(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像面に結像する光学レンズで結像された被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記光学レンズの歪曲収差を補正するための歪曲収差補正用データを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された歪曲収差補正用データに基づいて、前記撮像素子により電気信号に変換された被写体像に基づく画像に対して前記光学レンズの歪曲収差を補正する歪補正手段と、
前記歪補正手段により前記歪曲収差が補正された画像を用いて動きベクトルの検出を行う動きベクトル検出手段と、
前記動きベクトルの検出に基づいて動きを補正する動き補正手段とを有し、
前記歪補正手段は、動きベクトルの検出に必要な領域のみ前記光学レンズの歪曲収差を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記光学レンズの歪曲収差の影響を補正するためのテーブルから、前記光学レンズの焦点距離と、前記光学レンズの歪曲収差の影響がある画像の座標とに対応する歪曲収差補正座標を取得し、取得した歪曲収差補正座標を用いて前記歪曲収差補正用データを算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記光学レンズの歪曲収差の影響を補正するためのテーブルから、前記光学レンズの焦点距離に対応する歪係数を取得し、取得した歪係数を用いて歪曲収差補正用データを算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記歪係数は、前記光学レンズの歪み率及び画像の中心からの距離に依存する係数であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記テーブルを有することを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記テーブルを有する交換式レンズ装置と通信を行うための通信手段を更に有し、
前記算出手段は、前記歪曲収差補正用データを、前記交換式レンズ装置が有している前記テーブルの情報を用いて算出することを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
被写体を撮像面に結像する光学レンズで結像された被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記光学レンズの歪曲収差を補正するための歪曲収差補正用データを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された歪曲収差補正用データに基づいて、前記撮像素子により電気信号に変換された被写体像に基づく画像に対して前記光学レンズの歪曲収差を補正する歪補正手段と、
前記歪補正手段により前記歪曲収差が補正された画像を用いて動きベクトルの検出を行う動きベクトル検出手段と、
前記動きベクトルの検出に基づいて動きを補正する動き補正手段と、
前記光学レンズの歪曲収差の影響を補正するためのテーブルを有する交換式レンズ装置と通信を行うための通信手段とを有し、
前記算出手段は、前記交換式レンズ装置が有している前記テーブルから、前記通信手段を介して、前記光学レンズの焦点距離と、前記光学レンズの歪曲収差の影響がある画像の座標とに対応する歪曲収差補正座標を取得し、取得した歪曲収差補正座標を用いて前記歪曲収差補正用データを算出することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
被写体を撮像面に結像する光学レンズで結像された被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記光学レンズの歪曲収差を補正するための歪曲収差補正用データを算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された歪曲収差補正用データに基づいて、前記撮像素子により電気信号に変換された被写体像に基づく画像に対して前記光学レンズの歪曲収差を補正する歪補正手段と、
前記歪補正手段により前記歪曲収差が補正された画像を用いて動きベクトルの検出を行う動きベクトル検出手段と、
前記動きベクトルの検出に基づいて動きを補正する動き補正手段と、
前記光学レンズの歪曲収差の影響を補正するためのテーブルを有する交換式レンズ装置と通信を行うための通信手段とを有し、
前記算出手段は、前記交換式レンズ装置が有している前記テーブルから、前記通信手段を介して、前記光学レンズの焦点距離に対応する歪係数を取得し、取得した歪係数を用いて歪曲収差補正用データを算出することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
前記歪係数は、前記光学レンズの歪み率及び画像の中心からの距離に依存する係数であることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
被写体を撮像面に結像する光学レンズで結像された被写体像を電気信号に変換する撮像素子を備える撮像装置を用いた撮像方法であって、
前記光学レンズの歪曲収差を補正するための歪曲収差補正用データを算出する算出工程と、
前記算出工程によって算出された歪曲収差補正用データに基づいて、前記撮像素子により電気信号に変換された被写体像に基づく画像に対して前記光学レンズの歪曲収差を補正する歪補正工程と、
前記歪補正工程により前記歪曲収差が補正された画像を用いて動きベクトルの検出を行う動きベクトル検出工程と、
前記動きベクトルの検出に基づいて動きを補正する動き補正工程とを有し、
前記歪補正工程は動きベクトルの検出に必要な領域のみ前記光学レンズの歪曲収差を補正することを特徴とする撮像方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の撮像方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンピュータプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、撮像方法、コンピュータプログラム、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関し、特に、光学レンズの歪曲収差を補正するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラの小型化、軽量化、光学ズームの高倍率化が進んでいる。しかしながら、このような小型軽量のビデオカメラは撮影時に手ぶれを起こし易く、ズーム倍率が大きいほど手ぶれの影響が大きくなる。
そこで、このような撮影時の手ぶれを除去し安定した画像を得るために様々なぶれ補正手段が提案されている。
【０００３】
特開平５−２５７１９６号公報では、１フィールド前の画像信号と現フィールドとの画像信号から動きベクトルを検出し、検出した動きベクトルに合わせて記録手段からの読み出し位置を制御することでぶれを補正する手法が開示されている。
また、特開平１１−１４６２６０号公報では、画像信号より画像の動きを検出するとともに、角速度センサにより撮像装置自体の動きを検出する。そして、これら検出した２つの動き情報を合成し、合成した２つの動き情報に基づき可変頂角プリズムを制御することで光学的にぶれを補正する手法が開示されている。
【０００４】
ところで、ビデオカメラで被写体像を撮像した場合、装着されているレンズの特性に基づいて歪曲収差が生じる。
歪曲収差は、図１７（Ａ）に示す樽型歪曲１０１や、図１７（Ｂ）に示す糸巻き型歪曲１０２があり、一般的に光学系が短焦点の場合は樽型歪曲１０１となり、長焦点の場合は糸巻き型歪曲１０２となる。
【０００５】
歪曲収差が生じた場合、図１８に示すように画面の中心から放射方向に像がずれ、本来であれば点線の位置に結像されるべき像が実線の位置にずれて結像される。
このため、同じ被写体を撮影した場合でも、撮像素子に結像される位置によって被写体像が変形する。
【０００６】
このように被写体像が変形する点について、図１８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。図１８（Ａ）は、撮像素子の中心部分に被写体像１１１が結像された場合を示している。図１８（Ａ）に示すように、画面の中心部分は歪曲収差の影響が小さいため、被写体像１１１はほとんど変形しない。これに対し、図１８（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、被写体像１１２、１１３が画面の端に結像された場合は歪曲収差の影響が大きいため被写体像が変形する。
【０００７】
このような歪曲収差を補正する手法が、特開平６−１９７２６１号公報に開示されている。具体的に説明すると、まず、動きベクトルの検出結果よって、記録手段からの読み出し位置を決定する。その後、光学系の歪曲収差情報に合わせて画像の補正に必要な走査線の形状を算出する。そして、算出した走査線の形状に関する情報に基づき記録手段からの読み出しアドレスを制御することで手ぶれと歪曲収差とを同時に補正する。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２５７１９６号公報
【特許文献２】特開平１１−１４６２６０号公報
【特許文献３】特開平６−１９７２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述した従来技術の構成では、光学系の歪曲収差を持った画像間で動きベクトルの検出を行っている。このため、撮像素子に結像される被写体像が、例えば、図１８（Ｂ）の位置から図１８（Ｃ）の位置へ移動した場合のように、被写体像が変形するとブロックマッチングがとりずらくなり、動きベクトルの検出精度が低下するという問題があった。
【００１０】
以上のように従来技術では、光学系の歪曲収差の影響により、動きベクトルを正確に検出することが困難であるという問題点があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、動きベクトルを高精度で検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の撮像装置は、被写体を撮像面に結像する光学レンズで結像された被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、前記光学レンズの歪曲収差を補正するための歪曲収差補正用データを算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された歪曲収差補正用データに基づいて、前記撮像素子により電気信号に変換された被写体像に基づく画像に対して前記光学レンズの歪曲収差を補正する歪補正手段と、前記歪補正手段により前記歪曲収差が補正された画像を用いて動きベクトルの検出を行う動きベクトル検出手段と、前記動きベクトルの検出に基づいて動きを補正する動き補正手段とを有し、前記歪補正手段は、動きベクトルの検出に必要な領域のみ前記光学レンズの歪曲収差を補正することを特徴とする。
本発明の撮像装置の他の態様例では、被写体を撮像面に結像する光学レンズで結像された被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、前記光学レンズの歪曲収差を補正するための歪曲収差補正用データを算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された歪曲収差補正用データに基づいて、前記撮像素子により電気信号に変換された被写体像に基づく画像に対して前記光学レンズの歪曲収差を補正する歪補正手段と、前記歪補正手段により前記歪曲収差が補正された画像を用いて動きベクトルの検出を行う動きベクトル検出手段と、前記動きベクトルの検出に基づいて動きを補正する動き補正手段と、前記光学レンズの歪曲収差の影響を補正するためのテーブルを有する交換式レンズ装置と通信を行うための通信手段とを有し、前記算出手段は、前記交換式レンズ装置が有している前記テーブルから、前記通信手段を介して、前記光学レンズの焦点距離と、前記光学レンズの歪曲収差の影響がある画像の座標とに対応する歪曲収差補正座標を取得し、取得した歪曲収差補正座標を用いて前記歪曲収差補正用データを算出することを特徴とする。
本発明の撮像装置のその他の態様例では、被写体を撮像面に結像する光学レンズで結像された被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、前記光学レンズの歪曲収差を補正するための歪曲収差補正用データを算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された歪曲収差補正用データに基づいて、前記撮像素子により電気信号に変換された被写体像に基づく画像に対して前記光学レンズの歪曲収差を補正する歪補正手段と、前記歪補正手段により前記歪曲収差が補正された画像を用いて動きベクトルの検出を行う動きベクトル検出手段と、前記動きベクトルの検出に基づいて動きを補正する動き補正手段と、前記光学レンズの歪曲収差の影響を補正するためのテーブルを有する交換式レンズ装置と通信を行うための通信手段とを有し、前記算出手段は、前記交換式レンズ装置が有している前記テーブルから、前記通信手段を介して、前記光学レンズの焦点距離に対応する歪係数を取得し、取得した歪係数を用いて歪曲収差補正用データを算出することを特徴とする。
【００１２】
本発明の撮像方法は、被写体を撮像面に結像する光学レンズで結像された被写体像を電気信号に変換する撮像素子を備える撮像装置を用いた撮像方法であって、前記光学レンズの歪曲収差を補正するための歪曲収差補正用データを算出する算出工程と、前記算出工程によって算出された歪曲収差補正用データに基づいて、前記撮像素子により電気信号に変換された被写体像に基づく画像に対して前記光学レンズの歪曲収差を補正する歪補正工程と、前記歪補正工程により前記歪曲収差が補正された画像を用いて動きベクトルの検出を行う動きベクトル検出工程と、前記動きベクトルの検出に基づいて動きを補正する動き補正工程とを有し、前記歪補正工程は動きベクトルの検出に必要な領域のみ前記光学レンズの歪曲収差を補正することを特徴とする。
【００１３】
本発明のコンピュータプログラムは、前記撮像方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、前記コンピュータプログラムを記憶したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光学レンズの歪曲収差を補正した画像間で動きベクトルの検出を行うようにしたので、光学レンズ系による歪曲収差の影響を受ける撮像装置であっても動きベクトルの検出精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の撮像装置の構成の一例を示す図である。
図１において、１、４は固定レンズ、２は変倍を行うズームレンズ、３は絞り、５は焦点調整を行うフォーカスレンズである。６は撮像素子、７は相関二重サンプリングとアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）とを行うアナログフロントエンド（ＡＦＥ）である。８は歪曲収差を補正する歪補正部である。９は、固定レンズ１、４、ズームレンズ２、絞り３、及びフォーカスレンズ５を備えた光学レンズ系の焦点距離を検出するズームエンコーダである。１０は、撮像素子６の読み出し位置を制御するタイミングジュエネレータである。
【００１６】
１１は、光学レンズ系の焦点距離と撮像素子６の読み出し位置とに対応した歪補正座標（歪補正処理に使用する座標）を記録する歪補正座標記録部である。この歪補正座標の算出方法について説明すると、例えば、まず、工場での製品組み立て時に、図２（Ａ）に示すようなテスト画像２０１を撮影する。そして、撮影したテスト画像２０１と、図２（Ｂ）に示すような撮像装置の出力画像２０２とから、光学レンズ系の焦点距離と、撮像素子６の読み出し位置とに対応した歪補正座標を算出する。こうして算出された歪補正座標が歪補正座標記録部１１に予め記録される。
【００１７】
図３は、歪補正座標記録部１１に設けられているテーブル３００に記録される記録内容の一例を示す図である。図４は、テスト画像２０１と、撮像装置の出力画像２０２との関係の一例を示す図である。
図４に示すように、テスト画像２０１上の座標Ｐ（ｘ，ｙ）（歪曲収差のない理想座標）に対し、撮像装置の出力画像２０２上の座標Ｐ´（ｘ´，ｙ´）は、歪曲収差の影響を受けてずれて結像される。この歪曲収差の影響は、光学レンズ系の焦点距離と、図４に示す画像の中心座標Ｏ（０，０）からその画像の任意の点までの距離とにより変化する。そこで、本実施形態では、図３に示すように、光学レンズ系の焦点距離と、テスト画像２０１上の座標Ｐ（ｘ，ｙ）と、撮像装置の出力画像２０２上の座標Ｐ（ｘ´，ｙ´）とをそれぞれ対応付けて、歪み補正座標記録部１１に予め記録する。
【００１８】
ところで、光学レンズ系における焦点距離と、撮像装置の出力画像２０２上の座標Ｐ（ｘ´，ｙ´）との全てについて、テスト画像２０１上の座標Ｐ（ｘ，ｙ）をテーブルに記録するようにすると、記録容量が大きくなってしまう。そこで、本実施形態では、所定の焦点距離毎（例えば図３に示すように５ｍｍ毎）に、テスト画像２０１上の座標Ｐ（ｘ，ｙ）と、撮像装置の出力画像２０２上の座標Ｐ（ｘ´，ｙ´）とをテーブル３００に記録するようにしている。また、各焦点距離において、テスト画像２０１上の座標Ｐ（ｘ，ｙ）と、撮像装置の出力画像２０２上の座標Ｐ（ｘ´，ｙ´）とをそれぞれ３つずつテーブル３００に記録するようにしている。なお、歪み補正座標記録部１１に設けられているテーブル３００は、例えば不図示のフラッシュメモリを用いることにより実現できる。
【００１９】
１２は、歪補正後の画像信号を記録する画像記録部、１３は輪郭抽出部である。１４は、前フィールドの画像信号を記録する前フィールドメモリ、１５は、現在の画像信号を記録する現フィールドメモリである。１６は、動きベクトルを算出する動きベクトル演算部、１７は、画面の切り出し制御を行うアドレス制御部である。
【００２０】
次に、本実施形態の撮像装置の動作の一例を説明する。
前述したように、光学レンズ系として、固定レンズ１と、変倍を行うズームレンズ２と、絞り３と、固定レンズ４と、焦点調整を行うフォーカスレンズ５とが光軸上に配置されており、被写体を撮像面に結像する。
【００２１】
撮像素子６は、光学レンズ系で撮像面に結像された被写体像を光電変換し画像信号を生成する。
アナログフロントエンド７は、撮像素子６から出力信号に含まれるリセットノイズを除去する相関二重サンプリングと、Ａ／Ｄ変換とを行って、デジタル化した画像信号を生成し、歪補正回路８に出力する。
ズームエンコーダ９は、ズームレンズ２の位置を検出し、光学レンズ系の焦点距離を算出する。タイミングジュエネレータ１０は、撮像素子６の読み出し位置を制御し、撮像素子６の読み出し位置情報を歪補正座標記録部１１に出力する。
【００２２】
歪補正座標記録部１１は、ズームエンコーダ９から、光学レンズ系の焦点距離を入力する。また、歪補正座標記録部１１は、タイミングジュエネレータ１０から、撮像素子６の読み出し位置を入力する。そして、歪補正座標記録部１１は、入力した光学レンズ系の焦点距離と、撮像素子６の読み出し位置（図３及び図４に示した座標Ｐ´（ｘ´、ｙ´））とに対応するテスト画像２０１上の座標Ｐ（ｘ，ｙ）を、歪補正座標としてテーブル３００から読み出す。そして、読み出した座標Ｐ（ｘ，ｙ）を歪補正部８に出力する。
【００２３】
前述したように、本実施形態では、所定の焦点距離毎に、テスト画像２０１上の座標Ｐ（ｘ，ｙ）と、撮像装置の出力画像２０２上の座標Ｐ´（ｘ´，ｙ´）とをそれぞれ３つずつテーブル３００に記録している。したがって、入力した光学レンズ系の焦点距離と、撮像素子６の読み出し位置とが、それぞれテーブル３００に記録されている焦点距離と、座標Ｐ´（ｘ´、ｙ´）と一致するとは限らない。
【００２４】
このような場合、本実施形態では、例えば、以下のようにして歪補正座標を取得するようにしている。
まず、歪補正座標記録部１１は、入力した光学レンズ系の焦点距離よりも大きい焦点距離のうち、入力した光学レンズ系の焦点距離に最も近い焦点距離をテーブル３００から読み出す。
そして、歪補正座標記録部１１は、読み出した焦点距離に対応付けられてテーブル３００に登録されている座標Ｐ´（ｘ´，ｙ´）のうち、撮像素子６の読み出し位置に最も近い座標Ｐ´（ｘ´，ｙ´）に対応付けられている歪補正座標Ｐ（ｘ，ｙ）を読み出す。
同様に、歪補正座標記録部１１は、入力した光学レンズ系の焦点距離よりも小さい焦点距離のうち、入力した光学レンズ系の焦点距離に最も近い焦点距離をテーブル３００から読み出す。
【００２５】
そして、歪補正座標記録部１１は、読み出した焦点距離に対応付けられてテーブル３００に登録されている座標Ｐ´（ｘ´，ｙ´）のうち、撮像素子６の読み出し位置に最も近い座標Ｐ´（ｘ´，ｙ´）に対応付けられている歪補正座標Ｐ（ｘ，ｙ）を読み出す。
歪補正座標記録部１１は、以上のようにして読み出した２つの歪補正座標Ｐ（ｘ，ｙ）に対して補間処理を行い、撮像素子６の読み出し位置における歪補正座標Ｐ（ｘ，ｙ）を求めて、歪補正部８に出力する。
【００２６】
なお、図３に示したテーブル３００では、焦点距離の測定数ｎが所定数ｎ0（ｎは自然数）個であり、焦点距離の測定間隔が５ｍｍであり、各焦点距離におけるデータの数が３つの場合を例に挙げて示している。しかしながら、各焦点距離におけるデータの数や、焦点距離の設定等、テーブル３００の設定方法は図３に示したものに限定されない。
【００２７】
歪補正部８は、アナログフロントエンド７から出力された画像信号を、不図示のＲＡＭ等のメモリに一時的に記録する。このようにして一時的に記録された画像信号は、歪曲収差の影響を受けて歪んでいる。そこで、歪補正部８は、この歪曲収差の影響を受けて歪んでいる画像信号の座標が、歪補正座標記録部１１から出力された歪補正座標に置き換わるように、メモリに一時的に記録した画像信号の読み出しアドレスを生成する。本実施形態の歪補正部８は、このようにして読み出しアドレスを、対応する歪補正座標に合わせて変えることによって、アナログフロントエンド７から出力された画像信号に生じている歪曲収差の影響を補正する。
以上のように、歪補正部８は、以上のような２次元の座標変換を行うことによって歪曲収差の影響を補正した画像信号を、画像記録部１２及び輪郭抽出部１３に出力する。
輪郭抽出部１３は、歪補正部８から出力された画像信号を所定の閾値に応じて、「０」、又は「１」に２値化し、２値化した情報から画像信号における輪郭情報を抽出し、前フィールドメモリ１４、及び現フィールドメモリ１５に出力する。
【００２８】
図５は、動きベクトル演算部１６のフィールドメモリへのアクセス領域の一例を示す図である。
前フィールドメモリ１４は、図５（Ａ）に示すように、１フィールド分だけ遅延した画面全体の画像信号５０１を記録している。現フィールドメモリ１５は、図５（Ｂ）に示すように画面の一部の領域における画像信号５０２を記録する。ここで、図５（Ｂ）に示す画像信号５０２は、図５（Ｆ）に示す１６個のブロックのうち、第１のブロック（図中１で示すブロック）の画像信号である。
動きベクトル演算部１６は、前フィールドメモリ１４に記録されている画像信号５０１から、この第１のブロック（画像信号５０２）の領域の大きさの画像信号５０３を切り出す（図５（Ｃ）を参照）。その後、動きベクトル演算部１６は、第１のブロック（画像信号５０２）の領域の動きベクトルを算出するために、第１のブロック（画像信号５０２）の領域よりも広い範囲５０４を設定する。そして、設定した範囲５０４内で画像信号５０２、５０３の相関値を算出して第１のブロックにおける動きベクトルを求める。動きベクトル演算部１６は、第２〜第１６のブロックについても第１のブロックと同様の処理を行って第２〜第１６のブロックの動きベクトルを順番に求め、求めた第１〜第１６のブロックの動きベクトルを用いて画面全体の動きベクトルを求める。
【００２９】
図６は、動きベクトル検出の動作の一例を示すフローチャートである。なお、この例では、垂直同期信号の立ち下がりから次の立ち下がりまでの期間を１フィールド期間とし、１フィールド期間の最初に、図６のＳＴＡＲＴから動作する。
【００３０】
図６のステップＳ１では、現フィールドメモリ１５は、画面の一部の領域（図５（Ｆ）に示すブロックの何れか）の画像信号（例えば、第１のブロックの画像信号５０２）を記録する。
ステップＳ２では、動きベクトル演算部１６は、前フィールドメモリ１４に記録されている画像信号から、現フィールドメモリ１５に記録された画像信号（例えば第１のブロックの画像信号５０２）の領域の大きさの画像信号（例えば画像信号５０３）を切り出す。そして、動きベクトル演算部１６は、切り出した画像信号を読み出す。
【００３１】
次に、ステップＳ３では、動きベクトル演算部１６は、ステップＳ１で現フィールドメモリ１５に記録された画像信号を読み出し、現フィールドメモリ１５から読み出した画像信号と、前フィールドメモリ１４から読み出した画像信号とを比較する。そして、動きベクトル演算部１６は、各画像信号の相関値を算出する。第１のブロックの動きベクトルを求める場合、動きベクトル演算部１６は、画像信号５０２、５０３を比較し、図５（Ｄ）に示す矢印の方向に対する画像信号５０２、５０３の相関値を算出する。
【００３２】
次に、ステップＳ４では、動きベクトル演算部１６は、前フィールドメモリ１４から画像信号の切り出す位置を順次変化させる。すなわち、動きベクトル演算部１６は、ステップＳ１で現フィールドメモリ１５から読み出した画像信号よりも広い範囲であって、予め設定されている範囲について、ステップＳ２〜Ｓ４の処理を繰り返し行う。第１のブロックの動きベクトルを求める場合、図５（Ｅ）に示すように、動きベクトル演算部１６は、予め設定されている範囲５０４について、ステップＳ２〜Ｓ４の処理を繰り返し行う。
【００３３】
そして、予め設定されている範囲について、ステップＳ２〜Ｓ４の処理を行うと、ステップＳ５に進み、動きベクトル演算部１６は、ステップＳ３で算出した複数の相関値のうち、最も相関値が最も高いベクトルを、例えば不図示のＲＡＭに記録する。
次に、ステップＳ６では、動きベクトル演算部１６は、現フィールドメモリ１５に記録する領域を変化させる指示を現フィールドメモリ１５に対して行う。そして、動きベクトル演算部１６は、図５（Ｆ）に示すようにして予め設定されている第１〜第１６のブロックについて、ステップＳ１〜Ｓ６の処理を繰り返し行う。
【００３４】
図５（Ｆ）に示すようにして予め設定されている第１〜第１６のブロックについて、ステップＳ１〜Ｓ６の処理が終了するとステップＳ７に進む。ステップＳ７では、動きベクトル演算部１６は、ステップＳ５で記録した各ブロックにおけるベクトル値を用いて、画面全体の動きベクトルを算出する。
なお、本実施形態では、１６個のブロックについて動きベクトルを求めるようにしたが、ブロックの数は１６個に限定されるものではないということは言うまでもない。
【００３５】
アドレス制御部１７は、動きベクトル演算部１６で検出された動きベクトルに応じて画像記録部１２から切り出す位置を制御する。すなわち、アドレス制御部１７が、動きベクトル演算部１６で検出された動きベクトルと逆方向に画面の切り出し位置を移動させることで、画像出力のぶれ（所謂手ぶれ）を補正する。
【００３６】
ここで、図７のフローチャートを参照しながら、図３に示したようなテーブル３００を作成する際の動作の一例を説明する。なお、図７に示す動作は、外部の情報処理装置又は撮像装置に設けられ、装置全体を制御する不図示のＣＰＵが、不図示のＲＡＭをワークメモリとして使用しながら、プログラムを実行することにより実現することができる。
まず、ステップＳ１１では、テーブル３００における焦点距離の測定数ｎを１にセットする。次に、ステップＳ１２では、第ｎの焦点距離におけるテスト画像２０１を取得し、ステップＳ１３では、第ｎの焦点距離における撮像装置の出力画像２０２を取得する。
【００３７】
そして、ステップＳ１４では、テスト画像２０１上の座標Ｐ（ｘ，ｙ）と、その座標Ｐ（ｘ，ｙ）に対応する、撮像装置の出力画像２０２上の座標Ｐ´（ｘ´，ｙ´）とを求める。
次に、ステップＳ１５では、求めた座標Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ´（ｘ´，ｙ´）と、第ｎの焦点距離とを対応付けてテーブル３００に登録する。
次に、ステップＳ１６では、焦点距離の測定数ｎが所定数ｎ0であるか否かを判定する。すなわち、図３に示したように、ｎ0個の焦点距離について、登録すべき座標Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ´（ｘ´，ｙ´）を全て登録したか否かを判定する。この判定の結果、焦点距離の測定数ｎが所定数ｎ0でない場合には、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、焦点距離の測定数ｎに１を加算する。そして、焦点距離の測定数ｎが所定数ｎ0になるまで、ステップＳ１２〜Ｓ１７を繰り返し行う。
【００３８】
次に、図８のフローチャートを参照しながら、画像信号に生じている歪曲収差の影響を補正する際の歪補正座標記録部１１及び歪補正部８の動作の一例について説明する。
まず、ステップＳ２１では、歪補正座標記録部１１は、ズームエンコーダ９から、光学レンズ系の焦点距離を入力するまで待機する。ズームエンコーダ９から、光学レンズ系の焦点距離が入力されると、ステップＳ２２に進み、歪補正座標記録部１１は、タイミングジュエネレータ１０から、撮像素子６の読み出し位置を入力するまで待機する。なお、ステップＳ２１、Ｓ２２の順序は、逆であってもよい。
【００３９】
こうして光学レンズ系の焦点距離と、撮像素子６の読み出し位置とが入力されると、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、歪補正座標記録部１１は、それら入力した光学レンズ系の焦点距離及び撮像素子６の読み出し位置が、それぞれテーブル３００に登録されている焦点距離及び座標Ｐ´（ｘ´，ｙ´）と一致するか否かを判定する。この判定の結果、入力した光学レンズ系の焦点距離及び撮像素子６の読み出し位置が、それぞれテーブル３００に登録されている焦点距離及び座標Ｐ´（ｘ´，ｙ´）と一致する場合には、ステップＳ２４に進み、そうでない場合にはステップＳ２５に進む。
【００４０】
ステップＳ２４に進むと、歪補正座標記録部１１は、テーブル３００に登録されている焦点距離及び座標Ｐ´（ｘ´，ｙ´）に対応付けられている歪補正座標Ｐ（ｘ，ｙ）をテーブル３００から読み出して、歪補正部８に出力する。
一方、ステップＳ２５に進むと、歪補正記録部１１は、前述したようにして補間処理を行い、その結果得られた補間値を、歪補正座標として歪補正部８に出力する。
【００４１】
こうして歪補正座標が歪補正部８に出力されると、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、歪補正部８は、アナログフロントエンド７から出力された画像信号を不図示のＲＡＭ等のメモリに一時的に記録する。なお、このステップＳ２６の処理は、ステップＳ２４、Ｓ２５よりも前に行ってもよい。
【００４２】
次に、ステップＳ２７では、歪補正部８は、この歪曲収差の影響を受けて歪んでいる画像信号の座標が、ステップＳ２４又はステップＳ２５で出力された歪補正座標に置き換わるように、一時的に記録した画像信号の読み出しアドレスを生成する。そして、歪補正部８は、生成した読み出しアドレスに従って、一時的に記録した画像信号を読み出し、画像記録部１２及び輪郭抽出部１３に出力する。
次に、ステップＳ２８では、歪補正座標記録部１１は、タイミングジュエネレータ１０から、撮像素子６の全ての読み出し位置が入力されたか否かを判定する。この判定の結果、撮像素子６の全ての読み出し位置が入力されていなければ、撮像素子６の全ての読み出し位置が入力されるまで、ステップＳ２２〜ステップＳ２８を繰り返し行う。
【００４３】
以上のように本実施形態では、光学レンズ系の焦点距離と、テスト画像２０１上の座標Ｐ（ｘ，ｙ）と、撮像装置の出力画像２０２上の座標Ｐ（ｘ´，ｙ´）とをそれぞれ対応付けて、テーブル３００に予め記録しておく。撮像が開始すると、歪補正座標記録部１１は、ズームエンコーダ９から光学レンズ系の焦点距離を入力すると共に、タイミングジュエネレータ１０から撮像素子６の読み出し位置を入力する。
【００４４】
そして、歪補正座標記録部１１は、入力した光学レンズ系の焦点距離と、撮像素子６の読み出し位置と、テーブル３００とを用いて、歪補正座標を取得して歪補正部８に出力する。歪補正部８は、この歪補正座標に合わせて、アナログフロントエンド７から出力された画像信号の読み出しアドレスを変えることにより画像信号に生じている歪曲収差の影響を補正する。そして、動きベクトル検出部１６は、歪補正部８で光学レンズ系の歪曲収差の影響が補正された画像信号を用いて動きベクトルの検出を行う。
以上のように本実施形態では、光学レンズ系の歪曲収差の影響を補正した画像信号を用いて動きベクトルを検出するようにしたので、光学レンズ系の歪曲収差の影響による動きベクトルの検出の誤判定を可及的に防止することができる。これにより、動きベクトルの検出精度を向上させることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、光学レンズ系の歪曲収差の影響を補正した画像信号を用いて動きベクトルを検出し、検出した動きベクトルに応じてアドレス制御部１７で、手ぶれを補正するようにしたが。検出した動きベクトルの利用方法はこれに限定されない。すなわち、動きベクトルを利用する処理であれば、必ずしも手ぶれを補正する必要はなく、例えばＡＦ（Auto Focus）を行う測距エリアの変更を行うために動きベクトルを利用するようにしてもよい。このようにすることにより、測距エリアの変更を適切に行うことができる。この他、被写体の動きベクトルを検出するようにしてもよい。
【００４６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、光学レンズ系が一体化された撮像装置で動きベクトルを正確に検出する場合について説明した。これに対し、本実施形態では、光学レンズ系を交換することが可能な撮像装置で動きベクトルを正確に検出するようにしている。すなわち、本実施形態は、光学レンズ系に歪曲収差を補正するための歪係数を記録しておき、この歪係数と画像信号の座標位置とを用いて演算で画像信号に生じている歪曲収差の影響を補正するものである。
【００４７】
このように本実施形態と前述した第１の実施形態とは、光学レンズ系が取り外しできるか否かという点と、画像信号に生じている歪曲収差の影響を補正するためのデータの生成方法が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一部分については、図１〜図８に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
【００４８】
図９は、本実施形態の撮像装置の構成の一例を示す図である。図９に示すように、撮像装置７０１は、交換式レンズ７０２が取り付け可能になっている。
図９において、１８は、歪係数を記録する歪係数記録部、１９は、歪係数記録部１８に記録されている歪係数と、画像信号の読み出し位置とを用いて、歪補正座標を算出する歪補正座標算出部である。２０は、撮像装置側通信端子であり、２１は、交換式レンズ側通信端子である。これら撮像装置側通信端子２０及び交換式レンズ側通信端子２１を介して、歪係数記録部１８に記録されている歪係数が、歪補正座標算出部１９に入力する。
【００４９】
歪係数記録部１８には、焦点距離に対応した歪係数が予め記録されている。歪係数記録部１８は、例えば不図示のＲＯＭを用いることにより実現することができる。
【００５０】
ここで、歪係数記録部１８に予め記録されている歪係数の算出方法の一例について説明する。
まず、工場での製品組み立て時に、図２（Ａ）に示したようなテスト画像２０１を撮影する。そして、撮影したテスト画像２０１と、図２（Ｂ）に示したような撮像装置の出力画像２０２とを用いて、焦点距離に対応する歪係数を算出する。
【００５１】
図１０は、光学中心に対応するテスト画像２０１の中心から、テスト画像２０１上の任意の点の座標までの距離と、光学中心に対応するテスト画像２０１から、撮像装置の出力画像２０２上の任意の点の座標までの距離との一例を示す図である。
図１０において、光学中心に対応するテスト画像２０１の座標をＯ（０，０）としている。また、歪曲収差のない理想座標として、テスト画像２０１上の任意の点の座標をＰ（ｘ、ｙ）としている。さらに、歪曲収差によって歪んでいる座標として、撮像装置の出力画像２０２上の任意の点の座標をＰ´（ｘ'、ｙ'）としている。また、光学中心に対応するテスト画像２０１の中心から、テスト画像２０１上の任意の点の座標までの距離をｒとし、光学中心に対応するテスト画像２０１の中心から、撮像装置の出力画像２０２上の任意の点の座標までの距離をｒ´としている。
【００５２】
ここで、撮像装置の出力画像２０２上の座標Ｐ´（ｘ'、ｙ'）での歪み率Ｄ（ｒ）［％）は、式（１）で表される。
Ｄ（ｒ）＝（ｒ'−ｒ）／ｒ×１００  ・・・（１）
歪曲収差は、光学中心Ｏ（０，０）からの距離が離れるほど影響を受け、光学レンズ系の焦点距離により特性が変化する。
一般に歪み率Ｄ（ｒ）は、光学中心に対応するテスト画像２０１の中心から、テスト画像２０１上の任意の点の座標までの距離ｒの２乗に比例するので、α、βを焦点距離により決定する定数とすると、歪み率Ｄ（ｒ）は、式（２）のように近似できる。
Ｄ（ｒ）＝α×ｒ2  ・・・（２）
また、焦点距離による定数α、βの関係を式（３）とする。
β  ＝１００α            ・・・（３）
【００５３】
式（１）、（２）、（３）より、光学中心から撮像装置の出力画像２０２上の座標までの距離ｒ'は式（４）で表される。
ｒ'＝ｒ（１＋β・ｒ2 ）  ・・・（４）
式（４）より、撮像装置の出力画像２０２上の座標Ｐ´（ｘ'、ｙ'）は、テスト画像２０１上の座標Ｐ（ｘ、ｙ）よりも、（１＋β・ｒ2）倍、光学中心に対応するテスト画像２０１の座標Ｏ（０，０）から離れていると考えられる。したがって、水平、垂直方向の距離も（１＋β・ｒ2）倍離れていることとなる。
【００５４】
式（４）より、撮像装置の出力画像２０２上の座標Ｐ´（ｘ'、ｙ'）と、テスト画像２０１上の座標Ｐ（ｘ、ｙ）との関係は、式（５）、（６）で表される。
ｘ'＝ｘ（１＋β・ｒ2 ）＝ｘ｛１＋β・（ｘ2 ＋ｙ2 ）｝  ・・・（５）
ｙ'＝ｙ（１＋β・ｒ2 ）＝ｙ｛１＋β・（ｘ2 ＋ｙ2 ）｝  ・・・（６）
テスト画像２０１と、撮像装置の出力画像２０２と、式（５）、（６）とを用いることにより、歪係数βが算出される。このような歪係数βは、焦点距離毎に算出される。そして、算出された焦点距離と歪係数βとが対応付けられたテーブルが、歪係数記録部１８に予め記録される。
図１１は、歪係数記録部１８に設けられているテーブル１１００に記録される記録内容の一例を示す図である。図１１に示すように、本実施形態では、所定の焦点距離毎（例えば図１１に示すように５ｍｍ毎）に、焦点距離と、歪係数βとをテーブル１１００に記録するようにしている。光学レンズ系における全ての焦点距離について、歪係数βを記録するようにすると、記録容量が大きくなってしまうからである。なお、歪係数記録部１８に設けられているテーブル１１００は、例えば不図示のフラッシュメモリを用いることにより実現できる。
【００５５】
タイミングジュエネレータ１０は、撮像素子６の読み出し位置情報を歪補正座標算出部１９に出力する。
歪補正座標算出部１９は、歪係数βを取得するために歪係数要求信号を、撮像装置側通信端子２０及び交換式レンズ側通信端子２１を介して、歪係数記録部１８に送信する。そうすると、歪係数記録部１８は、光学レンズ系の焦点距離に対応した歪係数βを歪係数記録部１８から読み出して、撮像装置側通信端子２０及び交換式レンズ側通信端子２１を介して、歪補正座標算出部１９に出力する。
【００５６】
歪補正座標算出部１９は、歪係数記録部１８から出力された歪係数βと、タイミングジュエネレータ１０から出力された読み出し位置情報とを式（５）、（６）に代入して、歪補正座標Ｐ（ｘ、ｙ）を算出し、歪補正部８に出力する。
【００５７】
前述したように、本実施形態では、所定の焦点距離毎に歪係数βをテーブル１１００に記録している。したがって、入力した光学レンズ系の焦点距離が、それぞれテーブル１１００に記録されている焦点距離と一致するとは限らない。
【００５８】
このような場合、本実施形態では、以下のようにして歪係数βを取得するようにしている。
まず、歪係数記録部１８は、歪補正座標算出部１９から歪係数要求信号を入力すると、入力した光学レンズ系の焦点距離よりも大きい焦点距離のうち、入力した光学レンズ系の焦点距離に最も近い焦点距離をテーブル１１００から読み出す。そして、歪係数記録部１８は、読み出した焦点距離と、その焦点距離に対応付けられてテーブル１１００に登録されている歪係数βとを読み出す。
【００５９】
同様に、歪係数記録部１８は、入力した光学レンズ系の焦点距離よりも小さい焦点距離のうち、入力した光学レンズ系の焦点距離に最も近い焦点距離をテーブル１１００から読み出す。そして、歪係数記録部１８は、読み出した焦点距離と、その焦点距離に対応付けられてテーブル１１００に登録されている歪係数βとを読み出す。
【００６０】
歪係数記録部１８は、以上のようにして読み出した２つの歪係数βを用いて補間処理を行い、その結果得られた歪係数βを、歪補正座標算出部１９に出力する。
なお、図１１に示したテーブル１１００では、焦点距離の測定数ｎが所定数ｎ1（ｎは自然数）個であり、焦点距離の測定間隔が５ｍｍである場合を例に挙げて示しているが、焦点距離の設定は図１１に示したものに限定されない。
【００６１】
歪補正部８は、アナログフロントエンド７から出力された画像信号を不図示のＲＡＭ等のメモリに一時的に記録する。このようにして一時的に記録された画像信号は、歪曲収差の影響を受けて歪んでいる。そこで、歪補正部８は、この歪曲収差の影響を受けて歪んでいる画像信号の座標が、歪補正座標算出部１９から出力された歪補正座標に置き換わるように、不図示のＲＡＭ等のメモリに一時的に記録した画像信号の読み出しアドレスを生成する。歪補正部８は、このようにして読み出しアドレスを、対応する歪補正座標に合わせて変えることによって、アナログフロントエンド７から出力された画像信号に生じている歪曲収差の影響を補正する。そして、歪補正部８は、歪曲収差の影響を補正した画像信号を、画像記録部１２及び輪郭抽出部１３に出力する。
【００６２】
ここで、図１２のフローチャートを参照しながら、図１１に示したようなテーブル１１００を作成する際の動作の一例を説明する。なお、図１２に示す動作は、例えば、外部の情報処理装置又は撮像装置に設けられ、装置全体を制御する不図示のＣＰＵが、不図示のＲＡＭをワークメモリとして使用しながら、プログラムを実行することにより実現することができる。
まず、ステップＳ３１では、テーブル１１００における焦点距離の測定数ｎを１にセットする。次に、ステップＳ３２では、第ｎの焦点距離におけるテスト画像２０１を取得し、ステップＳ３３では、第ｎの焦点距離における撮像装置の出力画像２０２を取得する。
【００６３】
そして、ステップＳ３４では、テスト画像２０１上の座標Ｐ（ｘ，ｙ）と、その座標Ｐ（ｘ，ｙ）に対応する、撮像装置の出力画像２０２上の座標Ｐ´（ｘ´，ｙ´）とを求める。
次に、ステップＳ３５では、求めた座標Ｐ（ｘ，ｙ）、Ｐ´（ｘ´，ｙ´）を、式（５）、式（６）に代入して、歪係数βを算出する。
次に、ステップＳ３６では、歪係数βと、第ｎの焦点距離とを対応付けてテーブル１１００に登録する。
次に、ステップＳ３７では、焦点距離の測定数ｎが所定数ｎ1であるか否かを判定する。すなわち、図１１に示したように、テーブル１１００に登録すべき全ての焦点距離について、歪係数βを登録したか否かを判定する。この判定の結果、焦点距離の測定数ｎが所定数ｎ1でない場合には、ステップＳ３８に進む。ステップＳ３８では、焦点距離の測定数ｎに１を加算する。そして、焦点距離の測定数ｎが所定数ｎ1になるまで、ステップＳ３２〜Ｓ３８を繰り返し行う。
【００６４】
次に、図１３のフローチャートを参照しながら、歪補正座標を算出して画像信号に生じている歪曲収差の影響を補正する際の歪係数記録部１８、歪補正座標算出部１９、及び歪補正部８の動作の一例について説明する。
まず、ステップＳ４１では、歪補正座標算出部１９は、タイミングジュエネレータ１０から、撮像素子６の読み出し位置を入力するまで待機する。次に、ステップＳ４２では、歪補正座標算出部１９は、歪係数要求信号を歪係数記録部１８に送信する。
次に、ステップＳ４３では、歪係数記録部１８は、入力した光学レンズ系の焦点距離が、テーブル１１００に登録されている焦点距離と一致するか否かを判定する。この判定の結果、入力した光学レンズ系の焦点距離が、テーブル１１００に登録されている焦点距離と一致する場合には、ステップＳ４４に進み、そうでない場合にはステップＳ４５に進む。
【００６５】
ステップＳ４４に進むと、歪係数記録部１８は、テーブル１１００に登録されている焦点距離に対応付けられている歪係数βを、テーブル１１００から読み出して、歪補正座標算出部１９に出力する。
一方、ステップＳ４５に進むと、歪係数記録部１８は、前述したようにして補間処理を行い、その結果得られた補間値を、歪係数βとして歪補正座標算出部１９に出力する。
【００６６】
こうして歪係数βが歪補正座標算出部１９に出力されると、ステップＳ４６に進む。ステップＳ４６では、歪補正座標算出部１９は、入力した撮像素子６の読み出し位置と、歪係数記録部１８から出力された歪係数βとを式（５）、（６）に代入して、歪補正座標Ｐ（ｘ、ｙ）を算出して歪補正部８に出力する。
次に、ステップＳ４７では、歪補正部８は、アナログフロントエンド７から出力された画像信号を不図示のＲＡＭ等のメモリに一時的に記録する。なお、このステップＳ４７の処理は、ステップＳ４６よりも前に行ってもよい。
【００６７】
次に、ステップＳ４８では、歪補正部８は、この歪曲収差の影響を受けて歪んでいる画像信号の座標が、ステップＳ４６で算出された歪補正座標Ｐ（ｘ、ｙ）に置き換わるように、一時的に記録した画像信号の読み出しアドレスを生成する。そして、歪補正部８は、生成した読み出しアドレスに従って、一時的に記録した画像信号を読み出し、画像記録部１２及び輪郭抽出部１３に出力する。
次に、ステップＳ４９では、歪補正座標算出部１９は、タイミングジュエネレータ１０から、撮像素子６の全ての読み出し位置が入力されたか否かを判定する。この判定の結果、撮像素子６の全ての読み出し位置が入力されていなければ、撮像素子６の全ての読み出し位置が入力されるまで、ステップＳ４１〜ステップＳ４９を繰り返し行う。
【００６８】
以上のように本実施形態では、光学レンズ系の歪係数βと、撮像素子６の読み出し位置と、式（５）、（６）とを用いて、歪補正座標Ｐ（ｘ，ｙ）を算出するようにした。したがって、図３に示したように、全ての読み出し位置に対応した歪補正座標Ｐ（ｘ，ｙ）を記録する場合に比べて、小さな容量の記録媒体で歪補正座標を取得することが可能となる（図１１を参照）。
また、光学レンズ系自体に歪曲収差の情報を持たせているため、交換レンズ式のデジタルビデオカメラにおいても使用するレンズに対応した歪補正を行うことができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、歪係数記録部１８を交換式レンズ７０２に設けるようにしたが、歪係数記録部１８を撮像装置７０１に設けるようにしてもよい。
また、本実施形態では、交換式レンズ７０２が撮像装置７０１に取り付けられる構成を例に挙げて説明したが、第１の実施形態のように、光学レンズ系が一体化された撮像装置であっても本実施形態で説明した歪係数βを用いた歪曲収差の補正を行うことができる。このようにする場合には、例えば、図９に示した構成において、光学レンズ系と歪係数記録部１８とを撮像装置７０１に設けるようにすればよい。
【００７０】
また、本実施形態では、歪係数記録部１８で補間処理を行うようにしたが、歪補正座標算出部１９で補間処理を行うようにしてもよい。
さらに、本実施形態のような光学レンズ系を交換することが可能な撮像装置であっても、前述した第１の本実施形態を実現することができる。このようにする場合には、例えば、図９に示した構成において、歪係数記録部１８の代わりに図３に示したテーブル３００を設け、歪補正座標算出部１９の代わりに歪補正座標記録部１１における処理機能（テーブル３００以外の構成）を設けるようにすればよい。
【００７１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。前述した第１及び第２の実施形態では、動きベクトルを求める際に歪補正部８で画面全体に生じている歪曲収差の影響を補正するようにした。これに対し、本実施形態では、動きベクトルを検出するための現フィールドメモリで必要となる領域についてのみ、歪曲収差の影響を補正するようにしている。すなわち、本実施形態は、現フィールドメモリで必要となる領域についてのみ歪曲収差の影響を補正する第２の歪補正部２２を用いることにより、撮像素子６に結像されてから動きベクトルの値が検出されるまでの時間を短縮するものである。また、本実施形態では、動きベクトルの検出結果をフィードバッグして光学的に振れを補正するようにしている。
【００７２】
このように本実施形態と前述した第１及び第２の実施形態とは、歪曲収差の影響を補正する方法と、動きベクトルの検出結果の利用方法と、撮像装置の振れの補正方法とが主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第１の実施形態と同一部分については、図１〜図８に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
【００７３】
本実施形態の説明を行う前に、本実施形態の撮像装置との対比として、まず、前述した第１の実施形態の撮像装置における動きベクトル検出動作について説明する。
図１４は、第１の実施形態の撮像装置の動作タイミングの一例を示す図である。
図１４において、垂直同期信号の立ち下がりから次の立ち下がりまでの期間を１フィールド期間として、現在のフィールドをＦ０、１フィールド前をＦ−１、１フィールド後をＦ１として説明する。
【００７４】
図１４（Ａ）に撮像素子６の出力を示す。撮像素子６からは１フィールド期間に１画面分の画像信号が読み出され、アナログフロントエンド７でデジタル化されて歪補正部８に出力される。ここで、現在のフィールドで読み出される画像信号を０、１フィールド前に読み出された画像信号を−１、１フィールド後に読み出される画像信号を１とする。
【００７５】
図１４（Ｂ）に歪補正部８の出力を示す。
歪補正部８では、撮像素子６の全画面領域を歪補正するため、１フィールドの歪補正処理時間が必要となる。
このため、図１４（Ｂ）に示すように、歪補正部８は、撮像素子６の出力よりも１フィールド遅れた画像信号を出力する。
図１４（Ｃ）に前フィールドメモリ１４の出力を示す。
前フィールドメモリ１４では、入力信号に対して１フィールドの遅延を持たせているため、図１４（Ｃ）に示すように、前フィールドメモリ１８は、撮像素子６から２フィールド遅れた画像信号を出力する。
【００７６】
図１４（Ｄ）に動きベクトルの検出タイミングを示す。
ここでは、矢印の左側に示す数字（図１４では「−１」）が示すフィールド（フィールドＦ−１）と、矢印の右側に示す数字（図１４では「０」）が示すフィールド（フィールドＦ０）との間の動きベクトルを検出することを示している。
【００７７】
動きベクトル演算部１６は、図１４（Ｂ）に示した歪補正部８の出力信号を現在のフィールド、図１４（Ｃ）に示した前フィールドメモリ１８の出力信号を１フィールド前の信号として動きベクトルの検出を行っている。
このため、現在のフィールド期間であるフィールドＦ０において発生した動きベクトル"−１→０"は、次のフィールドであるフィールドＦ１になって検出されることになる。この結果、第１の実施形態の撮像装置では、動きベクトル検出結果をフィードバッグして処理を行う場合、応答速度が低下する不都合があった。そこで、本実施形態では、このような不都合を解消するようにした。以下に、本実施形態の撮像装置について説明する。
【００７８】
図１５は、本実施形態の撮像装置の構成の一例を示す図である。
図１５において、２２は第２の歪補正部、２３は第２の輪郭抽出部である。２４は可変頂角プリズム（以下ＶＡＰと称する）、２５はＶＡＰ制御部である。なお、第１の歪補正部８及び第１の輪郭抽出部１３は、それぞれ図１に示した歪補正部８及び輪郭抽出部１３と同じものである。
【００７９】
第２の歪補正部２２には、第１の歪補正部８と同様に、アナログフロントエンド７でデジタル化された画像信号と、歪補正記録部１１から読み出された歪補正座標Ｐ（ｘ，ｙ）とが入力される。
その後、第２の歪補正部２２は、第１の歪補正部８と同様に、アナログフロントエンド７から入力した画像信号を不図示のＲＡＭ等のメモリに一時的に記録する。そして、第２の歪補正部２０は、このメモリに一時的に記録された画像信号の座標が、歪補正座標記録部１１から入力した歪補正座標Ｐ（ｘ，ｙ）に置き換わるように、ＲＡＭ等のメモリに一時的に記録した画像信号の読み出しアドレスを生成する。
【００８０】
このようにして読み出しアドレスを、対応する歪補正座標Ｐ（ｘ，ｙ）に合わせて変えることによって、第２の歪補正部２２は、アナログフロントエンド７から出力された画像信号に生じている歪曲収差の影響を補正する。そして、第２の歪補正部２２は、以上のような２次元の座標変換を行うことによって歪曲収差の影響を補正した画像信号を、第２の輪郭抽出部２３に出力する。
【００８１】
第２の輪郭抽出部２３は、第２の歪補正部２２から出力された画像信号を、所定の閾値に応じて「０」、又は「１」に２値化し、２値化した情報から画像信号における輪郭情報を抽出し、現フィールドメモリ１５に出力する。
ここで、第１の歪補正部８の出力は、画像出力として使用される画像信号である。このため、第１の歪補正部８は、画像の全領域の歪補正を行う必要がある。
【００８２】
これに対し、第２の歪補正部２２は、動きベクトルの検出に使用する現フィールドメモリ１５で必要となる領域における画像信号（例えば、図５（Ｂ）に示した画面の一部の領域における画像信号５０２）を順番に補正する。すなわち、第２の歪補正部２２は、図５（Ｆ）に示した各ブロックについて順番に画像信号を補正する。そして、動きベクトル演算部１６は、第２の歪補正部２２で画像信号が補正された各ブロックについて順番に動きベクトルを算出する。
【００８３】
前述したような２次元の座標変換による歪補正の処理時間は補正画素数に比例する。このため、第２の歪補正部２２は、第１の歪補正部８よりも短時間で歪補正を行うことができる。
以上のように本実施形態では、第１の歪補正部８からの画像信号を１フィールド前の画像信号とし、第２の歪補正部２２からの画像信号を現在のフィールドの画像信号として動きベクトルの検出を行う。
【００８４】
ＶＡＰ制御部２５は、動きベクトル演算部１６で検出された画像信号の動きベクトルに基づいてＶＡＰ制御信号を生成する。ＶＡＰ２２は、ＶＡＰ制御信号に応じて頂角を可変することにより光学的に振れを補正する。
【００８５】
図１５と図１６を用いて本実施形態の撮像装置における動きベクトルの検出動作について説明する。図１６は、本実施形態の撮像装置の動作タイミングの一例を示す図である。
図１４と同様に、図１６においても、垂直同期信号の立ち下がりから次の立ち下がりまでの期間を１フィールド期間として、現在のフィールドをＦ０、１フィールド前をＦ−１、１フィールド後をＦ１として説明する。
【００８６】
図１６（Ａ）に撮像素子６の出力を示す。撮像素子６からは１フィールド期間に１画面分の画像信号が読み出され、アナログフロントエンド７でデジタル化され第１及び第２の歪補正部８、２２に出力される。ここで、現在のフィールドで読み出される画像信号を「０」、１フィールド前に読み出された画像信号を「−１」、１フィールド後に読み出される画像信号を「１」とする。
図１６（Ｂ）に第２の歪補正部２０の出力を示す。
第２の歪補正部２２は、アナログフロントエンド７から入力される画像信号に対して、現フィールドメモリ１５で必要となる画素領域のみの歪補正を行う。
ここで、第２の歪補正部２２は、歪補正する画素領域を小さくすることによって、撮像素子６の出力と同一のフィールドで画像信号を第２の輪郭抽出部２３に出力することができる。
【００８７】
図１６（Ｃ）に第１の歪補正部８の出力を示す。
第１の歪補正部８では画像の全領域を歪補正する。このため、１フィールドの歪補正処理時間が必要となる。
図１６（Ｄ）に動きベクトルの検出タイミングを示す。
ここでは、矢印の左側に示す数字が示すフィールドと、矢印の右側に示す数字が示すフィールドとの間の動きベクトルを検出することを示している。
【００８８】
動きベクトル演算部１６は、図１６（Ｂ）に示した第２の歪補正部２２からの出力信号を現在のフィールドの信号とし、図１６（Ｃ）に示した第１の補正部８からの出力信号を１フィールド前の信号として動きベクトルの検出を行っている。
このため、現在のフィールド期間であるフィールドＦ０において発生した動きベクトル"０→１"を現在のフィールドＦ０で検出する。この結果、動きベクトルの検出結果をフィードバッグする場合でも応答速度の良い制御を行うことができる。
【００８９】
なお、本実施形態は、第１の実施形態のように歪補正座標を歪補正座標記録部１１に記録する場合だけでなく、第２の実施形態のように歪係数βを用いて歪補正座標を歪補正座標算出部１９で算出する場合にも適用することができる。
また、本実施形態において、第１の実施形態及び第２の実施形態のように画面の切り出し位置を変えて振れを補正する構成としてもよい。さらに、応答速度が遅くなる虞があるが、第１の実施形態及び第２の実施形態において、本実施形態のように光学的に振れを補正する構成としてもよい。
【００９０】
（本発明の他の実施形態）
前述の実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置又はシステム内のコンピュータに対し、前述の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給するものも、本発明の範疇に含まれる。そして、そのシステム又は装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
【００９１】
また、この場合、ソフトウェアのプログラムコード自体が前述の実施形態の機能を実現することになる。そして、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ等を用いることができる。
【００９２】
また、プログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して前述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれる。
【００９３】
さらに、供給されたプログラムコードをコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納する。その後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。
【００９４】
なお、前述の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、撮像装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示し、テスト画像と撮像装置の出力画像との一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示し、歪補正座標記録部に設けられているテーブルの記録内容の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示し、歪曲収差のない理想座標と歪座標の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を示し、メモリへのアクセス領域の一例を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態を示し、動きベクトル検出の動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態を示し、歪補正座標記録部にテーブルを作成する際の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態を示し、画像信号に生じている歪曲収差の影響を補正する際の動作の一例について説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態を示し、撮像装置の構成の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態を示し、光学中心に対応するテスト画像の中心から、テスト画像上の任意の点の座標までの距離と、光学中心に対応するテスト画像から、撮像装置の出力画像上の任意の点の座標までの距離との一例を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態を示し、歪係数記録部に設けられているテーブルに記録される記録内容の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態を示し、歪補正記録部にテーブルを作成する際の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施形態を示し、歪補正座標を算出して画像信号に生じている歪曲収差の影響を補正する際の動作の一例について説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の第１の実施形態を示し、撮像装置の動作タイミングの一例を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態を示し、撮像装置の構成の一例を示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態を示し、撮像装置の動作タイミングの一例を示す図である。
【図１７】歪曲収差によって像ずれが生じた様子を概念的に示す図である。
【図１８】結像位置によって被写体像が変形する様子を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１、４  固定レンズ
２  ズームレンズ
３  絞り
５  フォーカスレンズ
６  撮像素子
７  アナログフロントエンド
８  歪補正部
９  ズームエンコーダ
１０  タイミングジェネレータ
１１  歪補正座標記録部
１２  画像記録部
１３、２１  輪郭抽出部
１４  前フィールドメモリ
１５  現フィールドメモリ
１６  動きベクトル演算部
１７  アドレス制御部
１８  歪係数記録部
１９  歪補正座標算出部
２０  撮像装置側通信端子
２１  交換式レンズ側通信端子
２２  第２の歪補正部
２３  第２の輪郭抽出部
２４  可変頂角プリズム（ＶＡＰ）
２５  ＶＡＰ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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