JP2003110847A

JP2003110847A - 画像出力装置

Info

Publication number: JP2003110847A
Application number: JP2002200058A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Toyoda; 哲也豊田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2003-04-11
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: JP3650378B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の撮影レンズ系のみによる歪曲補正は構造
上制約されて困難である上、レンズ系の構成が複雑にな
り、カメラ自体の重量、体積がともに大きくなるという
課題がある。また、テレビカメラ等による画像信号処理
では、フィルムを利用した光学的な画像を補正できな
い。【解決手段】本発明は、フィルム上の光学画像から生成
されたデジタル画像に、光学画像とともにフィルム上に
記録されている撮影時のレンズ歪曲情報により、このデ
ジタル画像を補正してプリント出力して、歪曲のない画
像を得る画像出力装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮影された画像を
歪曲のない画像に補正する画像出力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レンズには箇所によって倍率の
違いがあり、レンズに入射する画像の主光線の光軸の角
度によっては、歪曲収差が発生する。この歪曲収差に
は、正の歪曲（糸巻き型歪曲）と負の歪曲（樽型歪曲）
とがある。前記歪曲収差は、非対称に構成されたレンズ
群では生じ易く、対称であれば、前方のレンズ群で生じ
た歪曲が後方のレンズ群で打ち消され歪曲が目立たなく
なる。しかし、歪曲収差が生じるような場合には、撮影
された画像が撮影対象と相似形にならず、直線が歪んで
写り、絞りを絞り込んでも収差は減少しない。

【０００３】この歪曲収差を補正するものとして、例え
ば、特開昭６２−２３０２６７号公報に開示されている
ような、歪曲した画像を画像処理によって補正する技術
がある。

【０００４】この補正技術は、データ圧縮を利用したも
のであり、ドアカメラで撮影した画像をデジタル信号に
変換し、フレームメモリに書き込む際に、画像の圧縮す
る度合いを順次変えて、補正された画像をＣＲＴに写し
出しているものである。

【０００５】すなわち、負の歪曲の場合に、各走査線デ
ータの書込み時に、画面の左側からの画面中心線までは
順次データ圧縮率を強め、画面中心線から右側の圧縮率
を順次弱めるようにする。同様に上下方向の圧縮も、中
心の走査線ほど圧縮率を強め、上下端ほど圧縮率を弱め
る。

【０００６】このようなデータ圧縮を撮影した画像に施
し、正常な画像になるように補正している。しかし一般
的には、前述したような補正技術を用いず、カメラの撮
像レンズ系自体で歪曲を少なくなるように設計して、用
いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、撮影レ
ンズ系のみで解決しようとしても、レンズ配置は構造上
制約される場合が多く、任意の絞りでも常に歪曲が発生
しないように設計することは大変困難である。また、歪
曲を補正するために、レンズ系の構成が複雑になり、カ
メラ自体の重量、体積がともに大きくなるという欠点が
ある。

【０００８】また、特開昭６２−２３０２６７号公報に
記載されている補正技術は、テレビカメラとテレビジョ
ンのような、アナログやデジタルによる画像信号とし
て、画像を撮影し補正し、表示画面に写し出す場合に
は、好適する補正技術であるが、フィルムを利用するカ
メラにおいては、画像を光学的に記録するため、前述し
た補正技術では光学的に画像を補正することはできな
い。そこで本発明は、歪曲のない画像を得るための画像
出力装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、フィルム上の光学画像を読み込んでデジタル画像に
変換するフィルムスキャナと、上記光学画像とともに上
記フィルム上に記録されている撮影レンズの歪曲収差曲
線式の係数を読み出す読出手段と、上記係数を用いて上
記デジタル画像の歪曲収差補正量を演算し、上記デジタ
ル画像を補正する歪曲補正手段と、上記補正されたデジ
タル画像を出力するプリンタとを備える画像出力装置を
提供する。さらに、フィルム上の光学画像を読み込んで
デジタル画像に変換するフィルムスキャナと、複数の歪
曲補正データを記憶する記憶手段と、上記記憶手段に記
憶されている複数の歪曲補正データのうちの、撮影時の
レンズに対応した歪曲補正データを用いて上記デジタル
画像を補正する歪曲補正手段と、上記補正されたデジタ
ル画像を出力するプリンタとを備える画像出力装置を提
供する。

【００１０】以上のような構成の画像出力装置により、
フィルム上の光学画像が読み出されてデジタル画像に変
換され、この時、撮影時に画像と共にフィルムの磁気テ
ープに記録されたレンズ歪曲情報も読み出され、デジタ
ル画像がレンズ歪曲情報により補正され、プリント出力
される。また、記憶手段に記憶されている複数の歪曲補
正データのうちの、撮影時のレンズに対応した歪曲補正
データが読み出され、フィルムスキャナにより読み込ま
れたデジタル画像が補正されて、そのデジタル画像がプ
リント出力される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。図１は、本発明による第１の
実施形態としてのカメラシステムの概略的な構成を示し
説明するブロック図である。このカメラシステムは、撮
影時のレンズの歪曲データを記録可能なカメラ１と、歪
曲データを記録するための磁気テープ１１が設けられた
光学画像を記録するフィルム１０と、前記歪曲データと
光学画像からなる情報を読み出す画像出力装置１２と、
画像を出力するためのカラープリンタ１８とに大別され
る。

【００１２】前記カメラ１においては、焦点距離及び焦
点位置が可変できるレンズ３と、該レンズ３の焦点距離
及び焦点位置を変化させるためのレンズ駆動部４と、前
記レンズ３の歪曲データを予め記録するＲＯＭ５と、被
写体までの距離を測定する測距部６と、被写体の明るさ
を測光し、露出を制御する露出制御部７と、レリーズボ
タン８と、撮影時の歪曲データを前記磁気テープ１１に
記録するための歪曲データ書込み部９と、前記レンズ駆
動部４、ＲＯＭ５、測距部６、露出制御部７、歪曲デー
タ書込み部９を制御するＣＰＵ２とからなる。

【００１３】また、前記画像出力装置１２においては、
前記磁気テープ１１に記録された歪曲データを読出すた
めの歪曲データ読出し部１４と、前記フィルム１０から
画像を読込むためのフィルムスキャナ１５と、該フィル
ムスキャナ１５によって読出された画像を記録しておく
ためのフレームメモリ１６と、前記フィルムスキャナ１
５、歪曲データ読出し部１４を制御するＣＰＵ１３と、
該ＣＰＵ１３によって歪曲を補正された画像を記録する
ためのフレームメモリ１７とから構成されている。

【００１４】次に図２に示すフローチャートを参照し
て、前記カメラシステムにおけるカメラ１の動作を説明
する。まず、カメラ１のメインスイッチオンでシーケン
ススタートした後、撮影者によるファーストレリーズの
オン／オフを判定し（ステップＳ１）、オンされると
（ＹＥＳ）、前記露出制御部７により測光が行われ（ス
テップＳ２）、続いて前記測距部６により測距が行われ
る（ステップＳ３）。

【００１５】その測距の結果を受けて絞り値が決定さ
れ、前記レンズ駆動部４によりレンズが駆動され、オー
トフォーカスが完了する（ステップＳ４）。更に撮影者
によるセカンドレリーズのオン／オフを判定し（ステッ
プＳ５）、オンされると（ＹＥＳ）、前記ステップＳ２
〜Ｓ４で決定された絞りレンズ配置で露光が行われる
（ステップＳ６）。続いて前記ＣＰＵ２により撮影時の
レンズ情報（焦点距離、焦点位置及び絞り）が判断され
（ステップＳ７）、そのレンズ情報はレンズに内蔵され
た前記ＲＯＭ５内のデータを用いて歪曲データに変換さ
れる（ステップＳ８）。

【００１６】次に変換された歪曲データは、前記歪曲デ
ータ書込み部９によって前記磁気テープ１１に書き込ま
れる（ステップＳ９）。更に撮影者が撮影を終了するか
判定する（ステップＳ１０）。撮影を継続する場合は
（ＮＯ）、フィルムを送り（ステップＳ１１）、ステッ
プＳ１に戻る。しかし撮影者が撮影を終了する場合には
（ＹＥＳ）、本シーケンスは終了する。

【００１７】ここで、前記ステップＳ８の歪曲データ変
換の際に必要な歪曲データについて説明する。図３は、
角度θで光学系Ｏｓに入射した光の歪曲収差を示す。光
学系Ｏｓから焦点距離ｆ離れた光軸上には、理想像高
ｚ’に対し、歪曲の影響を受けた実像高ｚの像が結像す
る。この場合、歪曲の大きさａは次式（１）で表わされ
る。ａ＝（ｚ−ｚ'）／ｚ'×１００（％） …（１）ｚ'＝ｆ・ｔａｎ（θ） …（２）光学系の収差は、一般的には、像高の関数になる。

【００１８】図４には、実像高ｚを横軸、歪曲ａを縦軸
にとった場合の歪曲の収差曲線を示す。また図５には、
正方格子が歪曲を受けた時の画像イメージを示す。それ
ぞれ図５（ａ）樽型、同図（ｂ）糸巻型、同図（ｃ）陣
笠型と呼ばれており、図４（ａ）が図５（ａ）に、図４
（ｂ）が図５（ｂ）に、図４（ｃ）が図５（ｃ）に対応
している。ここで、これらの収差曲線を次式のように展
開する。ａ（ｚ）＝ａ_１ｚ＋ａ_２ｚ^２＋ａ_３ｚ^３＋ａ_４ｚ^４＋… …（３）この展開により、式（３）の展開係数ａ１、ａ２、ａ
３、ａ４、…を歪曲データとして持てば、図４に示すよ
うな収差曲線が再現できるため、これらの係数列ａ１、
ａ２、ａ３、ａ４、…、を歪曲データとして採用する。
ただし、本実施形態では、前記ＲＯＭ５の容量を抑え、
前記ＣＰＵ１３による歪曲補正の計算時間を短縮するた
め、歪曲データをａ１、ａ２、ａ３の３つに限定する。

【００１９】次に表１、表２を参照して、前記ＲＯＭ５
内の具体的な歪曲データのフォーマットについて説明す
る。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】前記ＲＯＭ５は、表１、表２に示すような
２つのテーブルを持っている。表１は、前記ＣＰＵ２で
判断されたレンズ情報（「焦点距離ｆ」と「焦点位置
ｄ」）を、その値によって９つのグループに分ける表で
ある。

【００２３】一般的に、歪曲は同じレンズであってもそ
の焦点距離や焦点位置によって変化するため、歪曲デー
タを焦点距離や焦点位置によって変化させる必要があ
る。このグループ分けは、焦点距離、焦点位置による歪
曲の変化率を考慮して、歪曲の変化の大きなところは細
かく、変化の小さなところは粗に分けるようにする。

【００２４】そして表２は、このように表１でグループ
分けされたレンズ情報ｎを歪曲データａ１、ａ２、ａ３
に変換する変換表である。

【００２５】図６は、図２の前記ステップＳ８の歪曲デ
ータを変換し前記ＲＯＭ５から読み出すサブルーチン
「歪曲データ変換」のシーケンスを示したフローチャー
トである。まず、シーケンススタートした後、図２のス
テップＳ７における撮影時のレンズ情報「焦点距離ｆ」
と「焦点位置ｄ」は、前記表１に従ってレンズ情報ｎに
グループ分けされる（ステップＳ２１）。グループ分け
されたレンズ情報ｎは、表２の変換表に従って歪曲デー
タａ１、ａ２、ａ３に変換され（ステップＳ２２）、本
シーケンスが終了する。

【００２６】図７に示すフローチャートを参照して、前
記画像出力装置１２の動作を説明する。ここで、構成部
材の参照符号は、図１に示した符号を用いる。まず、シ
ーケンススタートした後、フィルム１０に記録された画
像がフィルムスキャナ１５により読み出され（ステップ
Ｓ３１）、前記フレームメモリ１６に転送される（ステ
ップＳ３２）。

【００２７】次に、前記磁気テープ１１に記録された歪
曲データが前記歪曲データ読出し部１４により読み出さ
れる（ステップＳ３３）。それから前記ＣＰＵ１３によ
り、読み出された歪曲データを用いて前記フレームメモ
リ１６に記憶された画像の歪曲が補正され（ステップＳ
３４）、前記フレームメモリ１７に転送される（ステッ
プＳ３５）。そして、前記カラープリンタ１８によって
補正画像が出力されて（ステップＳ３６）、本シーケン
スが終了する。

【００２８】図８に示すフローチャートを参照して、図
６に示したステップＳ３４の歪曲補正について説明す
る。まず、シーケンススタートした後、歪曲データａ１
〜ａ３がすべて「０」か否か判定し（ステップＳ４
１）、すべて「０」であると判定された場合は（ＹＥ
Ｓ）、歪曲補正は行われず、本シーケンスが終了する。
しかし、歪曲データａ１〜ａ３のうち１つでも「０」で
ないものがあると判定された場合は（ＮＯ）、補正を計
算し（ステップＳ４２）、本シーケンスを終了する。

【００２９】次に、図８のステップ４２の歪曲補正の補
正計算の具体的な方法について説明する。表２に示す歪
曲データａ１、ａ２、ａ３が与えられると、歪曲の近似
収差曲線、ａ（ｚ）＝ａ_１ｚ＋ａ_２ｚ^２＋ａ_３ｚ^３ …（４）が得られる。これは式（１）の通り、理想像高に対する
実像高の歪曲の割合を表わしているが、この式を理想像
高ｚ’について解くと、ｚ'＝（１＋ａ（ｚ）／１００）ｚ …（５）となる。つまり、ｚを（１＋ａ／１００）倍することに
より、ｚ'が得られる。

【００３０】この場合、実像高ｚは画像の中心から距離
ｚだけ離れた場所にある画素に相当する。よって、歪曲
を補正するためには画像の中心から距離ｚ離れた注目画
素の値をその延長上の距離ｚ’にある画素の値とすれば
よい。具体的には、各画素は一般的に縦横直行するよう
に並んでいるので、ある注目画素（ｘ、ｙ）に対し、ｘ＝ｚｃｏｓ（θ） …（６ａ）ｙ＝ｚｓｉｎ（θ） …（６ｂ）という座標変換を行い、ｚとθを求め、像高と実際の画
素を対応させる。そして、いま求めたθと、式（５）を
用いて計算されるｚ'を用いて、ｘ'＝ｚ'ｃｏｓ（θ） …（７ａ）ｙ'＝ｚ'ｓｉｎ（θ） …（７ｂ）より（ｘ'、ｙ'）を求める。もし（ｘ'、ｙ'）に相当す
る画素がない場合は、一番値の近い画素に置き換える。

【００３１】また、歪曲が負の場合、補正画像は元の画
像より面積が大きくなるため、すべての（ｘ、ｙ）に対
応した（ｘ'、ｙ'）を求めても画像周辺部に画素のとび
が出るが、その場合は、適当な補間を行い空いている画
素を埋めればよい。しかし逆に歪曲が正の場合、補正画
像は元の画像より面積が小さくなるため、異なる（ｘ、
ｙ）に対して同じ（ｘ'、ｙ'）が対応するが、その場合
は重なった画素値をその平均値等で置き換えればよい。

【００３２】以上の構成により、撮像レンズ自体で歪曲
を補正する必要がなくなり、レンズの構成をシンプルに
することができる。また、任意の焦点距離、焦点位置で
歪曲補正が可能になり、より高品質な写真を提供でき
る。

【００３３】図９は、本発明による第２の実施形態とし
てのカメラシステムの概略的な構成を示し説明する。こ
のカメラシステムは、第１の実施形態と同様に、撮影時
のレンズの歪曲データを記録可能なカメラ２１と、歪曲
データを記録するための磁気テープ３０が設けられた光
学画像を記録するフィルム２９と、前記歪曲データと光
学画像からなる情報を読み出す画像出力装置３１と、画
像を出力するためのカラープリンタ３８とに大別され
る。

【００３４】この第２の実施形態において、第１の実施
形態と異なる点は、図１に示したＲＯＭ５に相当する記
憶素子を有していないこと、前記歪曲データ書込み部９
及び歪曲データ読み出し部１４に相当するものが、それ
ぞれレンズ情報書込み部２８及びレンズ情報読み出し部
３３となること、更に、画像出力装置３１内にＲＯＭ３
６を有することである。尚、前記ＲＯＭ３６には、撮影
に使用される複数のレンズに対応した歪曲データが記憶
されている。

【００３５】次に図１０のフローチャートを参照して、
本実施形態のカメラシステムのカメラ２１の動作を説明
する。まず、カメラ１のメインステップオンでシーケン
ススタートした後、撮影者によるファーストレリーズの
オン／オフの判定を行い（ステップＳ５１）、オンされ
ると（ＹＥＳ）、露出制御部２６により測光が行われ
（ステップ５２）、続いて測距部２５により測距が行わ
れる（ステップＳ５３）。

【００３６】その測距の結果を受けて絞り値が決定さ
れ、前記レンズ駆動部２４によりレンズが駆動され、オ
ートフォーカスが完了する（ステップＳ５４）。次に、
撮影者によるセカンドレリーズのオン／オフを判定し
（ステップＳ５５）、オンされると（ＹＥＳ）、前記ス
テップＳ５２〜Ｓ５４で決定された絞りレンズ配置で露
光が行われる（ステップＳ５６）。続いて前記ＣＰＵ２
２により撮影時のレンズ情報（レンズの種類、焦点距
離、焦点位置、絞り）が判断され（ステップＳ５７）、
該レンズ情報は、前記レンズ情報書込み部２８によって
前記磁気テープ３０に書き込まれる（ステップＳ５
８）。

【００３７】次に撮影者が撮影を終了するか判定する
（ステップＳ５９）。撮影者が撮影を継続する場合は
（ＮＯ）、フィルムを送り（ステップＳ６０）、ステッ
プＳ５１へ戻り、撮影者が撮影を終了する場合に本シー
ケンスは終了する。次に図１１に示すフローチャートを
参照して、画像出力装置３１の動作について説明する。
まず、シーケンススタートした後、前記フィルム２９に
記録された画像が前記フィルムスキャナ３４により読み
出され（ステップＳ６１）、前記フレームメモリ３５に
転送される（ステップＳ６２）。

【００３８】次に、前記磁気テープ３０に記録されたレ
ンズ情報が前記レンズ情報読出し部３３により読み出さ
れる（ステップＳ６３）。そして前記ＣＰＵ３２によ
り、前記ＲＯＭ３６に記憶されているデータを用いてレ
ンズ情報が歪曲データに変換され（ステップＳ６４）、
変換された歪曲データを用いて前記フレームメモリ３５
に記憶された画像の歪曲が補正される（ステップＳ６
５）。そして補正された画像が前記フレームメモリ３７
に転送される（ステップＳ６６）。さらに前記カラープ
リンタ３８によって、補正画像がプリンタ出力されて
（ステップＳ６７）、本シーケンスが終了する。

【００３９】次に図１２のフローチャートは、図１１に
示したステップＳ６４の歪曲データ変換のサブルーチン
である。この歪曲データ変換について説明する。まず、
シーケンススタートした後、読み出されたレンズ情報の
中の「レンズの種類」と「絞り」によって、前記ＲＯＭ
３６に記憶されている複数の変換テーブルのうち適当な
変換テーブルを選択する（ステップＳ７１）。次に、読
み出された撮影時のレンズ情報の中の「焦点距離」、
「焦点位置」は、前記ステップＳ７１で選択された変換
表に従ってグループ分けされ（ステップＳ７２）、グル
ープ分けされたレンズ位置情報ｎは、歪曲データａ１、
ａ２、ａ３に変換されて（ステップＳ７３）、本シーケ
ンスが終了する。なお、本発明の実施形態では歪曲デ
ータを収差曲線の３次までの係数で表わしたが、それ以
上の次数で表わしてもよいし、それ以下でもよい。ま
た、歪曲データをべき展開せず、像高ｚに対する歪曲ａ
（ｚ）の値そのもので表わしてもよい。以上のような
カメラシステムによれば、撮影時のコマ毎の情報を用い
て画像の歪曲を補正するため、任意の焦点距離、焦点位
置において歪曲を補正し、高画質の画像を得ることがで
きる。また、本実施形態では、周辺減光データのレンズ
情報をコマ毎に記録したが、他の半導体メモリのような
記憶素子に一時的に記録しておき、撮影完了後の巻き戻
しの際に、まとめて一括記録してもよい。

【００４０】従って、本発明によるカメラシステムは、
撮像レンズ自体で歪曲を補正する必要がなく、レンズの
構成を簡単にすることができ、小型で軽量なカメラで歪
曲のない画像（写真）を提供する。

【００４１】また本発明は、前述した実施形態に限定さ
れるものではなく、他にも発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、歪
曲のない画像を得るための画像出力装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による第１の実施形態としての
カメラシステムの概略的な構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図２は、図１に示すカメラシステムにおけるカ
メラの動作を説明するためのフローチャートである。

【図３】図３は、角度θで光学系Ｏｓに入射した光の収
差を示す図である。

【図４】図４は、実像高ｚを横軸、歪曲ａを縦軸にとっ
た場合の歪曲の収差曲線を示す図である

【図５】図５には、正方格子が歪曲を受けた時の画像イ
メージを示す図である。

【図６】図６は、図２の歪曲データ変換のシーケンスを
示すフローチャートである。

【図７】図７は、画像出力装置の動作を説明するための
フローチャートである。

【図８】図８は、歪曲データを用いて画像の周辺減光を
補正するサブルーチンのフローチャートである。

【図９】図９は、本発明による第２の実施形態としての
カメラシステムの構成を示す図である。

【図１０】図１０は、図８に示すカメラシステムのカメ
ラの動作について説明するためのフローチャートであ
る。

【図１１】図１１は、図８に示した画像出力装置の動作
について説明するためのフローチャートである。

【図１２】図１２は、図１１に示した歪曲データ変換を
行うためのサブルーチンのフローチャートである。

【符号の説明】

１…カメラ２、１３…ＣＰＵ３…レンズ４…レンズ駆動部５…ＲＯＭ６…測距部７…露出制御部８…レリーズボタン９…周辺減光データ書込み部１０…フィルム１１…磁気テープ１２…画像出力装置１４…周辺減光データ読出し部１５…フィルムスキャナ１６、１７…フレームメモリ１８…カラープリンタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルム上の光学画像を読み込んでデジ
タル画像に変換するフィルムスキャナと、上記光学画像とともに上記フィルム上に記録されている
撮影レンズの歪曲収差曲線式の係数を読み出す読出手段
と、上記係数を用いて上記デジタル画像の歪曲収差補正量を
演算し、上記デジタル画像を補正する歪曲補正手段と、上記補正されたデジタル画像を出力するプリンタと、を
具備することを特徴とする画像出力装置。
【請求項２】フィルム上の光学画像を読み込んでデジ
タル画像に変換するフィルムスキャナと、複数の歪曲補正データを記憶する記憶手段と、上記記憶手段に記憶されている複数の歪曲補正データの
うちの、撮影時のレンズに対応した歪曲補正データを用
いて上記デジタル画像を補正する歪曲補正手段と、上記補正されたデジタル画像を出力するプリンタと、を
具備することを特徴とする画像出力装置。