映像システム
【課題】ＲＧＢＶの各映像を混合合成することにより全ての色を表現することにより、４色型色覚者に対しても違和感を感じさせることのない映像を表示する。
【解決手段】レンズにより結像された光をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のスペクトルの画像に分解する４色分解プリズム４０２と、分解されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色の画像情報のそれぞれを電気信号として出力するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応するイメージセンサ４０３と、これらのイメージセンサからの出力信号のそれぞれについて、光学系により生じる収差を補正する処理を行い、処理した画像データを出力するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応する画像処理部４０６と、画像処理部４０６から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれの画像データを混合合成して表示する表示部を備える。
【解決手段】レンズにより結像された光をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のスペクトルの画像に分解する４色分解プリズム４０２と、分解されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色の画像情報のそれぞれを電気信号として出力するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応するイメージセンサ４０３と、これらのイメージセンサからの出力信号のそれぞれについて、光学系により生じる収差を補正する処理を行い、処理した画像データを出力するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応する画像処理部４０６と、画像処理部４０６から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれの画像データを混合合成して表示する表示部を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像システムに係り、特に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）及びＶ（violet：紫）の４色の画像信号を用いる映像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カラー表示を行う映像システムとしては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の独立した映像を混合合成することにより全ての色を表現するＲＧＢ映像システムが採用されている。その理由は、大部分の人が赤、緑、青の３種類の錐体細胞を持ち、これらの細胞が吸収することができる光が主に赤、緑、青の３色であり、人が感じる色も赤、緑、青であって人の色覚が３色型色覚であるという前提により映像システムを構成することとしたためである。
【０００３】
そして、紫（Ｖ）色は、人が持つ赤の錐体、青の錐体を刺激することにより、人に紫と感じさせるようになっており、ＲＧＢ映像システムにおいても、ＲとＢとの信号を混ぜ合わせて表現することとしている。
【０００４】
しかし、多くの人の中には、一部の人ではあるが、紫（Ｖ）色の光を感知することができる錐体を持つ４色型色覚の人が存在することが知られている。前述したＲ、Ｇ、Ｂの各色の独立した映像を混合合成することにより全ての色を表現するＲＧＢシステムは、大部分の３色型色覚を持つ人々に対して、違和感のない映像を提供することができるものであるが、前述の４色型色覚を持つ人々に対しては、色表現が不充分であり違和感を感じさせるものである。
【０００５】
前述したような映像システムの色の表現精度を向上させることを可能とした従来技術として、例えば、特許文献１等に記載された技術が知られている。この従来技術は、白色成分、赤色成分、緑色成分、青色成分、黄色成分、水色成分及び紫色成分の補正用テーブルを用いて色補正を行い、色の表現精度を向上させることができるようにしたものである。
【０００６】
しかし、この従来技術を用いた映像システムも、前述した４色型色覚を持つ人々に対しては、色表現が不充分であり違和感を感じさせるものである。
【０００７】
また、一般にカラー映像システムは、その光学系、特に、レンズ系による色収差、歪曲収差により画質の劣化を招くことがあり、このような画質の劣化を防止することができる従来技術として、特許文献２等に記載された技術が知られている。この従来技術は、光学レンズを何枚も重ね合わせることにより、レンズで生じる色収差を少なくし、短波長側での色収差が画質に与える影響を少なくして、可視光を用いて撮像したときに良好な画質の画像を得ることができるようにした撮像装置に関するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２３５９８１号公報
【特許文献２】特開２００７−１９３１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したＲＧＢ映像システム及び特許文献１に記載された補正用テーブルを用いて色補正を行い色の表現精度を向上させた映像システムは、何れも、装置への入力がＲＧＢの３色であり紫が持つ波長をデジタル変換して使用していないため、また、細かな色補正をしても、紫色が４色型色覚者には原色と異なる紫で表示され、色表現が不充分であり違和感を感じさせるという問題点を有している。
【００１０】
また、特許文献２に記載の従来技術は、光学レンズを何枚も重ね合わせることにより色収差の少なくする処理を行っているものの、重ねるレンズの個数を増やすと装置が大型となってしまい高コストとなるという問題点を有している。
【００１１】
本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決し、ＲＧＢに加え、光の中の紫色の波長を抽出し、ＲＧＢＶのそれぞれの映像信号をＲＧＢＶのデジタル信号に変換して処理を施し、ＲＧＢＶの各映像を混合合成することにより全ての色を表現することにより、４色型色覚者に対しても違和感を感じさせることのない、かつ、収差の少ない映像を表示することができる映像システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば前記目的は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）及びＶ（紫）の４色の画像信号を用いる映像システムにおいて、
レンズにより結像された光をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のスペクトルの画像に分解する４色分解プリズムと、分解されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色の画像情報のそれぞれを電気信号として出力するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応するイメージセンサと、これらのイメージセンサからの出力信号のそれぞれについて、光学系により生じる収差を補正する処理を行い、処理した画像データを出力するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応する画像処理部と、該画像処理部から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれの画像データを混合合成して表示する表示部と備えたことにより達成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、Ｖ（紫）のスペクトルをデジタル変換してＲＧＢＶの４種類のデジタル信号を用いることとしているので、表示することができる色の範囲が広がり４色型色覚者に、より臨場感のある映像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】分光プリズムによる色分解について説明する図である。
【図２】３色分解プリズムの構成例を示す図である。
【図３】４色分解プリズムの構成例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態によるＲＧＢＶの４色の画像信号を用いる映像システムの全体構成例を示すブロック図である。
【図５】軸上色収差について説明する図である。
【図６】倍率色収差について説明する図である。
【図７】単色色収差について説明する図である。
【図８】歪曲収差について説明する図である。
【図９】Ｇを基準としたＲ、Ｂ、Ｖの補正について説明する図である。
【図１０】収差を補正すべき値の理論値を格納したテーブルの構成例を説明する図である。
【図１１】Ｇの画像を基準にＲの画像について画像のパターンを比較する例を具体的な例で説明する図である。
【図１２】画像処理部に含まれるＲ、Ｂ、Ｖの各画像の画素のシフト量を計算するシフト量算出処理部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明による映像システムの実施形態を図面により詳細に説明する。
【００１６】
本発明の実施形態を説明する前に、まず、分光プリズムによる色分解について、及び、３色分解プリズムの構成例、本発明の実施形態で使用する４色分解プリズムの構成例について図１〜図３により説明する。
【００１７】
図１は分光プリズムによる色分解について説明する図、図２は３色分解プリズムの構成例を示す図、図３は４色分解プリズムの構成例を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、断面形状が三角形のガラス等の透明部材による分光プリズム１０１に入射した光１０２は、プリズムの持つ屈折率によって入射された光が分解されて、多数の波長の光に分解される。一般に、プリズムの屈折率は、光の波長が短くなる程大きくなるため、入射された光は、長い波長から短い波長の順に、すなわち、Ｒ１０３、Ｇ１０４、Ｂ１０５、Ｖ１０６の順に大きな屈折角度を持つ方向に色分解されてプリズムから射出される。
【００１９】
前述のように分解された光のスペクトルを電気信号に変換するためには、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor）によるイメージセンサが使用される。
【００２０】
一般に、３つのＣＣＤ等によりＲＧＢの３色のそれぞれの色の画像の電気信号を得るためには、入射光を図２に示しているような断面形状を有する３色分解プリズムによりＲ２０１、Ｇ２０２、Ｂ２０３に分解した後、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに独立したＣＣＤ等のイメージセンサを配置して、光の明暗を電気信号へ変換するようにすればよい。図２には、Ｒ、Ｇ、Ｂの分解された光の明暗を電気信号へ変換するイメージセンサを示していないが、各イメージセンサは、分解されたＲ２０１、Ｇ２０２、Ｂ２０３の射出面のそれぞれに設けられればよい。
【００２１】
Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの各色の独立した映像を混合合成することにより全ての色を表現するようにした本発明の実施形態のＲＧＢＶ映像システムに使用するための４色分解プリズムは、図３に示すような断面形状を有して構成されている。そして、このプリズムへの入射光は、４色分解プリズムにより、Ｒ３０１、Ｇ３０２、Ｂ３０３、Ｖ３０４に分解される。そして、４つのイメージセンサによりＲＧＢＶの４色のそれぞれの色の画像の電気信号を得るためには、図２により説明した場合と同様に、分解されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの射出面のそれぞれに独立したイメージセンサを配置して、光の明暗を電気信号に変換するようにすればよい。
【００２２】
図４は本発明の一実施形態によるＲＧＢＶの４色の画像信号を用いる映像システムの全体構成例を示すブロック図であり、図４（ａ）はハードウェア構成を示し、図４（ｂ）は本発明の実施形態の各構成要素の出力である画像情報を示している。
【００２３】
本発明の実施形態による映像システムは、図４（ａ）に示すように、ＲＧＢＶ映像出力装置４０１と、該ＲＧＢＶ映像出力装置４０１が使用するＲＧＢＶの各色対応のフレームメモリ４０５と、ＲＧＢＶ映像出力装置４０１からの画像信号を混合、合成してカラー映像として表示するＲＧＢＶ対応ディスプレイ装置とにより構成される。
【００２４】
ＲＧＢＶ映像出力装置４０１は、例えば、デジタルテレビカメラ、デジタルビデオカメラ等であってよく、撮像用のレンズ、図３により説明したような４色分解プリズム４０２、該４色分解プリズム４０２の各色の射出面のそれぞれに設けられた複数のＣＣＤイメージセンサ４０３、該ＣＣＤイメージセンサ４０３からの各色のアナログ電気信号を受け、それぞれをデジタル信号に変換して対応する複数のフレームメモリ４０５にバッファリングする複数のＡ／Ｄコンバータ４０４、及び、フレームメモリ４０５にバッファリングされた各色のデジタル信号を取り出し、本発明での画像処理を行い、レンズによる各種歪み等を補正して、ＲＧＢＶ対応ディスプレイ装置に出力する複数の画像処理部４０６を備えて構成されている。
【００２５】
前述の複数の画像処理部４０６は、ＣＰＵ、主メモリ等の記憶装置及び論理回路を備えて構成される情報処理手段の中に構築されるものであり、収差補正のための各種の機能部が、情報処理手段内の主記憶装置の中にプログラムにより構成され、ＣＰＵと論理回路により制御されて本発明の実施形態での収差の補正動作が行われることになる。
【００２６】
前述において、図４（ｂ）に示すように、レンズに入力される光による映像４０７は、レンズにより結像されて４色分解プリズム４０２に入力され、４色分解プリズム４０２により、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの各色毎にスペクトル分解された画像とされる。このスペクトル分解された各色の画像は、ＣＣＤイメージセンサ４０３により各色のアナログ電気信号による画像信号に変換される。このアナログ電気信号による画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ４０４で各色毎のデジタル信号に変換されて、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの各色のフレーム画像４０８とされ、フレームメモリ４０５へバッファリングされる。
【００２７】
そして、前述で説明したように、画像処理部４０６は、フレームメモリ４０５にバッファリングされた各色のデジタル信号を取り出し、レンズによる各種歪み等を補正する画像処理を行い、各色毎に補正したフレーム画像４０９を生成して、ＲＧＢＶ対応ディスプレイ装置に出力する。
【００２８】
本発明の実施形態は、画像処理部４０６がレンズによる各種歪み等を補正する処理を行うこととしているが、ここで、レンズによる各種歪みとしてどのようなものかあるかを図５〜図８を参照して説明する。
【００２９】
図５は軸上色収差について説明する図、図６は倍率色収差について説明する図、図７は単色色収差について説明する図、図８は歪曲収差について説明する図である。
【００３０】
一般に、レンズに光が入射し、その像が結像されると、結像された像に、色のにじみが生じたり、ぼやけたりそして歪んでしまう収差が発生する。
【００３１】
収差の１つである軸上色収差の例を図５に示している。図５において、レンズ５０１を通る赤い光の焦点は、紫の光の焦点に比べて、レンズから遠いところに結ばれる。すなわち、赤い光の焦点は、紫の色の焦点よりもレンズに近いところに結ばれる。このため、色によって焦点の距離がずれた結果、結像された像も色によって異なる位置に結像することになり、レンズ５０１によって結像された物がぼやけて見えることになる。
【００３２】
また、レンズの収差の１つである倍率色収差の例を図６に示している。一般に、図６に示しているように、レンズ６０１には、Ａ、Ｂとして示しているように異なった角度から光が入射される。そして、レンズ６０１は、色によって屈折率が異なり焦点までの距離が同じであっても、色の波長によって焦点位置がずれてしまうため、異なった角度から光が入射された場合、結像した色がにじんだり、ぼやけたりしてしまう。
【００３３】
また、単色のスペクトル波長の光に着目した場合にも生じる単色色収差の例を図７に示している。図７にＡとして示しているようにレンズ７０１に入射する光の位置がレンズ７０１の端の方である場合、その光は、入射角度が急であるために、レンズ７０１に近い位置に焦点を結び、図７にＢとして示しているようにレンズ７０１に入射する光の位置がレンズ７０１の中心に近い場合、その光は、入射角度が小さいために、レンズ７０１から遠い位置に焦点を結ぶことになる。これにより、結像した像の色がにじんだり、ぼやけたりしてしまう。
【００３４】
また、レンズにより結像した映像が歪んで見えてしまう歪曲収差の例を図８に示している。歪曲収差には、樽型の歪曲収差と糸巻き型の歪曲収差とがあり、図８（ａ）に示すように、画面周辺ほど像がちぢむように歪みを発生させる現象を樽型の歪曲収差といい、一方、図８（ｂ）に示すように、画面周辺ほど像が伸びるように歪みを発生させる場合を糸巻き型の歪曲収差という。
【００３５】
結像用のレンズは、前述で説明したような各種の収差を発生させるので、図４に示す本発明の実施形態による映像システムのＡ／Ｄコンバータ４０４から出力されてフレームメモリ４０５へ入力される画像は、前述で説明したような収差を含む画像４０８としてフレームメモリ４０５にバッファリングされる。本発明の実施形態では、このような収差を補正するために、画像処理部４０６が設けられており、複数の画像処理部４０６は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの各色毎に前述の収差を補正してフレーム画像４０９を出力する。
【００３６】
画像処理部４０６における前述した各種の収差の補正は、可視光の波長が真ん中でプリズムでの屈折率も真ん中であり、かつ、前述した各種の収差を受けにくいＧ（緑）を基準にして、他のＲ（赤）、Ｂ（青）、Ｖ（紫）の画像を、Ｇ（緑）の画像に近づけて重ねるような補正をするものである。そして、この補正は、画像処理部４０６がフレームメモリ４０５から画像を読み出し、ＧとＲとの画像のパターン比較、ＧとＢとの画像のパターン比較、ＧとＶとの画像のパターン比較を行い、Ｇの画像の中心からのＲ、Ｂ、Ｖのシフト量を各画素毎に、あるいは、画面を複数のゾーンに分けてゾーン単位毎に算出して、Ｒ、Ｂ、Ｖのデータを算出したシフト量だけシフトさせるような処理を行うことにより実行される。
【００３７】
図９はＧを基準としたＲ、Ｂ、Ｖの補正について説明する図である。図９に示す例は、基準とするＧの中心画素の座標が（Ｘ，Ｙ）であり、前述したパターン比較の結果、Ｇの中心画素に重ねるべきＲの中心画素の座標が（Ｘ＋１，Ｙ−１）、Ｂの中心画素の座標が（Ｘ−１，Ｙ＋１）、Ｖの中心画素の座標が（Ｘ−３，Ｙ＋１）であったとして、各色の中心画素の位置座標を示している。本発明の実施形態では、Ｒ、Ｂ、Ｖの各画素をＧの画素位置に重なるように、Ｘ方向、Ｙ方向にシフトすることになる。
【００３８】
図１１はＧの画像を基準にＲの画像について画像のパターンを比較する例を具体的な例で説明する図であり、図１１（ａ）はＧの画像とＲの画像との具体例を示す図であり、図１１（ｂ）は画像内の画素の比較と画素の合わせ込みを説明する図である。
【００３９】
本発明の実施形態では、画像のパターンの比較を、画像を形成する画素毎の輝度、画素の合わせ込みのためのシフト量、各画素の輝度差の３つのパラメータを用意して行うこととしている。各画素は、最小の明るさを示す最小輝度から最大の明るさを示す最大輝度までの０〜２５５の範囲で輝度値を持っている。本発明の実施形態では、この輝度値を輝度パラメータとして、Ｒの画像に閾値を設定して、Ｇの画像と比較するＲの画像の画素を絞り込んでいる。また、シフト量パラメータは、Ｇの画像の１画素に対するＲの画像の比較すべき画素の範囲を設定するパラメータである。このシフト量パラメータの設定値により比較後の画像の精度が変化することになる。さらに、輝度差パラメータは、輝度値によって切り分けられた画素に対して、「比較してよい画素」と「比較してはいけない画素」との切り分けを行うパラメータである。この輝度差パラメータは、Ｇの画像の画素とＲの画像の画素との輝度値の差の値を輝度差パラメータの閾値として設定したもので、輝度差パラメータの閾値より小さい輝度差を有する画素を比較対象とするため用いられる。
【００４０】
図１１（ａ）に示すような標準画像１００１（図４（ｂ）におけるに画像４０７に相当）は、レンズ、プリズムを介してＧとＲとに分光されて、Ｇの画像１００２とＲの画像１００３として示すような画像とされる。前述で説明したように、本発明の実施形態は、これらのＧの画像１００２とＲの画像１００３とに対して輝度パラメータを用いる。そして、ここでは、輝度パラメータを「輝度２００以上を表示」と設定するものとし、Ｒの画像１００３の輝度値が２００以上ある画素を抽出するものとする。この結果、Ｒの画像１００３’内に例示している文字の濃い灰色で示している文字の部分にある画素が、画素の輝度値が２００以上ある画素であって、基準とするＧの画像の対応する部分と比較する文字の部分として抽出される。ここでは、比較対象となるＲの画像１００３’内に１０１０として示している部分が画素の輝度値が２００以上あり比較対象になる画素であるとして示している。一方、比較対象となるＲの画像１００３’内に１０１１として示している部分は、この部分の画素の輝度値が２００以下であり比較対象外になった画素であるとして示している。そして、Ｒの画像とＧの画像との中で比較対象として残った画像の部分が、Ｒの画像１００４とＧの画像１００２’とである。
【００４１】
次に、図１１（ｂ）を参照して、基準とするＧの画像内の各画素と、Ｒの画像内の各画素との比較の処理について説明する。
【００４２】
いま、基準とするＧの画像内の任意の画素を基準画素Ａとし、Ｇの画像内の画素Ａと同一の位置にあるＲの画像内の画素Ａ’を比較対象画素Ａ’として、これらを比較するものとする。この場合、Ｇの画像の基準画素Ａを中心にＸ軸方向及びＹ軸方向１００６に５画素×５画素のブロック１００５を作成する。一方、Ｒの画像に対しては、比較対象画素Ａ’の周辺３×３画素のブロック１０１５を作成する。なお、ブロック１０１５として示すブロックは、この３×３画素のブロックの中心にある画素を画像Ｒの比較対象画素としたときに作成される３×３画素のブロックである。従って、Ｒの画像内の画素Ａと同一の位置にある画素Ａ’を比較対象画素Ａ’とした場合の３×３画素のブロックは、ブロック１０１５をＸ軸方向に１画素分、Ｙ軸方向に１画素分シフトしたブロックとなる。
【００４３】
そして、前述したように比較対象画素を中心とした３×３画素の９つの画素の輝度値を平均した輝度値を算出し、その平均輝度値を比較対象画素の平均輝度値とする演算を、Ｒの画像の全ての画素について行い、その結果を比較対象画素の位置に格納する。このようにして作成されたＧの画像の５画素×５画素のブロック１００５に対応するＲの画像の結果が、ブロック１０１２として示しているようなものとなる。
【００４４】
その後、Ｇの画像の基準画素Ａと同じ位置にあるＲの画像の比較対象画素Ａ’を中心に持つブロック１０１２から、基準画素Ａの輝度値に最も近い平均値を持つ画素Ｂ１００７を探す。このとき、輝度差パラメータの閾値として設定された閾値の値を使用して比較してはならない画素を排除する。ここでは、輝度差パラメータで設定される閾値は、基準画素Ａの輝度±１０とし、この輝度差以内輝度差を有する画素を比較対象とする。図１１（ｂ）に示す例では、輝度±１０以内に当てはまる画素を１０１３（○を表示している画素）、当てはまらない画素を１００９（×を表示している画素）として示している。探し当てた画素Ｂ１００７の輝度値を比較対象画素Ａ’に移そうとしたときのシフト量が、シフト量パラメータで設定した閾値以内であれば、比較対象画素Ａ’の位置に画素Ｂ１００７の輝度値をシフトさせ、１０１４として示しているようなブロックを作成する。もし、ブロック内にシフト量パラメータで設定した閾値以内という条件を満足する画素が存在しなければ、画素値をシフトする処理は行わない。このような処理を１画像分の全ての画素に対して行うことにより、Ｒの画像をＧの画像に合わせ込むことができる。Ｒの画像をＧの画像に合わせ込んだ後の、比較対象画素Ａ’を中心に持つ５×５のブロックは、図１１（ｂ）に１００８として示すようなものとなる。
【００４５】
前述では、Ｒの画像をＧの画像に合わせ込む例を説明したが、Ｂの画像、Ｖの画像をＧの画像に合わせ込む場合も同様であり、それらの処理は、図４（ａ）に示す画像処理部４０６により実行される。そして、前述した処理により、画像を形成する全画素のシフト量が求められることになる。
【００４６】
なお、比較対象画素Ａ’を中心画素（画素位置(x,y) ）とした３×３画素の９つの画素の輝度値を平均した輝度値を算出して比較対象画素Ａ’の平均画素値を求める演算は、各画素位置の輝度値を画素位置で示した場合、
比較対象画素Ａ’の平均画素値＝{(x-1,y-1)+(x,y-1)+(x+1,y-1)+(x-1,y)+(x,y)
+(x+1,y)+(x-1,y+1)+(x,y+1)+(x+1,y+1)}/9
の演算式により行うことができる。
【００４７】
図１２は画像処理部に含まれるＲ、Ｂ、Ｖの各画像の画素のシフト量を計算するシフト量算出処理部の構成を示すブロック図であり、次に、図１２を参照して、シフト量の保存、読み込み、書き換えの処理を説明する。
【００４８】
Ｒ、Ｂ、Ｖの各画像の画素のシフト量を計算するシフト量算出処理部は、演算部１１０１とシフト量保存メモリ１１００とにより、図１２に示すように構成される。そして、シフト量保存メモリ１１００は、演算部１１０１により算出されたＲ、Ｂ、Ｖの各画像の各画素のシフト量Ｃ’の１画面分のシフト量Ｃ’を保持するメモリであり、保持されるシフト量Ｃ’の初期値が０とされる。また、演算部１１０１は、図１１に示して説明したようにして求められた各画素のシフト量Ｃと、１回前に演算部１１０１により算出されシフト量保存メモリ１１００に保存された各画素のシフト量Ｃ’とを入力とし、また、同一位置の画素に対する演算回数をｎとして、
Ｃ’＝Ｃ×（１／ｎ）＋Ｃ’×（ｎ−１）／ｎ
の演算式により、シフト量Ｃ’を求め、シフト量保存メモリ１１００のＲ、Ｂ、Ｖの各画像に対するメモリの各画素のシフト量Ｃ’を更新する。
【００４９】
前述したような処理を行うことにより、シフト量保存メモリ１１００への書き込み回数が多くなるほど、すなわち、画像比較回数が多くなるに従い１画素のシフト量が一定の値に収束していくことになる。そして、シフト量保存メモリ１１００に保存されたＲ、Ｂ、Ｖの各画像に対する各画素のシフト量Ｃ’は、シフトパラメータとして出力されて、Ｒ、Ｂ、Ｖの各画像のＧの画像への合わせ込みのために使用される。なお、図１１に示して説明した処理によりシフト量Ｃの値を算出することができなかった場合、演算部１１０１は、その時点で、シフト量保存メモリ１１００に保存されているシフト量Ｃ’の値をシフト量Ｃに代わって利用する。
【００５０】
前述した説明では、Ｇを基準にして、他のＲ、Ｂ、Ｖの画像の補正をするとして説明したので、図４（ｂ）に示す画像処理部４０６から出力される補正した出力画像４０９は、Ｇの出力画像がＡ／Ｄコンバータ４０４から出力されたものと同一の図示で画像Ｇとして示しているものとなる。また、他のＲ、Ｂ、Ｖの画像は、補正された図示でＲ’、Ｂ’、Ｖ’として示しているものとなる。
【００５１】
本発明の実施形態によれば、前述したような画像に対する補正を画像処理部４０６で実施することにより、レンズを含む光学系での歪みや色のにじみを補正することができ、画像処理部４０６からＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれの補正された画像を出力することができ、ＲＧＢＶ対応のディスプレイに４色のデジタル信号を用いたカラー画像４１０を表示することができる。
【００５２】
前述での説明は、画像出力部４０６がフレームメモリにバッファリングされた収差を含む各色の画像について、Ｇを基準にして、他のＲ、Ｂ、Ｖの画像の補正をするとしたが、本発明は、画像処理部４０６において、収差を補正すべき値の理論値をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれに格納したテーブルを用意して、歪みや色のにじみが発生しているデータを格納しているフレームメモリ４０５から画像を読み出して、各画素に対してテーブルの値を用いて演算をすることにより歪みや色のにじみを補正したＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれの画像を画像処理部４０６から出力させるようにすることができる。
【００５３】
図１０は収差を補正すべき値の理論値を格納したテーブルの構成例を説明する図である。ここに示すテーブルは、ＲＧＢＶ対応ディスプレイ装置の表示画面が、水平方向１９２０画素、垂直方向１０８０画素を持つものとして、各画素毎のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれ補正量をテーブル化したものである。
【００５４】
図１０に示すテーブルは、画面座標、各色の画素の補正量を示す画素Ｇの収差補正座標、画素Ｂの収差補正座標、画素Ｒの収差補正座標、画素Ｖの収差補正座標のデータにより構成される。そして、図示テーブル内の各画面座標は、垂直方向座標と水平方向座標とにより構成され、表示すべき画素位置を示す図示しない画面アドレスカウンタにより指定される整数値である。
【００５５】
画素（Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｖ）の収差補正座標は、画面座標に示されるピクセル単位に設定された少数点を含む補正量の数値となるが、処理における論理演算を簡単にするため、２進数で示す整数部と、２進数で示す小数部とにより表現されている。この収差補正座標は、必ずしも画素単位に設定する必要はなく、画面を複数のゾーンに分けてゾーン単位毎に補正値を設定するように構成することもできる。
【００５６】
前述したようなテーブルは、図４に示すＲＧＢＶ映像出力装置４０１を構成するレンズ及びプリズムの構成が決まると、本発明とは別の方法により測定して各色、各画素毎の補正量を決定することができるので、その値を用いて予め作成しておけばよい。
【００５７】
前述で説明したテーブルを用いる例では、Ｇについても、収差補正を行うことができるので、Ｇを基準として他のＲ、Ｂ、Ｖの画像の補正演算をする例に比較して、より歪みのない映像をＲＧＢＶ対応ディスプレイ装置に表示することができる。
【００５８】
そして、前述のようなテーブルを用いる場合にも、Ｇを基準として他のＲ、Ｂ、Ｖの画像の補正を行うようにすることができ、この場合には、図１０に示すテーブルの画素Ｇの収差補正座標のデータが不要となり、テーブルの構成をより小さくすることができる。
【００５９】
前述した本発明の実施形態によれば、入力される光学画像のＶ（紫）色成分を、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）とは独立した色成分として抽出し、それらの４色の画像を混合合成することにより全ての色を表現することとしているので、４色型色覚者に対しても違和感を感じさせることのない映像を表示することができ、また、各色の画像の光学系による収差を、デジタル処理により補正することとしているので、短波長の色収差の補正のために何枚も重ね合わせていたレンズが不要となり、比較的簡易な小型で安価な光学系を使用した場合にも、光学系により生じる収差のない映像を表示することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、テレビカメラ、小型化、軽量化を目指す携帯用のビデオカメラ、スチールカメラを含むカメラの分野や、４色型色覚者向けの医療機器、研究用途のカメラ等に利用可能することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０１ 分光プリズム
４０１ ＲＧＢＶ映像出力装置
４０２ ４色分解プリズム
４０３ ＣＣＤイメージセンサ
４０４ Ａ／Ｄコンバータ
４０５ フレームメモリ
４０６ 画像処理部
１１００ シフト量保存メモリ
１１０１ 演算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像システムに係り、特に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）及びＶ（violet：紫）の４色の画像信号を用いる映像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カラー表示を行う映像システムとしては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の独立した映像を混合合成することにより全ての色を表現するＲＧＢ映像システムが採用されている。その理由は、大部分の人が赤、緑、青の３種類の錐体細胞を持ち、これらの細胞が吸収することができる光が主に赤、緑、青の３色であり、人が感じる色も赤、緑、青であって人の色覚が３色型色覚であるという前提により映像システムを構成することとしたためである。
【０００３】
そして、紫（Ｖ）色は、人が持つ赤の錐体、青の錐体を刺激することにより、人に紫と感じさせるようになっており、ＲＧＢ映像システムにおいても、ＲとＢとの信号を混ぜ合わせて表現することとしている。
【０００４】
しかし、多くの人の中には、一部の人ではあるが、紫（Ｖ）色の光を感知することができる錐体を持つ４色型色覚の人が存在することが知られている。前述したＲ、Ｇ、Ｂの各色の独立した映像を混合合成することにより全ての色を表現するＲＧＢシステムは、大部分の３色型色覚を持つ人々に対して、違和感のない映像を提供することができるものであるが、前述の４色型色覚を持つ人々に対しては、色表現が不充分であり違和感を感じさせるものである。
【０００５】
前述したような映像システムの色の表現精度を向上させることを可能とした従来技術として、例えば、特許文献１等に記載された技術が知られている。この従来技術は、白色成分、赤色成分、緑色成分、青色成分、黄色成分、水色成分及び紫色成分の補正用テーブルを用いて色補正を行い、色の表現精度を向上させることができるようにしたものである。
【０００６】
しかし、この従来技術を用いた映像システムも、前述した４色型色覚を持つ人々に対しては、色表現が不充分であり違和感を感じさせるものである。
【０００７】
また、一般にカラー映像システムは、その光学系、特に、レンズ系による色収差、歪曲収差により画質の劣化を招くことがあり、このような画質の劣化を防止することができる従来技術として、特許文献２等に記載された技術が知られている。この従来技術は、光学レンズを何枚も重ね合わせることにより、レンズで生じる色収差を少なくし、短波長側での色収差が画質に与える影響を少なくして、可視光を用いて撮像したときに良好な画質の画像を得ることができるようにした撮像装置に関するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２３５９８１号公報
【特許文献２】特開２００７−１９３１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したＲＧＢ映像システム及び特許文献１に記載された補正用テーブルを用いて色補正を行い色の表現精度を向上させた映像システムは、何れも、装置への入力がＲＧＢの３色であり紫が持つ波長をデジタル変換して使用していないため、また、細かな色補正をしても、紫色が４色型色覚者には原色と異なる紫で表示され、色表現が不充分であり違和感を感じさせるという問題点を有している。
【００１０】
また、特許文献２に記載の従来技術は、光学レンズを何枚も重ね合わせることにより色収差の少なくする処理を行っているものの、重ねるレンズの個数を増やすと装置が大型となってしまい高コストとなるという問題点を有している。
【００１１】
本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決し、ＲＧＢに加え、光の中の紫色の波長を抽出し、ＲＧＢＶのそれぞれの映像信号をＲＧＢＶのデジタル信号に変換して処理を施し、ＲＧＢＶの各映像を混合合成することにより全ての色を表現することにより、４色型色覚者に対しても違和感を感じさせることのない、かつ、収差の少ない映像を表示することができる映像システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば前記目的は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）及びＶ（紫）の４色の画像信号を用いる映像システムにおいて、
レンズにより結像された光をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のスペクトルの画像に分解する４色分解プリズムと、分解されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色の画像情報のそれぞれを電気信号として出力するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応するイメージセンサと、これらのイメージセンサからの出力信号のそれぞれについて、光学系により生じる収差を補正する処理を行い、処理した画像データを出力するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応する画像処理部と、該画像処理部から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれの画像データを混合合成して表示する表示部と備えたことにより達成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、Ｖ（紫）のスペクトルをデジタル変換してＲＧＢＶの４種類のデジタル信号を用いることとしているので、表示することができる色の範囲が広がり４色型色覚者に、より臨場感のある映像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】分光プリズムによる色分解について説明する図である。
【図２】３色分解プリズムの構成例を示す図である。
【図３】４色分解プリズムの構成例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態によるＲＧＢＶの４色の画像信号を用いる映像システムの全体構成例を示すブロック図である。
【図５】軸上色収差について説明する図である。
【図６】倍率色収差について説明する図である。
【図７】単色色収差について説明する図である。
【図８】歪曲収差について説明する図である。
【図９】Ｇを基準としたＲ、Ｂ、Ｖの補正について説明する図である。
【図１０】収差を補正すべき値の理論値を格納したテーブルの構成例を説明する図である。
【図１１】Ｇの画像を基準にＲの画像について画像のパターンを比較する例を具体的な例で説明する図である。
【図１２】画像処理部に含まれるＲ、Ｂ、Ｖの各画像の画素のシフト量を計算するシフト量算出処理部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明による映像システムの実施形態を図面により詳細に説明する。
【００１６】
本発明の実施形態を説明する前に、まず、分光プリズムによる色分解について、及び、３色分解プリズムの構成例、本発明の実施形態で使用する４色分解プリズムの構成例について図１〜図３により説明する。
【００１７】
図１は分光プリズムによる色分解について説明する図、図２は３色分解プリズムの構成例を示す図、図３は４色分解プリズムの構成例を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、断面形状が三角形のガラス等の透明部材による分光プリズム１０１に入射した光１０２は、プリズムの持つ屈折率によって入射された光が分解されて、多数の波長の光に分解される。一般に、プリズムの屈折率は、光の波長が短くなる程大きくなるため、入射された光は、長い波長から短い波長の順に、すなわち、Ｒ１０３、Ｇ１０４、Ｂ１０５、Ｖ１０６の順に大きな屈折角度を持つ方向に色分解されてプリズムから射出される。
【００１９】
前述のように分解された光のスペクトルを電気信号に変換するためには、ＣＣＤ(Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor）によるイメージセンサが使用される。
【００２０】
一般に、３つのＣＣＤ等によりＲＧＢの３色のそれぞれの色の画像の電気信号を得るためには、入射光を図２に示しているような断面形状を有する３色分解プリズムによりＲ２０１、Ｇ２０２、Ｂ２０３に分解した後、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに独立したＣＣＤ等のイメージセンサを配置して、光の明暗を電気信号へ変換するようにすればよい。図２には、Ｒ、Ｇ、Ｂの分解された光の明暗を電気信号へ変換するイメージセンサを示していないが、各イメージセンサは、分解されたＲ２０１、Ｇ２０２、Ｂ２０３の射出面のそれぞれに設けられればよい。
【００２１】
Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの各色の独立した映像を混合合成することにより全ての色を表現するようにした本発明の実施形態のＲＧＢＶ映像システムに使用するための４色分解プリズムは、図３に示すような断面形状を有して構成されている。そして、このプリズムへの入射光は、４色分解プリズムにより、Ｒ３０１、Ｇ３０２、Ｂ３０３、Ｖ３０４に分解される。そして、４つのイメージセンサによりＲＧＢＶの４色のそれぞれの色の画像の電気信号を得るためには、図２により説明した場合と同様に、分解されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの射出面のそれぞれに独立したイメージセンサを配置して、光の明暗を電気信号に変換するようにすればよい。
【００２２】
図４は本発明の一実施形態によるＲＧＢＶの４色の画像信号を用いる映像システムの全体構成例を示すブロック図であり、図４（ａ）はハードウェア構成を示し、図４（ｂ）は本発明の実施形態の各構成要素の出力である画像情報を示している。
【００２３】
本発明の実施形態による映像システムは、図４（ａ）に示すように、ＲＧＢＶ映像出力装置４０１と、該ＲＧＢＶ映像出力装置４０１が使用するＲＧＢＶの各色対応のフレームメモリ４０５と、ＲＧＢＶ映像出力装置４０１からの画像信号を混合、合成してカラー映像として表示するＲＧＢＶ対応ディスプレイ装置とにより構成される。
【００２４】
ＲＧＢＶ映像出力装置４０１は、例えば、デジタルテレビカメラ、デジタルビデオカメラ等であってよく、撮像用のレンズ、図３により説明したような４色分解プリズム４０２、該４色分解プリズム４０２の各色の射出面のそれぞれに設けられた複数のＣＣＤイメージセンサ４０３、該ＣＣＤイメージセンサ４０３からの各色のアナログ電気信号を受け、それぞれをデジタル信号に変換して対応する複数のフレームメモリ４０５にバッファリングする複数のＡ／Ｄコンバータ４０４、及び、フレームメモリ４０５にバッファリングされた各色のデジタル信号を取り出し、本発明での画像処理を行い、レンズによる各種歪み等を補正して、ＲＧＢＶ対応ディスプレイ装置に出力する複数の画像処理部４０６を備えて構成されている。
【００２５】
前述の複数の画像処理部４０６は、ＣＰＵ、主メモリ等の記憶装置及び論理回路を備えて構成される情報処理手段の中に構築されるものであり、収差補正のための各種の機能部が、情報処理手段内の主記憶装置の中にプログラムにより構成され、ＣＰＵと論理回路により制御されて本発明の実施形態での収差の補正動作が行われることになる。
【００２６】
前述において、図４（ｂ）に示すように、レンズに入力される光による映像４０７は、レンズにより結像されて４色分解プリズム４０２に入力され、４色分解プリズム４０２により、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの各色毎にスペクトル分解された画像とされる。このスペクトル分解された各色の画像は、ＣＣＤイメージセンサ４０３により各色のアナログ電気信号による画像信号に変換される。このアナログ電気信号による画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ４０４で各色毎のデジタル信号に変換されて、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの各色のフレーム画像４０８とされ、フレームメモリ４０５へバッファリングされる。
【００２７】
そして、前述で説明したように、画像処理部４０６は、フレームメモリ４０５にバッファリングされた各色のデジタル信号を取り出し、レンズによる各種歪み等を補正する画像処理を行い、各色毎に補正したフレーム画像４０９を生成して、ＲＧＢＶ対応ディスプレイ装置に出力する。
【００２８】
本発明の実施形態は、画像処理部４０６がレンズによる各種歪み等を補正する処理を行うこととしているが、ここで、レンズによる各種歪みとしてどのようなものかあるかを図５〜図８を参照して説明する。
【００２９】
図５は軸上色収差について説明する図、図６は倍率色収差について説明する図、図７は単色色収差について説明する図、図８は歪曲収差について説明する図である。
【００３０】
一般に、レンズに光が入射し、その像が結像されると、結像された像に、色のにじみが生じたり、ぼやけたりそして歪んでしまう収差が発生する。
【００３１】
収差の１つである軸上色収差の例を図５に示している。図５において、レンズ５０１を通る赤い光の焦点は、紫の光の焦点に比べて、レンズから遠いところに結ばれる。すなわち、赤い光の焦点は、紫の色の焦点よりもレンズに近いところに結ばれる。このため、色によって焦点の距離がずれた結果、結像された像も色によって異なる位置に結像することになり、レンズ５０１によって結像された物がぼやけて見えることになる。
【００３２】
また、レンズの収差の１つである倍率色収差の例を図６に示している。一般に、図６に示しているように、レンズ６０１には、Ａ、Ｂとして示しているように異なった角度から光が入射される。そして、レンズ６０１は、色によって屈折率が異なり焦点までの距離が同じであっても、色の波長によって焦点位置がずれてしまうため、異なった角度から光が入射された場合、結像した色がにじんだり、ぼやけたりしてしまう。
【００３３】
また、単色のスペクトル波長の光に着目した場合にも生じる単色色収差の例を図７に示している。図７にＡとして示しているようにレンズ７０１に入射する光の位置がレンズ７０１の端の方である場合、その光は、入射角度が急であるために、レンズ７０１に近い位置に焦点を結び、図７にＢとして示しているようにレンズ７０１に入射する光の位置がレンズ７０１の中心に近い場合、その光は、入射角度が小さいために、レンズ７０１から遠い位置に焦点を結ぶことになる。これにより、結像した像の色がにじんだり、ぼやけたりしてしまう。
【００３４】
また、レンズにより結像した映像が歪んで見えてしまう歪曲収差の例を図８に示している。歪曲収差には、樽型の歪曲収差と糸巻き型の歪曲収差とがあり、図８（ａ）に示すように、画面周辺ほど像がちぢむように歪みを発生させる現象を樽型の歪曲収差といい、一方、図８（ｂ）に示すように、画面周辺ほど像が伸びるように歪みを発生させる場合を糸巻き型の歪曲収差という。
【００３５】
結像用のレンズは、前述で説明したような各種の収差を発生させるので、図４に示す本発明の実施形態による映像システムのＡ／Ｄコンバータ４０４から出力されてフレームメモリ４０５へ入力される画像は、前述で説明したような収差を含む画像４０８としてフレームメモリ４０５にバッファリングされる。本発明の実施形態では、このような収差を補正するために、画像処理部４０６が設けられており、複数の画像処理部４０６は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの各色毎に前述の収差を補正してフレーム画像４０９を出力する。
【００３６】
画像処理部４０６における前述した各種の収差の補正は、可視光の波長が真ん中でプリズムでの屈折率も真ん中であり、かつ、前述した各種の収差を受けにくいＧ（緑）を基準にして、他のＲ（赤）、Ｂ（青）、Ｖ（紫）の画像を、Ｇ（緑）の画像に近づけて重ねるような補正をするものである。そして、この補正は、画像処理部４０６がフレームメモリ４０５から画像を読み出し、ＧとＲとの画像のパターン比較、ＧとＢとの画像のパターン比較、ＧとＶとの画像のパターン比較を行い、Ｇの画像の中心からのＲ、Ｂ、Ｖのシフト量を各画素毎に、あるいは、画面を複数のゾーンに分けてゾーン単位毎に算出して、Ｒ、Ｂ、Ｖのデータを算出したシフト量だけシフトさせるような処理を行うことにより実行される。
【００３７】
図９はＧを基準としたＲ、Ｂ、Ｖの補正について説明する図である。図９に示す例は、基準とするＧの中心画素の座標が（Ｘ，Ｙ）であり、前述したパターン比較の結果、Ｇの中心画素に重ねるべきＲの中心画素の座標が（Ｘ＋１，Ｙ−１）、Ｂの中心画素の座標が（Ｘ−１，Ｙ＋１）、Ｖの中心画素の座標が（Ｘ−３，Ｙ＋１）であったとして、各色の中心画素の位置座標を示している。本発明の実施形態では、Ｒ、Ｂ、Ｖの各画素をＧの画素位置に重なるように、Ｘ方向、Ｙ方向にシフトすることになる。
【００３８】
図１１はＧの画像を基準にＲの画像について画像のパターンを比較する例を具体的な例で説明する図であり、図１１（ａ）はＧの画像とＲの画像との具体例を示す図であり、図１１（ｂ）は画像内の画素の比較と画素の合わせ込みを説明する図である。
【００３９】
本発明の実施形態では、画像のパターンの比較を、画像を形成する画素毎の輝度、画素の合わせ込みのためのシフト量、各画素の輝度差の３つのパラメータを用意して行うこととしている。各画素は、最小の明るさを示す最小輝度から最大の明るさを示す最大輝度までの０〜２５５の範囲で輝度値を持っている。本発明の実施形態では、この輝度値を輝度パラメータとして、Ｒの画像に閾値を設定して、Ｇの画像と比較するＲの画像の画素を絞り込んでいる。また、シフト量パラメータは、Ｇの画像の１画素に対するＲの画像の比較すべき画素の範囲を設定するパラメータである。このシフト量パラメータの設定値により比較後の画像の精度が変化することになる。さらに、輝度差パラメータは、輝度値によって切り分けられた画素に対して、「比較してよい画素」と「比較してはいけない画素」との切り分けを行うパラメータである。この輝度差パラメータは、Ｇの画像の画素とＲの画像の画素との輝度値の差の値を輝度差パラメータの閾値として設定したもので、輝度差パラメータの閾値より小さい輝度差を有する画素を比較対象とするため用いられる。
【００４０】
図１１（ａ）に示すような標準画像１００１（図４（ｂ）におけるに画像４０７に相当）は、レンズ、プリズムを介してＧとＲとに分光されて、Ｇの画像１００２とＲの画像１００３として示すような画像とされる。前述で説明したように、本発明の実施形態は、これらのＧの画像１００２とＲの画像１００３とに対して輝度パラメータを用いる。そして、ここでは、輝度パラメータを「輝度２００以上を表示」と設定するものとし、Ｒの画像１００３の輝度値が２００以上ある画素を抽出するものとする。この結果、Ｒの画像１００３’内に例示している文字の濃い灰色で示している文字の部分にある画素が、画素の輝度値が２００以上ある画素であって、基準とするＧの画像の対応する部分と比較する文字の部分として抽出される。ここでは、比較対象となるＲの画像１００３’内に１０１０として示している部分が画素の輝度値が２００以上あり比較対象になる画素であるとして示している。一方、比較対象となるＲの画像１００３’内に１０１１として示している部分は、この部分の画素の輝度値が２００以下であり比較対象外になった画素であるとして示している。そして、Ｒの画像とＧの画像との中で比較対象として残った画像の部分が、Ｒの画像１００４とＧの画像１００２’とである。
【００４１】
次に、図１１（ｂ）を参照して、基準とするＧの画像内の各画素と、Ｒの画像内の各画素との比較の処理について説明する。
【００４２】
いま、基準とするＧの画像内の任意の画素を基準画素Ａとし、Ｇの画像内の画素Ａと同一の位置にあるＲの画像内の画素Ａ’を比較対象画素Ａ’として、これらを比較するものとする。この場合、Ｇの画像の基準画素Ａを中心にＸ軸方向及びＹ軸方向１００６に５画素×５画素のブロック１００５を作成する。一方、Ｒの画像に対しては、比較対象画素Ａ’の周辺３×３画素のブロック１０１５を作成する。なお、ブロック１０１５として示すブロックは、この３×３画素のブロックの中心にある画素を画像Ｒの比較対象画素としたときに作成される３×３画素のブロックである。従って、Ｒの画像内の画素Ａと同一の位置にある画素Ａ’を比較対象画素Ａ’とした場合の３×３画素のブロックは、ブロック１０１５をＸ軸方向に１画素分、Ｙ軸方向に１画素分シフトしたブロックとなる。
【００４３】
そして、前述したように比較対象画素を中心とした３×３画素の９つの画素の輝度値を平均した輝度値を算出し、その平均輝度値を比較対象画素の平均輝度値とする演算を、Ｒの画像の全ての画素について行い、その結果を比較対象画素の位置に格納する。このようにして作成されたＧの画像の５画素×５画素のブロック１００５に対応するＲの画像の結果が、ブロック１０１２として示しているようなものとなる。
【００４４】
その後、Ｇの画像の基準画素Ａと同じ位置にあるＲの画像の比較対象画素Ａ’を中心に持つブロック１０１２から、基準画素Ａの輝度値に最も近い平均値を持つ画素Ｂ１００７を探す。このとき、輝度差パラメータの閾値として設定された閾値の値を使用して比較してはならない画素を排除する。ここでは、輝度差パラメータで設定される閾値は、基準画素Ａの輝度±１０とし、この輝度差以内輝度差を有する画素を比較対象とする。図１１（ｂ）に示す例では、輝度±１０以内に当てはまる画素を１０１３（○を表示している画素）、当てはまらない画素を１００９（×を表示している画素）として示している。探し当てた画素Ｂ１００７の輝度値を比較対象画素Ａ’に移そうとしたときのシフト量が、シフト量パラメータで設定した閾値以内であれば、比較対象画素Ａ’の位置に画素Ｂ１００７の輝度値をシフトさせ、１０１４として示しているようなブロックを作成する。もし、ブロック内にシフト量パラメータで設定した閾値以内という条件を満足する画素が存在しなければ、画素値をシフトする処理は行わない。このような処理を１画像分の全ての画素に対して行うことにより、Ｒの画像をＧの画像に合わせ込むことができる。Ｒの画像をＧの画像に合わせ込んだ後の、比較対象画素Ａ’を中心に持つ５×５のブロックは、図１１（ｂ）に１００８として示すようなものとなる。
【００４５】
前述では、Ｒの画像をＧの画像に合わせ込む例を説明したが、Ｂの画像、Ｖの画像をＧの画像に合わせ込む場合も同様であり、それらの処理は、図４（ａ）に示す画像処理部４０６により実行される。そして、前述した処理により、画像を形成する全画素のシフト量が求められることになる。
【００４６】
なお、比較対象画素Ａ’を中心画素（画素位置(x,y) ）とした３×３画素の９つの画素の輝度値を平均した輝度値を算出して比較対象画素Ａ’の平均画素値を求める演算は、各画素位置の輝度値を画素位置で示した場合、
比較対象画素Ａ’の平均画素値＝{(x-1,y-1)+(x,y-1)+(x+1,y-1)+(x-1,y)+(x,y)
+(x+1,y)+(x-1,y+1)+(x,y+1)+(x+1,y+1)}/9
の演算式により行うことができる。
【００４７】
図１２は画像処理部に含まれるＲ、Ｂ、Ｖの各画像の画素のシフト量を計算するシフト量算出処理部の構成を示すブロック図であり、次に、図１２を参照して、シフト量の保存、読み込み、書き換えの処理を説明する。
【００４８】
Ｒ、Ｂ、Ｖの各画像の画素のシフト量を計算するシフト量算出処理部は、演算部１１０１とシフト量保存メモリ１１００とにより、図１２に示すように構成される。そして、シフト量保存メモリ１１００は、演算部１１０１により算出されたＲ、Ｂ、Ｖの各画像の各画素のシフト量Ｃ’の１画面分のシフト量Ｃ’を保持するメモリであり、保持されるシフト量Ｃ’の初期値が０とされる。また、演算部１１０１は、図１１に示して説明したようにして求められた各画素のシフト量Ｃと、１回前に演算部１１０１により算出されシフト量保存メモリ１１００に保存された各画素のシフト量Ｃ’とを入力とし、また、同一位置の画素に対する演算回数をｎとして、
Ｃ’＝Ｃ×（１／ｎ）＋Ｃ’×（ｎ−１）／ｎ
の演算式により、シフト量Ｃ’を求め、シフト量保存メモリ１１００のＲ、Ｂ、Ｖの各画像に対するメモリの各画素のシフト量Ｃ’を更新する。
【００４９】
前述したような処理を行うことにより、シフト量保存メモリ１１００への書き込み回数が多くなるほど、すなわち、画像比較回数が多くなるに従い１画素のシフト量が一定の値に収束していくことになる。そして、シフト量保存メモリ１１００に保存されたＲ、Ｂ、Ｖの各画像に対する各画素のシフト量Ｃ’は、シフトパラメータとして出力されて、Ｒ、Ｂ、Ｖの各画像のＧの画像への合わせ込みのために使用される。なお、図１１に示して説明した処理によりシフト量Ｃの値を算出することができなかった場合、演算部１１０１は、その時点で、シフト量保存メモリ１１００に保存されているシフト量Ｃ’の値をシフト量Ｃに代わって利用する。
【００５０】
前述した説明では、Ｇを基準にして、他のＲ、Ｂ、Ｖの画像の補正をするとして説明したので、図４（ｂ）に示す画像処理部４０６から出力される補正した出力画像４０９は、Ｇの出力画像がＡ／Ｄコンバータ４０４から出力されたものと同一の図示で画像Ｇとして示しているものとなる。また、他のＲ、Ｂ、Ｖの画像は、補正された図示でＲ’、Ｂ’、Ｖ’として示しているものとなる。
【００５１】
本発明の実施形態によれば、前述したような画像に対する補正を画像処理部４０６で実施することにより、レンズを含む光学系での歪みや色のにじみを補正することができ、画像処理部４０６からＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれの補正された画像を出力することができ、ＲＧＢＶ対応のディスプレイに４色のデジタル信号を用いたカラー画像４１０を表示することができる。
【００５２】
前述での説明は、画像出力部４０６がフレームメモリにバッファリングされた収差を含む各色の画像について、Ｇを基準にして、他のＲ、Ｂ、Ｖの画像の補正をするとしたが、本発明は、画像処理部４０６において、収差を補正すべき値の理論値をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれに格納したテーブルを用意して、歪みや色のにじみが発生しているデータを格納しているフレームメモリ４０５から画像を読み出して、各画素に対してテーブルの値を用いて演算をすることにより歪みや色のにじみを補正したＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれの画像を画像処理部４０６から出力させるようにすることができる。
【００５３】
図１０は収差を補正すべき値の理論値を格納したテーブルの構成例を説明する図である。ここに示すテーブルは、ＲＧＢＶ対応ディスプレイ装置の表示画面が、水平方向１９２０画素、垂直方向１０８０画素を持つものとして、各画素毎のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれ補正量をテーブル化したものである。
【００５４】
図１０に示すテーブルは、画面座標、各色の画素の補正量を示す画素Ｇの収差補正座標、画素Ｂの収差補正座標、画素Ｒの収差補正座標、画素Ｖの収差補正座標のデータにより構成される。そして、図示テーブル内の各画面座標は、垂直方向座標と水平方向座標とにより構成され、表示すべき画素位置を示す図示しない画面アドレスカウンタにより指定される整数値である。
【００５５】
画素（Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｖ）の収差補正座標は、画面座標に示されるピクセル単位に設定された少数点を含む補正量の数値となるが、処理における論理演算を簡単にするため、２進数で示す整数部と、２進数で示す小数部とにより表現されている。この収差補正座標は、必ずしも画素単位に設定する必要はなく、画面を複数のゾーンに分けてゾーン単位毎に補正値を設定するように構成することもできる。
【００５６】
前述したようなテーブルは、図４に示すＲＧＢＶ映像出力装置４０１を構成するレンズ及びプリズムの構成が決まると、本発明とは別の方法により測定して各色、各画素毎の補正量を決定することができるので、その値を用いて予め作成しておけばよい。
【００５７】
前述で説明したテーブルを用いる例では、Ｇについても、収差補正を行うことができるので、Ｇを基準として他のＲ、Ｂ、Ｖの画像の補正演算をする例に比較して、より歪みのない映像をＲＧＢＶ対応ディスプレイ装置に表示することができる。
【００５８】
そして、前述のようなテーブルを用いる場合にも、Ｇを基準として他のＲ、Ｂ、Ｖの画像の補正を行うようにすることができ、この場合には、図１０に示すテーブルの画素Ｇの収差補正座標のデータが不要となり、テーブルの構成をより小さくすることができる。
【００５９】
前述した本発明の実施形態によれば、入力される光学画像のＶ（紫）色成分を、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）とは独立した色成分として抽出し、それらの４色の画像を混合合成することにより全ての色を表現することとしているので、４色型色覚者に対しても違和感を感じさせることのない映像を表示することができ、また、各色の画像の光学系による収差を、デジタル処理により補正することとしているので、短波長の色収差の補正のために何枚も重ね合わせていたレンズが不要となり、比較的簡易な小型で安価な光学系を使用した場合にも、光学系により生じる収差のない映像を表示することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、テレビカメラ、小型化、軽量化を目指す携帯用のビデオカメラ、スチールカメラを含むカメラの分野や、４色型色覚者向けの医療機器、研究用途のカメラ等に利用可能することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１０１ 分光プリズム
４０１ ＲＧＢＶ映像出力装置
４０２ ４色分解プリズム
４０３ ＣＣＤイメージセンサ
４０４ Ａ／Ｄコンバータ
４０５ フレームメモリ
４０６ 画像処理部
１１００ シフト量保存メモリ
１１０１ 演算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）及びＶ（紫）の４色の画像信号を用いる映像システムにおいて、
レンズにより結像された光をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のスペクトルの画像に分解する４色分解プリズムと、分解されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色の画像情報のそれぞれを電気信号として出力するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応するイメージセンサと、これらのイメージセンサからの出力信号のそれぞれについて、光学系により生じる収差を補正する処理を行い、処理した画像データを出力するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応する画像処理部と、該画像処理部から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれの画像データを混合合成して表示する表示部と備えたことを特徴とする映像システム。
【請求項２】
Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応するＡ／Ｄコンバータ、及び、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応するフレームメモリをさらに備え、
前記Ａ／Ｄコンバータは、前記イメージセンサからのＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色の画像情報のそれぞれの電気信号をデジタルデータに変換して前記Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応するフレームメモリに格納し、前記画像処理部は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれの画像データを前記フレームメモリから取得して処理することを特徴とする請求項１記載の映像システム。
【請求項３】
前記画像処理部は、歪みや色のにじみが発生している画像データを格納している前記フレームメモリから読み出した画像データに対して、収差を受けにくいＧの画像を基準にして、他のＲ、Ｂ、Ｖの画像を、Ｇの画像に重ねるように補正の処理を行うことを特徴とする請求項２記載の映像システム。
【請求項４】
前記画像処理部は、歪みや色のにじみが発生している画像データを格納している前記フレームメモリから読み出した画像データのＧとＲとの画像のパターン比較、ＧとＢとの画像のパターン比較、ＧとＶとの画像のパターン比較を行い、Ｇの画像の各画素からのＲ、Ｂ、Ｖの対応する各画素のシフト量を各画素毎に、あるいは、画面を複数のゾーンに分けたゾーン単位毎に算出して、Ｒ、Ｂ、Ｖのデータを算出したシフト量だけシフトさせるような処理を行うことを特徴とする請求項２記載の映像システム。
【請求項５】
前記画像データのＧとＲとの画像のパターン比較、ＧとＢとの画像のパターン比較、ＧとＶとの画像のパターン比較を行い、Ｇの画像の各画素からのＲ、Ｂ、Ｖの対応する各画素のシフト量を各画素毎に算出する処理は、Ｇの画像と比較するＲ、Ｂ、Ｖの画像に輝度の閾値を設定し、この輝度閾値の設定値により画像の比較すべき画素の範囲を設定して行うことを特徴とする請求項４記載の映像システム。
【請求項６】
前記画像データのＧとＲとの画像のパターン比較、ＧとＢとの画像のパターン比較、ＧとＶとの画像のパターン比較を行い、Ｇの画像の各画素からのＲ、Ｂ、Ｖの対応する各画素のシフト量を各画素毎に算出する処理は、Ｒ、Ｂ、Ｖの画像毎に行われ、求められた各画素のシフト量Ｃと、１回前の画像の各画素に対して算出されて保存されていた各画素のシフト量Ｃ’とにより、また、同一位置の画素に対する演算回数をｎとして、
Ｃ’＝Ｃ×（１／ｎ）＋Ｃ’×（ｎ−１）／ｎ
の演算式により行われることを特徴とする請求項５記載の映像システム。
【請求項７】
収差を補正すべき値の理論値を画素単位に、あるいは、画面を複数のゾーンに分けたゾーン単位に、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれについて格納したテーブルをさらに備え、
前記画像処理部は、歪みや色のにじみが発生しているデータを格納しているフレームメモリから画像データを読み出し、各画素に対してテーブルの値を用いて演算をすることにより歪みや色のにじみを補正したＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれの画像データを出力することを特徴とする請求項２記載の映像システム。
【請求項８】
前記テーブルに格納された収差を補正すべき値の理論値は、表示すべき画素位置に対するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれの画像の画素位置の補正量であることを特徴とする請求項５記載の映像システム。
【請求項９】
収差を補正すべき値の理論値を画素単位に、あるいは、画面を複数のゾーンに分けたゾーン単位に、Ｒ、Ｂ、Ｖのそれぞれについて格納したテーブルをさらに備え、
該テーブルに格納された収差を補正すべき値の理論値は、Ｇの画像データの画素位置に対するＲ、Ｂ、Ｖのそれぞれの画像の画素位置の補正量であり、
前記画像処理部は、歪みや色のにじみが発生しているデータを格納しているフレームメモリから画像データを読み出し、各画素に対してテーブルの値を用いて演算をすることにより歪みや色のにじみを補正したＲ、Ｂ、Ｖのそれぞれの画像データと、補正をしていないＧの画像データとを出力することを特徴とする請求項２記載の映像システム。
【請求項１】
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）及びＶ（紫）の４色の画像信号を用いる映像システムにおいて、
レンズにより結像された光をＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のスペクトルの画像に分解する４色分解プリズムと、分解されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色の画像情報のそれぞれを電気信号として出力するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応するイメージセンサと、これらのイメージセンサからの出力信号のそれぞれについて、光学系により生じる収差を補正する処理を行い、処理した画像データを出力するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応する画像処理部と、該画像処理部から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれの画像データを混合合成して表示する表示部と備えたことを特徴とする映像システム。
【請求項２】
Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応するＡ／Ｄコンバータ、及び、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応するフレームメモリをさらに備え、
前記Ａ／Ｄコンバータは、前記イメージセンサからのＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色の画像情報のそれぞれの電気信号をデジタルデータに変換して前記Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれに対応するフレームメモリに格納し、前記画像処理部は、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖの４色のそれぞれの画像データを前記フレームメモリから取得して処理することを特徴とする請求項１記載の映像システム。
【請求項３】
前記画像処理部は、歪みや色のにじみが発生している画像データを格納している前記フレームメモリから読み出した画像データに対して、収差を受けにくいＧの画像を基準にして、他のＲ、Ｂ、Ｖの画像を、Ｇの画像に重ねるように補正の処理を行うことを特徴とする請求項２記載の映像システム。
【請求項４】
前記画像処理部は、歪みや色のにじみが発生している画像データを格納している前記フレームメモリから読み出した画像データのＧとＲとの画像のパターン比較、ＧとＢとの画像のパターン比較、ＧとＶとの画像のパターン比較を行い、Ｇの画像の各画素からのＲ、Ｂ、Ｖの対応する各画素のシフト量を各画素毎に、あるいは、画面を複数のゾーンに分けたゾーン単位毎に算出して、Ｒ、Ｂ、Ｖのデータを算出したシフト量だけシフトさせるような処理を行うことを特徴とする請求項２記載の映像システム。
【請求項５】
前記画像データのＧとＲとの画像のパターン比較、ＧとＢとの画像のパターン比較、ＧとＶとの画像のパターン比較を行い、Ｇの画像の各画素からのＲ、Ｂ、Ｖの対応する各画素のシフト量を各画素毎に算出する処理は、Ｇの画像と比較するＲ、Ｂ、Ｖの画像に輝度の閾値を設定し、この輝度閾値の設定値により画像の比較すべき画素の範囲を設定して行うことを特徴とする請求項４記載の映像システム。
【請求項６】
前記画像データのＧとＲとの画像のパターン比較、ＧとＢとの画像のパターン比較、ＧとＶとの画像のパターン比較を行い、Ｇの画像の各画素からのＲ、Ｂ、Ｖの対応する各画素のシフト量を各画素毎に算出する処理は、Ｒ、Ｂ、Ｖの画像毎に行われ、求められた各画素のシフト量Ｃと、１回前の画像の各画素に対して算出されて保存されていた各画素のシフト量Ｃ’とにより、また、同一位置の画素に対する演算回数をｎとして、
Ｃ’＝Ｃ×（１／ｎ）＋Ｃ’×（ｎ−１）／ｎ
の演算式により行われることを特徴とする請求項５記載の映像システム。
【請求項７】
収差を補正すべき値の理論値を画素単位に、あるいは、画面を複数のゾーンに分けたゾーン単位に、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれについて格納したテーブルをさらに備え、
前記画像処理部は、歪みや色のにじみが発生しているデータを格納しているフレームメモリから画像データを読み出し、各画素に対してテーブルの値を用いて演算をすることにより歪みや色のにじみを補正したＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれの画像データを出力することを特徴とする請求項２記載の映像システム。
【請求項８】
前記テーブルに格納された収差を補正すべき値の理論値は、表示すべき画素位置に対するＲ、Ｇ、Ｂ、Ｖのそれぞれの画像の画素位置の補正量であることを特徴とする請求項５記載の映像システム。
【請求項９】
収差を補正すべき値の理論値を画素単位に、あるいは、画面を複数のゾーンに分けたゾーン単位に、Ｒ、Ｂ、Ｖのそれぞれについて格納したテーブルをさらに備え、
該テーブルに格納された収差を補正すべき値の理論値は、Ｇの画像データの画素位置に対するＲ、Ｂ、Ｖのそれぞれの画像の画素位置の補正量であり、
前記画像処理部は、歪みや色のにじみが発生しているデータを格納しているフレームメモリから画像データを読み出し、各画素に対してテーブルの値を用いて演算をすることにより歪みや色のにじみを補正したＲ、Ｂ、Ｖのそれぞれの画像データと、補正をしていないＧの画像データとを出力することを特徴とする請求項２記載の映像システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２０５６０８（Ｐ２０１１−２０５６０８Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８６４６（Ｐ２０１０−１８８６４６）
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００２３３２９５）日立情報通信エンジニアリング株式会社 (195)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２５日（２０１０．８．２５）
【出願人】（０００２３３２９５）日立情報通信エンジニアリング株式会社 (195)
【Ｆターム（参考）】
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