JP6742120B2 - 自動倍率色収差補正回路 - Google Patents

Description

本発明は、自動倍率色収差補正回路、特に、撮像装置にマウントされるレンズに由来する倍率色収差を自動で補正することが可能な自動倍率色収差補正回路に関するものである。

撮像装置においては、マウントされているレンズによる倍率色収差が問題となっている。この倍率色収差とは、光が波長毎に異なる屈折率を持つため、レンズを通過した平行光は一点に集光せず、分散する現象のことである。図３に示すように、光軸外からの光がレンズに入射した場合、レンズに対する屈折率が異なるために、青の像の高さと、緑の像の高さ、そして、赤の像の高さが、異なって結像し、倍率色収差が発生してしまう。そして、この現象は、撮像装置において、色ズレや、輪郭に色が付くなどの問題となる。

そこで、従来から、倍率色収差を補正するために様々な技術が提案されてきている。例えば、レンズ交換が不可能な撮像装置では、予めレンズの特性が判明しているため、赤・青・緑の各色のズレを補正する量（補正量）が算出できる。そして、この補正量に基づいて、各色の色信号に対し、拡大・縮小処理を施す画像処理によって倍率色収差を補正するといったことが行われている（従来技術１）。

また、逆に、レンズが着脱式となっている撮像装置においては、対応するレンズに限り、レンズから補正量を撮像装置に転送し、画像処理を行うことで、レンズの特性に合わせた倍率色収差の補正を可能としている（従来技術２）。その他、例えば、特許文献１には、補正量の転送に対応していないレンズにおいて、準備したテストチャートを撮影し、そのテストチャート中において倍率色収差の影響が出ている箇所を指定することで、補正量を算出する処理を行う画像処理装置が開示されている。

また、特許文献２には、撮像により得られたカラー映像信号に基づいて、上記カラー映像信号に基づくカラー映像内の基準位置からの距離に応じた色収差の収差量を検出する収差量検出手段と、上記収差量検出手段により検出された上記収差量に基づいて、上記カラー映像信号に対して上記色収差を補正する所定の信号処理を施す信号処理手段とを具えることを特徴とする信号処理装置が開示されている。

そして、この信号処理装置における収差量検出手段は、カラー映像内の有効なエッジを検出し、このエッジに基づいて上記基準位置からの上記距離に応じた色収差の収差量を検出するものや、画面中央の数走査ライン分のカラー映像信号に基づいて、基準位置からの距離に応じた色収差の収差量を検出する技術であることが開示されている。

特開２０１０−１３００３３号公報 特開２０００−２９９８７４号公報

しかしながら、上記の従来技術１では、レンズ着脱式のカメラには適用できない上に、レンズの特性が予め判明している必要があり、倍率色収差補正の運用面で非常に煩雑なものとなってしまう。さらに、上記の従来技術２では、レンズから倍率色収差の補正量を撮像装置に転送する必要があり、専用の規格に則ったレンズと、撮像装置の組み合わせでのみ実現可能なものであることから、装置の製造や運用面でのコストの向上といった問題が生じてしまう。

そして、上記特許文献１の技術は、レンズに左右されないが、補正量の検出時に、ユーザーが指示を行う必要があり、運用面で煩雑なものとなってしまい、また、補正処理の正確性にも影響が出る可能性が指摘されている。またさらに、上記特許文献２では、収差量の検出において、特別な検出手段を用いなければならず、製造・運用コストが高くなってしまう。

本発明は、上述の課題を解決するためのもので、ユーザーによる指示や、複雑な回路を必要とせず、撮像部によってモノクロの所定テストパターンを撮影するだけで、倍率色収差に関する特性が不明なレンズであっても、そのレンズによる倍率色収差を自動的に補正することが可能な自動倍率色収差補正回路を提供することにある。

上述の課題に対応するため、本発明は、以下の技術的手段を講じている。
即ち、請求項１記載の発明は、白背景に黒色で描かれた所定パターンのモノクロテスト画像を撮像する撮像部と、前記撮像部から出力されるＲ・Ｇ・Ｂの３系統の映像信号を受け、当該各系統それぞれの映像信号から、前記所定パターンを検出するとともに、当該検出した所定パターンから予め定められたポイント間の距離を検出用数値として算出するテストパターン検出部と、予め、前記Ｒ・Ｇ・Ｂの３系統のうちから１つの系統を主系統、その他の系統をそれぞれ第１の副系統及び第２の副系統とし、前記テストパターン検出部により算出された前記主系統の映像信号における検出用数値に対する前記第１の副系統の映像信号における検出用数値の倍率を算出し、当該倍率の逆数を第１の補正信号として出力するとともに、前記主系統の映像信号における検出用数値に対する前記第２の副系統の映像信号における検出用数値の倍率を算出し、当該倍率の逆数を第２の補正信号として出力する収差検出部と、前記撮像部から入力されたＲ・Ｇ・Ｂの３系統のそれぞれの映像信号のうち、第１の副系統の映像信号には、前記第１の補正信号を乗算し、第２の副系統の映像信号には、前記第２の補正信号を乗算するとともに、Ｒ・Ｇ・Ｂの３系統の映像信号をそれぞれ出力する収差補正部とを備え、前記所定パターンは円形状であり、前記予め定められたポイント間の距離は、前記円形状の直径とすることを特徴とする自動倍率色収差補正回路である。

また、請求項２記載の発明は、白背景に黒色で描かれた所定パターンのモノクロテスト画像を撮像する撮像部と、前記撮像部から出力されるＲ・Ｇ・Ｂの３系統の映像信号を受け、当該各系統それぞれの映像信号から、前記所定パターンを検出するとともに、当該検出した所定パターンから予め定められたポイント間の距離を検出用数値として算出するテストパターン検出部と、前記テストパターン検出部により算出された前記Ｇ系統の映像信号における検出用数値に対する前記Ｒ系統の映像信号における検出用数値の倍率を算出し、当該倍率の逆数を補正信号Ｒとして出力するとともに、前記テストパターン検出部により算出された前記Ｇ系統の映像信号における検出用数値に対する前記Ｂ系統の映像信号における検出用数値の倍率を算出し、当該倍率の逆数を補正信号Ｂとして出力する収差検出部と、前記撮像部から入力されたＲ・Ｇ・Ｂの３系統のそれぞれの映像信号のうち、Ｒ系統の映像信号には、前記補正信号Ｒを乗算し、Ｂ系統の映像信号には、前記補正信号Ｂを乗算し、Ｇ系統の映像信号には、処理を行わずに、当該Ｒ・Ｇ・Ｂの３系統の映像信号をそれぞれ出力する収差補正部とを備え、前記所定パターンは円形状であり、前記予め定められたポイント間の距離は、前記円形状の直径とすることを特徴とする自動倍率色収差補正回路である。

本発明によれば、ユーザーによる指示や、装置自体に複雑な構成を必要とせずとも、倍率色収差についての特性が不明なレンズを用いた場合であっても、撮像部により、モノクロの所定テストパターンを撮影するだけで、自動的に倍率色収差の補正をすることが可能となる。

本発明に係る自動倍率色収差補正回路の実施形態を示した構成概略図である。 本発明に係る自動倍率色収差補正回路の実施形態において用いられるモノクロのテストパターンの一例を示した図で、（ａ）はテストパターンの一例、（ｂ）はテストパターンにおけるポイント間の一例を表したものである。 倍率色収差が生じる原理を示した図である。

本発明に係る自動倍率色収差補正回路の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る自動倍率色収差補正回路の実施形態を示した構成概略図で、図２は、本発明に係る自動倍率色収差補正回路の実施形態において用いられるモノクロのテストパターンの一例を示した図である。そして、符号については、１０が自動倍率色収差補正回路、１２が撮像部、１４がテストパターン検出部、１６が収差検出部、１８が収差補正部、２０が映像出力部、Ｔがモノクロテスト画像を示している。

本実施形態における自動倍率色収差補正回路１０は、図１及び図２に示すように、白背景に黒色で描かれた所定パターンのモノクロテスト画像Ｔを撮像する撮像部１２と、撮像部１２から出力されるＲ（赤色）・Ｇ（緑色）・Ｂ（青色）の３系統の映像信号を受け、これら各系統それぞれの映像信号から、所定パターンを検出するとともに、検出した所定パターンから予め定められたポイント間の距離を検出用数値として算出するテストパターン検出部１４とを備えている。

さらに、本実施形態における自動倍率色収差補正回路１０は、予め、Ｒ・Ｇ・Ｂの３系統のうちから、１つの系統を主系統、その他の系統をそれぞれ第１の副系統、第２の副系統とし、テストパターン検出部１４により算出された主系統の映像信号における検出用数値に対する第１の副系統の映像信号における検出用数値の倍率を算出し、この倍率の逆数を第１の補正信号として出力するとともに、テストパターン検出部１４により算出された主系統の映像信号における検出用数値に対する第２の副系統の映像信号における検出用数値の倍率を算出し、この倍率の逆数を第２の補正信号として出力する収差検出部１６と、撮像部１２から入力されたＲ・Ｇ・Ｂの３系統のそれぞれの映像信号のうち、第１の副系統の映像信号には、第１の補正信号を乗算し、第２の副系統の映像信号には、第２の補正信号を乗算し、主系統の映像信号には、処理を行わずに、Ｒ・Ｇ・Ｂの３系統の映像信号を出力する収差補正部１８とを備えてなる。

続いて、本実施形態の流れについて、詳細に説明する。本実施形態における自動倍率色収差補正回路１０は、図１に示すように、まず、撮像部１２によって、白背景に黒色で描かれた所定パターンのモノクロテスト画像Ｔを撮影していく。このモノクロテスト画像Ｔは、図２に示すように、本実施形態では、白背景に黒色で円が描かれているものを用いている。なお、本実施形態では、円が描かれているものを用いているが、これは本発明を限定するものではない。

次に、撮像部１２により撮影したモノクロテスト画像Ｔの映像信号は、Ｒ・Ｇ・Ｂの３系統の映像信号として出力される。そして、テストパターン検出部１４が、撮像部１２からの受けるＲ・Ｇ・Ｂの映像信号に対して、円を検出し、図２（ｂ）に示すように、予め定めたポイント間の距離、即ち、本実施形態では、円の直径をそれぞれ検出用数値として算出する処理を行う。この処理は、例えば、ハフ変換を利用すれば、円の検出と、直径の算出が共に可能となる。

続いて、収差検出部１６では、予め、Ｒ・Ｇ・Ｂの３系統のうちから、１つの系統を主系統、その他の系統をそれぞれ、第１の副系統、第２の副系統とするよう設定されており、テストパターン検出部１４から出力されるＲ・Ｇ・Ｂそれぞれの検出用数値としての円の直径に基づき、そのうちの、主系統の直径から、第１の副系統、第２の副系統の円の直径が、それぞれ何倍かを算出（倍率を算出）し、これら倍率の逆数を第１の補正信号（第１の副系統の倍率の逆数）、第２の補正信号（第２の副系統の倍率の逆数）として出力していく。

そして、収差補正部１８が、収差検出部１６から出力された第１の補正信号と、第２の補正信号と撮像部１２から入力された３系統の映像信号（Ｒ・Ｇ・Ｂ）から、補正済み信号を生成していく。つまり、第１及び第２の副系統の映像信号を主系統の映像信号に合わせる形で補正を行う処理である。

具体的には、収差検出部１６から入力された第１の補正信号を撮像部１２から入力された第１の副系統、そして、第２の補正信号を第２の副系統の映像信号にそれぞれ乗算することで、補正済みの映像信号（第１の副系統、第２の副系統）を生成し、これらの補正済み映像信号と、無処理の主系統の映像信号とを、ともに出力するというものである。そして、収差補正部１８により出力された映像信号は、映像出力部２０によって、カメラ映像として出力されていく。なお、本実施形態における主系統、第１及び第２の副系統は、任意に設定されるものであり、例えば、主系統をＧ系統とし、他の副系統をＲ系統及びＢ系統として設定するものである。

このような構成を採用していることから、レンズに起因する倍率色収差の補正について、ユーザーが指示を出す必要がなく、自動で、且つ、簡易に行え、また、倍率色収差に関する特性が不明なレンズであっても、撮像部にマウントして使用することが可能となるわけである。

続いて、本発明に係る自動倍率色収差補正回路の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る自動倍率色収差補正回路の実施形態を示した構成概略図で、図２は、本発明に係る自動倍率色収差補正の実施形態において用いられるモノクロのテストパターンの一例を示した図である。そして、符号については、第１の実施形態と同様である。

本実施形態における自動倍率色収差補正回路１０は、図１及び図２に示すように、白背景に黒色で描かれた所定パターンのモノクロテスト画像Ｔを撮像する撮像部１２と、撮像部１２から出力されるＲ・Ｇ・Ｂの３系統の映像信号を受け、これら各系統それぞれの映像信号から、所定パターンを検出するとともに、検出した所定パターンから予め定められたポイント間の距離を検出用数値として算出するテストパターン検出部１４とを備えている。

さらに、本実施形態における自動倍率色収差補正回路１０は、テストパターン検出部１４により算出されたＧ系統の映像信号における検出用数値に対するＲ系統の映像信号における検出用数値の倍率を算出し、この倍率の逆数を補正信号Ｒとして出力するとともに、テストパターン検出部１４により算出されたＧ系統の映像信号における検出用数値に対するＢ系統の映像信号における検出用数値の倍率を算出し、この倍率の逆数を補正信号Ｂとして出力する収差検出部１６と、撮像部１２から入力されたＲ・Ｇ・Ｂの３系統のそれぞれの映像信号のうち、Ｒ系統の映像信号には、補正信号Ｒを乗算し、Ｂ系統の映像信号には、補正信号Ｂを乗算し、Ｇ系統の映像信号には、処理を行わずに、Ｒ・Ｇ・Ｂの３系統の映像信号を出力する収差補正部１８とを備えてなる。

続いて、本実施形態の流れについて、詳細に説明する。本実施形態における自動倍率色収差補正回路１０は、図１に示すように、まず、撮像部１２によって、白背景に黒色で描かれた所定パターンのモノクロテスト画像Ｔを撮影していく。このモノクロテスト画像Ｔは、図２に示すように、本実施形態では、白背景に黒色で円が描かれているものを用いている。なお、本実施形態では、円が描かれているものを用いているが、これは本発明を限定するものではない。

次に、撮像部１２により撮影したモノクロテスト画像Ｔの映像信号は、Ｒ・Ｇ・Ｂの３系統の映像信号として出力される。そして、テストパターン検出部１４が、撮像部１２からの受けるＲ・Ｇ・Ｂの映像信号に対して、円を検出し、図２（ｂ）に示すように、円の直径をそれぞれ検出用数値として算出する処理を行う。この処理は、例えば、ハフ変換を利用すれば、円の検出と、直径の算出が共に可能となる。

続いて、収差検出部１６が、テストパターン検出部１４から出力されるＲ・Ｇ・Ｂそれぞれの検出用数値としての円の直径から、Ｇ系統の直径から、Ｒ系統、Ｂ系統の円の直径が、何倍かを算出（倍率を算出）し、これら倍率の逆数を補正信号Ｒ（Ｒ系統）、補正信号Ｂ（Ｂ系統）として出力していく。

そして、収差補正部１８が、収差検出部１６から出力された補正信号Ｒと、補正信号Ｂと撮像部１２から入力された３系統の映像信号（Ｒ・Ｇ・Ｂ）から、補正済み信号Ｒ及びＢを生成する。つまり、Ｒ及びＢの映像信号をＧの映像信号に合わせる形で補正を行う処理である。

具体的には、収差検出部１６から入力された補正信号Ｒ及びＢを撮像部１２から入力されたＲ及びＢの映像信号にそれぞれ乗算し、無処理のＧの映像信号とともに出力するというものである。そして、収差補正部１８により出力された映像信号は、映像出力部２０によって、カメラ映像として出力されていく。なお、本実施形態では、Ｇ系統の映像信号を基準にして倍率色収差の補正をしているが、これは、Ｇ色が、人間の視覚の感度が最も良いからであり、例えば、これをＲ系統やＢ系統の映像信号を基準としても構わない。

このような構成を採用していることから、レンズに起因する倍率色収差の補正について、ユーザーが指示を出す必要がなく、自動で、且つ、簡易に行え、また、倍率色収差に関する特性が不明なレンズであっても、撮像部にマウントして使用することが可能となるわけである。

本発明に係る自動倍率色収差補正回路は、ユーザーによる指示や、装置自体に複雑な構成を必要とせずとも、モノクロの所定のテストパターンを撮影するだけで、自動的にマウントされているレンズに起因する倍率色収差の補正をすることができるため、様々な環境下での撮影において、好適に用いることができる。

１０ 自動倍率色収差補正回路
１２ 撮像部
１４ テストパターン検出部
１６ 収差検出部
１８ 収差補正部
２０ 映像出力部
Ｔ モノクロテスト画像

Claims (2)

1. 白背景に黒色で描かれた所定パターンのモノクロテスト画像を撮像する撮像部と、
   前記撮像部から出力されるＲ・Ｇ・Ｂの３系統の映像信号を受け、当該各系統それぞれの映像信号から、前記所定パターンを検出するとともに、当該検出した所定パターンから予め定められたポイント間の距離を検出用数値として算出するテストパターン検出部と、
   予め、前記Ｒ・Ｇ・Ｂの３系統のうちから１つの系統を主系統、その他の系統をそれぞれ第１の副系統及び第２の副系統とし、前記テストパターン検出部により算出された前記主系統の映像信号における検出用数値に対する前記第１の副系統の映像信号における検出用数値の倍率を算出し、当該倍率の逆数を第１の補正信号として出力するとともに、前記主系統の映像信号における検出用数値に対する前記第２の副系統の映像信号における検出用数値の倍率を算出し、当該倍率の逆数を第２の補正信号として出力する収差検出部と、
   前記撮像部から入力されたＲ・Ｇ・Ｂの３系統のそれぞれの映像信号のうち、第１の副系統の映像信号には、前記第１の補正信号を乗算し、第２の副系統の映像信号には、前記第２の補正信号を乗算するとともに、Ｒ・Ｇ・Ｂの３系統の映像信号をそれぞれ出力する収差補正部と、
   を備え、
   前記所定パターンは円形状であり、前記予め定められたポイント間の距離は、前記円形状の直径とすることを特徴とする自動倍率色収差補正回路。
2. 白背景に黒色で描かれた所定パターンのモノクロテスト画像を撮像する撮像部と、
   前記撮像部から出力されるＲ・Ｇ・Ｂの３系統の映像信号を受け、当該各系統それぞれの映像信号から、前記所定パターンを検出するとともに、当該検出した所定パターンから予め定められたポイント間の距離を検出用数値として算出するテストパターン検出部と、
   前記テストパターン検出部により算出された前記Ｇ系統の映像信号における検出用数値に対する前記Ｒ系統の映像信号における検出用数値の倍率を算出し、当該倍率の逆数を補正信号Ｒとして出力するとともに、前記テストパターン検出部により算出された前記Ｇ系統の映像信号における検出用数値に対する前記Ｂ系統の映像信号における検出用数値の倍率を算出し、当該倍率の逆数を補正信号Ｂとして出力する収差検出部と、
   前記撮像部から入力されたＲ・Ｇ・Ｂの３系統のそれぞれの映像信号のうち、Ｒ系統の映像信号には、前記補正信号Ｒを乗算し、Ｂ系統の映像信号には、前記補正信号Ｂを乗算し、Ｇ系統の映像信号には、処理を行わずに、当該Ｒ・Ｇ・Ｂの３系統の映像信号をそれぞれ出力する収差補正部と、
   を備え、
   前記所定パターンは円形状であり、前記予め定められたポイント間の距離は、前記円形状の直径とすることを特徴とする自動倍率色収差補正回路。

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