JP4546781B2 - Imaging apparatus and color misregistration correction program - Google Patents
Imaging apparatus and color misregistration correction program Download PDFInfo
- Publication number
- JP4546781B2 JP4546781B2 JP2004209774A JP2004209774A JP4546781B2 JP 4546781 B2 JP4546781 B2 JP 4546781B2 JP 2004209774 A JP2004209774 A JP 2004209774A JP 2004209774 A JP2004209774 A JP 2004209774A JP 4546781 B2 JP4546781 B2 JP 4546781B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- lens
- image
- subject
- color separation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 156
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 80
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 70
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 49
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N (2s)-2-[[4-[2-(2,4-diaminoquinazolin-6-yl)ethyl]benzoyl]amino]-4-methylidenepentanedioic acid Chemical compound C1=CC2=NC(N)=NC(N)=C2C=C1CCC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CC(=C)C(O)=O)C(O)=O)C=C1 NAWXUBYGYWOOIX-SFHVURJKSA-N 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004091 panning Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Description
本発明は、ピントの合う奥行き方向の距離の範囲を広げた映像を撮像する撮像装置と色ずれ補正プログラムに関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus that picks up an image with a wide range of distances in the depth direction in focus and a color misregistration correction program.
従来、被写体を撮像する撮像装置によって撮像する際に、当該撮像装置のレンズから近い位置にある被写体と、遠い位置にある被写体の両方にピントを合わせるためには、撮像装置の絞りを絞って、近い位置から遠い位置までピントの合う状態、つまり、パンフォーカスの状態にして被写体を撮像していた。 Conventionally, when an image is picked up by an image pickup device that picks up a subject, in order to focus on both the subject close to the lens of the image pickup device and the subject far away, the aperture of the image pickup device is narrowed down. The subject is imaged in a focused state from a close position to a distant position, that is, in a pan focus state.
撮像装置でピントの合う奥行き方向の距離の範囲を被写界深度といい、被写界深度Lは、以下の式(1)で表される。ここで、Sはレンズから被写体までの距離、fはレンズの焦点距離、FNOはレンズ口径の焦点距離に対する割合の逆数であるレンズのF値、δは光学像の広がりが許される許容錯乱円の直径を表す。 The range of the distance in the depth direction that is in focus by the imaging apparatus is called the depth of field, and the depth of field L is expressed by the following equation (1). Here, S is the distance from the lens to the subject, f is the focal length of the lens, F NO is the reciprocal of the ratio of the lens aperture to the focal length, and δ is the allowable circle of confusion that allows the optical image to spread. Represents the diameter of.
また、従来、フィルムを用いたカメラには、レンズとフィルムカメラ本体を蛇腹でつなぎ、この蛇腹によって遮光するとともに、レンズを傾斜させることで、レンズの光軸とフィルムの受光面との角度を変えられるものがあった。このような光学系では、遠景と近景とを同時に撮像する場合に、レンズの光軸をカメラ本体に対して傾けることにより、フィルム上に遠景と近景の光学像を結像させていた(特許文献1参照)。
しかし、レンズの解像度は絞りの影響を受け、絞り値を大きくする(絞りを絞る)と、回折の影響により解像度特性が低下する。そのため、絞り値を大きくして、被写界深度を深くし、手前から遠くまでピントが合う状態にすると、光学系の解像度が低下してしまうという問題があった。特に、画素サイズを小さくして画素数を増やした超高精細カメラや小型カメラでは、被写界深度と光学系解像度維持が相反する条件となるため、両立が難しくなる。 However, the resolution of the lens is affected by the aperture, and when the aperture value is increased (the aperture is reduced), the resolution characteristics are degraded due to the effect of diffraction. Therefore, if the aperture value is increased, the depth of field is increased, and the focus is adjusted from the front to the far, the resolution of the optical system is lowered. In particular, in an ultra-high-definition camera or a small camera in which the pixel size is reduced and the number of pixels is increased, it is difficult to achieve both because the depth of field and the maintenance of the optical system resolution are contradictory conditions.
また、ビデオカメラでは、レンズがビデオカメラ本体に固定されるため、レンズとカメラ本体を蛇腹でつなぎ、レンズの光軸をフィルムの受光面に対して傾斜させる機構をビデオカメラに適用することは困難であった。 In video cameras, since the lens is fixed to the video camera body, it is difficult to apply a mechanism that connects the lens and the camera body with a bellows and tilts the optical axis of the lens with respect to the light receiving surface of the film. Met.
本発明は、前記従来技術の課題を解決するために成されたもので、レンズが本体に固定されるビデオカメラにおいても、同一の画面内で遠景の被写体にも近景の被写体にもピントを合わせることができる撮像装置と色ずれ補正プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and in a video camera in which a lens is fixed to the main body, a distant subject and a foreground subject are focused on the same screen. An object of the present invention is to provide an image pickup apparatus and a color misregistration correction program that can be used.
更に、請求項1に記載の撮像装置は、被写体を撮像して、映像信号を生成する撮像装置であって、レンズと、色分解手段と、撮像手段と、傾斜手段とを備える構成とした。 Furthermore, the imaging apparatus according to claim 1 is an imaging apparatus that images a subject and generates a video signal, and includes a lens, a color separation unit, an imaging unit, and an inclination unit.
かかる構成によれば、撮像装置は、レンズによって被写体の像を結像し、色分解手段によって、このレンズから出射した光を赤色光、緑色光及び青色光に分ける。そして、撮像装置は、撮像手段によって、赤色光、緑色光及び青色光のそれぞれの像を映像信号に変換する。ここで、撮像装置は、傾斜手段によって、色分解手段の入射面を、レンズの光軸に垂直な面に対して傾斜させているため、同一の受光面内における位置によって、光路長に差が生じる。そのため、撮像手段の受光面において、光路長の短い光路を通過した光は遠景の被写体の像を結像し、光路長の長い光路を通過した光は近景の被写体の像を結像する。 According to this configuration, the imaging apparatus forms an image of the subject with the lens, and the light emitted from the lens is divided into red light, green light, and blue light by the color separation unit. And an imaging device converts each image of red light, green light, and blue light into a video signal by an imaging means. Here, in the imaging apparatus, since the incident surface of the color separation unit is inclined with respect to the surface perpendicular to the optical axis of the lens by the inclination unit, there is a difference in the optical path length depending on the position in the same light receiving surface. Arise. For this reason, on the light receiving surface of the image pickup means, the light passing through the light path having a short optical path length forms an image of a distant subject, and the light passing through the light path having a long optical path length forms an image of a near view subject.
なお、色分解手段とは、入射した光を赤色光、緑色光及び青色光に分光するものであり、例えば、色分解プリズム等である。また、色分解手段は、入射した光を赤色光、緑色光及び青色光に分光する3板式のものであってもよいし、緑色光を更に2つに分解する4板式のものであってもよい。 The color separation means is for separating incident light into red light, green light, and blue light, and is, for example, a color separation prism. The color separation means may be a three-plate type that splits incident light into red light, green light, and blue light, or a four-plate type that further separates green light into two. Good.
また、請求項2に記載の撮像装置は、請求項1に記載の撮像装置において、前記色分解手段が、色分解プリズムであり、この色分解プリズムの入射面の、前記レンズの光軸に垂直な面に対する傾きに基づいて、当該赤色光と緑色光と青色光との各々の被写体の像のずれの量を算出する色ずれ量算出手段と、この色ずれ量算出手段によって算出されたずれの量に基づいて、前記赤色光と緑色光と青色光との各々の被写体の像の映像信号を補正し、前記ずれを除去するずれ補正手段とを備える構成とした。
The image pickup apparatus according to
かかる構成によれば、撮像装置は、色ずれ量算出手段によって、色分解プリズムの入射面の、レンズの光軸に垂直な面に対する傾きに基づいて、赤色光と緑色光と青色光の各々の被写体の像のずれの量を算出する。ここで、レンズから出射した光は色分解プリズムに入射するが、この傾斜手段によって色分解プリズムの入射面を傾斜させることで、光は入射面において屈折する。そして、この色分解プリズムから出射した光は、撮像手段の受光面に結像するが、色分解プリズムを傾斜させた場合には光路が屈折するため、傾斜させない場合に比べて受光面の入射位置にずれが生じる。また、屈折率は光の周波数に依存するため、赤色光、緑色光及び青色光は互いに屈折率が異なり、光の色によって結像する位置のずれの量に差が生じる。そのため、ずれの量は色分解プリズムの傾きと、その光の周波数とに依存し、色ずれ量算出手段は、色分解プリズムの傾きに基づいて、この各々の色の光によって結像される像のずれの量を算出することができる。 According to such a configuration, the imaging apparatus uses the color misregistration amount calculation unit to determine each of the red light, the green light, and the blue light based on the inclination of the incident surface of the color separation prism with respect to the surface perpendicular to the optical axis of the lens. The amount of displacement of the subject image is calculated. Here, the light emitted from the lens is incident on the color separation prism, and the light is refracted on the incident surface by tilting the incident surface of the color separation prism by the tilting means. The light emitted from the color separation prism forms an image on the light receiving surface of the image pickup means, but the light path is refracted when the color separation prism is tilted. Deviation occurs. In addition, since the refractive index depends on the frequency of light, red light, green light, and blue light have different refractive indexes, and there is a difference in the amount of displacement of the image forming position depending on the color of the light. For this reason, the amount of deviation depends on the inclination of the color separation prism and the frequency of the light, and the color deviation amount calculation means determines the image formed by the light of each color based on the inclination of the color separation prism. The amount of deviation can be calculated.
また、ずれ補正手段によって、色ずれ量算出手段で算出されたずれの量に基づいて、赤色光と緑色光と青色光との各々の被写体の像の映像信号を補正し、ずれを除去する。これによって、撮像装置において色分解プリズムの入射面を傾斜させたことによる、赤色光、緑色光及び青色光の被写体の像のずれを補正することができる。
更に、請求項3に記載の撮像装置は、前記撮像手段が、前記レンズによって結像された前記赤色光の像を撮像して赤色光の映像信号を生成する赤色光撮像素子と、前記レンズによって結像された前記青色光の像を撮像して青色光の映像信号を生成する青色光用撮像素子と、前記レンズによって結像された緑色光の像を撮像して緑色光の映像信号を生成する緑色光用撮像素とを備え、前記色分解プリズムの入射面の傾斜角度に基づいて、前記赤色光撮像素子、前記青色光用撮像素子及び前記緑色光用撮像素子の各画素の光路長の差を算出し、その距離に基づいてひずみを補正するひずみ補正手段をさらに備えることを特徴とする。
Further, the shift correction unit corrects the video signals of the respective subject images of red light, green light, and blue light based on the shift amount calculated by the color shift amount calculation unit, and removes the shift. Accordingly, it is possible to correct a shift in the image of the subject of red light, green light, and blue light caused by tilting the incident surface of the color separation prism in the imaging apparatus.
Furthermore, the imaging device according to claim 3, wherein the imaging unit includes a red light imaging element that captures an image of the red light imaged by the lens and generates a video signal of red light, and the lens. A blue light imaging device that generates a blue light image signal by capturing the image of the formed blue light and a green light image signal generated by capturing a green light image formed by the lens An image element for green light, and based on the inclination angle of the incident surface of the color separation prism, the optical path length of each pixel of the red light image sensor, the blue light image sensor, and the green light image sensor It further comprises strain correction means for calculating the difference and correcting the strain based on the distance.
更に、請求項4に記載の色ずれ補正プログラムは、色分解手段として色分解プリズムを備える請求項1に記載の撮像装置から映像信号を入力し、この撮像装置の色分解プリズムによって赤色光と緑色光と青色光とに分解された被写体の像に生じるずれを補正するために、コンピュータを、色ずれ量算出手段と、ずれ補正手段として機能させることとした。
Moreover, the color shift correction program according to
かかる構成によれば、色ずれ補正プログラムは、色ずれ量算出手段によって、色分解プリズムの入射面の、撮像装置のレンズの光軸に垂直な面に対する傾きと、赤色光、緑色光及び青色光の各々の屈折率とに基づいて、赤色光と緑色光と青色光との各々の被写体の像のずれの量を算出する。また、ずれ補正手段によって、色ずれ量算出手段で算出されたずれの量に基づいて、赤色光と緑色光と青色光との各々の被写体の像の映像信号を補正し、ずれを除去する。これによって、撮像装置において色分解プリズムの入射面を傾斜させたことによる、赤色光、緑色光及び青色光の被写体の像のずれを補正することができる。 According to this configuration, the color misregistration correction program causes the color misregistration amount calculation means to determine the inclination of the incident surface of the color separation prism with respect to the plane perpendicular to the optical axis of the lens of the imaging device, and the red, green, and blue light. Based on the respective refractive indexes, the amount of shift of the image of each subject of the red light, the green light, and the blue light is calculated. Further, the shift correction unit corrects the video signals of the respective subject images of red light, green light, and blue light based on the shift amount calculated by the color shift amount calculation unit, and removes the shift. Accordingly, it is possible to correct a shift in the image of the subject of red light, green light, and blue light caused by tilting the incident surface of the color separation prism in the imaging apparatus.
本発明に係る撮像装置及び色ずれ補正プログラムでは、以下のような優れた効果を奏する。 The imaging apparatus and color misregistration correction program according to the present invention have the following excellent effects.
請求項1に記載の発明によれば、絞りを絞ることなく、撮像手段の受光面において、遠景の被写体と近景の被写体の両方の像を結像することができる。そのため、解像度を低下させずに、遠景と近景とにピントを合わせた映像を撮像することができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to form images of both a distant subject and a foreground subject on the light receiving surface of the imaging means without reducing the aperture. Therefore, it is possible to capture an image in which the distant view and the close view are in focus without reducing the resolution.
請求項2に記載の発明によれば、解像度を低下させずに、遠景と近景とにピントを合わることができるとともに、撮像手段の受光面を、光軸に垂直な面に対して傾斜させたことによるひずみが除去された映像を生成することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to focus on the distant view and the close view without reducing the resolution, and the light receiving surface of the imaging unit is inclined with respect to the surface perpendicular to the optical axis. Therefore, it is possible to generate an image from which the distortion caused by the phenomenon is removed.
請求項3に記載の発明によれば、被写体からの光を赤色光、緑色光及び青色光に分解し、絞りを絞ることなく各々の光について、撮像手段の受光面に、遠景の被写体と近景の被写体の両方の像を結像することができる。そのため、解像度を低下させずに、遠景と近景とにピントを合わせた三原色の映像信号を生成することができる。 According to the third aspect of the present invention, the light from the subject is decomposed into red light, green light, and blue light. Both images of the subject can be formed. For this reason, it is possible to generate video signals of the three primary colors in which the distant view and the close view are focused without reducing the resolution.
請求項4に記載の発明によれば、解像度を低下させずに、遠景と近景とにピントを合わせた三原色の映像信号を生成することができるとともに、この映像から、色分解プリズムを傾斜させたことによる色ずれを除去することができる。 According to the fourth aspect of the invention, it is possible to generate a video signal of the three primary colors in which the distant view and the close view are in focus without reducing the resolution, and the color separation prism is inclined from the image. The color shift caused by this can be removed.
請求項5に記載の発明によれば、撮像装置によって撮像された映像から、色分解プリズムを傾斜させたことによる色ずれを除去することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to remove color misregistration caused by inclining the color separation prism from the video imaged by the imaging device.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[撮像装置の構成(第一の実施の形態)]
まず、図1を参照して、本発明における第一の実施の形態である撮像装置1の構成について説明する。図1は、本発明における第一の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Configuration of Imaging Device (First Embodiment)]
First, with reference to FIG. 1, the structure of the imaging device 1 which is 1st embodiment in this invention is demonstrated. FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
撮像装置1は、被写体の像を撮像し、映像信号を生成するものである。ここでは、撮像装置1は、レンズ2と、固体撮像素子3と、撮像素子固定ユニット4と、ひずみ補正手段5とを備えている。
The imaging device 1 captures an image of a subject and generates a video signal. Here, the imaging device 1 includes a
レンズ2は、被写体からの光を入射して、被写体の像を結像するものである。ここでは、レンズ2は、凸レンズであり、後記する固体撮像素子3から所定の距離だけ離隔して固定されている。なお、レンズ2は、単レンズであってもよいし、凸レンズと凹レンズの組み合わせのようなレンズ群であってもよい。
The
固体撮像素子(撮像手段)3は、レンズ2によって結像された像を撮像し、映像信号を生成するものである。この固体撮像素子3は、例えば、CCD(Charged Coupled Device)等の光学素子によって構成することができる。ここで生成された映像信号は、ひずみ補正手段5に出力される。なお、撮像装置1は、図示しない遮光手段を備え、この遮光手段によって周囲からの光が遮光され、レンズ2を透過した光のみが、この固体撮像素子3に入射される。この固体撮像素子3は、後記する撮像素子固定ユニット4によって支持されている。
The solid-state imaging device (imaging means) 3 captures an image formed by the
撮像素子固定ユニット(傾斜手段)4は、固体撮像素子3の受光面3aをレンズ2の光軸に垂直な面に対して傾斜させて、当該固体撮像素子3を保持するものである。ここでは、撮像素子固定ユニット4は撮像素子保持部4aと、回動支持部4bと、傾斜角度測定部4cとを備える。
The imaging element fixing unit (tilting means) 4 holds the solid-state imaging element 3 by inclining the light receiving surface 3 a of the solid-state imaging element 3 with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the
撮像素子保持部4aは、固体撮像素子3を保持するものである。ここでは、この撮像素子保持部4aは、固体撮像素子3の受光面3aのみを露出させて保持する。また、回動支持部4bは、撮像素子保持部4aを、回動可能に保持するものである。ここでは、回動支持部4bは、固体撮像素子3の受光面3aを通り、レンズ2の光軸と直交する回転軸を中心に回動可能に撮像素子保持部4aを保持する。これによって、撮像素子固定ユニット4は、固体撮像素子3の受光面3aをレンズ2の光軸に垂直な面に対して傾斜させて、当該固体撮像素子3を保持することができる。なお、図1では、撮像装置1は、撮像素子固定ユニット4によって、固体撮像素子3の受光面3aを、レンズ2の光軸に垂直な面に対して、回転軸を中心に角度θ(傾斜角度)だけ傾斜させた例を示している。
The image sensor holding unit 4 a holds the solid-state image sensor 3. Here, the image sensor holding unit 4a exposes and holds only the light receiving surface 3a of the solid-state image sensor 3. Moreover, the rotation support part 4b hold | maintains the image pick-up element holding | maintenance part 4a so that rotation is possible. Here, the rotation support part 4b holds the image sensor holding part 4a so as to be rotatable about a rotation axis that passes through the light receiving surface 3a of the solid-state image sensor 3 and is orthogonal to the optical axis of the
傾斜角度測定部4cは、固体撮像素子3の傾斜角度を測定するものである。ここで測定された傾斜角度の情報は、ひずみ補正手段5に出力される。なお、ここでは、傾斜角度測定部4cは、回動支持部4bの内部に設けられることとした。 The tilt angle measurement unit 4 c measures the tilt angle of the solid-state image sensor 3. Information on the tilt angle measured here is output to the strain correction means 5. Here, the inclination angle measurement unit 4c is provided inside the rotation support unit 4b.
ここで、図2から図4を参照して撮像装置1の動作について説明する。まず、図2及び図3を参照して、撮像装置1の固体撮像素子3の受光面3aを光軸に垂直な面に対して傾斜させて、ピントの合う奥行き方向の位置をずらす方法について説明する。図2は、図1の撮像装置において、レンズを通過し、固体撮像素子の受光面に結像する光の光路を模式的に示す説明図である。図3は、レンズの焦点深度と許容錯乱円の直径とを模式的に示す説明図である。 Here, the operation of the imaging apparatus 1 will be described with reference to FIGS. First, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, a method of shifting the position in the depth direction in focus by inclining the light receiving surface 3 a of the solid-state imaging device 3 of the imaging device 1 with respect to a plane perpendicular to the optical axis will be described. To do. FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing an optical path of light that passes through the lens and forms an image on the light receiving surface of the solid-state imaging device in the imaging apparatus of FIG. 1. FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the focal depth of the lens and the diameter of the allowable circle of confusion.
図2に示すように、固体撮像素子3の受光面3aの上辺からレンズ2までの距離と、レンズ2の光軸と固体撮像素子3の受光面3aの交点からレンズ2までの距離との差は、固体撮像素子3の受光面3aの縦の辺の長さをaとすると、(a/2)sinθとなる。同様にして、光軸と受光面3aの交点からレンズ2までの距離と、受光面3aの下辺からレンズ2までの距離との差は(a/2)sinθとなる。
As shown in FIG. 2, the difference between the distance from the upper side of the light receiving surface 3 a of the solid-state imaging device 3 to the
また、図3に示すように、レンズ2を通った光が、固体撮像素子3の受光面3aに結像する場合、受光面3aの前後に像のぼけのない範囲が存在する。この範囲の光軸方向の距離を焦点深度という。この焦点深度は、許容錯乱円の直径δとF値FNOのみによって決まり、δFNOと表すことができる。
As shown in FIG. 3, when light passing through the
そこで、図2に示すように固体撮像素子3の受光面3aを傾斜させた場合に、受光面3aの上辺又は下辺に結像する被写体Ob、Ocの奥行き方向の位置をずらし、固体撮像素子3によって撮像する映像内でピントの位置をずらすためには、受光面3aを傾斜させた時の上辺又は下辺の焦点深度の範囲と、受光面3をレンズ2に正対(光軸に直交)させた時の焦点深度の範囲とが重ならなければよいので、以下の式(2)が成り立つように、傾斜角度θを決めればよい。 Therefore, when the light receiving surface 3a of the solid-state imaging device 3 is tilted as shown in FIG. 2, the positions of the objects O b and O c formed on the upper side or the lower side of the light receiving surface 3a are shifted in the depth direction so that the solid-state imaging is performed. In order to shift the focus position in the image picked up by the element 3, the focal depth range of the upper side or the lower side when the light receiving surface 3a is tilted and the light receiving surface 3 directly facing the lens 2 (perpendicular to the optical axis). ), The tilt angle θ may be determined so that the following equation (2) is satisfied.
(a/2)sinθ≧2δFNO ・・・式(2) (A / 2) sin θ ≧ 2δF NO Expression (2)
また、光軸上の被写体Oaから被写体側焦点FOまでの距離をxO、像側焦点FIから当該被写体Oaの像までの距離をxIとすると、以下の式(3)(ニュートンの公式)が成り立つ。なお、fはレンズ2の焦点距離である。
Further, when the distance from the subject O a on the optical axis to the subject side focal point F O is x O and the distance from the image side focal point F I to the image of the subject O a is x I , the following equation (3) ( Newton's formula) holds. Note that f is the focal length of the
xO・xI=f2 ・・・式(3) x O · x I = f 2 Formula (3)
そして、固体撮像素子3の受光面3aの上辺及び下辺にピントの合う被写体Ob、Ocから、被写体側焦点FOまでの距離をそれぞれ(xO−Δx1)及び(xO+Δx2)とすると、像側焦点FIから受光面3aの上辺及び下辺までの距離はそれぞれ[xI+(a/2)sinθ]及び[xI−(a/2)sinθ]であるため、ニュートンの公式より、以下の式(4)、(5)が成り立つ。 The distances from the subjects O b and O c that are in focus to the upper and lower sides of the light receiving surface 3a of the solid-state imaging device 3 to the subject-side focal point F O are (x O −Δx 1 ) and (x O + Δx 2 ), respectively. When each distance from the image-side focal point F I to the upper side and the lower side of the light receiving surface 3a [x I + (a / 2) sinθ] and - for a [x I (a / 2) sinθ], Newton From the formula, the following formulas (4) and (5) hold.
(xO−Δx1)[xI+(a/2)sinθ]=f2 ・・・式(4)
(xO+Δx2)[xI−(a/2)sinθ]=f2 ・・・式(5)
(X O −Δx 1 ) [x I + (a / 2) sin θ] = f 2 Formula (4)
(X O + Δx 2 ) [x I − (a / 2) sin θ] = f 2 Formula (5)
そして、式(3)に基づいて、式(4)、(5)を、Δx1及びΔx2についてまとめると、以下の式(6)、(7)が導かれる。 Then, when formulas (4) and (5) are summarized for Δx 1 and Δx 2 based on formula (3), the following formulas (6) and (7) are derived.
ここで、例えば、レンズ2のF値FNOが2、焦点距離fが18mmで、固体撮像素子3の画素サイズが5μm、光学サイズが2/3インチ(16.9mm)、アスペクト比が16:9であるとすると、受光面3aを傾ける最小の傾斜角度θは、式(2)から以下の式(8)のように求められる。なお、ここでは、許容錯乱円の直径δを、画素サイズの5μmとした。また、受光面3aの縦の辺の長さaは、光学サイズとアスペクト比とに基づいて8.3mmとした。
Here, eg, F value F NO of the
θ=sin-1(4δFNO/a)=0.0048[°] ・・・式(8) θ = sin −1 (4δF NO /a)=0.2048 [°] (8)
そのため、固体撮像素子3の受光面3aの傾斜角度θを0.0048°以上とすれば、ピントの合う位置を奥行き方向にずらすことができる。なお、この固体撮像素子3は、ステッピングモータ(図示せず)とギア(図示せず)等によって、任意の角度に傾斜させ、固体撮像素子3をその姿勢で支持することができる。また、本発明の撮像装置1は、手動によって傾斜角度を調節することとしてもよい。そして、微小角度を傾斜させる際には、例えば、手動による回転を微小角度の回転に変換するギアを介して、傾斜角度を調節することとしてもよい。 Therefore, if the inclination angle θ of the light receiving surface 3a of the solid-state imaging device 3 is set to 0.0048 ° or more, the in-focus position can be shifted in the depth direction. The solid-state image sensor 3 can be tilted at an arbitrary angle by a stepping motor (not shown) and a gear (not shown), and the solid-state image sensor 3 can be supported in its posture. In addition, the imaging apparatus 1 of the present invention may manually adjust the tilt angle. And when tilting a minute angle, it is good also as adjusting a tilt angle via the gear which converts manual rotation into rotation of a minute angle, for example.
そして、例えば、レンズ2からの距離が5mから10mの範囲にある被写体(図示せず)を撮像する場合に、従来の撮像装置のように、受光面3aをレンズ2の光軸に垂直にして、レンズ2から5m先にピントを合わせたとすると、この後方方向の被写界深度(後方被写界深度)は、前記の式(1)によって、約0.9mと求められる。そのため、5m先にピントを合わせると、同時に10m先にはピントが合わない。また、レンズ2から10m先にピントを合わせたとすると、この前方方向の被写界深度(前方被写界深度)は、前記の式(1)によって、約2.4mと求められる。そのため、10m先にピントを合わせると、同時に5m先にはピントが合わない。
For example, when imaging a subject (not shown) whose distance from the
そこで、レンズ2から7.5m先にピントを合わせ、固体撮像素子3の受光面3aを傾斜させると、5m先にも、10m先にもピントを合わせることができる。なお、この時の傾斜角度θは、前記の式(6)から0.0052°と求められる。そして、7.5m先にピントを合わせた際に、光軸方向から見て下方向に7.5mの地点より前方の被写体があり、かつ、光軸方向から見て上方向に7.5mの地点より後方の被写体がある場合には、図2のように、固体撮像素子3の上辺がレンズ2から遠ざかるように傾斜させることで、7.5m先の被写体より前方の被写体の像を、固体撮像素子3の上半分の領域に、7.5m先の被写体より後方の被写体の像を下半分の領域に結像させることができる。
Therefore, when the
また、光軸方向から見て上方向に前方の被写体があり、かつ、下方向に後方の被写体がある場合には、固体撮像素子3の下辺がレンズ2から遠ざかるように傾斜させさせることで、固体撮像素子3の受光面3aに被写体の像を結像させることができる。このようにして、撮像装置1は、絞りを絞ることなく、広い範囲にある被写体全体にピントを合わせて撮像することができる。
In addition, when there is a front subject in the upward direction when viewed from the optical axis direction and there is a rear subject in the downward direction, the lower side of the solid-state imaging device 3 is inclined so as to be away from the
なお、ここでは、固体撮像素子3の受光面3aを、レンズ2の光軸に直交する水平方向の回転軸を中心にレンズ2の光軸に垂直な面に対して傾斜させた場合について説明したが、撮像素子固定ユニット4は、固体撮像素子3を傾斜させて支持できるものであればよい。
Here, the case where the light receiving surface 3a of the solid-state imaging device 3 is tilted with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the
例えば、撮像素子固定ユニット4は、レンズ2の光軸に直交する鉛直方向の回転軸を中心に傾斜させることとしてもよい。そして、光軸方向から見て右あるいは左方向に前方の被写体が、左あるいは右方向に後方の被写体がある場合に、それぞれ、固体撮像素子3の左辺あるいは右辺がレンズ2から遠ざかるように傾斜させることで、固体撮像素子3の受光面3aに被写体の像を結像させることができる。また、撮像素子固定ユニット4は、レンズ2の光軸に直交する斜め方向の回転軸を中心に固体撮像素子3を傾斜させることとしてもよい。そして、鉛直方向の回転軸を中心に傾斜させた場合には、aは受光面3aの横の辺の長さ、斜め方向の回転軸を中心に傾斜させた場合には、aは受光面3aの対角線の長さとなる。
For example, the image
また、ここでは、遠景の被写体と近景の被写体とにピントが合うように固体撮像素子3の受光面3aを傾斜させる例について説明したが、例えば、固体撮像素子3の受光面3aを傾斜させて、ピントの合う位置をずらし、受光面3aをレンズ2の光軸に垂直にした際には被写界深度の範囲内にある被写体に、ピントが合わないようにするようにしても良い。これによって、撮像装置1は、映像の一部を意図的にぼかした映像を撮像することができる。
Here, an example in which the light receiving surface 3a of the solid-state image sensor 3 is tilted so that a distant subject and a foreground subject are in focus has been described. For example, the light receiving surface 3a of the solid-state image sensor 3 is tilted. The focus position may be shifted so that when the light receiving surface 3a is perpendicular to the optical axis of the
また、前記の式(7)の右辺の分母の値がゼロに近づくように傾斜角度θを設定することで、撮像装置1は、無限遠方までピントが合うようにして、つまり、パンフォーカスにして撮像できる。ここでは、図4を参照して、撮像装置1によって、パンフォーカスにして被写体を撮像する方法について説明する。図4は、パンフォーカスとなる傾斜角度θと、光軸上の被写体から被写体側焦点までの距離xOとの関係を示したグラフである。 In addition, by setting the tilt angle θ so that the value of the denominator on the right side of the equation (7) approaches zero, the imaging apparatus 1 can be brought into focus at infinity, that is, in pan focus. Can be imaged. Here, with reference to FIG. 4, a method of imaging a subject with panning focus using the imaging apparatus 1 will be described. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the tilt angle θ for pan focus and the distance x O from the subject on the optical axis to the subject-side focal point.
例えば、焦点距離fが18mmのレンズ2と、光学サイズが2/3インチの固体撮像素子3を用いる場合、パンフォーカスとなる、つまり、前記の式(7)の右辺の分母がゼロとなる傾斜角度θと、光軸上の被写体から被写体側焦点FOまでの距離xOとの関係は図4のようになる。そして、例えば、光軸上の距離xOを1m先とした場合には、固体撮像素子3を0.1°傾斜させればパンフォーカスにして撮像できる。
For example, when the
図1に戻って説明を続ける。ひずみ補正手段5は、固体撮像素子3から入力される映像信号を補正して、固体撮像素子3の傾斜によるひずみを除去した映像信号を生成するものである。ここで、ひずみ補正手段5は、固体撮像素子3の受光面3aの傾斜角度に基づいて、レンズ2の焦点から受光面3aの各画素までの距離を算出し、その距離に基づいてひずみを補正することができる。ここでは、ひずみ補正手段5は、傾斜角度測定部4cから固体撮像素子3の傾斜角度の情報を入力されることとした。
Returning to FIG. 1, the description will be continued. The distortion correction means 5 corrects the video signal input from the solid-state image sensor 3 and generates a video signal from which distortion due to the tilt of the solid-state image sensor 3 is removed. Here, the distortion correction means 5 calculates the distance from the focal point of the
ここで、図5を参照して、ひずみ補正手段5によってひずみを除去する補正を行う方法について説明する。図5(a)は、固体撮像素子を傾斜させた際の近景の被写体と遠景の被写体の結像モデルを示した模式図、(b)は、(a)の固体撮像素子によって撮像された映像のひずみを除去する例を示した説明図である。
Here, with reference to FIG. 5, a method of performing the correction for removing the distortion by the
図5(a)に示すように、近景の被写体(近景被写体)Onと遠景の被写体(遠景被写体)Ofを撮像する固体撮像素子3(図1参照)の受光面3aが、光軸に垂直な面に対して傾斜角度θだけ傾斜している。そして、遠景被写体Ofの矢印の先端が、受光面3a上における、像側焦点FIから光軸方向にdxfだけ離れた位置に結像し、近景被写体Onの矢印の先端が、受光面3a上における、像側焦点FIから光軸方向にdxnだけ離れた位置に結像しているとする。すると、これら被写体Of、Onの像の倍率は、それぞれdxf/f及びdxn/fとなる。受光面3aを傾けない場合の倍率はdxm/fであるので、受光面3aを傾けない場合に対する、これらの被写体の像の倍率は、それぞれdxf/dxm及びdxn/dxmとなる。なお、dxmは、受光面3aを傾けない場合の像側焦点FIまでの光軸方向の距離であり、受光面3aを傾けた場合の回転軸の中心、つまり像側焦点FIまでの光軸方向の距離が変化しない部分までの距離である。 As shown in FIG. 5 (a), the light-receiving surface 3a of the object in the foreground (foreground subject) O n and distant subject solid-state image pickup device 3 for imaging the (distant view object) O f (see FIG. 1), the optical axis It is inclined by an inclination angle θ with respect to a vertical plane. Then, the tip of the arrow of the distant object O f is, on the light receiving surface 3a, and imaged from the image side focal point F I in a position at a distance dx f in the optical axis direction, the tip of the arrow in the foreground object O n, light on the plane 3a, and is imaged at a position apart dx n from the image side focal point F I in the optical axis direction. Then, the magnification of the image of these objects O f, O n is a respective dx f / f and dx n / f. Since the magnification when the light receiving surface 3a is not tilted is dx m / f, the magnification of these subject images with respect to the case where the light receiving surface 3a is not tilted is dx f / dx m and dx n / dx m , respectively. . Incidentally, dx m is the distance in the direction of the optical axis to the image side focal point F I in the case of not tilting the light receiving surface 3a, the rotation axis by tilting the light receiving surface 3a center, i.e. to the image side focal point F I This is the distance to the portion where the distance in the optical axis direction does not change.
そして、dxf<dxm<dxnであるため、受光面3aにおける、遠景被写体Ofの像の倍率が近景被写体Onの像の倍率より小さくなり、レンズ2から近い位置に結像した遠景被写体Ofの像は、受光面3aを傾けない場合の像より小さくなる。そして、固体撮像素子3によって撮像される映像は、遠景の像が縮小されて、矩形が図5(b)において破線で示すような台形に変形される台形ひずみをもつものとなる。なお、ひずみ補正手段5は、受光面3aの傾きにより、受光面3aを傾けない場合に比べての倍率の逆数をもとに、台形ひずみを除去することとする。
Since a dx f <dx m <dx n , the light receiving surface 3a, the magnification of the image of the distant object O f is smaller than the magnification of the image in the foreground object O n, imaged in a position close to the
そこで、ひずみ補正手段5は、受光面3a上の各々の画素について、近景被写体Onについては、受光面3aと光軸との交点mからの距離をdxm/dxn倍した位置に補正し、遠景被写体Ofについては、交点mからの距離をdxm/dxf倍した位置に補正することで、図5(b)において破線で示した台形を画面全体に拡張及び縮小するように映像が変形され、台形ひずみを除去することができる。
Therefore,
以上のように撮像装置1を構成することで、撮像装置1は、固体撮像素子3の受光面3aの傾斜角度に応じて、同一の受光面3a上においてピントの合う奥行き方向の距離を変えた映像を撮像することができる。また、撮像装置1は、固体撮像素子3によって撮像した映像信号を補正し、固体撮像素子3の受光面3aを傾斜させたことによるひずみを除去することができる。 By configuring the imaging device 1 as described above, the imaging device 1 changes the distance in the depth direction in focus on the same light receiving surface 3a according to the inclination angle of the light receiving surface 3a of the solid-state imaging device 3. An image can be taken. In addition, the imaging apparatus 1 can correct a video signal captured by the solid-state imaging device 3 and remove distortion caused by tilting the light receiving surface 3 a of the solid-state imaging device 3.
(撮像装置の動作)
次に、図1を参照して、本発明における第一の実施の形態である撮像装置1の動作について説明する。なお、ここでは、レンズ2の光軸方向から見て、下方向に近景の被写体があり、上方向に遠景の被写体がある場合について説明する。
(Operation of imaging device)
Next, the operation of the imaging apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, a case where there is a subject in the foreground in the downward direction and a subject in the foreground in the upward direction as viewed from the optical axis direction of the
撮像装置1は、レンズ2の光軸上の被写体にピントを合わせる。そして、回動支持部4bの回転軸を中心に、光軸に直交する面に対して固体撮像素子3の受光面3aを、撮像装置1によって撮像する被写体の奥行き方向の距離に応じた傾斜角度だけ傾斜させる。なお、ここでは、図示しないステッピングモータによって、図示しないギア等を介して固体撮像素子3を傾斜させるこことした。そして、撮像素子固定ユニット4は、遠景の被写体を固体撮像素子3の受光面3aの下部に、近景の被写体を受光面3aの上部に結像させるため、受光面3aを斜め上に向けて傾斜させて支持する。そして、撮像素子固定ユニット4の傾斜角度測定部4cは、固体撮像素子3の傾斜角度を測定し、傾斜角度の情報をひずみ補正手段5に出力する。
The imaging apparatus 1 focuses on a subject on the optical axis of the
これによって、レンズ2から受光面3aまでの距離が受光面3aの下辺から上辺にかけて徐々に大きくなるため、レンズ2の光軸上の被写体は、固体撮像素子3の受光面3aにおいて、受光面3aと光軸の交点付近に結像し、更に、受光面3aの下部には遠景の被写体が、上部には近景の被写体が結像する。
As a result, the distance from the
そして、受光面3aに結像した被写体の像は、固体撮像素子3によって撮像され、映像信号に変換される。ここで、この被写体の像には、受光面3aを傾斜させたことによるひずみが生じる。つまり、受光面3aは、斜め上方向に傾斜しているため、相対的に下部がレンズ2に近づき、上部がレンズ2から遠くなる。そのため、受光面3aの下部に結像する像は上部に結像する像より縮小される。この各々の画素において結像する像の、実物に対する倍率は、レンズ2の像側焦点FI(図5参照)から画素までの距離に比例する。
The image of the subject formed on the light receiving surface 3a is picked up by the solid-state image pickup device 3 and converted into a video signal. Here, the distortion of the image of the subject due to the inclination of the light receiving surface 3a occurs. That is, since the light receiving surface 3 a is inclined obliquely upward, the lower part is relatively closer to the
そこで、ひずみ補正手段5は、傾斜角度測定部4cから受信した固体撮像素子3の受光面3aの傾斜角度の情報に基づいて、固体撮像素子3の各画素からレンズ2の焦点までの距離を算出する。そして、ひずみ補正手段5は、この距離に基づいて、固体撮像素子3から受信した映像信号を、この映像信号によって示される映像の被写体の、実物に対する倍率がすべての画素について一定になるように補正する。
Therefore, the
[撮像装置の構成(第二の実施の形態)]
次に、図6を参照して、本発明における第二の実施の形態である撮像装置1Aの構成について説明する。図6は、本発明における第二の実施の形態である撮像装置の構成を模式的に示した模式図である。図6に示すように、撮像装置1Aは、被写体の像を撮像して三原色の映像信号を生成し、この映像信号を補正して、三原色の映像信号によって示される映像のずれと台形ひずみとを除去した映像信号を生成するものである。
[Configuration of Imaging Device (Second Embodiment)]
Next, with reference to FIG. 6, a configuration of an imaging apparatus 1A according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the image pickup apparatus according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the imaging apparatus 1A captures an image of a subject to generate a three primary color video signal, corrects this video signal, and corrects the video shift and trapezoidal distortion indicated by the three primary color video signals. The removed video signal is generated.
撮像装置1Aは、レンズ2と、ひずみ補正手段5Aと、色分解プリズム6Aと、赤色光用撮像素子7Aと、青色光用撮像素子8Aと、緑色光用撮像素子9Aと、色ずれ補正手段10Aと、図示しない色分解プリズム固定ユニット(傾斜手段)を備えている。この色分解プリズム固定ユニットは、後記する色分解プリズム6Aを保持する色分解プリズム保持部(図示せず)とこの色分解プリズム保持部を回動自在に支持する回動支持部(図示せず)とを備え、色分解プリズム6Aの入射面を通り、レンズ2の光軸と直交する回転軸を中心に回動可能に、後記する色分解プリズム6Aを支持している。なお、ここでは、撮像装置1Aは、色分解プリズム6Aを、ステッピングモータ(図示せず)とギア(図示せず)等によって、任意の傾斜角度に傾斜させることとする。そして、撮像装置1Aは、色分解プリズム6Aの傾斜角度を測定する傾斜角度測定部(図示せず)を備え、傾斜角度の情報が色ずれ補正手段10A及びひずみ補正手段5Aに出力されていることとする。また、撮像装置1A内のレンズ2は、図1に示したものと同一であるので、同一の符号を付し、説明を省略する。
The imaging apparatus 1A includes a
色分解プリズム(色分解手段)6Aは、レンズ2の光軸上に配置され、レンズ2から入射した光を赤色光、緑色光、青色光の三原色の光に分解するものである。この色分解プリズム6Aは、赤色光分離プリズム6Aaと、青色光分離プリズム6Abと、緑色光透過プリズム6Acとを備える。なお、この色分解プリズム6Aは、色分解プリズム固定ユニット(図示せず)によって回動自在に支持されている。
The color separation prism (color separation means) 6A is disposed on the optical axis of the
赤色光分離プリズム6Aaは、レンズ2から入射した光から赤色光を分離し、この赤色光を後記する赤色光用撮像素子7Aに導くものである。この赤色光分離プリズム6Aaは、レンズ2から入射した光から赤色光を反射するダイクロイックミラーMaを、青色光分離プリズム6Abと当接する面に備えている。そして、赤色光分離プリズム6Aaは、このダイクロイックミラーMaによって反射した赤色光を、当該赤色光分離プリズム6Aa内で再度反射させた後に、端面に接合あるいは所定の間隔だけ離隔して固定された赤色光用撮像素子7Aに導く。また、ダイクロイックミラーMaを透過した光は、青色光分離プリズム6Abに入射する。
The red light separation prism 6Aa separates red light from the light incident from the
青色光分離プリズム6Abは、赤色光分離プリズム6Aaから入射した光から青色光を分離し、この青色光を後記する青色光用撮像素子8Aに導くものである。この青色光分離プリズム6Abは、赤色光分離プリズム6Aaから入射した光から青色光を反射するダイクロイックミラーMbを、緑色光分離プリズム6Acと当接する面に備えている。そして、青色光分離プリズム6Abは、このダイクロイックミラーMbによって反射した青色光を、当該青色光分離プリズム6Ab内で再度反射させた後に、端面に接合あるいは所定の間隔だけ離隔して固定された青色光用撮像素子8Aに導く。また、ここでダイクロイックミラーMbを透過した緑色光は、緑色光透過プリズム6Acに入射する。 The blue light separation prism 6Ab separates blue light from the light incident from the red light separation prism 6Aa and guides the blue light to a blue light imaging element 8A described later. The blue light separation prism 6Ab includes a dichroic mirror Mb that reflects blue light from the light incident from the red light separation prism 6Aa on a surface in contact with the green light separation prism 6Ac. Then, the blue light separating prism 6Ab reflects the blue light reflected by the dichroic mirror Mb again in the blue light separating prism 6Ab, and is then bonded to the end face or fixed at a predetermined interval. To the image sensor 8A. Here, the green light transmitted through the dichroic mirror Mb is incident on the green light transmitting prism 6Ac.
緑色光透過プリズム6Acは、青色光分離プリズム6Abから入射した光を後記する緑色光用撮像素子9Aに導くものである。この緑色光透過プリズム6Acの端面には、緑色光用撮像素子9Aが接合あるいは所定の間隔だけ離隔して固定されている。
The green light transmitting prism 6Ac guides the light incident from the blue light separating prism 6Ab to the green
赤色光用撮像素子(撮像手段)7Aは、レンズ2によって結像された赤色光の像を撮像し、赤色光の映像信号を生成するものである。ここで生成された赤色光の映像信号は、色ずれ補正手段10Aに出力される。
The red light imaging device (imaging means) 7A captures a red light image formed by the
青色光用撮像素子(撮像手段)8Aは、レンズ2によって結像された青色光の像を撮像し、青色光の映像信号を生成するものである。ここで生成された青色光の映像信号は、色ずれ補正手段10Aに出力される。
The blue light imaging element (imaging means) 8A captures a blue light image formed by the
緑色光用撮像素子(撮像手段)9Aは、レンズ2によって結像された緑色光の像を撮像し、緑色光の映像信号を生成するものである。ここで生成された緑色光の映像信号は、色ずれ補正手段10Aに出力される。
The green light imaging element (imaging means) 9A captures a green light image formed by the
なお、赤色光用撮像素子7A、青色光用撮像素子8A及び緑色光用撮像素子9Aは、色分解プリズム6Aに固定され、色分解プリズム6Aは、色分解プリズム固定ユニット(図示せず)によって回動自在に支持されている。そのため、色分解プリズム6Aの入射面が、ある傾斜角度θだけ傾斜すると、赤色光用撮像素子7A、青色光用撮像素子8A及び緑色光用撮像素子9Aのそれぞれの受光面も、傾斜させない状態のそれぞれの受光面に対して傾斜角度θだけ傾斜する。
The red light imaging element 7A, the blue light imaging element 8A, and the green
色ずれ補正手段10Aは、赤色光用撮像素子7A、青色光用撮像素子8A及び緑色光用撮像素子9Aから入力された三原色の映像信号を補正し、色分解プリズム6Aの入射面の傾斜と、赤色光、緑色光及び青色光の屈折率の違いによって生じる、各々の映像信号によって示される被写体の像のずれを除去するものである。色ずれ補正手段10Aは、色ずれ量算出部10Aaと、ずれ補正部10Abとを備える。
The color
色ずれ量算出部(色ずれ量算出手段)10Aaは、色分解プリズム6Aの入射面の、レンズ光軸に対する傾きと、各々の色の光の屈折率とに基づいて、各々の色の光の像に生じるずれの量を算出するものである。ここで算出されたずれの量の情報は、ずれ補正部10Abに出力される。 The color misregistration amount calculation unit (color misregistration amount calculation means) 10Aa is based on the inclination of the incident surface of the color separation prism 6A with respect to the optical axis of the lens and the refractive index of the light of each color. The amount of deviation generated in the image is calculated. Information on the amount of deviation calculated here is output to the deviation correction unit 10Ab.
ここで、図7を参照して、色ずれ量算出部10Aaが、ずれの量を算出する方法について説明する。図7(a)は、光の入射角と屈折角との関係を模式的に示した説明図、(b)は、プリズムに入射する光の光路を模式的に示した説明図である。 Here, with reference to FIG. 7, a method by which the color misregistration amount calculation unit 10Aa calculates the misregistration amount will be described. FIG. 7A is an explanatory diagram schematically illustrating the relationship between the incident angle and the refraction angle of light, and FIG. 7B is an explanatory diagram schematically illustrating the optical path of light incident on the prism.
図7(a)に示すように、光が、屈折率nの媒体から、屈折率n’の媒体に入射する場合に、光の入射角θと屈折角θ’との関係は、以下の式(9)(スネルの法則)で表される。 As shown in FIG. 7A, when light enters a medium having a refractive index n ′ from a medium having a refractive index n, the relationship between the light incident angle θ and the refractive angle θ ′ is expressed by the following equation: (9) (Snell's law)
n・sinθ=n’・sinθ’ ・・・式(9) n · sin θ = n ′ · sin θ ′ (9)
そのため、色分解プリズム6Aの入射面を、レンズ2に垂直な面に対して傾斜角度θだけ傾斜させた場合には、例えば、光軸上の光は入射角度θで色分解プリズム6Aに入射する。この時、空気の屈折率nが1であるため、屈折角θ’は、θ’≒sinθ’=sinθ/n’となり、更に、色分解プリズム6Aから出射する出射角はθとなる。
Therefore, when the incident surface of the color separation prism 6A is inclined with respect to the surface perpendicular to the
ここで、図7(b)に示すように、光がプリズムP内において反射しない場合を例に説明する。プリズムPの幅をb、プリズムPから撮像素子Dまでの距離をcとすると、プリズムPを傾斜させない場合に対する、傾斜させた場合の撮像素子Dに対する入射位置のずれはa・tanθ’+b・tanθで計算される。また、屈折率n’は、以下の式(10)によって表される。なお、A、Bは定数、λは光の波長である。 Here, a case where light is not reflected in the prism P as illustrated in FIG. 7B will be described as an example. When the width of the prism P is b and the distance from the prism P to the image sensor D is c, the deviation of the incident position with respect to the image sensor D when the prism P is not tilted is a · tan θ ′ + b · tan θ. Calculated by The refractive index n ′ is represented by the following formula (10). A and B are constants, and λ is the wavelength of light.
n’=A+B/λ2 ・・・式(10) n ′ = A + B / λ 2 Formula (10)
式(10)に示されるように、屈折率n’は、光の波長λに依存するため、赤色光、緑色光及び青色光とで、プリズムPを傾斜させた場合の入射位置のずれの量が異なる。そこで、色ずれ量算出部10Aaは、図示しない傾斜角度測定部から入力された傾斜角度の情報に基づいて、各々の色の光について、前記の式(10)からずれの量を算出することができる。 As shown in Expression (10), since the refractive index n ′ depends on the wavelength λ of light, the amount of deviation of the incident position when the prism P is inclined with red light, green light, and blue light. Is different. Therefore, the color misregistration amount calculation unit 10Aa can calculate the misregistration amount from the equation (10) for each color light based on the tilt angle information input from the tilt angle measurement unit (not shown). it can.
図6に戻って説明を続ける。ずれ補正部(ずれ補正手段)10Abは、赤色光用撮像素子7A、青色光用撮像素子8A及び緑色光用撮像素子9Aから入力された、赤色光、緑色光及び青色光の映像信号を、色ずれ量算出部10Aaから入力されたずれの量に基づいて補正するものである。ここで補正された三原色の映像信号は、ひずみ補正手段5Aに出力される。
Returning to FIG. 6, the description will be continued. The deviation correction unit (deviation correction means) 10Ab converts the video signals of red light, green light, and blue light input from the red light imaging element 7A, the blue light imaging element 8A, and the green
ひずみ補正手段5Aは、ずれ補正部10Abから入力される映像信号を補正して、色分解プリズム6Aの入射面の傾斜によるひずみを除去した映像信号を生成するものである。ここで、ひずみ補正手段5Aは、色分解プリズム6Aの入射面の傾斜角度に基づいて、赤色光用撮像素子7A、青色光用撮像素子8A及び緑色光用撮像素子9Aの各画素の光路長の差を算出し、その距離に基づいてひずみを補正することができる。なお、このひずみ補正手段5Aは、ひずみ補正手段5に比べて入力される信号を映像信号から三原色の映像信号とし、各々の色の映像信号についてひずみを除去する構成としただけで、機能は同じものである。ここで補正された三原色の映像信号は、外部に出力される。
The
以上のように撮像装置1Aを構成することで、撮像装置1Aは、色分解プリズム6Aの入射面の傾斜角度に応じて、赤色光用撮像素子7A、青色光用撮像素子8A及び緑色光用撮像素子9Aの受光面において、ピントの合う奥行き方向の距離を変えた映像を撮像することができる。また、色ずれ補正手段10Aは、赤色光用撮像素子7A、青色光用撮像素子8A及び緑色光用撮像素子9Aによって撮像した各々の映像信号を補正し、色分解プリズム6Aの入射面を傾斜させたことによって生じるずれを除去することができる。
By configuring the image capturing apparatus 1A as described above, the image capturing apparatus 1A is configured to capture the red light image sensor 7A, the blue light image sensor 8A, and the green light image according to the inclination angle of the incident surface of the color separation prism 6A. On the light receiving surface of the element 9 </ b> A, it is possible to capture an image in which the distance in the in-focus depth direction is changed. Further, the color
なお、色ずれ補正手段10Aは、コンピュータにおいて各手段を各機能プログラムとして実現することも可能であり、各機能プログラムを結合して、色ずれ補正プログラムとして動作させることも可能である。
Note that the color
更に、本発明の撮像装置1は、少なくともレンズ2と、固体撮像素子3と、撮像素子固定ユニット4とを備えていればよい。この撮像装置1から出力される映像は、固体撮像素子3を傾斜させたことによるひずみを含むものとなるが、傾斜角度がわずかであれば、ひずみもわずかとなる。そして、撮像装置1が、ひずみ補正手段5を備えることで、ひずみ補正手段5によってひずみが除去され、更に質の良い映像の映像信号を出力する撮像装置1とすることができる。
Furthermore, the imaging device 1 of the present invention only needs to include at least the
同様に、本発明の撮像装置1Aは、少なくともレンズ2と、色分解プリズム6Aと、赤色光用撮像素子7Aと、青色光用撮像素子8Aと、緑色光用撮像素子9Aと、色分解プリズム固定ユニット(図示せず)とを備えていればよい。この撮像装置1Aから出力される映像は、色分解プリズム6A、赤色光用撮像素子7A、青色光用撮像素子8A及び緑色光用撮像素子9Aを傾斜させたことによる色ずれとひずみとを含むものとなるが、傾斜角度がわずかであれば、色ずれとひずみもわずかとなる。そして、撮像装置1Aが、ひずみ補正手段5と色ずれ補正手段10Aとを備えることで、色ずれ補正手段10Aによって色ずれが除去され、また、ひずみ補正手段5によってひずみが除去されて、更に質の良い映像の三原色の映像信号を生成する撮像装置1Aとすることができる。
Similarly, the imaging apparatus 1A of the present invention includes at least a
1、1A 撮像装置
2 レンズ
3 固体撮像素子(撮像手段)
3a 受光面
4 撮像素子固定ユニット(傾斜手段)
5 ひずみ補正手段
6A 色分解プリズム(色分解手段)
7A 赤色光用撮像素子(撮像手段)
8A 青色光用撮像素子(撮像手段)
9A 緑色光用撮像素子(撮像手段)
10A 色ずれ補正手段
10Aa 色ずれ量算出部(色ずれ量算出手段)
10Ab ずれ補正部(ずれ補正手段)
1,
3a Light-receiving
5 Distortion correction means 6A Color separation prism (color separation means)
7A Image sensor for red light (imaging means)
8A Image sensor for blue light (imaging means)
9A Green light imaging device (imaging means)
10A color misregistration correction means 10Aa color misregistration amount calculation unit (color misregistration amount calculation means)
10 Ab Deviation correction unit (deviation correction means)
Claims (4)
前記被写体からの光を入射して、当該被写体の像を結像するレンズと、
このレンズの光軸上に設置され、当該レンズから出射した光を入射し、赤色光と緑色光と青色光とに分ける色分解手段と、
この色分解手段から出射した各々の光が前記レンズによって結像した前記被写体の像を前記映像信号に変換する撮像手段と、
前記色分解手段の入射面を、前記レンズの光軸に垂直な面に対して傾斜させる傾斜手段とを備えることを特徴とする撮像装置。 An imaging device that images a subject and generates a video signal,
A lens that receives light from the subject and forms an image of the subject;
A color separation means that is installed on the optical axis of the lens and receives light emitted from the lens and separates the light into red light, green light, and blue light;
Imaging means for converting the image of the subject formed by the lens with each light emitted from the color separation means into the video signal;
An image pickup apparatus comprising: tilting means for tilting an incident surface of the color separation means with respect to a plane perpendicular to an optical axis of the lens.
この色分解プリズムの入射面の、前記レンズの光軸に垂直な面に対する傾きに基づいて、当該赤色光と緑色光と青色光との各々の被写体の像のずれの量を算出する色ずれ量算出手段と、
この色ずれ量算出手段によって算出されたずれの量に基づいて、前記赤色光と緑色光と青色光との各々の被写体の像の映像信号を補正し、前記ずれを除去するずれ補正手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The color separation means is a color separation prism;
A color shift amount for calculating a shift amount of the image of each subject of the red light, the green light, and the blue light based on the inclination of the incident surface of the color separation prism with respect to the plane perpendicular to the optical axis of the lens A calculation means;
Based on the amount of deviation calculated by the color deviation amount calculating means, a correction means for correcting the video signal of the subject image of each of the red light, the green light, and the blue light and removing the deviation. The imaging apparatus according to claim 1 , further comprising:
前記色分解プリズムの入射面の傾斜角度に基づいて、前記赤色光撮像素子、前記青色光用撮像素子及び前記緑色光用撮像素子の各画素の光路長の差を算出し、その距離に基づいてひずみを補正するひずみ補正手段をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。Based on the inclination angle of the incident surface of the color separation prism, a difference in optical path length of each pixel of the red light image sensor, the blue light image sensor, and the green light image sensor is calculated, and based on the distance. The imaging apparatus according to claim 2, further comprising a distortion correction unit that corrects the distortion.
前記色分解プリズムの入射面の、前記撮像装置のレンズの光軸に垂直な面に対する傾きと、赤色光、緑色光及び青色光との各々の屈折率とに基づいて、前記赤色光と緑色光と青色光との各々の被写体の像の前記ずれの量を算出する色ずれ量算出手段、
この色ずれ量算出手段によって算出されたずれの量に基づいて、前記撮像装置から入力された、前記赤色光と緑色光と青色光との各々の被写体の像の映像信号を補正し、前記ずれを除去するずれ補正手段として機能させることを特徴とする色ずれ補正プログラム。 Inputs a video signal from the imaging device according to claim 1, further comprising a color separation prism as a color separation means, resulting in an image of the subject is decomposed into red light, green light and blue light by the color separation prism of the imaging device To correct the misalignment, the computer
Based on the inclination of the incident surface of the color separation prism with respect to the surface perpendicular to the optical axis of the lens of the imaging device and the respective refractive indices of red light, green light, and blue light, the red light and green light Color deviation amount calculating means for calculating the amount of deviation of the image of each subject of light and blue light,
Based on the amount of deviation calculated by the color deviation amount calculation means, the video signal of the image of each subject of the red light, green light, and blue light input from the imaging device is corrected, and the deviation is corrected. A color misregistration correction program that functions as misregistration correction means for removing color.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004209774A JP4546781B2 (en) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | Imaging apparatus and color misregistration correction program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004209774A JP4546781B2 (en) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | Imaging apparatus and color misregistration correction program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006030619A JP2006030619A (en) | 2006-02-02 |
JP4546781B2 true JP4546781B2 (en) | 2010-09-15 |
Family
ID=35897046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004209774A Expired - Fee Related JP4546781B2 (en) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | Imaging apparatus and color misregistration correction program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4546781B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101443354B1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-09-29 | 씨엠아이텍주식회사 | Apparatus for capturing iris image |
WO2015157962A1 (en) | 2014-04-17 | 2015-10-22 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | Method and apparatus for adjusting lens mounting flatness in real time |
CN103955109B (en) * | 2014-04-17 | 2017-01-18 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | Method and device for real-time adjustment of lens installation flatness |
US9596419B1 (en) * | 2015-08-21 | 2017-03-14 | Google Inc. | Image capture system with motion compensation |
WO2020004158A1 (en) * | 2018-06-28 | 2020-01-02 | キヤノン株式会社 | Image capture device |
US12047681B2 (en) * | 2021-04-21 | 2024-07-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Image pickup apparatus including tilt driving portion, control method, and memory medium |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03117182A (en) * | 1989-09-29 | 1991-05-17 | Sony Corp | Video camera |
JPH06334912A (en) * | 1993-05-21 | 1994-12-02 | Sharp Corp | Picture input device |
JPH07140373A (en) * | 1993-11-12 | 1995-06-02 | Olympus Optical Co Ltd | Image input device |
JPH07170433A (en) * | 1994-11-07 | 1995-07-04 | Olympus Optical Co Ltd | Camera |
JPH08190113A (en) * | 1995-01-12 | 1996-07-23 | Canon Inc | Camera with swing function |
JPH11190864A (en) * | 1997-12-25 | 1999-07-13 | Canon Inc | Image pickup device provided with swing mechanism, image pickup method and storage medium |
JP2001189847A (en) * | 2000-01-04 | 2001-07-10 | Minolta Co Ltd | Device and method for correcting picture tilt, and recording medium storing picture tilt correcting program |
JP2002325199A (en) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Ricoh Co Ltd | Electronic imaging device |
JP2003075716A (en) * | 2001-09-06 | 2003-03-12 | Nikon Corp | Imaging device |
-
2004
- 2004-07-16 JP JP2004209774A patent/JP4546781B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03117182A (en) * | 1989-09-29 | 1991-05-17 | Sony Corp | Video camera |
JPH06334912A (en) * | 1993-05-21 | 1994-12-02 | Sharp Corp | Picture input device |
JPH07140373A (en) * | 1993-11-12 | 1995-06-02 | Olympus Optical Co Ltd | Image input device |
JPH07170433A (en) * | 1994-11-07 | 1995-07-04 | Olympus Optical Co Ltd | Camera |
JPH08190113A (en) * | 1995-01-12 | 1996-07-23 | Canon Inc | Camera with swing function |
JPH11190864A (en) * | 1997-12-25 | 1999-07-13 | Canon Inc | Image pickup device provided with swing mechanism, image pickup method and storage medium |
JP2001189847A (en) * | 2000-01-04 | 2001-07-10 | Minolta Co Ltd | Device and method for correcting picture tilt, and recording medium storing picture tilt correcting program |
JP2002325199A (en) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Ricoh Co Ltd | Electronic imaging device |
JP2003075716A (en) * | 2001-09-06 | 2003-03-12 | Nikon Corp | Imaging device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006030619A (en) | 2006-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3975395B2 (en) | Camera system | |
JP4946294B2 (en) | Imaging device and imaging apparatus | |
JP6584149B2 (en) | Imaging device | |
KR101395015B1 (en) | Camera, focus detection method and control method | |
JP2009115893A (en) | Image-pickup apparatus | |
JP6187571B2 (en) | Imaging device | |
JP4838557B2 (en) | Zoom lens and imaging apparatus having the same | |
US11297271B2 (en) | Image sensor and image capture apparatus | |
US6822801B2 (en) | Device for determining focused state of taking lens | |
JP6405163B2 (en) | Focus detection apparatus and control method thereof | |
JP4334784B2 (en) | Autofocus device and imaging device using the same | |
JP2005223897A (en) | Imaging device and electronic apparatus with imaging function | |
JP4546781B2 (en) | Imaging apparatus and color misregistration correction program | |
US6833538B2 (en) | Device for determining focused state of taking lens | |
JP2002372661A (en) | Photographic lens | |
JP5409588B2 (en) | Focus adjustment method, focus adjustment program, and imaging apparatus | |
JP5447250B2 (en) | Ranging device and imaging device | |
JPH09274130A (en) | Lens barrel and camera | |
KR20170102755A (en) | Apparatus of autofocusing for light field camera and method thereof | |
JP2003161879A (en) | Imaging optical system and image photographing device using the same | |
JP2008028591A (en) | Image processing method in imaging device, and imaging device | |
JP2003066307A (en) | Method of assembling and inspecting electronic imaging device and apparatus for assembling and inspecting electronic imaging device used therefor | |
JP7504579B2 (en) | Image capture device, image capture device control method and program | |
JP5665402B2 (en) | Imaging system and control method thereof | |
JP5679718B2 (en) | Imaging device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070226 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100309 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100422 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100608 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100702 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130709 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140709 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |