ES2264152T3 - Tratamiento de señal de imagen. - Google Patents

Abstract

CUANDO SE PROCESA UNA SEÑAL DE IMAGEN, UNA IMAGEN QUE ES VISTA COMO UNA IMAGEN NATURAL QUE PUEDE OBTENERSE EN ESA RESOLUCION DE UNA IMAGEN FOTOGRAFIADA SE MANTIENE SUSTANCIALMENTE CONSTANTE A PESAR DE CUALQUIER VARIACION EN LA CONDICION DE UN SISTEMA OPTICO TAL COMO EL DIAMETRO DEL DIAFRAGMA DE IRIS Y LA POSICION DEL ZOOM. POR EJEMPLO, EN EL CASO DEL DIAMETRO DEL DIAFRAGMA DE IRIS, SE MIDE UN MTF QUE SE CORRESPONDE CON LA VARIACION DEL DIAMETRO DEL DIAFRAGMA DE IRIS (FIG. 6A) Y DESPUES LA GANANCIA DE UNA SALIDA DEL CIRCUITO DE CONTROL DE ABERTURA CAPAZ DE CANCELAR UNA REDUCCION DE COMPONENTE DE ALTA FRECUENCIA DE LA SEÑAL DE LA IMAGEN QUE SE CORRESPONDE CON EL MTF MEDIDO (FIG. 6B). ENTONCES SE DETECTA UN DIAMETRO DE DIAFRAGMA DE IRIS QUE VARIO DURANTE LA OPERACION DE FOTOGRAFIADO, UNA GANANCIA AJUSTADA EN RESPUESTA AL DIAMETRO DEL DIAFRAGMA DE IRIS DETECTADO SE APLICA AL CIRCUITO DE CONTROL DE ABERTURA, MEDIANTE LO CUAL SE LLEVA A CABO EL CONTROL DE MANERA QUE LA AMPLITUD DEL COMPONENTE DEALTA FRECUENCIA DE LA SEÑAL DE BRILLO (FIG. 6C) SE MANTENGA SUSTANCIALMENTE CONSTANTE SIN QUE TENGA NINGUNA RELACION CON EL DIAFRAGMA DE IRIS.

Description

Tratamiento de señal de imagen.

Este invento se refiere al tratamiento de señales de imagen y puede encontrar aplicación en particular, aunque no de forma exclusiva, a un método de tratamiento de señales y a un aparato para el tratamiento de señales en los que se trata una señal de vídeo tomada por un dispositivo fotográfico provisto de un sistema óptico tal como una cámara de vídeo o una cámara de foto fija o similar.

Se ha popularizado el ofrecer, como dispositivo fotográfico, por ejemplo, una denominada cámara de vídeo digital (que fotografía una imagen en movimiento) o una cámara fotográfica digital (que fotografía una imagen fija) o similar.

En un dispositivo fotográfico de la clase a que se ha hecho mención en lo que antecede, su funcionamiento consiste en que en el dispositivo se toma una imagen fotografiada a través de un sistema óptico, aunque se ha visto que el grado de resolución de la imagen fotografiada se deteriora en mayor medida debido a una aberración de la lente instalada en el sistema óptico.

A la vista de ello, se ha previsto ya corregir el grado de resolución de la imagen merced al control de la apertura para una señal de imagen de la imagen fotografiada. El control de apertura utilizado en este caso se define como un tratamiento de la señal en el que se lleva a cabo una corrección con vistas a mejorar el grado de resolución aparente, al tiempo que se intensifica una elevada componente regional de una señal de brillo de la señal de imagen fotografiada, por ejemplo, con el resultado de que se pone en evidencia una parte de borde de la imagen fotografiada (en este caso, ésta se define como parte de interfaz de brillo de la imagen).

Ya se conoce en la técnica que el grado de deterioro de la resolución de la imagen fotografiada también varía en respuesta a una condición de la misma durante una operación de fotografía diferenciándose notablemente la resolución de la imagen al cambiar, por ejemplo, el grado de apertura.

Sin embargo, en el caso del control de apertura usual que se realizaba hasta ahora, se hacía que a una señal de imagen de la imagen fotografiada se le aplicase una ganancia predeterminada, establecida de manera uniforme, con el fin de amplificar la amplitud de la componente de alto nivel. Debido a ello, no se llevaba a cabo una corrección de acuerdo con la variación de la resolución provocada como consecuencia de un cambio del grado de apertura del diafragma de iris, como se ha descrito en lo que antecede o de un cambio de posición de un teleobjetivo.

Por ello, se tropieza con el problema de que en la resolución de la imagen fotografiada se generaban "diseños irregulares" con el resultado de que no se conseguía una imagen normal a simple vista debido a la variación del estado de un diafragma de iris o de la posición de un teleobjetivo durante la operación de fotografía, con independencia de que ésta se realizase con el mismo dispositivo fotográfico.

El documento EP 0 528 433 describe una cámara con un sistema óptico y un dispositivo captador de imágenes tal como un CCD, para generar una señal de imagen. El sistema óptico incluye un iris. Una señal de control del iris es emitida desde un circuito de control del sistema. El parámetro de control del iris varía dependiendo del nivel de luminancia. Si el nivel de luminancia es superior a un umbral, la velocidad del obturador se ajusta a un valor más alto a fin de evitar la disminución de la resolución provocada por fenómenos de difracción de la luz debidos a una pequeña parada del iris. Similarmente, el documento EP 0 560 288 controla la velocidad del obturador a fin de evitar los problemas de difracción producidos por un iris pequeño.

Un aspecto del presente invento proporciona un dispositivo para tratar una señal de imagen generada por un dispositivo fotográfico dotado de un sistema óptico que incluye un iris, incluyendo éste un filtro atenuador de la luz, comprendiendo dicho dispositivo de tratamiento de imagen: una memoria para almacenar una pluralidad de valores de ganancia correspondientes a una medida de apertura determinada del citado iris con el filtro atenuador de la luz; una sección de control que puede ser hecha funcionar para recibir información sobre el diámetro del diafragma de iris procedente de dicho dispositivo fotográfico y para determinar la medida de la apertura de dicho iris a partir de ella y para seleccionar de la memoria un valor de ganancia de acuerdo con dicha medida determinada de la apertura; y un compensador que puede ser hecho funcionar para compensar dicha señal de imagen utilizando dicho valor de ganancia seleccionado por dicha sección de control, comprendiendo dicho compensador un circuito de filtro de pasa-altos para aislar una banda de alta frecuencia de dicha señal de imagen, un amplificador de ganancia variable para intensificar dicha banda de alta frecuencia de la citada señal de imagen mediante dicho valor de ganancia seleccionado en dicha sección de control, y una unidad sumadora para sumar dicha banda de alta frecuencia intensificada de dicha señal de imagen a dicha señal de imagen; en el que la resolución de la mencionada señal de imagen varía de acuerdo con la medida de apertura determinada del citado iris, presentando dicha variación de la resolución de la señal de imagen un mínimo local dentro de un margen de dicha variación de la medida de apertura determinada, y compensar dichos valores de ganancia para dicho mínimo local.

Otro aspecto del presente invento proporciona un método de tratamiento de una señal de imagen generada por un dispositivo fotográfico dotado de un sistema óptico que incluye un iris, incluyendo el iris un filtro atenuador de la luz, comprendiendo dicho método: almacenar en una memoria una pluralidad de valores de ganancia correspondientes a una medida de apertura determinada del citado iris con el filtro atenuador de la luz; recibir información sobre el diámetro del diafragma de iris procedente de dicho dispositivo fotográfico y determinar la medida de apertura de dicho iris a partir de ella y seleccionar de la memoria un valor de ganancia de acuerdo con dicha medida de apertura determinada; y compensar dicha señal de imagen empleando dicho valor de ganancia seleccionado por dicha sección de control aislando una banda de alta frecuencia de la citada señal de imagen, intensificar dicha banda de alta frecuencia de dicha señal de imagen mediante dicho valor de ganancia seleccionado, y sumar dicha banda de alta frecuencia intensificada de la citada señal de imagen a dicha señal de imagen; en el que la resolución de dicha señal de imagen varía de acuerdo con la medida de la apertura determinada del citado iris, presentando dicha variación de la resolución de la señal de imagen un mínimo local comprendido en un margen de dicha variación de la medida de apertura determinada, y compensar dichos valores de ganancia para dicho mínimo local.

Aspectos respectivos adicionales del presente invento se recogen en las reivindicaciones 1 a 11.

Se describirán ahora realizaciones del invento, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Fig. 1 es un diagrama de bloques que ilustra una configuración de una parte sustancial de una cámara de vídeo de una realización preferida del invento;

la Fig. 2 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de configuración de un circuito de control de la apertura de la realización preferida del invento;

la Fig. 3 es una vista ilustrativa que representa un funcionamiento básico de un circuito de control de la apertura;

la Fig. 4 es una vista ilustrativa que muestra un mecanismo de diafragma de iris de la realización preferida;

la Fig. 5 es una vista ilustrativa que muestra una variación del diámetro del diafragma de iris de la realización preferida;

la Fig. 6 es una vista ilustrativa que muestra un método de control de la apertura en respuesta al diámetro del diafragma de iris de la realización preferida;

la Fig. 7 es una vista ilustrativa que muestra un método de control de la apertura en respuesta a una posición del teleobjetivo de la realización preferida;

la Fig. 8 es una vista ilustrativa que representa el deterioro de la resolución correspondiente a una frecuencia espacial provocada por una aberración de una lente;

la Fig. 9 es una vista ilustrativa que muestra un concepto técnico de una MTF (función de transferencia de modulación) en respuesta a una diferencia de brillo.

Refiriéndonos ahora a las Figs. 1 a 9 se describirá en lo que sigue una realización preferida del presente invento.

La realización preferida del presente invento se aplica a un dispositivo de cámara de vídeo.

La descripción subsiguiente se realizará en el siguiente orden.

1. Mediante una MTF:

2. Configuración de un dispositivo de cámara de vídeo:

3. Configuración y funcionamiento básico de un circuito de control de apertura:

4. Mecanismo de diafragma de iris de la realización preferida:

5. Corrección de la resolución de la realización preferida:

Corrección correspondiente a una variación del diámetro del diafragma de iris: y

6. Corrección de la resolución de la realización preferida y Corrección correspondiente a una variación de la posición del teleobjetivo.

1. Mediante una MTF

Por ejemplo, una característica de la resolución de una lente aplicada en un sistema óptico del dispositivo fotográfico puede expresarse mediante una MTF (función de transferencia de modulación). La precisión de la lectura de una onda sinusoidal obtenida a través de un sistema óptico tal como una lente, se denomina función de transferencia óptica (OTF) y esta OTF puede expresarse mediante un número complejo. Luego, un valor absoluto de esta OTF se conoce como MTF para expresar una función de transferencia de amplitud.

Ahora, en primer lugar, y con referencia a las Figs. 8 y 9, se describirá como sigue un concepto técnico de la MTF correspondiente al sistema óptico de la cámara de vídeo de la realización preferida del presente invento.

La Fig. 8A muestra, de manera esquemática, una relación entre un sujeto P y una imagen Pa del sujeto obtenida a través de una lente L con respecto al sujeto P.

Por ejemplo, como se muestra en la Fig. 8B, se supone que se dispone un sujeto P tal que esté dividido sustancialmente en mitades en dirección lateral definiendo, respectivamente, una sección en blanco y una sección en negro. En el caso en que se considere el sujeto P de la Fig. 8B en relación con su frecuencia espacial, es posible ver que posee una frecuencia espacial muy baja en dirección horizontal. Entonces, según la imagen Pa1 del sujeto obtenida a través de la lente L ilustrada en la Fig. 8B, se aplica sólo una baja influencia de aberración de la lente L debido a la frecuencia espacial baja suficiente del sujeto P en dirección lateral, con el resultado de que, como se muestra en la Fig. 8C, puede conseguirse una resolución exacta aproximadamente similar a la del sujeto P.

Aunque en la Fig. 8D se ilustra una frecuencia que tiene una frecuencia espacial superior en dirección lateral que la representada en la Fig. 8B, puede empezar a aparecer la influencia de la aberración de la lente en la imagen Pa2 del sujeto obtenida a través de la lente para dicho sujeto P2, como anteriormente. Es decir, como se muestra en la Fig. 8E, la imagen del sujeto puede convertirse en una en la que la componente de la sección en negro se funde con la sección en blanco con el fin de reducir su brillo y, a su vez, la componente de la sección en blanco se funde con la sección en negro a fin de aumentar su brillo. Dicho de otro modo, al mirar una imagen, la imagen de la sección en blanco y la imagen de la sección en negro no están completamente separadas con el fin de reducir la diferencia de brillo, con el resultado de que una imagen entera puede dar la impresión de una imagen borrosa. Es decir, puede reducirse la resolución.

Aunque en la Fig. 8F se ilustra un sujeto P3 con una frecuencia espacial, en dirección lateral. mayor que la representada en la Fig. 8D, la imagen Pa3 del sujeto mostrada en la Fig. 8G, obtenida en correspondencia con el sujeto P, puede verse más influida por la aberración que el sujeto P2 y la imagen Pa2 del sujeto ilustrados en las antes citadas Figs. 8D y 8E, y realmente se reduce la diferencia de brillo entre la sección de imagen en blanco y la sección de imagen en negro, con el resultado de que se tiene la impresión de una imagen más borrosa.

Una relación de la diferencia de brillo de la imagen Pa del sujeto con respecto a una frecuencia espacial del sujeto P ilustrada en referencia con la antes citada Fig. 8, puede expresarse, por ejemplo, en la forma indicada en la Fig. 9A. También, en esta figura, la influencia de la aberración apenas se aplica a la frecuencia espacial correspondiente a la imagen Pa1 del sujeto, con el fin de permitir obtener una diferencia de brillo superior, si bien es evidente que la diferencia de brillo se reduce a la frecuencia espacial correspondiente a la imagen Pa3 del sujeto. Esta diferencia de brillo se reduce aún más a la frecuencia espacial correspondiente a la imagen Pa3 del sujeto.

Entonces, en este caso, es posible suponer que un valor indicado en ordenadas es una MTF cuando la diferencia de brillo en el 0 de la frecuencia espacial indicada en abscisas en dicha Fig. 9A, es del 100%. En consecuencia, una relación de la MTF de la imagen Pa del sujeto con respecto a la frecuencia espacial del sujeto P, se indica como se muestra en la Fig. 9B.

En este caso, si la lente es una "lente ideal" carente de aberración, esta MTF siempre resulta del 100% con independencia del valor de la frecuencia espacial.

2. Configuración de un dispositivo de cámara de vídeo

La Fig. 1 es un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente una configuración de una sección sustancial de una cámara de vídeo de la realización preferida del presente invento. En esta figura únicamente se indican un sistema óptico y un sistema de tratamiento de señales para llevar a cabo la conversión opto-eléctrica de una imagen fotografiada mediante este sistema óptico y para tratar una señal.

En esta figura, un bloque 1 de lente constituye un sistema óptico de una cámara de vídeo según la realización preferida del presente invento. Este bloque 1 de lente está provisto de una lente teleobjetivo 2 capaz de conseguir un acercamiento de la imagen de un sujeto mientras se hace variar su posición de teleobjetivo dentro de un margen predeterminado. La cantidad de luz que pasa por la lente de teleobjetivo 2 se ajusta mediante un diafragma de iris 3 con el fin de regular el brillo de la imagen o la profundidad del sujeto. Además, en esta figura se ilustra, como diafragma de iris 3, un mecanismo en el que muchas aletas están acopladas entre sí de forma simbólica para ajustar, de manera sustancialmente coaxial, el grado de apertura aunque, en la realización preferida, se emplea un mecanismo de diafragma de iris con dos aletas acopladas entre sí, que se describirá más adelante.

La antes citada lente teleobjetivo 2 está provista de un potenciómetro 11, como se muestra en la figura. En la lente teleobjetivo 2, una lente denominada variador es movida en correspondencia con una distancia focal que se hace variar, por ejemplo, para una operación de acercamiento dentro de un margen predeterminado a lo largo de un eje óptico. La información acerca de esta posición de movimiento (posición de teleobjetivo) es detectada por el antes citado potenciómetro 11 y esta señal es alimentada a una sección de control 10 como información sobre la posición de teleobjetivo.

Además, dado que un elemento de orificio 12 está dispuesto en relación con el diafragma de iris 3, el diámetro (el grado de apertura) del diafragma de iris 3 es detectado por el elemento de orificio 12, siendo alimentada esta señal detectada a la sección de control 10 como información acerca del diafragma de iris a través de un amplificador 13.

Esta información sobre la posición de teleobjetivo y la información sobre el diámetro del diafragma de iris, se aplican a un control de AE (exposición automática) o un control de AF (enfoque automático) ejecutados, por ejemplo, en la sección de control 10. En la realización preferida, una señal de control es alimentada al circuito 8 de control de apertura, como se describe posteriormente, en respuesta a las antes mencionadas informaciones sobre la posición de teleobjetivo y sobre el diámetro del diafragma de iris, llevándose a cabo, por tanto, un control de la apertura para la señal de imagen.

En este caso, como elemento fotográfico se utiliza un CCD (dispositivo acoplado por carga) 4. Una señal fotográfica basada en una carga leída por este CCD 4, es alimentada a un circuito 5 de retención de muestra/AGC (control automático de ganancia), amplificada con una ganancia predeterminada y se retiene su muestra, tras lo cual la señal es alimentada a un convertidor 6 de A/D (analógico/digital). El convertidor 6 de A/D convierte la señal fotográfica con la señal alimentada en una señal digital y, luego, la alimenta al circuito 7 de tratamiento de señales de vídeo.

En el circuito 7 de tratamiento de señales de vídeo, la señal de imagen convertida en señal digital, es sometida a un tratamiento de señal predeterminado con el fin de emitirla como señal de vídeo con una señal digital a través de un sintetizador 9. Esta salida de la señal de vídeo es, por ejemplo, alimentada, o enviada para su almacenamiento, a un dispositivo externo de grabación de señales de imagen o un dispositivo de grabación de señales de imagen almacenadas o similar, no mostrado, o es alimentada a un dispositivo de presentación de cristal líquido o monitor o similar, para uso en la visualización de la imagen fotografiada. Asimismo, una salida del circuito 7 de tratamiento de señales de vídeo es derivada y alimentada al circuito 8 de control de apertura.

El circuito 8 de control de apertura amplifica la señal de imagen recibida en su componente de rango alto para generar una componente de señal intensificada. Una salida de este circuito 8 de control de la apertura es alimentada al sintetizador 9. Aunque una componente de rango alto de la señal de imagen amplificada apropiadamente se solapa sobre una señal de imagen original en el sintetizador 9, una parte de borde de la imagen visualizada es intensificada como se describe posteriormente y, de este modo, se consigue mejorar la resolución aparente de la imagen. Además, en esta figura, aunque la señal de imagen emitida desde el circuito 7 de tratamiento de señales de vídeo es alimentada al circuito 8 de control de la apertura, resulta satisfactorio que el tratamiento del control de apertura mediante el circuito 8 de control de apertura real se lleve a cabo sólo para la componente de señal de brillo ligeramente influenciada por una frecuencia de rango alto.

En una memoria 10a de tabla de datos se almacena la tabla de datos requerida para establecer de forma variable la ganancia de una señal de salida del circuito 8 de control de apertura en respuesta a una variación del estado del bloque 1 de lente, a describir posteriormente, y esta operación se describirá en lo que sigue.

3. Configuración y funcionamiento básico de un circuito de control de apertura

La Fig. 2 es un diagrama de bloques que representa esquemáticamente un ejemplo de configuración del antes citado circuito 8 de control de apertura.

Aunque se proporciona cada uno de los circuitos de control de apertura para corregir la resolución de una imagen, tanto en dirección vertical como en dirección horizontal, respectivamente, en este caso como circuito 8 de control de apertura de la realización preferida se ilustra una configuración del circuito para corregir la resolución en la dirección horizontal de la imagen.

El circuito 8 de control de apertura ilustrado en esta figura está constituido por los elementos de retardo 21, 22, un multiplicador 23, un sintetizador 24 y un multiplicador 25. En este caso, en los elementos de retardo 21, 22 se fija un retardo de tiempo correspondiente a una frecuencia de reloj de una señal de reloj CLK. Sin embargo, si en este caso ha de corregirse la resolución de la imagen en dirección horizontal, se fija una frecuencia de reloj correspondiente al número de elementos de imagen (píxeles) contenidos en 1H. Por el contrario, si se fija la frecuencia de 1H para la señal de reloj CLK, es posible obtener un circuito de control de apertura para corregir la resolución en dirección vertical con una configuración de circuito similar a la mostrada en la Fig. 2.

Una componente de señal de brillo de la señal de imagen con la señal digital emitida a partir del circuito 7 de tratamiento de señales de vídeo, es alimentada al elemento de retardo 21 y al sintetizador 24. Una salida de retardo del elemento de retardo 21 es alimentada al elemento de retardo 22 y, al mismo tiempo, al multiplicador 23 para realizar la multiplicación por 2 de la señal de entrada.

En el sintetizador 24, una componente de señal original a alimentar desde el circuito 7 de tratamiento de señales de vídeo y una componente de señal de brillo que es una salida de retardo procedente del elemento de retardo 22, se restan de una componente de señal dejada pasar desde el elemento de retardo 21 a través del multiplicador 23.

Una salida del sintetizador 24 se expresa como
(-1 + 2D - D2) con respecto a la componente de señal de brillo, estableciéndose una señal de imagen original como 1 y una señal retardada en una señal de reloj en función de la señal de imagen original que se define como D. Es decir, los antes citados elementos de retardo 21, 22, el multiplicador 23 y el sintetizador 24 pueden formar un filtro de pasa-altos y tomar una componente de rango alto deseada de la señal de brillo original.

En el multiplicador 25, una señal de control de ganancia que actúa como señal de control alimentada desde la sección de control 10 es proporcionada a la componente de rango alto de la señal de brillo que es una salida del antes mencionado sintetizador 24. Es decir, un coeficiente de la ganancia que se establece de forma variable, como se describe más adelante, es multiplicado por la componente de rango alto de la señal de brillo, con el resultado de que se intensifica la componente de rango alto de la señal de brillo.

Luego, la componente de rango alto de la señal de imagen original es intensificada por superposición de la componente de alta frecuencia provista de la ganancia emitida como salida del multiplicador 25 con respecto a la señal de brillo de la señal de imagen original (sintetizada por el sintetizador 9).

La Fig. 3 es una vista ilustrativa que muestra una variación del estado de la imagen obtenida mediante una operación básica en el antes citado circuito 8 de control de apertura.

Por ejemplo, se supone que la imagen sujeto Pal1 correspondiente a la componente de frecuencia de la señal de imagen ilustrada en la Fig. 3A es la mostrada en la Fig. 3B. Entonces, la imagen sujeto Pal2 con una característica en la que una MTF está más deteriorada que la representada en la Fig. 3A y correspondiente a la de la Fig. 3C, se convierte en la ilustrada en la Fig. 3D, con el resultado de que se reduce la resolución de la imagen.

A la vista de ello, como para el caso de la señal de imagen con la característica indicada en la antes mencionada Fig. 3C, se supone que su componente de rango alto es intensificada por el control de apertura llevado a cabo por el circuito 8 de control de apertura ilustrado en la Fig. 2, la amplitud de la componente de rango alto es incrementada como se muestra en la Fig. 3E, por ejemplo, y luego se realiza un tratamiento de señal para permitir conseguir la misma característica aproximada que se representa en la Fig. 3A. Con una disposición tal como la antes mencionada, una parte de borde de la imagen (en este caso, una interfaz entre el segmento en blanco y el segmento en negro) es intensificada como se muestra en la imagen sujeto Pal1 de la Fig. 3F y, así, se mejora la resolución aparente de la imagen.

4. Mecanismo de diafragma de iris de la realización preferida

Como se ha descrito antes, el valor de la MTF puede ser hecho variar en respuesta a una variación del diámetro del diafragma de iris del sistema óptico del dispositivo fotográfico de una cámara de vídeo o similar. Dicho de otro modo, ya resulta evidente que en la percepción de la resolución de la imagen sujeto se obtiene un estado de resolución irregular debido a la variación del diámetro del diafragma de iris. En la realización preferida del presente invento, se considera que dicha utilización del circuito 8 de control de apertura descrito con referencia a las Figs. 2 y 3, hace que se lleve a cabo un control de la apertura tal que la percepción de la resolución del sujeto pueda mantenerse constante frente a una variación del diámetro del diafragma de iris. Se describirá ahora, con referencia ahora a la Fig. 4, el mecanismo del diafragma de iris del tipo de dos aletas, empleado en una cámara de vídeo de la realización preferida.

El diafragma de iris 3 está constituido por la combinación de dos aletas 31, 32 cuyos extremos tienen una forma tal como la ilustrada en la Fig. 4A. En este caso, en la posición mostrada en la figura del lado de la aleta 31 hay fijado un filtro de ND (ND: densidad neutra) 33. Como es bien sabido en la técnica el filtro 33 de ND es un filtro óptico para uso en la atenuación de la cantidad de luz incidente de la banda de luz visible, el cual permite atenuar la cantidad de luz visible incidente sin influir, en modo alguno, sobre el equilibrio del color. Luego, como se muestra en la Fig. 4B, las antes citadas aletas 31, 32 se acoplan mutuamente en la dirección indicada por la flecha y se ajusta un área de la abertura 34, es decir, el diámetro del diafragma de iris. En el caso en que se emplee el diafragma de iris con dicho mecanismo de dos aletas como se ha expuesto en lo que antecede, es posible construir el sistema óptico con un coste menor que el que sería necesario en caso de que se aplicase el diafragma de iris del mecanismo con muchas aletas formando una abertura concéntrica sustancial.

5. Corrección de la resolución de la realización preferida: Corrección correspondiente a una variación del diámetro del diafragma de iris

Se describirá como sigue la corrección e la resolución con respecto a una variación del diámetro del diafragma de iris de la realización preferida.

Aunque la variación de la resolución relacionada con una variación del diámetro del diafragma de iris del dispositivo fotográfico, es decir, una variación de una MTF, es diferente para cada tipo de equipo en respuesta a una configuración del sistema óptico utilizado en el dispositivo fotográfico, es posible conseguir la variación de manera anticipada midiéndola. A la vista de ello, en la realización preferida del presente invento, resulta posible llevar a cabo una corrección de la resolución controlando la ganancia del circuito 8 de control de apertura que se describirá más adelante, en respuesta al resultado de tal medición como antecede. Luego, haciendo referencia a la Fig. 5, se describirá una variación de la MTF correspondiente al diámetro del diafragma de iris 3 de la realización preferida mostrada en la Fig. 4. Además, en la Fig. 5 se muestra parte de la abertura 34 del diafragma de iris 3 y se ha eliminado la ilustración de su parte circundante. Asimismo, en este caso, por ejemplo, se aplica una gráfica del sujeto representada en la Fig. 3B, con el resultado de que se supone que ha de medirse la MTF en dirección horizontal.

En la Fig. 5A se ilustra un estado en el que el diafragma de iris 3 está liberado, bajo la denominación "estado 1 del diafragma de iris". Se supone entonces que el diafragma de iris 3 se estrecha a partir de este estado y, subsiguientemente, la abertura 34 se estrecha hasta el punto indicado como "estado 2 del diafragma de iris", ilustrado en la Fig. 5B.

En general, a medida que se estrecha el diafragma de iris, se reduce la influencia de la aberración de una lente, con el resultado de que se incrementa, en forma usual y correspondiente, el valor de la MTF. Debido a ello, en el caso del "estado 2 del diafragma de iris" de la Fig. 5B, puede conseguirse un valor superior de la MTF en comparación con el del "estado 1 del diafragma de iris" de la Fig. 5A.

Se supone entonces que el diafragma de iris reduce aún más su abertura a partir del estado mostrado en la Fig. 5B, con el resultado de que se llega al "estado 3 del diafragma de iris", representado en la Fig. 5C. Este "estado 3 del diafragma de iris" ilustra que la zona ocupada por el filtro ND 33 en la abertura 34, por ejemplo, llega a ser casi de ella y, a la vez, el espacio en el que no influye el filtro ND 33 se hace muy pequeño.

En un estado del diafragma de iris tal como se ha expuesto anteriormente, el valor de la MTF debe ser bastante alto debido a una influencia muy reducida, en general, de la aberración de la lente, si bien realmente el espacio sobre el que no influye el filtro ND 33 se estrecha mucho y, entonces, puede producirse la difracción de la luz en esta parte del espacio, con lo que se reduce el valor de la MTF.

En otras palabras, en el caso de que un diafragma de iris se estreche gradualmente como estado transitorio desde el estado mostrado en la Fig. 5B al mostrado en la Fig. 5C, se reduce la zona del espacio en la que el filtro ND 33 no afecta de ningún modo a la abertura 34, con el resultado de que el fenómeno de difracción de la luz anteriormente descrito no puede ser ignorado y, en oposición al mismo, puede conseguirse una característica según la cual el valor de la MTF sufre un deterioro gradual.

Luego, el diafragma de iris se estrecha aún más desde el estado ilustrado en la Fig. 5C y, en tal estado, se muestra en la Fig. 5D como "estado 4 del diafragma de iris", en el cual la abertura 34 está ocupada por el filtro ND 33 y el efecto de éste se aplica por completo, se disminuye la difracción de la luz y se incrementa de nuevo el valor de la MTF.

Además, en el caso de que el diafragma de iris se estreche aún más, desde el estado mostrado en la Fig. 5D hasta adoptar el indicado como "estado 5 del diafragma de iris" en la Fig. 5E, el área de la abertura 34 se estrecha mucho, con el resultado de que se incrementa la influencia de la difracción de la luz y se reduce el valor de la MTF.

En la realización preferida del presente invento, se ha conseguido un resultado de medición mostrado en la Fig. 6A como relación entre una variación de la MTF correspondiente a una variación del diámetro del diafragma de iris (una zona de la abertura 34) descritas, hasta ahora, en relación con la Fig. 5. En esta figura, el diámetro del diafragma de iris se indica en abscisas y el valor de la MTF correspondiente al diámetro del diafragma de iris se indica en ordenadas.

Además, en esta Fig. 6A, cada una de las posiciones de muestra de los "estados 1 a 5 del diafragma de iris" indicadas en las Figs. 5A a 5E, se expresan en una línea curva que indica una característica de la MTF, aunque el valor de la MTF aumente gradualmente de acuerdo con la variación del diámetro del diafragma de iris desde el "estado 1 del diafragma de iris" hasta el "estado 2 del diafragma de iris", como se ha descrito anteriormente en relación con la Fig. 5 y, a su vez, como para la variación del diámetro del diafragma de iris desde el "estado 2 del diafragma de iris" hasta el "estado 3 del diafragma de iris", cambia de tal manera que del valor de la MTF se reduce y, además, como para la variación del diámetro del diafragma de iris desde el "estado 3 del diafragma de iris" hasta el "estado 4 del diafragma de iris", cambia de tal manera que el valor de la MTF aumenta de nuevo. Luego, como para la variación del diámetro del diafragma de iris desde el "estado 4 del diafragma de iris" hasta el "estado 5 del diafragma de iris", el valor de la MTF disminuye.

A la vista de lo que antecede, la realización preferida del presente invento está constituida para realizar una corrección de tal forma que la resolución de la imagen sujeto pueda mantenerse constante con independencia de la variación de la MTF provocada por el diámetro del diafragma de iris haciendo que se le asigne una ganancia variable (una señal de control alimentada desde la sección de control 10) al multiplicador 25 (véase la Fig. 2) del circuito 8 de control de apertura en respuesta a una variación del diámetro del diafragma de iris sobre la base de un resultado de la medición obtenido como se muestra en la antes citada Fig. 6A.

La Fig. 6B indica un ejemplo del establecimiento de la ganancia que ha de aplicarse al multiplicador 25 del circuito 8 de control de apertura en relación con una variación del diámetro del diafragma del iris sobre la base del resultado de una medición mostrado en la Fig. 6A.

En este caso, se fijan ganancias en cinco pasos, que van desde un ganancia inferior a una ganancia superior, es decir, de la ganancia (a) a la ganancia (e). Luego, se establece de forma variable una ganancia en relación con una variación del diámetro del diafragma de iris de tal modo que un diseño de línea curva indicado en la Fig. 6A como resultado de la medición, pueda convertirse en un diseño tal como uno en el que se cancele la variación de esta línea curva.

Luego, al multiplicador 25 del circuito 8 de control de apertura se le asigna la ganancia variable, como se muestra en la Fig. 6B, en respuesta a una variación del diámetro del diafragma de iris, para hacer que una componente de alta frecuencia de la señal de brillo de la señal de imagen a la que se aplica el control de apertura, mantenga un nivel de amplitud sustancial constante sin que guarde relación con el diámetro del diafragma de iris, como se muestra en la Fig. 6C. Como resultado, se mejora la resolución de la imagen completa después de que pueda conseguirse una percepción aproximada constante de la resolución como imagen sujeto real presentada, con independencia de las variaciones del diámetro el diafragma de iris. Además, la Fig. 6C indica la amplitud de la componente de la señal de brillo de 3 MHz.

Con el fin de llevar a cabo dicha operación de control de apertura, en una memoria 10a para tabla de datos, indicada en la Fig. 1, por ejemplo, se almacena una tabla de datos para fijar las ganancias correspondientes a los diámetros del diafragma de iris indicados en la Fig. 6B.

Luego, la sección de control 10 discrimina el diámetro presente del diafragma de iris en respuesta a una información sobre el diámetro del diafragma de iris 3 suministrada a partir del elemento de orificio 12 durante la operación de fotografía y determina una ganancia establecida en correspondencia con este diámetro discriminado del diafragma de iris en relación con la tabla de datos almacenada en la memoria 10a de tabla de datos. Entonces, la ganancia así determinada se envía al multiplicador 25 del circuito 8 de control de apertura como señal de control. Ello hace posible llevar a cabo un control de apertura en correspondencia con la variación del diámetro del diafragma de iris hasta ahora descrito mediante dicha operación de tratamiento, como si se realizase en la sección de control.

Como señal de control alimentada desde la sección de control 10 al multiplicador 25 del circuito 8 de control de apertura, puede aplicarse, por ejemplo, un valor de voltaje correspondiente a la ganancia fijada o datos en serie con un número de bits predeterminado.

Aunque la descripción que antecede se refiere a la corrección de la resolución generada por la variación de la MTF en dirección horizontal, realmente puede llevarse a cabo, de manera similar, una corrección de la resolución en dirección vertical.

Con el fin de llevar a cabo esta corrección, es posible realizar una medición de la variación de la MTF en relación con el diámetro del diafragma de iris en dirección vertical bajo la aplicación de una gráfica del sujeto con una frecuencia espacial elevada en dirección vertical mediante, por ejemplo, algunas franjas laterales (en dirección horizontal). Entonces, subsiguientemente, se establece una ganancia de tal manera que pueda cancelarse una variación de la amplitud de la componente de alta frecuencia de la señal de brillo correspondiente a una variación de la MTF sobre la base del resultado de la medición, y los datos se almacenan en la memoria 10a de tabla de datos de la misma forma que se ha descrito hasta ahora. Resulta satisfactorio que la sección de control 10 esté constituida de tal modo que una ganancia del multiplicador 25 del circuito 8 de control de apertura, establecida para llevar a cabo un control de apertura en dirección vertical, se haga variable sobre la base de estos datos de establecimiento de ganancia almacenados.

6. Corrección de la resolución de la realización preferida: y corrección correspondiente a una variación de la posición del teleobjetivo

En el dispositivo fotográfico dotado de un sistema óptico, ha resultado evidente que la MTF puede hacerse variar, no sólo con referencia al diámetro del diafragma de iris hasta ahora descrito sino, también, con referencia a la posición de acercamiento de la lente teleobjetivo. Debido a ello, en la realización preferida se corrige una variación de la resolución provocada por una variación de tal posición del teleobjetivo, como se ha descrito en lo que antecede.

Una relación entre la variación de la posición del teleobjetivo y la MTF se refiere a una aberración de una lente, de manera que es posible calcularla mediante simulación durante el diseño de la lente, o calcularla midiéndola, como se ha visto en el caso del diafragma de iris. Entonces, como valor de la MTF en relación con una variación de la posición del teleobjetivo de la cámara de vídeo en la realización preferida del presente invento, se ha conseguido el resultado mostrado en la Fig. 7A. De acuerdo con esta figura, como la posición del teleobjetivo es hecha cambiar pasando de un estado de acercamiento mínimo a un estado de acercamiento máximo de la imagen, resulta evidente que se ha conseguido una característica con el valor de la MTF reducido, si bien también puede reducirse la resolución cuando se cambia del estado de acercamiento mínimo al estado de acercamiento máximo de la imagen.

Así, como se muestra en la Fig. 7B, la ganancia a asignar al multiplicador 25 del circuito 8 de control de apertura se establece para que sea variable con respecto a una variación de la posición del teleobjetivo. En este caso, la ganancia se establece para que aumente de manera escalonada de las ganancias (a) a (e) en respuesta a un movimiento de la posición el teleobjetivo desde el estado de acercamiento mínimo al estado de acercamiento máximo para cancelar la característica ilustrada en la antes citada Fig. 7A.

Luego, la tabla de datos para uso en el establecimiento de una ganancia con respecto a la posición del teleobjetivo indicada en la antes citada Fig. 7B, es almacenada en la memoria 10a de tabla de datos de la misma forma que la del diafragma de iris. Así, la sección de control 10 puede determinar una ganancia correspondiente a la presente posición del teleobjetivo con referencia a la tabla de datos almacenada en la memoria de tabla de datos 10a sobre la base de la información acerca de la posición del teleobjetivo suministrada desde el potenciómetro 11 durante la operación de fotografía y suministrar esta ganancia al control 8 de apertura. Dicho control de apertura, como se describe en lo que antecede, se lleva a cabo para conseguir que una componente de alta frecuencia (en este caso, se fija a 3 MHz) de la señal de brillo sea controlada para obtener una amplitud constante aproximada con independencia de variaciones en la posición del teleobjetivo, como se muestra en la Fig. 7C. Con una disposición como la que antecede, se elimina también el "estado irregular" de percepción de la resolución generado por una variación de la posición del teleobjetivo.

Además, una característica mostrada en la antes citada Fig. 7A, indica una característica de la MTF de la imagen en dirección horizontal, en la que el control de apertura basado en la tabla de datos para establecer una ganancia indicada en la Fig. 7B corresponde a una dirección horizontal de la imagen. Así, la corrección de la resolución con respecto a una variación de la posición del teleobjetivo, es llevada a cabo similarmente, no sólo en la dirección horizontal sino, también, en la dirección vertical de la antes mencionada imagen.

En la realización preferida del presente invento, se lleva a cabo un control de apertura de tal forma que pueda conseguirse una percepción constante de la resolución con independencia de una variación de estado del sistema óptico tal como el diámetro de un diafragma de iris o la posición del teleobjetivo. Además, como la realización preferida se establece, usualmente, de tal manera que la ganancia del circuito de control de apertura se fije de manera variable de modo que pueda ser acomodada para una variación de la MTF, el resultado es que su coste, en particular, no aumenta.

Además, el presente invento no se limita a la constitución de la realización preferida que se ha descrito hasta ahora, en la que pueden realizarse diversas modificaciones y el presente invento puede encontrar aplicación en varias clases de dispositivos fotográficos dotados de un sistema óptico, tales como una cámara fotográfica digital diferente de una cámara de vídeo y un dispositivo de tratamiento de señales para uso en el tratamiento de una señal de imagen alimentada desde un dispositivo fotográfico de esa clase, como se ha descrito en lo que antecede. Además, aunque la constitución para el tratamiento de una componente de señal de brillo se indica en forma de control de la apertura para intensificar la componente de rango alto de la señal de imagen en la realización preferida antes citada, también es posible que la componente de señal de aberración también sea tratada, asimismo, ocasionalmente, con un control de apertura.

Claims (11)

1. Un dispositivo para tratar una señal de imagen generada por un dispositivo fotográfico (1, 2, 4, 5, 6) que tiene un sistema óptico (1) que incluye un iris (3, 31, 32), incluyendo el iris un filtro (33) atenuador de la luz, comprendiendo dicho dispositivo de tratamiento de señal de imagen:

una memoria (10a) que almacena una pluralidad de valores de ganancia correspondientes a medidas de apertura del citado iris con el filtro atenuador de luz;

una sección de control (10) cuya función es recibir información sobre el diámetro del diafragma de iris procedente del citado dispositivo fotográfico y, a partir de ella, determinar la medida de apertura de dicho iris (3) y seleccionar de la memoria (10a) un valor de ganancia de acuerdo con dicho tamaño de apertura determinado; y

un compensador (8, 9) cuya función es compensar dicha señal de imagen utilizando dicho valor de ganancia elegido por dicha sección de control (10), comprendiendo dicho compensador un circuito (8) de filtro de pasa-altos para aislar una banda de alta frecuencia de la mencionada señal de imagen, un amplificador (25) de ganancia variable para intensificar dicha banda de alta frecuencia de dicha señal de imagen con dicho valor de ganancia seleccionado en la citada sección de control, y una unidad sumadora (9) para sumar dicha banda de alta frecuencia intensificada de la citada señal de imagen a dicha señal de imagen;

en el que la resolución de dicha señal de imagen varía de acuerdo con la medida de apertura determinada de dicho iris, presentando dicha variación de resolución de la señal de imagen un mínimo local dentro de un margen de dicha variación de la medida determinada de la apertura, y dichos valores de ganancia compensan dicho mínimo local.

2. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el filtro de pasa-altos comprende un primer retardo (21) y un segundo retardo (22) para retardar una componente de la señal de imagen, medios (23) para amplificar la componente de la señal de imagen retardada en el primer retardo con relación a la componente retardada en el segundo retardo (22), y un sintetizador para restar una componente no retardada y la componente retardada en el segundo retardo, de la componente amplificada.

3. Un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, para tratar una señal de imagen generada por un dispositivo fotográfico dotado de un sistema óptico que incluye una lente teleobjetivo, en el que la memoria (10) almacena valores de ganancia correspondientes a una posición determinada del teleobjetivo y a una medida de apertura determinada; y

la sección de control tiene como función determinar la posición del teleobjetivo y la dimensión de apertura y elegir un valor de ganancia correspondiente para aplicación al compensador (8, 9).

4. Una cámara que comprende un dispositivo de acuerdo con cualquier reivindicación precedente y un sistema óptico (1) que incluye un iris, incluyendo el iris un filtro (33) atenuador de la luz.

5. Una cámara de acuerdo con la reivindicación 4, en la que el filtro (33) atenuador de la luz llena una parte de la abertura del iris que varía con el tamaño de la abertura y dicho mínimo local se produce cuando la parte de la abertura que no llena el filtro es pequeña, de forma que se provoque difracción.

6. Una cámara de acuerdo con la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en la que el filtro es un filtro (33) de densidad neutra.

7. un método de tratar una señal de imagen generada por un dispositivo fotográfico (1, 2, 4, 5, 6) que tiene un sistema óptico (1) que incluye un iris (3, 31, 32), incluyendo el iris un filtro (33) atenuador de la luz, comprendiendo dicho método:

almacenar, en una memoria (10a), una pluralidad de valores de ganancia correspondientes a medidas de apertura del citado iris con el filtro atenuador de luz;

recibir información sobre el diámetro del diafragma de iris procedente del citado dispositivo fotográfico y, a partir de ella, determinar la medida de apertura de dicho iris (3) y seleccionar de la memoria (10a) un valor de ganancia de acuerdo con dicho tamaño de apertura determinado; y

compensar dicha señal de imagen utilizando dicho valor de ganancia elegido por dicha sección de control (10) aislando una banda de alta frecuencia de la mencionada señal de imagen, intensificar dicha banda de alta frecuencia de dicha señal de imagen con dicho valor de ganancia seleccionado, y sumar dicha banda de alta frecuencia intensificada de la citada señal de imagen a dicha señal de imagen;

en el que la resolución de dicha señal de imagen varía de acuerdo con la medida de apertura determinada de dicho iris, presentando dicha variación de resolución de la señal de imagen un mínimo local dentro de un margen de dicha variación de la medida determinada de la apertura, y dichos valores de ganancia compensan dicho mínimo local.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el filtro (33) atenuador de luz llena una parte de la abertura del iris que varía con la medida de la apertura y dicho mínimo local se produce cuando la parte de la abertura que no llena el filtro, es pequeña de forma que provoque difracción.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en el que el filtro es un filtro (33) de densidad neutra.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la operación de aislamiento comprende retardar una componente de la señal de imagen en un primer retardo (21) y un segundo retardo (22), amplificar la componente de la señal de imagen retardada en el primer retardo con relación a la componente retardada en el segundo retardo (22), y restar una componente no retardada y la componente retardada en el segundo retardo de la componente amplificada.

11. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 7, 8, 9 o 10, para tratar una señal de imagen generada por un dispositivo fotográfico dotado de un sistema óptico que incluye una lente teleobjetivo, que comprende almacenar en la memoria (10) valores de ganancia correspondientes a una posición determinada del teleobjetivo y a una medida determinada de la apertura; y

determinar la posición del teleobjetivo y la medida de la apertura y elegir un valor de ganancia correspondiente para uso en el paso de compensación.