特開 2022-55965 光学特性の測定方法、測定装置、測定プログラム、および測定チャート、ならびに撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022055965

(43)【公開日】2022-04-08

(54)【発明の名称】光学特性の測定方法、測定装置、測定プログラム、および測定チャート、ならびに撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 11/02 20060101AFI20220401BHJP

   G01M 11/00 20060101ALI20220401BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20220401BHJP

   H04N 17/00 20060101ALI20220401BHJP

【ＦＩ】

G01M11/02 A

G01M11/00 L

G03B15/00 T

H04N17/00 G

H04N17/00 200

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020163706

(22)【出願日】2020-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】516317182

【氏名又は名称】ＯＦＩＬＭ．Ｊａｐａｎ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】特許業務法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】酒本 章人

【テーマコード（参考）】

2G086

5C061

【Ｆターム（参考）】

2G086FF06

2G086HH07

5C061BB01

5C061BB11

5C061CC01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】二次元の点像分布関数をよりシンプルな処理によって測定できる光学特性の測定方法、測定装置、測定プログラム、および測定チャート、ならびに、よりシンプルな処理によって取得された二次元の点像分布関数に基づいて撮像イメージの補正を行う撮像装置を提供する。
【解決手段】測定チャートは、光学系のＰＳＦの取得に用いられる。測定チャートは、複数のチャート要素１２を備える。複数のチャート要素１２は、地の複数の位置において互いに分離して配置される。地の色は、単一の色である。チャート要素１２が配置される複数の位置は、地の中心Ｐ１からの距離が互いに異なる位置を含む。各々のチャート要素１２は、第１線分Ｌ１と、第２線分Ｌ２と、を有する。第１線分Ｌ１は、タンジェンシャル方向の座標軸に傾いて交わる。第２線分Ｌ２は、サジタル方向の座標軸に傾いて交わる。
【選択図】図１１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

単一の色の地の中心からの距離が互いに異なる位置を含む前記地の複数の位置において互いに分離して配置され、各々が前記地の色と異なる単一の色を有する複数のチャート要素を含み、前記複数のチャート要素の各々が、前記地の中心および当該チャート要素の中心を通るタンジェンシャル方向の座標軸に傾いて交わる第１線分、および、当該チャート要素の中心を通り前記タンジェンシャル方向の座標軸に垂直なサジタル方向の座標軸に傾いて交わる第２線分、を有する測定チャートの撮像イメージを、前記地の中心に光軸を合わせた光学レンズおよび前記光学レンズを通過した光を受ける固体撮像素子を含む光学系を用いて取得する撮像工程と、
前記撮像工程で取得された前記測定チャートの撮像イメージにおいて前記複数のチャート要素の各々を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された前記複数のチャート要素の各々について、前記第１線分のエッジプロファイルに基づいて前記タンジェンシャル方向の線像分布関数を算出し、前記第２線分のエッジプロファイルに基づいて前記サジタル方向の線像分布関数を算出し、算出した前記タンジェンシャル方向の線像分布関数および前記サジタル方向の線像分布関数の積によって前記複数のチャート要素の各々の位置に対応する前記光学系の点像分布関数を算出する算出工程と、
を備える光学特性の測定方法。

【請求項2】

前記算出工程は、前記タンジェンシャル方向または前記サジタル方向の少なくとも一方の線像分布関数を、単一のガウス関数を用いた関数として算出する処理を含む
請求項１に記載の光学特性の測定方法。

【請求項3】

前記算出工程は、前記タンジェンシャル方向または前記サジタル方向の少なくとも一方の線像分布関数を、複数のガウス関数を用いた関数として算出する処理を含む
請求項１に記載の光学特性の測定方法。

【請求項4】

前記算出工程は、前記タンジェンシャル方向または前記サジタル方向の少なくとも一方の線像分布関数を、非対称で区分的なガウス関数を用いた関数として算出する処理を含む
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学特性の測定方法。

【請求項5】

前記撮像工程において撮像される前記測定チャートの前記複数のチャート要素は、前記地の中心からの距離が互いに等しい対称位置に配置される２つ以上の対称チャート要素を含み、
前記算出工程は、前記２つ以上の対称チャート要素について前記タンジェンシャル方向または前記サジタル方向の少なくとも一方の線像分布関数を平均化する処理を含む
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学特性の測定方法。

【請求項6】

前記撮像工程において撮像される前記測定チャートの前記複数のチャート要素は、前記地の中心からの距離が互いに等しい対称位置に配置される２つ以上の対称チャート要素を含み、
前記算出工程は、前記２つ以上の対称チャート要素について前記光学系の点像分布関数を平均化する処理を含む
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学特性の測定方法。

【請求項7】

前記撮像工程において撮像される前記測定チャートの前記複数のチャート要素において、前記２つ以上の対称チャート要素のうちの少なくとも一組の色は互いに異なり、
前記算出工程は、前記２つ以上の対称チャート要素について前記光学系の点像分布関数を前記２つ以上の対称チャート要素の色ごとに算出する処理を含む
請求項５または請求項６に記載の光学特性の測定方法。

【請求項8】

単一の色の地の中心からの距離が互いに異なる位置を含む前記地の複数の位置において互いに分離して配置され、各々が前記地の色と異なる単一の色を有する複数のチャート要素を含み、前記複数のチャート要素の各々が、前記地の中心および当該チャート要素の中心を通るタンジェンシャル方向の座標軸に傾いて交わる第１線分、および、当該チャート要素の中心を通り前記タンジェンシャル方向の座標軸に垂直なサジタル方向の座標軸に傾いて交わる第２線分、を有する測定チャートの、前記地の中心に光軸を合わせた光学レンズおよび前記光学レンズを通過した光を受ける固体撮像素子を含む光学系を用いて取得された撮像イメージにおいて、前記複数のチャート要素の各々を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記複数のチャート要素の各々について、前記第１線分のエッジプロファイルに基づいて前記タンジェンシャル方向の線像分布関数を算出し、前記第２線分のエッジプロファイルに基づいて前記サジタル方向の線像分布関数を算出し、算出した前記タンジェンシャル方向の線像分布関数および前記サジタル方向の線像分布関数の積によって前記複数のチャート要素の各々の位置に対応する前記光学系の点像分布関数を算出する算出部と、
を備える光学特性の測定装置。

【請求項9】

単一の色の地の中心からの距離が互いに異なる位置を含む前記地の複数の位置において互いに分離して配置され、各々が前記地の色と異なる単一の色を有する複数のチャート要素を含み、前記複数のチャート要素の各々が、前記地の中心および当該チャート要素の中心を通るタンジェンシャル方向の座標軸に傾いて交わる第１線分、および、当該チャート要素の中心を通り前記タンジェンシャル方向の座標軸に垂直なサジタル方向の座標軸に傾いて交わる第２線分、を有する測定チャートの、前記地の中心に光軸を合わせた光学レンズおよび前記光学レンズを通過した光を受ける固体撮像素子を含む光学系を用いて取得された撮像イメージにおいて、前記複数のチャート要素の各々を検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検出された前記複数のチャート要素の各々について、前記第１線分のエッジプロファイルに基づいて前記タンジェンシャル方向の線像分布関数を算出し、前記第２線分のエッジプロファイルに基づいて前記サジタル方向の線像分布関数を算出し、算出した前記タンジェンシャル方向の線像分布関数および前記サジタル方向の線像分布関数の積によって前記複数のチャート要素の各々の位置に対応する前記光学系の点像分布関数を算出する算出ステップと、
をコンピュータに実行させる光学特性の測定プログラム。

【請求項10】

光学レンズおよび前記光学レンズを通過した光を受ける固体撮像素子を含む光学系の点像分布関数の取得に用いられる光学特性の測定チャートであり、
単一の色の地の中心からの距離が互いに異なる位置を含む前記地の複数の位置において互いに分離して配置され、各々が前記地の色と異なる単一の色を有する複数のチャート要素
を備え、
前記複数のチャート要素の各々は、
前記地の中心および当該チャート要素の中心を通るタンジェンシャル方向の座標軸に傾いて交わる第１線分と、
当該チャート要素の中心を通り前記タンジェンシャル方向の座標軸に垂直なサジタル方向の座標軸に傾いて交わる第２線分と、
を有する
光学特性の測定チャート。

【請求項11】

前記複数のチャート要素の各々は、凸四角形であり、
前記第１線分は前記凸四角形のいずれかの辺であり、
前記第２線分は前記凸四角形の辺のうち前記第１線分に隣接する辺である
請求項１０に記載の光学特性の測定チャート。

【請求項12】

前記複数のチャート要素は、
前記地の中心からの距離が互いに等しい対称位置に配置される２つ以上の対称チャート要素
を含む
請求項１０または請求項１１に記載の光学特性の測定チャート。

【請求項13】

前記複数のチャート要素は、前記地の中心を対称点として回転対称に配置される
請求項１２に記載の光学特性の測定チャート。

【請求項14】

前記２つ以上の対称チャート要素のうちの少なくとも一組の色は、互いに異なる
請求項１２または請求項１３に記載の光学特性の測定チャート。

【請求項15】

光学レンズと、
前記光学レンズを通過した光を受けて撮像イメージを取得する固体撮像素子と、
前記光学レンズおよび前記固体撮像素子を含む光学系に請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の測定方法を適用して得られた前記光学系の点像分布関数を用いて算出されたデコンボリューションカーネルを記憶する記憶部と、
前記固体撮像素子が取得する撮像イメージに、前記記憶部から読み出したデコンボリューションカーネルを畳み込む演算を行う演算部と、
を備える撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光学特性の測定方法、測定装置、測定プログラム、および測定チャート、ならびに撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、画像記録装置の例を開示する。画像記録装置において、記録される撮像イメージの復元処理が行われる。復元処理は、点像分布関数に基づいて行われる。点像分布関数は、調整用チャートを撮影した撮像イメージから取得される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１７７９１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、特許文献１の調整用チャートは、複数の点像からなる点像チャートである。点像チャートにおいて、点像は撮像イメージ上で二次元に拡がる。このため、点像チャートにおいて、二次元の点像分布関数は、二次元の撮像イメージから直接算出される。この場合に、二次元の点像分布関数の算出の処理が煩雑になることがある。

【0005】

本開示は、このような課題の解決に係るものである。本開示は、二次元の点像分布関数をよりシンプルな処理によって測定できる光学特性の測定方法、測定装置、測定プログラム、および測定チャートを提供する。また、よりシンプルな処理によって取得された二次元の点像分布関数に基づいて、撮像イメージの補正を行う撮像装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る光学特性の測定方法は、単一の色の地の中心からの距離が互いに異なる位置を含む地の複数の位置において互いに分離して配置され、各々が地の色と異なる単一の色を有する複数のチャート要素を含み、複数のチャート要素の各々が、地の中心および当該チャート要素の中心を通るタンジェンシャル方向の座標軸に傾いて交わる第１線分、および、当該チャート要素の中心を通りタンジェンシャル方向の座標軸に垂直なサジタル方向の座標軸に傾いて交わる第２線分、を有する測定チャートの撮像イメージを、地の中心に光軸を合わせた光学レンズおよび光学レンズを通過した光を受ける固体撮像素子を含む光学系を用いて取得する撮像工程と、撮像工程で取得された測定チャートの撮像イメージにおいて複数のチャート要素の各々を検出する検出工程と、検出工程で検出された複数のチャート要素の各々について、第１線分のエッジプロファイルに基づいてタンジェンシャル方向の線像分布関数を算出し、第２線分のエッジプロファイルに基づいてサジタル方向の線像分布関数を算出し、算出したタンジェンシャル方向の線像分布関数およびサジタル方向の線像分布関数の積によって複数のチャート要素の各々の位置に対応する光学系の点像分布関数を算出する算出工程と、を備える。

【0007】

本開示に係る光学特性の測定装置は、単一の色の地の中心からの距離が互いに異なる位置を含む地の複数の位置において互いに分離して配置され、各々が地の色と異なる単一の色を有する複数のチャート要素を含み、複数のチャート要素の各々が、地の中心および当該チャート要素の中心を通るタンジェンシャル方向の座標軸に傾いて交わる第１線分、および、当該チャート要素の中心を通りタンジェンシャル方向の座標軸に垂直なサジタル方向の座標軸に傾いて交わる第２線分、を有する測定チャートの、地の中心に光軸を合わせた光学レンズおよび光学レンズを通過した光を受ける固体撮像素子を含む光学系を用いて取得された撮像イメージにおいて、複数のチャート要素の各々を検出する検出部と、検出部によって検出された複数のチャート要素の各々について、第１線分のエッジプロファイルに基づいてタンジェンシャル方向の線像分布関数を算出し、第２線分のエッジプロファイルに基づいてサジタル方向の線像分布関数を算出し、算出したタンジェンシャル方向の線像分布関数およびサジタル方向の線像分布関数の積によって複数のチャート要素の各々の位置に対応する光学系の点像分布関数を算出する算出部と、を備える。

【0008】

本開示に係る光学特性の測定プログラムは、単一の色の地の中心からの距離が互いに異なる位置を含む地の複数の位置において互いに分離して配置され、各々が地の色と異なる単一の色を有する複数のチャート要素を含み、複数のチャート要素の各々が、地の中心および当該チャート要素の中心を通るタンジェンシャル方向の座標軸に傾いて交わる第１線分、および、当該チャート要素の中心を通りタンジェンシャル方向の座標軸に垂直なサジタル方向の座標軸に傾いて交わる第２線分、を有する測定チャートの、地の中心に光軸を合わせた光学レンズおよび光学レンズを通過した光を受ける固体撮像素子を含む光学系を用いて取得された撮像イメージにおいて、複数のチャート要素の各々を検出する検出ステップと、検出ステップで検出された複数のチャート要素の各々について、第１線分のエッジプロファイルに基づいてタンジェンシャル方向の線像分布関数を算出し、第２線分のエッジプロファイルに基づいてサジタル方向の線像分布関数を算出し、算出したタンジェンシャル方向の線像分布関数およびサジタル方向の線像分布関数の積によって複数のチャート要素の各々の位置に対応する光学系の点像分布関数を算出する算出ステップと、をコンピュータに実行させる。

【0009】

本開示に係る光学特性の測定チャートは、光学レンズおよび光学レンズを通過した光を受ける固体撮像素子を含む光学系の点像分布関数の取得に用いられる光学特性の測定チャートであり、単一の色の地の中心からの距離が互いに異なる位置を含む地の複数の位置において互いに分離して配置され、各々が地の色と異なる単一の色を有する複数のチャート要素を備え、複数のチャート要素の各々は、地の中心および当該チャート要素の中心を通るタンジェンシャル方向の座標軸に傾いて交わる第１線分と、当該チャート要素の中心を通りタンジェンシャル方向の座標軸に垂直なサジタル方向の座標軸に傾いて交わる第２線分と、を有する。

【0010】

本開示に係る撮像装置は、光学レンズと、光学レンズを通過した光を受けて撮像イメージを取得する固体撮像素子と、光学レンズおよび固体撮像素子を含む光学系に上記の測定方法を適用して得られた光学系の点像分布関数を用いて算出されたデコンボリューションカーネルを記憶する記憶部と、固体撮像素子が取得する撮像イメージに、記憶部から読み出したデコンボリューションカーネルを畳み込む演算を行う演算部と、を備える。

【発明の効果】

【0011】

本開示に係る測定方法、測定装置、測定プログラム、または測定チャートであれば、よりシンプルな処理によって二次元の点像分布関数を測定できる。本開示に係る撮像装置であれば、よりシンプルな処理によって取得された二次元の点像分布関数に基づいて、撮像イメージの補正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態１に係る撮像装置の構成図である。

【図2】撮影対象であるオリジナルイメージＣと、撮像イメージＢと、光学レンズを含む光学系の点像分布関数との関係を示す図である。

【図3】実施の形態１に係る測定装置の構成図である。

【図4】実施の形態１に係る測定チャートの例を示す図である。

【図5】実施の形態１に係るチャート要素の例を示す図である。

【図6】実施の形態１に係る光学系の点像分布関数の例を示す図である。

【図7】実施の形態１に係る光学系の点像分布関数の例を示す図である。

【図8】実施の形態１に係る光学系の線像分布関数の例を示す図である。

【図9】実施の形態１に係るエッジプロファイルの例を示す図である。

【図10】実施の形態１に係るエッジプロファイルの微分の例を示す図である。

【図11】実施の形態１に係る光学特性の測定方法の例を示す図である。

【図12】実施の形態２に係る光学系の線像分布関数の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本開示を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一または相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化または省略する。

【0014】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る撮像装置１の構成図である。

【0015】

撮像装置１は、光学系２と、処理装置３と、を備える。撮像装置１は、撮影対象の画像を撮影するカメラとして用いることができる。画像は、例えば静止画または動画などである。画像は、撮影対象のイメージであるオリジナルイメージＣによって構成される。

【0016】

光学系２は、光学レンズ４と、固体撮像素子５と、を備える。画像の撮影が行われるときに、光学レンズ４の光軸６は、撮影対象に向けられる。固体撮像素子５は、光学レンズ４の焦点位置に配置される。固体撮像素子５は、例えば画像の撮影が行われるときなどに光学レンズ４を介して撮像イメージを取得する素子である。

【0017】

処理装置３は、固体撮像素子５に電気的に接続される。処理装置３は、演算部７および記憶部８を備えている。演算部７は、撮像イメージＢの解像度を改善してオリジナルイメージＣを復元する補正処理などを行う部分である。記憶部８は、情報を記憶する部分である。記憶部８において、演算部７による補正処理に用いられる各種のデータが記憶される。

【0018】

処理装置３は、ハードウェアとして、例えばプロセッサおよびメモリを備えた処理回路を有する。プロセッサは、例えばＣＰＵ、演算装置、マイクロプロセッサ、またはマイクロコンピュータなどである。メモリは、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭおよびＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、または、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、もしくはＤＶＤなどが該当する。メモリは、例えばソフトウェアまたはファームウェアとしてのプログラムなどを記憶する。そして、処理装置３は、メモリに記憶されたプログラムなどをプロセッサが実行することによって予め設定された処理を実施し、ハードウェアとソフトウェアとが協働した結果として各機能を実現する。処理装置３の各機能は、それぞれ処理回路で実現されてもよい。あるいは、処理装置３の各機能の一部または全部は、まとめて処理回路で実現されてもよい。また、処理回路は、例えば単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、もしくはＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現されてもよい。

【0019】

図２は、撮影対象であるオリジナルイメージＣと、撮像イメージＢと、光学レンズ４を含む光学系２の点像分布関数との関係を示す図である。点像分布関数は、オリジナルイメージＣが一点である場合に取得される撮像イメージＢに対応する関数である。以下において、点像分布関数をＰＳＦ（Ｐｏｉｎｔ Ｓｐｒｅａｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）とも表記する。

【0020】

図２において、光学系２の上方に示される一連の表示は、オリジナルイメージＣと撮像イメージＢとの間の、空間領域における関係を示している。オリジナルイメージＣは、固体撮像素子５に到達する過程で光学レンズ４を通過する。光学レンズ４を通過する過程で、光学レンズ４の光学特性に起因する空間的なひずみ、いわゆるボケが、オリジナルイメージＣに重畳される。ボケの影響は、ＰＳＦによって表される。オリジナルイメージＣと撮像イメージＢとの関係は、次の式（１）で表すことができる。ここで、演算子「＊」は、畳み込み演算を表す。

【0021】

【数1】

【0022】

図２において、光学系２の下方に示される一連の表示は、オリジナルイメージＣと撮像イメージＢとの間の、周波数領域における関係を示している。周波数領域におけるオリジナルイメージＣと撮像イメージＢとの関係は、次の式（２）で表すことができる。ここで、Ｆ｛・｝は、フーリエ変換を表す。また、ＯＴＦ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、ＰＳＦにフーリエ変換を施すことで得られるＰＳＦの周波数領域表現である。

【0023】

【数2】

【0024】

式（２）から、オリジナルイメージＣの周波数領域表現Ｆ｛Ｃ｝は、次の式（３）で表すことができる。

【0025】

【数3】

【0026】

式（３）に逆フーリエ変換を施すことによって、オリジナルイメージＣの空間領域表現は、次の式（４）のように表される。ここで、Ｆ^－１｛・｝は、逆フーリエ変換を表す。

【0027】

【数4】

【0028】

なお、次の式（５）のように、逆伝達関数Ｆ^－１｛１／Ｆ｛ＰＳＦ｝｝を記号Ａで表した。

【0029】

【数5】

【0030】

以下において、記号Ａで表される逆伝達関数をデコンボリューションカーネルとも表記する。デコンボリューションカーネルＡは、ＰＳＦから式（５）の計算によって求められるカーネル関数である。式（４）に示されるように撮像イメージＢにデコンボリューションカーネルＡを畳み込む演算によって、撮像イメージＢからＰＳＦの影響を排除したオリジナルイメージＣが復元される。デコンボリューションカーネルＡを用いてオリジナルイメージＣの復元を行う補正処理は、例えば次の式（６）のように行われる。補正処理は、例えば撮像素子が撮像イメージＢを取得するときに、演算部７において行われる。ここで、ｘおよびｙは、イメージにおける画素の横および縦の座標を表す。Ｃ（ｘ，ｙ）は、オリジナルイメージＣの位置（ｘ，ｙ）における画素値を表す。また、積分領域Ｄは、畳み込み演算の積分を行う領域を表す。積分領域Ｄは、例えばオリジナルイメージＣの位置（ｘ，ｙ）を中心とした矩形の領域などである。この例において、デコンボリューションカーネルＡは、例えばオリジナルイメージＣにおける位置（ｘ，ｙ）または位置（ｘ，ｙ）を含むオリジナルイメージＣの領域などに応じて、複数のカーネル関数から選択される。なお、デコンボリューションカーネルＡは積分、すなわちすべての要素を加算した際にその総和が１となるように規格化されているものとする。

【0031】

【数6】

【0032】

続いて、撮像装置１の光学系２の光学特性の測定の例を説明する。この例において、光学系２のＰＳＦが光学特性として測定される。

【0033】

図３は、実施の形態１に係る測定装置９の構成図である。
この例において、光学特性の測定は、測定装置９および測定チャート１０を用いて行われる。

【0034】

測定装置９は、撮像装置１の光学系２を対象としてＰＳＦを測定する装置である。この例において、測定装置９は、撮像装置１の外部装置である。測定装置９は、光学系２のＰＳＦが測定されるときに、当該光学系２を有する撮像装置１に電気的に接続される。測定装置９は、例えば汎用または専用のコンピュータなどである。測定装置９は、例えば予めインストールされた測定プログラムに基づいて動作する。

【0035】

測定装置９は、ハードウェアとして、例えばプロセッサおよびメモリを備えた処理回路を有する。プロセッサは、例えばＣＰＵ、演算装置、マイクロプロセッサ、またはマイクロコンピュータなどである。メモリは、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭおよびＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、または、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、もしくはＤＶＤなどが該当する。メモリは、例えばソフトウェアまたはファームウェアとしてのプログラムなどを記憶する。そして、測定装置９は、メモリに記憶されたプログラムなどをプロセッサが実行することによって予め設定された処理を実施し、ハードウェアとソフトウェアとが協働した結果として各機能を実現する。測定装置９の各機能は、それぞれ処理回路で実現されてもよい。あるいは、測定装置９の各機能の一部または全部は、まとめて処理回路で実現されてもよい。また、処理回路は、例えば単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、もしくはＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現されてもよい。

【0036】

測定チャート１０は、地１１に配置された複数のチャート要素１２を含むテストチャートである。測定チャート１０の地１１は、単一の色の部分である。測定チャート１０の地１１は、中心Ｐ１を有する。測定チャート１０の地１１の中心Ｐ１は、例えば測定チャート１０の中心である。各々のチャート要素１２は、地１１において互いに重ならないように分離して配置される。

【0037】

光学特性の測定方法は、撮像工程と、検出工程と、算出工程と、を含む。

【0038】

撮像工程は、測定対象である撮像装置１の光学系２を用いて測定チャート１０の撮像イメージを取得する工程である。撮像工程において、光学レンズ４の光軸６は測定チャート１０の地１１の中心Ｐ１に合わせられる。このとき、撮像装置１は、測定チャート１０の正面に配置される。また、撮像装置１は、光学レンズ４の光軸６が測定チャート１０の地１１の中心Ｐ１を通るように配置される。また、撮像装置１は、光学レンズ４の光軸６が測定チャート１０に垂直になるように配置される。撮像工程において取得された測定チャート１０の撮像イメージは、例えば処理装置３を通じて測定装置９に出力される。

【0039】

検出工程および算出工程の処理は、測定装置９において行われる。測定装置９は、検出部１３と、算出部１４と、を備える。検出部１３は、検出工程の処理を行う部分である。検出工程は、撮像工程で取得された測定チャート１０の撮像イメージにおいて、各々のチャート要素１２を検出する処理を含む工程である。算出部１４は、算出工程の処理を行う部分である。算出工程は、検出工程で検出されたチャート要素１２の各々について、当該チャート要素１２の位置に対応する光学系２のＰＳＦを算出する処理を含む工程である。

【0040】

この例の算出工程において、算出部１４は、各々のチャート要素１２の位置に応じて取得したＰＳＦから、デコンボリューションカーネルとして用いられる各々のチャート要素１２の位置に対応するカーネル関数を算出する。算出されたカーネル関数は、撮像装置１の処理装置３に出力される。測定装置９から出力されたカーネル関数は、記憶部８に記憶される。記憶部８は、光学特性の測定が終了して測定装置９が撮像装置１から取り外された後に、カーネル関数の記憶を維持する。このように、カーネル関数は、撮像装置１の光学系２に対して一度計算されればよく、補正処理の度に計算されなくてもよい。記憶部８が記憶しているカーネル関数は、補正処理が行われるときに、演算部７によってデコンボリューションカーネルＡとして読み出される。

【0041】

続いて、測定チャート１０の例を説明する。
図４は、実施の形態１に係る測定チャート１０の例を示す図である。

【0042】

測定チャート１０の地１１は、例えば測定チャート１０の全体にわたる。この例において、測定チャート１０は、矩形のチャートである。図４において、測定チャート１０の横方向を表すｘ軸、および測定チャート１０の縦方向を表すｙ軸が示される。測定チャート１０のｘ軸およびｙ軸の両方は、測定チャート１０の中心Ｐ１を通る。測定チャート１０の第１象限Ｑ１は、ｘ座標が正であり、かつ、ｙ座標が正の領域である。測定チャート１０の第２象限Ｑ２は、ｘ座標が負であり、かつ、ｙ座標が正の領域である。測定チャート１０の第３象限Ｑ３は、ｘ座標が負であり、かつ、ｙ座標が負の領域である。測定チャート１０の第４象限Ｑ４は、ｘ座標が正であり、かつ、ｙ座標が負の領域である。この例において、測定チャート１０の地１１の色は、白色である。あるいは、測定チャート１０の地１１の色は、黒色より白色に近い、薄い灰色であってもよい。

【0043】

測定チャート１０の複数のチャート要素１２は、地１１における複数の位置に配置される。チャート要素１２が配置される地１１の複数の位置は、地１１の中心Ｐ１からの距離が互いに異なる位置を含む。地１１の中心Ｐ１からの距離が互いに異なる位置は、例えば地１１の中心Ｐ１の位置および地１１の中心Ｐ１の他の位置などである。この例において、複数のチャート要素１２は、正方格子状に配置される。正方格子状の配置は、回転対称な配置の例である。

【0044】

この例において、複数のチャート要素１２は、２つ以上の対称チャート要素を含む。対称チャート要素は、地１１の中心からの距離が互いに等しい位置に配置されたチャート要素１２である。例えば第２象限Ｑ２に配置されたチャート要素１２ａの対称チャート要素は、第３象限Ｑ３の対応する位置に配置されたチャート要素１２ｂを含む。また、第２象限Ｑ２に配置されたチャート要素１２ａの対称チャート要素は、同じ第２象限Ｑ２に配置されたチャート要素１２ｃを含んでもよい。第２象限Ｑ２に配置されたチャート要素１２ａの対称チャート要素は、第１象限Ｑ１または第４象限Ｑ４の対応する位置に配置されたチャート要素１２を含んでもよい。

【0045】

各々のチャート要素１２は、地１１の色と異なる単一の色を有する部分である。なお、図４において、説明のためチャート要素１２の輪郭線が表示されているが、この例のチャート要素１２において、輪郭線および内部の色は同一の色である。すなわち、この例のチャート要素１２において、チャート要素１２の内部と識別できる輪郭線は描かれない。この例において、各々のチャート要素１２の色は、黒色である。なお、各々のチャート要素１２の色は、地１１の色との間に十分大きなコントラストがある色であればよい。例えば、各々のチャート要素１２の色は、白色より黒色に近い、濃い灰色であってもよい。また、各々のチャート要素１２の色は、赤色、青色、または緑色などであってもよい。

【0046】

各々のチャート要素１２について、タンジェンシャル方向が設定される。図４において、タンジェンシャル方向を表すｔ軸の例が示される。各々のチャート要素１２のタンジェンシャル方向の座標軸は、地１１の中心Ｐ１および当該チャート要素１２の中心Ｐ２を通る。この例において、図４に示されるタンジェンシャル方向のｔ軸は、横方向のｘ軸から角度βだけ回転した方向である。なお、地１１の中心Ｐ１に配置されるチャート要素１２において、当該チャート要素１２の中心Ｐ２は地１１の中心Ｐ１に一致する。このため、当該チャート要素１２について、撮像イメージにおけるいずれの方向がタンジェンシャル方向として設定されてもよい。例えば、当該チャート要素１２について、ｘ軸の方向がタンジェンシャル方向として設定されてもよい。

【0047】

この例において、測定チャート１０は、複数のマーカ１５を含む。マーカ１５は、例えば第１象限Ｑ１、第２象限Ｑ２、第３象限Ｑ３、および第４象限Ｑ４の対応する位置に配置される。マーカ１５は、例えば測定チャート１０の撮像イメージの位置決めなどに用いられる。例えば、測定チャート１０の撮像イメージにおいて、測定チャート１０の傾きまたは地１１の中心Ｐ１の位置などがマーカ１５によって検出されてもよい。各々のマーカ１５の形状は、各々のチャート要素１２と区別しうる形状である。各々のマーカ１５は、チャート要素１２に重ならずに配置される。

【0048】

なお、図４において、地１１の中心Ｐ１およびチャート要素１２の中心Ｐ２を表す点、チャート要素１２を含む領域Ｒを表す破線、ならびにｘ軸、ｙ軸、およびｔ軸の座標軸を表す破線が説明のために表示されている。これらは、この例の測定チャート１０において描かれていなくてもよい。

【0049】

図５は、実施の形態１に係る測定チャート１０のチャート要素１２の例を示す図である。
図５において、図４の領域Ｒを拡大した図が示される。

【0050】

各々のチャート要素１２について、サジタル方向が設定される。図５において、サジタル方向を表すｓ軸の例が示される。サジタル方向は、タンジェンシャル方向に垂直な方向である。各々のチャート要素１２のサジタル方向の座標軸は、当該チャート要素１２の中心Ｐ２を通る。図５において、タンジェンシャル方向またはサジタル方向に直交する直線が一点鎖線で示される。

【0051】

この例において、各々のチャート要素１２の形状は、凸四角形である。各々のチャート要素１２は、タンジェンシャル方向のｔ軸に交わる一対の辺Ｌ１を有する。一対の辺Ｌ１は、互いに対向する対辺である。各々の辺Ｌ１は、タンジェンシャル方向の座標軸に傾いて交わる線分である。各々の辺Ｌ１は、タンジェンシャル方向のｔ軸に直交する直線に対して角度αだけ傾いている。ここで、角度αは、例えば２°以上８°以下の範囲に含まれる角度である。角度αは、例えば４°以上８°以下の範囲に含まれる角度であってもよい。一対の辺Ｌ１の各々は、第１線分の例である。また、各々のチャート要素１２は、サジタル方向のｓ軸に交わる一対の辺Ｌ２を有する。一対の辺Ｌ２は、互いに対向する対辺である。各々の辺Ｌ２は、サジタル方向の座標軸に傾いて交わる線分である。各々の辺Ｌ２は、サジタル方向のｓ軸に直交する直線に対して角度αだけ傾いている。一対の辺Ｌ２の各々は、第２線分の例である。各々のチャート要素１２において、辺Ｌ１および辺Ｌ２は、互いに隣接する辺である。

【0052】

この例において、一対の辺Ｌ１の傾きは、互いに同じ角度αである。また、一対の辺Ｌ２の傾きは、互いに同じ角度αである。また、辺Ｌ１および辺Ｌ２の傾きは、互いに同じ角度αである。一方、各々のチャート要素１２において、一対の辺Ｌ１の傾きは、互いに違う角度であってもよい。一対の辺Ｌ２の傾きは、互いに違う角度であってもよい。辺Ｌ１および辺Ｌ２の傾きは、互いに違う角度であってもよい。

【0053】

各々のチャート要素１２について、撮像イメージの座標系（ｘ，ｙ）と、当該チャート要素１２のタンジェンシャル方向およびサジタル方向による座標系（ｔ、ｓ）とは、例えば次の式（７）のアフィン変換などによって変換される。ここで、（ｘ_０，ｙ_０）は、座標系（ｔ、ｓ）の原点を座標系（ｘ，ｙ）で表したときの位置である。すなわち、（ｘ_０，ｙ_０）は、チャート要素１２の中心Ｐ２を座標系（ｘ，ｙ）で表したときの位置である。

【0054】

【数7】

【0055】

続いて、光学系２のＰＳＦの例を説明する。
図６および図７は、実施の形態１に係る光学系２のＰＳＦの例を示す図である。

【0056】

この例の測定チャート１０において、地１１の色は白色であり、各々のチャート要素１２の色は黒色である。このため、図６において、輝度値の大きい測定チャート１０の地１１における点Ｐ３についてのＰＳＦが例として示される。

【0057】

図６において、等高線によってＰＳＦの例が示される。この例において、ＰＳＦは非等方な分布を表す。光学レンズ４は光軸６に対して対称であるので、ＰＳＦの主軸は、タンジェンシャル方向およびサジタル方向となる。また、光学レンズ４の対称性から、この例のＰＳＦは、サジタル方向について対称な分布を表す。一方、この例のＰＳＦは、タンジェンシャル方向について非対称な分布を表す。なお、例えば撮像イメージの中心付近などにおいて、ＰＳＦは等方な分布であってもよい。また、ＰＳＦは、タンジェンシャル方向およびサジタル方向の一方または両方において、対称な分布であってもよい。あるいは、ＰＳＦは、タンジェンシャル方向およびサジタル方向の一方または両方において、非対称な分布であってもよい。

【0058】

図７において、ＰＳＦと線像分布関数の対応が示される。線像分布関数は、撮像イメージにおけるいずれか一つの方向についてのボケの影響を表す関数である。以下において、線像分布関数をＬＳＦ（Ｌｉｎｅ Ｓｐｒｅａｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）とも表記する。タンジェンシャル方向のＬＳＦであるＬＳＦ_ｔは、例えばＰＳＦのｔ軸への射影である。サジタル方向のＬＳＦであるＬＳＦ_ｓは、例えばＰＳＦのｓ軸への射影である。すなわち、タンジェンシャル方向およびサジタル方向のＬＳＦは、次の式（８）のように表される。

【0059】

【数8】

【0060】

ここで、ＰＳＦがタンジェンシャル方向およびサジタル方向に変数分離可能な関数である場合に、ＰＳＦは、次の式（９）のように、これらの方向のＬＳＦに分離できる。

【0061】

【数9】

【0062】

このため、ＰＳＦは、タンジェンシャル方向およびサジタル方向の各々のＬＳＦを求めることで、その積として式（９）のように得られる。このため、測定装置９の算出部１４は、測定チャート１０の撮像イメージにおける各々のチャート要素１２について、タンジェンシャル方向およびサジタル方向のＬＳＦをそれぞれ算出する。算出部１４は、算出したタンジェンシャル方向およびサジタル方向のＬＳＦの積としてＰＳＦを算出する。

【0063】

図８は、実施の形態１に係る光学系２のＬＳＦの例を示す図である。

【0064】

図８において、タンジェンシャル方向の非対称なＬＳＦの例が示される。この例において、算出部１４は、例えばガウス関数などの解析的な関数としてＬＳＦを取り扱う。この例において、算出部１４は、次の式（１０）のように表される区分的なガウス関数としてタンジェンシャル方向のＬＳＦを取り扱う。ここで、σ_ｔ１は、タンジェンシャル方向のｔ座標が正または０の領域において定義されるガウス関数の幅を表す。また、σ_ｔ２は、タンジェンシャル方向のｔ座標が負の領域において定義されるガウス関数の幅を表す。

【0065】

【数10】

【0066】

算出部１４は、幅σ_ｔ１および幅σ_ｔ２などをパラメータとして決定することで、タンジェンシャル方向のＬＳＦを算出する。算出部１４は、サジタル方向についても同様に、区分的なガウス関数としてＬＳＦを算出する。

【0067】

あるいは、算出部１４は、サジタル方向またはタンジェンシャル方向の一方または両方について、対称なガウス関数としてＬＳＦを算出してもよい。例えば、算出部１４は、次の式（１１）のように表される通常の対称なガウス関数としてサジタル方向のＬＳＦを取り扱ってもよい。ここで、σ_ｓは、ガウス関数の幅を表す。この場合に、算出部１４は、幅σ_ｓなどをパラメータとして決定することで、サジタル方向のＬＳＦを算出する。

【0068】

【数11】

【0069】

続いて、算出部１４によるＬＳＦの算出の例を説明する。算出部１４は、各々のチャート要素１２の辺Ｌ１および辺Ｌ２のエッジプロファイルに基づいてＬＳＦを算出する。エッジプロファイルは、測定チャート１０の地１１および各々のチャート要素１２の境界のエッジにおける輝度値の分布である。

【0070】

図９は、実施の形態１に係るエッジプロファイルの例を示す図である。

【0071】

図９の上段において、チャート要素１２の例が示される。この例において、当該チャート要素１２のｓ座標がｓ_ａである直線上のエッジプロファイルが示される。図９の上段において、測定チャート１０の地１１における当該直線上の２点（ｔ_ａ，ｓ_ａ）、（ｔ_ｂ，ｓ_ａ）についてのＰＳＦが例として示される。ここで、エッジプロファイルはｔ軸に平行な直線上の分布であるため、エッジプロファイルは、ｔ軸へのＰＳＦの射影であるＬＳＦの特徴を反映したものとなる。

【0072】

図９の中段において、（ｔ_ａ，ｓ_ａ）および（ｔ_ｂ，ｓ_ａ）の２点におけるタンジェンシャル方向のＬＳＦが示される。図９の中段において示されるように、例えば地１１における点である（ｔ_ａ，ｓ_ａ）の輝度値は、ＰＳＦによってチャート要素１２の内部の位置の輝度値に影響する。

【0073】

図９の下段において、タンジェンシャル方向についての輝度値の分布が示される。輝度値の分布は、地１１における点の輝度値のＰＳＦによる拡がりを重ね合わせたものとなるので、ＬＳＦをタンジェンシャル方向について積分したものとなる。このため、撮像イメージの輝度値分布から得られるタンジェンシャル方向のエッジプロファイルをｔ座標で微分することによって、タンジェンシャル方向のＬＳＦを得ることができる。

【0074】

図１０は、実施の形態１に係るエッジプロファイルの微分の例を示す図である。

【0075】

図１０に示されるように、エッジプロファイルを微分することで、エッジの位置にピークを持つＬＳＦが得られる。これを利用して、算出部１４は、測定チャート１０の撮像データから得られたタンジェンシャル方向のエッジプロファイルのｔ座標での微分に基づいて、タンジェンシャル方向のＬＳＦを算出する。なお、エッジプロファイルの微分は、エッジの向きによって正または負の符号をもつため、算出部１４はエッジプロファイルの微分の絶対値に基づいてＬＳＦを算出する。算出部１４は、サジタル方向についても同様にＬＳＦを算出する。

【0076】

続いて、光学系２についての光学特性の測定方法の例を説明する。
図１１は、実施の形態１に係る光学特性の測定方法の例を示す図である。

【0077】

まず、測定装置９は、撮像工程において取得された測定チャート１０の撮像イメージを撮像装置１から読み込む。その後、測定装置９の検出部１３は、検出工程の処理を行う。

【0078】

検出工程において、検出部１３は、ステップＳＴ０に示されるように、測定チャート１０の撮像イメージから各々のチャート要素１２を検出する。検出部１３は、例えば凸四角形を検出する画像認識などの手法によってチャート要素１２の検出を行う。また、検出部１３は、検出したチャート要素１２について、測定チャート１０の地１１の中心Ｐ１に対するチャート要素１２の位置を取得する。地１１の中心Ｐ１の位置、およびチャート要素１２の位置は、例えば画像認識によって検出した複数のマーカ１５などを基準として取得される。

【0079】

その後、算出部１４は、算出工程の処理を行う。算出工程において、算出部１４は、例えばステップＳＴｔ１からステップＳＴｔ４に示されるように、タンジェンシャル方向のＬＳＦを算出する。

【0080】

ステップＳＴｔ１において、算出部１４は、チャート要素１２の辺Ｌ１をエッジとしたエッジプロファイルを取得する。このとき、サジタル方向の複数の座標を通る複数の直線状において、複数のエッジプロファイルが取得される。

【0081】

ステップＳＴｔ２において、取得された複数のエッジプロファイルの例が示される。エッジプロファイルの輝度値は、撮像イメージの画素上の値であるため、離散的な分布となる。このため、各々のエッジプロファイルにおいて、特にエッジ付近の急峻に立ち上がる部分の輝度値の情報は粗いものとなる。ところで、辺Ｌ１は角度αだけ傾いているため、エッジ位置のｔ座標は、各々のエッジプロファイルにおいて互いにずれたものとなる。このため、各々のエッジプロファイルにおいて、他のエッジプロファイルにおいて取得されない中間点の輝度値の情報が得られるようになる。したがって、算出部１４は、複数のエッジプロファイルの角度αによるずれをキャンセルするように、複数のエッジプロファイルをシフトして重ね合わせる。

【0082】

ステップＳＴｔ２において、シフトして重ねられた複数のエッジプロファイルが示される。このように、算出部１４は、重ね合わせによってエッジプロファイルとして詳細な輝度値の分布を得ることができる。

【0083】

ステップＳＴｔ３において、算出部１４は、重ね合わせによって得られたエッジプロファイルの微分を行い、タンジェンシャル方向のＬＳＦを算出する。算出部１４は、例えばガウス関数の幅などのＬＳＦのパラメータを調整することによって、エッジプロファイルと整合するＬＳＦを算出してもよい。

【0084】

算出工程において、算出部１４は、同様にステップＳＴｓ１からステップＳＴｓ４に示されるように、サジタル方向のＬＳＦを算出する。

【0085】

算出工程において、算出部１４は、ステップＳＴ５に示されるように、タンジェンシャル方向のＬＳＦおよびサジタル方向のＬＳＦを積として合成することで、二次元のＰＳＦを解析的な関数として取得する。

【0086】

測定装置９は、ステップＳＴ０からステップＳＴ５までの工程を、各々のチャート要素１２について同様に行う。

【0087】

その後、算出部１４は、（ｓ，ｔ）座標によって表されているＰＳＦを、（ｘ，ｙ）座標による表現に変換してもよい。また、算出部１４は、解析的な関数として取得されたＰＳＦに基づいて、デコンボリューションカーネルとして用いられるカーネル関数を算出してもよい。このとき、カーネル関数は、ガウス関数の幅などのＬＳＦのパラメータによって表される解析的な関数であってもよい。算出部１４は、例えばＰＳＦに基づいてカーネル関数を算出した後に、カーネル関数の規格化などの処理を行ってもよい。

【0088】

なお、撮像装置１の光学系２の光学特性を測定する測定装置９は、撮像装置１と一体であってもよい。例えば、測定装置９の算出部１４および検出部１３は、撮像装置１の処理装置３において実装されていてもよい。このとき、光学特性の測定およびデコンボリューションカーネルの算出は、必要に応じた撮像装置１の操作によって行われてもよい。

【0089】

また、各々のチャート要素１２の形状は、凸四角形に限られず、タンジェンシャル方向の座標軸に傾いて交わる第１線分、およびサジタル方向の座標軸に傾いて交わる第２線分を有するものであればよい。チャート要素１２は、例えば第１線分および第２線分が当該チャート要素１２の中心Ｐ２において交差するＸ字状の形状であってもよい。

【0090】

以上に説明したように、実施の形態１に係る測定チャート１０は、光学系２のＰＳＦの取得に用いられる。光学系２は、光学レンズ４および固体撮像素子５を含む。固体撮像素子５は、光学レンズ４を通過した光を受ける。測定チャート１０は、複数のチャート要素１２を備える。複数のチャート要素１２は、地１１の複数の位置において互いに分離して配置される。地１１の色は、単一の色である。チャート要素１２が配置される複数の位置は、地１１の中心Ｐ１からの距離が互いに異なる位置を含む。各々のチャート要素１２は、第１線分と、第２線分と、を有する。第１線分は、タンジェンシャル方向の座標軸に傾いて交わる。タンジェンシャル方向の座標軸は、地１１の中心Ｐ１および当該チャート要素１２の中心Ｐ２を通る。第２線分は、サジタル方向の座標軸に傾いて交わる。サジタル方向の座標軸は、当該チャート要素１２の中心Ｐ２を通る。サジタル方向の座標軸は、タンジェンシャル方向の座標軸に垂直である。
また、実施の形態１に係る光学特性の測定方法は、撮像工程と、検出工程と、算出工程と、を備える。撮像工程は、測定チャート１０の撮像イメージを、光学レンズ４および固体撮像素子５を含む光学系２を用いて取得する処理を含む。撮像工程において、光学レンズ４の光軸６は、地１１の中心に合わせられる。撮像イメージは、光学レンズ４を通過した光を受ける固体撮像素子５によって取得される。検出工程は、撮像工程で取得された測定チャート１０の撮像イメージにおいて、各々のチャート要素１２を検出する処理を含む。算出工程は、検出工程で検出された各々のチャート要素１２についての行われる工程である。算出工程は、第１線分のエッジプロファイルに基づいてタンジェンシャル方向のＬＳＦを算出する処理を含む。算出工程は、第２線分のエッジプロファイルに基づいてサジタル方向のＬＳＦを算出する処理を含む。算出工程は、算出したタンジェンシャル方向のＬＳＦおよびサジタル方向のＬＳＦの積によって各々のチャート要素１２の位置に対応するＰＳＦを算出する処理を含む。
また、実施の形態１に係る測定装置９は、検出部１３と、算出部１４と、を備える。検出部１３は、光学特性の測定方法の検出工程の処理を行う部分である。算出部１４は、光学特性の測定方法の算出工程の処理を行う部分である。
また、実施の形態１に係る測定プログラムは、検出ステップと、算出ステップと、をコンピュータに実行させる。検出ステップは、光学特性の測定方法の検出工程の処理を行うステップである。算出ステップは、光学特性の測定方法の算出工程の処理を行うステップである。
また、実施の形態１に係る撮像装置１は、光学レンズ４と、固体撮像素子５と、記憶部８と、演算部７と、を備える。固体撮像素子５は、光学レンズ４を通過した光を受けて撮像イメージを取得する。記憶部８は、デコンボリューションカーネルを記憶する。デコンボリューションカーネルは、光学レンズ４および固体撮像素子５を含む光学系２に実施の形態１に係る測定方法を適用して得られた光学系２のＰＳＦを用いて算出される。演算部７は、固体撮像素子５が取得する撮像イメージに、記憶部８から読み出したデコンボリューションカーネルを畳み込む演算を行う。

【0091】

このような構成により、二次元のＰＳＦは、タンジェンシャル方向およびサジタル方向のそれぞれの一次元のＬＳＦから構成される。ＰＳＦの測定に用いられる測定チャート１０は、タンジェンシャル方向およびサジタル方向に対応する第１線分および第２線分を有するので、これらの方向のＬＳＦが容易に算出できる。また、ＬＳＦは一次元の関数であるため、ガウス関数などの解析関数を用いて容易に算出できる。このため、よりシンプルな処理によって二次元のＰＳＦが測定される。また、よりシンプルな処理によって取得された二次元のＰＳＦに基づいて、撮像イメージの補正が行われる。また、二次元のＰＳＦも解析関数によって表されるため、フーリエ変換などのデコンボリューションカーネルの算出のための演算も解析的に行いうる。このため、デコンボリューションカーネルの算出の処理もよりよい精度でよりシンプルに行われうる。また、第１線分は、タンジェンシャル方向の座標軸に傾いて交わる。また、第２線分は、サジタル方向の座標軸に傾いて交わる。これにより、中間点の輝度値の情報を互いに補う複数のエッジプロファイルが容易に得られる。このため、ＬＳＦがより精度よく算出されるようになる。

【0092】

また、各々のチャート要素１２は、凸四角形である。第１線分は、凸四角形のいずれかの辺Ｌ１である。第２線分は、凸四角形の辺のうち辺Ｌ１に隣接する辺Ｌ２である。

【0093】

このような構成により、チャート要素１２の形状が単純であるので、チャート要素１２の検出が容易になる。また、辺Ｌ１の対辺も、辺Ｌ１と同様に第１線分としてＬＳＦの算出に用いることができる。辺Ｌ２の対辺も、辺Ｌ２と同様に第２線分としてＬＳＦの算出に用いることができる。このため、各々のチャート要素１２から取得できる情報が増える。また、対辺の向きは互いに逆であるので、対辺の向きによる誤差要因がキャンセルされうる。したがって、ＬＳＦがより精度よく算出されるようになる。

【0094】

また、複数のチャート要素１２は、地１１の中心Ｐ１を対称点として回転対称に配置される。
また、複数のチャート要素１２は、地１１の中心Ｐ１からの距離が互いに等しい対称位置に配置される２つ以上の対称チャート要素を含む。
このとき、算出工程は、２つ以上の対称チャート要素について、タンジェンシャル方向またはサジタル方向の少なくとも一方のＬＳＦを平均化する処理を含んでもよい。タンジェンシャル方向のＬＳＦの平均化の処理は、例えば複数のチャート要素１２によって算出された複数のタンジェンシャル方向のＬＳＦの算術平均などであってもよい。サジタル方向のＬＳＦの平均化の処理は、タンジェンシャル方向のＬＳＦの平均化の処理と同様に行われてもよい。
また、算出工程は、２つ以上の対称チャート要素について光学系２のＰＳＦを平均化する処理を含んでもよい。ＰＳＦの平均化の処理は、例えば複数のチャート要素１２によって算出された複数のＰＳＦの算術平均などであってもよい。

【0095】

回転対称な位置におけるＰＳＦは、互いに同様の特性を持つ。このような構成により、複数のチャート要素１２によって同様の特性を持つＰＳＦの測定を行うことができる。この場合に、ＰＳＦの測定に用いられる情報が増える。また、撮像イメージ上の回転位置による誤差要因がキャンセルされうる。したがって、ＰＳＦがより精度よく算出されるようになる。

【0096】

なお、算出工程は、タンジェンシャル方向またはサジタル方向の少なくとも一方の線像分布関数を、単一のガウス関数を用いた関数として算出する処理を含んでもよい。
また、算出工程は、タンジェンシャル方向またはサジタル方向の少なくとも一方の線像分布関数を、非対称で区分的なガウス関数を用いた関数として算出する処理を含んでもよい。

【0097】

このような構成により、座標変換、およびフーリエ変換などの解析的な演算が容易になる。また、ガウス関数をフーリエ変換すると周波数領域のガウス関数が得られるので、ＰＳＦの解析的な関数の取り扱いが容易になる。また、区分的なガウス関数をフーリエ変換すると周波数領域のガウス関数または誤差関数などの解析的な関数が得られるので、ＰＳＦの解析的な関数の取り扱いが容易になる。また、二次元のガウス関数は二次形式の指数関数であるので、アフィン変換などの座標変換の取り扱いが容易になる。

【0098】

また、複数のチャート要素１２は、地１１の中心を対称点として回転対称に配置される。このとき、２つ以上の対称チャート要素のうちの少なくとも一組の色を、互いに異なるものであってもよい。例えば、第１象限Ｑ１に配置されるチャート要素１２の色を黒色とし、第２象限Ｑ２の対応する位置に配置されたチャート要素１２の色を赤色とし、第３象限Ｑ３の対応する位置に配置されたチャート要素１２の色を緑色とし、第４象限Ｑ４の対応する位置に配置されたチャート要素１２の色を青色としてもよい。
このとき、算出工程は、これらの対称チャート要素について光学系２のＰＳＦを対称チャート要素の色ごとに算出する処理を含んでもよい。

【0099】

このような構成により、色ごとに異なるＰＳＦの算出ができるようになる。また、算出工程において、算出部１４は、例えば第２象限Ｑ２のチャート要素１２から取得された赤色に対するＰＳＦを、第１象限Ｑ１の対応する位置、第３象限Ｑ３の対応する位置、および第４象限Ｑ４の対応する位置における赤色に対するＰＳＦとしてもよい。算出部１４は、緑色、および青色などの他の色についても、同様の処理を行ってもよい。これにより、測定チャート１０の回転対称性によって、撮像イメージの広い範囲において色ごとに異なるＰＳＦが算出される。光学系２の光学特性は光の色によって異なりうるので、色ごとのＰＳＦによってより精度のよい補正処理が行われるようになる。

【0100】

実施の形態２．
実施の形態２において、実施の形態１で開示される例と相違する点について特に詳しく説明する。実施の形態２で説明しない特徴については、実施の形態１で開示される例のいずれの特徴が採用されてもよい。

【0101】

図１２は、実施の形態２に係る光学系２のＬＳＦの例を示す図である。

【0102】

図１２において、複数のガウス関数を用いたＬＳＦの例が示される。この例において、算出部１４は、次の式（１２）のように複数のガウス関数を用いた関数としてタンジェンシャル方向のＬＳＦを取り扱う。ここで、σ_ｔ１およびσ_ｔ３は、タンジェンシャル方向のｔ座標が正または０の領域において定義される２つのガウス関数の各々の幅を表す。また、σ_ｔ２およびσ_ｔ４は、タンジェンシャル方向のｔ座標が負の領域において定義される２つのガウス関数の各々の幅を表す。また、ａは、各々の区分において定義される２つのガウス関数のピーク高さの比を表す。

【0103】

【数12】

【0104】

算出工程において、算出部_１４は、幅σ_ｔ１、幅σ_ｔ２、幅σ_ｔ３、幅σ_ｔ４、および比ａなどをパラメータとして決定することで、タンジェンシャル方向のＬＳＦを算出する。算出部１４は、サジタル方向についても同様に、複数のガウス関数を用いた関数としてＬＳＦを算出する。あるいは、算出部１４は、サジタル方向またはタンジェンシャル方向のいずれか一方について、実施の形態１において開示された例のようにＬＳＦを算出してもよい。

【0105】

図１２に示されるように、エッジプロファイルの微分値の裾がガウス関数の裾より重い場合であっても、複数のガウス関数を用いることでより精度よくＬＳＦが算出される。このため、測定装置９は、より精度よくＰＳＦを算出できる。

【0106】

なお、算出部１４は、複数のガウス関数を用いた関数として、複数のガウス関数の線形和によってＬＳＦを算出してもよい。また、算出部１４は、ピーク位置の異なる複数のガウス関数の線形和などによって、非対称なＬＳＦを表してもよい。

【符号の説明】

【0107】

１ 撮像装置、 ２ 光学系、 ３ 処理装置、 ４ 光学レンズ、 ５ 固体撮像素子、 ６ 光軸、 ７ 演算部、 ８ 記憶部、 ９ 測定装置、 １０ 測定チャート、 １１ 地、 １２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ チャート要素、 １３ 検出部、 １４ 算出部、 １５ マーカ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】