ES2287962T3 - Dispositivo para recoger imagenes. - Google Patents

Abstract

EN UNA ESTRUCTURA PARA LA INTRODUCCION OPTICA DE UNA IMAGEN DE UN OBJETO A CAPTAR A TRAVES DE UNA LENTE Y PARA OBTENER INFORMACION DE IMAGENES EN COLOR A PARTIR DE LA IMAGEN DEL OBJETO CAPTADO INTRODUCIDO A TRAVES DE LA LENTE A TRAVES DE UN CCD SOBRE EL QUE HAY DISPUESTOS BIDIMENSIONALMENTE DOS ELEMENTOS SENSIBLES A LA LUZ QUE POSEEN UNA SENSIBILIDAD PARA UNA LONGITUD DE ONDA DIFERENTE, UNA CPU QUE DESPLAZA RELATIVAMENTE EL CCD Y LA IMAGEN DEL OBJETO CAPTADO AL ACTIVAR UN ACCIONADOR QUE HAY CONECTADO AL CCD, OBTIENE UNA PLURALIDAD DE HOJAS CON INFORMACION DE IMAGENES EN COLOR PARA EL MISMO OBJETO CAPTADO DEL CCD Y TAMBIEN OBTIENE INFORMACION DE IMAGENES EN COLOR PARA UN COLOR DETERMINADO PARA UNA PANTALLA SEGUN LA PLURALIDAD DE HOJAS DE INFORMACION DE IMAGENES EN COLOR Y OBTIENE TAMBIEN INFORMACION DE IMAGENES EN COLOR PARA UNA PANTALLA QUE HACE USO DE LA INFORMACION DE IMAGENES EN COLOR PARA ESE COLOR DETERMINADO PARA UNA PANTALLA.

Description

Dispositivo para recoger imágenes.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo captador de imágenes y, más particularmente, a un dispositivo captador de imágenes destinado a dar entrada a información de imagen en color de alta calidad para un objeto que ha de captarse usando elementos captadores de imagen.

Antecedentes de la invención

Para poder obtener información de imagen en color, por lo general se requieren elementos captadores de imagen, cada uno con sensibilidad para una longitud de onda diferente tal como R, G y B (Colores elementales) o Y, M, C y G (Colores complementarios). Por esta razón han existido tres tipos de sistema de captación de imágenes basados en la tecnología convencional.

Concretamente, un primer sistema de captación de imágenes se basa en una técnica para obtener información de imagen en color para cada color de R, G y B incorporando filtros de color en un sistema óptico para captar y conmutar en secuencia los filtros de color. La Fig. 35 es una vista que muestra esquemáticamente un dispositivo captador de imágenes que emplea el primer sistema de captación de imágenes. En el primer sistema de captación de imágenes, como se muestra en la Fig. 35, están previstos un filtro de R (rojo) 402, un filtro de G (verde) 403 y un filtro de B (azul) 404 como filtros de color en una sección entre un sistema óptico para captación 401 y un elemento captador de imagen 405.

Los filtros de color se conmutan en secuencia entre sí moviendo aquellos filtro de R (rojo) 402, filtro de G (verde) 403 y filtro de B (azul) 404 en una dirección indicada por la flecha S (en dirección vertical en la figura). En el primer sistema de captación de imágenes, debido a efectos de esta operación de conmutación, lleva mucho tiempo obtener información de imagen en color.

Un segundo sistema de captación de imágenes se basa en una técnica para separar una imagen de un objeto captado en tres colores con un prisma dicroico o similar y obtener información de imagen en color para cada color partiendo de imágenes del objeto captado, obtenido cada uno habiéndolo sometido a separación de colores en R, G y B respectivamente con tres láminas de elementos captadores de imagen, y esta técnica se denomina generalmente sistema 3CCD. La Fig. 36 es una vista que muestra esquemáticamente un dispositivo captador de imágenes que emplea el segundo sistema de captación de imágenes. En el segundo sistema de captación de imágenes, como se muestra en la Fig. 36, está previsto un prisma dicroico 505 en una sección rodeada por un sistema óptico para captación 501 y un elemento captador de imagen de R 502, un elemento captador de imagen de G 503 y un elemento captador de imagen de B 504.

Si bien en el segundo sistema de captación de imágenes existe el mérito de permitir una adquisición simultánea de información de imagen en color para colores (R, G y B) comparado con la del primer sistema de captación de imágenes, ha de usarse un prisma complicado o se requieren tres láminas de elementos captadores de imagen de R, G y B 502, 503 y 504, lo que hace que el precio del dispositivo sea extremadamente elevado.

Un tercer sistema de captación de imágenes se basa en una técnica para obtener información de color con sensibilidad para una longitud de onda diferente para cada píxel recibido por un sistema de elementos captadores de imagen de estado sólido. La Fig. 37 es una vista que muestra esquemáticamente un dispositivo captador de imágenes que emplea el tercer sistema de captación de imágenes, la Fig. 38 es una vista que muestra una matriz de colores sobre un elemento fotodetector, la Fig. 39 es una vista que muestra un ejemplo de un objeto captado que tiene claros y oscuros y la Fig. 40 es una vista que muestra un nivel de densidad correspondiente a cada color. En el tercer sistema, un elemento captador de imagen en color de estado sólido 602 tiene filtros de color previstos sobre elementos fotodetectores colocados en orden bidimensionalmente como se muestra en la Fig. 38, y los elementos fotodetectores van colocados en orden de modo que cada uno de los elementos tenga sensibilidad para una longitud de onda diferente para cada píxel.

En este tercer sistema de captación de imágenes, como se muestra en la Fig. 37, se puede obtener información de color con sensibilidad para una longitud de onda diferente para cada píxel recibido por el elemento captador de imagen en color de estado sólido 602 a través de un sistema óptico para captación 601. Si bien en el tercer sistema de captación de imágenes existe el mérito de permitir una adquisición de información de imagen en color con una única placa, no es posible obtener información de color a propósito de la misma sección del mismo objeto que ha de captarse, dado que los elementos fotodetectores, cada uno con sensibilidad para una diferente longitud de onda, van colocados en orden sobre un plano.

Por esta razón, como se muestra en la Fig. 39, cuando se obtiene información de imagen en color a propósito de una imagen determinada de un objeto captado que tiene secciones claras y oscuras en cada píxel mediante un elemento captador de imagen en color de estado sólido con la matriz de colores según se muestra en la Fig. 38, se generan señales correspondientes a los colores R, G y B como se muestra en la Fig. 40. El fenómeno descrito anteriormente se denomina generalmente seudocolor. Para impedir este tipo de fenómeno, es necesario no recibir una imagen que tenga secciones claras y oscuras mostradas en la Fig. 39, a saber una imagen con alta frecuencia. Concretamente, en general, la imagen se degrada previendo un filtro óptico paso bajo en el sistema óptico de captación 601, de modo que se puede impedir la generación del seudocolor haciendo uso de la degradación.

Sin embargo, cuando se ha degradado la imagen mediante el filtro óptico paso bajo, no se puede obtener una imagen de alta resolución. Se ha propuesto, como procedimiento de resolución de este problema, por ejemplo, el documento "Image pickup device for high-quality images" dado a conocer en la Publicación de patente japonesa abierta a consulta por el público No. JP-A-7-322121.

En esta Publicación se describe una tecnología en la que una posición de una imagen de un objeto captado se desplaza hasta elementos captadores de imagen usando un prisma AV (de ángulo variable) como dispositivo de cambio de eje óptico, de modo que se obtiene una imagen de alta calidad a través de este desplazamiento. Con esta tecnología, suponiendo que un número total de píxeles de los elementos captadores de imagen sea m píxeles obtenidos extrayendo una pluralidad de veces la misma imagen, si se extraen imágenes de n tipos de un objeto captado diferente, se obtienen imágenes equivalentes a n x m píxeles.

La tecnología según esta Publicación es un sistema combinado obtenido por combinación del segundo sistema de captación de imágenes con el tercer sistema de captación de imágenes. Cada una de la Fig. 41 y la Fig. 42 son vistas destinadas a explicar este sistema combinado, con una matriz de colores. En este sistema combinado, se obtiene información de color de C, Y, M y G, cada uno para la misma sección de un objeto que ha de captarse, desplazando un elemento captador de imagen que tiene la matriz de colores (remítase a la Fig. 41) de filtros para colores complementarios de C (cian), Y (amarillo), M (magenta) y G (verde) mediante paso de un píxel en cuatro direcciones horizontalmente y verticalmente para obtener cuatro láminas de información de imagen en color según se muestra en la Fig. 42.

En el dispositivo captador de imágenes para imágenes de alta calidad basado en la tecnología convencional como la descrita en la Publicación, el segundo sistema de captación de imágenes se realiza en secuencia temporal desplazando una imagen de un objeto que ha de captarse, de modo que se obtiene en secuencia información de imagen tetracroma, dado que el cambio se ejecuta como en el primer sistema de captación de imágenes, si bien no se produce un seudocolor como en el tercer sistema de captación de imágenes. Por esta razón, aunque mediante el segundo sistema se impide la incidencia de un seudocolor, se dan problemas tales como que se consume un tiempo innecesariamente largo para la captación de imágenes, que las manos se mueven involuntariamente al tomar una foto, o que se requiere un dispositivo de desplazamiento biaxial (dirección horizontal y dirección vertical) para desplazar un elemento captador de imagen en las direcciones horarias horizontalmente y verticalmente.

El documento de publicación posterior US-A-6.031.569 está basado en el documento publicado previamente JP-A-72040869. El documento de publicación posterior describe un aparato de detección de imágenes que usa un único CCD. Una imagen de un objeto idéntico se toma cuatro veces en breves intervalos de tiempo. Cada vez que se lleva a cabo la operación de detección de imagen, se controla que una posición de la imagen sobre una superficie fotodetectora del CCD se desplace un píxel. Después de haberse realizado las cuatro operaciones de detección de imagen, las imágenes de cada componente cromática se han enfocado sobre todos los píxeles.

El documento DE3837063C1 revela un convertidor optoelectrónico de imágenes en color. Posteriormente, las componentes cromáticas rojo, verde y azul son detectadas por una matriz de CCD.

El documento US 5.475.796 revela un aparato destinado a recuperar datos de imagen por medio del uso de una imagen patrón en color. Sólo se detecta un color para un píxel. A fin de calcular los colores no detectados, se genera y se detecta para todos los colores una imagen de prueba de ruido de color incorrelacionada. Sobre la base de la información obtenida mediante la imagen de prueba, se usan píxeles adyacentes como base para estimar los datos que faltan del píxel que interesa. Sobre la base de la imagen de prueba se determinan valores de ponderación.

El documento US 3.975.760 revela una cámara de estado sólido. La cámara de vídeo de estado sólido emplea una pluralidad de medios detectores de imagen. Se usan filtros de color que pueden ir colocados delante de CCDs respectivos.

Resumen de la invención

La presente invención tiene por objeto proporcionar un dispositivo captador de imágenes en el que se puede impedir la incidencia de un seudocolor con una configuración sencilla.

El objeto mencionado anteriormente queda resuelto por el tema de la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes van orientadas a formas de realización ventajosas.

Ventajas de la invención

Un dispositivo captador de imágenes comprende ventajosamente una unidad de entrada óptica para dar entrada ópticamente a una imagen de un objeto que ha de captarse; una unidad captadora de imagen, en la que van colocados en orden bidimensionalmente elementos fotodectectores, cada uno con sensibilidad para una longitud de onda diferente, a fin de obtener información de imagen en color desde la imagen del objeto captado introducida desde la unidad de entrada óptica; una unidad de desplazamiento de posición relativa conectada a la unidad captadora de imagen para desplazar relativamente la unidad captadora de imagen y la imagen del objeto captado introducida desde la unidad de entrada óptica; y una unidad de control para conducir la unidad de desplazamiento de posición relativa a fin de obtener una pluralidad de láminas de información de imagen en color para el mismo objeto captado desde la unidad captadora de imagen y también para obtener información de imagen en color para un color determinado para una pantalla según la pluralidad de láminas de información de imagen en color, y además para obtener información de imagen en color para una pantalla que usa la información de imagen en color a propósito del color determinado para una
pantalla.

Ventajosamente, la unidad captadora de imagen y la imagen del objeto captado introducida por la unidad de entrada óptica se desplazan relativamente una respecto de la otra mediante la unidad de desplazamiento de posición relativa, y se obtiene información de imagen en color a propósito de un color determinado para una pantalla según una pluralidad de láminas de información de imagen en color para el mismo objeto captado obtenido mediante el desplazamiento, y se obtiene información adicional de imagen en color para una pantalla según la información de imagen en color a propósito del color determinado para una pantalla, de modo que, haciendo uso del hecho de que la sensibilidad para detectar un cambio de fase de color es inferior a aquélla para detectar un cambio de brillo, que es una característica visual humana, y un cambio de tono a una alta frecuencia no se percibe tal y como es, sino que se percibe como gris, se puede impedir con una configuración sencilla la incidencia de un seudocolor o un movimiento involuntario de las manos al tomar una foto.

Ventajosamente, la unidad de control obtiene información breve de imagen en color a propósito de un píxel notado según una correlación en el color determinado.

Ventajosamente se obtiene, según la correlación en el color determinado, información breve de imagen en color para un píxel notado, de modo que puede calcularse con precisión información breve de imagen en color.

Ventajosamente, la unidad de control compara información de imagen en color para un color determinado para el píxel notado con la información de imagen en color a propósito del color determinado para otros píxeles en torno al píxel notado, y obtiene información breve de imagen en color para el píxel notado según información de imagen en color para un píxel en torno al píxel notado que tiene la correlación más alta.

Ventajosamente, se compara entre sí información de imagen en color para un color determinado del píxel notado y la información de imagen en color para el color determinado para otros píxeles en torno al píxel notado, y se obtiene información breve de imagen en color para el píxel notado según información de imagen en color de un píxel en torno al píxel notado que tiene la correlación más alta, de modo que puede calcularse con precisión información breve de imagen en color.

Ventajosamente, los elementos fotodetectores van previstos de modo que, al preparar información breve de imagen en color para un píxel notado, exista al menos un píxel disponible en torno al píxel notado en cada una de las direcciones horizontal, vertical y diagonal opuestas al píxel notado.

Ventajosamente, los elementos fotodetectores van previstos de modo que, al preparar información breve de imagen en color para un píxel notado, exista al menos un píxel disponible en torno al píxel notado en cada una de las direcciones horizontal, vertical y diagonal opuestas al píxel notado, de modo que pueda calcularse con precisión información breve de imagen en color.

Ventajosamente, la unidad de control compara información de imagen en color con un color determinado para los píxeles notados con la información de imagen en color para un color determinado de los píxeles disponibles en torno al píxel notado, y obtiene información breve de imagen en color a propósito del píxel notado según información de imagen en color para uno de los píxeles disponibles en torno al píxel notado que tiene la correlación más
alta.

Ventajosamente, se compara información de imagen en color con un color determinado para los píxeles notados con la información de imagen en color para un color determinado de los píxeles disponibles en torno al píxel notado, y se obtiene información breve de imagen en color para el píxel notado según información de imagen en color para uno de los píxeles disponibles en torno al píxel notado que tiene la correlación más alta, de modo que puede calcularse con más precisión información breve de imagen en color.

Ventajosamente, la unidad captadora de imagen se desplaza de modo que el desplazamiento se produzca en una posición relativa al objeto que ha de captarse y, con esta característica, es posible obtener una configuración sencilla que no requiera una pluralidad de elementos captadores de imagen ni un sistema óptico de espejos.

Ventajosamente, la unidad captadora de imagen puede comprender una pluralidad de elementos captadores de imagen, y la unidad de desplazamiento de posición relativa ramifica una imagen de un objeto que ha de captarse introducida por la unidad de entrada óptica en una pluralidad de trayectorias de luz de modo que la misma imagen del objeto que ha de captarse sea recibida como imagen del objeto que ha de captarse por cada uno de los elementos captadores de imagen.

Ventajosamente, una imagen de un objeto que ha de captarse introducida por la unidad de entrada óptica se puede ramificar en una pluralidad de trayectorias de luz de modo que la misma imagen del objeto que ha de captarse sea recibida como imagen del objeto que ha de captarse por cada uno de los elementos captadores de imagen, de modo que sea posible adquirir información a propósito de imágenes vídeo en movimiento sin incidencia de un movimiento involuntario de las manos al tomar una foto, y también sea posible obtener una configuración sencilla que no requiera un complicado sistema óptico tal como un prisma dicroico para la separación de colores como un tipo de dispositivo captador de imágenes de tres placas.

Ventajosamente, la unidad captadora de imagen tiene filtros para tres colores elementales de R (rojo), G (verde) y B (azul), y los filtros para tres colores elementales van colocados en orden de modo que el filtro de color elemental para G (verde), que es el color determinado, pueda quedar situado para todas las posiciones de píxeles al desplazarse mediante la unidad de desplazamiento de posición relativa.

Ventajosamente, los filtros para tres colores elementales de R, G y B van colocados en orden de modo que el filtro de color elemental para G (verde), que es el color determinado, pueda quedar situado para todas las posiciones de píxeles al desplazarse mediante la unidad de desplazamiento de posición relativa, de modo que el filtro elemental de G tenga sensibilidad de amplio espectro que se superponga tanto a la sensibilidad al espectro de R (rojo) como de B (azul) y, con esta característica, una cantidad de información a propósito de una imagen de un objeto que ha de captarse aumenta adquiriendo información de imagen en color a propósito de G sobre una pantalla completa, lo que permite que la imagen en color concuerde con las características visuales humanas.

Ventajosamente, la unidad captadora de imagen tiene un obturador electrónico y un obturador mecánico, ajusta un tiempo de acumulación efectivo dentro de cada tiempo de exposición para la información de imagen en color según una temporización para mandar el obturador electrónico y el obturador mecánico y termina una operación de transferencia mediante la unidad captadora de imagen dentro del tiempo de exposición.

Ventajosamente, un tiempo de acumulación efectivo dentro de cada tiempo de exposición para la información de imagen en color se ajusta según una temporización para mandar el obturador electrónico y el obturador mecánico, y una operación de transferencia mediante la unidad captadora de imagen se termina dentro del tiempo de exposición, de modo que puede reducirse cada intervalo entre tiempos de acumulación para obtener una pluralidad de información de imagen en color y, con esta característica, es posible resolver los problemas tales como movimiento involuntario de las manos al tomar una foto.

Ventajosamente, la unidad de control corrige al menos una diferencia de tiempos de acumulación para la pluralidad de información de imagen en color.

Ventajosamente, se corrige al menos una diferencia de tiempos de acumulación para la pluralidad de información de imagen en color, de modo que es posible adquirir una imagen de alta calidad incluso si existe falta de uniformidad en la exposición cuando se adquiere una pluralidad de información de imagen en color.

Otros objetos y características de esta invención llegarán a comprenderse a partir de la descripción que sigue con referencia a los dibujos que se adjuntan.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de una cámara digital según la Forma de realización 1 de la presente invención;

la Fig. 2 es una vista que muestra un mecanismo de desplazamiento relativo según la Forma de realización 1;

la Fig. 3 es una vista explicativa del modo en que cambian los elementos fotodetectores a lo largo de cada desplazamiento relativo según la Forma de realización 1;

la Fig. 4 es una vista explicativa del modo en que cambian los elementos fotodetectores a lo largo de cada desplazamiento relativo según la Forma de realización 1;

la Fig. 5 es una vista explicativa del modo en que cambian los elementos fotodetectores a lo largo de cada desplazamiento relativo según la Forma de realización 1;

la Fig. 6 es una vista explicativa del modo en que cambian los elementos fotodetectores a lo largo de cada desplazamiento relativo según la Forma de realización 1;

la Fig. 7 es una vista explicativa del modo en que cambian los elementos fotodetectores a lo largo de cada desplazamiento relativo según la Forma de realización 1;

la Fig. 8 es una vista explicativa de información de imagen en color a propósito de un píxel notado en la Forma de realización 1;

la Fig. 9 es una vista explicativa de patrones de repetición entre secciones claras y secciones oscuras en la Forma de realización 1;

la Fig. 10 es una vista explicativa de patrones de repetición entre secciones claras y secciones oscuras en la Forma de realización 1;

la Fig. 11 es una vista que muestra gráficamente una relación entre longitudes de onda y sensibilidad en una modificación;

la Fig. 12 es una vista que muestra un ejemplo de una matriz en forma de bandas en otra modificación;

la Fig. 13 es una vista explicativa de información de imagen en color a propósito de un píxel notado según la Forma de realización 2;

la Fig. 14 es una vista explicativa de un patrón entre secciones claras y secciones oscuras en la Forma de realización 2;

la Fig. 15 es una vista que muestra información generalizada de imagen en color de un píxel notado en la Forma de realización 2;

la Fig. 16 muestra una vista explicativa de una secuencia de cálculo de información breve de imagen en color de un píxel notado en la Forma de realización 2;

la Fig. 17 es una vista explicativa de un patrón entre secciones claras y secciones oscuras en la Forma de realización 3;

la Fig. 18 es una vista que muestra una matriz de colores de elementos fotodetectores (CCD) en la Forma de realización 3;

la Fig. 19 es una vista explicativa de una dirección del movimiento del CCD (una dirección hacia la que se desplaza un píxel) en la Forma de realización 3;

la Fig. 20 es una vista explicativa del modo en que cambian los elementos fotodetectores mostrados en la Fig. 18 según un desplazamiento relativo en la Forma de realización 3;

la Fig. 21 es una vista explicativa del modo en que cambian los elementos fotodetectores mostrados en la Fig. 18 según un desplazamiento relativo en la Forma de realización 3;

la Fig. 22 es una vista explicativa del modo en que cambian los elementos fotodetectores mostrados en la Fig. 18 según un desplazamiento relativo en la Forma de realización 3;

la Fig. 23 es una vista explicativa del modo en que cambian los elementos fotodetectores mostrados en la Fig. 18 según un desplazamiento relativo en la Forma de realización 3;

la Fig. 24 es una vista que muestra otra matriz de colores de elementos fotodetectores en la Forma de realización 3;

la Fig. 25 es una vista explicativa del modo en que cambian los elementos fotodetectores mostrados en la Fig. 24 según un desplazamiento relativo en la Forma de realización 3;

la Fig. 26 es una vista explicativa del modo en que cambian los elementos fotodetectores mostrados en la Fig. 24 según un desplazamiento relativo en la Forma de realización 3;

la Fig. 27 es una vista explicativa del modo en que cambian los elementos fotodetectores mostrados en la Fig. 24 según un desplazamiento relativo en la Forma de realización 3;

la Fig. 28 es una vista que muestra un mecanismo de desplazamiento relativo de un dispositivo captador de imágenes según la Forma de realización 4;

la Fig. 29 es una vista que muestra un mecanismo de desplazamiento relativo de un dispositivo captador de imágenes según una Forma de realización 5;

la Fig. 30 es un diagrama de tiempos de un caso en el que se aplica un obturador electrónico en una modificación;

la Fig. 31 es un diagrama de tiempos de un caso en el que se aplica un obturador electrónico y un obturador impermeable a la luz en otra modificación;

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la Fig. 32 es una vista explicativa de un ejemplo de aquellos píxeles que se desplazan tres veces en otra modificación;

la Fig. 33 es una vista explicativa de un ejemplo de aquellos píxeles que se desplazan tres veces en otra modificación;

la Fig. 34 es una vista explicativa de un ejemplo de aquellos píxeles que se desplazan tres veces en otra modificación;

la Fig. 35 es una vista que muestra esquemáticamente un dispositivo captador de imágenes que emplea el primer sistema de captación de imágenes basado en la tecnología convencional;

la Fig. 36 es una vista que muestra esquemáticamente un dispositivo captador de imágenes que emplea el segundo sistema de captación de imágenes basado en la tecnología convencional;

la Fig. 37 es una vista que muestra esquemáticamente un dispositivo captador de imágenes que emplea el tercer sistema de captación de imágenes basado en la tecnología convencional;

la Fig. 38 es una vista que muestra una matriz de colores de elementos fotodetectores basados en la tecnología convencional;

la Fig. 39 es una vista que muestra un ejemplo de un objeto que ha de captarse que tiene secciones claras y secciones oscuras basado en la tecnología convencional;

la Fig. 40 es una vista que muestra un nivel de densidad correspondiente a cada color basado en la tecnología convencional;

la Fig. 41 es una vista explicativa de un sistema combinado con una matriz de colores basado en la tecnología convencional; y

la Fig. 42 es una vista explicativa de un sistema combinado con una matriz de colores basado en la tecnología convencional.

Descripción de la forma de realización preferida

En lo sucesivo, la descripción detallada va dirigida a las formas de realización preferidas del dispositivo captador de imágenes según la presente invención con referencia a los dibujos que se acompañan. Se advertirá que la descripción supone un caso de una cámara digital como una forma de realización de la presente invención en las formas de realización que se describen a continuación.

La Fig. 1 es un diagrama de bloques que muestra la configuración de una cámara digital según la Forma de realización 1 de la presente invención. La cámara digital comprende, como se muestra en la Fig. 1, un objetivo 101, una sección mecánica 102 que incluye un enfoque automático o similares, un CCD 103A, un accionador 103B, un circuito CDS (de doble muestreo correlacionado) 104, un convertidor A/D 105, una sección de procesamiento digital de señales 106, una DCT 107, un codificador 108, un MCC 109, una memoria intermedia 110, un amplificador de vídeo 111, una memoria interna 112, una CPU 121, una sección de visualización 122, una sección de manejo 123, una memoria de parámetros 124, un excitador del motor 125, una sección SG (generadora de señales de control) 126, un estroboscopio 127 y un sensor de AF (audiofrecuencia) 128.

Una unidad de objetivo comprende el objetivo 101 y la sección mecánica 102 que incluye una sección de enfoque automático (AF)/diafragma/filtro, y un obturador mecánico de la sección mecánica 102 expone simultáneamente dos campos. El CCD 103A convierte una imagen de vídeo, recibida a través de la unidad de objetivo, en señal eléctrica (datos de imagen analógica). El accionador 103B acoplado al CCD 103A desplaza una relación relativamente posicional entre el CCD 103A y un objeto que ha de captarse conforme a los controles mediante la CPU 121.

El circuito CDS 104 se usa para reducir ruidos en el CCD de tipo elemento captador de imagen. El convertidor A/D 105 convierte datos de imagen analógica recibidos por el CCD 103A a través del circuito CDS en datos de imagen digital. Concretamente, una señal de salida procedente del CCD 103A se convierte en una señal digital mediante el convertidor A/D 105 a través del circuito CDS 104 a una frecuencia óptima de muestreo (por ejemplo, un múltiple entero de una frecuencia de subportadora de una señal NTSC).

La sección de procesamiento digital de señales 106 separa datos de imagen digital recibidos desde el convertidor A/D 105 en matiz y brillo para someterlos a distintos procesamientos y procesamiento de datos con fines de corrección y compresión/expansión de imagen. La DCT (transformada discreta del coseno) 107 ejecuta una conversión ortogonal que es un procedimiento de compresión/expansión de imagen que sigue JPEG, y el codificador (codificador/descodificador de Huffman) 108 ejecuta un procesamiento tal como codificación de Huffman/procesamiento híbrido que es un procedimiento de compresión/expansión de imagen que sigue JPEG.

El MCC (controlador de tarjeta de memoria) 109 acumula una vez la imagen comprimida y el habla extraída de un micrófono, no mostrado, y digitalizada, y graba o extrae por lectura la información en y desde la memoria interna 112 o una tarjeta de memoria a través de un procesamiento simultáneo de los mismos. La CPU 121 proporciona controles para operaciones de cada sección conforme a una instrucción procedente de la sección de manejo 123 o una instrucción para operaciones externas mediante un control remoto o similares, no mostrados en la figura.

La sección de visualización 122 se realiza con un visualizador de cristal líquido (LCD), un diodo electroluminiscente (LED) o un electroluminiscente (EL) o similares, visualiza una imagen sobre su superficie conforme a los datos de imagen digital captados y datos de imagen grabados que se han sometido al procesamiento de expansión, y también visualiza sobre su superficie un estado de la cámara digital o similares. La sección de manejo 123 tiene botones para la selección de una función, instrucción de captación, o algunos otros distintos reglajes ejecutados desde el exterior. Esta sección de manejo 123 tiene un pulsador de liberación 123A y da salida a una señal de liberación hacia la CPU 121 a través del manejo del pulsador de liberación 123A.

La siguiente descripción va dirigida a una sección clave del dispositivo captador de imágenes. La Fig. 2 es una vista que muestra un mecanismo de desplazamiento relativo según la Forma de realización 1. En la Fig. 2, el CCD 103A como elemento captador de imagen en color de estado sólido va acoplado a un soporte de elementos 103C y apoyado. El accionador 103B como unidad de desplazamiento de posición relativa va conectado a este soporte de elementos 103C y mueve este soporte de elementos 103C en la dirección indicada por la flecha T. Se advertirá que un ángulo de acoplamiento del accionador 103B al soporte no está limitado al ángulo mostrado en la figura y se puede emplear para el acoplamiento cualquier ángulo que corresponda a la dirección hacia la que se desplaza el CCD 103A. Por ejemplo, cuando el CCD 103A se desplaza en dirección diagonal, el accionador 103B puede ir acoplado al soporte de elementos 103C en dirección diagonal.

De acuerdo con la configuración mostrada en la Fig. 2, una imagen de un objeto captado entrante a través del objetivo 101 como sistema óptico de captación de imágenes se obtiene al ser recibida por el CCD 103A, pero un intervalo de captación se cambia mandando el accionador 103B bajo los controles de la CPU 121, una pluralidad de láminas de imagen del objeto captado (información de imagen en color) se puede adquirir en una pluralidad de posiciones relativas diferentes entre el CCD 103A y el objeto que ha de captarse.

La siguiente descripción va dirigida a un procedimiento de adquisición de información de imagen en color según la Forma de realización 1. La Fig. 3 hasta la Fig. 7 son vistas destinadas a explicar el modo en que se mueven los elementos fotodetectores a través de cada desplazamiento relativo según la Forma de realización 1, la Fig. 8 es una vista explicativa de una información de imagen en color a propósito de un píxel notado, y la Fig. 9 y Fig. 10 son vistas explicativas de patrones de repetición entre secciones claras y secciones oscuras.

El CCD 103A en la Fig. 3 muestra una matriz de colores destinada a colocar en orden píxeles en una matriz en el orden de R (rojo), G (verde) y B (azul). Un píxel R, un píxel B y un píxel G impactan secciones fotodetectoras, cada una con sensibilidad principalmente para cada uno del rojo, azul y verde, respectivamente. Sin embargo, la matriz que comprende píxeles de R, G y B muestra un patrón escaqueado de R, G y B corriente y, por esta razón, la matriz no está limitada a la matriz descrita anteriormente.

Suponiendo que un patrón en la Fig. 4 muestre información de imagen en color para una imagen de un objeto captado como referencia, si el CCD 103A como elemento captador de imagen de estado sólido se desplaza relativamente un píxel hacia la imagen del objeto captado en dirección horizontal (dirección indicada por la flecha X en la Fig. 5) mediante el accionador 103B como unidad de desplazamiento de posición relativa, la información de imagen en color desplazada un píxel a la derecha desde la de referencia mostrada en la Fig. 4 se obtiene según se muestra en la Fig. 5.

Entonces, la información de imagen en color de referencia y la información de imagen en color obtenida mediante su desplazamiento se superponen una sobre la otra como en la Fig. 42 y se estudia una correlación entre ambas informaciones para la misma imagen del objeto captado. Concretamente, como se muestra en la Fig. 6, en la misma imagen del objeto captado, la información de imagen en color de referencia es una imagen del objeto captado con el borde izquierdo de la misma detectado por la primera matriz (R, G, B ...) del CCD 103A, pero la información de imagen en color obtenida a través del desplazamiento es una imagen del objeto captado con el borde izquierdo que se ha desplazado un píxel a la derecha desde el borde izquierdo de la pantalla de referencia detectado por la primera matriz (R, G, B ...) del CCD 103A, dado que el borde izquierdo se ha desplazado un píxel a la derecha desde el borde izquierdo de la pantalla de referencia en el momento de captar el objeto.

Por esta razón, una posición de un objeto captado con, por ejemplo, el píxel G en una posición en una primera columna de una segunda fila del CCD de referencia 103A da como resultado una posición obtenida mediante captación del objeto, cuando la captación se realiza sobre la base del desplazamiento, con el píxel R en una posición en una primera columna de una primera fila del CCD 103A. En consecuencia, dos píxeles quedan colocados en orden, como se muestra en la Fig. 6, en la misma sección del mismo objeto que ha de captarse obtenido captando dos veces sobre la base del desplazamiento. A saber, obteniendo dos informaciones de imagen en color usando el accionador 103B, se pueden adquirir dos tipos de información de imagen en color tales como una combinación de R y G o una combinación de B y G. Con esta característica, mediante referencia a la información de imagen en color a propósito del píxel G, se halla que existe información de imagen en color para G (verde) en todas las posiciones de píxeles como se muestra en la Fig. 7.

Asimismo, a continuación se describe una sección particular sobre la imagen del objeto captado. La Fig. 8 muestra información de imagen en color a propósito de tres filas en una columna. Una posición de píxeles 1 en una primera fila es una combinación de G1 y R1, una posición de píxeles 2 en una segunda fila es una combinación de B2 y G2, y una posición de píxeles 3 en una tercera fila es una combinación de G3 y R3. Suponiendo que la posición de píxeles 2 sea una sección notada en este momento, la información de imagen en color para la posición de píxeles 2 es una combinación de B2 y G2 que indica que la información de imagen en color para R (rojo) es breve, es decir, que falta. Por esta razón, en lo que a la sección notada respecta, obteniendo información de imagen en color R2 para R (rojo), se puede obtener información de imagen en color para tres colores de R2, G2 y B2.

Entonces, si cada información de imagen en color para (R, G, B) se expresa mediante información de color (r, g, b) normalizada conforme a información acerca del brillo e información acerca de diferencia de color, se obtiene la siguiente expresión: (R, G, B) = I (r, g, b). Se conoce como una de las características visuales humanas que la sensibilidad para detectar un cambio de matiz de un objeto que ha de captarse es inferior por lo general comparada con aquella para detectar un cambio de brillo del mismo. Por esta razón, en la transferencia de una imagen en color para una televisión o similares, una banda de señales de diferencia de color es más pequeña comparada con la de una señal de brillo, de tal modo que una proporción de bandas de frecuencia de la señal de brillo Y al igual que la de las señales de diferencia de color U, V es del siguiente modo: Y : U : V : = 4 : 2 : 2. También se emplea el mismo procedimiento en la tecnología de compresión de imágenes.

Cuando se obtiene una expresión (R, G, B) = I (r/g, 1, b/g) modificando la expresión (R, G, B) = I (r, g, b), no se requiere que una información de imagen en color para una sección que indica un tono de color tal como r/g y b/g sea precisa, dadas las características visuales humanas. Por esta razón, se puede efectuar una estimación con información de imagen en color para secciones adyacentes. Concretamente, haciendo referencia a la sección notada (R2 breve se indica mediante R^{-}), se obtiene una expresión para la sección del siguiente modo: R^{-}2 = G2 \cdot (r2/g2) a partir de R^{-}2 = I2 \cdot g2 \cdot (r2/g2) para obtener I2 \cdot g2 = G2 conforme a (R^{-}2, G2, B2) = I2 \cdot g2 \cdot (r2/g2, 1, b2/g2).

Suponiendo en este documento que la expresión siguiente se establece haciendo uso de las características: r2/g2 = (r1/g1 + r3/g3)/2, la expresión R^{-}2 = G2 \cdot (R1/G1 + R3/G3)/2 se obtiene conforme a r1/g1 = R1/G1 y r3/g3 = R3/G3. La información de imagen que se obtiene a propósito de la totalidad de los tres colores elementales de la sección notada es del siguiente modo: (R, G, B) = (G2 \cdot (R1/G1 + R3/G3)/2, G2, B2).

El mismo procedimiento se aplica a una sección de la posición de píxeles 3 en la Fig. 8 con breve información de imagen en color para B (azul), y puede obtenerse la siguiente expresión para la sección: (R, G, B) = (R3, G3, G3 \cdot (B2/G2 + B4/G4)/2). Si bien la información breve de imagen en color se estima en este ejemplo mediante las secciones verticales, cuando se puede obtener información de imagen en color como la de la Fig. 7, son posibles las estimaciones, dado que r/g y b/g van colocados en orden para cada paso en dirección horizontal y van colocados en orden para dos píxeles en dirección vertical, en la medida de los cambios hasta la frecuencia de Nyquist de un paso de píxel en dirección horizontal y hasta 1/2 de la frecuencia de Nyquist en dirección vertical conforme al teorema de muestreo. Por esta razón, la proporción de Y : U : V : = 4 : 2 : 2 se estima de forma totalmente posible.

A continuación, se somete a consideración un caso en el que existe un patrón repetido de secciones claras y secciones oscuras en dirección horizontal como se muestra en la Fig. 9. Suponiendo que las secciones claras sean (R0, G0, B0) y las secciones oscuras sean (1/10) \cdot (R0, G0, B0), si un píxel de la sección notada es una sección clara, es evidente que G0 y B0 se reproducen, dado que existen píxeles de G y B en la información de imagen en color para G y B respectivamente.

También se somete a consideración en este punto R2. Cuando G1 = G2 = G3 = G0, R1 = R3 = R0 se sustituyen en la expresión R^{-}2 = G2 \cdot (R1/G1 + R3/G3)/2, se obtiene la expresión R2 = R0, de modo que se puede calcular con precisión un valor para R^{-}2. De modo similar, para las secciones oscuras, cuando G1' = G2' = G3' = (1/10) G0, R1' = R3' = (1/10) R0 se sustituyen en la misma, se obtiene la expresión R^{-}2 = (1/10) R0 mediante un cálculo preciso.

La siguiente descripción va dirigida a un caso en el que existen patrones repetidos en dirección vertical como se muestra en la Fig. 10. También es evidente que se reproducen B2 = B0 y G2 = G0.

También se somete a consideración en este punto R2. Cuando R1 = R3 = (1/10) R0, G1 = G3 = (1/10) G0 se sustituyen en la expresión R^{-}2 = G2 \cdot (R1/G1 + R3/G3)/2, se obtiene la expresión R^{-}2 = R0, que se puede producir con precisión. De modo similar, en cuanto a las secciones oscuras, la expresión R^{-}2' = (1/10) R0 se puede reproducir con precisión. En consecuencia, no se produce un seudocolor.

A saber, si r/g y b/g satisfacen las condiciones descritas anteriormente, básicamente no se produce un seudocolor. Existe un pequeño número de cambios en un tono de color de un objeto corriente que ha de captarse a una frecuencia tan alta y, en el caso en el que se produzca esta clase de cambio, el tono se reproduce sólo como gris sin tener ninguna gradación de color, que un ser humano percibe solamente como gris, de modo que no se produce ninguna anomalía en lo que respecta al tono de color.

Como se ha descrito anteriormente, con la Forma de realización 1, al hacer uso del hecho de que la sensibilidad para detectar un cambio de matiz es inferior a aquélla para detectar un cambio de brillo, que es una de las características visuales humanas, y un cambio de matiz a una alta frecuencia no se percibe tal y como es, sino que se percibe como gris, no se precisa usar con carácter discreto un CCD destinado a cada uno de R, G, B como en el sistema de tres placas, y no se produce un seudocolor aunque cambie el brillo a una alta frecuencia.

Igualmente, el elemento captador de imagen se desplaza en una posición relativa hacia el objeto que ha de captarse y, con esta característica, es posible obtener una configuración sencilla que no requiera una pluralidad de elementos captadores de imagen ni un sistema óptico de espejos.

En la Forma de realización 1, el accionador 103B está previsto como unidad de desplazamiento de posición relativa, y el CCD 103A se desplaza mediante este accionador 103B en relación con un objeto que ha de captarse, pero se puede aplicar en esta unidad de desplazamiento de posición relativa un medio tal como un elemento piezoeléctrico laminado de uso general.

En la Forma de realización 1, se adquiere información de imagen en color para el color G entre filtros destinados a colores elementales de R, G y B para una pantalla completa, pudiendo ejecutarse el mismo procedimiento para los otros colores R y G así como para una matriz de colores complementarios. Sin embargo, como se muestra en la Fig. 11, la sensibilidad para el verde (G) está ampliamente distribuida en la sensibilidad visual humana así como en los CCDs 301, 302, de modo que se puede obtener un mejor resultado mediante la adquisición de información de imagen en color para el verde (G) sobre toda la pantalla.

En este caso, los filtros para tres colores elementales de R, G y B van colocados en orden de modo que el filtro de color elemental para G (verde), que es el color determinado, pueda quedar situado para todas las posiciones de píxeles al desplazarse mediante la unidad de desplazamiento de posición relativa, de modo que el filtro elemental de G tenga sensibilidad de amplio espectro que se superponga tanto a la sensibilidad al espectro de R (rojo) como de B (azul) y, con esta característica, una cantidad de información para una imagen de un objeto que ha de captarse aumenta adquiriendo información de imagen en color para G sobre una pantalla completa, lo que permite que la imagen en color concuerde con las características visuales humanas.

Igualmente, en la Forma de realización 1, aunque la descripción haya estado dirigida a la matriz en el patrón escaqueado, la presente invención es aplicable a una matriz en forma de bandas tal como una columna de G, una columna de R, una columna de G, una columna de B y una columna de G, como se muestra en la Fig. 12.

Aunque en la Forma de realización 1 se usa información para píxeles adyacentes en dirección vertical al píxel notado cuando se interpola (calcula) información breve de color para el píxel notado, en la Forma de realización 2 la descripción va dirigida a un procedimiento de adquisición más precisa de información breve de color mediante interpolación (cálculo) de la información breve de color conforme a píxeles adyacentes en torno al píxel notado. En lo sucesivo la descripción va dirigida a un procedimiento de adquisición de información de imagen en color según la Forma de realización 2, con referencia a la Fig. 13 hasta la Fig. 16.

La Fig. 13 muestra una vista explicativa de información de imagen en color para un píxel notado, la Fig. 14 muestra una vista explicativa de patrones en secciones claras y secciones oscuras, la Fig. 15 muestra una vista destinada a generalizar información de imagen en color para un píxel notado y la Fig. 16 muestra una vista explicativa de una secuencia de cálculo de información breve de imagen en color para un píxel notado.

Se supone que la información de imagen en color para un CCD mostrado en la Fig. 7 comprende, como se muestra en la Fig. 13, por ejemplo, (R1, G1), (R2, G2), (R3, G3), (B4, G4), (B5, G5), (B6, G6), (R7, G7), (R8, G8) y (R9, G9). Un píxel notado se ajusta en este punto a (B5, G5). En lo sucesivo la descripción va dirigida a un procedimiento de obtención de información breve de color R5 para este píxel notado (B5, G5).

En el procedimiento en la Forma de realización 1, a fin de obtener información breve de color R5 para este píxel notado (B5, G5), se usa información para píxeles (R2, G2) y (R8, G8) adyacentes al píxel notado (B5, G5) en dirección vertical, pero en la Forma de realización 2 se usa información de color para un píxel que tiene la correlación más alta con G5 entre la información de G (G1, G2, G3, G7, G8, G9) para píxeles en torno al píxel notado (B5, G5).

Por ejemplo, cuando existe un patrón de claros y oscuros como se muestra en la Fig. 14, G5 es un valor cercano a los de G2, G3, G8 y G9. Entonces, suponiendo que un valor de la correlación más alta con G5 sea G2, se calcula información para R5 breve conforme a R5 = R2 \cdot (G5/G2) obtenida usando esta información (G2, R2).

La siguiente descripción va dirigida a un caso en el que se generaliza el procedimiento de cálculo. La matriz de colores en la Fig. 13 que se ha generalizado puede expresarse como se muestra en la Fig. 15. En la Fig. 15, la información de G para un píxel notado se expresa como Gmn y la otra información de imagen en color (información de R o B), como C. En el diagrama de flujo de la Fig. 16 se muestra una secuencia de cálculo de información breve de imagen en color para un píxel notado.

En la Fig. 16, al principio, se compara cada correlación entre el píxel notado Gm, n y cada uno de {Gm-1, n-1; Gm, n-1; Gm+1, n-1; Gm-1, n+1; Gm, n+1; Gm+1, n+1}, y entre {Gm-1, n-1; Gm, n-1; Gm+1, n-1; Gm-1, n+1; Gm, n+1; Gm+1, n+1}, la información que tiene la diferencia más pequeña con respecto a Gm, n, a saber, información que tiene la correlación más alta con Gm, n se expresa como G' (etapa S1). Entonces, la información de C en la misma posición de píxeles que la de G' se expresa como C' (etapa S2). Luego, suponiendo que sea X la información que ha de obtenerse, la información X que ha de obtenerse se puede calcular de acuerdo con la expresión X = C' \cdot (Gm, n/G') (etapa S3).

Como se ha descrito anteriormente, cuando en la Forma de realización 2 ha de adquirirse información breve de imagen en color para un píxel notado, se calcula información breve de imagen en color según información de imagen en color para un píxel que tiene la correlación más alta con la información de imagen en color para el píxel notado entre píxeles adyacentes en torno al píxel notado, de modo que se pueda adquirir con precisión información breve de imagen en color.

En la Forma de realización 3, la descripción va dirigida a una matriz de píxeles en color para un CCD así como a una dirección a la que se desplazan los píxeles con el propósito de adquirir con precisión información breve de imagen en color para un píxel notado. En lo sucesivo la descripción va dirigida a un procedimiento de adquisición de información de imagen en color según la Forma de realización 3, con referencia a la Fig. 17 hasta la Fig. 27.

La Fig. 17 es una vista explicativa de un patrón en secciones claras y secciones oscuras, la Fig. 18 es una vista que muestra una matriz de colores de elementos fotodetectores (CCD), la Fig. 19 es una vista para explicar una dirección de movimiento del CCD (una dirección hacia la que se desplaza un píxel), la Fig. 20 hasta la Fig. 23 son vistas para explicar el modo en que cambian los elementos fotodetectores mostrados en la Fig. 18 según un desplazamiento relativo, la Fig. 24 es una vista que muestra otra matriz de colores de elementos fotodetectores, y la Fig. 25 hasta la Fig. 27 son vistas para explicar el modo en que cambian los elementos fotodetectores mostrados en la Fig. 24 según un desplazamiento relativo.

En la Forma de realización 1, como se muestra en la Fig. 3, R, G y B se ajustan en una matriz en un motivo escaqueado y, desplazando un píxel la matriz en dirección horizontal como se muestra en la Fig. 5, se obtiene la información de imagen en color mostrada en la Fig. 7. Se somete a consideración un caso en el que existen secciones oscuras en esta información de imagen en color en dirección horizontal, según se muestra en la Fig. 17. Suponiendo que en este documento un píxel notado sea (B5, G5), a fin de calcular información breve de imagen en color para R5, ha de usarse información de imagen en color para píxeles en torno al píxel notado (R1, G1), (R2, G2), (R3, G3), (R7, G7), (R8, G8) y (R9, G9). En este caso, puesto que existen las secciones oscuras en dirección horizontal, no hay mucha correlación entre el píxel notado (B5, G5) y cada uno de los otros píxeles en torno al mismo (R1, G1), (R2, G2), (R3, G3), (R7, G7), (R8, G8) y (R9, G9).

Por esta razón, los colores para píxeles del CCD 103A van colocados igual, (G, G, G, G ...), (R, B, R, B ...), (G, G, G, G ...), (B, R, B, R ...), ..., como se muestra en la Fig. 18, en los que una matriz de G va colocada en orden cada otra línea en una forma en bandas y los píxeles de R y B van dispuestos de forma alternada respectivamente en las otras líneas. Entonces, el CCD 103A en el que los colores van colocados en orden como se muestra en la Fig. 18 es desplazado un píxel, como se muestra en la Fig. 19, en dirección relativamente diagonal hacia una imagen del objeto captado (dirección indicada por la flecha A en la Fig. 19) por el accionador 103B como unidad de desplazamiento de posición relativa y, sintetizando información de color para los píxeles antes del movimiento e información de color para los píxeles después del movimiento, se puede obtener la información de imagen en color como se muestra en la Fig. 20.

Se toma en consideración un caso de adquisición de información breve de imagen en color para un píxel notado según la información de imagen en color como se muestra en la Fig. 20 en el mismo procedimiento que el que se ha descrito en la Forma de realización 2. En la Fig. 20, cuando ha de calcularse información de R para el píxel notado (G, B) partiendo de píxeles en torno al píxel notado, se pueden usar para interpolación los píxeles sombreados en la Fig. 21. Para mostrarlo de forma aún más sencilla, existen píxeles disponibles en torno al píxel notado en las direcciones mostradas en la Fig. 22. A la inversa, la Fig. 23 muestra secciones que tienen la misma matriz de colores que la del píxel notado en un patrón sencillo.

A saber, como se muestra en la Fig. 22, al menos un píxel entre los píxeles en torno al píxel notado se puede usar con fines de interpolación en cada una de las direcciones horizontal, vertical y diagonal opuestas a dicho píxel notado. Con esta característica, se halla que entre los píxeles en torno al píxel notado existe un píxel que tiene una alta correlación, por ejemplo, incluso cuando ninguna de las direcciones horizontal, vertical y diagonal opuestas a dicho píxel notado es una sección oscura.

En consecuencia, incluso cuando ninguna de las direcciones horizontal, vertical y diagonal opuestas a dicho píxel notado es una sección oscura en la información de imagen en color como se muestra en la Fig. 20, existe un píxel periférico que tiene alta correlación con el píxel notado y, por esta razón, cuando ha de prepararse información breve de color según el mismo procedimiento que el descrito anteriormente, se prepara información breve de color según información de color para un píxel que tiene una correlación más alta en la periferia. Con esta característica, se puede obtener con precisión información breve de color.

Como se ha descrito anteriormente, en la Forma de realización 3, un CCD, obtenido mediante disposición alternada de una matriz de píxeles de G que comprende solamente píxeles de G y una matriz de píxeles de RG con píxeles de R y píxeles de G dispuestos alternadamente en su interior, se desplaza un píxel en dirección diagonal, de modo que aumenta la probabilidad de que exista, en torno al píxel notado, cualquier píxel que tiene información de imagen en color con alta correlación con información de imagen en color para el píxel notado y, por esta razón, en un caso de adquisición de información breve de color para un píxel notado y cuando ha de calcularse información breve de color según información de imagen en color para un píxel que tiene la correlación más alta con la información de imagen en color para el píxel notado entre píxeles adyacentes en torno al píxel notado, se puede obtener con más precisión información breve de color.

Se advertirá que una matriz de colores de píxeles para el CCD no se limita a la mostrada en la Fig. 18, de modo que puede emplearse una matriz de colores mostrada en la Fig. 24. El ejemplo en la Fig. 24 comprende (G, G, G,
G ...), (R, B, R, B ...), (G, G, G, G ...), (R, B, R, B ...), ..., en el que una matriz de G y una matriz repetida mediante RB van dispuestas de forma alternada respectivamente. La matriz en la Fig. 24 tiene un elemento diferente respecto a la de la Fig. 18, que es que el patrón repetido mediante R y B es el mismo en cada línea.

El CCD 103A que tiene la matriz de colores como se muestra en la Fig. 24 es desplazado un píxel, como se muestra en la Fig. 19, en dirección relativamente diagonal hacia una imagen del objeto captado (dirección indicada por la flecha A en la Fig. 19) por el accionador 103B y, sintetizando información de color para los píxeles antes del movimiento e información de color a propósito de los píxeles después del movimiento, se obtiene la información de imagen en color como se muestra en la Fig. 25. Cuando ha de adquirirse información breve de imagen para R, suponiendo en este punto que un píxel notado sea (G, B), los píxeles disponibles están como se muestra en la Fig. 26 y, para mostrarlo de forma aún más sencilla, los píxeles disponibles en torno al píxel notado existen en las direcciones mostradas en la Fig. 27.

Aunque el CCD 103A sea desplazado por el accionador 103B como unidad de desplazamiento de posición relativa en la Forma de realización 1, igual que en la Forma de realización 4 descrita a continuación, una posición formada por imágenes de un objeto que ha de captarse se puede desplazar mediante una unidad de desplazamiento de posición relativa tal como un prisma haciendo uso de cambios de la imagen del objeto captado debido a un movimiento involuntario de las manos al tomar una foto.

La Fig. 28 es una vista que muestra un mecanismo de desplazamiento relativo de un dispositivo captador de imágenes según una Forma de realización 4. En la Forma de realización 4, como se muestra en la Fig. 28, un prisma 201 está previsto entre un objetivo 101 como sistema óptico para captación y un CCD 103A como elemento captador de imagen. Suponiendo que los bloques mostrados en la Fig. 1 constituyan toda la configuración en este documento, con la condición de sustituir el mecanismo de desplazamiento relativo de la configuración de la Fig. 2 a la configuración de la Fig. 28, un intervalo de captación de un objeto que ha de captarse cambia si se da una instrucción desde la CPU 121 al prisma 201 para que gire en la dirección indicada por la flecha w, de modo que se desplace una relación posicional relativa entre el CCD 103A y el objeto que ha de captarse.

El mismo efecto que el de la Forma de realización 1 se puede obtener en la Forma de realización 4.

Aunque sean posibles muchas relaciones posicionales relativas mandando el accionador o el prisma en las Formas de realización 1 y 4, igual que en una Forma de realización 5 descrita a continuación, se puede obtener una relación relativamente posicional copiando una imagen de un objeto que ha de captarse en una pluralidad de láminas del mismo. Se advertirá que toda la configuración emplea los bloques mostrados en la Fig. 1 de la Forma de realización 1, de modo que en lo sucesivo la descripción va dirigida solamente a elementos diferentes de aquellos de la Forma de realización 1.

La Fig. 29 es una vista que muestra un mecanismo de desplazamiento relativo de un dispositivo captador de imágenes según una Forma de realización 5. El dispositivo captador de imágenes según la Forma de realización 5 se lleva a cabo, como se muestra en la Fig. 29, fijando un semiespejo 303 para que pase a su través luz en una trayectoria de luz del objetivo 101, previendo un CCD 301 para detectar luz que ha pasado a través del semiespejo 303 en el último estadio del mismo, y previendo un CCD 302 para detectar luz reflejada en el lado inferior (en la figura) procedente del semiespejo 303.

De acuerdo con la configuración mostrada en la Fig. 29, para la luz incidente a través del objetivo 101 en el semiespejo 303, una parte de la luz pasa a través del semiespejo para su detección por el CCD 301 y la otra es reflejada y detectada por el CCD 302. Por esta razón se adquieren dos láminas de imagen del objeto captado, cada una con una relación posicional relativa diferente frente al objeto que ha de captarse.

Con la Forma de realización 5, una imagen de un objeto captado recibida por el objetivo 101 como unidad de entrada óptica se ramifica en una pluralidad de trayectorias de luz mediante el semiespejo, de modo que la misma imagen del objeto captado que la original es detectada por cada elemento captador de imagen y, por esta razón, no se produce una imagen desenfocada debido a un movimiento involuntario de las manos al tomar una foto, y también puede adquirirse información de imágenes vídeo en movimiento y es posible asimismo obtener una configuración sencilla que no requiera un sistema óptico complicado tal como un prisma dicroico para la separación de colores, como con el dispositivo captador de imágenes de tres placas.

La siguiente descripción va dirigida a modificaciones aplicables a cada una de las formas de realización. Se advertirá que las modificaciones descritas a continuación se pueden aplicar a cada una de las formas de realización por una o una combinación de dos o más.

En lo concerniente a esto, cuando se usa un CCD de área como elemento captador de color de estado sólido, como se muestra en la Fig. 30, un tiempo de acumulación (tiempo de exposición) se hace corto incluso si se usa un obturador electrónico, pero un intervalo entre tiempos de acumulación se ajusta para que sea constante y no se haga más corto, dado que en cada intervalo se da entrada a un tiempo de transferencia de una imagen. A saber, cuando el CCD de área está funcionando a una temporización de un impulso de transferencia, una señal del obturador electrónico y tiempos de acumulación t1, t2 ..., tiempos de transferencia tr1, tr2 ... siempre se incluyen en cada uno de los tiempos de acumulación t1, t2 ....

Por esta razón, como se muestra en la Fig. 31, va previsto un obturador impermeable a la luz tal como un obturador mecánico sobre toda la superficie del CCD, dos tiempos de acumulación están previstos para el obturador electrónico y el obturador impermeable a la luz, de modo que pueda hacerse más corto un intervalo entre dos tiempos de acumulación. A saber, se completa una primera transferencia (tiempo de transferencia tr1) hasta que un primer impulso de transferencia se eleve después de que la señal del obturador electrónico sea ACTIVO, y la siguiente transferencia (tiempo de transferencia tr2) termina durante el tiempo desde la subida del primer impulso de transferencia hasta que el obturador impermeable a la luz funcione conforme a la señal del obturador impermeable a la luz.

En este caso, un tiempo de acumulación efectivo del tiempo de exposición para cada información de imagen en color se ajusta en correlación con una temporización de mando entre el obturador electrónico y el obturador mecánico, y se completa una operación de transferencia mediante el elemento captador de imagen dentro de cada tiempo de exposición, de modo que pueden reducirse los intervalos entre tiempos de acumulación para adquirir una pluralidad de información de imagen en color y, con esta característica, es posible resolver los problemas tales como movimiento involuntario de las manos al tomar una foto.

Igualmente, existe una posibilidad de que la exposición pueda ser no uniforme debido a la incidencia de cambios de la luz exterior y variaciones de tiempos de acumulación, dado que la exposición se ejecuta dos veces para obtener una pluralidad de información de imagen en color. Como procedimiento de corrección de la falta de uniformidad, se obtiene información de imagen en color para el verde (G) por medio de la primera exposición y la segunda exposición, y la falta de uniformidad en la exposición se detecta promediando toda o parte de la información, de modo que es posible corregir la falta de uniformidad multiplicando la primera o la segunda información de imagen en color (G) por un factor destinado a la corrección.

En este caso, se corrige al menos una diferencia de tiempos de acumulación para la pluralidad de información de imagen en color, de modo que es posible adquirir una imagen de alta calidad incluso si existe falta de uniformidad en la exposición cuando se adquiere una pluralidad de información de imagen en color.

Aunque en la forma de realización la descripción haya ido dirigida a un caso de obtención de dos tipos de imagen de un objeto captado (información de imagen en color) mediante desplazamiento, el efecto no se reduce incluso si se combina el procedimiento descrito anteriormente con algún otro procedimiento tal como desplazamiento de medio píxel.

El número de veces que se desplazan píxeles en el desplazamiento de píxeles no se limita a una vez y se puede ejecutar una pluralidad de veces. La Fig. 32 hasta la Fig. 34 muestran un ejemplo en el que los píxeles se desplazan tres veces. Por ejemplo, cuando los píxeles en la matriz de colores mostrada en la Fig. 32 se desplazan dos píxeles en dirección horizontal y un píxel en cada una de las direcciones diagonales ascendente a la derecha/descendente a la derecha, se puede obtener la información de imagen en color mostrada en la Fig. 34. En la Fig. 34, se puede calcular mediante interpolación información de imagen para secciones indicadas por \Delta.

En la forma de realización, aunque la descripción haya ido dirigida a un caso de una cámara digital a modo de ejemplo, esta invención no se limita a la forma de realización y deberá entenderse que pueden ser posibles cualesquiera modificaciones y cambios en dispositivos tales como una cámara de vídeo, una cámara de vídeo digital, un escáner de color, una copiadora en color y un facsímil de color.

Como se ha descrito anteriormente, con el dispositivo captador de imágenes según la presente invención, la unidad captadora de imagen y la imagen del objeto captado introducida por la unidad de entrada óptica se desplazan relativamente una con respecto a la otra mediante la unidad de desplazamiento de posición relativa, y se obtiene información de imagen en color para un color determinado para una pantalla según una pluralidad de láminas de información de imagen en color a propósito del mismo objeto captado obtenido mediante el desplazamiento, y se obtiene información adicional de imagen en color para una pantalla según la información de imagen en color para el color determinado para una pantalla, de modo que, haciendo uso del hecho de que la sensibilidad para detectar un cambio de matiz es inferior a aquélla para detectar un cambio de brillo, que es una característica visual humana, y un cambio de matiz a una alta frecuencia no se percibe tal y como es, sino que se percibe como gris, es posible obtener un dispositivo captador de imágenes en el que se puede impedir, con una configuración sencilla, la incidencia de un seudocolor o un movimiento involuntario de las manos al tomar una foto.

Con el dispositivo captador de imágenes según la presente invención, se obtiene información breve de imagen en color para un píxel notado conforme a la correlación en el color determinado, de modo que se puede calcular con precisión información breve de imagen en color.

Con el dispositivo captador de imágenes según la presente invención, se compara entre sí información de imagen en color para un color determinado para el píxel notado y la información de imagen en color para el color determinado para otros píxeles en torno al píxel notado, y se obtiene información breve de imagen en color para el píxel notado según información de imagen en color para un píxel en torno al píxel notado que tiene la correlación más alta, de modo que puede calcularse con precisión información breve de imagen en color.

Con el dispositivo captador de imágenes según la presente invención, los elementos fotodetectores van previstos de modo que, al preparar información breve de imagen de color para un píxel notado, exista al menos un píxel disponible en torno al píxel notado en cada una de las direcciones horizontal, vertical y diagonal opuestas al píxel notado, de modo que puede calcularse con precisión información breve de imagen en color.

Con el dispositivo captador de imágenes según la presente invención, información de imagen en color con un color determinado para el píxel notado se compara con la información de imagen en color para un color determinado para los píxeles disponibles en torno al píxel notado, y se obtiene información breve de imagen en color a propósito del píxel notado según información de imagen en color a propósito de uno de los píxeles disponibles en torno al píxel notado con la correlación más alta, de modo que puede calcularse con más precisión información breve de imagen en color.

Con el dispositivo captador de imágenes según la presente invención, el desplazamiento de la unidad captadora de imagen se produce en una posición relativa con respecto al objeto que ha de captarse y, con esta característica, es posible obtener un dispositivo captador de imágenes que permite una configuración sencilla sin requerir una pluralidad de elementos captadores de imagen ni un sistema óptico de espejos para su obtención.

Con el dispositivo captador de imágenes según la presente invención, una imagen de un objeto que ha de captarse introducida por la unidad de entrada óptica se puede ramificar en una pluralidad de trayectorias de luz de modo que la misma imagen del objeto que ha de captarse sea recibida como imagen del objeto que ha de captarse por cada uno de los elementos captadores de imagen, de modo que es posible obtener un dispositivo captador de imágenes en el que se puede adquirir información para imágenes vídeo en movimiento sin incidencia de un movimiento involuntario de las manos al tomar una foto, y también se puede obtener una configuración sencilla que no requiera un complicado sistema óptico tal como un prisma dicroico para la separación de colores como con un tipo de dispositivo captador de imágenes de tres placas.

Con el dispositivo captador de imágenes según la presente invención, los filtros para tres colores elementales de R, G y B van colocados en orden de modo que el filtro de color elemental para G (verde), que es el color determinado, pueda quedar situado para todas las posiciones de píxeles al desplazarse mediante la unidad de desplazamiento de posición relativa, de modo que el filtro elemental de G tenga sensibilidad de amplio espectro que se superponga tanto a la sensibilidad al espectro de R (rojo) como de B (azul) y, con esta característica, es posible obtener un dispositivo captador de imágenes en el que una cantidad de información para una imagen de un objeto que ha de captarse aumenta adquiriendo información de imagen en color a propósito de G sobre una pantalla completa, lo que permite que la imagen en color concuerde con las características visuales humanas.

Con el dispositivo captador de imágenes según la presente invención, un tiempo de acumulación efectivo dentro de cada tiempo de exposición para la información de imagen en color se ajusta según una temporización para mandar el obturador electrónico y el obturador mecánico, y una operación de transferencia mediante la unidad captadora de imagen se termina dentro del tiempo de exposición, de modo que puede reducirse cada intervalo entre tiempos de acumulación para obtener una pluralidad de información de imagen en color y, con esta característica, es posible obtener un dispositivo captador de imágenes en el que se pueden resolver los problemas tales como movimiento involuntario de las manos al tomar una foto.

Con el dispositivo captador de imágenes según la presente invención, se corrige al menos una diferencia de tiempos de acumulación para la pluralidad de información de imagen en color, de modo que es posible obtener un dispositivo captador de imágenes en el que se puede adquirir una imagen de alta calidad incluso si existe falta de uniformidad en la exposición cuando se adquiere una pluralidad de información de imagen en color.

Claims (7)

1. Un dispositivo captador de imágenes que comprende:

una unidad de entrada óptica (101) destinada a dar entrada ópticamente a una imagen de un objeto que ha de captarse;

una unidad captadora de imagen (103A), en la que van dispuestos elementos fotodetectores, cada uno con sensibilidad (Fig. 11) para una entre una pluralidad de longitudes de onda diferentes (R, G, B), en una matriz bidimensional de tal modo que se establezca un patrón de sensibilidad a la luz para dichas longitudes de onda diferentes (R, G, B) a través de dicha matriz (Figs. 3, 12, 18, 24, 32) para obtener información de imagen en color a partir de la imagen del objeto captado introducida desde dicha unidad de entrada óptica;

una unidad de desplazamiento de posición relativa (103B) conectada a dicha unidad captadora de imagen para desplazar relativamente dicha unidad captadora de imagen (103A) y la imagen del objeto captado introducida por dicha unidad de entrada óptica (101);

una unidad de control (121) destinada a mandar dicha unidad de desplazamiento de posición relativa (103B) a fin de obtener, para cada una de una pluralidad de posiciones de desplazamiento relativo, una lámina respectiva de información de imagen en color a propósito del mismo objeto captado a partir de dicha unidad captadora de imagen;

caracterizado por

estar dispuestos dicha unidad de control y dicho patrón de sensibilidad a la luz de tal modo, que cada uno de un conjunto de píxeles que representan una imagen obtenida a partir de dicha pluralidad de láminas comprenda información de color a propósito de un color determinado (G) y al menos cierto número de píxeles entre dicho conjunto de píxeles tenga breve información de color a propósito de al menos otro color (R; B) diferente de dicho color determinado; y

estar dispuesta dicha unidad de control de modo que obtenga la información breve de color a propósito de un píxel notado mediante un cálculo que use correlación de información de color a propósito de dicho color determinado (G) entre dicho píxel notado y un píxel en torno o adyacente al píxel notado.

2. Un dispositivo captador de imágenes según la reivindicación 1; en el que dicha unidad de control (121) compara información de imagen en color para dicho color determinado (G) para dicho píxel notado con dicha información de imagen en color para el color determinado (G) para otros píxeles en torno a dicho píxel notado, y obtiene información breve de imagen en color para dicho píxel notado según información de imagen en color para un píxel en torno al píxel notado que tiene la correlación más alta.

3. Un dispositivo captador de imágenes según la reivindicación 1; en el que dichos elementos fotodetectores van previstos de modo que, al obtener dicha información breve de imagen en color para un píxel notado, exista al menos un píxel disponible en torno a dicho píxel notado en cada una de las direcciones horizontal, vertical y diagonal opuestas a dicho píxel notado.

4. Un dispositivo captador de imágenes según la reivindicación 4; en el que dicha unidad de control (121) compara información de imagen en color con dicho color determinado para dichos píxeles notados con dicha información de imagen en color para dicho color determinado para dichos píxeles disponibles en torno a dicho píxel notado, y obtiene dicha información breve de imagen en color para dicho píxel notado según información de imagen en color para uno de dichos píxeles disponibles en torno a dicho píxel notado con la correlación más alta.

5. Un dispositivo captador de imágenes según la reivindicación 1; en el que dicha unidad captadora de imagen (103A) comprende una pluralidad de elementos captadores de imagen, y dicha unidad de desplazamiento de posición relativa ramifica una imagen de un objeto que ha de captarse introducida por dicha unidad de entrada óptica en una pluralidad de trayectorias de luz de modo que la misma imagen de dicho objeto que ha de captarse sea recibida como dicha imagen del objeto que ha de captarse por cada uno de dichos elementos captadores de imagen.

6. Un dispositivo captador de imágenes según la reivindicación 1; en el que dicha unidad captadora de imagen tiene un obturador electrónico y un obturador mecánico (102), ajusta un tiempo de acumulación efectivo dentro de cada dicho tiempo de exposición para la información de imagen en color según una temporización para mandar dicho obturador electrónico y dicho obturador mecánico (102) y termina una operación de transferencia mediante dicha unidad captadora de imagen (103A) dentro de dicho tiempo de exposición.

7. Un dispositivo captador de imágenes según la reivindicación 1; en el que dicha unidad de control (102) corrige al menos una diferencia de tiempos de acumulación para dicha pluralidad de información de imagen en color.