摄影设备和色差校正方法 【技术领域】
本发明涉及一种摄影设备和一种校正色差的方法，其能够有利地校正例如拾取穿过摄像机镜头的图像光时引起的色差，并尤其涉及例如适于在视频摄像机或数字静物摄像机中使用的摄影设备和色差校正方法。
背景技术
视频摄像机、数字静物摄像机等各自包括摄像机镜头、用于将穿过摄像机镜头的图像光转换为电子图像信号的图像拾取部件、和用于处理该图像信号的摄像机信号处理部件。来自摄像机信号处理部件的输出信号输出到外部或记录在记录介质上。
就此而论，采用所谓光学透镜作为摄像机镜头。来自物体的穿过摄像机镜头的图像光被例如光谱滤光片分离为红(R)、绿(G)、和蓝(B)三种基色的光，并在包括CCD、CMOS传感器等的图像拾取部件的成像平面上形成图像，然后将该图像光转换为电子图像信号。
另一方面，视频摄像机或数字静物摄像机地小型化正迅速进行，并且也要求摄像机镜头的小型化。因此，为了使摄像机镜头小型化，通常用利用单个透镜或几个透镜的小摄像机镜头来代替以前组合使用多个调节的摄像机镜头。然而，利用这样的小型化的摄像机镜头，将很难充分抑制由于所谓色差等而在透镜中引起的图片质量的恶化。
特别是，在光学透镜中，透镜的折射率对例如光谱滤光片分离出的红(R)、绿(G)、和蓝(B)的每一波长都不同，从而发生例如图4所示的在绿(G)图像外部形成红(R)图像而在绿(G)内部形成蓝(B)图像的现象。所以，问题在于即使在拍摄单色图像的情况下，也在该图像边缘出现颜色模糊(颜色偏移)。
因此，为了抑制由于放大率的色差(也称为横向色差)而引起的例如颜色模糊或分辨率降低等图片质量恶化，传统上组合大量透镜来执行摄像机镜头内部的校正。然而，在上述小型化摄像机镜头中，仅在摄像机镜头内部充分抑制这样的图片质量的恶化变得很难。
为了克服该困难，先前提出了在例如日本公开专利申请号H5-3568中公开的设备，作为抑制上述由于放大率的色差而引起的例如颜色模糊或分辨率降低等图片质量恶化的部件。
特别是，该专利公报中公开的设备是这样的设备，其中从CCD(图像拾取装置)获得的每一颜色R、G、B的图像信号一次转换为数字数据，并分别暂时存储在每一单独的场存储器中。而且，基于例如变焦长度和焦点位置等摄像机镜头的驱动状态，通过单独移动每一场存储器中的全部像素的矢量而放大或缩小在每一场存储器中存储的每一图片，并且然后将R、G、B再次合成，以校正视频摄像机的摄像机镜头中发生的颜色偏移。
顺便提及，当利用例如手持的小型视频摄像机或数字静物摄像机摄影时，存在可能发生由于所谓摄像机振动等引起的图像模糊的风险。因此，为了去除例如图像模糊的缺点，在小型视频摄像机或数字静物摄像机中安装所谓摄像机振动校正装置。图5示出了安装有摄像机振动校正装置的视频摄像机或数字静物摄像机的方框图。
在图5中，穿过摄像机镜头50的来自物体(未示出)的图像光在包括CCD、CMOS传感器等的图像拾取部件51的成像平面上形成图像，并且转换为包括例如强度(Y)信号和两个色差(Cb，Cr)信号的电子图像信号。将该图像信号提供到摄像机信号处理电路52，在这里进行诸如所谓γ校正的信号处理，以形成用于通用视频设备的普通图像信号。另一方面，为了检测所谓摄像机振动，利用例如该例子中的两个陀螺传感器53P和53Y来检测上下颠簸(Pitch)和左右摇摆(Yaw)方向的摄像机振动导致的角速度。而且，例如从摄像机镜头50检测用户操作的摄像机镜头50的变焦长度。另外，为了检测该变焦长度，例如可采用用户操作的来自手动输入部件54的操作信号。
将陀螺传感器53P和53Y检测的角速度信号提供到高通滤波器(HPF)55P和55Y，在这里去除了DC分量；另一方面，将关于上述变焦长度的数据提供到表格56，并从这些数据中发现必要的操作系数；将这些操作系数提供给乘法器57P和57Y，并在那里与来自高通滤波器55P和55Y的信号相乘。还分别将来自乘法器57P和57Y的输出信号提供到积分器58P和58Y。
所以，从这些积分器58P和58Y得到因摄像机振动而改变的摄像机镜头50的角度的信息。将关于摄像机振动的角度信息通过限幅器电路59P和59Y提供给例如图像拾取部件51，并控制从该图像拾取部件51取出图像信号的位置。特别是，例如，为图像拾取部件提供比原始图片尺寸宽的成像平面，并从该成像平面取出必要的图片，从而抵偿摄像机振动引起的波动。
以这种方式，在小型视频摄像机或数字静物摄像机中执行所谓摄像机振动校正。另外，将下面的方法实施为执行摄像机振动校正的部件，而不是如上所述控制位置以从摄像机部件51取出图像信号的部件，其中将图像拾取部件51捕获的所有图像信号一次存储在存储器60中，然后控制从存储器60读出图像信号的位置，或者偏移摄像机镜头50的部分透镜位置以进行校正。
而且，也可通过不利用上述陀螺传感器53P和53Y的其他部件取出因摄像机振动而改变的摄像机镜头50的角度信息。例如，如图6所示，通过将来自图像拾取部件51的图像信号存储在帧存储器61中，然后通过比较器电路62将在帧存储器61之前和之后的图像信号彼此比较，有可能根据背景图像的位移等计算出摄像机振动的角度信息。另外，可在所有上述摄像机振动校正部件中利用所计算的摄像机振动的角度信息。
然而，可证明当执行这样的摄像机振动校正时，如果尝试补偿由于放大率色差而引起的诸如色彩模糊或分辨率降低等图片质量恶化，则不能实现充分的校正。具体说，在上述装置中，当单独移动每一场存储器中全部像素的矢量时，中心必须与摄像机镜头的光轴一致；然而，如果执行该摄像机振动校正，则光轴位置发生移动，并且其很难与该中心一致。
为此，过去例如不能与摄像机振动校正同时执行对色差引起的图片质量恶化的补偿。然而，在传统类型的具有少量像素的系统中，尤其当摄影需要摄像机振动校正时，例如由于色差引起的图片质量恶化是较不容易被察觉的。然而近来，由于已要求图片像素数目增加的结果，所以由于色差等引起的图片质量恶化的影响在各种情况下都变得明显。
考虑到以上而作出了本发明，并且本发明旨在解决以下问题。传统上，随着摄像机镜头的小型化，由于放大率的色差而出现诸如色彩模糊和分辨率下降等图片质量恶化的问题，并且很难仅利用摄像机镜头来充分抑制图片质量恶化，并且尤其当通过放大或缩小每一颜色的图片而执行对该图片质量恶化的补偿时，造成不能同时执行摄像机振动校正的问题。
【发明内容】
根据本发明权利要求1的方面，使用用于放大或缩小每种颜色的基色信号的图片的部件和用于检测摄像机镜头的驱动状态和摄像机振动校正量的部件，来根据检测输出而控制放大或缩小图片的转换系数和光轴中心坐标。
从而，可通过处理所捕获的图像信号而补偿小型摄像机镜头中引起的图片质量恶化，并且即使在同时执行摄像机振动校正时，也能执行令人满意的校正处理。
根据本发明权利要求2的方面，提供了：信号转换部件，用于将来自分辨率改变部件的输出信号转换为用于输出到外部或用于记录的图像信号，或反之；用于将要输出的图像信号输出到外部的外部输出部件、和/或用于将要记录的图像信号记录在记录介质中或从该记录介质再现的记录和再现部件，使得也可能在例如软盘或半导体存储卡的记录介质中记录所校正的图像信号，或将该信号输出到外部视频设备等。
根据本发明权利要求3的方面，由记录和再现部件将来自摄像机信号处理部件的输出信号记录在所述记录介质中，并且将摄影时由所述检测部件检测的有关所述摄像机镜头的驱动状态和摄像机振动校正量的信息与来自所述摄像机信号处理部件的输出信号一起记录在所述记录介质中，使得即使在连续拍摄等中没时间进行校正处理时，也能记录令人满意的图像信号。
根据本发明权利要求4的方面，提供了选择器切换部件，用于在来自所述摄像机信号处理部件的输出信号与来自任意外部输入部件或来自记录和再现部件的图像信号之间进行选择，将来自所述选择器切换部件的信号提供到彩色信号转换部件，并且在控制部件中提供了用于任意设置放大或缩小转换系数以及以光轴为中心的坐标的用户接口，使得可对另一摄像机系统记录的图像信号执行令人满意的校正处理。
根据本发明权利要求5的方面，将摄影时由所述检测部件检测的有关所述摄像机镜头的驱动状态和摄像机振动校正量的信息与所述图像信号一起记录在由所述记录和再现部件再现的记录介质中，并且根据所述记录和再现部件再现的信息而控制所述分辨率改变部件中的放大或缩小转换系数和以光轴为中心的坐标，使得可利用同一摄像机装置对记录介质中记录的图像信号执行令人满意的校正处理。
而且，根据本发明权利要求6的方面，使用用于放大或缩小每种颜色的基色信号的图片的部件以及用于检测摄像机镜头的驱动状态和摄像机振动校正量的部件，以根据检测输出而控制放大或缩小图片的转换系数以及以光轴为中心的坐标。
从而，可通过处理所捕获的图像信号而补偿小型摄像机镜头中引起的图片质量恶化，并且即使在同时执行摄像机振动校正时，也能执行令人满意的校正处理。
根据本发明权利要求7的方面，将来自分辨率改变部件的输出信号转换为用于输出到外部或用于记录的图像信号，然后输出所述将输出到外部的图像信号，和/或在记录介质中记录所述将记录的图像信号，使得能在例如软盘或半导体存储卡的记录介质中记录所校正的图像信号，或将该信号输出到外部视频设备等。
根据本发明权利要求8的方面，可以将来自摄像机信号处理部件的输出信号记录在所述记录介质中，并且将摄影时所检测的有关所述摄像机镜头的驱动状态和摄像机振动校正量的信息与所述输出信号一起记录在所述记录介质中，使得即使在连续拍摄等中没时间进行校正处理时，也能执行令人满意的图像信号记录。
根据本发明权利要求9的方面，提供了选择器切换部件，用于在来自所述摄像机信号处理部件的输出信号和来自任意外部输入或记录介质的图像信号之间进行选择，将来自所述选择器切换部件的信号转换为至少三种基色信号，以执行对每种颜色的所述基色信号的图片的放大或缩小，并且任意设置放大或缩小转换系数以及以光轴为中心的坐标，使得也可顺利地对另一摄像装置记录的图像信号执行令人满意的校正处理。
根据本发明权利要求10的方面，将捕获图像信号时所检测的有关所述摄像机镜头的驱动状态和摄像机振动校正量的信息与所述图像信号一起记录在所述记录介质中，并且根据所述再现的信息而控制所述放大或缩小转换系数以及所述以光轴为中心的坐标，使得可利用同一摄像机装置对记录介质中记录的图像信号执行令人满意的校正处理。
【附图说明】
图1是示出应用根据本发明的摄影设备和色差校正方法的一种视频摄像机或数字静物摄像机的配置的实施例的方框图；
图2是示出图1的相关部分的配置的实施例的方框图；
图3A和3B是用于说明其操作的示意图；
图4是用于说明色差的示意图；
图5是用于说明传统摄像机振动校正部件的方框图；和
图6是用于对其进行说明的示意图。
【具体实施方式】
在本发明中，使用一种用于放大或缩小每种颜色的基色信号的图片的部件和一种用于检测摄像机镜头的驱动状态和摄像机振动校正量的部件，以根据检测结果来控制放大或缩小图片的转换系数以及光轴中心坐标，使得可通过处理所捕获的图像信号而补偿小型摄像机镜头中引起的图片质量恶化，并且即使在同时执行摄像机振动校正时，也能进行令人满意的校正处理。
下面将参考附图描述本发明。图1是示出了应用了根据本发明的摄影设备和色差校正方法的视频摄像机或数字静物摄像机的配置的实施例的方框图。
在图1中，穿过摄像机镜头1的来自物体(未示出)的图像光在包括CCD或CMOS传感器等的图像拾取部件2的成像平面上形成图像，并将其转换为包括例如强度(Y)信号和两个色差(Cb，Cr)信号的电子图像信号。
将该图像信号提供到A/D转换器电路3，其中将模拟形式的图像信号转换为数字形式的图像信号。将转换后的图像数据提供到摄像机信号处理电路4，其中以数字方式执行例如所谓γ校正的信号处理，以形成用于通用视频设备的普通图像信号。由选择器开关5选择来自摄像机信号处理电路4的输出信号，并提供到色差校正单元6。另一方面，利用例如两个传感器7P和7Y来检测由于摄像机振动引起的上下颠簸和左右摇摆方向的角速度，并将检测到的信号提供到例如控制微计算机8的摄像机振动校正矢量计算单元9。而且，检测诸如变焦长度和焦点位置等摄像机镜头1的驱动状态并提供到转换率计算单元10。另外，为了检测摄像机镜头1的驱动状态，例如可采用来自由用户操作的手动输入部件11的操作信号。
在控制微计算机8的摄像机振动校正矢量计算单元9中，执行与例如图5所示的电路配置中由点划线包围而指示的处理对应的操作，从而得到由摄像机振动波动的摄像机镜头1的角度的信息。还将控制微计算机8计算的摄像机振动校正矢量提供到例如图像拾取部件2，以执行摄像机振动校正。
同时，从摄像机振动校正矢量获得摄像机镜头1中以光轴为中心的偏移矢量，并将该偏移矢量提供到该色差校正单元6。换言之，该摄像机振动校正矢量对应于从作为摄像机镜头1的光轴的中心起的位移，并且根据摄像机振动校正矢量，例如，控制从图像拾取部件2取出图像信号的位置。由此，通过翻转摄像机振动校正矢量的正负符号，可获得所取出的图像信号中以光轴为中心的偏移矢量。
而且，将控制微计算机8中计算出的每一颜色的转换率提供给该色差校正单元6。具体说，例如图4中示出的关于因色差而引起的图像波动的比率KR、KB[KR是红色(R)图像尺寸与绿色(G)图像尺寸的比率，而KB是蓝色(B)图像的尺寸与绿色(G)图像尺寸的比率，其中假设绿色(G)图像尺寸为1]取决于诸如变焦长度和焦点位置等摄像机镜头1的驱动状态。所以，可根据该驱动状态的检测信号而获得比率KR、KB。
该色差校正单元6执行例如图2所示的这种处理。具体说，将来自开关5的信号提供到矩阵运算电路21，其中将上述强度(Y)信号和两个色差信号(Cb，Cr)转换为例如三基色(R，G，B)信号。将转换后的三基色(R，G，B)信号分别写入输入侧图片存储器22R、22G、22B，并将写入的图像数据提供到分辨率改变电路23，以放大或缩小该图片。
而且，将上述转换率数据和摄像机镜头的光轴的偏移矢量数据提供到该分辨率改变电路23，其中根据摄像机镜头的光轴的上述偏移矢量数据而判定红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的每一图片中以光轴为中心的位置。在该位置周围，根据上述转换率数据而执行放大或缩小该图片的分辨率改变。
而且，将来自分辨率改变电路23的图像数据写入输出侧图片存储器24R、24G、和24B。另外，可共同地提供图片存储器22R、22G、22B和图片存储器24R、24G、24B。写入图片存储器24R、24G、24B的图像数据还被读出然后提供到矩阵运算电路25，其中例如将三基色(R，G，B)信号转换为强度(Y)信号和两个色差(Cb，Cr)信号。
因此，在该分辨率改变电路23中，例如当提供在图3B左端所示的具有色差的图片代替例如图3A所示的理想形成的图片时，该图片被分解为三基色(R，G，B)图片，其中例如红色(R)图片被缩小而蓝色(B)图片被放大，使得每一图片的尺寸相等。而且，将这些三基色(R，G，B)图片重新组合为与理想形成的图片接近的图片，如图3B的右端所示。
还将该图像数据提供到矩阵运算电路25。结果，在上述分辨率改变电路23中被重新组合为与理想形成的图片接近的图片的图像数据再次转换为例如强度(Y)信号和两个色差(Cb，Cr)信号之后，从该色差校正单元6取出该图像数据。由选择器开关12将从色差校正单元6取出的强度(Y)信号和两个色差(Cb，Cr)信号切换为该色差校正单元6的输入信号。
将选择器开关12选择的信号提供到显示处理电路13，其中，例如将强度(Y)信号和两个色差(Cb，Cr)信号转换为显示信号的预定形式，并将转换后的图像数据提供到用于显示的例如液晶显示器的显示单元14。可替换地，可将该选择器开关12选择的信号提供到外部输出部件(未示出)，以输出到外部视频设备等。
而且，将选择器开关12选择的信号提供到数据压缩电路15，并将压缩的图像数据通过数据插入电路16提供到包括例如软盘或半导体存储卡的记录介质的记录和再现装置17。而且，将来自记录和再现装置17的再现信号提供到数据扩展电路18。然后将扩展的图像数据提供到选择器开关5，通过其可选择图像数据取代来自上述摄像机信号处理电路4的输出信号。
所以，在该设备中，对于例如该图像拾取部件2捕获的图像数据，由色差校正单元6校正色差以在显示单元14上显示；并且校正后的这一图像数据也记录在记录和再现装置17中的记录介质上。而且，对于由记录和再现装置17从该记录介质再现的图像数据，由色差校正单元6校正色差以在显示单元14显示；并且校正后的这一图像数据也记录在记录和再现装置17中的记录介质上。
因此，对于例如摄影时没有校正色差而记录在记录介质上的图像数据，还校正色差以在显示单元14上显示；并且，也可利用校正后的那个图像数据由记录和再现装置17重写已记录在记录介质上的图像数据。也就是说，有可能在没时间执行校正，例如在连续拍摄时，仅记录，并有可能校正再现的数据，以重新记录校正后的数据。
在这种情况下，例如通过在摄影时连同图像数据一起记录以光轴为中心的偏移矢量的数据和转换率的数据，有可能对于再现中的图像数据的色差平稳地进行校正处理。
具体说，在上述设备中，例如来自摄像机振动校正矢量计算单元9的以光轴为中心的偏移矢量数据和来自转换率计算单元10的转换率数据被数据I/O电路19转换为预定数据形式，以在数据插入电路16中插入到来自数据压缩电路15的图像数据中。而且，在再现时，由数据I/O电路19取出来自记录和再现装置17的再现信号中包括的数据以提供到色差校正单元6。
因此，在执行连续拍摄等时没时间进行校正的情况下，连同图像数据一起记录摄影时以光轴为中心的偏移矢量数据和转换率数据。在再现时，通过利用一起记录的以光轴为中心的偏移矢量数据和转换率数据，可平稳地操作对图像数据的色差的校正处理，并且也能记录校正后的数据。
然而，只有在相同摄像机系统中执行记录和再现的情况下，才可以利用摄影时以光轴为中心的偏移矢量数据和转换率数据来执行上述校正。因为，作为摄像机镜头的光轴的每个中心即使在相同种类的情况下也不完全相同，并且不可能校正由其他摄像机装置记录的数据。因此，通过连同其数据一起记录例如每一单元的独特ID码，可辨别是否在由相同的摄像机装置执行记录和再现。
而且，在上述设备中，例如，为转换率计算单元10提供了任意用户接口输入20，使得可任意改变上述转换率的数据，并可任意设置色差校正单元6中使用的校正率。这使得即使由其他摄像机装置记录了图像数据或者没有与图像数据一起记录转换率数据，也可能利用用户接口输入20执行期望的校正。
而且，当利用这样的用户接口输入20，例如通过利用选择器开关12任意选择图像数据，而进行期望的校正时，有可能在色差校正单元6中校正前的图片和校正后的图片之间任意选择，以在显示单元14上显示。因此，可容易地比较校正前的图片和校正后的图片，并可平稳执行用户进行期望的校正的操作。
另外，当显示单元14用作例如取景器时，或当已校正的图像数据显示在显示单元14上而没有经过色差校正单元6时，也利用选择器开关12来选择图像数据。而且，当执行连续拍摄等时没有进行校正而仅执行记录时，也利用该选择器开关12。然而，如果为色差校正单元6提供将输入数据原样输出的直通模式(through mode)，则也可利用其代替选择器开关12。
因此，在上述实施例中，使用用于放大或缩小每种颜色的基色信号的图片的部件以及用于检测摄像机镜头的驱动状态和摄像机振动校正量的部件，来根据检测输出控制用于放大或缩小图片的转换系数和以光轴为中心的坐标；从而可通过处理所捕获的图像信号而补偿小型摄像机镜头中引起的图片质量恶化，并且即使同时进行摄像机振动校正也能执行令人满意的校正处理。
所以，在现有技术中，尽管在小型摄像机镜头中引起了由于放大率的色差而造成的诸如颜色模糊和分辨率降低等图片质量的恶化，但是很难仅通过摄像机镜头来将其充分抑制；具体说，当通过放大或缩小每种颜色的图片而执行图片质量恶化的补偿时，不可能同时执行摄像机振动校正；然而，本发明可以容易地克服这些传统问题。
因此，上述摄影设备包括：摄像机镜头、用于将穿过摄像机镜头的图像光转换为电子图像信号的图像拾取部件、用于处理图像信号的摄像机信号处理部件、用于将来自摄像机信号处理部件的输出信号转换为至少三种基色信号或反之的彩色信号转换部件、用于放大或缩小每种颜色的基色信号的图片的分辨率改变部件、用于检测摄像机镜头的驱动状态和摄像机振动校正量的检测部件、和用于根据来自检测部件的检测输出而控制分辨率改变部件中的放大或缩小转换系数以及以光轴为中心的坐标的控制部件，使得可很令人满意地补偿例如小型化摄像机镜头中引起的图片质量恶化。
此外，上述色差校正方法是一种校正摄影设备中的色差的方法，该摄影设备包括：摄像机镜头、用于将穿过摄像机镜头的图像光转换为电子图像信号的图像拾取部件、和用于处理图像信号的摄像机信号处理部件；并且通过将来自摄像机信号处理部件的输出信号转换为至少三种基色信号，放大或缩小每种颜色的基色信号的图片，并检测摄像机镜头的驱动状态和摄像机振动校正量，从而根据检测输出而控制放大或缩小转换系数以及以光轴为中心的坐标，使得可很令人满意地补偿例如小型化摄像机镜头中引起的图片质量恶化。
应注意本发明不限于上述实施例，并且在不脱离本发明的精神的情况下，可作出各种修改。