(57)【要約】【課題】ＣＭＯＳイメージセンサに歪んだ画像が投影された場合においても、歪みのない画像データを出力することが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】アドレス制御回路１０は、外部からのクロック入力に基づいてアドレス（ｘ、ｙ）を出力する。アドレス補正回路１１は、アドレス（ｘ，ｙ）を入力しアドレス対応テーブルを参照してレンズの歪曲による影響を補正したアドレス（ｘ´，ｙ´）を出力する。垂直走査回路１３及び水平走査回路１４は、アドレス（ｘ´，ｙ´）に基づいてＣＭＯＳイメージセンサ１５内の受光素子から電圧を取得し、増幅器１６で増幅した値にＡ／Ｄ変換器１７でデジタルデータへと変換し、画像データとして出力する。ＣＭＯＳイメージセンサ１５から読み取る際に歪みの補正を行うため、撮像装置１からは歪み補正後の画像データが出力される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面に受光素子が配列され、光学レンズにより結像された被写体の像を撮像するＣＭＯＳイメージセンサと、
前記ＣＭＯＳイメージセンサ内の一の受光素子を選択的に指定するアドレスを発生するアドレス発生手段と、
前記アドレス発生手段で発生されたアドレスを前記光学レンズのレンズ歪率に基づいて補正するアドレス補正手段と、
前記アドレス補正手段で補正されたアドレスに基づいて前記ＣＭＯＳイメージセンサを駆動し当該アドレスに対応する受光素子の検知結果を取得する検知結果取得手段と、
前記検知結果取得手段で取得した検知結果を画像データとして出力する画像データ出力手段と
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記アドレス補正手段は、前記アドレス発生手段によって発生されるアドレスと前記レンズ歪率に基づく補正後のアドレスとの対応関係を示すアドレス対応テーブルを保持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】
前記アドレス対応テーブルを書き換えるテーブル書き換え手段をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記アドレス補正手段は、複数のレンズ歪率のそれぞれに対応して、前記アドレス発生手段によって発生されるアドレスと当該レンズ歪率に基づく補正後のアドレスとの対応関係を示すアドレス対応テーブルを複数保持し、前記アドレス発生手段で発生されたアドレスを、前記光学レンズのレンズ歪率に対応したアドレス対応テーブルを選択参照して補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広角レンズや魚眼レンズなどによる画像の歪みを補正する、ＣＭＯＳイメージセンサを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置においては、撮像面に受光素子が行列状に配置されたＣＭＯＳイメージセンサを備えたものが知られている。図４は従来の撮像装置の構成を示す構成図であり、ＣＭＯＳイメージセンサ１５とその周辺回路により構成される。
【０００３】
図４において、アドレス制御回路１０によりＣＭＯＳイメージセンサ１５内の受光素子のアドレスが指定されると、垂直走査回路１３及び水平走査回路１４により当該受光素子がドライブされ、これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ内の各受光素子がスキャンされる。このとき、ドライブされた受光素子の電荷量に応じた電圧がアナログ信号として水平走査回路１４から出力される。
【０００４】
水平走査回路１４から出力されたアナログ信号は増幅器１６で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１７でデジタルデータへと変換されて画像データとして出力される。なお、ＣＭＯＳイメージセンサ１５内のスキャンは、最初に行列状に配置された受光素子の１行目を水平方向にスキャンし、続いて垂直方向に１つ移動して２行目を水平方向にスキャンし、次いで３行目、４行目、・・・というようにラスタ方向へのスキャンが行われる。
なお、本出願に関する従来技術の参考文献として、特許文献１〜６が知られている。
【特許文献１】特開平１１−１９６３１３号公報
【特許文献２】特開２００３−１６３８４２号公報
【特許文献３】特開２００４−３６３８５７号公報
【特許文献４】特許第２６５８６４２号公報
【特許文献５】特許第３０８４８６６号公報
【特許文献６】特許第３４５１６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の撮像装置においては、ＣＭＯＳイメージセンサ上に投影される画像をそのままスキャンするため、広角レンズや魚眼レンズなどにより撮影された樽型歪みを持つ画像がＣＭＯＳイメージセンサ上に投影されると、撮像装置からは歪んだ画像データが出力されるという課題があった。
【０００６】
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、レンズの光学的特性に起因してＣＭＯＳイメージセンサに歪んだ画像が投影された場合においても、歪みのない画像データを出力することが可能な撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、撮像面に受光素子が配列され、光学レンズにより結像された被写体の像を撮像するＣＭＯＳイメージセンサと、前記ＣＭＯＳイメージセンサ内の一の受光素子を選択的に指定するアドレスを発生するアドレス発生手段と、前記アドレス発生手段で発生されたアドレスを前記光学レンズのレンズ歪率に基づいて補正するアドレス補正手段と、前記アドレス補正手段で補正されたアドレスに基づいて前記ＣＭＯＳイメージセンサを駆動し当該アドレスに対応する受光素子の検知結果を取得する検知結果取得手段と、前記検知結果取得手段で取得した検知結果を画像データとして出力する画像データ出力手段とを具備することを特徴とする撮像装置である。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記アドレス補正手段は、前記アドレス発生手段によって発生されるアドレスと前記レンズ歪率に基づく補正後のアドレスとの対応関係を示すアドレス対応テーブルを保持することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記アドレス対応テーブルを書き換えるテーブル書き換え手段をさらに具備することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記アドレス補正手段は、複数のレンズ歪率のそれぞれに対応して、前記アドレス発生手段によって発生されるアドレスと当該レンズ歪率に基づく補正後のアドレスとの対応関係を示すアドレス対応テーブルを複数保持し、前記アドレス発生手段で発生されたアドレスを、前記光学レンズのレンズ歪率に対応したアドレス対応テーブルを選択参照して補正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、撮像装置でＣＭＯＳイメージセンサから画像データを取得する際にレンズの歪曲に起因する歪みを補正することができる。
【００１２】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、アドレス対応テーブルを参照することでアドレスの補正を行うことが可能であるため、複雑な処理を行うことなく歪みの補正を行うことができる。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、アドレスの補正に用いるアドレス対応テーブルを書き換えることが可能であるため、レンズ歪率の異なる様々なレンズに対応することができる。
【００１４】
さらに、請求項４に記載の発明によれば、複数のレンズ歪率に対応して、アドレスの補正に用いるアドレス対応テーブルを複数保持するため、使用するレンズに合わせて適切なアドレス対応テーブルを選択して補正に用いることが可能である。したがって、レンズ歪率の異なる様々なレンズに対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示す構成図である。図１において、アドレス制御回路１０（アドレス発生手段）は、外部からのクロック入力に基づいてアドレス（ｘ、ｙ）を出力するものである。
【００１６】
アドレス補正回路１１（アドレス補正手段）は、アドレス制御回路１０からアドレス（ｘ，ｙ）を入力し、歪み補正後のアドレス（ｘ´，ｙ´）へと変換する回路であり、補正前のアドレス（ｘ，ｙ）と補正後のアドレス（ｘ´，ｙ´）との対応関係を示すアドレス対応テーブルをフラッシュＲＯＭ等の書き換え可能なメモリに記憶する。
【００１７】
テーブル書き換え回路１２（テーブル書き換え手段）は、パソコン等の外部装置からデータを入力し、アドレス補正回路１１内のメモリで記憶するアドレス対応テーブルの内容を書き換える回路である。垂直走査回路１３は、アドレス補正回路１１から出力されるアドレスｙ´を入力し、ＣＭＯＳイメージセンサ１５の垂直方向を走査する回路である。
【００１８】
水平走査回路１４は、アドレス補正回路１１から出力されるアドレスｘ´を入力し、ＣＭＯＳイメージセンサ１５の水平方向を走査する回路である。また、水平走査回路１４は、アドレス（ｘ´，ｙ´）により選択されるＣＭＯＳイメージセンサ１５内の受光素子から電圧を取得し（検知結果取得手段）、アナログ信号として増幅器１６へと出力するものである。
【００１９】
ＣＭＯＳイメージセンサ１５は、撮像面に受光素子が行列状に配置され、光学レンズ（図示せず）により結像された被写体の像を撮像するものである。ＣＭＯＳイメージセンサ１５は、図１の一点鎖線Aで囲んだＲ（赤），Ｇ（緑），Ｇ（緑），Ｂ（青）の４つのＣＭＯＳ素子で１画素を構成しており、アドレス補正回路１１によるアドレスの補正は上記４つのＣＭＯＳ素子（１画素）の単位で行う。なお、ＣＭＯＳイメージセンサ１５を３つのＣＭＯＳイメージセンサで構成し、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色を別々に撮像する場合は、アドレス補正回路１１によるアドレスの補正を１つのＣＭＯＳ素子の単位で行う。
【００２０】
増幅器１６は、水平走査回路１４から入力したアナログ信号を増幅して出力するものである。Ａ／Ｄ変換器１７は、増幅器１６で増幅されたアナログ信号をデジタルデータへと変換し、画像データとして出力するものである（画像データ出力手段）。ここで出力される画像データは歪みが補正されたデータである。
【００２１】
続いて、図２を参照して歪み補正の原理について説明する。
アドレス制御回路１０から出力されるアドレスは、レンズの歪曲による影響がない場合の、本来正しい画像データ位置に相当するアドレスであるが、レンズの歪曲が存在すると、本来そのアドレスの位置に来るべき画像データは、ＣＭＯＳイメージセンサ１５上では当該アドレスから外れた位置（樽型歪みの場合は、中心よりも遠い位置）に存在する。
【００２２】
具体的には、図２に示すように、正しいアドレス（レンズの歪曲が存在しない場合のアドレス）が図２（ｂ）の（Ｒｔｘ，Ｒｔｙ）である画像データは、レンズの歪曲の影響を受けることにより、ＣＭＯＳイメージセンサ１５上では中心（０，０）から遠い位置である（Ｒｄｘ，Ｒｄｙ）に位置することになる。
【００２３】
そこで、アドレス制御回路１０から（Ｒｔｘ，Ｒｔｙ）のアドレスが出力された場合には、アドレス補正回路１１で（Ｒｄｘ，Ｒｄｙ）にアドレスを変換した上でＣＭＯＳイメージセンサ１５から画像データを取得し、その取得した画像データをアドレス（Ｒｔｘ，Ｒｔｙ）の画像データとしてＡ／Ｄ変換器１７から出力することにより、歪みを補正する。
【００２４】
ここで、補正前のアドレス（Ｒｔｘ，Ｒｔｙ）と補正後のアドレス（Ｒｄｘ，Ｒｄｙ）との関係はレンズ歪率をｋとして（１）、（２）式で表される。
Ｒｔｘ＝Ｒｄｘ（１＋ｋ・（Ｒｄｘ・Ｒｄｘ＋Ｒｄｙ・Ｒｄｙ））  ・・・  （１）
Ｒｔｙ＝Ｒｄｙ（１＋ｋ・（Ｒｄｘ・Ｒｄｘ＋Ｒｄｙ・Ｒｄｙ））  ・・・  （２）
【００２５】
（１）、（２）式から分かるとおり、補正後のアドレス（Ｒｄｘ，Ｒｄｙ）から補正前のアドレス（Ｒｔｘ，Ｒｔｙ）を求めることは容易であるが、逆に補正前のアドレス（Ｒｔｘ，Ｒｔｙ）から補正後のアドレス（Ｒｄｘ，Ｒｄｙ）を求めるには複雑な演算処理を必要とする。
【００２６】
したがって、本実施形態においては、予めレンズ歪率ｋに対応した（Ｒｔｘ，Ｒｔｙ）と（Ｒｄｘ，Ｒｄｙ）との対応関係を示したアドレス対応テーブルをパソコン等の外部装置で作成し、作成したアドレス対応テーブルをアドレス補正回路１１内のメモリに記憶する。
【００２７】
アドレス補正回路１１は、アドレス制御回路１０からアドレス（Ｒｔｘ，Ｒｔｙ）を入力すると上記アドレス対応テーブルを参照してアドレス（Ｒｄｘ，Ｒｄｙ）に変換し出力する。このため、本実施形態の撮像装置を用いると、アドレス補正回路１１で複雑な演算処理を行うことなくアドレスの補正を行うことが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態の撮像装置は、テーブル書き換え回路１２によりアドレス対応テーブルを書き換えることが可能であるため、使用するレンズのレンズ歪率ｋに応じて適切なアドレス対応テーブルを適用することが可能であり、どのようなレンズにも対応できる。
【００２９】
以上述べたように、本実施形態の撮像装置は、ＣＭＯＳイメージセンサから画像データを取り出す時点で歪み補正を行うため、撮像装置からは歪みが補正された画像データが出力される。したがって、撮像装置から出力される画像データを使用する装置の側で歪みを補正する必要がない。具体的には、例えば撮像装置を有するビデオカメラに置いて、撮像装置から出力される画像データをＶＲＡＭ(Video Random Access Memory)に格納する時や、ＶＲＡＭに格納した画像データを読み出し再生する時に歪みを補正する必要がない。
【００３０】
次に、図１に示した撮像装置１をズームレンズ付きカメラと組み合わせて使用する形態について説明する。図３がズームレンズ付きカメラの構成を示す構成図である。
図３において、ズームレンズ２は、焦点距離を変更することが可能なレンズであり、焦点距離に応じてレンズ歪率が変化する光学特性を有している。一般的に、レンズ歪率は焦点距離の関数として表され、焦点距離からレンズ歪率を求めることが可能である。
【００３１】
テーブル切り替え制御部３は、ズームレンズ２から焦点距離の情報を入力し、当該焦点距離に対応したレンズ歪率を取得するものである。また、テーブル切り替え制御部３は、予め複数のレンズ歪率に対応したアドレス対応テーブルを保持し、撮像装置１内のテーブル書き換え回路１２を介してアドレス補正回路１１内のアドレス対応テーブルを書き換えるものである。
【００３２】
このように、カメラから取得した焦点距離情報に基づいてアドレス対応テーブルを書き換えることで、ズームの倍率を変更して焦点距離が変わっても撮像装置１から歪みのない画像データを出力することができる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、複数のレンズ歪率ｋに対応したアドレス対応テーブルを予めアドレス補正回路１１内のメモリに保存し、使用するレンズのレンズ歪率に合わせて補正に用いるアドレス対応テーブルを撮像装置内部で選択して切り替えるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、広角レンズや魚眼レンズなどによる画像の歪みを補正する、ＣＭＯＳイメージセンサを備えた撮像装置に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示す構成図である。
【図２】レンズの歪曲による歪み補正を説明する図である。
【図３】ズームレンズ付きカメラの構成を示す構成図である。
【図４】従来の撮像装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…撮像装置、２…ズームレンズ、３…テーブル切り替え制御部、１０…アドレス制御回路（アドレス発生手段）、１１…アドレス補正回路（アドレス補正手段）、１２…テーブル書き換え回路（テーブル書き換え手段）、１３…垂直走査回路、１４…水平走査回路、１５…ＣＭＯＳイメージセンサ、１６…増幅器、１７…Ａ／Ｄ変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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