(57)【要約】【課題】  固体撮像素子の位置ずれなどに起因する画像の変位を簡単に補正することができる撮影装置、および画像補正方法を提供する。【解決手段】  カメラ本体に対して一定の位置に固定された補正用治具の十字部を撮像することによって得られる画像データを基準パターンと比較することによって画像の変位量（回転量）を算出する変位量算出回路４９と、この変位量算出回路４９によって算出された変位量に基づいて、画像の変位を補正するようにバッファメモリ４２の読み出しアドレスまたは書き込みアドレスを変換するアドレス変換回路５０とを設ける。また、変位量算出回路４９は、変位量の算出が完了したか否かを示す情報をアドレス変換回路５０に入力し、アドレス変換回路５０は、前記情報に応じてバッファメモリ４２のアドレス変換を実行する。【選択図】        図２
2007019609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光を光電変換して撮像信号を出力する固体撮像素子と、この固体撮像素子から出力された撮像信号をデジタル化された画像データに変換するデジタル化手段と、前記画像データを記憶する記憶手段と、この記憶手段から前記画像データを読み出して所定の画像処理を施す画像処理手段とを本体の内部に備えた撮影装置において、
前記本体に対して一定の位置に固定された対象物を撮像することによって得られる画像データを基準パターンと比較することによって画像の変位量を算出する変位量算出手段と、この変位量算出手段によって算出された前記変位量に基づいて、前記画像の変位を補正するように前記記憶手段のアドレスを変換するアドレス変換手段とを設けたことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記変位量算出手段は、前記変位量として画像の回転量を算出することを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項３】
前記変位量算出手段は、前記変位量の算出が完了したか否かを示す情報を前記アドレス変換手段に入力し、前記アドレス変換手段は、前記情報に応じて前記記憶手段のアドレス変換を実行することを特徴とする請求項１または２記載の撮影装置。
【請求項４】
前記アドレス変換手段は、前記記憶手段の読み出しアドレスを変換することを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の撮影装置。
【請求項５】
前記アドレス変換手段は、前記記憶手段の書き込みアドレスを変換することを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の撮影装置。
【請求項６】
被写体光を光電変換して撮像信号を出力する固体撮像素子と、この固体撮像素子から出力された撮像信号をデジタル化された画像データに変換するデジタル化手段と、前記画像データを記憶する記憶手段と、この記憶手段から前記画像データを読み出して所定の画像処理を施す画像処理手段とを本体の内部に備えた撮影装置の画像補正方法において、
前記本体に対して一定の位置に固定された対象物を撮像することによって得られる画像データを基準パターンと比較することによって画像の変位量を算出し、この変位量に基づいて、前記画像の変位を補正するように前記記憶手段のアドレスを変換することを特徴とする画像補正方法。
【請求項７】
前記対象物として十字状のものを用いることを特徴とする請求項６記載の画像補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子を内蔵した撮影装置および画像補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子によって得られた撮像信号をデジタルデータに変換して、メモリに記憶させるデジタルカメラが一般に普及している。固体撮像素子は、半導体チップがセラミックパッケージ等で封止されたものであり、デジタルカメラ内の回路基板に実装されて使用される。
【０００３】
固体撮像素子の回路基板に対する実装位置にずれが生じた場合には、得られる画像に変位（傾きなど）が生じるため問題である。固体撮像素子の位置ずれを防止する方法が考えられている（特許文献１，２参照）。特許文献１では、固体撮像素子および回路基板の所定の位置に、位置決めの基準となる孔をそれぞれ設け、各孔に共通のピンを挿通することで位置決めを行っている。また、特許文献２では、光学的に測定したアライメント誤差（ずれ量およびずれの方向）に基づいて固体撮像素子の実装位置の位置決めを行っている。
【特許文献１】特開２００１−１８６４２０号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の方法では、固体撮像素子のパッケージに特殊な加工を施す必要があり、汎用の固体撮像素子を用いることができないため、コスト的に問題である。また、上記特許文献２記載の方法では、アライメント誤差を測定するために、実装段階で特殊な方法を用いる必要があり、容易でない。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、固体撮像素子の位置ずれなどに起因する画像の変位を簡単に補正することができる撮影装置、および画像補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の撮影装置は、被写体光を光電変換して撮像信号を出力する固体撮像素子と、この固体撮像素子から出力された撮像信号をデジタル化された画像データに変換するデジタル化手段と、前記画像データを記憶する記憶手段と、この記憶手段から前記画像データを読み出して所定の画像処理を施す画像処理手段とを本体の内部に備えた撮影装置において、前記本体に対して一定の位置に固定された対象物を撮像することによって得られる画像データを基準パターンと比較することによって画像の変位量を算出する変位量算出手段と、この変位量算出手段によって算出された前記変位量に基づいて、前記画像の変位を補正するように前記記憶手段のアドレスを変換するアドレス変換手段とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
なお、前記変位量算出手段は、前記変位量として画像の回転量を算出することが好ましい。また、前記変位量算出手段は、前記変位量の算出が完了したか否かを示す情報を前記アドレス変換手段に入力し、前記アドレス変換手段は、前記情報に応じて前記記憶手段のアドレス変換を実行することが好ましい。
【０００８】
また、前記アドレス変換手段は、前記記憶手段の読み出しアドレスを変換することが好ましい。また、前記アドレス変換手段は、前記記憶手段の書き込みアドレスを変換することも好ましい。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の画像補正方法は、被写体光を光電変換して撮像信号を出力する固体撮像素子と、この固体撮像素子から出力された撮像信号をデジタル化された画像データに変換するデジタル化手段と、前記画像データを記憶する記憶手段と、この記憶手段から前記画像データを読み出して所定の画像処理を施す画像処理手段とを本体の内部に備えた撮影装置の画像補正方法において、前記本体に対して一定の位置に固定された対象物を撮像することによって得られる画像データを基準パターンと比較することによって画像の変位量を算出し、この変位量に基づいて、前記画像の変位を補正するように前記記憶手段のアドレスを変換することを特徴とする。なお、前記対象物として十字状のものを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、本体に対して一定の位置に固定された対象物を撮像することによって得られる画像データを基準パターンと比較することによって画像の変位量を算出する変位量算出手段と、この変位量算出手段によって算出された変位量に基づいて、画像の変位を補正するように記憶手段のアドレスを変換するアドレス変換手段とを設けたので、固体撮像素子の位置ずれなどに起因する画像の変位を簡単に補正することができ、固体撮像素子を回路基板などに実装する際の位置ずれを許容することができる。
【００１１】
また、変位量算出手段は、変位量の算出が完了したか否かを示す情報をアドレス変換手段に入力し、アドレス変換手段は、情報に応じて記憶手段のアドレス変換を実行するので、誤動作が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１において、デジタルカメラ１０のカメラ本体１１の前面には、光学系３２（図２参照）が組み込まれたレンズ鏡筒１２が設けられており、カメラ本体１１の上面には、電源スイッチ１３およびシャッタボタン１４が設けられている。シャッタボタン１４は、２段階押圧式となっている。デジタルカメラ１０は、シャッタボタン１４が半押しされて１段目のスイッチがオンすると、焦点調整や露出調整などの撮影準備処理を行い、さらにシャッタボタン１４が全押しされて２段目のスイッチがオンすると撮影処理を行う。
【００１３】
カメラ本体１１の背面には、ファインダ接眼窓１５、モード切り替えスイッチ１６、選択ボタン１７、補正実施ボタン１８、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１９などが設けられている。モード切り替えスイッチ１６は、静止画撮影を行う撮影モードと、画像をＬＣＤ１９に再生表示する再生モードと、画像の変位（傾き）を補正する補正モードとの間でモードを切り替える際に操作される。ＬＣＤ１９は、再生モードの際には、画像データを再生表示し、撮影モードの際には、被写体確認用のスルー画を表示する。また、補正実施ボタン１８は、補正モードにおいて画像の変位の補正を実施する際に操作される。
【００１４】
補正用治具２０は、補正モードにおいて使用されるものであり、撮像対象としての十字部２１と、この十字部２１を、レンズ鏡筒１２から距離Ｌだけ離間させ、本体１１に対して一定の位置に固定する固定部材２２とからなる。この十字部２１は、横棒がカメラ本体１１の水平方向に沿い、縦棒がカメラ本体１１の垂直方向に沿い、画角内に収まるようにレンズ鏡筒１２に対峙している。なお、固定部材２２は、カメラ本体１１の下面に対して着脱自在となっている。
【００１５】
図２において、デジタルカメラ１０は、ＣＰＵ３０によって統括的に制御される。ＣＰＵ３０は、前述の電源スイッチ１３、シャッタボタン１４、モード切り替えスイッチ１６、選択ボタン１７、および補正実施ボタン１８を含む操作部３１から入力される操作信号に基づいて、各部の動作制御を行う。
【００１６】
光学系３２は、フォーカスレンズおよびズームレンズを含む撮像レンズ３３と、絞り３４とからなる。撮像レンズ３３にはレンズモータ３５、絞り３４にはアイリスモータ３６がそれぞれ接続されている。これらのモータ３５，３６は、ステッピングモータからなり、測光・測距回路３７に接続されたモータドライバ３８から送信される駆動パルスにより動作制御される。
【００１７】
レンズモータ３５は、撮像レンズ３３内のズームレンズをワイド側またはテレ側に移動させる。また、レンズモータ３５は、ズームレンズの変倍などに応じて撮像レンズ３３内のフォーカスレンズを移動させ、撮影条件が最適となるように焦点調整を行う。アイリスモータ３６は、絞り３４を動作させて露出調整を行う。これらのモータ３５，３６による焦点調整および露出調整は、測光・測距回路３７による被写体の測光および測距結果に基づいて行われる。
【００１８】
絞り３４の後方には、ＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）３９が配置されている。ＣＣＤイメージセンサ３９は、多数の受光素子が２次元的に配列されてなる受光面を備えており、光学系３２を通過して受光面に結像した被写体光を光電変換する。各受光素子に蓄積された信号電荷は、ＣＣＤドライバ４０から供給される駆動パルスに基づいて転送され、各信号電荷の電荷量に応じた電圧信号（撮像信号）が順次に外部出力される。
【００１９】
ＣＣＤイメージセンサ３９から出力された撮像信号は、Ａ／Ｄコンバータ（デジタル化手段）４１に入力される。Ａ／Ｄコンバータ４１は、入力された撮像信号に対して所定の処理を施してデジタル化し、画像データとしてバッファメモリ（記憶手段）４２に入力する。なお、撮像信号のデジタル化の前に、ゲイン調整や相関二重サンプリング処理を行ってもよい。Ａ／Ｄコンバータ４１およびＣＣＤドライバ４０は、タイミングジェネレータ（ＴＧ）４３から送信されるタイミング信号によって同期が取られている。
【００２０】
Ａ／Ｄコンバータ４１から出力された画像データは、バッファメモリ４２に入力され、バッファメモリ４２は、入力された画像データを一時的に記憶する。画像処理回路（ＤＳＰ）４４は、バッファメモリ４２に記憶された画像データに対して、同時化（色補間）、ＹＣ変換、ガンマ補正、輪郭補正、ホワイトバランス補正などの所定の画像処理を施す。バッファメモリ４２に記憶された画像データは、ＬＣＤドライバ４５によって随時、スルー画としてＬＣＤ１９に表示される。
【００２１】
圧縮伸長処理回路４６は、撮影モードにおいてシャッタボタン１４が全押しされた際に、ＤＳＰ４４によって所定の画像処理が施された画像データに対して、所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）に従って圧縮処理を施す。カードＩ／Ｆ４７は、圧縮伸長処理回路４６によって圧縮された画像データを着脱自在に接続されたメモリカード４８に書き込む。この一連の処理を撮影処理という。
【００２２】
また、カードＩ／Ｆ４７は、再生モードにおいて所定の操作がなされた場合に、メモリカード４８から圧縮状態の画像ファイルを読み出す。圧縮伸長処理回路４６は、読み出された画像データを伸長処理して元の形式に戻し、ＬＣＤドライバ４５によってＬＣＤ１９に再生表示させる。
【００２３】
変位量算出回路４９は、補正モードにおいて補正実施ボタン１８が押下された際に、補正用治具２０の十字部２１が撮像された画像データをバッファメモリ４２から読み出し、これ基準パターンと比較することにより、画像の傾き（回転量）を算出する。具体的には、図３に示すように、十字部２１が撮像された画像データから十字パターン６０を検出するとともに、この十字パターン６０の各エッジ部６１の座標を求め、基準パターンとしての垂直軸Ｖおよび水平軸Ｈに対する回転量θを算出する。この垂直軸Ｖおよび水平軸Ｈは、ＣＣＤイメージセンサ３９の垂直転送および水平転送方向にそれぞれ対応する。この回転量θは、アドレス変換回路５０に入力される。
【００２４】
アドレス変換回路５０は、入力された回転量θに基づき、次式に示す“−θ”の回転を実行する座標変換関数を用いてバッファメモリ４２の読み出しアドレスを論理変換する。
【００２５】
【数１】
2007019609.tif 000003
【００２６】
ここで、ｘ，ｙは変換前の座標、Ｘ，Ｙは変換後の座標であり、ｉｎｔ（Ａ）は、Ａの値の小数点以下を切り捨てて整数化することを意味する。ＣＣＤイメージセンサ３９の位置ずれなどによって回転量θだけ傾いた画像データは、ＤＳＰ４４によって読み出される際に、アドレス変換回路５０によって座標が変換され、補正される。
【００２７】
なお、変位量算出回路４９は、回転量θの算出が完了した際には、回転量θとともに固有パターン（例えば、０ｘ５５ａａ）をアドレス変換回路５０に入力し、回転量θの算出が未完了の場合には、固定値（例えば、０）をアドレス変換回路５０に入力する。この固有パターンおよび固定値は、変位量算出回路４９の動作状態を知らせる情報としてアドレス変換回路５０により使用され、アドレス変換回路５０の誤動作が防止される。アドレス変換回路５０は、固有パターンを受信したときのみバッファメモリ４２のアドレス変換を実行する。
【００２８】
また、変位量算出回路４９は、算出処理が再度実施されるまで算出した回転量θを保持するとともにアドレス変換回路５０に回転量θを供給し続け、アドレス変換回路５０は、バッファメモリ４２からの読み出しアドレスを変換し続ける。この回転量θの保持は、保持動作に電源が不要な不揮発性メモリによって行われることが好ましい。
【００２９】
次に、デジタルカメラ１０の作用について説明する。撮影モードで撮影を行い、撮影された画像を再生モードで観察すると、カメラ本体１１の姿勢が正確に水平状態になっているにも係わらず、画像に傾きが生じることがある。これは、ＣＣＤイメージセンサ３９の実装時の位置ずれや、ＣＣＤイメージセンサ３９内のＣＣＤチップの位置ずれ、ＣＣＤイメージセンサ３９が実装された回路基板の位置ずれなどに起因する。
【００３０】
このような画像の傾きを改善したい場合には、モード切り替えスイッチ１６を操作してデジタルカメラ１０を補正モードに設定し、補正用治具２０を、前述のように正確にカメラ本体１１に取り付けるとともに、光源によって適度な明るさが確保された状態で、補正実施ボタン１８を押下すればよい。
【００３１】
補正実施ボタン１８が押下されると、補正用治具２０の十字部２１が、光学系３２を介してＣＣＤイメージセンサ３９によって撮像される。ＣＣＤイメージセンサ３９から出力された撮像信号は、Ａ／Ｄコンバータ４１によってデジタルの画像データに変換され、バッファメモリ４２に記録される。この画像データは、ＤＳＰ４４によって所定の画像処理が施された後、変位量算出回路４９によって回転量θが算出される。
【００３２】
この回転量θは、補正データとしてアドレス変換回路５０に入力され、アドレス変換回路５０は、回転量θに基づき、前述の式に従ってバッファメモリ４２の読み出しアドレスを変換する。このアドレス変換は、再度補正処理が実施されるまで実行され続け、撮影モードにおける撮影処理の際に、バッファメモリ４２の読み出しアドレスを変更する。これにより、撮影モードにおいて得られる画像データは、常に一定の傾き補正がなされ、撮影者が意図した向きの画像が得られる。
【００３３】
上記実施形態では、アドレス変換回路５０によるバッファメモリ４２のアドレス変換として、読み出しアドレスを論理変換するようにしているが、本発明はこれに限定されず、Ａ／Ｄコンバータ４１から出力される画像データをバッファメモリ４２に書き込む際の書き込みアドレスを論理変換するようにしてもよく、この場合も上記と同一の効果が得られる。
【００３４】
また、上記実施形態では、補正モード時の撮像対象の形状を十字状としているが、本発明はこれに限定されず、例えば直線状など、適宜の形状としてよい。また、あるパターンが記された板（例えば、黒の十字パターンが記された白地の板）などを撮像対象としてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、バッファメモリ４２のアドレス変換を行うための補正データとしての回転量θを、変位量算出回路４９自身が保持するようにしているが、本発明はこれに限定されず、回転量θを別に設けたメモリに保持させるようにしてもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、補正モードにおいて補正処理を実施させるための外部トリガとして補正実施ボタン１８を設けているが、本発明はこれに限定されず、シャッタボタン１４が補正実施ボタン１８を兼ねるようにしてもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、回転量θを内部処理にだけ使用しているが、回転量θの値を、ＬＣＤ１９上に表示させるようにしてもよく、さらに、回転量θが所定値より大きい場合にＬＣＤ１９上に警告メッセージを表示させるようにしてもよい。これにより、ユーザは、機械的な要因などによってＣＣＤイメージセンサ３９に位置ずれが生じたことを簡単に認識することができる。
【００３８】
また、上記実施形態では、ＣＣＤイメージセンサ３９の位置ずれに伴う画像の変位量として回転量θ（回転変位量）のみを検出するようにしているが、回転変位量だけでなく、水平および垂直方向への並進変位量を変位量算出回路４９に算出させ、この並進変位量を加味したアドレス変換をアドレス変換回路５０に実行させるようにしてもよい。この水平および垂直方向のＣＣＤイメージセンサ３９の位置ずれ量と撮像される画像の変位量との関係は撮影距離に依存するため、この場合には、撮影距離およびズーム倍率（画角）に応じた補正データ（アドレス変換データ）を作成しておく必要がある。
【００３９】
さらに、上記実施形態では、固体撮像素子としてＣＣＤイメージセンサ３９を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、ＣＭＯＳイメージセンサなどの他の固体撮像素子を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】デジタルカメラおよび補正用治具を示す外観斜視図である。
【図２】デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】補正用治具の十字部の撮像画像の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  デジタルカメラ
１１  カメラ本体
１４  シャッタボタン
１６  モード切り替えスイッチ
１８  補正実施ボタン
２０  補正用治具
２１  十字部
２２  固定部材
３０  ＣＰＵ
３２  光学系
３９  ＣＣＤイメージセンサ
４１  Ａ／Ｄコンバータ
４２  バッファメモリ
４６  圧縮伸長処理回路
４８  メモリカード
４９  変位量算出回路
５０  アドレス変換回路
【図１】
2007019609.tif 000004
【図２】
2007019609.tif 000005
【図３】
2007019609.tif 000006