JP3523660B2 - Imaging device - Google Patents

Imaging device

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JP3523660B2
JP3523660B2 JP35025692A JP35025692A JP3523660B2 JP 3523660 B2 JP3523660 B2 JP 3523660B2 JP 35025692 A JP35025692 A JP 35025692A JP 35025692 A JP35025692 A JP 35025692A JP 3523660 B2 JP3523660 B2 JP 3523660B2
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image
distortion
mask
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optical
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上 淳 井
橋 大 吉 師
部 洋 之 渡
瀬 大 川
澤 将 臣 冨
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Olympus Corp
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Olympus Corp
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は撮像装置に関し、特に歪
補正により表示される不要な画像部をマスクする撮像装
置に関する。 【0002】 【従来の技術】光学レンズには収差があるため、光学レ
ンズを介して撮像素子に結像される被写体光学像には光
学歪みが発生してしまい、その結果、映像信号も歪みを
もつ画像となってしまう。光学歪みとしては、図11
(A)に示すような「糸まき型歪み」や図11(B)に
示すような「たる型歪み」がある。これら歪みは、図1
1において、本来点線で示される位置にあるべき画像情
報が実線位置に結像するような歪みである。 【0003】このような光学歪みを伴う映像信号の歪み
を補正する補正処理としては、映像信号をデジタル信号
に変換して画像メモリに書き込み、歪みに応じて読み出
しアドレスをずらして読み出すことにより画像メモリ上
で光学歪みを補正する処理がある。例えば、図12にお
いて、光学レンズによる歪みがなければ、画像メモリに
点線のように記憶されるべき格子状の画像が光学歪みに
より実線のように記憶されているとする。この画像デー
タを画像メモリから読み出すとき、A点を読み出すべき
タイミングにa点に記憶されている画像データを、B点
を読み出すべきタイミングにb点に記憶されている画像
データを、同様にC点を読み出すべきタイミングにc点
に記憶されている画像データを読み出す。こうすること
により実線で示す歪んだ画像は、点線で示す歪みのない
元の格子状の画像として読み出され、光学歪みが補正さ
れる。 【0004】図13には、この種の補正機能を有する従
来の撮像装置の構成例ブロック図が示されている。光学
レンズ等の光学系1を介して被写体像がCCD等の撮像
素子2に結像される。この撮像素子2に結像されている
画像は、上記光学歪みを含んでおり、撮像素子2で電気
信号に変換される。撮像素子2からの信号は、撮像プロ
セス回路3で所定の処理が施されて映像信号としてA/
Dコンバータ4に供給される。A/Dコンバータ4でデ
ジタル信号に変換された映像信号は、画像メモリ5に記
憶される。画像メモリ5への信号の書き込み及び読み出
しタイミングは、ライトコントロール回路10とリード
コントロール回路12によって制御される。同期信号発
生(SSG)回路9は、当該装置動作の基準タイミング
信号を発生し、タイミングジェネレータ(TG)回路
8、撮像プロセス回路3及びライトコントロール回路1
0に供給する。TG回路8は、SSG回路9からの水平
(H)方向、垂直(V)方向の読み出しタイミング信号
を撮像素子2に送出する。ライトコントロール回路10
は、A/Dコンバータ4からの映像信号の画像メモリ5
への書き込みタイミングを制御する。 【0005】マイコン11は、光学系1からのズーム情
報(ズームレンズの焦点距離情報)等の信号を受け、補
正量ROM17に格納されている補正量データに基づい
て上述光学歪みを補正すべく、リードコントロール回路
12を制御する。補正量ROM17には、レンズの使用
条件毎に、画面の各部について予め定まる補正量、例え
ば図11の実線位置と点線位置との関係で定まる補正量
が格納されている。こうして、リードコントロール回路
12から出力されるリード信号により、光学歪みを補正
すべく画像メモリ5から読み出された信号は、補間回路
6で補間処理された後、D/Aコンバータ7によりアナ
ログ信号に変換されて出力される。かかる光学歪み補正
機能をもつ撮像装置は、特開平4ー61570号公報に
開示されている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】このような従来の撮像
装置の処理により得られる映像信号をモニタ上に表示す
ると、図14(A)のような“たる型歪み”の場合には
同図14(B)のように歪みのない画像が表示される。
しかしながら、図14(C)に示すような“糸巻き歪
み”の画像の一部が撮像素子の有効撮像領域外に露光さ
れる場合には、この有効領域外の画像情報が得られない
ので、上記有効撮像領域外の画像部分図14(D)の斜
線部がモニタ画面上に表示されない。このように、歪み
を含んだ画像の一部が有効撮像領域外に結像される場合
に有効撮像領域外の画像情報が得られないまま補正を行
なうので、画像の一部がモニタ画面上に映出できず、表
示画面が見苦しくなるという問題がある。 【0007】そこで、本発明の目的は、歪み補正により
映出される本来の画像以外の部分をマスクして表示画面
の見苦しさを除去した撮像装置を提供することにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明による撮像装置は、被写体像を光学系を介し
て撮像素子に結像させて得られる画像信号を画像記憶手
段に記憶せしめ、この画像記憶手段に対する画像情報の
書き込み、または読み出しを制御することによって前記
光学系に起因する歪みを補正する補正手段と、前記補正
手段によって作成された画像信号により映出された画面
上における少なくとも前記撮像素子の有効撮像領域外の
画像情報が得られない領域をマスキング処理するマスキ
ング手段とを有し、前記マスキング手段は、ズームレン
ズの焦点距離の変化によらず、前記歪みの歪み率が最大
のときに対応するマスク領域でマスキング処理するよう
に構成される。 【0009】 【作用】本発明では、画像信号をメモリに記憶し、この
メモリに対する画像信号の書き込みや読み出しを制御し
て光学系に起因する歪を補正する際、補正された画像信
号により映出された画面上の画像情報が得られない領域
をマスキング処理するとともに、このマスキング処理
は、ズームレンズの焦点距離の変化によらず、歪みの歪
み率が最大のときに対応するマスク領域で行われる。 【0010】 【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図1において、図13と同一符号が付
されている構成要素は同様な機能をもつ構成要素を示
す。 【0011】図2(A)には、ズームレンズにおける光
軸からの相対距離(%)と歪み率D(%)との関係につ
いての光学歪特性の一例が示されている。ここで、横軸
は、撮像素子の有効面の対角線の2分の1の長さを10
0%としたときの光軸位置からの相対距離を示し、縦軸
は歪み率Dを示す。ここで、歪み率Dの定義を、相対距
離r離れた点に結像すべき像が光学歪みによりr’に結
像したとき、図2(B)に示すように、 D=(r’−r)/r×100 % (1) とする。焦点距離fにより特性が変動するが、rが大き
くなるほど歪み率Dも大きくなり、この特性は、例えば D=s’’・r2 (2) で近似でき、式(1)、(2)から r’=r(1+s’・r2) (3) となる。ここで、s’’及びs’は焦点距離によって決
定する係数であり、 s’=s’’/100 とする。つまり、式(3)により、撮像素子上の光軸か
ら相対距離r離れた点に結像すべき像が光学歪みにより
rの(1+s’・r2)倍離れた点に結像していると導
ける。 【0012】撮像素子上の光軸から相対距離r離れた点
Pをメモリ上で考えると、図3(A),(B)に示すよ
うに、例えばNTSC信号の場合、撮像素子の縦横の比
はおよそ3:4であり、映像信号を240×768のフ
ィールドメモリに記憶する場合を考える。撮像素子上で
の相対距離rは、メモリ上では例えば水平方向でR画素
だとすると、垂直方向ではR/2.4画素となり、水平
方向と垂直方向とでは異なった画素数で表されてしま
う。そこで、垂直方向の画素数に、この例であれば2.
4といった換算係数kを乗じ、水平方向、垂直方向とも
に撮像素子上の相対距離rをメモリ上ではR画素といっ
たように、撮像素子上の距離をメモリの画素数に換算で
きるようにする。 【0013】ここで、図4に示すように、撮像素子上の
光軸から相対距離r離れた点Pに結像すべき点が光学歪
により相対距離r’の点P’に結像している場合を考え
る。点Pについては撮像素子上の光軸にあたるメモリの
中心座標から水平方向にx画素、垂直方向にはy画素の
位置、点P’については水平方向にx’画素、垂直方向
にはy’画素の位置としたときのメモリ上でのP,P’
の位置関係を求める。 【0014】式(3)から点P’は、点Pより(1+
s’・r2)倍、中心座標から離れていると考えられ
る。ここで、rをメモリ上の大きさで表すと r=c×√{x2+(ky)2} (4) で表せる。cは撮像素子の大きさとメモリの画素数で決
定する定数である。また、点P’が点Pより中心座標か
ら(1+s’・r2)倍離れているということは、それ
ぞれの水平、垂直方向の距離も(1+s’・r2)倍離
れているということなので x’=x(1+s’・r2) (5) y’=y(1+s’・r2) (6) となる。式(4)、(5)、(6)から x’=x[1+s’・c2{x2+(ky)2}] (7’) y’=y[1+s’・c2{x2+(ky)2}] (8’) ここで、s’C2を定数sとまとめれば x’=x[1+s{x2+(ky)2}] (7) y’=y[1+s{x2+(ky)2}] (8) となる。また、Sは焦点距離によって定まる係数とな
る。 【0015】上記式から明らかなように、メモリの中心
座標から水平、垂直方向にx,y離れた画素P(x,
y)に記憶されるべき画像データは、光学歪みによりそ
れぞれx,yの{1+s(x2+(ky)2))}倍の
x’,y’中心座標から離れた画素P’(x’,y’)
に記憶されていることを示している。よって前述(従来
例にて)説明した如く、画像データをメモリから読み出
すとき、P点を読み出すべきタイミングにP’点に記憶
されている画像データを読み出せば光学歪みが補正され
る。 【0016】上述実施例において、撮像素子上の光軸か
らの距離rをメモリの画素x,yで表すと3平方の定理
により、r=√(x2+y2)といった平方根の演算が入
るが、本実施例では光学歪み特性を式(2)のようにD
=s’’・r2と近似したので、平方根の演算と2乗の
演算が打ち消し合い演算回路の規模が減る。特に、平方
根の演算は回路規模を要するので効果は大きい。 【0017】図5には、上述光学歪みを補正するリード
アドレスを発生するためのリードコントロール回路12
の構成例が示されている。Hカウンタ121からは水平
方向の読み出しタイミングアドレスが、Vカウンタ12
2からは垂直方向の読み出しタイミングアドレスが発生
される。画像メモリ5の読み出しタイミングは、テレビ
ジョンの走査と同じで左上から右下に読み出す。座標系
を同図(A)のように設定すると、左上が原点(0,
0)、右下が(2x0,2y0)で、中心が(x0,y0)と
なる。 【0018】式(7),(8)は画像メモリ5の中心座
標を原点と考えているのに対し、Hカウンタ121とV
カウンタ122から供給される読み出しタイミングアド
レスは、同図(A)のように左上が原点となっている。
したがって、この供給されたアドレスが、中心座標アド
レス(x0,y0)からの距離情報となるように、原点移
動させる必要がある。原点移動ブロック回路123は、
かかる原点移動を実行するもので、Hカウンタ121と
Vカウンタ122からのアドレス値からそれぞれ中心座
標アドレス値x0,y0をそれぞれ減じる減算回路123
1と1232から成る。この原点移動処理の結果、座標
系は同図(B)に示すような座標系となる。 【0019】次に、距離演算ブロック124で式(7)
と(8)における距離演算:x2+(ky)2を実行す
る。入力xは乗算器1241で二乗された後、加算器1
242に入力され、入力yは乗算器1243で変換係数
kと乗算された後、乗算器1244で二乗され、乗算器
1241と1244の出力は加算器1242で加算され
る。 【0020】歪み倍率演算ブロック125は、式(7)
と(8)中の[1+s{x2+(ky)2}]を演算する
回路で、乗算器1251により距離演算ブロック124
から供給される{x2+(ky)2}にマイコン11から
供給されるズームレンズの焦点距離によって定まる焦点
距離係数sを乗じ、加算器1251において、該乗算出
力に“1”を加算して出力する。 【0021】式(7)と(8)のx’とy’は、x’,
y’演算ブロック126の乗算器1261と1262に
より求められる。乗算器1261と1262は、加算器
1252の出力に対して、減算器1231と1232か
ら出力されるxとyをそれぞれ乗算する。 【0022】こうして求められたx’とy’は、同図
(B)に示すように中心を原点としたときのxy座標の
アドレスであり、前述のとおり、画像メモリ5の実際の
原点は左上であるので、原点移動ブロック127の加算
器1271と1272において、それぞれx’,y’中
心座標アドレス値を加算することにより座標を同図
(C)に示すように元に戻す。 【0023】以上のような処理を介して、画像メモリ5
の画像の歪みに応じた読み出しアドレスが発生され、こ
の読み出しアドレスで画像メモリ5を読み出せば、光学
歪みの補正された画像を得ることができる。 【0024】上述実施例の説明における光学歪み特性は
様々な式で近似でき、より高次の項まで近似すればより
高い精度で近似することが可能である。尚、上記実施例
においては、メモリの読み出し制御により光学歪みを補
正したがメモリの書き込み制御によってこれを行っても
よいことは勿論である。 【0025】さて、図1を参照すると、マイコン11
は、光学レンズ等の光学系1のズームレンズの焦点距離
情報から歪補正係数を求めてリードコントロール回路1
2に供給する。リードコントロール回路12は、マイコ
ン11から供給される歪補正係数と、SSG回路9から
供給される水平・垂直同期信号とから、画像メモリ5の
読み出しアドレスを制御するとともに、補間回路6の補
間データとしての補間係数を求める。 【0026】マスクアドレス発生器15は、後述するよ
うにマスクする範囲をメモリ空間上のマスクアドレスデ
ータとして出力する。マスクコントロール回路14は、
リードコントロール回路12からの読み出しアドレス
と、マスクアドレス発生器15からのマスクアドレスデ
ータとを比較し、後述するように、スイッチ13を制御
する制御信号を出力する。マスク用データ発生器16
は、後述するようなマスク部の画像データを出力する。
スイッチ13は、マスクコントロール回路14からの制
御信号に基づいて歪補正された映像データ、若しくはマ
スク用データ発生器16からの出力であるマスク映像デ
ータを出力する。例えば、前記マスク用データをペデス
タルレベルのデータにすれば、映像データの一部は黒と
なり、任意の色のレベルのデータにすれば映像データの
一部は任意の色となるようにマスキング処理する。 【0027】マスクコントロール回路14の回路構成例
が図6に示されている。図7のように画像メモリ5の行
アドレスをx、列アドレスをyとしたとき、映像データ
は、(x0,y0),(x1,y0),(x0,y1),(x
1,y1)を頂点とする長方形の領域内に、ライトコント
ロール回路10によって制御、記憶されている。 【0028】また、スイッチ13は、マスクコントロー
ル回路14のORゲート145からの出力信号がHig
hならマスク画像データを、Lowなら歪補正映像を選
択して出力する。図6に示すようにリードコントロール
回路11の出力x’がコンパレータ141の−端子及び
コンパレータ142の+端子に入力され、出力y’がコ
ンパレータ143の−端子及びコンパレータ144の+
端子に入力されている。一方、前記コンパレータの他方
の端子には、マスクアドレス発生器15の出力x0’,
1’,y0’,y1’がそれぞれ入力されている。上記
コンパレータは、+端子の入力が−端子の入力よりも大
きいときにHighを出力し、それ以外はLowを出力
する。 【0029】図8には、マスクコントロール回路14の
入出力関係の真理値表が示されている。ここで、マスク
アドレス発生器15の出力を、それぞれx0′=x0,x
1′=x1,y0′=y0,y1′=y1とすると、図8の真
理値表図により、画像が記憶されていないアドレスをア
クセスするときに、マスクがかかり図9のように画面上
に映出される。 【0030】また、図10のようにマスクする場合、糸
巻き型歪みの歪み率が最大のときに、撮像素子の四角に
結像している被写体光が、歪みのないときに結像すべき
位置をメモリ空間上に換算したアドレスを(x2
2),(x3,y2),(x2,y3),(x3,y3)と
する。マスクアドレス発生器の出力x0’,x1’,
0’,y1’をx0’=x2,x1’=x3,y0’=y2
1’=y3 とし、さらにリードコントロール回路11
の出力を、歪補正演算処理後の読み出しアドレス
(x’,y’)ではなく、前記回路内にあるH.V.カ
ウンタからのアドレス(x,y)に換えると、図10の
ようにマスクできる。なお、歪み率が最大なので、ズー
ムレンズの焦点距離が変化しても、画像情報のない部分
はマスク領域内におさまるので問題はない。 【0031】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
歪み補正された画像を画面上に映出したときに、通常の
歪み補正手段によって画面上に見苦しい部分が発生する
領域をマスクしているので、撮影またはモニター時の不
快感を低減できるという効果を有する。また、焦点距離
の変化に応じてマスキング処理する際のマスク領域を変
更する処理が不要になり、処理を簡素化することができ
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus, and more particularly to an image pickup apparatus for masking an unnecessary image portion displayed by distortion correction. 2. Description of the Related Art Since an optical lens has aberrations, an optical distortion of a subject optical image formed on an image pickup device through the optical lens occurs, and as a result, a video signal also has a distortion. Image. As the optical distortion, FIG.
There is a "threading type distortion" as shown in FIG. 11A and a "barrel type distortion" as shown in FIG. These distortions are shown in FIG.
In No. 1, the distortion is such that image information that should originally be at the position indicated by the dotted line forms an image at the solid line position. [0003] As a correction process for correcting such a distortion of a video signal accompanied by optical distortion, a video signal is converted into a digital signal, written into an image memory, and read addresses are shifted in accordance with the distortion to read out the image memory. There is a process for correcting optical distortion above. For example, in FIG. 12, if there is no distortion due to the optical lens, it is assumed that a grid-like image to be stored as a dotted line in the image memory is stored as a solid line due to optical distortion. When this image data is read from the image memory, the image data stored at point a at the time when point A is to be read, the image data stored at point b at the time when point B is to be read, and The image data stored at the point c is read at the timing when the data is to be read. By doing so, the distorted image shown by the solid line is read out as the original lattice-like image without the distortion shown by the dotted line, and the optical distortion is corrected. FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a conventional image pickup apparatus having this kind of correction function. A subject image is formed on an image sensor 2 such as a CCD via an optical system 1 such as an optical lens. The image formed on the image sensor 2 includes the optical distortion, and is converted into an electric signal by the image sensor 2. The signal from the image sensor 2 is subjected to a predetermined process in the image sensing process circuit 3 and converted into an A /
It is supplied to the D converter 4. The video signal converted into a digital signal by the A / D converter 4 is stored in the image memory 5. The timing of writing and reading signals to and from the image memory 5 is controlled by a write control circuit 10 and a read control circuit 12. A synchronization signal generation (SSG) circuit 9 generates a reference timing signal for the operation of the device, and generates a timing generator (TG) circuit 8, an imaging process circuit 3, and a light control circuit 1.
Supply 0. The TG circuit 8 sends readout timing signals in the horizontal (H) direction and the vertical (V) direction from the SSG circuit 9 to the image sensor 2. Light control circuit 10
Is an image memory 5 for a video signal from the A / D converter 4
Control the write timing to the The microcomputer 11 receives signals such as zoom information (focal length information of the zoom lens) from the optical system 1 and corrects the optical distortion based on the correction amount data stored in the correction amount ROM 17. The read control circuit 12 is controlled. The correction amount ROM 17 stores, for each lens use condition, a correction amount determined in advance for each part of the screen, for example, a correction amount determined based on a relationship between a solid line position and a dotted line position in FIG. In this way, the signal read from the image memory 5 to correct the optical distortion based on the read signal output from the read control circuit 12 is subjected to the interpolation processing by the interpolation circuit 6, and then converted into an analog signal by the D / A converter 7. It is converted and output. An imaging device having such an optical distortion correction function is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-61570. [0006] When a video signal obtained by the processing of the conventional image pickup apparatus is displayed on a monitor, when a "barrel distortion" as shown in FIG. As shown in FIG. 14B, an image without distortion is displayed.
However, when a part of the image of the “pincushion distortion” as shown in FIG. 14C is exposed outside the effective imaging area of the imaging element, image information outside this effective area cannot be obtained. The hatched portion of the image portion (D) outside the effective imaging area is not displayed on the monitor screen. As described above, when a part of the image including the distortion is formed outside the effective imaging area, the correction is performed without obtaining the image information outside the effective imaging area, so that the part of the image is displayed on the monitor screen. There is a problem that the image cannot be projected and the display screen becomes unsightly. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image pickup apparatus in which a portion other than an original image projected by distortion correction is masked to remove the unsightly display screen. [0008] To solve the above problems BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION The imaging apparatus according to the present invention, an image an image signal obtained by imaging the imaging device via an optical system to be Utsushitai image A correction means for storing the image information in the storage means, and controlling the writing or reading of image information to or from the image storage means to correct the distortion caused by the optical system; and an image signal projected by the image signal created by the correction means. Masking means for performing a masking process on at least an area where image information is not obtained outside the effective imaging area of the image sensor on the screen, wherein the masking means is configured to perform the distortion regardless of a change in the focal length of a zoom lens. Is configured to perform a masking process in the corresponding mask area when the distortion rate of the mask is maximum. According to the present invention, an image signal is stored in a memory, and when the distortion caused by the optical system is corrected by controlling the writing and reading of the image signal to and from the memory, the image is projected by the corrected image signal. Masked areas on the screen where no image information can be obtained , and the masking processing
Does not depend on the change in the focal length of the zoom lens.
This is performed in the corresponding mask area when the read ratio is maximum. Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 13 indicate components having the same functions. FIG. 2A shows an example of an optical distortion characteristic with respect to a relationship between a relative distance (%) from an optical axis and a distortion rate D (%) in a zoom lens. Here, the horizontal axis represents the length of a half of the diagonal line of the effective surface of the imaging device as 10
The relative distance from the optical axis position at 0% is shown, and the vertical axis shows the distortion rate D. Here, the definition of the distortion rate D is defined as follows: when an image to be formed at a point at a relative distance r is formed at r ′ due to optical distortion, as shown in FIG. 2B, D = (r′− r) / r × 100% (1) Although the characteristics fluctuate depending on the focal length f, the distortion ratio D increases as r increases, and this characteristic can be approximated by, for example, D = s ″ · r 2 (2). From the equations (1) and (2), r ′ = r (1 + s ′ · r 2 ) (3) Here, s ″ and s ′ are coefficients determined by the focal length, and s ′ = s ″ / 100. That is, according to equation (3), an image to be formed at a point at a relative distance r from the optical axis on the image sensor is formed at a point at (1 + s' · r 2 ) times r due to optical distortion. Can lead. Considering a point P in the memory which is at a relative distance r from the optical axis on the image sensor, as shown in FIGS. 3A and 3B, for example, in the case of an NTSC signal, the aspect ratio of the image sensor is obtained. Is about 3: 4, and the case where the video signal is stored in a 240 × 768 field memory is considered. If the relative distance r on the image sensor is, for example, R pixels in the horizontal direction on the memory, the relative distance r is R / 2.4 pixels in the vertical direction, and is represented by different numbers of pixels in the horizontal direction and the vertical direction. Therefore, in this example, the number of pixels in the vertical direction is set to 2.
By multiplying by a conversion coefficient k such as 4, the relative distance r on the image sensor in the horizontal and vertical directions can be converted into the number of pixels in the memory, such as R pixels in the memory. Here, as shown in FIG. 4, a point to be imaged at a point P at a relative distance r from the optical axis on the image sensor is formed at a point P 'at a relative distance r' due to optical distortion. Think about it. For point P, the position of x pixels in the horizontal direction and y pixels in the vertical direction from the center coordinates of the memory corresponding to the optical axis on the image sensor. For point P ', x' pixels in the horizontal direction and y 'pixels in the vertical direction. P, P 'on the memory at the position
Find the positional relationship of From equation (3), point P ′ is (1+
It is considered that the distance from the center coordinate is s ′ · r 2 ) times. Here, when r is represented by a size on a memory, it can be represented by r = c × {x 2 + (ky) 2 } (4). c is a constant determined by the size of the image sensor and the number of pixels in the memory. Further, the fact that the point P ′ is (1 + s ′ · r 2 ) times away from the center coordinate of the point P means that the distance in the horizontal and vertical directions is also (1 + s ′ · r 2 ) times. x ′ = x (1 + s ′ · r 2 ) (5) y ′ = y (1 + s ′ · r 2 ) (6) From equations (4), (5) and (6), x ′ = x [1 + s ′ · c 2 {x 2 + (ky) 2 }] (7 ′) y ′ = y [1 + s ′ · c 2 {x 2 + (Ky) 2 }] (8 ′) Here, if s′C 2 is put together with a constant s, x ′ = x [1 + s {x 2 + (ky) 2 }] (7) y ′ = y [1 + s} x 2 + (ky) 2 }] (8) S is a coefficient determined by the focal length. As is apparent from the above equation, the pixel P (x, x, y, x, y in the horizontal and vertical directions from the center coordinates of the memory
The image data to be stored in y) is a pixel P ′ (x ′) distant from the x ′, y ′ center coordinates of {1 + s (x 2 + (ky) 2 )) times x and y respectively due to optical distortion. , Y ')
Is stored. Therefore, as described above (in the conventional example), when the image data is read from the memory, the optical distortion is corrected by reading the image data stored at the point P ′ at the timing when the point P should be read. In the above-described embodiment, if the distance r from the optical axis on the image sensor is represented by pixels x and y of the memory, a square root operation such as r = √ (x 2 + y 2 ) is entered by the square theorem. In this embodiment, the optical distortion characteristic is expressed by D as shown in the equation (2).
= S ″ · r 2 , so that the square root operation and the square operation cancel each other, and the scale of the arithmetic circuit is reduced. In particular, the calculation of the square root requires a large circuit scale, so that the effect is large. FIG. 5 shows a read control circuit 12 for generating a read address for correcting the optical distortion.
Is shown. The horizontal read timing address from the H counter 121 is
From 2, a read timing address in the vertical direction is generated. The read timing of the image memory 5 is the same as that of the television scanning, and is read from the upper left to the lower right. When the coordinate system is set as shown in FIG.
0), the lower right is (2x 0 , 2y 0 ), and the center is (x 0 , y 0 ). Equations (7) and (8) consider the center coordinate of the image memory 5 as the origin, whereas the H counter 121 and V
The read timing address supplied from the counter 122 has the origin at the upper left as shown in FIG.
Therefore, it is necessary to move the origin so that the supplied address is distance information from the center coordinate address (x 0 , y 0 ). The origin moving block circuit 123
A subtraction circuit 123 for executing such origin movement, subtracting the center coordinate address values x 0 and y 0 from the address values from the H counter 121 and the V counter 122, respectively.
1 and 1232. As a result of the origin moving process, the coordinate system becomes a coordinate system as shown in FIG. Next, equation (7) is used in the distance calculation block 124.
And the distance calculation in (8): x 2 + (ky) 2 . After the input x is squared by the multiplier 1241, the adder 1
242, the input y is multiplied by a transform coefficient k by a multiplier 1243, then squared by a multiplier 1244, and the outputs of the multipliers 1241 and 1244 are added by an adder 1242. The distortion magnification calculation block 125 is given by the following equation (7).
And [8] are used to calculate [1 + s {x 2 + (ky) 2 }].
Multiplied by the focal length coefficient s determined by the focal length of the zoom lens is supplied from {x 2 + (ky) 2 } to the microcomputer 11 supplied from the adder 1251 adds "1" to the multiplication calculated force Output. X ′ and y ′ in equations (7) and (8) are x ′,
It is obtained by the multipliers 1261 and 1262 of the y 'operation block 126. Multipliers 1261 and 1262 multiply the output of adder 1252 by x and y output from subtractors 1231 and 1232, respectively. The thus obtained x 'and y' are the addresses of the xy coordinates when the center is the origin as shown in FIG. 2B, and the actual origin of the image memory 5 is the upper left as described above. Therefore, the adders 1271 and 1272 of the origin moving block 127 add the x 'and y' center coordinate address values, respectively, to return the coordinates as shown in FIG. Through the above processing, the image memory 5
A read address corresponding to the image distortion is generated, and by reading the image memory 5 with this read address, an image with optical distortion corrected can be obtained. The optical distortion characteristics in the description of the above embodiment can be approximated by various equations, and the higher the order, the higher the accuracy. In the above embodiment, the optical distortion is corrected by the read control of the memory, but it is needless to say that this may be performed by the write control of the memory. Referring now to FIG. 1, the microcomputer 11
Calculates the distortion correction coefficient from the focal length information of the zoom lens of the optical system 1 such as an optical lens and calculates the distortion correction coefficient.
Feed to 2. The read control circuit 12 controls the read address of the image memory 5 based on the distortion correction coefficient supplied from the microcomputer 11 and the horizontal / vertical synchronization signal supplied from the SSG circuit 9, and as the interpolation data of the interpolation circuit 6. Is calculated. The mask address generator 15 outputs a range to be masked as mask address data in a memory space as described later. The mask control circuit 14
The read address from the read control circuit 12 is compared with the mask address data from the mask address generator 15, and a control signal for controlling the switch 13 is output as described later. Data generator 16 for mask
Outputs image data of a mask unit as described later.
The switch 13 outputs video data corrected for distortion based on a control signal from the mask control circuit 14 or mask video data which is an output from the mask data generator 16. For example, if the masking data is pedestal level data, a part of the video data is black, and if it is an arbitrary color level data, a part of the video data is masked so as to have an arbitrary color. . FIG. 6 shows a circuit configuration example of the mask control circuit 14. As shown in FIG. 7, when the row address of the image memory 5 is x and the column address is y, the video data is (x 0 , y 0 ), (x 1 , y 0 ), (x 0 , y 1 ), (X
1 , y 1 ) is controlled and stored by the light control circuit 10 in a rectangular area having vertices. The switch 13 outputs the signal High from the OR gate 145 of the mask control circuit 14 to High.
If h, mask image data is selected, and if Low, distortion-corrected video is selected and output. As shown in FIG. 6, the output x ′ of the read control circuit 11 is input to the − terminal of the comparator 141 and the + terminal of the comparator 142, and the output y ′ is input to the − terminal of the comparator 143 and the + terminal of the comparator 144.
Input to terminal. On the other hand, the output x 0 ′ of the mask address generator 15 is connected to the other terminal of the comparator.
x 1 ′, y 0 ′, and y 1 ′ are input. The comparator outputs High when the input of the + terminal is larger than the input of the − terminal, and outputs Low otherwise. FIG. 8 shows a truth table of the input / output relationship of the mask control circuit 14. Here, the output of the mask address generator 15 is represented by x 0 ′ = x 0 , x
Assuming that 1 ′ = x 1 , y 0 ′ = y 0 , y 1 ′ = y 1 , a mask is applied when accessing an address where no image is stored according to the truth table of FIG. As shown on the screen. In the case of masking as shown in FIG. 10, when the distortion rate of the pincushion distortion is the maximum, the position of the object light imaged in the square of the image sensor when there is no distortion is to be formed. Is converted to the memory space by (x 2 ,
y 2), and (x 3, y 2), (x 2, y 3), (x 3, y 3). The output x 0 ′, x 1 ′,
Let y 0 ′, y 1 ′ be x 0 ′ = x 2 , x 1 ′ = x 3 , y 0 ′ = y 2 ,
y 1 ′ = y 3 and the read control circuit 11
Is output not from the read address (x ′, y ′) after the distortion correction operation processing but from the H.0 in the circuit. V. By replacing the address (x, y) from the counter, the mask can be performed as shown in FIG. Since the distortion rate is the maximum, even if the focal length of the zoom lens changes, there is no problem since the portion without image information falls within the mask area. As described above, according to the present invention,
When a distortion-corrected image is projected on the screen, the area where unsightly parts occur on the screen is masked by the usual distortion correction means, so that discomfort during shooting or monitoring can be reduced. Have. Also the focal length
Mask area during the masking process
No additional processing is required, and processing can be simplified.
You.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明による撮像装置の一実施例を示す構成ブ
ロック図である。 【図2】本発明の実施例の動作を説明するためのズーム
レンズの光学歪特性の一例を示す図である。 【図3】本発明の実施例の動作を説明するための図であ
る。 【図4】本発明の実施例の動作を説明するための図であ
る。 【図5】図1に示す実施例におけるリードコントロール
回路12の詳細構成ブロック図である。 【図6】図1に示す実施例におけるマスクコントロール
回路14の詳細構成ブロック図である。 【図7】図1に示す実施例におけるマスクコントロール
回路14の動作を説明するための図である。 【図8】図1に示す実施例におけるマスクコントロール
回路14の入出力関係を真理値表で示す図である。 【図9】本発明の実施例によりマスク処理を施した表示
例を示す図である。 【図10】本発明の実施例によりマスク処理を施した他
の表示例を示す図である。 【図11】光学系歪みの例を示す図である。 【図12】光学系歪みの補正を説明するための図であ
る。 【図13】従来の撮像装置の構成ブロック図である。 【図14】従来の撮像装置の問題点を説明するための図
である。 【符号の説明】 1 光学系 2 撮像素子 3 撮像プロセス回路 4 A/Dコンバータ 5 画像メモリ 6 補間回路 7 D/Aコンバータ 8 TG回路 9 SSG回路 10 ライトコントロール回路 11 マイコン 12 リードコントロール回路 13 スイッチ 14 マスクコントロール回路 15 マスクアドレス発生器 16 マスク用データ発生器 17 補正量ROM
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration block diagram illustrating an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of optical distortion characteristics of a zoom lens for describing an operation of the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a detailed configuration block diagram of a read control circuit 12 in the embodiment shown in FIG. FIG. 6 is a detailed configuration block diagram of a mask control circuit 14 in the embodiment shown in FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the mask control circuit 14 in the embodiment shown in FIG. 8 is a diagram showing, in a truth table, an input / output relationship of the mask control circuit 14 in the embodiment shown in FIG. 1; FIG. 9 is a diagram showing a display example after performing a mask process according to the embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram showing another display example subjected to mask processing according to the embodiment of the present invention. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of optical system distortion. FIG. 12 is a diagram for explaining correction of optical system distortion. FIG. 13 is a configuration block diagram of a conventional imaging device. FIG. 14 is a diagram for explaining a problem of a conventional imaging device. [Description of Signs] 1 Optical system 2 Imaging device 3 Imaging process circuit 4 A / D converter 5 Image memory 6 Interpolation circuit 7 D / A converter 8 TG circuit 9 SSG circuit 10 Write control circuit 11 Microcomputer 12 Read control circuit 13 Switch 14 Mask control circuit 15 Mask address generator 16 Mask data generator 17 Correction amount ROM

フロントページの続き (72)発明者 渡 部 洋 之 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 川 瀬 大 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 冨 澤 将 臣 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−23575(JP,A) 特開 昭59−66271(JP,A) 特開 昭59−196665(JP,A) 特開 平4−61570(JP,A)Continuation of front page    (72) Inventor Hiroyuki Watanabe               2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Oh               Linpass Optical Co., Ltd. (72) Inventor Dai Kawase               2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Oh               Linpass Optical Co., Ltd. (72) Inventor Masaomi Tomizawa               2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Oh               Linpass Optical Co., Ltd.                (56) References JP-A-4-23575 (JP, A)                 JP-A-59-66271 (JP, A)                 JP-A-59-196665 (JP, A)                 JP-A-4-61570 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】被写体像を光学系を介して撮像素子に結像
させて得られる画像信号を画像記憶手段に記憶せしめ、
この画像記憶手段に対する画像情報の書き込み、または
読み出しを制御することによって前記光学系に起因する
歪みを補正する補正手段と、 前記補正手段によって作成された画像信号により映出さ
れた画面上における少なくとも前記撮像素子の有効撮像
領域外の画像情報が得られない領域をマスキング処理す
るマスキング手段と、 を有し、 前記マスキング手段は、ズームレンズの焦点距離の変化
によらず、前記歪みの歪み率が最大のときに対応するマ
スク領域でマスキング処理するように構成されたことを
特徴とする撮像装置。
(57) [Claims] 1. An image of a subject is formed on an image sensor via an optical system.
The image signal obtained by this is stored in the image storage means,
Writing image information into this image storage means, or
Due to the optical system by controlling the reading
Correcting means for correcting distortion, and an image projected by an image signal created by the correcting means.
Effective imaging of at least the image sensor on a projected screen
Mask the area outside the area where image information cannot be obtained.
Masking means , wherein the masking means changes the focal length of the zoom lens.
Irrespective of the
That the mask area is configured to be masked
An imaging device characterized by the following.
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