(57)【要約】【課題】撮像装置で撮影した画像を用いてレンズの倍率色収差量の測定を行う場合に、レンズポジションを様々に変化させると撮影範囲も様々に変化するため、撮影範囲に合わせて細かさの異なる色収差測定用チャートを複数用意する必要があった。【解決手段】レンズの光軸上にとった基準位置からの距離と、縞模様の周波数が反比例するという特徴を持つ色収差測定用チャートを使用すると、レンズポジションを変化させても撮影される色収差測定用チャートの見かけの周波数は変化しないため、様々なレンズポジションにおける色収差量の測定を一種類の色収差測定用チャートで行うことができる。【選択図】図１
2009010674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
色収差測定図を、レンズポジションが可変である交換式のレンズを前面に装着したカメラで撮影して色収差を検出する色収差測定方法であって、
前記色収差測定図は、基準位置からの距離ｒに対して次式
Ｌ（ｒ）＝Ａ・ｃｏｓ（Ｂ・ｌｏｇ（｜ｒ｜）＋Ｃ）  （Ａ，Ｂ，Ｃ：定数）
によって求まる輝度Ｌ（ｒ）を白黒２値化した図形を備え、
前記カメラにおいて、前記レンズの光軸と撮像面との交点を２次元撮影領域の基準位置とし、
前記色収差測定図の基準位置を前記カメラの２次元撮影領域の基準位置に合わせて撮影する撮影ステップと、
前記カメラで撮影した２次元画像の基準位置を基準とする各色の放射方向の相対的な色ずれを検出する色収差検出ステップと、
を備えることを特徴とする色収差測定方法。
【請求項２】
色収差測定図を、レンズポジションが可変である交換式のレンズを前面に装着したカメラで撮影して色収差を検出する色収差測定方法であって、
前記色収差測定図は、基準位置を原点とする座標軸Ｘを設け、座標軸Ｘ上の座標ｘを通って座標軸Ｘと直交する線領域に対して次式
Ｌ（ｘ）＝Ａ・ｃｏｓ（Ｂ・ｌｏｇ（｜ｘ｜）＋Ｃ）  （Ａ，Ｂ，Ｃ：定数）
によって求まる輝度Ｌ（ｘ）を白黒２値化した図形を備え、
前記カメラにおいて、前記レンズの光軸と撮像面との交点を２次元撮影領域の基準位置とし、
前記色収差測定図の基準位置を前記カメラの２次元撮影領域の基準位置に合わせ、前記色収差測定図の座標軸Ｘを前記カメラの２次元撮影領域の対角方向と平行にして撮影する撮影ステップと、
前記カメラで撮影した２次元画像の各色の対角方向の相対的な色ずれを検出する色収差検出ステップと、
を備えることを特徴とする色収差測定方法。
【請求項３】
基準位置からの距離ｒに対して次式
Ｌ（ｒ）＝Ａ・ｃｏｓ（Ｂ・ｌｏｇ（｜ｒ｜）＋Ｃ）  （Ａ，Ｂ，Ｃ：定数）
によって求まる輝度Ｌ（ｒ）を白黒２値化した色収差測定図と、
レンズポジションが可変である交換式のレンズと、
前面に前記レンズを装着し、前記レンズの光軸と撮像面との交点を２次元撮影領域の基準位置とするカメラと、
前記カメラで撮影した２次元画像の基準位置を基準とする各色の放射方向の相対的な色ずれを検出する色収差検出手段とを備え、
前記色収差測定図の基準位置を前記カメラの２次元撮影領域の基準位置に合わせて撮影することを特徴とする色収差測定装置。
【請求項４】
基準位置を原点とする座標軸Ｘを設け、座標軸Ｘ上の座標ｘを通って座標軸Ｘと直交する線領域に対して次式
Ｌ（ｘ）＝Ａ・ｃｏｓ（Ｂ・ｌｏｇ（｜ｘ｜）＋Ｃ）  （Ａ，Ｂ，Ｃ：定数）
によって求まる輝度Ｌ（ｘ）を白黒２値化した色収差測定図と、
レンズポジションが可変である交換式のレンズと、
前面に前記レンズを装着し、前記レンズの光軸と撮像面との交点を２次元撮影領域の基準位置とするカメラと、
前記カメラで撮影した２次元画像の各色の対角方向の相対的な色ずれを検出する色収差検出手段とを備え、
前記色収差測定図の基準位置を前記カメラの２次元撮影領域の基準位置に合わせ、
前記色収差測定図の座標軸Ｘを前記カメラの２次元撮影領域の対角方向と平行にして撮影することを特徴とする色収差測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビカメラ等の撮像装置で撮像した画像の色収差補正に必要となる色収差量を測定する色収差測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビカメラのＨＤ（ハイディフィニション、高精細）化が進み、またディスプレイもＣＲＴを利用したものからＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）と総称される液晶パネルやプラズマパネルを使用したものが主流となってきている。これに伴い、テレビカメラで撮影した映像の画面周辺部における色ズレが問題となってきている。これは従来のＣＲＴにつきもののコンバージェンスずれがＦＰＤでは発生しないため、テレビカメラのレンズで生じる色収差と呼ばれる画像歪みが視認されやすくなったことによる。特に、光の波長の違いが像倍率の差となって現れる倍率色収差（以下、色収差）による画質劣化が顕在化してきている。従来より、レンズで光学的に発生する色収差を、テレビカメラ側で電気的に補正する色収差補正機能が提案されており、この補正に必要な情報である収差量の測定方法についても提案されている。
【０００３】
以下に従来の色収差測定方法について説明する。
【０００４】
従来、色収差測定方法は特許文献１に記載されたものが知られている。図７は従来の色収差測定方法のブロック図である。図７において、交換式レンズ２０２から入射し、分光プリズム２０３で色成分毎に分けられて撮像素子２０４Ｒ、２０４Ｇ、２０４Ｂの撮像面に結像した色収差測定図２０１の光学像は電気的な映像信号に変換され、ラインメモリ２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂに格納される。色収差測定図２０１は図８のようなものであり、この縞は撮像素子２０４Ｒ、２０４Ｇ、２０４Ｂの撮像面の一方の対角線と直交するように傾いており、ラインメモリ２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂへは図９の四角で示すような撮像領域の対角線に沿った画素の値を選択的に格納する。ラインメモリ２１２Ｒ、２１２Ｇ、２１２Ｂに格納したＲ、Ｇ、Ｂ各チャンネルの一次元画像について、チャンネル間でのズレを色収差検出回路２１３で検出することで、色収差測定を行う。
【特許文献１】特開平３−１６９１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来の構成では、レンズポジションで様々に変化する色収差量を測定する場合、収差量の測定に用いるチャートの縞の周波数が一定だとレンズから被写体までの距離（被写体距離）や、レンズの画角（ズーム）を変化させて収差量を測定しようとすると、縞模様の間隔が変化するため測定精度が一定とならず、測定精度を保つには撮影範囲に合わせた周波数のチャートを複数用意する必要があるという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、レンズの被写体距離や画角といったレンズポジションを変化させて撮影範囲が変化した場合でも測定チャートを交換することなく測定精度を一定に保ちながら色収差量を測定する色収差測定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】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の色収差測定方法は、基準位置からの距離ｒに対して次式
Ｌ（ｒ）＝Ａ・ｃｏｓ（Ｂ・ｌｏｇ（｜ｒ｜）＋Ｃ）  （Ａ，Ｂ，Ｃ：定数）
によって求まる輝度Ｌ（ｒ）を白黒２値化した図形を備えた色収差測定図を使用し、カメラにおいて、レンズの光軸と撮像面との交点を２次元撮影領域の基準位置とし、色収差測定図の基準位置をカメラの２次元撮影領域の基準位置に合わせて撮影する撮影ステップと、カメラで撮影した２次元画像の基準位置を基準とする各色の放射方向の相対的な色ずれを検出する色収差検出ステップと、を備えることを特徴とする色収差測定方法としたものであり、レンズポジションを変化させて撮影範囲が異なっても同一の色収差測定図を用いて色収差測定を行うことができるという作用を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の色収差測定方法によれば、色収差測定において、レンズの被写体距離や画角といったレンズポジションを様々に変化させて色収差測定を行う際に、撮影範囲が変化しても測定チャートを交換することなく測定精度を保ちつつ色収差量を測定できるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は本発明の色収差測定方法を適用した撮像装置のブロック図である。
【００１１】
図１において、交換式レンズ１０２から入射し、分光プリズム１０３で色成分毎に分けられて撮像素子１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂの撮像面に結像した色収差測定図１０１の光学像は電気的な映像信号に変換され、フレームメモリ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂに格納される。色収差測定図１０１は図２（ａ）のようなものであり、基準位置からの距離ｒに対して図中の式
Ｌ（ｒ）＝Ａ・ｃｏｓ（Ｂ・ｌｏｇ（｜ｒ｜）＋Ｃ）  （Ａ，Ｂ，Ｃ：定数）  （式１）
で求まる輝度Ｌ（ｒ）を白黒２値化したものである。輝度Ｌ（ｒ）を白黒２値化する方法としては、例えばＬ（ｒ）の符号がプラスであれば白、マイナスであれば黒とする方法がある。
【００１２】
式１において、ｃｏｓのパラメータの変化率(傾き、一次微分)は基準位置からの距離ｒに反比例するので、見かけの縞の周波数は基準位置からの距離ｒに反比例することになる。定数Ｂは色収差測定図１０１の全体的な周波数、つまり縞の細かさを与えるものであり、色収差測定に用いるカメラの撮像素子の画素数との関係で決める。つまり、定数Ｂが小さいと縞が粗くなって測定精度の低下につながり、定数Ｂが大きくなると縞が細かくなって中心付近で解像できなくなるので、これらのバランスをとって定数Ｂを決める。
【００１３】
このような色収差測定図をレンズを通してカメラで撮影した場合を考えると、同心円状の縞は半径が２倍になると見かけの周波数は１／２となるが、レンズポジションを変化させて、ズーム倍率を変えて画角を２倍にしたり、被写体までの距離を２倍に遠ざけたりすることで撮影範囲を２倍にすると、半分の大きさに写り、周波数は元の２倍となる。逆に、半径が１／２になると見かけの周波数は２倍となるが、レンズを２倍にズームしたり、被写体までの距離が１／２になるように近づいたりすると、２倍の大きさに写り、周波数は元の１／２となる。
【００１４】
つまり、撮影範囲が変化しても、図２（ａ）のような色収差測定図であれば、見かけの絵柄（基準位置からの距離と周波数の関係）は変わらないので、様々なレンズポジションで行う必要がある色収差量の測定に適している。例えば、図３（Ａ）のように被写体距離（フォーカスポジション）が近い状態や、図３（Ｂ）のように被写体から離れた状態、さらに画角（ズームポジション）が異なる状態などである。
【００１５】
このような色収差測定図１０１の基準位置が、撮像素子１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂの光学中心（交換式レンズ１０２の光軸との交点）と一致するように撮影したものをフレームメモリ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂに格納し、これに対して色収差量検出回路１１３で色収差量の検出を行う。
【００１６】
つまり、基準位置を通る直線上においてＲ、Ｇ、Ｂチャンネル間でのズレを像高（光軸からの距離）毎に検出する。具体的には以下のような処理を行う。図４に示すように、一定の画素ピッチで格子状に並んだ丸マークの位置に撮像素子の画素があり、その画素値をそのままフレームメモリに格納するとする。基準位置を通る任意の傾きを持った線上に等間隔に並ぶ三角マークの位置の画素値を２次元補間演算によってＲ、Ｇ、Ｂ各チャンネルそれぞれについて求める。この時、基準となるＧチャンネルにおける補間画素位置に対して、Ｒチャンネルの補間画素位置を全体的にシフトさせ、色収差量を検出しようとする像高近傍におけるＧ−Ｒチャンネル間の相互相関値が最大となるようなＲチャンネルの補間画素位置のシフト量を求めていく。この像高毎のＧ−Ｒチャンネル間の相互相関値が最大となるシフト量が、すなわちＲチャンネルの色収差量である。Ｂチャンネルについても同様にして像高毎の色収差量を求めることができる。
【００１７】
以上のように本実施の形態によれば、像の拡大・縮小によって見かけの絵柄が変化しない色収差測定図を用いることにより、一種類の色収差測定図で様々なレンズポジションにおける色収差測定を行うことができる。
【００１８】
なお、像高毎の色収差量を求める方法として、上記例ではＧチャンネルを基準としてＲ、Ｂチャンネルをシフトさせる場合を説明したが、反対にＲ、Ｂチャンネルを基準としてＧチャンネルをシフトさせてもよい。あるいは、全てのチャンネルの信号をいわゆるオーバーサンプリング処理によってデータ個数を増やして滑らかに補間した上で、相互相関が最大となるシフト量を探索してもよい。
【００１９】
また、相互相関演算を利用する方法以外にも、絵柄の輪郭部分における輝度変化が最大となる位置をチャンネル毎に求めて比較するなど、色収差量の検出は他の方法で行っても良い。
【００２０】
なお、２次元補間演算の方法としては、図４において、ターゲット画素（黒三角マーク）と、それを取り囲む４つの画素（黒丸マーク）との距離で重み付け加算を行うバイリニア補間の他、バイキュービック補間などさらに高精度な補間方法もあるが、より高精度な演算方法が好ましい。
【００２１】
（実施の形態２）
図５は本発明の色収差測定で用いる色収差測定図である。
【００２２】
色収差測定のための方法やブロック図は実施の形態１における図１と同様であるが、異なる点は、図１における色収差測定図１０１として実施の形態１では図２のような基準位置からの距離ｒで輝度Ｌ（ｒ）が決まる同心円状の色収差測定図を用いるのに対し、実施の形態２では図５のような一次元の座標軸Ｘ上の原点からの距離によって輝度Ｌ（ｘ）が決まる帯状の色収差測定図を用いる点である。図５に示した色収差測定図は、一次元の座標軸Ｘ上の座標ｘに対して図５中の式
Ｌ（ｘ）＝Ａ・ｃｏｓ（Ｂ・ｌｏｇ（｜ｘ｜）＋Ｃ）  （Ａ，Ｂ，Ｃ：定数）  （式２）
で求まる輝度Ｌ（ｘ）を白黒２値化したものである。式２において、ｃｏｓのパラメータの変化率(傾き、一次微分)は座標軸Ｘ上の点ｘの原点からの距離｜ｘ｜に反比例するので、見かけの縞の周波数は原点からの距離｜ｘ｜に反比例することになる。よって実施の形態１の場合と同様、図５に示した色収差測定図も撮影範囲が変化しても見かけの絵柄（原点からの距離と周波数の関係）は変わらない。
【００２３】
図５に示した色収差測定図のｘ＝０の位置が、撮像素子１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂの光学中心（交換式レンズ１０２の光軸との交点）と一致するように撮影したものをフレームメモリ１１２Ｒ、１１２Ｇ、１１２Ｂに格納し、これに対して色収差量検出回路１１３で色収差量の検出を行う。
【００２４】
像高に対して結像位置が変位する色収差量は、レンズの光軸を中心として回転対称になっているので、レンズの光軸位置に色収差測定図のｘ＝０の位置を合わせて撮影し、色収差測定図の座標軸Ｘに平行なレンズの光軸を通る直線上で像高毎の色ズレ量を測定すればよい。この時、図６に点線で示したカメラの撮影領域において、最大像高を含む対角線方向と座標軸Ｘが平行となるように色収差測定図を写せば、像高の高い領域まで色収差量を測定できる。図６のように写すにはカメラの撮影領域の対角線方向に色収差測定図を斜めに設置してもよいが、色収差測定図は水平に設置してカメラの側を右に傾けて角度を合わせてもよい。
【００２５】
本実施例で用いる色収差測定図は、色収差測定に必要なカメラの撮影領域の対角線上に映る部分だけがあればよいので、被写体距離が遠い、画角が広い、といった撮影範囲が広いレンズポジション状態でも、帯状の色収差測定図を用意すればよいので、比較的簡単に対応することができる。
【００２６】
以上のように本実施の形態によれば、像の拡大・縮小によって見かけの絵柄が変化しない帯状の色収差測定図を用いることにより、一種類の色収差測定図で様々なレンズポジションにおける色収差測定を行うことができる。
【００２７】
なお、帯状の色収差測定図の写し方は、図６のような右上がりの方向に限定するものではなく、左上がりの方向でもよく、それぞれの写し方での測定結果を総合して最終の測定結果としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明にかかる色収差測定方法は、様々なレンズポジションにおける色収差量の測定を効率よく行うことができ、測定結果を色収差補正機能を備えたカメラで利用することで画質向上を図るものとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるブロック図
【図２】同実施の形態１における色収差測定図
【図３】レンズポジションと撮影範囲の説明図
【図４】２次元補間動作の説明図
【図５】本発明の実施の形態２における色収差測定図
【図６】同実施の形態２における撮影画面例を示す図
【図７】従来の色収差測定方法のブロック図
【図８】従来の色収差測定方法の色収差測定図
【図９】従来の色収差測定方法におけるラインメモリ動作の説明図
【符号の説明】
【００３０】
１０１  色収差測定図
１０２  交換式レンズ
１０４  撮像素子
１１２  フレームメモリ
１１３  色収差検出回路
２０１  色収差測定図
２０２  交換式レンズ
２０４  撮像素子
２１２  フレームメモリ
２１３  色収差検出回路
【図１】
2009010674.tif 000003
【図２】
2009010674.tif 000004
【図３】
2009010674.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009010674.tif 000009
【図８】
2009010674.tif 000010
【図９】
2009010674.tif 000011