(57)【要約】【課題】  従来、温度変化に伴い、各色分解プリズムの相対的位置関係が変化して、レジストレーションずれが生じる問題があった。【解決手段】  本発明は、色分解プリズムを構成する各プリズムに温度センサーを設け、この各プリズムの温度センサー出力値と、その際の撮像データの変化量に基づいて算出された補正値を予め記録しておく。そして、実際の撮影時に、前記、各温度センサーの出力値に応じて、予め記録された、前記、補正値をリアルタイムに適用し、各色分解プリズムの撮像データを合成することにより、レジストレーションずれの補正が行える。【選択図】図１
2020003764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
色分解プリズムを構成する２つ以上のプリズムに温度センサーを設け、この温度センサーの出力値に基づいて、色分解プリズムの各色チャンネル相互間のレジストレーションのずれを補正することを特徴とする色分解光学系。
【請求項２】
前記、請求項１のレジストレーションずれ補正は、予め計測された各色分解プリズムの温度と、その際の各色分解プリズムの撮像データの変化量に基づいて算出された補正値に基づいて行われることを特徴とする色分解光学系。
【請求項３】
前記、請求項１と請求項２のいずれかに記載のレジストレーションずれ補正を行う色分解プリズムは、Ｒ／Ｇ／Ｂの３チャンネルタイプ以外に、２チャンネルタイプ、４チャンネルタイプ、４チャンネル以上のタイプにも対応することを特徴とする色分解光学系。
【請求項４】
前記、請求項１から３のいずれかに記載のレジストレーションずれ補正は、撮像光が最初に入射する色成分のプリズムの撮像データを基準に、他の色成分の撮像データを合わせ込むことを特徴とする色分解光学系。
【請求項５】
前記、請求項１から４のいずれかに記載のレジストレーションずれ補正は、シフトＸ、シフトＹ、スケーリングＸ、スケーリングＹ、ローテーションＸ、ローテーションＹのいずれか１つ以上の補正項を含むことを特徴とする色分解光学系。
【請求項６】
前記、請求項１から５のいずれかに記載のレジストレーションずれ補正は、２次以上の高次補正項を１つ以上含むことを特徴とする色分解光学系。
【請求項７】
前記、請求項１から６のいずれかに記載の色分解光学系を内蔵することを特徴とする撮像装置、及び、撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、色分解光学系のレジストレーションずれ補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、色分解プリズムにおいて、温度変化に伴って、各色分解プリズムの相対的位置関係が変化しないように、各色分解プリズムを固定する部材、及び、その固定方法が改善されてきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５８２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  各色分解プリズムを固定する部材、及び、その固定方法が改善されてきているが、特に、エアギャップを有する３ブロックの色分解プリズムにおいては、温度変化に伴い、各色分解プリズムの相対的位置関係が変化して、レジストレーションずれが生じる問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  そこで、本発明では、色分解プリズムを構成する各プリズムに温度センサーを設け、この各プリズムの温度センサー出力値と、その際のＲ／Ｇ／Ｂ撮像データ間のレジストレーションずれ量に基づいて算出された補正値を予め記録しておく。そして、実際の撮影時に、前記各温度センサーの出力値に応じて、予め記録された、前記、補正値をリアルタイムに適用し、各色分解プリズムの撮像データを合成することにより、レジストレーションずれの補正が行える。
【発明の効果】
【０００６】  本発明は、エアギャップを有する３ブロック以上の色分解プリズムの他に、エアギャップ無しタイプの色分解プリズム、及び、２ブロックの色分解プリズムについても、同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】  本発明の実施形態に係る撮像装置の全体構成を示す図
【図２】  格子状のテストパターンを示す図
【図３】  Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル各プリズムの射出面センターに貼り付ける十字マークを示す図
【図４】  Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル各プリズムの射出面センターに貼り付ける十字井桁マークを示す図
【図５】  Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル各プリズムの射出面センターに貼り付ける十字３重井桁マークを示す図
【図６】  プリズム射出面のセンターに十字マークを貼り付けて、格子状のテストパターンを撮像した例を示す図
【図７】  基準格子マークと十字マークの位置関係を示す波形グラフ
【発明を実施するための形態】
【０００８】  以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本実施例では、エアギャップを有する３ブロックの色分解プリズムを用いて説明する。
【実施例】
【０００９】  図１には、本発明の実施例である温度センサーを設けたエアギャップを有する３色分解プリズムを配置した撮像装置の構成例を示す。撮像装置は、基本的には、撮像光学系１０１４、光学ローパスフィルター１０１５、ＩＲカットフィルター１０１６、色補正フィルター１０１７、ＮＤフィルター１０１８と、色分解プリズム１００１、１００２、１００３、トリミングフィルター１００４、１００５、１００６と、温度センサー１０１１、１０１２、１０１３と、撮像素子１００７、１００８、１００９、及び、Ａ／Ｄ変換１０１９、１０２０、１０２１と、フレームメモリ１０２２、１０２３、１０２４と、レジストレーションずれ補正処理部１０２５と、画像出力部１０２６とを備える。エアギャップ有りタイプでは、色分解プリズム１００１が青色成分のＢチャンネルプリズム、色分解プリズム１００２が赤色成分のＲチャンネルプリズム、色分解プリズム１００３が緑色成分のＧチャンネルプリズムとなる。【００１０】  撮影光学系１０１４は、光学ローパスフィルター１０１５、ＩＲカットフィルター１０１６、色補正フィルター１０１７、ＮＤフィルター１０１８を通して、撮像素子１００７、１００８、１００９に被写体光を導く。【００１１】  Ａ／Ｄ変換１０１９、１０２０、１０２１は、撮像素子１００７、１００８、１００９からのアナログ出力信号をデジタル化し、画像データをフレームメモリ１０２２、１０２３、１０２４にそれぞれ保持する。【００１２】  レジストレーションずれ補正処理部１０２５では、Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル各プリズムの温度センサー出力値と、その際のＲ／Ｇ／Ｂ撮像データ間のレジストレーションずれ量に基づいて算出された補正値を、必要な温度条件数分、予め記録しておく。このデータに基づいて、撮影時の各温度センサーの出力値に応じて、該当する補正値を読み込み、リアルタイムにレジストレーションずれを補正後に、合成した撮像データを画像出力部へ出力する。【００１３】  主に、温度変化に基づくＢチャンネルのプリズム１００１とＲチャンネルのプリズム１００２間のエアギャップ部１０１０でのずれ、及び、温度変化に基づくＲチャンネルのプリズム１００２とＧチャンネルのプリズム１００３間の接着部でのずれを補正する。【００１４】  レジストレーションずれ補正処理部１０２５に、前記、各色分解プリズムの温度センサー出力値の条件数分、レジストレーションずれ補正値を予め記録する。このレジストレーションずれ補正値の導出方法について、（１）シフトＸ・Ｙ補正値のみを算出する場合、（２）線形補正値を算出する場合、（３）線形補正値の他に高次補正値を算出する場合、のそれぞれについて、以下に記す。【００１５】  （１）シフトＸ・Ｙ補正値のみを算出する場合
Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル各プリズムのトリミングフィルター１００４、１００５、１００６の射出面のセンターに、図３に示す十字マークを貼りつけて、図２に示す格子状のテストパターンを撮像した例を図６に示す。【００１６】  撮像光が最初に入射するＢチャンネルプリズムの撮像データを基準として、ＢチャンネルとＲチャンネル間の撮像データの位置ずれ量からＲチャンネル撮像データの補正値を算出し、ＢチャンネルとＧチャンネル間の撮像データの位置ずれ量からＧチャンネル撮像データの補正値を算出する。【００１７】  図７に、ＢチャンネルとＧチャンネル間の撮像データの位置ずれ量を示す。７００１は、Ｂチャンネルで撮像された図２の格子状テストパターンと図３のプリズム射出面センターに貼り付けられた十字マークとの位置関係を示す１次元波形グラフを示す。位置ずれ量を求めるための、水平方向の１次元波形グラフの画素データ取得位置の例を図６の点線部６００２に示す。位置ずれ量を求めるための、垂直方向の１次元波形グラフの画素データ取得位置の例を図６の点線部６００３に示す。７００２は、Ｇチャンネルで撮像された図２の格子状テストパターンと図３のプリズム射出面センターに貼り付けられた十字マークとの位置関係を示す１次元波形グラフを示す。【００１８】  ７００３と７００６は図２の格子状テストパターンの中で、図３に示す十字マークのセンターに最も近い、基準となる格子マーク位置を示し、ＢチャンネルとＧチャンネル間で同じ格子マーク位置に該当する。格子間距離に基づいて、ＢチャンネルとＧチャンネル間で倍率補正がなされている。【００１９】  ７００４はＢチャンネルでの十字マーク位置を示し、７００５はＧチャンネルでの十字マーク位置を示す。このＧチャンネルでの十字マーク位置７００５とＢチャンネルでの十字マーク位置７００４との差が、ＢチャンネルとＧチャンネル間の撮像データの位置ずれ量７００７となる。【００２０】  この位置ずれ量を水平方向と垂直方向についてそれぞれ求め、シフトＸ補正値、シフトＹ補正値とする。例えば、水平方向の位置ずれ量を求めるために、十字マークのセンターに最も近い、基準となる格子マーク位置である図６の点線部６００２について、前記、１次元波形グラフの画素データを取得する。また、垂直方向の位置ずれ量を求めるために、十字マークのセンターに最も近い、基準となる格子マーク位置である図６の点線部６００３について、前記、１次元波形グラフの画素データを取得する。サブピクセルについては、近傍画素値を使用してデータ補間を行う。【００２１】  ＢチャンネルとＲチャンネル間のずれに対するシフトＸ補正値、シフトＹ補正値についても、ＢチャンネルとＧチャンネル間のずれに対する補正値と同様に求める。【００２２】  （２）線形補正値を算出する場合
図４は、Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル各プリズムの射出面センターに貼り付ける十字井桁マークを示す。センターの十字マークの他に、井桁マークの４隅の各十字パターンのセンターに最も近い、基準となる格子マーク位置とのずれ量を求めることにより、前記、シフトＸ補正値とシフトＹ補正値の他に、ローテーションＸ、ローテーションＹ、スケーリングＸ、スケーリングＹの線形補正値の算出が行える。【００２３】  線形補正値の算出式を以下に示す。
【式１】
2020003764.tif 000003
【式２】
2020003764.tif 000004
各変数の意味を以下に記す。
チャンネル間のマーク位置ずれ補正後の残差Ｘ：ΔＸ
チャンネル間のマーク位置ずれ補正後の残差Ｙ：ΔＹ
画素位置Ｘ：Ｐｘ
画素位置Ｙ：Ｐｙ
シフトＸ補正値：Ｏｘ
シフトＹ補正値：Ｏｙ
スケーリングＸ補正値：Ｓｘ
スケーリングＹ補正値：Ｓｙ
ローテーションＸ補正値：Ｒｘ
ローテーションＹ補正値：Ｒｙ
【００２４】  Ｂチャンネルでのマーク位置を基準にして、図４に示す十字井桁マークのセンター４００１と４隅の十字パターンのセンター４００２の計５点の各画素位置（Ｐｘ、Ｐｙ）について、図７に示すＢチャンネルとＧチャンネル間の撮像データのマーク位置ずれ量７００７を求め、水平方向については、前記、式１のΔＸが最小となるシフトＸ補正値、ローテーションＹ補正値、スケーリングＸ補正値を最小２乗法により算出する。
【００２５】  同様に、垂直方向については、前記、式２のΔＹが最小となるシフトＹ補正値、ローテーションＸ補正値、スケーリングＹ補正値を最小２乗法により算出する。
【００２６】  前記、算出された線形補正値を適用して、Ｇチャンネルの撮像データをＢチャンネルの撮像データ位置に合わせ込む。サブピクセルについては、近傍画素値を使用してデータ補間を行う。
【００２７】  ＢチャンネルとＲチャンネル間のずれに対する補正値についても、ＢチャンネルとＧチャンネル間のずれに対する補正値と同様に求める。
【００２８】  （３）線形補正値の他に高次補正値を算出する場合
図５は、Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル各プリズムの射出面センターに貼り付ける十字３重井桁マーク５００１を示す。複数の井桁マークについても、図４に示す十字井桁マークと同様、各井桁マーク４隅の各十字パターンのセンターに最も近い、基準となる格子マーク位置とのずれを求めることにより、前記、線形補正値の他に、２次以上の高次成分に対する変形補正が行える。２次までの補正値算出式と３次までの補正値算出式について、以下に示す。
【００２９】  ２次までの補正値算出式を以下に示す。
【式３】
2020003764.tif 000005
【式４】
2020003764.tif 000006
各変数の意味を以下に記す。
チャンネル間のマーク位置ずれ補正後の残差Ｘ：ΔＸ
チャンネル間のマーク位置ずれ補正後の残差Ｙ：ΔＹ
画素位置Ｘ：Ｐｘ
画素位置Ｙ：Ｐｙ
シフトＸ補正値：Ｏｘ
シフトＹ補正値：Ｏｙ
スケーリングＸ補正値：Ｓｘ
スケーリングＹ補正値：Ｓｙ
ローテーションＸ補正値：Ｒｘ
ローテーションＹ補正値：Ｒｙ
２次補正係数：Ｃｘ＿２０、Ｃｘ＿１１、Ｃｘ＿０２、Ｃｙ＿２０、Ｃｙ＿１１、Ｃｙ＿０２
【００３０】  Ｂチャンネルでのマーク位置を基準にして、図５に示す十字３重井桁マークのセンターと各井桁マークの各４隅の十字パターンセンターの計１３点の各画素位置（Ｐｘ、Ｐｙ）について、図７に示すＢチャンネルとＧチャンネル間の撮像データのマーク位置ずれ量７００７を求め、水平方向については、前記、式３のΔＸが最小となるシフトＸ補正値、ローテーションＹ補正値、スケーリングＸ補正値、及び、２次のＸ補正係数を最小２乗法により算出する。
【００３１】  同様に、垂直方向については、前記、式４のΔＹが最小となるシフトＹ補正値、ローテーションＸ補正値、スケーリングＹ補正値、及び、２次のＹ補正係数を最小２乗法により算出する。
【００３２】  前記、算出された補正値を適用して、Ｇチャンネルの撮像データをＢチャンネルの撮像データ位置に合わせ込む。サブピクセルについては、近傍画素値を使用してデータ補間を行う。
【００３３】  ＢチャンネルとＲチャンネル間のずれに対する補正値についても、ＢチャンネルとＧチャンネル間のずれに対する補正値と同様に求める。
【００３４】  ３次までの補正値算出式を以下に示す。
【式５】
2020003764.tif 000007
【式６】
2020003764.tif 000008
各変数の意味を以下に記す。
チャンネル間のマーク位置ずれ補正後の残差Ｘ：ΔＸ
チャンネル間のマーク位置ずれ補正後の残差Ｙ：ΔＹ
画素位置Ｘ：Ｐｘ
画素位置Ｙ：Ｐｙ
シフトＸ補正値：Ｏｘ
シフトＹ補正値：Ｏｙ
スケーリングＸ補正値：Ｓｘ
スケーリングＹ補正値：Ｓｙ
ローテーションＸ補正値：Ｒｘ
ローテーションＹ補正値：Ｒｙ
２次補正係数：Ｃｘ＿２０、Ｃｘ＿１１、Ｃｘ＿０２、Ｃｙ＿２０、Ｃｙ＿１１、Ｃｙ＿０２
３次補正係数：Ｃｘ＿３０、Ｃｘ＿２１、Ｃｘ＿１２、Ｃｘ＿０３、
Ｃｙ＿３０、Ｃｙ＿２１、Ｃｙ＿１２、Ｃｙ＿０３
【００３５】  Ｂチャンネルでのマーク位置を基準にして、図５に示す十字３重井桁マークのセンターと各井桁マークの各４隅の十字パターンセンターの計１３点の各画素位置（Ｐｘ、Ｐｙ）について、図７に示すＢチャンネルとＧチャンネル間の撮像データのマーク位置ずれ量７００７を求め、水平方向については、前記、式５のΔＸが最小となるシフトＸ補正値、ローテーションＹ補正値、スケーリングＸ補正値、及び、２次と３次のＸ補正係数を最小２乗法により算出する。
【００３６】  同様に、垂直方向については、前記、式６に代入して、最小２乗法によりΔＹが最小となるシフトＹ補正値、ローテーションＸ補正値、スケーリングＹ補正値、及び、２次と３次のＹ補正係数を最小２乗法により算出する。
【００３７】  前記、算出された補正値を適用して、Ｇチャンネルの撮像データをＢチャンネルの撮像データ位置に合わせ込む。サブピクセルについては、近傍画素値を使用してデータ補間を行う。
【００３８】  ＢチャンネルとＲチャンネル間のずれに対する補正値についても、ＢチャンネルとＧチャンネル間のずれに対する補正値と同様に求める。
【産業上の利用可能性】
【００３９】  以上説明したように、本発明では、色分解プリズムを構成する各プリズムに温度センサーを設け、この各プリズムの温度センサー出力値と、その際の撮像データの変化量に基づいて算出された補正値を予め記録しておき、実際の撮影時に、前記、各温度センサーの出力値に応じて、予め記録された、前記、補正値をリアルタイムに適用し、各色分解プリズムの撮像データを合成することにより、レジストレーションずれの補正が行える。
【符号の説明】
【００４０】１００１  色分解プリズム１
１００２  色分解プリズム２
１００３  色分解プリズム３
１００４  トリミングフィルター１
１００５  トリミングフィルター２
１００６  トリミングフィルター３
１００７  撮像素子部１
１００８  撮像素子部２
１００９  撮像素子部３
１０１０  エアギャップ
１０１１  温度センサー１
１０１２  温度センサー２
１０１３  温度センサー３
１０１４  撮像光学系
１０１５  光学ローパスフィルター
１０１６  色温度変換フィルター
１０１７  ＮＤフィルター
１０１８  ＩＲカットフィルター
１０１９  Ａ／Ｄ変換部１
１０２０  Ａ／Ｄ変換部２
１０２１  Ａ／Ｄ変換部３
１０２２  フレームメモリ１
１０２３  フレームメモリ２
１０２４  フレームメモリ３
１０２５  レジストレーションずれ補正処理部
１０２６  画像出力部
３００１  Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル各プリズムの射出面センターに貼り付ける十字マーク
４００１  Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル各プリズムの射出面センターに貼り付ける十字井桁マークのセンター
４００２  Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル各プリズムの射出面センターに貼り付ける十字井桁マークの４隅の十字パターン
５００１  Ｒ／Ｇ／Ｂチャンネル各プリズムの射出面センターに貼り付ける十字３重井桁マーク
６００１  十字マーク
６００２  水平方向の１次元波形グラフの画素データ取得位置
６００３  垂直方向の１次元波形グラフの画素データ取得位置
７００１  Ｂチャンネルでの基準格子マークと十字マークの位置関係を示す波形グラフ
７００２  Ｇチャンネルでの基準格子マークと十字マークの位置関係を示す波形グラフ
７００３  基準格子マーク位置１
７００４  Ｂチャンネルでの十字マーク位置
７００５  Ｇチャンネルでの十字マーク位置
７００６  基準格子マーク位置２
７００７  ＢチャンネルとＧチャンネル間の撮像データの位置ずれ量
【図１】
2020003764.tif 000009
【図２】
2020003764.tif 000010
【図３】
2020003764.tif 000011
【図４】
2020003764.tif 000012
【図５】
2020003764.tif 000013
【図６】
2020003764.tif 000014
【図７】
2020003764.tif 000015