JP6746364B2 - 画像処理装置、撮像装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Description
Y = D0 + D1Y' + D2Y'2 + D3Y'3 + … 式(1)
m =s × d 式(2)
ただし、s =(1−β2)×β3 式(3)
(β2:防振用光学系の倍率、β3:撮像光学系の防振用光学系より後群の倍率)
図7は、第1の実施形態に係る撮像システムの構成を示す図である。撮像システム10は、撮像光学系100と、撮像装置200とを有している。撮像光学系100は、撮像装置200に装着される。撮像光学系100が撮像装置200に装着されたときに、撮像光学系100と撮像装置200とは通信自在に接続される。このとき、撮像光学系100は、撮像装置200の制御に従って動作する。
(手順1)図10に示すような、撮像装置200によって格子模様の被写体OFを撮像する測定系を考える。このような測定系において、撮像システム10(撮像光学系100が装着された状態の撮像装置200)を任意の量だけシフトさせる(任意のぶれを与える)。そして、このシフトによる像ぶれが補正されるように防振用光学系104を駆動する。この状態で撮像装置200によって格子模様の被写体OFを撮像する。
(手順2)図11に示すように、同一ライン上にある点と点の間の傾き1−4を撮像画像から探索する。探索の後、傾き1−4のうちで値が0になるもの(すなわち撮像された格子が直線になっている点)を例えば回帰計算等によって推定する。例えば、傾き1−4の値が図12に示すようにして得られたとすると、中心点から横方向0mm高さ方向2.42mmの位置に撮像された格子が直線になる点があると推定される。ここでは、回帰計算等による推定で傾きが0になる点の座標が求められている。傾きが0になる点の座標の求め方は回帰計算には限らない。例えば、格子模様をより細かくしておくことにより、傾きをより密に求めることが可能である。この場合、傾きが最も0に近づく点の座標を求めることで回帰計算等の代わりにすることができる。
(手順3)(手順1)及び(手順2)を撮像システム10のシフト量を変えながら任意の回数だけ繰り返す。そして、図13に示すように防振用光学系の駆動量(撮像素子の駆動量に比例)と撮像された格子が直線になる点の高さ(像高)をプロットする。このプロットした点を線形近似することで、その直線の傾きが係数αになる。
次に、第2の実施形態について説明する。図14は、第2の実施形態に係る撮像システムの構成を示す図である。本実施形態において、撮像装置200は、撮像光学系100と、撮像素子防振機構218と、記録部204と、入力部206と、制御部210とを有している。このうち、記録部204と、入力部206とは、第1の実施形態で説明したものと同一のものである。したがって、これらについては図7と同一の参照符号を付すことで説明を省略する。
(手順1) 撮像装置200を任意の量だけシフトさせる(任意のぶれを与える)。そして、このシフトによる像ぶれが補正されるように防振用光学系104を駆動する。この状態で撮像装置200によって格子模様の被写体OFを撮像する。このような撮像を撮像装置200のシフト量を変更しながら任意の回数だけ行う。例えば、撮像装置200を0mm〜1mmまでの範囲で0.1mmずつシフトさせながら、11回の撮像を行う。
(手順2) 撮像装置200を(手順1)と同じだけシフトさせる。そして、このシフトによる像ぶれが補正されるように撮像素子202を駆動する。この状態で撮像装置200によって格子模様の被写体OFを撮像する。このような撮像を撮像装置200のシフト量を変更しながら(手順1)と同じ回数だけ行う。例えば、撮像装置200を0mm〜1mmまでの範囲で0.1mmずつシフトさせながら、11回の撮像を行う。
(手順3) 図16に示すように、(手順1)及び(手順2)で取得された各撮像画像の格子点の位置を取得する。格子点の位置は、目視等で取得されてもよいし、パターンマッチング等の公知の技術を用いて自動的に取得されてもよい。
(手順4) 防振用光学系104を任意の量だけ駆動させた撮像画像内の格子点の座標位置と撮像素子202を任意の量だけ駆動させた撮像画像内の格子点の座標位置とのユークリッド距離の総和を算出する。そして、この総和を最も小さくする防振用光学系104の駆動量と撮像素子202の駆動量との組み合わせを求める。この組み合わせは、像面上の歪曲収差の形状が最も似ている駆動量の組み合わせである。なお、ここでは座標点のユークリッド距離の総和から防振用光学系の駆動に伴う像面上での歪曲収差形状と撮像素子の駆動に伴う像面上での歪曲収差の形状との相関を算出している。これに対し、相関は、撮像画像自体のユークリッド距離を算出することで求められてもよい。また、相関は、撮像画像全体の座標点のユークリッド距離からではなく、例えば中心線だけといった撮像画像の一部におけるユークリッド距離から算出されてもよい。
(手順5) 図17に示すように、(手順4)で求められた防振用光学系104の駆動量と撮像素子202の駆動量との関係をプロットする。このプロットした点から最小二乗法等の公知の手法を用いて近似式を算出する。
次に、第3の実施形態について説明する。図18は、第3の実施形態に係る撮像システムの構成を示す図である。本実施形態において、撮像装置200は、撮像光学系100と、撮像素子202と、記録部204と、入力部206と、制御部210と、ぶれ量検出部225とを有している。このうち、記録部204と、入力部206とは、第1の実施形態で説明したものと同一のものである。したがって、これらについては図7と同一の参照符号を付すことで説明を省略する。
次に、第4の実施形態について説明する。図21は、第4の実施形態に係る撮像システムの構成を示す図である。本実施形態において、撮像装置200は、第1の実施形態と同様に、撮像装置200に装着可能な撮像光学系100を有している。
Claims (13)
- 撮像素子の像面上での像ぶれに応じて駆動される防振用光学系を有する撮像光学系によって前記像面に結像された像に基づく撮像画像を処理する画像処理装置であって、
前記撮像光学系の光軸に対して直交する方向の前記防振用光学系の駆動量を取得する防振用光学系駆動量取得部と、
前記撮像素子の駆動又は前記撮像画像の切り出し範囲の変更により前記光軸と前記撮像画像の画像中心がずれた場合のずれ量を用いて、前記ずれ量に基づく前記像面上での歪曲収差の補正を前記撮像画像に対して行う歪曲収差補正部と、
前記防振用光学系の駆動量に応じた前記像面上での歪曲収差の形状と、前記ずれ量に応じた前記像面上での歪曲収差の形状との相関関係に基づいて、前記防振用光学系駆動量取得部で取得された駆動量と対応する前記ずれ量を換算中心ずれ量として算出するずれ量換算部と、
を備え、
前記歪曲収差補正部は、前記ずれ量として前記換算中心ずれ量を用いて前記歪曲収差の補正を行う
画像処理装置。 - 前記ずれ量換算部は、前記防振用光学系の駆動量に対し所定の係数を乗算することにより、前記換算中心ずれ量を算出する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記ずれ量換算部は、前記防振用光学系の駆動量と前記換算中心ずれ量との関係を近似する近似式に基づいて、前記換算中心ずれ量を算出する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記ずれ量換算部は、前記防振用光学系の駆動量と前記換算中心ずれ量との関係を示すテーブルに基づいて、前記換算中心ずれ量を算出する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記ずれ量換算部は、前記撮像光学系の光学状態に応じた前記換算中心ずれ量を算出し、
前記歪曲収差補正部は、前記撮像光学系の光学状態に応じた前記換算中心ずれ量を用いて前記歪曲収差の補正を行う
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記像面上での像ぶれに応じて前記撮像画像の切り出し範囲を変更する電子式防振部と、
前記電子式防振部による前記撮像画像の切り出し範囲の変更量を取得する電子式防振切り出し範囲変更量取得部と、
をさらに備え、
前記歪曲収差補正部は、前記換算中心ずれ量と前記切り出し範囲の変更量とを用いて前記歪曲収差の補正を行う
請求項1に記載の画像処理装置。 - 請求項1に記載の画像処理装置と、
前記撮像光学系により結像された像を撮像する前記撮像素子と、
を備える撮像装置。 - 前記像面上での像ぶれに応じて前記撮像素子を駆動する撮像素子防振部と、
前記撮像素子の駆動量を取得する撮像素子駆動量取得部と、
さらに備え、
前記歪曲収差補正部は、さらに前記撮像素子の駆動量を用いて前記歪曲収差の補正を行う
請求項7に記載の撮像装置。 - 前記像面上での像ぶれに応じて前記撮像画像の切り出し範囲を変更する電子式防振部と、
前記電子式防振部による撮像画像の切り出し範囲の変更量を取得する電子式防振切り出し範囲変更量取得部と、
をさらに備え、
前記歪曲収差補正部は、さらに前記切り出し範囲の変更量を用いて前記歪曲収差の補正を行う
請求項7又は8に記載の撮像装置。 - 前記防振用光学系を有する撮像光学系と、
前記像面上での像ぶれに応じて前記防振用光学系を駆動する光学防振部と、
をさらに備える
請求項7乃至9の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記撮像素子又は前記撮像光学系のぶれ量を検出するぶれ量検出部をさらに備え、
前記防振用光学系駆動量取得部は、前記ぶれ量検出部で検出された前記ぶれ量に基づいて算出された前記防振用光学系の駆動量を取得する
請求項10に記載の撮像装置。 - 前記相関関係に関する情報が記録される相関情報記録部をさらに備える
請求項7乃至11の何れか1項に記載の撮像装置。 - 撮像素子の像面上での像ぶれに応じて駆動される防振用光学系を有する撮像光学系によって前記像面に結像された像に基づく撮像画像を処理する画像処理方法であって、
前記撮像光学系の光軸に対して直交する方向の前記防振用光学系の駆動量を取得することと、
前記防振用光学系の駆動量に応じた前記像面上での歪曲収差の形状と、前記撮像素子の駆動又は前記撮像画像の切り出し範囲の変更により前記光軸と前記撮像画像の画像中心がずれた場合のずれ量に応じた前記像面上での歪曲収差の形状との相関関係に基づいて、前記防振用光学系の駆動量と対応する前記ずれ量を換算中心ずれ量として算出することと、
前記防振用光学系の駆動量に応じた前記像面上での歪曲収差の形状と、前記ずれ量に応じた前記像面上での歪曲収差の形状との相関関係に基づいて、前記防振用光学系の駆動量と対応する前記ずれ量を換算中心ずれ量として算出することと、
前記換算中心ずれ量を前記ずれ量として用いて前記歪曲収差の補正を行うことと、
を備える画像処理方法。
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