JP2012186829A - 交換レンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】 使用用途、条件、及びカメラ本体の特性に応じて、適切なデータをカメラ本体側に送ることにより、様々な状況に応じた最適な収差補正を行う。
【解決手段】 撮影画像を補正する機能を有するカメラ本体100に着脱可能の交換レンズ1であって、光学系パラメータを検出する手段2、3、4と、カメラ本体100との通信手段とを備え、カメラ本体100から得る情報に応じて収差補正用データを演算手段で値、型式を変換しカメラ本体100に送出する。
【選択図】 図1
【解決手段】 撮影画像を補正する機能を有するカメラ本体100に着脱可能の交換レンズ1であって、光学系パラメータを検出する手段2、3、4と、カメラ本体100との通信手段とを備え、カメラ本体100から得る情報に応じて収差補正用データを演算手段で値、型式を変換しカメラ本体100に送出する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、カメラ本体の型式等に応じて、デジタル収差補正のための適合した収差補正用データをカメラ本体に送出する交換レンズに関するものである。
カラー方式の電子スチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムでは、R(赤)チャンネル、G(緑)チャンネル、B(青)チャンネルの画像を重ね合わせることでカラー画像を再現している。被写体像がレンズを通し撮像素子に結像される際に、レジストレーション誤差やディストーションが発生する。その原因の1つとして、レンズの収差、特に倍率色収差とディストーションが問題となっている。
倍率色収差とディストーションを電気的に補正する手法としては、従来から種々の提案がされており、例えば特許文献1にはレジストレーション誤差つまり各チャンネルの色合わせ誤差を生ずる色成分の画素出力の配置を変更する補正方法が提案されている。
また特許文献2には、交換レンズ方式の電子スチルカメラやビデオカメラのデータ受け渡し手法について、レンズの番号や型式を識別し、レンズの番号や型式に合わせた正確な補正データの読み出しを行うカメラ装置が提案されている。
更に特許文献3には、エクステンダ機能を内蔵したレンズを使用するカメラにおいて、レンズエクステンダの使用時、非使用時において、ディストーション補正量(歪補正量)を変化させるカメラを開示している。
特許文献2、3のように、レンズの種類や使用状況に応じ補正データを変更するシステムでは、光学系の変更に伴って、レンズが送出する補正データを変更するか、或いはカメラ本体が持つ補正データの中から使用する補正データを選択している。しかし、放送用レンズのように1個の交換レンズが複数の異なるカメラ本体に装着される場合や、異なる撮影状況、撮影モードのカメラ本体に装着される場合は想定されていない。
また放送用カメラには、HD(high definition)やSD(standard definition)或いはシネマ用といった要求する解像力が異なる場合がある。一方、図16はカメラ特性AとBの倍率色収差を示しており、異なるモードやカメラの種類によって、同一のレンズを用いても異なる色の特性となる場合がある。従って、放送用撮像システムでは、同じレンズを異なる種類のカメラに装着した場合や、或いは同じ種類のカメラでも異なる撮影状況、或いは異なる撮影モードで撮影した場合を考慮する必要がある。
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消し、様々な状況に応じた最適な収差補正を行い得る交換レンズを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明に係る交換レンズの技術的特徴は、撮影画像を補正する機能を有するカメラ本体に着脱可能の交換レンズであって、光学系パラメータを検出する手段と、前記カメラ本体との通信手段とを備え、前記カメラ本体から得る情報に応じて前記光学系パラメータにおける収差補正用データを前記カメラ本体に送出することにある。
本発明に係る交換レンズによれば、状況に応じて適切なデータを、交換レンズからカメラ本体に送信することが出来るため、カメラ側で収差の小さな鮮明な画像を得ることができる。
本実施例の交換レンズ(特に放送機器用交換レンズ、撮影光学系)では、同じレンズを、異なる種類のカメラに装着する場合や、異なる撮影状況(異なる光源の)下、異なる撮影モードで撮影する(同一の)カメラに装着する場合を考慮する必要がある。本実施例においては、同じ交換レンズを異なる種類のカメラに装着する場合や、異なる撮影状況、或いは異なる撮影モードで撮影するカメラに装着する場合に、考慮すべき倍率色収差の量(大きさ)が変化する点を課題としている。言い方を変えると、本実施例の交換レンズは、上記のように異なる撮影環境(異なる種類のカメラ、異なる撮影状況、異なる撮影モード)のカメラに装着する場合に、交換レンズからカメラ本体側に送信する交換レンズに関するデータを変えている。尚、本実施例においては、カメラ本体は、撮影レンズ(交換レンズ)から受けた撮影光を赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光に分解する色分解光学系(プリズム)と、それぞれの色光に対応する撮像素子を有している(不図示)。本実施例において倍率色収差が発生すると、それぞれの撮像素子上に形成される画像の大きさ、歪み方、歪み量が異なってしまい、3色の画像を合成してカラー画像を作成する際に色がにじんで見えてしまうことがある。本実施例においては、このように倍率色収差が発生するような状況においても、色にじみの無い(少ない)カラー画像を得るために、デジタルに(画像処理で)画像を補正(修正)する。このデジタルに画像を補正するために必要な適切なデータ(倍率色収差に関するデータ、各色光ごとのディストーションに関するデータ)を、交換レンズ側からカメラ本体に送信する。
尚、本実施例において、交換レンズに関するデータとは、倍率色収差(その他の収差)に関するデータ(特に波長に依存して変化する収差に関するデータ)、または、その収差の補正用のデータ等である。また、異なる種類のカメラとは、前述したようなHD用のカメラや、SD用のカメラ等のように解像度が異なるカメラや、製造メーカが異なり受信可能な信号の種類(データの形式)が異なるカメラ等のことである。また、異なる撮影状況とは、太陽光の下での撮影(屋外撮影)、電灯光の下での撮影(屋内撮影)、暗がりの下での撮影(夜景撮影)、サチュレーション(信号の飽和)が発生するような状況のことである。つまり、撮影状況とは、被写体を照明する光の分光強度(輝度分布)のことであり、本実施例ではその分光強度を、撮像素子、AF用センサやその他の輝度センサーに入射する光に基づいて検出している(判断している)。また、異なる撮影モードとは、前述のように、屋内撮影モード、屋外撮影モード、夜景撮影モード、サチュレーションが発生する状況下での撮影モード(サチュレーションの発生を防ぐための撮影モード)等を指している。
また、カメラ本体の種類、撮影状況、撮影モード等は、カメラ本体との信号の授受を通じて(通信して)判断しても良いし、交換レンズ本体に設けられたセンサーの検出結果に基づいて判断しても良いし、撮影者の手動入力に基づいて判断しても良い。ここで言うセンサーとは、例えば撮影状況を判断するための輝度センサーであって、本来は被写体を照明する光源から発する光を検出する(被写体、又はその近傍に設けた輝度センサーを用いて光のスペクトルを検出する)ことが望ましい。しかしながら、実際に被写体又はその近傍に輝度センサーを配置することは難しいため、輝度センサーを交換レンズ(の外装)に設けても良いし、またカメラ本体(の外装)に設けても良いし、或いは光学系内の撮影光の一部が入射する位置に設けても良い。勿論、後述する実施例7のように、撮像素子101、60で受光している撮影光の輝度分布(分光強度)に基づいて、撮影状況を判断しても構わない。
本実施例の交換レンズは、カメラ本体から受信したデータ、交換レンズに設けられた検出器(センサー)による検出結果、交換レンズに入力された入力信号のうち少なくとも1つに基づいて、交換レンズからカメラ本体に送信するデータを変更する。ここで、撮影環境に関する情報を受信したり、撮影環境(被写体を照明する光源の分光強度、撮影モード、カメラの種類)を識別したり、交換レンズからカメラ本体にデータを送信したりする機能は、交換レンズ内の同じ演算回路(CPU)が担う。但し、これらの機能(受信部としての機能、撮影環境識別部としての機能、送信部としての機能)を別々の演算回路で担っても良い。尚、この受信部は、カメラ本体側から様々な情報を受信しても構わないし、交換レンズに配置されたセンサー(AF用受光センサー、交換レンズ外装部に設けられた輝度センサー等の光検出器、光を受ける受光センサー)の検出信号を受信しても構わない。
以上のように構成することによって、使用されるカメラ、或いは使用される環境(撮影状況)、撮影モード等に応じて適切なデータ(収差補正用データ)をカメラ本体側に送ることができ、適切な収差補正を行い、高品質な画像を得ることができる。尚、ここで言う収差補正用データとは、各色の画像(具体的には、赤緑青の画像)が、互いに異なる収差の影響を受けて歪んでいる際に、それらの歪みをデジタルに(画像処理で)補正(修正)するために用いられるデータのことである。つまり、各色の画像がどのようにどれだけ歪んでいるか、を示す(又はそれに関する)データである。
上記記載した内容、及び以下に具体的に示す内容からも分かるように、本実施例では撮影環境が異なる場合には、交換レンズからカメラ本体に送信される収差補正用データも必然的に異なる。勿論、異なる撮影環境であっても同じ収差補正用データを送信する場合もありえるが、それは例外的である。
以下に、本実施例の具体的な例を、図1〜図22を用いて詳細に説明する。
図1は実施例1の撮影装置の構成図を示し、交換レンズ1はカメラ本体100に着脱可能にされている。交換レンズ1は、光軸上にフォーカスレンズ(フォーカスレンズユニット)2、ズームレンズ(ズームレンズユニット、変倍レンズユニット)3、絞り(光量調節ユニット)4を備えている。フォーカスレンズ2、ズームレンズ3、絞り4のそれぞれの位置は、フォーカス位置検出装置11、ズーム位置検出装置12、絞り位置検出装置13により検出するようにされている。尚、後述する光学系パラメータとは、フォーカスレンズ2、ズームレンズ3の現在の位置に関する情報、及び焦点距離に関する情報、絞り4の絞り値(絞りの開放度、開口径を表す値)等のうち少なくとも1つを含んでいれば良い。尚、これらの構成要素は、被写体側(物体側)から被写体像を形成する撮像素子101に向かって、このフォーカスレンズ2、ズームレンズ3、絞り4の順に配置されていることが望ましいが、順番が異なっていても構わない。
これらの位置検出装置11〜13の出力は、CPU等から成る演算回路20内の光学系パラメータ取得部21に接続され、光学系パラメータ取得部21の出力はカメラ本体識別部22に接続されている。カメラ本体識別部22は特性データ受信部23、送出型式変換部24、演算回路20外の補正データメモリ25と接続されている。
また、特性データ受信部23はカメラ本体100側と接続され、更に送出型式変換部24は補正データ送信部26を介してカメラ本体100側と接続されている。補正データメモリ25は光学系のRGBにおけるディストーション補正用データを記憶している。
カメラ本体100において、交換レンズ1のフォーカスレンズ2等を経た被写体の像側に撮像素子101が設けられ、撮像素子101の出力はCPU等から成る演算回路102内の補正座標算出部103に接続されている。補正座標算出部103の出力は交換レンズ1からの補正データを受信する補正データ受信部104とデータ補間処理部105に接続されている。更に、データ補間処理部105の出力は演算回路102外の信号出力手段106に接続され、更に信号出力手段106の出力はカメラ本体100外の記録媒体107に接続されている。
また、演算回路102内の交換レンズ1に特性データを送信する特性データ送信部108には、演算回路102外の特性データメモリ109が接続されており、特性データメモリ109はカメラ本体100の特性データを記憶している。なお、記録媒体107はカメラ本体100の外部にあるが、内部に設けていてもよい。
図2は図1で示される交換レンズ1を有するカメラ本体100が、撮影画像を補正する処理フローチャート図である。先ず、交換レンズ1の電源を投入し、初期化を行う(ステップS10)。初期化が終了すると同時に、フォーカスレンズ2、ズームレンズ3、絞り4の光学系パラメータを、それぞれの位置検出装置11〜13が光学系パラメータ取得部21に送る。光学系パラメータ取得部21が受け取った情報はカメラ本体識別部22に送られ、光学系の初期状態を把握しておく(ステップS20)。
次に、交換レンズ1がカメラ本体100を呼び出し、応答があれば通信が確立し以降の処理に進んでゆくが、数回の呼び出しに回答が無い場合には、カメラ本体100が通信できない型式であると判断し、以降の処理を中止する(ステップS30)。通信確立の確認と同時に、カメラ本体100の特性データメモリ109から、特性データ送信部108が特性データを読み込み、交換レンズ1に伝送する。このデータを交換レンズ1の特性データ受信部23が受け取り、カメラ本体識別部22に送る(ステップS40)。
カメラ本体識別部22は特性データを基にカメラ本体100の型式を識別する(ステップS50、S60)。型式が登録されている型式A又は型式Bに当て嵌まる場合に、それぞれの型式のデータに対し、ステップS20で取得済みの光学系パラメータに一致するデータ、又は近傍のデータを補正データメモリ25から読み込む(ステップS51、S61)。
このとき、登録型式にない場合は、設計値のデータをそのまま適用する(ステップS62)。ステップS51、S61、S62で読み込まれたデータは送出型式変換部24に送られ、カメラ本体100の型式毎にデータの型式と転送時の型式を変換する。そして、変換後のデータは補正データ送信部26を介し、カメラ本体100の補正データ受信部104に伝送する(ステップS90)。
一方、カメラ本体100が撮影している被写体像は、フォーカスレンズ2等の光学系を経て撮像素子101に結像し、画像データとして出力され、補正座標算出部103に送られる(ステップS100)。補正座標算出部103では、補正データ受信部104から補正データを受け取り、撮像素子101から送られた画像データはRGBのチャンネル毎に位置データと輝度データに分けられる。そして、補正データと各チャンネルの位置データを用いて、RGBそれぞれの座標データ補正値を算出する(ステップS110)。その際に、補正後の位置座標は一部は重なり一部に空白が生ずるため、データ補間処理部105で補間処理を行う(ステップS120)。データ補間後の画像データは信号出力手段106に送られ、記録媒体107に書き込む(ステップS130)。或いは、リアルタイムで映像化する場合には、信号出力手段106から直接に映像が出力される。
なお、上述のステップS20〜S130の処理は画像ごとになされるので、1フレームごとにステップS20〜S130を繰り返すことになる。なお、中間の通信確立、カメラ本体100の種類の確認は毎回行わずに、適宜に省略することもできる。
図3はステップS51、S61、S62で使用される補正データメモリ25における補正データの記憶方法の一例を示しており、データをテーブルとして記憶している。テーブルは或るフォーカスレンズ2の位置f、絞り4の位置iにおけるズームと像高の変化に対するGチャンネルのディストーション補正量を示している。
縦軸はズーム方向であり、上側が広角方向、下側が望遠方向を示し、横軸は光軸からの像高を示し、左側が光軸近傍、右側にゆくにつれて光軸から離れてゆく。
そのため、最低でもRチャンネル・Bチャンネル用に同様のテーブルを更に2つ用意する必要があり、フォーカス方向(至近〜無限)と絞り方向(開放〜クローズ)に複数データを持つ場合には、その分のテーブルも持つことになる。ディストーションの補正量は一般に画界に対し最大12%程度であり、HDの解像度を1920・1080画素とすると、補正量は130画素強となるため、通常では2バイトのデータでテーブルを構成すると適正な補正が可能である。
図4も図3と同様にステップS51、S61、S62で使用される補正データの記憶方法の一例を示しており、データを係数として記憶している。像高方向のディストーション補正量を2つ1組の係数で示しており、縦軸はズーム方向を示し、この1つのテーブルでRGB全てのチャンネルのズーム・像高方向の補正量を得ることができる。
この図4では、像高方向の補正量を2次関数で表した係数を持っており、下記の式(1)のA〜Fを用いて、任意の像高hにおけるRGB各チャンネルにおける補正量ΔR、ΔG、ΔBを算出することができる。
これら2つの型式のテーブルは相互に変換可能であり、図3の型式から図4の型式に変換するためには、図3の像高方向のテーブルを用い、最小二乗法等を使ってフィッティングを行い、式(1)で示すような2つの係数に変換することができる。一方、図4の型式から図3の型式に変換するためには、式(1)に像高hを入力することで、補正量に変換することができる。
従って、何れか1つの種類のテーブルを持ち、交換レンズ1内に型式を変換するための演算回路20を備えていれば、カメラ本体100が何れの型式のデータを要求しても対応することが可能となる。図1では、演算回路20の送出型式変換部24がこの役割を果している。
また、カメラ本体100毎に転送型式も異なる場合が考えられるため、例えばRS−232Cのような一般的な型式以外にも、カメラ本体100特有のフォーマットに対応した転送型式にデータを変換する必要がある。図1ではこの転送型式変換も、上記のデータ型式変更と同時に送出型式変換部24において行う。
図4のテーブルについては、像高方向だけではなく、ズーム方向のデータも1つの式で表す方法も考えられ、例えば式(2)のように、任意の像高hと任意のズームzを用いて表すことも可能である。
この場合には、ズーム方向に相当するテーブルデータを持つ必要がなくなるので、テーブルのデータ数の更なる削減が可能であるが、演算時間は増大する。
なお、図3では倍率色収差の変動が比較的大きいズーム・像高方向により1つのテーブルとしているが、データ量が過剰で補正過剰となる場合には、像高方向のデータの削減をして、処理速度の向上を図ることが可能となる。光学系の種類によっては、フォーカス・絞り方向でテーブル化しても支障はない。また、図4では2次関数を用いたが、より高次の関数を用いて表現することで、より精度の高い補正値を求めることが可能である。
図5は実施例2の構成図を示し、図1と同じ符号は同じ部材を示している。光軸上にはエクステンダレンズ5が挿脱自在に付加され、このエクステンダレンズ5の挿脱を検出するエクステンダ挿脱検出装置14が設けられ、このエクステンダ挿脱検出装置14の出力は光学系パラメータ取得部21に接続されている。
光学系パラメータ取得部21の出力はSD・HD識別部31に接続され、SD・HD識別部31の出力は特性データ受信部23、2→1バイト変換部42、線形近似処理部43に接続され、線形近似処理部43の出力は送出型式変換部24に接続されている。
また、カメラ本体100においては、特性データ送信部108に、カメラ本体100がSD対応かHD対応かを記憶しているSD・HDメモリ111が接続されている。
図6は実施例2の処理フローチャート図である。先ず、交換レンズ1の電源投入時に初期化を行う(ステップS10)。初期化の終了と同時に、各検出装置11〜14からフォーカスレンズ2、ズームレンズ3、絞り4位置及びエクステンダレンズ5の挿脱のパラメータを光学系パラメータ取得部21が取得する(ステップS21)。
次に、交換レンズ1がカメラ本体100を呼び出し、応答があり通信が確立すれば(ステップS30)、カメラ本体100がSD対応か或いはHD対応かを、SD・HDメモリ111から特性データ送信部108が読み込み、交換レンズ1に伝送する。交換レンズ1の特性データ受信部23はデータを受け取り、SD・HD識別部41に送る(ステップS40)。
SD・HD識別部41は受信したデータからカメラ本体100がSD対応なのかHD対応なのか識別する(ステップS55)。カメラ本体100がSDであれば、HDと比較し許容錯乱円は約2倍となる。従って、ステップS21で取得済みの光学系パラメータに一致又は近傍の補正データの中から、SDの画素サイズ10μmの分解能に対し充分に補正可能なピッチに像高方向のデータを間引いて、補正データメモリ25から読み込む(ステップS56)。読み込まれたデータは2→1バイト変換部42に送られ、1/256にデータ圧縮(小数点以下は切り捨て)した後に、送出型式変換部24に送られる(ステップS57)。
一方、HD対応であれば、SDと比較し画素サイズ5μmの高い分解能を持ちSDと比較し許容錯乱円も約半分と小さくなる。従って、ステップS20で取得済みの光学系パラメータと一致又は近傍の補正データに対し全ての像高におけるデータを読み込む(ステップS66)。なお、SDかHDの判別ができない場合も、HD対応と同様に全ての像高データを読み込む。読み込まれたデータは線形近似処理部43に送られ、線形近似処理をされた後に、送出型式変換部24に送られる(ステップS67)。
送出型式変換部24に送られたデータは、カメラ本体100が要求するデータ型式に変更され、補正データ送信部26を介し補正データ受信部104に伝送される(ステップS90)。
カメラ本体100内における処理ステップS100〜S130は、図2のフローチャート図と同じである。
図7はステップS67における線形近似処理の説明図であり、図3に示すデータの一部を示している。光学系パラメータ取得部21が取得した光学系パラメータのズーム・像高位置は☆を示しており、テーブルの中に適合するデータがなかった場合に、近傍のa、b、c、dの4つの値を使用し、線形近似から☆の値を算出する。
先ず、必要な精度を充分満たすために必要な各データ間の分割数を予め決めておき、仮にズーム方向にはn個、像高方向にはm個に分割する必要があった場合を考える。☆の値を算出する前段階として、☆が像高方向ではk番目であるため、a〜cをn個に分割したk番目のデータ○と、b〜dをn個に分割したk番目のデータ△を算出する。計算式は下記の式(3)、式(4)に示す通りである。
次に、☆はズーム方向ではl番目であるため、○〜△をm個に分割したl番目のデータを算出すると☆の値が求まる。計算式は次の式(5)に示す通りである。
図8は図6のステップS67の線形近似処理の説明図であるが、図7に示すように1つのテーブル内のデータ間ではなく、各テーブル間のデータについての考え方を示している。この考え方はフォーカス、絞り共に同様である。
光学系パラメータ取得部21が取得した光学系パラメータの位置は☆を示しており、適合するテーブルがなかった場合に、近傍のAテーブルとBテーブルを使用し、線形近似から☆の値を算出する。☆のズーム・像高に対応するAテーブルにおけるズーム・像高位置は×であり、Bテーブルにおけるズーム・像高位置は●であるとすると、×と●を使用し線形近似から☆を算出することが可能である。
必要な精度を充分に満たす各テーブル間の分割枚数が仮にn個必要であり、☆を含むテーブルがk番目であった場合の☆を算出する計算式は、次の式(6)に示す通りである。
この式(6)によりズーム・像高に加え、フォーカス又は絞りの何れか一方の情報を含む3つのパラメータにおける値を算出することが可能である。この手法を用いて、フォーカス又は絞りに対し繰り返し同様の計算をすることで、4つの全てのパラメータを満たす値を算出することが可能である。
なお、線形近似処理は必須ではないので、必要な精度を保証するためにデータ分割数やテーブルの枚数を増加した場合は、メモリの容量はより多く必要であるが計算処理が少なくて済むため、場合に応じて線形近似処理を省略してもよい。なお、実施例2では線形近似処理を交換レンズ1内で行っているが、カメラ本体100で行っても同様の効果が得られる。
図9は実施例3の構成図であり、図1、図5と同じ符号は同じ部材を示している。フォーカス位置検出装置11、ズーム位置検出装置12、絞り位置検出装置13の位置を取得する光学系パラメータ取得部21の出力はモード識別部51に接続されている。そして、モード識別部51にはスイッチ等から成るモード切換装置52の出力が接続されている。そして、特性データ受信部23は省略されており、カメラ本体100においても特性データ送信部108は省略されている。
図10は実施例3の処理フローチャート図である。ステップS10〜S30までは図2のフローチャート図の場合と同じである。ステップS30での通信確立後に、モード識別部51はモード切換装置52で設定されているモード情報を読み込み、現在のモードを確認する(ステップS41)。最初に、高精細モードか否かの判断を行い(ステップS70)、高精細モードであると判断された場合には、ステップS20で取得済みの光学系パラメータに一致又は近傍の補正データを読み込む(ステップS74)。
高精細モードではない場合は、ステップS20で取得済みの光学系パラメータと一致又は近傍の値において、像高成分のデータを間引いて読み込む(ステップS71)。次に、線形近似の有無を判断する(ステップS72)。線形近似をする場合には、読み込まれたデータは線形近似処理部43に送られ、線形近似処理を行う(ステップS75)。
次に、データ圧縮の有無を判断する(ステップS73)。データ圧縮する場合には、データは2→1バイト変換部42に送られ、1/256に圧縮(小数点以下切り捨て)する(ステップS76)。これらの線形近似処理、又はデータ圧縮を行ったものは、処理を加えた後に送出型式変換部24へ送られる。これらの処理を行わない場合には、線形近似処理部43又は2→1バイト変換部42を通過せずに送出型式変換部24に送られる。そして、転送用のデータ型式に変換された後に、補正データ送信部26を介し、補正データ受信部104に伝送される(ステップS90)。
また、カメラ本体100におけるステップS100〜S130の処理は図2のフローチャート図と同様である。
図11は実施例4の構成図であり、図1、図5、図9と同一の符号は同じ部材を示している。モード識別部51にはモード受信部61が接続され、モード受信部61はカメラ本体100のモード送信部121と接続されている。そして、カメラ本体100のモード送信部121にはモード切換装置122が接続されている。
図12は実施例4の処理フローチャート図であり、ステップS10〜S30は図2のフローチャート図と同様である。ステップS30における通信確立後に、カメラ本体100ではモード送信部121がモード切換装置122で設定したモード切換要求を読み込み、交換レンズ1のモード受信部61を介してモード識別部51に送られ、現在のモードを確認する(ステップS41)。ステップS70〜S90は図10のフローチャート図と同様である。
カメラ本体100が撮影している被写体像は、光学系を通し撮像素子101に結像し、画像データとして出力され、補正座標算出部103に送られる(ステップS100)。補正座標算出部103では補正データ受信部104から補正データを受け取り、撮像素子101から送られた画像データはRGBのチャンネル毎に位置データと輝度データに分けられる。そして、補正データと各チャンネルの位置データを用いて、RGBそれぞれの座標データ補正値を算出する。このとき補正データが倍率色収差のデータであるため、各補正値はGチャンネルに対する相対値として表されている。従って、Rチャンネル・Bチャンネルの位置座標は、Gチャンネル画像の位置データに対する相対値として補正する(ステップS110)。そして、データ補間処理部105で補間処理を行う(ステップS120)。
データ補間後の画像データは信号出力手段106に送られ、信号出力手段106が記録媒体107に信号を伝送し記録媒体107に書き込む(ステップS130)。
図13は実施例5の構成図であり、図9の実施例3と同一の符号は同じ部材を示している。モード識別部51と2→1バイト変換部42の間に倍率色収差抽出部71が介在されている。
図14に示すように、倍率色収差とディストーションは補正すべきオーダが異なるため、ディストーションを補正するためには、実施例2で前述したようにHDであれば通常2バイトのデータが必要と考えられる。一方、倍率色収差は一般に最大30μm程度あり、HDの解像度1920・1080画素であることを考えても補正量は6画素程度にしかならず、1バイトのデータで充分である。このことを利用し、データ量の削減のために、モード切換装置52に倍率色収差とディストーションを切り分けて処理をするモード切換機能を設けている。
モード切換装置52からモード識別部51に上記の処理方法が伝えられ、処理手法を判断する。一方、フォーカス、ズーム、絞りの光学系パラメータを、それぞれの位置検出装置11〜13が光学系パラメータ取得部21に送り、光学系の初期状態を把握しておく。
この光学系パラメータ数値を踏まえ、光学系パラメータにおける所望のデータをモード識別部51が読み込む。そして、倍率色収差のみ補正する場合には、倍率色収差抽出部71に送られ、下記の式(7)によりΔR’、ΔB’に変換される。
そして、このデータは補正精度に対しピッチが過剰であるため、2→1バイト変換部42にデータを送りデータ圧縮を行う。データ量を少なくするために、Gチャンネルのディストーションに対するRチャンネル・Bチャンネルの倍率色収差という型式で、カメラ本体100にデータを送る場合も考えられる。その際には、Gチャンネルのデータは通常通り送られるのに対し、Rチャンネル・Bチャンネルのデータに対しては、前述と同様に抽出されデータ圧縮を行った後にカメラ本体100に送られる。カメラ本体100に送る際には、実施例1〜3と同様に送出型式変換部24で転送用のデータ型式に変換し、補正データ送信部26から補正データ受信部104にデータが伝送される。
Rチャンネル・Bチャンネルの倍率色収差は、Gチャンネルのディストーションに対するRチャンネル・Bチャンネルのディストーションの差分値とも考えられる。従って、ディストーション量のみを持つ場合。全色をディストーション量として持つ場合。Gチャンネルのディストーション量とGチャンネルに対するRチャンネル・Bチャンネルの倍率色収差量として持つ場合。そして、Rチャンネル・Bチャンネルの倍率色収差のみ持つ場合の4種類を想定している。
図15は実施例5の処理フローチャート図である。ステップS10〜S41は図10のフローチャート図と同様である。
最初に、倍率色収差のみ補正するモードであるか否か判断する(ステップS80)。倍率色収差のみ補正するモードである場合には、ステップS20で取得済みの光学系パラメータに一致又は近傍の補正データを読み込む(ステップS83)。倍率色収差抽出部71でGチャンネルに対するRチャンネル・Bチャンネルの差分値を算出し(ステップS84)、2→1バイト変換部42でデータ圧縮され、送出型式変換部24に送られる(ステップS85)。
倍率色収差だけではなくディストーションも補正するモードである場合には、上記と同様に、先ずステップS20で取得済みの光学系パラメータに一致又は近傍の補正データを読み込む(ステップS81)。次に、データを圧縮するために倍率色収差のみ圧縮するか否かの判断をする(ステップS82)。倍率色収差のみ圧縮する場合には、倍率色収差抽出部71でRチャンネル・BチャンネルをGチャンネルディストーションとの差として抽出する(ステップS84)。Rチャンネル・Bチャンネルは2→1バイト変換部42でデータ圧縮し送出型式変換部24に送る(ステップS85)。このとき、Gチャンネルは倍率色収差抽出部71や2→1バイト変換部42を通さずに、送出型式変換部24に直接送る。
そして、何れの処理も行わないモードである場合には、Rチャンネル・Gチャンネル・Bチャンネルの全ての成分について、倍率色収差抽出部71や2→1バイト変換部42を通さずに、送出型式変換部24に直接送る。送出型式変換部24に送られたデータは、転送用のデータ型式に変換された後に、補正データ送信部26を介して補正データ受信部104に伝送される(ステップS90)。
また、ステップS100〜S130の処理は図12のフローチャート図と同様である。
実施例6について説明する。本実施例6における撮影状況の差異とは、被写体を照明する光源から発する光の分光強度(輝度分布)の差異である。実際に検出(測定)するのは、撮影装置又は撮影用の交換レンズに設けられたセンサーに入射する光の分光強度(輝度分布)であり、その検出結果の差異が撮影状況の差異である。
その具体例を図17に示す。図17中、「3200K」は電灯光(色温度が3200K)の輝度分布を、「5600K」は太陽光(色温度が5600K)の輝度分布を、「蛍光灯」は蛍光灯の輝度分布を示している。ここで、太陽光(色温度5600K)は、他の光源に対して相対的に平らなスペクトルを持っているが、電灯光(色温度3200K)は、長波長側に向かうにつれて分光強度が高くなるようなスペクトルを持っている。従って、太陽光の下で撮影する場合の各色(赤緑青等)の中心波長(重心波長)と比べて、電灯光の下で撮影する場合の各色の中心波長(重心波長)がシフトしてしまうため、太陽光の下での撮影と比較して倍率色収差の画像に与える影響が変化する。また、蛍光灯のように、極端に分光強度が高いピークを持つような輝線スペクトルを持つ光の下での撮影の場合は、そのピークを含む色光の中心波長(重心波長)がシフトするため、太陽光の下での撮影と比較して倍率色収差の画像に与える影響が変化する。
この他、倍率色変化が画像に与える影響が変化する場合としては以下のような場合が想定される。
交換レンズ内に赤外光や紫外光を遮光する(撮像素子に入射しないようにする)ための光学素子(フィルタやプリズム等)の特性が変わると、赤色光、青色光の波長領域が変化する。つまり、赤外光や紫外光を遮光するための光学素子の特性によってそれぞれの色光の波長領域が変化するため、結果としてそれぞれの色光の中心波長(重心波長)が変化する。赤色光、青色光の波長領域が変化すれば、それぞれの色光の中心波長(重心波長)が変化し、その結果倍率色収差の画像に与える影響が変化する。また、交換レンズを通り抜けた撮影光を赤色光、緑色光、青色光に色分解する色分解光学系(色分解プリズム等)を有する撮像装置に交換レンズを装着する場合を想定する。この色分解光学系の特性が変化すれば、それぞれの色光の波長領域が変化する。それぞれの色光の波長領域が変化すれば、それぞれの色光の中心波長(重心波長)が変化し、この結果、倍率色収差の画像に与える影響が変化する。
ここで、倍率色収差の画像に与える影響が変化する、とは、例えば太陽光の下での撮影においては、倍率色収差は出るものの画質にあまり悪影響を及ぼさなかった波長領域の光が、画像に与える影響が大きくなる、と言うことである。例えば、撮影状況(被写体に照射される光の分光強度)が変わって前述の波長領域の分光強度が非常に高くなったため、その倍率色収差による悪影響が見えてしまう場合がある。このような状況のことを、倍率色収差の画像に与える影響の変化、と称している。これは、例えば夜景撮影時の水銀灯照明の映り込み等において顕著に現れる。
図18に、前述の電灯光、太陽光、蛍光灯の光で被写体を照明した場合の、補正すべき倍率色収差の量を示す。このように、互いに異なる撮影状況(互いに異なる光源下での撮影を行う状況)においては、互いに異なる量の倍率色収差を補正することにより、異なる撮影状況であってもほぼ同じ品質の画像を得ることができる。
図19は実施例6の構成図であり、図1、図5、図11、図13と同じ符号は同じ部材を示している。フォーカス(Focus)位置検出装置11、ズーム(Zoom)位置検出装置12、絞り(Iris)位置検出装置13の位置を取得する光学系パラメータ取得部21の出力は撮影環境識別部81に接続されている。そして、撮影環境識別部81にはスイッチ等から成る撮影環境設定装置82の出力が接続されており、撮影者等により行われた撮影環境の設定の入力に基づいて撮影環境の識別(判別、判断)を行う。本実施例では撮影環境設定装置82が交換レンズ1に備わっているが、カメラ本体100に備わっていても同様の効果がある。尚、ここで言う撮影環境とは、前述した通り、撮影状況の他に撮影モードやカメラの種類等を含んでいても構わない。
図20は実施例6の処理フローチャート図である。ステップS10〜S30までは図2のフローチャート図の場合と同じである。ステップS30での通信確立後に、撮影環境識別部81は撮影環境設定装置82で設定されている撮影環境情報を読み込み、現在の撮影環境を確認する(ステップS42)。
そして、ステップS140〜142の手順に基づいて、撮影環境がどのような環境であるのか判断する。ここで、撮影環境は、屋内、屋外、夜間の屋外(夜景)、サチュレーション(信号の飽和状態)が発生する環境の何れかに識別する手順を記載したが、これら以外の撮影環境を加えて撮影環境の識別を行っても構わない。
次に、それぞれの撮影環境に応じた適切な補正データ(倍率色収差補正用のデータ)を補正データメモリ25から読み込む(S150〜153)。
次に、送出型式変換部24にて前述の補正データを転送用のデータ型式に変換した後に、補正データ送信部26を介し、補正データ受信部104に伝送する(ステップS90)。
カメラ本体100におけるステップS100〜S130の処理は、図2のフローチャート図と同様である。
図21は実施例7の構成図であり、図1、図5、図11、図13、図19、図21と同じ符号は同じ部材を示している。撮像素子101から映像信号の輝度情報(分光強度)を取得する輝度情報取得部131、輝度情報に基づき画面内のサチュレーション領域を算出する飽和領域算出部132及び輝度情報に基づき色温度を算出する色温度算出部133が新たに備わっている。そして、それらの(撮影環境に関する)情報をカメラ本体100から交換レンズ1へ伝送する撮影環境送信部134、カメラ本体100から交換レンズ1が(撮影環境に関する)情報を受け取る撮影環境受信部83が設けられている。
図21は実施例7の処理フローチャート図である。ステップS10〜S30までは図2のフローチャート図の場合と同じである。ステップS30での通信確立後に、カメラ本体100では撮像素子101の映像信号から輝度情報取得部131が輝度情報を抽出する(ステップS43)。輝度情報は飽和領域算出部132と色温度算出部133に送られ、輝度が飽和している画素と、撮影環境の色温度を各々算出し、情報を撮影環境送信部134と撮影環境受信部83を介し、撮影環境識別部81へ送る(ステップS43)。
撮影環境識別部81では、先ず撮影環境下における色温度情報を下に昼光用または電灯光用の補正データを補正データメモリ25から読み込む(ステップS143〜145)。次に各画素の輝度の飽和情報を下に飽和している画素に対しては更に補正データメモリ25からサチュレーション用補正データを読み込む(ステップS154、155)。
そして、送出型式変換部24にて転送用のデータ型式に変換された後に、補正データ送信部26を介し、補正データ受信部104に伝送される(ステップS90)。
そして、送出型式変換部24にて転送用のデータ型式に変換された後に、補正データ送信部26を介し、補正データ受信部104に伝送される(ステップS90)。
カメラ本体100におけるステップS100〜S130の処理は図2のフローチャート図と同様である。
本実施例7においては、撮影環境識別部81は、撮像素子101への入力信号(撮像素子101に入射する撮影光)を用いて、撮影環境の識別を行っていたがその限りではない。例えば、撮像素子101とは別に設けた測定機(輝度センサー、照度計等)を用いて撮影環境の識別を行っても構わない。その測定機は、カメラ本体100または交換レンズ1に設けたり、或いは撮影光の一部を分岐してその分岐した光を受けるように配置したりしても良いし、AF(自動焦点調節)に用いる測定機(輝度センサー)を兼ねても良い。
本実施例は、交換レンズについて説明を行ったがこの限りでは無く、上述の実施例に基づく交換レンズ(撮影レンズ)と、その交換レンズからの撮影光を受光する撮像素子を持つ撮像装置にも適用可能である。
以上の説明では、本発明の好ましい実施例について述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
1 交換レンズ
2 フォーカスレンズ
3 ズームレンズ
4 絞り
5 エクステンダレンズ
11 フォーカス位置検出装置
12 ズーム位置検出装置
13 絞り位置検出装置
14 エクステンダ挿脱検出装置
20 演算回路
21 光学系パラメータ取得部
22 カメラ本体識別部
23 特性データ受信部
24 送出型式変換部
25 補正データメモリ
26 補正データ送信部
31 SD・HD識別部
42 2→1バイト変換部
43 線形近似処理部
51 モード識別部
52 モード切換装置
61 モード受信部
71 倍率色収差抽出部
81 撮影環境識別部
82 撮影環境設定装置
83 撮影環境受信部
100 カメラ本体
101 撮像素子
102 演算回路
103 補正座標算出部
104 補正データ受信部
105 データ補間処理部
106 信号出力手段
107 記録媒体
108 特性データ送信部
109 特性データメモリ
111 SD・HDメモリ
121 モード送信部
122 モード切換装置
131 輝度情報取得部
132 色温度算出部
133 飽和領域算出部
134 撮影環境送信部
2 フォーカスレンズ
3 ズームレンズ
4 絞り
5 エクステンダレンズ
11 フォーカス位置検出装置
12 ズーム位置検出装置
13 絞り位置検出装置
14 エクステンダ挿脱検出装置
20 演算回路
21 光学系パラメータ取得部
22 カメラ本体識別部
23 特性データ受信部
24 送出型式変換部
25 補正データメモリ
26 補正データ送信部
31 SD・HD識別部
42 2→1バイト変換部
43 線形近似処理部
51 モード識別部
52 モード切換装置
61 モード受信部
71 倍率色収差抽出部
81 撮影環境識別部
82 撮影環境設定装置
83 撮影環境受信部
100 カメラ本体
101 撮像素子
102 演算回路
103 補正座標算出部
104 補正データ受信部
105 データ補間処理部
106 信号出力手段
107 記録媒体
108 特性データ送信部
109 特性データメモリ
111 SD・HDメモリ
121 モード送信部
122 モード切換装置
131 輝度情報取得部
132 色温度算出部
133 飽和領域算出部
134 撮影環境送信部
上記目的を達成するための本発明に係る交換レンズ、及びそれを有するカメラ装置は、カメラ本体に着脱可能の交換レンズであって、前記カメラ本体の撮影モードに関する情報を受信する受信部と、前記カメラ本体に対して、前記受信部が受信した情報に基づいた収差補正用データを送信する送信部とを備えることを特徴としている。
Claims (9)
- カメラ本体に着脱可能の交換レンズであって、
撮影環境に関する情報を受信する受信部と、
前記カメラ本体に対して、前記受信部が受信した情報に基づいた収差補正用データを送信する送信部とを備えることを特徴とする交換レンズ。 - 前記撮影環境に関する情報とは、前記カメラ本体の撮影モードに関する情報であって、
前記受信部は、前記カメラ本体の撮影モードに関する情報を、前記カメラ本体から受信することを特徴とする請求項1記載の交換レンズ。 - 前記撮影環境に関する情報とは、前記カメラ本体が有する撮像素子に入射する撮影光に関する情報であって、
前記受信部は、前記カメラ本体が有する撮像素子に入射する撮影光に関する情報を、前記カメラ本体から受信することを特徴とする請求項1記載の交換レンズ。 - 前記カメラ本体が有する撮像素子に入射する撮影光に関する情報は、前記撮影光の分光強度に関する情報であることを特徴とする請求項3記載の交換レンズ。
- 前記交換レンズが受光センサーを有しており、
前記受光センサーからの情報が前記撮影環境に関する情報であることを特徴とする請求項1記載の交換レンズ。 - 前記カメラ本体が、
前記交換レンズから受ける撮影光を3つの色光に分解する色分解光学系と、
前記3つの色光に対応する3つの撮像素子とを備えていることを特徴とする請求項1乃至5いずれかに記載の交換レンズ。 - 前記収差補正用データは、ディストーション量に関するデータを含むことを特徴とする請求項1乃至6いずれかに記載の交換レンズ。
- 前記収差補正用データは、倍率色収差量に関するデータを含むことを特徴とする請求項1乃至7いずれかに記載の交換レンズ。
- 請求項1乃至8いずれかに記載の交換レンズと、前記交換レンズからの被写体像を撮像する撮像素子を含むカメラ本体と、を備えることを特徴とするカメラ装置。
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