JPH0927926A - 撮像装置及びその光軸ズレ補正方法 - Google Patents

撮像装置及びその光軸ズレ補正方法

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JPH0927926A
JPH0927926A JP7199146A JP19914695A JPH0927926A JP H0927926 A JPH0927926 A JP H0927926A JP 7199146 A JP7199146 A JP 7199146A JP 19914695 A JP19914695 A JP 19914695A JP H0927926 A JPH0927926 A JP H0927926A
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JP
Japan
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optical axis
axis shift
image pickup
image
lens
Prior art date
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Application number
JP7199146A
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English (en)
Inventor
Hideo Honda
英夫 本多
Yasutaka Ito
康敬 伊藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH0927926A publication Critical patent/JPH0927926A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮像装置におけるレンズシステムのメカ的精
度のバラツキにかかわらず、容易に光軸ズレを補正す
る。 【構成】 メモリー5にはレンズ1とCCDイメージャ
ー2との光軸ズレ量が計測され記憶されている。マイク
ロプロセッサー6はメモリー5から光軸ズレ量を読み出
す。そして、CCDイメージャーコントローラー7を制
御して、CCDイメージャー2から切り出す有効画面の
中心と光軸とが一致するように、切り出し位置をずらす
ことによって光軸ズレを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ビデオカメ
ラ等のような光軸ズレの許されない高品質なレンズを必
要とする撮像装置に関し、より詳細には光軸ズレを電子
的に補正する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、前述したような撮像装置のレンズ
システムとしては、例えば図5及び図6に示すものがあ
る。図5及び図6は光軸ズレのない理想的なレンズシス
テムであって、図5はズームによるワイド端における状
態、図6はテレ端における状態を示す。
【0003】これらの図に示すように、光軸ズレのない
レンズシステムにおいては、ズームレンズ12を移動さ
せても、被写体であるチャート11の中心Aの像は常に
CCDイメージャー13の中心Bに結像される。つま
り、ズーム動作にしたがって画像の中心がずれることは
ない。
【0004】しかし、実際にはメカ的なバラツキによ
り、レンズの光軸15と画像を取り込むためのCCDイ
メージャー13の中心Bとの間に光軸ズレが存在するシ
ステムが一般的である。図8及び図9は垂直方向に光軸
ズレが存在するレンズシステムであって、図8はズーム
によるワイド端における状態、図9はテレ端における状
態を示す。
【0005】図8はワイド端において、チャート11の
中心AがCCDイメージャー13の中心Bに一致するよ
うに撮像装置を設定した状態である。この図において、
ズームレンズ12とチャート11との間の距離をL1、
ワイド端における焦点距離をFw、チャート11の中心
Aとズームレンズ12の中心とCCDイメージャー13
の中心Bを通る直線が光軸15となす角をθw、垂直方
向の光軸ズレをYとすると、その関係は以下の式[1]
のようになる。 Y=Fw・tanθw …[1]
【0006】次に、この状態からズーミングを行なって
テレ端にすると図9の状態になる。ここで、ズームレン
ズ12とチャート11との間の距離をL2、テレ端にお
ける焦点距離をFt、チャート11の中心Aとズームレ
ンズ12の中心とCCDイメージャー13の中心Bを通
る直線が光軸15となす角をθt、光軸15とCCDイ
メージャー13上の画像の中心のズレをY’とすると、
その関係は以下の式[2]のようになる。 Y’=Ft・tanθt …[2]
【0007】また、テレ端とワイド端のズーム比をZと
すると、 Ft=Fw・Z …[3] の関係があるから、 Y’=Ft・tanθt=Fw・Z・tanθt …[4] となる。
【0008】通常、L1 ,L2は非常に大きいので、 tanθw≒tanθt …[5] である。
【0009】よって、Y’=Z・Y …[6] となり、テレ端とワイド端とで、CCDイメージャー1
3の中心Bに対して、 Y’−Y=Y(Z−1) …[7] だけズレが生じる。
【0010】以上垂直方向に光軸ズレYが存在するレン
ズシステムについて説明したが、水平方向に光軸ズレX
が存在する場合には、同様に、 X’−X=X(Z−1) …[8] だけズレが生じる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、レン
ズシステムに光軸ズレが存在すると、ズーミングを行な
った時に被写体の位置がズレ生じるため、産業用等の高
い位置精度が要求される用途には不適当であった。例え
ば、監視カメラにおいて、カメラを固定してワイド端で
被写体の中心が画面の中心に来るように調整しても、拡
大しようとしてテレ端にすると画面の中心にあるはずの
目標が画面上になくなってしまうという問題が起きてし
まう。
【0012】このため、従来は光軸ズレをなくすように
高いメカ的精度を実現することが必要であった。本発明
はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、レ
ンズシステムのメカ的精度のバラツキにかかわらず、容
易に光軸ズレを補正できる撮像装置及びその光軸ズレ補
正方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、本発明に係る撮像装置は、レンズと撮像素子との
間の光軸ズレ量を記憶する第1の手段と、第1の手段か
ら読み出した光軸ズレ量に応じて画像を電子的に移動さ
せる手段とを具備することを特徴とするものである。こ
こで、第2の手段は、撮像素子あるいは画像記憶手段か
ら画像を切り出す位置を可変に構成することにより実現
される。
【0014】また、本発明に係る撮像装置の光軸補正方
法は、レンズと撮像素子との間の光軸ズレ量を計測し、
この光軸ズレ量に応じて画像を電子的に移動させること
により、光軸ズレを補正することを特徴とするものであ
る。ここで、レンズと撮像素子との間の光軸ズレ量の計
測は、例えばズームレンズをワイド端からテレ端に移動
させ、その際の被写体中心の移動量とズーム比とに基づ
いて光軸ズレ量を算出することにより行なう。
【0015】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面を参照しながら詳細に説明する。 (第1の実施形態)図1は本発明に係る撮像装置の第1
の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、
撮像装置の有効画面よりもサイズの大きいCCDイメー
ジャーを用い、このCCDイメージャーから有効画面を
切り出す位置を光軸ズレ量に応じて調整することにより
光軸ズレを補正するものである。
【0016】図1に示すように、本実施形態は、レンズ
1と、レンズ1を透過した被写体の像を電気信号に変換
すにCCDイメージャー2と、CCDイメージャー2の
出力をデジタル化するA/Dコンバーター3と、A/D
コンバーター3の出力に対して所定の信号処理を施す信
号処理ブロック4とを備えている。
【0017】また、本実施形態は、この撮像装置の光軸
ズレ量を記憶するメモリー5と、メモリー5の出力を基
に後述するCCDイメージャーコントローラー7に指令
信号を送るマイクロプロセッサー6と、マイクロプロセ
ッサー6から送られて来る指令信号にしたがってCCD
イメージャー2から切り出す有効画面の位置を制御する
CCDイメージャーコントローラー7とを備えている。
【0018】ここで、CCDイメージャー2は撮像装置
の有効画面よりも大きなサイズを持っており、CCDイ
メージャーコントローラー7の制御により有効画面を切
り出す位置が変化できるように構成されている。また、
メモリー5はEEPROM等の電気的に書換え可能な記
憶素子である。
【0019】図2は本発明に係る撮像装置の実施形態に
おいて、光軸ズレ量を計測してメモリー5に記憶する手
順を示すフローチャートである。また、図3は光軸ズレ
量の計測原理を説明するための図である。
【0020】まず、撮像装置のズームレンズをワイド端
にする(図2のステップS1)。この時、光軸ズレが存
在するとチャートの中心と画像の中心が一致しないの
で、チャートの中心が画像の中心に来るように撮像装置
の位置を水平方向及び垂直方向に微調整する(S2)。
【0021】次に、その状態からZ倍のズーミングを行
なってテレ端にする(S3)。この時、図3に示すよう
に、ワイド端で画像の中心に位置していたチャートの中
心は、水平方向にx、垂直方向にy移動して光軸の中心
から水平方向にX’、垂直方向にY’ずれた位置
(X’,Y’)に位置している。この時の(x,y)を
計測する。計測方法としては、例えば水平方向の移動量
xは所定周波数のクロック信号を単位としてカウント
し、垂直方向は画像のライン数を単位としてカウントす
る方法を用いる。
【0022】このとき、図3に示すように、 x=X’−X …[9] y=Y’−Y …[10] である。
【0023】この式と、図8及び図9を参照しながら説
明した式[7]、[8]とから、光軸ズレ量(X,Y)
は以下の式[11]、[12]のようになる。 X=x/(Z−1) …[11] Y=y/(Z−1) …[12]
【0024】そこで、この関係式を用いて光軸ズレ量を
算出する(S5)。そして、この結果をメモリー5に記
憶する(S6)。ここで、光軸ズレ量の算出処理は撮像
装置が内蔵するマイクロプロセッサー6によって算出し
記憶しても、外部で算出してその結果のみをメモリー5
に記憶してもよい。
【0025】次に、このようにして得られた光軸ズレ量
を基に光軸ズレを補正する方法について、図1と図4を
参照しながら説明する。マイクロプロセッサー6はメモ
リー5から光軸ズレ量(X,Y)を読み出す。そして、
CCDイメージャーコントローラー7を制御して、CC
Dイメージャー2から切り出す有効画面14の中心Cと
光軸15とが一致するように、切り出し位置をずらすこ
とによって光軸ズレ分(X,Y)を補正する。これによ
って等価的に光軸ズレのない撮像装置を実現している。
【0026】(第2の実施形態)図5は本発明に係る撮
像装置の第2の実施形態を示すブロック図である。ここ
で、図1と対応する部分は同一の番号が付してある。本
実施例では、画像メモリー7を用いて画像を拡大し、有
効画面をCCDイメージャー2の出力画像より小さくし
て補正を行なう。
【0027】図5に示すように、本実施形態は、レンズ
1と、レンズ1を透過した被写体の像を電気信号に変換
すにCCDイメージャー2と、CCDイメージャー2の
出力をデジタル化するA/Dコンバーター3と、A/D
コンバーター3の出力に対して所定の信号処理を施す信
号処理ブロック4と、信号処理ブロック4の出力映像信
号を記憶する画像メモリー8とを備えている。
【0028】また、本実施形態は、この撮像装置の光軸
ズレを記憶するメモリー5と、メモリー5の出力を基に
後述するメモリーコントローラー9に指令信号を送るマ
イクロプロセッサー6と、マイクロプロセッサー6から
送られて来る指令信号にしたがって画像メモリー8へ書
き込み/読み出し信号を供給するメモリーコントローラ
ー9とを備えている。
【0029】ここで、メモリー5には図2に示した手順
により撮像装置の光軸ズレ量が計測され、記憶されてい
る。また、メモリーコントローラー9はCCDイメージ
ャー2のサイズに対応する映像信号を書き込み、その書
き込まれた画像の一部を有効画面として切出し、かつ拡
大して読み出す。そして、有効画面を切り出す位置を、
メモリー5から読み出した光軸ズレ量に応じてずらすこ
とにより、等価的に光軸ズレのない撮像装置を実現して
いる。つまり、第1の実施形態がCCDイメージャーか
ら切り出す位置をずらして光軸ズレを補正しているのに
対し、第2の実施形態は画像メモリーから切り出す位置
をずらして光軸ズレを補正している。
【0030】なお、第1あるいは第2の実施形態におい
て、メモリー5から読み出した光軸ズレ量を基にCCD
イメージャーコントローラ7あるいはメモリーコントロ
ーラー9の制御を行なう手段として、マイクロプロセッ
サーに代えてハードにて実現してもよい。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撮像装置内のレンズシステムにメカ的精度のバラツキに
より光軸ズレがあったとしても、そのバラツキに左右さ
れることなく、等価的に光軸ズレのないレンズシステム
を容易に実現することができる。このため、従来のよう
に高いメカ的精度でレンズシステムを製造する必要がな
くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る撮像装置の第1の実施形態を示す
ブロック図である。
【図2】本発明の実施形態において光軸ズレ量を計測し
てメモリーに記憶する手順を示すフローチャートであ
る。
【図3】光軸ズレ量の計測原理を説明するための図であ
る。
【図4】光軸補正方法を説明するための図である。
【図5】本発明に係る撮像装置の第2の実施形態を示す
ブロック図である。
【図6】光軸ズレのない理想的なレンズシステムのワイ
ド端における状態を示す図である。
【図7】光軸ズレのない理想的なレンズシステムのテレ
端における状態を示す図である。
【図8】光軸ズレを有するレンズシステムのワイド端に
おける状態を示す図である。
【図9】光軸ズレを有するレンズシステムのテレ端にお
ける状態を示す図である。
【符号の説明】
1…レンズ、2…CCDイメージャー、5…メモリー、
6…マイクロプロセッサー、7…CCDイメージャーコ
ントローラー、8…画像メモリー、9…メモリーコント
ローラー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レンズと撮像素子との間の光軸ズレ量を
    記憶する第1の手段と、 該第1の手段から読み出した光軸ズレ量に応じて画像を
    電子的に移動させる第2の手段とを具備することを特徴
    とする撮像装置。
  2. 【請求項2】 第2の手段は撮像素子又は画像記憶手段
    から画像を切り出す位置を可変に構成したものである請
    求項1記載の撮像装置。
  3. 【請求項3】 レンズと撮像素子との間の光軸ズレ量を
    計測し、該光軸ズレ量に応じて画像を電子的に移動させ
    ることにより、光軸ズレを補正することを特徴とする撮
    像装置の光軸ズレ補正方法。
  4. 【請求項4】 ズームレンズをワイド端からテレ端に移
    動させ、その際の被写体中心の移動量とズーム比とに基
    づいて光軸ズレ量を計測する請求項3記載の撮像装置の
    光軸ズレ補正方法。
JP7199146A 1995-07-12 1995-07-12 撮像装置及びその光軸ズレ補正方法 Pending JPH0927926A (ja)

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Effective date: 20040330