JPH10224695A

JPH10224695A - 収差補正装置及び方法

Info

Publication number: JPH10224695A
Application number: JP9022792A
Authority: JP
Inventors: Tomoyasu Nakayabu; 智康中藪
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】非光学的手段によってレンズの収差を補正す
る装置及び方法を提供することを目的とする。【解決手段】収差補正装置は光学系を経由した光を光
電変換するための固体撮像デバイスと固体撮像デバイス
によって生成された信号をランダム読み出すためのラン
ダム読み出しタイミング発生回路とを有する。ランダム
読み出しタイミング発生回路は光学系によって生ずる収
差を補正するための収差補正データを有し、この収差補
正データに基づいて固体撮像デバイスによって生成され
た信号を所定の順に読み出してビデオ信号を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレンズの収差を非光
学的に補正するための収差補正装置及び方法に関し、よ
り詳細には固体撮像デバイスによって生成される電気信
号をランダムに読み出すことによってレンズの収差を補
正するように構成された収差補正装置及び方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】レンズの収差には色収差、球面収差、コ
マ収差、非点収差、像面湾曲収差、歪曲収差等が知られ
ている。図４に示すように歪曲収差には樽型と糸巻型が
ある。樽型の歪曲収差は、図４Ａに示す如き格子状の被
写体が図４Ｂに示すように樽形に歪曲した像となること
をいい、糸巻型の歪曲収差は図４Ｃに示すように糸巻形
に歪曲した像となることをいう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、このような歪曲
収差の修正は、樽型の歪曲収差を生成する光学系と樽型
の歪曲収差を生成する光学系を組み合わることによって
行われていた。また色収差も光学的な方法によって修正
されていた。

【０００４】しかしながら、このような光学的な方法で
は収差を完全に修正することは困難である。又、光学的
な方法によって収差を補正すると、レンズ系の価格と重
量が高くなる欠点があった。

【０００５】本発明は斯かる点に鑑み、光学系を使用す
ることなく、即ち、非光学的方法によってレンズの収差
を補正する収差補正装置及び方法を提供することを目的
とする。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑み、簡単な構成によ
ってレンズの収差を補正する収差補正装置及び方法を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によると、収差補
正装置は、光学系を経由した光を光電変換するための固
体撮像デバイスと固体撮像デバイスによって生成された
信号をランダム読み出すためのランダム読み出しタイミ
ング発生回路とを有し、ランダム読み出しタイミング発
生回路は光学系によって生ずる収差を補正するための収
差補正データを有し、収差補正データに基づいて固体撮
像デバイスによって生成された信号を所定の順に読み出
してビデオ信号を生成する。

【０００８】本発明によると、収差補正方法は、光学系
の収差を測定することと、収差補正データを記憶するこ
とと、収差補正データに基づいて固体撮像デバイスの電
気信号をランダムに読み出してビデオ信号を生成するこ
とと、を含む。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１及び図２を参照して本発明に
よるレンズの歪曲収差を補正するための装置及び方法の
第１の例を説明する。本例ではＣＣＤカメラに適用され
ている。本例の収差補正装置はＣＣＤカメラ１０とラン
ダム読み出しタイミング発生回路１３とランダムアクセ
スビデオメモリ１４とを有する。ＣＣＤカメラ１０はレ
ンズブロックを含む光学系１１とその背後に配置された
ＣＣＤエリアセンサ１２とを有する。

【００１０】図２を参照して本例の動作を説明する。図
２Ａに示すようにＣＣＤエリアセンサ１２の各撮像素子
に番地１、２、３、・・・を付する。番地は走査順に順
番に付す。図２Ｂは、被写体の像であり、光学系１１に
よる歪曲収差が全く存在しない場合にＣＣＤエリアセン
サ１２によって検出される被写体の画像を表す。

【００１１】各撮像素子１、２、・・・によって検出さ
れた画素に英文字の符号を付す。例えば、撮像素子１は
画素Ａ、撮像素子２は画素Ｂ、撮像素子３は画素Ｃ、撮
像素子４は画素Ｄ、撮像素子５は画素Ｅ、撮像素子６は
画素Ｆ、撮像素子７は画素Ｇ、撮像素子８は画素Ｈ、撮
像素子９は画素Ｉ、撮像素子１０は画素Ｊを検出する。

【００１２】図２Ｃ及び図２Ｄは光学系１１による歪曲
収差が存在する場合にＣＣＤエリアセンサ１２によって
検出される被写体の画像と対応する撮像素子を表す。図
示のように、被写体の画像を構成する画素ＡＢＣＤ・・
・ＨＩＪは湾曲している。例えば、撮像素子１は画素Ａ
を検出するが、画素Ｂは撮像素子１２が検出し、画素Ｃ
は撮像素子１３、画素Ｄは撮像素子２４、画素Ｅは撮像
素子２５、画素Ｆは撮像素子２６、画素Ｇは撮像素子２
７、画素Ｈは撮像素子１８、画素Ｉは撮像素子１９、画
素Ｊは撮像素子１０が検出する。

【００１３】ＣＣＤエリアセンサ１２は通常アナログレ
ジスタによって構成されており、各撮像素子の信号電荷
は順次転送（シリアル転送）によって電気信号として出
力される。ＣＣＤエリアセンサ１２の出力信号はランダ
ムアクセスビデオメモリ１４に供給される。

【００１４】ランダムアクセスビデオメモリ１４には、
ＣＣＤエリアセンサ１２より順次転送された電気信号が
そのまま記憶される。即ち、ランダムアクセスビデオメ
モリ１４の各番地にはその番地と同一番地の撮像素子の
出力が記憶される。ランダムアクセスビデオメモリ１４
の１番地には撮像素子１の出力が記憶され、ランダムア
クセスビデオメモリ１４の２番地には撮像素子２の出力
が記憶され、ランダムアクセスビデオメモリ１４のＮ番
地には撮像素子Ｎの出力が記憶される。従って、ランダ
ムアクセスビデオメモリ１４の各番地に記憶された信号
を、そのまま番地順にビデオ信号として出力する場合に
は、得られる画像は図２Ｃに示す如き湾曲した像とな
る。

【００１５】本発明では、ランダムアクセスビデオメモ
リ１４よりランダムに信号が読み出され、ビデオ信号が
生成される。例えば、図２の例の場合、番地１、１２、
１３、２４、２５、２６、２７、１８、１９、１０の順
で読み出され、それがビデオ信号として送信される。従
って、このビデオ信号を再生すると、図２Ｅのように、
歪曲収差が除去された被写体の像と同一の画像が得られ
る。

【００１６】ランダムアクセスビデオメモリ１４はラン
ダム読み出しタイミング発生回路１３からの命令信号に
応答して、ランダムアクセスビデオメモリ１４よりラン
ダムに信号を読み出す。ランダム読み出しタイミング発
生回路１３は予め、光学系の歪曲収差に関するデータと
歪曲収差を除去するための番地の読み出し順序を記憶し
ている。従って、ランダム読み出しタイミング発生回路
１３からの命令信号は、光学系の歪曲収差を修正し除去
するように、ランダムアクセスビデオメモリ１４のメモ
リの読み出し順序を指示する。

【００１７】上述の例では、ランダムアクセスビデオメ
モリ１４は、ＣＣＤエリアセンサ１２より順次転送され
た信号を順次的（シリアル）に書き込み、ランダムに読
み出すように構成されている。しかしながら、ランダム
アクセスビデオメモリ１４は、逆に、ＣＣＤエリアセン
サ１２より順次転送された信号をランダムに書き込み、
順次的（シリアル）に読み出すように構成されてもよ
い。

【００１８】この場合、ランダムアクセスビデオメモリ
１４は、ランダム読み出しタイミング発生回路１３から
の命令信号に基づいて、ＣＣＤエリアセンサ１２からの
信号をランダムに書き込む。図２の例の場合、ランダム
アクセスビデオメモリ１４の番地１〜１０に撮像素子
１、１２、１３、２４、２５、２６、２７、１８、１
９、１０の信号が、それぞれ、記憶される。従って、ラ
ンダムアクセスビデオメモリ１４に記憶された信号を、
ランダムアクセスビデオメモリ１４の番地順に、即ち、
順次的（シリアル）に読み出すことによって、図２Ｅに
示す如き歪曲収差が除去された像が得られる。

【００１９】図３を参照して本発明によるレンズの歪曲
収差補正装置及び方法の第２の例を説明する。本例の装
置はＭＯＳイメージセンサが適用されている。本例の装
置はＭＯＳカメラ２０とランダム読み出しタイミング発
生回路２３とを有する。ＭＯＳカメラ２０はレンズブロ
ックを含む光学系２１とその背後に配置されたランダム
アクセス型ＭＯＳエリアセンサ２２とを有する。

【００２０】ランダムアクセス型ＭＯＳエリアセンサ２
２は、外部からの命令信号に応答して各撮像素子の信号
電荷をランダム転送し、電気信号を生成するように構成
されている。従って、本例では、ランダム読み出しタイ
ミング発生回路２３からの命令信号に基づいてビデオ信
号を生成する。尚、この命令信号は水平アドレスと垂直
アドレスとを含む。

【００２１】本例のランダム読み出しタイミング発生回
路２３は図１を参照して説明した第１の例のランダム読
み出しタイミング発生回路１３と同様な機能を有し、予
め光学系の歪曲収差に関するデータと歪曲収差を除去す
るためのランダム転送の順序を記憶している。従って、
ランダム読み出しタイミング発生回路２３からの命令信
号は、光学系の歪曲収差を修正し除去するように、ラン
ダムアクセス型ＭＯＳエリアセンサ２２における信号電
荷のランダム転送の順序を指示する。

【００２２】再び図２を参照して説明する。以上は本発
明の装置及び方法によって歪曲収差を除去し又は補正す
る場合を説明したが、本発明によると色収差を除去し又
は補正することも可能である。

【００２３】例えば３管式のＣＣＤカメラの場合、光学
系を透過した光はプリズムによって三色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）
に分解され、３個の固体撮像デバイスによってそれぞれ
光電変換される。ランダム読み出しタイミング発生回路
１３、２３は予め、光学系の３色の色収差に関するデー
タと色収差を除去するための番地の読み出し順序又はラ
ンダム転送の順序を記憶している。こうして、ランダム
読み出しタイミング発生回路１３、２３からの命令信号
によって生成されたカラービデオ信号は色収差が除去さ
れる。

【００２４】次の色収差の除去方法の原理を簡単に説明
する。色収差は三色（赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ）の光の屈折率
が異なることに起因する。三色のうち青が最も光の屈折
率が大きく赤が最も光の屈折率が小さい。屈折率が大き
いと焦点位置はレンズにより近づき、屈折率が小さいと
焦点位置はレンズにより遠ざかる。

【００２５】青のように屈折率が大きく焦点位置がレン
ズに近づく光は、固体撮像デバイスにおいて、より内側
の撮像素子によって検出される。逆に赤のように屈折率
が小さく焦点位置がレンズより遠ざかる光は、固体撮像
デバイスにおいて、より外側の撮像素子によって検出さ
れる。

【００２６】従って、例えば、青を検出する固体撮像デ
バイスの場合には、より外側に配置された撮像素子の番
地になるようにランダム読み出しの順を設定し、赤を検
出する固体撮像デバイスの場合には、より内側に配置さ
れた撮像素子の番地になるようにランダム読み出しの順
を設定すればよい。

【００２７】以上本発明の実施の形態について詳細に説
明したが、本発明はこれらの例に限定されることなく特
許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更等
が可能であることは当業者にとって理解されよう。

【００２８】

【発明の効果】本発明によると、非光学的にレンズの収
差を除去又は修正するから、レンズ系の重量を増加する
ことなく小型化することができる利点を有する。

【００２９】本発明によると、非光学的にレンズの収差
を除去又は修正するから、レンズ系の価格を低減するこ
とができる利点を有する。

【００３０】本発明によると、非光学的にレンズの収差
を除去又は修正するから、低価格のレンズ系を使用して
も収差の無い鮮明な且つ明瞭な画像を得ることができる
利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による収差補正装置の第１の例を示す図
である。

【図２】本発明による収差補正装置の原理を説明するた
めの説明図である。

【図３】本発明による収差補正装置の第２の例を示す図
である。

【図４】レンズの歪曲収差を説明するための説明図であ
る。

【符号の説明】

１０ＣＣＤカメラ、１１光学系、１２ＣＣＤ
エリアセンサ、１３ランダム読み出しタイミング発生
回路、１４ランダムアクセスビデオメモリ、２０
ＭＯＳカメラ、２１光学系、２２ランダムアク
セス型ＭＯＳエリアセンサ、２３ランダム読み出し
タイミング発生回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学系を経由した光を光電変換するため
の固体撮像デバイスと該固体撮像デバイスによって生成
された信号をランダム読み出すためのランダム読み出し
タイミング発生回路とを有し、該ランダム読み出しタイ
ミング発生回路は上記光学系によって生ずる収差を補正
するための収差補正データを有し、該収差補正データに
基づいて上記固体撮像デバイスによって生成された信号
を所定の順に読み出してビデオ信号を生成するように構
成されている収差補正装置。
【請求項２】請求項１記載の収差補正装置において、
上記固体撮像デバイスはＣＣＤエリアセンサであり、該
ＣＣＤエリアセンサより順次転送された電気信号を記憶
するランダムアクセスビデオメモリが備えられ、上記ラ
ンダム読み出しタイミング発生回路からの命令信号は上
記ランダムアクセスビデオメモリに供給されることを特
徴とする収差補正装置。
【請求項３】請求項２記載の収差補正装置において、
上記ランダムアクセスビデオメモリは上記ランダム読み
出しタイミング発生回路からの命令信号に応答して上記
ＣＣＤエリアセンサより順次転送された電気信号をラン
ダムに書き込みシリアルに読み出すように構成されてい
ることを特徴とする収差補正装置。
【請求項４】請求項２記載の収差補正装置において、
上記ランダムアクセスビデオメモリは上記ランダム読み
出しタイミング発生回路からの命令信号に応答して上記
ＣＣＤエリアセンサより順次転送された電気信号をシリ
アルに書き込みランダムに読み出すように構成されてい
ることを特徴とする収差補正装置。
【請求項５】請求項１記載の収差補正装置において、
上記固体撮像デバイスはランダムアクセス型ＭＯＳエリ
アセンサであり、上記ランダム読み出しタイミング発生
回路からの命令信号は上記ランダムアクセス型ＭＯＳカ
メラに供給されることを特徴とする収差補正装置。
【請求項６】請求項１、２、３、４又は５記載の収差
補正装置において、上記収差補正データはレンズ系の歪
曲収差を補正するためのデータを含むことを特徴とする
収差補正装置。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５又は６記載の
収差補正装置において、上記収差補正データはレンズ系
の色収差を補正するためのデータを含むことを特徴とす
る収差補正装置。
【請求項８】光学系の収差を測定することと、収差補
正データを記憶することと、上記収差補正データに基づ
いて固体撮像デバイスの電気信号をランダムに読み出し
てビデオ信号を生成することと、を含む収差補正方法。
【請求項９】請求項８記載の収差補正方法において、
上記固体撮像デバイスはＣＣＤ撮像デバイスであり、該
ＣＣＤ撮像デバイスより順次転送された電気信号をラン
ダムアクセスビデオメモリに記憶し、該ランダムアクセ
スビデオメモリより電気信号をランダムに読み出してビ
デオ信号を生成することを特徴とする収差補正方法。
【請求項１０】請求項８記載の収差補正方法におい
て、上記固体撮像デバイスはランダムアクセス型ＭＯＳ
撮像デバイスであり、該ＭＯＳ撮像デバイスより電気信
号をランダムに読み出してビデオ信号を生成することを
特徴とする収差補正方法。
【請求項１１】請求項８、９又は１０記載の収差補正
方法において、上記収差補正データは光学系の歪曲収差
を補正するための補正データを含むことを特徴とする収
差補正方法。