[发明专利]镜头装置、图像捕获装置、及用于校正图像质量的方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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，一种已知像差是横向色差(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，已经开发了一种技术，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。

发明内容

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)。

根据本发明的一种实施例，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。