JP2008167062A - 歪曲補正方法、歪曲補正装置、歪曲補正プログラム、及びディジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ユーザの手間を軽減しながらも高精度に歪曲補正を行うことのできる歪曲補正方法、歪曲補正装置、歪曲補正プログラム、ディジタルカメラを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の歪曲補正方法は、光学系が画像に与える歪曲パターンと、その光学系のレンズポジションとの関係を既知とする準備手順と、画像の撮影時に前記光学系から実測されたレンズポジションのデータを取得する取得手順（Ｓ７）と、前記取得したデータを前記既知とされた関係へ当てはめることにより、前記光学系で撮影された画像の歪曲パターンを推測し、その歪曲パターンを抑えるための歪曲補正を前記画像へ施す補正手順（Ｓ８，Ｓ９）と、前記当てはめるべきデータの値をその周辺値に調節しながら前記補正手順を複数回実行する繰り返し手順（Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０）と、前記繰り返し手順で得られた複数の補正画像をユーザへ提示し（Ｓ９）、その中の１つをそのユーザに選択させる選択手順（Ｓ１２）とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図９

Description

本発明は、画像処理ソフトウエアなどに適用される歪曲補正方法、歪曲補正プログラムに関する。また、本発明は、ディジタルカメラ、モニタ付きプリンタ、画像ストレージャなどに搭載される歪曲補正装置に関する。また、本発明は、ディジタルカメラに関する。

撮影光学系には歪曲収差があるので、画像に歪曲を生じさせる。その歪曲量分布（以下「歪曲パターン」という。）は撮影光学系の仕様によって異なり、同じ仕様の光学系であってもレンズポジション（焦点距離と焦点位置との組み合わせ）によって異なる。
したがって、画像処理ソフトウエアによる歪曲補正では、モニタ上に被補正画像を表示し、ユーザが手動で補正量分布（以下「歪曲補正パターン」という。）を調節しながら最適な歪曲補正パターンを見出す必要がある（特許文献１，特許文献２等を参照）。
特許第３６３１３７０号公報 米国特許６，３２３，９３４号明細書

しかしながら、歪曲パターンには大きく分けて樽型、糸巻き型、陣笠型の３種類があるので、補正レベルの調節だけでは対処できない。中でも陣笠型の歪曲パターンは、他の歪曲パターンと比較すると複雑なので、歪曲補正パターンが最適なものから少しずれただけでも画像の歪曲を大きく悪化させる可能性がある。
したがって、熟練したユーザであっても最適な歪曲補正パターンを見出すまでに時間が掛かり、不慣れなユーザに至っては最終的に最適な歪曲補正パターンを見出せないことも多い。

そこで本発明は、ユーザの手間を軽減しながらも高精度に歪曲補正を行うことのできる歪曲補正方法、歪曲補正装置、歪曲補正プログラム、ディジタルカメラを提供することを目的とする。

本発明の歪曲補正方法は、光学系が画像に与える歪曲パターンと、その光学系のレンズポジションとの関係を既知とする準備手順と、画像の撮影時に前記光学系から実測されたレンズポジションのデータを取得する取得手順と、前記取得したデータを前記既知とされた関係へ当てはめることにより、前記光学系で撮影された画像の歪曲パターンを推測し、その歪曲パターンを抑えるための歪曲補正を前記画像へ施す補正手順と、前記当てはめるべきデータの値をその周辺値に調節しながら前記補正手順を複数回実行する繰り返し手順と、前記繰り返し手順で得られた複数の補正画像をユーザへ提示し、その中の１つをそのユーザに選択させる選択手順とを含むことを特徴とする。

なお、前記準備手順では、前記関係に加えて、前記光学系から読み出される前記データの誤差範囲を既知とし、前記繰り返し手順では、前記データの値の調節範囲を、少なくとも前記データの誤差範囲と同程度に設定してもよい。
また、前記光学系のレンズポジションとは、前記光学系の焦点位置と焦点距離との少なくとも一方のことであることが望ましい。

また、前記選択手順で呈示される画像は、前記複数の補正画像の一部の領域を拡大したものであってもよい。
また、前記選択手順では、前記一部の領域を前記ユーザに指定させてもよい。
また、本発明の歪曲補正装置は、光学系が画像に与える歪曲パターンと、その光学系のレンズポジションとの関係を既知とする準備手段と、画像の撮影時に前記光学系から実測されたレンズポジションのデータを取得する取得手段と、前記取得したデータを前記既知とされた関係へ当てはめることにより、前記光学系で撮影された画像の歪曲パターンを推測し、その歪曲パターンを抑えるための歪曲補正を前記画像へ施す補正手段と、前記当てはめるべきデータの値をその周辺値に調節しながら前記補正手段を複数回動作させる繰り返し手段と、前記繰り返し手段が得た複数の補正画像をユーザへ提示し、その中の１つをそのユーザに選択させる選択手段とを備えたことを特徴とする。

なお、前記準備手段は、前記関係に加えて、前記光学系から読み出される前記データの誤差範囲を既知とし、前記繰り返し手段は、前記データの値の調節範囲を、少なくとも前記データの誤差範囲と同程度に設定してもよい。
また、前記光学系のレンズポジションとは、前記光学系の焦点位置と焦点距離との少なくとも一方のことであることが望ましい。

また、前記選択手段が呈示する画像は、前記複数の補正画像の一部の領域を拡大したものであってもよい。
また、前記選択手段は、前記一部の領域を前記ユーザに指定させてもよい。
また、本発明の歪曲補正プログラムは、本発明の何れかの歪曲補正方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、本発明のディジタルカメラは、本発明の何れかの歪曲補正装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ユーザの手間を軽減しながらも高精度に歪曲補正を行うことのできる歪曲補正方法、歪曲補正装置、歪曲補正プログラム、ディジタルカメラが実現する。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態は、カメラシステムの実施形態である。
先ず、本システムの構成を説明する。
図１は、本システムの構成図である。図１に示すとおり、本システムは、交換レンズ１１とカメラ本体１０とからなる。

交換レンズ１１には、レンズポジション（焦点位置ｄと焦点距離ｆとの組み合わせ）が可変の撮影レンズ１１Ｌ，レンズＣＰＵ１１Ａ，ＲＯＭ１１Ｂ，エンコーダ１１Ｃなどが備えられ、カメラ本体１０には、カメラＣＰＵ１０Ａ，撮像素子１２，信号処理回路１３，フレームメモリ１４，カードメモリ１６，背面モニタ１７，操作ボタン１８などが備えられる。

交換レンズ１１の撮影レンズ１１Ｌは、撮像素子１２上に被写体の像を形成する。被写体の像は、撮像素子１２によって画像信号へと変換される。その画像信号は、信号処理回路１３において処理された後、フレームメモリ１４へ蓄積される。カメラＣＰＵ１０Ａは、フレームメモリ１４へ蓄積された１フレーム分の画像信号（以下、「画像」という。）へ画像処理を施した後、その画像の画像ファイルを作成してカードメモリ１６へ保存する。

交換レンズ１１のエンコーダ１１Ｃは、撮影レンズ１１Ｌのレンズポジションを検出し、レンズポジションデータを生成する。レンズポジションデータは、撮影レンズ１１Ｌの焦点位置ｄを数値化してできる焦点位置データ”ｄ”と、撮影レンズ１１Ｌの焦点距離ｆを数値化してできる焦点距離データ”ｆ”とから構成される。レンズＣＰＵ１１Ａは、カメラＣＰＵ１０Ａと通信を行い、カメラＣＰＵ１０Ａからの要求に応じてエンコーダ１１Ｃの生成する焦点位置データ”ｄ”、焦点距離データ”ｆ”を読み出し、カメラＣＰＵ１０Ａへ送信する。

交換レンズ１１のＲＯＭ１１Ｂには、交換レンズ１１に附随する誤差範囲情報と係数情報とが格納される。誤差範囲情報、係数情報の各々は、交換レンズ１１の仕様によって決まるものであり、交換レンズ１１の種類毎に予め用意される。これらの情報の詳細は後述する。レンズＣＰＵ１１ＡはカメラＣＰＵ１０Ａと通信を行い、カメラＣＰＵ１０Ａからの要求に応じて誤差範囲情報及び係数情報をＲＯＭ１１Ｂから読み出し、カメラＣＰＵ１０Ａへ送出する。

なお、本システムのユーザは、カメラ本体１０の操作ボタン１８を操作することにより、カメラＣＰＵ１０Ａへモード切り替えなどの各種の指示を入力する。例えば、カメラ本体１０が撮影モードにあるとき、ユーザは任意のタイミングで画像の撮影指示をカメラＣＰＵ１０Ａへ与えることができる。また、カメラ本体１０が再生モードにあるとき、ユーザは、カードメモリ１６に保存された画像ファイルの再生指示をカメラＣＰＵ１０Ａへ与えることができる。このときカメラＣＰＵ１０Ａは、画像ファイルに収められた画像（保存用の画像）を低解像度化したもの（表示用の画像）を、背面モニタ１７へ再生表示する。

また、背面モニタ１７へ画像が再生表示されているとき、ユーザは、再生モードから歪曲補正モードへの移行指示をカメラＣＰＵ１０Ａへ与えることができる。この状態でユーザは、再生表示中の画像に対する歪曲補正の指示をカメラ本体１０へ入力することができる。歪曲補正の詳細は後述する。
次に、ＲＯＭ１１Ｂに格納された誤差範囲情報を説明する。

図２は、誤差範囲情報を説明する図である。図２に示すとおり誤差範囲情報には焦点位置データ”ｄ”の誤差範囲情報と焦点距離データ”ｆ”の誤差範囲情報とがある。
通常、撮影レンズ１１Ｌに設定される焦点位置ｄの真値は連続的である。それに対し、焦点位置データ”ｄ”、つまり焦点位置ｄの読みは、０．３ｍ，０．５ｍ，１ｍ，…などと不連続な値を採る。このため、焦点位置データ”ｄ”には、測定誤差が含まれている可能性がある。この焦点位置データ”ｄ”の誤差範囲（真値の範囲）を示すのが、焦点位置データ”ｄ”の誤差範囲情報である。

但し、通常の撮影レンズ１１Ｌでは、焦点位置データ”ｄ”の値間隔が一定ではないので、誤差範囲の広さも焦点位置データ”ｄ”の値によって様々である。よって、図２（ａ）に示すとおり、誤差範囲は焦点位置データ”ｄ”の値毎に用意される。
また、通常、撮影レンズ１１Ｌに設定される焦点距離ｆの真値は連続的である。それに対し、焦点距距離データ”ｆ”、つまり焦点距離ｆの読みは１０．５ｍｍ，１２ｍｍ，…などと不連続な値を採る。このため、焦点距離データ”ｆ”には、測定誤差が含まれている可能性がある。この焦点距離データ”ｆ”の誤差範囲（真値の範囲）を示すのが、焦点距離データ”ｆ”の誤差範囲情報である。

但し、通常の撮影レンズ１１Ｌでは、焦点距離データ”ｆ”の値間隔が一定ではないので、誤差範囲の広さも焦点距離データ”ｆ”の値によって様々である。よって、図２に示すとおり、誤差範囲は焦点距離データ”ｆ”の値毎に用意される。
次に、ＲＯＭ１１Ｂに格納された係数情報を説明する。
通常、撮影レンズ１１Ｌが画像に与える歪曲量Ｄは、図３に示すとおり像高比ｒ（＝像高／最大像高）の関数Ｄ（ｒ）で表される。この関数Ｄ（ｒ）が歪曲パターンを示す。歪曲パターンＤ（ｒ）は、例えば式（１）で表される。

但し、撮影レンズ１１Ｌのレンズポジション（ｄ，ｆ）が変化すると、式（１）の係数Ａも変化する。つまり、係数Ａは、レンズポジション（ｄ，ｆ）の関数であり、例えば以下の式（２）で表される。

また、撮影レンズ１１Ｌのレンズポジション（ｄ，ｆ）が変化すると、式（１）の係数Ｂも変化する。つまり、係数Ｂは、レンズポジション（ｄ，ｆ）の関数であり、例えば以下の式（３）で表される。

また、撮影レンズ１１Ｌのレンズポジション（ｄ，ｆ）が変化すると、式（１）の係数Ｃも変化する。つまり、係数Ｃは、レンズポジション（ｄ，ｆ）の関数であり、例えば以下の式（４）で表される。

そして、式（２）における１２個の係数Γ₀₀，Γ₀₁，Γ₀₂，Γ₁₀，Γ₁₁，Γ₁₂，Γ₂₀，Γ₂₁，Γ₂₂，Γ₃₀，Γ₃₁，Γ₃₂，式（３）における１２個の係数Δ₀₀，Δ₀₁，Δ₀₂，Δ₁₀，Δ₁₁，Δ₁₂，Δ₂₀，Δ₂₁，Δ₂₂，Δ₃₀，Δ₃₁，Δ₃₂，式（４）における１２個の係数Λ₀₀，Λ₀₁，Λ₀₂，Λ₁₀，Λ₁₁，Λ₁₂，Λ₂₀，Λ₂₁，Λ₂₂，Λ₃₀，Λ₃₁，Λ₃₂の値は、撮影レンズ１１Ｌの仕様によって決まる。

これらの係数（合計３６個の係数）の値を示すのが、係数情報である。係数情報を可視化すると、図４に示すとおりとなる。
なお、式（１）〜（４）は、カメラＣＰＵ１０Ａによって予め記憶される。カメラＣＰＵ１０Ａには、式（１）〜（４）が別々に記憶されても、式（２）〜（４）を式（１）へ代入してできる式が１つだけ記憶されてもどちらでもよい。また、ここでは係数の個数が３６であるが、式（１）におけるｒの項数と、式（２）〜（４）におけるｄの項数と、ｆの項数との組み合わせにより、３６以外の個数になることもある。

次に、焦点位置データ”ｄ”、焦点距離データ”ｆ”、係数情報、式（１）〜（４）の用途を説明する。
カメラＣＰＵ１０Ａが交換レンズ１１から係数情報（３６個の係数の値）を読み出し、それを式（１）〜（４）へ当てはめれば、画像に生じる歪曲パターンＤ（ｒ）と、撮影レンズ１１Ｌのレンズポジション（ｄ，ｆ）との関係式Ｄ（ｒ）＝Ｄ（ｒ，ｄ，ｆ）が得られる。

よって、カメラＣＰＵ１０Ａが交換レンズ１１から焦点位置データ”ｄ”、焦点距離データ”ｆ”を読み出し、それを関係式Ｄ（ｒ）＝Ｄ（ｒ，ｄ，ｆ）へ当てはめれば、画像に生じている歪曲パターンＤ（ｒ）を推測することができる。
但し、前述したとおり、焦点位置データ”ｄ”，焦点距離データ”ｆ”の各々には測定誤差が含まれている可能性があるので、この推測では推測誤差が生じ得る。

図５に示すのは、推測誤差の程度を説明する歪曲収差データである。或る撮影レンズの焦点距離ｆの真値を、焦点距離ｆの読み（＝焦点距離データ”ｆ”）が不変となる範囲内（＝誤差範囲内）で３通りに変化させ、そのときに画像に生じた３通りの歪曲パターンが図５（ａ），図５（ｂ），図５（ｃ）である。
図５（ａ）は、焦点距離ｆの真値が焦点距離ｆの読みと一致していたときの歪曲パターンであり、図５（ｂ），（ｃ）は、焦点距離ｆの真値が誤差範囲の両端に一致していたときの歪曲パターンである。

このように、焦点距離ｆの読みがたとえ同じであっても、焦点距離ｆの真値が異なると歪曲パターンは大幅に異なる。このため、前述した推測では大きな推測誤差が生じ得る。（ａ）と（ｂ）との差異、又は（ａ）と（ｃ）の差異が、測定誤差の程度に相当する。
なお、図５に示した歪曲収差データは、或る撮影レンズの広角側のレンズポジションにおける歪曲収差データである。同じ撮影レンズの望遠側における歪曲収差データは、図６に示すとおりである。図６によると、望遠側においても大きな推測誤差が生じ得ることがわかる。

また、ここでは焦点距離データ”ｆ”の測定誤差に起因する推測誤差しか説明しなかったが、焦点位置データ”ｄ”の測定誤差に起因する推測誤差も、焦点距離データ”ｆ”の測定誤差に起因するものほど大きくはないものの、或る程度発生する。
次に、カメラ本体１０が撮影モードにあるときのカメラＣＰＵ１０Ａの動作を説明する。

図７は、カメラ本体１０が撮影モードにあるときのカメラＣＰＵ１０Ａの動作フローチャートである。図７に示すとおり、カメラ本体１０が撮影モードにあるとき、カメラＣＰＵ１０Ａはユーザからの撮影指示を認識すると（ステップＳ１ＹＥＳ）、撮像素子１２及び信号処理回路１３を駆動して撮影を行い、画像を取得する（ステップＳ２）。
このタイミングでカメラＣＰＵ１０Ａは、焦点位置データ”ｄ”、焦点距離データ”ｆ”、誤差範囲情報、係数情報を交換レンズ１１から読み出す（ステップＳ３）。

続いて、カメラＣＰＵ１０Ａは、ステップＳ２で取得した画像の画像ファイルを作成する（ステップＳ４）。このステップＳ４においてカメラＣＰＵ１０Ａは、読み出された誤差範囲情報、読み出された焦点位置データ”ｄ”、読み出された焦点距離データ”ｆ”に基づき、その焦点位置データ”ｄ”の誤差範囲と、その焦点距離データ”ｆ”の誤差範囲とをそれぞれ認識する。例えば、その焦点位置データ”ｄ”の値が０．３ｍであり、その焦点距離データ”ｆ”の値が１０．５ｍｍであった場合は、図２に示すとおり、焦点位置データ”ｄ”の誤差範囲は（０．３ｍ〜０．３５ｍ）と認識され、焦点距離データ”ｆ”の誤差範囲は（１０ｍｍ〜１１ｍｍ）と認識される。そして、カメラＣＰＵ１０Ａは、認識したそれらの誤差範囲の情報を、読み出された係数情報、焦点位置データ”ｄ”、読み出された焦点距離データ”ｆ”と共にその画像ファイルのタグへ書き込む。この場合、画像ファイルの構成は図８に示すとおりとなる。

続いて、カメラＣＰＵ１０Ａは、ステップＳ３で作成した画像ファイルをカードメモリ１６へ保存する（ステップＳ５）。
以上のステップＳ２〜Ｓ５の処理は、撮影指示が入力される度（ステップＳ１ＹＥＳとなる度）に実行される。よって、撮影モード中に撮影指示が複数回入力されると複数の画像が取得され、それら画像の各々には、図８に示すとおり、その画像の撮影に使用された交換レンズ１１に附随する３６個の係数、その撮影時における交換レンズ１１の焦点位置データ”ｄ”、その撮影時における交換レンズ１１の焦点距離データ”ｆ”、焦点位置データ”ｄ”の誤差範囲、その焦点距離データ”ｆ”の誤差範囲の各情報が付加される。

なお、図７に示すフローチャートでは交換レンズ１１から誤差範囲情報及び係数情報が読み出されるタイミングを撮影の度としたが、これらの情報は交換レンズ１１に固有なので、レンズ交換の度としても構わない。また、予め各交換レンズの誤差範囲情報、係数情報をカメラ本体に記憶させておいても良く、この場合は、図８における３６個の係数、ｆ，ｄの誤差範囲の情報を画像ファイルに付加しなくとも構わない。

次に、カメラ本体１０が再生モードから歪曲補正モードへ移行したときのカメラＣＰＵ１０Ａの動作を説明する。
図９は、カメラ本体１０が再生モードから歪曲補正モードへ移行したときのカメラＣＰＵ１０Ａの動作フローチャートである。図９に示すとおり、背面モニタ１７に或る画像が再生表示されているときにカメラ本体１０が歪曲補正モードへ移行すると、カメラＣＰＵ１０Ａは、その画像（以下、「被補正画像」という。）の画像ファイルを参照し、その被補正画像に付加された３６個の係数、焦点位置データ”ｄ”、焦点距離データ”ｆ”、焦点位置データ”ｄ”の誤差範囲、焦点距離データ”ｆ”の誤差範囲をそれぞれ認識する（ステップＳ７）。

カメラＣＰＵ１０Ａは、認識した３６個の係数の値を式（１）〜（４）へ当てはめて関係式Ｄ（ｒ）＝Ｄ（ｒ，ｄ，ｆ）を取得すると共に、その関係式Ｄ（ｒ）＝Ｄ（ｒ，ｄ，ｆ）へ認識した焦点位置データ”ｄ”及び焦点距離データ”ｆ”を当てはめることにより、被補正画像の歪曲パターンＤ（ｒ）を推測する。これによって、被補正画像を補正するための歪曲補正パターンＤ’（ｒ）が取得されたことになる（ステップＳ８）。

さらに、カメラＣＰＵ１０Ａは、ステップＳ８で取得した歪曲補正パターンＤ’（ｒ）で被補正画像へ仮の歪曲補正（仮補正）を施し、背面モニタ１７へプレビュー画面を表示する（ステップＳ９）。ここで、「仮補正」とは、保存用の被補正画像に対する歪曲補正ではなく、表示用の被補正画像に対する歪曲補正のことを指す。表示用の画像は保存用の画像より解像度が低いので、仮補正は比較的短時間のうちに行われる。

図１０は、このときのカメラ本体１０を背面側から見た図である。符号１７で示すのが背面モニタであり、符号１８Ａで示すのはコマンドダイアル（操作ボタンの一種）であり、符号１８Ｂで示すのはマルチセレクタ（操作ボタンの一種）である。
背面モニタ１７にはプレビュー画面が表示される。プレビュー画面の一部の表示領域６１には仮補正後の被補正画像が配置され、他の領域には調節バー６３，調節バー６４，本補正ボタン６５などのＧＵＩ画像が配置される。

このうち調節バー６３は、焦点距離データ”ｆ”の値をユーザが調節するためのＧＵＩ画像であり、調節バー６４は、焦点位置データ”ｄ”の値をユーザが調節するためのＧＵＩ画像であり、本補正ボタン６５は、本補正の指示をユーザがカメラＣＰＵ１０Ａへ入力するためのＧＵＩ画像である。
例えば、ユーザはマルチセレクタ１８Ｂを上下左右へ操作することにより、プレビュー画面上のカーソルを、調節バー６３，６４，本補正ボタン６５の間でジャンプさせる。図９では、カーソルが調節バー６３に位置している様子を示した。

カーソルが調節バー６３に位置しているときにユーザがコマンドダイアル１８Ａを操作すると、調節バー６３をその可動範囲内でシフトさせ、焦点距離データ”ｆ”の調節指示をカメラＣＰＵ１０Ａへ入力することができる。
また、カーソルが調節バー６４に位置しているときにユーザがコマンドダイアル１８Ａを操作すると、調節バー６４をその可動範囲内でシフトさせ、焦点位置データ”ｄ”の調節指示及びその調節量をカメラＣＰＵ１０Ａへ入力することができる。

カメラＣＰＵ１０Ａは、調節バー６３のシフト量が大きいほど、ユーザの意図する調節量（焦点距離データ”ｆ”の調節量）が大きいとみなす。但し、カメラＣＰＵ１０Ａは、調節バー６３の可動範囲を、焦点距離データ”ｆ”の誤差範囲に対応付けて認識しており、ユーザによる焦点距離データ”ｆ”の調節範囲を、焦点距離データ”ｆ”の誤差範囲と同じに制限する。

また、カメラＣＰＵ１０Ａは、調節バー６４のシフト量が大きいほど、ユーザの意図する調節量（焦点位置データ”ｄ”の調節量）が大きいとみなす。但し、カメラＣＰＵ１０Ａは、調節バー６４の可動範囲を、焦点位置データ”ｄ”の誤差範囲に対応づけて認識しており、ユーザによる焦点位置データ”ｄ”の調節範囲を、焦点位置データ”ｄ”の誤差範囲と同じに制限する。

カメラＣＰＵ１０Ａは、焦点距離データ”ｆ”又は焦点位置データ”ｄ”の調節指示が入力されると（ステップＳ１０ＹＥＳ）、その指示に従って焦点距離データ”ｆ”又は焦点位置データ”ｄ”の値を調節し（ステップＳ１１）、ステップＳ８へ戻る。
２回目のステップＳ８では、カメラＣＰＵ１０Ａは、調節後の焦点距離データ”ｆ”，調節後の焦点位置データ”ｄ”を使用して改めて歪曲補正パターンＤ’（ｒ）を取得する。次のステップＳ９では、カメラＣＰＵ１０Ａは、取得した歪曲補正パターンＤ’（ｒ）を使用して被補正画像（仮補正前の被補正画像である。）へ仮補正を施し、背面モニタ１７へプレビュー画面を表示する。

そして、カメラＣＰＵ１０Ａは、焦点距離データ”ｆ”又は焦点位置データ”ｄ”の調節指示が入力される度に（ステップＳ１０ＹＥＳ）、ステップＳ８→ステップＳ９→ステップＳ１０→ステップＳ１１のループを繰り返す。
このループは高速に行われるので、プレビュー画面上では、調節バー６３，６４のシフトに伴い、表示領域６１に表示された被補正画像の歪曲パターンがリアルタイムで変化する。したがってユーザは、表示された被補正画像に満足するまで調節バー６３，６４を少しずつシフトさせればよい。

ユーザが被補正画像に満足すると、カーソルを本補正ボタン６５へジャンプさせ、マルチセレクタ１８Ｂの決定ボタンを押下する。これによって、本補正ボタン６５が選択され、本補正の指示がカメラＣＰＵ１０Ａへ入力される。
カメラＣＰＵ１０Ａは、本補正の指示が入力されると（ステップＳ１２ＹＥＳ）、直前の仮補正で使用した歪曲補正パターンＤ’（ｒ）で被補正画像へ本番の歪曲補正（本補正）を施し、本補正後の画像の画像ファイルを新たに作成すると、それをカードメモリ１６へ保存する（ステップＳ１３）。ここで「本補正」とは、保存用の被補正画像に対する歪曲補正のことを指す。

以上、本システムでも、プレビュー画面上でユーザに歪曲補正パターンを調節させるが、その際に調節されるのは、歪曲補正パターン自体ではなく、その歪曲補正パターンの算出に使用される焦点距離データ”ｆ”又は焦点位置データ”ｄ”である。この場合、被補正画像の歪曲補正パターンは、最適な歪曲補正パターンの近辺でのみ変化する。したがってユーザは、仮補正された複数の被補正画像の中から、その歪曲が良好に補正されたものを簡単に見出すことができる。

しかも、本システムでは、焦点距離データ”ｆ”の調節範囲は焦点距離データ”ｆ”の誤差範囲をカバーし、焦点位置データ”ｄ”の調節範囲は焦点位置データ”ｄ”の誤差範囲をカバーしているので、それらの調節範囲が狭い範囲に限定されているにも拘わらず、最適な歪曲補正パターンが候補から外れる可能性は無い。
したがって、本システムによれば、ユーザの手間を軽減しながらも高精度に歪曲補正を行うことができる。

なお、本システムでは、焦点距離データ”ｆ”の調節範囲を焦点距離データ”ｆ”の誤差範囲に一致させ、焦点位置データ”ｄ”の調節範囲を焦点位置データ”ｄ”の誤差範囲に一致させたが、実際には、調節範囲を誤差範囲よりも若干広めに設定し、その誤差範囲を完全にカバーすることが望ましい。
また、本システムでは、調節バー６３のシフト量が、歪曲補正パターンの調節量ではなく、焦点距離データ”ｆ”の調節量に対応する。このため、調節バー６３が左から右へとシフトしたときに、或る画像の歪曲補正パターンは樽型から糸巻き型へ変動したとしても、別の画像の歪曲補正パターンは糸巻き型から樽型へ変動する可能性がある。このように、画像によって歪曲補正パターンの変動方向が反転すると、ユーザが戸惑う可能性がある。よって、本システムのカメラＣＰＵ１０Ａは、画像に依らず歪曲補正パターンの変動方向が一致するように、調節バー６３のシフト方向と焦点距離データ”ｆ”の調節方向との関係を、画像に依って適宜反転させることが望ましい。なお、反転の必要性の有無は、ステップＳ９で取得した関係式Ｄ（ｒ）＝Ｄ（ｒ，ｄ，ｆ）の内容から、カメラＣＰＵ１０Ａが画像毎に判別すればよい。

また、本システムでは、調節バー６４のシフト量が、歪曲補正パターンの調節量ではなく、焦点位置データ”ｄ”の調節量に対応する。このため、調節バー６４が上から下へとシフトしたときに、或る画像の歪曲補正パターンは樽型から糸巻き型へ変動したとしても、別の画像の歪曲補正パターンは糸巻き型から樽型へ変動する可能性がある。このように、画像によって歪曲補正パターンの変動方向が反転すると、ユーザが戸惑う可能性がある。よって、本システムのカメラＣＰＵ１０Ａは、画像に依らず歪曲補正パターンの変動方向が一致するように、調節バー６４のシフト方向と焦点位置データ”ｄ”の調節方向との関係を、画像に依って適宜反転させることが望ましい。なお、反転の必要性の有無は、ステップＳ９で取得した関係式Ｄ（ｒ）＝Ｄ（ｒ，ｄ，ｆ）の内容から、カメラＣＰＵ１０Ａが画像毎に判別すればよい。

また、本システムでは、ユーザによる調節対象を、焦点位置データ”ｄ”と焦点距離データ”ｆ”との双方としたが、何れか一方のみに限定してもよい。因みに、焦点距離データ”ｆ”の測定誤差の方が大きな推測誤差を発生させる傾向にあるので、何れか一方のみに限定する場合は、焦点距離データ”ｆ”の方を採用することが望ましい。
また、前述した式（１）〜（４）は、必要に応じて変更してもよい。因みに、撮影レンズが発生させる歪曲パターンが複雑であるほど式（１）の項数を多くする必要性が高くなる。

また、本システムでは、被補正画像へ本補正を施したが、被補正画像へ本補正を施す代わりに、本補正に必要な情報（歪曲補正パターンＤ’（ｒ）の情報など）を被補正画像の画像ファイルへ付加してもよい。その場合は、本補正をコンピュータなどの他の機器で行うことが可能となる。
また、本システムの誤差範囲情報（図２）は、焦点位置データ”ｄ”の誤差範囲を絶対値で（０．３ｍ〜０．３５ｍ）などと表しているが、相対値で（０ｍ〜＋０．５ｍ）などと表してもよい。

また、本システムの誤差範囲情報（図２）は、焦点距離データ”ｆ”の誤差範囲を絶対値で（１０ｍｍ〜１１ｍｍ）などと表しているが、相対値で（−０．５ｍｍ〜＋０．５ｍｍ）などと表してもよい。
［第１変形例］
なお、第１実施形態で説明した歪曲補正モードは、被補正画像の歪曲パターンを完全にゼロとするための歪曲補正モードであるが、ユーザが所望した場合に特定の歪曲パターンを被補正画像へ付与できるよう、図９に示す動作フローチャートを図１１に示すとおりに変形してもよい。図１１の点線部が変形箇所である。

その場合、前述したプレビュー画面には、本補正ボタン６５の代わりに「移行ボタン」が配置される。カメラＣＰＵ１０Ａは、移行ボタンが選択されると（ステップＳ１２’ＹＥＳ）、前述した仮補正後の被補正画像へＤ（ｒ）≡αｒ²などで表されるシンプルな歪曲パターンを仮付与し、第２のプレビュー画面を背面モニタ１７へ表示する（ステップＳ２２）。なお、「仮付与」とは、保存用の被補正画像に対する付与ではなく、表示用の被補正画像に対する付与のことを指す。

第２のプレビュー画面上には、仮付与後の被補正画像と、係数αの値をユーザが調節するための調節バーと、本補正ボタンとが配置される。ユーザが第２のプレビュー画面上で調節バーをシフトさせると、カメラＣＰＵ１０Ａは調節指示が入力されたとみなし（ステップＳ２３ＹＥＳ）、係数αを調節してから（ステップＳ２４）、ステップＳ２２へ戻る。

したがって、第２のプレビュー画面上では、調節バーのシフトに伴い、被補正画像の歪曲パターンがリアルタイムで変化する。よって、ユーザは、被補正画像に満足するまで調節バーのシフトを繰り返せばよい。ユーザが被補正画像に満足すると、本補正ボタンを選択し、本補正の指示をカメラＣＰＵ１０Ａへ入力する。
カメラＣＰＵ１０Ａは、本補正の指示が入力されると（ステップＳ２５ＹＥＳ）、直前の仮補正で使用した歪曲補正パターンＤ’（ｒ）で被補正画像へ本補正を施してから、さらに、直前の仮付与で使用した歪曲パターンをその被補正画像へ本付与すると、その被補正画像の画像ファイルを新たに作成し、それをカードメモリ１６へ保存する（ステップＳ１３’）。なお「本付与」とは、保存用の被補正画像に対する付与のことを指す。

すなわち、本システムのステップＳ８〜Ｓ１１は、画像の歪曲をゼロとするための処理なので、画像に歪曲を残す場合には、ステップＳ２２〜Ｓ２４において歪曲を別途付与することになる。
［第２変形例］
また、第１実施形態で説明したプレビュー画面では、表示領域６１に被補正画像の全体が表示されたが、ユーザが被補正画像の一部を拡大表示できるように変形してもよい。

その場合、図１２に示すとおり、プレビュー画面の表示当初、表示領域６１に矩形枠６９が配置される。ユーザがプレビュー画面上のカーソルを矩形枠６９へとジャンプさせ、その状態でコマンドダイアル１８Ａを操作すると、表示領域６１において矩形枠６９の配置箇所を移動させることができる。ユーザが矩形枠６９を所望の位置に移動させ、その状態でマルチセレクタ１８Ｂの決定ボタンを押下すると、被補正画像のうち、矩形枠６９によって囲われていた部分画像が、図１３に示すとおり、表示画面６１の全体へ拡大表示される。この状態でユーザが調節バー６３，６４の少なくとも一方シフトさせると、表示領域６１に表示された部分画像の歪曲パターンがリアルタイムで変化する。ユーザは、その部分画像に満足するまで調節バー６３，６４のシフトを繰り返せばよい。

例えば、ユーザが被補正画像の中で歪曲の目立つような箇所（被補正画像の端部に位置する幾何学的な絵柄など）を拡大表示させ、その状態で調節バー６３，６４をシフトさせれば、被補正画像の歪曲が抑えられたか否かを判断し易くなる。
なお、この場合は、カメラＣＰＵ１０Ａによる仮補正の対象は、被補正画像の全体ではなく、表示中の部分画像のみに制限してもよい。

また、歪曲が目立つのは画像の周縁領域なので、矩形枠６９の可動範囲は表示画面６１の全域である必要は無く、表示画面６１の周縁領域のみに制限されても構わない。
［その他］
なお、本システムでは、カメラＣＰＵ１０Ａの動作の一部を、カメラＣＰＵ１０Ａとは別にカメラ本体１０へ備えられた専用の回路に行わせてもよい。

また、本システムでは、歪曲補正モードの動作フローチャートをカメラ本体１０が実行したが、その動作フローチャートの一部又は全部をコンピュータ、画像ストレージャ、モニタ付きプリンタなどに実行させてもよい。
因みに、コンピュータのＣＰＵにその動作フローチャートの一部又は全部を実行させる場合、それを実行させるためのプログラム（歪曲補正プログラム）が、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体やインターネットを介してコンピュータへインストールされる。

歪曲補正プログラムがコンピュータへインストールされる場合は、交換レンズ１１が予め記憶すべき情報の情報量を抑えるために、各種の交換レンズの係数情報及び誤差範囲情報が予めその歪曲補正プログラムに書き込まれていることが望ましい。その場合、カメラ本体１０が交換レンズ１１から読み出し、画像ファイルへ付加すべき情報は、交換レンズの種類情報と、レンズポジションデータとの２つとなる。

また、その場合、歪曲補正プログラムは、新種の交換レンズが発売される毎に更新されることが望ましい。更新情報は、交換レンズの製造者がインターネット上で公開し、それをユーザがインターネット経由でコンピュータへダウンロードすればよい。

本システムの構成図である。 誤差範囲情報を説明する図である。 或る撮影レンズの歪曲パターンを示す図である。 係数情報を説明する図である。 推測誤差の程度を説明する歪曲収差データである（広角側）。 推測誤差の程度を説明する歪曲収差データである（望遠側）。 カメラ本体１０が撮影モードにあるときのカメラＣＰＵ１０Ａの動作フローチャートである。 画像ファイルの構成を示す図である。 カメラ本体１０が再生モードから歪曲補正モードへ移行したときのカメラＣＰＵ１０Ａの動作フローチャートである。 カメラ本体１０を背面側から見た図である。 第１変形例を示す図である。 第２変形例を説明する図である（被補正画像上に矩形枠が表示された様子）。 第２変形例を説明する図である（矩形枠内が拡大表示された様子）。

符号の説明

１１…交換レンズ，１０…カメラ本体，１１Ｌ…撮影レンズ，１１Ａ…レンズＣＰＵ，１１Ｂ…ＲＯＭ，１１Ｃ…エンコーダ，１０Ａ…カメラＣＰＵ，１２…撮像素子，１３…信号処理回路，１４…フレームメモリ，１６…カードメモリ，１７…背面モニタ，１８…操作ボタン

Claims (12)

1. 光学系が画像に与える歪曲パターンと、その光学系のレンズポジションとの関係を既知とする準備手順と、
   画像の撮影時に前記光学系から実測されたレンズポジションのデータを取得する取得手順と、
   前記取得したデータを前記既知とされた関係へ当てはめることにより、前記光学系で撮影された画像の歪曲パターンを推測し、その歪曲パターンを抑えるための歪曲補正を前記画像へ施す補正手順と、
   前記当てはめるべきデータの値をその周辺値に調節しながら前記補正手順を複数回実行する繰り返し手順と、
   前記繰り返し手順で得られた複数の補正画像をユーザへ提示し、その中の１つをそのユーザに選択させる選択手順と
   を含むことを特徴とする歪曲補正方法。
2. 請求項１に記載の歪曲補正方法において、
   前記準備手順では、
   前記関係に加えて、前記光学系から読み出される前記データの誤差範囲を既知とし、
   前記繰り返し手順では、
   前記データの値の調節範囲を、少なくとも前記データの誤差範囲と同程度に設定する
   ことを特徴とする歪曲補正方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の歪曲補正方法において、
   前記光学系のレンズポジションとは、
   前記光学系の焦点位置と焦点距離との少なくとも一方のことである
   ことを特徴とする歪曲補正方法。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の歪曲補正方法において、
   前記選択手順で呈示される画像は、
   前記複数の補正画像の一部の領域を拡大したものである
   ことを特徴とする歪曲補正方法。
5. 請求項４に記載の歪曲補正方法において、
   前記選択手順では、
   前記一部の領域を前記ユーザに指定させる
   ことを特徴とする歪曲補正方法。
6. 光学系が画像に与える歪曲パターンと、その光学系のレンズポジションとの関係を既知とする準備手段と、
   画像の撮影時に前記光学系から実測されたレンズポジションのデータを取得する取得手段と、
   前記取得したデータを前記既知とされた関係へ当てはめることにより、前記光学系で撮影された画像の歪曲パターンを推測し、その歪曲パターンを抑えるための歪曲補正を前記画像へ施す補正手段と、
   前記当てはめるべきデータの値をその周辺値に調節しながら前記補正手段を複数回動作させる繰り返し手段と、
   前記繰り返し手段が得た複数の補正画像をユーザへ提示し、その中の１つをそのユーザに選択させる選択手段と
   を備えたことを特徴とする歪曲補正装置。
7. 請求項６に記載の歪曲補正装置において、
   前記準備手段は、
   前記関係に加えて、前記光学系から読み出される前記データの誤差範囲を既知とし、
   前記繰り返し手段は、
   前記データの値の調節範囲を、少なくとも前記データの誤差範囲と同程度に設定する
   ことを特徴とする歪曲補正装置。
8. 請求項６又は請求項７に記載の歪曲補正装置において、
   前記光学系のレンズポジションとは、
   前記光学系の焦点位置と焦点距離との少なくとも一方のことである
   ことを特徴とする歪曲補正装置。
9. 請求項６〜請求項８の何れか一項に記載の歪曲補正装置において、
   前記選択手段が呈示する画像は、
   前記複数の補正画像の一部の領域を拡大したものである
   ことを特徴とする歪曲補正装置。
10. 請求項９に記載の歪曲補正装置において、
    前記選択手段は、
    前記一部の領域を前記ユーザに指定させる
    ことを特徴とする歪曲補正装置。
11. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の歪曲補正方法をコンピュータに実行させる
    ことを特徴とする歪曲補正プログラム。
12. 請求項６〜請求項１０の何れか一項に記載の歪曲補正装置を備えた
    ことを特徴とするディジタルカメラ。
    

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