JP2003023642A - 撮像装置 - Google Patents
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
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- Color Image Communication Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 入射光量に対するＣＣＤ出力レベルを検出し
てＣＣＤ出力のリニアリティを補正することにより、ホ
ワイトバランス、色再現のずれを改善し、撮像装置の性
能向上を図る。 【解決手段】 入射光量に応じた画像信号を出力するＣ
ＣＤ信号をＡＤ変換してＲＧＢ信号を出力する撮像装置
において、ＡＤ変換された各色相信号を積分する積分手
段と、あらかじめ測定されたＣＣＤの入出力特性を近似
直線で表した基準データを記憶したメモリ手段と、基準
データを参照し、積分手段からの出力を演算して補正デ
ータを出力する補正データ演算手段と、補正データ演算
手段からの補正データに基づいて前記ＣＣＤの出力信号
のリニアリティを補正するリニアリティ補正手段とを備
える。
てＣＣＤ出力のリニアリティを補正することにより、ホ
ワイトバランス、色再現のずれを改善し、撮像装置の性
能向上を図る。 【解決手段】 入射光量に応じた画像信号を出力するＣ
ＣＤ信号をＡＤ変換してＲＧＢ信号を出力する撮像装置
において、ＡＤ変換された各色相信号を積分する積分手
段と、あらかじめ測定されたＣＣＤの入出力特性を近似
直線で表した基準データを記憶したメモリ手段と、基準
データを参照し、積分手段からの出力を演算して補正デ
ータを出力する補正データ演算手段と、補正データ演算
手段からの補正データに基づいて前記ＣＣＤの出力信号
のリニアリティを補正するリニアリティ補正手段とを備
える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤの出力信号
のリニアリティを補正するリニアリティ補正回路を備え
た撮像装置に関する。
のリニアリティを補正するリニアリティ補正回路を備え
た撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた撮像装
置において、光源（被写体）の色温度が変化した場合
に、色温度の変化に応じて白色が黒体放射カーブ（黒体
軌跡）に沿って移動し、色が付いている白色を無彩色の
白に合わせる、いわゆるホワイトバランス処理を行うよ
うにしている。
置において、光源（被写体）の色温度が変化した場合
に、色温度の変化に応じて白色が黒体放射カーブ（黒体
軌跡）に沿って移動し、色が付いている白色を無彩色の
白に合わせる、いわゆるホワイトバランス処理を行うよ
うにしている。
【０００３】図８は、従来のホワイトバランス処理を行
う撮像装置の例を示す図である。同図において、従来の
撮像装置はレンズ１、ＣＣＤ２、サンプルホールド回路
３、ＡＤコンバータ４、ディジタル信号処理回路（ＤＳ
Ｐ）５、マイコン６、ＣＣＤ駆動用のタイミングジェネ
レータ（ＴＧ）７から構成される。前記ディジタル信号
処理回路５は、ホワイトバランス調整回路１２、および
オプティカルディテクタ（ＯＰＤ）１４から構成され
る。
う撮像装置の例を示す図である。同図において、従来の
撮像装置はレンズ１、ＣＣＤ２、サンプルホールド回路
３、ＡＤコンバータ４、ディジタル信号処理回路（ＤＳ
Ｐ）５、マイコン６、ＣＣＤ駆動用のタイミングジェネ
レータ（ＴＧ）７から構成される。前記ディジタル信号
処理回路５は、ホワイトバランス調整回路１２、および
オプティカルディテクタ（ＯＰＤ）１４から構成され
る。
【０００４】ＣＣＤ２によって得られたＲＧＢ信号は、
サンプルホールド回路３、ＡＤコンバータ４で信号処理
され、ディジタル信号としてディジタル信号処理回路５
に入力される。ＡＤコンバータ４でディジタル変換され
たＲ（レッド）、Ｇ(グリーン)、Ｂ（ブルー）信号は、
ＯＰＤ１４で各色ごとに抽出され、マイコン６に入力さ
れる。マイコン６では、各ＲＧＢ信号の各レベルが判断
される。ＡＤコンバータ４から、ホワイトバランス調整
回路１２に入力されたＲＧＢ信号は、マイコン６で計算
された各ＲＧＢ信号の各レベルに基づいて、ホワイトバ
ランス調整回路１２でホワイトバランスが取られる。す
なわち、ＯＰＤ１４は、ＲＧＢ信号をフィールド毎に積
分する積分回路を備えており、ＯＰＤ１４で得られた積
分値データはマイコン６に供給され、ＯＰＤ１４から供
給されるＲＧＢの各積分値データを基にホワイトバラン
ス調整回路１２のＲＧＢの各ゲインを制御する。これに
よって、ＲＧＢ信号の比率が等しくなり、ＲＧＢ信号は
ホワイトバランスが取られる。
サンプルホールド回路３、ＡＤコンバータ４で信号処理
され、ディジタル信号としてディジタル信号処理回路５
に入力される。ＡＤコンバータ４でディジタル変換され
たＲ（レッド）、Ｇ(グリーン)、Ｂ（ブルー）信号は、
ＯＰＤ１４で各色ごとに抽出され、マイコン６に入力さ
れる。マイコン６では、各ＲＧＢ信号の各レベルが判断
される。ＡＤコンバータ４から、ホワイトバランス調整
回路１２に入力されたＲＧＢ信号は、マイコン６で計算
された各ＲＧＢ信号の各レベルに基づいて、ホワイトバ
ランス調整回路１２でホワイトバランスが取られる。す
なわち、ＯＰＤ１４は、ＲＧＢ信号をフィールド毎に積
分する積分回路を備えており、ＯＰＤ１４で得られた積
分値データはマイコン６に供給され、ＯＰＤ１４から供
給されるＲＧＢの各積分値データを基にホワイトバラン
ス調整回路１２のＲＧＢの各ゲインを制御する。これに
よって、ＲＧＢ信号の比率が等しくなり、ＲＧＢ信号は
ホワイトバランスが取られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のカ
ラーＣＣＤを使用した撮像装置においては、ＣＣＤ２の
リニアリティを補正する機能を有していないため、
（１）任意の白でホワイトバランスを取っても、明るさ
が違う白でホワイトバランスが若干ずれる、（２）飽和
信号量付近で急激に色相が回るという問題点があった。
ラーＣＣＤを使用した撮像装置においては、ＣＣＤ２の
リニアリティを補正する機能を有していないため、
（１）任意の白でホワイトバランスを取っても、明るさ
が違う白でホワイトバランスが若干ずれる、（２）飽和
信号量付近で急激に色相が回るという問題点があった。
【０００６】また、従来の技術では、上記（２）の問題
の対策として、アイリスを絞ることによりＣＣＤが飽和
領域になりにくくしたり、リニアリティがくずれた部分
で色を消す等していたが、この手段ではＳ／Ｎ比の悪化
や、色のダイナミックレンジが狭くなるなどの弊害が生
じていた。
の対策として、アイリスを絞ることによりＣＣＤが飽和
領域になりにくくしたり、リニアリティがくずれた部分
で色を消す等していたが、この手段ではＳ／Ｎ比の悪化
や、色のダイナミックレンジが狭くなるなどの弊害が生
じていた。
【０００７】図９は、図３に示すＲＧＢベイヤ配列の所
定点でホワイトバランスをとった場合の従来のＣＣＤの
蓄積時間（入射光量）と出力レベルとの関係を示すグラ
フである。横軸がＣＣＤでの蓄積時間（＝入射光量）
で、縦軸がＣＣＤの出力信号レベルを示す。ＲとＢは蓄
積時間が３０ｍｓまでは飽和しないで直線を保っている
が、ＧｒおよびＧｂは蓄積時間が２５ｍｓ程度で飽和す
るので、このＣＣＤでは蓄積時間が２５ｍｓ以上になる
とホワイトバランスが崩れてしまう。
定点でホワイトバランスをとった場合の従来のＣＣＤの
蓄積時間（入射光量）と出力レベルとの関係を示すグラ
フである。横軸がＣＣＤでの蓄積時間（＝入射光量）
で、縦軸がＣＣＤの出力信号レベルを示す。ＲとＢは蓄
積時間が３０ｍｓまでは飽和しないで直線を保っている
が、ＧｒおよびＧｂは蓄積時間が２５ｍｓ程度で飽和す
るので、このＣＣＤでは蓄積時間が２５ｍｓ以上になる
とホワイトバランスが崩れてしまう。
【０００８】図１０は、蓄積時間１０ｍｓｅｃ（Ａ点）
でＲＧＢ比を１：１：１にして、ホワイトバランスをと
ったものである。図１０において、Ａ点ではＲＧＢ比が
１：１：１になっているが、その他の点では、ＲＧＢが
一致しておらず、若干Ｇ（グリーン）方向に色が付いて
しまう。これは、いずれの点でホワイトバランスをとっ
ても、他の点ではホワイトバランスがずれてしまうこと
を意味している。また、Ｇの飽和信号付近では、急激に
リニアリティがくずれるため、ＲＧＢ比が大きく変わっ
ており、急激に色相が変化する。
でＲＧＢ比を１：１：１にして、ホワイトバランスをと
ったものである。図１０において、Ａ点ではＲＧＢ比が
１：１：１になっているが、その他の点では、ＲＧＢが
一致しておらず、若干Ｇ（グリーン）方向に色が付いて
しまう。これは、いずれの点でホワイトバランスをとっ
ても、他の点ではホワイトバランスがずれてしまうこと
を意味している。また、Ｇの飽和信号付近では、急激に
リニアリティがくずれるため、ＲＧＢ比が大きく変わっ
ており、急激に色相が変化する。
【０００９】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、入射光量に対するＣＣＤ出力レベ
ルを検出してＣＣＤ出力のリニアリティを補正すること
により、ホワイトバランス、色再現のずれを改善し、色
相バランスの性能向上を図った撮像装置を提供すること
を目的とする。
めになされたもので、入射光量に対するＣＣＤ出力レベ
ルを検出してＣＣＤ出力のリニアリティを補正すること
により、ホワイトバランス、色再現のずれを改善し、色
相バランスの性能向上を図った撮像装置を提供すること
を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、入射光量に応じた画像信号を出力する
CCD信号をＡＤ変換してＲＧＢ信号を出力する撮像装置
において、ＡＤ変換された各色相信号を積分する積分手
段と、あらかじめ測定されたＣＣＤの入出力特性を近似
直線で表した基準データを記憶したメモリ手段と、前記
基準データを参照し、前記積分手段からの出力を演算し
て補正データを演算する補正データ演算手段と、前記補
正データ演算手段からの補正データに基づいて前記ＣＣ
Ｄの出力信号のリニアリティを補正するリニアリティ補
正手段とを備えたことを特徴とする。
めに、本発明は、入射光量に応じた画像信号を出力する
CCD信号をＡＤ変換してＲＧＢ信号を出力する撮像装置
において、ＡＤ変換された各色相信号を積分する積分手
段と、あらかじめ測定されたＣＣＤの入出力特性を近似
直線で表した基準データを記憶したメモリ手段と、前記
基準データを参照し、前記積分手段からの出力を演算し
て補正データを演算する補正データ演算手段と、前記補
正データ演算手段からの補正データに基づいて前記ＣＣ
Ｄの出力信号のリニアリティを補正するリニアリティ補
正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】本発明のメモリ手段は、その撮像装置で使
用されるＣＣＤの入射光量と出力レベルをあらかじめ測
定し、それらの測定データをもとに最小二乗法により各
色相信号毎に直線近似を求め、その直線近似された値を
記憶することを特徴とする。
用されるＣＣＤの入射光量と出力レベルをあらかじめ測
定し、それらの測定データをもとに最小二乗法により各
色相信号毎に直線近似を求め、その直線近似された値を
記憶することを特徴とする。
【００１２】また、本発明の補正データ演算手段は、前
記積分手段で得られた色相信号の積分値から前記基準デ
ータを生成するためのゲイン値を有する補正データを生
成することを特徴とする。
記積分手段で得られた色相信号の積分値から前記基準デ
ータを生成するためのゲイン値を有する補正データを生
成することを特徴とする。
【００１３】さらに、本発明における、色相信号はＲＧ
Ｂ信号またはＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号であ
ることを特徴とする。
Ｂ信号またはＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号であ
ることを特徴とする。
【００１４】また、本発明は、リニアリティ補正回路と
ホワイトバランス調整回路間にさらに原色変換手段を設
け、前記原色変換手段はリニアリティ補正回路からのＳ
１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号をＲＧＢ信号に変換
することを特徴とする。
ホワイトバランス調整回路間にさらに原色変換手段を設
け、前記原色変換手段はリニアリティ補正回路からのＳ
１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号をＲＧＢ信号に変換
することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態１の撮像装置を図面に基づいて説明する。図１
は、本発明に係るＣＣＤ出力信号のリニアリティ補正回
路を有する撮像装置のブロック図である。なお、図１に
おいて、図８と同一部材または同一機能のものは同一符
号で示し、詳細な説明を省略する。
施の形態１の撮像装置を図面に基づいて説明する。図１
は、本発明に係るＣＣＤ出力信号のリニアリティ補正回
路を有する撮像装置のブロック図である。なお、図１に
おいて、図８と同一部材または同一機能のものは同一符
号で示し、詳細な説明を省略する。
【００１６】実施の形態１では、図３に示すような、
Ｒ、Ｇｂ（Ｂ列のＧ）、Ｇｒ（Ｒ列のＧ）、Ｂのベイヤ
配列で色コーディングされたＣＣＤを使用したデジタル
カメラでを例にとって説明する。ベイヤ配列は、周知の
ように輝度信号の寄与する割合の大きいＧを市松状に配
置し、残りの部分にＲ，Ｂを市松状に配列したものであ
る。また、被写体として色温度３２００Ｋの光源に照ら
された十分に明るい白を全面に撮像し、アイリスで明る
さを一定に固定した場合を考える。
Ｒ、Ｇｂ（Ｂ列のＧ）、Ｇｒ（Ｒ列のＧ）、Ｂのベイヤ
配列で色コーディングされたＣＣＤを使用したデジタル
カメラでを例にとって説明する。ベイヤ配列は、周知の
ように輝度信号の寄与する割合の大きいＧを市松状に配
置し、残りの部分にＲ，Ｂを市松状に配列したものであ
る。また、被写体として色温度３２００Ｋの光源に照ら
された十分に明るい白を全面に撮像し、アイリスで明る
さを一定に固定した場合を考える。
【００１７】図１に示す実施の形態１の撮像装置は、原
色ＣＣＤを使用する例であって、レンズ１、ＣＣＤ２、
サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）３、ＡＤコンバータ
（Ａ／Ｄ）４、ディジタル信号処理回路（ＤＳＰ）５、
マイコン６、ＣＣＤ駆動用のタイミングジェネレータ
（ＴＧ）７から構成される。
色ＣＣＤを使用する例であって、レンズ１、ＣＣＤ２、
サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）３、ＡＤコンバータ
（Ａ／Ｄ）４、ディジタル信号処理回路（ＤＳＰ）５、
マイコン６、ＣＣＤ駆動用のタイミングジェネレータ
（ＴＧ）７から構成される。
【００１８】前記ディジタル信号処理回路（ＤＳＰ）５
は、従来と同じホワイトバランス調整回路（ＷＢ）１
２、およびオプティカルディテクタ（ＯＰＤ）１４の他
に、ホワイトバランス調整回路１２の前段にリニアリテ
ィ補正回路１０が設けられ、かつリニアリティ補正回路
１０の入力側とマイコンとの間にＲＧＢ積分回路１３が
接続される。
は、従来と同じホワイトバランス調整回路（ＷＢ）１
２、およびオプティカルディテクタ（ＯＰＤ）１４の他
に、ホワイトバランス調整回路１２の前段にリニアリテ
ィ補正回路１０が設けられ、かつリニアリティ補正回路
１０の入力側とマイコンとの間にＲＧＢ積分回路１３が
接続される。
【００１９】次に、本発明の実施の形態１の撮像装置の
動作について説明する。レンズ１を通して入ってきた光
は、ＣＣＤ２で光電変換され、光電変換された光は、マ
イコン６によって制御されるタイミングジェネレータ
(ＴＧ)７によって、所定の時間だけ蓄積された後にサン
プルホールド回路３に取り込まれる。
動作について説明する。レンズ１を通して入ってきた光
は、ＣＣＤ２で光電変換され、光電変換された光は、マ
イコン６によって制御されるタイミングジェネレータ
(ＴＧ)７によって、所定の時間だけ蓄積された後にサン
プルホールド回路３に取り込まれる。
【００２０】サンプルホールド回路３からの出力信号は
ＡＤコンバータ４に供給される。ＡＤコンバータ４はサ
ンプルホールド回路３からの出力信号をディジタル信号
に変換してディジタル信号処理回路５に供給する。本発
明の実施の形態１では、ＡＤコンバータ４は、たとえ
ば、１０ビットのＡ／Ｄコンバータ（入力レベルは０〜
１０２３となる）を使用したが、画質を良くしたいので
あれば、たとえば、１２ビット、１４ビット等のＡＤコ
ンバータを用いることもできる。
ＡＤコンバータ４に供給される。ＡＤコンバータ４はサ
ンプルホールド回路３からの出力信号をディジタル信号
に変換してディジタル信号処理回路５に供給する。本発
明の実施の形態１では、ＡＤコンバータ４は、たとえ
ば、１０ビットのＡ／Ｄコンバータ（入力レベルは０〜
１０２３となる）を使用したが、画質を良くしたいので
あれば、たとえば、１２ビット、１４ビット等のＡＤコ
ンバータを用いることもできる。
【００２１】ＡＤコンバータ４でＡ／Ｄ変換されたＲＧ
Ｂディジタル信号は、ディジタル信号処理回路５内のＲ
ＧＢ積分回路１３において、Ｒ、Ｇ、Ｂが各々独立して
積分された後、マイコン６に送られる。ＧをＧｒとＧｂ
とに分けて積分してもよい。マイコン６では、以下に述
べるように、ＲＧＢ積分回路１３で得られたＲＧＢ信号
を、あらかじめＣＣＤ２の入出力特性を測定して作成さ
れマイコン６に記憶された基準データとの差分を計算し
て補正データを生成し、その補正データを基に、リニア
リティ補正回路１０で各色相ごとにＲＧＢの直線化を行
う。この直線化されたＲＧＢ信号は、従来の方法と同様
に、ＯＰＤ１４およびホワイトバランス調整回路１２で
ホワイトバランスが取られ、ＲＧＢ信号として出力され
る。
Ｂディジタル信号は、ディジタル信号処理回路５内のＲ
ＧＢ積分回路１３において、Ｒ、Ｇ、Ｂが各々独立して
積分された後、マイコン６に送られる。ＧをＧｒとＧｂ
とに分けて積分してもよい。マイコン６では、以下に述
べるように、ＲＧＢ積分回路１３で得られたＲＧＢ信号
を、あらかじめＣＣＤ２の入出力特性を測定して作成さ
れマイコン６に記憶された基準データとの差分を計算し
て補正データを生成し、その補正データを基に、リニア
リティ補正回路１０で各色相ごとにＲＧＢの直線化を行
う。この直線化されたＲＧＢ信号は、従来の方法と同様
に、ＯＰＤ１４およびホワイトバランス調整回路１２で
ホワイトバランスが取られ、ＲＧＢ信号として出力され
る。
【００２２】次に、上述した、基準データをあらかじめ
作成してマイコン６のメモリに記憶する過程について説
明する。図２は、あらかじめ測定され、最小二乗法で計
算され、マイコン６中のメモリ１８に記憶されるＣＣＤ
の蓄積時間（入射光量）と出力レベルとの近似直線を示
すグラフである。
作成してマイコン６のメモリに記憶する過程について説
明する。図２は、あらかじめ測定され、最小二乗法で計
算され、マイコン６中のメモリ１８に記憶されるＣＣＤ
の蓄積時間（入射光量）と出力レベルとの近似直線を示
すグラフである。
【００２３】ＣＣＤ２から出力されるＲＧＢ信号は、そ
のＣＣＤ２に固有の値であるので、撮像装置の製造段階
において、蓄積時間を変化させた測定を一度行うことに
よって、そのＣＣＤ２に対応した基準データを取得する
ことができる。ここでは、図２に示すように、たとえ
ば、蓄積時間を２ｍｓ、４ｍｓｅｃ、６ｍｓｅｃ、８ｍ
ｓｅｃ、１０ｍｓｅｃ、・・・と変化させた時のＣＣＤ
２の各出力値を、以下のように最小二乗法を用いて、各
Ｒ、Ｇｂ、Ｇｒ、Ｂ信号に対して直線化を行う。
のＣＣＤ２に固有の値であるので、撮像装置の製造段階
において、蓄積時間を変化させた測定を一度行うことに
よって、そのＣＣＤ２に対応した基準データを取得する
ことができる。ここでは、図２に示すように、たとえ
ば、蓄積時間を２ｍｓ、４ｍｓｅｃ、６ｍｓｅｃ、８ｍ
ｓｅｃ、１０ｍｓｅｃ、・・・と変化させた時のＣＣＤ
２の各出力値を、以下のように最小二乗法を用いて、各
Ｒ、Ｇｂ、Ｇｒ、Ｂ信号に対して直線化を行う。
【００２４】この演算においては、各蓄積時間における
Ｒ、Ｇｂ、Ｇｒ、Ｂ信号ＣＣＤの画素数で割り、ＲＧＢ
それぞれの画素当たりの信号レベルを算出し、これらの
データをもとに、最小二乗法によりＲ、Ｇｂ、Ｇｒ、Ｂ
信号の各々の直線近似を行う。ここで、本発明において
は、直線近似を行う際、図２において蓄積時間が２５ｍ
ｓ以上の部分に見られる飽和に近い部分は、直線近似を
求める場合には使用しない。これは、飽和に近い部分を
使用すると、近似直線に誤差が生じるので、この誤差を
を防ぐためである。
Ｒ、Ｇｂ、Ｇｒ、Ｂ信号ＣＣＤの画素数で割り、ＲＧＢ
それぞれの画素当たりの信号レベルを算出し、これらの
データをもとに、最小二乗法によりＲ、Ｇｂ、Ｇｒ、Ｂ
信号の各々の直線近似を行う。ここで、本発明において
は、直線近似を行う際、図２において蓄積時間が２５ｍ
ｓ以上の部分に見られる飽和に近い部分は、直線近似を
求める場合には使用しない。これは、飽和に近い部分を
使用すると、近似直線に誤差が生じるので、この誤差を
を防ぐためである。
【００２５】以下に、各色相についての直線近似計算の
原理を説明する。図４は、最小二乗法の原理を示す図で
ある。最小二乗法においては、直線ｙ＝ａｘの傾きａ
は、式１で表わされる。 ａ＝（ＸTＸ）-1ＸTＹ （１） ここで、Ｘはｘの縦ベクトルであり、ＸTはｘの横ベク
トルであり、（ＸTＸ） -1は（ＸTＸ）の逆行列であり、
Ｙはｙの縦ベクトルである。
原理を説明する。図４は、最小二乗法の原理を示す図で
ある。最小二乗法においては、直線ｙ＝ａｘの傾きａ
は、式１で表わされる。 ａ＝（ＸTＸ）-1ＸTＹ （１） ここで、Ｘはｘの縦ベクトルであり、ＸTはｘの横ベク
トルであり、（ＸTＸ） -1は（ＸTＸ）の逆行列であり、
Ｙはｙの縦ベクトルである。
【００２６】この直線ｙ＝ａｘに各々の点の座標値を代
入すると、式２が得られる。
入すると、式２が得られる。
【数１】
これを行列式で表すと、式３となる。
【数２】
式３より、式４のように傾きａを求めることができる。
【数３】
この傾きａを有する直線をマイコン６中のメモリに基準
データとして記憶しておく。
データとして記憶しておく。
【００２７】上述の最小二乗法に基づいて、あらかじめ
ＣＣＤ２を測定して基準データを算出する過程を説明す
る。ＣＣＤ２の入射光量ｘとＣＣＤ２の出力端子（また
はＡＤコンバータ４の出力端子）における出力信号ｙの
組であるＰ1（ｘ１、ｙ１）、Ｐ2（ｘ２、ｙ２）、Ｐ3
（ｘ３、ｙ３）、・・・、Ｐn（ｘｎ、ｙｎ）を、上述
の最小二乗法によって計算し、これらのＰ1、Ｐ2、Ｐ
3、・・・、Ｐnの各点に最も近い直線（求めたい直線）
ｙ＝ａｘの傾きａを計算する。
ＣＣＤ２を測定して基準データを算出する過程を説明す
る。ＣＣＤ２の入射光量ｘとＣＣＤ２の出力端子（また
はＡＤコンバータ４の出力端子）における出力信号ｙの
組であるＰ1（ｘ１、ｙ１）、Ｐ2（ｘ２、ｙ２）、Ｐ3
（ｘ３、ｙ３）、・・・、Ｐn（ｘｎ、ｙｎ）を、上述
の最小二乗法によって計算し、これらのＰ1、Ｐ2、Ｐ
3、・・・、Ｐnの各点に最も近い直線（求めたい直線）
ｙ＝ａｘの傾きａを計算する。
【００２８】本実施の形態１では、上記ＣＣＤ２の出力
信号レベルをＡＤコンバータ４でＡ／Ｄ変換して得られ
た信号出力〔ｍＶ〕をｙ軸とし、蓄積時間〔ｍｓｅｃ〕
をｘ軸として、Ｒ、Ｇｂ、Ｇｒ、Ｂの各々を直線近似し
た。その結果を図２上に直線に示した。
信号レベルをＡＤコンバータ４でＡ／Ｄ変換して得られ
た信号出力〔ｍＶ〕をｙ軸とし、蓄積時間〔ｍｓｅｃ〕
をｘ軸として、Ｒ、Ｇｂ、Ｇｒ、Ｂの各々を直線近似し
た。その結果を図２上に直線に示した。
【００２９】図２において、１０ビットのＡＤコンバー
タ４を用いると、入力レベルは、０〜１０２３の入力値
に対して０〜６３、６４〜１２７、１２８〜１９１・・
・のように、複数の補正領域が区切られており、その各
領域での中心値３２、９６、１６０・・・においてそれ
ぞれの領域に対応するゲインがあらかじめ計算される。
この中心点でのゲインは、その前後のゲイン値を下記の
ように線形補間して求める。たとえば、上記の例で、中
心点９６のゲインＧを求めると、 Ｇ＝０．９１４＋（０．９８５−０．９１４）×（９６
−７０）／（１３０−７０）＝０．９４４８ と求められる。
タ４を用いると、入力レベルは、０〜１０２３の入力値
に対して０〜６３、６４〜１２７、１２８〜１９１・・
・のように、複数の補正領域が区切られており、その各
領域での中心値３２、９６、１６０・・・においてそれ
ぞれの領域に対応するゲインがあらかじめ計算される。
この中心点でのゲインは、その前後のゲイン値を下記の
ように線形補間して求める。たとえば、上記の例で、中
心点９６のゲインＧを求めると、 Ｇ＝０．９１４＋（０．９８５−０．９１４）×（９６
−７０）／（１３０−７０）＝０．９４４８ と求められる。
【００３０】次に、製品化されたカメラの撮像装置を使
用する場合について説明する。マイコン６のメモリ中に
図２の各近似直線に対応するデータを記憶しておき、Ｃ
ＣＤ２から信号が入力されたときに、実際に入力された
各ＲＧＢ信号レベルと各ＲＧＢ近似直線との差分を計算
し、各点で近似直線に一致するようにＲＧＢ信号の補正
を行う。
用する場合について説明する。マイコン６のメモリ中に
図２の各近似直線に対応するデータを記憶しておき、Ｃ
ＣＤ２から信号が入力されたときに、実際に入力された
各ＲＧＢ信号レベルと各ＲＧＢ近似直線との差分を計算
し、各点で近似直線に一致するようにＲＧＢ信号の補正
を行う。
【００３１】一例として、蓄積時間２ｍｓｅｃ点で、入
力Ｇｂ信号のレベルが７０であるとすると、Ｇｂ信号の
近似直線のレベルは６４であるので、入力Ｇｂ信号のレ
ベル７０にゲイン（６４／７０＝０．９１４）をかけ
て、Ｇｂ信号を近似直線上のレベル６４になるように修
正する。また、たとえば、蓄積時間４ｍｓｅｃの点で、
Ｇｂレベルが１３０であるとすると、Ｇｂ信号の近似直
線のレベルは１２８であるので、入力Ｇｂ信号のレベル
１３０にゲイン（１２８／１３０＝０．９８５）をかけ
て、Ｇｂ信号を近似直線上のレベル１２８になるように
修正する。
力Ｇｂ信号のレベルが７０であるとすると、Ｇｂ信号の
近似直線のレベルは６４であるので、入力Ｇｂ信号のレ
ベル７０にゲイン（６４／７０＝０．９１４）をかけ
て、Ｇｂ信号を近似直線上のレベル６４になるように修
正する。また、たとえば、蓄積時間４ｍｓｅｃの点で、
Ｇｂレベルが１３０であるとすると、Ｇｂ信号の近似直
線のレベルは１２８であるので、入力Ｇｂ信号のレベル
１３０にゲイン（１２８／１３０＝０．９８５）をかけ
て、Ｇｂ信号を近似直線上のレベル１２８になるように
修正する。
【００３２】このようにして求められた各領域の中心点
のゲインデータはディジタル信号処理回路５に送られ、
リニアリティ補正回路６で領域ごとに補正され、ＲＧＢ
信号のリニアリティを改善する。また、補正領域と蓄積
時間をより細かくすることで、より良い補正結果が得ら
れる。
のゲインデータはディジタル信号処理回路５に送られ、
リニアリティ補正回路６で領域ごとに補正され、ＲＧＢ
信号のリニアリティを改善する。また、補正領域と蓄積
時間をより細かくすることで、より良い補正結果が得ら
れる。
【００３３】実施の形態２．実施の形態１においては、
原色ＣＣＤを使用した例を説明したが、実施の形態２お
いては、補色ＣＣＤに適用する例について説明する。図
５は、本発明の実施の形態２に係るＣＣＤ出力信号のリ
ニアリティ補正回路を有する撮像装置のブロック図であ
る。なお、図５において、図１と同一部材または同一機
能のものは同一符号で示し、詳細な説明を省略する。
原色ＣＣＤを使用した例を説明したが、実施の形態２お
いては、補色ＣＣＤに適用する例について説明する。図
５は、本発明の実施の形態２に係るＣＣＤ出力信号のリ
ニアリティ補正回路を有する撮像装置のブロック図であ
る。なお、図５において、図１と同一部材または同一機
能のものは同一符号で示し、詳細な説明を省略する。
【００３４】図５においては、ＣＣＤ２の出力として、
Ｓ１ｂ（Ｙｅ（イェロー）＋Ｇ（グリーン）），Ｓ２ｂ
（Ｃｙ（シアン）＋Ｍｇ（マジェンダ）），Ｓ１ｒ（Ｙ
ｅ＋Ｍｇ），Ｓ２ｒ（Ｃｙ＋Ｇ）の各色相信号が出力さ
れ、実施の形態１と同様にサンプルホールド回路３およ
びＡＤコンバータ４を介して、ディジタル変換されたＳ
１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号が出力される。ここ
で、図３のＲＧＢ信号のベイヤ配列図に対応するＳ１
ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号のベイヤ配列図を図７
に示す。図７におけるベイヤ配列は、周知のようにＹｅ
（イェロー），Ｇ（グリーン），（Ｃｙ（シアン），Ｍ
ｇ（マジェンダ））からなる市松模様で構成され、Ｓ１
ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒは、それぞれ、Ｓ１ｂ＝
（Ｙｅ＋Ｇ），Ｓ２ｂ＝（Ｃｙ＋Ｍｇ），Ｓ１ｒ＝（Ｙ
ｅ＋Ｍｇ），Ｓ２ｒ＝（Ｃｙ＋Ｇ）で構成される。
Ｓ１ｂ（Ｙｅ（イェロー）＋Ｇ（グリーン）），Ｓ２ｂ
（Ｃｙ（シアン）＋Ｍｇ（マジェンダ）），Ｓ１ｒ（Ｙ
ｅ＋Ｍｇ），Ｓ２ｒ（Ｃｙ＋Ｇ）の各色相信号が出力さ
れ、実施の形態１と同様にサンプルホールド回路３およ
びＡＤコンバータ４を介して、ディジタル変換されたＳ
１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号が出力される。ここ
で、図３のＲＧＢ信号のベイヤ配列図に対応するＳ１
ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号のベイヤ配列図を図７
に示す。図７におけるベイヤ配列は、周知のようにＹｅ
（イェロー），Ｇ（グリーン），（Ｃｙ（シアン），Ｍ
ｇ（マジェンダ））からなる市松模様で構成され、Ｓ１
ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒは、それぞれ、Ｓ１ｂ＝
（Ｙｅ＋Ｇ），Ｓ２ｂ＝（Ｃｙ＋Ｍｇ），Ｓ１ｒ＝（Ｙ
ｅ＋Ｍｇ），Ｓ２ｒ＝（Ｃｙ＋Ｇ）で構成される。
【００３５】図５おいては、図１と異なり、ＡＤコンバ
ータ４から出力されたＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ
信号はＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ積分回路で積分
値が演算され、マイコン６でＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，
Ｓ２ｒ信号に対する補正データが算出され、リニアリテ
ィ補正回路１０でＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号
が補正される。Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号の
リニアリティ補正では、図２で示すＲＧＢ色相の代わり
に、図６に示すようなＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ
色相の近似直線が求められ、それに基づいてリニアリテ
ィ補正が行われる。図６は、図２と同様に、あらかじめ
測定され、最小二乗法で計算され、マイコン６中のメモ
リ１８に記憶されるＣＣＤの蓄積時間（入射光量）と出
力レベルとの近似直線を示すグラフである。図６おいて
も、図２と同様に、各入力データは近似直線に一致する
ように補正される。この場合にも、図２と同様に、直線
近似を行う際、図６において蓄積時間が２５ｍｓ以上の
部分に見られる飽和に近い部分は、直線近似を求める場
合には使用しない。
ータ４から出力されたＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ
信号はＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ積分回路で積分
値が演算され、マイコン６でＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，
Ｓ２ｒ信号に対する補正データが算出され、リニアリテ
ィ補正回路１０でＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号
が補正される。Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号の
リニアリティ補正では、図２で示すＲＧＢ色相の代わり
に、図６に示すようなＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ
色相の近似直線が求められ、それに基づいてリニアリテ
ィ補正が行われる。図６は、図２と同様に、あらかじめ
測定され、最小二乗法で計算され、マイコン６中のメモ
リ１８に記憶されるＣＣＤの蓄積時間（入射光量）と出
力レベルとの近似直線を示すグラフである。図６おいて
も、図２と同様に、各入力データは近似直線に一致する
ように補正される。この場合にも、図２と同様に、直線
近似を行う際、図６において蓄積時間が２５ｍｓ以上の
部分に見られる飽和に近い部分は、直線近似を求める場
合には使用しない。
【００３６】リニアリティ補正回路１０でリニアリティ
補正されたＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号は原色
変換回路１１でＲＧＢ信号に変換され、図１と同様にＯ
ＰＤ１４およびホワイトバランス調整回路１２でホワイ
トバランスが取られ、ホワイトバランスが取られたＲＧ
Ｂ信号としてディジタル信号処理回路５から出力され
る。その他は図１と同様であるので、詳細な説明は省略
する。
補正されたＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号は原色
変換回路１１でＲＧＢ信号に変換され、図１と同様にＯ
ＰＤ１４およびホワイトバランス調整回路１２でホワイ
トバランスが取られ、ホワイトバランスが取られたＲＧ
Ｂ信号としてディジタル信号処理回路５から出力され
る。その他は図１と同様であるので、詳細な説明は省略
する。
【００３７】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、ディジタル信号処理回路にＣＣＤの出力信号のリニ
アリティを補正する手段を設けたので、ＣＣＤの出力レ
ベルが近似直線になり、したがって、輝度レベルの違い
によるホワイトバランス、色再現のずれが改善されると
共に、高輝度部であるＣＣＤの飽和信号量付近での色相
変化がなくなるため、色を消さずにすみ、色のダイナミ
ックレンジが広がるという効果がある。
ば、ディジタル信号処理回路にＣＣＤの出力信号のリニ
アリティを補正する手段を設けたので、ＣＣＤの出力レ
ベルが近似直線になり、したがって、輝度レベルの違い
によるホワイトバランス、色再現のずれが改善されると
共に、高輝度部であるＣＣＤの飽和信号量付近での色相
変化がなくなるため、色を消さずにすみ、色のダイナミ
ックレンジが広がるという効果がある。
【図１】本発明の実施の形態１のリニアリティ補正回路
を有する撮像装置を示すブロック図である。
を有する撮像装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＣＣＤの蓄積時
間（入射光量）と出力レベルとの近似直線を示すグラフ
である。
間（入射光量）と出力レベルとの近似直線を示すグラフ
である。
【図３】ＲＧＢ信号のベイヤ配列図である。
【図４】最小二乗法の原理を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２のリニアリティ補正回路
を有する撮像装置を示すブロック図である。
を有する撮像装置を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるＣＣＤの蓄積時
間（入射光量）と出力レベルとの近似直線を示すグラフ
である。
間（入射光量）と出力レベルとの近似直線を示すグラフ
である。
【図７】Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号のベイヤ
配列図である。
配列図である。
【図８】従来のホワイトバランス処理を行う撮像装置の
例を示す図である。
例を示す図である。
【図９】従来のＲＧＢベイヤ配列ＣＣＤの蓄積時間と出
力レベルとの関係を示す出力特性図である。
力レベルとの関係を示す出力特性図である。
【図１０】所定点でホワイトバランスをとった場合の従
来のＣＣＤの蓄積時間（入射光量）と出力レベルとの関
係を示すグラフである。
来のＣＣＤの蓄積時間（入射光量）と出力レベルとの関
係を示すグラフである。
１ レンズ
２ ＣＣＤ
３ サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）
４ ＡＤコンバータ（Ａ／Ｄ）
５ ディジタル信号処理回路（ＤＳＰ）
６ マイコン
７ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
１１ 原色変換回路
１２ ホワイトバランス調整回路（ＷＢ）
１３ ＲＧＢ積分回路
１４ オプティカルディテクタ（ＯＰＤ）
１０ リニアリティ補正回路
１５ Ｓ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ積分回路
１７ 補正データ演算回路
１８ メモリ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 27/148 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｄ ５Ｃ０７９
Ｈ０４Ｎ 1/48 Ｈ０４Ｎ 1/40 Ｄ
1/60 1/46 Ａ
Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA10 FA06 GC08
GC09 GC14
5B047 AA01 AB04 DA01 DA03 DB01
5B057 BA02 BA29 CA01 CA08 CB01
CB08 CE17 CH01 CH07 CH11
DA17 DB06 DB09 DC25
5C065 AA01 BB02 BB48 CC01 CC09
DD02 GG18 GG24 GG26
5C077 LL02 LL19 MP08 PP10 PP32
PP33 PP37 PQ12 PQ23 SS01
TT09
5C079 HB01 HB02 HB11 LA12 LA23
LB01 MA04 MA11 NA03
Claims (6)
- 【請求項１】 入射光量に応じた画像信号を出力するCC
D信号をＡＤ変換してＲＧＢ信号を出力する撮像装置に
おいて、 ＡＤ変換された各色相信号を積分する積分手段と、 あらかじめ測定されたＣＣＤの入出力特性を近似直線で
表した基準データを記憶したメモリ手段と、 前記基準データを参照し、前記積分手段からの出力を演
算して補正データを演算する補正データ演算手段と、 前記補正データ演算手段からの補正データに基づいて前
記ＣＣＤの出力信号のリニアリティを補正するリニアリ
ティ補正手段と、を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 【請求項２】 前記メモリ手段は、その撮像装置で使用
されるＣＣＤの入射光量と出力レベルをあらかじめ測定
し、それらの測定データをもとに最小二乗法により各色
相信号毎に直線近似を求め、その直線近似された値を記
憶することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項３】 前記補正データ演算手段は、前記積分手
段で得られた色相信号の積分値から前記基準データを生
成するためのゲイン値を有する補正データを生成するこ
とを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - 【請求項４】 前記色相信号はＲＧＢ信号であることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装
置。 - 【請求項５】 前記色相信号はＳ１ｂ，Ｓ２ｂ，Ｓ１
ｒ，Ｓ２ｒ信号であることを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載の撮像装置。 - 【請求項６】 前記リニアリティ補正回路とホワイトバ
ランス調整回路間にさらに原色変換手段を設け、前記原
色変換手段はリニアリティ補正回路からのＳ１ｂ，Ｓ２
ｂ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｒ信号をＲＧＢ信号に変換することを
特徴とする請求項５記載の撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001209654A JP2003023642A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001209654A JP2003023642A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003023642A true JP2003023642A (ja) | 2003-01-24 |
Family
ID=19045279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001209654A Pending JP2003023642A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003023642A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007036353A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Fujifilm Holdings Corp | 撮像装置 |
| JP2008109493A (ja) * | 2006-10-26 | 2008-05-08 | Hitachi Kokusai Electric Inc | テレビジョンカメラ |
| US7688358B2 (en) | 2006-12-14 | 2010-03-30 | Eastman Kodak Company | Image capturing apparatus and white balance processing apparatus |
| JP2011109728A (ja) * | 2011-03-10 | 2011-06-02 | Mega Chips Corp | 画像処理装置 |
| JP2016213594A (ja) * | 2015-05-01 | 2016-12-15 | 株式会社シグマ | 撮像装置 |
-
2001
- 2001-07-10 JP JP2001209654A patent/JP2003023642A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007036353A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Fujifilm Holdings Corp | 撮像装置 |
| JP2008109493A (ja) * | 2006-10-26 | 2008-05-08 | Hitachi Kokusai Electric Inc | テレビジョンカメラ |
| US7688358B2 (en) | 2006-12-14 | 2010-03-30 | Eastman Kodak Company | Image capturing apparatus and white balance processing apparatus |
| JP2011109728A (ja) * | 2011-03-10 | 2011-06-02 | Mega Chips Corp | 画像処理装置 |
| JP2016213594A (ja) * | 2015-05-01 | 2016-12-15 | 株式会社シグマ | 撮像装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050401 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20050408 |