JP2008085772A - Curvature of field aberration correcting imaging apparatus and curvature of field aberration correcting method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、像面歪曲収差を補正する撮像装置及び像面歪曲収差補正方法に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus and an image surface distortion correction method for correcting image surface distortion.
撮像光学系を備えた撮像装置において、この撮像光学系が結ぶ像には、像面歪曲収差による影響が生じる。 In an image pickup apparatus including an image pickup optical system, an image formed by the image pickup optical system is affected by image surface distortion.
具体的には、撮像光学系が結ぶ像は、像高(画面中心からの距離)によって像位置が光軸方向にずれているので、このままでは平面被写体を撮影した場合でも、湾曲した面上に像が結ばれることになる。
撮像装置において撮像光学系が結ぶ像を画像情報として取得する撮像素子は、一般的には受光面が平面となっている。このため、上記のように撮像光学系の結像面が湾曲していると、例えば、受光面の周辺部で得られる被写体画像と中心部で得られる被写体画像とのうちのいずれか一方がぼやけてしまい、鮮明な画像情報を取得することが困難である。
Specifically, the image formed by the imaging optical system is shifted in the optical axis direction depending on the image height (distance from the center of the screen), so even if a flat subject is photographed as it is, it remains on the curved surface. The image will be tied.
In general, an image sensor that acquires an image formed by an imaging optical system as image information in an imaging apparatus has a flat light receiving surface. For this reason, if the imaging surface of the imaging optical system is curved as described above, for example, one of the subject image obtained at the periphery of the light receiving surface and the subject image obtained at the center is blurred. Therefore, it is difficult to acquire clear image information.
このような像面歪曲収差を補正する技術としては、例えば特許文献1に記載のズームレンズが知られている。このズームレンズでは、球面レンズの収差を補正するために、高価な非球面レンズを含む複数群のレンズを用いた構成としている。
As a technique for correcting such image surface distortion, for example, a zoom lens described in
しかしながら、このように複数群(枚)のレンズによって構成された撮像光学系は高価であるため、撮像装置のコストが増加してしまう。さらに、このように像面歪曲収差を補正する撮像光学系では、レンズ設計も複雑となるため、撮像装置のコストが増加してしまう。
また、このように複数枚のレンズによって構成された撮像光学系を用いても、像面歪曲収差を完全に補正することは困難であった。
However, since the imaging optical system configured by a plurality of groups (sheets) of lenses is expensive, the cost of the imaging apparatus increases. Further, in the imaging optical system that corrects the image surface distortion as described above, the lens design is complicated, which increases the cost of the imaging apparatus.
Further, even when an imaging optical system constituted by a plurality of lenses is used as described above, it is difficult to completely correct the field distortion.
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、製造コストを抑えながら、撮像光学系の像面歪曲収差を良好に補正して、中心から周縁部まで全体にわたって鮮明な画像情報を取得することができる像面歪曲収差補正撮像装置及び像面歪曲収差補正方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and corrects the image surface distortion of the imaging optical system well while suppressing the manufacturing cost, and acquires clear image information from the center to the periphery. An object of the present invention is to provide an image plane distortion correction imaging apparatus and an image plane distortion correction method that can be performed.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、撮像光学系と、該撮像光学系により結ばれた像を画像情報として取得する撮像素子と、前記撮像光学系の光軸方向での該撮像光学系と前記撮像素子との相対距離を変化させる駆動装置と、前記駆動装置の動作を制御して前記撮像光学系と前記撮像素子との前記相対距離を変更するとともに、該相対距離を変えて、前記撮像素子による画像情報の取得を複数回行う制御装置とを有し、前記撮像光学系と前記撮像素子との前記相対距離を変えて前記撮像素子によって取得された複数の画像情報から、それぞれの前記相対距離に応じて設定される領域を切り出した部分画像情報を複数得て、これらの部分画像情報を組み合わせて完成画像情報を生成する画像処理装置とを備える像面歪曲収差補正撮像装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention relates to an imaging optical system, an imaging element that acquires an image formed by the imaging optical system as image information, and a relative distance between the imaging optical system and the imaging element in the optical axis direction of the imaging optical system. And changing the relative distance between the image pickup optical system and the image pickup device, and changing the relative distance to obtain image information by the image pickup device. A plurality of control devices, and set according to each of the relative distances from a plurality of pieces of image information acquired by the imaging device by changing the relative distance between the imaging optical system and the imaging device. An image surface distortion correction imaging apparatus including an image processing apparatus that obtains a plurality of partial image information obtained by cutting out a region and generates completed image information by combining the partial image information.
このように構成される像面歪曲収差補正撮像装置では、駆動装置によって撮像光学系の光軸方向における撮像光学系と撮像素子との相対距離を変化させることができるようになっている。
この像面歪曲収差補正撮像装置では、被写体の撮影を行うにあたって、撮像光学系の光軸方向における撮像光学系と撮像素子との相対距離を変えて複数の画像情報を撮影する。
具体的には、この像面歪曲収差補正撮像装置では、画像情報の少なくとも一部でピントが合う範囲内で、撮像光学系と撮像素子との光軸方向の相対距離を変えて複数回の撮影を行う。
In the image plane distortion correction imaging apparatus configured as described above, the relative distance between the imaging optical system and the imaging element in the optical axis direction of the imaging optical system can be changed by the driving device.
In this image plane distortion correction imaging apparatus, when photographing a subject, a plurality of pieces of image information are photographed by changing the relative distance between the imaging optical system and the imaging element in the optical axis direction of the imaging optical system.
Specifically, in this image plane distortion correction imaging apparatus, imaging is performed a plurality of times by changing the relative distance in the optical axis direction between the imaging optical system and the imaging element within a range in which at least a part of the image information is in focus. I do.
このようにして得られた画像情報では、例えば、二回の撮影を行った場合、被写体中心部のみピントがあっている第一の画像情報、及び被写体周縁部のみピントがあっている第二の画像情報が得られる。
画像処理装置は、このようにして得られた画像情報から、それぞれ撮像光学系と撮像素子との光軸方向の相対距離に応じた領域(ピントが合っている領域)のみを切り出して部分画像情報を得る。
In the image information obtained in this way, for example, when shooting twice, the first image information in which only the center of the subject is in focus, and the second in which only the periphery of the subject is in focus Image information is obtained.
The image processing apparatus cuts out only the area corresponding to the relative distance in the optical axis direction between the imaging optical system and the imaging element (the focused area) from the image information obtained in this way, and the partial image information. Get.
画像処理装置は、これら部分画像情報を合成することで、被写体の中心から周縁部まで全体にわたってピントが合っている、鮮明な画像情報(完成画像情報)を生成する。
すなわち、この像面歪曲収差補正撮像装置は、撮像光学系が像面歪曲収差を有していても、被写体の中心から周縁部まで全体にわたってピントが合っている、鮮明な画像情報を得ることができる。言い換えれば、この像面歪曲収差補正撮像装置は、撮像光学系を複雑な構成とすることなしに、像面歪曲収差を補正して、被写体の中心から周縁部まで全体にわたってピントが合っている、鮮明な画像情報を得ることができる。
また、本発明にかかる撮像装置では、撮影時には、制御装置によって、撮像光学系と撮像素子との相対距離の調整作業と、撮像素子による撮影とが自動的に行われるので、使用者は、複雑な操作を行うことなく、容易に完成画像情報を得ることができる。
The image processing device generates clear image information (completed image information) that is in focus from the center to the peripheral portion of the subject by combining the partial image information.
That is, this image plane distortion correction imaging apparatus can obtain clear image information that is in focus from the center to the periphery of the subject even if the imaging optical system has image plane distortion. it can. In other words, this image plane distortion correction imaging apparatus corrects the image plane distortion without making the imaging optical system complicated, and is in focus from the center to the periphery of the subject. Clear image information can be obtained.
Further, in the imaging apparatus according to the present invention, the adjustment operation of the relative distance between the imaging optical system and the imaging element and the imaging by the imaging element are automatically performed by the control device at the time of shooting. The completed image information can be easily obtained without performing any operation.
また、本発明は、撮像光学系と、該撮像光学系により結ばれた像を画像情報として取得する撮像素子とを有する撮像装置での像面歪曲収差補正方法であって、前記撮像光学系の光軸方向での該撮像光学系と前記撮像素子との相対距離を変化させ、前記撮像光学系と前記撮像素子との前記相対距離を変えて、前記撮像素子による画像情報の取得を複数回行い、前記撮像光学系と前記撮像素子との前記相対距離を変えて前記撮像素子によって取得された複数の画像情報から、それぞれの前記相対距離に応じて設定される領域を切り出した部分画像情報を得て、これらの部分画像情報を組み合わせて完成画像情報を生成する像面歪曲収差補正方法を提供する。 The present invention also provides an image plane distortion correction method in an image pickup apparatus having an image pickup optical system and an image pickup device that acquires an image connected by the image pickup optical system as image information. The relative distance between the imaging optical system and the imaging element in the optical axis direction is changed, and the relative distance between the imaging optical system and the imaging element is changed, and image information is acquired by the imaging element a plurality of times. Partial image information obtained by cutting out regions set in accordance with the relative distances from a plurality of pieces of image information acquired by the imaging element by changing the relative distance between the imaging optical system and the imaging element is obtained. Thus, an image surface distortion correction method for generating completed image information by combining these pieces of partial image information is provided.
この像面歪曲収差補正方法では、被写体の撮影を行うにあたって、撮像光学系の光軸方向における撮像光学系と撮像素子との相対距離を変えて複数の画像情報を撮影する。
具体的には、この像面歪曲収差補正撮像装置では、画像情報の少なくとも一部でピントが合う範囲内で、撮像光学系と撮像素子との光軸方向の相対距離を変えて複数回の撮影を行う。
このようにして得られた画像情報から、それぞれ撮像光学系と撮像素子との光軸方向の相対距離に応じた領域(ピントが合っている領域)のみを切り出して部分画像情報を得る。
In this image plane distortion correction method, when photographing a subject, a plurality of pieces of image information are photographed by changing the relative distance between the imaging optical system and the imaging element in the optical axis direction of the imaging optical system.
Specifically, in this image plane distortion correction imaging apparatus, imaging is performed a plurality of times by changing the relative distance in the optical axis direction between the imaging optical system and the imaging element within a range in which at least a part of the image information is in focus. I do.
Partial image information is obtained by cutting out only a region (a focused region) corresponding to the relative distance in the optical axis direction between the imaging optical system and the imaging element from the image information obtained in this way.
これら部分画像情報を合成することで、被写体の中心から周縁部まで、全体にわたってピントが合っている、鮮明な画像情報(完成画像情報)を生成する。
すなわち、この像面歪曲収差補正方法では、撮像光学系が像面歪曲収差を有していても、被写体の中心から周縁部まで全体にわたってピントが合っている、鮮明な画像情報を得ることができる。言い換えれば、この像面歪曲収差補正方法では、撮像光学系を複雑な構成とすることなしに、像面歪曲収差を補正して、被写体の中心から周縁部まで全体にわたってピントが合っている、鮮明な画像情報を得ることができる。
By combining these pieces of partial image information, clear image information (completed image information) that is in focus from the center to the periphery of the subject is generated.
That is, with this image surface distortion correction method, even if the imaging optical system has image surface distortion, it is possible to obtain clear image information that is in focus from the center to the periphery of the subject. . In other words, with this image surface distortion correction method, the image surface distortion is corrected without making the imaging optical system complicated, and the entire object is focused from the center to the periphery of the subject. Image information can be obtained.
ここで、撮影した画像情報においてピントが合う領域は、撮像光学系の像面歪曲収差の特性と、撮像光学系と撮像素子との光軸方向の相対距離とによって決定される。
このため、各回の撮影で取得した画像情報間でピントが合う領域の重複が最小限となるように、前記撮像光学系の像面歪曲収差の特性に基づいて、前記撮像光学系と前記撮像素子との前記相対距離及び前記画像情報の取得回数を決定することで、被写体の中心から周縁部まで全体にわたってピントが合っている、鮮明な画像情報を、最小限の取得回数で取得することができる。
Here, the focused area in the captured image information is determined by the characteristics of the image plane distortion of the imaging optical system and the relative distance in the optical axis direction between the imaging optical system and the imaging element.
For this reason, based on the characteristics of the image plane distortion of the imaging optical system, the imaging optical system and the imaging element are arranged so that the overlap of the in-focus area between the image information acquired in each imaging is minimized. By determining the relative distance and the number of acquisition times of the image information, it is possible to acquire clear image information that is in focus from the center to the peripheral portion of the subject with the minimum number of acquisition times. .
本発明に係る像面歪曲収差補正撮像装置及び像面歪曲収差補正方法によれば、撮像光学系の構成を簡略化して製造コストを抑えながら、撮像光学系の像面歪曲収差を良好に補正して、被写体の中心から周縁部まで、全体にわたって鮮明な画像情報を取得することができる。 According to the image plane distortion correction imaging apparatus and the image plane distortion correction method according to the present invention, it is possible to satisfactorily correct the image plane distortion of the imaging optical system while simplifying the configuration of the imaging optical system and reducing the manufacturing cost. Thus, clear image information can be acquired from the center to the peripheral portion of the subject.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
ここでは、本発明を、デジタルスチルカメラに適用した例について説明する。
図1のブロック図に示すように、本実施形態に係るデジタルスチルカメラ1(像面歪曲収差補正撮像装置)は、図示せぬ筐体内に、撮像光学系2と、撮像光学系2が結んだ像を画像情報として取得する撮像機能部3と、撮像機能部3が取得した画像情報等の各種画像情報を表示する画像情報表示パネルとを設けた構成とされている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Here, an example in which the present invention is applied to a digital still camera will be described.
As shown in the block diagram of FIG. 1, the digital still camera 1 (image plane distortion correction imaging apparatus) according to this embodiment has an imaging
ここで、撮像光学系2は、球面の凸レンズ一枚だけによって構成されていてもよく、球面レンズを含む複数枚のレンズからなるレンズユニットによって構成されていてもよい。
また、撮像光学系2は、倍率固定の単焦点式撮像光学系によって構成されていてもよく、また、任意の倍率に倍率可変とされる公知のズーム光学系によって構成されていてもよい。本実施形態では、撮像光学系2として、ズーム光学系を用いている。
また、画像情報表示パネルとしては、例えばLCD(Liquid Crystal Display)パネルや、有機または無機EL(electroluminescence)ディスプレイパネル等、任意の構成のものを用いることができる。本実施形態では、画像情報表示パネルとして、LCDパネル4が用いられている。
Here, the imaging
Further, the imaging
In addition, as the image information display panel, for example, an LCD (Liquid Crystal Display) panel or an organic or inorganic EL (electroluminescence) display panel can be used. In the present embodiment, the LCD panel 4 is used as the image information display panel.
また、撮像機能部3には、撮像光学系2の光軸O方向における後述するイメージセンサ21(撮像素子)と筐体との相対位置を変化させる駆動装置5が設けられている。
駆動装置5は、イメージセンサ21と筐体との相対位置を変化させることにより、光軸O方向における撮像光学系2とイメージセンサ21との相対距離を変化させるものである。駆動装置5は、例えばねじ送り機構やシリンダ機構の他、ピエゾ素子またはMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いたアクチュエータ等、任意の機構によって構成することができる。
The
The
以下、撮像機能部3の詳細な構成について説明する。
撮像機能部3は、デジタルスチルカメラ1を構成する各装置に電力を供給する電源部PWと、CPU(Central Processing Unit)等から構成されてデジタルスチルカメラ1の各部の制御を行うシステムコントローラ20(制御装置)と、システムコントローラ20の動作を制御する制御用シーケンスのプログラムや制御用の各種パラメータ等が予め格納されたROM20aと、システムコントローラ20による各種シーケンスの遂行に必要なデータを一時的に格納するワークエリアとして用いられるRAM20bとを有している。
Hereinafter, a detailed configuration of the
The
システムコントローラ20は、電源部PWの動作を制御して、撮像装置本体2を構成する各装置への電力の供給を制御するものである。
システムコントローラ20は、撮像装置本体2の電源状態がONとなると、ROM20aからプログラム,パラメータ等を読み出して所定の処理を行う。これにより、デジタルスチルカメラ1のシステムが起動し、電気的に撮影可能な状態となる。
The
When the power state of the imaging apparatus
撮像光学系3の背後には、平板状のイメージセンサ21(撮像素子)が配置されている。これにより、イメージセンサ21の平板状の受光エリアには、撮像光学系3によって被写体画像が結像されるようになっている。
イメージセンサ21としては、CCD(Charge Coupled Devices)を用いたものや、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いたものなど、任意のものを用いることができる。また、グローバルシャッタ方式の高速CMOSセンサや、シングルスロープ型A/D変換器を各画素列ごとに集積して高速化した高速CMOSセンサ等を用いることができる。本実施形態では、イメージセンサ21として、CCDを用いたイメージセンサを用いている。
A flat image sensor 21 (imaging device) is disposed behind the imaging
As the
撮像装置本体2には、イメージセンサ21を駆動するCCDドライバ22が設けられている。これにより、イメージセンサ21は、撮像光学系3を介して得られた光学的な被写体画像を電気的な撮像信号に変換して出力する。
撮像装置本体2には、イメージセンサ21が出力する撮像信号を増幅するアンプ23と、アンプ23の出力をデジタル変換するA/D変換器24が設けられている。
The imaging apparatus
The imaging apparatus
イメージセンサ21の受光面には、R,G,B等の微小なマイクロカラーフィルタがマトリクス状に配列されている。イメージセンサ21から各マイクロカラーフィルタに対応する色ごとにシリアルに出力される撮影信号は、アンプ23で適切なレベルに増幅された後、A/D変換器24によってデジタル変換されて、赤色,緑色、青色の各画像データとされる。
なお、CCDとしては、上述したマイクロカラーフィルタを用いたカラーCCD方式の色分解方法を利用するCCDの他、周方向に複数の異なるフィルタ部が設けられた円盤状のカラー回転フィルタを有し、カラー回転フィルタを回転させてCCDの受光面を覆うフィルタ部を切り換えることで受光面に入射する光の色分解を行う色フィルタ切換方式のCCDを用いることができる。さらに、CCDとしては、これらのカラーフィルタを用いないモノクロ撮影用のCCDを用いることも可能である。
On the light receiving surface of the
The CCD has a disk-shaped color rotation filter provided with a plurality of different filter portions in the circumferential direction in addition to the CCD using the color separation method of the color CCD method using the above-described micro color filter. It is possible to use a color filter switching type CCD that performs color separation of light incident on the light receiving surface by rotating the color rotation filter and switching a filter portion that covers the light receiving surface of the CCD. Further, as a CCD, it is also possible to use a monochrome photographing CCD that does not use these color filters.
撮像装置本体2には、イメージセンサ21によって得られた画像データに対してホワイトバランス調節、ガンマ補正などの各種データ処理を行うデータ処理回路25(画像処理装置)と、データ処理回路25によって処理された画像データを画像情報としてLCDパネル4に表示するLCDドライバ26とが設けられている。撮像装置本体2が撮影モードとなっている場合には、データ処理回路25にはA/D変換器24からの画像データが入力され、このデータ処理回路25で必要な処理が行われた1画像分の画像データが次々にLCDドライバ26に送られる。これにより、LCDパネル4には撮影中の被写体画像が動画として表示されるようになる。なお、システムコントローラ20は、撮影モード時では、LCDパネル4にイメージセンサ21で撮影中の画像を表示する表示モードと、LCDパネル4に撮影中の画像を表示しない非表示モードとに切り換えることができるようになっている。
The
また、撮像装置本体2には、撮像時の自動露出制御(AE制御)を行うAE処理回路27が設けられている。データ処理回路25からの画像データは、AE処理回路27にも送られる。このAE処理回路27は、入力される各画像データと、その時点でCCDドライバ22にセットされているイメージセンサ21の電荷蓄積時間、すなわち電子シャッタのシャッタ秒時とに基づいてイメージセンサ21の被写体輝度の測光値を算出する。そして、システムコントローラ20は、この測光値に基づいて新たな電子シャッタのシャッタ秒時を決定し、このシャッタ秒時をCCDドライバ22にフィードバックする、これにより、イメージセンサ21の駆動が調節され、AE制御が行われる。
The
上記のようにして、このデジタルカメラ1では、イメージセンサ21を受光センサとしてTTL(Through The Lens) 測光方式によって被写体輝度を測定する。なお、電子シャッタのシャッタ秒時とともに絞り値を変化させてもよい。絞り値を変化させる場合には、絞り値を加味して被写体輝度に応じた測光値を算出するのはいうまでもない。
As described above, the
撮像装置本体2には、データ処理回路25から出力された画像データを記録する外部記憶装置が設けられている。本実施形態では、外部記憶装置として、フラッシュメモリ28が用いられている。このフラッシュメモリ28は、撮像装置本体2に対して着脱を可能にして設けられている。
撮像装置本体2には、システムコントローラ20と他の機器との間でのデータのやり取りを行うためのI/Oポート31が設けられている。I/Oポート31には、使用者の入力を受け付ける入力部32と、外部の機器が接続される外部接続端子群33が接続されている。
The imaging apparatus
The imaging apparatus
入力部32は、例えば、レリーズスイッチ,ズームレバー,キー操作部等からなり、これらの操作に応じた信号は、I/Oポート31を介してシステムコントローラ20に入力される。システムコントローラ20は、この入力信号に応じて、各種の処理、制御を行う。外部接続端子群33は、外部記憶装置であるメモリカードを装着するメモリスロットや外部のコンピュータと接続するためのコネクタ等からなるものである。この外部接続端子群33に外部記憶装置やコンピュータを接続することで、I/Oポート31を介してデータの入出力を行うことができる。
The input unit 32 includes, for example, a release switch, a zoom lever, a key operation unit, and the like, and signals corresponding to these operations are input to the
ここで、再生モード時には、システムコントローラ20は、入力部32に入力された使用者の指示に基づいて、フラッシュメモリ28または外部接続端子群33に接続された外部記憶装置から表示対象となる画像データを読み出して、データ処理回路25に送出する。これにより、表示対象の画像データがLCDドライバ26に送られて、LCDパネル4に画像が表示される。
Here, in the reproduction mode, the
以下、このデジタルスチルカメラ1において、撮像光学系2がズームレンズである場合の撮影動作の詳細について、図2のフローチャートを用いて説明する。
[第一回相対位置調整]
システムコントローラ20は、入力部32を介して使用者から撮影指令が入力されると、任意のズームポジションにある撮像光学系2に対して、不図示のレンズ駆動装置を操作して、イメージセンサ21の受光エリア上の、少なくとも被写体P(図4参照)が含まれる領域の一部でピントが合うように、撮像光学系2とイメージセンサ21との相対距離を調整する(ステップS1)。
次に、撮像光学系2のズームポジションの検出が行われる(ステップS2)。そして検出されたズームポジション及び撮像光学系2のレンズ構成から、予め算出される像面の湾曲状態に合わせて最適な被写体像が得られる撮影回数(2回からn回)が決定されるとともに、イメージセンサ21の移動方向及び作動量が決定される(ステップS3)。
Hereinafter, in the digital
[First relative position adjustment]
When a shooting command is input from the user via the input unit 32, the
Next, the zoom position of the imaging
[第一回撮影]
この状態で、システムコントローラ20は、CCDドライバ22に動作指令を出して、第一回目の撮影を行う(ステップS4)。
この状態では、受光エリア上の被写体Pの少なくとも一部でピントが合った画像情報が得られる。
[First shot]
In this state, the
In this state, image information focused on at least a part of the subject P on the light receiving area is obtained.
[第二回相対位置調整]
システムコントローラ20は、第一回撮影が終了すると、駆動装置5を操作して、イメージセンサ21の受光エリア上の被写体Pが含まれる領域のうち、第一回相対位置調整時とは異なる領域でピントが合うように、撮像光学系2とイメージセンサ21との相対距離を調整する(ステップS5)。
[Second relative position adjustment]
When the first shooting is completed, the
[第二回撮影]
この状態で、システムコントローラ20は、CCDドライバ22に動作指令を出して、第二回目の撮影を行う(ステップS6)。
この状態では、受光エリア上の被写体Pのうち、第一回撮影時に得た画像情報とは異なる領域でピントが合った画像情報が得られる。
[Second shot]
In this state, the
In this state, out-of-focus image information can be obtained in a region different from the image information obtained at the time of the first photographing in the subject P on the light receiving area.
以降は、イメージセンサ21の受光エリア上の被写体Pが含まれる領域全てについてそれぞれピントが合った状態の画像が撮影されるまで、システムコントローラ20が相対位置調整動作と撮影動作とを繰り返す(ステップSn,Sn+1)。
Thereafter, the
例えば、システムコントローラ20を、一度の撮影指令に対して二回の撮影を行う構成とした場合、図3に示すように、撮像光学系2とイメージセンサ21との相対距離をD1とすることで、図4に示すように、受光エリア上の被写体Pが含まれる領域の中心部P1のみピントがあっている第一の画像情報G1が得られる。また、図5に示すように、撮像光学系2とイメージセンサ21との相対距離をD2とすることで、図6に示すように、受光エリア上の被写体Pが含まれる領域の周縁部P2のみピントがあっている第二の画像情報G2が得られる。
For example, when the
次に、システムコントローラ20は、データ処理回路25の動作を制御して、各回の撮影で得た画像情報から、撮像光学系2とイメージセンサ21との光軸O方向の相対距離に応じた領域(ピントの合っている領域)のみを切り出して部分画像情報を得る(ステップSn+2)。具体的には、データ処理回路25は、第一の画像情報G1からは中心部P1のみを切り出し、第二の画像情報G2からは周縁部P2のみを切り出して、それぞれ部分画像情報とする。
Next, the
ここで、撮像光学系2とイメージセンサ21との光軸O方向の相対距離と、得られる画像情報においてピントの合っている領域との関係は、撮像光学系2の光学特性(撮像光学系2のレンズデータ等から算出される像面湾曲特性)、ズーム光学系における撮影時のズームポジションにおける光学特性、被写体の画角等に応じて、予め求めることができる。また、一度の撮影で得られる画像情報のうち、ピントの合っている領域は、撮像光学系2の像面歪曲の状況により、画面中心から画面周縁部にかけて同心状に区画される領域のうちの一つである場合もあるが、画面中心から画面周縁部にかけて同心状に区画される領域のうちの複数領域でピントが合う場合もある。このように複数領域でピントが合う場合には、ピントの合っている領域のそれぞれについて画像情報中から切り出して、それぞれを部分画像情報とすることができる。
システムコントローラ20は、この情報に基づいて、各回の撮影で得た画像情報のうち、ピントの合っている領域を特定して、データ処理回路25に部分画像情報を生成させる。
Here, the relationship between the relative distance between the imaging
Based on this information, the
その後、システムコントローラ20は、データ処理回路25の動作を制御して、得られた部分画像情報を合成して、中心から周縁部まで全体にわたってピントが合っている、鮮明な画像情報(完成画像情報)を生成する。具体的には、データ処理回路25は、図7に示すように、第一の画像情報G1の中心部P1と、第二の画像情報G2の周縁部P2とを合成して、中心部が第一の画像情報G1の領域P1、周縁部が第二の画像情報G2の領域P2によって構成される画像情報G3を生成する。
なお、各部分画像情報は、合成処理の都合上、隣接する領域の部分画像情報と、領域の境界部分の情報が一部重複させられる。そして、各部分画像情報を合成するにあたっては、隣接する領域の部分画像情報において、重複する部分同士が混合される。具体的には、各部分画像情報において、隣接する領域との境界近傍では、隣接する領域に近い部分ほど当該部分画像情報の使用比率が低くなり、境界上では各部分画像の使用比率は半々となるように設定される。これにより、隣接する領域の境界部分における画像情報の継ぎ目が目立たなくなる。
Thereafter, the
In addition, in each partial image information, the partial image information of the adjacent region and the information of the boundary portion of the region are partially overlapped for convenience of the synthesis process. And when combining each partial image information, the overlapping parts are mixed in the partial image information of an adjacent area | region. Specifically, in each partial image information, in the vicinity of the boundary with the adjacent region, the usage ratio of the partial image information is lower as the portion is closer to the adjacent region, and the usage ratio of each partial image is half on the boundary. Is set to be As a result, the seam of the image information at the boundary portion between adjacent regions becomes inconspicuous.
すなわち、このデジタルスチルカメラ1では、撮像光学系2が像面歪曲収差を有していても、被写体の中心から周縁部まで全体にわたってピントが合っている、鮮明な画像情報を得ることができる。言い換えれば、このデジタルスチルカメラ1は、撮像光学系2を複雑な構成とすることなしに、像面歪曲収差を補正して、被写体の中心から周縁部まで全体にわたってピントが合っている、鮮明な画像情報を得ることができる。
これにより、このデジタルスチルカメラ1によれば、撮像光学系2の構成を簡略化して製造コストを抑えながら、撮像光学系2の像面歪曲収差を良好に補正して、被写体の中心から周縁部まで、全体にわたって鮮明な画像情報を取得することができる。
That is, in this digital
Thus, according to the digital
また、このデジタルスチルカメラ1では、システムコントローラ20によって、撮像光学系2とイメージセンサ21との相対距離の調整作業と、イメージセンサ21による撮影とが自動的に行われるので、使用者は、複雑な操作を行うことなく、容易に完成画像情報を得ることができる。
In the digital
以上、撮像光学系2がズームレンズである場合におけるデジタルスチルカメラ1の撮影動作について、図2のフローチャートを用いて説明したが、撮像光学系2が短焦点レンズである場合には、ステップS2におけるズームポジションの検出が不要であるので、ステップS2が省略されて、ステップS3にて、予め撮像光学系2のレンズ特性に基づいて定められた撮影回数でイメージセンサ21の移動方向及び移動量が決定される。
上記実施形態では、撮像光学系2とイメージセンサ21との相対距離を変化させる駆動装置として、筐体に対してイメージセンサ21の相対位置を変化させる駆動装置5を用いた例を示した。しかし、これに限られることなく、駆動装置として、筐体に対して撮像光学系2の相対位置を変化させることで撮像光学系2とイメージセンサ21との相対距離を変化させる構成のものを用いてもよい。
また、上記実施形態では、本発明を、デジタルスチルカメラに適用した例について説明した。しかし、これに限られることなく、本発明は、ビデオカメラ等、画像データを電子的に扱う各種のカメラに適用してもよい。
As described above, the photographing operation of the digital
In the above embodiment, an example in which the
In the above embodiment, the example in which the present invention is applied to a digital still camera has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to various cameras that handle image data electronically, such as a video camera.
1 デジタルスチルカメラ(像面歪曲収差補正撮像装置)
3 撮像光学系
5 駆動装置
20 システムコントローラ(制御装置)
21 イメージセンサ(撮像素子)
25 データ処理回路(画像処理装置)
1 Digital still camera (image plane distortion correction imaging device)
3
21 Image sensor
25 Data processing circuit (image processing device)
Claims (3)
該撮像光学系により結ばれた像を画像情報として取得する撮像素子と、
前記撮像光学系の光軸方向での該撮像光学系と前記撮像素子との相対距離を変化させる駆動装置と、
前記駆動装置の動作を制御して前記撮像光学系と前記撮像素子との前記相対距離を変更するとともに、
該相対距離を変えて、前記撮像素子による画像情報の取得を複数回行う制御装置とを有し、
前記撮像光学系と前記撮像素子との前記相対距離を変えて前記撮像素子によって取得された複数の画像情報から、それぞれの前記相対距離に応じて設定される領域を切り出した部分画像情報を複数得て、これらの部分画像情報を組み合わせて完成画像情報を生成する画像処理装置とを備える像面歪曲収差補正撮像装置。 An imaging optical system;
An image sensor for acquiring an image formed by the imaging optical system as image information;
A driving device that changes a relative distance between the imaging optical system and the imaging element in an optical axis direction of the imaging optical system;
While controlling the operation of the driving device to change the relative distance between the imaging optical system and the imaging element,
A control device that changes the relative distance and performs acquisition of image information by the imaging device a plurality of times;
A plurality of pieces of partial image information obtained by cutting out regions set in accordance with the relative distances from a plurality of pieces of image information acquired by the imaging element by changing the relative distance between the imaging optical system and the imaging element. And an image processing device that combines the partial image information to generate completed image information.
前記撮像光学系の光軸方向での該撮像光学系と前記撮像素子との相対距離を変化させ、
前記撮像光学系と前記撮像素子との前記相対距離を変えて、前記撮像素子による画像情報の取得を複数回行い、
前記撮像光学系と前記撮像素子との前記相対距離を変えて前記撮像素子によって取得された複数の画像情報から、それぞれの前記相対距離に応じて設定される領域を切り出した部分画像情報を得て、
これらの部分画像情報を組み合わせて完成画像情報を生成する像面歪曲収差補正方法。 An image plane distortion correction method in an imaging apparatus including an imaging optical system and an imaging element that acquires an image connected by the imaging optical system as image information,
Changing the relative distance between the imaging optical system and the imaging element in the optical axis direction of the imaging optical system;
Changing the relative distance between the imaging optical system and the image sensor, performing image information acquisition by the image sensor multiple times,
Obtaining partial image information obtained by cutting out a region set in accordance with each relative distance from a plurality of pieces of image information acquired by the imaging element by changing the relative distance between the imaging optical system and the imaging element. ,
An image plane distortion correction method for generating completed image information by combining these pieces of partial image information.
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