外围光量校正设备、外围光量校正方法、电子信息装置、控制程序和可读取记录介质

摘要

由于透镜荫影引起的不足外围光量被校正，以及由于透镜本身的精确度或者不良的透镜安装精确度引起的畸变造成的不均匀外围光量被校正。外围光量校正电路(100)包括图像同步电路(20)、坐标转换电路(30)和亮度值校正计算电路(40)。通过坐标转换电路(30)来计算积分亮度，提取输入图像的光量信息；以及基于平均积分亮度值来形成输入到亮度值校正计算电路(40)的坐标。该亮度值校正计算电路(40)基于从坐标转换电路(30)输入的坐标通过转换外围光量校正函数来执行适于输入图像的校正。

说明书

技术领域

本发明涉及：用于校正图像捕获屏幕外围光量的外围光量校正设备，该图像捕获屏幕通过图像捕获透镜将对象图像捕获在图像捕获屏幕上；使用该外围光量校正设备的外围光量校正方法；电子信息装置，数码相机模块安装于其上，使用包括该外围光量校正设备的固态图像捕获装置用于图像捕获部分，所述电子信息装置是例如数码相机(例如数码摄像机和数码照相机)、图像输入相机、扫描仪、传真机以及装备有相机的移动电话装置；控制程序，用于使计算机执行该外围光量校正方法；以及该控制程序记录于其上的计算机可读取介质。

背景技术

一般而言，使用图像捕获透镜的相机存在捕获图像的光量随着远离图像捕获屏幕中心而减小且在图像捕获屏幕外围的光量不足的荫影问题。当希望光学系统(透镜)的微型化或成本最小化时，相机各种功能的性能可能变得不令人满意。

因此，在使用这种相机捕获的捕获图像中，出现这样的问题，其中在图像捕获屏幕的外围部分的光量小于中心部分的光量，导致亮度水平下降。在数码相机(例如数码摄像机和数码照相机)以及装备有相机的移动电话装置中，使用外围光量校正方法从而通过信号处理来校正在外围的不足光量。

图8为示出传统图像捕获元件的透镜相对于光接收面的位置与光量(亮度)水平之间的关系的曲线图。在图8中，水平轴表示透镜的位置，垂直轴表示在该位置的光量水平。

如图8的曲线f1至f3所示，从图像捕获透镜的中心朝向外围部分，入射在图像捕获元件的多个光接收部分(图像捕获区域)上的光量水平变小。因此，执行外围光量处理，其中光量的增益系数从透镜的中心到外围部分变大，使得整个图像(图像屏幕)中的光量变得均匀。

对于外围光量校正方法，例如，参考文献1和参考文献2披露了提取图像信号的轮廓分量(contour component)以产生边界影响修正(contour correction)信号，并通过例如抛物线波信号来执行增益控制使得增益朝捕获图像的外围部分变大，因此获得在整个图像屏幕内具有均匀明亮度(亮度)的平解析度。

参考文献3披露了一种基于响应函数来权重上述边界影响修正信号以改善解析度的外围光量校正方法。

参考文献4披露了一种外围光量校正方法，依据图像捕获透镜的频率特性来产生边界影响修正信号，从而依据该透镜的频率特性来执行校正处理。

参考文献5披露了一种外围光量校正方法，用以产生校正信号使得当相机光圈的状态更接近打开状态时校正放大率越大，从而依据相机光圈状态来执行校正处理。

参考文献6披露了一种外围光量校正方法，在装备有变焦功能的相机中依据每个透镜的透镜光圈的打开程度或变焦放大来使用外围光量减少数据，从而依据透镜光圈打开程度或者变焦放大来进行合适的校正。

所有上述传统技术控制增益，以使用捕获图像的中心为其原点按同心的方式执行边界影响修正。

图9为示出参考文献5所示的传统图像斑点调整(shadingcorrection)电路的示例性结构的方框图。

在图9，从图像捕获透镜系统101输出的光学图像信号V0由光电转换电路102转换成电学图像信号V1且随后通过图像斑点调整电路110输出到图像再现部分。该图像信号V1发送至光圈(diaphragm)控制电路103，且用于自动调整图像捕获透镜系统101的光圈的光圈控制信号C0被反馈到图像捕获透镜系统101。该光圈控制信号C0输入到图像捕获透镜系统101内的光圈调整机构(未示出)。

图像斑点调整电路110包括：第一增益控制电路111，用于校正从光电转换电路102获得的图像信号V1外围光量的劣化；第一抛物线信号发生电路112，水平驱动信号HD输入到该第一抛物线信号发生电路112，其中该水平驱动信号HD是从包含在图像信号V1内的水平同步信号形成的；第二抛物线信号发生电路113，垂直驱动信号VD输入到该第二抛物线信号发生电路113，其中该垂直驱动信号VD是从包含在图像信号V1内的垂直同步信号形成的；以及加法器114，用于相加分别由第一抛物线信号发生电路112和第二抛物线信号发生电路113产生的第一抛物线信号P1和第二抛物线信号P2；以及第二增益控制电路115，加法器114的输出端连接到该第二增益控制电路115。

来自光圈控制电路103的光圈控制信号C1输入到第二增益控制电路115的控制部分，且来自第二增益控制电路115的图像斑点调整信号C2输入到第一增益控制电路111的控制部分。

在第一抛物线信号发生电路112和第二抛物线信号发生电路113，与水平驱动信号HD和垂直驱动信号VD同步的第一抛物线信号P1和第二抛物线信号P2分别基于该水平驱动信号HD和垂直驱动信号VD而形成，且随后输入到加法器114。

随着图像捕获透镜系统101的光圈打开，由光圈控制电路103形成的光圈控制信号C1的水平增大，且第二增益控制电路115的增益与光圈控制信号C1的水平成比例地被调整。相加第一抛物线信号P1和第二抛物线信号P2获得的结果从加法器114输入到第二增益控制电路115，且幅值与光圈相对应的图像斑点调整信号C2输出到第一增益控制电路111。

第一增益控制电路111指示与由图像斑点调整信号C2控制的光圈相对应的增益特性，并指示与依据光圈的外围光量劣化相对应的增益特性。因此，依据光圈执行针对外围光量的校正。换言之，光圈挤得越多，则外围明亮度变得越暗。因此，光圈挤得越多，外围的校正放大程度(增益)变得越大。

[参考文献1]日本特开07-74987号公报

[参考文献2]日本特开2003-198880号公报

[参考文献3]日本特开2002-77722号公报

[参考文献4]日本特开2005-150986号公报

[参考文献5]日本特开01-186064号公报

[参考文献6]日本特开2003-110936号公报

发明内容

上述参考文献1至6中披露的所有外围光量校正方法改变增益，用于以图像屏幕的中心为原点，朝图像屏幕的端部按同心的方式执行边界影响修正，由此对于在整个图像屏幕内应具有均匀光量的图像，获得在整个图像屏幕内具有均匀光量的图像。

例如，如图8的曲线f1至f3所示，从图像捕获透镜的中心朝向外围部分，入射在图像捕获元件的多个光接收部分(图像捕获区域)上的光量水平变小。因此，当光量的增益系数依据例如校正函数以透镜中心为原点，朝透镜的端部按同心的方式变大，则对于在整个图像屏幕内应具有均匀光量的图像，在整个图像屏幕内的光量是均匀的。

然而，在实际产品中存在这样的情形，其中由于透镜本身的精确度或者不良的透镜安装精确度引起的畸变，透镜和图像捕获元件的光接收面无法设置为相互平行。例如，安装在这种移动电话装置上的相机模块考虑到成本而无法安装昂贵的透镜，或者透镜安装精确度达不到这么高，这是因为该相机模块是量产的。当透镜安装到例如用于移动电话装置的相机模块时，透镜安装成透镜的两端由相机模块的外壳支撑。因此，外壳的设计精确度完全应用于透镜安装精确度。由此存在这样的顾虑，透镜的光轴和垂直于图像捕获元件的光接收面的中心的直线不相互匹配(位置偏移)，且透镜设置为倾斜的。具体而言，当透镜设置为倾斜时，对于在整个图像屏幕内应具有均匀光量的图像，整个图像屏幕内的光量无法是均匀的。

图10为示出当存在有关透镜安装精确度的问题时，传统图像捕获元件的透镜相对于光接收面的位置与光量水平之间的关系的曲线图。水平轴表示透镜的位置，垂直轴表示在该位置的光量水平。

这种情况下，透镜安装精确度差，因此透镜没有安装为平行于例如CCD或CMOS的图像捕获元件的光接收面。因此，即使光量水平从透镜中心朝每个外围变小，不过光量水平相对于每个外围不是对称的，如图10的曲线z1至z3所示。

相应地，当图像捕获元件的透镜和光接收面如图11(a)所示设置为相互平行时，亮度相对于每个左侧和右侧是均匀的且变为同心的。因此，传统外围光量校正方法可以改变增益，用于以图像屏幕的中心为原点，朝图像屏幕的端部按同心的方式执行边界影响修正，由此对于在整个图像屏幕内应具有均匀光量的图像，获得在整个图像屏幕内具有均匀光量的图像。与此相反，当图像捕获元件的透镜和光接收面如图11(b)所示未设置为相互平行时，亮度相对于每个左侧和右侧不是均匀的且为椭圆状，例如置于图像屏幕的左侧。因此，即使使用传统外围光量校正方法，但阴影部分的亮度低于添加了正常校正值的亮度。结果，对于在整个图像屏幕内应具有均匀光量的图像，无法获得在整个图像屏幕内具有均匀光量的图像。

此外，还考虑另一种方法，其中提供有存储器且用于边界影响修正的增益改变系数被设置，该存储器的字的数目等于图像捕获元件的像素的数目。然而，在这种方法中，随着像素数目增大，需要相当多的存储器，因此导致制造成本的增加和处理速度的下降。因此，这不是解决问题的可行方法。

本发明旨在解决上述传统问题。本发明的目的是提供：外围光量校正设备，能够校正由于透镜荫影引起的不足外围光量，以及校正由于透镜本身的精确度或者不良的透镜安装精确度引起的畸变所致的图像捕获元件的光接收面上光量的不均匀，从而对于在整个图像屏幕内应具有均匀光量的图像，获得整个捕获图像屏幕内的均匀解析度，同时抑制制造成本的增加和处理速度的下降；使用该外围光量校正设备的外围光量校正方法；电子信息装置，使用包括该外围光量校正设备的固态图像捕获装置用于图像捕获部分；控制程序，用于使计算机执行该外围光量校正方法；以及该控制程序记录于其上的计算机可读取记录介质。

本发明的一种外围光量校正设备，用于在通过光收集透镜使用图像捕获元件来捕获对象图像的图像捕获区域校正外围光量，包括：差分系数值获得装置，获得来自该图像捕获元件的每个像素数据的每个区域的积分/平均值的差分系数值，每个区域关于该图像捕获区域的中心是点对称的；外围光量校正函数转换装置，基于该差分系数值将基本外围光量校正函数转换成新外围光量校正函数；以及外围光量校正装置，基于该新外围光量校正函数对来自该图像捕获元件的每个像素数据执行外围光量校正，由此实现上述目的。优选地，本发明的外围光量校正设备中的该外围光量校正函数转换装置包括：像素坐标转换装置，基于该差分系数值转换形成该图像捕获区域的新像素坐标值；以及外围光量校正函数部分，基于该新像素坐标值将该基本外围光量校正函数转换成该新外围光量校正函数。此外，本发明的一种外围光量校正设备，用于在通过光收集透镜使用图像捕获元件来捕获对象图像的图像捕获区域校正外围光量，包括：差分系数值获得装置，获得来自该图像捕获元件的每个像素数据的每个区域的积分/平均值的差分系数值，每个区域关于该图像捕获区域的中心是点对称的；像素坐标转换装置，基于该差分系数值转换形成该图像捕获区域的新像素坐标值；外围光量校正函数转换装置，基于该差分系数值将基本外围光量校正函数转换成新外围光量校正函数；以及外围光量校正装置，基于该新外围光量校正函数对来自该图像捕获元件的每个像素数据执行外围光量校正，由此实现上述目的。

优选地，本发明的外围光量校正设备中的该差分系数值获得装置计算每个像素数据的亮度值或RGB数据值的该积分/平均值的差分系数值。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该区域为下述至少一种：两个区域，从该图像捕获区域的屏幕中心沿一个方向到每个区域的重心的距离相等；以及两个区域，沿与该一个方向交叉的方向的距离相等。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该一个方向以及与该一个方向交叉的方向为在该图像捕获区域的屏幕内相互正交的上下方向和左右方向。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该积分/平均值是通过将每个区域的积分值除以相应区域的像素数目而获得的。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该差分系数值获得装置通过将每个区域的该积分/平均值的差分值除以相应区域之间的距离，计算由此获得的值作为该差分系数值。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该差分系数值获得装置计算来自该图像捕获元件的每个像素数据的该差分系数值，每个像素数据的图像被捕获，使得该图像的光量在整个屏幕内是均匀的。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该差分系数值获得装置计算来自该图像捕获元件的每个像素数据的该差分系数值，每个像素数据的图像被捕获，使得该图像的光量按同心的方式分级。

更优选地，当在对来自该图像捕获元件的每个像素数据执行外围光量校正之后，计算每个像素的该差分系数值时，本发明的外围光量校正设备还包括，作为本发明的该外围光量校正设备中的该差分系数值获得装置的校正检查装置，该校正检查装置能够依赖于该计算的差分系数值是否落在预定参考范围内来检查该外围光量校正是否恰当地执行。

更优选地，本发明的外围光量校正设备还包括坐标发生装置，使用来自该图像捕获元件的每个像素数据中屏幕的最左上角为原点坐标(0，0)顺序编号输入水平像素坐标和输入垂直像素坐标并获得该屏幕上的坐标(X，Y)值，且该差分系数值获得装置使用该坐标(X，Y)值对每个区域执行积分处理。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中，该差分系数值获得装置还包括将每个区域的坐标值与该坐标(X，Y)值比较并确定二者是否相互匹配的装置，且该差分系数值获得装置在二者相互匹配时计算该坐标(X，Y)值的每个像素数据的积分/平均值，并使用该积分/平均值计算该差分系数值。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该像素坐标转换装置基于该差分系数值将该坐标(X，Y)值转换成该新像素坐标值。

更优选地，当帧改变时，本发明的外围光量校正设备中的该像素坐标转换装置探测该帧改变，并在改变到待改变的下一帧的坐标值之前，使用该差分系数值来执行坐标转换处理。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该像素坐标转换装置使用调整系数来细微调整该新像素坐标值以调整校正程度。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该外围光量校正函数转换装置使用至少一个外围光量校正函数作为该基本外围光量校正函数，以该屏幕的中心为原点按同心的方式改变边界影响修正的增益值。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该外围光量校正装置对来自该图像捕获元件的每个图像数据的亮度值或RGB数据值执行外围光量校正。

更优选地，本发明的外围光量校正设备还包括同步信号发生装置，用于产生图像捕获元件操作同步信号以控制该图像捕获元件的驱动时序，以及区域指定同步信号以对来自该图像捕获元件的每个像素数据执行坐标计算。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该同步信号发生装置输出水平同步信号和垂直同步信号到该坐标发生装置，且该坐标发生装置包括水平计数器和垂直计数器，水平计数器用于计数该水平同步信号，垂直计数器用于计数该垂直同步信号，并基于该水平计数器和该垂直计数器输出该坐标(X，Y)值。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该差分系数值获得装置包括：积分/平均电路，用于计算来自该图像捕获元件的每个像素数据的每个区域的该积分/平均值；以及系数发生电路，使用来自该积分/平均电路的该积分/平均值，获得用于对X坐标执行转换的X差分系数值和对Y坐标执行转换的Y差分系数值。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该积分/平均电路包括：比较电路，用于将每个区域的坐标值与该坐标(X，Y)值比较；积分电路，在该比较电路的比较结果是匹配的时，用于积分每个区域的匹配的坐标(X，Y)值的每个像素数据的亮度值；以及平均电路，通过将每个区域的积分值除以相应区域的像素数目来计算该积分/平均值。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中的该系数发生电路包括：差分电路，用于计算每个区域的该积分/平均值的差分值；以及系数电路，用于计算通过将该差分值除以相应区域之间的距离而获得的值作为该差分系数值。

更优选地，本发明的外围光量校正设备中，当自动对焦、光学变焦和微距功能(macro function)之一被包括成为该收集透镜的透镜功能时，该差分系数值获得装置获得与该光收集透镜的移动位置相对应的差分系数值并将该差分系数值存储在存储装置内。

本发明的一种外围光量校正方法，用于在通过光收集透镜使用图像捕获元件来捕获对象图像的图像捕获区域校正外围光量，包括：差分系数值获得步骤，获得来自该图像捕获元件的每个像素数据的每个区域的积分/平均值的差分系数值，每个区域关于该图像捕获区域的中心是点对称的；外围光量校正函数转换步骤，基于该差分系数值将基本外围光量校正函数转换成新外围光量校正函数；以及外围光量校正步骤，基于该新外围光量校正函数对来自该图像捕获元件的每个像素数据执行外围光量校正，由此实现上述目的。优选地，本发明的外围光量校正方法中的该外围光量校正函数转换步骤包括：像素坐标转换步骤，基于该差分系数值转换形成该图像捕获区域的新像素坐标值；以及基于该新像素坐标值将该基本外围光量校正函数转换成该新外围光量校正函数的步骤。此外，本发明的一种外围光量校正方法，用于在通过光收集透镜使用图像捕获元件来捕获对象图像的图像捕获区域校正外围光量，包括：差分系数值获得步骤，获得来自该图像捕获元件的每个像素数据的每个区域的积分/平均值的差分系数值，每个区域关于该图像捕获区域的中心是点对称的；像素坐标转换步骤，基于该差分系数值转换形成该图像捕获区域的新像素坐标值；外围光量校正函数转换步骤，基于该差分系数值将基本外围光量校正函数转换成新外围光量校正函数；以及外围光量校正步骤，基于该新外围光量校正函数对来自该图像捕获元件的每个像素数据执行外围光量校正，由此实现上述目的。

优选地，本发明的外围光量校正方法中的该差分系数值获得步骤计算每个像素数据的亮度值或RGB数据值的该积分/平均值的差分系数值。

更优选地，本发明的外围光量校正方法中的该区域为下述至少一种：两个区域，从该图像捕获区域的屏幕中心沿一个方向到每个区域的重心的距离相等；以及两个区域，沿与该一个方向交叉的方向的距离相等。

更优选地，本发明的外围光量校正方法中的该一个方向以及与该一个方向交叉的方向为在该图像捕获区域的屏幕内相互正交的上下方向和左右方向。

更优选地，本发明的外围光量校正方法中的该积分/平均值是通过将每个区域的积分值除以相应区域的像素数目而获得的。

更优选地，本发明的外围光量校正方法中的该差分系数值获得步骤通过将每个区域的该积分/平均值的差分值除以相应区域之间的距离，计算由此获得的值作为该差分系数值。

更优选地，本发明的外围光量校正方法中的该差分系数值获得步骤计算来自该图像捕获元件的每个像素数据的该差分系数值，每个像素数据的图像被捕获，使得该图像的光量在整个屏幕内是均匀的。

更优选地，本发明的外围光量校正方法中的该差分系数值获得步骤计算来自该图像捕获元件的每个像素数据的该差分系数值，每个像素数据的图像被捕获，使得该图像的光量按同心的方式分级。

更优选地，当在对来自该图像捕获元件的每个像素数据执行外围光量校正之后，计算每个像素的该差分系数值时，本发明的外围光量校正方法还包括，作为本发明的该外围光量校正方法中的该差分系数值获得步骤的校正检查步骤，该校正检查步骤能够依赖于该计算的差分系数值是否落在预定参考范围内来检查该外围光量校正是否恰当地执行。

更优选地，在本发明的外围光量校正方法的差分系数值获得步骤之前，本发明的外围光量校正方法还包括坐标发生步骤，使用来自该图像捕获元件的每个像素数据中屏幕的最左上角为原点坐标(0，0)顺序编号输入水平像素坐标和输入垂直像素坐标并获得该屏幕上的坐标(X，Y)值，且在该差分系数值获得步骤中使用该坐标(X，Y)值对每个区域执行积分处理。

更优选地，本发明的外围光量校正方法中，该差分系数值获得步骤还包括将每个区域的坐标值与该坐标(X，Y)值比较并确定二者是否相互匹配的步骤，且该差分系数值获得步骤在二者相互匹配时计算该坐标(X，Y)值的每个像素数据的该积分/平均值，并使用该积分/平均值计算该差分系数值。

更优选地，本发明的外围光量校正方法中的该像素坐标转换步骤基于该差分系数值将该坐标(X，Y)值转换成该新像素坐标值。

更优选地，当帧改变时，本发明的外围光量校正方法中的该像素坐标转换步骤探测该帧改变，并在改变到待改变的下一帧的坐标值之前，使用该差分系数值来执行坐标转换处理。

更优选地，本发明的外围光量校正方法中的该外围光量校正函数转换步骤使用至少一个外围光量校正函数作为该基本外围光量校正函数，以该屏幕的中心为原点按同心的方式改变边界影响修正的增益值。

更优选地，本发明的外围光量校正方法中的该外围光量校正步骤对来自该图像捕获元件的每个图像数据的亮度值或RGB数据值执行外围光量校正。

本发明的电子信息装置使用包括如上所述的本发明外围光量校正设备的固态图像捕获装置用作图像捕获部分，由此实现上述目的。

本发明的控制程序使计算机执行如上所述的本发明外围光量校正方法的每个步骤，由此实现上述目的。

一种计算机可读取记录介质，如上所述的控制程序记录在其上，由此实现上述目的。

下面将描述由于上述结构实现的本发明的功能。

本发明分别计算从图像捕获元件发送的每个例如四个区域的像素数据(亮度值和RGB数据值)的积分/平均值，其中沿水平方向和垂直方向的从屏幕中心到四个区域的重心的距离相等。从该积分/平均值计算差分系数值。基于该差分系数值产生新坐标。该新坐标用于改变基本校正函数，使得以图像的中心为原点以同心的方式来改变边界影响修正的增益，从而对来自图像捕获元件的每个像素数据执行外围光量校正。

例如，即使在由于透镜本身的精确度或者不良的透镜安装精确度引起的畸变所致的图像捕获元件的光接收面上输入图像的不均匀的情况下，通过对输入图像的每个像素数据执行积分和平均并获得其差分系数值，则可以提取该输入图像的光量信息。因此，基于该差分系数值将像素坐标转换成新像素坐标，可以将用于校正透镜荫影的基本校正函数转换成与该输入图像相对应的函数。

由于仅新产生将被输入到外围光量校正装置的坐标，因此传统电路可以用作该外围光量校正装置。因此，可以将成本增加和处理速度下降抑制到最小。

此外，通过使用坐标转换系数，可以检查是否已经对校正图像恰当地执行校正。

如上所述，根据本发明，可以低成本高精确度地校正由于透镜荫影导致的在外围的不足光量，且也可以校正由于透镜本身的精确度或者不良的透镜安装精确度(位置偏移或倾斜)引起的畸变导致的在外围的光量不均匀，这些问题是传统技术所无法校正的。因此，可以改善传统上当作缺陷产品处理的整个数码相机产品(例如相机模块)的良率。此外，由于可以检查是否对校正图像恰当地执行校正，因此无需新引入检查设备。

附图说明

图1的框图示出根据本发明实施例的用于数码相机的外围光量校正电路的示例性结构。

图2的图示示出图1的用于数码相机的外围光量校正电路中其中积分/平均值被计算的区域。

图3(a)和图3(b)的图示示出基本外围光量校正函数。

图4(a)和图4(b)的图示示出由根据本发明实施例的用于数码相机的外围光量校正电路转换的外围光量校正函数。

图5的图示示出图1的图像坐标发生电路的硬件结构的示例。

图6为图示示出图1的积分/平均电路和系数发生电路的硬件结构的示例。

图7的流程图示出图1的坐标转换电路和亮度值校正计算电路的操作的示例。

图8的曲线图示出传统图像捕获元件的透镜相对于多个光接收部分的位置与光量水平之间的关系。

图9的框图示出参考文献5披露的传统图像斑点调整电路的示例性结构。

图10的曲线图示出当存在有关透镜安装精确度的问题时，传统图像捕获元件的透镜相对于多个光接收部分的位置与光量水平之间的关系。

图11(a)和图11(b)的图示描述传统光量校正方法的问题。

1     外围光量校正电路(外围光量校正设备)

10    图像捕获元件

20    图像同步信号发生电路

30    坐标转换电路

31    图像坐标发生电路(坐标发生装置)

32    选择器

33    积分/平均电路

34    系数发生电路(积分/平均电路和系数发生电路作为差分系数值获得装置)

35    寄存器组

36    坐标发生电路(像素坐标转换装置)

40    亮度值校正计算电路

41    外围光量校正函数部分(外围光量校正函数转换装置)

42    加法器(外围光量校正装置)

A    图像捕获元件操作同步信号

B    区域指定同步信号(区域指定垂直同步信号VArea1、VArea2、VArea3、VArea4和区域指定水平同步信号HArea1、HArea2、HArea3、HArea4)

C    图像有效区域指定同步信号(垂直同步信号VREF和水平同步信号HREF)

D，N 图像数据

E    输入像素坐标值HPixNum、VPixNum

F    图像中心坐标(X中心、Y中心)

G    与输入图像的每个像素相对应的坐标XPix、YPix

I    积分/平均亮度值(AveL(1)、AveL(2)、AveL(3)、AveL(4))

J    系数(差分系数；CoeffX、CoeffY、CoeffZ)

K    与透镜位置相对应的系数(CoeffX、CoeffY、CoeffZ)

L    校正电路用坐标(NewXPix、NewYPix)

M    校正值

N    校正后图像数据

P    校正检查系数(CoeffX、CoeffY)

具体实施方式

下面参考附图描述下述情形，其中本发明外围光量校正设备和外围光量校正方法应用于用于数码相机的外围光量校正电路以及使用该外围光量校正电路的外围光量校正方法的实施例。

图1的框图示出根据本发明实施例的用于数码相机的外围光量校正电路的示例性结构。

在图1，本实施例的用于数码相机的外围光量校正电路1包括：图像同步信号发生电路(图像同步信号电路)20，作为图像同步信号发生装置来输出各种图像同步信号到图像捕获元件10(例CCD或CMOS图像传感器)；坐标转换电路30，用于从来自图像捕获元件10的图像数据D产生校正后坐标值；以及亮度值校正计算电路40，作为校正计算电路以基于校正后坐标值来计算外围光量校正。

在图像捕获元件10中，光收集透镜(未示出)布置在多个光接收部分(光接收面、图像捕获区域；未示出)上方，光收集透镜布置成二维矩阵，使得入射光(对象光)通过该光收集透镜聚焦在光接收面上以捕获期望图像。

图像同步信号发生电路20输出图像捕获元件操作同步信号A，用于控制图像捕获元件10的图像捕获时序。图像捕获元件操作同步信号A用于(i)控制读取栅极，将在图像捕获区域的多个光接收部分光电转换的信号电荷读取到电荷传输部分，(ii)控制传输栅极，以将该信号电荷的电荷传输到电荷探测部分，(iii)控制电子快门功能和光圈功能(曝光时间和复位)等。

此外，图像同步信号发生电路20向构成坐标转换电路30的积分/平均电路33输出区域指定垂直同步信号VArea1、VArea2、VArea3、VArea4和区域指定水平同步信号HArea1、HArea2、HArea3、HArea4，作为区域指定同步信号B来指定用于计算的区域。积分/平均电路33将在下文描述。添加到区域指定同步信号B的数字1至4对应于图2所示区域的数字。

此外，图像同步信号发生电路20向构成坐标转换电路30的图像坐标发生电路31输出垂直同步信号VREF和水平同步信号HREF，作为图像有效区域指定同步信号C来指定从图像捕获元件10输出的图像数据D的图像中的有效区域。图像坐标发生电路31将在下文描述。

坐标转换电路30包括：作为坐标发生装置的图像坐标发生电路31，使用来自图像捕获元件10的每个像素数据中屏幕的最左上角为原点坐标(0，0)顺序编号输入水平像素坐标和输入垂直像素坐标，并获得该屏幕上的坐标(X，Y)值；作为像素数据选择开关装置的选择器32；作为差分系数值获得装置的积分/平均电路33和系数发生电路34，用于获得来自图像捕获元件10的每个像素数据的区域的积分/平均值的差分系数值，其中每个区域关于该图像捕获区域的中心是点对称的；作为存储装置的寄存器组35；作为像素坐标转换装置的坐标发生电路36，基于该差分系数值转换形成该图像捕获区域内的新像素坐标值，使得坐标转换电路30产生和输出新坐标值，该新坐标值将输入到亮度值校正计算电路40。

图像坐标发生电路31使用从图像同步信号发生电路20输入的图像有效区域指定同步信号C的垂直同步信号VREF和水平同步信号HREF，使用输入图像的最左上角为原点[坐标(0，0)]在该电路内产生(编号)输入垂直像素坐标VPixNum和输入水平像素坐标HPixNum，并将其输出作为输入图像坐标值信号E。此外，图像坐标发生电路31将中心设定值信号F用于图像捕获元件(图像捕获区域)的中心坐标(X中心、Y中心)以通过下面的(式1)和(式2)来计算，使得与输入图像中每个像素相对应的X坐标XPix和Y坐标YPix被输出成为指示X坐标和Y坐标的坐标信号G。

X坐标：XPix＝HPixNum-X中心  (式1)

Y坐标：YPix＝HPixNum-Y中心  (式2)

选择器32通过选择控制信号(未示出)从图像捕获元件10选择图像数据D或者选择校正后图像数据N用于校正检查(将在下文描述)，从而将其发送到积分/平均电路33。

积分/平均电路33使用从图像同步信号发生电路20输入的区域指定垂直同步信号VArea1、VArea2、VArea3、VArea4和区域指定水平同步信号HArea1、HArea2、HArea3、HArea4用作区域指定同步信号B，以分别获得图2所示四个区域(与中心的距离相等且相互正交的直线上的预定区域)的对应于区域1的积分/平均亮度值AveL(1)、对应于区域2的积分/平均亮度值AveL(2)、对应于区域3的积分/平均亮度值AveL(3)和对应于区域4的积分/平均亮度值AveL(4)，使得这些积分/平均亮度值输出成为指示积分/平均亮度值的积分/平均亮度值信号I。在该四个区域的每个区域中，从每个区域的重心到(X中心，Y中心)的距离设置为相等距离H。图2示出重心位于与(X中心，Y中心)沿Y方向(向上)距离+H的区域1、重心位于与(X中心，Y中心)沿X方向(向左)距离-H的区域2、重心位于与(X中心，Y中心)沿X方向(向右)距离+H的区域3和重心位于与(X中心，Y中心)沿Y方向(向下)距离-H的区域4。

该四个区域的每个区域的积分/平均亮度值通过下述(式3)获得。

积分/平均亮度值：AveL(N)＝∑Pix(X，Y)/Pix(Num)

(式3)

当N为从1至4的整数时，Pix(x，y)为区域N内每个像素的亮度分量，Pix(Num)为指定区域内的像素数目。

系数发生电路34对从积分/平均电路33输入的积分/平均亮度值AveL(1)、AveL(2)、AveL(3)和AveL(4)使用下述(式4)和(式5)，以获得对X坐标执行转换的系数值CoeffX和对Y坐标执行转换的系数值CoeffY。

X坐标的系数：CoeffX＝AveL(1)-AveL(4)  (式4)

Y坐标的系数：CoeffY＝AveL(3)-AveL(2)  (式5)

指示在系数发生电路34获得的系数值的系数值信号J临时存储在寄存器组35内。

预先获得系数值CoeffX和CoeffY，且在获得这些值时，选择和使用在图像捕获屏幕内图像地明亮度(亮度)是均匀的图像(或者亮度按同心的方式分级的图像；如在图像具有均匀亮度的情形中，不仅透镜的倾斜而且透镜的位置偏移均可以被探测)作为捕获图像，例如在整个图像捕获屏幕内具有白色的图像。捕获这种图像，并操作本发明的用于数码相机的外围光量校正电路。这种情况下获得的系数值CoeffX和CoeffY预先存储在寄存器组35内。此外，对于透镜功能，当包含自动对焦、光学变焦、微距功能等时，系数值CoeffX和CoeffY依据透镜的移动位置来获得并存储于寄存器组35内。如此，对于使用的透镜的所有状态获得看上去具有均匀亮度值的图像。

从图像坐标发生电路31输出的坐标信号G(XPix和YPix)以及预先存储于寄存器组35内的依据相机透镜状态(透镜的移动位置)的系数值信号K输入到坐标发生电路36。此外，校正系数值CoeffZ最终输入到坐标发生电路36，从而调整校正程度。在坐标发生电路36，由下述(式6)和(式7)执行计算，且产生指示新坐标值的坐标信号L，该坐标信号L将被输入亮度值校正计算电路40。

用于亮度值校正电路的计算电路的X坐标：

NewXPix＝CoeffZ×CoeffX×XPix    (式6)

用于亮度值校正电路的计算电路的Y坐标：

NewYPix＝CoeffZ×CoeffY×YPix    (式7)

亮度值校正计算电路40包括：外围光量校正函数转换装置，基于新像素坐标值将基本外围光量校正函数转换成新外围光量校正函数；以及外围光量校正装置，基于该新外围光量校正函数对来自图像捕获元件10的每个像素数据执行外围光量校正。换言之，在亮度值校正计算电路40，基本外围光量校正函数基于在坐标转换电路30产生的坐标信号L被转换成新外围光量校正函数部分41(外围光量校正函数转换装置)以产生亮度值校正值M，且亮度值校正值M在加法器42(外围光量校正装置)与从图像捕获元件10发送的像素数据D相加以校正该亮度值，使得产生并输出校正后图像数据N。

亮度值校正计算电路40具有至少一个基本校正函数作为外围光量校正函数部分41，以该图像的中心为原点按同心的方式改变边界影响修正的增益。如图3(a)和图3(b)所示，外围光量校正函数部分41为例如具有放射图案的函数，使得边界影响修正的增益从中心(11，S11)朝外围以同心的方式变大。图3(a)和图3(b)所示的外围光量校正函数的边界影响修正的增益从中心(11，S11)朝外围以同心的方式变大。在中心部分在0～50的光量水平执行校正，朝外围在50～100、100～150和150～200的更大光量水平执行校正。图3(a)和图3(b)为示出基本外围光量校正函数的图示。图3(a)在平面内示出屏幕上的位置。图3(b)在X-Y平面内示出屏幕上的位置，并在Z轴示出待校正的光量水平。

使用从坐标转换电路30发送的坐标值NewXPix和NewYPix用于外围光量校正函数部分41，图3(a)和图3(b)所示的传统技术中的函数被转换成图4(a)和图4(b)所示的函数，这已经解决了外围光量的不均匀。在图4(a)和图4(b)所示的外围光量校正函数部分中，与图3(a)和图3(b)所示相比，中心位置沿左下方向偏移到中心(10，S10)，且边界影响修正的增益以同心的方式从该中心朝外围变大。图4(a)和图4(b)的图示示出从基本外围光量校正函数转换形成的外围光量校正函数。图4(a)在平面内示出屏幕上的位置。图4(b)在X-Y平面内示出屏幕上的位置，并在Z轴示出待校正的光量水平。

如上所述，由于使用校正函数转换来自图像捕获元件10的图像数据D，解决了外围光量的不均匀，因此可以获得看上去在整个图像捕获屏幕上具有均匀亮度值的图像。

从亮度值校正计算电路40输出的校正后图像数据N发送到坐标转换电路30内的选择器32。校正后图像数据N或者来自图像捕获元件10的图像数据D在选择器32被选择并发送到积分/平均电路33。使用校正后图像数据N，可以检查是否已经恰当地执行该校正。

接着，将描述使用校正后图像数据N来检查是否已经恰当地执行该校正的方法。

首先，通过使用系数值CoeffX和CoeffY对从图像捕获元件10发送的图像数据D执行实际校正，其中该系数值CoeffX和CoeffY具有与待校正的图像数据D相同的图像捕获条件且预先获得并存储于寄存器组35内。对于校正后图像数据N，积分/平均电路33获得图2所示四个区域的亮度值的积分/平均值，且系数值CoeffX和系数值CoeffY由系数发生电路34计算成为校正检查系数值P。

校正检查系数值P的计算系数值CoeffX和CoeffY从坐标转换电路30输出到外部。当校正检查系数值P为：

CoeffX＝CoeffY＝“0”

时，通过判定电路(未示出)来判定已经恰当地执行该校正。然而，实践中，考虑到极难获得：

CoeffX＝CoeffY＝“0”

因此，取决于校正检查系数CoeffX和CoeffY是否都小于或者等于预定范围，可以判定该校正是否已经恰当地执行。

此外，当判定校正图像未被恰当地校正时，可以使用校正程度调整系数CoeffZ通过执行细微调整来恰当地执行校正。

如上所述，根据本发明，外围光量校正电路1是由图像同步信号发生电路20、坐标转换电路30和亮度值校正计算电路40构成。在坐标转换电路30计算亮度值的积分值以从输入图像提取光量信息，且基于光量信息的积分/平均值而产生将输入到亮度值校正计算电路40的坐标值。在亮度值校正计算电路40，外围光量校正函数基于来自坐标转换电路30的输入坐标值被转换，以对输入图像执行恰当的校正。如此，可以校正由于透镜荫影导致的在外围的不足光量，且也可以校正由于透镜本身的精确度或者不良的透镜安装精确度引起的畸变导致的在外围的光量不均匀。

在本实施例中未给出具体说明。然而，坐标转换电路30可以由硬件或者软件构成。图5示出图1的图像坐标发生电路31的硬件结构的示例。使用输入图像的最左上角为原点[坐标(0，0)]由H计数器(水平计数器)和V计数器(垂直计数器)计数来自图像同步信号发生电路20的水平同步信号HREF和垂直同步信号VREF，输入水平像素坐标HPixNum和输入垂直像素坐标VPixNum被编号，且(X，Y)的值输出到积分/平均电路33作为输入图像坐标值信号E。

图6示出图1的积分/平均电路33和系数发生电路34的硬件结构的示例。从图像同步信号发生电路20输入的区域指定同步信号B(区域指定水平同步信号HArea1、HArea2、HArea3、HArea4和区域指定垂直同步信号VArea1、VArea2、VArea3、VArea4)在比较器用于对先前指定的四个区域的坐标值与来自图像坐标发生电路31的该坐标值(X，Y)比较。当这些值相互匹配时，该四个区域的每个区域的图像数据D的亮度值在积分电路被积分。该四个区域的每个区域的亮度积分值通过平均电路除以该区域的像素数目，以获得该四个区域的每个区域的平均值。该四个区域的平均值临时顺序存储在寄存器内。在该四个区域的每个区域内，如上所述，每个区域的重心到(X中心，Y中心)的距离设置为相等距离H。此外，临时存储在寄存器内的四个区域的平均值被用作输入，以通过差分电路获得区域(1)平均值-区域(4)平均值和区域(3)平均值-区域(2)平均值的差分值。该差分值通过(1/距离)电路(系数电路)除以相应区域之间的距离，以获得系数值(差分系数值)CoeffX和CoeffY。

接着，描述图1的坐标转换电路30和亮度值校正计算电路40软件结构的示例。在图1的坐标转换电路30和亮度值校正计算电路40中，CPU(中央处理器)作为控制部分从作为存储装置的ROM(可读记录介质)(例如，光盘、硬盘和IC存储器)中读取控制程序到作为工作存储器的RAM。基于该RAM内的控制程序，坐标转换电路30和亮度值校正计算电路40执行各个如下功能：坐标发生装置，使用来自图像捕获元件10的每个像素数据中屏幕的最左上角为原点坐标(0，0)顺序编号输入水平像素坐标和输入垂直像素坐标，并获得该屏幕上的坐标(X，Y)值；差分系数值获得装置，通过使用来自图像捕获元件10的每个像素数据的坐标(X，Y)值来获得区域的积分/平均值的差分系数值，其中每个区域关于该图像捕获区域的中心是点对称的；像素坐标转换装置，基于该差分系数值转换形成该图像捕获区域内的新像素坐标值；外围光量校正函数转换装置，基于该新像素坐标值将基本外围光量校正函数转换成新外围光量校正函数；外围光量校正装置，基于该新外围光量校正函数对来自图像捕获元件的每个像素数据执行外围光量校正；以及，对来自图像捕获元件10的每个像素数据执行外围光量校正之后，当对于每个像素计算该差分系数值时，校正检查装置能够依赖于该计算的差分系数值是否落在预定参考范围内来检查该外围光量校正是否恰当地执行。

图7示出图1的坐标转换电路30和亮度值校正计算电路40的操作的流程图。

首先，如图7所示，在步骤S1，使用输入图像的最左上角为原点[坐标(0，0)]，输入水平像素坐标HPixNum和输入垂直像素坐标VPixNum被编号以获得(X，Y)的值。

随后，在步骤S2，比较先前指定的四个区域的坐标值和在步骤S1中获得的坐标值(X，Y)，以判定二者是否匹配。在步骤S2当二者相互匹配(YES)时，在步骤S3对该四个区域的每个区域的图像数据D的亮度值积分。

随后，在步骤S4，该四个区域的每个区域的亮度积分值除以该区域的像素数目，以获得该四个区域的每个区域的平均值。

接着，在步骤S5，获得区域(1)平均值-区域(4)平均值和区域(3)平均值-区域(2)平均值，作为该四个区域的平均值的差分值。此外，该差分值除以相应区域之间的距离，以获得系数值CoeffX和CoeffY。

这种情况下，在步骤S6，判定当前帧是否已经完成以及下一帧是否已经开始。

当在步骤S6判定下一帧已经开始(YES)时，则在步骤S7中改变到下一帧的坐标值之前，在步骤S5获得的系数值CoeffX和CoeffY被用于执行坐标转换处理。

在步骤S8，使用该新坐标值对校正函数执行转换，其中已经对该新坐标值执行该坐标转换处理。此外，在步骤S9，通过该转换的校正函数对来自图像捕获元件10的图像数据的亮度值执行外围光量校正。

该光量校正是在产品出货等时间执行。随后，获得的系数值CoeffX和CoeffY存储于存储装置内，从而总是使用该系数值来执行步骤S7至S9。

本实施例描述了使用亮度值作为像素数据值来执行外围光量校正。然而，可以使用包括亮度分量的例如R、G和B的像素数据值来执行外围光量校正。可以使用例如G颜色数据来执行外围光量校正。

此外，在上述实施例中没有给出具体说明。然而，只要本发明的外围光量校正电路1包括：作为差分系数值获得装置的积分/平均电路33和系数发生电路34，用于获得来自图像捕获元件10的每个像素数据的区域的积分/平均值的差分系数值，其中每个区域关于该图像捕获区域的中心是点对称的；作为像素坐标转换装置的坐标发生电路36，基于该差分系数值转换形成该图像捕获区域内的新像素坐标值；作为外围光量校正函数转换装置的外围光量校正函数部分41，基于该新像素坐标值将基本外围光量校正函数转换成新外围光量校正函数；以及作为外围光量校正装置的加法器42，基于该新外围光量校正函数对来自图像捕获元件10的每个像素数据执行外围光量校正，则可以实现本发明的目的，其能够校正由于透镜荫影引起的不足外围光量，以及校正由于透镜本身的精确度或者不良的透镜安装精确度引起的畸变所致的外围光量的不均匀。

概言之，本发明的外围光量校正电路1可以由下述构成：作为差分系数值获得装置的积分/平均电路33和系数发生电路34，用于获得来自图像捕获元件10的每个像素数据的区域的积分/平均值的差分系数值，其中每个区域关于该图像捕获区域的中心是点对称的；作为外围光量校正函数转换装置的坐标发生电路36和外围光量校正函数部分41，基于该差分系数值将基本外围光量校正函数转换成新外围光量校正函数；以及作为外围光量校正装置的加法器42，基于该新外围光量校正函数对来自图像捕获元件10的每个像素数据执行外围光量校正。在上述实施例中，外围光量校正函数转换装置是由外围光量校正函数部分41构成。然而，本发明不限于此。该外围光量校正函数转换装置可以由坐标发生电路36和外围光量校正函数部分41构成。如此，与上述实施例相似，可以实现本发明的目的，其能够校正由于透镜荫影引起的不足外围光量，以及校正由于透镜本身的精确度或者不良的透镜安装精确度引起的畸变所致的外围光量的不均匀。

上述实施例通过基于来自系数发生电路34的差分系数值通过坐标发生电路36来校正像素坐标值的偏移，并基于校正后的像素坐标值来校正该校正外围光量校正函数，由此执行该外围光量校正。

此外，在上述实施例没有给出具体说明。这里将描述包括图像输入装置(例如数码相机(诸如数码摄像机和数码照相机)、图像输入相机、扫描仪、传真机以及装备有相机的移动电话装置)的电子信息装置，其使用包括上述实施例中的外围光量校正电路1的固态图像捕获装置用于图像捕获部分。本发明的电子信息装置包括下述至少一种：存储器部分(例如记录介质)，用于数据记录高质量图像数据，其中在对该图像数据执行记录用预定信号处理之后，使用本发明上述实施例的固态图像捕获装置用于图像捕获部分而获得该高质量图像数据；显示装置(例如液晶显示装置)，用于在对该图像数据执行显示用预定信号处理之后在显示屏幕(例如液晶显示屏幕)上显示该数据；通信装置(例如收发装置)，用于在对该图像数据执行通信用预定信号处理之后用于通信该图像数据；以及图像输出装置，用于印刷(打字输出)和输出(打印输出)该图像数据。

如上所述，使用优选实施例来示例性说明本发明。然而，本发明不应单独基于这些实施例来解释。应理解，本发明的范围应仅基于权利要求来解释。还应理解，基于本发明的说明书以及从详细的优选实施例的描述得到的公知常识，本领域技术人员可以实施同等技术范围。此外，应理解，在本说明书中引用的任何专利、任何专利申请和任何参考文献是以引用方式结合在本说明书中，如同在此具体描述了其内容。

工业应用性

在下述领域：用于校正图像捕获屏幕外围光量的外围光量校正设备，通过图像捕获透镜将对象图像捕获在该图像捕获屏幕上；使用该外围光量校正设备的外围光量校正方法；电子信息装置，数码相机模块安装于其上，使用包括该外围光量校正设备的固态图像捕获装置用于图像捕获部分，例如数码相机(例如数码摄像机和数码照相机)、图像输入相机、扫描仪、传真机以及装备有相机的移动电话装置；控制程序，用于使计算机执行该外围光量校正方法；以及该控制程序记录于其上的计算机可读取记录介质，可以低成本高精确度地校正由于透镜荫影导致的在外围的不足光量，且也可以校正由于透镜本身的精确度或者不良的透镜安装精确度(位置偏移或倾斜)引起的畸变导致的在外围的光量不均匀，这些问题是传统技术所无法校正的。因此，可以改善传统上当作缺陷产品处理的整个数码相机产品(例如相机模块)的良率。此外，由于可以检查是否对校正图像恰当地执行校正，因此无需新引入检查设备。