JP2011091596A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮影レンズ100を通過した光は、カメラ本体200に固定されたハーフミラー202により2系統に分岐し、それぞれ撮像素子201と光学ファインダへと導かれる。画像処理手段は、撮像素子201での受光後に生成される画像データに関してハーフミラー202を透過することで生じる収差について、その光伝達特性を表す伝達関数に基づく変換処理によって補正し、収差発生前の画像データを復元する。
【選択図】 図1
Description
この他、劣化画像(例えば、ブレ画像、ボケ画像)の復元例として特許文献3には、撮像装置の特性情報等に基づいて劣化関数を生成し、劣化関数に基づいて、再変換に係る画像より復元画像を生成する画像処理装置が開示されている。
そこで本発明は、光学ファインダ及びハーフミラーを備えた撮像装置において、ハーフミラーにより発生する収差を抑えつつ小型化及び低コスト化を実現することを目的とする。
以下、本発明の第1実施形態として、交換レンズシステムからなる一眼レフタイプのデジタルカメラへの適用例を説明する。図1は、一眼レフカメラの光学系を示す中央縦断面での概略図である。
図1にて、撮影レンズ100はカメラ本体200に対して交換可能に装着され、そのレンズ部101はフォーカスレンズ群やズームレンズ群を備える。図中のLは撮影レンズ100の光軸を表す。
(A)図2の紙面に垂直な方向、つまり、光軸Lに対して直交してハーフミラー202の表面に平行に延びる第1の軸方向においては対称であって、当該軸方向に直交する第2の軸方向(図2の上下方向)において非対称な収差。
(B)像高、波長により異なる収差。
そこで本発明では、上記収差を画像処理回路413によって除去し、収差による劣化のない画像を生成する。以下、収差発生前の画像を復元する方法の基本的な考え方について説明する。
上式(2)は、i(x,y)がo(x,y)とh(x,y)の畳み込み積分によって算出されることを示す。従って、そのフーリエ変換を行えば、変換後の関数積の形で表すことができ、下式(3)が得られる。
図5は撮像装置の構成例を示すブロック図であり、該装置はカメラ本体200と、カメラ本体200に交換可能に装着される撮影レンズ100で構成されている。
圧縮伸長回路411は適応離散コサイン変換(ADCT)等により画像データを圧縮伸長する。圧縮伸長回路411はメモリ410に記憶された画像データを読み込んで圧縮処理や伸長処理を施し、処理後の画像データをメモリ410に書き込む。
光学ファインダ445は主にピント板203、ペンタプリズム204、接眼光学系205(図1参照)から構成されている。撮影レンズ100を通過した光束を、ハーフミラー202を介して導くことで、撮影者が光学像を観察できる。撮影者は画像表示部405による電子ファインダ機能を使用せずに、光学ファインダ445のみで撮影可能である。
図6乃至10(図8を除く)は、撮像動作を説明するためのフローチャートであり、図8は収差補正処理を説明するための図である。図6はメインフローチャートであり、システム制御回路440がプログラムを解釈して実行する処理の流れを示す。
S603にてシステム制御回路440は、操作部438によって動画撮影の開始操作が行われたか否かを判断する。動画撮影の開始操作が行われない場合、S607に進むが、動画撮影の開始操作が行われた場合、S604に進む。ここで、1フレーム処理サブルーチンが実行され、動画撮影における1フレーム分の撮影動作が行われる。その詳細は図7で説明する。
図7は、1フレーム処理サブルーチンを例示すフローチャートであり、該サブルーチンによる制御はシステム制御回路440が行う。図6に示すメインルーチンにてS604の処理が実行されると、本サブルーチンが呼び出され、S650では、撮影レンズ100の焦点状態が合焦となるように焦点調節処理が行われる。
・ハーフミラー202の位置と厚みの情報。
・ハーフミラー202の屈折率とアッベ数情報。
・撮像素子201の受光感度分布情報。
・カメラ本体200内での撮影光束のケラレ情報。
・カメラ本体200と撮影レンズ100との取り付け面から撮像素子201までの距離情報、製造誤差情報等。
S656では、S658で記録する画像データに対応させて、撮影レンズ100の特性情報がメモリ429に記憶される。ここで撮影レンズ100の特性情報には、射出瞳の情報、枠情報、撮影時のFナンバー情報、収差情報、製造誤差情報等がある。
S657にて、収差補正サブルーチンが呼び出されて実行される。画像処理回路413は、撮影光路中にハーフミラー202を、光軸Lに対して45°の傾斜角度で配置したことにより生じる収差の補正処理を行う。画像処理回路413は、ハーフミラー202による収差で劣化した画像データに対して、撮影レンズ特性情報及びカメラ本体特性情報に基づいて伝達関数を推定し、その逆変換により収差補正処理を行う。その詳細は図8及び図9を用いて後で説明する。
S658に進み、画像処理回路413により収差補正が行われた画像データは、記録媒体485又は491に順次に記録されていく。つまり、画像処理回路413による収差補正処理の結果、記録媒体485又は491に記録される画像データは、収差が補正された画像となる。
図8は、前記S657の収差補正サブルーチンにおいて、分割された撮影範囲に対して順次に伝達関数の生成及び補正処理が行われる様子を説明する図である。撮像素子201の撮影範囲220において、「Area(m,n)」(m=1〜5,n=1〜5)は、5×5=25個の分割領域である。左下端領域がArea(1,1)であり、+X方向にて1つ右の領域がArea(2,1)、また+Y方向にて1つ上の領域がArea(1,2)である。このように、右方(+X方向)に進むにつれてm値が1ずつ増え、上方(+Y方向)に進むにつれてn値が1ずつ増えていく。中心領域がArea(3,3)であり、右上端領域はArea(5,5)となる。
先ずS700では、画像データの取り込み時に、図7のS654での変換処理内容を示す変換情報の取得処理が行われる。
S701にて、画像処理回路413は補正処理前の画像データに対して施す変換方法を決定する。画像復元処理アルゴリズムの前提条件である線形性を確保するためには、露光値と画素値とが比例関係になるように画像データの変換方法を決定する必要がある。例えば、画像データの取り込み時に前記S654の変換処理で画像処理回路413がガンマ補正を実行する場合、S701ではガンマ補正時の変換に対する逆変換が設定される。これにより変換前の画像データを再生することができ、線形性を有する画像データが取得可能となる。同様に、画像データの取り込み時に前記S654の変換処理で画像処理回路413が色補正を実行する場合、S701では色変換時の変換に対する逆変換が設定される。これにより、線形性を有する画像データが取得可能となる。以上のように、ステップ701では、前記S654の変換処理で画像処理回路413が行う変換処理の逆変換に相当する変換方法が決定される。なお本実施形態は、線形性が保たれないような変換処理が施された画像データに対して収差補正を行うことを前提としているため、収差補正前の変換を行っている。しかし線形性が保たれた画像データが取得できる場合には、上記した補正前の変換は行わずに、そのまま収差補正を行うことができる。
S705では、伝達関数を生成するサブルーチンが呼び出されて実行され、対象領域における伝達関数が生成される。ここでRGB毎に伝達関数が生成される。また、生成される伝達関数は、図2乃至4にて説明したように、図8の上下方向にて非対称性をもつ。
S706では、上式(4)で説明したようにS705で生成した伝達関数に基づいて、S703で変換処理した画像データに対して収差補正処理が行われ、収差により劣化する前の画像データが得られる。なおRGB毎に伝達関数が異なるため、RGB信号のそれぞれに対して、伝達関数の逆変換処理によって収差補正が行われる。つまり、上式(4)で説明した画像復元処理によって、収差が補正された収差補正画像データを得ることができる。伝達関数の逆変換処理による画像復元方法については、前記特許文献3等に開示されているため、詳細な説明は省略する。
図10は伝達関数の生成サブルーチンによる処理例を示すフローチャートである。図8の撮影範囲220を構成する25個の分割領域「Area(m,n)」(m=1〜5,n=1〜5)について伝達関数を生成する本サブルーチンに従う一連の動作は、システム制御回路440が行う。
S752では、伝達関数を定義する際に用いるパラメータが取得される。伝達関数は、撮影レンズ100と撮像素子201との間の光伝達特性によって決まる。そしてこの光伝達特性はRGBの色毎に異なり、また、カメラ本体200の特性情報や、撮影レンズ100の特性情報、画像データにおけるX方向及びY方向の位置、被写体距離等の要因によっても変わる。不揮発性メモリ431は、これらの要因と伝達関数を定義する際に用いるパラメータとを関連付けたテーブルデータを予め記憶している。システム制御回路440は、これらの要因に基づいてRGBの色毎に伝達関数を定義する際に用いるパラメータの情報を不揮発性メモリ431から取得する。
S755の後、伝達関数生成サブルーチンが終了し、図9の収差補正サブルーチンに戻って、S706の収差補正に移行する。
次に本発明に係る第2実施形態として、ショートフランジバックの撮影レンズを装着した撮像装置への適用例を示す。図11は一眼レフカメラの光学系を中央断面で示す概略図である。なお図11に示す撮影レンズ300及びそのレンズ部301を除く、カメラ本体200の構成要素については、図1に示した構成要素に付した符号と同じ符号を付すことで、それらの説明を省略し、相違点を中心に説明する。
第2実施形態によれば、撮影レンズ300とカメラ本体200を含めた全体の大きさをより小型化し、コンパクトな構成が可能となる。
次に本発明に係る第3実施形態を説明する。第3実施形態として、第1実施形態で説明した収差補正処理の手順を一部変更した例を示す。図12は、第3実施形態における、劣化関数の割り当てを説明する図であり、撮影レンズ100及びカメラ本体200の構成は図1と同じである。第1実施形態では、撮影レンズ100とハーフミラー202のそれぞれで発生する収差に対して、両者を統合した伝達関数H(u,v)を用いて補正を実行する。これに対して、第3実施形態では、撮影レンズ100の伝達関数Hl(u,v)とハーフミラー202の伝達関数Hm(u,v)をそれぞれ用いることで、収差を個別に補正することが可能である。以下、第1実施形態との相違点についてのみ説明する。
撮影レンズ100による劣化後の光量分布Il(u,v)は、下式(5)で表すことができる。
200 カメラ本体
201 撮像素子
202 ハーフミラー
300 撮影レンズ
413 画像処理回路
445 光学ファインダ
Claims (7)
- 撮影レンズを通過した光の一部を反射させるとともに光の一部を透過させるために前記撮影レンズの光軸に対して斜めに配置された光学素子と、
前記光学素子で反射した光によって被写体の観察が可能な光学ファインダと、
前記光学素子を透過した光を受光して画像データを出力する撮像素子と、
前記撮像素子により得られる画像データに関して光が前記光学素子を透過することで生じる収差を、前記光学素子に係る伝達関数に基づく変換処理により補正して収差発生前の画像を復元する画像処理手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記画像処理手段は、前記撮影レンズの光軸に対して直交する第1の軸方向において対称性を有し、かつ前記第1の軸方向に対して直交する第2の軸方向において非対称性を有する収差を補正することを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。
- 前記光学素子は、前記撮影レンズと前記撮像素子との間に固定して配置されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の撮像装置。
- 前記撮影レンズは前記撮像装置に対して着脱可能であって、前記撮像装置に取り付けられた状態において、前記撮影レンズの一部が前記光学素子の一端部よりも前記撮像素子の側に位置し、前記光軸に直交する方向からみて前記撮影レンズと前記光学素子が部分的に重なっていることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記画像処理手段は、前記撮像素子により得られる画像データに関して前記撮影レンズ及び前記光学素子を光が透過することで生じる収差を、前記撮影レンズ及び前記光学素子に係る伝達関数に基づく変換処理により補正して画像を復元することを特徴とする、請求項1から4のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記画像処理手段は、前記撮像装置に取り付けられる前記撮影レンズに応じてその伝達関数を変更して前記収差を補正することを特徴とする、請求項5に記載の撮像装置。
- 撮影レンズを通過した光の一部が光学素子にて反射されて光学ファインダに到達するとともに、前記光学素子を透過した光が撮像素子に受光されて画像データが出力されるように構成した撮像装置の制御方法であって、
前記光学素子を含む撮像装置の特性情報を取得するステップと、
前記特性情報に基づいて前記光学素子に係る伝達関数を定義するステップと、
前記撮像素子により得られる画像データに関して光が前記光学素子を透過することで生じる収差を、前記伝達関数に基づく変換処理により補正して収差発生前の画像を復元するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
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