(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有し、前記撮像面に結像される物体の画像データを第１画像データとして作成可能な撮像素子と、
前記第１画像データから平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データを生成する際に用いられる変換情報を、記憶または作成可能な情報処理部と、
前記第１画像データと前記変換情報とを関連付けて外部に出力可能な出力部とを備え、
以下の条件式を満足することを特徴とする撮像装置。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝α×｛θ１／θ２｝×｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数。
【請求項２】
物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有し、前記撮像面に結像される物体の画像データを第１画像データとして作成可能な撮像素子と、
前記第１画像データから平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データを生成する際に用いられる変換情報を、記憶または作成可能な情報処理部と、
前記第１画像データと前記変換情報とを関連付けて外部に出力可能な出力部とを備え、
以下の条件式を満足することを特徴とする撮像装置。
Ｋ＝β×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数。
【請求項３】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
Ｋ＝β×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数。
【請求項４】
物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有し、前記撮像面に結像される物体の画像データを第１画像データとして作成可能な撮像素子と、
前記第１画像データから平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データを生成する際に用いられる変換情報を、記憶または作成可能な情報処理部と、
前記第１画像データと前記変換情報とを関連付けて外部に出力可能な出力部とを備え、
対物レンズにより前記物体の像が前記撮像面に結像され、
前記出力部は、前記第１画像データと前記対物レンズのディストーションを表す光学情報とを関連付けて外部に出力可能であり、
以下の条件式を満足する撮像装置。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝｛（γ１＋１）／（γ２＋１）｝×α×｛θ１／θ２｝×
｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数、
γ１：前記撮像面の前記第１像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション、
γ２：前記撮像面の前記第２像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
【請求項５】
物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有し、前記撮像面に結像される物体の画像データを第１画像データとして作成可能な撮像素子と、
前記第１画像データから平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データを生成する際に用いられる変換情報を、記憶または作成可能な情報処理部と、
前記第１画像データと前記変換情報とを関連付けて外部に出力可能な出力部とを備え、
対物レンズにより前記物体の像が前記撮像面に結像され、
前記出力部は、前記第１画像データと前記対物レンズのディストーションを表す光学情報とを関連付けて外部に出力可能であり、
以下の条件式を満足することを特徴とする撮像装置。
Ｋ＝｛β／（γ＋１）｝×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報および前記光学情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数、
γ：前記撮像面の前記像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
【請求項６】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
Ｋ＝｛β／（γ＋１）｝×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報および前記光学情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数、
γ：前記撮像面の前記像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
【請求項７】
前記撮像面の形状は、物体側に凹面を向けるように湾曲した球面形状であり、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１、請求項３、請求項４、および請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置。
０．９５＜α＜１．０５
【請求項８】
前記撮像面の形状は、物体側に凹面を向けるように湾曲した球面形状であり、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２、請求項３、請求項５、および請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置。
０．９５＜β＜１．０５
【請求項９】
物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データおよび、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報が入力される入力部と、
前記変換情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換する変換部とを備え、
以下の条件式を満足することを特徴とする画像処理装置。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝α×｛θ１／θ２｝×｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数。
【請求項１０】
物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データおよび、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報が入力される入力部と、
前記変換情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換する変換部とを備え、
以下の条件式を満足することを特徴とする画像処理装置。
Ｋ＝β×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数。
【請求項１１】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項９に記載の画像処理装置。
Ｋ＝β×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数。
【請求項１２】
物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データ、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報、および前記撮像面に物体の像を結像させる対物レンズのディストーションを表す光学情報が入力される入力部と、
前記変換情報および前記光学情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換する変換部とを備え、
以下の条件式を満足することを特徴とする画像処理装置。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝｛（γ１＋１）／（γ２＋１）｝×α×｛θ１／θ２｝×
｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数、
γ１：前記撮像面の前記第１像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション、
γ２：前記撮像面の前記第２像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
【請求項１３】
物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データ、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報、および前記撮像面に物体の像を結像させる対物レンズのディストーションを表す光学情報が入力される入力部と、
前記変換情報および前記光学情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換する変換部とを備え、
以下の条件式を満足することを特徴とする画像処理装置。
Ｋ＝｛β／（γ＋１）｝×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報および前記光学情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数、
γ：前記撮像面の前記像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
【請求項１４】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
Ｋ＝｛β／（γ＋１）｝×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報および前記光学情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数、
γ：前記撮像面の前記像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
【請求項１５】
前記撮像面の形状は、物体側に凹面を向けるように湾曲した球面形状であり、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項９、請求項１１、請求項１２、および請求項１４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
０．９５＜α＜１．０５
【請求項１６】
前記撮像面の形状は、物体側に凹面を向けるように湾曲した球面形状であり、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１０、請求項１１、請求項１３、および請求項１４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
０．９５＜β＜１．０５
【請求項１７】
前記変換情報は、前記第１画像データと関連付けられて前記入力部に入力されることを特徴とする請求項９から１６のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
前記変換情報は、前記入力部に操作入力されることを特徴とする請求項９から１７のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１９】
物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データおよび、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報が入力され、
前記変換情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換し、
以下の条件式を満足することを特徴とする画像処理方法。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝α×｛θ１／θ２｝×｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数。
【請求項２０】
物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データおよび、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報が入力され、
前記変換情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換し、
以下の条件式を満足することを特徴とする画像処理方法。
Ｋ＝β×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数。
【請求項２１】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１９に記載の画像処理方法。
Ｋ＝β×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数。
【請求項２２】
物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データ、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報、および前記撮像面に物体の像を結像させる対物レンズのディストーションを表す光学情報が入力され、
前記変換情報および前記光学情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換し、
以下の条件式を満足することを特徴とする画像処理方法。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝｛（γ１＋１）／（γ２＋１）｝×α×｛θ１／θ２｝×
｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数、
γ１：前記撮像面の前記第１像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション、
γ２：前記撮像面の前記第２像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
【請求項２３】
物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データ、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報、および前記撮像面に物体の像を結像させる対物レンズのディストーションを表す光学情報が入力され、
前記変換情報および前記光学情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換し、
以下の条件式を満足することを特徴とする画像処理方法。
Ｋ＝｛β／（γ＋１）｝×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報および前記光学情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数、
γ：前記撮像面の前記像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
【請求項２４】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２２に記載の画像処理方法。
Ｋ＝｛β／（γ＋１）｝×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報および前記光学情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数、
γ：前記撮像面の前記像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
【請求項２５】
前記撮像面の形状は、物体側に凹面を向けるように湾曲した球面形状であり、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１９、請求項２１、請求項２２、および請求項２４のいずれか一項に記載の画像処理方法。
０．９５＜α＜１．０５
【請求項２６】
前記撮像面の形状は、物体側に凹面を向けるように湾曲した球面形状であり、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２０、請求項２１、請求項２３、および請求項２４のいずれか一項に記載の画像処理方法。
０．９５＜β＜１．０５
【請求項２７】
前記変換情報が前記第１画像データと関連付けられて入力されることを特徴とする請求項１９から２６のいずれか一項に記載の画像処理方法。
【請求項２８】
前記変換情報が操作入力されることを特徴とする請求項１９から２７のいずれか一項に記載の画像処理方法。
【請求項２９】
物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データおよび、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報を入力させる入力処理と、
前記変換情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換する変換処理とをコンピュータに実行させ、
以下の条件式を満足することを特徴とする画像処理プログラム。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝α×｛θ１／θ２｝×｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、湾曲した撮像素子の撮像面に物体の像を結像可能な光学系（例えば、特許文献１を参照）が考案されている。光学系の像面湾曲に沿って撮像面を湾曲させることで、光学系において像面湾曲を補正する負担が減るので、光学系をより小型にして結像性能を高めることが可能になる。このような光学系を用いた撮像装置では、湾曲した撮像素子の撮像面に対し、平面状の画像出力媒体に画像を出力するため、出力画像において見かけ上のディストーションが発生する。そのため、ディストーションのない自然な出力画像を得るための方策が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２９２６８８号公報
【発明の概要】
【０００４】
第１の本発明に係る撮像装置は、物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有し、前記撮像面に結像される物体の画像データを第１画像データとして作成可能な撮像素子と、前記第１画像データから平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データを生成する際に用いられる変換情報を、記憶または作成可能な情報処理部と、前記第１画像データと前記変換情報とを関連付けて外部に出力可能な出力部とを備え、以下の条件式を満足する。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝α×｛θ１／θ２｝×｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数。
第２の本発明に係る撮像装置は、物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有し、前記撮像面に結像される物体の画像データを第１画像データとして作成可能な撮像素子と、前記第１画像データから平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データを生成する際に用いられる変換情報を、記憶または作成可能な情報処理部と、前記第１画像データと前記変換情報とを関連付けて外部に出力可能な出力部とを備え、以下の条件式を満足する。
Ｋ＝β×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数。
第３の本発明に係る撮像装置は、物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有し、前記撮像面に結像される物体の画像データを第１画像データとして作成可能な撮像素子と、前記第１画像データから平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データを生成する際に用いられる変換情報を、記憶または作成可能な情報処理部と、前記第１画像データと前記変換情報とを関連付けて外部に出力可能な出力部とを備え、対物レンズにより前記物体の像が前記撮像面に結像され、前記出力部は、前記第１画像データと前記対物レンズのディストーションを表す光学情報とを関連付けて外部に出力可能であり、以下の条件式を満足する。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝｛（γ１＋１）／（γ２＋１）｝×α×｛θ１／θ２｝×
｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数、
γ１：前記撮像面の前記第１像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション、
γ２：前記撮像面の前記第２像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
第４の本発明に係る撮像装置は、物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有し、前記撮像面に結像される物体の画像データを第１画像データとして作成可能な撮像素子と、前記第１画像データから平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データを生成する際に用いられる変換情報を、記憶または作成可能な情報処理部と、前記第１画像データと前記変換情報とを関連付けて外部に出力可能な出力部とを備え、対物レンズにより前記物体の像が前記撮像面に結像され、前記出力部は、前記第１画像データと前記対物レンズのディストーションを表す光学情報とを関連付けて外部に出力可能であり、以下の条件式を満足する。
Ｋ＝｛β／（γ＋１）｝×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報および前記光学情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数、
γ：前記撮像面の前記像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
【０００５】
また、第１の本発明に係る画像処理装置は、物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データおよび、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報が入力される入力部と、前記変換情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換する変換部とを備え、以下の条件式を満足する。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝α×｛θ１／θ２｝×｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数。
第２の本発明に係る画像処理装置は、物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データおよび、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報が入力される入力部と、前記変換情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換する変換部とを備え、以下の条件式を満足する。
Ｋ＝β×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数。
第３の本発明に係る画像処理装置は、物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データ、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報、および前記撮像面に物体の像を結像させる対物レンズのディストーションを表す光学情報が入力される入力部と、前記変換情報および前記光学情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換する変換部とを備え、以下の条件式を満足する。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝｛（γ１＋１）／（γ２＋１）｝×α×｛θ１／θ２｝×
｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数、
γ１：前記撮像面の前記第１像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション、
γ２：前記撮像面の前記第２像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
第４の本発明に係る画像処理装置は、物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データ、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報、および前記撮像面に物体の像を結像させる対物レンズのディストーションを表す光学情報が入力される入力部と、前記変換情報および前記光学情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換する変換部とを備え、以下の条件式を満足する。
Ｋ＝｛β／（γ＋１）｝×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報および前記光学情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数、
γ：前記撮像面の前記像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
【０００６】
また、第１の本発明に係る画像処理方法は、物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データおよび、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報が入力され、前記変換情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換し、以下の条件式を満足する。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝α×｛θ１／θ２｝×｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数。
第２の本発明に係る画像処理方法は、物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データおよび、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報が入力され、前記変換情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換し、以下の条件式を満足する。
Ｋ＝β×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数。
第３の本発明に係る画像処理方法は、物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データ、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報、および前記撮像面に物体の像を結像させる対物レンズのディストーションを表す光学情報が入力され、前記変換情報および前記光学情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換し、以下の条件式を満足する。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝｛（γ１＋１）／（γ２＋１）｝×α×｛θ１／θ２｝×
｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記撮像面の前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数、
γ１：前記撮像面の前記第１像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション、
γ２：前記撮像面の前記第２像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
第４の本発明に係る画像処理方法は、物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データ、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報、および前記撮像面に物体の像を結像させる対物レンズのディストーションを表す光学情報が入力され、前記変換情報および前記光学情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換し、以下の条件式を満足する。
Ｋ＝｛β／（γ＋１）｝×｛tan（θ）／θ｝
０．８＜β＜１．２
但し、
Ｋ：前記変換情報および前記光学情報として用いられる変換係数、
θ：前記撮像面の中心に位置する撮像中心点の法線と、前記撮像面に設定された像高点における法線とのなす角、
β：固有係数、
γ：前記撮像面の前記像高点における、前記対物レンズの光軸に対し垂直な方向に沿って求められる前記対物レンズのディストーション。
【０００７】
また、本発明に係る画像処理プログラムは、物体側に凹面を向けるように湾曲した撮像面を有する撮像素子から出力された第１画像データおよび、前記撮像面の湾曲した形状に応じて設定される変換情報を入力させる入力処理と、前記変換情報を用いて、前記第１画像データを、平面状の画像出力媒体に画像を出力するための第２画像データに変換する変換処理とをコンピュータに実行させ、以下の条件式を満足する。
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝α×｛θ１／θ２｝×｛tan（θ２）／tan（θ１）｝
ｙ２＜ｙ１
０．８＜α＜１．２
但し、
ｙ１：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第１像高点と前記撮像面の中心に位置する撮像中心点との間の距離、
ｙ２：前記撮像面における、前記撮像面に設定された第２像高点と前記撮像中心点との間の距離、
Ｙ１：前記第２画像データにおける、前記第１像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
Ｙ２：前記第２画像データにおける、前記第２像高点に対応する点と前記撮像中心点に対応する点との間の距離、
θ１：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記第１像高点における法線とのなす角、
θ２：前記撮像面の前記撮像中心点における法線と前記第２像高点における法線とのなす角、
α：固有係数。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】撮像装置および画像処理装置を示す概略図である。
【図２】（ａ）は最終出力面の出力画像においてディストーションが生じる様子を示す模式図であり、（ｂ）は本実施形態の画像処理を示す模式図である。
【図３】画像処理の変形例を示す模式図である。
【図４】球面状の撮像面と、仮想出力面と、最終出力面との位置関係を示す模式図である。
【図５】非球面状の撮像面と、仮想出力面と、最終出力面との位置関係を示す模式図である。
【図６】画像処理方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本願の好ましい実施形態について図を参照しながら説明する。本実施形態に係る画像処理方法が適用される画像を撮像取得可能な撮像装置１が図１に示されている。撮像装置１は、撮像素子５と、制御部１０と、これらを収容する装置本体４０とを備えて構成される。また、撮像装置１には、対物レンズ２０と、記憶媒体２５と、画像表示部３０と、出力部３５とが設けられる。
【００１０】
対物レンズ２０は、物体ＯＢの像を撮像素子５の撮像面Ｉ上に結像させる。なお、対物レンズ２０は、撮像装置１（装置本体４０）と一体的に設けられてもよく、撮像装置１（装置本体４０）に対し別体に着脱可能に取り付けられてもよい。記憶媒体２５は、フラッシュメモリーを用いたメモリーカード等から構成され、撮像素子５により撮像取得された画像データ（いわゆるＲＡＷデータもしくはＲＡＷデータに対して所定の画像処理を行った画像データ）等を記憶することができる。記憶媒体２５は、装置本体４０の内部に挿抜可能に収容され、制御部１０等と電気的に接続される。画像表示部３０は、装置本体４０の背面側に設けられ、物体ＯＢ（被写体）の画像を表示することができる。出力部３５は、装置本体４０の外側に設けられ、記憶媒体２５に記憶された画像データ等を外部の画像処理装置５１に出力することができる。
【００１１】
撮像素子５は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサーを用いて構成される。撮像素子５の表面には、画素（光電変換器）が二次元的に配置された撮像面Ｉが形成される。撮像面Ｉは、物体側に凹面を向けるように球面状に湾曲しており、対物レンズ２０の像面が撮像面Ｉに沿って湾曲して形成される。このように、撮像面Ｉの形状は軸対称形状（中心軸回りに回転対称な形状）であり、撮像素子５において撮像面Ｉの中心点（以降、撮像中心点ＣＰと称する）を通る法線と一致する中心軸ＣＡと、対物レンズ２０の光軸ＡＺとが重なって一致するように、撮像素子５と対物レンズ２０とが配置される。撮像素子５は、対物レンズ２０により撮像面Ｉ上で結像した物体ＯＢ（被写体）からの光を光電変換し、被写体の画像データ（ＲＡＷデータ）を制御部１０等に出力する。
【００１２】
制御部１０には、撮像素子５と、記憶媒体２５と、画像表示部３０と、出力部３５とが電気的に接続される。制御部１０は、撮像素子５、画像表示部３０等をそれぞれ制御する。また、制御部１０は、記憶媒体２５に記憶された画像データ（ＲＡＷデータ）を、出力部３５を介して外部の画像処理装置５１に送信し、画像処理装置５１の（入出力部７０および演算処理部６０を介して）記憶部５５に記憶させることができる。
【００１３】
画像処理装置５１は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等を用いて構成される。画像処理装置５１には、記憶部５５と、演算処理部６０と、キーボード等の操作部６５と、入出力部７０とが設けられる。記憶部５５は、演算処理部６０の作動に必要なデータ（例えば、後述の画像処理プログラムのデータや、変換係数を設定するためのデータ等）や、撮像装置１から送信された画像データ（以降、第１画像データと称する）を記憶する。演算処理部６０は、撮像装置１から送信されて記憶部５５に記憶された第１画像データに基づいて、画像出力媒体９０に画像を出力するための第２画像データを生成する。画像出力媒体９０として、例えば、テレビモニター、ＰＣモニター、デジタルフォトフレーム等の表示装置や、プリンタ装置等により印刷される印画紙が例示される。
【００１４】
ところで、実用的な撮像レンズは、ザイデルの５収差を補正する他に、ペッツバール和
を適宜設定する必要がある。一般に、撮像面が平坦であることを前提とし、少ない枚数のレンズで各収差を全て補正するため、テッサータイプのレンズが多く採用される。
【００１５】
一方、像面湾曲収差を補正せずに、像面湾曲に従って撮像素子の撮像面を湾曲させて高画角化を達成する撮像装置として、シュミットカメラや簡易フィルムカメラが提案されている。これにより、撮像面を湾曲させれば像面湾曲収差を補正しなくてもよいので、像面を平坦化するための収差補正指標であるペッツバール和の値を自由に設定することができる。そのため、従来ではテッサータイプのレンズでしか達成できなかった結像性能を、トリプレットタイプのレンズで実現することが可能となる。
【００１６】
但し、撮像素子の撮像面が湾曲しているにも拘らず、画像出力媒体９０における平面状の出力面に画像を出力するため、図２（ａ）に示すように、出力画像において擬似的なディストーションが発生する。湾曲する撮像面Ｉに沿った座標系を平面に沿った座標系として展開すると、撮像面Ｉの四隅に向かうほど歪みが生じるからである。なお、図２において、撮像面Ｉ上に結像した物体ＯＢ（格子状の四角形）の像と、仮想出力面ＩＤおよび最終出力面Ｄにおける物体ＯＢの出力画像とを示している。ここで、仮想出力面ＩＤは、仮想的に撮像面Ｉに接して配置された仮想出力媒体（図示せず）における平面状の出力面である。最終出力面Ｄは、画像出力媒体９０における平面状の出力面（例えば、表示装置の画面や、プリンタ装置等により印刷される印画紙の紙面等）であり、仮想出力面ＩＤに対し比例拡大もしくは縮小して形成される。
【００１７】
本実施形態において、演算処理部６０は、撮像面Ｉの湾曲した形状に基づいて設定された変換情報を用いて、画像出力媒体９０における平面状の出力面（最終出力面Ｄ）に画像を出力するための変換を行った第２画像データを生成する。例えば、演算処理部６０は、変換情報を用いて、撮像素子５から出力された第１画像データを、仮想出力面ＩＤにディストーションのない物体ＯＢの画像を出力可能な第２画像データに変換する。これにより、図２（ｂ）に示すように、仮想出力面ＩＤに対し比例拡大もしくは縮小して形成された最終出力面Ｄに、ディストーションのない物体ＯＢの画像を出力することが可能になる。
【００１８】
なお、撮像装置１と異なる画像処理装置５１（演算処理部６０）においてデータ変換を行う。そのため、撮像装置１の制御部１０により、撮像装置１の出力部３５から画像処理装置５１の記憶部５５には、撮像素子５から出力された擬似的なディストーションが生じる第１画像データ（ＲＡＷデータ）に加え、撮像面Ｉの湾曲した形状に応じて設定される変換情報（例えば、撮像素子５の種類・形状に関するデータ等）が当該第１画像データと関連付けられて送信される。変換情報は、例えば、撮像装置１の制御部１０に設けられた内部メモリに記憶される。また、変換情報は、撮像装置１の制御部１０により、撮像素子５から制御部１０に送信される信号（撮像素子５を識別可能なデータ）に基づいて生成されるようにしてもよい。
【００１９】
またこのとき、撮像装置１から画像処理装置５１に変換情報を送信する代わりに、画像処理装置５１に設けられた操作部６５に変換情報を操作入力し、画像処理装置５１の記憶部５５に記憶させるようにしてもよい（図３を参照）。このようにすれば、撮像装置１から変換情報を送信できない場合でも、変換情報を入力することができる。
【００２０】
なお、撮像装置１から画像処理装置５１に第１画像データおよび変換情報を送信する代わりに、撮像装置１に設けられた記憶媒体２５（例えば、メモリーカード等）を装置本体４０から取り出して、画像処理装置５１に物理的かつ電気的に接続させることにより、記憶媒体２５に記憶された第１画像データおよび変換情報を画像処理装置５１の演算処理部６０により読み出して記憶部５５に記憶させるようにしてもよい。また、撮像装置１に設けられた記憶媒体２５を装置本体４０から取り出して、画像処理装置５１に物理的かつ電
気的に接続させることにより、記憶媒体２５に記憶された第１画像データを画像処理装置５１の演算処理部６０により読み出して記憶部５５に記憶させ、画像処理装置５１に設けられた操作部６５に変換情報を操作入力し、画像処理装置５１の記憶部５５に記憶させるようにしてもよい。
【００２１】
図４に示すように、撮像面Ｉにおける、撮像面Ｉに設定された第１像高点Ｐ１と撮像面Ｉの中心に位置する撮像中心点ＣＰとの間の距離をｙ１とし、撮像面Ｉにおける、撮像面Ｉ（第１像高点Ｐ１よりも撮像中心点ＣＰの近く）に設定された第２像高点Ｐ２と撮像中心点ＣＰとの間の距離をｙ２とする。また、第２画像データ（最終出力面Ｄ）における、第１像高点Ｐ１に対応する点Ｑ１と撮像中心点ＣＰに対応する点ＣＱとの間の距離をＹ１とし、第２画像データ（最終出力面Ｄ）における、第２像高点Ｐ２に対応する点と撮像中心点ＣＰに対応する点ＣＱとの間の距離をＹ２とする。また、撮像面Ｉの撮像中心点ＣＰにおける法線（中心軸ＣＡ）と第１像高点Ｐ１における法線とのなす角をθ１［rad］と
し、撮像面Ｉの撮像中心点ＣＰにおける法線（中心軸ＣＡ）と第２像高点Ｐ２における法線とのなす角をθ２［rad］とする。また、第１の固有係数をαとする。このとき、次の
条件式（１）〜（３）で表される条件を満足することが好ましい。
【００２２】
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝α×｛θ１／θ２｝×｛tan（θ２）／tan（θ１）｝  …（１）
ｙ２＜ｙ１  …（２）
０．８＜α＜１．２  …（３）
【００２３】
条件式（１）〜（３）で表される条件を満足することで、最終出力面Ｄに出力される出力画像において発生し得る擬似的なディストーションを適切に補正することができる。条件式（３）の下限値を下回る条件である場合、擬似的なディストーションに対し補正不足となる。条件式（３）の上限値を上回る条件である場合、擬似的なディストーションに対し補正過剰となる。
【００２４】
なお、仮想出力面ＩＤにおける、第１像高点Ｐ１に対応する点Ｑ１ａと撮像中心点ＣＰとの間の距離をＹ１ａとし、仮想出力面ＩＤにおける、第２像高点Ｐ２に対応する点Ｑ２ａと撮像中心点ＣＰとの間の距離をＹ２ａとする。最終出力面Ｄは、仮想出力面ＩＤに対し比例拡大もしくは縮小して形成されるため、Ｙ２／Ｙ１＝Ｙ２ａ／Ｙ１ａとなる。このように、仮想出力面ＩＤを含む任意の大きさの（比例拡大もしくは縮小して形成される）最終出力面Ｄにおいて、条件式（１）〜（３）で表される条件を満足することで、最終出力面Ｄに出力される出力画像において発生し得る擬似的なディストーションを適切に補正することができる。
【００２５】
本実施形態のように、撮像面Ｉの形状が物体側に凹面を向けるように湾曲した球面形状である場合、第１の固有係数αの範囲は、より実用的な範囲として、次の条件式（３Ａ）で表される条件を満足することが望ましい。条件式（３Ａ）で表される条件を満足することで、最終出力面Ｄに出力される出力画像において発生し得る擬似的なディストーションをより適切に補正することができる。
【００２６】
０．９５＜α＜１．０５  …（３Ａ）
【００２７】
また、撮像面Ｉに設定された像高点と撮像中心点ＣＰとの間の距離をｙとし、仮想出力面ＩＤにおける、当該像高点に対応する点と撮像中心点ＣＰとの間の距離をＹとする。なお、像高点と撮像中心点ＣＰとの間の距離ｙと、所定の基準位置に対する像高点の回転角とを用いて、像高点の位置座標が回転座標系で表される。そのため、湾曲する撮像面Ｉに沿った回転座標系を平面状の仮想出力面ＩＤに沿った回転座標系として展開することがで
きる。このとき、距離ｙに所定の変換係数を乗じて距離Ｙとすることで、仮想出力面ＩＤにディストーションのない物体ＯＢの画像を出力可能な第２画像データを生成することができる。ここで、前述の変換情報として用いられる所定の変換係数をＫとすると、Ｋ＝Ｙ／ｙで表される。また、撮像面Ｉの中心に位置する撮像中心点ＣＰの法線（中心軸ＣＡ）と、撮像面Ｉに設定された像高点における法線とのなす角をθ［rad］とし、第２の固有
係数をβとする。このとき、次の条件式（４）〜（５）で表される条件を満足することが好ましい。
【００２８】
Ｋ＝β×｛tan（θ）／θ｝  …（４）
０．８＜β＜１．２  …（５）
【００２９】
条件式（４）〜（５）で表される条件を満足することで、仮想出力面ＩＤにディストーションのない物体ＯＢの画像を出力可能な第２画像データを生成することができ、最終出力面Ｄに出力される出力画像において発生し得る擬似的なディストーションを適切に補正することができる。条件式（５）の下限値を下回る条件である場合、擬似的なディストーションに対し補正不足となる。条件式（５）の上限値を上回る条件である場合、擬似的なディストーションに対し補正過剰となる。
【００３０】
なお、撮像面Ｉの像高点の一例として、第１像高点Ｐ１、および第２像高点Ｐ２が該当する。また、仮想出力面ＩＤにおける、撮像面Ｉの像高点に対応する点の一例として、第１像高点Ｐ１に対応する点Ｑ１ａ、および第２像高点Ｐ２に対応する点Ｑ２ａが該当する。
【００３１】
本実施形態のように、撮像面Ｉの形状が物体側に凹面を向けるように湾曲した球面形状である場合、第２の固有係数βの範囲は、より実用的な範囲として、次の条件式（５Ａ）で表される条件を満足することが望ましい。条件式（５Ａ）で表される条件を満足することで、最終出力面Ｄに出力される出力画像において発生し得る擬似的なディストーションをより適切に補正することができる。
【００３２】
０．９５＜β＜１．０５  …（５Ａ）
【００３３】
本実施形態の画像処理方法について、図６を参照して説明する。画像処理装置５１に設けられた操作部６５に対する所定の操作に応じて、処理が開始される。このとき、画像処理装置５１の記憶部５５に記憶された所定の画像処理プログラムに基づいて、演算処理部６０が作動する。
【００３４】
まず、演算処理部６０は、撮像装置１の出力部３５から出力された第１画像データ（ＲＡＷデータ）および変換情報を、画像処理装置５１の入出力部７０に入力させるデータ入力処理（ステップＳＴ１０１）を実行する。このとき、撮像装置１の出力部３５から画像処理装置５１の入出力部７０に、第１画像データと変換情報とが関連付けられて送信される。入出力部７０に入力された第１画像データおよび変換情報は、演算処理部６０を介して記憶部５５に記憶される。
【００３５】
次に、演算処理部６０は、記憶部５５に記憶された変換情報を読み出し、当該変換情報に基づいて変換係数Ｋを設定する変換係数設定処理（ステップＳＴ１０２）を実行する。例えば、変換情報として、撮像素子５の種類・形状に関するデータが（撮像装置１の出力部３５から入出力部７０および演算処理部６０を介して）記憶部５５に送信されて記憶される場合、複数種の撮像素子（撮像面）の形状に応じて予め設定記憶された複数の変換係数の中から、当該撮像素子５の種類・形状に対応した変換係数を変換係数Ｋとして選択設定する。なお、第１画像データと変換情報とが関連付けられて記憶部５５に送信されて記
憶されるため、別個の第１画像データに応じた変換係数Ｋを個別に設定することができる。
【００３６】
次に、演算処理部６０は、記憶部５５に記憶された第１画像データ（ＲＡＷデータ）を読み出し、画像出力媒体９０に画像を出力するための第２画像データに変換するデータ変換処理（ステップＳＴ１０３）を実行する。このとき、演算処理部６０は、先の変換係数設定処理で設定した変換係数Ｋを用いて、記憶部５５から読み出した第１画像データから、画像出力媒体９０における最終出力面Ｄに画像を出力するための変換を行った第２画像データを生成する。具体的には、演算処理部６０は、撮像面Ｉにおける各像高点について、像高点と撮像中心点ＣＰとの間の距離ｙに変換係数Ｋを乗じて、仮想出力面ＩＤにおける像高点に対応する点と撮像中心点ＣＰとの間の距離Ｙとし、湾曲する撮像面Ｉに沿った回転座標系を平面状の仮想出力面ＩＤに沿った回転座標系として展開する。そして、演算処理部６０は、仮想出力面ＩＤにおける像高点に対応する点と撮像中心点ＣＰとの間の距離Ｙと、所定の基準位置に対する像高点（像高点に対応する点）の回転角とを用いた回転座標系を利用して、仮想出力面ＩＤに出力される画像のデータを第２画像データとして生成する。
【００３７】
これにより、仮想出力面ＩＤに対し比例拡大もしくは縮小して形成された最終出力面Ｄに、ディストーションのない物体ＯＢの画像を出力することが可能になる。なお、演算処理部６０は、仮想出力面ＩＤに限らず、仮想出力面ＩＤに対し比例拡大もしくは縮小して形成された中間出力面（例えば、画像処理装置５１の表示部（ＰＣモニター）の出力画面）に出力可能な画像のデータを、第２画像データとして生成するようにしてもよい。
【００３８】
そして、演算処理部６０は、先のデータ変換処理で生成した第２画像データを記憶部５５に送信して記憶させるデータ出力処理（ステップＳＴ１０４）を実行する。演算処理部６０は、ユーザーの操作等に応じて、記憶部５５に記憶された第２画像データを、入出力部７０を介して外部に送信し、画像出力媒体９０における平面状の最終出力面Ｄ（表示装置の画面や、プリンタ装置等により印刷される印画紙の紙面等）に、ディストーションのない物体ＯＢの画像を出力（表示や印刷等）させることができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、撮像装置１の出力部３５は、撮像素子５で作成された第１画像データと、撮像面Ｉの湾曲した形状に応じて設定される変換情報とを関連付けて外部に出力する。また、画像処理装置５１の演算処理部６０は、撮像装置１から入力される変換情報を用いて、第１画像データを、画像出力媒体９０における平面状の出力面（最終出力面Ｄ）に画像を出力するための第２画像データに変換する。これにより、前述したように、最終出力面Ｄに出力される出力画像において発生し得る擬似的なディストーションを補正することが可能になり、ディストーションのない自然な出力画像を得ることができる。
【００４０】
上述の実施形態において、演算処理部６０は、対物レンズ２０のディストーションに関する光学情報および、撮像面Ｉの湾曲した形状に応じて設定される変換情報に基づいて、変換係数Ｋを設定し、画像出力媒体９０における平面状の出力面（最終出力面Ｄ）に画像を出力するための変換を行った第２画像データを生成してもよい。このように、対物レンズ２０のディストーションを補正するパラメータを含んだ変換係数Ｋを用いることで、最終出力面Ｄに出力される出力画像において発生し得る擬似的なディストーションと、対物レンズ２０のディストーションとを同時に補正することが可能になる。
【００４１】
なお、撮像装置１と異なる画像処理装置５１（演算処理部６０）においてデータ変換を行う。そのため、撮像装置１の出力部３５から画像処理装置５１の記憶部５５には、撮像素子５から出力された擬似的なディストーションが生じる第１画像データ（いわゆるＲＡ
Ｗデータ）に加え、撮像面Ｉの湾曲した形状に応じて設定される変換情報および、対物レンズ２０のディストーションに関する光学情報（例えば、対物レンズ２０の種類・形状に関するデータや、対物レンズ２０のディストーション自体のデータ）が、当該第１画像データと関連付けられて送信される。光学情報は、例えば、撮像装置１の制御部１０により、対物レンズ２０から制御部１０に送信される信号（対物レンズ２０を識別可能なデータ）に基づいて生成される。
【００４２】
またこのとき、撮像装置１から画像処理装置５１に変換情報および光学情報を送信する代わりに、画像処理装置５１に設けられた操作部６５に変換情報および光学情報を操作入力し、画像処理装置５１の記憶部５５に記憶させるようにしてもよい。このようにすれば、撮像装置１から変換情報および光学情報を送信できない場合でも、変換情報および光学情報を入力することができる。
【００４３】
なお、撮像装置１から画像処理装置５１に、第１画像データ、変換情報および光学情報を送信する代わりに、撮像装置１に設けられた記憶媒体２５（例えば、メモリーカード等）を装置本体４０から取り出して、画像処理装置５１に物理的かつ電気的に接続させることにより、記憶媒体２５に記憶された第１画像データ、変換情報および光学情報を、画像処理装置５１の演算処理部６０により読み出して記憶部５５に記憶させるようにしてもよい。また、撮像装置１に設けられた記憶媒体２５を装置本体４０から取り出して、画像処理装置５１に物理的かつ電気的に接続させることにより、記憶媒体２５に記憶された第１画像データを画像処理装置５１の演算処理部６０により読み出して記憶部５５に記憶させ、画像処理装置５１に設けられた操作部６５にて変換情報および光学情報を操作入力し、画像処理装置５１の記憶部５５に記憶させるようにしてもよい。
【００４４】
ここで、対物レンズ２０のディストーションを、撮像面Ｉの任意の像高点において対物レンズ２０の光軸ＡＺに対して垂直方向に計測した像高に対する値と定義する。また、撮像面Ｉの第１像高点Ｐ１における、対物レンズ２０の光軸ＡＺに対し垂直な方向に沿って求められる対物レンズ２０のディストーションをγ１とし、撮像面Ｉの第２像高点Ｐ２における、対物レンズ２０の光軸ＡＺに対し垂直な方向に沿って求められる対物レンズ２０のディストーションをγ２とする。このとき、前述の条件式（２）〜（３）および次の条件式（１１）で表される条件を満足することが好ましい。
【００４５】
｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝
＝｛（γ１＋１）／（γ２＋１）｝×α×｛θ１／θ２｝×
｛tan（θ２）／tan（θ１）｝  …（１１）
【００４６】
条件式（１１）および条件式（２）〜（３）で表される条件を満足することで、最終出力面Ｄに出力される出力画像において発生し得る擬似的なディストーションと、対物レンズ２０のディストーションとを適切に補正することができる。条件式（３）の下限値を下回る条件である場合、各ディストーションに対し補正不足となる。条件式（３）の上限値を上回る条件である場合、各ディストーションに対し補正過剰となる。
【００４７】
なお、撮像面Ｉの形状が物体側に凹面を向けるように湾曲した球面形状である場合、第１の固有係数αの範囲は、より実用的な範囲として、前述の条件式（３Ａ）で表される条件を満足することが望ましい。条件式（３Ａ）で表される条件を満足することで、最終出力面Ｄに出力される出力画像において発生し得る擬似的なディストーションと、対物レンズ２０のディストーションとをより適切に補正することができる。
【００４８】
また、撮像面Ｉの像高点における、対物レンズ２０の光軸ＡＺに対し垂直な方向に沿って求められる対物レンズ２０のディストーションをγとする。このとき、前述の変換情報
および光学情報として用いられる所定の変換係数をＫとすると、前述の条件式（５）および次の条件式（１４）で表される条件を満足することが好ましい。
【００４９】
Ｋ＝｛β／（γ＋１）｝×｛tan（θ）／θ｝  …（１４）
【００５０】
条件式（１４）および条件式（５）で表される条件を満足することで、仮想出力面ＩＤにディストーションのない物体ＯＢの画像を出力可能な第２画像データを生成することができ、最終出力面Ｄに出力される出力画像において発生し得る擬似的なディストーションと、対物レンズ２０のディストーションとを適切に補正することができる。条件式（５）の下限値を下回る条件である場合、各ディストーションに対し補正不足となる。条件式（５）の上限値を上回る条件である場合、各ディストーションに対し補正過剰となる。
【００５１】
なお、撮像面Ｉの形状が物体側に凹面を向けるように湾曲した球面形状である場合、第２の固有係数βの範囲は、より実用的な範囲として、前述の条件式（５Ａ）で表される条件を満足することが望ましい。条件式（５Ａ）で表される条件を満足することで、最終出力面Ｄに出力される出力画像において発生し得る擬似的なディストーションと、対物レンズ２０のディストーションとをより適切に補正することができる。
【００５２】
これにより、上述の実施形態と同様にして、演算処理部６０が、データ入力処理（ステップＳＴ１０１）と、変換係数設定処理（ステップＳＴ１０２）と、データ変換処理（ステップＳＴ１０３）と、データ出力処理（ステップＳＴ１０４）とを実行することにより、仮想出力面ＩＤに対し比例拡大もしくは縮小して形成された最終出力面Ｄに、ディストーションのない物体ＯＢの画像を出力することが可能になる。なおこの場合、データ入力処理（ステップＳＴ１０１）において、撮像装置１の出力部３５から画像処理装置５１の入出力部７０に、第１画像データと、変換情報および光学情報とが関連付けられて送信される。入出力部７０に入力された第１画像データ、変換情報、および光学情報は、演算処理部６０を介して記憶部５５に記憶される。
【００５３】
またこの場合、変換係数設定処理（ステップＳＴ１０２）において、例えば、変換情報および光学情報として、撮像素子５の種類・形状に関するデータおよび、対物レンズ２０の種類・形状に関するデータが記憶部５５に送信されて記憶される場合、複数種の撮像素子（撮像面）の形状および、複数種の対物レンズのディストーションに応じて予め設定記憶された複数の変換係数の中から、当該撮像素子５の種類・形状および、対物レンズ２０の種類・形状に対応した変換係数を変換係数Ｋとして選択設定する。なお、第１画像データと、変換情報および光学情報とが関連付けられて記憶部５５に送信されて記憶されるため、別個の第１画像データに応じた変換係数Ｋを個別に設定することができる。
【００５４】
また、上述の実施形態において、撮像装置１と別体の画像処理装置５１に設けられた演算処理部６０により、ディストーションのない物体ＯＢの画像を出力可能な第２画像データを生成しているが、これに限られるものではない。例えば、撮像装置１に設けられた画像処理部（図示せず）により、ディストーションのない物体ＯＢの画像を出力可能な第２画像データを生成するようにしてもよい。
【実施例】
【００５５】
以下に、本実施形態の各実施例を表１〜表３に示す。表１〜表３は、本実施形態の第１〜第３実施例を示す表である。なお、第１〜第２実施例において、撮像素子５の撮像面Ｉは、図４に示すように、物体側に凹面を向けるように（曲率半径をＲとする）球面状に湾曲しているものとする。また、第３実施例において、撮像素子５の撮像面Ｉは、図５に示すように、物体側に凹面を向けるように（近軸曲率半径をＲとする）非球面状に湾曲しているものとする。
【００５６】
各表において、図４または図５に示すように、撮像面Ｉにおける、撮像面Ｉに設定された第１像高点Ｐ１と撮像面Ｉの中心に位置する撮像中心点ＣＰとの間の距離をｙ１とし、撮像面Ｉにおける、撮像面Ｉ（第１像高点Ｐ１よりも撮像中心点ＣＰの近く）に設定された第２像高点Ｐ２と撮像中心点ＣＰとの間の距離をｙ２とする。また、第２画像データ（最終出力面Ｄ）における、第１像高点Ｐ１に対応する点Ｑ１と撮像中心点ＣＰに対応する点ＣＱとの間の距離をＹ１とし、第２画像データ（最終出力面Ｄ）における、第２像高点Ｐ２に対応する点と撮像中心点ＣＰに対応する点ＣＱとの間の距離をＹ２とする。
【００５７】
また、撮像面Ｉの撮像中心点ＣＰにおける法線（中心軸ＣＡ）と第１像高点Ｐ１における法線とのなす角をθ１［rad］とし、撮像面Ｉの撮像中心点ＣＰにおける法線（中心軸
ＣＡ）と第２像高点Ｐ２における法線とのなす角をθ２［rad］とする。また、撮像面Ｉ
の中心に位置する撮像中心点ＣＰの法線（中心軸ＣＡ）と、撮像面Ｉに設定された像高点における法線とのなす角θ［rad］とする。また、変換係数をＫとする。また、第１の固
有係数をαとし、第２の固有係数をβとする。
【００５８】
また、対物レンズ２０の光軸ＡＺに対し垂直な方向に沿って求められる対物レンズ２０のディストーションをγ１とし、撮像面Ｉの第２像高点Ｐ２における、対物レンズ２０の光軸ＡＺに対し垂直な方向に沿って求められる対物レンズ２０のディストーションをγ２とする。また、撮像面Ｉの像高点における、対物レンズ２０の光軸ＡＺに対し垂直な方向に沿って求められる対物レンズ２０のディストーションをγとする。
【００５９】
（第１実施例）
下の表１に、第１実施例における各諸元を示す。
【００６０】
（表１）
θ１＝π／６［rad］
θ２＝π／１２［rad］
θ＝（θ１＝）π／６［rad］
γ１＝０．００
γ２＝０．００
γ＝（γ１＝）０．００
［条件式対応値］
条件式（１）  ｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝＝０．９２８２
条件式（３）  α＝１．００
条件式（４）  Ｋ＝１．１０２７
条件式（５）  β＝１．００
条件式（１１）  ｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝＝０．９２８２
条件式（１４）  Ｋ＝１．１０２７
【００６１】
（第２実施例）
下の表２に、第２実施例における各諸元を示す。
【００６２】
（表２）
θ１＝π／６［rad］
θ２＝π／１８［rad］
θ＝（θ１＝）π／６［rad］
γ１＝０．０５
γ２＝０．０１
γ＝（γ１＝）０．０５
［条件式対応値］
条件式（１）  ｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝＝０．８７０４
条件式（３）  α＝０．９５
条件式（４）  Ｋ＝１．１５７８
条件式（５）  β＝１．０５
条件式（１１）  ｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝＝０．９０４９
条件式（１４）  Ｋ＝１．１０２７
【００６３】
（第３実施例）
下の表３に、第３実施例における各諸元を示す。
【００６４】
（表３）
θ１＝π／４［rad］
θ２＝π／１８［rad］
θ＝（θ１＝）π／４［rad］
γ１＝−０．１５
γ２＝−０．０３
γ＝（γ１＝）−０．１５
［条件式対応値］
条件式（１）  ｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝＝０．９１２５
条件式（３）  α＝１．１５
条件式（４）  Ｋ＝１．０８２３
条件式（５）  β＝０．８５
条件式（１１）  ｛Ｙ２／Ｙ１｝／｛ｙ２／ｙ１｝＝０．７９９６
条件式（１４）  Ｋ＝１．２７３２
【符号の説明】
【００６５】
１  撮像装置
５  撮像素子                          ２０  対物レンズ
３５  出力部
５１  画像処理装置
５５  記憶部                            ６０  演算処理部（変換部）
６５  操作部                            ７０  入出力部
９０  画像出力媒体
Ｉ  撮像面                            ＯＢ  物体
ＡＺ  光軸                              ＣＡ  中心軸
【図１】
0006651791.tif 000002
【図２】
0006651791.tif 000003
【図３】
0006651791.tif 000004
【図４】
0006651791.tif 000005
【図５】
0006651791.tif 000006
【図６】
0006651791.tif 000007