JP2004350202A - 撮像装置及び補正方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】明るさにかかわらず、輝度段差をなくすことを課題とする。
【解決手段】複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に第一の露光量制御手段により露出を設定し、さらに第二の露光量制御手段により露光量を連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の各信号出力を測定
し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置。
【選択図】 図1
【解決手段】複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に第一の露光量制御手段により露出を設定し、さらに第二の露光量制御手段により露光量を連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の各信号出力を測定
し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を用いた撮像装置に関し、更には撮像素子の画像出力を分割して読み出す撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
CCD撮像素子を用いた従来の撮像装置は図9に示すような構成を用いている。同図において、レンズ901を通ってCCDエリアセンサ903上に結像した画像は、バッファアンプ905を通り、アナログフロントエンド907に加えられる。アナログフロントエンド907は、加えられたCCDエリアセンサ出力信号に相関二重サンプリングを施し、アナログゲインアンプで増幅し、10〜12ビットのデジタルデータにA/D変換してカメラ信号処理手段909に出力する。カメラ信号処理手段909は、手ぶれ補正処理、γ補正、色の分離、輝度の輪郭強調などの各種処理を施し、画像信号として端子911に出力する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
近年、エリアセンサの多画素化に伴い、画面を中央で垂直2分割して別々に読み出すCCDエリアセンサが登場した。2分割して読み出す場合、チャンネル間のオフセットやゲインの違いを補正する必要が生じる。また、CCDエリアセンサの非線形性により、明るい所ではゲインがあっているにもかかわらず、暗部では輝度が合わずに中央部に縦の段差が見えるという現象が生じることがあり、課題であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に第一の露光量制御手段により露出を設定し、さらに第二の露光量制御手段により露光量を連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置を提供する。
【0005】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子の走査方向のうち一方向に対して明るさが連続的に変化する被写体を撮像し、露光量制御手段により露光量を連続的に可変させて各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置を提供する。
【0006】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてゲイン補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置を提供する。
【0007】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データおよびゲイン補正データを生成する生成手段を有し、露光量制御手段はリニアリティ補正およびゲイン補正の両方に用いることが可能な間隔で光量を制御することを特徴とする撮像装置を提供する。
【0008】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に第一の露光量制御手段により露出を設定し、さらに第二の露光量制御手段により露光量を連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成することを特徴とする補正方法を提供する。
【0009】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子の走査方向のうち一方向に対して明るさが連続的に変化する被写体を撮像し、露光量制御手段により露光量を連続的に可変させて各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成することを特徴とする補正方法を提供する。
【0010】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてゲイン補正データを生成することを特徴とする補正方法を提供する。
【0011】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データおよびゲイン補正データを生成し、露光量制御手段はリニアリティ補正およびゲイン補正の両方に用いることが可能な間隔で光量を制御することを特徴とする補正方法を提供する。
【0012】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
図1は本実施の形態の特徴を最もよく表す図面である。同図において、101はレンズ、103は絞り、105は画面を2分割読み出しするCCDエリアセンサ、107・109は読み出しアンプ、111は相関二重サンプルとアナログ−デジタル変換を行うアナログフロントエンド、113・115はダミー部分の画素の平均値を算出するダミー平均手段、117・119はダミーを減算する減算手段、121・123はオプティカルブラック(以下OBと表記する)画素部分の平均画素値を読み出すOB読み出し手段、125・127はOBを減算するOB減算手段、129・131はリニアリティ補正手段、133・135はゲインを調整する乗算手段、137・139はオフセットを加えるオフセット加算手段、141・143は画面中央付近に指定した矩形部分の平均画素値を読み出す画素値読み出し手段、145はメモリー手段、147はキズ検出/修正手段、149はカメラ信号処理手段、151は画像の出力端子、153は制御手段である。
【0013】
レンズ101を通った画像は絞り103で光量を調整され、CCDエリアセンサ105に加えられる。CCDエリアセンサ105は左右分割2チャンネル読み出しのCCDエリアセンサであり、多画素をテレビレートで読み出す必要性から、従来の水平読み出しCCDを中央で分割し、図2に示すように画面の右半分211と左半分213とを左右に別々に読み出す構成となっている。左右別々に取り出された画像信号はそれぞれバッファアンプ107、109を通り、アナログフロントエンド111に加えられる。アナログフロントエンド111は、例えばテキサスインスツルメンツ社のVSP2254である。当該LSIは、2つのチャンネルが1つのチップに作りこまれており、加えられたCCDエリアセンサ出力信号に相関二重サンプリングとA/D変換を行い、デジタル化された画像信号としてチャンネルごとに結果をダミー読み出し手段113・115と減算手段117・119にそれぞれ出力する。ダミー読み出し手段113・115はCCDエリアセンサのダミー部分の画素値を読み出し結果をチャンネル別に減算手段117、119に加える。左右分割2チャンネル読み出しのCCDエリアセンサでは、図2に示すように、左右両側に電荷を水平転送しているため、時間的に、外側から中央部に向かって読み出される。画素を読み終えてから水平駆動パルスを加え続けると、いわゆるダミーレベルが両方のチャンネルから読み出される。このダミーレベルは中央付近の電位を表しており、両チャンネルに読み出された当該ダミーレベルを揃えることで左右2画面のオフセットを合わせることができる。ダミーの平均値はチャンネル別にそれぞれ113から117、115から119に加えられ、ダミーレベルを差し引いた結果がOB読み出し手段121・123と減算手段125・127に加えられる。ここで、アナログフロントエンド111の出力は符号なし14ビットであるが、減算手段117、119の出力は符号付整数の形になる。これはゲインの調整のために後述する乗算手段133・135で乗算を行うため、黒を0にする必要があるためである。OB読み出し手段121・123はチャンネル別に図2の221、223に示すOB部分の画素の平均値を算出し、結果を制御手段153に出力する。制御手段153は両チャンネルのOBレベルの平均値を算出し、結果をチャンネル別にOB減算手段125・127に加えることでOBレベルを引き算し、結果をリニアリティ補正手段129・131に加える。リニアリティ補正手段129・131はチャンネル別に主にCCDエリアセンサによって生じる非線形性を補正し結果を乗算手段133・135に加える。リニアリティ補正手段については後述する。乗算手段133・135は加えられた画像信号に乗算を施すことで、信号レベルの調整を行う。従来の撮像装置では、A/D変換を行う前に、アナログ的にゲイン調整を行っていたが、本実施例の如き2分割読み出しの撮像装置では、アナログ的なゲイン調整では、チャンネル間のゲインを厳密に管理することが難しく、画面中央での段差が検知される恐れがある。本実施例ではアナログ的なゲイン調整は行わず、その代わり、従来より2ビット程度多い14ビットでアナログ−デジタル変換を行い、ゲインの調整は乗算手段133・135を用いてデジタル的に行うことで、アナログ的なばらつきや経時変化・温度変化の影響を受けないようにしている。また、画像の明るさのためのゲイン調整だけでなく、チャンネル間のゲイン調整もここで行い、段差のない画像を得るようにしている。チャンネル間のゲインの調整については後述する。乗算手段133・135の乗算結果はオフセット加算手段137・139に加えられる。オフセット加算手段137・139は従来のOBレベルに当る、12ビットなら128程度のオフセット値を加えることで符号の無い12ビットの数値とし、結果を画素値読み出し手段141・143とメモリー手段145に加える。画素値読み出し手段141・143は画面中央付近に指定した矩形部分の平均画素値を読み出し結果を制御手段153に出力する。画面中央部分の矩形部分の例を図3に示す。同図において、301が左側のチャンネル、303が右側のチャンネルであり、左側のチャンネル用の矩形部分が305、右側の矩形部分が307である。後述するように、調整時に輝度の平坦な画像を撮影し、中央付近の輝度レベルを305と307の様な窓を用いて計測し、その比を乗算手段133・135の調整値に反映させることで両チャンネルのゲインを合わせる。メモリー手段145はミラー反転して読み出された画像の右半分を並べ替え、左半分とつなげて、一つの画像信号としてキズ検出/補正手段147に出力する。キズ検出/補正手段147はCCDの白い点欠陥を、絞り103を閉じた状態で検出し、周囲の画素を用いることで補正し、結果をカメラ信号処理手段149に出力する。カメラ信号処理手段149は従来の1チャンネル用カメラ信号処理手段であり、多画素CCDで得られた大きな画像をDVCデジタルビデオ規格に合わせる縮小処理、手ぶれ補正処理、γ補正、色の分離、輝度の輪郭強調などの各種処理を施し、画像信号として端子151に出力する。
【0014】
リニアリティ補正手段129・131の具体的な構成例を図4に示す。端子401に加えられた画像データは加算手段405と折れ線処理手段403に加えられる。折れ線処理手段403は同図に示すような特性を持っており、KpとKsは制御手段153で予め決めた値に設定されKpまでは、加えられた値のKs倍が出力され、Kpを超えるとKpでの値である一定値が出力されるように構成されている。ここでKsは例えば0以上0.5未満の値であり、Kpは例えば0以上1/32未満の値である。この折れ線処理手段403の出力値と元の値とを加算手段405で加算することにより、Kpまではゲインが1+Ks倍され、Kpより大きな値が入力された場合はゲインは一定となる。加算手段405の出力は加算手段409と折れ線処理手段407に加えられ、同様の処理が行われるが、Ks2は例えば0以上、1/16未満の値を取り、Kp2は例えば0 以上、1/64未満の値を取る。この折れ線処理手段407の出力値と元の値とを加算手段409で加算することにより、2折れ線の非線形特性を持たせ、端子411に出力している。
【0015】
検討の結果、1つの折れ線では、リニアリティが調整しきらないCCDが多く見られたが、2つの折れ線ではほとんどのCCDのリニアリティ特性を直線にすることができた。
【0016】
リニアリティ調整のための制御手段153の動作を図5(a)のフローチャートを用いて説明する。まず503にて乗算手段133・135を例えば8倍に設定する。これから以下の動作は全てチャンネル別に両チャンネルとも行う。次に505においてリニアリティ係数Kp、Ks、Kp2、Ks2を両チャンネルとも0にして、補正を施さないように設定する。次に507において矩形の窓305に規定値、例えば1024/4096が読み出されるように絞り103を調整する。CCDエリアセンサ105が原色フィルタを貼ったCCDの場合は、緑が市松に配置されており、あるラインの画素がRGRG・・・と並んでいれば、次のラインではGBGB・・・と並んでいる。当該リニアリティ測定においては、原色フィルタの場合、読み出す画素としては、緑の画素値を用いる。これは原色フィルタの場合、レベルの異なる緑・青・赤の画素を足して平均を取ってしまうと、リニアリティを捉えにくくなるためであり、平坦な白い画像を写した時に透過率が最も高く、数が多くてS/N良く測定可能なため緑を用いている。補色のフィルタを貼ったCCDの場合は、平坦な白い画像を写した時に画素によるレベル差はあまりないので、そのまま矩形の窓内の全画素を足して平均を取ることが可能である。絞りは両チャンネル共通で、アナログ部のゲインはチャンネルによって差があるのが普通なので、窓305を規定値に合わせると、窓307は規定値になるとは限らないが、このゲイン差については後で乗算手段133と135にゲイン差を補正する値を書き込むことで調整するので、ここでは窓307に読み出される値を覚えておく。次に509にてCCDエリアセンサ105に電子シャッターを加える位置を変化させながら窓305・307から輝度値を読み出す。次に511にて得られたリニアリティデータのカーブをリニアにするのに最も適したリニアリティ係数Kp、Ks、Kp2、Ks2を、総当りやニュートン法などを用いて算出する。データの例を図5(b)に示す。同図は横軸が光量で左端が光量0、右端が規定の明るさ。縦軸はリニアリティで中央がリニアの線であり、下に行くほどリニアリティが悪化していることを示している。実線1が計測したリニアリティデータのカーブであり、実線2がそれに最も適したリニアリティ係数Kp、Ks、Kp2、Ks2を算出した2折れ線近似の線。実線3が、補正後のリニアリティである。このようにリニアリティを改善することができる。次に513にて、求めたリニアリティ係数Kp、Ks、Kp2、Ks2を図示しない不揮発性メモリに格納し、撮像装置の電源投入時に毎回設定できるようにしている。なお、ここでは電子シャッターを用いて光量を変化させたが、絞り103を用いて光量を変化させることももちろん可能である。
【0017】
(第2の実施の形態)
図6は第2の実施の形態の構成を示す図であり、601はCCD駆動パルスのセレクタ、602はセレクタ601を制御するセレクタ制御手段、603は垂直同期信号VDカウンタ、604はOddフィールド用Vパルス発生手段、605はEvenフィールド用Vパルス発生手段であり、その他は、第一の実施例と同様である。
【0018】
通常の動画像の撮像では、VDカウンタ603によりOdd/Evenの判別を行ない、Oddフィールド用Vパルス発生手段によるVパルスと、Evenフィールド用Vパルス発生手段によるVパルスを、セレクタ601により交互に切り替えて、インターリーブを実現している。
【0019】
図7は、その時の撮像の様子を示した図であり、図7−AはOddフィールドの場合、図7−BはEvenフィールドの場合である。また、図8は、その時の、Vパルスのタイミングチャートであり、図8−AはOddフィールドの場合、図8−BはEvenフィールドの場合である。
【0020】
図7−A、図8−Aにおいて、T21期間にV3パルスに高電圧(SG)が印加されることにより、G画素の電荷が、フォトトランジスタから垂直転送路に転送され撮像される。次のT22期間においては、V1パルスに高電圧(SG)が印加されることによりR画素の電荷が、フォトトランジスタから垂直転送路に転送され撮像される、このようにして、G1−R1−G2−R2….の順で、CCDから信号が出力される。
【0021】
図7−B、図8−Bにおいて、T31期間にV1パルスに高電圧(SG)が印加されることにより、R画素の電荷が、フォトトランジスタから垂直転送路に転送され撮像される。次のT32期間においては、垂直転送路を一画素分下に垂直転送され、次のT33期間で更に一画素分下に垂直転送されるとともに、V3パルスに高電圧(SG)が印加されることにより、今度はG画素の電荷がフォトトランジスタから垂直転送路に転送され撮像される。このようにして、R1−G1−R2−G2….の順で、CCDから信号が出力される。
【0022】
さて、上記のようにOdd フィールドとEvenフィールドの撮像を実現しているので、XHDとT21の時間間隔と、XHDとT33の時間間隔は異なっている。一方電子シャッターパルスは、XHDを基準として生成されるので、同じ電子シャッター値であっても、Odd フィールドかEvenフィールドによって、露光時間は異なる。特に電子シャッターパルスが、撮像タイミングの直前のH区間に発生するような高速シャッターの場合には、この影響は大きく無視できないものとなる。さらに悪いことに、リニアリティを補正する対象は、暗い領域であり、すなわち高速シャッター領域である。
【0023】
そこで第2の実施例ではこの点を考慮して、リニアリティ計測時には、セレクタ制御手段602により、強制的にOdd フィールドのみ(またはEvenフィールド)を使用して、光量を測定するものである。
【0024】
もしくは、光量測定時にOdd/Evenの管理を行ない、必ずOdd/Evenが同数になる回数測定を行ない、平均してもよい。
【0025】
(第3の実施の形態)
図10は、本発明に係る第3の実施形態の概要を説明するための図である。この図は、第1の実施の形態で説明したリニアリティ測定の際に被写体として用いるテストチャートを示したものである。同図に示すように、このテストチャートは画面の縦方向に沿って明るさが連続的に変化するものである。図11はテストチャートの明るさの変化を図示したものである。同図(a)において、横軸はテストチャートを縦方向に見た位置を表し、左側がチャートの上部、右側がチャートの下部を表す。また縦軸は被写体の明るさを表しており、この例では画面の上部が明るく、下方向に向かって徐々に暗くなっている。
【0026】
同図(b)はこのチャートを撮像した画像を示しており、画像領域1101はCCDの左チャンネルから得られる領域、画像領域1102はCCDの右チャンネルから得られる領域を示している。また、矩形窓1103、1104は、リニアリティの測定を行う領域を示している。画面上の位置を示す記号a,b,c,dは、図11(a)と(b)で対応しており、矩形窓の上端の位置をb、下端の位置をcと表す。
【0027】
このような条件でチャートの撮像を行うと、矩形窓1103及び1104内の画像の明るさは図11(a)に示すようにL1からL2に連続的に変化するものとなる。
【0028】
図12は、図1に示す撮像装置における、被写体の明るさに対するアナログフロントエンド111の出力特性を示したものである。同図において1202は理想特性を示しており、この特性は被写体の明るさに対してアナログフロントエンドの出力が線形に変化する。
【0029】
しかし一般に、CCDエリアセンサからAD変換に至るまでの系のリニアリティは、様々な要因により劣化し、例えば図12の1201に示されるような複雑な非線形特性をもつ場合がある。このような非線形特性を、低い次数の関数によって近似する場合、場合によっては最適な近似解が得られない。
【0030】
そこで、非線形特性のうち狭いレンジ内での特性の変化を抑圧し、低次の関数で近似可能な特性に変換する前処理が必要となる。
【0031】
具体的には、図11に示すような被写体を撮像することにより、前述のように矩形窓1103及び1104内の被写体の明るさはL1からL2に連続的に変化する。この撮像信号を図12の1201に示す撮像特性をもつ撮像装置で撮像した場合、アナログフロントエンド出力はD1からD2に連続的に変化するものとなる。この出力信号を用いて矩形窓1103及び1104内で画像の平均化を行うと、その結果はD1からD2の特性を均したものとなり、これにより狭いレンジ内での特性の変化が抑圧される。
【0032】
特性を均すレンジの広さは、チャートのグラデーション量もしくは矩形窓1103,1104の大きさにより所望の量に調整することが可能である。
【0033】
このようなチャートを使用して、第一の実施例で説明した手順によりリニアリティ調整を行うことで、必要なリニアリティ補正係数を容易に得る事が可能となる。
【0034】
(第4の実施の形態)
本実施の形態において、構成は第1の実施の形態と同様であり図1で表される。ゲイン調整は乗算手段133・135は加えられた画像信号に乗算を施すことで行う。従来の撮像装置では、A/D変換を行う前に、アナログ的にゲイン調整を行っていたが、本実施例の如き2分割読み出しの撮像装置では、アナログ的なゲイン調整では、チャンネル間のゲインを厳密に管理することが難しく、画面中央での段差が検知される恐れがある。本実施例ではアナログ的なゲイン調整は行わず、その代わり、従来より2ビット程度多い14ビットでアナログ−デジタル変換を行い、ゲインの調整は乗算手段133・135を用いてデジタル的に行うことで、アナログ的なばらつきや経時変化・温度変化の影響を受けないようにしている。また、画像の明るさのためのゲイン調整だけでなく、チャンネル間のゲイン補正もここで行い、段差のない画像を得るようにしている。
【0035】
ゲイン調整のための制御手段153の動作を図13を用いて説明する。本実施例でのゲイン補正は、ユーザー使用時にゲインが変わるごとに一方のチャンネルを基準として、もう一方のチャンネルのゲインをテーブル引きでゲインバランスを補正する。入力されるゲイン調整値は通常dBゲインで与えられるため、1301にてdB−1変換を行い乗算手段133・135で演算できるように変換する。dB−1変換の具体的な演算式は入力Xに対して、
10(x*0.033/20)*1024
で行われる。乗算手段133と乗算手段135に入力される信号はチャンネル間差を持つため、乗算手段133に与えられる乗数Kaに対して乗算手段135に与えられる乗数Kbは、このチャンネル間差を補正するような補正テーブルをゲインごとに不揮発メモリ1505から読出してKaに乗算1309して算出する。
【0036】
次に補正テーブルの作成方法を述べる。まずゲイン調整値を例えば1倍としてKa,Kbを設定する。これから以下の動作は全てチャンネル別に両チャンネルとも行う。次に矩形の窓305に規定値、例えば1000が読み出されるように絞り103を調整する。CCDエリアセンサ105が原色フィルタを貼ったCCDの場合は、緑が市松に配置されており、あるラインの画素がRGRG・・・と並んでいれば、次のラインではGBGB・・・と並んでいる。当該ゲイン測定においては、原色フィルタの場合、読み出す画素としては、緑の画素値を用いる。次に509にてCCDエリアセンサ105に電子シャッターを加える位置を変化させながら窓305・307から輝度値を読み出す。窓305での輝度値をIa、窓307での輝度値をIbとしたとき、1303にてゲイン補正量Ia/Ibを演算子して不揮発メモリ1305にテーブルとして記録する。ゲイン補正量のデータ例を図14に示す。同図は横軸が光量をdBであらわしたものである。規定値1000の光量は本図では182の位置となる。縦軸はゲイン補正量Ia/Ibである。黒線が計測したゲイン補正量のカーブである。ゲインが1倍のときは横軸で182の位置にあるゲイン補正量Kaに掛け合わせてKbを算出する。ゲインが2倍になったときは光量が1/2になった点での補正量に換算できるので、横軸で364の位置にあるゲイン補正量がメモリから読み出される。同様にゲイン4倍では546、ゲイン8倍では728の位置のゲイン補正量を用いる。実際には電子シャッターでは光量を連続的に変化させながら測定することは困難であるので、光量を一定量ずつ変化させながら測定を行う。その際に、光量がdBで等間隔になる黒点の位置になるように光量を制御される。上記のようにゲイン補正量は不連続な値が保持されているため、その間のゲイン値に対して補正を行う場合は線形補間等の補間1307を行って補正量を算出する。なお、ここでは電子シャッターを用いて光量を変化させたが、絞り103を用いて光量を変化させることも可能である。
【0037】
また、本実施の形態で説明したゲイン補正量を測定する方法は、入力する光量を変化させながら窓305,307での計測値を用いて補正量を算出する点において第1の実施例と同一なので、一度の測定でリニアリティ補正量とゲイン補正量の算出を行うことが可能である。
【0038】
【発明の効果】
本願の請求項1、10に記載した発明によれば、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成するようにしたことにより、明るさにかかわらず、輝度段差をなくすことができた。
【0039】
本願の請求項4、11に記載した発明によれば、縦方向に連続的に明るさが変化する被写体を用い、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成するようにしたことにより、精度のよいリニアリティ補正係数を容易に得ることができるようになった。
【0040】
本願の請求項5、12に記載した発明によれば、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてゲイン補正データを生成するようにしたことにより、明るさにかかわらず、輝度段差をなくすことができた。
【0041】
本願の請求項9、13に記載した発明によれば、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データとゲイン補正データを生成するようにしたことにより、明るさにかかわらず、輝度段差をなくすとともに測定時間を短縮することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される撮像装置を示す図である。
【図2】左右分割2チャンネル読み出しのCCDエリアセンサを説明する図である。
【図3】画面中央部分の矩形部分の例を説明する図である。
【図4】リニアリティ補正手段129・131の具体的な構成例について説明する図である。
【図5】リニアリティ調整のための制御手段153の動作を説明するフローチャート(a)とデータ例(b)
【図6】第2の実施例を説明する図である。
【図7】垂直転送の様子を示す図である。
【図8】垂直転送パルスの波形を示す図である。
【図9】従来例の撮像装置を説明する図である。
【図10】リニアリティ調整のためのテストチャート
【図11】テストチャートの特性(a)及び撮像画面との関係(b)を説明する図である。
【図12】撮像装置の非線形特性を説明する図である。
【図13】ゲイン調整のための制御手段の様子を説明する図である。
【図14】ゲイン補正量のデータ例である。
【符号の説明】
105 2分割読み出しCCDエリアセンサ
111 アナログフロントエンド
129、131 リニアリティ補正手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を用いた撮像装置に関し、更には撮像素子の画像出力を分割して読み出す撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
CCD撮像素子を用いた従来の撮像装置は図9に示すような構成を用いている。同図において、レンズ901を通ってCCDエリアセンサ903上に結像した画像は、バッファアンプ905を通り、アナログフロントエンド907に加えられる。アナログフロントエンド907は、加えられたCCDエリアセンサ出力信号に相関二重サンプリングを施し、アナログゲインアンプで増幅し、10〜12ビットのデジタルデータにA/D変換してカメラ信号処理手段909に出力する。カメラ信号処理手段909は、手ぶれ補正処理、γ補正、色の分離、輝度の輪郭強調などの各種処理を施し、画像信号として端子911に出力する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
近年、エリアセンサの多画素化に伴い、画面を中央で垂直2分割して別々に読み出すCCDエリアセンサが登場した。2分割して読み出す場合、チャンネル間のオフセットやゲインの違いを補正する必要が生じる。また、CCDエリアセンサの非線形性により、明るい所ではゲインがあっているにもかかわらず、暗部では輝度が合わずに中央部に縦の段差が見えるという現象が生じることがあり、課題であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に第一の露光量制御手段により露出を設定し、さらに第二の露光量制御手段により露光量を連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置を提供する。
【0005】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子の走査方向のうち一方向に対して明るさが連続的に変化する被写体を撮像し、露光量制御手段により露光量を連続的に可変させて各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置を提供する。
【0006】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてゲイン補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置を提供する。
【0007】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データおよびゲイン補正データを生成する生成手段を有し、露光量制御手段はリニアリティ補正およびゲイン補正の両方に用いることが可能な間隔で光量を制御することを特徴とする撮像装置を提供する。
【0008】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に第一の露光量制御手段により露出を設定し、さらに第二の露光量制御手段により露光量を連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成することを特徴とする補正方法を提供する。
【0009】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子の走査方向のうち一方向に対して明るさが連続的に変化する被写体を撮像し、露光量制御手段により露光量を連続的に可変させて各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成することを特徴とする補正方法を提供する。
【0010】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてゲイン補正データを生成することを特徴とする補正方法を提供する。
【0011】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データおよびゲイン補正データを生成し、露光量制御手段はリニアリティ補正およびゲイン補正の両方に用いることが可能な間隔で光量を制御することを特徴とする補正方法を提供する。
【0012】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
図1は本実施の形態の特徴を最もよく表す図面である。同図において、101はレンズ、103は絞り、105は画面を2分割読み出しするCCDエリアセンサ、107・109は読み出しアンプ、111は相関二重サンプルとアナログ−デジタル変換を行うアナログフロントエンド、113・115はダミー部分の画素の平均値を算出するダミー平均手段、117・119はダミーを減算する減算手段、121・123はオプティカルブラック(以下OBと表記する)画素部分の平均画素値を読み出すOB読み出し手段、125・127はOBを減算するOB減算手段、129・131はリニアリティ補正手段、133・135はゲインを調整する乗算手段、137・139はオフセットを加えるオフセット加算手段、141・143は画面中央付近に指定した矩形部分の平均画素値を読み出す画素値読み出し手段、145はメモリー手段、147はキズ検出/修正手段、149はカメラ信号処理手段、151は画像の出力端子、153は制御手段である。
【0013】
レンズ101を通った画像は絞り103で光量を調整され、CCDエリアセンサ105に加えられる。CCDエリアセンサ105は左右分割2チャンネル読み出しのCCDエリアセンサであり、多画素をテレビレートで読み出す必要性から、従来の水平読み出しCCDを中央で分割し、図2に示すように画面の右半分211と左半分213とを左右に別々に読み出す構成となっている。左右別々に取り出された画像信号はそれぞれバッファアンプ107、109を通り、アナログフロントエンド111に加えられる。アナログフロントエンド111は、例えばテキサスインスツルメンツ社のVSP2254である。当該LSIは、2つのチャンネルが1つのチップに作りこまれており、加えられたCCDエリアセンサ出力信号に相関二重サンプリングとA/D変換を行い、デジタル化された画像信号としてチャンネルごとに結果をダミー読み出し手段113・115と減算手段117・119にそれぞれ出力する。ダミー読み出し手段113・115はCCDエリアセンサのダミー部分の画素値を読み出し結果をチャンネル別に減算手段117、119に加える。左右分割2チャンネル読み出しのCCDエリアセンサでは、図2に示すように、左右両側に電荷を水平転送しているため、時間的に、外側から中央部に向かって読み出される。画素を読み終えてから水平駆動パルスを加え続けると、いわゆるダミーレベルが両方のチャンネルから読み出される。このダミーレベルは中央付近の電位を表しており、両チャンネルに読み出された当該ダミーレベルを揃えることで左右2画面のオフセットを合わせることができる。ダミーの平均値はチャンネル別にそれぞれ113から117、115から119に加えられ、ダミーレベルを差し引いた結果がOB読み出し手段121・123と減算手段125・127に加えられる。ここで、アナログフロントエンド111の出力は符号なし14ビットであるが、減算手段117、119の出力は符号付整数の形になる。これはゲインの調整のために後述する乗算手段133・135で乗算を行うため、黒を0にする必要があるためである。OB読み出し手段121・123はチャンネル別に図2の221、223に示すOB部分の画素の平均値を算出し、結果を制御手段153に出力する。制御手段153は両チャンネルのOBレベルの平均値を算出し、結果をチャンネル別にOB減算手段125・127に加えることでOBレベルを引き算し、結果をリニアリティ補正手段129・131に加える。リニアリティ補正手段129・131はチャンネル別に主にCCDエリアセンサによって生じる非線形性を補正し結果を乗算手段133・135に加える。リニアリティ補正手段については後述する。乗算手段133・135は加えられた画像信号に乗算を施すことで、信号レベルの調整を行う。従来の撮像装置では、A/D変換を行う前に、アナログ的にゲイン調整を行っていたが、本実施例の如き2分割読み出しの撮像装置では、アナログ的なゲイン調整では、チャンネル間のゲインを厳密に管理することが難しく、画面中央での段差が検知される恐れがある。本実施例ではアナログ的なゲイン調整は行わず、その代わり、従来より2ビット程度多い14ビットでアナログ−デジタル変換を行い、ゲインの調整は乗算手段133・135を用いてデジタル的に行うことで、アナログ的なばらつきや経時変化・温度変化の影響を受けないようにしている。また、画像の明るさのためのゲイン調整だけでなく、チャンネル間のゲイン調整もここで行い、段差のない画像を得るようにしている。チャンネル間のゲインの調整については後述する。乗算手段133・135の乗算結果はオフセット加算手段137・139に加えられる。オフセット加算手段137・139は従来のOBレベルに当る、12ビットなら128程度のオフセット値を加えることで符号の無い12ビットの数値とし、結果を画素値読み出し手段141・143とメモリー手段145に加える。画素値読み出し手段141・143は画面中央付近に指定した矩形部分の平均画素値を読み出し結果を制御手段153に出力する。画面中央部分の矩形部分の例を図3に示す。同図において、301が左側のチャンネル、303が右側のチャンネルであり、左側のチャンネル用の矩形部分が305、右側の矩形部分が307である。後述するように、調整時に輝度の平坦な画像を撮影し、中央付近の輝度レベルを305と307の様な窓を用いて計測し、その比を乗算手段133・135の調整値に反映させることで両チャンネルのゲインを合わせる。メモリー手段145はミラー反転して読み出された画像の右半分を並べ替え、左半分とつなげて、一つの画像信号としてキズ検出/補正手段147に出力する。キズ検出/補正手段147はCCDの白い点欠陥を、絞り103を閉じた状態で検出し、周囲の画素を用いることで補正し、結果をカメラ信号処理手段149に出力する。カメラ信号処理手段149は従来の1チャンネル用カメラ信号処理手段であり、多画素CCDで得られた大きな画像をDVCデジタルビデオ規格に合わせる縮小処理、手ぶれ補正処理、γ補正、色の分離、輝度の輪郭強調などの各種処理を施し、画像信号として端子151に出力する。
【0014】
リニアリティ補正手段129・131の具体的な構成例を図4に示す。端子401に加えられた画像データは加算手段405と折れ線処理手段403に加えられる。折れ線処理手段403は同図に示すような特性を持っており、KpとKsは制御手段153で予め決めた値に設定されKpまでは、加えられた値のKs倍が出力され、Kpを超えるとKpでの値である一定値が出力されるように構成されている。ここでKsは例えば0以上0.5未満の値であり、Kpは例えば0以上1/32未満の値である。この折れ線処理手段403の出力値と元の値とを加算手段405で加算することにより、Kpまではゲインが1+Ks倍され、Kpより大きな値が入力された場合はゲインは一定となる。加算手段405の出力は加算手段409と折れ線処理手段407に加えられ、同様の処理が行われるが、Ks2は例えば0以上、1/16未満の値を取り、Kp2は例えば0 以上、1/64未満の値を取る。この折れ線処理手段407の出力値と元の値とを加算手段409で加算することにより、2折れ線の非線形特性を持たせ、端子411に出力している。
【0015】
検討の結果、1つの折れ線では、リニアリティが調整しきらないCCDが多く見られたが、2つの折れ線ではほとんどのCCDのリニアリティ特性を直線にすることができた。
【0016】
リニアリティ調整のための制御手段153の動作を図5(a)のフローチャートを用いて説明する。まず503にて乗算手段133・135を例えば8倍に設定する。これから以下の動作は全てチャンネル別に両チャンネルとも行う。次に505においてリニアリティ係数Kp、Ks、Kp2、Ks2を両チャンネルとも0にして、補正を施さないように設定する。次に507において矩形の窓305に規定値、例えば1024/4096が読み出されるように絞り103を調整する。CCDエリアセンサ105が原色フィルタを貼ったCCDの場合は、緑が市松に配置されており、あるラインの画素がRGRG・・・と並んでいれば、次のラインではGBGB・・・と並んでいる。当該リニアリティ測定においては、原色フィルタの場合、読み出す画素としては、緑の画素値を用いる。これは原色フィルタの場合、レベルの異なる緑・青・赤の画素を足して平均を取ってしまうと、リニアリティを捉えにくくなるためであり、平坦な白い画像を写した時に透過率が最も高く、数が多くてS/N良く測定可能なため緑を用いている。補色のフィルタを貼ったCCDの場合は、平坦な白い画像を写した時に画素によるレベル差はあまりないので、そのまま矩形の窓内の全画素を足して平均を取ることが可能である。絞りは両チャンネル共通で、アナログ部のゲインはチャンネルによって差があるのが普通なので、窓305を規定値に合わせると、窓307は規定値になるとは限らないが、このゲイン差については後で乗算手段133と135にゲイン差を補正する値を書き込むことで調整するので、ここでは窓307に読み出される値を覚えておく。次に509にてCCDエリアセンサ105に電子シャッターを加える位置を変化させながら窓305・307から輝度値を読み出す。次に511にて得られたリニアリティデータのカーブをリニアにするのに最も適したリニアリティ係数Kp、Ks、Kp2、Ks2を、総当りやニュートン法などを用いて算出する。データの例を図5(b)に示す。同図は横軸が光量で左端が光量0、右端が規定の明るさ。縦軸はリニアリティで中央がリニアの線であり、下に行くほどリニアリティが悪化していることを示している。実線1が計測したリニアリティデータのカーブであり、実線2がそれに最も適したリニアリティ係数Kp、Ks、Kp2、Ks2を算出した2折れ線近似の線。実線3が、補正後のリニアリティである。このようにリニアリティを改善することができる。次に513にて、求めたリニアリティ係数Kp、Ks、Kp2、Ks2を図示しない不揮発性メモリに格納し、撮像装置の電源投入時に毎回設定できるようにしている。なお、ここでは電子シャッターを用いて光量を変化させたが、絞り103を用いて光量を変化させることももちろん可能である。
【0017】
(第2の実施の形態)
図6は第2の実施の形態の構成を示す図であり、601はCCD駆動パルスのセレクタ、602はセレクタ601を制御するセレクタ制御手段、603は垂直同期信号VDカウンタ、604はOddフィールド用Vパルス発生手段、605はEvenフィールド用Vパルス発生手段であり、その他は、第一の実施例と同様である。
【0018】
通常の動画像の撮像では、VDカウンタ603によりOdd/Evenの判別を行ない、Oddフィールド用Vパルス発生手段によるVパルスと、Evenフィールド用Vパルス発生手段によるVパルスを、セレクタ601により交互に切り替えて、インターリーブを実現している。
【0019】
図7は、その時の撮像の様子を示した図であり、図7−AはOddフィールドの場合、図7−BはEvenフィールドの場合である。また、図8は、その時の、Vパルスのタイミングチャートであり、図8−AはOddフィールドの場合、図8−BはEvenフィールドの場合である。
【0020】
図7−A、図8−Aにおいて、T21期間にV3パルスに高電圧(SG)が印加されることにより、G画素の電荷が、フォトトランジスタから垂直転送路に転送され撮像される。次のT22期間においては、V1パルスに高電圧(SG)が印加されることによりR画素の電荷が、フォトトランジスタから垂直転送路に転送され撮像される、このようにして、G1−R1−G2−R2….の順で、CCDから信号が出力される。
【0021】
図7−B、図8−Bにおいて、T31期間にV1パルスに高電圧(SG)が印加されることにより、R画素の電荷が、フォトトランジスタから垂直転送路に転送され撮像される。次のT32期間においては、垂直転送路を一画素分下に垂直転送され、次のT33期間で更に一画素分下に垂直転送されるとともに、V3パルスに高電圧(SG)が印加されることにより、今度はG画素の電荷がフォトトランジスタから垂直転送路に転送され撮像される。このようにして、R1−G1−R2−G2….の順で、CCDから信号が出力される。
【0022】
さて、上記のようにOdd フィールドとEvenフィールドの撮像を実現しているので、XHDとT21の時間間隔と、XHDとT33の時間間隔は異なっている。一方電子シャッターパルスは、XHDを基準として生成されるので、同じ電子シャッター値であっても、Odd フィールドかEvenフィールドによって、露光時間は異なる。特に電子シャッターパルスが、撮像タイミングの直前のH区間に発生するような高速シャッターの場合には、この影響は大きく無視できないものとなる。さらに悪いことに、リニアリティを補正する対象は、暗い領域であり、すなわち高速シャッター領域である。
【0023】
そこで第2の実施例ではこの点を考慮して、リニアリティ計測時には、セレクタ制御手段602により、強制的にOdd フィールドのみ(またはEvenフィールド)を使用して、光量を測定するものである。
【0024】
もしくは、光量測定時にOdd/Evenの管理を行ない、必ずOdd/Evenが同数になる回数測定を行ない、平均してもよい。
【0025】
(第3の実施の形態)
図10は、本発明に係る第3の実施形態の概要を説明するための図である。この図は、第1の実施の形態で説明したリニアリティ測定の際に被写体として用いるテストチャートを示したものである。同図に示すように、このテストチャートは画面の縦方向に沿って明るさが連続的に変化するものである。図11はテストチャートの明るさの変化を図示したものである。同図(a)において、横軸はテストチャートを縦方向に見た位置を表し、左側がチャートの上部、右側がチャートの下部を表す。また縦軸は被写体の明るさを表しており、この例では画面の上部が明るく、下方向に向かって徐々に暗くなっている。
【0026】
同図(b)はこのチャートを撮像した画像を示しており、画像領域1101はCCDの左チャンネルから得られる領域、画像領域1102はCCDの右チャンネルから得られる領域を示している。また、矩形窓1103、1104は、リニアリティの測定を行う領域を示している。画面上の位置を示す記号a,b,c,dは、図11(a)と(b)で対応しており、矩形窓の上端の位置をb、下端の位置をcと表す。
【0027】
このような条件でチャートの撮像を行うと、矩形窓1103及び1104内の画像の明るさは図11(a)に示すようにL1からL2に連続的に変化するものとなる。
【0028】
図12は、図1に示す撮像装置における、被写体の明るさに対するアナログフロントエンド111の出力特性を示したものである。同図において1202は理想特性を示しており、この特性は被写体の明るさに対してアナログフロントエンドの出力が線形に変化する。
【0029】
しかし一般に、CCDエリアセンサからAD変換に至るまでの系のリニアリティは、様々な要因により劣化し、例えば図12の1201に示されるような複雑な非線形特性をもつ場合がある。このような非線形特性を、低い次数の関数によって近似する場合、場合によっては最適な近似解が得られない。
【0030】
そこで、非線形特性のうち狭いレンジ内での特性の変化を抑圧し、低次の関数で近似可能な特性に変換する前処理が必要となる。
【0031】
具体的には、図11に示すような被写体を撮像することにより、前述のように矩形窓1103及び1104内の被写体の明るさはL1からL2に連続的に変化する。この撮像信号を図12の1201に示す撮像特性をもつ撮像装置で撮像した場合、アナログフロントエンド出力はD1からD2に連続的に変化するものとなる。この出力信号を用いて矩形窓1103及び1104内で画像の平均化を行うと、その結果はD1からD2の特性を均したものとなり、これにより狭いレンジ内での特性の変化が抑圧される。
【0032】
特性を均すレンジの広さは、チャートのグラデーション量もしくは矩形窓1103,1104の大きさにより所望の量に調整することが可能である。
【0033】
このようなチャートを使用して、第一の実施例で説明した手順によりリニアリティ調整を行うことで、必要なリニアリティ補正係数を容易に得る事が可能となる。
【0034】
(第4の実施の形態)
本実施の形態において、構成は第1の実施の形態と同様であり図1で表される。ゲイン調整は乗算手段133・135は加えられた画像信号に乗算を施すことで行う。従来の撮像装置では、A/D変換を行う前に、アナログ的にゲイン調整を行っていたが、本実施例の如き2分割読み出しの撮像装置では、アナログ的なゲイン調整では、チャンネル間のゲインを厳密に管理することが難しく、画面中央での段差が検知される恐れがある。本実施例ではアナログ的なゲイン調整は行わず、その代わり、従来より2ビット程度多い14ビットでアナログ−デジタル変換を行い、ゲインの調整は乗算手段133・135を用いてデジタル的に行うことで、アナログ的なばらつきや経時変化・温度変化の影響を受けないようにしている。また、画像の明るさのためのゲイン調整だけでなく、チャンネル間のゲイン補正もここで行い、段差のない画像を得るようにしている。
【0035】
ゲイン調整のための制御手段153の動作を図13を用いて説明する。本実施例でのゲイン補正は、ユーザー使用時にゲインが変わるごとに一方のチャンネルを基準として、もう一方のチャンネルのゲインをテーブル引きでゲインバランスを補正する。入力されるゲイン調整値は通常dBゲインで与えられるため、1301にてdB−1変換を行い乗算手段133・135で演算できるように変換する。dB−1変換の具体的な演算式は入力Xに対して、
10(x*0.033/20)*1024
で行われる。乗算手段133と乗算手段135に入力される信号はチャンネル間差を持つため、乗算手段133に与えられる乗数Kaに対して乗算手段135に与えられる乗数Kbは、このチャンネル間差を補正するような補正テーブルをゲインごとに不揮発メモリ1505から読出してKaに乗算1309して算出する。
【0036】
次に補正テーブルの作成方法を述べる。まずゲイン調整値を例えば1倍としてKa,Kbを設定する。これから以下の動作は全てチャンネル別に両チャンネルとも行う。次に矩形の窓305に規定値、例えば1000が読み出されるように絞り103を調整する。CCDエリアセンサ105が原色フィルタを貼ったCCDの場合は、緑が市松に配置されており、あるラインの画素がRGRG・・・と並んでいれば、次のラインではGBGB・・・と並んでいる。当該ゲイン測定においては、原色フィルタの場合、読み出す画素としては、緑の画素値を用いる。次に509にてCCDエリアセンサ105に電子シャッターを加える位置を変化させながら窓305・307から輝度値を読み出す。窓305での輝度値をIa、窓307での輝度値をIbとしたとき、1303にてゲイン補正量Ia/Ibを演算子して不揮発メモリ1305にテーブルとして記録する。ゲイン補正量のデータ例を図14に示す。同図は横軸が光量をdBであらわしたものである。規定値1000の光量は本図では182の位置となる。縦軸はゲイン補正量Ia/Ibである。黒線が計測したゲイン補正量のカーブである。ゲインが1倍のときは横軸で182の位置にあるゲイン補正量Kaに掛け合わせてKbを算出する。ゲインが2倍になったときは光量が1/2になった点での補正量に換算できるので、横軸で364の位置にあるゲイン補正量がメモリから読み出される。同様にゲイン4倍では546、ゲイン8倍では728の位置のゲイン補正量を用いる。実際には電子シャッターでは光量を連続的に変化させながら測定することは困難であるので、光量を一定量ずつ変化させながら測定を行う。その際に、光量がdBで等間隔になる黒点の位置になるように光量を制御される。上記のようにゲイン補正量は不連続な値が保持されているため、その間のゲイン値に対して補正を行う場合は線形補間等の補間1307を行って補正量を算出する。なお、ここでは電子シャッターを用いて光量を変化させたが、絞り103を用いて光量を変化させることも可能である。
【0037】
また、本実施の形態で説明したゲイン補正量を測定する方法は、入力する光量を変化させながら窓305,307での計測値を用いて補正量を算出する点において第1の実施例と同一なので、一度の測定でリニアリティ補正量とゲイン補正量の算出を行うことが可能である。
【0038】
【発明の効果】
本願の請求項1、10に記載した発明によれば、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成するようにしたことにより、明るさにかかわらず、輝度段差をなくすことができた。
【0039】
本願の請求項4、11に記載した発明によれば、縦方向に連続的に明るさが変化する被写体を用い、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成するようにしたことにより、精度のよいリニアリティ補正係数を容易に得ることができるようになった。
【0040】
本願の請求項5、12に記載した発明によれば、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてゲイン補正データを生成するようにしたことにより、明るさにかかわらず、輝度段差をなくすことができた。
【0041】
本願の請求項9、13に記載した発明によれば、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データとゲイン補正データを生成するようにしたことにより、明るさにかかわらず、輝度段差をなくすとともに測定時間を短縮することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される撮像装置を示す図である。
【図2】左右分割2チャンネル読み出しのCCDエリアセンサを説明する図である。
【図3】画面中央部分の矩形部分の例を説明する図である。
【図4】リニアリティ補正手段129・131の具体的な構成例について説明する図である。
【図5】リニアリティ調整のための制御手段153の動作を説明するフローチャート(a)とデータ例(b)
【図6】第2の実施例を説明する図である。
【図7】垂直転送の様子を示す図である。
【図8】垂直転送パルスの波形を示す図である。
【図9】従来例の撮像装置を説明する図である。
【図10】リニアリティ調整のためのテストチャート
【図11】テストチャートの特性(a)及び撮像画面との関係(b)を説明する図である。
【図12】撮像装置の非線形特性を説明する図である。
【図13】ゲイン調整のための制御手段の様子を説明する図である。
【図14】ゲイン補正量のデータ例である。
【符号の説明】
105 2分割読み出しCCDエリアセンサ
111 アナログフロントエンド
129、131 リニアリティ補正手段
Claims (13)
- 複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に第一の露光量制御手段により露出を設定し、さらに第二の露光量制御手段により露光量を連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置。
- 前記露光量制御手段は、電子シャッターもしくは絞りを用いることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 緑色のフィルタが貼られた画素を信号レベルの測定に用いることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子の走査方向のうち一方向に対して明るさが連続的に変化する被写体を撮像し、露光量制御手段により露光量を連続的に可変させて各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置。
- 複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてゲイン補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置。
- 前記露光量制御手段は、電子シャッターもしくは絞りを用いることを特徴とする請求項5記載の撮像装置。
- 緑色のフィルタが貼られた画素を信号レベルの測定に用いることを特徴とする請求項5記載の撮像装置。
- 露光量制御手段は、dBゲインにおいて等間隔になるように光量を制御することを特徴とする請求項5記載の撮像装置。
- 複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データおよびゲイン補正データを生成する生成手段を有し、露光量制御手段はリニアリティ補正およびゲイン補正の両方に用いることが可能な間隔で光量を制御することを特徴とする撮像装置。
- 複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に第一の露光量制御手段により露出を設定し、さらに第二の露光量制御手段により露光量を連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成することを特徴とする補正方法。
- 複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子の走査方向のうち一方向に対して明るさが連続的に変化する被写体を撮像し、露光量制御手段により露光量を連続的に可変させて各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成することを特徴とする補正方法。
- 複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてゲイン補正データを生成することを特徴とする補正方法。
- 複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データおよびゲイン補正データを生成し、露光量制御手段はリニアリティ補正およびゲイン補正の両方に用いることが可能な間隔で光量を制御することを特徴とする補正方法。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006061923A1 (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | 多分割読出ccdの補正近似直線群情報生成方法及び多分割読出ccdの補正処理装置製造方法 |
WO2006064587A1 (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | 多分割読出ccd補正処理装置および方法 |
JP2006287914A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-10-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像装置および画像入力装置、ならびにその画像補正方法 |
JP2007036353A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Fujifilm Holdings Corp | 撮像装置 |
JP2007189327A (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 電子カメラ |
JP2009081767A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | Sony Corp | 撮像装置、画像信号処理回路、および画像信号処理方法、並びにコンピュータ・プログラム |
-
2003
- 2003-05-26 JP JP2003147606A patent/JP2004350202A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006061923A1 (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | 多分割読出ccdの補正近似直線群情報生成方法及び多分割読出ccdの補正処理装置製造方法 |
US7916188B2 (en) | 2004-12-08 | 2011-03-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Correction approximating straight line group information generating method of multi-divided reading CCD, and correction processing device manufacturing method of multi-divided reading CCD |
WO2006064587A1 (ja) * | 2004-12-15 | 2006-06-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | 多分割読出ccd補正処理装置および方法 |
JP2006287914A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-10-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 固体撮像装置および画像入力装置、ならびにその画像補正方法 |
JP2007036353A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Fujifilm Holdings Corp | 撮像装置 |
JP2007189327A (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Sanyo Electric Co Ltd | 電子カメラ |
JP4698426B2 (ja) * | 2006-01-11 | 2011-06-08 | 三洋電機株式会社 | 電子カメラ |
JP2009081767A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-16 | Sony Corp | 撮像装置、画像信号処理回路、および画像信号処理方法、並びにコンピュータ・プログラム |
JP4656115B2 (ja) * | 2007-09-27 | 2011-03-23 | ソニー株式会社 | 撮像装置、画像信号処理回路、および画像信号処理方法、並びにコンピュータ・プログラム |
US8040404B2 (en) | 2007-09-27 | 2011-10-18 | Sony Corporation | Image pickup apparatus, image signal processing circuit and image signal processing method as well as computer program |
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