JPH11234687A - High resolution digital camera and image information forming system - Google Patents

High resolution digital camera and image information forming system

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Publication number
JPH11234687A
JPH11234687A JP10048870A JP4887098A JPH11234687A JP H11234687 A JPH11234687 A JP H11234687A JP 10048870 A JP10048870 A JP 10048870A JP 4887098 A JP4887098 A JP 4887098A JP H11234687 A JPH11234687 A JP H11234687A
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JP
Japan
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image
primary color
digital camera
pixel
pixels
Prior art date
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Pending
Application number
JP10048870A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshikazu Ichiyama
義和 市山
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of JPH11234687A publication Critical patent/JPH11234687A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an image with a high resolution by an image sensor with a small pixel number by regularly arranging primary color pixels of the same kind in a way that they are not adjacent to each other in the image sensor. SOLUTION: The center of each primary color pixel, red(R), green(G) and blue(B) is placed at each apex of a regular triangle in such a way that the primary color pixels of the same kind are not arranged at adjacent positions. For example, taking notice of a pixel B31, centers of the pixels B31, G32, R33 configure a regular triangle. A digital camera using this image sensor handles a basic unit of color expression to be the same as that of the primary color pixel. For example, taking the pixel number 31 as its unit, the blue B is an output of the primary color pixel whose number is 31 and the intensity of the other primary colors interpolates the output of the primary color pixels surrounding the pixel 31. Interpolation at an optional point on the inside of the triangle is easily calculated because of linear interpolation, and in the case that the triangle is a regular triangle, the calculation is more easily attained because the mean value of the intensity of three points only has to be calculated.

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】本発明は被写体画像を電気信号に
変えてメモリーに記憶するディジタルカメラに係わり,
特にコスト増大を招くイメージセンサーの画素数増加,
或は高価な結像光学系の採用等を必要とする事無く高解
像度を達成できるディジタルカメラ及び画像情報形成方
式に係わる。 【002】 【従来の技術】光学系が結像した像をイメージセンサー
に依り電気的な信号としてメモリーに取り込むディジタ
ルカメラが普及し始めているが,高解像度の画像を得る
には,解像力の高い結像光学系を採用する事,及び画素
数の多いイメージセンサーを採用する事等が必要で,高
解像度のディジタルカメラは必然的に高額製品となって
いる。 【003】 【発明が解決しようとする課題】したがって,本発明の
目的は,安い結像光学系と画素数の少ないイメージセン
サーとを用いて高解像度ディジタルカメラ及び画像情報
形成方式を実現提供する事である。 【004】 【課題を解決するための手段】本発明では,高解像度デ
ィジタルカメラを安価に実現する手段として,画素数の
少ないイメージセンサーを用いながら画素数の多いイメ
ージセンサーと同様な高解像度の画像を得る事,及び比
較的シンプルな安い結像光学系を用いながら色収差を初
めとする諸収差を除く事等を実現する。 【005】前者の手段として,イメージセンサー内の画
素とカラー表現の一単位との関係を従来とは変えて実現
する。イメージセンサーは光の強度に応じて電気的な変
化として出力する微小センサーを多数二次元的に配置し
て構成される。従来のはそれら微小センサーにそれぞれ
原色の光を透過せしめるフィルターを配置して各原色の
光強度を検出させ,それら1セットの原色の組み合わせ
で以てカラー画像の一単位の情報としていた。したがっ
て,原色毎の光強度に応じて出力する微小センサーを原
色画素とすると,カラー画像の単位は3原色で有れば3
つの原色画素の面積を有している事に成る。重要な事は
これら3つの原色画素は互いに位置が僅かにずれている
にも拘わらずそれらの情報は捨てられている事である。 【006】本発明に於いてはそれら従来カラー画像の単
位を構成していた原色画素の位置の違いによる情報を積
極的に利用して高解像度を得る。即ち,イメージセンサ
ーに於いて同一種類の原色画素は互いに隣接し合わない
よう規則的に配置するとし,各原色の画素サイズでカラ
ーの一単位を構成する。その位置における原色画素の出
力以外に他の原色の強度データはその画素を囲む3以上
の同種原色画素よりの出力強度から補間をして得る。こ
のようにして原色画素サイズのカラー画像単位を実現
し, 各原色画素の位置の違いによる情報を捨てる事無
く,積極的に利用して少ない画素数のイメージセンサー
で解像度の高い画像を得る事が出来る。 【007】更に,後者の諸収差を除く手段としては,デ
ィジタルカメラに校正モードを設け,校正時には予め定
めた校正用図形画像を予め定めた条件下で取り込ませ
る。そしてこの画像と前記校正用図形に対して有るべき
理想の図形画像とを照合比較させ,画素毎のマッピング
関数を画像の補正情報としてカメラ内のメモリーに記憶
させる。通常の画像を取り込む度に或いは後にまとめて
前記補正情報を基に画像を修正する。このようにして結
像光学系の不完全さによる画像の歪みを補正でき,また
この補正情報をイメージセンサーの画素の原色毎に発生
させ,補正をその原色毎に行う事にすれば色収差も除く
事が出来る。 【008】本発明ではディジタルカメラが内蔵する制御
部の機能を一部借りて撮影後にカメラ個別の補正情報を
基に画素単位で画像を補正する。結像光学系の諸収差は
効果的に除かれ,安いレンズよりなる結像光学系を使用
しても画質劣化を抑制し,高解像度の画像が実現され
る。また,校正後に経時的に或いは事故等により結像光
学系の調整がずれる事もあり得るが,校正用のプログラ
ムを内蔵し,校正用パターンを準備する事により適宜に
ディジタルカメラを校正し,個別の補正情報を収集更新
させる事が出来,高解像度,高品質を維持させる事が出
来る。 【009】 【作用】既知の校正用図形を画像として取り込み,画素
毎の補正情報を生成・記憶して撮影画像を補正する事で
結像光学系の諸収差を補正,更にイメージセンサー内の
原色画素の構成を変え,カラー画像情報の単位を工夫す
る事で原色画素のサイズをカラー画像の単位としてカラ
ー画像の高解像度化を実現出来た。 【010】 【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例について図
面を参照して詳細に説明する。先ず各実施例で共通に参
照されるディジタルカメラの機能ブロックを図1に示
す。同図に於いて,結像光学系を校正するレンズ11に
よって被写体の画像はイメージセンサー12上に形成さ
れ,シャッターボタン18を押す事により起動されて制
御部13はイメージセンサー12により画像を電気信号
に変えてメモリー14に記憶させる。番号15は液晶デ
ィスプレイを,番号17は電池を,番号16は電源スイ
ッチを,番号19はモードセレクターをそれぞれ示す。 【011】本発明の第一の実施例として少ない画素数で
高解像度を実現する例について説明する。図2は従来の
イメージセンサーの原色画素とカラー表現の単位との関
係を示す。イメージセンサーは番号22,23,24等
で示される微小センサーの表面にそれぞれ原色例えば赤
(R),緑(G),青(B)等の光のみが透過できるよう
なフィルターを設け,それら微小センサーの電気出力を
得て赤,緑,青の各色成分の強度を知る。これら3原色
の強度情報を以ってカラー表現の単位とし,番号21で
示す3つの原色画素の組み合わせをカラー画像の単位と
する。この場合,番号21全体の領域での赤は番号22
の画素の出力で,緑は番号23の出力で,青は番号24
の出力で代表する。厳密に言えば,番号24の位置では
赤の強度は既に変化している筈であるが無視される。 【012】図3は本発明の第一の実施例である高解像度
ディジタルカメラで用いるイメージセンサー内の原色画
素の配列を示す。同図及び図2において最小単位の原色
画素の大きさは同一であるとする。同図において異なっ
た3種赤(R),緑(G),青(B)の原色画素の中心は
正三角形の頂点に配置され,しかも隣接する位置には同
種の原色画素が来ないように配列されている。例えば番
号31の原色画素Bに着目すると,これは番号32の
G,番号33のRと中心同士で正三角形を構成し,他に
も番号31,34,35,或は番号35,36,31等
はそれぞれ中心は正三角形を構成する。このイメージセ
ンサーを用い,本発明の第一の実施例のディジタルカメ
ラでは,カラー表現の基本単位を原色画素と同じ大きさ
で考える。例えば,番号31をその単位として考える
と,青(B)はその番号31の原色画素の出力であり,
その位置における他の原色の強度は番号31を囲む原色
画素の出力を補間して得る。即ち,緑(G)の強度は番号
32,35,37の出力から,赤(R)の強度は番号3
3,34,36の出力から補間して得る。3角形の内部
の任意の点における補間は線形補間であるので演算も容
易で有り,正三角形であれば3点の強度の平均であって
さらに容易に演算できる。この演算は制御部13がイメ
ージセンサー12の出力をメモリー14に記憶する時,
或は一旦はそのままメモリー14に記憶し,解像度の高
い表示装置で表示する時に演算をして処理をする事でも
良い。後者の方がメモリー量は少なく経済的であろう。
このように原色画素を単位として従来の3分の1のカラ
ー画像の単位の大きさでカラー情報を表す事が出来る。
もちろん補間作用も入っているので従来に比して3倍の
解像度に成ったという単純な事では無いが,少なくとも
一つ一つの原色画素の位置情報は捨てる事無く有効に使
って高解像度を実現出来る。 【013】図4を用いて本発明の第二の実施例である結
像光学系の諸収差を補正出来る例について説明する。デ
ィジタルカメラの機能ブロック図は図1を使用する。モ
ードセレクター19で指示した校正モードでは予め定め
た校正用図形を被写体とし,校正用図形とレンズ11間
の距離,或は明るさ,更には絞り,シャッター速度等諸
種の条件を予め定めた条件の下にその画像を取り込む
が,一方で校正用図形に対しては有るべき正しい画像は
ディジタルカメラ内のメモリー14に別途蓄えられてお
り,その画像と有るべき画像,つまり理想画像との関係
から画素間の写像関係を補正情報として導出する。即
ち,撮影した画像を形成する個々の画素を正しくは何処
に位置させるべきかを究明し,それを指示する関係を補
正情報とする。通常の撮影時にはその補正情報を使用し
て取り込まれた画像の画素を写像移動せしめて正しい画
像を得る。 【014】通常の撮影時には,レンズ11,イメージセ
ンサー12により取り込まれた画像から前記メモリー1
4に記憶せしめられている補正情報により画素毎に変換
補正して画像を完成させる。この補正情報の導出及び補
正情報による画像の補正について図4を用いて説明す
る。 【015】図4に於いて,番号41はイメージセンサー
12での画素を代表して一部を示し,メモリー14に取
り込まれた校正用図形の画像42,メモリー14内に記
憶されていた校正用図形に対する理想画像43をイメー
ジセンサー12上に置いたとして示してある。勿論,画
像内での位置,大きさ等は厳密に合わせる必要があるの
で,格子点等の複数の点を代表点として予め決めてお
き,それらが一致するように位置,大きさ等を調整した
後の画像である。校正用図形の画像42は結像光学系に
よって歪み,理想画像43と比較すると直線が曲線にな
っている。これは誇張して描いているが,他にも部分的
に歪むような場合も考えられる。本発明での補正情報と
はこれら二つの画像42,43を比較して画素間の関係
を明らかにして得られた画像の画素を正しくはどう読み
替えるかを示す情報である。例えば図4(a)に示すよう
に画素にi列,j行の番号を付けて(i,j)の画素の
輝度をA(i,j)で示し,図4(b)の画素を同様に
(p,q)で示して,その点の輝度をB(p,q)とし
て示すと,図4(a)の画素(i,j)が図4(b)で
は(p,q)に移るという関係を示せば良い。具体的に
は種々方法が有るが,校正用図形上の主要な点がどこに
変位するかを追跡し,他はそれらの関係から内挿する事
で求められる。 【016】しかしながら,図4(a),(b)を比較す
れば判るように図4(a)で行く先の無くなる画素も現
れるし,また図4(b)でどこからも指定されない空白
の画素も現れる。前者は許容されるとしても後者は画像
に空白部分が出来るので好ましくは無く,それらの点の
輝度は周囲の画素からの内挿等で求める。この意味でB
(p,q)はA(i,j)の関数である。これが補正情
報である。 【017】尚,本実施例では説明を省略するが,補正情
報を空間周波数領域で求める方法も考えられる。後の処
理量が多くなるが,結像光学系を理想に近づける事もで
き,解像度も更に改善できる。 【018】第三の実施例として本発明を厚さ数ミリメー
トル程度の超小型のカードカメラに適用した例を説明す
る事とし,まず図5,6,7,8を用いて構造的な特徴
を説明する。 【019】図5は保管時のカードカメラ50の斜視図を
示す。同図において,番号51は第一のプレート,番号
52は第二のプレートを示し,両者はそれぞれの一辺を
フレキシブルな樹脂より成る接合部材53により回動自
在に接合されている。番号55は液晶により構成された
ディスプレイを示し,撮影時のファインダーとして後に
示すCCDの撮像素子に写る画像を表示したり,或はま
た撮影後にメモリーに蓄えられている画像を表示したり
する目的で使用される。また番号54は使用に際して第
一のプレート51と第二のプレート52を開くためのラ
ッチ解除を行う為のキーでこれを押すとスプリングによ
り第一,第二のプレート51,52が所定の角度で開
く。第一,第二のプレート51,52が開くと必要な電
源スイッチを構成する接点は閉じて電源が入るものと
し,その後はキー54がシャッタースイッチを兼ねる。 【020】図6は,カードカメラ50の断面を図5の番
号56で示す方向から見た時の主要部品の配置を示す。
同図において,レンズ61はそれを支持する枠68の一
端62が回動自在に第一のプレート51に固定され,も
う一方の端63は第二のプレート52に設けられた摺動
用長穴64に回動及び摺動自在に留められている。番号
65は第一のプレート51と第二のプレート52との間
にあるスプリングを示し,常に第一のプレート51,第
二のプレート52とを押し広げる方向に働く。従って図
5におけるキー54を押すと,第一のプレート51と第
二のプレート52との間のラッチが解除されるのでスプ
リング65の働きにより第一,第二のプレート51,5
2は押し広げられ,同時にレンズ61の端63は摺動用
長穴64に沿って移動し,レンズ61が起こされる。番
号66は,光の反射面,番号67はイメージセンサーを
示す。 【021】図7は,第一,第二のプレート51,52が
開かれ,撮影可能な状況のカードカメラ50の斜視図を
示す。同図において,レンズ61は枠68と共に起こさ
れて第一,第二のプレート51,52との間に位置し,
第一,第二のプレート51,52間にはフレキシブルな
樹脂素材より構成されて折り畳まれていた幕71が張ら
れ,暗室を構成する。 【022】図8は,図7のように第一,第二のプレート
51,52が開いた時の断面を特に光学系に着目して示
している。外部の物体81から反射された光線82はレ
ンズ61を通って収束され,途中第一のプレート51の
内側に固定されている反射面66によって反射された
後,第二のプレート52に固定されているイメージセン
サー67に入射する。その時,物体81は像83として
イメージセンサー67に入力され,別途の制御部の指示
により像83を電気信号に変換してメモリーに蓄える。 【023】図5,6,7,8等を用いて極薄構造のカー
ドカメラ50の構造を説明したが,このカードカメラ5
0のイメージセンサー67に本発明の第一の実施例で説
明したイメージセンサーを用い,図示はしていないが内
蔵される制御部が第一の実施例で説明したようにイメー
ジセンサーの各画素からの出力を編集して高解像度の画
像を完成させる。 【024】また,図8における反射板66は平面でも十
分に機能するが,これを曲面としてレンズ61の機能の
一部を分担させる。更に制御部には校正用のプログラム
及び校正用図形に対応する理想画像を記憶して第二の実
施例で説明したように画像のイメージセンサーの画像を
原色の画素出力毎に補正して色収差除去及び不十分な結
像光学系の機能をディジタル処理で補完する。したがっ
て,このように構造が薄いが単純で,色収差補正も十分
でないようなレンズ系を用い,校正後の補正情報を基に
ディジタル処理で補正する事により使用に耐える画像を
得る事が出来る。 【025】 【発明の効果】以上,本発明の実施例を図面を用いて詳
細に説明したように,同種の原色画素は互いに隣接しな
いよう二次元配置された原色画素よりなるイメージセン
サーとそれを用いて原色画素のサイズでカラー画像の一
単位を構成する画像情報形成方式,及びディジタルカメ
ラの結像光学系からイメージセンサーを含む画像形成部
分を個々のカメラ毎に補正できる補正情報を生成保有す
る事で安価な結像光学系でも高品質な画像を得ることが
出来る方式等によりコストを増加させる事無く高解像
度,高品質のディジタルカメラを実現提供できる。 【026】ただ,上記の説明は本発明の一実施例につい
て説明したものであって上記の記述が本発明の範囲を何
ら制約するものではなく,本発明の趣旨に沿って諸種の
応用,変形が可能な事は勿論である。例えば,本発明に
依り画素数の少ないイメージセンサーで高解像度の画像
を得る事,また安いレンズ系で歪みの少ない高品質の画
像を得る事が出来る。これらの特性を得るにはカメラ内
の制御部でのディジタル処理による処が多いが,当然こ
れらの処理はカメラ外で例えばパーソナルコンピュータ
に画像と共に必要な情報を読み込んで処理する事も出来
る。実施例では特にこれら処理をカメラから分離独立さ
せた例について言及はしなかったが,これらの処理用プ
ログラムも本発明に含まれる事は明らかである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital camera for converting a subject image into an electric signal and storing the same in a memory.
In particular, an increase in the number of pixels of the image sensor
Alternatively, the present invention relates to a digital camera and an image information forming system capable of achieving high resolution without requiring an expensive image forming optical system. 2. Description of the Related Art Digital cameras that take in an image an image formed by an optical system into a memory as an electrical signal by an image sensor have begun to spread, but in order to obtain a high-resolution image, a high-resolution image is required. It is necessary to employ an image optical system and an image sensor having a large number of pixels, and a high-resolution digital camera is inevitably an expensive product. Accordingly, it is an object of the present invention to realize and provide a high-resolution digital camera and an image information forming method using an inexpensive imaging optical system and an image sensor having a small number of pixels. It is. According to the present invention, as a means for inexpensively realizing a high-resolution digital camera, a high-resolution image similar to an image sensor having a large number of pixels is used while using an image sensor having a small number of pixels. And eliminating various aberrations such as chromatic aberration while using a relatively simple and cheap imaging optical system. As the former means, the relationship between the pixels in the image sensor and one unit of color expression is changed from the conventional one. The image sensor is configured by two-dimensionally arranging a large number of microsensors that output electric changes according to the intensity of light. In the related art, a filter for transmitting light of the primary colors is arranged in each of these microsensors to detect the light intensity of each primary color, and information of one unit of a color image is obtained by combining one set of the primary colors. Therefore, if the minute sensor that outputs in accordance with the light intensity of each primary color is a primary color pixel, if the unit of a color image is three primary colors, it becomes three.
It has an area of one primary color pixel. It is important to note that the information of these three primary color pixels is discarded even though they are slightly displaced from each other. In the present invention, a high resolution is obtained by positively utilizing the information based on the difference in the positions of the primary color pixels which have conventionally constituted the unit of the color image. That is, in the image sensor, the same type of primary color pixels are regularly arranged so as not to be adjacent to each other, and a pixel size of each primary color constitutes one unit of color. In addition to the output of the primary color pixel at that position, the intensity data of other primary colors is obtained by interpolation from the output intensities of three or more similar primary color pixels surrounding the pixel. By realizing a color image unit of the primary color pixel size in this way, without discarding information due to the difference in the position of each primary color pixel, it is possible to actively use and obtain a high resolution image with an image sensor with a small number of pixels. I can do it. Further, as a means for removing the latter various aberrations, a calibration mode is provided in the digital camera, and at the time of calibration, a predetermined calibration graphic image is taken in under predetermined conditions. Then, this image is compared with an ideal graphic image that should exist for the calibration graphic, and a mapping function for each pixel is stored in a memory in the camera as image correction information. The image is corrected based on the correction information each time a normal image is captured or afterwards. In this way, image distortion due to imperfections in the imaging optical system can be corrected, and this correction information is generated for each primary color of the pixel of the image sensor, and chromatic aberration is eliminated if correction is performed for each primary color. I can do things. In the present invention, the image is corrected pixel by pixel based on the correction information for each camera after photographing by partially utilizing the function of the control unit built in the digital camera. Various aberrations of the image forming optical system are effectively removed, and even if an image forming optical system including a cheap lens is used, image quality deterioration is suppressed, and a high-resolution image is realized. In addition, the adjustment of the imaging optical system may deviate over time or due to an accident, etc. after calibration. However, by incorporating a calibration program and preparing a calibration pattern, the digital camera can be calibrated appropriately and Correction information can be collected and updated, and high resolution and high quality can be maintained. A known calibration graphic is captured as an image, and correction information for each pixel is generated and stored to correct the captured image to correct various aberrations of the imaging optical system. By changing the configuration of the pixels and devising the unit of the color image information, the resolution of the color image can be increased by using the size of the primary color pixel as the unit of the color image. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows functional blocks of a digital camera commonly referred to in each embodiment. In FIG. 1, an image of a subject is formed on an image sensor 12 by a lens 11 for calibrating an image forming optical system, and is activated by pressing a shutter button 18. And store it in the memory 14. Reference numeral 15 denotes a liquid crystal display, reference numeral 17 denotes a battery, reference numeral 16 denotes a power switch, and reference numeral 19 denotes a mode selector. An example in which high resolution is realized with a small number of pixels will be described as a first embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a relationship between a primary color pixel and a unit of color expression of a conventional image sensor. The image sensor is provided with a filter on the surface of the minute sensor indicated by number 22, 23, 24, etc., which can transmit only light of primary colors, for example, red (R), green (G), blue (B), and the like. Obtain the electric output of the sensor to know the intensity of each color component of red, green and blue. The intensity information of these three primary colors is used as a unit of color expression, and a combination of three primary color pixels indicated by number 21 is used as a unit of a color image. In this case, red in the entire area of the number 21 is the number 22
, The green is the output of number 23 and the blue is the number 24
Output. Strictly speaking, at the position of number 24, the intensity of red should have already changed but is ignored. FIG. 3 shows an arrangement of primary color pixels in an image sensor used in a high-resolution digital camera according to a first embodiment of the present invention. It is assumed that the minimum unit primary color pixels have the same size in FIGS. In the figure, the centers of the three different primary color pixels of red (R), green (G), and blue (B) are arranged at the vertices of an equilateral triangle, and the same type of primary color pixel does not come to an adjacent position. Are arranged. For example, focusing on the primary color pixel B of No. 31,
G, R of number 33 and the center constitute an equilateral triangle, and numbers 31, 34, 35, or numbers 35, 36, 31 and the like each constitute an equilateral triangle. Using this image sensor, in the digital camera of the first embodiment of the present invention, the basic unit of color expression is considered to be the same size as the primary color pixels. For example, when the number 31 is considered as the unit, blue (B) is the output of the primary color pixel of the number 31,
The intensity of the other primary colors at that position is obtained by interpolating the output of the primary color pixels surrounding number 31. That is, the intensity of green (G) is obtained from the outputs of Nos. 32, 35 and 37, and the intensity of red (R) is obtained from No. 3
Interpolated from the outputs of 3, 34 and 36. The interpolation at an arbitrary point inside the triangle is a linear interpolation, so that the calculation is easy. In the case of a regular triangle, the intensity is the average of the three points and can be calculated more easily. This calculation is performed when the control unit 13 stores the output of the image sensor 12 in the memory 14.
Alternatively, the data may be stored in the memory 14 as it is, and may be subjected to a calculation and a process when the image is displayed on a display device having a high resolution. The latter will have less memory and will be more economical.
As described above, color information can be represented by the size of a unit of a conventional color image in one-third of a conventional color pixel.
Of course, it is not a simple matter that the resolution is tripled compared with the conventional one because of the interpolation effect, but high resolution is realized by effectively using the position information of at least one primary color pixel without discarding it. I can do it. An example in which various aberrations of the image forming optical system according to the second embodiment of the present invention can be corrected will be described with reference to FIG. FIG. 1 is used as a functional block diagram of the digital camera. In the calibration mode designated by the mode selector 19, a predetermined calibration graphic is set as a subject, and various conditions such as a distance or brightness between the calibration graphic and the lens 11 and further, an aperture, a shutter speed, and the like are set to predetermined conditions. While the image is captured below, the correct image that should be present for the graphic for calibration is stored separately in the memory 14 in the digital camera. The mapping relationship between them is derived as correction information. In other words, it is determined where the individual pixels forming the captured image should be located correctly, and the relationship indicating the position is used as correction information. At the time of normal photographing, the correct information is obtained by mapping and moving the pixels of the captured image using the correction information. At the time of normal photographing, the memory 1 is read from the image captured by the lens 11 and the image sensor 12.
The image data is converted and corrected for each pixel based on the correction information stored in No. 4 to complete the image. The derivation of the correction information and the correction of the image using the correction information will be described with reference to FIG. In FIG. 4, reference numeral 41 designates a part of a pixel in the image sensor 12, an image 42 of a calibration graphic taken in the memory 14, and a calibration graphic stored in the memory 14. An ideal image 43 for the figure is shown as being placed on the image sensor 12. Of course, it is necessary to strictly adjust the position, size, etc. in the image, so a plurality of points such as grid points are determined in advance as representative points, and the position, size, etc. are adjusted so that they match. This is a later image. The image 42 of the calibration graphic is distorted by the imaging optical system, and the straight line is curved when compared with the ideal image 43. This is exaggerated, but there may be other cases where it is partially distorted. The correction information in the present invention is information indicating how to correctly read the pixels of an image obtained by comparing these two images 42 and 43 to clarify the relationship between the pixels. For example, as shown in FIG. 4 (a), the pixels are numbered in column i and row j, and the luminance of the pixel (i, j) is indicated by A (i, j), and the pixel in FIG. In FIG. 4A, the pixel (i, j) in FIG. 4A is represented by (p, q), and the luminance at that point is represented by B (p, q). You only need to show the relationship of moving. Specifically, there are various methods, but it is possible to track where major points on the calibration figure are displaced, and to interpolate others from those relationships. However, as can be seen by comparing FIGS. 4 (a) and 4 (b), there are some pixels that have no destination in FIG. 4 (a), and there are also blank pixels which are not specified from anywhere in FIG. 4 (b). appear. Although the former is acceptable, the latter is not preferable because the image has a blank portion, and the brightness of those points is obtained by interpolation from surrounding pixels. B in this sense
(P, q) is a function of A (i, j). This is the correction information. Although the description is omitted in this embodiment, a method of obtaining the correction information in the spatial frequency domain is also conceivable. Although the amount of subsequent processing increases, the imaging optical system can be made closer to ideal, and the resolution can be further improved. As a third embodiment, an example in which the present invention is applied to an ultra-small card camera having a thickness of about several millimeters will be described. First, structural features will be described with reference to FIGS. explain. FIG. 5 is a perspective view of the card camera 50 during storage. In the figure, reference numeral 51 denotes a first plate, and reference numeral 52 denotes a second plate. Both sides are rotatably joined to each other by a joining member 53 made of a flexible resin. Numeral 55 denotes a display composed of liquid crystal, which is used as a finder for photographing to display an image captured by a CCD image sensor to be described later, or to display an image stored in a memory after photographing. used. Numeral 54 designates a key for releasing the latch for opening the first plate 51 and the second plate 52 at the time of use. When this key is pressed, the first and second plates 51 and 52 are set at a predetermined angle by a spring. open. When the first and second plates 51 and 52 are opened, the contacts constituting the necessary power switch are closed and the power is turned on. Thereafter, the key 54 also functions as a shutter switch. FIG. 6 shows the arrangement of main parts when the cross section of the card camera 50 is viewed from the direction indicated by reference numeral 56 in FIG.
In the drawing, one end 62 of a frame 68 supporting the lens 61 is rotatably fixed to the first plate 51, and the other end 63 is a sliding slot 64 provided in the second plate 52. Are rotatably and slidably fastened. Numeral 65 indicates a spring between the first plate 51 and the second plate 52, which always acts in a direction to push the first plate 51 and the second plate 52 apart. Therefore, when the key 54 in FIG. 5 is pressed, the latch between the first plate 51 and the second plate 52 is released, so that the first and second plates 51, 5 are acted by the action of the spring 65.
2 is pushed open, and at the same time, the end 63 of the lens 61 moves along the sliding long hole 64, and the lens 61 is raised. Reference numeral 66 denotes a light reflecting surface, and reference numeral 67 denotes an image sensor. FIG. 7 is a perspective view of the card camera 50 in a state where the first and second plates 51 and 52 are opened and an image can be taken. In the figure, the lens 61 is raised together with the frame 68 and positioned between the first and second plates 51 and 52,
A curtain 71 made of a flexible resin material and folded is stretched between the first and second plates 51 and 52 to constitute a dark room. FIG. 8 shows a cross section when the first and second plates 51 and 52 are opened as shown in FIG. 7, paying particular attention to the optical system. The light beam 82 reflected from the external object 81 is converged through the lens 61, is reflected by the reflection surface 66 fixed inside the first plate 51 on the way, and is fixed to the second plate 52. Incident on the image sensor 67. At that time, the object 81 is input to the image sensor 67 as an image 83, and the image 83 is converted into an electric signal by an instruction from a separate control unit and stored in a memory. The structure of the card camera 50 having an extremely thin structure has been described with reference to FIGS.
The image sensor described in the first embodiment of the present invention is used for the image sensor 67 of the present invention, and a built-in control unit (not shown) controls each pixel of the image sensor as described in the first embodiment. Edit the output to complete the high-resolution image. Although the reflecting plate 66 in FIG. 8 functions sufficiently even on a flat surface, it functions as a curved surface to share a part of the function of the lens 61. Furthermore, the control unit stores a calibration program and an ideal image corresponding to the calibration graphic, and corrects the image of the image sensor for each primary color pixel output as described in the second embodiment to remove chromatic aberration. In addition, digital processing complements the functions of the insufficient imaging optical system. Therefore, by using a lens system having such a thin structure but having a simple and insufficient chromatic aberration correction and performing digital processing based on the corrected correction information, it is possible to obtain a usable image. As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. An image sensor composed of two-dimensionally arranged primary color pixels such that primary color pixels of the same type are not adjacent to each other is used. An image information forming method for forming one unit of a color image by using the size of a primary color pixel, and generating and retaining correction information for correcting an image forming portion including an image sensor from an imaging optical system of a digital camera for each camera. Thus, a high-resolution and high-quality digital camera can be realized and provided without increasing the cost by a method capable of obtaining a high-quality image even with an inexpensive imaging optical system. However, the above description is for one embodiment of the present invention, and the above description does not limit the scope of the present invention at all, and various applications and modifications are made in accordance with the gist of the present invention. Is of course possible. For example, according to the present invention, a high-resolution image can be obtained with an image sensor having a small number of pixels, and a high-quality image with little distortion can be obtained with a cheap lens system. In order to obtain these characteristics, there are many processings by digital processing in a control unit in the camera. Naturally, these processings can be performed by reading necessary information together with an image into a personal computer outside the camera, for example. Although the embodiment does not particularly mention an example in which these processes are separated and independent from the camera, it is apparent that these processing programs are also included in the present invention.

【図面の簡単な説明】 【図1】 実施例に共通なディジタルカメラの機能ブロ
ック図 【図2】 従来のイメージセンサーの原色画素配列 【図3】 本発明の実施例でのイメージセンサーの原色
画素配列 【図4】 校正用図形の画像と望ましい画像 【図5】 第三の本発明の実施例であるカードカメラ5
0の斜視図 【図6】 第三の実施例であるカードカメラ50の断面
の主要部品配置 【図7】 撮影可能な状態のカードカメラ50の斜視図 【図8】 第一,第二のプレート51,52が開いた時
の光学系説明の断面図 【符号の説明】 11・・・レンズ, 12・・・
イメージセンサー,13・・・制御部,
14・・・メモリー,15・・・液晶ディスプ
レイ, 16・・・電源スイッチ,17・・
・電池, 18・・・シャッタ
ーボタン,19・・・モードセレクター 21・・・カラー画像の単位, 22・・・
赤の原色画素,23・・・緑,
24・・・青 31・・・原色画素R, 32・・・
原色画素G,33・・・原色画素B,34,35,36・
・・原色画素 41・・・イメージセンサーの画素, 42・・・
校正用図形の画像,43・・・理想画像 50・・・カードカメラ, 51・・・
第一のプレート,52・・・第二のプレート,
53・・・接合部材,54・・・キー,
55・・・ディスプレイ,56・・・
側面 61・・・レンズ, 62・・・
枠の一端,63・・・枠の一端,
64・・・摺動用長穴,65・・・スプリング,
66・・・光の反射面,67・・・CCD
撮像素子, 68・・・レンズの枠 71・・・幕 81・・・外部の物体, 82・・・
光線,83・・・像
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a functional block diagram of a digital camera common to embodiments. FIG. 2 is a primary color pixel array of a conventional image sensor. FIG. 3 is a primary color pixel of an image sensor according to an embodiment of the present invention. Arrangement [FIG. 4] Image of calibration figure and desirable image [FIG. 5] Card camera 5 according to a third embodiment of the present invention
FIG. 6 is a perspective view of the card camera 50 according to the third embodiment. FIG. 7 is a perspective view of the card camera 50 in a photographable state. FIG. Sectional view for explaining the optical system when 51 and 52 are opened [Description of References] 11 ... Lens, 12 ...
Image sensor, 13 ... control unit,
14 ... memory, 15 ... liquid crystal display, 16 ... power switch, 17 ...
・ Battery, 18 ・ ・ ・ Shutter button, 19 ・ ・ ・ Mode selector 21 ・ ・ ・ Color image unit, 22 ・ ・ ・
Red primary color pixel, 23 ... green,
24 ... blue 31 ... primary color pixel R, 32 ...
Primary color pixels G, 33 ... primary color pixels B, 34, 35, 36
..Primary color pixels 41 ... pixels of image sensor, 42 ...
Calibration graphic image, 43 ... Ideal image 50 ... Card camera, 51 ...
A first plate, 52... A second plate,
53 ... joining member, 54 ... key,
55 ... display, 56 ...
Side 61 ... Lens, 62 ...
One end of the frame, 63 ... one end of the frame,
64: Slot for sliding, 65: Spring,
66: Light reflecting surface, 67: CCD
Image sensor 68, Lens frame 71 Curtain 81 External object, 82
Ray, 83 ... image

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 同一種類の原色画素は互いに隣接し合わ
ないよう規則的に二次元配置されたイメージセンサー,
結像光学系,制御部,メモリー等とより構成された事を
特徴とする高解像度ディジタルカメラ 【請求項2】 3原色でカラーデータを形成する 【請求項1】記載の高解像度ディジタルカメラに於い
て,イメージセンサー内の画素は3原色の原色画素を頂
点とする三角形を基本に繰り返し配置された構造を有す
る事を特徴とする高解像度ディジタルカメラ 【請求項3】 【請求項2】記載の高解像度ディジタルカメラに於い
て,イメージセンサー内の画素は3原色の原色画素を頂
点とする正三角形を基本に配置された構造を有する事を
特徴とする高解像度ディジタルカメラ 【請求項4】 【請求項1】, 【請求項2】, 【請求項3】記載の高解像度ディジタルカメラに於い
て,イメージセンサーの各原色の画素サイズでカラー表
現の一単位を構成するとして該当画素の原色とは異なる
原色の出力はその画素を囲む3以上の同色画素よりの出
力から補間をして画像データを形成する事を特徴とする
画像情報形成方式 【請求項5】 【請求項1】, 【請求項2】, 【請求項3】記載の高解像度ディジタルカメラ及び 【請求項4】記載の画像情報形成方式を一体として構成
した事を特徴とする高解像度ディジタルカメラ 【請求項6】 【請求項5】記載の高解像度ディジタルカメラに於い
て,校正時には予め定めた校正用図形を画像として取り
込み,内蔵する制御部或は校正時に付加された外部装置
によりあるべき理想の画像と前記校正用の図形画像とを
比較照合し,画素毎の補正情報を発生せしめて前記カメ
ラ内のメモリーに記憶し,通常の画像を取り込む度に或
は後にまとめて前記補正情報を基に画像を補正する事を
特徴とする高解像度ディジタルカメラ及び画像情報形成
方式 【請求項7】 【請求項6】記載の高解像度ディジタルカメラ及び画像
情報形成方式に於いて,校正時にはイメージセンサー画
素の原色毎に校正用図形を取り込み,原色毎の補正情報
を発生せしめてメモリーに記憶し,画像の補正を前記補
正情報に基づいて原色毎に行う事を特徴とする高解像度
ディジタルカメラ及び画像情報形成方式 【001】
1. An image sensor in which two primary-color pixels of the same type are regularly arranged two-dimensionally so as not to be adjacent to each other.
2. A high-resolution digital camera comprising an imaging optical system, a control unit, a memory, and the like. 2. A high-resolution digital camera according to claim 1, wherein color data is formed by three primary colors. 3. A high-resolution digital camera having a structure in which pixels in an image sensor are repeatedly arranged on the basis of a triangle having three primary color pixels as vertices. A high-resolution digital camera having a structure in which pixels in an image sensor are arranged on the basis of an equilateral triangle having three primary color pixels as vertices. In the high resolution digital camera according to the present invention, one unit of color expression is constituted by the pixel size of each primary color of the image sensor. An image information forming method characterized in that an output of a primary color different from the primary color of a corresponding pixel is interpolated from outputs of three or more same-color pixels surrounding the pixel to form image data. 2. A high-resolution digital camera according to claim 1, wherein said high-resolution digital camera is integrated with said image information forming system. 6. A high-resolution digital camera according to claim 5, wherein a predetermined calibration graphic is fetched as an image at the time of calibration, and an ideal image to be obtained by a built-in control unit or an external device added at the time of calibration. Is compared with the graphic image for calibration, correction information for each pixel is generated and stored in a memory in the camera, and the correction information is collected every time a normal image is taken or later. 7. A high-resolution digital camera and an image information forming method characterized in that an image is corrected based on the image sensor. A high-resolution digital camera and image information, wherein a calibration graphic is fetched for each primary color, correction information for each primary color is generated and stored in a memory, and an image is corrected for each primary color based on the correction information. Forming method [001]
JP10048870A 1998-02-13 1998-02-13 High resolution digital camera and image information forming system Pending JPH11234687A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010244520A (en) * 2009-03-16 2010-10-28 Ricoh Co Ltd Information input device, image forming apparatus, position determination method, and position determination program

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