JP5278421B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
つまり、映像を赤(R)、緑(G)、青(B)の三原色から構成し、緑色の帯域の波長を基準にした場合、赤色の帯域の波長は緑色の帯域より長く、青色の帯域の波長は緑色の帯域より短くなる。そのため、緑色に比べて波長の長い赤と波長の短い青とが緑色を挟んで互いに異なる方向にずれるため、白色と黒色の境界部の映像が撮影された際に境界部には赤色或は青色のにじみが発生する。
軸上色収差とはレンズの焦点距離が波長によって違うために、色によって像面の位置が前後にずれることであり、倍率色収差とは色によって像の倍率が異なり、像の大きさが異なることである。
軸上色収差は、絞りの調整で改善できるが、倍率色収差の改善は困難であった。
また、特許文献2記載の収差補正方法では、YCrからRを、YCbからBを簡易的に変換してからRとBを補正して補正後のCb’Cr’を生成しており、処理量は削減されるが、YにもRB成分が含まれているにもかかわらず全く処理をおこなっていないために、色ずれが残ってしまうという問題があった。
(1)入射した光を光電変換し赤色光,緑色光,及び青色光に対応したそれぞれの検出信号として出力する撮像素子(3)と、前記撮像素子(3)から出力された赤色光,緑色光,及び青色光に対応する前記検出信号を補正前の輝度信号及び補正前の色差信号に変換して出力する第1の輝度・色差変換部(14)と、前記撮像素子3に撮像対象となる像を結像すると共に、撮像時のレンズ情報である撮像情報を出力するレンズ部(2)と、複数のレンズのレンズ情報とレンズ情報に対応した倍率色収差補正データが関連付けられ記憶されており、前記レンズ部(2)から前記撮像情報が入力した際に、前記撮像情報に近似するレンズ情報に対応した倍率色収差補正データを出力する補正データ記憶部(7)と、前記補正データ記憶部(7)から出力された前記倍率色収差補正データに基づいて前記撮像素子(3)から出力された赤色光,緑色光,及び青色光に対応する前記検出信号の色収差を補正し、赤色光,緑色光,及び青色光に対応する補正信号として出力する色収差補正部(9,10)と、前記色収差補正部(9,10)から出力した赤色光,緑色光,及び青色光に対応する前記補正信号を輝度信号及び色差信号に変換し補正後の輝度信号及び出力色差信号として出力する第2の輝度・色差変換部(11)と、前記補正データ記憶部(7)から出力された赤の水平方向の倍率色収差補正パラメータRx、赤の垂直方向の倍率色収差補正パラメータRy、青の水平方向の倍率色収差補正パラメータBx、青の垂直方向の倍率色収差補正パラメータByを用いて所定の演算式に基づいて、前記第1の輝度・色差変換部(14)から出力された補正前の輝度信号及び、前記第2の輝度・色差変換部(11)から出力された補正後の輝度信号の混合する比率を算出する混合比設定部(12)と、前記混合比設定部(12)で算出された比率に基づき補正前の輝度信号及び補正後の輝度信号を混合し、出力輝度信号として出力する輝度信号混合部(13)と、を備えることを特徴とする撮像装置(11)。
(2)入射した光を光電変換し赤色光,緑色光,及び青色光に対応したそれぞれの検出信号として出力する撮像素子(3)と、前記撮像素子(3)から出力された赤色光,緑色光,及び青色光に対応する前記検出信号を補正前輝度信号及び補正前色差信号に変換して出力する第1の輝度・色差変換部(14)と、前記撮像素子(3)に撮像対象となる像を結像すると共に、撮像時のレンズ情報である撮像情報を出力するレンズ部(2)と、複数のレンズのレンズ情報とレンズ情報に対応した倍率色収差補正データが関連付けられ記憶されており、前記レンズ部(2)から前記撮像情報が入力した際に、前記撮像情報に近似するレンズ情報に対応した複数の倍率色収差補正データを出力する補正データ記憶部(7)と、前記補正データ記憶部(7)から出力された複数の前記倍率色収差補正データに基づいて前記撮像情報に対応する倍率色収差補正データを算出し、補正データとして出力する補正パラメータ演算部(8)と、前記補正パラメータ演算部(8)から出力された前記補正データに基づいて前記撮像素子(3)から出力された赤色光,緑色光,及び青色光に対応する前記検出信号の色収差を補正し、赤色光,緑色光,及び青色光に対応する補正信号として出力する色収差補正部(9,10)と、前記色収差補正部(9,10)から出力した赤色光,緑色光,及び青色光に対応する前記補正信号を輝度信号及び色差信号に変換し補正後の輝度信号及び出力色差信号として出力する第2の輝度・色差変換部(11)と、前記補正パラメータ演算部(8)から出力された赤の水平方向の倍率色収差補正パラメータRx、赤の垂直方向の倍率色収差補正パラメータRy、青の水平方向の倍率色収差補正パラメータBx、青の垂直方向の倍率色収差補正パラメータByを用いて所定の演算式に基づいて、前記第1の輝度・色差変換部(14)から出力された補正前輝度信号及び、前記第2の輝度・色差変換部(11)から出力された補正後の輝度信号の混合する比率を算出する混合比設定部(12)と、前記混合比設定部(12)で算出された比率に基づき補正前輝度信号及び補正後の輝度信号を混合し、出力輝度信号として出力する輝度信号混合部(13)と、を備えることを特徴とする撮像装置(21)。
(3)前記第1の輝度・色差変換部14で変換された補正前の輝度信号及び色差信号に対して信号処理をおこなった後、補正前の輝度信号及び色差信号を赤色光,緑色光,及び青色光に対応する信号に変換する原色信号変換部6を更に備えることを特徴とする(1)または(2)に記載の撮像装置(1)。
なお、全図において、共通な機能を有する部品には同一符号を付して示し、一度説明したものに関しては、繰り返した説明を省略する。
図1は本発明の撮像装置の構成の一実施例を示したブロック図である。
撮像装置1は、レンズ部2、と撮像素子3と前処理部(第1の輝度・色差変換部)4と倍率色収差補正部5を備えている。
更に、倍率色収差補正部5は、RGB変換部(原色信号変換部)6と、補正データ記憶部7と、補正パラメータ演算部8と、R倍率色収差補正部9と、B倍率色収差補正部10と、YC変換部(第2の輝度・色差変換部)11と、混合比設定部12と、Y混合部(輝度信号混合部)13とを備える。
撮像素子3には、CCD(Charge Coupled Device)或はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などのイメージセンサが用いられる。イメージセンサでは、入射した光が光電変換され光量に応じた検出信号を出力する。
1つの撮像素子3でカラー画像を撮像する単板方式の場合、撮像素子3にはイメージセンサ上に特定の色を透過するカラーフィルタがイメージセンサの各画素に対応して配置され、入射した光がカラーフィルタにより光の三原色に分けられ、カラー画像が撮像される。
ここで、イメージセンサの各画素に対するカラーフィルタの赤色(R),緑色(G)及び青色(B)の配置の一例として、ベイヤ配列がある。
撮像素子3では、入射した光が光電変換されR,G,Bの各色の色(RGB)の検出信号として出力される。
R,G,Bの各色の色信号は、情報量が多いことから処理をおこなうのに機器に付加がかかり、保存する場合の記録容量を多く必要とする。このため、「明るさに較べて色に対する分解能が低い」という人間の目の特性を利用して色成分の情報を削減する色差方式用いて伝送や記録の効率化を図っている。
ここで、倍率色収差補正データは、ある1つのレンズデータに対応する1画面の全ての制御点における倍率色収差補正パラメータの集まりを意味しており、倍率色収差補正パラメータは、ある画素における倍率色収差補正データを意味している。
更に、あるサンプルレンズデータにおける倍率色収差補正データとして全画素に対応する倍率色収差補正データを持つのは現実的ではない。そこで、図2(a)に示すように、取り込んだ画像に対して所定の間隔(図2(a)では、格子状)に分割するよう設定した各制御点における倍率色収差補正パラメータを持つようにする。
一方、撮像時のレンズのズーム位置や絞りの位置等のレンズデータが補正パラメータ演算部8に入力した際に、入力したレンズデータに対応するサンプルレンズデータが補正データ記憶部7に記憶されていない場合、補正パラメータ演算部8は、入力したレンズデータに近似するサンプルレンズデータに対応する倍率色収差補正データを複数読み出し、読み出された倍率色収差補正データを補間処理して入力したレンズデータに対応する補間された倍率色収差補正データを生成する。
混合比設定部12は、補正されたY信号と補正前のY信号との混合比を補正パラメータ演算部8から入力される倍率色収差補正パラメータの補正量に基づいて算出する。
Y混合部13は、混合比設定部12で算出された混合比を用いて補正されたY信号と補正前のY信号とを混合し新たなY信号として出力する。
撮影時に補正パラメータ演算部8では、撮影に用いるレンズのズーム位置や絞りの位置等のレンズデータをレンズ部2から入手する。(ステップS1)
この結果、各色の各画素における倍率色収差補正パラメータを得ることができる。(ステップS2)
k=(|Rx|+|Ry|+|Bx|+|By|)/(2Mx+2My)
ここで、Mx、Myはそれぞれ水平方向、垂直方向の倍率色収差補正パラメータの最大値で、予め決まった値である。補正量が多い時にkが大きくなり、少ない時にはkが小さくなる。また、kは下記のように求めても良い。(ステップS3)
撮像素子3から出力された検出信号は前処理部4に入力し、画素欠陥の補間処理がおこなわれる。前処理部4では、更にRGBの検出信号からY信号及びCbCr信号への色空間の変換をおこなった後、Y信号とCbCr信号を用いてガンマ調整処理等の信号処理をおこなう。
Y混合部13では、入力した補正前のY信号と補正後のY信号とを混合比設定部12で算出された混合比を用いて混合し新たなY信号として外部に出力する。ここで、補正前のY信号をYa、補正後のY信号をYb、混合する際のYaの割合をkとすると、混合後のY信号(Yc)は、次式で表される。
Yc=(1−k)×Ya+k×Yb
(ステップS7)
ステップS8の判定において全画素の色収差補正が終了していないとされた場合は、ステップS2に戻って次の画素の色収差補正をおこなう。一方、ステップS8の判定において全画素の色収差補正が終了したと判定された場合、全ての処理を終了する。
更に、本発明の実施形態では、Y混合比設定部11とY混合部12を備えることによって、処理前のY信号(Ya)と補正後のY信号(Yb)の混合比率(1−k:k)を収差補正量が多い時にYbの比率を大きくし、収差量が少ない時にYaの比率を大きくするといったように、収差量に応じて混合比を変更することができる。
それにより、収差量が少ない画素には処理前のY信号を多く混合することにより精細感を保つことが出来、収差量が多い画素には補正後のYを多く混合することにより色にじみを軽減することができる。
図1に示す第1の実施形態に対して、前処理部3及びRGB変換部6を削除した第2の実施形態を図5に示す。
第2の実施形態については、第1の実施形態の説明と異なる点を中心に説明する。
図5に示すように、第2の実施形態の撮像装置11では撮像素子3から出力されたRGBの検出信号をY信号及びCbCr信号に変換することなく、直接R倍率色収差補正部9及びB倍率色収差補正部10に入力して倍率色収差の補正をおこなっている。
ここで、R倍率色収差補正部9及びB倍率色収差補正部10に入力する前に、RGBの検出信号に対して画素欠陥の補間処理をおこなってもよい。
図5に示す第2の実施形態に対して、補正パラメータ演算部7を削除した第3の実施形態を図6に示す。
第3の実施形態については、第2の実施形態の説明と異なる点を中心に説明する。
第3の実施形態の撮像装置21では、レンズ部2から出力されたレンズデータを直接補正データ記憶部7に入力する。補正データ記憶部7では、入力したレンズデータに最も近似するサンプルレンズデータの倍率色収差補正データを読み出し、レンズ部2から入力したレンズデータに対応する倍率色収差補正データとしてR倍率色収差補正部9及びB倍率色収差補正部10に出力する。
補正データ記憶部7に記憶されたサンプルレンズデータに対応する倍率色収差補正データが多い場合、及びそれぞれのサンプルレンズデータに対応する倍率色収差補正データに変化が少ない場合に、直接補正データ記憶部7にレンズデータを入力する第3の実施形態の構成は有効である。
それにより、例えば色収差の少ないレンズを用い、なお且つ、前処理部4における信号処理として、Yaにエッジ強調などのエンハンス処理を施している場合に、Yaの比率を高めることによって精細感のある画像を得ることが可能になる。一方、色収差の大きなレンズを用いた場合には、Ybの比率を高めることにより色にじみが軽減された画像を得ることができる。
2・・・レンズ部
3・・・撮像素子
4・・・前処理部(第1の輝度・色差変換部)
5・・・倍率色収差補正部
6・・・RGB変換部(原色信号変換部)
7・・・補正データ記憶部
8・・・補正パラメータ演算部
9・・・R倍率色収差補正部
10・・・B倍率色収差補正部
11・・・YC変換部(第2の輝度・色差変換部)
12・・・混合比設定部
13・・・Y混合部(輝度信号混合部)
14・・・YCbCr変換部(第1の輝度・色差変換部)
Claims (3)
- 入射した光を光電変換し赤色光,緑色光,及び青色光に対応したそれぞれの検出信号として出力する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された赤色光,緑色光,及び青色光に対応する前記検出信号を補正前の輝度信号及び補正前の色差信号に変換して出力する第1の輝度・色差変換部と、
前記撮像素子に撮像対象となる像を結像すると共に、撮像時のレンズ情報である撮像情報を出力するレンズ部と、
複数のレンズのレンズ情報とレンズ情報に対応した倍率色収差補正データが関連付けられ記憶されており、前記レンズ部から前記撮像情報が入力した際に、前記撮像情報に近似するレンズ情報に対応した倍率色収差補正データを出力する補正データ記憶部と、
前記補正データ記憶部から出力された前記倍率色収差補正データに基づいて前記撮像素子から出力された赤色光,緑色光,及び青色光に対応する前記検出信号の色収差を補正し、赤色光,緑色光,及び青色光に対応する補正信号として出力する色収差補正部と、
前記色収差補正部から出力した赤色光,緑色光,及び青色光に対応する前記補正信号を輝度信号及び色差信号に変換し補正後の輝度信号及び出力色差信号として出力する第2の輝度・色差変換部と、
前記補正データ記憶部から出力された赤の水平方向の倍率色収差補正パラメータ、赤の垂直方向の倍率色収差補正パラメータ、青の水平方向の倍率色収差補正パラメータ、青の垂直方向の倍率色収差補正パラメータを用いて所定の演算式に基づいて、前記第1の輝度・色差変換部から出力された補正前の輝度信号及び、前記第2の輝度・色差変換部から出力された補正後の輝度信号の混合する比率を算出する混合比設定部と、
前記混合比設定部で算出された比率に基づき補正前の輝度信号及び補正後の輝度信号を混合し、出力輝度信号として出力する輝度信号混合部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 入射した光を光電変換し赤色光,緑色光,及び青色光に対応したそれぞれの検出信号として出力する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された赤色光,緑色光,及び青色光に対応する前記検出信号を補正前輝度信号及び補正前色差信号に変換して出力する第1の輝度・色差変換部と、
前記撮像素子に撮像対象となる像を結像すると共に、撮像時のレンズ情報である撮像情報を出力するレンズ部と、
複数のレンズのレンズ情報とレンズ情報に対応した倍率色収差補正データが関連付けられ記憶されており、前記レンズ部から前記撮像情報が入力した際に、前記撮像情報に近似するレンズ情報に対応した複数の倍率色収差補正データを出力する補正データ記憶部と、
前記補正データ記憶部から出力された複数の前記倍率色収差補正データに基づいて前記撮像情報に対応する倍率色収差補正データを算出し、補正データとして出力する補正パラメータ演算部と、
前記補正パラメータ演算部から出力された前記補正データに基づいて前記撮像素子から出力された赤色光,緑色光,及び青色光に対応する前記検出信号の色収差を補正し、赤色光,緑色光,及び青色光に対応する補正信号として出力する色収差補正部と、
前記色収差補正部から出力した赤色光,緑色光,及び青色光に対応する前記補正信号を輝度信号及び色差信号に変換し補正後の輝度信号及び出力色差信号として出力する第2の輝度・色差変換部と、
前記補正パラメータ演算部から出力された赤の水平方向の倍率色収差補正パラメータ、赤の垂直方向の倍率色収差補正パラメータ、青の水平方向の倍率色収差補正パラメータ、青の垂直方向の倍率色収差補正パラメータを用いて所定の演算式に基づいて、前記第1の輝度・色差変換部から出力された補正前輝度信号及び、前記第2の輝度・色差変換部から出力された補正後の輝度信号の混合する比率を算出する混合比設定部と、
前記混合比設定部で算出された比率に基づき補正前輝度信号及び補正後の輝度信号を混合し、出力輝度信号として出力する輝度信号混合部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記第1の輝度・色差変換部で変換された補正前の輝度信号及び色差信号に対して信号処理をおこなった後、補正前の輝度信号及び色差信号を赤色光,緑色光,及び青色光に対応する信号に変換する原色信号変換部を更に備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。
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