專利名稱：攝像設(shè)備及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如攝像機(jī)等的攝像設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，攝像設(shè)備包括用于光學(xué)形成被攝體圖像的鏡頭。這種鏡頭通常遭受例如各種像差和邊緣照明下降，這導(dǎo)致輸出圖像的失真和濃度梯度，從而使圖像質(zhì)量劣化。這些像差和邊緣照明下降根據(jù)例如(以下將稱為光學(xué)參數(shù)的)焦距、被攝體距離和光圈值而變化。由于該原因，在一些傳統(tǒng)的攝像設(shè)備中，將鏡頭的光學(xué)特性預(yù)先存儲在存儲器中，并且從存儲器獲取與光學(xué)參數(shù)相對應(yīng)的光學(xué)特性以校正拍攝到的圖像(日本特開 2000-069343 號公報)。然而，日本特開2000-069343號公報沒有特別公開圖像傳感器驅(qū)動方法。也就是說，當(dāng)使用以例如CMOS傳感器為代表的線順次掃描方式的圖像傳感器拍攝圖像時，沒有考慮由該掃描方式所引起的圖像傳感器的各線的累積開始時刻和累積結(jié)束時刻的差異。圖12示出CMOS傳感器的累積狀態(tài)和作為光學(xué)參數(shù)的焦距的變化狀態(tài)。垂直同步信號801是基于攝像設(shè)備的攝像方法所確定的，并且在例如國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(NTSC， NationalTelevision System Committee)標(biāo)準(zhǔn)的情況下按54. 94Hz周期性地發(fā)生。圖表 802描述變焦透鏡的驅(qū)動。通過在橫軸上標(biāo)繪時間并且在縱軸上標(biāo)繪焦距，圖表802表示在驅(qū)動變焦透鏡時產(chǎn)生的焦距變化狀態(tài)。變焦透鏡的目標(biāo)焦距803、804和805是針對各幀所確定的。在這種情況下，假定針對每個垂直同步時間段確定一次目標(biāo)焦距，并且在一個垂直同步時間段內(nèi)將變焦透鏡驅(qū)動至該目標(biāo)焦距。圖表806和807表示以CMOS傳感器為代表的線順次掃描方式的圖像傳感器的讀取驅(qū)動操作。此外，圖表808和809表示復(fù)位圖像傳感器上累積的電荷所需的驅(qū)動操作。線810、811和812表示圖像傳感器上的電荷累積狀態(tài)的一些時間段，并且各時間段在通過復(fù)位驅(qū)動操作808復(fù)位電荷時開始，并且在通過讀取驅(qū)動操作807讀出電荷時結(jié)束。關(guān)注此時圖像傳感器的各線，則如從圖12可以看出，第1條線810和第Y條線812的累積電荷時的時刻不同、即累積開始時刻和累積結(jié)束時刻不同。然而，日本特開2000-069343 號公報沒有考慮這些不同之處，并且通過在垂直同步信號的周期內(nèi)基于作為光學(xué)參數(shù)的焦距804獲取光學(xué)特性來校正第1條線至第Y條線。由于該原因，校正精度劣化這一問題根據(jù)圖像傳感器的線而產(chǎn)生。該問題不限于驅(qū)動變焦透鏡的情況，而且當(dāng)驅(qū)動調(diào)焦透鏡時產(chǎn)生相同的問題。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述問題而作出本發(fā)明，并且本發(fā)明提供以下的技術(shù)該技術(shù)用于即使當(dāng)使用線順次掃描方式的圖像傳感器時，也獲得良好地校正了鏡頭的各種像差的圖像。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種攝像設(shè)備，包括光學(xué)系統(tǒng)，其至少具有透鏡；
3線順次掃描方式的圖像傳感器，用于將所述光學(xué)系統(tǒng)形成的被攝體圖像轉(zhuǎn)換成圖像信號， 并且逐線順次輸出所述圖像信號；光學(xué)數(shù)據(jù)庫，用于預(yù)先存儲所述光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性； 計(jì)算單元，用于基于所述圖像傳感器的驅(qū)動信息和所述光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動信息，針對所述圖像傳感器的各區(qū)域計(jì)算至少包括所述光學(xué)系統(tǒng)的焦距的信息的光學(xué)參數(shù)；參考單元，用于參考所述光學(xué)數(shù)據(jù)庫中存儲的光學(xué)特性中、與所述計(jì)算單元計(jì)算出的光學(xué)參數(shù)相對應(yīng)的光學(xué)特性；校正值生成單元，用于基于所述參考單元所參考的光學(xué)特性，生成用于校正所述圖像信號的校正值；以及校正單元，用于使用所述校正值生成單元所生成的校正值來校正所述圖像信號，其中，所述圖像傳感器的各區(qū)域由構(gòu)成所述圖像傳感器的至少一條線的像素構(gòu)成。 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備具有光學(xué)系統(tǒng)，其至少具有透鏡；和線順次掃描方式的圖像傳感器，用于將所述光學(xué)系統(tǒng)形成的被攝體圖像轉(zhuǎn)換成圖像信號，并且逐線順次輸出所述圖像信號，所述控制方法包括以下步驟控制計(jì)算單元，以基于所述圖像傳感器的驅(qū)動信息和所述光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動信息，針對所述圖像傳感器的各區(qū)域計(jì)算至少包括所述光學(xué)系統(tǒng)的焦距的信息的光學(xué)參數(shù)；控制參考單元， 以參考光學(xué)數(shù)據(jù)庫中存儲的光學(xué)特性中、與所述計(jì)算單元計(jì)算出的光學(xué)參數(shù)相對應(yīng)的光學(xué)特性；控制校正值生成單元，以基于所述參考單元所參考的光學(xué)特性生成用于校正所述圖像信號的校正值；以及控制校正單元，以使用所述校正值生成單元所生成的校正值來校正所述圖像信號，其中，所述圖像傳感器的各區(qū)域由構(gòu)成所述圖像傳感器的至少一條線的像素構(gòu)成。通過以下參考附圖對典型實(shí)施例的說明，本發(fā)明的其它特征將變得明顯。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像設(shè)備的配置的框圖；圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的沿著時間軸示出圖像傳感器的驅(qū)動狀態(tài)和光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動狀態(tài)的時序圖；圖3是示出根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)特性參考方法的流程圖；圖4是示出根據(jù)第一實(shí)施例的基于圖像傳感器的驅(qū)動信息和光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動信息來計(jì)算焦距的方法的圖表；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的攝像設(shè)備的配置的框圖；圖6是根據(jù)第二實(shí)施例的沿著時間軸示出圖像傳感器的驅(qū)動狀態(tài)和光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動狀態(tài)的時序圖；圖7是示出根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)特性參考方法的流程圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的攝像設(shè)備的配置的框圖；圖9是根據(jù)第三實(shí)施例的沿著時間軸示出圖像傳感器的驅(qū)動狀態(tài)和光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動狀態(tài)的時序圖；圖10是示出根據(jù)第三實(shí)施例的光學(xué)特性參考方法的流程圖；圖11是用于解釋根據(jù)第三實(shí)施例的各線的光學(xué)特性的插值生成方法的圖；以及圖12是相關(guān)技術(shù)中沿著時間軸示出圖像傳感器的驅(qū)動狀態(tài)和光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動狀態(tài)的時序圖。
具體實(shí)施例方式以下將參考附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。第一實(shí)施例圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的攝像設(shè)備的配置的框圖。附圖標(biāo)記101表示光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)101由從(后面要說明的)系統(tǒng)控制單元103輸出的控制信號所驅(qū)動， 并且包括變焦透鏡、光圈和調(diào)焦透鏡。附圖標(biāo)記102表示圖像傳感器，圖像傳感器102由從 (后面要說明的)系統(tǒng)控制單元103輸出的控制信號所驅(qū)動，通過光電轉(zhuǎn)換將光學(xué)系統(tǒng)101 所形成的被攝體圖像轉(zhuǎn)換成電信號，并且輸出該信號作為圖像信號。本實(shí)施例使用CMOS圖像傳感器作為針對各線讀出一幀中的圖像信號以具有時間差的XY地址指定型的圖像傳感器。此時，當(dāng)圖像傳感器102具有電子快門功能時，可以利用從系統(tǒng)控制單元103輸出的控制信號將曝光時間調(diào)節(jié)為所需的曝光時間。附圖標(biāo)記103表示控制全體攝像設(shè)備的系統(tǒng)控制單元。附圖標(biāo)記104表示光學(xué)數(shù)據(jù)庫，光學(xué)數(shù)據(jù)庫104預(yù)先存儲和保持與光學(xué)參數(shù)相對應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)101的各像素位置的光學(xué)特性。光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105基于從系統(tǒng)控制單元 103輸出的、圖像傳感器102的驅(qū)動信息和光學(xué)系統(tǒng)101的驅(qū)動信息，計(jì)算光學(xué)參數(shù)。然后， 光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105通過參考光學(xué)數(shù)據(jù)庫104接收與光學(xué)參數(shù)相對應(yīng)的各像素位置的光學(xué)特性，并將這些光學(xué)特性輸出至(以下要說明的)校正值生成單元106。校正值生成單元106基于所獲得的光學(xué)特性，生成對從圖像傳感器102輸出的圖像信號應(yīng)用校正處理所需的校正值。光學(xué)校正單元107基于校正值生成單元106生成的校正值，對從圖像傳感器 102輸出的圖像信號應(yīng)用校正處理。以下將參考圖2和3來說明本實(shí)施例的攝像設(shè)備的操作。圖2是用于解釋光學(xué)系統(tǒng)101中包括的變焦透鏡的驅(qū)動和圖像傳感器102的驅(qū)動的時序圖。垂直同步信號201 是基于攝像設(shè)備的攝像方法所確定的，并且周期性地發(fā)生。圖表202描述變焦透鏡的驅(qū)動。 通過在橫軸上標(biāo)繪時間并在縱軸上標(biāo)繪焦距，圖表202表示在驅(qū)動變焦透鏡時的焦距變化狀態(tài)。變焦透鏡的目標(biāo)焦距203、204、205和206是系統(tǒng)控制單元103所確定的。在這種情況下，假定針對每個垂直同步時間段確定一次目標(biāo)焦距，并且通過花費(fèi)一個垂直同步時間段以恒定速度將變焦透鏡驅(qū)動至該目標(biāo)焦距。焦距207、208和209是圖像傳感器102的各線的累積結(jié)束時刻時變焦透鏡的焦距中的一些焦距。圖表210、211和212表示圖像傳感器 102的讀取驅(qū)動操作。圖表213、214和215表示復(fù)位圖像傳感器102上累積的電荷所需的驅(qū)動操作。在本實(shí)施例中，假定圖像傳感器102使用采用在線方向上順次輸出圖像信號的線順次掃描方式的CMOS圖像傳感器。在線順次掃描方式的圖像傳感器的情況下，由于在線方向上按時序順次曝光各像素，因此如圖2所示，在一個垂直同步時間段內(nèi)順次讀出圖像傳感器102的所有像素或一些像素。線216、217、218和219表示圖像傳感器102中的一些線的電荷累積狀態(tài)，并且從通過復(fù)位驅(qū)動操作213復(fù)位電荷時起直到通過讀取驅(qū)動操作211 讀出電荷為止的時間段與累積時間段相對應(yīng)。在本實(shí)施例中，假定對讀取驅(qū)動操作和復(fù)位驅(qū)動操作進(jìn)行控制，以控制累積時間段和圖像傳感器102的讀取方法的變化。將在由一條線構(gòu)成一個區(qū)域的假設(shè)下繼續(xù)進(jìn)行以下說明。以下將參考圖3來說明示出本實(shí)施例的攝像設(shè)備的操作的流程圖。在步驟S301中，系統(tǒng)控制單元103根據(jù)來自該攝像設(shè)備的用戶的指示確定光學(xué)系統(tǒng)101的驅(qū)動方法，并且向光學(xué)系統(tǒng)101發(fā)送控制信號從而實(shí)現(xiàn)所期望的驅(qū)動方法。在步驟S302中，系統(tǒng)控制單元103根據(jù)來自該攝像設(shè)備的用戶的指示確定圖像傳感器102的驅(qū)動方法，并且向圖像傳感器102發(fā)送控制信號從而實(shí)現(xiàn)所期望的驅(qū)動方法。在這種情況下，設(shè)Y是要從圖像傳感器102讀出的線數(shù)，則系統(tǒng)控制單元103發(fā)送控制信號，從而在一個垂直同步時間段內(nèi)讀出 Y條線。在步驟S303中，系統(tǒng)控制單元103將圖像傳感器102的驅(qū)動信息和光學(xué)系統(tǒng)101 的驅(qū)動信息發(fā)送至光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105，并且將在光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105中計(jì)算焦距所使用的線η初始化為“ 1 ”。在步驟S304中，系統(tǒng)控制單元103檢查計(jì)算焦距所使用的線η 是否大于要從圖像傳感器102讀出的總線數(shù)Y。如果η>Υ，則該處理跳至步驟S308 ；相反， 該處理進(jìn)入步驟S305。在該步驟中，系統(tǒng)控制單元103檢查對所有的線的焦距的計(jì)算是否完成。在步驟S305中，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105基于從系統(tǒng)控制單元103發(fā)送來的、圖像傳感器102的驅(qū)動信息和光學(xué)系統(tǒng)101的驅(qū)動信息，計(jì)算第η條線的焦距。以下將參考圖 4來說明圖像傳感器102的第η條線的焦距的計(jì)算方法。圖4示出從圖像傳感器102讀出的圖像信號的概述和變焦透鏡的驅(qū)動狀態(tài)。垂直同步信號401是基于攝像設(shè)備的攝像方法所確定的，并且按周期T周期性地發(fā)生。圖表402 描述變焦透鏡的驅(qū)動。通過在橫軸上標(biāo)繪時間并在縱軸上標(biāo)繪焦距，圖表402表示在驅(qū)動變焦透鏡時的焦距變化狀態(tài)。圖表403表示圖像傳感器102的各線的讀出時序，并且在從時刻tl到時刻tY的時間段內(nèi)順次讀出第1條線至第Y條線。此時，設(shè)Is是在讀出第1條線的時刻t 1時變焦透鏡的焦距，Ie是在系統(tǒng)控制單元103確定的自時刻tl起的一個垂直同步時間段之后的目標(biāo)焦距，并且tn是第η條線的讀取時刻。然后，通過以下計(jì)算第η條線的讀取時刻tn時的焦距In。In= Is+(Ie-Is) · (tn_tl)/T... (1)(η = 1,2,3, . . . , Y)這樣，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105可以基于從系統(tǒng)控制單元103發(fā)送來的、圖像傳感器 102的驅(qū)動信息和光學(xué)系統(tǒng)101的驅(qū)動信息，計(jì)算第1條線至第Y條線的焦距。將返回至圖3的流程圖進(jìn)行說明。在步驟S306中，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105從光學(xué)數(shù)據(jù)庫104參考與使用等式(1)計(jì)算出的焦距相對應(yīng)的光學(xué)特性，并且獲取與關(guān)注線中包括的像素位置相對應(yīng)的光學(xué)特性。在步驟S307中，使η增加“1”，從而計(jì)算下一條線的焦距。之后，重復(fù)該流程圖以計(jì)算要從圖像傳感器102讀出的所有線的焦距。如果計(jì)算所有線的焦距和獲取光學(xué)特性完成，則該處理進(jìn)入步驟S308。在步驟S308中，校正值生成單元106使用光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105所獲取的光學(xué)特性生成校正值，并將這些校正值傳遞至光學(xué)校正單元107。在步驟S309中，光學(xué)校正單元107使用校正值生成單元106所生成的校正值，對從圖像傳感器102讀出的圖像信號應(yīng)用校正處理。如上所述，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105基于圖像傳感器102的驅(qū)動信息和光學(xué)系統(tǒng)101 的驅(qū)動信息計(jì)算各線的光學(xué)參數(shù)，并且從光學(xué)數(shù)據(jù)庫104獲取與各線的光學(xué)參數(shù)相對應(yīng)的光學(xué)特性。這樣，可以精確地表現(xiàn)在通過線順次掃描方式拍攝到的圖像中出現(xiàn)的光學(xué)特性，CN 102244729 A
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結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)高精度的光學(xué)校正。此外，通常已知具有在邊緣照明下降時觀察到的像高作為參數(shù)的光學(xué)特性。在本實(shí)施例中，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105可以將從圖像傳感器102讀出的各線的像素位置轉(zhuǎn)換成像高。然后，光學(xué)數(shù)據(jù)庫104保持具有像高作為參數(shù)的光學(xué)特性，并且光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元 105在將各線的像素位置轉(zhuǎn)換成像高之后參考光學(xué)數(shù)據(jù)庫104。因而還可以縮減光學(xué)數(shù)據(jù)庫104的數(shù)據(jù)量。第二實(shí)施例以下將說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。在第一實(shí)施例中，計(jì)算在從圖像傳感器102線順次地讀出各線的輸出的時刻時的焦距，并且參考與該焦距相對應(yīng)的光學(xué)特性。作為對比， 在第二實(shí)施例中，計(jì)算各線的累積時間段的中心時刻時的焦距，并且參考與該焦距相對應(yīng)的光學(xué)特性。圖5是示出根據(jù)第二實(shí)施例的攝像設(shè)備的配置的框圖。相同的附圖標(biāo)記表示具有與第一實(shí)施例的功能相同的功能的組件，并且將不重復(fù)對這些組件的說明。附圖標(biāo)記501 表示存儲單元，存儲單元501暫時保持要從系統(tǒng)控制單元103發(fā)送至光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105 的光學(xué)系統(tǒng)101的驅(qū)動信息，并且光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105可以參考所存儲的光學(xué)系統(tǒng)101 的驅(qū)動信息。以下將參考圖6和7來說明本實(shí)施例的攝像設(shè)備的操作。圖6是用于解釋光學(xué)系統(tǒng)101中包括的變焦透鏡的驅(qū)動和圖像傳感器102的驅(qū)動的時序圖。垂直同步信號601是基于攝像設(shè)備的攝像方法所確定的，并且周期性地發(fā)生。圖表602描述變焦透鏡的驅(qū)動。通過在橫軸上標(biāo)繪時間并在縱軸上標(biāo)繪焦距，圖表602表示在驅(qū)動變焦透鏡時的焦距變化狀態(tài)。變焦透鏡的目標(biāo)焦距603、604和605是系統(tǒng)控制單元103所確定的。在這種情況下，假定針對每個垂直同步時間段確定一次目標(biāo)焦距，并且通過花費(fèi)一個垂直同步時間段將變焦透鏡驅(qū)動至該目標(biāo)焦距。圖表606、607和608表示圖像傳感器102的讀取驅(qū)動操作。圖表609和610表示復(fù)位圖像傳感器102上累積的電荷所需的驅(qū)動操作。本實(shí)施例使用采用線順次掃描方式的 CMOS圖像傳感器作為圖像傳感器102。在線順次掃描方式的圖像傳感器的情況下，由于在線方向上按時序順次曝光各像素，因此如圖6所示，在一個垂直同步時間段內(nèi)順次讀出圖像傳感器102的所有像素或一些像素。線611表示圖像傳感器102中的電荷累積狀態(tài)，并且從通過復(fù)位驅(qū)動操作609復(fù)位電荷時起直到通過讀取驅(qū)動操作607讀出電荷為止的時間段與累積時間段相對應(yīng)。在本實(shí)施例中，假定對讀取驅(qū)動操作和復(fù)位驅(qū)動操作進(jìn)行控制，以控制累積時間段和圖像傳感器102 的讀取方法的變化。如從圖6可以看出，關(guān)注當(dāng)圖像傳感器102進(jìn)行累積操作時光學(xué)系統(tǒng)101的操作， 則即使在累積時間段內(nèi)也驅(qū)動光學(xué)系統(tǒng)101。在第一實(shí)施例中，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105計(jì)算讀取時刻時的焦距。然而，考慮到累積操作，當(dāng)基于累積時間段的中心時刻時的焦距參考光學(xué)特性時，可以更加精確地校正圖像信號。設(shè)tsn是第η條線的累積開始時刻、并且trn是讀取時刻(累積結(jié)束時刻)，則通過以下表示累積中心tmn。tmn = (trn+tsn)/2. . . (2)由附圖標(biāo)記612來表示時刻tmn時的焦距l(xiāng)mn。然而，累積中心tmn根據(jù)從圖像傳感器102讀出的線而經(jīng)常被設(shè)置在第1條線的讀取時刻tl之前。在這種情況下，不得不根據(jù)一個垂直同步時間段之前的焦距Ip 603和Is 604來計(jì)算累積中心tmn時的焦距l(xiāng)mn。以下將參考圖7的流程圖來說明各條線的累積中心tmn處的焦距Imn的計(jì)算方法。相同的步驟編號表示執(zhí)行與第一實(shí)施例相同的操作的步驟，并且將不重復(fù)對這些步驟的說明。在步驟S 701中，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105計(jì)算第η條線的累積時間段的中心時刻 tmn。如上所述，可以使用基于從系統(tǒng)控制單元103獲得的圖像傳感器102的驅(qū)動信息的、 各線的累積開始時刻tsn和累積結(jié)束時刻trn，通過等式(2)來計(jì)算累積時間段的中心時刻 tmn。此時，各線的累積開始時刻tsn是由一個垂直同步時間段之前圖像傳感器102的復(fù)位操作所確定的。因此，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105參考存儲單元501中存儲的圖像傳感器102 的驅(qū)動信息，計(jì)算各線的累積開始時刻tsn。在步驟S702中，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105基于從系統(tǒng)控制單元103發(fā)送來的、圖像傳感器102的驅(qū)動信息和光學(xué)系統(tǒng)101的驅(qū)動信息，計(jì)算第η條線的累積時間段的中心時刻tmn時的焦距l(xiāng)mn?，F(xiàn)在假定第η條線的累積時間段的中心時刻tmn和第1條線的讀取時刻tl滿足以下。tmn 彡 tl... (3)在這種情況下，根據(jù)第1條線的讀取時刻tl時的焦距Is、和在系統(tǒng)控制單元103 所確定的自時刻tl起的一個垂直同步時間段之后的目標(biāo)焦距l(xiāng)e，使用以下來計(jì)算焦距 lmn。Imn= ls+(le_ls) · (tmn_tl)/T…(4)(η = 1,2,3, . . . , Y)另一方面，假定第η條線的累積時間段的中心時刻tmn和第1條線的讀取時刻tl 滿足以下。tmn < tl... (5)在這種情況下，根據(jù)前一個垂直同步時間段內(nèi)第1條線的讀取時刻時的焦距Ip和系統(tǒng)控制單元103針對前一個垂直同步時間段所確定的目標(biāo)焦距、即當(dāng)前垂直同步時間段內(nèi)第1條線的讀取時刻tl時的焦距l(xiāng)s，使用以下來計(jì)算焦距l(xiāng)mn。lmn = lp+(ls_lp) · (T-tl+tmn)/T. . . (6)(η = 1,2,3, . . . , Y)此時，將前一個垂直同步時間段的焦距Ip存儲在存儲單元501中，并且可以通過根據(jù)光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105計(jì)算出的累積時間段的中心時刻tmn、參考存儲單元501，計(jì)算各線的焦距l(xiāng)mn。直到校正值生成單元106通過基于計(jì)算出的焦距從光學(xué)數(shù)據(jù)庫104參考光學(xué)特性生成校正值、并且光學(xué)校正單元107執(zhí)行校正為止的后續(xù)序列與第一實(shí)施例的序列相同。在步驟S703中，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105將從系統(tǒng)控制單元103獲得的光學(xué)系統(tǒng) 101的驅(qū)動信息存儲在存儲單元501中。由于在步驟S702中根據(jù)各線的累積時間段的中心時刻tmn還需要前一個垂直同步時間段的光學(xué)系統(tǒng)101的驅(qū)動信息，因此將該驅(qū)動信息預(yù)先存儲和保持在存儲單元501中，由此使得光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105可以參考該信息。在步驟S704中，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105將從系統(tǒng)控制單元103獲得的圖像傳感器102的驅(qū)動信息存儲在存儲單元501中。由于在步驟S701中計(jì)算各線的累積時間段的中心時刻tmn時需要前一個垂直同步時間段的圖像傳感器102的復(fù)位操作的信息，因此將該信息預(yù)先存儲和保持在存儲單元501中。如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，將圖像傳感器102的驅(qū)動信息和光學(xué)系統(tǒng)101的驅(qū)動信息暫時存儲在存儲單元501中。然后，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105通過參考存儲單元501，計(jì)算各線的累積時間段的中心時刻和該中心時刻時的光學(xué)參數(shù)。這樣，可以精確地表現(xiàn)在利用線順次掃描方式拍攝到的圖像中出現(xiàn)的光學(xué)特性，結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)高精度的光學(xué)校正。本實(shí)施例包括存儲單元501，存儲單元501存儲和保持前一個垂直同步時間段的、 光學(xué)系統(tǒng)101的驅(qū)動信息和圖像傳感器102的驅(qū)動信息。然而，本發(fā)明不限于此。例如，系統(tǒng)控制單元103可以進(jìn)行控制，以總是傳遞當(dāng)前的光學(xué)系統(tǒng)101的驅(qū)動信息和前一個垂直同步時間段的光學(xué)系統(tǒng)101的驅(qū)動信息、以及當(dāng)前的圖像傳感器102的驅(qū)動信息和前一個垂直同步時間段的圖像傳感器102的驅(qū)動信息，由此獲得相同的效果。第三實(shí)施例以下將說明本發(fā)明的第三實(shí)施例。在第一實(shí)施例中，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105從光學(xué)數(shù)據(jù)庫104參考各線的光學(xué)特性。作為對比，在第三實(shí)施例中，參考各自包括至少兩條線作為單位的多個區(qū)域的光學(xué)特性。圖8是示出根據(jù)第三實(shí)施例的攝像設(shè)備的配置的框圖。相同的附圖標(biāo)記表示具有與第一實(shí)施例的功能相同的功能的組件，并且將不重復(fù)對這些組件的說明。附圖標(biāo)記901 表示光學(xué)特性插值單元，光學(xué)特性插值單元901通過對從光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105輸出的多個區(qū)域的光學(xué)特性進(jìn)行插值來計(jì)算各線的光學(xué)特性。圖9是第三實(shí)施例的時序圖。在圖9中，相同的附圖標(biāo)記表示與第一實(shí)施例相對應(yīng)的部分，并且將不重復(fù)對這些部分的說明。線1001 1006表示圖像傳感器102中的一些線的電荷累積狀態(tài)，并且從通過復(fù)位驅(qū)動操作213復(fù)位電荷時起直到通過讀取驅(qū)動操作 211讀出電荷為止的時間段與累積時間段相對應(yīng)?，F(xiàn)在假定將從圖像傳感器102讀出的5 條線看作為1個區(qū)域，則系統(tǒng)控制單元103控制光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105以每5條線參考光學(xué)數(shù)據(jù)庫104—次。圖10是該操作的流程圖。相同的步驟編號表示執(zhí)行與第一實(shí)施例相同的操作的步驟，并且將不重復(fù)對這些步驟的說明。在步驟SllOl中檢查線數(shù)η是否是“5”的倍數(shù)。如果η是“5”的倍數(shù)，則該處理進(jìn)入步驟S305，并且光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105計(jì)算第η條線的焦距。如果η不是“5”的倍數(shù)，則該處理跳至步驟S307以使線數(shù)η增加“ 1”。此時，系統(tǒng)控制單元103可以控制光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105以每5條線參考光學(xué)數(shù)據(jù)庫104?？蛇x地，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105可以包括用于對線數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，并且可以對光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元 105進(jìn)行控制，從而當(dāng)計(jì)數(shù)器取與“5”的倍數(shù)相對應(yīng)的值時參考光學(xué)數(shù)據(jù)庫104，由此實(shí)現(xiàn)相同的控制。在任一情況下，光學(xué)參數(shù)計(jì)算單元105每5條線獲取與焦距相對應(yīng)的光學(xué)特性，并將這些光學(xué)特性傳遞至光學(xué)特性插值單元901。圖9示出第5條線的讀取時刻時的焦距1007和第Y條線的讀取時刻時的焦距 1008，以使得間歇計(jì)算這些焦距以參考光學(xué)特性。在計(jì)算各自包括5條線作為單位的多個區(qū)域的焦距并且獲取光學(xué)特性完成之后， 在步驟S1102中，光學(xué)特性插值單元901計(jì)算構(gòu)成各區(qū)域的各線的光學(xué)特性。圖11示出從光學(xué)數(shù)據(jù)庫104參考的光學(xué)特性的狀態(tài)。橫軸標(biāo)繪線方向，縱軸標(biāo)繪光學(xué)特性，并且黑點(diǎn)表示從光學(xué)數(shù)據(jù)庫104參考的光學(xué)特性。由于從光學(xué)數(shù)據(jù)庫104參考的光學(xué)特性僅每5條線存在、并且省略了中間的線的光學(xué)特性，因此光學(xué)特性插值單元901通過對所參考的光學(xué)特性進(jìn)行插值來生成構(gòu)成各區(qū)域的各線的光學(xué)特性。例如，在圖11的例子中，通過根據(jù)第 5條線的光學(xué)特性1201和第10條線的光學(xué)特性1202進(jìn)行線性插值，計(jì)算從第6條線到第 9條線的光學(xué)特性。插值方法不限于此。另外，例如，可以使用作為通常已知的方法的二次曲線插值來獲得相同的效果。如上所述，將圖像傳感器分割成各自包括2條以上的線作為一個單位的多個區(qū)域，并且參考各區(qū)域的光學(xué)特性。因而，可以減少與光學(xué)數(shù)據(jù)庫104的通信次數(shù)和通信數(shù)據(jù)量，并且通過插值來計(jì)算缺失了的光學(xué)特性的光學(xué)特性插值單元901可以計(jì)算中間的光學(xué)特性。由于該原因，可以精確地表現(xiàn)在通過線順次掃描方式拍攝到的圖像中出現(xiàn)的光學(xué)特性，結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)高精度的光學(xué)校正。在本實(shí)施例中，根據(jù)間歇獲得的光學(xué)特性計(jì)算各線的光學(xué)特性，并且根據(jù)所獲得的各線的光學(xué)特性生成校正值。然而，當(dāng)根據(jù)間歇的光學(xué)特性生成間歇的校正值時可以獲得相同的效果，并且通過根據(jù)所獲得的間歇的校正值進(jìn)行插值計(jì)算(校正值插值)來生成構(gòu)成各區(qū)域的各線的校正值。在任一情況下，可以縮減與光學(xué)數(shù)據(jù)庫104的通信數(shù)據(jù)量，可以精確地表現(xiàn)在通過線順次掃描方式拍攝到的圖像中出現(xiàn)的光學(xué)特性，結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)高精度的光學(xué)校正。注意，所有的實(shí)施例均已經(jīng)說明了驅(qū)動變焦透鏡的情況。然而，本發(fā)明不限于此。 當(dāng)在多個幀中使調(diào)焦透鏡在同一方向上移動、從而將焦點(diǎn)調(diào)整至被攝體時，可以利用相同的方法來實(shí)現(xiàn)高精度的光學(xué)校正。盡管已經(jīng)參考典型實(shí)施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開的典型實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種攝像設(shè)備，包括光學(xué)系統(tǒng)，其至少具有透鏡；線順次掃描方式的圖像傳感器，用于將所述光學(xué)系統(tǒng)形成的被攝體圖像轉(zhuǎn)換成圖像信號，并且逐線順次輸出所述圖像信號；光學(xué)數(shù)據(jù)庫，用于預(yù)先存儲所述光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性；計(jì)算單元，用于基于所述圖像傳感器的驅(qū)動信息和所述光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動信息，針對所述圖像傳感器的各區(qū)域計(jì)算至少包括所述光學(xué)系統(tǒng)的焦距的信息的光學(xué)參數(shù)；參考單元，用于參考所述光學(xué)數(shù)據(jù)庫中存儲的光學(xué)特性中、與所述計(jì)算單元計(jì)算出的光學(xué)參數(shù)相對應(yīng)的光學(xué)特性；校正值生成單元，用于基于所述參考單元所參考的光學(xué)特性，生成用于校正所述圖像信號的校正值；以及校正單元，用于使用所述校正值生成單元所生成的校正值來校正所述圖像信號， 其中，所述圖像傳感器的各區(qū)域由構(gòu)成所述圖像傳感器的至少一條線的像素構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，除所述光學(xué)系統(tǒng)的焦距以外，所述光學(xué)參數(shù)包括所述光學(xué)系統(tǒng)的光圈值和到被攝體的距離至少之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算單元基于所述圖像傳感器的驅(qū)動信息計(jì)算所述圖像傳感器的各區(qū)域的累積時間段的中心時刻，并且計(jì)算所述累積時間段的中心時刻時的光學(xué)參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，還包括光學(xué)特性插值單元，用于對所述光學(xué)數(shù)據(jù)庫中存儲的光學(xué)特性進(jìn)行插值，所述光學(xué)特性插值單元通過基于所述計(jì)算單元計(jì)算出的光學(xué)參數(shù)進(jìn)行插值，計(jì)算構(gòu)成所述圖像傳感器的各區(qū)域的各線的光學(xué)特性，并將各線的光學(xué)特性輸出至所述校正值生成單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，還包括校正值插值單元，用于對所述校正值生成單元所生成的校正值進(jìn)行插值，所述校正值插值單元基于所述校正值生成單元所生成的校正值，計(jì)算構(gòu)成所述圖像傳感器的各區(qū)域的各線的校正值。
6.一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備具有光學(xué)系統(tǒng)，其至少具有透鏡；和線順次掃描方式的圖像傳感器，用于將所述光學(xué)系統(tǒng)形成的被攝體圖像轉(zhuǎn)換成圖像信號，并且逐線順次輸出所述圖像信號，所述控制方法包括以下步驟控制計(jì)算單元，以基于所述圖像傳感器的驅(qū)動信息和所述光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動信息，針對所述圖像傳感器的各區(qū)域計(jì)算至少包括所述光學(xué)系統(tǒng)的焦距的信息的光學(xué)參數(shù)；控制參考單元，以參考光學(xué)數(shù)據(jù)庫中存儲的光學(xué)特性中、與所述計(jì)算單元計(jì)算出的光學(xué)參數(shù)相對應(yīng)的光學(xué)特性；控制校正值生成單元，以基于所述參考單元所參考的光學(xué)特性生成用于校正所述圖像信號的校正值；以及控制校正單元，以使用所述校正值生成單元所生成的校正值來校正所述圖像信號， 其中，所述圖像傳感器的各區(qū)域由構(gòu)成所述圖像傳感器的至少一條線的像素構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種攝像設(shè)備及其控制方法。所述攝像設(shè)備包括線順次掃描方式的圖像傳感器；光學(xué)數(shù)據(jù)庫，用于預(yù)先存儲光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性；計(jì)算單元，用于基于所述圖像傳感器的驅(qū)動信息和所述光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動信息，針對所述圖像傳感器的各區(qū)域計(jì)算至少包括所述光學(xué)系統(tǒng)的焦距的信息的光學(xué)參數(shù)；參考單元，用于參考所述光學(xué)數(shù)據(jù)庫中存儲的光學(xué)特性中、與所述計(jì)算單元計(jì)算出的光學(xué)參數(shù)相對應(yīng)的光學(xué)特性；校正值生成單元，用于基于所述參考單元所參考的光學(xué)特性，生成用于校正所述圖像信號的校正值；以及校正單元，用于使用所述校正值生成單元所生成的校正值來校正所述圖像信號。
文檔編號H04N5/235GK102244729SQ20111012597
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者中岡宏 申請人:佳能株式會社