專利名稱：圖像處理裝置、攝像裝置、評價裝置、圖像處理方法以及光學系統評價方法
技術領域：
本發明涉及對由包括衍射光學元件的光學系統而產生的無用衍射光所造成的畫 質劣化了的圖像進行校正的圖像處理裝置、攝像裝置以及圖像處理方法。并且，本發明涉及 對包括衍射光學元件的光學系統中有關不要衍射光的性能進行評價的評價裝置以及光學 系統評價方法。
背景技術：
表面為環狀衍射光柵的衍射光學元件能夠降低像場彎曲、色差(因波長而出現的 成像點偏離)等透鏡像差已是周知技術。這是因為被形成在衍射光學元件的衍射光柵具有 被稱為逆分散性以及異常分散性的特殊性質，以及具有較強的色差校正能力的緣故。包括 衍射光學元件的光學系統與具有和該光學系統同等性能的不包括衍射光學元件的光學系 統(例如僅以非球面透鏡構成的光學系統)相比，能夠減少1至2個光學元件的數量(例 如，透鏡的片數)。因此，包括衍射光學元件的光學系統具有能夠降低制造成本的優點。而 且，包括衍射光學元件的光學系統由于能夠縮短光學距離，因此具有能夠使光學系統變薄 的優點。并且，在包括形成有截面為鋸齒狀的衍射光柵(blazed diffraction grating)或 截面為與鋸齒狀內接的細小的階梯狀的衍射光柵的衍射光學元件的情況下，光學系統能夠 使針對單一波長的光的具有特定級數的衍射效率幾乎成為100%。具體而言，例如一級衍射光的衍射效率為100%的衍射光柵的深度(鋸齒的厚度) 在理論上由以下公式⑴算出。在此，A為波長。并且，d為衍射光柵的深度。并且，n(入) 為折射率，且是波長、的函數。(算式1) 從公式(1)可以明確地知道，隨著波長\的變化，衍射效率成為100%的衍射光 柵深度d的值也發生變化。也就是說，在衍射光柵深度d的值為固定的情況下，指定的波長 (設計波長)\以外的波長\中，衍射效率不成為100%。因此，在大的波長范圍(例如波 長在400nm-700nm左右的可見光區域等)所使用的用于攝像的透鏡中包括衍射光學元件的 情況下，發生不要衍射光。并且，發生的不要衍射光會成為眩光或鬼影，從而使圖像劣化，并 使MTF(Modulation Transfer Function 調制傳遞函數)特性降低。尤其是在單鏡頭的兩 面或光學系統的多個面上形成有衍射光柵的情況下，不要衍射光的發生就會更加顯著。因此，公開了能夠降低衍射效率的波長依賴性的衍射光學元件。圖16示出了衍射 光學元件1000的一個例子，該衍射光學元件1000具有用于降低衍射效率的波長依賴性的 保護膜1003。如圖16所示，在衍射光學元件1000中，在形成有衍射光柵1002的面上被涂 敷或粘著有保護膜1003，該保護膜1003是具有與襯底1001不同的折射率以及折射率分布(refractive indexdispersion)的光學材料。通過該保護膜1003，衍射光學元件1000能夠 抑制不要衍射光的發生。并且在這樣的衍射光學元件1000中，形成有衍射光柵的襯底1001 的折射率和覆蓋在衍射光柵上而被形成的保護膜1003的折射率被設定為規定的條件，據 此，能夠進一步降低衍射效率的波長依賴性。這樣從理論上來看，具有保護膜1003的衍射 光學元件1000在較大的波長范圍內具有高的衍射效率。但是，實際上即使在具有保護膜的衍射光學元件，也會因在成形加工時的衍射光 柵的轉印不完全、襯底以及保護膜材料的折射率調整的偏離等而發生不要衍射光。并且，即使在衍射效率高的情況下，當拍攝對象以非常強且非常耀眼的光源被拍 攝時，由于不要衍射光的亮度的絕對值變大，因此，在與本應不存在拍攝對象的位置相對應 的亮度值飽和的拍攝對象的周邊形成了像。即，例如在夜間等黑暗的背景中燈光等較亮的 物體被拍攝的情況等，拍攝對象與拍攝對象的周邊的對比較大的情況下，由不要衍射光所 導致的畫質劣化問題就會變得顯著。因此，以往曾經公開了一種去除不要衍射光的像的方法，該方法是從利用衍射光 學元件的攝像裝置而拍攝的圖像中的不要衍射光的像(以下僅稱為不要衍射光像)的二維 點擴散中，利用最小二乘法來求不要衍射光像的亮度值，從而去除不要衍射光像(例如，參 照專利文獻1)。并且，還公開了利用拍攝同一拍攝對象的兩張圖像來去除不要衍射光像的方法 (例如，參照專利文獻2)。在專利文獻2所記載的方法中，首先，在被拍攝的圖像(第一格) 中存在亮度值飽和的像素的情況下，拍攝與第一格相同的拍攝對象(第二格)，以使該像素 的亮度值成為不飽和。之后，利用在拍攝第二格時的曝光時間的調整值來求不要衍射光像 的亮度值，以此來去除在第一格所拍攝的圖像中包含的不要衍射光像。而且，還公開了在復印機、傳真機裝置中利用表示亮度值的級數分布的直方圖來 檢測閾值，以此來去除背景色或者背面信息部分的方法(例如，參照專利文獻3)。專利文獻專利文獻1日本特開2005-167485號公報專利文獻2日本特開2000-333076號公報專利文獻3日本特開2001-94804號公報但是，在專利文獻1的方法中，由于是利用最小二乘法來算出不要衍射光像的亮 度值的，因此會出現被算出的不要衍射光像的亮度值和實際的不要衍射光像的亮度值發生 偏差的情況。例如，透鏡的色差大的情況下，不要衍射光像會出現分布不均勻，呈星狀擴散。 并且，在拍攝復雜的形狀的拍攝對象的情況，以及在拍攝噪聲多的圖像的情況等，不要衍射 光像的分布則會出現不均勻。像這樣不要衍射光像的分布出現不均勻的情況下，在利用最 小二乘法的專利文獻1的方法中，由于很難正確地估算不要衍射光像的亮度值，因此不能 將不要衍射光像去除干凈。并且，在專利文獻2的方法中，由于需要對同一拍攝對象進行兩次拍攝，因此在處 理上花費時間。并且，通過專利文獻2的方法求出的不要衍射光像的亮度值由于是不要衍 射光像的分布估算，因此與實際的不要衍射光像的亮度值有偏差。并且，在拍攝動態的拍攝 對象的情況下，由于以幾乎相同的條件對同一拍攝對象進行兩次拍攝是比較困難的，因此 不用利用專利文獻2的方法。也就是說，專利文獻2的方法不能用于動態的被拍攝對象。
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并且，專利文獻3的方法是以去除復印機的背景色、背面信息等較低亮度的圖像 為目的的方法，該方法沒有考慮去除亮度較高的圖像的問題。并且，由于圖像全體被作為了 評價對象，因此，低亮度的拍攝對象的圖像就有可能被誤刪除。
發明內容
因此，本發明鑒于上述的問題，目的在于提供一種圖像處理裝置、攝像裝置等，其 能夠在不受不要衍射光像的形狀的限制的情況下，高精確地對因不要衍射光而導致的畫質 劣化了的圖像進行校正，所述不要衍射光是由具有衍射光學元件的光學系統產生的。為了達成上述的目的，本發明所涉及的圖像處理裝置，對因包括衍射光學元件的 光學系統所產生的不要衍射光而使畫質劣化了的圖像進行校正，該圖像處理裝置包括評 價區域設定部，從構成所述圖像的多個像素中檢測飽和像素，并將包括檢測出的飽和像素 的所述圖像的一部分區域設定為評價區域，所述飽和像素是指亮度值飽和的像素；像素數 算出部，算出被設定的所述評價區域中所包含的像素的各個亮度值的像素數；第一亮度值 確定部，根據在將被算出的所述像素數按照亮度值的大小的順序進行排列時的所述像素數 的推移，確定第一亮度值，該第一亮度值示出所述不要衍射光的像的上限亮度；第二亮度值 確定部，確定第二亮度值，該第二亮度值是與所述圖像的背景相對應的亮度值；以及校正 部，針對所述評價區域中所包含的像素中亮度比所述第一亮度值的亮度低且比所述第二亮 度值的亮度高的像素，校正亮度值，以使亮度降低。這樣，由于能夠針對包含在周邊存在不要衍射光像得可能性較大的飽和像素的區 域進行圖像的校正，因此能夠降低對不需要校正的拍攝對象進行的誤校正。并且，由于能夠根據評價區域內的各個亮度值的像素數的推移來確定需要校正的 像素的亮度值，因此可以在不受不要衍射光像的形狀的影響下高精確地對圖像進行校正。而且，由于能夠僅使用一張圖像來進行校正，因此即使拍攝對象是動態的情況也 能夠進行校正。并且，最好是，在所述圖像中包含有多個所述飽和像素的情況下，所述評價區域設 定部設定將彼此靠近的所述飽和像素分成組后的飽和像素群，并按被設定的各個飽和像素 群來設定所述評價區域。這樣，即使在拍攝多個拍攝對象的情況下，由于能夠按與各個拍攝對象相對應的 飽和像素群來設定評價區域，因此能夠降低對不需要進行校正的拍攝對象的誤校正。并且，最好是，所述評價區域設定部設定所述評價區域，以使所述飽和像素群越大 所述評價區域就越大。據此，由于能夠按照飽和像素群的大小來設定評價區域，因此能夠對按照飽和像 素群的大小而變大的不要衍射光設定大小恰當的評價區域。這樣，能夠以更高的精確度來 進行校正，并且能夠降低對不需要校正的拍攝對象的誤校正。并且，最好是，所述評價區域設定部，將與所述飽和像素群相對應，并且被包含在 所述不要衍射光的規定衍射級數的衍射光的成像范圍，設定為所述評價區域。據此，由于能夠按照光學系統的特性來設定評價區域，因此所設定的評價區域能 夠確實地包括不要衍射光像所存在的區域，并且不會包括不要衍射光像所不存在的區域。 這樣，能夠以更高的精確度來進行校正，并且能夠降低對不需要校正的拍攝對象的誤校正。并且，由于能夠降低對不要衍射光像所不存在的區域的處理量，因此能夠減輕處理的負荷。并且，也可以是，在按照從亮度高的一側向亮度低的一側來參照所述像素數的推 移的情況下，所述第一亮度值確定部將像素數初次超過規定的像素數時的亮度值確定為所 述第一亮度值。據此，由于能夠按照評價區域內的像素的亮度值分布特性來確定表示不要衍射光 像的上限亮度的第一亮度值，因此能夠在不受不要衍射光像的形狀的影響下高精確地對圖 像進行校正。并且，也可以是，在將所述亮度值設為橫軸、將所述像素數設為縱軸的情況下的所 述像素數的推移中，所述第一亮度值確定部算出在位于向上凸起的頂點上的亮度值中，除 所述飽和像素的亮度值以外亮度最高的亮度值，并將亮度比算出的亮度值的亮度高且比所 述飽和像素的亮度值的亮度低的亮度值確定為所述第一亮度值。據此，由于能夠按照評價區域內的像素的亮度值分布特性來確定表示不要衍射光 像的上限亮度的第一亮度值，因此能夠在不受不要衍射光像的形狀的影響下高精確地對圖 像進行校正。并且，也可以是，所述第二亮度值確定部根據所述評價區域的邊緣部的像素的亮 度值，確定所述第二亮度值。據此，由于能夠在評價區域內利用最不受不要衍射光的影響的像素的亮度值來確 定第二亮度值，因此能夠高精確地確定與背景相對應的亮度值。并且，也可以是，在將所述亮度值設為橫軸、將所述像素數設為縱軸的情況下的所 述像素數的推移中，所述第二亮度值確定部，將位于向上凸起的頂點上的亮度值中的亮度 最低的亮度值確定為所述第二亮度值。據此，由于能夠按照評價區域內的像素的亮度值分布的特性來確定第二亮度值， 因此能夠在不受不要衍射光像的形狀的影響下，高精確地確定與背景相對應的亮度值。并且，也可以是，構成所述圖像的多個像素具有分別與多個波長區域相對應的亮 度值；所述評價區域設定部按所述多個波長區域的每一個波長區域來設定所述評價區域； 所述像素數算出部按所述多個波長區域的每一個波長區域來算出所述像素數；所述第一亮 度值確定部按所述多個波長區域的每一個波長區域來確定所述第一亮度值；所述第二亮度 值確定部按所述多個波長區域的每一個波長區域來確定所述第二亮度值；所述校正部按所 述多個波長區域的每一個波長區域來校正所述亮度值。據此，即使是由包括根據波長而不要衍射光特性不同的衍射光學元件的光學系統 所拍攝的圖像，也能夠高精確地進行校正。并且，也可以是，所述亮度值是僅與指定的波長區域相對應的亮度值。據此，在能夠預先知道只有指定的波長區域的光才會受到不要衍射光的影響較大 的情況下等，能夠僅針對指定的波長區域進行處理，因此能夠減輕處理負荷。并且，也可以是，該圖像處理裝置進一步包括判斷部，判斷所述第二亮度值是否比 規定的閾值小；只有在所述判斷部判斷為所述第二亮度值比規定的閾值小的情況下，所述 校正部才對所述亮度值進行校正。據此，在與飽和像素群所對應的拍攝對象的像不同的拍攝對象的像在評價區域內 發生重疊的情況下，也能夠回避針對該評價區域進行校正，因此能夠降低對不需要校正的拍攝對象的像所進行的誤校正。并且，由于不需要對因背景亮度較高而不能檢測出不要衍射光像的評價區域進行 校正，因此能夠減輕處理的負荷。并且，本發明所涉及的攝像裝置，對因不要衍射光而使畫質劣化了的圖像進行校 正，該攝像裝置包括光學系統，該光學系統包括衍射光學元件；攝像系統，拍攝透過所述 光學系統的光；以及上述圖像處理裝置。據此，能夠作為包括上述圖像處理裝置的攝像裝置來實現。并且，本發明所涉及的評價裝置，對有關包括衍射光學元件的光學系統的不要衍 射光的性能進行評價，該評價裝置包括光源，被設置成與所述光學系統相距規定的距離； 攝像系統，拍攝透過所述光學系統的來自所述光源的光；評價區域設定部，從構成由所述攝 像系統拍攝的所述光源的圖像的多個像素中檢測飽和像素，并將包括檢測出的飽和像素的 所述圖像的一部分區域設定為評價區域，所述飽和像素是指亮度值飽和的像素；像素數算 出部，算出被設定的所述評價區域中所包含的像素的各個亮度值的像素數；第一亮度值確 定部，根據在將被算出的所述像素數按照亮度值的大小的順序進行排列時的所述像素數的 推移，確定第一亮度值，該第一亮度值示出所述不要衍射光的像的上限亮度；第二亮度值確 定部，確定第二亮度值，該第二亮度值是與所述圖像的背景相對應的亮度值；以及評價部， 利用所述評價區域中所包含的像素中亮度比所述第一亮度值的亮度低且比所述第二亮度 值的亮度高的像素的亮度值，對有關所述光學系統的不要衍射光的性能進行評價。據此，由于能夠針對包括在周邊存在不要衍射光像的可能性較高的飽和像素的區 域，進行有關不要衍射光的評價，因此能夠降低將不應該成為評價對象的拍攝對象的像誤 認為是評價對象的可能性。而且，由于能夠根據評價區域內的各個亮度值的像素數的推移來確定需要評價的 像素的亮度值，因此能夠在不受不要衍射光像的形狀的影響下，高精確地進行有關不要衍 射光的評價。而且，由于能夠僅利用一張圖像來進行評價，因此即使拍攝對象是動態的情況，也 能夠進行有關不要衍射光的評價。并且，最好是，所述光源為點光源。據此，由于拍攝對象的像與不要衍射光像的重疊部分變小，因此能夠高精確地對 有關光學系統的不要衍射光的性能進行評價。并且，最好是，進一步包括物鏡，被設置在所述光學系統和所述攝像系統之間，對 由所述光學系統形成的像進行放大。據此，由于能夠對從光學系統得到的像進行放大，因此能夠以更高的精確度來對 有關光學系統的不要衍射光的性能進行評價。通過本發明，能夠對由具有衍射光學元件的光學系統所產生的不要衍射光而導致 的畫質劣化了的圖像進行校正，尤其是能夠在不受不要衍射光像的限制的情況下進行高精 確地校正。
圖1示出了本發明的實施方式1所涉及的攝像裝置的構成。
圖2是示出對因不要衍射光而導致畫質劣化了的圖像進行校正的圖像處理部的 特征性功能構成的方框圖。圖3是用于對由評價區域設定部設定的評價區域進行說明的圖。圖4是由圖像處理部進行處理的流程圖。圖5示出了評價區域內的亮度值的直方圖的一個例子。圖6在模式上示出了在一級光成像面以及二級光成像面上的二級光的成像位置。圖7在模式上示出了在一級光成像面以及零級光成像面上的零級光的成像位置。圖8示出了由本發明的實施方式1所涉及的攝像裝置進行了校正的圖像的一個例子。圖9A示出了不要衍射光像的一個例子。圖9B示出了不要衍射光像的一個例子。圖10示出了本發明的實施方式2所涉及的評價裝置的構成。圖11是示出評價有關不要衍射光的性能的圖像處理部的特征性功能構成的方框 圖。圖12示出了在由本發明的實施例1所涉及的攝像裝置拍攝的B波長區域的圖像 中僅提取了評價區域的圖像。圖13是圖12所示的評價區域內的亮度值的直方圖。圖14示出了由本發明的實施例1所涉及的攝像裝置進行了校正的圖像。圖15示出了由本發明的實施例2所涉及的評價裝置得到的不要衍射光像的亮度 值的累加值和視角的關系的圖表。圖16示出了以往的衍射光學元件的一個例子。
具體實施例方式(實施方式1)以下參照附圖對本發明實施方式1所涉及的攝像裝置進行說明。圖1示出了實施方式1所涉及的攝像裝置100的構成。如圖1所示，攝像裝置100 包括光學系統101、攝像元件105以及圖像處理部110。光學系統101具有光圈102、衍射光學元件103以及折射光學元件104。光學系 統101所具有的衍射光學元件103以及折射光學元件104的數量是按照光學系統的設計目 的而被決定的。并且，本實施方式的光學系統101雖然具有一個衍射光學元件103以及一 個折射光學元件104，但是本發明所涉及的光學系統并非受此數量的限制。例如，光學系統 101也可以具有多個衍射光學元件103以及多個折射光學元件104。光圈102調整入射到攝像元件105的光的量。另外，光圈102的設置位置是按照 光學系統101的設計目的而被決定的。即，光圈102并非像圖1所示那樣必須設置在拍攝 對象一側。光圈102可以被設置在攝像元件105 —側，也可以被設置在衍射光學元件103 以及折射光學元件104之間。衍射光學元件103是利用光的衍射現象的光學元件。具體而言，在衍射光學元件 103的攝像元件105 —側的凸面上形成有同心圓狀的衍射光柵。并且，衍射光學元件103也 可以是平板狀。并且，衍射光柵也可以被形成在平面或凹面上。并且，衍射光柵可以形成在
11衍射光學元件的一個面上，也可以形成在雙面上。并且，如圖16所示，衍射光學元件103可 以是在形成衍射光柵的面上被涂敷或粘著有保護膜的衍射光學元件，所述保護膜是具有與 襯底不同的折射率以及折射率分布的光學材料。折射光學元件104例如是凸透鏡、凹透鏡等，并按照光學系統的設計目的被設置 在衍射光學元件103的前后。攝像元件105是攝像系統的一個例子，例如具有CCD (Charge CoupledDevice 電 荷華禹合元件)、CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor 金屬氧化物半導體元 件)等固體攝像元件。攝像元件105將透過光學系統101的來自拍攝對象的光轉換為電信號。圖像處理部110例如由CPU (中央處理單元Central Processing Unit)、存儲器、 系統LSI等構成。圖像處理部110針對根據來自攝像元件105的電信號而得到的圖像，進 行因不要衍射光而劣化了的畫質的校正。并且，不要衍射光是由衍射光學元件而產生的衍 射光的一部分，并且是指與通過設計而事先決定的衍射級數(設計衍射級數)不同的衍射 級數的衍射光。并且，圖1所示的拍攝對象120是由拍攝裝置100拍攝的拍攝對象的一個例子。拍 攝對象120包括強光光源121a、121b以及物體123。圖2是示出對因不要衍射光而畫質劣化了的圖像進行校正的圖像處理部110的特 征性功能構成的方框圖。如圖2所示，攝像裝置100所具有的圖像處理部110包括評價區域設定部111、 像素數算出部112、第一亮度值確定部113、第二亮度值確定部114、判斷部115以及校正部 116。評價區域設定部111從構成圖像的多個像素中檢測飽和像素，該飽和像素是指亮 度值飽和的像素。在此，亮度值是對表示光的強度的亮度進行數值化后得到的值。并且，在 光由多個波長區域構成的情況下，亮度值則是對表示每個波長區域的光的強度的亮度進行 數值化后而得到的值。并且，在本實施例中所記載的是亮度越高亮度值就越大的情況。并 且，飽和像素是指亮度最高的像素，例如在亮度值以256個灰度等級(0-255)來表示的圖像 的情況下則是指亮度值為“255”的像素。并且，例如飽和像素也可以是亮度值在規定閾值 (例如“250”、“240”等)以上的像素。并且，評價區域設定部111將包括檢測出的飽和像素的圖像的一部分區域設定為 評價區域。評價區域設定部111在圖像中包括多個飽和像素的情況下，設定彼此相鄰的飽 和像素被分組后的飽和像素群，并按照被設定的飽和像素群來設定評價區域。并且，評價區域設定部111將評價區域設定為飽和像素群越大評價區域就越大。 這是因為飽和像素群的大小越大，該飽和像素群周邊所出現的不要衍射光像的大小就越大 的緣故。具體而言，評價區域設定部111將與飽和像素群對應，并且不要衍射光中所包含 的規定的衍射級數的衍射光的成像范圍設定為評價區域。詳細待后述。并且，評價區域設 定部111也可以僅將針對飽和像素群的大小乘以預先規定的比例系數后的大小設定為評 價區域。像素數算出部112算出評價區域中所包含的像素的各個亮度值的像素數。
第一亮度值確定部113根據在將由像素數算出部112算出的像素數按照亮度值的 大小來排順序的情況下的像素數的推移，來確定表示不要衍射光像的上限亮度的第一亮度值。具體而言，例如第一亮度值確定部113在從亮度高的一側向亮度低的一側來參照 像素數的推移的情況下，將初次超過規定的像素數時的亮度值設定為第一亮度值。在此，超 過規定的像素數時的亮度值是指，像素數從比規定的像素數少變化為比規定的像素數多時 的亮度值。第二亮度值確定部114確定第二亮度值，該第二亮度值是與圖像的背景相對應的 亮度值。具體而言，第二亮度值確定部114根據評價區域邊緣部分的像素的亮度值來確定
第二亮度值。判斷部115判斷第二亮度值是否比規定閾值小。校正部116僅在由判斷部115判斷為第二亮度值比規定閾值小的情況下，針對評 價區域中所包含的像素中亮度比第一亮度值的亮度低且比第二亮度值的亮度高的像素進 行校正，以使得被校正的像素的亮度比校正前的亮度值的亮度還要低。圖3是用于說明由評價區域設定部111設定的評價區域的圖。另外，在圖3所示 的圖像130a中，以黑色表示最高亮度，以白色表示最低亮度。圖3所示的圖像130a是利用包括衍射光學元件的光學系統在黑暗中拍攝強光光 源121a、121b和物體123時的圖像的一個例子。由于光源121a、121b是強光，因此分別與光 源121a、121b相對應的圖像，即拍攝對象圖像131a、131b的亮度值飽和。并且，在該拍攝對 象圖像131a、131b的周邊存在不要衍射光像132a、132b。像這種不要衍射光像132a、132b 是在拍攝強光光源等亮度高的拍攝對象的情況下，或者是在增加曝光時間或增益時進行拍 攝的情況下，能夠在亮度值為飽和的拍攝對象圖像的周邊被檢測到。與此相比，在亮度低的物體123所對應的圖像，即拍攝對象圖像133的周邊檢測不 到不要衍射光像。這是因為拍攝對象圖像的亮度值越大不要衍射光像的亮度值就越大的緣 故。也就是說，亮度值小的拍攝對象圖像所對應的不要衍射光像由于亮度值變得非常小因 此不能被檢測到。在這樣的圖像130a中，評價區域設定部111針對作為亮度值為飽和的像素(飽和 像素)的組的拍攝對象圖像131a、131b (飽和像素群)，分別設定評價區域134a、134b。如 圖3所示，評價區域設定部111進行設定，以使評價區域134a、134b內包含不要衍射光像 132a、132b。另外，對于詳細的設定方法待后述。以下，對具有以上所述構成的攝像裝置100的圖像處理部110的各種工作進行說明。圖4是圖像處理部110進行的處理的流程圖。首先，評價區域設定部111從構成圖像的多個像素中檢測亮度值為飽和的像素， 即檢測飽和像素(步驟S101)。之后，評價區域設定部111設定飽和像素群，該飽和像素群是通過對被檢測出來 的飽和像素中彼此相鄰的飽和像素進行分組而得到的。另外，“相鄰”是指存在于預先規定 的像素數(例如，1個像素、4個像素、8個像素等)以內的范圍中。也就是說，在預先規定的 像素數為1個像素的情況下，與某飽和像素相鄰的像素為飽和像素時，評價區域設定部111
13將這些飽和像素作為同一個飽和像素群來編組。具體而言，評價區域設定部111將構成圖3所示的拍攝對象圖像131a、131b的像 素的每一個作為飽和像素來檢測。而且，評價區域設定部111將作為彼此相鄰的飽和像素 的拍攝對象圖像131a作為第一飽和像素群來設定。同樣，評價區域設定部111將拍攝對象 圖像131b作為第二飽和像素群來設定。之后，評價區域設定部111選擇一個被設定了的飽和像素群(步驟S103)。具體而 言，例如選擇上述的第一飽和像素群。之后，評價區域設定部111設定符合被選擇的飽和像素群的大小的評價區域(步 驟S104)。具體而言，評價區域設定部111設定評價區域，以使得飽和像素群越大評價區域 就越大。以下，利用圖3所示的圖像130a對步驟S104的處理進行具體說明。在步驟S103第一飽和像素群(拍攝對象圖像131a)被選擇了的情況下，評價區域 設定部111利用拍攝對象圖像131a的面積來算出拍攝對象圖像131a的大小。例如，評價 區域設定部111通過將拍攝對象圖像131a假定為圓形，從而將與拍攝對象圖像131a的面 積相對應的圓的直徑作為拍攝對象圖像131a的大小來算出。并且，評價區域設定部111利 用被算出的拍攝對象圖像131a的大小，將不要衍射光中所包含的規定的衍射級數的光的 成像范圍設定為評價區域134a。在此，評價區域設定部111設定評價區域134a，以使評價 區域134a的中心與拍攝對象圖像131a的中心一致。以后將詳細說明不要衍射光中所包含 的規定的衍射級數的光的成像范圍。另外，在步驟S103第二飽和像素群(拍攝對象圖像131b)被選擇的情況下，評價 區域設定部111與上述同樣，在拍攝對象圖像131b的周邊設定評價區域134b。這樣，評價區域設定部111設定包含不要衍射光像132a、132b，而不包含拍攝對象 圖像133的評價區域134a、134b。返回到圖4的流程圖進行說明。之后，像素數算出部112算出被設定的評價區域中所包含的像素的各個亮度值的 像素數(步驟S105)。之后，第一亮度值確定部113根據將被算出的像素數按照亮度值的大小的順序 而被排列時的像素數的推移，確定作為不要衍射光像的亮度值的上限值的第一亮度值 Imax (步驟 S106)。以下，利用圖5對步驟S105以及步驟S106的處理進行具體說明。圖5示出了評價區域內的亮度值的直方圖的一個例子。在步驟S103第一飽和像素群被選擇的情況下，像素數算出部112算出圖3所示的 評價區域134a中所包含的像素的各個亮度值的像素數。并且，像素數算出部112例如制作 圖5所示的亮度值的直方圖140。在此，亮度值的直方圖是橫軸為亮度值，縱軸為像素數的 圖表。也就是說，直方圖140示出了按照亮度值的大小順序而被排列了的像素數的推移。接著，如直方圖140所示，在從亮度值大的一側(右側)向小的一側(左側)來參 照像素數的推移的情況下，第一亮度值確定部113將像素數初次超過規定像素數“10”之時 的亮度值確定為第一亮度值Imax。如圖5所示，像以上這樣被確定的第一亮度值Imax與不 要衍射光像132a的亮度值的上限值相對應。在此，規定的像素數可以不必是“10”。在直方 圖140中噪聲較多的情況下，由于不要衍射光像132a的亮度值的上限值較高，因此會出現
14誤檢測。為了防止這一問題，可以選擇大一些的值來作為規定的像素數。直方圖140的噪 聲在評價區域的圖像出現亮度不均一的情況下，或者在拍攝復雜的形狀或亮度的拍攝對象 的情況下容易發生。關于噪聲的發生量，通過對直方圖140進行傅立葉變換，就可以作為高 頻而被檢測出來，因此能夠判斷噪聲的大小，據此能夠決定規定的像素數。并且，需要注意 的是，作為規定的像素數而被設定的值若過大，則不要衍射光像132a的亮度值的上限值就 會過小，從而會造成不要衍射光像132a不能被完全去除。在考慮到這些問題的基礎上，規 定的像素數的決定方法，例如可以設定為與不要衍射光像132a相對應的峰值143的像素數 的一半或1/10。在此，對像上述這樣確定了的第一亮度值Imax與不要衍射光像132a的亮度值的 上限值相對應的理由進行說明。—般而言，因不要衍射光而畫質降低成為問題的圖像是，在黑暗中拍攝非常明亮 的拍攝對象的情況下的圖像。其原因是，即使在不要衍射光像的亮度值小的情況下，由于不 要衍射光像和背景的對比度變大，因此圖像內的不要衍射光像在視覺上比較顯著。像這樣 在黑暗中拍攝了非常明亮的拍攝對象的圖像的情況下，如圖5所示，與亮度值飽和的拍攝 對象圖像131a對應的峰值142、與不要衍射光像132a對應的峰值143、以及與背景對應的 峰值141這3個像素數的峰值被檢測出的情況比較多。并且，與拍攝對象圖像131a對應的 峰值142的亮度值和與不要衍射光像132a對應的峰值143的亮度值之間的亮度值的像素 數，在0近旁的情況比較多。因此，在將像素數的推移從高亮度側向低亮度側參照的情況 下，能夠將超過規定的像素數時的亮度值作為第一亮度值Imax來檢測，該第一亮度值Imax 是不要衍射光像132a的最大亮度值。另外，在直方圖中噪聲較多的情況下，最好是第一亮度值確定部113在對像素數 的推移進行移動平均等平均化處理之后，再確定第一亮度值Imax。返回到圖4的流程圖進行說明。接著，第二亮度值確定部114利用評價區域的邊緣部的像素的亮度值，算出該評 價區域的背景的亮度值。于是，第二亮度值確定部114將算出的亮度值確定為第二亮度值 Imin (步驟S107)。具體而言，評價區域的背景的亮度值是，將與矩形的評價區域的四個頂 點的位置相對應的像素的亮度值的平均值作為第二亮度值Imin來確定。接著，判斷部115判斷被確定的第二亮度值Imin是否比規定閾值小(步驟S108)。在此，在第二亮度值Imin比規定閾值小的情況下(步驟S108的是)，校正部116 對評價區域中所包含的像素中的亮度值比第一亮度值Imax小且比第二亮度值Imin大的像 素的亮度值進行校正(步驟S109)。也就是說，校正部116將亮度值比第一亮度值Imax小 且比第二亮度值Imin大的像素作為構成不要衍射光像的像素來處理，通過校正該像素的 亮度值，從而對因不要衍射光而畫質劣化了的圖像進行校正。例如，校正部116將亮度值比 第一亮度值Imax小且比第二亮度值Imin大的所有像素的亮度值校正為第二亮度值Imin， 以使得亮度比校正前的亮度值的亮度低。并且，校正部116還進行使校正后的評價區域內 的圖像和評價區域周邊的圖像的邊界變得模糊的處理。具體而言，例如校正部116進行該 邊界周邊的像素的亮度值平均化以及高斯濾波等處理。據此，能夠降低校正了評價區域內 的圖像后的評價區域的邊界上的亮度的差。另一方面，在第二亮度值Imin比規定閾值大的情況下(步驟S108的否)，校正部116在步驟S109不進行校正。在這種情況下，由于其他的拍攝對象圖像有可能與在步驟 S103被選擇的飽和像素群所對應的拍攝對象圖像重疊，因此校正部116對評價區域不進行 校正。這樣，能夠減少校正部116對拍攝對象圖像的誤校正。并且，由于背景的亮度高，不 要衍射光像就不能被檢測出來，對于這樣的評價區域，校正部116可以不進行校正，這樣能 夠減輕處理的負荷。并且，規定閾值可以是在估計使用環境后，被設定為預先決定的值。例如可以是 255灰度等級的一半即128，也可以是1/3即85。并且，規定閾值可以不必利用預先決定的 固定值，可以按照使用環境來自動決定。例如，在夜間攝影等圖像整體比較暗的情況下(在 直方圖中的分布偏向于低亮度一側的情況等)，由于不應該被消去的拍攝對象的像重疊的 可能性較低，因此可以將規定閾值設定得大些。相反，在圖像整體比較明亮得情況下(在直 方圖中的分布偏向于高亮度一側的情況等)，由于不應該被消去的拍攝對象的像重疊的可 能性較高，因此可以將規定閾值設定得小些。在這種情況下，由于拍攝對象的像具有一定的 亮度，因此即使不要衍射光像重疊也不會顯著，所以不去除不要衍射光像也不會成為問題。 在這種情況下的規定閾值的決定方法可以是對圖像上的全體像素的亮度的總和進行累加， 并按照這個值來決定。接著，評價區域設定部111判斷在步驟S102被設定的飽和像素群的全體是否在步 驟S103被選擇(步驟S110)。在此，在所有的飽和像素群沒有被選擇的情況下(步驟S110 的否)，評價區域設定部111選擇還沒有被選擇的飽和像素群(步驟S103)。另一方面，在 所有的飽和像素群被選擇的情況下(步驟S110的是)，結束處理。以下利用圖6以及圖7，對評價區域設定部111作為評價區域而設定的不要衍射光 中所包含的規定的衍射級數的光的成像范圍進行說明。并且，以下對設計衍射級數的光為 一級光的情況進行說明。圖6在模式上示出了一級光成像面152以及二級光成像面153中二級光成像的位 置。來自大小為1的拍攝對象151的光在透過入瞳直徑為D的光學系統155時而產生的一 級光以及二級光成像于一級光成像面152以及二級光成像面153。并且，由于設計衍射級數 為“1”，因此設置攝像元件105，以使攝像面與一級光成像面152 —致。在此，在將一級光的焦距設為n，二級光的焦距設為f2，在二級光成像面153的二 級光圖像的大小設為y22，在一級光成像面152的二級光圖像的大小設為y21，在一級光城 西成像面152的一級光圖像的大小設為yll，一級光成像面152和二級光成像面153的距離 設為L21，入瞳直徑設為D的情況下，以下的關系式成立。(算式2) fy22="^y … (2)
r n D+y22 _ y2丨一 y22m---------…{JJL2] = f, - f2… (4)整理上述的公式⑵、(3)以及(4)，可以得到以下的公式(5)。(算式3)
y2] = yn + 1 2 D… (5)一級光焦距fl、二級光焦距f2以及入瞳直徑D是預先可以獲得的系數。因此，在 二級光作為不要衍射光起主導作用的情況下，評價區域設定部111將一個邊的長為y21的 矩形區域視為二級光的成像范圍，并將該矩形區域設定為評價區域。圖7在模式上示出了在一級光成像面152以及零級光成像面154中的零級光成像 的位置。在此，在將一級光的焦距設為n，零級光的焦距設為fO，在零級光成像面154的零 級光圖像的大小設為yoo，在一級光成像面152的零級光圖像的大小設為yOl，在一級光成 像面152的一級光圖像的大小設為yll，入瞳直徑設為D的情況下，與上述同樣，可以推導出 以下的公式(6)。(算式4)
f 一 f y0, = yn+-V^D … (6)因此，在零級光作為不要衍射光起主導作用的情況下，評價區域設定部111將一 個邊的長為yOl的矩形區域視為零級光的成像范圍，并將該矩形區域設定為評價區域。這樣，由于評價區域設定部111能夠按照飽和像素群的大小以及光學系統101的 特性來設定評價區域，因此所設定的評價區域是包括不要衍射光像所存在的區域且不包括 不要衍射光像所不存在的區域。這樣，攝像裝置100能夠減少對不需要校正的拍攝對象所 進行的誤校正。并且，由于攝像裝置100能夠減少對不要衍射光像所不存在的區域進行處 理的處理量，因此減輕了處理負荷。并且，在作為不要衍射光起主導作用的衍射級數不明確的情況下，評價區域設定 部111對有可能成為候補的多個衍射級數的每一個算出在一級光成像面152的圖像的大 小，可以將被算出的圖像的大小中最大圖像的大小設為評價區域的大小。并且，評價區域設定部111沒有必要使評價區域的大小與通過上述公式(5)或公 式(6)得到的圖像的大小嚴密保持一致。為了使不要衍射光像存在于評價區域外的可能性 降低，評價區域設定部111例如可以在通過上述公式(5)或公式(6)得到的圖像的大小上 加上規定的常數，并將該加上規定的常數以后的大小設為評價區域的大小。如以上所述，本實施方式的攝像裝置100能夠從包含不要衍射光像的圖像中去除 不要衍射光像。圖8示出了攝像裝置100進行校正后的圖像的一個例子。在圖8所示的圖像130b 中，與圖3同樣，最高亮度以黑色表示，最低亮度以白色表示。并且，圖像130b是圖3所示 的圖像130a被校正時的圖像。如圖8所示，本實施方式的攝像裝置100由于能夠對包括不要衍射光像存在于周 邊的可能性較高的飽和像素的區域進行圖像的校正，因此能夠降低對不需要校正的拍攝對 象圖像進行的誤校正。即，攝像裝置100不是去除亮度值與不要衍射光像132a、132b的亮 度值接近的拍攝對象圖像133，而是能夠僅去除不要衍射光像132a、132b。并且，攝像裝置100即使在拍攝多個拍攝對象的情況下，也能夠按照與各個拍攝 對象對應的飽和像素群來設定評價區域，因此能夠降低對不需要校正的拍攝對象的誤校
17正。具體而言，由于攝像裝置100能夠針對拍攝對象圖像131a、131b分別設定評價區域 134a、134b，因此能夠降低去除拍攝對象圖像133的可能性。并且，由于攝像裝置100能夠根據評價區域內的各個亮度值的像素數的推移來確 定需要校正的像素的亮度值，因此能夠在不受不要衍射光像的形狀的影響的情況下高精確 度地對圖像進行校正。具體而言，攝像裝置100能夠按照圖5所示的亮度值分布的特性來 確定第一亮度值。并且，攝像裝置100能夠利用評價區域邊緣的像素的亮度值來確定第二 亮度值，該評價區域邊緣可以考慮為是最不受不要衍射光影響的區域。由于攝像裝置100 能夠利用通過以上這樣被確定的第一亮度值以及第二亮度值來確定需要校正的像素，因此 能夠在不受不要衍射光像的形狀的影響下高精確度地對圖像進行校正。并且，由于攝像裝置100能夠僅利用一張圖像來進行校正，因此即使拍攝對象是 動態的情況也能夠進行校正。并且，本實施方式所涉及的攝像裝置100不僅在不要衍射光像132a、132b是連續 的圖像的情況下，即使是在飽和圖像群周邊被斷斷續續形成的多個像素群構成的情況下， 也能夠高精確度地對圖像進行校正。具體而言，攝像裝置100即使在不要衍射光像132a、 132b例如是被形成為圖9A所示的同心圓形狀的多個環狀的情況下，也能夠高精確度地對 圖像進行校正。并且，攝像裝置100即使在不要衍射光像132a、132b例如是被劃分為圖9B 所示的放射狀的形狀的情況下，也能夠高精確度地對圖像進行校正。并且，攝像裝置100即 使在不要衍射光像132a、132b是同心圓形狀的多個環狀分別被劃分為放射狀的形狀的情 況下，即成為圖9A和圖9B被組合起來的形狀的情況下，也能夠高精確度地對圖像進行校 正。(實施方式2)以下參照附圖對本發明的實施方式2所涉及的評價裝置進行說明。另外，對于與 實施方式1所涉及的攝像裝置相同的部分賦予相同的符號，并省略說明。圖10示出了實施方式2所涉及的評價裝置200的構成。如圖10所示，評價裝置 200的構成中包括光源221、屏蔽單元222、可動機構223、攝像元件105以及圖像處理部 210。光源221被安裝在可動機構223。并且，光源221被設置在暗室。這樣，通過將光 源221設置在暗室，從而能夠排除光源221以外的光的影響，因此評價裝置200能夠嚴密地 評價有關光學系統101的不要衍射光的性能。屏蔽單元222被設置在光源221和光學系統101之間，具有圓形的開口部。并且， 屏蔽單元222在光源221移動時與光源221 —起移動。這樣，通過設置屏蔽單元222，從而 能夠將拍攝對象視為點光源。由于拍攝對象為點光源，因此拍攝對象圖像和不要衍射光像 重疊的部分變小，所以評價裝置200能夠高精度地評價有關光學系統101的不要衍射光的 性能。可動機構223由XYZ臺(stage)、測微計等構成，能夠任意地設定光源221以及屏 蔽單元222的位置。S卩，評價裝置200能夠以任意的視角來拍攝來自光源221并通過屏蔽 單元222的開口部的光。圖11是示出評價有關不要衍射光的性能的圖像處理部210的特征性功能構成的 方框圖。如圖11所示，本實施方式的圖像處理部210與實施方式1的圖像處理部110的不同之處是，具有評價部216以取代校正部116，以及第二亮度值確定部114的處理中的一部 分不同，除此之外其他的構成要素與實施方式1的圖像處理部110相同。第二亮度值確定部114將光源221在沒有點燈的狀態下拍攝的圖像的亮度值的平
均值確定為第二亮度值。評價部216利用評價區域中所包含的像素中的，亮度比第一亮度值低且比第二亮 度值高的像素的亮度值，來評價有關光學系統101的不要衍射光的性能。具體而言，例如評 價部216利用該像素的亮度值的累加值，來評價有關光學系統101的不要衍射光的性能。并 且，評價部216也可以利用該像素的亮度值和第二亮度值的差的累加值，來評價有關光學 系統101的不要衍射光的性能。而且，評價部216按照與多個視角相對應而被拍攝的圖像，來評價有關光學系統 101的不要衍射光的性能。通過以上所述，由于評價裝置200能夠針對包括不要衍射光像存在于周邊的可能 性高的飽和像素的區域，進行有關不要衍射光的評價，因此能夠降低誤將不應該是評價對 象的拍攝對象圖像視為評價對象的可能性。而且，由于能夠根據評價區域內的各個亮度值的像素數的推移來確定需要評價的 像素的亮度值，因此能夠在不受不要衍射光像的形狀的影響下，高精度地進行有關不要衍 射光的評價。而且，由于能夠僅用一張圖像來進行評價，因此即使拍攝對象是動態的情況下，也 能夠進行有關不要衍射光的評價。并且，評價裝置200也可以在光學系統101和攝像元件105之間設置物鏡。這樣， 能夠使與不要衍射光相對應的圖像放大，因此能夠以更高的精度來評價有關光學系統101 的不要衍射光的性能。并且，包括衍射光學元件103的光學系統101由于波長的影響而不要衍射光的發 生分布以及發生量會不同，因此評價裝置200也可以具有波長帶通濾波器。這樣，評價裝置 200能夠按照波長來評價得到的圖像，因此能夠以更高的精度來評價有關光學系統101的 不要衍射光的性能。而且，波長帶通濾波器可以被設置在光學系統101和光源221之間，也 可以被設置在光學系統101和攝像元件105之間。以上根據實施方式對本發明所涉及的攝像裝置以及評價裝置進行了說明，但是本 發明并非受這些實施方式的限定。只要是不超出本發明的主旨，本領域技術人員能夠想到 的各種針對本實施方式的變形，以及由不同的實施方式中的構成要素的組合而構成的實施 方式均包含在本發明的范圍內。例如，本發明可以作為具有實施方式1的攝像裝置100所具有的圖像處理部110 或者實施方式2的評價裝置200所具有的圖像處理部210的圖像處理裝置來實現。并且，實施方式1的攝像裝置100所具有的圖像處理部110或者實施方式2的評 價裝置200所具有的圖像處理部210也可以針對具有分別與多個波長區域相對應的亮度值 的圖像，按照各個波長區域來進行圖像處理。在這種情況下，評價區域設定部111也可以按 照波長區域來變更評價區域的大小。例如，在光學系統101的G波長區域的衍射效率比R 波長區域以及B波長區域的衍射效率高的情況下，評價區域設定部111可以將G波長區域 的評價區域設定為比R波長區域以及B波長區域的評價區域小。
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這樣，通過圖像處理部110按照波長區域進行圖像處理，即使是包括具有因波長 而不要衍射光的特性不同的衍射光學元件的光學系統所拍攝的圖像，攝像裝置也能夠高精 度地對因不要衍射光造成的畫質劣化進行校正。并且，評價裝置能夠按照波長區域來評價 光學系統的性能，該光學系統是指包括因波長而不要衍射光的特性不同的衍射光學元件的 光學系統。并且，實施方式1以及2中的評價區域設定部111是為了使評價區域的中心和拍 攝對象圖像131a的中心一致而設定評價區域134a的，不過本發明所涉及的攝像裝置以及 評價裝置并非受限于這種攝像裝置以及評價裝置。例如，評價區域設定部111可以按照拍 攝對象的視角來變更評價區域的中心位置。并且，評價區域設定部111也可以按照圖像的 波長區域來變更評價區域的中心位置。這樣，能夠進一步地提高校正以及評價的精確度。并且，實施方式1以及2中的評價區域設定部111為了使圖像處理中的各種運算 變的簡單，而設定了矩形的評價區域134a，不過本發明所涉及的攝像裝置以及評價裝置并 非受限于這種攝像裝置以及評價裝置。例如，評價區域設定部111可以將評價區域的形狀 設定為與飽和像素群的形狀略相似的形狀。在這種情況下，第二亮度值確定部114可以將 位于評價區域的周邊部的像素的亮度值的平均值確定為第二亮度值。這樣，評價區域設定部111通過將評價區域的形狀設定為略與飽和像素群的形狀 相似，從而能夠設定形狀與不要衍射光像的形狀相近的評價區域。這樣，攝像裝置能夠降低 對不需要校正的拍攝對象圖像的誤校正。并且，評價裝置能夠減少將拍攝對象圖像誤認為 是不要衍射光像而進行的光學系統的評價。并且，在將各個亮度值的像素數的推移從亮度高的一側向亮度低的一側參照的情 況下，實施方式1以及2的第一亮度值確定部113是將初次超過規定的像素數時的亮度值 設定為第一亮度值的，不過本發明所涉及的攝像裝置以及評價裝置并非受限于這樣的攝像 裝置以及評價裝置。例如，在將亮度值作為橫軸，將像素數作為縱軸的情況下的所述像素數推移中，第 一亮度值確定部也可以算出在位于向上凸起的位置上的亮度值中算出除去飽和像素的亮 度值以外亮度最高的亮度值，將比算出的亮度值高且比飽和像素的亮度值低的亮度值確定 為第一亮度值。具體而言，第一亮度值確定部113從圖5所示的直方圖的峰值141、142、143 的各自的亮度值中，算出除去與飽和像素的亮度值相對應的峰值142后示出最高亮度的峰 值143的亮度值。并且，第一亮度值確定部113將峰值143的亮度值和飽和像素的亮度值 的中間值確定為第一亮度值。并且，作為中間值的一個例子可以是，第一亮度值確定部113 可以將峰值143的亮度值和飽和像素的亮度值的平均值確定為第一亮度值。即，第一亮度 值確定部113將亮度值比峰值143的亮度值大且比飽和像素的亮度值小的亮度值確定為第 一亮度值。這樣，攝像裝置或評價裝置能夠按照評價區域內的像素的亮度值分布特性，來確 定表示不要衍射光像的上限亮度的第一亮度值，因此，可以在不受不要衍射光像的形狀的 影響下高精度地對圖像進行校正或對光學系統進行評價。并且，實施方式1以及2的第二亮度值確定部114是根據評價區域的邊緣部分的 像素的亮度值來確定第二亮度值的，不過也可以利用亮度值的推移來確定第二亮度值。艮口， 第二亮度值確定部114在亮度值為橫軸，像素數為縱軸的情況下的像素數推移中的向上凸
20起的位置的亮度值中，將亮度最低的亮度值確定為第二亮度值。具體而言，例如，第二亮度 值確定部114將圖5所示的直方圖中的峰值141的亮度值確定為第二亮度值。這樣，第二亮度值確定部114能夠按照評價區域內的像素的亮度值分布的特性來 確定第二亮度值，因此，能夠在不受不要衍射光像的形狀的影響下高精度地確定與背景相 對應的亮度值。并且，實施方式1的攝像裝置100或實施方式2的評價裝置200具備了判斷部，不 過本發明的攝像裝置或評價裝置也可以不必具備判斷部。攝像裝置或評價裝置即使在不 具備判斷部的情況下，也可以根據評價區域內的各個亮度值的像素數的推移來確定需要校 正的像素的亮度值，因此能夠在不受不要衍射光像的形狀的影響下高精度地對圖像進行校 正。并且，在不具備判斷部的情況下，校正部可以在不受第二亮度值的影響的情況下，對具 有從第一亮度值到第二亮度值之間的亮度值的像素的亮度值進行校正。并且，本發明不僅可以作為這樣的攝像裝置或評價裝置來實現，也可以作為將這 樣的攝像裝置或評價裝置所具備的特征性的處理部作為步驟的圖像處理方法或光學評價 方法來實現，也可以將這些處理作為使計算機執行的程序來實現。并且，這樣的程序可以通 過CD-ROM等記錄介質或互聯網等傳輸介質來分發。(實施例)以下利用實施例對本發明進行具體說明。不過，本發明并非受以下的實施例所限定。(實施例1)對本發明的實施例1所涉及的攝像裝置進行說明。本實施例所涉及的攝像裝置100的像素數為640X480像素，并生成亮度為256個 灰度等級的彩色圖像。并且，攝像裝置100通過從被生成的彩色圖像中抽出B波長區域的 成分，從而獲得B波長區域的圖像。本實施例所涉及的攝像裝置100的光學系統101所包含的衍射光學元件103的一 個面上形成有衍射光柵，該衍射光柵被設計成在G波長區域中的衍射效率為100%。因此， 本實施例的光學系統101對于B波長區域的光而言衍射效率不成為100%。S卩，光學系統 101對于B波長區域的光而言產生不要衍射光。圖12示出了在本實施例所涉及的攝像裝置所拍攝的B波長區域的圖像中，僅提取 了評價區域的部分的圖像。并且，圖12所示的圖像是亮度越高(亮度值越大)顏色就越黑。 并且，為了便于理解因不要衍射光而導致的畫質劣化，圖12所示的圖像被施加了、校正。如圖12所示，在本實施例的攝像裝置100所拍攝的B波長區域的圖像中，在高亮 度的拍攝對象圖像331的周邊檢測到低亮度的不要衍射光像332。因此，評價區域設定部111將能夠充分容納不要衍射光像332的較大的矩形區域 設定為評價區域334。具體而言，評價區域334的大小為300X300像素。由于拍攝了被設 置在光軸近旁的拍攝對象，因此，評價區域設定部111設定評價區域334，以使得亮度值飽 和的拍攝對象圖像331的中心和評價區域334的中心一致。圖13是圖12所示的評價區域334內的亮度值的直方圖340。在本實施例中，為了 去除噪聲，像素數算出部112針對算出的像素數，利用相鄰的5個像素進行移動平均處理。 如圖13所示，在直方圖340中能夠分別對與背景相對應的峰值341、與不要衍射光像332相對應的峰值343、以及與亮度值飽和的拍攝對象圖像331相對應的峰值342這三個峰值進行 分離并確認。因此，第一亮度值確定部113將與亮度值飽和的拍攝對象圖像331相對應的峰值 342的亮度值和與不要衍射光像332相對應的峰值343的亮度值的中間值“ 120”確定為不 要衍射光像332的最大亮度值，即第一亮度值Imax。并且，第二亮度值確定部114將評價區域334的四個頂點所分別對應的10X 10像 素的區域中所包含的像素的亮度值的平均值“0. 72”確定為不要衍射光像332的最小亮度 值，即第二亮度值Imin。并且，校正部116將從第二亮度值Imin到第一亮度值Imax之間的亮度值的像素 亮度值校正為第二亮度值Imin。圖14示出了由本實施例所涉及的攝像裝置校正了的圖像。如圖14所示，存在于 圖12所示的評價區域334內的圖像中的，分布不均勻的不要衍射光像332被完全去除。(實施例2)以下，對本發明的實施例2所涉及的評價裝置進行說明。本實施例所涉及的評價裝置200對有關光學系統101的不要衍射光的性能進行了 評價，該光學系統101所包含的衍射光學元件的形成有衍射光柵的面上，被涂敷有保護膜， 該保護膜是具有與襯底不同的折射率以及折射率分布的光學材料。該衍射光學元件由于是 以降低不要衍射光的發生為目的而被制成的光學元件，因此需要高精確度地評價是否按照 設計那樣使不要衍射光的發生降低了。如圖10所示，由于將拍攝對象設為了點光源，因此本實施例中的評價裝置200被 設置在光源221和光學系統101之間，并具備具有圓形的開口部的屏蔽單元222。因此，光 學系統101使從屏蔽單元222的開口部射出的光成像于攝像元件105的拍攝面。并且，評價裝置200包括被設置在光學系統101和攝像元件105之間的物鏡。由該評價裝置200來獲得拍攝對象的像被擴大了的圖像。并且，評價區域設定部 111從獲得的圖像中設定評價區域。在此，被設定的評價區域為300X300像素。并且，評價 區域設定部111設定評價區域，以使評價區域的中心與亮度值為飽和的拍攝對象的像的中 心一致。之后，像素數算出部112與實施例1同樣，算出評價區域內的各個亮度值的像素 數，以作成直方圖。并且，第一亮度值確定部113與實施例1同樣，在該直方圖中，將拍攝對象的像所 對應的峰值的亮度值和不要衍射光像所對應的峰值的亮度值的中間值確定為第一亮度值 Imax。在此被確定的第一亮度值Imax為“118”。并且，第二亮度值確定部114將光源221以不點亮的狀態下所拍攝的圖像的平均 亮度值確定為第二亮度值。在此被確定的第二亮度值Imin為“0. 60”。于是，評價部216累加像素的亮度值，即累加從第二亮度值Imin到第一亮度值 Imax的亮度值。本實施例中的評價裝置200對通過移動光源221而的到的視角0度、10度以及30 度這三個視角的圖像執行上述的處理。圖15是示出通過實施例2的評價裝置200而得到的不要衍射光像的亮度值的累加值和視角之間的關系的圖表。如圖15所示，本實施例的光學系統101在視角越大的情況 下發生的不要衍射光就越多。于是，例如能夠根據被算出的累加值來改善衍射光學元件的 設計。并且，通過判斷被算出的累加值是否在預先規定的閾值以下，從而能夠對被制造的衍 射光學元件進行檢查。 本發明所涉及的圖像處理裝置等，能夠作為可以高精確地對包括衍射光學元件的 光學系統所產生的不要衍射光而使畫質劣化了的圖像進行校正的圖像處理裝置以及攝像 裝置等來利用，例如可以作為數碼相機、數字攝像機、以及便攜電話等來利用。并且，本發明 所涉及的評價裝置等，能夠作為對有關包括衍射光學元件的光學系統的不要衍射光的性能 進行定量評價的評價裝置等來利用，例如可以作為構成光學系統生產流水線的檢查裝置等
來利用。
符號說明
100撮像裝置
101、155光學系統
102光圈
103衍射光學元件
104折射光學元件
202攝像元件
110,210圖像處理部
111評價區域設定值部
112像素數算出部
113第一亮度值確定部
114第二亮度值確定部
115判斷部
116校正部
120、151拍攝對象
121a、121b、221 光源
123物體
130a、130b 圖像
131a、131b、133、331拍攝對象的像
132a、132b、332不要衍射光像
134a、134b、334 評價區域
140,340直方圖
141、142、143、341、342、343 峰值
152 一次光成像面
153 二次光成像面
154零次光成像面
200評價裝置
216評價部
222屏蔽單元
223可動機構
權利要求
一種圖像處理裝置，對因包括衍射光學元件的光學系統所產生的不要衍射光而使畫質劣化了的圖像進行校正，該圖像處理裝置包括評價區域設定部，從構成所述圖像的多個像素中檢測飽和像素，并將包括檢測出的飽和像素的所述圖像的一部分區域設定為評價區域，所述飽和像素是指亮度值飽和的像素；像素數算出部，算出被設定的所述評價區域中所包含的像素的各個亮度值的像素數；第一亮度值確定部，根據在將被算出的所述像素數按照亮度值的大小的順序進行排列時的所述像素數的推移，確定第一亮度值，該第一亮度值示出所述不要衍射光的像的上限亮度；第二亮度值確定部，確定第二亮度值，該第二亮度值是與所述圖像的背景相對應的亮度值；以及校正部，針對所述評價區域中所包含的像素中亮度比所述第一亮度值的亮度低且比所述第二亮度值的亮度高的像素，校正亮度值，以使亮度降低。
2.根據權利要求1所述的圖像處理裝置，在所述圖像中包含有多個所述飽和像素的情況下，所述評價區域設定部設定將彼此靠 近的所述飽和像素分成組后的飽和像素群，并按被設定的各個飽和像素群來設定所述評價 區域。
3.根據權利要求2所述的圖像處理裝置，所述評價區域設定部設定所述評價區域，以使所述飽和像素群越大所述評價區域就越大。
4.根據權利要求3所述的圖像處理裝置，所述評價區域設定部，將與所述飽和像素群相對應，并且被包含在所述不要衍射光的 規定衍射級數的衍射光的成像范圍，設定為所述評價區域。
5.根據權利要求1所述的圖像處理裝置，在按照從亮度高的一側向亮度低的一側來參照所述像素數的推移的情況下，所述第一 亮度值確定部將像素數初次超過規定的像素數時的亮度值確定為所述第一亮度值。
6.根據權利要求1所述的圖像處理裝置，在將所述亮度值設為橫軸、將所述像素數設為縱軸的情況下的所述像素數的推移中， 所述第一亮度值確定部算出在位于向上凸起的頂點上的亮度值中，除所述飽和像素的亮度 值以外亮度最高的亮度值，并將亮度比算出的亮度值的亮度高且比所述飽和像素的亮度值 的亮度低的亮度值確定為所述第一亮度值。
7.根據權利要求1所述的圖像處理裝置，所述第二亮度值確定部根據所述評價區域的邊緣部的像素的亮度值，確定所述第二亮度值。
8.根據權利要求1所述的圖像處理裝置，在將所述亮度值設為橫軸、將所述像素數設為縱軸的情況下的所述像素數的推移中， 所述第二亮度值確定部，將位于向上凸起的頂點上的亮度值中的亮度最低的亮度值確定為 所述第二亮度值。
9.根據權利要求1所述的圖像處理裝置，構成所述圖像的多個像素具有分別與多個波長區域相對應的亮度值；所述評價區域設定部按所述多個波長區域的每一個波長區域來設定所述評價區域； 所述像素數算出部按所述多個波長區域的每一個波長區域來算出所述像素數； 所述第一亮度值確定部按所述多個波長區域的每一個波長區域來確定所述第一亮度值；所述第二亮度值確定部按所述多個波長區域的每一個波長區域來確定所述第二亮度值；所述校正部按所述多個波長區域的每一個波長區域來校正所述亮度值。
10.根據權利要求1所述的圖像處理裝置，所述亮度值是僅與指定的波長區域相對應的亮度值。
11.根據權利要求1所述的圖像處理裝置， 所述不要衍射光的像由多個像素群構成。
12.根據權利要求1所述的圖像處理裝置，該圖像處理裝置進一步包括判斷部，判斷所述第二亮度值是否比規定的閾值小； 只有在所述判斷部判斷為所述第二亮度值比規定的閾值小的情況下，所述校正部才對 所述亮度值進行校正。
13.一種圖像處理方法，對因包括衍射光學元件的光學系統所產生的不要衍射光而使 畫質劣化了的圖像進行校正，該圖像處理方法包括評價區域設定步驟，從構成所述圖像的多個像素中檢測飽和像素，并將包括檢測出的 飽和像素的所述圖像的一部分區域設定為評價區域，所述飽和像素是指亮度值飽和的像 素；像素數算出步驟，算出被設定的所述評價區域中所包含的像素的各個亮度值的像素數；第一亮度值確定步驟，根據在將被算出的所述像素數按照亮度值的大小的順序進行排 列時的所述像素數的推移，確定第一亮度值，該第一亮度值示出所述不要衍射光的像的上 限亮度；第二亮度值確定步驟，確定第二亮度值，該第二亮度值是與所述圖像的背景相對應的 亮度值；以及校正步驟，針對所述評價區域中所包含的像素中亮度比所述第一亮度值的亮度低且比 所述第二亮度值的亮度高的像素，校正亮度值，以使亮度降低。
14.一種程序，對因包括衍射光學元件的光學系統所產生的不要衍射光而使畫質劣化 了的圖像進行校正，該程序使計算機執行以下步驟評價區域設定步驟，從構成所述圖像的多個像素中檢測飽和像素，并將包括檢測出的 飽和像素的所述圖像的一部分區域設定為評價區域，所述飽和像素是指亮度值飽和的像 素；像素數算出步驟，算出被設定的所述評價區域中所包含的像素的各個亮度值的像素數；第一亮度值確定步驟，根據在將被算出的所述像素數按照亮度值的大小的順序進行排 列時的所述像素數的推移，確定第一亮度值，該第一亮度值示出所述不要衍射光的像的上 限亮度；第二亮度值確定步驟，確定第二亮度值，該第二亮度值是與所述圖像的背景相對應的 亮度值；以及校正步驟，針對所述評價區域中所包含的像素中亮度比所述第一亮度值的亮度低且比 所述第二亮度值的亮度高的像素，校正亮度值，以使亮度降低。
15.一種攝像裝置，對因不要衍射光而使畫質劣化了的圖像進行校正，該攝像裝置包括光學系統，該光學系統包括衍射光學元件； 攝像系統，拍攝透過所述光學系統的光；以及 權利要求1所述的圖像處理裝置。
16.一種評價裝置，對有關包括衍射光學元件的光學系統的不要衍射光的性能進行評 價，該評價裝置包括光源，被設置成與所述光學系統相距規定的距離； 攝像系統，拍攝透過所述光學系統的來自所述光源的光；評價區域設定部，從構成由所述攝像系統拍攝的所述光源的圖像的多個像素中檢測飽 和像素，并將包括檢測出的飽和像素的所述圖像的一部分區域設定為評價區域，所述飽和 像素是指亮度值飽和的像素；像素數算出部，算出被設定的所述評價區域中所包含的像素的各個亮度值的像素數； 第一亮度值確定部，根據在將被算出的所述像素數按照亮度值的大小的順序進行排列 時的所述像素數的推移，確定第一亮度值，該第一亮度值示出所述不要衍射光的像的上限 亮度；第二亮度值確定部，確定第二亮度值，該第二亮度值是與所述圖像的背景相對應的亮 度值；以及評價部，利用所述評價區域中所包含的像素中亮度比所述第一亮度值的亮度低且比所 述第二亮度值的亮度高的像素的亮度值，對有關所述光學系統的不要衍射光的性能進行評 價。
17.根據權利要求16所述的評價裝置， 所述光源為點光源。
18.根據權利要求16所述的評價裝置，該評價裝置進一步包括物鏡，被設置在所述光學系統和所述攝像系統之間，對由所述 光學系統形成的像進行放大。
19.一種光學系統評價方法，用于評價裝置，該評價裝置對有關包括衍射光學元件的光 學系統的不要衍射光的性能進行評價，所述評價裝置包括光源，被設置成與所述光學系統相距規定的距離；以及 攝像系統，拍攝透過所述光學系統的來自所述光源的光； 所述光學系統評價方法包括評價區域設定步驟，從構成由所述攝像系統拍攝的所述光源的圖像的多個像素中檢測 飽和像素，并將包括檢測出的飽和像素的所述圖像的一部分區域設定為評價區域，所述飽 和像素是指亮度值飽和的像素；像素數算出步驟，算出被設定的所述評價區域中所包含的像素的各個亮度值的像素數；第一亮度值確定步驟，根據在將被算出的所述像素數按照亮度值的大小的順序進行排 列時的所述像素數的推移，確定第一亮度值，該第一亮度值示出所述不要衍射光的像的上 限亮度；第二亮度值確定步驟，確定第二亮度值，該第二亮度值是與所述圖像的背景相對應的 亮度值；以及評價步驟，利用所述評價區域中所包含的像素中亮度比所述第一亮度值的亮度低且比 所述第二亮度值的亮度高的像素的亮度值，對有關所述光學系統的不要衍射光的性能進行 評價。
20. 一種程序，用于評價裝置，該評價裝置對有關包括衍射光學元件的光學系統的不要 衍射光的性能進行評價， 所述評價裝置包括光源，被設置成與所述光學系統相距規定的距離；以及 攝像系統，拍攝透過所述光學系統的來自所述光源的光； 所述程序使所述評價裝置的計算機執行以下步驟評價區域設定步驟，從構成由所述攝像系統拍攝的所述光源的圖像的多個像素中檢測 飽和像素，并將包括檢測出的飽和像素的所述圖像的一部分區域設定為評價區域，所述飽 和像素是指亮度值飽和的像素；像素數算出步驟，算出被設定的所述評價區域中所包含的像素的各個亮度值的像素數；第一亮度值確定步驟，根據在將被算出的所述像素數按照亮度值的大小的順序進行排 列時的所述像素數的推移，確定第一亮度值，該第一亮度值示出所述不要衍射光的像的上 限亮度；第二亮度值確定步驟，確定第二亮度值，該第二亮度值是與所述圖像的背景相對應的 亮度值；以及評價步驟，利用所述評價區域中所包含的像素中亮度比所述第一亮度值的亮度低且比 所述第二亮度值的亮度高的像素的亮度值，對有關所述光學系統的不要衍射光的性能進行 評價。
全文摘要
提供一種圖像處理裝置等，能夠對因包括衍射光學元件的光學系統所產生的不要衍射光而使畫質劣化了的圖像進行校正。其中包括評價區域設定部(111)，從構成所述圖像的多個像素中檢測飽和像素，并將包括檢測出的飽和像素的所述圖像的一部分區域設定為評價區域，所述飽和像素是指亮度值飽和的像素；像素數算出部(112)，算出被設定的所述評價區域中所包含的像素的各個亮度值的像素數；第一亮度值確定部(113)，根據在將被算出的所述像素數按照亮度值的大小的順序進行排列時的所述像素數的推移，確定第一亮度值，該第一亮度值示出所述不要衍射光的像的上限亮度；第二亮度值確定部(114)，確定第二亮度值，該第二亮度值是與所述圖像的背景相對應的亮度值；以及校正部(116)，針對所述評價區域中所包含的像素中亮度比所述第一亮度值的亮度低且比所述第二亮度值的亮度高的像素，校正亮度值，以使亮度降低。
文檔編號H04N5/232GK101861599SQ200980101018
公開日2010年10月13日 申請日期2009年9月11日 優先權日2008年9月17日
發明者安藤貴真, 是永繼博 申請人:松下電器產業株式會社