JP2019216365A - 画像処理装置、画像処理方法、およびレンズ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る画像処理装置は、例えば静止画や動画を撮影する撮像装置に適用され、例えば動画撮影時や静止画の連続撮影時のフォーカスレンズ駆動による画角変動を抑制した歪曲収差補正処理を実現可能な装置である。
<第1の実施形態>
レンズ装置150は、フォーカスレンズ151、ズームレンズ152、絞り153、防振制御レンズ154等で構成された撮影光学系と、撮影光学系の制御や各種情報の送受信制御等を行う制御系とを有して構成されている。レンズ装置150の撮像光学系は、撮像装置100の撮像素子102の撮像面上に、被写体等の光学像を結像させる。なお、フォーカスレンズ151やズームレンズ152、防振制御レンズ154は、複数枚のレンズから構成されるレンズ群でもよい。レンズ装置150が備える撮影光学系や制御系、その他の構成の説明は後述する。
主ミラー112は、ミラー制御部111による制御の下で、レンズ装置150から入射した光束を撮像素子102側または光学ファインダー114側へと導く。主ミラー112は、ミラーダウン状態の時、レンズ装置150からの光束を反射させることで光学ファインダー114側に導く。主ミラー112がミラーアップ状態になされた場合、レンズ装置150からの光束は撮像素子102に入射する。また、主ミラー112は、その中央部が光の一部を透過できるようにハーフミラーとなされており、ミラーダウン状態の時に、レンズ装置150からの光束の一部がハーフミラーを透過する。ハーフミラーを透過した光束は、不図示の焦点検出用サブミラーにより反射されて、例えば位相差検出センサーである不図示の焦点検出センサーに導かれる。
ペンタプリズム113は、主ミラー112がミラーダウン状態となされている場合に、レンズ装置150から入射されて主ミラー112により反射された光束を、光学ファインダー114へ導く。
光学ファインダー114は、不図示のピント板や接眼レンズなどを有して構成される。
シャッター制御部110は、システム制御部130からの制御信号に基づいて、シャッター101の開閉駆動を制御する。なお、シャッター制御部110は、ミラー制御部111と連携しながらシャッター101の開閉駆動を制御する。
メモリ制御部105は、システム制御部130による制御の下、メモリ107の書き込みと読み出し、記録部108の書き込みと読み出し、画像生成部103の画像生成や出力、画像処理部140の画像処理や出力、画像表示部106の画像表示等を制御する。例えば、画像生成部103から出力された画像データは、画像処理部140およびメモリ制御部105を介して、メモリ107や記録部108に書き込まれる。また、メモリ制御部105は、システム制御部130による制御の下でタイミング発生部104を制御して、各部に対するクロック信号や同期信号の出力を制御する。
記録部108は、撮像装置100の内蔵された不揮発性メモリ、もしくは撮像装置100より取り外しが可能な不揮発性メモリにより構成され、撮影した静止画像や動画像のデータを格納する。
画像表示部106は、液晶ディスプレイ(LCD)などを用いて構成される。画像表示部106が電子ビューファインダー(EVF)として用いられる場合、撮像素子102を用いて撮像した画像データを逐次表示することでEVF機能が実現される。画像再生時には、メモリ107や記録部108に記録された画像が読み出されて画像表示部106に表示される。
カメラ電源制御部118は、外部電池や内蔵電池の管理を行う。電池が取り外された場合や電池残量がなくなった場合、カメラ電源制御部118は、カメラ制御の緊急遮断処理を行う。このとき、システム制御部130は、レンズ装置150に供給する電源も遮断する。
また、システム制御部130は、AF制御部131、レンズ通信制御部133、収差補正制御部132としての各種制御や処理も行う。
ズーム制御部156は、レンズ制御部160による制御もしくはレンズ操作部161を介して入力されたユーザー指示に応じて、ズームレンズ152を駆動させる。またズーム制御部156は、焦点距離などのズーム情報をレンズ制御部160へ出力する。
絞り制御部157は、レンズ制御部160による制御もしくはレンズ操作部161を介して入力されたユーザー指示に応じて、絞り153を駆動させる。また、絞り制御部157は、絞り値などの絞り情報をレンズ制御部160へ出力する。
防振制御部159は、レンズ制御部160による制御の下で、防振制御レンズ154を駆動させる。また防振制御部159は、防振可能範囲などの防振情報をレンズ制御部160へ出力する。
I/F170は、レンズ装置150がレンズマウント部180に装着された場合、コネクタ190を介して撮像装置100のI/F120と接続する。そして、I/F170は、コネクタ190およびI/F120を介して、撮像装置100のシステム制御部130とレンズ装置150のレンズ制御部160との間で電気信号を用いた通信を実施する。
本実施形態の撮像装置100は、レンズ装置150に起因する歪曲収差を補正するための補正値に関する第1の情報と、歪曲収差を補正したことによる画角変動を抑制するための第2の情報とを用いて、歪曲収差を補正した画像を生成可能となされている。
図2は、本実施形態の撮像装置100において、焦点位置が変化した時(ピント変動時)に画角変化を抑制した歪曲収差補正を実現する、歪曲収差補正値算出処理の流れを示したフローチャートである。
ここで、図2に示したフローチャートについて説明する前に、本実施形態における歪曲収差補正の理解を容易にするために、以下の図3〜図6を用いて、一般的な歪曲収差の補正処理とその問題点について説明する。
S801において、収差補正制御部132は、レンズ装置150から送られてくる現在の焦点距離の情報を、レンズ通信制御部133を経由して取得する。
次にS802において、収差補正制御部132は、図7(a)と図7(b)で説明したメモリ領域702のテーブルを用いて、S801で取得した焦点距離に応じた拡大率を参照する。なお、拡大率のデータがレンズ装置150の取り得る全焦点距離分だけ用意されておらず、間引かれた焦点距離ごとのデータとして記録されているような場合、収差補正制御部132は、必要な焦点距離に応じた拡大率を例えば線形補間により算出する。
これにより、本実施形態の撮像装置100によれば、動画時においてピント変動による画角変化を最小限に抑えた歪曲収差補正が可能となる。
第2の実施形態の構成は前述した図1と同様であるため、その図示は省略する。第2の実施形態は、図7(b)で説明した焦点距離と拡大率との対応テーブルに代えて、焦点距離と歪曲収差補正量のシフト量との対応テーブルを用いる例である。
先ず図10を参照しながら、一般的な歪曲収差補正データについて説明する。図10は、像高と歪曲収差の補正値との関係を示すグラフ図である。図10において、縦軸の正の方向は、糸巻型歪曲収差の補正値を示しており、その数値が高いほど、歪み量の大きな糸巻型の歪曲収差を補正することを示している。一方、縦軸の負の方向は、樽型歪曲収差の補正値を示しており、その数値が低いほど、歪み量の大きな樽型歪曲収差を補正することを示している。すなわち、図10の歪曲収差補正では、補正値が正の数値であれば、画像を対角線方向に縮ませる補正が行われることを示し、補正値が負の数値であれば、画像を対角線方向に伸ばす補正が行われることを示している。
そして次のS1209において、収差補正制御部132は、歪曲収差の補正値を、S1208で求めたシフト量分だけシフトさせる。この様子を、図13(b)を参照しながら説明する。図13(b)に示すように、収差補正制御部132は、図13(a)に示したシフト量を、歪曲収差の補正値からシフトさせることにより、仮想的に糸巻型の歪曲収差に対する補正がない、つまり歪曲収差補正後に拡大が必要ないパラメータに変換する。図13(a)は、像高が0すなわち原点の被写体像を移動させない基準点とした場合の収差補正の特性を示しており、図13(b)は、像高xの位置にある被写体像を移動させない基準点とした場合の収差補正の特性を示している。
図14(a)は、焦点距離ごとの補正値のシフト量を保持するためのデータフォーマット例を示した図である。図14(a)において、メモリ領域1401は歪曲収差補正データそのものが格納される領域である。図7(a)のメモリ領域702と同様、メモリ領域1401の歪曲収差補正データは、動画と静止画で共通に使用されるため、レンズ装置150の光学特性を変換せずにそのまま格納しておく。メモリ領域1402は、S1408で取得する補正値のシフト量の情報がテーブルとして格納される領域である。図7(a)の場合と同様に、補正値のシフト量に関しても、メモリ領域1401の歪曲収差補正データと紐付けて格納されていることが好ましい。
また第2の実施形態の場合、シフト量の値(パラメータ)が予め用意されている例を挙げたが、演算時間等に余裕があるのであれば、メモリ領域1401の歪曲収差補正データからその都度、シフト量を算出してもよい。
以上説明したように、第2の実施形態においても、例えば動画の歪曲収差補正において、撮像装置のどのようなモードに対しても、ピント変動時の画角変化を最小限に抑えた歪曲収差補正が可能となる。
また前述した実施形態では、撮像装置100の一例としてデジタルカメラ等を挙げたが、この例には限定されず他の撮像装置にも適用可能である。例えば、静止画と動画の撮影が可能なカメラ機能を備えたスマートフォンやタブレット端末などの各種携帯端末、各種の監視カメラ、工業用カメラ、車載カメラ、医療用カメラなどにも本実施形態は適用可能である。
Claims (24)
- レンズにより形成された光学像を撮像した撮像画像の歪曲収差を補正するための補正値に関する第1の情報と、前記歪曲収差を補正したことによる画角変動を補正するための第2の情報とを取得する取得手段と、
前記第1の情報と前記第2の情報とを用いて、前記歪曲収差を補正した画像を生成する処理手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 - 前記処理手段は、
前記第1の情報を用いて前記撮像画像の歪曲収差を補正し、
前記歪曲収差が補正された画像を前記第2の情報に基づいて拡大処理することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記処理手段は、
前記歪曲収差が樽型の歪曲収差の場合には、前記歪曲収差が補正された画像を拡大処理せず、
前記歪曲収差が糸巻型の歪曲収差の場合には、前記歪曲収差が補正された画像を拡大処理することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記処理手段は、
前記レンズの焦点距離が第1の焦点距離の場合には、前記歪曲収差が補正された画像を拡大処理せず、
前記レンズの焦点距離が前記第1の焦点距離とは異なる第2の焦点距離の場合には、前記歪曲収差が補正された画像を拡大処理することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記第1の情報は歪曲収差の補正値であり、前記第2の情報は前記歪曲収差の補正値のシフト量を示す情報であり、
前記処理手段は、前記第1の情報が示す歪曲収差の補正値を、前記第2の情報が示すシフト量だけ変化させて新たな歪曲収差の補正値を求め、前記新たな歪曲収差の補正値を用いて、前記歪曲収差を補正した画像を生成することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記処理手段は、
前記歪曲収差が糸巻型の歪曲収差を含まない場合には、前記第1の情報が示す歪曲収差の補正値を変化させず、
前記歪曲収差が糸巻型の歪曲収差を含む場合には、前記第1の情報が示す歪曲収差の補正値を前記第2の情報が示すシフト量だけ変化させることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。 - 前記処理手段は、
前記レンズの焦点距離が第1の焦点距離の場合には、前記第1の情報が示す歪曲収差の補正値を変化させず、
前記レンズの焦点距離が前記第1の焦点距離と異なる第2の焦点距離の場合には、前記第1の情報が示す歪曲収差の補正値を前記第2の情報が示すシフト量だけ変化させることを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。 - 前記第2の情報が示すシフト量は、全ての像高において、前記歪曲収差が補正された画像を対角線方向に縮ませるための補正値が存在しなくなるように、前記第1の情報が示す歪曲収差の補正値を変化させるための値であることを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。
- 前記処理手段は、前記撮像画像が静止画である場合には、前記第2の情報を用いずに、前記第1の情報を用いて前記歪曲収差を補正した画像を生成することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記処理手段は、前記取得手段が前記第2の情報に対応する情報を取得できない場合には、前記第2の情報を用いずに、前記第1の情報を用いて前記歪曲収差を補正した画像を生成することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記処理手段は、フラグの情報に基づいて、前記取得手段が前記第2の情報に対応する情報を取得できないか否かを判定することを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。
- 前記処理手段は、前記第2の情報を用いずに、前記第1の情報を用いて前記歪曲収差を補正した画像を生成する際には、所定の通知を行うことを特徴とする請求項10または11に記載の画像処理装置。
- レンズ装置を着脱可能な装着機構に装着された当該レンズ装置から、前記第1の情報と前記第2の情報を取得することを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- レンズ装置を介して形成された光学像を撮像する撮像手段と、
請求項1から13のいずれか1項に記載の画像処理装置と、
を有することを特徴とする撮像装置。 - 撮像装置に着脱可能なレンズ装置であって、
前記レンズ装置に起因する歪曲収差を補正するための補正値に関する第1の情報と、前記歪曲収差を補正したことによる画角変動を補正するための第2の情報とを記憶した記憶手段と、
前記第1の情報と前記第2の情報とを、前記撮像装置に通信する通信手段と、
を有することを特徴とするレンズ装置。 - 前記第1の情報は、前記歪曲収差を補正するための補正値であり、
前記第2の情報は、画像の拡大率であることを特徴とする請求項15に記載のレンズ装置。 - 前記レンズ装置の焦点距離が第1の焦点距離の場合には、前記第2の情報が示す画像の拡大率は1倍であり、
前記レンズ装置の焦点距離が前記第1の焦点距離とは異なる第2の焦点距離の場合には、前記第2の情報が示す拡大率は1倍よりも大きな倍率であることを特徴とする請求項16に記載のレンズ装置。 - 前記第1の焦点距離は、前記レンズ装置に起因する歪曲収差が糸巻型の歪曲収差を含まない焦点距離であり、
前記第2の焦点距離は、前記レンズ装置に起因する歪曲収差が糸巻型の歪曲収差を含む焦点距離であることを特徴とする請求項17に記載のレンズ装置。 - 前記第1の情報は、前記歪曲収差を補正するための補正値であり、
前記第2の情報は、前記補正値のシフト量であることを特徴とする請求項15に記載のレンズ装置。 - 前記レンズ装置の焦点距離が第1の焦点距離の場合には、前記第2の情報が示す前記シフト量は0であり、
前記レンズ装置の焦点距離が前記第1の焦点距離と異なる第2の焦点距離の場合には、前記第2の情報が示す前記シフト量は0を除く値であることを特徴とする請求項19に記載のレンズ装置。 - 前記第1の焦点距離は、前記レンズ装置に起因する歪曲収差が糸巻型の歪曲収差を含まない焦点距離であり、
前記第2の焦点距離は、前記レンズ装置に起因する歪曲収差が糸巻型の歪曲収差を含む焦点距離であることを特徴とする請求項20に記載のレンズ装置。 - 前記第2の情報が示すシフト量は、全ての像高において、前記歪曲収差が補正された画像を対角線方向に縮ませるための補正値が存在しなくなるように、前記第1の情報が示す歪曲収差の補正値を変化させるための値であることを特徴とする請求項19から21のいずれか1項に記載のレンズ装置。
- 画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
レンズにより形成された光学像を撮像した撮像画像の歪曲収差を補正するための補正値に関する第1の情報と、前記歪曲収差を補正したことによる画角変動を補正するための第2の情報とを取得する取得工程と、
前記第1の情報と前記第2の情報とを用いて、前記歪曲収差を補正した画像を生成する処理工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。 - コンピュータを、請求項1から13のいずれか1項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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