JP2005286536A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 通常用途のカラー撮影が可能であると共に、QRコードを読み取る場合など必要に応じて、特定波長域の光のみを用いた解像度の高い撮影を行うことができる撮像装置を実現する。
【解決手段】 この撮像装置は、通常のカラー撮影を行う通常撮影モードと、緑色波長域の撮像信号のみに基づいたモノクロ撮影を行う特定波長撮影モードとを有する。制御部18は、信号処理回路16において、通常撮影モードと特定波長撮影モードとのいずれのモードによる信号処理を行うかの切り替え制御を行う。これにより、通常はR,G,Bの各色によるカラー撮影を行い、QRコードのような細かく密度の高い画像パターンを読み取る場合には、緑色波長域のみを用いた解像度の高いモノクロ撮影を行うような撮影方法が可能となる。
【選択図】 図1
【解決手段】 この撮像装置は、通常のカラー撮影を行う通常撮影モードと、緑色波長域の撮像信号のみに基づいたモノクロ撮影を行う特定波長撮影モードとを有する。制御部18は、信号処理回路16において、通常撮影モードと特定波長撮影モードとのいずれのモードによる信号処理を行うかの切り替え制御を行う。これにより、通常はR,G,Bの各色によるカラー撮影を行い、QRコードのような細かく密度の高い画像パターンを読み取る場合には、緑色波長域のみを用いた解像度の高いモノクロ撮影を行うような撮影方法が可能となる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、カラー撮影機能を有するカメラ付き携帯電話、およびデジタルスチルカメラなどの撮像装置に関する。
近年、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの撮像素子は、非常に小型化および高画素化が進んでいる。このため近年では、小型でありながらも高性能な撮像装置が開発され、急速に普及している。例えば、小型の撮像モジュールを搭載したカメラ付き携帯電話は、近年急速に普及してきている。
カメラ付き携帯電話などでは、撮像素子として例えば単板式のカラーCCDが用いられている。これは、受光面に多数のフォトセンサを平面的に配列すると共に、各フォトセンサに例えば赤(R)、緑(G)、および青(B)色のカラーフィルタを設けたものである。このようなカラーCCDを用いた撮像装置では、R,G,Bの各波長域の光の入射光量に応じて、カラーCCDから各波長域ごとの撮像信号が出力され、それらR,G,Bの撮像信号に基づいてカラー画像が生成される。
このようなカラーCCDを用いたカラー撮影機能を有する撮像装置としては従来、例えば以下の特許文献1に記載のものがある。
特開2000−341700号公報
一般に、カラーCCDを用いた撮像装置において、その撮影レンズは白色光において高い性能が得られるような光学設計がなされている。例えば、R,G,Bの各波長域の光に感度を有するカラーCCDを用いる場合には、R,G,Bの各色について色収差が出ないような光学設計がなされている。しかしながら、特にカメラ付き携帯電話等、小型の撮像装置に取り付けられる撮影レンズの場合、小型化が重要視され、色収差を十分に補正しにくい状況にある。そのため、色のにじみが発生しやすく、特に撮影対象が細かなパターンを有するものである場合に問題となる。
例えば最近では、カメラ付き携帯電話において、QR(Quick Response)コードと呼ばれる2次元バーコードを読み取る機能を備え、QRコードを各種の情報伝達に用いるような利用状況が発生してきている。このQRコードのような細かく密度の高い画像パターンを読み取る場合には、撮影レンズに色収差があることは好ましくない。その一方、QRコードなど、単にコード化された画像を読み取るだけであれば、カラーで撮影する必要が無くモノクロ撮影で十分である。例えばR,G,Bのカラーフィルタを用いるカラーCCDの場合、分光感度は一般に緑色が最も高く、撮影レンズも緑色を中心波長として設計されており、光学的には、緑色波長域に対して高い解像度を有している。このような場合、緑色波長域のみを用いて撮影を行うことができれば、色収差もなく解像度の高い撮影画像を得ることができ、QRコードなどの読み取りに適したものになると考えられる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、通常用途のカラー撮影が可能であると共に、QRコードを読み取る場合など必要に応じて、特定波長域の光のみを用いた解像度の高い撮影を行うことができる撮像装置を提供することにある。
本発明による撮像装置は、カラー撮影機能を有する撮像装置であって、複数の波長域の光に感度を有し、各波長域の光の入射光量に応じて各波長域ごとの撮像信号を出力する撮像素子と、撮像素子からの特定の波長域またはすべての波長域の撮像信号に基づいて、画像データを生成する信号処理回路と、信号処理回路において、すべての波長域の撮像信号に基づいて画像データを生成するか、特定の波長域の撮像信号のみに基づいて画像データを生成するかを切り替え制御する制御手段とを備えたものである。
本発明による撮像装置において、撮像光学系をさらに備え、撮像素子が、撮像光学系の設計中心波長域を含む複数の波長域の光に感度を有し、各波長域の光の入射光量に応じて各波長域ごとの撮像信号を出力し、信号処理回路が、撮像素子からの設計中心波長域またはすべての波長域の撮像信号に基づいて、画像データを生成し、制御手段が、信号処理回路において、すべての波長域の撮像信号に基づいて画像データを生成するか、設計中心波長域の撮像信号のみに基づいて画像データを生成するかを切り替え制御するようにしても良い。
また例えば、緑色波長域の光を中心に設計された撮像光学系を備え、撮像素子が、赤色波長域、緑色波長域、および青色波長域の各色光に対して感度を有し、各色光の入射光量に応じて各色光ごとの撮像信号を出力し、信号処理回路が、撮像素子からの緑色波長域またはすべての波長域の撮像信号に基づいて、画像データを生成し、制御手段が、信号処理回路において、すべての波長域の撮像信号に基づいて画像データを生成するか、緑色波長域の撮像信号のみに基づいて画像データを生成するかを切り替え制御するようにしても良い。
また、マクロ撮影機能を備え、制御手段が、マクロ撮影機能が使用された場合に、特定の波長域の撮像信号のみに基づいた画像データの生成が行われるような切り替え制御を行うようにしても良い。
本発明による撮像装置では、撮像素子が複数の波長域の光に感度を有し、各波長域の光の入射光量に応じて各波長域ごとの撮像信号が出力される。信号処理回路では、撮像素子からの特定の波長域またはすべての波長域の撮像信号に基づいて、画像データが生成される。制御手段は、信号処理回路において、すべての波長域の撮像信号に基づいて画像データを生成するか、特定の波長域の撮像信号のみに基づいて画像データを生成するかを切り替え制御する。これにより、例えば、撮像素子としてR,G,Bの各波長域の光に感度を有するカラーCCDを用いた場合において、通常はR,G,Bの各色によるカラー撮影を行い、QRコードのような細かく密度の高い画像パターンを読み取る場合には、例えば緑色波長域のみを用いた解像度の高いモノクロ撮影を行うような撮影方法が可能となる。
本発明による撮像装置によれば、複数の波長域の光に感度を有し、各波長域の光の入射光量に応じて各波長域ごとの撮像信号を出力する撮像素子と、撮像素子からの特定の波長域またはすべての波長域の撮像信号に基づいて、画像データを生成する信号処理回路と、号処理回路において、すべての波長域の撮像信号に基づいて画像データを生成するか、特定の波長域の撮像信号のみに基づいて画像データを生成するかを切り替え制御する制御手段とを備えるようにしたので、通常用途のカラー撮影が可能であると共に、QRコードを読み取る場合など必要に応じて、特定波長域の光のみを用いた解像度の高い撮影を行うことができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置としてのカメラ付き携帯電話の一構成例を示している。このカメラ付き携帯電話は、撮影レンズ10と、光学フィルタ11と、撮像素子としてのCCD12とを備えている。なお、CCD12に代えて、CMOSなどの他の撮像素子を用いても良い。撮影レンズ10は、光学的に被写体像を形成するためのものである。撮影レンズ10は、例えばマクロ撮影が可能なズームレンズで構成されている。撮影レンズ10による被写体像は、CCD12の受光面上に結像される。光学フィルタ11は、赤外線カットフィルタやローパスフィルタなどで構成され、不要な光をカットし、CCD12に特定波長の光のみを通過させるものである。CCD12は、撮影レンズ10による被写体像に応じた撮像信号を出力するようになっている。
CCD12の受光面には、多数のフォトセンサが平面的に配列されている。フォトセンサには例えば赤(R)、緑(G)、および青(B)色のカラーフィルタが所定の構造で設けられている。このように各色のカラーフィルタを用いて1つのCCD12でカラー撮影を行う方式は単板式と呼ばれるが、プリズムによる色分解光学系を搭載し、各色ごとに専用の撮像素子を配置してカラー撮影を行うような複板式の構成も可能である。
図3は、CCD12単体での分光感度特性の一例を示している。図4には、より詳細な分光感度特性を示す。一般に、携帯電話用のカメラやデジタルスチルカメラに搭載されるカラーCCDの分光感度は、可視光のみならず、人間の目には感度のない1000nm付近までの近赤外領域に対しても感度を持つ。ただし、本実施の形態では、CCD12の直前に設けられた光学フィルタ11によって、例えば近赤外領域の光はカットされる。本実施の形態におけるCCD12は、例えば図4に示したような赤色波長域、緑色波長域、および青色波長域の各色光に対して感度を有し、各色光の入射光量に応じて各色光ごとの撮像信号を出力するようになっている。CCD12は、特に緑色波長域に対して高い分光感度を有している。このため、撮影レンズ10は、この緑色波長域を設計中心として設計されている。
このカメラ付き携帯電話はまた、CDS(Correlated Double Sampler)/AGC(Automatic Gain Control)回路13と、タイミング制御回路14と、A/D(アナログ/デジタル)変換回路15と、信号処理回路16と、画像メモリ17と、制御部18とを備えている。このカメラ付き携帯電話はさらに、カードI/F(インタフェース)21と、メモリカード22と、電話部23と、VRAM(Video Random Access Memory)24と、LCD(液晶表示装置)25と、操作部41と、レンズ駆動部42とを備えている。
CDS/AGC回路13は、CCD12からの撮像信号に含まれるノイズを除去すると共に、その信号レベルが所定のレベルとなるように利得調整を行うための回路である。A/D変換回路15は、撮像信号をR,G,Bのデジタル信号に変換するためのものである。タイミング制御回路14は、タイミング信号を生成し、CCD12、CDS/AGC回路13、およびA/D変換回路15が所定のタイミングで動作するよう制御する。タイミング制御回路14は例えば、CCD12における撮像信号の読み出しタイミングなどを制御する。信号処理回路16は、R,G,Bの各色のデジタル画像信号に各種の信号処理を行い、例えばNTSC方式の映像信号に変換して出力するものである。画像メモリ17は、信号処理回路16から出力された映像信号を記憶するためのものである。
メモリカード22は、撮影した画像データなどを記録するための外部記憶メモリ(例えばスマートメディア)である。カードI/F21は、メモリカード22と本体との間で画像データの送受信を行うためのインタフェースである。電話部23は、電話機能を実現するための回路部である。VRAM24は、LCD25に表示する画像データを一時的に格納するためのものである。LCD25は、電話機能に関する各種メニュー表示のほか、撮影機能によって撮影された画像などを表示する。操作部41は、電話機能に関する各種の操作キー、ならびに撮影機能に関する各種の操作キーおよび操作スイッチなどを有している。操作部41は、撮影モードを切り替えるためのモード選択スイッチ、例えばマクロ撮影モードへの切り替えを指示するマクロ切替スイッチ41Aを有している。レンズ駆動部42は、フォーカス調整やズーミングを行うために撮影レンズ10を駆動するものである。
図2(A),(B)は、信号処理回路16の一構成例を示している。このカメラ付き携帯電話は、通常のカラー撮影を行う通常撮影モードと、緑色波長域の撮像信号のみに基づいたモノクロ撮影を行う特定波長撮影モードとを有している。後述するように、特定波長撮影モードへの移行は、マクロ撮影モードの場合に行われる。図2(A)では、通常撮影モードでの信号の流れが分かるように回路構成を示している。図2(B)では、特定波長撮影モードでの信号の流れが分かるように回路構成を示している。
信号処理回路16は、ラインメモリ31と、ラインマトリックス回路32と、YC変換部33と、エンコーダ34とを有している。ラインメモリ31は、A/D変換回路15から出力されたR,G,Bの各色のデジタル画像信号を、各色ごとに一時的に記憶するものである。ラインマトリックス回路32は、ラインメモリ31からR,G,Bのデジタル画像信号を順次読み出し、色調整などの補正処理を行うものである。YC変換部33は、R,G,Bのデジタル画像信号を輝度信号Yと色差(クロマ)信号Cとに変換するものである。YC変換部33は、輝度信号Yを生成するY処理部33Yと、色差信号Cを生成するC処理部33Cとを有している。エンコーダ34は、YC変換部33から出力された輝度信号Yと色差信号Cとを、例えばNTSC方式の映像信号に変換して出力するものである。
ここで、YC変換部33は、通常撮影モードでは、図2(A)に示したように、R,G,Bの各色のデジタル画像信号のすべてに基づいて輝度信号Yと色差信号Cとを生成するようになっている。図2(A)では、この場合に生成された輝度信号Yと色差信号Cとをそれぞれ、Y(R,G,B),C(R,G,B)と記す。一方、特定波長撮影モードでは、図2(B)に示したように、R,B信号を間引きしてG信号のみに基づいて輝度信号Yと色差信号Cとを生成するようになっている。図2(B)では、この場合に生成された輝度信号Yと色差信号Cとをそれぞれ、Y(G),C(G)と記す。YC変換部33において、いずれのモードによる信号処理を行うかの切り替え制御は制御部18によって行われる。
制御部18は、各部の動作制御を行うためのものであり、CPU(Central Processing Unit)を有して構成されている。制御部18は、信号処理回路16のYC変換部33において、通常撮影モードと特定波長撮影モードとのいずれのモードによる信号処理を行うかの切り替え制御を行う機能を有している。制御部18は、特にマクロ撮影機能が使用された場合に、特定波長撮影モードによる信号処理が行われるような切り替え制御を行うようになっている。
次に、以上のように構成されたカメラ付き携帯電話の撮影に関する動作を説明する。
図5は、このカメラ付き携帯電話における撮影動作の流れを示している。制御部18は、操作部41の撮影開始スイッチ(図示せず)の状態を監視し、使用者による撮影開始の指示がなされたか否かを監視している(ステップS1)。撮影開始スイッチがオンされ、撮影開始の指示がなされた場合(ステップS1;Y)、制御部18は、さらに撮影モードがマクロ撮影モードであるか否かを判断する(ステップS2)。これは例えば、操作部41のマクロ切替スイッチ41Aの状態を監視することでマクロ撮影モードであるか否かを判断することができる。
制御部18は、マクロ撮影モードでないと判断した場合(ステップS2;N)には、通常のカラー撮影を行う通常撮影モードに移行する(ステップS3)。この場合、CCD12は、撮影レンズ10および光学フィルタ11を介して受光面に結像された被写体像に応じた撮像信号を出力する。撮像信号は、CDS/AGC回路13およびA/D変換回路15を経て、R,G,Bの各色のデジタル画像信号に変換され、信号処理回路16に入力される。信号処理回路16では、A/D変換回路15から出力されたR,G,Bの各色のデジタル画像信号を、各色ごとにラインメモリ31に一時的に記憶すると共に、それらの信号を順次読み出し、ラインマトリックス回路32で色調整などの補正処理を行う。次に、YC変換部33において、図2(A)に示したようにR,G,Bの各色のデジタル画像信号のすべてに基づいて輝度信号Yと色差信号Cとを生成する。生成された輝度信号Y(R,G,B)と色差信号C(R,G,B)とが、エンコーダ34に出力される。エンコーダ34は、生成された輝度信号Y(R,G,B)と色差信号C(R,G,B)とを、例えばNTSC方式の映像信号に変換して出力する。信号処理回路16から出力された映像信号は、画像メモリ17に記録される。また、制御部18は、映像信号を、使用者の操作に応じてカードI/F21を介して外部のメモリカード22に出力して記録させたり、LCD25に出力して撮影内容を表示させたりする処理を行う。
一方、制御部18は、マクロ撮影モードである判断した場合(ステップS2;Y)には、緑色波長域の撮像信号のみに基づいたモノクロ撮影を行う特定波長撮影モードに移行する(ステップS4)。この場合、信号処理回路16では、A/D変換回路15から出力されたR,G,Bの各色のデジタル画像信号を、各色ごとにラインメモリ31に一時的に記憶すると共に、それらの信号を順次読み出し、ラインマトリックス回路32で色調整などの補正処理を行う。次に、YC変換部33において、図2(B)に示したようにR,B信号を間引きしてG信号のみに基づいて輝度信号Yと色差信号Cとを生成する。生成された輝度信号Y(G)と色差信号C(G)とが、エンコーダ34に出力される。エンコーダ34は、生成された輝度信号Y(G)と色差信号C(G)とを、例えばNTSC方式の映像信号に変換して出力する。信号処理回路16から出力された映像信号は、画像メモリ17に記録される。また、制御部18は、映像信号を、使用者の操作に応じてカードI/F21を介して外部のメモリカード22に出力して記録させたり、LCD25に出力して撮影内容を表示させたりする処理を行う。
図6は、撮影動作の他の例を示している。図5では、マクロ撮影モードに移行した場合に必ず特定波長撮影モードに移行するものとして説明したが、マクロ撮影モードにおいてもカラー撮影が行えるようにしても良い。図6は、その場合の撮影動作の流れを示している。なお、以下では図5の撮影動作と同じ部分については説明を省略する。
この場合、制御部18は、マクロ撮影モードである判断した場合(ステップS2;Y)に、さらにカラー撮影モードであるか否かを判断する(ステップS21)。これは例えば、操作部41にカラーによるマクロ撮影モードへと切り替えるためのカラーモード切替スイッチを設け、そのカラーモード切替スイッチの状態を監視することでカラー撮影モードであるか否かを判断することができる。制御部18は、マクロ撮影モードでかつ、カラー撮影モードであると判断した場合(ステップS21;Y)には、マクロ撮影でかつカラー撮影を行うカラー・マクロ撮影モードに移行する(ステップS22)。このカラー・マクロ撮影モードでの信号処理動作は、上記した通常撮影モードと同様である。一方、制御部18は、マクロ撮影モードでかつ、カラー撮影モードではないと判断した場合(ステップS21;N)には、上記したモノクロ撮影を行う特定波長撮影モードに移行する(ステップS4)。
以上のようにして、本実施の形態によれば、信号処理回路16において、通常撮影モードと特定波長撮影モードとのいずれのモードによる信号処理を行うかの切り替え制御を行う機能を有しているので、通常はR,G,Bの各色によるカラー撮影を行い、QRコードのような細かく密度の高い画像パターンを読み取る場合には、緑色波長域のみを用いた解像度の高いモノクロ撮影を行うような撮影方法が可能となる。また、本実施の形態による撮像装置は、撮影レンズ10やCCD12自体は、従来からあるものをそのまま使用できるので、低コストで実施しやすい。特に撮影レンズ10として色収差の大きいレンズを使用したとしても、QRコードのような細かく密度の高い画像パターンを読み取ることが可能となる。
[変形例]
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では撮像装置としてカメラ付き携帯電話を例に説明したが、本発明はカメラ付き携帯電話に限らず、デジタルスチルカメラ、およびデジタルビデオカメラなどにも、もちろん適用可能である。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では撮像装置としてカメラ付き携帯電話を例に説明したが、本発明はカメラ付き携帯電話に限らず、デジタルスチルカメラ、およびデジタルビデオカメラなどにも、もちろん適用可能である。
また、上記実施の形態では、光学系の設計中心波長が緑色波長域にあり、その設計中心波長域のみを用いた撮影へと切り替え制御を行う場合について説明したが、設計中心波長域以外の他の赤色または青色波長域のみを用いた撮影へと切り替えるようにしても良い。設計中心波長域以外の波長域を用いた場合、切り替えた際にピント位置のずれが生ずるおそれがあるが、その場合には、制御部18が、切り替え制御に応じてレンズ駆動部42を制御してピント位置のずれを調整するようにすればよい。これは機構的には、通常のフォーカス調整を行う場合と同じであり、容易に実施できる。
また、上記実施の形態では、R,G,Bのカラーフィルタを用いたカラーCCDについて説明したが、これに限らず、例えばマゼンタ(Ma)、イエロー(Ye)、グリーン(G)、およびシアン(Cy)の補色カラーフィルタを用いたカラーCCDに対しても、もちろん適用可能である。
また、上記実施の形態では、マクロ撮影時に特定波長撮影モードに移行するような自動制御を行うようにしたが、マクロ撮影であるか否かにかかわらず、ユーザによる任意の操作で特定波長撮影モードに移行するようにしても良い。例えば操作部41に特定波長撮影モード専用のモード切替スイッチを設け、このモード切替スイッチからの指示に基づき制御部18が、特定波長撮影モードへの切り替え制御を行うようにしても良い。
また、上記実施の形態では、信号処理回路16において、R,G,Bのデジタル画像信号を輝度信号Yと色差信号Cとに変換処理して出力する例を示したが、YC変換を行わずにR,G,B信号のまま出力するようにしても良い。この場合にも、通常の撮影モードではR,G,B信号を出力し、特定波長撮影モードではR,B信号を間引きしG信号のみを出力するような処理を行う。
10…撮影レンズ、11…光学フィルタ、12…CCD、16…信号処理回路、18…制御部、41A…マクロ切替スイッチ、42…レンズ駆動部。
Claims (4)
- カラー撮影機能を有する撮像装置であって、
複数の波長域の光に感度を有し、前記各波長域の光の入射光量に応じて各波長域ごとの撮像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子からの特定の波長域またはすべての波長域の撮像信号に基づいて、画像データを生成する信号処理回路と、
前記信号処理回路において、前記すべての波長域の撮像信号に基づいて前記画像データを生成するか、前記特定の波長域の撮像信号のみに基づいて前記画像データを生成するかを切り替え制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 撮像光学系をさらに備え、
前記撮像素子は、前記撮像光学系の設計中心波長域を含む複数の波長域の光に感度を有し、前記各波長域の光の入射光量に応じて各波長域ごとの撮像信号を出力し、
前記信号処理回路は、前記撮像素子からの設計中心波長域またはすべての波長域の撮像信号に基づいて、画像データを生成し、
前記制御手段は、前記信号処理回路において、前記すべての波長域の撮像信号に基づいて前記画像データを生成するか、前記設計中心波長域の撮像信号のみに基づいて前記画像データを生成するかを切り替え制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 緑色波長域の光を中心に設計された撮像光学系をさらに備え、
前記撮像素子は、赤色波長域、緑色波長域、および青色波長域の各色光に対して感度を有し、前記各色光の入射光量に応じて前記各色光ごとの撮像信号を出力し、
前記信号処理回路は、前記撮像素子からの緑色波長域またはすべての波長域の撮像信号に基づいて、画像データを生成し、
前記制御手段は、前記信号処理回路において、前記すべての波長域の撮像信号に基づいて前記画像データを生成するか、前記緑色波長域の撮像信号のみに基づいて前記画像データを生成するかを切り替え制御する
ようになされていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - マクロ撮影機能を備え、
前記制御手段は、前記マクロ撮影機能が使用された場合に、前記特定の波長域の撮像信号のみに基づいた画像データの生成が行われるような切り替え制御を行う
ようになされていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の撮像装置。
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