JP2009065344A

JP2009065344A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2009065344A
Application number: JP2007230252A
Authority: JP
Inventors: Daiki Kosaka; 大樹小坂
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2009-03-26

Abstract

【課題】被写体に対し鉛直方向となる正面を除く方向から撮影すると、撮像装置を傾けた事により被写体平面が台形に歪む。
【解決手段】撮像装置１０は、高い画素数のセンサ１１と、出力する画素数を部分的に切り出す機能を有する映像処理回路１４と、撮影者から出力位置の指定を受ける範囲指定部１７と、出力画像に垂直・水平軸を確認するためのガイドマーカを重畳表示するためガイドマーカ追加回路１５とを備え、特殊レンズを用いること無く光学歪みの少ない出力画像を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に係り、特に受光センサの画像範囲と異なる出力画像範囲を持つ撮像装置における光学歪改善に関する技術である。

カメラなどの撮像装置を用いて、被写体に対し垂直方向となる正面から傾けて撮影すると、つまり被写体に対して正面以外の位置から撮影すると、撮像装置を傾けたことにより被写体平面が台形に歪む光学歪みが生じる。撮影に熟達した撮影者であれば、そのような光学歪みが生じることを想定しながら撮影できるが、一般的なユーザの場合、写真をプリントアウトしてから初めて気づくことがほとんどである。そこで従来より光学歪の改善を行う技術が提案されている。

そのような光学歪の改善技術として、光学機構の移動部品を用いた技術がある（例えば、特許文献１参照）。また、専用の光学機構等を用いずに、電子的に光学歪を改善する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この技術では、撮像装置に内蔵されたＣＰＵが計算によって光学歪を修正するためデータの伸張、圧縮、補完を行っている。
実開平６−４７９３２号公報特開平２００５−１２２３２０号公報

ところで、特許文献１に開示の技術では、それら技術を用いた専用レンズ等の機構を必要とするという課題があった。近年のように、撮像装置の小型化が進む状況にあって、上述のような機構を採用することは難しい。また、特許文献２に開示の技術では、データの伸張、圧縮、補完の処理のときに電子的な劣化が発生するという課題があった。

本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであって、その目的は、特殊レンズを用いることなく且つ電子的な劣化を抑えて撮像装置において発生する光学歪みを軽減する技術を提供することにある。

本発明のある態様は、撮像装置に関する。この撮像装置は、受光センサが取得した映像信号から、所定の画素範囲を部分領域として選択的に取り出す選択領域取得手段と、前記選択領域取得手段によって選択的に取り出された映像信号を所定の表示手段に出力するときに、出力画像に垂直軸及び水平軸を重畳表示するマーカ付与手段と、前記表示手段において前記垂直軸及び水平軸が重畳表示された前記出力画像をもとに、撮像範囲として前記部分領域の指定を受け付ける撮像範囲指定手段とを有する。
また、前記選択領域取得手段は、前記受光センサの画像アスペクト比と、出力する画素数の画像アスペクト比の違いを利用して、前記受光センサの水平方向又は垂直方向の画素を全て利用して、前記部分領域を選択的に取り出してもよい。

本発明によれば、撮像範囲を決めるときに撮影者が確認する画面に、撮像対象の映像に水平軸及び垂直軸を重畳表示させるため、撮影者はガイドマーカで水平と垂直の平行線を確認でき、所定の画素範囲を選択的に取り出す機能と組み合わせて光学歪みの少ない出力画像を得ることができる。

つぎに本発明を実施するための最良の形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。本実施形態では、デジタルカメラやデジタルビデオ等のような撮像装置で映像を撮影するときに、レンズなどの光学系の構成要素により生じる光学歪を改善する技術について提案する。

＜実施形態１＞
図１は、本実施形態１にかかるに撮像装置１０の基本的な機能ブロック図を示している。また、図２（ａ）は、撮像装置１０のセンサ１１上の上下反転した光学画像を示し、図２（ｂ）及び２（ｃ）は撮像装置１０の後述する処理により生成される画像の例を示している。

撮像装置１０は、センサ１１と、駆動制御回路１２と、ＣＰＵ１３と、映像処理回路１４と、ガイドマーカ追加回路１５と、映像セレクタ１９と、範囲指定部１７と、出力インタフェイス１６と、表示モニタ１８と、データ記憶部２０とを備える。

センサ１１は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの高画素撮像素子であり、駆動制御回路１２から出力される駆動信号５２ａに従い。高速掃き捨てやエリア選択の処理がなされた後の所望の画素エリア、もしくは全画素エリアで光変換された電気信号をセンサ映像信号５１ａとして出力する。

駆動制御回路１２は、カウンタなどの画像位相情報を持ち、センサ１１の高画素撮像素子と映像処理回路１４に、駆動信号５２ａと同期・座標信号５２ｂを出力することで、
センサ１１又は映像処理回路１４に対して必要な出力画像エリアを切り出す動作タイミングを与える。

必要な出力画像エリアを切り出す処理としては、センサ１１における不要画素の高速掃き捨てや出力エリア選択などの処理、映像処理回路１４におけるブランキング処理、映像処理回路１４におけるメモリ処理などが例示できる。なお、ここでいうブランキング処理とは、黒出力の信号を所定のエリアの画素信号として挿入することである。

さらに、駆動制御回路１２は、座標情報である座標信号５２ｃをガイドマーカ追加回路１５に与える。

ＣＰＵ１３は、ユーザ設定信号５３ｂを元に制御信号５３ａを出力し、撮像装置１０の各ブロックにユーザ設定を伝える。

映像処理回路１４は、各種の映像処理を施すと共に、同期・座標信号５２ｂに従い、必要に応じてブランキング処理やメモリ処理などを加えて、通常映像信号５４ａを出力する。

そして図２に示すように、この通常映像信号５４ａの時点で、センサ１１の持つセンサ有効画素エリア３０のデータから、高速掃き捨て又は非選択エリア３１（以下、高速掃き捨て又は非選択を区別しないときは「非選択エリア３１」という）が省かれ、映像出力エリア３２のデータになっている。

図１の説明に戻り、ガイドマーカ追加回路１５は、制御信号５３ａで与えられた設定と座標信号５２ｃを元に、通常映像信号５４ａの必要な座標にガイドマーカを重畳し、ガイドマーカ追加信号５５ａを出力する。

映像セレクタ１９は、図２（ｂ）に示す通常映像信号５４ａまたは図２（ｃ）に示すガイドマーカ４１が追加されたガイドマーカ追加信号５５ａを、映像信号５５ｃとして出力インタフェイス１６へ出力し、更に出力インタフェイス１６は映像信号５５ｃを表示モニタ１８に出力する。図２（ｃ）においては、ガイドマーカ４１として水平軸を示す水平ガイドマーカ４１ａが４本と、垂直軸を示す垂直ガイドマーカ４１ｂが６本表示されている。

範囲指定部１７は、ユーザからセンサ１１のセンサ有効画素エリア３０のうち、所望の範囲を撮像範囲として受け付ける。具体的には、図３に示すように、まず、表示モニタ１８にセンサ有効画素エリア３０により取得された全範囲のデータが表示される。上述のように、非選択エリア３１が省かれるため、映像出力エリア３２が非選択エリア３１と区別可能に表示される。ユーザは図示しないボタンなどを操作して映像出力エリア３２を所望の位置に移動させる。なお、表示モニタ１８にタッチパネルの機能が搭載されていれば、ユーザは指でタッチすることで映像出力エリア３２を移動させることができる。

ユーザが撮影をするときには、まず、図３（ａ）に示すように、映像出力エリア３２が表示モニタ１８の中央、つまり、センサ有効画素エリア３０の中央となるように表示される。図３（ａ）においては、被写体５８ａは、映像出力エリア３２の中央に位置している。そして、例えば図３（ｂ）に示すように、映像出力エリア３２を左上方向に移動させる。すると、被写体５８ａは映像出力エリア３２の右下に位置することになる。

そして、映像出力エリア３２が所望の位置に移動し、ユーザがシャッターボタン（図示せず）を押下することで、映像出力エリア３２のデータがデータ記憶部２０に記憶される。なお、表示モニタ１８やデータ記憶部２０は、撮像装置１０とは別の装置として構成されてもよい。

次に、図４に一般的なアスペクト比１６：９の出力画像に於ける撮影の一例を示す。図４（ａ）は、センサ有効画素エリア３０が取得するデータ（非選択エリア３１及び映像出力エリア３２）を示しており、図４（ｂ）は、ガイドマーカ４１が重畳表示された映像出力エリア３２を示しており、図４（ｃ）は、被写体３８を撮影するときの光学的な経路を示した図である。

映像出力エリア３２（映像出力４０）は、図４（ｂ）に示すようにアスペクト比４：３を持つ高画素撮像素子であるセンサ１１からセンサ有効撮影画角３４の範囲でデータを取得したエリアからアスペクト比１６：９になるエリアを、非選択エリア３１を省いて作られる。一般的な出力として上下を均等に切り捨てたものになっている。このとき、映像出力４０にはガイドマーカ４１が重畳表示される。

ここでは、被写体３８として斜め上に有るカンバンを例とした。撮影方向３６（センサ面の側面３３）は、映像出力画角３５の範囲で斜め上のカンバンを撮影するために傾けられている。

図４（ｃ）に示すように、センサ１１との垂直方向（撮影方向３６）に対して垂直となる面３７はセンサ１１と平行に位置する面（以下、「平行面３７」ともいう）である。そして、センサ１１との平行面３７は、被写体３８に対して傾き３９を持っている。

そのため主に図４（ｃ）に示すように、映像出力４０では、被写体３８であるカンバン上部が狭くなり、ガイドマーカ４１と被写体３８であるカンバンの辺が、本来平行であるはずが平行にならず光学歪みとなってしまう。

そこで本実施形態では、上述の撮像装置１０の構成により、図４で上述したような光学歪みを軽減する。以下、その処理手法について説明する。

図５に本実施形態において光学歪みを抑えた撮影の一例を示す。図５（ａ）は、センサ有効画素エリア３０が取得するデータ（非選択エリア３１及び映像出力エリア３２）を示しており、図５（ｂ）は、ガイドマーカ４１が重畳表示された映像出力エリア３２を示しており、図５（ｃ）は、被写体３８を撮影するときの光学的な経路を示した図である。

まず撮影者は、センサ面の側面と撮影方向３３で、センサ１１との垂直方向３６を調整し、センサ１１との平行面３７と被写体１８の面が一致するようにする。つまり、撮影者はガイドマーカ４１と被写体３８であるカンバンの辺が平行になる方向に撮像装置１０を向ける。

つづいて撮影者はセンサ面３３の側面と撮影方向を固定した上で、センサ有効撮影画角３４内で、映像出力画角３５を動かし、映像出力エリア３２を、映像出力４０に被写体３８のカンバンが写る位置に動かす。

以上、本実施形態によれば、上述のような撮像装置１０を用いることで、撮影者はガイドマーカ４１が重畳された映像を見て、被写体３８の光学歪みが無いように撮像範囲を移動させることができるので、光学歪みを軽減した撮影を行える。

また図６に、図５とは逆方向（上下反対に）に光学歪みが出た撮影の一例を示す。図６（ａ）は、センサ有効画素エリア３０が取得するデータ（非選択エリア３１及び映像出力エリア３２）を示しており、図６（ｂ）は、ガイドマーカ４１が重畳表示された映像出力エリア３２を示しており、図６（ｃ）は、被写体３８を撮影するときの光学的な経路を示した図である。図示のように、映像出力４０において被写体３８であるカンバン上部が広くなっている。この場合も、ガイドマーカ４１を表示することで、撮影者は、例えば錯視によって所望の映像とは異なる映像を撮影してしまうといった撮影の失敗を軽減できる。

＜実施形態２＞
つづいて実施形態２について説明する。本実施形態では、実施形態１に示した構成の撮像装置１０により、光学歪の軽減処理を行える。

図７（ａ）は、一般的なアスペクト比４：３のセンサ画像から切り出される１６：９出力画像位置を示す図である。撮像装置１０ではセンサ有効画素エリア３０と、映像出力エリア３２が異なる事があり、映像出力エリア３２がセンサ有効画素エリア３０の中心になるように、非選択エリア３１を作る。すると、このようにアスペクト比の異なる出力の場合、非選択エリア３１が出来る。ここでは、水平方向の画素が全て利用され鉛直方向の画素が一部利用されないようにしたため、上側及び下側部分に非選択エリア３１が出来ている。しかし、アスペクト比によっては鉛直方向の画素が全て利用され水平方向の画素が一部利用されないようにした場合、左側及び右側に非選択エリア３１が出来ることになる。

そこで、図７（ｂ）や図７（ｃ）に示すように、映像出力エリア３２を動かせば、図１のガイドマーカ追加回路１５を加えるだけで、光学歪を低減する撮像装置１０が実現される。

＜実施形態３＞
図８は、本実施形態に係る撮像装置６０の機能ブロック図である。図１に示した実施形態１の撮像装置１０と異なる構成は、映像セレクタ１９及び出力インタフェイス１６の出力系統を２系統として、別系統の映像信号５５ｃ’と、別系統の映像出力信号５６ａ’が追加されている点にある。なお、図８及び後述の図９において図１と同一構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

より具体的には、撮影者が映像出力４０にガイドマーカ４１が表示される事を嫌う場合を想定して、複数の出力系統を用意して、一方の系統をガイドマーカ４１の無い本線出力とし、他方の系統をガイドマーカ４１の有る調整用出力とする。この例では映像セレクタ１９が本線出力と調整用出力とを選択的に入れ替えることが出来る。

また、図９に示す撮像装置７０のように、図８に示した映像セレクタ１９を省いた撮像装置７０として、本線出力と調整用出力を固定してもよい。つまり、図示のように本線出力を、映像処理回路１４から出力インタフェイス１６へガイドマーカが重畳されずに直接出力される系統の映像出力信号５４ａとし、調整用出力をガイドマーカ追加回路１５でガイドマーカが重畳される系統の映像出力信号５５ａ’に固定する。このような構成の撮像装置７０とすることで、回路構成を簡略化することができる。

以上、実施形態１〜３によれば、撮影者に対して鉛直方向となる正面から外れている被写体に対し、撮像装置を被写体の持つ水平・垂直の線と出力に重畳したガイドマーカーとが平行になる方向に向け、センサから切り出す出力画像の位置を被写体が映る位置に指定するできる。その結果、被写体正面から撮影したときと同じ効果を与え、斜め方向からの撮影によって生ずる台形の光学歪を改善することができる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施形態１に係る、撮像装置の機能ブロック図である。実施形態１に係る、センサ上の光学画像と生成される画像とを示した図である。実施形態１に係る、撮像範囲を指定するときに表示モニタに表示される画像の例を示した図である。実施形態１に係る、一般的なアスペクト比１６：９の出力画像に於ける撮影の一例を示した図である。実施形態１に係る、光学歪みを抑えた撮影の一例を示した図である。実施形態１に係る、図５に示したとは逆方向に光学歪みが発生した状態で、光学歪みを抑えた撮影の一例を示した図である。実施形態２に係る、一般的なアスペクト比４：３のセンサ画像から切り出される１６：９出力画像位置を示す図である。実施形態３に係る、撮像装置の機能ブロック図である。実施形態３の変形例に係る、撮像装置の機能ブロック図である。

符号の説明

１０撮像装置
１１センサ
１２駆動制御回路
１３ＣＰＵ
１４映像処理回路
１５ガイドマーカ追加回路
１６出力インタフェイス
１７範囲指定部
１８表示モニタ
１９映像セレクタ
２０データ記憶部
６０撮像装置
７０撮像装置

Claims

受光センサが取得した映像信号から、所定の画素範囲を部分領域として選択的に取り出す選択領域取得手段と、
前記選択領域取得手段によって選択的に取り出された映像信号を所定の表示手段に出力するときに、出力画像に垂直軸及び水平軸を重畳表示するマーカ付与手段と、
前記表示手段において前記垂直軸及び水平軸が重畳表示された前記出力画像をもとに、撮像範囲として前記部分領域の指定を受け付ける撮像範囲指定手段と
を有することを特徴とする撮像装置。