KR100995468B1

KR100995468B1 - 화상 촬영 장치, 화상 처리 장치 및 렌즈 색 수차 보정 방법

Info

Publication number: KR100995468B1
Application number: KR1020040079503A
Authority: KR
Inventors: 오까다미유끼; 미쯔이사또시
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2010-11-18
Also published as: EP1523172A2; KR20050033832A; CN1606358A; JP4165361B2; EP1523172A3; CN100377600C; JP2005117332A; US7425988B2; US20050179788A1

Abstract

1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 경우에, 소형화된 촬영 렌즈에서 발생하는 화질 열화를 양호하게 보정한다.

영상광이 촬영 렌즈(1)를 통과하여, 바둑판 형상의 원색 필터가 설치된 촬상 수단(2)의 촬상면에 결상된다. 이 촬상 수단(2)으로부터 추출된 전기 신호가 A/D 변환 회로(3)에 공급되어, 각 원색의 원데이터(raw data)로 변환되며, 그 상태 그대로 제1 카메라 신호 처리 회로(61)에 공급된다. 이 제1 카메라 신호 처리 회로(61)에서는, 예를 들면 감마-보정 등의 기본적인 영상 신호 처리만이 행해진다. 그리고 이 제1 카메라 신호 처리 회로(61)에서 처리된 각 원색의 원데이터가 화상 메모리(4)에 기억된다. 또한 이 화상 메모리(4)에 기억된 각 원색의 원데이터가, 렌즈 색 수차 보정을 위한 제1 해상도 변환 처리 회로로 되는 확대 축소 회로(94)에 공급된다.

광학 색 필터, 촬영 렌즈, 색 수차, 아이리스, 조리개양

Description

화상 촬영 장치, 화상 처리 장치 및 렌즈 색 수차 보정 방법{IMAGE PICKUP APPARATUS, IMAGE PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF CORRECTING CHROMATIC ABERRATION OF LENS}

도 1a 및 1b는 본원 발명자가 앞서 제안한 화상 촬영 장치의 구성을 도시하는 블록도.

도 2는 그 설명을 위한 도면.

도 3은 각 상고(像高)의 점에서의 아이리스의 조리개양과 3원색 광의 결상 위치의 어긋남량의 관계를 도시하는 특성 곡선도.

도 4는 그 동작의 설명을 위한 도면.

도 5는 색 수차 및 아이리스의 설명을 위한 도면.

도 6은 종래의 손떨림 보정 수단의 설명을 위한 블록도.

도 7은 그 설명을 위한 도면.

도 8a 및 8b는 본 발명에 따른 화상 촬영 장치, 화상 처리 장치 및 렌즈 색 수차 보정 방법을 적용한 화상 촬영 장치의 일 실시예의 구성을 도시하는 블록도.

도 9는 영상 신호의 출력을 도시하는 타이밍차트도.

도 10은 전환 수단의 구성도.

도 11a 및 11b는 본 발명의 다른 실시예의 구성을 도시하는 블록도.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예의 설명을 위한 도면.

도 13은 4색 필터의 분광 특성도.

도 14는 그 색 수차의 설명을 위한 도면.

도 15는 그 처리 동작의 설명을 위한 도면.

도 16은 그 전환 수단의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 촬영 렌즈

2 : 촬상 수단

3 : A/D 변환 회로

4 : 화상 메모리

61 : 제1 카메라 신호 처리 회로

62 : 제2 카메라 신호 처리 회로

94 : 확대 축소 회로

95 : 확대 축소 회로

102 : 렌즈 수차 데이터 생성부

103 : 파라미터 산출 처리부

본 발명은, 예를 들면 비디오 카메라, 혹은 디지털 스틸 카메라에 사용하기 에 적합한 화상 촬영 장치, 화상 처리 장치 및 렌즈 색 수차 보정 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 촬영 렌즈를 통과한 영상광을 촬상할 때에 발생하는 렌즈 색 수차의 보정을 양호하게 행할 수 있도록 하는 것이다.

예를 들면, 복수의 촬상 소자나 촬상관에 의한 촬상 수단을 이용하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치에서는, 종래부터 복수의 촬상 수단간의 화상의 어긋남(레지스트레이션)을 전기적인 보정 수단을 이용하여 보정하는 방법이 다양하게 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌1∼3 참조).

그러나, 상술한 기술은, 모두 복수의 촬상 소자나 촬상관 등의 촬상 수단을 이용하는 화상 촬영 장치에 관한 것으로, 예를 들면 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치와는 다른 것이다. 또한, 예를 들면 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치에서, 렌즈 색 수차의 보정을 행하는 것에 대해서는, 어떠한 기재도 되어 있지 않다.

한편, 배율 색 수차에 의한 색 번짐이나 해상도 열화 등의 화질 열화를 억제하는 수단으로서, CCD(촬상 소자)로부터 추출되는 R, G, B의 각 색별의 영상 신호를 각각 개별의 필드 메모리에 일시 기억하고, 또한 줌 초점 거리, 포커스 위치 등의 촬영 렌즈의 구동 상태에 기초하여, 각 필드 메모리 전체를 개별로 벡터 이동하여 각 화상을 확대, 축소하며, 그 후에 다시 R, G, B의 합성을 행함으로써, 비디오 카메라의 촬영 렌즈에서 발생하는 색차를 보정하는 기술이 있다(예를 들면, 특허 문헌4 참조).

그런데 이 장치를, 예를 들면 손떨림 보정과 병용하고자 하면, 충분한 보정을 행할 수 없는 것이 판명되었다. 즉 상술한 장치에서, 각 필드 메모리 전체를 개별로 벡터 이동할 때에는, 그 중심을 촬영 렌즈의 광축에 일치시켜 행하는데, 손떨림 보정을 행하면 광축의 위치가 이동되어 중심을 일치시키는 것이 곤란하게 된다.

[특허 문헌1]

일본 특허2552741호 공보

[특허 문헌2]

일본 특허2922905호 공보

[특허 문헌3]

일본 특공평6-5959호 공보

[특허 문헌4]

일본 특개평5-3568호 공보

예를 들면 비디오 카메라 혹은 디지털 스틸 카메라에서는, 소형화가 급속하게 진행되어, 촬영 렌즈에 대해서도 소형화가 요구되고 있다. 이 때문에 촬영 렌즈의 소형화에 대해서는, 종래의 다매수의 렌즈를 조합하여 이용하는 것으로부터, 1매 혹은 적은 매수의 소형의 것으로 치환되는 경우가 많아지고 있다. 또한 소형화를 위해 렌즈의 직경을 보다 작은 것으로 치환한다. 혹은, 저가격화를 위해 렌즈의 재질을 싼 것으로 치환하는 경우가 많아지고 있다.

그런데 이러한 소형화된 촬영 렌즈에서는, 소위 색 수차 등의 렌즈에서 발생 하는 화질 열화를 충분히 억제하는 것이 곤란하게 된다. 즉 광학 렌즈에서는, 예를 들면 분광 필터에서 분리되는 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 파장에 따라 렌즈에서의 굴절율이 서로 다르기 때문에, 예를 들면 도 5에 도시한 바와 같이, 녹(G)의 상에 대하여, 적(R)의 상은 외측에, 청(B)의 상은 내측에 결상되는 현상이 발생한다. 이 때문에, 예를 들면 피사체가 백과 흑만으로 형성되어 있는 경우에도, 그 화상의 엣지 부분에 색 번짐(색차)이 발생한다고 하는 문제점이 있었다.

따라서 이러한 배율 색 수차(가로 색 수차라고도 함)에 의한 색 번짐이나 해상도 열화 등의 화질 열화를 억제하기 위해, 종래에는 다매수의 렌즈를 조합하여, 촬영 렌즈 내에서 보정을 행하도록 하였지만, 상술한 바와 같이 소형화된 촬영 렌즈에서는, 이러한 화질 열화를 촬영 렌즈만으로 충분히 억제하는 것이 곤란하게 되어 있다. 이에 대하여, 배율 색 수차에 의한 색 번짐이나 해상도 열화 등의 화질 열화를 억제하는 수단으로서, 상술한 특허 문헌4에 개시된 바와 같은 장치가 제안되어 있다.

즉, 특허 문헌4에 개시된 장치에서는, CCD(촬상 소자)로부터 추출되는 R, G, B의 각 색별의 영상 신호를, 일단 디지털 데이터로 변환하여 각각 개별의 필드 메모리에 일시 기억하고, 또한 줌 초점 거리, 포커스 위치 등의 촬영 렌즈의 구동 상태에 기초하여, 각 필드 메모리에 기억된 화소를 개별로 벡터 이동하여 각 화상을 확대, 축소하며, 그 후에 다시 R, G, B의 합성을 행함으로써, 비디오 카메라의 촬영 렌즈에서 발생하는 색차를 보정하는 것이다.

한편, 상술한 소형의 비디오 카메라 혹은 디지털 스틸 카메라를, 예를 들면 손에 들고 촬영을 행하는 경우에는, 소위 손떨림에 의한 화상의 진동 등의 장해가 발생할 우려가 있다. 따라서 이러한 화상의 진동 등의 장해를 제거할 목적으로, 소형의 비디오 카메라 혹은 디지털 스틸 카메라에는, 소위 손떨림 보정 장치가 탑재되어 있다. 도 6에는, 그와 같은 손떨림 보정 장치가 탑재된 비디오 카메라, 혹은 디지털 스틸 카메라의 블록도를 도시한다.

이 도 6에서, 피사체(도시 생략)로부터의 영상광이, 촬영 렌즈(150)를 통과하여, CCD나 CMOS 센서 등으로 이루어지는 촬상 수단(151)의 촬상면에 결상되고, 예를 들면 휘도(Y) 신호와 2개의 색차(Cb, Cr) 신호로 이루어지는 전기적인 화상 신호로의 변환이 행해진다. 이 화상 신호가 카메라 신호 처리 회로(152)에 공급되어, 소위 γ 보정 등의 신호 처리가 행해져, 범용의 영상 기기에 사용되는 통상의 화상 신호가 형성된다.

또한, 소위 손떨림을 검출하기 위해, 여기서는 예를 들면 2개의 쟈이로 센서(153P, 153Y)를 이용하여 피치(Pitch) 방향, 및 요우(Yaw) 방향의 손떨림에 의한 각속도가 검출된다. 또한 촬영 렌즈(150)로부터, 예를 들면 사용자에 의해 조작된 촬영 렌즈(150)의 줌 초점 거리가 검출된다. 또한 줌 초점 거리의 검출은, 예를 들면 사용자의 조작에 의한 수동 조작 입력 수단(154)으로부터의 조작 신호를 이용해도 된다.

그리고 쟈이로 센서(153P, 153Y)에 의해 검출된 각속도의 신호가 고역 통과 필터(HPF)(155P, 155Y)에 공급되어 직류 성분이 제거되며, 또한, 상술한 줌 초점 거리의 데이터가 테이블(156)에 공급되어, 이들 데이터로부터 필요한 연산 계수가 구해지고, 이 연산 계수가 승산기(157P, 157Y)에 공급되어 고역 통과 필터(155P, 155Y)로부터의 신호에 승산된다. 또한 승산기(157P, 157Y)의 출력 신호가, 각각 적분기(158P, 158Y)에 공급된다.

따라서 이들 적분기(158P, 158Y)로부터는, 손떨림에 의해 변동된 촬영 렌즈(150)의 각도 정보가 추출된다. 따라서 이 손떨림의 각도 정보가 리미터 회로(159P, 159Y)를 통해 예를 들면 촬상 수단(151)에 공급되어, 이 촬상 수단(151)으로부터의 화상 신호가 추출되는 위치가 제어된다. 즉 예를 들면 촬상 수단(151)에는 본래의 화상의 크기보다 넓은 촬상면이 설치되고, 이 촬상면으로부터 손떨림에 의한 변동을 상쇄하도록 필요한 화상이 추출된다.

이와 같이 하여 소형의 비디오 카메라 혹은 디지털 스틸 카메라 등에서는, 소위 손떨림 보정이 행해지고 있다. 또한 손떨림 보정을 행하는 수단으로서는, 상술한 촬상 수단(151)으로부터의 화상 신호의 추출 위치의 제어 외에, 촬상 수단(151)에 의해 촬상된 화상 신호를 일단 모두 메모리(160)에 기억시키고, 이 메모리(160)로부터의 화상 신호의 판독 위치를 제어하는 방법이나, 촬영 렌즈(150)의 일부의 렌즈의 위치를 시프트하여 보정하는 방법도 실시되고 있다.

또한, 손떨림에 의해 변동된 촬영 렌즈(150)의 각도 정보를 추출하는 수단으로서는, 상술한 쟈이로 센서(153P, 153Y)를 이용하는 수단 외에, 예를 들면 도 7에 도시한 바와 같이 촬상 수단(151)으로부터의 화상 신호를 프레임 메모리(161)에 기억시키고, 이 프레임 메모리(161)의 전후의 화상 신호를 비교 회로(162)에서 비교하여, 배경 등의 화상의 이동으로부터 손떨림의 각도 정보를 산출할 수도 있다. 또한 이 산출된 손떨림의 각도 정보는, 상술한 모든 손떨림 보정 수단에서 사용할 수 있다.

그런데 이러한 손떨림 보정을 행하고 있는 경우에, 예를 들면 상술한 특허 문헌4에 개시된 장치를 이용하여, 배율 색 수차에 의한 색 번짐이나 해상도 열화 등의 화질 열화의 보정을 행하고자 하면, 충분한 보정을 행할 수 없는 것이 판명되었다. 즉 상술한 장치에서, 각 필드 메모리 전체를 개별로 벡터 이동할 때에는, 그 중심을 촬영 렌즈의 광축에 일치시켜 행하는데, 손떨림 보정을 행하면 광축의 위치가 이동되어 중심을 일치시키는 것이 곤란하게 된다.

이 때문에 종래에는, 색 수차 등의 화질 열화의 보정과 손떨림 보정을 동시에는 행할 수 없었다. 단 종래의 화소 수가 적은 기종에서는, 특히 손떨림 보정을 수반하는 촬영에서는 색 수차 등의 화질 열화가 눈에 띄는 경우도 적었다. 그러나 최근, 촬영 화소 수의 증가가 요구된 결과, 모든 상황에서 색 수차 등의 화질 열화의 영향이 현저해지고 있다.

본 출원은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 해결하고자 하는 문제점은, 종래의 수단에서는, 촬영 렌즈의 소형화 등에 따라, 배율 색 수차에 의한 색 번짐이나 해상도 열화 등의 화질 열화의 문제가 발생하고, 이러한 화질 열화를 촬영 렌즈만으로는 충분히 억제하는 것이 곤란하며, 또한 이러한 보정을, 예를 들면 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치에서 양호하게 실현하는 수단이 제안되어 있지 않은 것이다.

본 발명에 따르면, 화상 신호를 촬상 시의 원색 신호 그대로 처리하는 카메라 신호 처리 수단으로부터의 원색 신호에 대하여 각 색별로 화상의 확대 또는 축소를 행함과 함께, 촬영 렌즈 내의 아이리스의 조리개양 및 피사체의 렌즈 상고(像高)를 검출하여 화상의 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하도록 한 것으로, 이에 따르면, 특히 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치에서, 소형화된 촬영 렌즈에서 발생하는 화질 열화를 양호하게 보정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 화상 신호를 촬상 시의 원색 신호 그대로 처리하는 카메라 신호 처리 수단으로부터의 원색 신호에 대하여 각 색별로 화상의 확대 또는 축소를 행함과 함께, 촬영 렌즈 내의 아이리스의 조리개양 및 피사체의 렌즈 상고를 검출하여 화상의 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하도록 함으로써, 특히 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치에서, 소형화된 촬영 렌즈에서 발생하는 화질 열화를 양호하게 보정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 제2 카메라 신호 처리 수단으로부터의 영상 신호를 표시 장치 혹은 외부 출력 단자에 출력하기 위한 표시계 처리 수단 및 제2 카메라 신호 처리 수단으로부터의 영상 신호를 기록 매체에 기록하기 위한 기록 재생 수단 중 적어도 어느 하나를 가짐으로써, 촬영된 화상의 표시 및/또는 기록을 용이하게 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 기록 재생 수단에 의해 기록 매체로부터 재생된 영상 신호를 원색 신호로 역 변환하는 역 변환 수단을 설치하고, 역 변환 수단으로부터의 신호를 제1 해상도 변환 수단에 공급함으로써, 기록 매체에 기록된 영상 신호에 대해서도 화질 열화를 양호하게 보정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 제2 카메라 신호 처리 수단으로부터의 영상 신호에 대하여 화면 전체의 화상의 확대 또는 축소를 행하는 제2 해상도 변환 수단을 더 구비함으로써, 보정된 영상 신호에 대한 확대 축소의 처리도 용이하게 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 제1 및 제2 해상도 변환 수단은 전후에 신호 전환 수단을 설치하여 겸용으로 함으로써, 적은 회로 구성으로 양호한 보정을 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 피사체의 렌즈 상고의 검출에는, 화면 상의 검출 화소의 좌표와 광축 중심 좌표와의 차분을 이용함으로써, 화상 신호의 보정 처리를 양호하게 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 포커싱 위치를 제어 가능한 자동 초점 조절 수단을 갖고, 제어된 포커싱 위치의 좌표에 의해 화면 전체의 검출 화소를 대표시켜, 피사체의 렌즈 상고의 검출에 이용함으로써, 포커스가 맞지 않은 부분의 색 수차 보정을 간략화할 수 있어, 회로 규모, 처리 시간, 소비 전력, 제어 소프트웨어, 렌즈 데이터 저장 메모리 등을 대폭 삭감 가능하게 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 촬영 렌즈의 구동 상태 및 손떨림 보정량을 더 검출하고, 검출된 검출 출력을 포함하여 해상도 변환 수단에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수를 제어함과 함께, 확대 또는 축소의 광축 중심 좌표의 제어를 행함으로써, 보다 양호한 화상 신호의 보정 처리를 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 아이리스의 구동 상태 및 피사체의 렌즈 상고에 상당하는 정보를 수동으로 입력하는 수단을 제어 수단에 관련하여 설치함으로써, 사용자는 원하는 보정량을 설정할 수 있어, 예를 들면 재생 화상을 모니터 상에서 확인하면서 원하는 보정을 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 촬상 수단에는 각 화소에 대응하여 임의의 3색 혹은 그 이상의 색 분해 수단을 갖는 바둑판 형상의 원색 필터가 설치되고, 원색 필터의 각 색별로 촬영 렌즈의 고유의 색 수차 데이터가 기억되는 데이터 기억 수단과, 데이터 기억 수단에 기억된 색 수차 데이터와 검출 수단으로부터의 검출 출력을 이용하여, 제어 수단에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하는 제어 파라미터를 산출하는 산출 수단을 구비함으로써, 특히 바둑판 형상의 원색 필터를 이용하는 촬영 장치에서 보다 양호한 화상 신호의 보정 처리를 행할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 화상 신호를 촬상 시의 원색 신호 그대로 처리하는 카메라 신호 처리 수단으로부터의 원색 신호에 대하여 각 색별로 화상의 확대 또는 축소를 행함과 함께, 촬영 렌즈 내의 아이리스의 조리개양 및 피사체의 렌즈 상고를 검출하여 화상의 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하도록 함으로써, 특히 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치에서, 소형화된 촬영 렌즈에서 발생하는 화질 열화를 양호하게 보정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 제2 카메라 신호 처리 수단으로부터의 영상 신호를 표시 장치 혹은 외부 출력 단자에 출력하기 위한 표시계 처리 수단, 및 제2 카메라 신호 처리 수단으로부터의 영상 신호를 기록 매체에 기록하기 위한 기록 재생 수단 중 적어도 어느 하나를 가짐으로써, 촬영된 화상의 표시 및/또는 기록을 용이하게 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 기록 재생 수단에 의해 기록 매체로부터 재생된 영상 신호를 원색 신호로 역 변환하는 역 변환 수단을 설치하고, 역 변환 수단으로부터의 신호를 제1 해상도 변환 수단에 공급함으로써, 기록 매체에 기록된 영상 신호에 대해서도 화질 열화를 양호하게 보정할 수 있는 것이다.

본 발명에 따르면, 아이리스의 구동 상태 및 피사체의 렌즈 상고(image height)에 상당하는 정보를 수동으로 입력하는 수단을 제어 수단에 관련하여 설치함으로써, 사용자는 원하는 보정량을 설정할 수 있어, 예를 들면 재생 화상을 모니터 상에서 확인하면서 원하는 보정을 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 촬상을 각 화소에 대하여 임의의 3색 혹은 그 이상의 색 분해 수단을 포함하는 바둑판 형상의 원색 필터를 이용하여 행함과 함께, 원색 필터의 각 색별로 촬영 렌즈의 고유의 색 수차 데이터가 기억되는 데이터 기억 수단과, 데이터 기억 수단에 기억된 색 수차 데이터와 검출 수단으로부터의 검출 출력을 이용하여, 제어 수단에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하는 제어 파라미터를 산출하는 산출 수단을 구비함으로써, 특히 바둑판 형상의 원색 필터를 이용하는 촬영 장치에서 보다 양호한 화상 신호의 보정 처리를 행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 제2 카메라 신호 처리된 영상 신호를 표시 장치 혹은 외부 출력 단자에 출력하기 위한 표시계 처리를 행하거나, 제2 카메라 신호 처리된 영상 신호를 기록 매체에 기록하는 것 중 적어도 어느 하나를 실행함으로써, 촬영된 화상의 표시 및/또는 기록을 용이하게 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 기록 매체로부터 재생된 영상 신호를 원색 신호로 역 변환하고, 역 변환된 신호에 대하여 제1 해상도 변환을 행함으로써, 기록 매체에 기록된 영상 신호에 대해서도 화질 열화를 양호하게 보정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 제2 카메라 신호 처리된 영상 신호에 대하여 화면 전체의 화상의 확대 또는 축소를 행하는 제2 해상도 변환을 또한 행함으로써, 보정된 영상 신호에 대한 확대 축소의 처리도 용이하게 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 제1 및 제2 해상도 변환은 단일의 수단에 공급되는 신호를 전환하여 행함으로써, 적은 회로 구성으로 양호한 보정을 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 아이리스의 구동 상태 및 피사체의 렌즈 상고에 상당하는 정보를 수동 입력 가능하게 함으로써, 사용자는 원하는 보정량을 설정할 수 있어, 예를 들면 재생 화상을 모니터 상에서 확인하면서 원하는 보정을 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 촬상 수단에는 각 화소에 대응하여 설치되는 임의의 3색 혹은 그 이상의 색 분해 수단을 포함하는 바둑판 형상의 원색 필터가 설치되고, 원색 필터의 각 색별로 촬영 렌즈의 고유의 색 수차 데이터가 데이터 기억 수단에 기억되며, 데이터 기억 수단에 기억된 색 수차 데이터와 검출 수단으로부터의 검출 출력을 이용하여, 제어 수단에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하는 제어 파라미터를 산출함으로써, 특히 바둑판 형상의 원색 필터를 이용하는 촬영 장치에서 보다 양호한 화상 신호의 보정 처리를 행할 수 있다.

이에 의해, 종래의 수단에서는, 촬영 렌즈의 소형화 등에 의해, 배율 색 수차에 의한 색 번짐이나 해상도 열화 등의 화질 열화의 문제가 발생하고, 이러한 화질 열화를 촬영 렌즈만으로는 충분히 억제하는 것이 곤란하게 되며, 또한 이러한 보정을, 예를 들면 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치에서 양호하게 실현하는 수단이 제안되어 있지 않았던 것을, 본 발명에 따르면 이들 문제점을 용이하게 해소할 수 있다.

즉 본 발명의 화상 촬영 장치에서는, 촬영 렌즈와, 촬영 렌즈를 통과한 영상광을 전기적인 화상 신호로 변환하는 촬상 수단과, 화상 신호를 촬상 시의 원색 신호 그대로 처리하는 제1 카메라 신호 처리 수단과, 제1 카메라 신호 처리 수단으로부터의 출력 신호를 촬상 시의 원색 신호의 각 색별로 화상의 확대 또는 축소를 행하는 제1 해상도 변환 수단과, 촬영 렌즈 내에 설치되는 아이리스의 구동 상태 및 피사체의 렌즈 상고를 검출하는 검출 수단과, 검출 수단으로부터의 검출 출력에 따라 제1 해상도 변환 수단에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하는 제어 수단과, 제1 해상도 변환 수단으로부터의 출력 신호를 영상 신호로 변환하는 제2 카메라 신호 처리 수단을 구비하여 이루어지는 것이다.

또한, 본 발명의 화상 처리 장치는, 촬영 렌즈를 통과한 영상광을 전기적인 화상 신호로 변환하여 촬영하는 장치에 이용되는 화상 처리 장치로서, 화상 신호를 촬상 시의 원색 신호 그대로 처리하는 제1 카메라 신호 처리 수단과, 제1 카메라 신호 처리 수단으로부터의 출력 신호를 촬상 시의 원색 신호의 각 색별로 화상의 확대 또는 축소를 행하는 제1 해상도 변환 수단과, 촬영 렌즈 내에 설치되는 아이리스의 구동 상태 및 피사체의 렌즈 상고를 검출하는 검출 수단과, 검출 수단으로부터의 검출 출력에 따라 제1 해상도 변환 수단에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하는 제어 수단과, 제1 해상도 변환 수단으로부터의 출력 신호를 영상 신호로 변환하는 제2 카메라 신호 처리 수단을 구비하여 이루어지는 것이다.

또한, 본 발명의 렌즈 색 수차 보정 방법은, 촬영 렌즈를 통과한 영상광을 전기적인 화상 신호로 변환하여 촬영하는 장치에 이용되는 렌즈 색 수차 보정 방법으로서, 화상 신호를 촬상 시의 원색 신호 그대로 제1 카메라 신호 처리하고, 제1 카메라 신호 처리된 신호를 촬상 시의 원색 신호의 각 색별로 제1 해상도 변환에 의해 화상의 확대 또는 축소를 행함과 함께, 촬영 렌즈 내에 설치되는 아이리스의 구동 상태 및 피사체의 렌즈 상고를 검출하고, 검출된 검출 출력에 따라 제1 해상도 변환에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하며, 제1 해상도 변환된 신호를 제2 카메라 신호 처리에 의해 영상 신호로 변환하여 이루어지는 것이다.

이하에 본 발명의 설명을 행할 때에, 우선 그 전제가 되는, 본원 발명자가 앞서 제안(일본 특원2003-30147)한 화상 촬영 장치에 대하여 설명한다.

도 1a 및 1b에서, 피사체(도시 생략)로부터의 영상광이, 촬영 렌즈(1)를 통과하여, CCD나 CMOS 센서 등으로 이루어지는 촬상 수단(2)의 촬상면에 결상된다. 여기서 촬상 수단(2)의 촬상면에는, 각 화소에 대응하여 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같은 바둑판 형상의 원색 필터가 설치되고, 촬상 수단(2)으로부터는, 각각의 화소마다, 상술한 원색 필터에서 분해된 각 원색의 광량 레벨에 대응하는 전기 신호가 추출된다. 그리고 추출된 전기 신호가, A/D 변환 회로(3)에 공급되어, 각 원색의 원데이터(raw data)로 변환된다.

또한 이 각 원색의 원데이터가 화상 메모리(4)에 기억된다. 이 화상 메모리(4)는 메모리 컨트롤러(5)에 의해 제어된다. 그리고 화상 메모리(4)로부터 임의로 판독된 각 원색의 원데이터가, 촬상 수단(2)에 관계되는 γ 보정이나 인터레이스로부터 프로그레시브로의 변환 등을 행하는 카메라 신호 처리 회로(6)에 공급된다. 또한 카메라 신호 처리 회로(6)의 출력 신호가, 예를 들면 휘도(Y) 신호와 2개의 색차(Cb, Cr) 신호로 이루어지는 화상 신호 데이터로의 변환을 행하는 신호 생성 매트릭스 회로(7)에 공급된다. 그리고 변환된 화상 신호 데이터가, 전환 스위치(8)의 카메라 접점을 통과하여 화상 메모리(4)에 기억된다.

또한, 이 화상 메모리(4)에 기억된 화상 신호 데이터가, 렌즈 색 수차 보정을 위한 해상도 변환 처리 회로(9)에 공급된다. 여기서, 해상도 변환 처리 회로(9)에서는, 화상 메모리(4)로부터의 화상 신호 데이터가 매트릭스 회로(91)에 공급되어 각 원색의 원데이터로 복귀되며, 이 원데이터가 확대 축소 회로(92)에 공급되어 원하는 화상 사이즈로의 변환이 행해진다. 또한 매트릭스 회로(93)에서 재차 화상 신호 데이터로 변환되며, 이 변환된 화상 신호 데이터가 다시 화상 메모리(4)에 기억된다.

한편, 예를 들면 2개의 센서(100P, 100Y)를 이용하여 피치(Pitch) 및 요우(Yaw) 방향의 손떨림에 의한 각속도가 검출되며, 이 검출 신호가 예를 들면 제어용 마이크로 컴퓨터(10)의 손떨림 보정 벡터 산출부(101)에 공급된다. 이 손떨림 보정 벡터 산출부(101)에서의 연산은, 예를 들면 상술한 도 6에 도시한 회로 구성에서 일점쇄선으로 둘러싸서 나타낸 처리에 상당하는 연산이 행해지는 것으로, 이에 의해 손떨림에 의해 변동된 촬영 렌즈(1)의 각도 정보가 추출된다.

또한, 촬영 렌즈(1)의 줌 초점 거리, 포커스 위치 등의 구동 상태의 검출값과, 촬영 렌즈(1) 내에 설치되는 아이리스의 구동 상태(조리개값)의 검출값과, 메모리 컨트롤러(5)로부터의 처리가 행해져 있는 화소의 화상 좌표를 나타내는 검출값이, 렌즈 수차 데이터의 생성부(102)에 공급되어, 처리가 행해져 있는 화소에서의 렌즈 색 수차의 정보가 생성된다. 그리고, 이 렌즈 색 수차의 정보와 상술한 손떨림 보정의 각도 정보가 파라미터 산출 처리부(103)에 공급되어, 렌즈 색 수차 보정을 위한 제어 파라미터가 형성된다.

그리고 파라미터 산출 처리부(103)에서 형성된 제어 파라미터가, 렌즈 색 수차 보정을 위한 해상도 변환 처리 회로(9)에 공급된다. 즉, 상술한 구성에서, 도 5에 도시한 색 수차에 의한 화상의 변화의 비율 KR, KB〔녹(G)의 화상의 크기를 1로 하였을 때의 적(R)의 화상의 크기의 비율 KR과, 청(B)의 화상의 크기의 비율 KB〕는, 아이리스(31)의 조리개양, 피사체의 렌즈 상고, 촬영 렌즈(1)의 줌 초점 거 리, 포커스 위치 등에 따라 정해지는 것으로, 이들 검출 신호로부터 비율 KR, KB가 구해진다.

여기서 아이리스(31)의 조리개양과 피사체의 렌즈 상고에 대한 비율 KR, KB는, 예를 들면 도 3의 특성 곡선으로부터 구해진다. 이 도 3는, 렌즈 중심을 상고 0.0, 렌즈 단을 상고 1.0으로 나타내고, 각각 하측으로부터 상고 0.0, 상고 0.5, 상고 0.7, 상고 0.9, 상고 1.0의 점에서의 아이리스의 조리개양(횡축)과 3원색 광(적: R, 녹: G, 청: B)의 결상 위치의 어긋남량(종축)의 관계를 나타낸 것이다. 즉, 도 3의 각 곡선은, 각각의 상고의 점의 광이, 도 14에 도시한 아이리스 개구부의 어느 위치를 통과하였는지에 따라 발생하는 수차의 양을, 색(R, G, B)마다 플롯한 것이다.

또한, 도 3에서 좌측의 도면은 광축에 대하여 수직인 면(TANGENTIAL)의 특성을 도시하고, 우측의 도면은 광축에 대하여 수평인 면(SAGITIAL)의 특성을 도시한다. 또한, 줌 위치 및 포커스 위치는 임의의 점에 고정되어 있다. 또한 좌측의 TANGENTIAL의 특성도에서, 횡축의 플러스측은 아이리스 개구부의 상부를 통과하는 광, 마이너스측은 아이리스 개구부의 하부를 통과하는 광에 관하여 나타낸 것이다. 또한, 우측의 SAGITIAL의 특성도에서는, 특성은 좌우대칭으로 나타나기 때문에, 마이너스측은 생략되어 있다.

또한, 종축은 TANGENTIAL, SAGITIAL 모두 단위는 밀리미터이고, 플러스측이 렌즈의 외측 주변, 마이너스측이 렌즈의 중심 주변을 의미하고 있다. 또한, 특성 곡선은, 녹(G)이 제로점을 통과하는 것으로 하고, 그 외 적(R) 및 청(B)의 특성 곡 선은, 녹(G)에 대한 상대값으로 나타내고 있다.

따라서, 이 도 3로부터는, 촬영 렌즈 내의 아이리스의 조리개양 및 피사체의 렌즈 상고에 의해, 색 수차가 나타나는 방향과 양이 변동되어 있는 것을 알 수 있다. 즉 상술한 렌즈에서 발생하는 색 수차뿐만 아니라, 촬영 렌즈 내의 아이리스의 조리개양 및 피사체의 렌즈 상고에 대해서도, 촬영 렌즈에서 발생하는 색차를 보정할 필요가 발생하는 것이다. 또한, 도 3에서는, 각 색의 종축 방향의 차분이 보정량에 상당하고 있다. 따라서, 예를 들면 녹(G)의 광의 화상에 대하여, 청(B)의 광의 화상의 크기를 축소하여 전자에 정합시키는 경우에는, 도 3의 특성 곡선으로부터 그 2색의 결상 위치의 차분을 판독할 수 있다.

그리고, 예를 들면 임의의 아이리스(11)의 조리개양과 피사체의 렌즈 상고에서, 도 3의 특성 곡선으로부터 판독되는 차분이 20㎛이고, 촬상 수단(2)의 유닛 셀 사이즈를, 예를 들면 2.7×2.7㎛로 하였을 때에는, 20㎛/2.7㎛=7.4 화소로 되며, 화상 전체가 7.4 화소분만큼 축소되는 보정 처리를 청(B)의 광의 화상에 대하여 행하면, 녹(G)의 광의 화상에 합치되게 된다.

즉 상술한 도 3의 특성 곡선으로부터는, 아이리스(11)의 조리개양과 피사체의 렌즈 상고에 대한 비율 KR, KB가 구해진다. 또한 도 3의 특성 곡선은, 줌 위치 및 포커스 위치가 임의의 점에 고정되어 있기 때문에, 상술에서 구해진 비율 KR, KB에 대하여, 촬영 렌즈(1)의 줌 초점 거리, 포커스 위치 등에 따른 비율이 또한 가미됨으로써, 최종적인 해상도 변환 처리 회로(9)에서 행해지는 보정을 위한 변환 비율(제어 파라미터)이 구해진다.

또한 이 제어 파라미터의 공급에 의해, 해상도 변환 처리 회로(9)의 확대 축소 회로(92)에서는, 예를 들면 도 4a에 도시한 바와 같은 이상적인 결상에 의한 화상에 대하여, 도 4b의 좌단에 도시한 바와 같은 색 수차가 있는 화상이 공급되어 있는 경우에, 이 화상이 3원색(R, G, B)으로 분해되며, 그 중의 예를 들면 적(R)의 화상이 축소되고, 청(B)의 화상이 확대되어 각 화상의 크기가 동일하게 된다. 또한 이들 3원색(R, G, B)의 화상이 재합성되어, 도 4b의 우단에 도시한 바와 같은 이상적인 결상에 의한 화상에 가까운 화상이 형성된다.

또한, 해상도 변환 처리 회로(9)에서는, 본래의 기록 화상 사이즈의 제어도 행해진다. 그 경우에는, 예를 들면 사용자가 설정하는 기록 화상 사이즈의 정보가 제어용 컴퓨터(10)의 확대 축소 처리 제어부(104)에 입력되어, 생성된 제어 정보가 해상도 변환 처리 회로(9)에 공급된다. 이에 의해, 상술한 확대 축소 회로(92)에 의해 기록 화상 사이즈의 제어가 행해진다. 또한 이 경우의 확대 축소는, 화상 전체에 대하여 행해지기 때문에, 화상 데이터는, 예를 들면 휘도(Y) 신호와 2개의 색차(Cb, Cr) 신호 그대로이어도 된다.

이와 같이 하여 보정 및 확대 축소가 행해진 화상 데이터가 화상 메모리(4)에 기억된다. 그리고 이 화상 메모리(4)에 기억된 화상 신호 데이터가, 표시계 처리 회로(12)에 공급되어, LCD 등의 표시 장치(13)나 화상 출력 단자(14)에 공급되는 표시 화상 데이터의 생성이 행해진다. 또한, 화상 메모리(4)에 기억된 화상 신호 데이터가 화상 압축 신장 처리 회로(15)에 공급되어 화상 데이터의 압축 처리가 행해진다. 그리고 처리된 압축 화상 데이터가, 반도체 메모리, 자기 디스크, 광학 디스크 등의 기록 미디어(20)에 기록된다.

또한 기록 미디어(20)에 기록된 압축 화상 데이터가 화상 압축 신장 처리 회로(15)에 공급되어, 압축 화상 데이터의 신장이 행해진다. 그리고 신장된 화상 데이터가 전환 스위치(161) 한쪽의 접점을 통과하여 전환 스위치(8)의 재생 접점에 공급되어, 화상 메모리(4)에 기억된다. 또한 화상 메모리(4)에 기억된 화상 신호 데이터가 비압축일 때는, 직접, 전환 스위치(16)의 다른쪽의 접점을 통과하여 전환 스위치(8)의 재생 접점에 공급되어, 화상 메모리(4)에 기억된다.

이에 의해 기록 미디어(20)에 기록된 화상 신호 데이터의 재생이 행해지고, 재생된 화상 데이터는 화상 메모리(4)에 기억된다. 그리고 이 화상 메모리(4)에 기억된 화상 데이터는 해상도 변환 처리 회로(9)에 공급되어, 상술한 렌즈 색 수차 보정 등의 처리가 행해진다. 또한, 재생 시의 제어 파라미터는, 촬영 시에 필요한 데이터를 검출하여 화상 데이터와 함께 기록 미디어(20)에 기록해 두거나, 표시 장치(13)에 표시되는 재생 화상을 관찰하여, 사용자 인터페이스로부터 수동으로 파라미터 산출부(103)에 데이터를 입력하여 생성한다.

또한, 상술한 장치에서, 신호 처리 회로(6), 신호 생성 매트릭스 회로(7)의 제어는, 예를 들면 제어용 마이크로 컴퓨터(10)의 카메라 신호 처리 제어부(105)로부터의 신호에 따라 행해진다. 또한 표시계 처리 회로(12), 화상 압축 신장 처리 회로(15)의 제어도, 예를 들면 제어용 마이크로 컴퓨터(10)로부터의 신호에 따라 행해진다.

따라서 이 장치에 따르면, 원색 신호의 각 색별로 화상의 확대 또는 축소를 행하는 수단과, 손떨림에 의해 변동된 촬영 렌즈의 각도 정보, 촬영 렌즈 내의 아이리스의 조리개양, 및 피사체의 렌즈 상고를 검출하는 수단을 이용하여, 이들의 검출 출력에 따라 화상의 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하도록 함으로써, 소형화된 촬영 렌즈에서 발생하는 화질 열화를, 촬영된 화상 신호에 대한 처리에 의해 양호하게 보정할 수 있다.

따라서 또한 본 발명은, 상술한 본원 발명자가 앞서 제안한 화상 촬영 장치를, 예를 들면 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치에 적용한 경우에, 소형화된 촬영 렌즈에서 발생하는 화질 열화를 양호하게 보정할 수 있도록 하는 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면, 도 8a 및 8b는 본 발명에 따른 화상 촬영 장치, 화상 처리 장치 및 렌즈 색 수차 보정 방법을 적용한 화상 촬영 장치의 일 실시예의 구성을 도시하는 블록도이다. 또한, 도 8a 및 8b의 설명에서, 상술한 도 1a 및 1b와 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명을 생략한다. 또한, 손떨림 보정 벡터에 관계된 부분에 관해서는, 지면의 형편상 생략한다.

도 8a 및 8b에서, 피사체(도시 생략)로부터의 영상광이, 촬영 렌즈(1)를 통과하여, CCD나 CMOS 센서 등으로 이루어지는 촬상 수단(2)의 촬상면에 결상된다. 여기서 촬상 수단(2)의 촬상면에는, 각 화소에 대응하여 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같은 바둑판 형상의 원색 필터가 설치되고, 촬상 수단(2)으로부터는, 각각의 화소마다, 상술한 원색 필터에서 분해된 각 원색의 광량 레벨에 대응하는 전기 신 호가 추출된다. 그리고 추출된 전기 신호가, A/D 변환 회로(3)에 공급되어, 각 원색의 원데이터(raw data)로 변환된다.

이 A/D 변환 회로(3)로부터의 각 원색의 원데이터(raw data)가, 그대로 제1 카메라 신호 처리 회로(61)에 공급된다. 이 제1 카메라 신호 처리 회로(61)에서는, 예를 들면 γ 보정 등의 기본적인 영상 신호 처리만이 행해진다. 그리고 이 제1 카메라 신호 처리 회로(61)에서 처리된 각 원색의 원데이터가 화상 메모리(4)에 기억된다. 또한 이 화상 메모리(4)에 기억된 각 원색의 원데이터가, 렌즈 색 수차 보정을 위한 제1 해상도 변환 처리 회로로 되는 확대 축소 회로(94)에 공급된다.

즉 이 장치에서, 확대 축소 회로(94)에는 제1 카메라 신호 처리 회로(61)에서 처리된 만큼의 각 원색의 원데이터가 공급되어 있고, 따라서 이 제1 해상도 변환 처리 회로로 되는 확대 축소 회로(94)에서는, 원색 데이터를 재현하기 위한 매트릭스 회로 등을 이용하지 않고 렌즈 색 수차 보정을 위한 처리를 행할 수 있다. 그리고 이 확대 축소 회로(94)에서 렌즈 색 수차 보정된 각 원색의 원데이터가 화상 메모리(4)에 기억된다.

또한 이 장치에서, 제1 해상도 변환 처리 회로로 되는 확대 축소 회로(94)에의 제어 파라미터의 공급이, 예를 들면 이하와 같이 하여 행해진다.

즉 이 장치에서는, 촬상 수단(2)의 촬상면에는, 각 화소에 대응하여 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같은 바둑판 형상의 원색 필터가 설치되어 있다. 이 때문에 촬상 수단(2)으로부터는, 예를 들면 1개 건너의 수평 주사선에서는, 도 9의 A1 에 나타낸 바와 같이 녹(G)과 적(R)의 색 필터에 대응하는 화소가 교대로 추출되며, 남은 수평 주사선에서는, 도 9의 B1에 나타낸 바와 같이 청(B)과 녹(G)의 색 필터에 대응하는 화소가 교대로 추출된다.

따라서 이 경우에, 도 9의 A1에 나타내는 녹(G)과 적(R)의 화소가 교대로 추출되는 수평 주사선에서는, 도 9의 A2에 나타낸 바와 같이 녹(G)의 변환 비율과 적(R)의 변환 비율이 교대로 필요로 된다. 또한, 도 9의 B1에 나타내는 청(B)과 녹(G)의 화소가 교대로 추출되는 수평 주사선에서는, 도 9의 B2에 나타낸 바와 같이 청(B)의 변환 비율과 녹(G)의 변환 비율이 교대로 필요로 된다.

따라서, 파라미터 산출 처리부(103)로부터 공급되는 제어 파라미터에 대하여, 예를 들면 도 10에 도시한 바와 같이 1화소 기간마다 녹(G)과 적(R), 혹은 청(B)과 녹(G)의 파라미터를 스위치 수단(111, 112)에 의해 전환함과 함께, 또한 1수평 기간마다 스위치 수단(111, 112)으로부터의 파라미터를 스위치 수단(113)에 의해 전환한다. 이렇게 함으로써, 각각의 파라미터의 계산을 연속적으로 행함으로써, 연산의 효율을 높일 수 있어, 제어 파라미터의 공급을 매우 용이하게 행할 수 있다.

또한 화상 메모리(4)로부터 임의로 판독된 각 원색의 원데이터가, 인터레이스로부터 프로그레시브로의 변환 등을 행하는 제2 카메라 신호 처리 회로(62)에 공급된다. 또한, 카메라 신호 처리 회로(62)의 출력 신호가, 예를 들면 휘도(Y) 신호와 2개의 색차(Cb, Cr) 신호로 이루어지는 화상 신호 데이터로의 변환을 행하는 신호 생성 매트릭스 회로(7)에 공급된다. 그리고 변환된 화상 신호 데이터가, 전 환 스위치(8)의 카메라 접점을 통과하여 화상 메모리(4)에 기억된다.

또한, 화상 메모리(4)에 기억된 예를 들면 휘도(Y) 신호와 2개의 색차(Cb, Cr) 신호로 이루어지는 화상 신호 데이터가, 기록 화상 사이즈의 제어 등을 행하는 제2 해상도 변환 처리 회로로 되는 확대 축소 회로(95)에 공급된다. 또한 이 경우의 확대 축소는, 화상 전체에 대하여 행해지기 때문에, 화상 데이터는, 예를 들면 휘도(Y) 신호와 2개의 색차(Cb, Cr) 신호 그대로이어도 된다. 이와 같이 하여, 촬영된 화상의 렌즈 색 수차 보정과 기록 화상 사이즈의 제어가 행해진다. 또한, 상기 외의 구성은 도 1a 및 1b의 구성과 동일하다.

따라서 이 실시예에서, 화상 신호를 촬상 시의 원색 신호 그대로 처리하는 카메라 신호 처리 수단으로부터의 원색 신호에 대하여 각 색별로 화상의 확대 또는 축소를 행함과 함께, 촬영 렌즈 내의 아이리스의 조리개양 및 피사체의 렌즈 상고를 검출하여 화상의 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하도록 함으로써, 특히 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치에서, 소형화된 촬영 렌즈에서 발생하는 화질 열화를 양호하게 보정할 수 있다.

이에 의해, 종래의 장치에서는, 촬영 렌즈의 소형화 등에 의해, 배율 색 수차에 의한 색 번짐이나 해상도 열화 등의 화질 열화의 문제가 발생하고, 이러한 화질 열화를 촬영 렌즈만으로는 충분히 억제하는 것이 곤란하며, 또한 이러한 보정을, 예를 들면 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치에서 양호하게 실현하는 수단이 제안되어 있지 않았 던 것을, 본 발명에 따르면 이들 문제점을 용이하게 해소할 수 있다.

단 상술한 실시예에서는, 도 1a 및 1b에 도시한 화상 촬영 장치에서, 기록 미디어(20)로부터 재생된 화상 신호 데이터에 대한 렌즈 색 수차 보정의 처리는 행할 수 없다. 따라서, 그와 같은 처리도 행하고자 하는 경우에는, 확대 축소 회로(94)의 전후에, 도 1a 및 1b와 마찬가지의 화상 메모리(4)로부터의 화상 신호 데이터를 각 원색의 원데이터로 복귀하는 매트릭스 회로(91)와, 재차 화상 신호 데이터로 변환하는 매트릭스 회로(93)를 설치한다. 이에 의해 기록 미디어(20)로부터 재생된 화상 신호 데이터에 대한 렌즈 색 수차 보정의 처리도 가능하게 된다.

또한, 도 11a 및 11b에는, 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 즉 도 11a 및 11b에서는, 렌즈 색 수차 보정을 위한 제1 해상도 변환 처리 회로로 되는 확대 축소 회로(94)와, 기록 화상 사이즈의 제어 등을 행하는 제2 해상도 변환 처리 회로로 되는 확대 축소 회로(95)를, 겸용으로 한 것이다. 따라서 이 실시예에서는, 신호 생성 매트릭스 회로(7)에서 변환되어, 화상 메모리(4)에 기억된 화상 신호 데이터가, 다시 확대 축소 회로(94)에 공급되어, 기록 화상 사이즈의 제어 등이 행해진다.

이에 따르면, 확대 축소 회로를 겸용함으로써 회로 구성을 간략화할 수 있다. 또한, 확대 축소 회로에서의 처리는, 각 원색의 원데이터이어도, 휘도(Y) 신호와 2개의 색차(Cb, Cr) 신호의 화상 신호 데이터이어도 마찬가지로 취급할 수 있다. 즉 이 실시예에서는, 화상 메모리(4)를 신호 데이터의 교환 수단으로서 이용함으로써, 확대 축소 회로의 겸용을 가능하게 하고 있다.

또한, 본원 출원인은, 먼저, 예를 들면 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치에서, 예를 들면 도 12에 도시한 바와 같은 4색의 바둑판 형상의 원색 필터를 이용하는 장치를 제안한다(http://www.sony.co.jp/SonyInfo/News/Press/200307/03-029/참조). 즉 도 12의 원색 필터에서는, 4색으로서 적(R), 녹(G), 청(B)의 3원색과, 에머랄드(E)를 이용하는 것이다. 여기서 이 4색의 분광 특성은, 예를 들면 도 13에 도시한 바와 같은 특성이다.

그리고 이러한 4색을 이용하고 있는 경우에는, 광학 렌즈에 의한 색 수차는, 예를 들면 도 14에 도시한 바와 같이 된다. 즉, 에머랄드(E)의 화상의 수차는, 녹(G)과 청(B)의 중간에 위치하고 있는 것이다. 따라서, 이러한 수차를 보정하기 위해서는, 예를 들면 도 15에 도시한 바와 같이 녹(G)의 화상을 기준으로 하여, 적(R)의 화상을 축소, 청(B)의 화상을 확대함과 함께, 에머랄드(E)의 화상은 청(B)의 화상보다 적은 확대를 행한다.

즉 이 경우에, 파라미터 산출 처리부(103)에서는, 상술한 적(R), 녹(G), 청(B) 및 에머랄드(E)에 따른 제어 파라미터가 산출된다. 그리고 예를 들면 도 16에 도시한 바와 같이 1화소 기간마다 녹(G)과 적(R), 혹은 청(B)과 에머랄드(E)의 파라미터를 스위치 수단(121, 122)에 의해 전환함과 함께, 또한 1수평 기간마다 스위치 수단(121, 122)으로부터의 파라미터를 스위치 수단(123)에 의해 전환한다. 이에 의해, 각각의 파라미터의 계산을 연속적으로 행함으로써, 연산의 효율을 높일 수 있어, 제어 파라미터의 공급을 매우 용이하게 행할 수 있는 것이다.

이와 같이 하여, 4색의 바둑판 형상의 원색 필터를 이용하는 화상 촬영 장치에서도, 광학 렌즈에 의한 색 수차의 보정을 행할 수 있다.

이렇게 해서 상술한 화상 촬영 장치에 따르면, 촬영 렌즈와, 촬영 렌즈를 통과한 영상광을 전기적인 화상 신호로 변환하는 촬상 수단과, 화상 신호를 촬상 시의 원색 신호 그대로 처리하는 제1 카메라 신호 처리 수단과, 제1 카메라 신호 처리 수단으로부터의 출력 신호를 촬상 시의 원색 신호의 각 색별로 화상의 확대 또는 축소를 행하는 제1 해상도 변환 수단과, 촬영 렌즈 내에 설치되는 아이리스의 구동 상태 및 피사체의 렌즈 상고를 검출하는 검출 수단과, 검출 수단으로부터의 검출 출력에 따라 제1 해상도 변환 수단에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하는 제어 수단과, 제1 해상도 변환 수단으로부터의 출력 신호를 영상 신호로 변환하는 제2 카메라 신호 처리 수단을 구비함으로써, 특히 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치에서, 소형화된 촬영 렌즈에서 발생하는 화질 열화를 양호하게 보정할 수 있다.

또한, 상술한 화상 처리 장치에 따르면, 촬영 렌즈를 통과한 영상광을 전기적인 화상 신호로 변환하여 촬영하는 장치에 이용되는 화상 처리 장치로서, 화상 신호를 촬상 시의 원색 신호 그대로 처리하는 제1 카메라 신호 처리 수단과, 제1 카메라 신호 처리 수단으로부터의 출력 신호를 촬상 시의 원색 신호의 각 색별로 화상의 확대 또는 축소를 행하는 제1 해상도 변환 수단과, 촬영 렌즈 내에 설치되는 아이리스의 구동 상태 및 피사체의 렌즈 상고를 검출하는 검출 수단과, 검출 수 단으로부터의 검출 출력에 따라 제1 해상도 변환 수단에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하는 제어 수단과, 제1 해상도 변환 수단으로부터의 출력 신호를 영상 신호로 변환하는 제2 카메라 신호 처리 수단을 구비함으로써, 특히 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 화상 촬영 장치에 적용하여, 소형화된 촬영 렌즈에서 발생하는 화질 열화를 양호하게 보정할 수 있다.

또한 상술한 렌즈 색 수차 보정 방법에 따르면, 촬영 렌즈를 통과한 영상광을 전기적인 화상 신호로 변환하여 촬영하는 장치에 이용되는 렌즈 색 수차 보정 방법으로서, 화상 신호를 촬상 시의 원색 신호 그대로 제1 카메라 신호 처리하고, 제1 카메라 신호 처리된 신호를 촬상 시의 원색 신호의 각 색별로 제1 해상도 변환에 의해 화상의 확대 또는 축소를 행함과 함께, 촬영 렌즈 내에 설치되는 아이리스의 구동 상태 및 피사체의 렌즈 상고를 검출하고, 검출된 검출 출력에 따라 제1 해상도 변환에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하고, 제1 해상도 변환된 신호를 제2 카메라 신호 처리에 의해 영상 신호로 변환함으로써, 특히 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 경우에, 소형화된 촬영 렌즈에서 발생하는 화질 열화를 양호하게 보정할 수 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본발명의 선호되는 실시예를 설명하면서, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구항들에 정의된 본 발명의 정신을 일탈하지 않고, 당업자에 의해, 다양한 변형이 가능하게 됨이 인식될 것이다.

본발명은 1개의 촬상 소자의 촬상면에 광학 색 필터를 설치하여 컬러 화상의 촬상을 행하는 경우에, 소형화된 촬영 렌즈에서 발생하는 화질 열화를 양호하게 보정하는 방법을 제공한다.

Claims

촬영 렌즈와,

상기 촬영 렌즈를 통과한 영상광을 전기적인 화상 신호로 변환하는 촬상 수단과,

상기 화상 신호를 촬상 시의 원색 신호 그대로 처리하는 제1 카메라 신호 처리 수단과,

상기 제1 카메라 신호 처리 수단으로부터의 출력 신호를 상기 촬상 시의 원색 신호의 각 색별로 화상의 확대 또는 축소를 행하는 제1 해상도 변환 수단과,

상기 촬영 렌즈 내에 설치되어 아이리스의 구동 상태 및 피사체의 렌즈 상고(image height)를 검출하는 검출 수단과,

상기 검출 수단으로부터의 검출 출력에 따라 상기 제1 해상도 변환 수단에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하는 제어 수단과,

상기 제1 해상도 변환 수단으로부터의 출력 신호를 영상 신호로 변환하는 제2 카메라 신호 처리 수단

을 포함한 것을 특징으로 하는 화상 촬영 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 카메라 신호 처리 수단으로부터의 영상 신호를 표시 장치 혹은 외부 출력 단자에 출력하기 위한 표시계 처리 수단, 및

상기 제2 카메라 신호 처리 수단으로부터의 영상 신호를 기록 매체에 기록하기 위한 기록 재생 수단

중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 촬영 장치.
제2항에 있어서,

상기 기록 재생 수단에 의해 상기 기록 매체로부터 재생된 영상 신호를 원색 신호로 역 변환하는 역 변환 수단을 더 포함하고,

상기 역 변환 수단으로부터의 신호를 상기 제1 해상도 변환 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 화상 촬영 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 카메라 신호 처리 수단으로부터의 영상 신호에 대하여 화면 전체의 화상의 확대 또는 축소를 행하는 제2 해상도 변환 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 촬영 장치.
제4항에 있어서,

상기 제1 및 제2 해상도 변환 수단은 전후에 신호 전환 수단을 설치하여 겸용으로 한 것을 특징으로 하는 화상 촬영 장치.
제1항에 있어서,

상기 피사체의 렌즈 상고의 검출에는, 화면 상의 검출 화소의 좌표와 광축 중심 좌표와의 차분을 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 촬영 장치.
제1항에 있어서,

포커싱 위치를 제어 가능한 자동 초점 조절 수단을 더 포함하고,

상기 제어된 포커싱 위치의 좌표가 화면 전체의 상기 검출 화소를 대표하도록 하여, 상기 피사체의 렌즈 상고의 검출에 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 촬영 장치.
제1항에 있어서,

상기 촬영 렌즈의 구동 상태 및 손떨림 보정량을 더 검출하고,

상기 검출 출력에 부가하여 상기 추가로 검출된 출력에 따라 상기 해상도 변환 수단에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수를 제어함과 함께, 상기 확대 또는 축소의 광축 중심 좌표의 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 촬영 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어 수단과 관련하여, 상기 아이리스의 구동 상태 및 피사체의 렌즈 상고에 상당하는 정보를 수동으로 입력하는 입력수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 촬영 장치.
제1항에 있어서,

상기 촬상 수단에 각 화소에 대응하여 임의의 3색 혹은 그 이상의 색 분해 수단을 갖는 바둑판 형상의 원색 필터와,

상기 원색 필터의 각 색별로 상기 촬영 렌즈의 고유의 색 수차 데이터가 기억되는 데이터 기억 수단과,

상기 데이터 기억 수단에 기억된 상기 색 수차 데이터와 상기 검출 수단으로부터의 검출 출력을 이용하여, 상기 제어 수단에 의한 상기 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하는 제어 파라미터를 산출하는 산출 수단

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 촬영 장치.
촬영 렌즈를 통과한 영상광을 전기적인 화상 신호로 변환하여 촬영하는 장치에 이용되는 화상 처리 장치로서,

상기 화상 신호를 촬상 시의 원색 신호 그대로 처리하는 제1 카메라 신호 처리 수단과,

상기 제1 카메라 신호 처리 수단으로부터의 출력 신호를 상기 촬상 시의 원색 신호의 각 색별로 화상의 확대 또는 축소를 행하는 제1 해상도 변환 수단과,

상기 촬영 렌즈 내에 설치되어 아이리스의 구동 상태 및 피사체의 렌즈 상고를 검출하는 검출 수단과,

상기 검출 수단으로부터의 검출 출력에 따라 상기 제1 해상도 변환 수단에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하는 제어 수단과,

상기 제1 해상도 변환 수단으로부터의 출력 신호를 영상 신호로 변환하는 제2 카메라 신호 처리 수단

을 포함한 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
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촬영 렌즈를 통과한 영상광을 전기적인 화상 신호로 변환하여 촬영하는 장치에 이용되는 렌즈 색 수차 보정 방법으로서,

상기 화상 신호를 촬상 시의 원색 신호 그대로 제1 카메라 신호 처리하는 단계와,

상기 제1 카메라 신호 처리된 신호를 상기 촬상 시의 원색 신호의 각 색별로 제1 해상도 변환에 의해 화상의 확대 또는 축소를 행하는 단계와,

상기 촬영 렌즈 내에 설치되는 아이리스의 구동 상태 및 피사체의 렌즈 상고를 검출하는 단계와,

상기 검출된 검출 출력에 따라 상기 제1 해상도 변환에 의한 확대 또는 축소의 변환 계수 및 광축 중심 좌표를 제어하는 단계와,

상기 제1 해상도 변환된 신호를 제2 카메라 신호 처리에 의해 영상 신호로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 색 수차 보정 방법.
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