WO2002059837A1 - Procede de calcul de distance et imageur - Google Patents

Description

明 細 書

距離算出方法及び撮像装置 技術分野

本発明は、 例えばデジタルカメ ラにおいて、 撮像部上でのレン ズ系の光軸に対応する点と所望の点との距離を算出すると共に、 この算出された距離値を用いて、 例えばレンズ系での周辺光量落 ちにより撮像される画像に生じるシ 一ディ ング等の障害の補正 を行う際に使用して好適な距離算出方法及び撮像装置に関する。 特に、 簡単なハー ドゥヱァ構成で良好な距離の計算を行うことが できると共に、 算出された距離値を用いて良好なレンズシヱーデ ィ ング等の補正を行う ことができるようにした距離算出方法及び 撮像装置に関する。 背景技術

一般的にレンズ系と撮像部とを有する撮像装置においては、 例 えばレンズ系による周辺光量落ちによつて撮像される画像にシェ —ディ ング等の障害の発生する恐れがある。 このような障害に対 しては、 例えばレンズ系を多枚数で設計して障害の発生を防止す ることも行われるが、 このような多枚数で設計されるレンズ系は 高価格であり、 いわゆる民生機器には採用が困難とされる場合が 多い o

一方、 例えば半導体撮像素子を用いる機器のように信号の取り 出しが X Y座標に従って行われている場合には、 取り出された信 号に対するデジ夕ル処理によつて画像を補正することができる。 そこで従来からスキャナ等の分野においては、 例えば安価なレン ズ系で撮像したために生じる歪みや、 周辺光量落ち、 色にじみ等 のレンズシェ一ディ ングをデジ夕ル補正する技術が各種提案され ている （特開平 1 1 一 3 5 5 5 1 1号公報、 特開 2 0 0 0 — 4 1 1 8 3号公報等参照） 。

しかしながらこれらの先行技術は、 いずれもスキャナ等の分野 に限定して実施されたものであって、 例えば補正処理のために相 当の時間を掛けることができるものであり、 例えばデジタルカメ ラのようにリ アルタイムでの補正処理が要求されるようなもので はない。 これに対して、 例えばデジタルカメラにおいてレンズシ エーディ ング等のデジタル補正を行う技術としては、 例えば特開 2 0 0 0 - 4 1 1 7 9号公報に示される技術が提案されている。 すなわちこのようなレンズ系を用いて撮像を行う装置において. 上述の歪みや周辺光量落ち、 色にじみ等のレンズシヱ一ディ ング は、 レンズ系の光軸からの距離の関数になつていると考えられる , そこでこのような距離に応じて撮像された画素の信号を補正する ことで、 上述のレンズシヱーディ ングを軽減、 若しくは補正する ことができる。 従ってこのような補正を行うためには、 まず補正 対象画素がレンズ系の光軸からのどのく らい離れているか計算す る必要がある。

ところがこのようなレンズ光軸からの距離 dの計算において、 従来の距離算出方法では、 例えば原点 0と補正対象画素との X座 標上の距離を値 x、 Y座標上の距離を値 yとして、 いわゆるピタ ゴラスの定理を利用した d = " ( χ ² + y ² ) の計算が用いられ る。 しかしながらこの計算には、 自乗の計算と平方根の展開の計 算が含まれているために、 この計算手段を例えば'ハ一 ドウエアで 実現するには膨大な回路構成が必要になるものである。

なお、 このような計算はソフ トウエアで行うこともできるが、 例えばデジタルカメラにおいてリアルタイムで処理を行うために は、 ソフ トウェアの計算では時間が掛かり過ぎてしまう ものであ る。 また、 このような計算を簡略化したハ一 ドウヱァで実現する 技術も提案 （特開平 7— 9 5 8 5 6号公報） されてはいるが、 高 精度のものではなく、 例えば周辺光量落ちのような輝度を補正す る場合には、 より高い精度で距離を算出する必要が生じているも のである。

さ らに上述のハ一 ドウヱァによる距離の計算では、 例えば撮像 部の大きさが変えられたり、 例えば撮像部に電荷転送素子を用い て画素を間引いて読み出すなどの読み出し方式の変更が行われた 場合に、 光軸からの距離を正しく求めることができなくなる恐れ がある。 すなわち例えば F I G . 1 8 の Aに示すような間引きが 行われていると、 本来なら F I G . 1 8の Bのように行われる補 正が、 間引きによって F I G . 1 8 の Cのようになり、 ハー ドウ ェァの固定された計算では正しい補正ができなく なってしまう。

この出願はこのような点に鑑みて成されたものであって、 解決 しょう とする問題点は、 従来の方法及び装置では、 距離の計算手 段をハ一 ドウヱァで実現するためには膨大な回路構成が必要にな り、 また簡略化した回路構成では高い精度で距離を算出すること ができず、 さ らに例えば撮像部の大きさが変えられたり、 間引き などの読み出し方式の変更が行われた場合に、 光軸からの距離を 正しく求めることができなく なってしまっていたという ものであ る。 発明の開示

本発明は、 撮像部上でのレンズ系の光軸に対応する点と所望の 点との距離を算出すると共に、 この算出された距離値を用いて、 例えばレンズ系による周辺光量落ちに対するシヱ一ディ ング等の 補正を行うようにしたものであり、 このため本発明においては、 距離の計算を多角形で近似した計算式を用いて算出を行い、 さら に算出された距離値を用いてレンズシヱ一ディ ング等の補正を行 うようにしたものであって、 これによれば、 簡単なハ一 ドウヱァ 構成で良好な距離の計算を行う こ とができると共に、 算出された 距離値を用いて良好なレンズシヱ一ディ ング等の補正を行うこと ができる。 これに関連して本発明の距離算出方法及び撮像装置を 開示する。 図面の簡単な説明

F I G. 1は、 本発明の適用される距離算出方法の説明のための 図である。

F I G. 2は、 本発明の適用される距離算出方法の説明のための 図である。

F I G. 3は、 本発明による距離算出方法を適用した距離算出手 段の一実施形態の構成図である。

F I G. 4は 本発明による距離算出方法を適用した距離算出手 段の他の実施形態の構成図である。

F I G. 5は、 本発明による距離算出方法を適用した距離算出手 段の他の実施形態の構成図である。

F I G. 6は、 本発明による距離算出方法を適用した距離算出手 段の他の実施形態の構成図である。

F I G. 7は、 本発明による距離算出方法を適用した距離算出手 段の他の実施形態の構成図である。

F I G. 8は、 座標の間引きの説明のための図である。

F I G. 9は、 本発明による距離算出方法を適用した距離算出手 段のさ らに他の実施形態の構成図である。

F I G. 1 0は、 本発明による距離算出方法を適用した距離算出 手段のさ らに他の実施形態の構成図である。

F I G. 1 1は、 本発明による距離算出方法を適用した距離算出 手段のさ らに他の実施形態の構成図である。 F I G. 1 2は、 本発明を適用した撮像装置の一実施形態の構成 図である。

F I G. 1 3は、 本発明を適用した撮像装置の他の実施形態の構 成図である。

F I G. 1 4は、 本発明を適用した撮像装置の他の実施形態の構 成図である。

F I G. 1 5は、 本発明を適用した撮像装置の他の実施形態の構 成図である。

F I G. 1 6は、 本発明を適用した撮像装置の他の実施形態の構 成図である。

F I G. 1 7は、 本発明を適用した撮像装置の他の実施形態の構 成図である。

F I G. 1 8は、 間引きの説明のための図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 図面を参照して本発明を説明するに、 まず本発明の距離 算出方法においては、 例えば F I G. 1に示すように、 任意の原 点 0と所望の点との距離 dを計算するものとし、 その場合に任意 の原点 0と所望の点との X座標上の距離を値 x、 Y座標上の距離 を値 yと して計算を行う。 そして上述の距離 dの計算においては 原点 0を中心とした同心円状の等距離線の計算を、 同心円を例え ば F I G. 2に示すような正 1 6角形で近似することによって行 う ものである。

すなわちこのような 1 6角形の近似を行う ことによって、 距離 dの計算式は、

d = a ( x + y ) + b I x— y I

+ c 〔 l 2 x— y l + l x - 2 y 门 · · · 〔式 1〕 で与えられる。 ここで 1 6角形の各頂点において距離が等しく計算されるよう に、 点 '（ r， 0 ) のときの距離 d = r、 点 （ r， r ) のときの距 離 d = ~ ( 2 ) r、 点 （ r , 2 r ) のときの距離 d = ( 5 ) r と して 〔式 1〕 を解く .と、 各係数の値は、

a = 〔、厂 （ 5 ) - 1〕 / 2

b = 〔 2 ( 5 ) - 3 ( 2 ) 〕 / 2

c = i ( 2 ) - ( 5 ) + 1〕 / 2

となる。

従ってこれらの係数値 （ a， b , c ) を代入した 〔式 1〕 を用 いることによって、 所望の点 （ X , y ) について正 1 6角形で近 似した距離 dを求めることができるものである。 そしてこの場合 に、 上述の 〔式 1〕 の計算には、 自乗の計算も平方根の展開の計 算も含まれていないので、 この計算手段を例えばハ — ドウヱァで 容易に実現することができる。

すなわち F I G. 3には本発明による距離算出方法を適用した 距離算出手段の一実施形態の構成を示す。 なおこの実施形態では. 距離を値 d ' = d / a と して、

d ' = ( x + y + b I x— y I

+ c ' 〔 Ι 2 χ - y | + | x— 2 y 门 · · · 〔式 2〕 但し、 b ' = 〔 2 ( 5 ) - 3 ( 2 ) 〕 / 〔 ( 5 ) — 1〕 c ' = [ " ( 2 ) 一 （ 5 ) + 1〕 / （ 5 ) - 1〕 で求めるが、 求められた疑似距離の値 d' は a倍して距離 dの値 を得ることもできる し、 あるいはこの値をルツクアップテーブル 等で用いるのであれば、 予め疑似距離の値 cT に対応したテープ ル等を用意することができる。

そこで F I G. 3において、 端子 I X、 1 Yにはそれぞれ所望 の画素位置の情報、 すなわち所望の画素位置の水平 （X軸） 方向 の座標と、 垂直 （Y軸） 方向の座標が供給される。 また端子 2 X. 2 Yにはそれぞれ光軸中心位置の情報、 すなわち光軸中心位置の 水平 （X軸） 方向の座標と、 垂直 （Υ軸） 方向の座標が供給され る。 そしてこれらの位置情報がそれぞれ減算器 3 X、 3 Υに供給 され、 減算された値が絶対値 （A B S ) 回路 4 X、 4 Υに供給さ れて、 上述の任意の原点 0と所望の点との X座標上の距離値 X及 び Υ座標上の距離値 yが求められる。

さらにこれらの絶対値回路 4 X、 4 Yからの距離値 X及び距離 値 yが加算器 5に供給されて、 上述の 〔式 2〕 の右辺の第 1項の 値が求められる。 また、 上述の距離値 X及び距離値 yが減算器 6 に供給され、 この減算値が絶対値 （A B S ) 回路 7に供給されて. 上述の 〔式 2〕 の右辺の第 2項の絶対値が求められる。 そしてこ の絶対値が乗算器 8 に供給され、 この乗算器 8で端子 9からの値 b ' が乗算されて、 〔式 2〕 の右辺の第 2項の値が求められる。 また、 上述の距離値 Xが上位に 1 ビッ トシフ トされる。 なおこ の実施形態で用いられる値は 2進値であり、 上位への 1 ビッ トシ フ トは値を 2倍することに相当する。 また図面では、 上位へのビ ッ トシフ トを 〔くく n〕 （但し、 nはシフ トされるビッ ト数） で 表す。 そしてこの 2倍された距離値 Xが減算器 1 0 に供給されて 上述の距離値 yが減算される。 さ らにこの減算値が絶対値 （A B S ) 回路 1 1 に供給されて、 上述の 〔式 2〕 の右辺の第 3項の最 初の絶対値が求められる。

さ らに上述の距離値 Xが減算器 1 2 に供給され、 上述の距離値 yが上位に 1 ビッ トシフ トされて減算器 1 2 に供給される。 そし て 2倍された距離値 yが距離値 Xから減算され、 この減算値が絶 対値 （ A B S ) 回路 1 3に供給されて、 上述の 〔式 2〕 の右辺の 第 3項の 2番目の絶対値が求められる。 さらにこれらの絶対値が 加算器 1 4で加算されて乗算器 1 5 に供給され、 この乗算器 1 5 で端子 1 6からの値 が乗算されて、 〔式 2〕 の右辺の第 3項 の値が求められる。

そして上述の乗算器 8で求められた 〔式 2〕 の右辺の第 2項の 値と、 乗算器 1 5で求められた 〔式 2〕 の右辺の第 3項の値が加 算器 1 7で加算され、 さ らに加算器 5で求められた 〔式 2〕 の右 辺の第 1項の値が加算器 1 8で加算される。 これによつて、 上述 の 〔式 2〕 に従った疑似距離の値 d ' が算出されて端子 1 9 に取 り出される。 なお、 この値 は a倍して距離 dの値を得ること もできる し、 あるいは予め疑似距離の値 cT に対応したルックァ ップテーブル等で直接甩いることができる。

従ってこの実施形態において、 距離の計算を多角形で近似した 計算式を用いて算出を行うようにしたことによって、 簡単なハ一 ドウエア構成で良好な距離の計算を行う ことができ、 この算出さ れた距離値を用いて、 例えばデジタルカメラのようにリアルタイ ムでの補正処理が要求される装置においても良好なレンズシェ一 ディ ング等の補正を行う ことができる。

これによつて、 従来の方法では、 距離の計算手段をハ一 ドウヱ ァで実現するためには膨大な回路構成が必要になり、 また簡略化 した回路構成では高い精度で距離を算出することができなかった ものを、 本発明によればこれらの問題点を容易に解消することが できる ものである。

ところで上述の実施形態においては、 値 b ' と値 c ' の乗算の ために、 乗算器 8、 1 5が用いられているが、 このような乗算器 は必ずしも小さな回路構成とは言えないものである。 そこで以下 に説明する実施形態では、 これらの乗算器をも削減する方法を示 す。 すなわち F I G . 4には上述の乗算器を削減する方法を適用 した距離算出手段の一実施形態の構成を示す。 なおこの F I G . 4の構成の説明で、 上述の F I G . 3の構成と対応する部分には 同一の符号を附して重複の説明を省略する。 この F I G. 4において、 絶対値回路 7からの絶対値が加算器

2 0 に供給され、 この絶対値とこの絶対値を上位に 1 ビッ トシフ ト 〔くく 1 〕 された値が加算される。 これによつて加算器 2 0で は入力値を 3倍にする演算が行われる。 そしてさらにこの加算値 が下位に 4 ビッ トシフ トされて取り出される。 また、 絶対値回路

1 1からの絶対値と絶対値回路 1 3からの絶対値とが加算器 2 1 に供給されて、 この加算値が下位に 3 ビッ トシフ トされて取り出 される。

なおこの実施形態で用いられる値は 2進値であり、 下位への 4 ビッ トシフ トは値を 1 / 1 6倍することに相当し、 下位への 3 ビ ッ トシフ ト は値を 1 Z 8倍することに相当する。 また図面では、 下位へのビッ トシフ トを 〔〉 > m〕 （但し、 mはシフ トされるビ ッ ト数） で表す。 そしてさ らにこれらの加算器 2 0、 2 1で求め られた値が、 加算器 1 7で加算される。 他の構成は、 上述の F I G. 3 の構成と同様にされる。

そしてこの回路において、 加算器 2 0では入力値を 3 / 1 6倍 にする処理が行われる。 ここで上述の値 b ' = C 2 ( 5 ) — 3 Λ ( 2 ) ] / { ( 5 ) — 1〕 は約 0. 1 8 5 6 6 5 6であり、

3 / 1 6 = 0. 1 8 7 5 と近似した値である。 また加算器 2 0で は入力値を 3 Z 1 6倍にする処理が行われる。 ここで上述の値 c '

= C "' ( 2 ) -f ( 5 ) + 1〕 / i ( 5 ) - 1〕 は約 0. 1 4 4 1 2 2 8 であり、 1 Z 8 = 0. 1 2 5 と近似した値である。 従ってこの実施形態において、 値 b ' と値 の掛け算を乗算 器を用いずに、 加算とビッ トシフ トだけで行うことができ、 回路 構成を一層簡略化することができる。 なお値 b ' と値 c ' を近似 する値は、 上述の 3 Z 1 6 と 1 Z 8に限らず、 例えば値 ' につ いては 5 / 3 2 = 0. 1 5 6 2 5を用いても、 加算とビッ トシフ トだけで行う ことができる。 また、 使用されるハー ドウェア等の 都合により他の適当な値を選ぶことができるものである。

さ らに上述の実施形態においては、 同心円を近似する多角形と して正 1 6角形を用いる場合を説明したが、 他の多角形として、 例えば正 8角形を用いても同心円を近似することができる。 すな わちその場合には、 疑似距離の値 d' を求めるために、

d^/ = (x + y) + k l x - y l · · · 〔式 3〕 の計算式を用いることができる。

そしてこの 〔式 3〕 において、 値 ( 2 ) — 1は約 0. 4 1 4 2 1 3 5 となるが、 この値 kを 1 / 2 = 0. 5で近似するこ とにより、 回路構成'を例えば F I G. 5に示すようにすること力 できる。 すなわち F I G. 5には上述の 〔式 3〕 を用いて距離の 算出を行う方法を適用した距離算出手段の一実施形態の構成を示 す。 なおこの F I G. 5の構成の説明で、 上述の F I G. 3の構 成と対応する部分には同一の符号を附して重複の説明を省略する。

この F I G. 5において、 上述の絶対値回路 4 X、 4 Yからの 距離値 X及び距離値 yが加算器 3 1に供給されて、 上述の 〔式 3〕 の右辺の第 1項の値が求められる。 また上述の絶対値回路 4 X、 4 Yからの距離値 X及び距離値 yが減算器 3 に供給され、 この 減算値が絶対値 （A B S ) 回路 3 3に供給されて、 上述の 〔式 3〕 の右辺の第 2項の絶対値が求められる。 そして求められた絶対値 が下位に 1 ビッ トシフ ト 〔 > > 1〕 されて取り出される。

なおこの実施形態で用いられる値は 2進値であり、 下位への 1 ビッ ト シフ トは値を 1 Z 2倍することに相当する。 これによつて この絶対値回路 3 3からは、 上述の 〔式 3〕 の右辺の第 2項の値 が求められる。 そしてさ らにこれらの加算器 3 1、 及び絶対値回 路 3 3で求められた値が、 加算器 1 8で加算される。 他の構成は、 上述の F I G. 3の構成と同様にされる。 これによつて、 上述の 〔式 3〕 に従った疑似距離の値 d' が算出されて端子 1 9に取り 出される o

従ってこの実施形態においても、 距離の計算を多角形で近似し た計算式を用いて算出を行うようにしたことによって、 簡単なハ ― ドウエア構成で良好な距離の計算を行うことができ、 この算出 された距離値を用いて、 例えばデジタルカメラのようにリ アル夕 ィムでの補正処理が要求される装置においても良好なレンズシェ —ディ ング等の補正を行う ことができる。

これによつて、 従来の方法では、 距離の計算手段をハ一 ドウヱ ァで実現するためには膨大な回路構成が必要になり、 また簡略化 した回路構成では高い精度で距離を算出することができなかった ものを、 本発明によればこれらの問題点を容易に解消することが できるものである。

ところで上述の実施形態において、 例えば撮像部の大きさが変 えられたり、 例えば撮像部に電荷転送素子を用いて画素を間引い て読み出すなどの読み出し方式の変更が行われた場合に、 光軸か らの距離を正しく求めることができなく なる。 すなわち従来の技 術で述べたように、 例えば: F I G . 1 8の Aに示すような間引き が行われていると、 本来なら F I G . 1 8の Bのように行われる 補正が、 間引きによって F I G . 1 8の Cのようになり、 ハー ド ゥエアの固定された計算では正しい補正ができない。

そこで以下には、 このような変更が行われた場合にも光軸から の距離を正しく求めるための手段を示す。 すなわち F I G . 6〜 F I G . 1 1 には、 例えば垂直方向に走査線の間引きが行われて いる場合にも光軸からの距離を正しく求めるための手段を示す。 なおこの F I G . 6〜 F I G . 1 1 の構成の説明で、 上述の : F I

G . 3の構成と対応する部分には同一の符号を附して重複の説明 を省略する。

まず F I G . 6 においては、 垂直 （Y軸） 方向の距離値 yを求 める減算器 3 Yで求められた値が変換器 （ c 0 n V ) 4 0に供給 される。 この変換器 4 0では、 例えば端子 4 1から供給される間 引き情報に応じて、 例えば垂直方向に走査線の間引きが行われて いる場合に、 その間引きに応じた値の変換が行われる。 そしてこ の変換された値が絶対値 （A B S ) 回路 4 Yに供給されて、 上述 の任意の原点 0と所望の点との Y座標上の距離値 yが求められる ₍ すなわち端子 1 Yには、 例えば所望の画素位置の垂直方向の情 報が走査線数のカウン ト値で供給されるが、 このカウン ト値が間 引きの行われた状態では、 間引きの状態に応じて値が減少されて しまっている。 これに対して変換器 4 0で、 端子 4 1から供給さ れる:間引き情報に応じて値の変換が行われ、 値を間引きの行われ ない状態での力ゥン ト値に変換することによって、 光軸からの距 離を正し く求めることができるようになるものである。

なお上述の変換は、 具体的には間引き率の逆数を掛ける変換が 行われる。 従って上述の F I G . 6 の回路構成は、 例えば F I G ,

7 に示すように乗算器 4 2 と間引き率の逆数の供給される端子 4 3によって構成することもできる。 但し、 例えば上述の F I G . 1 8の Aに示すような間引きが行われている場合には、 単純に間 引き率の逆数を掛けても正確な値には戻らないが、 F I G . 8 に 示すようにその誤差は ± 1であり、 補正ゲインに大きな影響を与 えるものではないので問題は生じない。

しかしながらこのような誤差をさ らに修正する手段としては、 例えば F I G . 9 に示すように、 乗算器 4 2 の後に加算器 4 4を 設け、 端子 4 5 に供給される偶数ラインと奇数ラインを識別する ライ ン識別信号 （ 1 ビッ ト） に応じて値を加算する。 これによつ て、 例えば F I G . 8で変換後の値が 「 4」 「 1 2」 の場合のよ うな、 実際のカウン ト値 （ 「 5」 「 1 3」 ） とずれている部分に おいて、 「 1」 を加算するこ とで距離補正の誤差を修正すること ができる。

また上述の値の変換で、 変換器 4 0 (または乗算器 4 2 ) の位 置は、 例えば F I G . 1 0 に示すように絶対値回路 4 Yの後に設 けても、 全く同じ値の変換を行う こ とができる。

さ らに上述の値の変換は、 垂直方向の間引きだけでなく、 水平 方向にも画素の間引きが行われている場合には、 例えば F I G . 1 1 に示すように水平 （X $由） 方向の距離値 Xを求める減算器 3 Xからの値が変換器 （ c 0 n V ) 4 6に供給され、 例えば端子 4 7から供給される水平間引き情報に応じて、 その間引きに応じた 値の変換が行われる。 そしてこの変換された値が絶対値 （A B S ) 回路 4 Xに供給されて、 上述の任意の原点 0と所望の点との X座 標上の距離値 Xが求められる。

従って端子 1 Xには、 例えば所望の画素位置の水平方向の情報 が画素数のカウン ト値で供給されるが、 このカウン ト値が間引き の行われた状態では、 間引きの状態に応じて値が減少されてしま つている。 これに対して変換器 4 6で、 端子 4 7から供給される 間引き情報に応じて値の変換が行われ、 値を間引きの行われない 状態でのカウン ト値に変換することによって、 光軸からの距離を 正しく求めることができるようになるものである。

なお、 上述の水平 （X軸） 方向にも画素の間引きが行われてい る場合の距離値 Xを求める際の変換は、 上述の F I G . 6 、 F I G . 7 、 F I G . 9 、 F I G . 1 0のいずれの実施形態にも適用 できる ものである。

従ってこれらの実施形態において、 距離の計算を多角形で近似 した計算式を用いて算出を行うようにしたことによって、 簡単な ハ ー ドウヱァ構成で良好な距離の計算を行うことができ、 さらに 垂直及び Zまたは水平方向に間引きが行われている場合にも良好 な距離の計算を行う ことができ、 この算出された距離値を用いて、 例えばデジタルカメ ラのようにリアルタイムでの捕正処理が要求 される装置においても良好なレンズシヱ一デイ ング等の補正を行 う ことができる。

これによつて、 従来の方法では、 距離の計算手段をハ一 ドウヱ ァで実現するためには膨大な回路構成が必要になり、 また簡略化 した回路構成では高い精度で距離を算出することができなかった ものを、 '本発明によればこれらの問題点を容易に解消することが できるものである。

さ らに以下には、 上述の本発明の距離算出方法を適用してリ ァ ルタイムで周辺光量落ちなどを補正する機能の設けられた本発明 の撮像装置について説明する。 すなわち F I G . 1 2には、 例え ばリアルタイムで周辺光量落ちなどを補正する機能の設けられた デジタルカメ ラの信号処理の構成を示す。

この F I G . 1 2 において、 例えば信号発生器 （ S G ) 5 0か らの水平リセッ ト信号と垂直リセッ ト信号がタイ ミ ング発生器 （

T G ) 5 1 に供給され、 タイ ミ ング発生器 5 1で発生された水平 駆動信号と垂直駆動信号が半導体撮像素子 （C C D ) 5 2 に供給 されて、 撮像された各画素の信号がタイ ミ ング発生器 5 1からの 水平駆動信号と垂直駆動信号に従って読み出される。

また、 信号発生器 5 0からの水平カウンタ値と垂直カウンタ値 が距離算出プロック 5 3 に供給される。 それと共に、 端子 5 4か ら光軸中心位置情報が距離算出プロック 5 3に供給されて、 上述 の本発明の距離算出方法を適用して距離の算出が行われる。 すな わち上述の半導体撮像素子 5 2から読み出される各画素ごとに、 その画素に対応する水平力ゥンタ値と垂直カウンタ値が信号発生 器 5 0から距離算出プロック 5 3に供給されて、 光軸中心位置と の距離が算出される。

この距離算出プロ ック 5 3からの各画素ごとの光軸中心位置と の距離がルックアツプテ一ブル （ L U T ) 5 5 に供給される。 そ してこのルックアップテーブル 5 5からは光軸中心位置との距離 に応じた周辺光量落ちなどを補正する補正係数が取り出され、 こ の補正係数が補正プロッ ク 5 6 に供給されて、 半導体撮像素子 5 2から読み出される各画素の信号に対して光軸中心位置との距離 に応じた周辺光量落ちなどの補正が行われる。

なおこの補正プロック 5 6 は、 一般的には補正係数を乗算する 乗算器で構成されるが、 オフセッ トを加えて補正を行うような場 合には加算器であってもよい。 また色にじみなど、 周辺光量落ち 以外の補正を行う回路を有していてもよい。 そしてこの捕正プロ ッ ク 5 6で補正された信号がカメ ラ信号処理プロック 5 7に供給 され、 例えば供給される画像信号の補間や同時化などが行われて. 端子 5 8に取り出される出力画像信号 （Y / C出力信号） が形成 れる。

従ってこの実施形態においては、 距離の計算を多角形で近似し た計算式を用いて算出を行うようにし、 さ らに算出された距離値 を用いてレンズシヱーデイ ング等の捕正を行うようにしたことに よって、 簡単なハー ドウヱァ構成で良好な距離の計算を行うこと ができると共に、 算出された距離値を用いて良好なレンズシヱ一 デイ ング等の補正を行う ことができる。

₍ これによつて、 従来の装置では、 距離の計算手段をハ一 ドゥエ ァで実現するためには膨大な回路構成が必要になり、 また簡略化 • した回路構成では高い精度で距離を算出することができず、 さ ら に例えば撮像部の大きさが変えられたり、 間引きなどの読み出し 方式の変更が行われた場合に、 光軸からの距離を正しく求めるこ とができなく なかったものを、 本発明によればこれらの問題点を 容易に解消することができるものである。

さらに F I G . 1 3 には、 上述の垂直及び/または水平方向に 間引きが行われている場合の、 例えばリ アルタイムで周辺光量落 ちなどを補正する機能の設けられたデジタルカメラの信号処理の 構成を示す。

すなわちこの場合には、 F I G . 1 3中に示すように距離算出 ブロック 5 3内に変換器 4 0 (または乗算器 4 2 ) が設けられて おり、 端子 4 1から供給される間引き情報 （または端子 4 3から 供給される間引き率の逆数） に応じて値の変換が行われる。 これ によって、 カウン ト値が間引きの行われない状態での力ゥン ト値 に変換され、 光軸からの距離を正しく求められることにより、 良 好なレンズシヱ一ディ ング等の補正を行うことができるようにな る ものである。

また、 上述のルックアツプテ一プル 5 5は、 例えば光軸中心位 置との距離の値に対して周辺光量落ちなどを補正する補正係数を 求めるようにした構成を用いることもできる。 すなわち F I G . 1 4にはその場合の構成を示し、 この F I G . 1 4中では、 上述 のルッ クアップテーブル 5 5に代えて捕正関数 f ( d ) の演算ブ ロック 5 9が設けられている。 これによつても、 算出された距離 値を用いて良好なレンズシヱ一ディ ング等の補正を行う ことがで さる。

さ らに上述の各実施形態において、 補正プロック 5 6 は、 例え ば F I G . 1 5に示すようにカメ ラ信号処理ブロック 5 7 の後に 設けて変換を行う こともできる。 従ってこの場合には、 輝度信号 ( Y信号） と色差信号 （C b , C r信号） とが分離された後で補 正が行われるので、 輝度信号に対しては周辺光量落ち、 色差信号 に対しては色にじみ捕正を行うなど、 輝度信号と色差信号に対し て独立の補正を行うことができる。

またこのよ うな補正プロック 5 6は、 例えば F I G . 1 6に示 すようにカメ ラ信号処理プロック 5 7の内部において、 例えば色 補間処理ブロック 6 0 の後に設けて、 3原色信号 （R， G , B ) が補間により全画素揃つた時点で、 レンズシエーディ ング補正処 理を行うようにしてもよい。 さ らに撮像素子が複数枚設けられた 装置においては、 例えば F I G . 1 7に示すように、 各撮像素子 5 2 R 、 5 2 G 、 5 2 B ごとに補正を行う補正ブロック 6 1を設 けて実施することもできる。

さ らに上述の実施形態においては、 ルックァップテーブル 5 5 はいずれも 1つのブロ ックで表現されているが、 このルックアツ プテーブル 5 5 は、 例えば 3原色信号 （R， G , B ) や、 輝度信 号 （Y信号） と色差信号 （ C b ， C r信号） のそれぞれについて 値を保存するようにしたものでもよい。

なお本発明の撮像装置は、 一般的には静止画像を撮影するデジ 夕ルスチルカメ ラに適用される ものであるが、 リ アルタイムでの 距離の算出が可能となる特長を活かして、 動画像を撮影するデジ タルビデオカメ ラにも適用することができるものである。

こう して上述の距離算出方法によれば、 任意の点の X Y座標と 所望の点の X Y座標とが入力されて任意の点と所望の点との距離 を算出する距離算出方法であって、 所望の点を任意の点を中心と する任意の多角形で近似した計算式を用いて算出を行う ことによ り、 簡単なハ ー ドウヱァ構成で良好な距離の計算を行う ことがで き、 この算出された距離値を用いて、 例えばデジタルカメラのよ うにリ アルタイムでの補正処理が要求される装置においても良好 なレンズシェーディ ング等の捕正を行うことができるものである ( また、 上述の撮像装置によれば、 レンズ系と X Y座標に従って 信号が取り出される撮像部とを有する撮像装置であって、 レンズ 系の光軸に対応する点の X Y座標と所望の点の X Y座標とが入力 されて、 光軸に対応する点と所望の点との距離を、 所望の点を光 軸に対応する点を中心とする任意の多角形で近似した計算式を用 いて算出する距離算出手段を有し、 距離算出手段で算出された距 離値を用いて少なく ともレンズ系による周辺光量落ちに対するシ エーディ ングの補正を行う ことにより、 簡単なハー ドウヱァ構成 で良好な距離の計算を行う ことができると共に、 算出された距離 値を用いて良好なレンズシヱ一ディ ング等の補正を行う ことがで きる ものである。

なお本発明は、 上述の説明した実施の形態に限定されるもので はなく、 本発明の精神を逸脱することなく種々の変形が可能とさ れる ものである。

すなわち本発明の距離算出方法によれば、 距離の計算を多角形 で近似した計算式を用いて算出を行 ようにしたことによって、 簡単なハー ドウ ア構成で良好な距離の計算を行うことができ、 この算出された距離値を用いて、 例えばデジタルカメラのように リ アルタイムでの捕正処理が要求される装置においても良好なレ ンズシエーディ ング等の補正を行う ことができるものである。 また、 本発明によれば、 任意の点と所望の点との X座標上の距 離を値 X及び Y座標上の距離を値 y とすると共に、 多角形を 1 6 角形と し、 近似式を、 （ x + y ) + A l x - y l + B 〔 | 2 x— y I + I x - 2 y 1 〕 と して距離の算出を行うことによって、 簡 単なハ 一 ドウ ア構成で良好な距離の計算を行う ことができるも のである。

また、 本発明によれば、 多角形の近似式の係数に任意の近似値 を用いて距離の算出を行う ことによって、 より簡単なハ 一 ドゥエ ァ構成で良好な距離の計算を行うことができるものである。

また、 本発明によれば、 係数値を、 A = 3 / l 6 、 B = 1 / 8 と して距離の算出を行う ことによって、 極めて簡単なハ 一 ドウヱ ァ構成で良好な距離の計算を行う ことができるものである。

また、 本発明によれば、 X Y座標を任意に圧縮伸張して処理を 行う際に、 入力される値 x及び値 yを予め圧縮伸張の比率に応じ て変換して距離の算出を行う ことによって、 座標の間引きが行わ れている場合にも簡単なハー ドウ ア構成で良好な距離の計算を 行う こ とができるものである。

また、 本発明によれば、 任意の点と所望の点との X座標上の距 離を値 X及び Y座標上の距離を値 yとすると共に、 多角形を 8角 形と し、 近似式を、 （ x + y ) + C I X - y I として距離の算出 を行う ことによって、 さ らに簡単なハ一 ドウヱァ構成で良好な距 離の計算を行う ことができるものである。

また、 本発明によれば、 多角形の近似式の係数に任意の近似値 を用いて距離の算出を行う ことによって、 より簡単なハ一 ドウヱ ァ構成で良好な距離の計算を行う ことができるものである。

また、 本発明によれば、 係数値を、 C == 1 / 2 として距離の算 出を行う こ とによって、 極めて簡単なハ一 ドウエア構成で良好な 距離の計算を行う ことができるものである。

また、 本発明によれば、 X Y座標を任意に圧縮伸張して処理を 行う際に、 入力される値 X及び値 yを予め圧縮伸張の比率に応じ て変換して距離の算出を行う こ とによって、 座標の間引きが行わ れている場合にも簡単なハ一 ドウエア構成で良好な距離の計算を 行う ことができるものである。

さ らに本発明の撮像装置によれば、 距離の計算を多角形で近似 した計算式を用いて算出を行うようにし、 さ らに算出された距離 値を用いてレンズシヱ一ディ ング等の補正を行うようにしたこと によって、 簡単なハ一 ドウユア構成で良好な距離の計算を行う こ とができると共に、 算出された距離値を用いて良好なレンズシヱ 一ディ ング等の補正を行う ことができるものである。

また、 本発明によれば、 撮像部上でのレンズ系の光軸に対応す る点と所望の点との X座標上の距離を値 X及び Y座標上の距離を 値 y とすると共に、 多角形を 1 6角形とし、 近似式を、 （X + y ) + A I - y I + B 〔 I 2 x — y | 十 | x — 2 y l 〕 と して距離 の算出を行う こ とによって、 簡単なハー ドウ ア構成で良好な距 離の計算を行う ことができると共に、 算出された距離値を用いて 良好なレンズシヱ一ディ ング等の補正を行う ことができるもので ある。

また、 本発明によれば、 多角形の近似式の係数に任意の近似値 を用いて距離の算出を行う ことによって、 より簡単なハ一 ドゥエ ァ構成で良好な距離の計算を行う ことができると共に、 算出され た距離値を用いて良好なレンズシ ーディ ング等の補正を行う こ とができる ものである。

また、 本発明によれば、 係数値を、 A = 3 / 1 6 、 B = 1 / 8 と して距離の算出を行う ことによって、 極めて簡単なハ一 ドウヱ ァ構成で良好な距離の計算を行う ことができると共に、 算出され た距離値を用いて良好なレンズシヱ一ディ ング等の補正を.行う こ とができる ものである。

また、 本発明によれば、 X Y座標に従って行われる撮像部から の信号の取り出しを任意に間引いて処理を行う際に、 入力される 値 X及び値 yを予め間引きの比率に応じて変換して距離の算出を 行う こ とによって、 座標の間引きが行われている場合にも簡単な ハー ドウヱァ構成で良好な距離の計算を行うことができると共に、 算出された距離値を用いて良好なレンズシヱ一ディ ング等の補正 を行う こ とができる ものである。

また、 本発明によれば、 撮像部上でのレンズ系の光軸に対応す る点と所望の点との X座標上の距離を値 X及び Y座標上の距離を 値 y とすると共に、 多角形を 8角形と し、 近似式を、 （ X + y ) + C I - y I として距離の算出を行う ことによって、 さらに簡 単なハー ドウエア構成で良好な距離の計算を行うことができると 共に、 算出された距離値を用いて良好なレンズシェ一ディ ング等 の補正を行う ことができるものである。

また、 本発明によれば、 多角形の近似式の係数に任意の近似値 を用いて距離の算出を行う ことによって、 より簡単なハ一 ドゥエ ァ構成で良好な距離の計算を行う ことができると共に、 算出され た距離値を用いて良好なレンズシヱ一ディ ング等の補正を行う こ とができるものである。

また、 本発明によれば、 係数値を、 C = 1 / 2 として距離の算 出を行う ことによって、 極めて簡単なハー ドウヱァ構成で良好な 距離の計算を行うことができると共に、 算出された距離値を用い て良好なレンズシヱ一ディ ング等の補正を行う ことができるもの i>る。

また、 本発明によれば、 X Y座標に従って行われる撮像部から の信号の取り出しを任意に間引いて処理を行う際に、 入力される 値 X及び値 yを予め間引きの比率に応じて変換して距離の算出を 行う こ とによって、 座標の間引きが行われている場合にも簡単な ハー ドウヱァ構成で良好な距離の計算を行うことができると共に. 算出された距離値を用いて良好なレンズシヱ一ディ ング等の補正 を行う ことができるものである。

これによつて、 従来の方法及び装置では、 距離の計算手段をハ 一 ドウヱァで実現するためには膨大な回路構成が必要になり、 ま た簡略化した回路構成では高い精度で距離を算出することができ ず、 さ らに例えば撮像部の大きさが変えられたり、 間引きなどの 読み出し方式の変更が行われた場合に、 光軸からの距離を正しく 求めることができなく なってしまってものを、 本発明によればこ れらの問題点を容易に解消することができるものである。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 任意の点の X Y座標と所望の点の X Y座標とが入力されて前 記任意の点と所望の点との距離を算出する距離算出方法であつて. 前記所望の点を前記任意の点を中心とする任意の多角形で近似 した計算式を用いて算出を行う

ことを特徵とする距離算出方法。

2 . 前記任意の点と所望の点との X座標上の距離を値 X及び Υ座 標上の距離を値 y とすると共に、

前記多角形を 1 6角形とし、

前記近似式を、

( X + y ) + A I X - y I + B 〔 l 2 x - y l + | x— 2 y 门 と して前記距離の算出を行う

ことを特徵とする請求の範囲第 1項記載の距離算出方法。

3 . 前記多角形の近似式の係数に任意の近似値を用いて前記距離 の算出を行う

ことを特徵とする請求の範囲第 2項記載の距離算出方法。

4 . 前記係数値を、

A = 3 / 1 6、

B = 1 / 8

と して前記距離の算出を行う

ことを特徵とする請求の範囲第 3項記載の距離算出方法。

5 . 前記 X Y座標を任意に圧縮伸張して処理を行う際に、

前記入力される値 X及び値 yを予め前記圧縮伸張の比率に応じ て変換して前記距離の算出を行う

ことを特徵とする請求の範囲第 2項記載の距離算出方法。

6 . 前記任意の点と所望の点との X座標上の距離を値 X及び Y座 標上の距離を値 y とすると共に、

前記多角形を 8角形と し、 前記近似式を、

( X + y ) + C I X - y I

と して前記距離の算出を行う

ことを特徵とする請求の範囲第 1項記載の距離算出方法。

7 . 前記多角形の近似式の係数に任意の近似値を用いて前記距離 の算出を行う

ことを特徵とする請求の範囲第 6項記載の距離算出方法。

8 . 前記係数値を、

c - 1 κ 2

と して前記距離の算出を行う

ことを特徴とする請求の範囲第 7項記載の距離算出方法。

9 . 前記 Χ Υ座標を任意に圧縮伸張して処理を行う際に、

前記入力される値 X及び値 yを予め前記圧縮伸張の比率に応じ て変換して前記距離の算出を行う

ことを特徵とする請求の範囲第 6項記載の距離算出方法。

1 0 . レンズ系と X Y座標に従って信号が取り出される撮像部と を有する撮像装置であって、

前記レンズ系の光軸に対応する点の X Y座標と所望の点の X Y 座標とが入力されて、 前記光軸に対応する点と所望の点との距離 を、 前記所望の点を前記光軸に対応する点を中心とする任意の多 角形で近似した計算式を用いて算出する距離算出手段を有し、 前記距離算出手段で算出された距離値を用いて少なく とも前記 レンズ系による周辺光量落ちに対するシヱ一ディ ングの補正を行 う

ことを特徵とする撮像装置。

1 1 . 前記撮像部上での前記レンズ系の光軸に対応する点と所望 の点との X座標上の距離を値 X及び Y座標上の距離を値 yとする と共に、 前記多角形を 1 6角形と し、

前記近似式を、

( x + y ) + A l x - y | + B C l 2 x - y | + | x - 2 y N と して前記距離の算出を行う

ことを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の撮像装置。

1 2. 前記多角形の近似式の係数に任意の近似値を用いて前記距 離の算出を行う

ことを特徴とする請求の範囲第 1 1項記載の撮像装置。

1 3. 前記係数値を、

A = 3 / 1 6、

B = 1 / 8

と して前記距離の算出を行う

ことを特徴とする請求の範囲第 1 2項記載の撮像装置。

1 4. 前記 X Y座標に従って行われる前記撮像部からの信号の取 り出しを任意に間引いて処理を行う際に、

前記入力される値 X及び値 yを予め前記間引きの比率に応じて 変換して前記距離の算出を行う

こ とを特徴とする請求の範囲第 1 1項記載の撮像装置。

1 5. 前記撮像部上での前記レンズ系の光軸に対応する点と所望 の点との X座標上の距離を値 X及び Y座標上の距離を値 yとする と共に、

前記多角形を 8角形とし、

前記近似式をヽ

( X + y ) + C I X - y I

と して前記距離の算出を行う

ことを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の撮像装置。

1 6. 前記多角形の近似式の係数に任意の近似値を用いて前記距 離の算出を行う ことを特徵とする請求の範囲第 1 5項記載の撮像装置。

1 7 . 前記係数値を、

C = 1ノ 2

と して前記距離の算出を行う

ことを特徵とする請求の範囲第 1 6項記載の撮像装置。

1 8 . 前記 X Y座標に従って行われる前記撮像部からの信号の取 り出しを任意に間引いて処理を行う際に、

前記入力される値 X及び値 yを予め前記間引きの比率に応じて 変換して前記距離の算出を行う

ことを特徵とする請求の範囲第 1 5項記載の撮像装置。