可能性が十分に利用されることを可能にしないという所見から導き出された。

そのため、本発明は、概ね、光学イメージ記録および／または再現システム、イメージセンサおよび／またはイメージジェネレータ、および／または同期システムを含むイメージ記録および／または再現デバイスを製造するための方法に関し、前記イメージは、デジタルイメージ処理手段によって向上させられるように処理される、

光学システム、および／またはイメージジェネレータ、および／または同期システムのパラメータが、デジタルイメージ処理手段の能力から決定または選択される方法。そのため、製造費用が、最小限に抑えられ、かつ／またはイメージ記録および／または再現デバイスの製造が、最適化される。

他の収差の補正に有利になるように、光学システムの歪み特性を意図的に劣化させ、歪みは、デジタルイメージ処理のためのシステムを使用して補正されることが、既に知られていることに留意されたい。歪みの制約を緩和する、そのような光学システムでは、表面の数をより少なくするようにすることが可能であり、したがって、費用が低減されるようにすることが可能である。代替として、全体的な費用を増加させることなしに、性能が高められることが可能である。より広角のシステムを得ることも、同様に可能である。

しかし、現行の技術は、本発明によって、特に、イメージ記録または再現デバイスの光学システムの開口を最適化することによって解決される様々な問題の、満足の行く問題解決法を示すことも、示唆することもない。「最適化する」という用語は、従来のデバイスと関係して、費用を増加させることなしに、開口を大きくすること、またはデバイスの費用を抑えながら、容認できる開口を保つこと、または、一般に、開口パラメータ、費用、および性能の選択を提供することを指す。

そのため、以上の態様の第１の態様によれば、本発明は、光学イメージ記録および／または再現システム、イメージセンサおよび／またはイメージジェネレータ、および／または同期システムを含むイメージ記録および／または再現デバイスを製造するための方法に関し、前記イメージは、デジタルイメージ処理手段によって向上させられるように処理され、方法は、デジタルイメージ処理手段が、ブラー、イメージフィールド（画像領域）における位置に応じた可変のブラー、被写界深度、イメージフィールド（画像領域）における位置に応じた可変の深度、および口径食を含むグループに含まれる特性の少なくとも１つを補正するための独自の補正手段を含むようになっており、方法は、光学システムの開口が、特に固定の焦点距離において、補正手段を考慮に入れるように、最適化されるようになっている。

一実施形態では、方法は、デジタルイメージ処理手段が、知られている形で、歪み補正のための手段をさらに含むようになっている。

一般に、本発明による方法は、歪み補正のための手段を頼りにするが、方法は、光学イメージ記録および／または再現システム、および／または同期システムの少なくとも１つのパラメータが、歪みの補正以外の、デジタルイメージ処理手段の能力に基づいて決定または選択されるデバイスの製造に関することに留意されたい。

ブラー補正と口径食補正の両方の手段が備えられる一実施形態では、従来の光学部品と比べて、口径食、および中心の鮮明度は、品質の全体的なばらつきのなさの点で、より優れた開口を得るために、劣化させられる。

前述した本発明の第１の態様とは無関係に使用されることが可能な一実施形態では、光学システムは、可変の焦点距離のシステムであり、さらに、方法は、デジタルイメージ処理手段が、倍率色収差の補正のための手段、および／またはブラーの補正のための手段、および／または口径食の補正のための手段、および／またはノイズの補正のための手段、および／または視差補償のための手段を含むようになっており、以下のパラメータを含むグループの中で、光学システムの少なくとも１つのパラメータが、デジタルイメージ処理手段を考慮に入れて、決定または選択される、すなわち、システムの光学要素の数、光学システムの光学要素を構成する材料の性質、光学システムの材料の費用、光学表面の処理、光学システムの材料の色、組み立て許容誤差、焦点距離に応じた視差の値、および焦点合わせの諸特性である。

前述した他の諸態様とは無関係に使用されることが可能な、本発明の諸態様のさらに別の態様によれば、本発明は、光学イメージ記録および／または再現システム、イメージセンサおよび／またはイメージジェネレータ、および／または同期システムを含むイメージ記録および／または再現デバイスを実現する前記方法に関し、前記イメージは、デジタルイメージ処理手段によって向上させられるように処理される、
方法は、イメージセンサおよび／またはイメージジェネレータ、および／または同期システムの少なくとも１つパラメータが、デジタルイメージ処理手段の能力から、決定または選択されるようになっている。

（定義）
使用される様々な用語の意味を以下に定義する。

イメージ記録デバイスとは、例えば、使い捨てカメラ、デジタルカメラ、レフレックスカメラ（デジタルまたはデジタルでない）、スキャナ、ファックス、内視鏡、カメラ、ビデオカメラ、防犯カメラ、ゲーム、電話機、パーソナルアシスタント、もしくはコンピュータと一体の、またはそれらに接続されたカメラもしくは写真デバイス、サーマルカメラ超音波デバイス、ＭＲＩ（磁気共鳴）イメージングデバイス、Ｘ線撮影装置である。

イメージ再現デバイスとは、例えば、スクリーン、プロジェクタ、テレビジョン、バーチャルリアリティゴーグル、またはプリンタである。

イメージ記録および再現デバイスとは、例えば、スキャナ／ファックス／プリンタ、ミニフォトラボ、テレビ会議デバイスである。

光学イメージ記録システムという用語は、センサ上のイメージの再現を可能にする光学手段を指す。

光学イメージ再現という用語は、スクリーン上にイメージを形成すること、または既にスクリーン上にあるイメージを見る人に再現することを可能にする光学手段を指す。また、スクリーンを使用することなしに、イメージを再現することも可能である。

スクリーンという用語は、イメージが形成されることが可能なすべての物理媒体を指す。

イメージセンサという用語は、イメージのキャプチャおよび／または記録を可能にする機械的手段、化学的手段、または電子的手段を指す。

イメージジェネレータという用語は、例えば、テレビジョン受信機の回路、液晶スクリーン、プリンタの印刷手段、マイクロミラープロジェクタ手段の制御システムを指す。

同期システムという用語は、デバイスの要素またはパラメータが、設定コマンドに準拠することを可能にする、機械タイプ、化学タイプ、電子タイプ、またはコンピュータ化されたタイプの手段を指す。同期システムという用語は、特に、自動焦点合わせシステム（オートフォーカス）、自動ホワイトバランス制御、自動露光制御、例えば、イメージの均一な品質を保つための光学要素の制御、イメージ安定化システム、光学および／またはデジタルズーム比制御システム、または彩度制御システムまたはコントラスト制御システムを指す。

デジタルイメージ処理手段という用語は、例えば、イメージの変更を可能にするソフトウェアプログラム、および／または構成要素、および／または機器、および／またはシステムを指す。

デジタルイメージ処理手段は、以下の例のように、デバイスと完全に、または部分的に一体であることが可能である。すなわち、

変更されたイメージを生成するイメージ記録デバイス、例えば、イメージ処理のための組み込まれた手段を有するデジタルカメラ。

変更されたイメージを表示する、または印刷するイメージ再現デバイス、例えば、イメージ処理のための手段を含むビデオプロジェクタまたはプリンタ。

デバイスの要素における欠陥を補正する混成デバイス、例えば、イメージ処理のための手段を含むスキャナ／プリンタ／ファックス。

変更されたイメージを生成する専門家用のイメージ記録デバイス、例えば、イメージ処理のための手段を含む内視鏡。

デジタルイメージ処理手段が、デバイスと一体であるケースでは、実際には、そのデバイスが、デバイス自らの欠陥を補正する。

デバイスのセット、例えば、スキャナおよびプリンタを伴うファックスを使用する際、しかし、ユーザは、例えば、ファックスが、スタンドアロンのプリンタとしても使用されることが可能である場合、デバイスのセットの一部だけしか使用しない可能性があり、そのケースでは、イメージ処理のためのデジタル手段はそれぞれ、自らの欠陥を補正しなければならない。

イメージ処理のためのデジタル手段は、例えば、以下のように、完全に、または部分的に、コンピュータと一体であることが可能である。すなわち、

イメージおよび／または時間に応じて異なる、いくつかのタイプのデバイス、例えば、スキャナ、カメラ、プリンタを出所とする、または宛先とするイメージの品質を自動的に変更する、例えば、Ｗｉｎｄｏｗｓブランド、またはＭａｃ ＯＳブランドのオペレーティングシステムにおいて。自動補正は、例えば、システムにイメージが入力されている最中に、またはユーザが、印刷要求を行った際に、行われることが可能である。

イメージおよび／または時間に応じて、いくつかの異なるデバイス、例えば、スキャナ、カメラ、プリンタを出所とする、または宛先とするイメージの品質を自動的に変更するイメージ処理の１つのアプリケーション、例えば、Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（商標）において。自動補正は、例えば、ユーザが、Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（商標）においてフィルタコマンドを活性化すると、行われることが可能である。

イメージおよび／または時間に応じて、様々な異なる写真デバイス、例えば、使い捨てデバイス、デジタルカメラ、コンパクトディスクを出所とするイメージの品質を自動的に変更するために、写真現像デバイス（例えば、「ｐｈｏｔｏｆｉｎｉｓｈｉｎｇ」または「Ｍｉｎｉｌａｂ」）において。自動補正は、写真デバイス、ならびに一体化したスキャナおよびプリンタを考慮に入れることができ、印刷オペレーションが実行される時点で、行われることが可能である。

イメージおよび／または時間に応じて、様々な異なる写真デバイス、例えば、使い捨てデバイス、デジタルカメラ、コンパクトディスクを出所とするイメージの品質を自動的に変更するために、サーバ上、例えば、インターネット上で。自動補正は、写真デバイスとともに、例えば、プリンタも考慮に入れることができ、イメージが、サーバ上に記録される時点で、または印刷オペレーションが実行される時点で、行われることが可能である。

デジタルイメージ処理手段が、コンピュータと一体であるケースでは、実際には、デジタルイメージ処理手段は、複数のデバイスと適合し、デバイスのセットの中の少なくとも１つのデバイスが、イメージごとに変わることが可能である。

一実施形態では、光学システム、および／またはイメージセンサおよび／またはイメージジェネレータ、および／または同期システムの性能レベルが、特に、平均性能レベルが、デジタルイメージ処理手段の性能の点で調整される。ここで、性能レベルはシステムの技術上の構成の最高性能を定めたものであり、平均性能レベルはシステムの技術上の構成の平均的性能を定めたものであり、イメージ面はイメージ形成面のことである。

そのため、全体的な性能レベルが、最も弱い性能レベルを示すデバイスの部分によって規定されるので、アプリオリに、性能レベルは、デジタルイメージ処理手段の能力に応じて、設定され、より劣った性能を有するが、デジタルイメージ処理手段によって決定されたレベルを満たすことが可能な光学システム、イメージセンサもしくはイメージジェネレータ、および／または同期システムが、選択される。

デバイスの性能とは、特に、デバイスの費用、デバイスの寸法、デバイスが受け取る、または放出ことができる最小の光の量、イメージの品質、ならびに光学部品、センサ、および同期部品の技術品質である。デジタルイメージ処理手段の性能とは、その手段の能力、およびその手段の手段の限度である。

一実施形態によれば、
デジタルイメージ処理手段は、光学システムの形状歪み、光学システムの色収差、視差の補償、被写界深度、光学システムの口径食、光学システムの鮮明度の欠如、ノイズ、モアレ現象、および／またはコントラストを含むグループのパラメータの少なくとも１つに作用することにより、イメージの品質を向上させるための手段を含み、かつ／または光学システムの少なくとも１つの決定または選択されたパラメータが、システムの光学要素の数、光学システムの光学要素を構成する材料の性質、光学システムの材料の費用、光学表面の処理、組み立て許容誤差、焦点距離に応じた視差の値、開口の特性、開口の機構、可能な焦点距離範囲、焦点合わせ特性、焦点合わせ機構、アンチエイリアシングフィルタ、被写界深度、焦点距離を焦点合わせと結び付ける特性、形状歪み、色収差、偏心、口径食、鮮明度特性を含むグループから選択され、かつ／またはイメージセンサおよび／またはイメージジェネレータの少なくとも１つの決定または選択されたパラメータが、ピクセル品質、ピクセル面積、ピクセル数、マイクロレンズマトリックスの有無、アンチエイリアシングフィルタの有無、ピクセル形状、ピクセル配置を含むグループから選択され、かつ／または同期システムの少なくとも１つの決定または選択されたパラメータが、焦点合わせ測定の有無、露光測定の有無、ホワイトバランス測定の有無、焦点合わせ設定の精度、露光設定の精度、およびセンサ利得設定の精度を含むグループから選択される。

デジタルイメージ処理手段の能力は、例えば、以下のように定義される。すなわち、
形状歪みに関して、補正されることが可能な最大歪みパーセンテージが、指定される。

光学システムの色収差に関して、デジタルイメージ処理手段によって補正されることが可能な、様々なカラースポット間の最大分散値が、ピクセル数で指定される。

視差の補償は、デジタルイメージ処理手段によって補正されることが可能な視差の最大値である。この値は、例えば、ピクセル数で表現される。焦点距離が変化すると、光学中心の位置は、変化して、そのため、視差の変化を生じさせる可能性があることに留意されたい。視差とは、焦点距離が変化した際に生じる、光学中心の位置の変化である。

鮮明度は、Ｊｅｒｏｍｅ ＢＵＺＩおよびＦｅｄｅｒｉｃ ＧＵＩＣＨＡＲＤによる「ｕｎｉｑｕｅｎｅｓｓ ｏｆ Ｂｌｕｒ Ｍｅｓｕｒｅ」という名称の、「Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥＥＥ， Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」（シンガポール２００４年）に発表された論文において説明されるとおり、ブラースポットの表面の測度であるＢＸＵとして表される値で測定される。

簡単に述べると、光学システムのブラーは、鮮明な合焦の面に位置する無限に小さい点から、「インパルス応答」と呼ばれるイメージにおいて測定される光学システムのブラーである。ＢＸＵパラメータは、インパルス応答の変化（つまり、その平均表面）である。処理能力は、ＢＸＵの最大値を限界とすることが可能である。

デジタルイメージ処理手段は、特に、ブラースポットの対称性を考慮に入れるように、鮮明度の欠如の様々な原因の特有な補正に合わせて指定されることが可能である。例えば、非点収差ブラースポットは、垂直対称の２つの軸を示すのに対して、「カンマ」タイプのブラースポットは、１つだけの垂直軸を示す。
被写界深度は、ブラースポットが、所定のサイズを超えない、最も接近した被写体と、最も遠く離れた被写体との間の距離として定義される。被写界深度を大きくするため、デジタルイメージ処理手段は、ブラースポットのサイズを小さくする。

口径食は、イメージフィールドにおける光の変化である。例えば、イメージにおける口径食の許される最大のパーセンテージが、指定される。

ノイズは、例えば、ノイズのギャップタイプ、ノイズの形状、ノイズスポットのサイズ、およびノイズの色で指定される。

モアレ現象は、高い空間周波数で現れる。モアレ現象は、アンチエイリアシングフィルタを使用して補正される。デジタルイメージ処理手段は、アンチエイリアシングフィルタパラメータによって指定される。

アンチエイリアシングフィルタリングは、光学手段またはデジタル手段によって実行されることが可能であることに留意されたい。

コントラストに関して、デジタルイメージ処理手段は、向上させられることが可能なコントラストの変化の幅の最小値によって指定される。

光学システムパラメータに関して、偏心は、パースペクティブ効果の補正を可能にする光学システム特性であることを想い起こされたい。

イメージセンサおよび／またはイメージジェネレータに関して、「ピクセル品質」という用語は、各ピクセルによってもたらされる感度、出力、およびイメージノイズ、ならびにキャプチャされ、かつ／または実現可能に再現されることが可能な色のグループを指す。また、ピクセルによってキャプチャ可能な信号のダイナミックも、ピクセルの品質の１つを成す。

自動焦点合わせを可能にする同期システムに関して、焦点合わせは、特に、光学システムの可動要素の位置を制御すること、または変形可能な光学要素の形状を制御することによって、様々な形で実施されることが可能であることに留意されたい。

一実施形態では、イメージセンサまたはイメージジェネレータの少なくとも１つのパラメータ、特に、寸法は、ノイズを除去する手段を含むデジタルイメージ処理手段を使用して、決定または選択される。したがって、所与の量の光に関して、センサの費用を抑えながら、所与のレベルのノイズを得ることが可能である。

イメージセンサおよび／またはイメージ生成デバイスの設計のための従来の技術は、光学システム、およびセンサもしくはジェネレータを選択し、その後、利用可能な計算能力の限度内でノイズを除去することから成ることに留意されたい。

一実施形態では、デジタルイメージ処理手段の能力を考慮に入れて、第１に、光学システムおよび光学デバイスの特性が、特に、寸法、ブラー、色の特性、コントラストの特性、ノイズの特性、ディテールの特性が、決定され、第２に、光学部品の特性が、イメージ処理の能力、ならびにイメージセンサもしくはイメージジェネレータの特性、特に、ピクセルの数を考慮に入れて、決定される。

一実施形態では、光学システムは、好ましくは、固定の焦点距離のシステムであり、光学システムの開口は、特に、イメージフィールドにおける位置に応じて可変である、ブラーの補正のための手段、および／または口径食を補正するための手段、および／または歪みを補正するための手段を含むデジタルイメージ処理手段を考慮に入れるために、最適化される。

そのため、光学システムの開口を最大にすることが可能である。補正のための手段を全く有さないイメージ記録デバイスに関連して、以下を使用することも可能である。すなわち、

特により小さいピクセルを有する、感度がより低いセンサ、したがって、かさを小さくするために、所与のより少ない数のピクセルを有するセンサ、
または、モーションブラーを小さくする、より短い露光時間、
またはデバイスの使用の限界を拡張し、より少ない光を使用して、同一のイメージ品質をもたらす。

一実施形態では、デバイスは、特に、焦点合わせの制御を可能にする同期システムを含み、デジタルイメージ処理手段は、ブラーの補正のための手段、および／または被写界深度の補正のための手段を含み、光学システムのパラメータ、特に、焦点合わせの距離および／または焦点距離のイメージ面機能の位置は、イメージの鮮明度が、イメージフィールドにおいて際立って均一であることを確実にするように決定または選択される。

そのため、最大の鮮明度は、必ずしも、合焦の役割をするイメージ領域におけるデジタル処理より前に求められない。そのケースでは、一実施形態では、焦点が合うポイントは、合焦の役割をするイメージとは実質的に独立であるのに対して、通常、焦点合わせ距離は、焦点合わせ領域とともに変化する。

そのため、焦点合わせの測定は、後の補正を考慮に入れる。例えば、その測定は、フィールドにおける位置、およびフィールドにおける位置のブラー関数の補正のレベルを考慮に入れる。したがって、従来のデバイスの場合のように、ブラット測定値に関してではなく、以上のように補正された測定値に関して、最大の鮮明度を得ることが求められる。

また、焦点合わせに関する設定は、補正の能力も考慮に入れる。焦点距離、および補正に関する知られている能力に依存する、或るレベルのブラーが、容認可能であり、通常のデバイスの場合のように、最大の鮮明度は、焦点合わせ中に求められない。

したがって、フィールドにおけるブラーの最大レベルは、より低く、フィールドにおける最小レベルは、通常のデバイスにおけるよりも高いことが可能であり、イメージを処理するための手段の入力に適合される。

したがって、合焦を変更することなしに、焦点距離が変化した場合のブラーレベルの変化は、従来のデバイスにおいてよりも大きいことが可能であり、これにより、光学部品の単純化が可能になり、したがって、費用の低減が可能になる。というのは、焦点合わせの同期システムは、焦点距離を考慮に入れて、焦点距離が変化した際に、焦点合わせを適合させることができるからである。

一実施形態では、デバイスは、露光同期システムを含み、この同期システムの露光パラメータは、例えば、補正の後、ノイズ、コントラスト、およびブラーに関して或るレベルを得るために、デジタルイメージ処理手段の一部である、ノイズおよび／またはコントラストおよび／またはモーションブラーの補正アルゴリズムの補正に関する能力を考慮に入れることにより、決定または選択される。
ノイズが補正されると、同一のイメージ品質に関して、ノイズ補正が求められない状況と比べて、より高い感度を求めることが可能である。

そのため、露光の測定が、例えば、ノイズを１／４に縮小する後の補正に関する能力を考慮に入れて、モーションブラーを回避するために、より短い露光時間を設定し、かつ／または少ない光で撮影を可能にする、または開口を小さくして、被写界深度を大きくするように、より高いセンサ利得を設定することが可能である。つまり、利点は、露光パラメータの選択の、より大きい許容範囲である。要するに、シーンにおいて与えられる光の量において、既存のシステムと比べて、より短い露光時間、より閉じた開口、およびより大きい利得が、選択されることが可能である。

コントラストが補正されると、同一のイメージ品質に関して、コントラスト補正が求められない状況と比べて、より低い感度を求めることが可能である。
コントラストが補正されると、露光測定が、後の補正能力を考慮に入れて、暗い領域を有するイメージに関して、暗い領域を有さないイメージに関してより、低いセンサ利得を求めることが、それらの暗い領域内の部分が、ノイズが大きくなるという犠牲を払って、コントラスト補正アルゴリズムによって補正可能であるという意味で、可能である。

一実施形態によれば、
デジタルイメージ処理手段は、
倍率色収差の補正のための手段、および／またはブラーの補正のための手段、および／または歪みの補正のための手段、および／または口径食の補正のための手段、および／またはノイズの補正のための手段、および／または視差補償のための手段を含み、光学システムは、可変の焦点距離のシステムであり、その光学システムのパラメータは、以下のパラメータを含むグループから決定または選択される。すなわち、システムの光学要素の数、光学システムの光学要素を構成する材料の性質、光学システムの材料の費用、光学表面の処理、光学システムの材料の色、組み立て許容誤差、焦点距離に応じた視差の値、および焦点合わせの諸特性である。

そのため、デジタルイメージ処理手段が、補正をアプリオリに実行し、かつ／または適切な補償を実行すると、光学システムの光学要素の数を、特に、最小限に抑えることにより、最適化することが可能であり、光学システムの材料の性質を最適化して、費用を低減し、光学表面の処理を最適化することが可能である。

光学システムの材料の色は、色を補正するための手段が規定される限りで、随意に選択されることが可能である。組み立て許容誤差は、緩和されることが可能である。焦点距離に応じて視差によって許される変動値は、大きくされることが可能であり、焦点距離の諸特性を緩和することも可能である。

視差の変動を補償する可能性は、アマチュア用と専門家用の両方の、ビデオデバイス（または他の動画記録デバイス）に関して重要な利点を成す。というのは、それらの応用先では、イメージのモーション干渉が、肉眼で検出できないように、焦点距離または焦点合わせが変化する際に、ほぼ一定の視差を保つことが重要であるからである。

本発明では、通常の光学部品とは異なり、デジタル処理手段によって補償される視差の変動は、許される。

さらに、ズームタイプの対物レンズは、様々な焦点距離に関して、同一の焦点合わせを保ちながら、可変の焦点距離を可能にすることが知られている。したがって、ズームタイプの対物レンズは、比較的高価である。というのは、そのようなレンズは、焦点距離の様々な値に関して合焦を保たなければならないという、その制約を守らなければならないからである。本発明は、焦点合わせの諸特性を緩和することで、同一の性能を有する、より安価なズームの製造を可能にし、焦点合わせの諸特性は、デジタルイメージ処理手段によって補償される。つまり、ズームは、「可変焦点」対物レンズ、つまり、焦点距離が変化した際に、焦点合わせを保つことを要求しない対物レンズに近いことが可能な費用で、製造されることが可能である。

一実施形態によれば、デバイスの寸法は、デジタルイメージ処理手段の能力に応じて決定される。

とりわけ、デバイスのかさを最小限に抑えることが可能である。特に、センサは、小さい寸法であることが可能である。より小さいピクセルサイズからもたらされる欠陥、特に、もたらされる、ノイズの増加を補正することに関するデジタルイメージ処理手段の能力の限度内で、ピクセルのサイズを小さくすることが可能である。また、光学部品の開口の増大からもたらされる欠陥、とりわけ、もたらされる、ブラーの増大を補正することに関するデジタルイメージ処理手段の能力の範囲内で、ピクセルのサイズを小さくし、光学部品の開口を大きくすることも可能である。同様に、多数の光学要素が存在することからもたらされる欠陥を補正するために、デジタルイメージ処理手段が規定されるという条件付きで、光学システムのかさを、そのかさが、焦点距離より小さくなるようにレンズの数を定めることにより、最小限に抑えることができる。また、同期システムの寸法も、小さくされることが可能であり、デジタルイメージ処理手段は、例えば、光学システムの光学要素の移動を最小限に抑えること、したがって、エネルギー消費を最小限に抑えることを可能にし、これにより、給電バッテリおよび同期モータの電気エネルギー量の削減がもたらされる。

一実施形態によれば、光学システムのパラメータを選択することは、既存のシステムの中から、光学システムを選択することから成る。また、既存のシステムの中から、センサまたはジェネレータを選択することにより、センサまたはジェネレータのパラメータを選択することも可能である。

例えば、特に、最小限の数のレンズを有し、したがって、それほど高価でない、単純な既存の光学システムを選択することが可能であり、デジタルイメージ処理手段は、欠陥を補償し、これにより、光学システムの単純さがもたらされる。

一実施形態では、デジタルイメージ処理手段は、光学システムの鮮明度の欠如に対処するための手段を含み、それらの手段は、焦点合わせを可能にする同期システムを有さないイメージ記録および／または再現デバイスの製造を可能にするようになっている。

つまり、鮮明度の補正のための手段が、焦点合わせの手段なしに、十分に鮮明なイメージを得ることができる場合、光学要素を移動または変形して、合焦を実現する必要はない。

例えば、固定焦点のイメージ記録デバイスが、８０ｃｍから無限遠までの鮮明なイメージを得ることができ、そのデバイスが、自動焦点合わせシステムを有さず、かつ、自動焦点合わせシステムを頼りにすることなしに、同一の鮮明度品質（８０ｃｍから無限遠までの）を保ちながら、より多数のピクセルを有するセンサを使用する場合、要求される結果を実現するために、ブラースポットのサイズを小さくするデジタルイメージ処理手段が、備えられる。さらなる実施例として、ブラースポットのサイズを小さくするデジタルイメージ処理手段から始めて、同一の被写界深度を保ちながら、例えば、２．８から１．４に移行することにより、より広い開口を有する記録デバイスを製造することが可能である。

一実施形態によれば、デバイスに関して、全体的な仕様計画が、定義され、互いに関連するように、とりわけ、インタラクティブに、光学システムに関する仕様計画、および／またはイメージセンサおよび／またはイメージジェネレータに関する仕様計画、および／または同期システムに関する仕様計画、およびデジタルイメージ処理手段に関する全体的な仕様計画も定義され、
光学システムの仕様計画、および／またはイメージセンサおよび／またはイメージジェネレータの仕様計画、および／または同期システムの仕様計画の性能が、デジタルイメージ処理手段の仕様計画に移されることが可能であるようにし、かつ／または方法が、デバイスの製造費用を低減することを可能にするようにする。
デバイスの、またはデバイスの構成要素の１つの、またはデジタルイメージ処理手段の仕様計画という用語は、デバイス、デバイスの構成要素、またはデジタルイメージ処理手段が準拠しなければならない技術仕様のグループを指す。

一実施形態では、イメージ記録および／または再現デバイスは、同期システムを含み、イメージセンサおよび／またはイメージジェネレータ、および／または同期システムの少なくとも１つのパラメータが、デジタルイメージ処理手段の能力の中から選択される。

一実施形態では、光学システムは、ズームレンズである。

デジタルイメージ処理手段は、ブラー、口径食、ノイズ、および視差の補償を含むグループに含まれる特性の少なくとも１つに関する補正のための手段を含み、光学システムの光学要素の数、光学システムの光学要素を構成する材料の性質、光学システムの材料の費用、光学表面の処理、光学システムの材料の色、組み立て許容誤差、焦点距離に応じた視差の値、および焦点合わせの諸特性を含むグループの中で、光学システムの少なくとも１つのパラメータが、決定または選択される。

一実施形態では、
デジタルイメージ処理手段は、イメージセンサおよび／またはイメージ生成デバイスの口径食、イメージセンサおよび／またはイメージ生成デバイスの鮮明度の欠如、ノイズ、モアレ現象、および／またはコントラストを含むグループのパラメータの少なくとも１つに作用することにより、イメージの品質を向上させるための手段を含み、かつ／またはピクセルの品質、ピクセルの面積、ピクセル数、マイクロレンズマトリックス、アンチエイリアシングフィルタ、ピクセルの形状、ピクセルの配置を含むグループの中で、イメージセンサおよび／またはイメージ生成デバイスの少なくとも１つのパラメータが、決定または選択され、かつ／または焦点合わせの測定値、露光の測定値、ホワイトバランスの測定値、焦点合わせ設定、開口設定、露光時間設定、センサ利得設定を含むグループの少なくとも１つの要素と関連する、同期システムの少なくとも１つのパラメータが、選択される。

一実施形態では、センサまたはジェネレータの寸法に関して、イメージセンサまたはイメージジェネレータの少なくとも１つのパラメータが、決定または選択され、デジタルイメージ処理手段は、ノイズを除去するための手段を含み、イメージセンサまたはイメージジェネレータの寸法を最小限に抑えることを可能にする。

デバイスが、同期システムを含む一実施形態では、光学システムの少なくとも１つのパラメータが、特に、焦点合わせ距離および／または焦点距離のイメージ面関数の位置が、イメージの鮮明度が、イメージフィールドにおいて際立って均一であることを確実にするように決定または選択され、同期システムは、焦点合わせ距離および／または焦点距離のイメージ面関数の位置を考慮に入れる。

デバイスが、同期システムを含む一実施形態では、同期システムの少なくとも１つのパラメータが、特に、露光パラメータが、デジタルイメージ処理手段の一部であるノイズおよび／またはコントラストおよび／またはモーションブラーの補正アルゴリズムの補正に関する能力を考慮に入れて、決定または選択される。
一実施形態では、デジタルイメージ処理手段は、光学システム、および／またはイメージセンサおよび／またはイメージジェネレータの鮮明度の欠如に対処するための手段を含み、それらの手段は、焦点合わせ同期システムを有さないイメージ記録および／または再現デバイスの製造を可能にするようになっている。
一実施形態では、デバイスの寸法は、デジタルイメージ処理手段の能力に応じて、決定される。

一実施形態では、デジタルイメージ処理手段は、少なくとも部分的に、イメージ記録および／または再現デバイスに含められる。

一実施形態では、デジタルイメージ処理手段は、少なくとも部分的に、イメージ記録および／または再現デバイスとは分離している。

一実施形態では、光学システムは、既存の光学システムの中から選択される。
一実施形態では、センサまたはジェネレータは、既存の光学システムの中から選択される。

一実施形態では、デジタルイメージ処理手段は、光学システム、および／またはイメージセンサおよび／またはイメージジェネレータの口径食、光学システム、および／またはイメージセンサおよび／またはイメージジェネレータの鮮明度の欠如、ノイズ、モアレ現象、および／またはコントラストを含むグループのパラメータの少なくとも１つに作用することにより、イメージの品質を向上させるための手段を含む。

一実施形態では、光学システムの少なくとも１つのパラメータが、システムの光学要素の数、光学システムの光学要素を構成する材料の性質、光学システムの材料の費用、光学表面の処理、組み立て許容誤差、焦点距離に応じた視差の値、開口の特性、開口の機構、可能な焦点距離範囲、焦点合わせ特性、焦点合わせ機構、アンチエイリアシングフィルタ、含め、被写界深度、焦点距離を焦点合わせと結び付ける特性、形状歪み、色収差、偏心、けられ、鮮明度特性を含むグループから決定または選択される。

また、本発明は、本明細書で定義される製造の方法によって得られるイメージ記録および／または再現デバイスにも関する。

本発明の他の特徴および利点は、諸実施形態のいくつかの実施形態の説明とともに明らかとなり、この説明は、本明細書に添付の図面を参照して行われる。

図１は、イメージ記録および／または再現デバイスのアーキテクチャを示すスキーマである。

例えば、イメージ記録のための、そのようなデバイスは、一つには、センサ２４上にイメージを形成することを目的とする、とりわけ、レンズなどの１つまたは複数の光学要素の、光学システム２２を含む。

諸実施例は、主に、電子タイプのセンサ２４に関するが、このセンサは、別のタイプ、例えば、「銀塩」デバイスのケースでは、写真フィルムであることが可能である。

また、そのようなデバイスは、焦点合わせを行うように光学システム２２および／またはセンサ２４に作用する同期システム２６も含んで、イメージ面が、センサ２４にあるようにし、かつ／またはセンサにおいて受け取られる光の量が、露光設定および／または開口によって最適化されるようにし、かつ／またはホワイトバランスの同期を使用することにより、得られる色が、忠実であるようにする。

最後に、デバイスは、デジタルイメージ処理手段２８を含む。

代替として、デジタルイメージ処理手段は、デバイス２０とは分離している。また、デジタルイメージ処理手段の一部をデバイス２０の内部に、一部をデバイス２０の外部に許すことも可能である。

イメージのデジタル処理は、イメージが、レコーダ２４によって記録された後に行われる。

再現デバイスは、イメージ記録デバイスと類似の構造を示す。センサ２４の代わりに、デジタルイメージ処理手段２８’を受け取り、光学投影システムなどの、光学システム２２’にイメージを供給するイメージジェネレータ２４’が、存在する。

以下では、開示を明瞭にするために、参照は、イメージ記録デバイスだけからとられる。

本発明は、光学システム２２、２２’、および／またはイメージセンサおよび／またはイメージジェネレータ２４、２４’、および／または同期システム２６のパラメータを決定する、または選択することに関するデジタルイメージ処理手段２８、２８’の能力から成る。

図２の図は、デバイスの構成要素が、デジタルイメージ処理手段に関連付けられている場合に、それらの構成要素のそれぞれに見込むことができる性能レベルを表す。それらのレベルは、光学システムに関して、破線３０によって、センサに関して、破線３２によって、同期に関して、線３４によって、デバイスに関して、破線３６によって表される。

デジタルイメージ処理手段で得られることが可能な、それらの性能レベルから始めて、処理前には、デジタルイメージ処理手段の適用後に得られる性能レベルより相当に劣っている性能レベルが、デバイスの構成要素のそれぞれに関して選択されることが可能である。このように、光学システムの性能レベルは、レベル３０’に確立されることが可能であり、センサの性能レベル、および同期システムの性能レベルは、それぞれ、レベル３２’およびレベル３４’に確立されることが可能であることが見られる。

以上の条件において、デジタルイメージ処理が存在しないと、デバイスの性能レベルは、最低のレベルにあり、例えば、レベル３６’は、光学システムに関する最低のレベル３０’に相当する。

デジタルイメージ処理手段は、好ましくは、以下の文献において説明される手段である。すなわち、

「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｆｏｒｍａｔｔｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ ｉｎ ａ ｓｅｔ ｏｆ ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ ａｎｄ ｆｏｒｍａｔｔｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄｅｓｔｉｎｅｄ ｆｏｒ ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅａｎｓ」という名称の特許出願ＥＰ ０２７５１２４１．７。

「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ ｏｆ ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｉｍａｇｅ ｃｏｍｉｎｇ ｆｒｏｍ ｏｒ ｄｅｓｔｉｎｅｄ ｆｏｒ ａ ｓｅｔ ｏｆ ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ」という特許出願ＥＰ ０２７４３３４９．９。

「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ｕｐｄａｔｅｓ ｉｎ ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅａｎｓ」という特許出願ＥＰ ０２７４７５０４．５。

「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａ ｃｏｌｏｕｒ ｉｍａｇｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ」という特許出願ＥＰ ０２７４８９３４．３。

「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｆｏｒｍａｔｔｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ」という特許出願ＥＰ ０２７４３３４８．１。

「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｕｐｐｌｙｉｎｇ， ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ａ ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒｍａｔ， ｆｏｒｍａｔｔｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｏ ｉｍａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅａｎｓ」という特許出願ＥＰ ０２７４８９３３．５。

「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ａｎ ｉｍａｇｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ ｆｒｏｍ ａ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅ ａｎｄ ｆｏｒ ｆｏｒｍａｔｔｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｌａｔｉｎｇ ｔｏ ａ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ」という特許出願ＥＰ ０２７４７５０３．７。

「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｆｏｒｍａｔｔｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ａｐｐｌｉａｎｃｅ ｉｎ ａ ｓｅｔ， ｉｎ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｏｆ ｂｌｕｒ」という特許出願ＥＰ ０２７４７５０６．０。

「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ａ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅ ｔａｋｉｎｇ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ ｉｔｓ ｎｏｉｓｅ」という特許出願ＥＰ ０２７４５４８５．９。

「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ａｎｄ ｒｅｇｕｌａｒｌｙ ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ ａ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅ ｂｙ ｐｉｘｅｌ」という特許出願ＰＣＴ／ＦＲ ２００４／０５０４５５。

以上のデジタルイメージ処理手段は、以下のパラメータの少なくとも１つに作用することにより、イメージ品質の向上を可能にする。すなわち、

光学システムの形状歪み。光学システムは、長方形が、辺のそれぞれが凸形を有するクッションに、または辺のそれぞれが凹形を有する円筒形に変形されることが可能なように、イメージを歪ませる可能性があることに留意されたい。

光学システムの色収差。被写体ポイントが、互いに対して正確な位置を有する３つのカラースポットによって表される場合、色収差は、互いに対する、それらのスポットの位置の変化によって表現され、収差は、一般に、イメージの中心から離れるほど、大きい。

視差。光学システムの光学要素の変形または移動によって調整を実行する際、イメージ面上で得られるイメージが、動く可能性がある。調整は、例えば、焦点距離の調整、または焦点合わせの調整である。

この欠点が、図３によって例示され、図３では、光学システム４０が、３つのレンズで表され、システム４０において、イメージの中心は、レンズ４４が、実線によって表される位置を有する場合、位置４２を有する。レンズ４４が、破線によって表される位置４４’に移動すると、イメージの中心は、位置４２’をとる。

被写界深度。光学システムの焦点が、選択された被写体面上に合っている場合、その面のイメージ、およびその面に近い被写体のイメージは、鮮明なままである。「被写界深度」とは、イメージにおいて鮮明なままである、最も近い被写体面と、最も遠く離れた被写体との間の距離を指す。

口径食。一般に、イメージの明るさは、中心において最大であり、周辺部に向かって徐々に減少する。口径食は、１つのポイントにおける明るさと最大の明るさの間の隔たりで、パーセンテージで測定される。

光学システムの鮮明度の欠如は、例えば、本明細書で定義されるようなＢＸＵパラメータによって測定される。

イメージノイズは、一般に、ノイズのギャップタイプ、ノイズの形状、ノイズスポットのサイズ、およびノイズの色によって定義される。

モアレ現象は、高い空間周波数の存在のために生じるイメージの変形である。モアレは、アンチエイリアシングフィルタのパラメータ設定によって補正される。

コントラストは、イメージの詳細が、目に見えるままである、イメージの最高の明るさの値と最低の明るさの間の関係である。

図４ａおよび図４ｂに表されるとおり、イメージのコントラストを向上させること（図４ａ）、つまり、詳細を見分けることが可能な明るさの範囲を拡張すること（図４ｂ）が、可能である。この拡張は、特に、コントラストおよびノイズの補正アルゴリズムを使用して行われる。

イメージフィールドにおける鮮明度の一様性を可能にする、或る実施形態の説明を、図５に関連して説明する。

第１に、被写体面のイメージ表面は、完全な平面を成さず、フィールドカーブとして知られる湾曲を成すことに留意されたい。この湾曲は、焦点距離および焦点合わせを含む、様々なパラメータに応じて変化する。そのため、イメージ面５０の位置は、焦点合わせが実行される領域に依存する。図５に表される実施例では、面５０は、イメージの中心５２上の焦点に当たる。イメージの周辺部に近い領域５４上の焦点の場合、イメージ面５６は、イメージ面５０より、光学システム２２の近くにあることが可能である。

焦点同期システムを単純化するため、イメージ面は、位置５４（イメージの周辺部に近い領域上の焦点に対応する）と、位置５０（イメージの中心の領域上の焦点に対応する）の中間の、位置５８にある。デジタルイメージ処理手段２８を焦点同期２６と合併することにより、焦点合わせのために面５８を移動することを制限することが可能になり、これにより、同期システムによるエネルギー消費が低減され、同期システムの構成要素の容積を小さくすることが可能になる。

図５ａの図に表されているのは、イメージの中心において最大の鮮明度が得られる、従来の焦点同期システムのブラー特性である。そのため、図５ａの、この図では、横座標は、イメージフィールドを表し、縦座標は、ＢＸＵで表現されたブラー値を表す。この従来の焦点同期システムでは、ブラーは、中心において、１．３であり、イメージの周辺部において、６．６である。

図５ｂは、図５ａにおける図と類似する図であり、デジタルイメージ処理手段が、４に等しいＢＸＵ値までのブラーの補正を可能にするという仮定から始めて、本発明に従って製造されたデバイスの同期特性を示す。このため、図５ｂの、この図で表される湾曲は、イメージの中心において、ＢＸＵ値＝２．６を示し、ＢＸＵ値は、中心から離れると小さくなり、次いで、イメージの周辺部に向かって、４という値まで再び大きくなる。ここで、この値は、ブラーが、デジタル処理手段を使用して補正可能である限界であることに留意されたい。そのため、イメージフィールド全体にわたって鮮明なイメージが得られることが可能であるのに対して、そのようなことは、従来のシステムを備えたデバイスでは、不可能である。

一実施形態では、デジタルイメージ処理手段は、焦点合わせの同期の必要性を否定する、鮮明度を向上させるための手段を含む。

比較できる例として、図６ａ、図６ｂ、図６ｃ、および図６ｄの図は、従来の技術を使用して得られたデバイスの特性と、本発明に従って得られたデバイスの特性を示す。

その従来のデバイスは、焦点合わせシステムを有さない、ＶＧＡセンサ、つまり、６４０×４８０の解像度を有する、移動電話機と一体になったデジタル写真デバイスである。

その従来のデバイスは、２．８という開口を有するのに対して、本発明による方法で得られたデバイスは、１．４という開口を有する。

従来のデバイスに対応する図６ａは、横座標が、イメージフィールドのパーセンテージを表し、原点が、イメージの中心に対応する、図である。縦座標は、けられＶを表す。図６ｂは、本発明に従って得られたデバイスに関する類似の図である。

図６ａ（従来のデバイス）のスキーマでは、けられは、イメージの周辺部において、０．７という値に達するのに対して、図６ｂの図では、本発明によるデバイスの光学システムは、０．３程度の、大幅に大きいけられを示すことが見られる。使用されるアルゴリズムの補正の限界は、０．２５である。つまり、補正アルゴリズムのお陰で、大幅に大きいけられを有する光学部品を頼りにすることが可能である。

図６ｃは、縦座標が、従来のデバイスに関するイメージフィールド（横座標）に応じた、ＢＸＵで表現されたブラーを表す、図である。この従来のデバイスでは、ブラー特性は、中心において１．５であり、イメージの周辺部において４である。

また、図６ｄの図も、本発明による方法で得られた光学デバイスに関するブラーを表す。図６ｄの図の横座標上には、イメージフィールドが、やはり、表され、縦座標上には、ＢＸＵで表現されたブラーが表されている。図６ｄの、この図の上で、イメージの中心におけるブラーは、２．２程度であることを見ることができる。したがって、このブラーは、図６ｃにおける図のブラーより高い。これに対して、周辺部では、ブラーは、補正アルゴリズムの限界を考慮に入れて、３程度に選択されている。

つまり、驚くべきことに、中心における鮮明度に関して、品位の低い光学部品が選択されているのに対して、従来のデバイスを使用したのと同一の結果だけを得ることが可能であり、その上、より大きい開口を使用して得られる。また、周辺部において、本発明によるデバイスの光学部品は、従来の光学部品の品質と同様の品質を示し、この結果は、従来の光学部品と比較して、けられが劣化させられているために得られることが可能であることに留意されたい。

図７ａおよび図７ｂの図は、本発明による方法を使用する際に記録デバイスを製造するために、選択が行われなければならない、光学システムの様々な特性を表す。

図７ａに表される実施例では、光学システムは、小さいサイズの１００スポットイメージをもたらす。このシステムは、空間周波数が、横座標で示される図によって表現されるＭＴＦ（変調伝達関数）をもたらす。カットオフ周波数の値は、ｆｃである。ＭＴＦ関数は、０の周波数の付近で１１０閾値を含み、ｆｃ値に向かって急速に低下する部分を含む。

図７ｂのスキーマによって表される光学部品は、１００スポットイメージより大幅に大きいサイズの１１４スポットイメージをもたらし、その光学部品のＭＴＦは、図７ａのケースと同一のカットオフ周波数をもたらす。これに対して、空間周波数に応じた、このＭＴＦの変化は、異なり、その周波数は、起点からカットオフ周波数に向かって、比較的均一に低下する。

光学システムの選択は、変調伝達関数の補正アルゴリズムが、０．３という値から有効であるという事実に基づく。以上の条件で、図７ｂの光学部品では、例えば、０．８ｆｃ程度のｆ_２の値までＭＦＴにおける上昇を可能にする補正が得られるのに対して、図７ａの光学部品では、補正は、０．５ｆｃ程度の周波数ｆ_１までしか可能でないことが見られる。

つまり、補正アルゴリズムを使用して、図７ｂに示される光学部品は、図７ａに示される光学部品より多くの詳細をもたらし、これは、イメージスポットのサイズが、図７ａの場合よりも大きいにもかかわらず、そうである。したがって、図７ｂと合致する光学部品が、選択される。

本発明による方法によって得られるデバイスのスキームを示す図である。 本発明による方法の段階を示す図である。 本発明による調整のモードを示す図である。 ａ、ｂは本発明の枠組みにおいて使用される調整を示す図のグループである。 図５、ａ，ｂは本発明によるイメージ記録デバイス、および従来のデバイスの特性を示す図である。 ａ、ｂ、ｃ、ｄは本発明によるデバイス、および従来のデバイスの光学システムの特性を示す図である。 ａ、ｂは本発明によるデバイスのための光学システムの選択の例を示すスキーマである。

Claims (9)

1. イメージを記録しおよび／または再現する光学システムと、イメージセンサおよび／またはイメージジェネレータと、焦点合わせの制御を可能にする同期システムとを含んだイメージの記録および／または再現デバイスの設計をコンピュータを用いて実行する方法であり、前記光学システムは焦点合わせのためのイメージ形成面とレンズとの距離および／または焦点距離に依存したイメージ形成面の位置の焦点合わせの設定に関連付けられ、前記イメージはデジタルイメージ処理手段によって向上するように処理され、
   このデジタルイメージ処理手段は、前記光学システムによって生成される色収差を点画像を表す複数のカラースポット間の最大分散値をピクセル数で指定することにより修正するとともに、被写界深度、口径食及び形状歪からなるグループに含まれる特性の少なくとも１つを修正し、
   また前記デジタルイメージ処理手段は、鮮明度の欠如、ノイズ、モアレ現象、および／またはコントラストからなるグループに含まれる特性の少なくとも１つを修正し、
   上記デジタルイメージ処理手段が行う処理は、以下のステップを含む
   前記光学システムによって生成される色収差を修正するために前記デジタルイメージ処理手段の利用できる能力と前記デジタルイメージ処理手段を使用しているデジタルイメージの少なくとも１つの特性を修正するために前記デジタルイメージ処理手段の利用できる能力を考慮に入れて、前記光学システムの開口を最適化する少なくとも１つの前記光学システムの画像処理に関するパラメータをイメージの記録および／または再現デバイスを設計するときに決定するステップ、
   前記デジタルイメージ処理手段を使用しているデジタルイメージの少なくとも１つの特性を修正するために利用できる能力を考慮に入れて、前記イメ
   ージセンサおよび／またはイメージジェネレータの画像処理に関するパラメータをイメージの記録および／または再現デバイスを設計するときに決定するステップ、
   前記デジタルイメージ処理手段を使用しているデジタルイメージの少なくとも１つの特性を修正するために利用できる能力を考慮に入れて、前記同期システムの画像処理に関するパラメータをイメージの記録および／または再現デバイスを設計するときに決定するステップ、
   また前記光学システムのパラメータは前記光学システムの光学要素の数、前記光学要素を構成する材料の性質、前記光学システムの材料の費用、光学表面の処理、組み立て許容誤差、焦点距離に応じた視差の値、開口の特性、開口の機構、可能な焦点距離範囲、焦点合わせ機構、アンチエイリアシングフィルタ、被写界深度、焦点距離を焦点合わせと結び付ける特性、形状歪特性、色収差特性、偏心特性、口径食特性、鮮明度特性の中からデジタルイメージ処理手段によって自動的に選択され、
   また前記イメージセンサおよび／またはイメージジェネレータのパラメータはピクセル品質、ピクセル面積、ピクセル数、マイクロレンズマトリックスの有無、アンチエイリアシングフィルタの有無、ピクセル形状、ピクセル配置の中からデジタルイメージ処理手段によって自動的に選択され、
   また、前記同期システムのパラメータは、焦点測定、露光測定、ホワイトバランス測定、焦点設定、開口設定、露光設定、およびセンサ利得設定に関するパラメータの中からデジタルイメージ処理手段によって自動的に選定され、
   前記同期システムの焦点合わせの制御は焦点合わせ距離および／または焦点距離に依存したイメージ形成面の位置を画像領域においてイメージの鮮明度が均一になるように決定する。
2. 前記光学システムは、ズームレンズであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記光学システム、および／または前記イメージセンサもしくはイメージジェネレータ、および／または同期システムとして、そのシステムの技術上の構成の平均的性能を定める平均性能レベル（３０’、３２’、３４’）が前記デジタルイメージ処理手段が決定したシステムの技術上の構成の最高性能を定めた性能レベル（３０、３２、３４）を満たすものが選定される、前記請求項１または２に記載の方法。
4. 前記イメージセンサおよび／または前記イメージジェネレータの寸法は、パラメータとして決定または選択され、前記デジタルイメージ処理手段は、前記イメージセンサまたは前記イメージジェネレータのサイズを最小限に抑えることを可能にする、雑音を除去するための手段を組み込む、前記請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記同期システムの少なくとも１つのパラメータとしての露光設定は、前記デジタルイメージ処理手段の一部を形成するノイズを補正するアルゴリズム、および／またはコントラストを補正するアルゴリズム、および／またはモーションブラーを補正するアルゴリズムの補正の能力を考慮に入れて決定または選択される、前記請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 前記デジタルイメージ処理手段は、前記イメージ記録および／または再現デバイスとは分離している、前記請求項１から５のいずれかに記載の方法。
7. 前記光学システムは、一般的な光学システムのなかから前記デジタルイメージ処理手段が決定した性能レベルを満たすように選択される、前記請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 前記センサまたは前記ジェネレータは、一般的なセンサまたはジェネレータのなかから前記デジタルイメージ処理手段が決定した性能レベルを満たすように前記デジタルイメージ処理手段によって選択される、前記請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. 前記請求項１から８のいずれかに記載の設計の方法によって得られるイメージ記録および／または再現デバイス。

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