JP2005117535A - Image pickup device and image pickup method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem wherein occurrence of a color rolling phenomenon can not be completely suppressed since the amplitude of a chrominance signal is not almost changed even when the speed of an automatic white balance control is increased for suppressing the occurrence of the color rolling phenomenon. <P>SOLUTION: When the occurrence of the color rolling phenomenon is detected by a color rolling phenomenon detecting circuit 151, the difference between an integration value of B before the occurrence of the color rolling phenomenon held by an integration value before color rolling hold circuit 152 and an integration value of B in the occurrence of the color rolling phenomenon held in an integration value in color rolling hold circuit 153 is found by a differential circuit 154, and these differential data are added to the integration value of B by an adder 156. White balance control is then performed on the basis of integration values of primary color signals including this integration value of B. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、撮像装置および撮像方法に関し、特に固体撮像素子を撮像デバイスとして用いた撮像装置および撮像方法に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus and an imaging method, and more particularly to an imaging apparatus and an imaging method using a solid-state imaging element as an imaging device.

CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサなどの固体撮像素子を撮像デバイスとして用いた撮像装置において、例えば、固体撮像素子のフィールド周波数(垂直走査周波数)が59.94[Hz]のNTSC方式の場合、電源周波数が60[Hz]の商用電源で動作する蛍光灯の照明下で被写体を撮像したときに、長周期で輝度と色が変化する現象(以下、この現象をカラーローリング現象と呼ぶ)が発生する。このカラーローリング現象は、例えば、NTSC方式に準拠した固体撮像素子を用いて50[Hz]の電源で動作する蛍光灯の照明下で被写体を撮像したときに短周期(約20Hz)で輝度が変化するフリッカ現象とは異なる現象である。以下に、カラーローリング現象についてさらに詳しく説明する。   In an imaging apparatus using a solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor as an imaging device, for example, in the case of the NTSC system where the field frequency (vertical scanning frequency) of the solid-state imaging device is 59.94 [Hz] When a subject is imaged under the illumination of a fluorescent lamp operating with a commercial power source having a frequency of 60 [Hz], a phenomenon in which luminance and color change with a long period (hereinafter, this phenomenon is referred to as a color rolling phenomenon) occurs. . This color rolling phenomenon is, for example, that the luminance changes in a short cycle (about 20 Hz) when a subject is imaged under illumination of a fluorescent lamp that operates with a power source of 50 [Hz] using a solid-state imaging device compliant with the NTSC system. This phenomenon is different from the flicker phenomenon. Hereinafter, the color rolling phenomenon will be described in more detail.

蛍光灯は電源周波数に応じた周期で点滅(発光/消灯)する。そして、各点滅周期内の発光タイミングによって蛍光灯の分光特性が変化しており、蛍光灯の光は厳密には常に白色とはなっていない。そして、固体撮像素子のフィールド周波数59.94[Hz]と蛍光灯の電源周波数60[Hz]とがわずかに異なるため、固体撮像素子のフィールド周期と蛍光灯の点滅周期との位相関係が比較的長い周期で周期的に変化する。すなわち、固体撮像素子のフィールド周波数と蛍光灯の電源周波数のわずかな差により、撮像装置が捉える蛍光灯の発光タイミングが徐々にシフトしていき、撮像結果が色づいたものとなるカラーローリング現象が発生する。このカラーローリング現象は、特に固体撮像素子の電子シャッタ速度が高速になるほど、換言すれば露光時間が短くなるほど顕著に現れる。   The fluorescent lamp blinks (lights on / off) at a cycle according to the power frequency. The spectral characteristics of the fluorescent lamp change depending on the light emission timing within each blinking period, and the light of the fluorescent lamp is not always white. And since the field frequency 59.94 [Hz] of a solid-state image sensor and the power supply frequency 60 [Hz] of a fluorescent lamp differ slightly, the phase relationship between the field period of a solid-state image sensor and the blinking period of a fluorescent lamp is comparatively comparative. It changes periodically with a long period. In other words, due to the slight difference between the field frequency of the solid-state image sensor and the power supply frequency of the fluorescent lamp, the light emission timing of the fluorescent lamp captured by the imaging device gradually shifts, resulting in a color rolling phenomenon in which the imaging result is colored. To do. This color rolling phenomenon becomes more conspicuous especially as the electronic shutter speed of the solid-state imaging device becomes higher, in other words, as the exposure time becomes shorter.

PAL方式に準拠した固体撮像素子を用いて電源周波数が50[Hz]の商用電源で動作する蛍光灯の照明下で被写体を撮像する場合にも、固体撮像素子のフィールド周波数と蛍光灯の電源周波数とは規格上同じであるものの、実際には両者間にはわずかな差があるため、上述の場合と同様にカラーローリング現象が発生する。このカラーローリング現象の発生を抑えるために、従来、光源照度の周期的な変化を検出し、当該検出結果に応じて固体撮像素子で得られた画像信号のホワイトバランス調整を行う自動ホワイトバランス調整の調整スピードを速めるようにしていた(例えば、特許文献1参照)。   Even when a subject is imaged under the illumination of a fluorescent lamp that operates with a commercial power supply having a power supply frequency of 50 [Hz] using a solid-state image pickup device compliant with the PAL method, the field frequency of the solid-state image pickup device and the power supply frequency of the fluorescent lamp Is the same in terms of the standard, but actually there is a slight difference between the two, so that a color rolling phenomenon occurs as in the case described above. In order to suppress the occurrence of this color rolling phenomenon, conventionally, automatic white balance adjustment is performed to detect periodic changes in the illuminance of the light source and adjust the white balance of the image signal obtained by the solid-state imaging device according to the detection result. The adjustment speed was increased (for example, see Patent Document 1).

特開平11−285010号公報JP-A-11-285010

しかしながら、自動ホワイトバランス調整の調整スピードを速めたとしても、以下に説明する理由により、原理的に、カラーローリング現象の発生を完全に抑えることはできない。図6は、ビデオ信号をベクトルスコープという測定器で測定した場合の図である。図6において、縦軸は色差信号(R−Y)、横軸は色差信号(B−Y)である。カラーローリング現象は、図6(A)に示すように、黄色(Ye)方向に伸びるが、純粋な黄色だけではないので、中心から連続的に色が存在する。この状態で自動ホワイトバランス調整の動作を行わせると、図6(B)に示すように、色信号の平均に併せて黄色も飽和度が小さくなるが、逆に青色の飽和度が増える。自動ホワイトバランス調整の調整スピードを速めても、色信号の振幅に変化がほとんどないため、結果として、カラーローリング現象の発生を完全に抑えることはできない。   However, even if the adjustment speed of the automatic white balance adjustment is increased, in principle, the occurrence of the color rolling phenomenon cannot be completely suppressed for the reason described below. FIG. 6 is a diagram when the video signal is measured by a measuring instrument called a vector scope. In FIG. 6, the vertical axis represents the color difference signal (R−Y) and the horizontal axis represents the color difference signal (B−Y). As shown in FIG. 6A, the color rolling phenomenon extends in the yellow (Ye) direction, but since it is not only pure yellow, there is a continuous color from the center. When the operation of automatic white balance adjustment is performed in this state, as shown in FIG. 6B, the saturation of yellow is reduced in accordance with the average of the color signals, but the saturation of blue is increased. Even if the automatic white balance adjustment speed is increased, the color signal amplitude hardly changes, and as a result, the occurrence of the color rolling phenomenon cannot be completely suppressed.

また、自動ホワイトバランス調整の調整スピードを速める場合、固体撮像素子で得られた画像信号に大きなゲインをかける必要があるため、全体に色ノイズが増加する。カラーローリング現象は、上述したように、黄色(Ye)方向に大きく伸びる傾向がある。したがって、カラーローリング現象を自動ホワイトバランス調整で抑えようとすると、青色の画像信号に対するゲインを大きくする必要がある。そのため、ビデオ信号をディスプレイに表示した際に、青色系のノイズが画面全体で増加することになる。   Further, when the adjustment speed of the automatic white balance adjustment is increased, it is necessary to apply a large gain to the image signal obtained by the solid-state imaging device, so that the color noise increases as a whole. As described above, the color rolling phenomenon tends to greatly increase in the yellow (Ye) direction. Therefore, to suppress the color rolling phenomenon by automatic white balance adjustment, it is necessary to increase the gain for the blue image signal. For this reason, when the video signal is displayed on the display, blue noise increases on the entire screen.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、カラーローリング現象の発生を確実に抑えることが可能な撮像装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of reliably suppressing the occurrence of a color rolling phenomenon.

上記目的を達成するために、第一の発明では、被写体の像光を電気信号に変換する固体撮像素子の出力信号から分離して得られる原色信号の積分値を算出し、この算出した原色信号の積分値に基づいて、蛍光灯照明下での撮像時に起こる被写体像の周期的な色変化の発生を検出する。そして、前記色変化の検出前の前記積分値と前記色変化の検出時の前記積分値との差分を、前記色変化の検出時の前記積分値に加算し、この加算後の積分値に基づいてホワイトバランスの調整を行うようにする。   In order to achieve the above object, in the first invention, an integral value of a primary color signal obtained by separating the image light of a subject from an output signal of a solid-state imaging device that converts it into an electrical signal is calculated, and the calculated primary color signal Based on the integrated value, the occurrence of a periodic color change of the subject image that occurs during imaging under fluorescent lamp illumination is detected. Then, a difference between the integral value before detection of the color change and the integral value at the time of detection of the color change is added to the integral value at the time of detection of the color change, and based on the integrated value after this addition Adjust the white balance.

この第一の発明において、前記色変化、即ちカラーローリング現象の発生を検出したときに、当該カラーローリング現象の発生前の積分値と発生したときの積分値との差分を、カラーローリング現象が発生したときの積分値に加算することで、カラーローリング現象の発生に起因する積分値の変化分を補間できるため、当該積分値のカラーローリング現象に起因する変化を小さく抑えることができる。これにより、原色信号の積分値に基づいてホワイトバランス調整を行う際のアンプゲインも大きく変化することがないため、カラーローリング現象の発生に起因して出力に乗る色ノイズを抑えることができる。   In the first aspect of the invention, when the color change, that is, the occurrence of the color rolling phenomenon is detected, the difference between the integrated value before the occurrence of the color rolling phenomenon and the integrated value at the time of occurrence of the color rolling phenomenon occurs. By adding to the integrated value at this time, the change in the integrated value due to the occurrence of the color rolling phenomenon can be interpolated, so that the change due to the color rolling phenomenon of the integrated value can be kept small. As a result, the amplifier gain at the time of performing white balance adjustment based on the integral value of the primary color signal does not change greatly, so that color noise on the output due to the occurrence of the color rolling phenomenon can be suppressed.

上記目的を達成するために、第二の発明では、被写体の像光を電気信号に変換する固体撮像素子の出力信号から分離して得られる原色信号の積分値を算出し、この算出した原色信号の積分値に基づいて、蛍光灯照明下での撮像時に起こる被写体像の周期的な色変化の発生を検出する。そして、前記色変化の検出時に所定の補間データを前記原色信号に加算し、この加算後の原色信号に基づいてホワイトバランスの調整を行うようにする。   In order to achieve the above object, in the second invention, an integral value of a primary color signal obtained by separating an image signal of a subject from an output signal of a solid-state imaging device that converts the image light into an electrical signal is calculated, and the calculated primary color signal Based on the integrated value, the occurrence of a periodic color change of the subject image that occurs during imaging under fluorescent lamp illumination is detected. Then, when the color change is detected, predetermined interpolation data is added to the primary color signal, and white balance is adjusted based on the added primary color signal.

この第二の発明において、カラーローリング現象の発生を検出したときに、所定の補間データをBの原色信号に加算し、この加算後の原色信号に基づいてホワイトバランス調整を行うことにより、カラーローリング現象の発生に起因する原色信号の変化分を補間できるため、色信号処理部にてカラーローリング現象自体を抑制することができる。   In the second invention, when the occurrence of the color rolling phenomenon is detected, predetermined interpolation data is added to the primary color signal of B, and white balance adjustment is performed based on the primary color signal after the addition, thereby performing color rolling. Since the change in the primary color signal due to the occurrence of the phenomenon can be interpolated, the color rolling phenomenon itself can be suppressed in the color signal processing unit.

本発明によれば、カラーローリング現象の発生時に、当該カラーローリング現象に起因してホワイトバランス調整でゲインが大きくなって色ノイズが増えるようなことを避けたり、あるいはカラーローリング現象の発生に起因する原色信号の変化分を補間し、色信号処理部にてカラーローリング現象自体を抑制したりすることで、カラーローリング現象の発生を確実に抑えることができるため、良好な画質を得ることができる。   According to the present invention, when the color rolling phenomenon occurs, it is avoided that the white balance adjustment increases the gain and the color noise increases due to the color rolling phenomenon, or the color rolling phenomenon occurs. By interpolating the change of the primary color signal and suppressing the color rolling phenomenon itself in the color signal processing unit, the occurrence of the color rolling phenomenon can be surely suppressed, so that a good image quality can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図1から明らかなように、本実施形態に係る撮像装置は、一例として、レンズ11、撮像デバイス12、アナログ信号処理部13、デジタル信号処理部14、システムコントローラ15およびタイミングジェネレータ(TG)16を有する構成となっている。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. As is clear from FIG. 1, the imaging apparatus according to the present embodiment includes, as an example, a lens 11, an imaging device 12, an analog signal processing unit 13, a digital signal processing unit 14, a system controller 15, and a timing generator (TG) 16. It is the composition which has.

レンズ11は、被写体からの像光を撮像デバイス12の撮像面に結像する。撮像デバイス12は、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどの固体撮像素子であり、撮像面上にカラーフィルタ(図示せず)が設けられており、タイミングジェネレータ15から供給される各種の駆動信号に基づいて動作し、レンズ11によって撮像面に結像された像光を画素単位で電気信号に変換して得られる1フレームの画像信号を例えばフィールド単位で出力する。   The lens 11 focuses image light from the subject on the imaging surface of the imaging device 12. The imaging device 12 is a solid-state imaging device such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor. A color filter (not shown) is provided on the imaging surface, and is based on various drive signals supplied from the timing generator 15. 1 frame image signal obtained by converting the image light imaged on the imaging surface by the lens 11 into an electrical signal in pixel units, for example, in field units.

アナログ信号処理部13は、CDS(Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング)回路やAGC(Automatic Gain Control;自動利得制御)回路を含み、撮像デバイス12から出力される画像信号に対して、CDS回路によって画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するとともに、AGC回路によって信号レベルを安定化(ゲイン調整)する処理等を行う。   The analog signal processing unit 13 includes a CDS (Correlated Double Sampling) circuit and an AGC (Automatic Gain Control) circuit, and performs an image signal output from the imaging device 12 by a CDS circuit. The fixed pattern noise included in the image signal is removed, and the AGC circuit stabilizes the signal level (gain adjustment).

デジタル信号処理部14は、A/D変換器21、Y(輝度)/C(色)分離回路22、輝度信号処理部23、色信号処理部24、D/A変換器25,26およびオプティカルディテクタ(OPD)27等を有する構成となっている。A/D変換器21は、アナログ信号処理部13の出力信号をデジタル信号に変換する。なお、A/D変換器21については、デジタル信号処理部14の前段に設ける構成を採ることも可能である。   The digital signal processing unit 14 includes an A / D converter 21, a Y (luminance) / C (color) separation circuit 22, a luminance signal processing unit 23, a color signal processing unit 24, D / A converters 25 and 26, and an optical detector. (OPD) 27 and the like. The A / D converter 21 converts the output signal of the analog signal processing unit 13 into a digital signal. Note that the A / D converter 21 may be configured to be provided before the digital signal processing unit 14.

Y/C分離回路22は、A/D変換器21でデジタル化された画像信号を輝度信号と色信号に分離する。輝度信号処理部23は、Y/C分離回路22から供給される輝度信号に対して自動露光制御として信号レベルを適正なレベルにするための信号処理を行う。輝度信号処理部23で信号処理された輝度信号は、D/A変換器25でアナログ信号に変換されて出力される。   The Y / C separation circuit 22 separates the image signal digitized by the A / D converter 21 into a luminance signal and a color signal. The luminance signal processing unit 23 performs signal processing for setting the signal level to an appropriate level as automatic exposure control for the luminance signal supplied from the Y / C separation circuit 22. The luminance signal subjected to the signal processing by the luminance signal processing unit 23 is converted into an analog signal by the D / A converter 25 and output.

色信号処理部22は、図2に示すように、原色分離マトリクス回路221、データ加算回路222、ホワイトバランス調整回路223を少なくとも有する構成となっている。原色分離マトリクス回路221は、Y/C分離回路22から供給される色信号をR(赤),G(緑),B(青)の原色信号に分離し、これらR,G,Bの原色信号をデータ加算回路222に供給する。データ加算回路222の機能については後述する。   As shown in FIG. 2, the color signal processing unit 22 has at least a primary color separation matrix circuit 221, a data addition circuit 222, and a white balance adjustment circuit 223. The primary color separation matrix circuit 221 separates the color signal supplied from the Y / C separation circuit 22 into R (red), G (green), and B (blue) primary color signals, and these R, G, and B primary color signals. Is supplied to the data addition circuit 222. The function of the data addition circuit 222 will be described later.

ホワイトバランス調整回路223は、R,G,Bの原色信号の各々を処理する3つのアンプによって構成されており、これら3つのアンプの各々に対して、後述するシステムコントローラ15から供給されるゲイン制御信号に応じてR,G,Bの原色信号の比率が等しくなるようにゲイン調整を行うことによってホワイトバランスをとる処理を行う。ホワイトバランスがとられたR,G,Bの原色信号は、D/A変換器26でアナログ信号に変換されて出力される。   The white balance adjustment circuit 223 includes three amplifiers that process each of the R, G, and B primary color signals, and gain control supplied from a system controller 15 described later to each of these three amplifiers. According to the signal, white balance processing is performed by adjusting the gain so that the ratios of the primary color signals of R, G, and B are equal. The white, balanced R, G, B primary color signals are converted into analog signals by the D / A converter 26 and output.

オプティカルディテクタ27は、積分器などによって構成されており、ホワイトバランス調整回路223でホワイトバランスがとられた後のR,G,Bの原色信号を、それぞれ垂直同期信号の周期ごとに、即ち各フィールドごとに積分することによって各フィールドにおける各原色信号の平均的な信号レベルを検出する。オプティカルディテクタ27の検出結果はシステムコントローラ15に与えられる。   The optical detector 27 is configured by an integrator or the like, and the R, G, B primary color signals after white balance is obtained by the white balance adjustment circuit 223 are respectively converted into vertical sync signal periods, that is, each field. The average signal level of each primary color signal in each field is detected by integrating every time. The detection result of the optical detector 27 is given to the system controller 15.

システムコントローラ15は、例えば、CPU、ROM、RAMを含むマイクロコンピュータによって構成されており、CPUがROMに格納されているプログラムに基づき、適宜RAMを使用して動作することによって各種の処理を実行する。各種の処理の一つとして、自動ホワイトバランス調整の処理が挙げられる。この自動ホワイトバランス調整において、システムコントローラ15は、オプティカルディテクタ27が検出したR,G,B原色信号の平均的な信号レベル(積分値)に基づいて、これら原色信号のレベルを均一にするための先述したゲイン制御信号を生成してホワイトバランス調整回路223に供給する。   The system controller 15 is constituted by, for example, a microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM, and the CPU executes various processes by appropriately operating the RAM based on a program stored in the ROM. . One of various processes is an automatic white balance adjustment process. In this automatic white balance adjustment, the system controller 15 is for making the levels of these primary color signals uniform based on the average signal level (integrated value) of the R, G, B primary color signals detected by the optical detector 27. The above-described gain control signal is generated and supplied to the white balance adjustment circuit 223.

システムコントローラ15で実行される各種の処理の他の一つとして、カラーローリング現象の検出処理が挙げられる。このカラーローリング現象の検出処理については後述する。タイミングジェネレータ16は、システムコントローラ15による制御の下に、撮像デバイス12の各種の駆動信号を始め、アナログ信号処理部13でのCDS処理に用いるサンプルホールドパルスや、A/D変換器21で用いるサンプリングパルスなどの各種のタイミング信号を生成して対応する回路部に供給する。   Another example of the various processes executed by the system controller 15 is a color rolling phenomenon detection process. The color rolling phenomenon detection process will be described later. Under the control of the system controller 15, the timing generator 16 starts various drive signals of the imaging device 12, sample hold pulses used for CDS processing in the analog signal processing unit 13, and sampling used in the A / D converter 21. Various timing signals such as pulses are generated and supplied to corresponding circuit units.

続いて、システムコントローラ15が実行するカラーローリング現象の検出処理について説明する。このカラーローリング現象は、先述したように、例えば、固体撮像素子のフィールド周波数(垂直同期信号の周波数)が59.94[Hz]のNTSC方式の場合、60[Hz]の電源周波数で動作する蛍光灯の照明下で被写体を撮像したときに長周期で色が変化する現象であり、PAL方式に準拠した固体撮像素子を用いて50[Hz]の電源周波数で動作する蛍光灯の照明下で被写体を撮像する場合にも同様に発生する。   Next, a color rolling phenomenon detection process executed by the system controller 15 will be described. As described above, for example, in the case of the NTSC system in which the field frequency of the solid-state imaging device (the frequency of the vertical synchronization signal) is 59.94 [Hz], this color rolling phenomenon is a fluorescence that operates at a power supply frequency of 60 [Hz]. This is a phenomenon in which the color changes in a long period when an object is imaged under illumination of a lamp, and the object is illuminated under the illumination of a fluorescent lamp operating at a power frequency of 50 [Hz] using a solid-state image sensor compliant with the PAL method. This also occurs in the case of imaging.

カラーローリング現象の検出に際しては、自動ホワイトバランス調整の場合と同様に、オプティカルディテクタ27が検出したR,G,B原色信号の平均的な信号レベル、即ち積分値を用いる。カラーローリング現象が生じているときは、図3に示すように、Bの積分値が極端に小さくなる。何故ならば、蛍光灯が電源周波数に合わせて発光/消灯を繰り返すが、青色が最初に消えるので黄色っぽい色が残る。この部分を固体撮像素子でサンプリングすると、カラーローリング現象が起きているときに、色の積分値でみると青の成分が小さくなるからである。   When detecting the color rolling phenomenon, the average signal level of the R, G, B primary color signals detected by the optical detector 27, that is, the integral value is used as in the case of automatic white balance adjustment. When the color rolling phenomenon occurs, the integral value of B becomes extremely small as shown in FIG. This is because the fluorescent lamp repeatedly emits light / extinguishes according to the power supply frequency, but the blue color disappears first, so a yellowish color remains. This is because, when this portion is sampled by the solid-state imaging device, the blue component becomes small in terms of the integral value of the color when the color rolling phenomenon occurs.

R,Gの積分値については、カラーローリング現象が生じても極端な変化は起きない。因みに、黄色い被写体を撮像しているときにもBの積分値が小さくなる可能性があるが、黄色い被写体を撮像しているときに、Bの積分値が小さくなる状態が周期的に現れることはなく、逆に黄色い被写体が周期的に画面全体に映し出されることもない。したがって、カラーローリング現象が生じているときと、黄色い被写体を撮像しているときを差別化することは容易であり、システムコントローラ15は、Bの積分値をモニターすることにより、カラーローリング現象を検出することができる。   Regarding the integrated values of R and G, no extreme change occurs even if the color rolling phenomenon occurs. Incidentally, there is a possibility that the integral value of B is small even when a yellow subject is imaged. However, when a yellow subject is imaged, a state in which the B integral value becomes small periodically appears. Conversely, a yellow subject is not periodically projected on the entire screen. Therefore, it is easy to differentiate when the color rolling phenomenon occurs and when the yellow subject is imaged, and the system controller 15 detects the color rolling phenomenon by monitoring the integral value of B. can do.

(実施例1)
図4は、実施例1に係るシステムコントローラ15の機能の一例を示す機能ブロック図である。
(Example 1)
FIG. 4 is a functional block diagram illustrating an example of functions of the system controller 15 according to the first embodiment.

図4から明らかなように、システムコントローラ15は、カラーローリング現象検出回路151、カラーローリング前積分値ホールド回路152、カラーローリング時積分値ホールド回路153、差分回路154およびゲイン制御信号生成回路155を有している。カラーローリング現象検出回路151は、Bの積分値を常時モニターし、Bの積分値が周期的に小さくなったときにカラーローリング現象が発生したことを検出する。カラーローリング前積分値ホールド回路152は、Bの積分値をフィールド周期で順次更新しながらホールドし、カラーローリング現象検出回路151がカラーローリング現象の発生を検出した時点で更新を停止することにより、カラーローリング現象が発生する前のBの積分値をホールドする。   As is apparent from FIG. 4, the system controller 15 includes a color rolling phenomenon detection circuit 151, an integrated value hold circuit 152 before color rolling, an integrated value hold circuit 153 during color rolling, a difference circuit 154, and a gain control signal generation circuit 155. doing. The color rolling phenomenon detection circuit 151 constantly monitors the integral value of B, and detects that the color rolling phenomenon has occurred when the integral value of B periodically decreases. The integration value hold circuit 152 before color rolling holds the integration value of B while sequentially updating it in the field period, and stops updating when the color rolling phenomenon detection circuit 151 detects the occurrence of the color rolling phenomenon. The integral value of B before the rolling phenomenon occurs is held.

カラーローリング時積分値ホールド回路153は、カラーローリング現象検出回路151がカラーローリング現象の発生を検出した時点のBの積分値をホールドする。差分回路154は、カラーローリング前積分値ホールド回路152のホールド値とカラーローリング時積分値ホールド回路153のホールド値との差分、即ちカラーローリング現象が発生する前のBの積分値とカラーローリング現象が発生したときのBの積分値との差分を算出する。この算出された差分は、ゲイン制御信号生成回路155の前段において、加算器156によってオプティカルディテクタ27から供給されるBの積分値に加算される。   The color rolling integration value hold circuit 153 holds the B integration value when the color rolling phenomenon detection circuit 151 detects the occurrence of the color rolling phenomenon. The difference circuit 154 determines the difference between the hold value of the integration value hold circuit 152 before color rolling and the hold value of the integration value hold circuit 153 during color rolling, that is, the integration value of B before the color rolling phenomenon occurs and the color rolling phenomenon. The difference from the integrated value of B when it occurs is calculated. The calculated difference is added to the integral value of B supplied from the optical detector 27 by the adder 156 in the previous stage of the gain control signal generation circuit 155.

このように、オプティカルディテクタ27から供給されるBの積分値に、差分回路154で算出した差分データを加算する補間処理を行うことにより、Bの積分値が極端に小さくなることはない。ゲイン制御信号生成回路155は、オプティカルディテクタ27から供給されるR,Gの各積分値と、オプティカルディテクタ27から供給されるBの積分値に差分回路154で算出した差分を加算して得られる積分値に基づいて、ホワイトバランス調整回路223のR,G,Bに対応した各アンプのゲインを調整するためのゲイン制御信号を生成する。   In this way, by performing the interpolation process for adding the difference data calculated by the difference circuit 154 to the B integration value supplied from the optical detector 27, the B integration value does not become extremely small. The gain control signal generation circuit 155 adds the difference calculated by the difference circuit 154 to the R and G integration values supplied from the optical detector 27 and the B integration value supplied from the optical detector 27. Based on the value, a gain control signal for adjusting the gain of each amplifier corresponding to R, G, B of the white balance adjustment circuit 223 is generated.

図5に、カラーローリング発生時のBの積分値(図中、実線で示す)と補間処理後のBの積分値(図中、点線で示す)の様子を示す。同図では、補間の一例として、Bの積分値が小さくなった次のフィールドから補間処理を開始する場合を示し、また補間処理後のBの積分値を点線で示している。図5から明らかなように、Bの積分値の変化は、補間処理を行う前の振幅としては約1/2、基準としているカラーローリング現象が起きていないレベルからの振れは約1/4に抑えることができる。   FIG. 5 shows the state of the integrated value of B (indicated by the solid line in the figure) and the integrated value of B after the interpolation processing (indicated by the dotted line in the figure) when color rolling occurs. In the figure, as an example of interpolation, a case where the interpolation process is started from the next field where the integral value of B becomes small is shown, and the B integral value after the interpolation process is indicated by a dotted line. As is apparent from FIG. 5, the change in the integral value of B is about ½ as the amplitude before interpolation processing, and the shake from the level where the color rolling phenomenon as a reference does not occur is about ¼. Can be suppressed.

なお、カラーローリング現象が起きるタイミングを完全に捉えることができれば、1フィールドの遅れを出すことなく、補間処理を行ってBの積分値の低下を抑えることが可能である。   Note that if the timing at which the color rolling phenomenon occurs can be completely grasped, it is possible to suppress a decrease in the integrated value of B by performing an interpolation process without causing a delay of one field.

このようにして、オプティカルディテクタ27が検出したBの積分値に基づいて、カラーローリング現象の発生を検出し、当該カラーローリング現象の発生に起因するBの積分値の変化を抑えた後、ゲイン制御信号生成回路155で生成したゲイン制御信号に基づいて通常のホワイトバランスの調整を行う。すなわち、R,G,Bの原色信号の比が1:1:1となるように、ホワイトバランス調整回路223の各アンプのゲイン調整を行う。上記補間処理によってBの積分値の変化が小さく抑えられているので、Bのアンプのゲインも大きく変化することがなく、結果として、カラーローリング現象の発生に起因して出力に乗る色ノイズを抑えることができる。   In this way, the occurrence of the color rolling phenomenon is detected based on the B integral value detected by the optical detector 27, and the gain control is performed after suppressing the change in the B integral value caused by the occurrence of the color rolling phenomenon. Based on the gain control signal generated by the signal generation circuit 155, normal white balance adjustment is performed. That is, the gain of each amplifier of the white balance adjustment circuit 223 is adjusted so that the ratio of R, G, B primary color signals is 1: 1: 1. Since the change in the integral value of B is suppressed to be small by the interpolation processing, the gain of the amplifier of B does not change greatly, and as a result, the color noise on the output due to the occurrence of the color rolling phenomenon is suppressed. be able to.

(実施例2)
実施例1では、オプティカルディテクタ27が検出したBの積分値で補間処理を行うようにしていたが、実施例2では、カラーローリング現象自体を抑制する制御を行うようにする。すなわち、カラーローリング現象自体を抑制するために、色信号処理部22においてカラーローリング現象をキャンセルするためのデータを原色信号に加算する処理を行うようにする。この処理も、システムコントローラ15の制御の下に実行される。
(Example 2)
In the first embodiment, the interpolation process is performed using the integral value of B detected by the optical detector 27. However, in the second embodiment, control for suppressing the color rolling phenomenon itself is performed. That is, in order to suppress the color rolling phenomenon itself, the color signal processing unit 22 performs a process of adding data for canceling the color rolling phenomenon to the primary color signal. This process is also executed under the control of the system controller 15.

システムコントローラ15において、カラーローリング現象の発生の検出を、オプティカルディテクタ27が検出したBの積分値に基づいてフィールドごとに行う点は実施例1の場合と同じである。カラーローリング現象の発生を検出すると、システムコントローラ15は、カラーローリング現象が発生したときの例えばBの原色信号に合った補間データを水平同期信号の周期ごとに色信号処理部22のデータ加算回路222に供給し、当該補間データをBの原色信号に加算するようにする。   The system controller 15 is the same as in the first embodiment in that the occurrence of the color rolling phenomenon is detected for each field based on the integral value of B detected by the optical detector 27. When the occurrence of the color rolling phenomenon is detected, the system controller 15 converts the interpolation data suitable for the primary color signal of B, for example, when the color rolling phenomenon has occurred into the data addition circuit 222 of the color signal processing unit 22 for each period of the horizontal synchronization signal. The interpolation data is added to the B primary color signal.

ここで、カラーローリング現象が発生したときのBの原色信号に合った補間データとは、例えば、青の成分が80[h]あれば、R,G,Bのバランスがとれているときにカラーローリング現象が起きて青の成分が20[h]しかないときに、不足分の60[h]のデータである。この不足分が補間データ60[h]をカラーローリング現象が起きたときの青の成分20[h]に加算することにより、青の成分が80[h]に補正されるため、カラーローリング現象自体を抑制することができる。   Here, the interpolation data that matches the primary color signal of B when the color rolling phenomenon occurs is, for example, that if the blue component is 80 [h], the color is balanced when R, G, and B are balanced. When the rolling phenomenon occurs and the blue component is only 20 [h], the deficiency is 60 [h]. This deficiency adds the interpolation data 60 [h] to the blue component 20 [h] when the color rolling phenomenon occurs, so that the blue component is corrected to 80 [h], so the color rolling phenomenon itself Can be suppressed.

このように、実施例2では、カラーローリング現象が発生したときの例えばBの原色信号に合った補間データを水平同期信号の周期ごとにBの原色信号に加算し、この加算後のBの原色信号を含む各原色信号に基づいて自動ホワイトバランス調整を行うことにより、カラーローリング現象の発生に起因するBの原色信号の変化分を補間できるため、色信号処理部22にてカラーローリング現象自体を抑制することができる。   Thus, in the second embodiment, for example, interpolation data suitable for the B primary color signal when the color rolling phenomenon occurs is added to the B primary color signal for each period of the horizontal synchronization signal, and the B primary color after this addition is added. By performing automatic white balance adjustment based on each primary color signal including the signal, it is possible to interpolate a change in the primary color signal of B due to the occurrence of the color rolling phenomenon, so that the color signal processing unit 22 performs the color rolling phenomenon itself. Can be suppressed.

上述したように、本発明の一実施形態に係る撮像装置において、カラーローリング現象の発生時に、当該カラーローリング現象に起因して自動ホワイトバランス調整でゲインが大きくなって色ノイズが増えるようなことを避けたり(実施例1)、あるいはカラーローリング現象の発生に起因する原色信号の変化分を補間し、色信号処理部22にてカラーローリング現象自体を抑制したり(実施例2)することで、カラーローリング現象の発生を確実に抑えることができるため、良好な画質を得ることができる。また、周期的な画像変化が起きにくくなるため、撮像装置の後段で画像圧縮を行ってデータ転送等を行う用途が合った場合に圧縮率を高めることができる。さらに、カラーローリング現象の検出、抑制を行うための特殊なハードウェアや、外付け回路などを必要としないため、低コストにて所期の目的を達成することができる。   As described above, in the imaging apparatus according to an embodiment of the present invention, when the color rolling phenomenon occurs, the automatic white balance adjustment causes gain to increase and color noise increase due to the color rolling phenomenon. By avoiding (Embodiment 1) or interpolating the change of the primary color signal caused by the occurrence of the color rolling phenomenon, the color signal processing unit 22 suppresses the color rolling phenomenon itself (Embodiment 2). Since the occurrence of the color rolling phenomenon can be reliably suppressed, good image quality can be obtained. In addition, since it is difficult for periodic image changes to occur, the compression rate can be increased when the purpose of performing image compression and data transfer or the like in the subsequent stage of the imaging apparatus is suitable. In addition, special hardware for detecting and suppressing the color rolling phenomenon and an external circuit are not required, so that the intended purpose can be achieved at low cost.

なお、実施例1の制御と実施例2の制御を併用し、カラーローリング現象が発生する前のBの積分値とカラーローリング現象が発生したときのBの積分値との差分データを用いて補間処理を行った後に、自動ホワイトバランス調整でさらにカラーローリング現象を抑制する処理を行うようにすることも可能である。   The control of the first embodiment and the control of the second embodiment are used together, and interpolation is performed using difference data between the B integration value before the color rolling phenomenon occurs and the B integration value when the color rolling phenomenon occurs. After the processing, it is possible to perform processing for further suppressing the color rolling phenomenon by automatic white balance adjustment.

本発明による撮像装置は、監視カメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、パーソナルコンピュータのカメラ、携帯電話のカメラなどのカメラモジュールとして用いることができる。   The imaging apparatus according to the present invention can be used as a camera module for a surveillance camera, a video camera, a digital still camera, a personal computer camera, a mobile phone camera, and the like.

本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. 色信号処理部の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of a color signal processing part. カラーローリング発生時のBの積分値の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the integral value of B at the time of color rolling generation | occurrence | production. システムコントローラの機能の一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows an example of the function of a system controller. カラーローリング発生時のBの積分値(図中、実線で示す)と補間処理後のBの積分値(図中、点線で示す)の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the integration value (indicated by a solid line) of B when color rolling occurs and the integrated value of B after interpolation processing (indicated by a dotted line in the drawing). 従来技術の課題の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the subject of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

11…レンズ、12…撮像デバイス、13…アナログ信号処理部、14…デジタル信号処理部、15…システムコントローラ、16…タイミングジェネレータ(TG)、21…A/D変換器、22…Y/C分離回路、23…輝度信号処理部、24…色信号処理部、25,26…D/A変換器、27…オプティカルディテクタ(OPD)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Lens, 12 ... Imaging device, 13 ... Analog signal processing part, 14 ... Digital signal processing part, 15 ... System controller, 16 ... Timing generator (TG), 21 ... A / D converter, 22 ... Y / C separation Circuit, 23 ... Luminance signal processing unit, 24 ... Color signal processing unit, 25, 26 ... D / A converter, 27 ... Optical detector (OPD)

Claims (8)

被写体の像光を電気信号に変換する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の出力信号から分離して得られる原色信号の積分値を算出する演算手段と、
前記演算手段で算出された前記原色信号の積分値に基づいて、蛍光灯照明下での撮像時に起こる被写体像の周期的な色変化の発生を検出する検出手段と、
前記検出手段による前記色変化の検出前の前記積分値と前記検出手段による前記色変化の検出時の前記積分値との差分を、前記検出手段による前記色変化の検出時の前記積分値に加算する加算手段と、
前記加算手段で前記差分が加算された後の積分値に基づいてホワイトバランスの調整を行うホワイトバランス調整手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
A solid-state image sensor that converts image light of a subject into an electrical signal;
A computing means for calculating an integral value of the primary color signal obtained by separating from the output signal of the solid-state imaging device;
Detection means for detecting the occurrence of a periodic color change in the subject image that occurs during imaging under fluorescent lamp illumination based on the integral value of the primary color signal calculated by the arithmetic means;
The difference between the integral value before the color change is detected by the detection means and the integral value when the color change is detected by the detection means is added to the integral value when the color change is detected by the detection means. Adding means for
An image pickup apparatus comprising: white balance adjusting means for adjusting white balance based on an integrated value after the difference is added by the adding means.
前記演算手段は、前記原色信号のうちの青成分の積分値を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the calculation unit calculates an integrated value of a blue component of the primary color signal.
被写体の像光を電気信号に変換する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の出力信号から分離して得られる原色信号の積分値を算出する演算手段と、
前記演算手段で算出された前記原色信号の積分値に基づいて、蛍光灯照明下での撮像時に起こる被写体像の周期的な色変化の発生を検出する検出手段と、
前記検出手段による前記色変化の検出時に所定の補間データを前記原色信号に加算する加算手段と、
前記加算手段で前記補間データが加算された後の原色信号に基づいてホワイトバランスの調整を行うホワイトバランス調整手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
A solid-state image sensor that converts image light of a subject into an electrical signal;
A computing means for calculating an integral value of the primary color signal obtained by separating from the output signal of the solid-state imaging device;
Detection means for detecting the occurrence of a periodic color change in the subject image that occurs during imaging under fluorescent lamp illumination based on the integral value of the primary color signal calculated by the arithmetic means;
Adding means for adding predetermined interpolation data to the primary color signal when the color change is detected by the detecting means;
An image pickup apparatus comprising: white balance adjustment means for adjusting white balance based on a primary color signal after the interpolation data is added by the addition means.
前記演算手段は、前記原色信号のうちの青成分の積分値を算出する
ことを特徴とする請求項3記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 3, wherein the calculation unit calculates an integrated value of a blue component of the primary color signal.
被写体の像光を電気信号に変換する固体撮像素子の出力信号から分離して得られる原色信号の積分値を算出する演算ステップと、
前記演算ステップで算出した前記原色信号の積分値に基づいて、蛍光灯照明下での撮像時に起こる被写体像の周期的な色変化の発生を検出する検出ステップと、
前記検出ステップでの前記色変化の検出前の前記積分値と前記検出ステップでの前記色変化の検出時の前記積分値との差分を、前記検出ステップでの前記色変化の検出時の前記積分値に加算する加算ステップと、
前記加算ステップで前記差分を加算した後の積分値に基づいてホワイトバランスの調整を行うホワイトバランス調整ステップと
を有することを特徴とする撮像方法。
A calculation step for calculating an integral value of a primary color signal obtained by separating from an output signal of a solid-state imaging device that converts image light of a subject into an electrical signal;
A detection step of detecting the occurrence of a periodic color change of a subject image that occurs during imaging under fluorescent lighting based on the integral value of the primary color signal calculated in the calculation step;
The difference between the integral value before detection of the color change in the detection step and the integral value at the time of detection of the color change in the detection step is the integral at the time of detection of the color change in the detection step. An addition step to add to the value;
A white balance adjustment step of adjusting a white balance based on an integral value after adding the difference in the addition step.
前記演算ステップでは、前記原色信号のうちの青成分の積分値を算出する
ことを特徴とする請求項5記載の撮像方法。
The imaging method according to claim 5, wherein in the calculation step, an integrated value of a blue component of the primary color signal is calculated.
被写体の像光を電気信号に変換する固体撮像素子の出力信号から分離して得られる原色信号の積分値を算出する演算ステップと、
前記演算ステップで算出した前記原色信号の積分値に基づいて、蛍光灯照明下での撮像時に起こる被写体像の周期的な色変化の発生を検出する検出ステップと、
前記検出ステップでの前記色変化の検出時に所定の補間データを前記原色信号に加算する加算ステップと、
前記加算ステップで前記補間データを加算した後の原色信号に基づいてホワイトバランスの調整を行うホワイトバランス調整ステップと
を有することを特徴とする撮像方法。
A calculation step for calculating an integral value of a primary color signal obtained by separating from an output signal of a solid-state imaging device that converts image light of a subject into an electrical signal;
A detection step of detecting the occurrence of a periodic color change of a subject image that occurs during imaging under fluorescent lighting based on the integral value of the primary color signal calculated in the calculation step;
An adding step of adding predetermined interpolation data to the primary color signal when detecting the color change in the detecting step;
A white balance adjustment step for adjusting a white balance based on a primary color signal after the interpolation data is added in the addition step.
前記演算ステップでは、前記原色信号のうちの青成分の積分値を算出する
ことを特徴とする請求項7記載の撮像方法。
The imaging method according to claim 7, wherein in the calculation step, an integrated value of a blue component of the primary color signal is calculated.
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