CN101166235A - 镜头装置、图像捕获装置、及用于校正图像质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了镜头装置、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。

Description

镜头装置、图像捕获装置、及用于校正图像质量的方法

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。

根据本发明的另一种实施例，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。

根据本发明的实施例，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的方框图图示了根据本发明的一种实施例，摄像机的示例性内部构造。

图5A和图5B的示意图图示了根据本发明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的示意图图示了根据本发明一种实施例的光学校正数据的示例性结构。

图7的流程图图示了根据本发明的一种实施例，在初始化处理过程中获取光学校正数据的处理示例。

图8的示意图图示了根据本发明的一种实施例，通信时的数据形式示例。

图9的示意图图示了根据本发明的一种实施例，在初始化处理过程中获取光学校正数据的处理示例。

图10的流程图图示了根据本发明的一种实施例，用于周期性获取光学校正数据的处理示例。

图11的示意图图示了根据本发明的一种实施例，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对本发明的实施例进行说明。

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发明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。

图4所示镜头单元1包括透镜组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。即，透镜组10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、以及用于通过改变透镜之间的距离而改变焦距的变焦透镜(图中未示出每个透镜)。镜头驱动机构11使透镜组10的各个透镜沿光轴方向的位置改变。镜头驱动单元12对镜头驱动机构11的运动进行控制。光圈13对入射到透镜组10上的光的光强度进行调节。光圈驱动单元14对光圈13进行致动。位置检测器15检测透镜组10中各个透镜的位置。镜头控制单元16控制每个透镜的致动。镜头存储器17储存由位置检测器15检测到的各个透镜的位置等。在本实施例中，用于每种镜头的光学校正数据(例如用于横向色差的校正数据以及用于边缘处光衰减的校正数据)可以储存在镜头存储器17中，同时该信息可以在必要时由相机单元2读出以执行光学校正。光学校正数据对于每种镜头是唯一的，下文中将会对其细节进行说明。

光圈位置信息、聚焦位置信息以及变焦位置信息是对横向色差和边缘处光衰减进行校正所必需的，它们可以分别由位置检测器15在任何时刻进行检测并作为检测到的信号而储存在镜头存储器17中。

镜头控制单元16包括镜头CPU等，并响应于下述来自相机单元2的控制单元的命令而产生控制信号，随后将控制信号供给镜头驱动单元12和光圈驱动单元14。另外，镜头控制单元16响应于传送各种信息(例如与变焦位置、聚焦位置和光圈位置有关的信息)的请求，并因而通过通信线30向相机单元2传送与该请求相应的信息。镜头驱动单元12是用于对镜头驱动机构11进行驱动的驱动电路。在接收到从镜头控制单元16输入的控制信号时，镜头驱动单元12受到控制。光圈驱动单元14是用于向光圈驱动机构(未示出)提供控制信号的驱动电路，其中，光圈驱动机构被设置来使光圈开启和关闭。光圈驱动单元14也在镜头控制单元16的控制下受到驱动。

相机单元2包括镜头座20、图像捕获器件21、信号处理器22、控制单元23、存储器24等。镜头座20是相机单元2与镜头单元1的连接物。图像捕获器件21被设置来通过光电转换而产生所捕获的图像信号，所述光电转换对所捕获的目标图像光进行转换，所述目标图像光是通过镜头单元1的透镜组10入射的。信号处理器22被设置来对从图像捕获器件21输出的所捕获图像信号执行图像信号处理。控制单元23被设置来控制相机单元2的各个部件。存储器24被设置以储存在信号处理器22中受到图像处理的所捕获图像信号等。

通过镜头单元1的透镜组10而入射的目标光在图像捕获器件21的光接收表面(未示出)中形成图像，然后经光电转换而成为所捕获图像信号。随后，在模拟信号处理器中对从图像捕获器件21输出的所捕获图像信号除去复位噪声(reset noise)并进行信号电平调节。所捕获图像信号在模拟/数字转换器(未示出)中被转换成数字信号。然后，已在模拟/数字转换器中被转换成数字信号的所捕获图像信号被供给信号处理器22。此后，信号处理器22对所捕获图像信号执行图像信号处理。信号处理器执行拐点校(knee correction)、γ校正、白切割(white clip)处理等，其中，拐点校正对图像信号进行预定程度或更高程度的压缩，γ校正根据预定γ曲线对图像信号电平进行校正，白切割处理用于在预定范围内调整图像信号的信号电平。另外，也可以执行对横向色差的校正和对边缘处光衰减的校正。

相机单元2的信号处理器22根据镜头单元1的镜头存储器17中储存的光学校正数据，来执行对横向色差的校正和对边缘处光衰减的校正。镜头存储器17中储存的光学校正数据被设置成：在信号处理器22中执行校正时被读入相机单元2的存储器24中。在摄像机100通电时、镜头单元1第一次被安装到相机单元2时、或者更换镜头单元1时，数据读取可以作为初始化处理的一部分来执行。或者，也可以在每次执行校正时要求了镜头单元侧数据之后执行这种读取。在任一种情况下，相机单元2通过经通信线30进行的通信而获得保存在镜头单元中的光学校正数据。

接下来将对计算光学校正数据的方法以及预备数据表的方法进行说明。光学校正数据可以用n次一般多项式来表示。例如，在用3次多项式表示的情况下，其系数的数目为4(“n+1”)。由于横向色差由偏移量(即R或B相对于G的偏移)表示，所以对于R-G和B-G各自计算光学校正数据。在下面的等式中，3次多项式中的4个系数分别用A到D表示：

R-G：y＝Ax^3+Bx^2+Cx+D

B-G：y＝A′x^3+B′x^2+C′x+D′

边缘处光衰减的校正等式也可以同样获得：

y＝Ax^3+Bx^2+Cx+D

注意，在本实施例中，校正等式由3次多项式表示。但是，校正等式也可以由n次多项式表示，n例如为4、5或更大数目之一。

这样获得的光学校正数据可以以图5A和图5B所示的表格形式提供，然后被储存在镜头存储器17中作为一个结构。图5A图示了横向色差的校正数据结构的一种示例。该结构中的多项包括用于横向色差的校正数据的8个不同系数(A至D以及A′至D′)。图5B图示了边缘处光衰减的校正数据结构的一种示例。该结构中的多项包括用于边缘处光衰减的校正数据的4个不同系数(A至D)。横向色差的程度和边缘处光衰减的程度随着光圈位置、聚焦位置和变焦位置而变化。因此，可能需要分别预备与光圈位置、聚焦位置和变焦位置对应的光学校正数据。因此，以[光圈位置]、[聚焦位置]和[变焦位置]的三维阵列形式提供数据阵列。为了表示三维阵列，将每个光圈位置、每个聚焦位置和每个变焦位置用于阵列中的结构项。

例如，光圈位置有“全孔径”和“F4”两种；聚焦位置有“INF(无限远)”、“3m”、“1.5m”和“0.8m”四种；变焦位置有“广角”、“1.4x”、“1.8x”、“2.5x”、“3.6x”、“4.6x”、“6.2x”、“8.4x”、“9.8x””和“摄远”十种。在此情况下，依次将每个值赋予由IRIS[0]至[xx]、FOCUS[0]至[yy]和ZOOM[0]至[zz]等表示的结构项。例如，对于光圈位置，赋值情况可以是IRIS[0]＝全孔径，IRIS[1]＝F4，而IRIS[2]至[xx]中任一者均未被赋值。

图6示出了三维阵列构造的一种示例。换句话说，图6是用于横向色差的校正数据的一种构造示例，其中，[光圈位置]、[聚焦位置]和[变焦位置]的三维阵列以矩阵形式表示。图6示出了当光圈位置处于全孔径(IRIS[0])以及聚焦位置为无限远(FOCUS[0])时的全部变焦位置(ZOOM[0]至[xx])时的光学校正数据。图6还示出了当光圈位置处于全孔径(IRIS[0])、聚焦位置为1.4x(FOCUS[1])、变焦位置为广角(ZOOM[0])时的光学校正数据。

这样，以三维阵列的表格形式预备光学校正数据，从而能够在阵列中指定光圈位置、聚焦位置和变焦位置的每一种组合。例如，如果获得了光圈位置为F4、聚焦位置为1.5m、变焦位置为2.5x的校正数据，则可以通过指定[第二项光圈位置(IRIS[1])]、[第三项聚焦位置(FOCUS[2])]以及[第四项变焦位置(ZOOM[3])]来获得期望的光学校正数据。

接下来将参考图7的流程图，对一种处理示例进行说明，在该示例中，相机单元2读出储存在镜头单元1的镜头存储器17中的光学校正数据。图7图示了当镜头单元1第一次安装到相机单元2时的处理示例。在镜头单元1安装到相机单元2时，可以由相机单元2确认镜头单元1的镜头名称，来判定镜头单元1是否第一次安装。

首先，在摄像机100通电(步骤S1)时，执行镜头单元1与相机单元2之间的通信连接处理(步骤S2)。镜头单元1与相机单元2之间的这种通信连接处理的细节将在下文中说明。随后，对镜头单元1与相机单元2之间的通信连接处理是否建立了通信进行判定(步骤S3)。在没有建立通信期间，执行步骤S2的通信连接处理。在判定为建立了通信时，在镜头单元1与相机单元2之间执行用于数据初始化的通信(步骤S4)。在用于数据初始化的通信中，镜头单元1可以向相机单元2发送镜头的特征信息(例如镜头名称和制造商名称)。或者，也可以在镜头单元1与相机单元2之间发送和接收需要初始化的数据。

接着，相机单元2从镜头单元1获取保存了光学校正数据的镜头状态(步骤S5)，然后判定镜头单元1是否为保存了该光学校正数据的镜头(步骤S6)。如果判定为镜头1是没有保存该光学校正数据的镜头，则处理前进到步骤S10并执行正常通信处理。对镜头单元1是否为保存了光学校正数据的镜头进行判定的处理细节将在下文中进行说明。如果判定为镜头1是保存了该光学校正数据的镜头，则相机单元2的控制单元23向镜头单元1发送命令，请求获取光学校正数据(步骤S7)。当镜头单元1的镜头控制单元16接收到相机单元侧发送的命令时，镜头存储器17中储存的光学校正数据被发送到相机单元侧(步骤S8)。在光学校正数据发送完成时，对初始化处理是否完成进行判定(步骤S9)。初始化处理一直持续到判定为初始化处理完成位置。如果判定为初始化处理完成，则执行正常通信处理(步骤S10)。

这里，图7的流程图示出了在通电时获取光学校正数据的示例性处理。在该示例中，在通电的同时用另一个镜头单元替换镜头单元1的情况下，会进行同样的处理。

接下来将参考图8和图9对图7的流程图中描述过的各个步骤的过程细节进行说明。首先参考图8，对命令或应答数据的格式示例进行说明，所述命令或应答数据可以在相机单元2与镜头单元1之间接收和发送。如图8所示，相机单元2和镜头单元1之间接收和发送的数据包含命令(1字节)、功能(1字节)、功能数据(0到15字节，长度可变)以及校验和(1字节)。1个字节命令的前4位表示命令的主类。“0000”这样的位对应于相机命令，“1111”对应于相机制造商用户命令，“0001”至“1110”对应于保留。另外，1个字节命令的末4位表示下面说明的功能数据的数据长度。

功能是表示镜头单元1与相机单元2之间实际交换的数据的代码，例如对F数的请求和应答、以及对序列号的请求和应答，并由“01”等表示。

校验和设置来检查镜头单元1与相机单元2之间发送的数据中是否出现错误。校验和被赋予的值使得从命令到校验和的总值为0(零)。对从接收侧发送的数据行的总和进行计算。在总和为0(零)时，接收到的数据行中的数据不存在错误或缺失。通过设置校验和，可以检查是否无故障地发送了所有数据。

再参考图7的流程图，步骤S5中执行的对于镜头单元1是否为保存了光学校正数据的镜头的判定可以通过获取和确认相机单元2那侧的标志来执行。这里，所述标志表示镜头单元1是否为保存了光学校正数据的镜头。换句话说，相机单元2向镜头单元1发送具有图8所示帧结构的命令，以进行与该标志有关的查询。如果没有来自镜头单元1的应答，则判定为该镜头并未保存光学校正数据。

接下来将参考图9对图7中描述的从镜头单元1获取相机单元2处保存了光学校正数据的镜头状态(步骤S5)以及判定处理(步骤S6)的细节进行说明。

图9示出了相机单元2与镜头单元1之间的数据交换、以及要发送和接收的数据的示例性结构。在本实施例中，用于横向色差以及边缘处光衰减的校正数据被用作光学校正数据。用于对横向色差或边缘处光衰减进行校正的系数随着光圈位置、聚焦位置和变焦位置而变化。这些位置的分段数目随着镜头种类而变化。当相机单元2读取储存在镜头单元1的镜头存储器17中的光学校正数据表时，需要分别获取光圈位置、聚焦位置和变焦位置的种类数(即分区(partition)数目)。另外，可能需要获得这些分区是在哪种数值处分界的。

这些分区之间的边界值由实际值表示，即，例如在有两种不同光圈位置“全孔径”和“F4”时，由“全孔径”或“F4”表示的位置处的F数表示。类似地，由焦距表示聚焦位置，由变焦设置的放大率表示变焦位置。

图9图示了在镜头单元1保存了图6所示用于横向色差的校正数据的表格情况下的一种处理示例。根据图6示例性示出的表格，有两种不同的光圈位置、四种不同的聚焦位置和十种不同的变焦位置。首先，相机单元2对镜头单元1依次进行与光圈位置、聚焦位置和变焦位置的种类数有关的查询，然后根据来自镜头单元1的应答而形成校正数据表格的形式。随后，在构造校正数据表格的形式之后，相机单元2进行与“序列中的计序(ordinal)光圈位置”、“序列中的计序聚焦位置”以及“序列中的计序变焦位置”有关的查询并获取其应答，从而获得储存在镜头单元1中的全部校正数据。注意，在本实施例中，已经描述了相机单元2对镜头单元1以光圈位置、聚焦位置和变焦位置这样的顺序进行与它们有关的查询这样的情况。但是也可以采用任何其他查询顺序。

下面将对图9左侧所示序列进行说明。首先，相机单元2向镜头单元1发送命令，进行与光圈位置的分区数目有关的查询(1)。此时的命令结构示于序列图的右侧。例如用“0001”作为命令。但是实际上，它可以使用并未被赋予“0001至1110”的保留代码的任意数值。在本示例中，“AA”是对光圈位置的分区数目的查询请求所用的功能，所以功能中描述了“AA”。另外，功能数据被设定为“0”。

在接收到来自相机单元2的命令时，镜头单元1对光圈的分区数目和这些分区之间的边界值进行应答(2)。如上所述，在镜头单元1中，分区的数目为2。由于这些分区之间的边界值分别为1.6(“全孔径”的值)和4.1(F4的值)，所以该信息被描述在功能数据中并发送到相机单元2。在本示例中，分区的数目以功能数据的前两个字节(严格地说，是这两个字节中的后一个字节)来描述。分区的边界值以第三字节或更后的字节描述。因此，在从镜头单元1发送到相机单元2的数据中，功能为“AA”，与请求命令中的功能相同。在功能数据的前两个字节，分区的边界值以第二、第三和第四个字节描述，这些字节对应于光圈的分区数目。从[0]开始依次对分区边界值进行赋值，使得它们依次被赋予1.6＝IRIS[0]、4.1＝IRIS[1]等。

在获取分区的数目以及光圈的分区边界数值之后，相机单元2请求聚焦的分区数目和分区边界数值(3)。如果用“BB”作为请求聚焦分区数目时的功能，则将“BB”置于功能中，而功能数据中是空的(即“0”)，然后将它们发送到镜头单元1。另一方面，镜头单元1通过在功能中描述“BB”、在功能数据的前两个字节描述“4”(分区的数目)、并在功能数据的第三字节以及随后的字节描述分区边界值，来对相机单元2作出应答(4)。

在获取聚焦的分区数目和分区边界数值之后，请求变焦设置的分区数目和分区边界值(5)。如果用“CC”作为请求变焦分区数目时的功能设置，则将“CC”置于功能中，而功能数据中是空的(即“0”)，然后将它们发送到镜头单元1。另一方面，镜头单元1通过在功能中描述“CC”、在功能数据的前两个字节描述“10”(分区的数目)、并在功能的第三字节以及随后的字节描述分区边界值，来对相机单元2作出应答(6)。

如上所述，在获得光圈位置、聚焦位置和变焦位置的分区数目以及分区边界值时，相机单元2上形成光学校正数据表格的形式。如果形成该表格形式，则获取光学校正数据，其为表格中储存的实际值。

如果用“DD”作为请求获取用于横向色差的校正数据(R-G)时的功能，则在功能中描述“DD”。然后，在功能数据的前3个字节处指定所请求的校正数据序列。对序列的指定以描述“序列中的计序光圈位置”、“序列中的计序聚焦位置”以及“序列中的计序变焦位置”的方式来执行。相机单元2将上述请求命令发送到镜头单元1(7)。

在接收到从相机单元2发送的获取横向色差校正数据的请求命令时，镜头单元1从镜头存储器17读出以命令中指定的顺序的横向色差校正数据。所读取的数据被发送到相机单元2(8)。在应答数据的功能数据的前两个字节，描述了ID，ID表示应答在序列中的计序位置。本实施例中的镜头单元1有两个不同的光圈位置、四个不同的聚焦位置和十个不同的变焦位置。因此，请求命令与其应答之间的交换被执行80次(2×4×10＝80)。这样，从1至80的数值被依次赋予应答ID。横向色差校正数据除了R-G的数据外，还可能需要B-G的数据。因此，对于B-G，也以与上述相同的过程执行对校正数据的获取。

在应答数据的功能中描述“DD”，并向功能数据的前两个字节赋予“1”作为应答ID。在功能数据的第三至第五个字节，描述光学校正数据的序列位置。表示序列中计序光圈位置的值被置于第三字节。表示序列中计序聚焦位置的值被置于第四字节。表示序列中计序变焦位置的值被置于第五字节。在第六字节及其后的字节中描述实际校正数据的系数。用两个字节来表示一个系数。如果用三次多项式来表示校正数据，则在第六字节和第七字节描述第一系数“A”，在第八字节和第九字节描述下一个系数“B”，在第十字节和第十一字节描述下一个系数“C”，在第十二字节和第十三字节描述最后的系数“D”。

应当注意，虽然使用了具体数目的字节来描述功能数据A至D等，但是该数目不限于此，也可以采用其他字节数目。

校正数据的请求和应答被执行的次数与下述相乘结果相应：光圈位置的分区数目×聚焦位置的分区数目×变焦位置的分区数目(在本实施例中为80次(2×4×10＝80))。这样，镜头单元1的镜头存储器17中储存的光学校正数据表格被相机单元2的存储器24读出。可以以与上述类似的方式来执行获取边缘处光衰减校正数据的过程。

此外，如果相机单元2实际执行光学校正，则从此前读入其存储器24中的光学校正数据表格中读取基于光圈位置、聚焦位置和变焦位置的系数，然后用所读取的系数执行校正。

如上所述，横向色差校正数据和边缘处光衰减校正数据被预先储存在镜头单元1中。然后，相机单元2通过通信来读取储存在镜头单元1中的校正数据表。相机单元2根据所读取的校正数据来执行光学校正。因此，在使用具有不同光学特性的多种可互换镜头的情况下，可以执行与镜头特性相符的光学校正。

另外，当在镜头单元1与相机单元2之间执行初始化通信时，从镜头单元1将光学校正数据表读入相机单元2的存储器24中。因此，在相机单元2中执行光学校正时，可以从存储器24中储存的光学校正数据表读取任何所需的校正数据。这样，在使用可互换镜头的情况下，可以在拍摄运动图像时实时地执行校正。

对横向色差和边缘处光衰减进行的校正被设计为通过相机单元2上的图像信号处理来执行。因此不必使用昂贵的镜头，并可以降低生产成本。

此外，在上述实施例中，在摄像机200通电时、在镜头单元1第一次被连接到相机单元2时、或者在更换镜头单元1时，以数据表的形式整体地获取储存在镜头单元1中的光学校正数据。或者，在相机单元2与镜头单元1之间执行的正常通信处理中，相机单元2可以只从镜头单元1获取所需的光学校正数据。在此情况下，以每个画面一次(once a field)的定时(timing)执行由相机单元2进行的光学校正数据获取。下面将参考图10的流程图以及图11的数据结构图对这种情况的处理示例进行说明。

应当注意，上述定时不限于每个画面一次，而也可以是两个画面一次，或者是其他的周期。

在图10的流程图中，首先，在摄像机100通电(步骤S31)时，执行镜头单元1与相机单元2之间的通信连接处理(步骤S32)。随后，对是否通过通信连接处理建立了镜头单元1与相机单元2之间的通信进行判定(步骤S33)。在没有建立通信时，执行步骤S32的通信连接处理。在判定为建立了通信时，在镜头单元1与相机单元2之间执行用于数据初始化的通信(步骤S34)。

接着，在步骤S34的用于数据初始化的通信中，如果镜头单元1获取保持了光学校正数据的镜头的状态(步骤S35)，则判定初始化处理是否完成(步骤S36)。初始化处理持续执行，直到判定为初始化处理完成为止。如果判定为初始化处理完成，则根据步骤S35中获取的状态来判定镜头单元1是否为保持了光学校正数据的镜头(步骤S37)。

如果判定为镜头单元1是并未保持任何光学校正数据的镜头，则处理前进到步骤S39以执行正常通信处理。如果判定为镜头单元1是使用光学校正数据的镜头，则将请求获取光学校正数据的命令添加到正常通信内容中(步骤S38)，随后执行正常通信处理(步骤S39)。

接着，在图10的流程图中的步骤S38，将参考图11对添加到正常通信项目的命令以及从镜头单元1向相机单元2发送的应答进行详细说明。图11图示了在获取横向色差校正数据时的一种处理示例。首先，从相机单元2向镜头单元1发送命令，该命令请求发送横向色差校正数据(1)。此时，发送到镜头单元1的数据的功能中描述了“DD”以使功能数据设置为“0”，“DD”表示对横向色差校正数据(R-G)的获取请求。

已从相机单元2接收到命令的镜头单元1此时对光圈位置、聚焦位置和变焦位置进行判定，然后从镜头存储器17读出相应的校正数据，随后向相机单元2作出应答(2)。应答数据的功能中描述了“DD”。功能数据描述了横向色差校正数据的系数。用两个字节来表示一个系数。如果用三次多项式来表示校正数据，则第一字节和第二字节表示第一系数“A”，第三字节和第四字节表示下一个系数“B”，第五字节和第六字节表示下一个系数“C”，第七字节和第八字节表示最后一个系数“D”。

应当注意，尽管使用具体的字节数目来对功能数据进行说明，但是其数目不限于此，而是也可以使用其他的字节数目。

这样，每次在相机单元2上执行光学校正时，请求镜头单元1的镜头存储器17发送光学校正数据，并使用来自镜头1的镜头存储器17的应答数据中包含的系数在相机单元2上执行校正。这样，可以在拍摄运动图像时实时地执行光学校正。

尽管上述实施例已经对应用于摄像机的示例进行了说明，但是该实施例不限于此。也可以采用具有与摄像机相同功能的任何其他装置等，从而可以应用到各种设备。

上述实施例为每个种类的镜头储存了光学校正数据。或者，也可以储存基于镜头个体差异的光学校正数据。

此外，在上述实施例中，对两种校正进行了说明，即对横向色差的校正和对边缘处光衰减的校正。但是应当明白，也可以对它们中的一种进行单独校正。

本领域技术人员应当明白，取决于设计需求和其他因素，在权利要求及其等同含义的范围内，可以产生各种变更、组合、子组合和替换形式。

Claims (11)

1.一种镜头装置，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。

3.一种图像捕获装置，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。

5.一种图像捕获装置，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

所述镜头装置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通过周期性通信发送到所述图像捕获装置，所述周期性通信是通过所述通信单元在所述镜头装置与所述图像捕获装置之间进行的。

8.一种图像捕获装置，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镜头形成图像的目标光进行光电转换而获得的；

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，这些信息是与所述镜头的像差有关的特征信息；

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，设置成与所述镜头信息储存单元进行通信；以及

控制单元，设置成：对通过所述通信单元接收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进行控制，其中

所述图像信号处理器使用通过所述通信单元而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。

9.一种图像捕获装置，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镜头形成图像的目标光进行光电转换而获得的；

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，这些信息是与所述镜头的像差有关的特征信息；

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，设置成与所述镜头信息储存单元进行通信；以及

控制单元，设置成：对以预定定时获取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进行控制，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。

10.一种用于对图像恶化进行校正的方法，所述图像恶化是安装在图像捕获装置上的镜头的像差造成的，所述方法包括下述步骤：

在包括所述镜头的镜头装置中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，这些信息是与所述镜头的像差有关的特征信息；

在开启所述图像捕获装置时、在第一次将所述镜头连接到所述图像捕获装置时、或者在更换所述镜头时，接收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；以及

使用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，来校正所述镜头造成的像差。

11.一种用于对图像恶化进行校正的方法，所述图像恶化是安装在图像捕获装置上的镜头的像差造成的，所述方法包括下述步骤：

在包括所述镜头的镜头装置中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，这些信息是与所述镜头的像差有关的特征信息；

以预定定时读取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；以及

使用读出的所述校正信息，来校正所述镜头造成的像差。

Images