(57)【要約】【課題】色収差に伴う画質の低下を抑制することができる撮像装置及び画像処理方法を提供する。【解決手段】色温度検出部１０４が、光源の色温度を検出し、この色温度からホワイトバランス係数を算出する。ホワイトバランス補正回路１０５が、色温度検出部１０４により取得されたホワイトバランス係数を画像信号に乗算し、全画像信号に対しホワイトバランス補正を行う。色収差補正回路１０６が、Ｒ画像信号、Ｇ画像信号及びＢ画像信号に分離された被写体画像に対し、色収差補正を行う。色収差補正回路１０６は、色ずれ距離Ｓに色温度係数ｋ倍することにより、光源の色温度を加味した色収差補正量を求める。色温度補正係数ｋは、光源の色温度に対応させて予め求めておいた係数である。この係数は、例えばカラーフィルタの分光特性と光源の分光特性とから容易に求めることが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を撮像する撮像手段と、
光源の色温度情報に基づいて、前記撮像手段からの信号に対して色収差補正を行う色収差補正手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
撮像手段からの信号に基づいて、前記光線の光源の色温度を検出する色温度検出手段を有し、
前記色収差補正手段は、前記色温度検出手段により検出された色温度に基づいて前記撮像手段からの信号に対し色収差補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
任意に色温度を設定する色温度設定手段を有し、
前記色収差補正手段は、前記色温度設定手段により設定された色温度に基づいて前記撮像手段からの信号に対し色収差補正を行う色収差補正手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
被写体像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段からの信号に対して、ホワイトバランス補正を行うホワイトバランス補正手段と、
前記ホワイトバランス補正に用いるホワイトバランス情報に基づいて前記撮像手段からの信号に対して色収差補正を行う色収差補正手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
撮像手段からの信号に基づいて、前記光線の光源の色温度を検出し、この色温度に応じてホワイトバランス情報を算出する色温度検出手段を有し、
前記ホワイトバランス補正手段は、前記色温度検出手段により算出された前記ホワイトバランス情報に応じてホワイトバランス補正を行うことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
任意に色温度を設定する色温度設定手段と、
前記色温度に応じて前記ホワイトバランス情報を算出する算出手段と、
を有し、
前記ホワイトバランス補正手段は、前記算出手段により算出された前記ホワイトバランス情報に応じてホワイトバランス補正を行うことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記色収差補正手段は、像高に応じて色収差補正量を変化させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記色収差補正手段は、撮影レンズの光学特性に応じて色収差補正量を変化させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記色収差補正手段による前記色収差補正の程度に応じて色の強さを補正する色補正手段を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
像高に応じて色の強さを調整する色補正手段を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
光源の色温度情報に基づいて、被写体像を撮像する撮像手段からの信号に対して色収差補正を行う色収差補正ステップを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
被写体像を撮像する撮像手段からの信号に対して、ホワイトバランス補正を行うホワイトバランス補正ステップと、
前記ホワイトバランス補正に用いるホワイトバランス情報に基づいて前記撮像手段からの信号に対して色収差補正を行う色収差補正ステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色収差補正を行う撮像装置及び画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の撮影レンズを用いた撮像装置が様々な用途に使用されている。しかし、撮影レンズにより発生する色収差は、画像の品質を著しく低下させる要因として問題となっている。
【０００３】
使用される撮像素子は年々画素数が増大すると共に、小型化により単位画素サイズが縮小傾向にあるため、従来では殆ど問題とならなかった程度の色収差でも画質を低下させる主要因となってきている。
【０００４】
従来の撮像装置には、撮影レンズに応じて色収差補正を施したものがある（特許文献１）。特許文献１に記載の技術は、その図６に記載されているように、色収差が結像面である撮像素子の中心からの像高と入射した光の波長により決まることを利用して、このずれ量を補正することにより色収差補正を行うというものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２９２２０７号公報
【特許文献２】特開平６−４６４４７号公報
【特許文献３】特許第３４４４９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術では、例えば、赤色光（Ｒ）の基本波長を６２０ｎｍ、緑色光（Ｇ）の基本波長を５３０ｎｍ、青色光（Ｂ）の基本波長を４６０ｎｍとして色収差補正を行っている。このため、低色温度の光源では、ＲＧＢの基本波長より短波長側の光量が少なくなり、逆に高色温度の光源では多くなる。従って、色温度の低い光源では、色収差としては赤色で大きくなり、逆に色温度の高い光源下では、青色の色収差が大きくなる。つまり、従来例のようなレンズの特性に合わせた補正方法だけでは、低色温度光源である一般的な屋内撮影や、高色温度光源である日陰、曇りなどの多くの撮影画像において適切な色収差補正ができない。このため、撮影画像が、色収差が残った低画質のものになってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、色収差に伴う画質の低下を抑制することができる撮像装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【０００９】
本発明に係る第１の撮像装置は、被写体像を撮像する撮像手段と、光源の色温度情報に基づいて、前記撮像手段からの信号に対して色収差補正を行う色収差補正手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る第２の撮像装置は、被写体像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの信号に対して、ホワイトバランス補正を行うホワイトバランス補正手段と、前記ホワイトバランス補正に用いるホワイトバランス情報に基づいて前記撮像手段からの信号に対して色収差補正を行う色収差補正手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る第１の画像処理方法は、光源の色温度情報に基づいて、被写体像を撮像する撮像手段からの信号に対して色収差補正を行う色収差補正ステップを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る第２の画像処理方法は、被写体像を撮像する撮像手段からの信号に対して、ホワイトバランス補正を行うホワイトバランス補正ステップと、前記ホワイトバランス補正に用いるホワイトバランス情報に基づいて前記撮像手段からの信号に対して色収差補正を行う色収差補正ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光源の色温度の影響をほとんど受けずに画像に対して色収差補正を適切に行うことができる。この結果、画質を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００１５】
本実施形態には、撮影レンズ１０１、カラーフィルタを備え、被写体像を撮像する撮像素子１０２、及び、撮像素子１０２により光電変換されたアナログカラー電気信号をデジタルカラー画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部１０３が設けられている。更に、本実施形態には、光源の色温度を検出する色温度検出部１０４、ホワイトバランス補正回路１０５、色収差補正回路１０６、コントラスト補正回路１０７、シャープネス補正回路１０８及び色補正回路１０９が設けられている。更に、本実施形態には、画像表示部１１１、操作部１１２、制御部１１３及びタイミングジェネレータ１１４が設けられている。また、メモリカード１１０が着脱可能となっている。制御部１１３には、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インタフェース部（Ｉ／Ｆ）及び画像メモリが設けられている。制御部１１３は、例えばＣＰＵがＲＯＭ内に格納されたプログラムを実行することにより、撮像装置内の各部及び各回路等を制御する。なお、撮像素子１０２に設けられるカラーフィルタは、本実施形態では、ＲＧＢの原色カラー信号が出力されるカラーフィルタとするが、ＣＭＹＧのカラー信号を出力する補色カラーフィルタ等を用いてもよい。
【００１６】
次に、このように構成された撮像装置の動作について説明する。本実施形態では、撮影の指示が入力されると、先ず、撮影レンズ１０１を通った光を撮像素子１０２が光電変換によって電気信号に変換する。次に、制御部１１３がタイミングジェネレータ１１４を制御することにより、撮像素子１０２によって光電変換されたアナログカラー電気信号を取り出し、Ａ／Ｄ変換部１０３がアナログ電気信号をデジタルカラー画像信号に変換する。
【００１７】
次に、色温度検出部１０４が、上記のデジタル画像信号を用いて色温度検出ための信号処理を行い光源の色温度を検出しこの色温度からホワイトバランス補正に用いるホワイトバランス情報であるホワイトバランス係数（ｒＷＢ、ｇＷＢ、ｂＷＢ）を算出する。色温度からホワイトバランス係数を算出する方法としては、例えば、予め当該撮像装置で黒体放射軸上の色温度の異なる光源を複数測定して、ホワイトバランス係数と色温度との関係式を求めておき、この関係式に色温度を代入するという方法が挙げられる。なお、色温度からホワイトバランス係数を検出する方法は、この方法に限定されない。例えば、カラーフィルタの分光特性や、Ｒ／Ｇ、Ｂ／Ｇ比と黒体放射光源の分光特性とから関係式を求めてもよいし、他の方法を採用してもよい。また、これらの関係式を用いて、逆にホワイトバランス係数から色温度を求めることも可能である。
【００１８】
その後、ホワイトバランス補正回路１０５が、色温度検出部１０４により取得されたホワイトバランス係数を画像信号に乗算し、全画像信号に対しホワイトバランス補正を行う。そして、被写体画像を制御部１０９内の画像メモリに記録する。なお、撮像素子１０２が３板式であれば、取得した画像信号は、既にＲ画像信号、Ｇ画像信号及びＢ画像信号に分離されているため、そのまま記録することができる。一方、補色カラーフィルタ又はベイヤー配列等のカラーフィルタを用いた単板式撮像素子が用いられている場合は、隣接画素からの色の補完等を行い、画像信号をＲ画像信号、Ｇ画像信号及びＢ画像信号に分離した後に記録する必要がある。
【００１９】
続いて、色収差補正回路１０６が、Ｒ画像信号、Ｇ画像信号及びＢ画像信号に分離された被写体画像に対し、色収差補正を行う。
【００２０】
一般に、Ｇの基本波長５３０ｎｍの色ずれ量を０としたとき、Ｒの波長４６０ｎｍ及びＢの波長６２０ｎｍでは色ずれが発生する。例として、図２に、画面中心から距離（Ｘ2＋Ｙ2）1/2離れた点ＰにおけるＢの波長の色ずれ距離Ｓを示す。
【００２１】
ここで、色温度によって色ずれ量に差が生じる原理について説明する。図３は、５４００Ｋ、３０００Ｋ及び８０００Ｋの相対分光強度を示すグラフである。５４００Ｋは、標準的色温度である。３０００Ｋは、低色温度光源の色温度の一例である。８０００Ｋは、高色温度光源の色温度の一例である。オンチップカラーフィルタを透過した光がセンサーに受光するときの分光特性は、カラーフィルタと光源の相対強度との積で表現することができる。一例として、オンチップカラーフィルタのＧフィルタを透過した光線の分光特性を図４に示す。図３に示す３種類の光源の相対強度と図４に示すＧフィルタの分光特性との積を図５に示す。曲線５０１は、８０００Ｋの光源の相対強度とＧフィルタとの積を示し、曲線５０２は、５４００Ｋの光源の相対強度とＧフィルタとの積を示し、５０３は、３０００Ｋの光源の相対強度とＧフィルタとの積を示している。
【００２２】
図５に示すように、高色温度の光源では、標準色温度の光源と比較して、分光特性が短波長側にシフトするため、色ずれ量は青側で増加し、赤側で減少する。逆に、低色温度光源では、分光特性が長波長側にシフトするため、色ずれ量は青側で減少し、赤側で増加する。このように、色ずれ量は色温度により変化するのである。
【００２３】
次に、色収差補正回路１０６が行う色収差補正の内容について説明する。色収差補正回路１０６は、図２に示すように、色ずれ距離Ｓに色温度係数ｋ倍することにより、光源の色温度を加味した色収差補正量を求める。色温度補正係数ｋは、光源の色温度に対応させて予め求めておいた係数である。この係数は、例えばカラーフィルタの分光特性と光源の分光特性とから容易に求めることが可能である。色温度補正係数ｋは、制御部１１３内のＲＯＭ等に記録してもよく、また、制御部１１３内のＣＰＵが、色温度と色温度補正係数ｋとの関係式を用いて、色温度補正係数ｋを算出するように構成してもよい。
【００２４】
そして、撮像素子の水平画素ピッチをｐＨ、垂直画素ピッチをｐＶとし、水平色ずれ画素数をｄｘ、垂直色ずれ画素数をｄｙとすると、任意の点Ｐでは、
ｄｘ＝ｋＳｃｏｓθ／ｐＨ
ｄｙ＝ｋＳｓｉｎθ／ｐＶ
の関係が成り立つ。撮像素子の１画素未満の色ずれは補正しないため、小数点以下については切り捨て処理等の丸め処理を行えばよい。図２に示す例では、ｄｘ＝２及びｄｙ＝２となるので、垂直方向及び水平方向のいずれにおいても２画素の補正を行うことにより、色収差の補正が実現される。なお、色温度係数ｋは、像高又は光学特性（焦点距離及び合焦位置等）の変化に応じて変化させる等してもよい。
【００２５】
そして、これらの既に色分離されているＲ画像、Ｇ画像、Ｂ画像の全画素に対して上述の色収差補正を施すことにより、色収差を取り除いた撮影画像が得られる。なお、予めＧ画像の色ずれ量を規準として設定しておけば、Ｇ画像の色温変化による色収差補正を省くことも可能である。
【００２６】
色収差補正回路１０６による色収差の補正が終了した後には、撮影画像に対して、コントラスト補正回路１０７がコントラストの補正を行い、シャープネス補正回路１０８がシャープネスの補正を行い、色補正回路１０９が色補正を行う。なお、色補正回路１０９は、色収差補正回路１０６による色収差補正の程度に応じて色の強さを補正したり、像高に応じて色の強さを補正する。そして、これらの画像処理が行われた後、画像処理後の画像を画像表示部１１１に表示し、メモリカード１１０に記録する。メモリカード１１０は、例えば、装置から取り出し可能であり、他の画像表示装置でも記録画像を見ることができる。
【００２７】
このような本実施形態によれば、従来の装置では適切に色収差補正ができずに画質の低下が避けられなかった光源下でも、色収差のない画像を得ることが可能となり、撮像装置の画質の大幅な向上が可能となる。
【００２８】
なお、上述の実施形態では、色温度検出部１０４が色温度を検出し、この結果に基づいてホワイトバランス係数を取得しているが、他の方法により、ホワイトバランス係数を取得してもよい。例えば、撮像の前に、操作部１１２に設けられた光源色温度設定項目（例えば、太陽光、蛍光灯光等）を介してユーザに光源の色温度を設定させ、この設定された色温度の光源に対し、適切なホワイトバランス係数を算出し、画像信号に対しホワイトバランスをとるようにしてもよい。この場合、例えば制御部１１３がプログラムを実行することにより動作する係数算出部を設け、この係数算出部にホワイトバランス係数の算出を行わせればよい。撮影画像を平均すると、一般的な自然画では無彩色となることから、ホワイトバランス係数は容易に求めることができる。
【００２９】
なお、本発明の実施形態は、例えばコンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における色収差の補正方法を示す模式図である。
【図３】種々の色温度における相対分光強度を示すグラフである。
【図４】Ｇフィルタを透過した光線の分光特性を示すグラフである。
【図５】種々の光源の相対強度とＧフィルタの分光特性との積を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１０１：撮影レンズ
１０２：撮像素子
１０３：Ａ／Ｄ変換部
１０４：色温度検出部
１０５：ホワイトバランス補正回路
１０６：色収差補正回路
１０７：コントラスト補正回路
１０８：シャープネス補正回路
１０９：色補正回路
１１０：メモリカード
１１１：画像表示部
１１２：操作部
１１３：制御部
１１４：タイミングジェネレータ
５０１：８０００Ｋの光源とＧフィルタの積
５０２：５４００Ｋの光源とＧフィルタの積
５０３：３０００Ｋの光源とＧフィルタの積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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