JPH10177643A

JPH10177643A - 画像入力装置

Info

Publication number: JPH10177643A
Application number: JP8353104A
Authority: JP
Inventors: Masaki Hiroi; 正樹廣居
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-12-14
Filing date: 1996-12-14
Publication date: 1998-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズの性能が低下しても、これを補正する
ことにより今までと変わらない画質を維持することがで
きるデジタル電子スチルカメラを提供する。【解決手段】ＣＣＤパッケージ３は、ＣＣＤ素子１と
ベース２と、カバー部材兼用の補正部材１１とから構成
されている。補正部材１１は、予めレンズ４の特性に合
わせて像補正することができるように凸形状となってお
り、レンズ４を通った画像情報は、補正部材１１の表面
に達すると、中心から離れるほど徐々にＣＣＤ素子１の
中心側に曲げられて、像補正が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル電子スチ
ルカメラに代表される画像入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】撮影画像をデジタルデータに変換して記
録媒体に記録するデジタル電子スチルカメラが、例えば
本出願人による特開平７−２８４０１１号公報、他に提
案されている。一般的なデジタル電子スチルカメラにお
いては、ＣＣＤ（撮像素子）等によって得られた画像信
号をＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）まではア
ナログ画像信号のままで処理し、ＣＤＳ回路から出力さ
れた信号をＡ／Ｄ変換器によってデジタル画像信号に変
換し、以後のデジタルプロセスにおいて各種の信号処理
が行われる。

【０００３】図１４は従来のＣＣＤパッケージの断面図
である。従来のＣＣＤパッケージ３は、図１４に示すよ
うに、ＣＣＤ素子１と、このＣＣＤ素子１を固定するベ
ース２と、ＣＣＤ素子１に接着されるガラス１０１とを
備えている。ガラス１０１は、ＣＣＤ素子１を外部から
保護するためのものであり、平行平板状をしている。

【０００４】しかしこのような構成では、かなりレンズ
特性の良いレンズでないと、図１５に示したように画像
のゆがみ、図１６に示したように周囲光量落ちが生じて
しまう。図１５（ａ）は画像中心から離れるほど理想像
（点線で表示）より大きくなる正のゆがみを示すもので
あり、図１５（ｂ）は画像中心から離れるほど理想像
（点線で表示）より小さくなる負のゆがみを示すもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うなデジタル電子スチルカメラは、これまでプロ用とし
て高画質なものは存在したが、高価なため、パーソナル
ユースには中々手が出せるものではなかった。

【０００６】最近になって、パーソナルコンピュータの
普及に伴い、パーソナルユースにも求められるようにな
ってきた。実際にパーソナルユースに手の届くような価
格帯になった製品も出てきたが、未だ未だコストダウン
していく方向にある。また携帯性を考えると、もっと小
型軽量化の方向に行くと思われる。そのときに光学系も
小型、低コスト化の方向に行かざるを得ないが、小型、
低コスト化をする場合、レンズの性能低下の心配が出て
くる。特にレンズの特性による画像のゆがみ、周囲光量
落ちは顕著になることが予想される。

【０００７】このような状況下において、上述した図１
４に示すように、平行平板状のガラスを装着したＣＣＤ
パッケージを用いると、画像のゆがみ、周囲光量落ちは
避けられないものとなる。

【０００８】そこで本発明は、レンズの性能が低下して
も、これを補正することにより今までと変わらない画質
を維持することができる画像入力装置、具体的にはデジ
タル電子スチルカメラを提供することを目的とするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、被写体からの光を結像する
光学レンズと、この光学レンズによって結像された被写
体像をアナログ画像信号に変換する撮像手段と、アナロ
グ画像信号を処理するアナログ信号処理手段と、アナロ
グ画像信号をデジタル画像信号に変換するアナログ／デ
ジタル変換手段と、デジタル画像信号を信号処理するデ
ジタル信号処理手段を備えた画像入力装置において、光
学レンズの光学的影響による像ゆがみを光学的に補正す
る補正部材の少なくとも１つを、撮像素子のカバー部材
と兼用したことを特徴とするものである。

【００１０】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明において、補正部材は、レンズ状、または中心付
近は平面で、その周囲がレンズ状に構成されていること
を特徴とするものである。

【００１１】また請求項３記載の発明は、請求項１記載
の発明において、補正部材は、その屈折率が中心から放
射状に徐々に変化する、または中心付近は屈折率一定
で、その周囲の屈折率が徐々に変化するように構成され
ていることを特徴とするものである。

【００１２】また請求項４記載の発明は、被写体からの
光を結像する光学レンズと、この光学レンズによって結
像された被写体像をアナログ画像信号に変換する撮像手
段と、アナログ画像信号を処理するアナログ信号処理手
段と、アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する
アナログ／デジタル変換手段と、デジタル画像信号を信
号処理するデジタル信号処理手段を備えた画像入力装置
において、光学レンズの光学的影響による周囲光量落ち
を光学的に補正する補正部材の少なくとも１つを、撮像
素子のカバー部材と兼用したことを特徴とするものであ
る。

【００１３】また請求項５記載の発明は、請求項４記載
の発明において、補正部材は、透過率一定の基板の上に
透過率を制御する薄膜が積層されるように構成されてい
ることを特徴とするものである。

【００１４】また請求項６記載の発明は、請求項４記載
の発明において、補正部材は、透過率一定の基板の上に
透過率を制御する薄膜が部分的に塗布されるように構成
されていることを特徴とするものである。

【００１５】また請求項７記載の発明は、請求項４記載
の発明において、補正部材は、その透過率が面中心から
放射状に徐々に変化する、または中心付近は透過率一定
で、その周囲の透過率が徐々に変化するように構成され
ていることを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に沿って説明する。図１はデジタル電子スチルカメ
ラの構成図である。デジタル電子スチルカメラは、光学
レンズ（以下、単にレンズと称する）４、レンズ４によ
って結像される被写体像を受けてアナログ画像信号を出
力するＣＣＤパッケージ３、アナログ画像信号を処理す
るＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）５、ＣＤＳ
回路５からのアナログ画像信号を増幅する際に増幅率を
コントロールするＧＣＡ回路９、ＧＣＡ回路９からのア
ナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変
換器（アナログ／デジタル変換器）６、ＣＣＤパッケー
ジ３、ＣＤＳ回路５、Ａ／Ｄ変換器６等に同期信号を与
える同期信号発生回路７、Ａ／Ｄ変換器６によってデジ
タル変換された信号に対して各種の処理を施す信号処理
回路８を備える。

【００１７】そして、ＣＣＤパッケージ３によって得ら
れた画像信号を、ＣＤＳ回路５によって相関二重サンプ
リングし、Ａ／Ｄ変換器６でＡ／Ｄ変換し、信号処理回
路８で各種の信号処理を施す。

【００１８】レンズ４の光学的影響による光量落ちなど
を補正するために、一般にシェーディング補正回路を設
け、シェーディング補正回路により、アナログ画像信号
の画像周辺部における光量落ちをシェーディング補正す
ることは広く行われている。本発明は、これとは別に、
像ゆがみ、光量落ちを光学的に補正する補正部材の少な
くとも１つをＣＣＤパッケージのカバー部材と兼用させ
たものである。

【００１９】以下、具体的に説明する。図２は本発明の
基本構成を示すＣＣＤパッケージの断面図である。図２
に示すように、ベース２に、カバー部材兼用の補正部材
（像ゆがみ、光量落ち補正部材）１０が固定されてい
る。補正部材１０は、図３以下に述べる種々の形状、及
び屈折率特性を有することで、像ゆがみ補正及び光量補
正を行うようになっている。なお、図３以下において、
矢印線は光路を表しているが、図を見やすくするため入
射光を平行光とし、補正部材下面での屈折光路は図示し
ていない。

【００２０】図３は第１の実施の形態を示すＣＣＤパッ
ケージの断面図、図４は第２の実施の形態を示すＣＣＤ
パッケージの断面図である。図３、図４に示す第１、第
２の実施の形態に係る補正部材１１，１２は、前述した
図１５（ａ）に示すように、四隅が外方に突出する像ゆ
がみを生じさせる特性を持つレンズに有効である。

【００２１】図３に示す第１の実施の形態の補正部材１
１は凸状に形成されている。補正部材１１の凸形状は、
予めレンズ４の特性に合わせて像補正できる程度のもの
である。レンズ４を通ってきた画像情報は、補正部材１
１の表面に達すると、そのレンズ効果により部材中心か
ら離れるほど徐々にＣＣＤ素子１の中心側に曲げられる
ため、像補正が可能となる。

【００２２】図４に示す第２の実施の形態の補正部材１
２は、部材中心付近は平面で、その周囲が凸状になって
いる形状をしている。実際には画像は、中心から離れる
ほど徐々にゆがんでくるが、中心付近の像のゆがみがそ
れ程大きくなく、気にならないようなレンズ４に対して
は、部材中心付近は平面で、その周囲が凸状になってい
るもので十分補正が可能である。レンズ４を通ってきた
画像情報は、補正部材１２の表面に達すると、部材中心
付近から離れた部分は、そのレンズ効果により、部材中
心から離れるほど徐々にＣＣＤ素子１の中心側に曲げら
れるため、像補正が可能となる。

【００２３】図５は第３の実施の形態を示すＣＣＤパッ
ケージの断面図、図６は第４の実施の形態を示すＣＣＤ
パッケージの断面図である。図５、図６に示す第３、第
４の実施の形態に係る補正部材１３，１４は、前述した
図１５（ｂ）に示すように、四隅が内側に収縮する像ゆ
がみを生じさせる特性を持つレンズに有効である。

【００２４】図５に示す第３の実施の形態の補正部材１
３は凹状になっているいるものである。補正部材１３の
凹形状は予めレンズ４の特性に合わせて像補正できる程
度のものである。レンズ４を通ってきた画像情報は、補
正部材１３の表面に達すると、そのレンズ効果により、
部材中心から離れるほど徐々にＣＣＤ素子１の中心から
離れた方向に放射状に曲げられるため、像補正が可能と
なる。

【００２５】図６に示す第４の実施の形態の補正部材１
４は、部材中心付近は平面で、その周囲が凹状になって
いる形状をしている。実際には画像は、中心から離れる
ほど徐々にゆがんでくるが、中心付近の像のゆがみがそ
れ程大きくなく、気にならないようなレンズ４に対して
は、部材中心付近は平面で、その周囲が凹状になってい
るもので十分補正が可能である。レンズ４を通ってきた
画像情報は、補正部材１４の表面に達すると、部材中心
付近から離れた部分は、そのレンズ効果により、部材中
心から離れるほど徐々にＣＣＤ素子１の中心から離れた
方向に放射状に曲げられるため、像補正が可能となる。

【００２６】図７は第５の実施の形態を示すＣＣＤパッ
ケージの断面図、図８は第６の実施の形態を示すＣＣＤ
パッケージの断面図である。なお、図７、図８中、黒丸
の密度が高いほど屈折率が高いことを表している（図
９、図１０においても同様）。図７、図８に示す第５、
第６の実施の形態に係る補正部材２１，２２は、前述し
た図１５（ａ）の像ゆがみ特性を持つレンズに有効であ
る。

【００２７】図７に示す第５の実施の形態の補正部材２
１は、その屈折率が部材中心から放射状に徐々に高くな
っているものである。補正部材２１の屈折率は、予めレ
ンズ４のの特性に合わせて像補正できる分布になってい
る。レンズ４を通ってきた画像情報は、補正部材２１の
表面に達すると、その屈折効果により、部材中心から離
れるほど徐々にＣＣＤ素子１の中心側に曲げられるた
め、像補正が可能となる。

【００２８】図８に示す第６の実施の形態の補正部材２
２は、その部材中心付近では屈折率が一定であり、その
周囲の屈折率が部材中心から離れる方向に徐々に高くな
っているものである。実際には、像ゆがみは中心から離
れるほど徐々にゆがんでくるが、中心付近の像のゆがみ
がそれ程大きくなく、気にならないようなレンズ４に対
しては、部材中心付近は屈折率が一定で、その周囲の屈
折率が徐々に高くなっているもので十分補正が可能であ
る。レンズ４を通ってきた画像情報は、補正部材２２の
表面に達すると、部材中心付近から離れた部分はそのレ
ンズ効果により、部材中心から離れるほど徐々にＣＣＤ
素子１の中心側に曲げられるため、像補正が可能とな
る。

【００２９】図９は第７の実施の形態を示すＣＣＤパッ
ケージの断面図、図１０は第８の実施の形態を示すＣＣ
Ｄパッケージの断面図である。図９、図１０に示す第
７、第８の実施の形態に係る補正部材２３，２４は、前
述した図１５（ｂ）の像ゆがみ特性を持つレンズに有効
である。

【００３０】図９に示す第７の実施の形態の補正部材２
３は、その屈折率が部材中心から放射状に徐々に低くな
っているものである。補正部材２３の屈折率は、予めレ
ンズ４のの特性に合わせて像補正できる分布になってい
る。レンズ４を通ってきた画像情報は、補正部材２３の
表面に達すると、その屈折効果により、部材中心から離
れるほど徐々にＣＣＤ素子１の中心側から離れる方向に
曲げられるため、像補正が可能となる。

【００３１】図１０に示す第８の実施の形態の補正部材
２４は、その部材中心付近で屈折率が一定であり、その
周囲の屈折率が部材中心から離れる方向に徐々に低くな
っているものである。実際には、像は中心から離れるほ
ど徐々にゆがんでくるが、中心付近の像のゆがみがそれ
程大きくなく、気にならないようなレンズ４に対して
は、部材中心付近は屈折率が一定で、その周囲の屈折率
が徐々に低くなっているもので十分補正が可能である。
レンズ４を通ってきた画像情報は、補正部材２４の表面
に達すると、部材中心付近から離れた部分は、そのレン
ズ効果により、部材中心から離れるほど徐々にＣＣＤ素
子１の中心側から離れる方向に曲げられるため、像補正
が可能となる。

【００３２】図１１は第９の実施の形態を示すＣＣＤパ
ッケージの断面図である。図１１に示す第９の実施の形
態は、透過率を制御する薄膜３１が透過率一定の基板３
０に積層されているものである。薄膜３１自体の透過率
は一定であり、その厚みによって透過率の制御を行って
いる。薄膜３１の厚みは中心から離れるほど薄くなって
いるため、中心から放射状に離れるほど透過率が高くな
っている。レンズ４を通ってきた画像情報は、薄膜３１
の表面に達すると、その透過率により、部材中心から離
れるほど通過しやすくなるので、周囲光量落ちの光量補
正が可能となる。

【００３３】図１２は第１０の実施の形態を示すＣＣＤ
パッケージの断面図である。図１２に示す第１０の実施
の形態は、透過率を制御する薄膜３２が透過率一定の基
板３０の上に部分的に塗布または印刷されているもので
ある。薄膜３２自体の透過率は一定であり、その塗布面
積分布により透過率の制御を行っている。薄膜３２の中
心から放射状に離れるほど薄膜３２の分布は疎になって
いるため、中心から離れるほど透過率が高くなってい
る。レンズ４を通ってきた画像情報は、薄膜３２の表面
に達すると、その透過率により、部材中心から離れるほ
ど通過しやすくなるので、周囲光量落ちの光量補正が可
能となる。

【００３４】図１３は第１１の実施の形態を示すＣＣＤ
パッケージの断面図である。なお、図中の黒丸の密度が
小さいほど透過率が高いことを表している。図１３に示
す第１１の実施の形態は、基板３３の透過率が中心から
放射状に離れるほど高くなっているものである。基板３
３の中心から離れるほど透過率が高くなっているため、
中心から放射状に離れるほど透過率が高くなっている。
レンズ４を通ってきた画像情報は、基板３３の表面に達
すると、その透過率により、部材中心から離れるほど通
過しやすくなるので、周囲光量落ちの光量補正が可能と
なる。

【００３５】以上、各々個別に説明したきたが、各々の
発明を組み合わせてよいことは言うまでもない（例え
ば、図３に示す構造と図１３に示す構造を組み合わせて
像ゆがみと光量補正を同時に行う、あるいは図７に示す
構造と図１２に示す構造を組み合わせて像ゆがみと光量
補正を同時に行う等）。また、図３〜図６では補正部材
の上側のみレンズ形状になっているが、光学特性の必要
に応じて、補正部材の上側のみではなく、下側もレンズ
形状になっていてもかまわないことは言うまでもない。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、光学レン
ズの光学的影響によるゆがみ（像ゆがみ）を光学的に補
正する補正部材の少なくとも１つは、撮像素子のカバー
部材と兼用であるため、レンズそのもので光学性能を上
げなくても済むので、光学系のコスト低減と小型化が可
能となる。

【００３７】請求項２記載の発明によれば、補正部材
が、レンズ状または部材中心は平面で、その周囲がレン
ズ状になっているので、像ゆがみを補正することが可能
となる。

【００３８】請求項３記載の発明によれば、補正部材の
屈折率が、部材中心から放射状に徐々に変化している、
または部材中心付近は屈折率一定で、その周囲の屈折率
が徐々に変化しているようになっているので、像ゆがみ
を補正することが可能となる。

【００３９】請求項４記載の発明によれば、光学レンズ
の光学的影響による周囲光量落ちを光学的に補正する補
正部材の少なくとも１つは、撮像素子のカバー部材と兼
用であるため、レンズそのもので光学性能を上げなくて
も済むので、光学系のコスト低減と小型化が可能とな
る。

【００４０】請求項５記載の発明によれば、補正部材
が、透過率一定の基板の上に透過率を制御する薄膜が積
層されている構成であるので、周囲光量落ちの光量補正
が可能となる。

【００４１】請求項６記載の発明によれば、補正部材
が、透過率一定の基板の上に透過率を制御する薄膜が部
分的に積層されている構成であるので、周囲光量落ちの
光量補正が可能となる。

【００４２】請求項７記載の発明によれば、補正部材自
体の透過率が、面中心から放射状に徐々に変化してい
る、または部分中心付近は一定で、その周囲が徐々に変
化しているようになっているので、周囲光量落ちの光量
補正が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】デジタル電子スチルカメラの構成図である。

【図２】本発明の基本構成を示すＣＣＤパッケージの断
面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態を示すＣＣＤパッケ
ージの断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態を示すＣＣＤパッケ
ージの断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態を示すＣＣＤパッケ
ージの断面図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態を示すＣＣＤパッケ
ージの断面図である。

【図７】本発明の第５の実施の形態を示すＣＣＤパッケ
ージの断面図である。

【図８】本発明の第６の実施の形態を示すＣＣＤパッケ
ージの断面図である。

【図９】本発明の第７の実施の形態を示すＣＣＤパッケ
ージの断面図である。

【図１０】本発明の第８の実施の形態を示すＣＣＤパッ
ケージの断面図である。

【図１１】本発明の第９の実施の形態を示すＣＣＤパッ
ケージの断面図である。

【図１２】本発明の第１０の実施の形態を示すＣＣＤパ
ッケージの断面図である。

【図１３】本発明の第１１の実施の形態を示すＣＣＤパ
ッケージの断面図である。

【図１４】従来のＣＣＤパッケージの断面図である。

【図１５】像ゆがみを示す説明図である。

【図１６】光量落ちを示す説明図である。

【符号の説明】

１ＣＣＤ素子２ベース３ＣＣＤパッケージ４レンズ１０，１１，１２，１３，１４，２１，２２，２３，２
４像補正部材３０，３１，３２，３３光量補正部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体からの光を結像する光学レンズ
と、この光学レンズによって結像された被写体像をアナ
ログ画像信号に変換する撮像手段と、アナログ画像信号
を処理するアナログ信号処理手段と、アナログ画像信号
をデジタル画像信号に変換するアナログ／デジタル変換
手段と、デジタル画像信号を信号処理するデジタル信号
処理手段を備えた画像入力装置において、光学レンズの光学的影響による像ゆがみを光学的に補正
する補正部材の少なくとも１つを、撮像素子のカバー部
材と兼用したことを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】請求項１記載において、前記補正部材は、レンズ状、または中心付近は平面で、
その周囲がレンズ状に構成されていることを特徴とする
画像入力装置。
【請求項３】請求項１記載において、前記補正部材は、その屈折率が中心から放射状に徐々に
変化する、または中心付近は屈折率一定で、その周囲の
屈折率が徐々に変化するように構成されていることを特
徴とする画像入力装置。
【請求項４】被写体からの光を結像する光学レンズ
と、この光学レンズによって結像された被写体像をアナ
ログ画像信号に変換する撮像手段と、アナログ画像信号
を処理するアナログ信号処理手段と、アナログ画像信号
をデジタル画像信号に変換するアナログ／デジタル変換
手段と、デジタル画像信号を信号処理するデジタル信号
処理手段を備えた画像入力装置において、光学レンズの光学的影響による周囲光量落ちを光学的に
補正する補正部材の少なくとも１つを、撮像素子のカバ
ー部材と兼用したことを特徴とする画像入力装置。
【請求項５】請求項４記載において、前記補正部材は、透過率一定の基板の上に透過率を制御
する薄膜が積層されるように構成されていることを特徴
とする画像入力装置。
【請求項６】請求項４記載において、前記補正部材は、透過率一定の基板の上に透過率を制御
する薄膜が部分的に塗布されるように構成されているこ
とを特徴とする画像入力装置。
【請求項７】請求項４記載において、前記補正部材は、その透過率が面中心から放射状に徐々
に変化する、または中心付近は透過率一定で、その周囲
の透過率が徐々に変化するように構成されていることを
特徴とする画像入力装置。