镜头装置、图像捕获装置、及用于校正图像质量的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了镜头装置、图像捕获装置及用于校正图像质量的方法。该图像捕获装置上以可拆卸方式安装有镜头装置，并包括图像捕获器件、图像信号处理器、通信单元和控制单元。图像捕获器件产生图像信号，所述图像信号是通过对经过图像捕获装置的镜头形成图像的目标光进行光电转换而获得的。图像信号处理器对图像捕获器件以光电方式转换所得的图像信号执行图像处理。通信单元与镜头装置执行通信。控制单元设置成：对通过通信单元接收用于横向色差的校正信息和／或用于边缘处光衰减的校正信息执行控制。图像信号处理器使用通过通信单元接收到的用于横向色差的校正信息和／或用于边缘处光衰减的校正信息，来对镜头的像差造成的图像恶化进行校正。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用于摄像机等的图像捕获装置、安装到这样的图像捕获 装置上的镜头装置、以及用于校正图像质量的方法。
技术介绍
通常，光学镜头可能造成称为像差的现象，在形成图像时像差会造成 不良的色调部分、离焦以及图像畸变。例如， 一种己知像差是横向色差 (放大率色差)，它会造成对象图像的边界区域模糊。造成横向色差是因为在形成图像时，经过镜头的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)光线在 垂直于光轴的方向上聚焦位置取决于波长而不同。图1图示了图像形成示 意图，其中，经过镜头的R、 G、 B光线在垂直于光轴的方向上聚焦位置 不同。偏移程度根据镜头特性以及使用该镜头的图像捕获装置的变焦位 置、聚焦位置和光圈状况而改变。图2示出了表示聚焦位置偏移量与变焦 设置之间关系的一种示例。在图2中，纵轴表示聚焦位置的偏移量，横轴表示变焦位置(视角从 广角到摄远)。在图2中，以G的聚焦位置作为标准。R和B的偏移量表 示为参照G的相对形式。特别是，用于拍摄电视节目的摄像机需要减小横 向色差，因为像差会表现为不同的重合误差。例如，在较宽的波长范围内表现出稳定光学性能而没有焦距差异的透 镜材料(例如荧石(fluorite))可以用来减小横向色差。另一方面，也可 以期望利用由不同折射率材料的透镜进行组合来减小色差。但是，荧石价 格昂贵。如果使用荧石，则可能造成生产成本增加。类似地，在组合多个 透镜的情况下，同样会增加制造成本。因此，己经开发了一种技术，通过 对图像捕获装置所捕获的数字图像数据执行图像信号处理来对横向色差进 行校正。除了色差以外，还已知光在边缘处衰减(falloff)的现象，该现象造成由镜头特性导致的图像恶化。边缘处衰减是这样的现象屏幕边缘 处的光量与屏幕中心处相比减小了。通过镜筒阻挡部分周边光线可以造成 这种现象。光衰减的程度大体上取决于使用该镜头的图像捕获装置的变焦设置以及聚焦状况和光圈状况。图3A和图3B是分别示出正常状态或广角 状态下镜头中心对周边的光强度比率示例的示意图。在图3A和图3B中， 光强度(％)绘制于纵轴，从中心到角落的位置图示于横轴。在每个图中 示出了两条曲线。下方的曲线是将光圈位置设置到全孔径时获得的，上方 的曲线是将光圈缩窄时获得的。图3A是将变焦情况设置在广角状况时，屏幕中心对屏幕角落的光强 度比率的示意图。图3B是将变焦情况设置在正常状况时，屏幕中心对屏 幕角落的光强度比率的示意图。图3A和图3B共同的现象是，光圈开启程 度越大，屏幕周边(角落)的光强度与屏幕中心相比下降越多。另外，如 图3A和图3B所示，光强度的减小情况也随着变焦位置的状态而改变。通 过增大镜头直径可以防止边缘处的光衰减。或者，类似于对横向色差的校 正，可以通过对拍摄所得的数字数据执行图像信号处理来校正光衰减。日本未审查专利申请公开No. 2000-3437 (JP2000-3437A)公开了对图 像质量下降进行的校正，该图像质量下降由数码相机获得的数字图像数据 有关的镜头像差导致的。
技术实现思路
摄像机(具体地说，用于拍摄电视节目的摄像机等)通常使用可互换 镜头。但是，如果对横向色差进行校正和对边缘处的光衰减进行校正，图 像捕获装置(例如使用可互换镜头的摄像机)可能需要为每种镜头型号准 备校正数据。另外，由于要捕捉运动图像，所以应当实时地执行校正。但 是，尚未针对使用这种可互换镜头的摄像机开发出实时校正技术。期望在图像捕获装置中实时地对由镜头像差导致的图像恶化进行校 正，所述图像捕获装置包括以可拆卸方式安装的镜头(例如可互换镜 头)。根据本专利技术的一种实施例，提供了一种图像捕获装置，其上以可拆卸 方式安装有镜头装置。在对镜头的像差进行校正的情况下，镜头装置储存 了用于横向色差的校正信息和用于边缘处光衰减的校正信息，这些信息是 与镜头的像差有关的特征信息。在开启图像捕获装置、第一次将镜头装置 连接到图像捕获装置、或者更换镜头装置时，该图像捕获装置与镜头装置 进行通信。由此，图像捕获装置接收到储存在镜头装置中的用于横向色差 的校正信息和用于边缘处光衰减的校正信息。随后，用所接收到的信息来 对由于镜头造成的横向色差和边缘处光衰减进行校正。由于如上所述设置图像捕获装置和镜头装置，所以在图像捕获装置通 电时、第一次将镜头装置连接到图像捕获装置时、或者更换镜头装置时， 可以将用于横向色差的校正信息和用于边缘处光衰减的校正信息发送到图 像捕获装置。这样，在校正时，在每种情况下都可以在图像捕获装置中读 出校正信息，因此可以执行实时校正。根据本专利技术的另一种实施例，提供了一种图像捕获装置，其上以可拆 卸方式安装有镜头装置。镜头装置储存了用于横向色差的校正信息和用于 边缘处光衰减的校正信息，这些信息是与镜头的像差有关的特征信息。图 像捕获装置与镜头装置通信，以每个画面一次(表示视频信号的垂直扫 描，例如1/60秒)的定时读出储存在镜头装置中的用于横向色差的校正数 据和用于边缘处光衰减的校正数据。然后用所接收到的信息来对由于镜头 造成的横向色差和边缘处光衰减进行校正。由于如上所述设置图像捕获装置和镜头装置，所以在每种情况下都可 以以每个画面一次的定时从镜头装置发送用于横向色差的校正信息和用于 边缘处光衰减的校正信息。因此可以将所读出的与镜头有关的校正信息用 于实时校正。根据本专利技术的实施例，图像捕获装置对镜头造成的图像恶化执行实时 校正，所述图像捕获装置以可拆卸方式安装有镜头，例如可互换的镜头。附图说明图1是示出各种色彩在横向色差上的聚焦位置偏移量的曲线图。 图2是横向色差与焦距之间关系的曲线图。图3A和图3B是在正常视角和广角状态下，镜头的中心与周边的光强度比率的曲线图。图4的方框示了根据本专利技术的一种实施例，摄像机的示例性内部构造。图5A和图5B的示意示了根据本专利技术一种实施例的光学校正数据 的系数数据的示例性结构。图6的示意示了根据本专利技术一种实施例的光学校正数据的示例性 结构。图7的流程示了根据本专利技术的一种实施例，在初始化处理过程中 获取光学校正数据的处理示例。图8的示意示了根据本专利技术的一种实施例，通信时的数据形式示例。图9的示意示了根据本专利技术的一种实施例，在初始化处理过程中 获取光学校正数据的处理示例。图10的流程示了根据本专利技术的一种实施例，用于周期性获取光 学校正数据的处理示例。图11的示意示了根据本专利技术的一种实施例，用于周期性获取光 学校正数据的处理示例。具体实施方式下面将参考图4至图11对本专利技术的实施例进行说明。 图4示出了摄像机的一种示例性结构，该摄像机作为根据本专利技术第一 实施例的图像捕获装置的示例。如图4所示，摄像机100包括镜头单元1 和相机单元2。镜头单元1是可互换镜头，并设计为以可拆卸方式通过镜 头座20安装在相机单元2上。相机单元2向镜头单元1提供指令等，用于 改变变焦设置以及聚焦位置。在镜头单元1正安装在相机单元2上的状态 下，镜头单元1与相机单元2之间的这种数据通信可以通过通信线30来执 行。 镜组10、镜头驱动机构11、镜头驱动单元12、光圈13、光圈驱动单元14、位置检测器15、镜头控制单元16、以 及镜头存储器17。 g卩，透镜组IO包括图像捕获透镜、用于将有关图像聚 焦在成像区域上的聚焦透镜、以及用于通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镜头装置，具有以可拆卸方式安装在图像捕获装置上的镜头，所述镜头装置包括：镜头信息储存单元，设置成储存用于横向色差的校正信息和／或用于边缘处光衰减的校正信息，这些校正信息是与所述镜头的像差有关的特征信息；通信单元，设置成与所述图像捕获装置进行通信；以及控制单元，设置成：在通过所述通信单元接收到来自所述图像捕获装置的指令时，对通过所述通信单元将所述镜头信息储存单元中储存的所述用于横向色差的校正信息和／或所述用于边缘处光衰减的校正信息发送到所述图像捕获装置进行控制。

【技术特征摘要】
JP 2006-10-16 2006-2816111.一种镜头装置，具有以可拆卸方式安装在图像捕获装置上的镜头，所述镜头装置包括镜头信息储存单元，设置成储存用于横向色差的校正信息和/或用于边缘处光衰减的校正信息，这些校正信息是与所述镜头的像差有关的特征信息；通信单元，设置成与所述图像捕获装置进行通信；以及控制单元，设置成在通过所述通信单元接收到来自所述图像捕获装置的指令时，对通过所述通信单元将所述镜头信息储存单元中储存的所述用于横向色差的校正信息和/或所述用于边缘处光衰减的校正信息发送到所述图像捕获装置进行控制。2. 根据权利要求1所述的镜头装置，其中所述用于横向色差的校正信息和/或所述用于边缘处光衰减的校正信息 以三维阵列的形式储存在所述镜头信息储存单元中，所述三维阵列包括所 述镜头的变焦位置、聚焦位置和光圈位置。3. —种图像捕获装置，其上以可拆卸方式安装有镜头装置，所述图像 捕获装置包括图像捕获器件，设置成产生图像信号，所述图像信号是通过对经过所述镜头装置的镜头形成图像的目标光进行光电转换而获得的；图像信号处理器，设置成对所述图像捕获器件以光电方式转换所得的 所述图像信号执行图像处理；通信单元，设置成与所述镜头装置进行通信；以及控制单元，设置成对通过所述通信单元接收用于横向色差的校正信 息和/或用于边缘处光衰减的校正信息进行控制，这些校正信息是与所述镜 头的像差有关的特征信息并储存在所述镜头装置中，其中所述图像信号处理器使用通过所述通信单元接收到的所述用于横向色 差的校正信息和/或所述用于边缘处光衰减的校正信息，来对所述镜头的像 差造成的图像恶化进行校正。4. 根据权利要求3所述的图像捕获装置，其中储存在所述镜头装置中的所述用于横向色差的校正信息和/或所述用于 边缘处光衰减的校正信息是通过初始化处理接收到的，在开启所述图像捕 获装置时、在第一次将所述镜头装置连接到所述图像捕获装置时、或者在 更换所述镜头装置时，在所述镜头装置与所述图像捕获装置之间进行所述 初始化处理。5. —种图像捕获装置，其上以可拆卸方式安装有镜头装置，所述图像捕获装置包括图像捕获器件，设置成产生图像信号，所述图像信号是通过对经过所 述镜头装置的镜头形成图像的目标光进行光电转换而获得的；图像信号处理器，设置成对所述图像捕获器件以光电方式转换所得的所述图像信号执行图像处理；通信单元，设置成与所述镜头装置执行通信；以及控制单元，设置成对以预定定时获取用于横向色差的校正信息和/或用于边缘处光衰减的校正信息进行控制，这些校正信息是与所述镜头的像 差有关的特征信息并储存在所述镜头装置中，其中所述图像信号处理器使用通过所述控制单元的控制而获得的所述用于 横向色差的校正信息和/或所述用于边缘处光衰减的校正信息，来对所述镜 头的像差造成的图像恶化进行校正。6. 根据权利要求5所述的图像捕获装置，其中所述预定定时是每个画面一次的定时。7. 根据权利要求5所述的图像捕获装置，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：须藤秀和，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]