JP2008227582A

JP2008227582A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2008227582A
Application number: JP2007058606A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Shoji; 孝明東海林; Nobuo Arikawa; 信夫有川
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-09-25
Also published as: US20080218607A1

Abstract

【課題】歪み分布が点対称でない場合にも正確に歪み補正処理が可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、レンズを備える。撮像素子と、撮像素子における撮像により得られた画像データの画像処理において、歪み量に関する情報に基づいて、歪み補正処理を行う画像処理部とを有するデジタルカメラ本体を備える。歪み量は、レンズの歪み量、及び撮像素子に関する歪み量である。画像データが画像処理されて得られる画像Ｐ上に設定された歪み量算出用二次元ｘｙ座標において、歪み量算出用二次元ｘｙ座標上の点における歪み量を求める歪み量算出用近似式の係数が、歪み量に関する情報として記録される。
【選択図】図５

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に画像処理における歪み補正処理を行う装置に関する。

従来、画像処理において、レンズの光学的性能による歪みを補正する歪み補正処理装置が提案されている。

特許文献１は、レンズの光学的性能による歪みを補正する際に、撮像素子の撮像面の中心と、レンズ中心とのずれを考慮した歪み補正処理を行う装置を開示する。
特開２００５−４５５１３号公報

しかし、特許文献１の装置は、歪み分布が点対称である場合に限られる。

したがって本発明の目的は、歪み分布が点対称でない場合にも正確に歪み補正処理が可能な撮像装置を提供することである。

本発明に係る撮像装置は、レンズと、撮像素子と、撮像素子における撮像により得られた画像データの画像処理において、歪み量に関する情報に基づいて、歪み補正処理を行う画像処理部とを有するデジタルカメラ本体とを備え、歪み量は、レンズの歪み量、及び撮像素子に関する歪み量の少なくとも一方であり、画像データが画像処理されて得られる画像上に設定された歪み補正処理用二次元座標において、歪み補正処理用二次元座標上の点における歪み補正処理のための近似式の係数が、歪み量に関する情報として記録される。

好ましくは、近似式は、歪み補正処理用二次元座標上の各点における歪み量を求める歪み量算出用三次元式である。

また、好ましくは、近似式は、歪み量が最も少ない歪み中心から、歪み補正処理用二次元座標上で且つ放射状に伸びる複数の歪み量特定線それぞれに沿って、歪み中心からの距離に対応した歪み量を求める複数の歪み量算出用二次元式である。

また、好ましくは、近似式は、歪み補正処理用二次元座標上で且つ複数の平行な歪み量特定線それぞれに沿って、複数の線上の基準点からの距離に対応した歪み量を求める複数の歪み量算出用二次元式である。

また、好ましくは、歪み量は、レンズの設計時に設定される光学的性能による設計歪み量と設計歪み量が最も少ない設計歪み中心からの距離との関係、レンズの製造時の調芯作業で求められるレンズの中心と撮像素子の撮像面の中心とのずれ、及びレンズの製造時の調芯作業で求められるレンズの光軸に垂直な面の、撮像面に対する傾きである面倒れ量に基づいて算出される。

本発明に係る撮像装置は、レンズと、撮像素子と、撮像素子における撮像により得られた画像データの画像処理において、歪み量に関する情報に基づいて、歪み補正処理を行う画像処理部とを有するデジタルカメラ本体とを備え、歪み量は、レンズの歪み量、及び撮像素子に関する歪み量の少なくとも一方であり、画像データが画像処理されて得られる画像上に設定された歪み補正処理用二次元座標における複数の歪み量特定点に歪み量が、歪み量に関する情報として記録される。

以上のように本発明によれば、歪み分布が点対称でない場合にも正確に歪み補正処理が可能な撮像装置を提供することができる。

以下、実施形態について、図を用いて説明する。本実施形態にかかる撮像装置１は、レンズ１０、及びデジタルカメラ本体２０を備える（図１参照）。レンズ１０は、レンズの歪み量に関する情報としてレンズ歪みデータＤＬを記録するレンズＲＯＭ１１を有する。デジタルカメラ本体２０は、デジタルカメラ本体２０の撮像素子の歪み量に関する情報としてカメラ歪みデータＤＣを記録するカメラＲＯＭ２１、撮像素子２５、ＡＤＣ２６、画像処理部２７、表示部２８、外部記憶装置２９を有する。

撮像素子２５は、被写体像を形成する光を光電変換する。光電変換されたアナログ信号は、ＡＤＣ２６でデジタル信号に変換される。

ＡＤＣ２６でデジタル信号に変換された画像データは、画像処理部２７に入力される。ＤＳＰなどで構成される画像処理部２７は、画像データについて、表示部２８で表示可能な状態にするため、又は外部記憶装置２９に記録可能な状態にするために、画像処理を行う。

画像処理部２７は、画像処理において、レンズ１０やデジタルカメラ本体２０で生じた歪みの補正処理を行う。歪み補正処理は、画像データが画像処理されて得られる画像Ｐ上に設定された歪み補正処理用二次元座標上の各点における歪み量（レンズ歪み量、及びカメラ歪み量）を、レンズＲＯＭ１１のレンズ歪みデータＤＬ、及びカメラＲＯＭ２１のカメラ歪みデータＤＣに基づいて算出し、算出した歪み量に基づいて画像データを補正する。

具体的には、歪み補正処理前の画像上の座標（Ｘ’、Ｙ’）を、算出した歪み量を考慮した近似式（補正処理のための近似式）に基づいて、歪み補正処理後の画像上の座標（歪みのない画像上の座標）（ｘ、ｙ）に変換する処理を行う。

レンズ歪みデータＤＬは、レンズ１０の光学的性能によるレンズ歪み量に関する情報で、具体的には、歪み補正処理用二次元座標上におけるレンズ歪み量の近似値を求めるレンズ歪み量算出用三次元式（補正処理のための近似式で、歪み補正前のＸ’、Ｙ’座標値に対する歪み量算出式または歪み量を考慮した座標変換式）の係数を有する。

レンズ歪みデータＤＬが有するレンズ歪み量算出用三次元式の係数の例としては、［式１］が示す歪み補正処理前の画像上の座標（Ｘ’、Ｙ’）と、歪み補正処理後の画像上の座標（ｘ、ｙ）との関係式（座標変換式）における歪み補正係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’が挙げられる。

レンズ歪み量の近似値を求めるレンズ歪み量算出用三次元式は、レンズ１０の設計時に設定される光学的性能による設計歪み量と設計歪み量が最も少ない設計歪み中心からの距離との関係式（設計歪み量曲線、図２参照）と、レンズ１０の製造時の調芯作業で求められる中心ずれと面倒れ量とに基づいて算出される。レンズ歪み量算出用三次元式に、歪み補正処理用二次元座標上の座標値（Ｘ’座標、Ｙ’座標）を入力すると、座標値に対応する点におけるレンズ歪み量、さらにはレンズ歪み量を考慮した座標変換後の座標（ｘ、ｙ）が求められる。

中心ずれは、レンズ１０のレンズ中心の撮像面２５Ｓの中心からのずれ量をいう（図３参照）。面倒れ量は、レンズ１０の光軸ＬＸに垂直な面の、撮像面２５Ｓに対する傾き（撮像面２５Ｓと成す角度）をいう（図４参照）。

なお、レンズ歪みデータＤＬが有するレンズ歪み量算出用三次元式の係数（歪み補正係数）の値を、レンズ１０の周辺減光を考慮した値に代えると、レンズ１０の周辺減光を考慮した歪み補正処理が可能になる。

カメラ歪みデータＤＣは、撮像素子の周辺減光などの各種光学歪み、撮像素子の特性、及び撮像素子上にあるマイクロレンズの特性によるカメラ歪み量に関する情報で、具体的には、歪み補正処理用二次元座標上におけるカメラ歪み量の近似値を求めるカメラ歪み量算出用三次元式（補正処理のための近似式）の係数を有する。

本実施形態では、レンズ１０の光学的性能による歪み量（レンズ歪み量）だけでなく、撮像素子２５に関するカメラ歪み量を考慮した歪み量に基づいて歪み補正処理を行うため、レンズ１０の光学的性能による歪み量（レンズ歪み量）の歪み補正処理だけを行う場合に比べて、正確な歪み補正処理を行うことが出来る。

また、歪み量を算出する近似式の係数をレンズＲＯＭ１１等に記録することで、これら各種の歪み量のデータを格納するため、記録容量を大きくすることなく、歪み量に関するデータを記録することが可能になる。

また、補正処理のための近似式としての歪み量を算出する近似式または歪み量を考慮した座標変換のための近似式を、歪み分布が対称性を持たない歪みに対応させることで、点対称でない歪み分布を持つ歪み特性に対しても、正確に補正処理を行うことが可能になる。

また、レンズ１０の光学的性能による歪み量の算出において、中心ずれだけでなく、面倒れ量についても考慮されるため、さらに正確な歪み補正処理が可能になる。

なお、歪み量を算出する近似式は、本実施形態のような歪み量算出用三次元式に限られない。例えば、歪み補正処理用二次元座標において、歪み量が最も少ない点（歪み中心）から、歪み補正処理用二次元座標上で且つ放射状に伸びる複数の線（歪み量特定線）それぞれに沿って、複数の近似式（歪み中心からの距離に対応した歪み量を求める歪み量算出用二次元式、図５参照）、または、歪み補正処理用二次元座標において、歪み補正処理用二次元座標上で且つ複数の平行な線（歪み量特定線）それぞれに沿って、複数の近似式（歪み量特定線上の基準点からの距離に対応した歪み量を求める歪み量算出用二次元式、図６参照）が挙げられる。この場合、歪み量算出用二次元式の係数が、歪み量に関する情報として、レンズＲＯＭ１１等に記録される。

この場合、歪み補正処理用二次元座標において、歪み量特定線上にある点の歪み量は、歪み量特定線に対応する歪み量算出用二次元式から求められ、歪み量特定線上に無い点の歪み量は、近接する歪み量特定線に対応する歪み量算出用二次元式から補間演算によって求められる。

歪み量算出用二次元式は、歪み量特定線の数に対応して複数用意する必要があるが、歪み量算出用三次元式に比べて、式を簡素化できるため、歪み量を算出する演算処理を軽くすることが出来るメリットを有する。

また、歪み量を算出する近似式に変えて、歪み補正処理用二次元座標における複数の点（歪み量特定点）の歪み量を、歪み量に関する情報として記録してもよい。この場合、歪み補正処理用二次元座標において、歪み量特定点上にある点の歪み量は、データとして記録された歪み量特定点の歪み量が使用され、歪み量特定点上に無い点の歪み量は、データとして記録された複数の歪み量特定点の歪み量から補間演算して求められる。点の数が多ければ多いほど、正確な歪み量を特定することが可能になる。また、歪み量を算出する式が変わった場合にも対応しやすいメリットを有する。

本実施形態における撮像装置の構成図である。レンズと撮像面、及び設計歪み量曲線の関係を示す図である。中心ずれがある場合の、レンズと撮像面、及び歪み量曲線の関係を示す図である。面倒れ量がある場合の、レンズと撮像面、及び歪み量曲線の関係を示す図である。歪み量を算出する近似式が歪み中心から放射状に伸びる線に沿った二次元式である場合の、画像と放射線状の線、及び歪み量曲線の関係を示す図である。歪み量を算出する近似式が複数の平行線に沿った二次元式である場合の、画像と放射線状の線、及び歪み量曲線の関係を示す図である。

符号の説明

１撮像装置
１０レンズ
１１レンズＲＯＭ
２０デジタルカメラ本体
２１カメラＲＯＭ
２５撮像素子
２６ＡＤＣ
２７画像処理部
２８表示部
２９外部記憶装置

Claims

レンズと、
撮像素子と、前記撮像素子における撮像により得られた画像データの画像処理において、歪み量に関する情報に基づいて、歪み補正処理を行う画像処理部とを有するデジタルカメラ本体とを備え、
前記歪み量は、前記レンズの歪み量、及び前記撮像素子に関する歪み量の少なくとも一方であり、
前記画像データが画像処理されて得られる画像上に設定された歪み補正処理用二次元座標において、前記歪み補正処理用二次元座標上の点における前記歪み補正処理のための近似式の係数が、前記歪み量に関する情報として記録されることを特徴とする撮像装置。
前記近似式は、前記歪み補正処理用二次元座標上の各点における前記歪み量を求める歪み量算出用三次元式であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記近似式は、歪み量が最も少ない歪み中心から、前記歪み補正処理用二次元座標上で且つ放射状に伸びる複数の歪み量特定線それぞれに沿って、前記歪み中心からの距離に対応した前記歪み量を求める前記複数の歪み量算出用二次元式であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記近似式は、前記歪み補正処理用二次元座標上で且つ複数の平行な歪み量特定線それぞれに沿って、前記複数の線上の基準点からの距離に対応した前記歪み量を求める前記複数の歪み量算出用二次元式であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記歪み量は、前記レンズの設計時に設定される光学的性能による設計歪み量と前記設計歪み量が最も少ない設計歪み中心からの距離との関係、前記レンズの製造時の調芯作業で求められる前記レンズの中心と前記撮像素子の撮像面の中心とのずれ、及び前記レンズの製造時の調芯作業で求められる前記レンズの光軸に垂直な面の、前記撮像面に対する傾きである面倒れ量に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
レンズと、
撮像素子と、前記撮像素子における撮像により得られた画像データの画像処理において、歪み量に関する情報に基づいて、歪み補正処理を行う画像処理部とを有するデジタルカメラ本体とを備え、
前記歪み量は、前記レンズの歪み量、及び前記撮像素子に関する歪み量の少なくとも一方であり、
前記画像データが画像処理されて得られる画像上に設定された歪み補正処理用二次元座標における複数の歪み量特定点に歪み量が、前記歪み量に関する情報として記録されることを特徴とする撮像装置。