JPS59196678A - レンズの歪み補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレンズの歪みを画像信号の処理により補正する
際に生ずる色ずれを防止したレンズの歪み補正方法Ｑこ
関する。

本発明者らは、本願と同日付のｒ電子スチルカメラ」と
題する特許出願において、被写体からの二次元画像情報
を撮像素子により画像信号に変換し、この画像信号をＡ
−Ｄ変換し、変換されたデジタル画像情報を着脱自在な
記憶手段をこ記憶するようにした電子スチルカメラを提
案した。この電子スチルカメラは画像信号をデジタル処
理するので信号処理中をこおける信号劣化がなく良質な
スチル画像が得られ、またデジタル画像データをメモリ
に記憶するので回転機構が不要になり、消費電力の低減
やカメラ本体の小型化さらに信頼性の向上が図れるなど
多くの点で従来の電子スチルカメラよりすぐれている。

第１図はこの電子スチルカメラの基本回路構成を示して
おり、ｌは被写体の光学像を結像する光学レンズ、２は
光学レンズＩにより受光面上ｔこ結像された光学像（二
次元画像情報）を光電変換してアナログ画像信号として
出力する撮像素子で、一般に知られているものとしては
、サチコン、ビジコン、フランビコン、コスビコン。

ニューコスビコンなどの撮像管やＣＣＤ、ＭＯＳ　、Ｃ
ＰＤなどの固体撮像素子などがある。撮像素子２の受光
面には、カラー画像が得られるように色フィルタ２ａを
張りつけである。撮像素子２はドライバ３からの駆動信
号によってアナログ画像信号を出力し、この画像信号は
ん勺コンバータ４により高速でデジタル信号に変換され
る。この場合、量子化レベルは要求される画質によって
決まるが、一般のテレビジョン画像では８ビット程度が
必要とされる。サンプリングレートは一般にカラーサブ
キ□ヤリャ（３，５８ＭＨｚ）の２〜４倍のサンプリン
グレートが必要とされるが、電子スチルカメラにおいて
は撮像部が一時的な蓄積の機能をもっている場合は必ず
しもこの限りでない。

Ａ／Ｄコンバータ４によってデジタル変換された画像信
号はメモリ５に記憶される。このメモリ５としては、デ
ジタル信号を安定に保存できるものならば何でもよく、
Ｎ−ＭＯ８ＲＡＭＣ−ＭＯ３ＲＡＭ、ＣＣＤメモリなど
の半導体メモリのほかに、磁気バブル素子、磁気ディス
ク、磁気テープなどが用いられる。このメモリ５への画
像信号の書込みまたはメモリ５からの読出しはドライバ
６により制御される。メモリ５はたとえばカセット形式
で外部からカメラ本体の所定位置に着脱可能な交換式で
ある。もちろんメモリによっては電池などでバックアッ
プする必要があるので、カセット内に電池などを併設す
る場合もある。

一方、Ａ／Ｄコンバータ４から出力するデジタル画像信
号は直接または一旦メモリ５に記憶された後Ｄ／Ａコン
バータ７によりアナログ画像信号に変換され、切換スイ
ッチ８（接点ｂ）ヲ介して電子ファインダ９に送られ、
ここでモニタ用ブラウン管をこ画像として映し出される
。

この場合、切換スイッチ８は外部操作によりドライバ６
からの切換信号により接点ａ、ｂが切り換えられる。ま
た、撮像素子２の出力は直接切換スイッチ８（接点ａ）
を介して電子ファインダ９により映像化することもでき
る。この場合、撮′像素子２の出力は色フィルり２ａ＋
こより変調されているために、電子ファインダ９で直接
画像表示した場合をこは通常の白黒画像とは異ナルが、
何が映っているかは知ることができる。

なあ、１０は上記各回路素子の電源となるバッテリーで
ある。

第２図は再生機の一実施例のブロック線図であり、メモ
リ５はカメラから外され再生機（破線で囲んで示す）の
所定位置にセットされる。

再生機では、マイクロコンピュータ１２が記憶手段１３
内のＲＯＭｌ３１内のソフトウェアに従ってメモリ５に
記録された映像データを読み出方、ＲＡＭｌ３２を作業
領域として用いてデータ処理する。処理されたデータは
マイクロコンピュータ１２からの指令（こよってフィー
ルド／−Ｅ−リ）４に書込まれるが、このフィールドメ
モリ１４はマイクロコンピュータ１２によってアクセス
される時以外は常にテレビレートドライブ回路Ｉ５によ
ってドライブされ、その出方がＤ／Ａコンバータ１６を
介してモニタ１７＋こ画像表示される。その結果モニタ
１７上では記録した映像が徐々に現われてくる。

上記電子スチルカメラにおいては、光学レンズをこより
被写体の光学像が撮像素子の受光面に結像され、光電変
換されてアナログ画像信号として出力されるが、たとえ
ば撮像素子としてＣＣＤ、ＣＰＤ、ＭＯ，Ｓなどの固体
撮像素子を用いた場合撮像素子では本質的に歪みが生じ
ないがレンズの歪みのためにレンズ周辺部はど結像点が
外側または内側に歪んでしまうという現象がある。第３
図はこの様子を示したもので、図中の丸印を固体撮像素
子の各画素の受光位置とすると理想的（こは太線のよう
４こ結像されるべき直線がレンズ歪みのため（こ破線の
ようＯこ歪んで結像されてしまう。そのために、たとえ
ば本来ならばＣ５の受光位置に結像される筈の像がＢ５
の受光位置に結像されてしまいこうして得られた画像信
号をそのまま再生すると、本来の直線状の格子パターン
となって映し出されてしまう。この歪み具合はレンズに
よって異なる。

そこで、このようなレンズ歪みをなくすためニ、従来は
レンズの径や厚みあるいはレンズ面の曲率を調整したり
、組合せレンズの枚数を増したりしてレンズの製作段階
で工夫して０るが、製作や加工台こ手間がかかり、コス
ト高Ｑこなったり、レンズ径が大きくなったり重くなっ
てしまう。そのために最近のビデオカメラや電子スチル
カメラなどではカメラ本体に比べてレンズが非常に大き
くなっているのが実情である。

そのため番こ、本発明者らは電子スチルカメラにおける
レンズの歪みをレンズの製作上の工夫によらず画像信号
の電気的な処理昏こより補正する歪み補正法を提案した
。この方法Ｏこよれば、撮影昏こ用いた電子スチルカメ
ラの光学レンズの歪み情報を一画面分の画像信号の記憶
ごとに記憶しておき、（例えばレンズの歪み情報は画像
信号を記憶するメモリ内に、メモリの空き部分や、画像
に出ない走査線または走査の帰線区間を利用して記憶さ
せておくことができる。）画像再生時に画像信号の読出
しアドレスをその歪み情報昏こ基づいて決定している。

たとえば、第４図に示したように、被写体である直線状
の格子（実線）がレンズ歪みのために糸巻き状の格子（
破線）として結像する場合を考えてみると、画像信号の
メモ１月こは各画素Ｑこ対応して表１のような配列で画
像信号が記憶される力；、Ｐｉ半生時こレンズ歪みを補
正するためＱこ各画素（こ文１して表２のような配列で
画像信号を読み出す。このようにすれば、レンズ歪みが
補正できほとんど歪みが問題にならない直線状格子）（
ターンカ；再表２ ところが、カラー撮影の場合は、画像信号は撮像素子の
前面に設けられた色フィルタで色変調されて各画素ごと
Ｑこ色変調情報としてメモリに記憶されるので、再生時
をこ上述した方法でレンズ歪みを補正すると、読み出さ
れた画素をこ対する画像信号の色情報は本来あるべき色
情報とは異なるものになってしまう。たとえば、第３図
または第４図に示したような画像配列を有する撮像素子
をこ第５図に示すような色構成の色フィルタを用いたと
すると、画素Ａ１はＭ（マゼンタ）、Ａ２はＧ（緑）、
Ａ３はＭ、Ａ４はＧ。

・・・ＢｌはＣｙ（シアン）、Ｂ２はＹ（黄色）、Ｂ３
はｃｙ、・・・、ＣＩはＭ、Ｃ２はＧ、Ｃ３はＭ２Ｏ３
はＧ・・・のような色フィルタで色変調されている。そ
こで、いま第４図の例において、レンズの歪み補正を行
なうたｉ＋こ、画素Ａ４の画像情報として画素Ｂ４の画
像情報として記憶されている画像信号を読み出すとする
と、画素Ａ４の画像信号は本来色フィルタのＧで色変調
された色情報であるべきところがＹで色変調された色情
報が読み出されてしまうことＱこなり、歪み補正のため
Ｑこ色情報が混乱してしまい、再生画像の色が被写体の
色（こ忠実でなくなってしまうという問題がある。

本発明はこのようなレンズの歪み補正をするときの色ず
れの問題を解決したもので、被写体の光学像を光学レン
ズおよび色フィルタを介して撮像素子を二人力し、得ら
れた画像信号を直接Ａ／Ｄ変換し、変換された画像信号
を色フィルタ裔こ対応して色分離して各フィルタごとを
こ記憶手段に記憶し、その後各フィルタ色ごとの画像信
号を記憶手段からの光学レンズの歪み情報をこ基づいて
記憶領域内で並びかえて光学レンズの歪みを補正するよ
うにしたものである。

以下に本発明の詳細な説明する。

電子スチルカメラに用いられている色フィルタで画像か
らの光信号を色変調して得た画像信号を一旦、記憶手段
に記憶し、記憶手段内の画像信号を再生機において色分
離し、Ｙ、　Ｉ　、Ｑ信号またはＲ，Ｇ、Ｂ信号を演算
する。こうして演算された信号をフィルタ色毎番こ記憶
手段Ｑこ蓄えておく。そのためにメモ！ｌ（ＲＡＭ等）
が必要であるが、このメモリは他の各種信号の処理（二
も使えるので、再生画像の色のさしかえたり（たとえば
人物画像の場合着ている衣服の色調を自由に変える）、
ホワイトバランスの調整ができるなど、色の加工ができ
る。

このように各フィルタ色ごとに記憶された色分離信号を
記憶領域内で並びかえることにより、光学レンズの歪み
補正を行なう。もちろん、本発明はレンズの歪み補正方
法であって、必ずしも色分離信号を各フィルタ色ごとに
記憶するのは再生機内で行なわねばならないことはなく
、電子スチルカメラ内で再生機（こセットできる脱着可
能のメモリ内にて行なうこともでき、さらには電子スチ
ルカメラ内Ｑこ既に色分離演算の後レンズの歪み補正を
行なってもよい。

このように、撮像素子から出力する画像信号を直接Ａ−
Ｄ変換した後色フィルタに対応して色分離し、色分離信
号を各フィルタ色ごとに記憶し、記憶領域内で並びかえ
ることにより、光学レンズの歪み補正をすることＱこよ
り、色および形状なこ歪みのない忠実な画像が再生でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する電子スチルカメラの概略構成
線図、第２図は電子スチルカメラで撮影した画像の再生
機の概略構成線図、第３図および第４図はレンズによる
画像歪みの状態を示す図、第５図は電子スチルカメラを
こ用いられる色フイルりの色構成の一例を示す図である
。 １・・・光学レンズ　　２・・・撮像素子３．６・・・
トライバ　４・　Ａ／Ｄコンバータ訃／モｌ）　　　　
　　７　、１６・・・Ｄ／Ａコンバータ８・・・スイッ
チ　　　９・・・電子ファインダ１０・・・／＜　ツテ
’）　−１２・・・マイクロコンピュータ１３・・・記
憶手段　　　１３１・・・ＲＯＭ１３２・・・ＲＡＭ　
　　　１４・・・フィールドメモリ１５・・・ドライブ
回路　１７・・・モニタ特許出願人　　小西六写真工業
株式会社代理人弁理土鈴木弘男 第３図 Ｍ４図 第５図 手続補正書　　　　７ 昭和５８年Ｇ月４日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５８年特許願第５７９６６号 ２、発明の名称 レンズの歪み補正方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都新宿区西新宿１丁目２８番２号名　称　
（１２？）小西六写真工業株式会社４、代理人 住　所　東京都港区芝３丁目４番１１号６、補正の対象 本願明細書を次のとおり補正する。 （１）特許請求の範囲を別紙のとおり補正する。 （２）第１１頁第２行の「フィルタ」をｒ色ｊと補正す
る。 （３）第１１頁第３行の「フィルタ」を削除する。 （４）第１１頁第１３行の「フィルタ色毎に」を「それ
ぞれ」と補正し、「記憶手段にを「記憶手段の分離した
領域に」と補正する。 （５）第１２頁第４行と第１２行の「各フィルタ色ごと
」を「各色ごと」と補正する。 ２、特許請求の範囲 被写体からの光を光学レンズおよび色フィルタを介して
撮像素子に入力し、該撮像素子から出力される画像信号
を直接Ａ−Ｄ変換し、変換された画像信号を前記色フィ
ルタに対応して色Ｊして芥りごとに記憶し、その後記憶
された昼りごとの画像信号を、前記光学レンズの歪み情
報に基づいて記憶領域内で並びかえて前記光学レンズの
歪みを補正することを特徴とするレンズの歪み補正方法
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被写体からの光を光学レンズおよび色フィルタを介して
   撮像素子に入力し、該撮像素子から出力される画像信号
   を直接Ａ−Ｄ変換し、変換された画像信号を前記色フィ
   ルタをこ対応して色変調して各フィルタ色ごとに記憶し
   、その後記憶された各フィルり色ごとの画像信号を、前
   記光学レンズの歪み情報に基づいて記憶領域内で並びか
   えて前記光学レンズの歪みを補正することを特徴とする
   レンズの歪み補正方法。