JP2010119029A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子式ビューファインダーのルーペレンズによる倍率色収差および歪曲収差を電気的に補正して、ユーザーが色にじみ等の無い被写体画像を観察できる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像光学系を介して被写体を撮像して画像信号を出力する撮像センサー１１と、画像信号に基づいて画像データを生成するデジタル信号処理部１５および画像表示制御部２３と、デジタル信号処理部１５および画像表示制御部２３で生成された画像データに基づく画像を表示する液晶パネル２２と、画像を視認できるルーペレンズとを備え、デジタル信号処理部１５または画像表示制御部２３は、ルーペレンズが有する光学収差を補正するように画像データを生成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子式ビューファインダーを搭載したデジタルカメラ等の撮像装置に関する。

近年、被写体の光学的な像を電気的な画像信号に変換して半導体メモリ等の記録媒体に記録できるデジタル一眼レフカメラが、急速に普及している。このデジタル一眼レフカメラでは、ユーザーは、光学ファインダーかカメラの背面に備えられた液晶モニターのいずれかで被写体を観察しながら撮影することができる。ユーザーによるファインダーを用いた被写体観察時には、撮影レンズに入射した光（すなわち被写体像）を、レンズの後の撮影用光路上に配置した反射ミラーで反射することにより光路を変更し、ペンタプリズムなどを通して正立像にして光学ファインダーに導くことで、レンズを通した被写体像を光学ファインダーから見ることができる。したがって通常は、ファインダー用光路を形成する位置が反射ミラーの定位置となっている。そして、レンズを撮影用として使用する場合は、反射ミラーが瞬時に位置を変え、撮影用光路から退避することで、ファインダー用光路を撮影用光路に切り替え、撮影が終了すると定位置に瞬時に戻るように構成されている。この方式は、一眼レフ方式であれば、従来の銀塩カメラでも、デジタルカメラでも同様である。

デジタル一眼レフカメラのユーザー層の広がりに伴い、コンパクトカメラ並みの小型、軽量でより安価なカメラが強く求められているが、反射ミラーおよびビューファインダーの光学系が小型化の上で課題であった。そこで、反射ミラーをなくし、電子式ビューファインダーを搭載したデジタル一眼カメラが登場してきている。

ところで、被写体からの光は、撮影レンズを通して入射し、撮像センサーの前面に配置されているカラーフィルターによりＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色の光に分解されて撮像センサー上に結像されて電気信号に変換される。その際、撮影レンズに倍率色収差や歪曲収差（ディストーション）などの光学収差が存在すると、撮像センサー上のＲ、Ｇ、Ｂ各画像の結像位置がお互いにずれてしまい、色にじみのある画像としてユーザーに観察される。この問題を解決するために、光学収差の少ない撮影レンズを使えばよいが、光学収差の少ないレンズはレンズ構成が複雑となり、カメラが大型化し、高価なものとなる。

そこで、これらの収差補正を電気的に実施する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

また、一眼レフカメラで電子式ビューファインダーを搭載した技術が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。
特開平６−２９２２０７号公報 特開２００６−１２１３４４号公報

ところで、レンズの倍率色収差や歪曲収差の問題は、撮影レンズのみではなく電子式ビューファインダーで使用される虚像拡大用のルーペレンズにも同様に存在する。特に、電子式ビューファインダーでは、サイズの小さい液晶パネル等に表示された撮像画像を拡大して表示するので上記ルーペレンズの倍率色収差による色にじみはさらに目立ったものとなる。また、撮影レンズの場合と同様に、電子式ビューファインダーの小型化や低コスト化の要求からルーペレンズの収差補正を光学的に行うのは難しく、電気的な収差補正が求められている。

しかしながら、特許文献１には、撮影光学系における収差補正を電気的に行うことが開示されているのみで、電子式ビューファインダーの収差補正に関しては何ら開示が無い。

また、特許文献２にも、電子式ビューファインダーを搭載したデジタル一眼レフカメラの開示はあるが、電子式ビューファインダーの収差補正に関しては何ら開示が無い。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電子式ビューファインダーのルーペレンズによる倍率色収差および歪曲収差などの光学収差を電気的に補正して、ユーザーが色にじみ、歪み等の無い被写体画像を観察できる撮像装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像光学系を介して被写体を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、画像信号に基づいて画像データを生成する画像処理手段と、画像データに基づく画像を表示する第１の表示手段と、画像を視認できる視認光学系と、を備え、画像処理手段は、視認光学系が有する光学収差を補正するように画像データを生成する、ことを特徴とする。

これにより、視認光学系（ルーペレンズ）に倍率色収差および歪曲収差などの光学収差が存在する場合でも、ユーザーは電子式ビューファインダーを通して、色にじみ、歪みの等無い被写体画像を視認することができる。

また本発明の撮像装置では、画像データは画像信号とは独立に生成される文字図形データを含んでもよい。

これにより、ＯＳＤ機能を使って、撮影条件等を表す文字図形を被写体画像に合成する場合でも、ユーザーは電子式ビューファインダーを通して、色にじみ、歪み等の無い文字図形を視認することができる。

また本発明の撮像装置では、画像処理手段は、撮像光学系が有する光学収差を補正するように画像データを生成してもよい。

これにより、１つの画像処理回路で撮像光学系の光学収差と、視認光学系（ルーペレンズ）の光学収差を同時に補正することが可能となる。

また本発明の撮像装置では、第２の表示手段をさらに備え、画像処理手段は、第１の表示手段に画像を表示する場合には、撮像光学系が有する光学収差および視認光学系が有する光学収差の両方を補正するように画像データを生成し、第２の表示手段に画像を表示する場合には、撮像光学系が有する光学収差を補正するように画像データを生成してもよい。

これにより、第１の表示手段（電子式ファインダーの液晶パネル）に表示した被写体画像を観察しながら撮影するファインダー撮影モードでも、第２の表示手段（カメラ本体の液晶モニター）に表示した被写体画像を観察しながら撮影するモニター撮影モードでも、ユーザーは色にじみ、歪み等の無い被写体画像を視認することができる。

また本発明の撮像装置では、画像データは画像信号とは独立に生成される文字図形データを含み、画像処理手段は、文字図形データに対しては撮像光学系が有する光学収差の補正をしないようにしてもよい。

これにより、ＯＳＤ機能を使って、撮影条件等を表す文字図形を被写体画像に合成する場合でも、ユーザーは色にじみ、歪み等の無い被写体画像および文字図形を視認することができる。

また本発明の撮像装置では、光学収差は倍率色収差および歪曲収差の少なくとも一方でもよい。

本発明によれば、電子式ビューファインダーのルーペレンズによる倍率色収差および歪曲収差などの光学収差を電気的に補正して、ユーザーが色にじみ、歪み等の無い被写体画像を観察できる撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における一眼方式のデジタルカメラ１の前面を示す斜視図である。本実施の形態におけるデジタルカメラ１は、カメラ本体２とカメラ本体２に着脱可能でズームリング４６およびフォーカスリング４７を備えた交換レンズ３とから構成されている。

図２は、本実施の形態におけるデジタルカメラ１の背面を示す斜視図である。カメラ本体２の背面には、電子式ビューファインダー（以下、単に「ファインダー」と略記する）３８と液晶モニター２０が備えられている。ファインダー３８の近傍には、接眼検出センサー３５が備えられている。また、カメラ本体２の背面の左上には、撮影モード切替ボタン３４が備えられている。

ファインダー３８は、接眼することによって画像を視認することができる表示手段である。ファインダー３８で被写体を確認しながら撮影すると、ユーザーは両手と顔の一部でデジタルカメラ１を支えることができるので、安定して構図を決めることができる。このファインダー３８を使った撮影モードをファインダー撮影モードと呼ぶ。

一方、液晶モニター２０は、接眼しなくても画像を視認することができる表示手段である。比較的大きな画面で画像を視認することができるとともに、三脚を使用した植物のマクロ撮影などのように、ファインダー３８に接眼することが困難な状況においても容易に画像を視認することができる。また、液晶モニター２０は、カメラ本体２に対する角度を変えることができるように構成されており、撮影状況に合わせて最適な角度で被写体を確認することができる。この液晶モニター２０を使った撮影モードをモニター撮影モードと呼ぶ。このように、デジタルカメラ１では、ファインダー撮影モードとモニター撮影モードとを撮影状況に合わせて自動的あるいは撮影モード切替ボタン３４で切り替えて使うことができる。

交換レンズ３は、被写体の像を撮像手段としての撮像センサーに結像させる。撮像センサーは、被写体の像に対応した画像信号を出力する。画像信号に基づく画像が、ファインダー３８または液晶モニター２０に表示される。

ファインダー３８および液晶モニター２０は、メモリカードスロット５に装着されたメモリカードに記録された画像データに基づく画像を表示することもできる。

モード切替ダイヤル３６によって撮影モードが選択されているときは、ファインダー３８または液晶モニター２０に、被写体の像に対応した画像信号に基づく画像が表示される。一方、モード切替ダイヤル３６によって再生モードが選択されているときは、ファインダー３８または液晶モニター２０に、メモリカードスロット５に装着されたメモリカードに記録された画像データに基づく画像が表示される。

モード切替ダイヤル３６によって撮影モードが選択されているときに、レリーズボタン３０を押下すると、撮像センサーから出力された画像信号に基づく画像データが、メモリカードスロット５に装着されたメモリカードに記録される。

接眼検出センサー３５が接眼を検出しているときは、ファインダー３８に、画像が表示される。一方、接眼検出センサー３５が接眼を検出していないときは、液晶モニター２０に、画像が表示される。

ファインダー３８または液晶モニター２０に画像が表示されているときに、撮影モード切替ボタン３４が操作されると、接眼検出センサー３５が接眼を検出しているか否かにかかわらず、現在画像が表示されている表示手段から現在画像が表示されていない表示手段に表示を切り替える。例えば、ファインダー３８に画像が表示されているときに、撮影モード切替ボタン３４が操作されると、液晶モニター２０に表示を切り替える。一方、液晶モニター２０に画像が表示されているときに、撮影モード切替ボタン３４が操作されると、ファインダー３８に表示を切り替える。

次に図３および図４を用いて本実施の形態におけるデジタルカメラ１の構成および動作を説明する。

図３は、本実施の形態におけるデジタルカメラ１の全体構成を示すブロック図であり、図４はカメラ本体２の内部構成を示すブロック図である。

図３に示すように、デジタルカメラ１はカメラ本体２と、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズ３とから構成されており、交換レンズ３は、最後部に設けられたレンズマウント４５を介して、カメラ本体２の前面に設けられたボディーマウント４に装着されている。

カメラ本体２は主に、被写体を撮像する撮像部２４と、撮像部２４などの各部の動作を制御する本体制御部としてのボディーマイコン１０と、撮影された画像や各種情報を表示する液晶モニター２０と、被写体像を視認する電子ビューファインダーであるファインダー３８と、撮影した画像データを格納する画像格納部（図示せず）とから構成されている。

撮像部２４は主に、光電変換を行う撮像センサー１１と、撮像センサー１１の露光時間を調節するシャッターユニット３３と、ボディーマイコン１０からの制御信号に基づいてシャッターユニット３３の駆動を制御するシャッター制御部３１と、撮像センサー１１の動作を制御する撮像センサー駆動制御部１２とから構成されている。また、デジタルカメラ１は、撮像センサー１１で生成された画像データに基づくコントラスト方式のオートフォーカス機能を備えている。コントラスト方式を用いることにより、デジタルカメラ１として、精度の良いフォーカス動作を実現することができる。

撮像センサー１１は、撮像光学系Ｌにより形成される光学的な像をＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３原色に対応する電気的な画像信号に変換する、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）である。撮像センサー１１は、撮像センサー駆動制御部１２により発生されるタイミング信号により駆動制御される。なお、撮像センサー１１はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサーでもよい。あるいは、撮像機能を備えた他のデバイスでもよい。

ボディーマイコン１０は、カメラ本体２の中枢を司る制御装置であり、各種シーケンスをコントロールする。具体的には、ボディーマイコン１０にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭが搭載されており、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵに読み込まれることで、ボディーマイコン１０は様々な機能を実現することができる。例えば、ボディーマイコン１０は、交換レンズ３がカメラ本体２に装着されたことを検知する機能、あるいは交換レンズ３から焦点距離情報、交換レンズ３の各種補正情報など、デジタルカメラ１を制御する上で不可欠な情報を取得し、制御する機能を有している。

ボディーマイコン１０は、電源スイッチ３７、レリーズボタン３０、モード切替ダイヤル３６、撮影モード切替ボタン３４および接眼検出センサー３５の信号を、それぞれ受信可能である。また、ボディーマイコン１０内のメモリ部３９には、カメラ本体２に関する各種情報が格納されている。

ボディーマイコン１０は、レリーズボタン３０等の操作部材からの指示に応じて、撮像センサー１１等のデジタルカメラ１全体を制御する。

ボディーマウント４は、交換レンズ３のレンズマウント４５と機械的および電気的に接続可能である。ボディーマイコン１０とレンズマイコン４０は、ボディーマウント４およびレンズマウント４５を介してお互いに必要な信号を送受信する。また、電源部（図示せず）からの電力は、ボディーマウント４からレンズマウント４５を経由して交換レンズ３全体に供給される。

撮像センサー１１から出力されたＲ、Ｇ、Ｂの３原色の画像信号は、アナログ信号処理部１３から、Ａ／Ｄ変換部１４、画像処理手段としてのデジタル信号処理部１５で画像データに変換され、バッファメモリ１６に一時的に記憶される。アナログ信号処理部１３は、撮像センサー１１から出力される画像信号にガンマ処理等のアナログ信号処理を施す。Ａ／Ｄ変換部１４は、アナログ信号処理部１３から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号処理部１５は、Ａ／Ｄ変換部１４によりデジタル信号に変換された画像データに対してノイズ除去や輪郭強調等のデジタル信号処理を施す。また、このデジタル信号処理部１５において撮像光学系Ｌが持っている各種光学収差（倍率色収差や歪曲収差など）も補正される。

バッファメモリ１６は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）であり、画像データを一旦記憶する。バッファメモリ１６から読み出された画像データは、画像圧縮／伸張部１７で、例えばＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方式で元のデータより小さなデータサイズからなる圧縮画像データに変換される。その後、記録／再生制御部１８は、圧縮画像データをメモリカード１９の記録形式に変換して記録する。この記録形式としては、例えばＥｘｉｆ（登録商標）形式やＥｘｉｆ（登録商標）形式に類する形式であり、画像を撮影した際の日時、焦点距離、シャッタースピード、絞り値、撮影モードなどの撮影情報を画像データとともに記録する。

一方、再生モード時には、メモリカード１９に記録された圧縮画像データは、メモリカード１９から再生されて記録／再生制御部１８を経由して、画像圧縮／伸張部１７で元の画像データに伸張されてバッファメモリ１６に一旦記憶される。

第２の表示手段としての液晶モニター２０は、デジタル信号処理部１５あるいはバッファメモリ１６からの出力画像データを可視画像として表示する。画像表示制御部２１は画像データを液晶モニター２０用の表示画像形式に変換する。ここで液晶モニター２０の表示形態としては、画像データのみを可視画像として表示する表示形態と、画像データとＯＳＤ（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）信号発生部２５で生成される文字図形データからなる撮影時の情報とを可視画像として表示する表示形態とがある。

ファインダー３８は、デジタル信号処理部１５あるいはバッファメモリ１６からの出力画像データを可視画像として表示する。画像処理手段としての画像表示制御部２３は画像データを第１の表示手段としての液晶パネル２２用の表示画像形式に変換する。液晶パネル２２にもＯＳＤ信号発生部２５で生成される文字図形データからなる撮影時の情報を撮像画像データとともに可視画像として表示する表示形態がある。ユーザーはファインダー接眼窓９からルーペレンズ７で拡大された表示画像を観察しながら撮影する。また、画像表示制御部２３では、ルーペレンズ７の倍率色収差および歪曲収差を補正する処理が行われる。この補正処理については、後程詳しく説明する。

次に、交換レンズ３の構成について説明する。図３に示すように、交換レンズ３は主に、デジタルカメラ１内の撮像センサー１１に被写体像を結ぶための撮像光学系Ｌと、撮影倍率を変更するズームレンズ駆動制御部４１と、フォーカシングを行うフォーカスレンズ駆動制御部４２と、絞りを調節する絞り駆動制御部４３と、交換レンズ３の動作を制御するレンズ制御部としてのレンズマイコン４０とから構成されている。

ユーザーがズームリング４６を回転させると、ズームレンズ駆動制御部４１は、撮影倍率を望遠側あるいは広角側に調整する第１レンズ群Ｌ１を駆動制御する。ズームセンサー（図示せず）はズーム位置を読み取り、カメラ本体２に送信する。

ユーザーがフォーカスリング４７を回転させると、レンズマイコン４０はフォーカスリング４７の回転方向および回転量の情報をフォーカスレンズ駆動制御部４２へ送信し、フォーカスレンズ駆動制御部４２はフォーカスを無限遠側あるいは至近側に調節する第２レンズ群Ｌ２を駆動制御する。オートフォーカス時には、レンズマイコン４０はカメラ本体２のボディーマイコン１０からフォーカス情報を受信して、フォーカスレンズ駆動制御部４２を制御する。絞り駆動制御部４３は、レンズマイコン４０から指令を受けて絞り径を調節する絞り部４４を駆動制御する。

また、レンズマウント４５に設けられた電気切片（図示せず）を介してボディーマイコン１０およびレンズマイコン４０は電気的に接続されており、互いに情報の送受信が可能となっている。

次に、本実施の形態におけるデジタルカメラ１に備わっているファインダー３８のルーペレンズ７の収差補正方法について説明する。ファインダー３８で発生するルーペレンズ７の光学収差としては、軸上色収差、倍率色収差、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲収差、歪曲収差の7種類あるが、ここでは、倍率色収差および歪曲収差のみについて扱う。まず、倍率色収差について図５〜図８を用いて説明する。なお、ファインダー３８の視認光学系としてのファインダー光学系にはルーペレンズ７以外の光学素子も含まれるが、ここではルーペレンズ７を中心に説明する。

図５は、本実施の形態におけるデジタルカメラ１の倍率色収差およびその補正の原理を説明するための図であり、図５（ａ）は倍率色収差の無い理想的なルーペレンズ７を使った場合にファインダー３８に形成される像を示す図、図５（ｂ）はルーペレンズ７に倍率色収差がある場合にファインダー３８に形成される像を示す図、図５（ｃ）は倍率色収差の補正の原理を示す図である。

図５（ａ）に示すように、ファインダー３８は、液晶パネル２２に表示した像高ｐの表示画像５２をルーペレンズ７でｍ倍に拡大し、ユーザーに像高ｍｐの虚像５３を提示するものである。ここで、ルーペレンズ７に倍率色収差があると、図５（ｂ）に示すように、虚像５３はＲ、Ｇ、Ｂ各画像の像高が異なり、ファインダー３８で色にじみとして見えてしまう。ここで、Ｇ画像を基準としてＲ画像の倍率色収差量をＤｒ、Ｂ画像の倍率色収差量をＤｂとすると、Ｒ画像の像高はｍ（１＋Ｄｒ）ｐとなり、Ｂ画像の像高はｍ（１＋Ｄｂ）ｐとなる。図５では、Ｄｒが負の値、Ｄｂが正の値を持つような倍率色収差が発生した例を示している。

そこで、このルーペレンズ７で発生する倍率色収差を補正するためには、図５（ｃ）に示すように、液晶パネル２２に表示する表示画像５２のＲ画像およびＢ画像をＧ画像に対してルーペレンズ７で発生する倍率色収差量に応じた補正量で予め補正して表示する。すなわち、Ｒ画像の像高がｐ／（１＋Ｄｒ）、Ｂ画像の像高がｐ／（１＋Ｄｂ）になるようにそれぞれの画像を拡大または縮小してやればよいことになる。

図６は、本実施の形態におけるデジタルカメラ１の実際のルーペレンズ７の持つ倍率色収差の具体例を示す図である。図６（ａ）は液晶パネル２２の表示画素領域のサイズおよび表示画素数の例を示す図、図６（ｂ）は倍率色収差量の具体的な数値例（Ｒ画像およびＢ画像のＧ画像に対する収差量を画素単位で示す）を示す図、図６（ｃ）、図６（ｄ）はルーペレンズ７の倍率色収差量（％）と光学中心からの距離（像高）との関係を示す図である。

図６（ａ）に示すように、本実施の形態のデジタルカメラ１におけるファインダー３８で使用している液晶パネル２２の画素表示領域のサイズ（０．４インチ）は、例えば、水平：８ｍｍ、垂直：６ｍｍ、対角：１０ｍｍであり、表示画素数は、例えば、水平：８００画素、垂直：６００画素、対角：１，０００画素（総画素数：４８０，０００画素）である。

また、図６（ｃ）、図６（ｄ）に示すように倍率色収差量は光学中心から距離が離れる（像高が高くなる）程大きくなり、ほぼ同心円状に変化する。このように、倍率色収差は固定の値ではなく、像高の関数である。したがって、ある像高の画像の倍率色収差を補正するためには、その像高での倍率色収差量に相当する補正量だけ画像の位置を中心方向（縮小）または中心と反対方向（拡大）に移動することにより補正ができる。ここでは、説明を簡略化するために便宜上、倍率色収差量を一定とし、補正のために画像を拡大および縮小すると表現する場合がある。なお、図６（ｃ）には像高が高くなると単調に倍率色収差量が増加する例を示しているが、この関係はルーペレンズ７の光学特性で決まるものであり、必ずしも単調に増加するとは限らない。

次に、図７および図８を用いて、本実施の形態における倍率色収差の補正方法について説明する。本実施の形態におけるデジタルカメラ１では、ファインダー３８の画像処理手段としての画像表示制御部２３（図３、図４）において倍率色収差の補正処理を行っている。図７は、本実施の形態におけるデジタルカメラ１の倍率色収差を補正するための座標変換を示す概念図であり、図８は本実施の形態におけるデジタルカメラ１の画像表示制御部２３の補正処理（座標変換）に関係する部分のブロック図である。

図７において、例えば、Ｇ画素が画像中心（光学中心）から距離ｐだけ離れた座標（ｘ，ｙ）に表示されている場合、これと対応するＲ’画素を座標（ｘ’，ｙ’）に表示するとする。この場合、
ｐ＝√（ｘ^２＋ｙ^２） （１）
ｐ’＝√（ｘ’^２＋ｙ’^２）＝ｐ／（１＋Ｄｒ） （２）
であるので、
ｘ’＝ｐｃｏｓθ／（１＋Ｄｒ） （３）
ｙ’＝ｐｓｉｎθ／（１＋Ｄｒ） （４）
となる。

したがって、本来、液晶パネル２２の座標（ｘ，ｙ）に表示されるＲ画素を座標（ｘ’，ｙ’）にＲ’画素として表示すればＲ画像が拡大されてＧ画像に対するＲ画像の倍率色収差を補正することができる。Ｂ画像の倍率色収差も同様の考え方で補正することができる。

次に、補正を実施するための画像表示制御部２３の構成および動作を説明する。図８に示すように、画像表示制御部２３は、画素数変換部６０、フレームメモリ６１、コントローラ６３、書き込みアドレスカウンタ６４、読み出しアドレスカウンタ６５および読み出しアドレスを変換するアドレス変換ＬＵＴ（ルックアップテーブル）６６を備えている。

画素数変換部６０は、入力された撮像センサー１１のＲ、Ｇ、Ｂの撮像画素（例えば、４，０００画素×３，０００画素）を液晶パネル２２の表示画素（８００画素×６００画素）に変換する。

フレームメモリ６１は、倍率色収差を補正するためにＲ画像およびＢ画像を所定の倍率で拡大または縮小するためのメモリである。Ｒ、Ｇ、Ｂ独立にそれぞれ表示画素数（８００画素×６００画素）に対応する記憶容量を持っており、Ｒ、Ｇ、Ｂ独立に書き込みアドレスと読み出しアドレスを制御できるようになっている。

書き込みアドレスカウンタ６４および読み出しアドレスカウンタ６５は、ともに８００×６００（水平×垂直）のアドレス構成であり、コントローラ６３は、水平同期信号Ｈおよび垂直同期信号Ｖを基準にして、書き込みアドレスカウンタ６４および読み出しアドレスカウンタ６５を制御する。

アドレス変換ＬＵＴ６６は、読み出しアドレスカウンタ６５が発生するアドレスを変換する。すなわち、Ｒ’画素に対応する座標（ｘ’，ｙ’）の位置で座標（ｘ，ｙ）のＲ画素を読み出すように読み出しアドレスを変換する。このようなフレームメモリ６１への書き込みおよび読み出し動作により、液晶パネル２２上にはＲ画像がルーペレンズ７の倍率色収差に応じた所定の倍率で拡大して表示される。これにより、ルーペレンズ７の倍率色収差を補正することができる。Ｂ画像についても、同様のアドレス変換を行うことによりＢ画像の倍率色収差を補正できる。

図９は、上記アドレス変換を説明するための図であり、書き込みアドレスと読み出しアドレスの関係を模式的に示している。図９（ａ）は、水平アドレスの変換を示す図、図９（ｂ）は垂直アドレスの変換を示す図である。図９（ａ）に示すように水平アドレスの書き込みアドレスは４００を中心に０から８００まで変化する。倍率色収差を補正しない場合は、変換特性（点線）ａ１に示すように書き込みアドレスをそのまま読み出しアドレスとする（アドレス変換なし）。

これに対して、図６（ｃ）に示したような倍率色収差を補正する場合は、変換特性ｃ１の関係で読み出しアドレスを変換することになる。すなわち、読み出しアドレス４００の近傍では書き込みアドレスとほぼ同じアドレスで読み出し、読み出しアドレス０の近傍では書き込みアドレスよりも大きなアドレスで読み出し、逆に読み出しアドレス８００の近傍では書き込みアドレスよりも小さなアドレスで読み出す。これにより、フレームメモリ６１から読み出されるＲ画素は倍率色収差の補正量に応じて移動することになり、倍率色収差を補正できる。図９（ｂ）も同様であり、倍率色収差を補正しない場合は、変換特性（点線）ａ２に示すように書き込みアドレスをそのまま読み出しアドレスとする（アドレス変換なし）。倍率色収差を補正する場合は、変換特性ｃ２の関係で読み出しアドレスを変換する。

以上説明したように、ルーペレンズ７で発生する倍率色収差は、画像表示制御部２３においてフレームメモリ６１からの読み出しアドレスを適宜制御して、簡単に補正できる。これにより、ユーザーはファインダー３８を通して色ずれの無い被写体画像を観測することができる。

なお、前述したようにルーペレンズ７には、倍率色収差以外に、歪曲収差が存在するが、この歪曲収差についても同様に補正することができる。図１０は、本実施の形態におけるデジタルカメラ１の歪曲収差の補正の様子を示す図である。歪曲収差には、樽状に歪むものと、糸巻状に歪むものがあるが、ここでは糸巻状の歪を補正する場合を示している。図１０（ａ）のような四角図形を液晶パネル２２に表示すると図１０（ｂ）のように周囲がへこんだ糸巻図形の虚像が現れる。そこで、倍率色収差補正の場合と同様に予め周囲を膨らませた樽型図形に変形処理して液晶パネル２２に表示する。これにより、図１０（ｄ）に示すように歪曲収差が補正されて元の四角図形の虚像を提示することができる。樽状に歪むものも同様にして補正することができる。これらの、変形処理は、図８の読み出しアドレス変換ＬＵＴ６６の内容を変更することによって、倍率色収差補正と合わせて行うことができる。

（実施の形態２）
次に実施の形態２について図１１〜図１６を用いて説明する。実施の形態１ではルーペレンズ７の倍率色収差をファインダー３８の画像表示制御部２３で行ったが、本実施の形態では、この補正を画像処理手段としてのデジタル信号処理部１１５で行うものである。

図１１は本実施の形態におけるデジタルカメラ１００（図示せず）のカメラ本体２００の内部構成を示すブロック図である。図１１が図４と異なる点は、デジタル信号処理部１１５と画像表示制御部１２３、およびＯＳＤ信号発生部２５の出力がデジタル信号処理部１１５に入力されていることである。それ以外の構成は図４と同じであるので、同じ構成には同一の符号を付して説明を省略する。

画像表示制御部１２３は図７に示した画像表示制御部２３から収差の補正処理機能を除いた構成である。

図１２は、本実施の形態におけるデジタルカメラ１００のデジタル信号処理部１１５での倍率色収差補正の原理を説明するための図である。図１２（ａ）に示すように撮像センサー１１のサイズ（４／３インチ）は、例えば、水平：１７．３ｍｍ、垂直：１３．０ｍｍ、対角：２１．６４ｍｍであり、撮像画素数は、例えば、水平：４，０００画素、垂直：３，０００画素、対角：５，０００画素（総画素数：１２，０００，０００画素）である。

次に、図１２を用いて、本実施の形態の倍率色収差の補正方法について説明する。図１２（ｂ）は、撮像光学系Ｌの倍率色収差の発生状態を示す図である。Ｇ画像を基準にしてＲ画像の倍率色収差をＤＤｒ、Ｂ画像の倍率色収差をＤＤｂとする。撮像センサー１１の座標（Ｘ，Ｙ）のＧ画素に対応するＲ’画素は、座標（Ｘ’，Ｙ’）の位置に撮像される。この場合、
ｑ＝√（Ｘ^２＋Ｙ^２） （５）
ｑ’＝√（Ｘ’^２＋Ｙ’^２）＝ｑ（１＋ＤＤｒ） （６）
であるので、
Ｘ’＝ｑｃｏｓθ（１＋ＤＤｒ） （７）
Ｙ’＝ｑｓｉｎθ（１＋ＤＤｒ） （８）
したがって、撮像センサー１１の座標（Ｘ’，Ｙ’）の位置に撮像されたＲ’画素を座標（Ｘ，Ｙ）にＲ画素として読み出せば撮像光学系Ｌの倍率色収差に応じた倍率でＲ画像が拡大されるので、Ｇ画像に対するＲ画像の倍率色収差を補正することができる。Ｂ画像の倍率色収差も同様の考え方で補正することができる。

図１２（ｃ）は、デジタル信号処理部１１５でルーペレンズ７の倍率色収差を補正する原理を示す図である。この図面は、ルーペレンズ７による倍率色収差が等価的に撮像光学系Ｌで発生したと仮定して、仮想的に示している。撮像センサー１１の座標（Ｘ，Ｙ）のＧ画素に対応するＲ’’画素は、撮像光学系Ｌの倍率色収差ＤＤｒとルーペレンズ７の倍率色収差Ｄｒにより座標（Ｘ’’，Ｙ’’）の位置に撮像されたと考えることができる。

この場合は、
ｑ＝√（Ｘ^２＋Ｙ^２） （９）
ｑ’’＝√（Ｘ’’^２＋Ｙ’’^２）＝ｑ（１＋ＤＤｒ）（１＋Ｄｒ） （１０）
であるので、
Ｘ’’＝ｑｃｏｓθ（１＋ＤＤｒ）（１＋Ｄｒ） （１１）
Ｙ’’＝ｑｓｉｎθ（１＋ＤＤｒ）（１＋Ｄｒ） （１２）
したがって、撮像センサー１１の座標（Ｘ’’，Ｙ’’）の位置に撮像されたＲ’’画素を座標（Ｘ，Ｙ）にＲ画素として読み出せば撮像光学系Ｌおよびルーペレンズ７の倍率色収差に応じた補正量でＲ画像が補正されるので、撮像光学系Ｌとルーペレンズ７のＲ画像の倍率色収差を同時に補正することができる。Ｂ画像も同様にして倍率色収差を補正することができる。

前述したように、本実施の形態におけるデジタルカメラ１００は、液晶モニター２０とファインダー３８（液晶パネル２２）のいずれか一方にしか撮像画像を表示しないので、撮像画像を液晶モニター２０に表示するモニター撮影モードで撮影する場合は、（７）式、（８）式で座標変換を行い、撮像画像をファインダー３８に表示するファインダー撮影モードで撮影する場合は、（１１）式、（１２）式で座標変換を行えばどちらの撮影モードの場合も、ユーザーは倍率色収差が補正された撮像画像を確認しながら撮影することができる。また、ルーペレンズ７の倍率色収差に関して実施の形態１のようにファインダー３８の画像表示制御部２３で補正する場合に比べて、本実施の形態のようにデジタル信号処理部１１５で補正を行えば、撮像センサー１１の画素数（１２，０００，０００画素）が液晶パネル２２の画素数（４８０，０００画素）よりも２０倍以上も多いので、より精度の高い倍率色収差の補正が可能となる。

ところで、上記説明は液晶パネル２２に撮像画像のみが表示される場合であったが、前述したように、実際には液晶パネル２２には撮像画像以外にＯＳＤ信号発生部２５で生成される撮影条件等の文字図形情報も撮像画像に重畳されて表示される。図１３は本実施の形態におけるデジタルカメラ１００の液晶パネル２２の表示画面７１の例を示す図である。図１３において表示画面７１は画像エリア７２以外にＯＳＤエリア７３があり、そこに撮影時の撮影条件等が表示されている。なお、ＯＳＤエリア７３の位置および大きさは固定ではなく、撮影モードやユーザーの設定により変化する。この場合、ＯＳＤエリア７３に表示される文字図形には当然のことながら撮像光学系Ｌの倍率色収差は含まれていない。したがって、ＯＣＤエリア７３においてはモニター撮影モードの場合は補正の必要がなく、ファインダー撮影モードの場合は、ルーペレンズ７の倍率色収差のみを補正すればよい。なお、撮像光学系Ｌの補正をしない領域としては、ＯＳＤエリア７３全体でなくＯＳＤエリア７３内の文字図形が表示されている領域のみでもよい。

図１４は、本実施の形態におけるデジタルカメラ１００のデジタル信号処理部１１５での撮像光学系Ｌおよびルーペレンズ７の倍率色収差を補正する補正処理部のブロック図である。図１４に示すように、本実施の形態のデジタル信号処理部１１５は、フレームメモリ１６１、コントローラ１６３、書き込みアドレスカウンタ１６４、読み出しアドレスカウンタ１６５、アドレス変換ＬＵＴ１６６、アドレス変換ＬＵＴ１６７、アドレス変換ＬＵＴ１６８、アドレスセレクタ１６９、１７０、１７１を備えている。

アドレス変換ＬＵＴ１６６は、（７）式、（８）式の座標変換に対応するアドレス変換を行い、アドレス変換ＬＵＴ１６７は、（１１）式、（１２）式の座標変換に対応するアドレス変換を行い、アドレス変換ＬＵＴ１６８は、（１）式、（２）式の座標変換に対応するアドレス変換を行う。アドレスセレクタ１７１はモニター撮影モードでは、アドレスセレクタ１６９の出力アドレスを選択し、ファインダー撮影モードでは、アドレスセレクタ１７０の出力アドレスを選択する。また、アドレスセレクタ１６９は画像エリア７２ではアドレス変換ＬＵＴ１６６の読み出しアドレスを選択し、ＯＳＤエリア７３では読み出しアドレスカウンタ１６５の読み出しアドレスを選択する。アドレスセレクタ１７０は画像エリア７２ではアドレス変換ＬＵＴ１６７の読み出しアドレスを選択し、ＯＳＤエリア７３ではアドレス変換ＬＵＴ１６８の読み出しアドレスを選択する。

図１５は、実施の形態１の図９に相当する図であり、この図面を用いて本実施の形態のアドレス変換を説明する。図１５（ａ）、図１５（ｂ）に示すように水平アドレスは２，０００を中心に０から４，０００まで変化し、垂直アドレスは１，５００を中心に０から３，０００まで変化する。点線の変換特性ａ３、ａ４は、倍率色収差を補正しない場合の変換特性を表す。変換特性ｂ３、ｂ４は撮像光学系Ｌの倍率色収差を補正するための変換特性であり、アドレス変換ＬＵＴ１６６の変換特性を表す。変換特性ｃ３、ｃ４はルーペレンズ７の倍率色収差を補正するための変換特性であり、アドレス変換ＬＵＴ１６８の変換特性を表す。変換特性ｄ３、ｄ４は（撮像光学系Ｌ＋ルーペレンズ７）の倍率色収差を補正するための変換特性であり、アドレス変換ＬＵＴ１６７の変換特性を表している。

次に、図１６を用いて倍率色収差の補正のためのアドレス変換を説明する。図１６（ａ）は、図１３において、垂直アドレスがＹ０のときの水平アドレスの変換特性を示し、図１６（ｂ）は図１３において、水平アドレスがＸ０のときの垂直アドレスの変換特性を示す。図１６において実線で表した変換特性Ａおよび変換特性Ｃはモニター撮影モード時の変換特性であり、破線で表した変換特性Ｂおよび変換特性Ｄはファインダー撮影モード時の変換特性である。

図１６（ａ）に示すように、モニター撮影モードの水平アドレス変換は、水平アドレスＸ１からＸ２までの領域（ＯＳＤエリア７３）では、変換特性ａ３を選択し、それ以外の領域では変換特性ｂ３を選択する。一方、ファインダー撮影モードの水平アドレス変換は、水平アドレスＸ１からＸ２までの領域（ＯＳＤエリア７３）では、変換特性ｃ３を選択し、それ以外の領域は変換特性ｄ３を選択する。

図１６（ｂ）に示すように、モニター撮影モードの垂直アドレス変換は、垂直アドレスＹ１からＹ２までの領域（ＯＳＤエリア７３）では、変換特性ａ４を選択し、それ以外の領域では変換特性ｂ４を選択する。一方、ファインダー撮影モードの垂直アドレス変換は、垂直アドレスＹ１からＹ２までの領域（ＯＳＤエリア７３）では、変換特性ｃ４を選択し、それ以外の領域では変換特性ｄ４を選択する。

以上説明したように、デジタル信号処理部１１５の補正処理部のフレームメモリ１６１の読み出しアドレスを制御することにより、ＯＳＤエリア７３に撮影条件等の表示が行われた場合でも、撮影モードによらず撮像光学系Ｌおよびルーペレンズ７の倍率色収差を適切に補正することができる。したがって、ユーザーは倍率色収差の無い撮像画像を観察することができる。本実施の形態においても、倍率色収差と同様にして歪曲収差を補正するようにしてもよい。

なお、上記実施の形態では、ルーペレンズ７は１枚のレンズとして説明したが、複数枚のレンズから構成してもよい。この場合は、レンズ系で倍率色収差、歪曲収差がある程度補正できるので電気的な補正量は少なくてすむ。

また、上記実施の形態では、倍率色収差を補正するのに、Ｇ画像を固定してＲ画像またはＢ画像を移動して補正したが、Ｒ画像を固定してＧ画像およびＢ画像を移動させてもよい。あるいは、Ｂ画像を固定してＧ画像およびＲ画像を移動させてもよい。

また、上記実施の形態では、画像表示制御部２３、１２３はファインダー３８が備えているとして説明したが、画像表示制御部２３、１２３はファインダー３８以外のカメラ本体２に備えられていてもよい。

本発明は、例えば、電子式ビューファインダーおよび液晶モニターを備えたデジタルカメラなどの撮像装置に広く利用することが可能である。

本発明の実施の形態１におけるデジタルカメラの前面を示す斜視図 同デジタルカメラの背面を示す斜視図 同デジタルカメラの全体構成を示すブロック図 同デジタルカメラのカメラ本体の内部構成を示すブロック図 同デジタルカメラの倍率色収差およびその補正の原理を説明するための図 同デジタルカメラのルーペレンズの持つ倍率色収差の具体例を示す図 同デジタルカメラの倍率色収差を補正するための座標変換を示す概念図 同デジタルカメラの画像表示制御部の補正処理（座標変換）に関係する部分のブロック図 同デジタルカメラのアドレス変換を説明するための図 同デジタルカメラの歪曲収差の補正の様子を示す図 本発明の実施の形態２におけるデジタルカメラのカメラ本体の内部構成を示すブロック図 同デジタルカメラのデジタル信号処理部での倍率色収差補正の原理を説明するための図 同デジタルカメラの液晶パネルの表示画面の例を示す図 同デジタルカメラのデジタル信号処理部での撮像光学系およびルーペレンズの倍率色収差を補正する補正処理部のブロック図 同デジタルカメラのアドレス変換を説明するための図 同デジタルカメラのアドレス変換を説明するための図

符号の説明

１，１００ デジタルカメラ
２，２００ カメラ本体
３ 交換レンズ
４ ボディーマウント
５ メモリカードスロット
７ ルーペレンズ（視認光学系）
９ ファインダー接眼窓
１０ ボディーマイコン
１１ 撮像センサー（撮像手段）
１２ 撮像センサー駆動制御部
１３ アナログ信号処理部
１４ Ａ／Ｄ変換部
１５，１１５ デジタル信号処理部（画像処理手段）
１６ バッファメモリ
１７ 画像圧縮／伸張部
１８ 記録／再生制御部
１９ メモリカード
２０ 液晶モニター（第２の表示手段）
２１，２３，１２３ 画像表示制御部（画像処理手段）
２２ 液晶パネル（第１の表示手段）
２４ 撮像部
２５ ＯＳＤ信号発生部
３０ レリーズボタン
３１ シャッター制御部
３２ シャッター駆動モータ
３３ シャッターユニット
３４ 撮影モード切替ボタン
３５ 接眼検出センサー
３６ モード切替ダイヤル
３７ 電源スイッチ
３８ 電子式ビューファインダー（ファインダー）
３９ メモリ部
４０ レンズマイコン
４１ ズームレンズ駆動制御部
４２ フォーカスレンズ駆動制御部
４３ 絞り駆動制御部
４４ 絞り部
４５ レンズマウント
４６ ズームリング
４７ フォーカスリング
５０ 眼
５２ 表示画像
５３ 虚像
６０ 画素数変換部
６１，１６１ フレームメモリ
６３，１６３ コントローラ
６４，１６４ 書き込みアドレスカウンタ
６５，１６５ 読み出しアドレスカウンタ
６６，１６６，１６７，１６８ アドレス変換ＬＵＴ（ルックアップテーブル）
７１ 表示画面
７２ 画像エリア
７３ ＯＳＤエリア
１６９，１７０，１７１ アドレスセレクタ

Claims (6)

1. 撮像光学系を介して被写体を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、
   前記画像信号に基づいて画像データを生成する画像処理手段と、
   前記画像データに基づく画像を表示する第１の表示手段と、
   前記画像を視認できる視認光学系と、を備え、
   前記画像処理手段は、
   前記視認光学系が有する光学収差を補正するように前記画像データを生成する、
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記画像データは前記画像信号とは独立に生成される文字図形データを含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記画像処理手段は、前記撮像光学系が有する光学収差を補正するように前記画像データを生成することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 第２の表示手段をさらに備え、
   前記画像処理手段は、
   前記第１の表示手段に前記画像を表示する場合には、前記撮像光学系が有する光学収差および前記視認光学系が有する光学収差の両方を補正するように前記画像データを生成し、
   前記第２の表示手段に前記画像を表示する場合には、前記撮像光学系が有する光学収差を補正するように前記画像データを生成することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記画像データは画像信号とは独立に生成される文字図形データを含み、
   前記画像処理手段は、
   前記文字図形データに対しては前記撮像光学系が有する光学収差の補正をしないことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記光学収差は倍率色収差および歪曲収差の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。

Images