專利名稱：成像設(shè)備、成像方法以及成像處理程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像設(shè)備、成像方法以及用于成像處理的程序，用于執(zhí)行遮光(shading)校正以便不減少待拾取的圖像中外邊緣的光線量。
背景技術(shù)：
通常，在用于電視攝像機、視頻攝像機等等的成像設(shè)備中，由于透鏡等等的圖像拾取元件的特征而在所拍攝的圖像中存在亮度不均衡。由此，需要執(zhí)行用于通過把拾取圖像的每個位置乘以校正系數(shù)來校正圖像的遮光校正。由于拾取圖像的亮度不均衡是作為沿圖像中心向外的方向的同心圓而存在的，所以過去通過把所述同心圓乘以校正系數(shù)來執(zhí)行校正，把圖像的中心部分定為中心。
此外，在通過對于每個色彩放大或減少圖像來執(zhí)行因色差等等引起的圖像質(zhì)量惡化的校正情況中，已經(jīng)提供了這樣的成像設(shè)備，其用于同時執(zhí)行攝像機抖動校正(例如參見專利文獻1)。
專利文獻1已公開的第2003-255424號日本專利申請發(fā)明內(nèi)容然而，就由于快門形狀及其關(guān)閉機制引起的亮度不均衡而言，根據(jù)所述形狀和機制，存在這樣一種情況，即亮度不均衡的分布中心的位置不同于圖像中心，并且還存在這樣一種情況，即根據(jù)快門速度，用于校正的中心位置是不同的。在那些情況下，存在不便之處，即通過過去的方式也許無法執(zhí)行適當?shù)男Ｕ?br> 因此，本發(fā)明致力于解決與常規(guī)方法和設(shè)備相關(guān)聯(lián)的上述已發(fā)現(xiàn)以及其它問題，并且提供了一種成像設(shè)備、成像方法以及用于成像處理的程序，其中在亮度中心根據(jù)快門速度有所偏離的情況下，可以相對于任意的快門速度來拾取圖像，而不會出現(xiàn)光線量不均衡。
依照本發(fā)明實施例的成像設(shè)備包括中心位置校正單元，所述中心位置校正單元用于根據(jù)快門的快門速度來改變由遮光校正單元進行的遮光校正的中心位置，其中所述快門用于切換由成像單元成像的曝光定時。
依照上文，當應用這樣一種遮光校正、即光線量從圖像中心朝向外邊緣減少時，在亮度中心根據(jù)快門速度而有所偏離的情況下，可以通過改變遮光校正的中心位置來執(zhí)行光線量不均衡的校正。
此外，依照本發(fā)明實施例的成像方法包括如下步驟執(zhí)行計算以便在自動聚焦光學系統(tǒng)時根據(jù)快門的快門速度來改變遮光校正的中心位置，其中所述快門用于切換成像的曝光定時，并且在拍攝所述圖像時基于通過計算獲得的校正量來校正圖像的中心位置。
依照上文，可以根據(jù)快門速度，通過使用在自動聚焦時獲得的曝光數(shù)據(jù)來執(zhí)行校正量的計算，其中所述遮光校正的中心位置被改變，并且此外，在拍攝圖像時，通過基于校正量來校正圖像的中心位置，把遮光校正的中心位置根據(jù)快門速度的改變反映在所拍攝的圖像中。
此外，依照本發(fā)明實施例的用于成像處理的程序是用于獲得如下功能的程序，所述功能包括給出指令以便執(zhí)行計算，通過計算可以在自動聚焦光學系統(tǒng)時根據(jù)快門的快門速度來改變遮光校正的中心位置，其中所述快門用于切換成像的曝光定時，并且給出指令以便基于通過計算獲得的校正量、在拍攝圖像時校正圖像的中心位置。
依照本發(fā)明的程序的實施例，可以通過使用在自動聚焦時獲得的曝光數(shù)據(jù)來獲得計算命令功能，該功能用于執(zhí)行校正量的計算，其中遮光校正的中心位置依照快門速度而改變，并且可以獲得校正命令功能，該功能用于通過在拍攝圖像時基于校正量來校正圖像的中心位置，把遮光校正的中心位置根據(jù)快門速度的改變反映在所拍攝的圖像上。
依照本發(fā)明的實施例，通過在亮度中心根據(jù)快門速度有所偏離的情況下改變遮光校正的中心位置來校正光線量的不均衡，可以獲得在相對于任意的快門速度不發(fā)生光線量不均衡的情況下拾取的圖像。
此外，依照上文，所述校正可以有效地應用于因中心位置根據(jù)拍攝(拍照)情況的改變引起的亮度不均衡。此外，存在這樣的優(yōu)勢，即不必新建復雜的校正電路，因為過去的遮光校正單元還可以使用。


圖1是示出了依照本發(fā)明實施例的成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的框圖；圖2A和2B是通過機械快門根據(jù)光線量特征示出了遮光校正特征的圖表，其中圖2A示出了機械快門的打開以及關(guān)閉操作而圖2B示出了光線量特征以及遮光校正特征；圖3A至3C是通過用于本發(fā)明實施例的機械快門根據(jù)光線量特征示出了遮光校正特征的圖表，其中圖3A示出了機械快門的打開和關(guān)閉操作，圖3B示出了光線量特征和遮光校正特征而圖3C示出了光線量分布特征；圖4是示出了遮光校正的中心位置校正功能的框圖；圖5A和5B是示出了在變焦位置a時相對于快門速度的位移量的圖表，其中圖5A示出了沿X軸方向的位移量而圖5B示出了沿Y軸方向的位移量；圖6A和6B是示出了在快門速度s時相對于變焦位置的位移量的圖表，其中圖6A示出了沿X軸方向的位移量而圖6B示出了沿Y軸方向的位移量；圖7是示出了遮光校正的中心位置校正操作的流程圖；并且圖8是示出了遮光校正的中心位置校正的圖表。
具體實施例方式
以下，將參照附圖來解釋本發(fā)明的實施例。
圖1是示出了依照本發(fā)明實施例的成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的框圖。
在圖1示出的成像設(shè)備中，對象12的圖像信號通過透鏡1在CCD(Charged Couple Device，電荷耦合器件)3中被獲取，在執(zhí)行預定的處理之后將被存儲在SDRAM(Synchronous Dynamic RandomAccess Memory，同步動態(tài)任意存取存儲器)8中，然后作為視頻信號輸出至監(jiān)視器9和閃存10。對來自對象12的入射光通過透鏡1執(zhí)行諸如聚焦調(diào)節(jié)和變焦調(diào)節(jié)之類的預定光學轉(zhuǎn)換。通過機械快門2′、在透鏡1處光學轉(zhuǎn)換的對象12的反射光被聚焦以便在CCD 3上形成圖像。所述CCD 3輸出從對象12反射的進入光線作為圖像信號。
所述成像設(shè)備包括用于放大從CCD 3中獲得的圖像信號以便此后能夠進行信號處理的放大器4，用于把放大器4提供的圖像信號從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器5，以及用于通過對由A/D轉(zhuǎn)換器5轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的圖像信號執(zhí)行亮度校正處理來校正圖像信號遮光的遮光校正單元6。
圖2A和2B通過相關(guān)領(lǐng)域的機械快門2根據(jù)光線量特征示出了遮光校正特征，所述機械快門2用于與稍后描述的本發(fā)明實施例所使用的機械快門2’相比較。
在圖2A和2B中，由于沿對應于CCD 3的較長側(cè)方向的打開和關(guān)閉方向21來操作機械快門2以便打開和關(guān)閉，所以在沿CCD 3的成像表面22上的機械快門2的打開和關(guān)閉方向21的外邊緣部分和透鏡1的外圍部分減少了進入CCD 3的CCD成像表面22的對象12的反射光的光線量。
圖1中示出的遮光校正單元6被提供以便校正如圖2A和2B所示的透鏡1的外圍部分中光線量的減少，并且具有增益特征，諸如具有同心圓形狀的與光線量特征23特征相反的遮光校正特征24，拾取圖像的中心部被定為中心，并且用于把所獲取的圖像數(shù)據(jù)乘以所述增益特征。
圖3A至3C是用于解釋用于本發(fā)明實施例的機械快門2’的光線量特征并且用于解釋與其對應的遮光校正的圖表。
圖3A至3C示出了用于本發(fā)明實施例的機械快門2’的配置示例。簡而言之，在由于透鏡的小型化而使用具有如圖3A所示的這種形狀的機械快門2’的情況中，所述機械快門2’被操作以便沿對應于CCD 3的對角線方向的打開和關(guān)閉方向31來打開和關(guān)閉。據(jù)此，如光線量特征33所示那樣，進入CCD 3的CCD成像表面32的對象的反射光光線量沿機械快門2’的打開和關(guān)閉方向31在外邊緣部分并且在CCD成像表面32中透鏡1的外圍部分減少，并且此外，沿垂直對應于打開和關(guān)閉方向31的對角線方向，光線量特征33的中心偏離CCD成像表面32的中心。
因此，在沿垂直對應于打開和關(guān)閉方向31的對角線方向偏離CCD成像表面32上的圖像中心的位置處，由于曝光時間變?yōu)樽铋L，所以光線量增加，并且相反，在沿打開和關(guān)閉方向31早先由機械快門2’覆蓋的部分處，所以曝光時間變短，所以光線量減少。機械快門2’的快門速度變快，此現(xiàn)像更加顯著地表現(xiàn)出來，并且此外，借助于測量可以獲知光線量不均衡的分布形狀根據(jù)所述快門速度變得不同。
因此，在使用上述機械快門2’的情況中，要求所述遮光校正單元6具有這種遮光特征34，如圖3B所示。簡而言之，需要考慮沿機械快門2’的打開和關(guān)閉方向31在外邊緣部分以及在透鏡1的外圍部分光線量的減少，并且此外，需要校正光線量特征33的中心，其中該中心沿垂直對應于打開和關(guān)閉方向31的對角線方向偏離CCD成像表面32的中心。因此，當光線量特征33的中心沿垂直對應于打開和關(guān)閉方向31的對角線方向偏離CCD成像表面32的中心(該中心是所拾取圖像對中的中心)時，給出具有同心圓形狀的與光線量特征33反向的遮光校正特征34。此外，通過把所獲得的圖像數(shù)據(jù)乘以對應于遮光特征34的增益特征來執(zhí)行拾取圖像的遮光校正。此處，圖3C的平面視圖中按照光線量分布特征35示出了圖3B中示出的光線量特征33。
另外，在圖1中示出的成像設(shè)備中，CPU 7包括遮光校正中心位置校正功能單元11，用于根據(jù)機械快門2’的快門速度來改變遮光校正單元6進行遮光校正的中心位置，其中所述機械快門2’用于切換CCD3成像的曝光定時。
圖4是示出了CPU 7中遮光校正中心位置校正功能單元11的整個功能的框圖。
所述遮光校正中心位置校正功能單元11包括用于檢測機械快門2′的快門速度(曝光時間)的快門速度檢測器41，以及用于檢測透鏡1的變焦位置的變焦位置檢測器42。
此外，所述遮光校正中心位置校正功能單元11包括位移量計算和最優(yōu)中心位置計算單元45，其中所述位移量被計算以便遮光校正單元6進行遮光校正的最優(yōu)中心位置依照機械快門2’的快門速度來改變，所述機械快門2’用于切換CCD 3成像的曝光定時，并且還計算所述位移量以便使遮光校正單元6進行遮光校正的最優(yōu)中心位置依照切換光學系統(tǒng)變焦透鏡位置的變焦位置來改變。
此外，所述遮光校正中心位置校正功能單元11包括快門速度對校正量表43，其中預先測量快門速度，并且計算并存儲相對于任意快門速度的遮光校正中心位置處的校正量。為切換光學系統(tǒng)變焦透鏡位置的每個變焦位置提供所述校正量表43。
此外，所述遮光校正中心位置校正功能單元11包括變焦位置對校正量表44，其中預先測量變焦位置，并且計算并存儲相對于任意變焦位置的遮光校正中心位置處的校正量。為每個快門速度提供所述校正量表44。
此外，所述遮光校正中心位置校正功能單元11包括位移量和最優(yōu)中心位置校正輸出單元46，用于輸出由位移量計算和最優(yōu)中心位置計算單元45計算的位移量和最優(yōu)中心位置至遮光校正部分6。
以下，解釋如上所述配置的遮光校正中心位置校正功能單元11的位移量計算功能。
圖5A和5B是示出了在變焦位置a時相對于快門速度的位移量的圖表，其中圖5A示出了沿X軸方向的位移量而圖5B示出了沿Y軸方向的位移量。
圖5A和5B是為預先測量快門速度之后通過計算位移量來進行校正而預備的圖表。所述圖表是為每個變焦位置預備的，其表示在每個變焦位置a、b、c...中，圖5A中示出的沿X軸方向的位移量X1、X2和X3與快門速度P1、P2和P3之間的關(guān)系，圖5B中示出的沿Y軸方向的位移量Y1、Y2和Y3與快門速度P1、P2和P3之間的關(guān)系。
例如，在圖4中的快門速度對校正量表43中存儲圖5A中示出的對于每個快門速度P1、P2、P3沿X軸方向的位移量X1、X2和X3的數(shù)據(jù)，以及圖5B中示出的對于每個快門速度P1、P2、P3沿Y軸方向的位移量Y1、Y2和Y3的數(shù)據(jù)。圖4中示出的位移量計算和最優(yōu)中心位置計算單元45基于存儲在快門速度對校正量表43中的數(shù)據(jù)、通過內(nèi)插有關(guān)相對于每個快門速度P1、P2、P3之間的快門速度的位移量的數(shù)據(jù)來獲得用于圖5A和5B中示出的校正的圖表。
圖6A和6B是示出了相對于在快門速度s時的變焦位置的位移量的圖表，其中圖6A示出了沿X軸方向的位移量而圖6B示出了沿Y軸方向的位移量。
圖6A和6B是為預先測量變焦位置之后通過計算位移量來進行校正而預備的圖表。所述圖表是為每個快門速度而預備的，其表示在每個快門速度s、t、u...，圖6A中示出的沿X軸方向的位移量X11、X12和X13與變焦位置Z1(寬端側(cè))、Z2和Z3(遠端側(cè))之間的關(guān)系，以及圖6B中示出的沿Y軸方向的位移量Y11和Y13與變焦位置Z1(寬端側(cè))、Z2和Z3(遠端側(cè))之間的關(guān)系。
例如，在圖4中的變焦位置對校正量表44中存儲圖6A中每個變焦位置z1(寬端側(cè))、z2、z3(遠端側(cè))沿X軸方向的位移量X11、X12和Xl3的數(shù)據(jù)，以及圖6B中示出的每個變焦位置Z1(寬端側(cè))、Z3(遠端側(cè))沿Y軸方向的位移量Y11和Y13的數(shù)據(jù)。圖4中示出的位移量計算和最優(yōu)中心位置計算單元45基于存儲在變焦位置對校正量表44中的數(shù)據(jù)、通過內(nèi)插相對于變焦位置Z1(寬端側(cè))、Z2、Z3(遠端側(cè))之間的變焦位置的位移量數(shù)據(jù)來獲得用于圖6A和6B中示出的校正的圖表。
基于由圖4中示出的快門速度檢測器41和變焦位置檢測器42測量的快門速度和變焦位置，如圖8所示，圖4中示出的位移量計算和最優(yōu)中心位置計算單元45通過使用那些圖表來計算從圖像82的中心沿X軸方向的位移量83以及沿Y軸方向的位移量84，并且計算用于遮光校正的同心圓最優(yōu)校正的中心位置85。把所計算的位移數(shù)據(jù)通知給遮光校正單元6，并且在依照所述位移量改變中心位置之后，所述遮光校正單元6依照同心圓的形式通過把圖像乘以增益來執(zhí)行更加適當?shù)男Ｕ?br> 圖7是示出了遮光校正的中心位置校正操作的流程圖，并且示出了涉及圖4中示出的遮光校正中心位置校正功能單元11計算位移量的每個處理。
在圖7中，首先，CPU 7根據(jù)透鏡1判斷是否處于自動聚焦(AF)調(diào)節(jié)時間(步驟S1)。
通過在步驟S1中的判斷，如果是處于所述自動聚焦(AF)調(diào)節(jié)時間，那么遮光校正中心位置校正功能單元11中的快門速度檢測器41判斷機械快門2’的快門速度是否被檢測到(步驟S2)。
通過在步驟S2中的判斷，如果檢測到快門速度，那么圖4中示出的位移量計算和最優(yōu)中心位置計算單元45從快門速度對校正量表43讀取并且獲取針對該快門速度的校正量(步驟S3)。
接下來，在遮光校正中心位置校正功能單元11的變焦位置檢測器42中，判斷是否檢測到透鏡的變焦位置(步驟S4)。
通過在步驟S4中的判斷，如果斷定檢測到變焦位置，那么所述位移量計算和最優(yōu)中心位置計算單元45從變焦位置對校正量表44中讀取并且獲取針對該變焦位置的校正量(步驟S5)。
此外，所述位移量計算和最優(yōu)中心位置計算單元45基于針對該快門速度的校正量以及針對該變焦位置的校正量來計算所述位移量，并且計算最優(yōu)中心位置(步驟S6)。
這時，仍把沒有通過遮光校正單元6執(zhí)行遮光校正的圖像輸出到圖1中示出的監(jiān)視器。
接下來，所述CPU 7判斷是否通過CCD 3拍攝了圖像，換言之，判斷是否是圖像拍攝時間(步驟S7)。
通過在步驟S7中的判斷，如果判斷將是圖像拍攝時間，那么位移量和最優(yōu)中心位置校正輸出單元46把通過位移量計算和最優(yōu)中心位置計算單元45計算的位移量以及最優(yōu)中心位置輸出至遮光校正單元6。
由此，在圖像的拍攝時間，所述遮光校正單元6通過基于所述校正量來校正圖像的中心位置，把遮光校正中心位置根據(jù)快門速度以及變焦位置的改變反映在所拍攝的圖像上。
把反映出遮光校正的中心位置根據(jù)快門速度以及變焦位置的改變的已拍攝圖像存儲在圖1中示出的閃存10中。
雖然以上解釋了根據(jù)本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明不局限于如上所述的實施例。例如，在如上所述的成像設(shè)備中，在通過遮光校正來校正閃光燈照射時生成的圖像的亮度不均衡的情況中，根據(jù)對象的距離或者像角，最亮的位置是不同的。因此，通過計算對象位置并且基于它來改變校正中心位置，還可以對基于閃光照明的圖像的亮度不均衡執(zhí)行遮光校正。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解的是，根據(jù)設(shè)計要求以及其他因素可以進行各種修改、組合、次組合以及變動，這些都包括在所附權(quán)利要求書或者其等效物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種成像設(shè)備，包括成像單元，用于通過光學系統(tǒng)拾取對象的圖像；遮光校正單元，用于執(zhí)行校正以便不減少由所述成像單元拾取的對象的圖像中外邊緣的光線量；以及中心位置校正單元，用于根據(jù)快門的快門速度來改變由所述遮光校正單元進行的遮光校正的中心位置，其中所述快門用于切換由所述成像單元成像的曝光定時。
2.如權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中，所述中心位置校正單元還根據(jù)切換所述光學系統(tǒng)的變焦透鏡的位置的變焦位置來改變所述遮光校正單元進行遮光校正的中心位置。
3.如權(quán)利要求1所述的成像設(shè)備，其中，所述中心位置校正單元包括快門速度對校正量表，其中預先測量所述快門速度，并且計算和存儲相對于任意快門速度的遮光校正的中心位置處的校正量。
4.如權(quán)利要求3所述的成像設(shè)備，其中，所述快門速度對校正量表是為切換所述光學系統(tǒng)的變焦透鏡的位置的每個變焦位置而提供的。
5.如權(quán)利要求2所述的成像設(shè)備，其中，所述中心位置校正單元包括變焦位置對校正量表，其中預先測量所述變焦位置，并且計算和存儲相對于任意變焦位置的遮光校正的中心位置處的校正量。
6.如權(quán)利要求5所述的成像設(shè)備，其中，所述變焦位置對校正量表是為每個所述快門速度而提供的。
7.一種用于執(zhí)行遮光校正以便不減少通過光學系統(tǒng)拾取的圖像中的外邊緣的光線量的成像方法，包括如下步驟執(zhí)行計算以便使所述遮光校正的中心位置在自動聚焦所述光學系統(tǒng)時根據(jù)快門的快門速度改變，其中所述快門用于切換所述成像的曝光定時；以及基于通過所述計算獲得的校正量，在拍攝所述圖像時校正圖像的中心位置。
8.如權(quán)利要求7所述的成像方法，還包括如下步驟執(zhí)行計算以便使所述遮光校正的中心位置在自動聚焦所述光學系統(tǒng)時根據(jù)變焦位置來改變，其中在所述變焦位置處切換所述光學系統(tǒng)的變焦透鏡的位置。
9.如權(quán)利要求7所述的成像方法，其中，通過使用快門速度對校正量表來執(zhí)行使所述遮光校正的中心位置改變的計算，在所述表中，預先測量所述快門速度，并且計算和存儲相對于任意快門速度的遮光校正的中心位置處的校正量。
10.如權(quán)利要求9所述的成像方法，其中通過使用所述快門速度對校正量表執(zhí)行的計算是在每個變焦位置處執(zhí)行的，在所述變焦位置處切換所述光學系統(tǒng)的變焦透鏡的位置。
11.如權(quán)利要求8所述的成像方法，其中，通過使用變焦位置對校正量表來執(zhí)行使所述遮光校正的中心位置改變的計算，在所述表中，預先測量所述變焦位置，并且計算和存儲相對于任意變焦位置的遮光校正的中心位置處的校正量。
12.如權(quán)利要求11所述的成像方法，其中通過使用所述變焦位置對校正量表執(zhí)行的計算在每個所述快門速度執(zhí)行。
13.一種用于成像處理的程序，其中獲得遮光校正功能以便不減少通過光學系統(tǒng)拾取的圖像中的外邊緣的光線量，以便獲得如下功能給出指令以便執(zhí)行計算，通過所述計算使所述遮光校正的中心位置在自動聚焦所述光學系統(tǒng)時根據(jù)快門的快門速度來改變，其中所述快門用于切換所述成像的曝光定時；以及給出指令以便基于通過所述計算獲得的校正量在拍攝所述圖像時校正圖像的中心位置。
14.如權(quán)利要求13所述的用于成像處理的程序，還可獲得如下功能給出指令以便執(zhí)行計算，通過所述計算可以在自動聚焦所述光學系統(tǒng)時，根據(jù)切換所述光學系統(tǒng)的變焦透鏡的位置的變焦位置來改變所述遮光校正的中心位置。
15.如權(quán)利要求13所述的用于成像處理的程序，其中，通過使用快門速度對校正量表來給出用于執(zhí)行計算的指令，通過所述計算使所述遮光校正的中心位置改變，在所述表中，預先測量所述快門速度，并且計算和存儲相對于任意快門速度的遮光校正的中心位置處的校正量。
16.如權(quán)利要求15所述的用于成像處理的程序，其中在切換所述光學系統(tǒng)的變焦透鏡的位置的每個變焦位置給出用于使用所述快門速度對校正量表來執(zhí)行計算的指令。
17.如權(quán)利要求14所述的用于成像處理的程序，其中，通過使用快門速度對校正量表來給出用于改變所述遮光校正的中心位置的指令，在所述表中，預先測量所述變焦位置，并且計算和存儲相對于任意變焦位置的遮光校正的中心位置處的校正量。
18.如權(quán)利要求17所述的用于成像處理的程序，其中在每個所述快門速度給出用于使用所述變焦位置對校正量表執(zhí)行計算的指令。
全文摘要
提供了一種成像設(shè)備，其中在亮度中心根據(jù)快門速度有所偏離的情況下，可以獲得對于任意的快門速度沒有光線量不均衡的拾取圖像。所述成像設(shè)備包括遮光校正中心位置校正功能單元11，其用于根據(jù)機械快門2’的快門速度或者根據(jù)透鏡的變焦位置來改變遮光校正單元6進行遮光校正的中心位置，所述機械快門2’用于切換CCD 3成像的曝光定時。
文檔編號H04N5/243GK1787613SQ20051012727
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者生田敏 申請人:索尼株式會社