JP2007036353A - Image pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被写体光をデジタルの画像データに変換して記録媒体に記録する撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus that converts subject light into digital image data and records it on a recording medium.
CCDイメージセンサなどの固体撮像素子で撮像した被写体光をデジタルの画像データに変換し、内蔵メモリやメモリカードなどの記録媒体に記録するデジタルカメラが普及している。固体撮像素子からの出力される撮像信号は、相関二重サンプリング処理および増幅処理が行われるとともにA/D変換処理が行われ、デジタル化される。 Digital cameras that convert subject light captured by a solid-state imaging device such as a CCD image sensor into digital image data and record it on a recording medium such as a built-in memory or a memory card have become widespread. The imaging signal output from the solid-state imaging device is subjected to correlated double sampling processing and amplification processing and A / D conversion processing, and is digitized.
しかし、このデジタル化された撮像信号(RAWデータ)は、固体撮像素子の電圧変換処理、相関二重サンプリング処理、増幅処理、およびA/D変換処理の各処理特性を受け、受光量に対する線形性(リニアリティ)が損なわれている。よって、このRAWデータに対してデジタル信号処理を施すと、色ずれなどにより画質劣化が生じる。 However, this digitized imaging signal (RAW data) receives the processing characteristics of the voltage conversion processing, correlated double sampling processing, amplification processing, and A / D conversion processing of the solid-state imaging device, and is linear with respect to the amount of received light. (Linearity) is impaired. Therefore, when digital signal processing is performed on this RAW data, image quality degradation occurs due to color misregistration and the like.
特許文献1には、上記A/D変換処理の線形性を向上させる方法が開示されている。
しかしながら、上記特許文献1の方法を上記デジタルカメラに適用しても、固体撮像素子の電圧変換処理、相関二重サンプリング処理、増幅処理などに起因する線形性劣化を補正することはできず、デジタル信号処理後の画質に劣化が生じることには変わりない。
However, even if the method of
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、RAWデータ(デジタルデータ)の受光量に対する線形性劣化を完全に補正し、画質劣化を防止することができる撮像装置を提供することを目的とする。 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 completely correcting linearity deterioration with respect to the amount of received light of RAW data (digital data) and preventing image quality deterioration. And
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、2次元配列された複数の光電変換素子で発生した信号電荷を出力アンプによって撮像信号に変換して出力する撮像手段と、この撮像手段から出力された撮像信号に所定の処理を施し、デジタルデータに変換するデジタルデータ変換手段と、前記撮像手段の受光量を、遮光状態を含むように複数段階に変化させる受光量制御手段と、前記受光量制御手段によって設定された各受光量において生成された前記デジタルデータに含まれる所定の画素データと、前記遮光状態と所定の露光状態とにおける前記画素データの差に基づいて決定した理想直線との差分量を求め、この差分量と前記画素データとを関係付けた線形性補正用データを算出する補正データ算出手段と、前記線形性補正用データに基づいて前記デジタルデータを補正する補正処理手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image pickup apparatus of the present invention converts an image charge generated by a plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements into an image pickup signal by an output amplifier and outputs the image pickup signal from the image pickup means. Digital data conversion means for performing predetermined processing on the output imaging signal and converting it into digital data, received light amount control means for changing the received light amount of the imaging means in a plurality of stages so as to include a light shielding state, and the received light A predetermined pixel data included in the digital data generated at each received light amount set by the amount control means, and an ideal straight line determined based on a difference between the pixel data in the light shielding state and a predetermined exposure state. A correction data calculating means for calculating a linearity correction data by obtaining a differential quantity and relating the differential quantity and the pixel data; and the linearity correction data Zui and is characterized in that a correcting means for correcting the digital data.
なお、前記補正データ算出手段は、前記受光量制御手段によって設定されない受光量に対する前記画素データを、線形補間によって算出することが好ましい。 The correction data calculation means preferably calculates the pixel data for the received light amount not set by the received light amount control means by linear interpolation.
また、前記デジタルデータに対してガンマ補正を含むデジタル信号処理を施すデジタル信号処理手段を備え、前記補正データ算出手段によって算出された前記線形性補正用データと、前記ガンマ補正に用いられるガンマ補正用データとを統合したことが好ましい。 The digital data processing means for performing digital signal processing including gamma correction on the digital data, the linearity correction data calculated by the correction data calculation means, and the gamma correction used for the gamma correction. It is preferable to integrate the data.
また、前記撮像手段は、前記出力アンプを複数備えたCCDイメージセンサであって、前記補正データ算出手段は、前記出力アンプごとに前記線形性補正用データを算出し、前記補正処理手段は、前記各出力アンプに対応する前記デジタルデータを、前記出力アンプごとに算出された前記線形性補正用データを用いて補正することが好ましい。 The imaging unit is a CCD image sensor including a plurality of the output amplifiers, the correction data calculating unit calculates the linearity correction data for each output amplifier, and the correction processing unit It is preferable that the digital data corresponding to each output amplifier is corrected using the linearity correction data calculated for each output amplifier.
また、前記撮像手段には、水平転送路ごとに複数の出力アンプが設けられており、前記補正データ算出手段による前記線形性補正用データの算出時には、前記水平転送路は、同一の光電変換素子から前記水平転送路を介して転送された信号電荷を時系列に前記各出力アンプに振り分けることが好ましい。 Further, the imaging means is provided with a plurality of output amplifiers for each horizontal transfer path, and when the linearity correction data is calculated by the correction data calculation means, the horizontal transfer path is the same photoelectric conversion element. It is preferable to distribute the signal charges transferred through the horizontal transfer path to the output amplifiers in time series.
また、前記撮像手段には、前記出力アンプが接続された複数の水平転送路と、同一の光電変換素子からの信号電荷を、前記各水平転送路に振り分ける振り分け手段とが設けられており、記補正データ算出手段による前記線形性補正用データの算出時には、前記振り分け手段は、同一の光電変換素子から出力された信号電荷を時系列に前記各水平転送路に振り分けることが好ましい。 Further, the imaging means is provided with a plurality of horizontal transfer paths to which the output amplifier is connected, and a distribution means for distributing signal charges from the same photoelectric conversion element to the horizontal transfer paths. When the linearity correction data is calculated by the correction data calculation means, it is preferable that the distribution means distributes the signal charges output from the same photoelectric conversion element to the horizontal transfer paths in time series.
また、入射光を複数の色に分光するプリズムを備えるとともに、分光された色ごとに前記撮像手段が設けられており、前記補正データ算出手段は、前記色ごとに前記線形性補正用データを算出し、前記補正処理手段は、前記各色に対応する前記デジタルデータを、前記色ごとに算出された前記線形性補正用データを用いて補正することが好ましい。 In addition, a prism that splits incident light into a plurality of colors is provided, and the imaging unit is provided for each of the dispersed colors, and the correction data calculation unit calculates the linearity correction data for each color. The correction processing means preferably corrects the digital data corresponding to each color using the linearity correction data calculated for each color.
また、前記デジタルデータを前記線形性補正用データとともに記録する記録手段を備えたことが好ましい。 It is preferable that the recording apparatus further includes a recording unit that records the digital data together with the linearity correction data.
本発明の撮像装置は、撮像手段の受光量を、遮光状態を含むように複数段階に変化させるとともに、理想直線を決定し、受光量の各段階ごとに取得されたデジタルデータに含まれる所定の画素データと、理想直線との差分量を求め、画素データと差分量との関係を対応させた線形性補正用データを算出し、この線形性補正用データに基づいてデジタルデータを補正するので、デジタルデータの受光量に対する線形性劣化を完全に補正し、画質劣化を防止することができる The image pickup apparatus of the present invention changes the light reception amount of the image pickup means in a plurality of stages so as to include a light shielding state, determines an ideal straight line, and determines a predetermined amount included in the digital data acquired for each step of the light reception amount. Since the difference amount between the pixel data and the ideal straight line is obtained, the linearity correction data corresponding to the relationship between the pixel data and the difference amount is calculated, and the digital data is corrected based on the linearity correction data. Fully corrects the linearity deterioration with respect to the received light amount of digital data, and can prevent image quality deterioration.
また、設定外の受光量に対する画素データを、線形補間によって算出することにより、実際に変化させる受光量の段階数を減らすことができる。 Further, by calculating the pixel data for the received light amount outside the setting by linear interpolation, the number of steps of the received light amount actually changed can be reduced.
また、線形性補正用データとガンマ補正用データとを統合することにより、これらを記憶させる記憶媒体のコストを削減することができ、さらに、補正処理に要される時間を短縮することができる。 Further, by integrating the linearity correction data and the gamma correction data, the cost of the storage medium for storing them can be reduced, and the time required for the correction process can be reduced.
また、撮像手段が、出力アンプを複数備えたCCDイメージセンサである場合、出力アンプごとに線形性補正用データを算出し、各出力アンプに対応するデジタルデータを出力アンプごとに算出された線形性補正用データを用いて補正することにより、個々の出力アンプの特性差による画質劣化が防止され、合成画像の画質が向上する。 When the imaging means is a CCD image sensor having a plurality of output amplifiers, the linearity correction data is calculated for each output amplifier, and the digital data corresponding to each output amplifier is calculated for each output amplifier. By correcting using the correction data, image quality deterioration due to the characteristic difference of each output amplifier is prevented, and the image quality of the composite image is improved.
また、入射光を複数の色に分光するプリズムを備えるとともに、分光された色ごとに撮像手段が設けられた多板CCD構成の場合、色ごとに線形性補正用データを算出し、各色に対応するデジタルデータを、色ごとに算出された線形性補正用データを用いて補正することにより、個々の撮像手段の特性差による画質劣化が防止され、合成画像の色ずれが低減する。 In addition, in the case of a multi-plate CCD configuration that includes a prism that splits incident light into a plurality of colors and that has an imaging means for each of the dispersed colors, linearity correction data is calculated for each color and corresponds to each color By correcting the digital data to be used using the linearity correction data calculated for each color, image quality deterioration due to the characteristic difference between the individual image pickup means is prevented, and the color shift of the composite image is reduced.
デジタルカメラ10の構成を示す図1において、操作部11は、電源スイッチ11a、シャッタボタン11b、モード切替ダイヤル11cなどを含む。CPU12は、操作部11から入力される操作信号に基づき、バス線13を介して各部の動作制御を行う。EEPROM14は、周知のガンマ補正用ルックアップテーブル(LUT)14a、後述する線形性補正用の補正データ算出プログラム14b、線形性補正用LUT14cなどを格納している。RAM15は、各種制御時に用いられる作業用メモリである。
In FIG. 1 showing the configuration of the digital camera 10, the
CCDイメージセンサ(撮像手段)16の被写体側には、メカシャッタ17、撮影レンズ18、および絞り19が設けられており、モータ20,21,22がそれぞれに接続されている。モータ20〜22は、モータドライバ23から送信される駆動信号により、それぞれ独立して動作制御される。
On the subject side of the CCD image sensor (imaging means) 16, a
CCDイメージセンサ16は、メカシャッタ17、撮影レンズ18、および絞り19を透過した被写体光を、2次元配列された複数の光電変換素子によって光電変換(撮像)する。CCDイメージセンサ16には、CCDドライバ24が接続されており、CCDドライバ24には、CPU12によって制御されるタイミングジェネレータ(TG)25が接続されている。
The
CCDイメージセンサ16は、CCDドライバ24から供給されるシャッタ速度制御用の制御信号によって電子シャッタ速度(信号電荷蓄積時間)が制御されるとともに、CCDドライバ24から供給される信号電荷転送用の制御信号に基づいて垂直・水平転送を行い、出力アンプによって信号電荷を電圧信号に変換し、信号電荷の電荷量に応じた撮像信号をシリアルに外部出力する。なお、メカシャッタ17およびCPU12によって制御される電子シャッタが受光量制御手段として機能する。
In the
なお、フォトダイオードが2次元配列されたCCDイメージセンサ16の受光部にはRGBカラーフィルタが設けられており、RGBカラーフィルタの色配列はベイヤー配列となっている。また、CCDイメージセンサ16は、静止画撮影モード時には、静止画読み出し方式(例えばフレーム読み出し)で撮像信号の出力を行い、動画撮影モード時には、動画読み出し方式(例えばフィールド読み出し)で撮像信号の出力を行う。各読み出し方式における駆動周波数は、TG25からCCDドライバ24に供給されるクロックパルスの周波数によって決定される。
Note that an RGB color filter is provided in the light receiving portion of the
CCDイメージセンサ16から出力された撮像信号は、相関二重サンプリング回路(CDS)26、オートゲインコントロール・アンプ(AGC)27、およびA/D変換器28からなるアナログ信号処理部(デジタルデータ変換手段)29を介してデジタル化される。
An imaging signal output from the
CDS26は、CCDイメージセンサ16のアンプ雑音とリセット雑音とを除去する。AGC27は、プログラマブルにゲインを変更できる増幅器であって、CPU12によってゲイン量(すなわちISO感度)が設定される。A/D変換器28は、CDS26およびAGC27によって雑音除去とゲイン調整とが施された撮像信号をデジタル化し、RAWデータ(デジタルデータ)とする。A/D変換器28から出力されたRAWデータは、画像メモリ30に一時的に格納される。
The
デジタル信号処理回路31は、画像メモリ30に格納されたRAWデータに対して、信号補間、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、輝度・色差変換などの画像処理を施し、画像データを生成する。LCDドライバ32は、この画像データをスルー画像として液晶表示器(LCD)33に表示させる。なお、ガンマ補正は、EEPROM14内のガンマ補正用LUT14aに基づいて行われる。ガンマ補正は、階調変換の一種であり、表示系との整合性を図るために行われる。
The digital
圧縮伸張処理回路34は、シャッタボタン11bが押下された際に、画像メモリ30内の画像データに対して、所定の圧縮形式(例えばJPEG形式)で圧縮処理を施す。メディアコントローラ35は、圧縮伸張処理回路34によって圧縮された画像データをメモリカード36に記録する。また、メディアコントローラ35は、再生モード時には、メモリカード36から画像データを読み出す。圧縮伸張処理回路34は、メディアコントローラ35が読み出した画像データに対して伸張処理を施し、伸張された画像データを、LCDドライバ32を介してLCD33に再生表示させる。
The compression /
デジタルカメラ10は、RAWデータを構成する画素データ(QL値)を、CCDイメージセンサ16の各受光素子の受光量に正確に比例させるための補正データを作成する「補正データ作成モード」を備えている。補正データ作成モード下において、CPU12は、補正データ算出プログラム14bに基づいて各部の動作制御を行う。CPU12は、メカシャッタ17およびCCDイメージセンサ16の電子シャッタを制御することによって受光量を変化させ、複数の受光量に対するQL値を所定の画素から取得する。そして、その他の受光量に対するQL値を線形補間によって求め、各QL値と理想直線との差分量を算出し、QL値と差分量との関係を対応させた線形性補正用LUT14cをEEPROM14内に作成する。
The digital camera 10 has a “correction data creation mode” for creating correction data for making pixel data (QL value) constituting RAW data accurately proportional to the amount of light received by each light receiving element of the
線形性補正用LUT14cは、変換前のQL値と、このQL値から上記差分量を差し引いた変換後のQL値とを対応付けた変換テーブルである。なお、線形性補正用LUT14cは、デジタルカメラ10の駆動モードごと作成される。駆動モードは、図2に示すように、ISO感度、CCDイメージセンサ16の駆動周波数、絞り値、CCDイメージセンサ16の読み出し方式の各設定値の組み合わせによって定義される。
The linearity correction LUT 14c is a conversion table in which a QL value before conversion and a QL value after conversion obtained by subtracting the difference amount from the QL value are associated with each other. The linearity correction LUT 14c is created for each drive mode of the digital camera 10. As shown in FIG. 2, the drive mode is defined by a combination of ISO sensitivity, drive frequency of the
線形性補正処理回路37は、静止画撮影時または動画撮影時において、駆動モードに応じた線形性補正用LUT14cに基づいてRAWデータのQL値を変換することにより線形性補正処理を施し、補正後のRAWデータをデジタル信号処理回路31に入力する。
The linearity
次に、線形性補正用LUT14cを作成するために必要な上記差分量の算出方法を、図3を用いて簡単に説明する。同図は、横軸に沿って受光量、縦軸に沿ってQL値を示すグラフであり、A0〜A3は、異なる4つの受光量S0〜S3に対するQL値の実測値である。S0は、メカシャッタ17を閉じた遮光状態、S3は、CCDイメージセンサ16の受光量が飽和した飽和状態(信号電荷の飽和蓄積状態)に対応する。S1〜S3は、メカシャッタ17を開放した状態で、CCDイメージセンサ16の電子シャッタ速度(電荷蓄積時間)を変化させることにより設定した受光量である。
Next, a method of calculating the difference amount necessary for creating the linearity correction LUT 14c will be briefly described with reference to FIG. The graph is a graph showing the amount of received light along the horizontal axis and the QL value along the vertical axis, and A0 to A3 are measured values of the QL values for four different received light amounts S0 to S3. S0 corresponds to a light shielding state in which the
理想直線Lは、座標(S3,B3)と原点(S0,0)とを結ぶ直線であり、B3=A3−A0と定義されている。すなわち、B3は、飽和状態のQL値から遮光状態の暗電流成分を減算した値である。S1,S2における理想直線L上のQL値、B1,B2は、比例計算により次式のように表される。
B1=(A3−A0)・(S1−S0)/(S3−S0)
B2=(A3−A0)・(S2−S0)/(S3−S0)
The ideal straight line L is a straight line connecting the coordinates (S3, B3) and the origin (S0, 0), and is defined as B3 = A3-A0. That is, B3 is a value obtained by subtracting the dark current component in the light shielding state from the QL value in the saturated state. The QL values B1 and B2 on the ideal straight line L in S1 and S2 are expressed as follows by proportional calculation.
B1 = (A3-A0). (S1-S0) / (S3-S0)
B2 = (A3-A0). (S2-S0) / (S3-S0)
従って、A1,A2からB1,B2をそれぞれ減算することにより、実測されたQL値に対する上記差分量が求まる。その他のQL値に対する差分量は、A0〜A1間、A1〜A2間、A2〜A3間のQL値をそれぞれ線形補間によって算出し、算出した各QL値と理想直線Lとの差を、上記と同様な計算によって算出することにより求まる。なお、QL値の実測数、および補正補間による算出数は、適宜に設定してよい。 Accordingly, by subtracting B1 and B2 from A1 and A2, respectively, the difference amount with respect to the actually measured QL value is obtained. The difference amount with respect to other QL values is calculated by calculating the QL values between A0 to A1, between A1 and A2, and between A2 and A3 by linear interpolation, and the difference between each calculated QL value and the ideal straight line L is as above. It is obtained by calculating by the same calculation. Note that the actual number of QL values and the number calculated by correction interpolation may be set as appropriate.
上記のように構成されたデジタルカメラ10の線形性補正動作を図4のフローチャートに基づいて説明する。電源スイッチ11aが操作されて電源が投入され(ステップS100)、この後、モード切替ダイヤル11cが操作されて補正データ作成モードが設定されると(ステップS101のYes)、補正データ算出プログラム14bが起動するとともに、パラメータMが「M=1」と設定され(ステップS102)、CPU12の制御により、図2に示す駆動モード(M=1)が設定される(ステップS103)。
The linearity correction operation of the digital camera 10 configured as described above will be described based on the flowchart of FIG. When the power switch 11a is operated to turn on the power (step S100), and then the
まず、メカシャッタ17を閉じた遮光状態において撮像が行われ、アナログ信号処理部29から出力されたRAWデータから所定の画素データ(QL値)が取得される(ステップS104)。次いで、メカシャッタ17を開放した状態において、信号電荷の飽和状態を含む複数の露光条件で順次に撮像が行われ、各露光条件において同様にQL値が取得される(ステップS105)。この露光条件は、CCDイメージセンサ16の電子シャッタ速度を複数段階に変化させることによって設定される。
First, imaging is performed in a light-shielded state with the
次に、ステップS104,S105で取得されたQL値に基づいて、その他のQL値が前述の線形補間によって算出される(ステップS106)。この後、ステップS105において求められた遮光状態のQL値、およびステップS105において求められた飽和状態のQL値に基づいて、図3に示すような理想直線Lが設定され、この理想直線Lと各QL値との差分量が算出される(ステップS107)。そして、この差分量を元に、線形性補正用LUT14cが作成される(ステップS108)。この後、パラメータMが駆動モードの最大数Kとなるまで、ステップS103〜ステップS108が繰り返し実行される。これにより、全駆動モードに関して線形性補正用LUT14cが作成される。 Next, based on the QL values acquired in steps S104 and S105, other QL values are calculated by the above-described linear interpolation (step S106). Thereafter, an ideal straight line L as shown in FIG. 3 is set based on the QL value in the light-shielding state obtained in step S105 and the QL value in the saturated state obtained in step S105. A difference amount from the QL value is calculated (step S107). Based on the difference amount, a linearity correction LUT 14c is created (step S108). Thereafter, steps S103 to S108 are repeatedly executed until the parameter M reaches the maximum number K of drive modes. Thereby, the LUT 14c for linearity correction is created for all drive modes.
このようにして得られた線形性補正用LUT14cは、静止画撮影時または動画撮影時において、線形性補正処理回路37によって用いられる。線形性補正処理回路37は、駆動モードに応じた線形性補正用LUT14cに基づいて、RAWデータの各QL値を変換して、線形性補正処理を施し、補正後のRAWデータをデジタル信号処理回路31に入力する。デジタル信号処理回路31には、受光量に対する線形性劣化が完全に補正されたRAWデータが入力されるので、デジタル信号処理による画質劣化が低減する。
The linearity correction LUT 14c thus obtained is used by the linearity
上記実施形態では、線形性補正用LUT14cのほかに、ガンマ補正に用いるガンマ補正用LUT14aを別に設けているが、本発明はこれに限定されず、線形性補正用LUT14cとガンマ補正用LUT14aとを統合することも可能である。線形性補正用LUT14cの入出力の関係をY=Lin(X)、ガンマ補正用LUT14aの入出力の関係をY=γ(X)という関数で表した場合、これらを統合したLUTの入出力の関係は、Y=γ(Lin(X))となる。ここで、Xは入力値、Yは出力値を表している。
In the above embodiment, in addition to the linearity correction LUT 14c, a
また、上記実施形態では、線形性補間のためにEEPROM14内に線形性補正用LUT14cを設けるようにしたが、本発明はこれに限定されず、線形性補正用LUT14cに代えて、受光量に対するQL値の実測値のみをEEPROM14内に格納し、前述の線形補間、差分量の計算、および補正処理を全て線形性補正処理回路37に行わせるようにしてもよい。この場合の線形性補正処理回路37の処理手順を図5に示す。EEPROM14には、図3に示すQL値の実測値A0〜A3が受光量S0〜S3に関連付けられて格納されているとする。実測値A0〜A3は、補正データ作成モードにおいて取得されたものである。
In the above-described embodiment, the linearity correction LUT 14c is provided in the
図5において、線形性補正処理回路37は、まず、CCDイメージセンサ16による被写体光の撮像後、アナログ信号処理部29から出力されたRAWデータから1つの画素を選択し(ステップS200)、該画素からQL値を取得する(ステップS201)。次いで、該QL値が、A0〜A1,A1〜A2,A2〜A3のいずれの区間に属するかを判定し(ステップS202,S203)、該QL値が属する区間を線形補間するとともに、前述の理想直線Lを設定する(ステップS204)。そして、該QL値の理想直線Lからの差分量を算出し(ステップS205)、該QL値から該差分量を差し引くことによって、該QL値を理想直線L上の値に変換する(ステップS206)。この後、他の画素についてもステップS201〜S206を実行し、最終画素に達すれば(ステップS207のYes)、補正処理が完了する。この結果、RAWデータの受光量にする線形性劣化が補正される。
In FIG. 5, the linearity
また、上記実施形態では、CCDイメージセンサ16として、1つの出力アンプから撮像信号をシリアルに出力するものを想定して説明しているが、本発明はこれに限定されず、撮像信号の出力の高速化を図るために、複数の出力アンプから撮像信号を出力するようにCCDイメージセンサ16を構成した場合についても本発明を適用することができる。
In the above embodiment, the
図6に示すように、CCDイメージセンサ16に複数の出力アンプ40を設けた場合には、各出力アンプ40に対して、CDS26、AGC27、およびA/D変換器28を一組ずつ設け、図4に示した線形性補正用LUT14cの作成処理を各出力アンプ40に対して行う。つまり、撮影モード時(静止画または動画撮影モード時)には、補正データ作成モードにおいて出力アンプ40ごとに作成した線形性補正用LUT14cを用い、各出力アンプ40に対応するRAWデータの補正を行う。これにより、個々の出力アンプ40の特性差による画質劣化が防止され、合成画像の画質が向上するとともに横縞や動画のフリッカなどが低減する。
As shown in FIG. 6, when a plurality of
図7および図8は、複数の出力アンプを有するCCDイメージセンサ16の具体例を示す。図7(A)において、受光部50の下辺に沿って配置された水平転送路(HCCD)51の出力段には、2つの出力アンプ40が接続されている。撮影モードの場合には、受光部50の光電変換素子(フォトダイオード:PD)50aからHCCD51に転送された信号電荷は、偶数列に位置するPD50aから出力された信号電荷と、奇数列に位置するPD50aから出力された信号電荷とに分けられ、それぞれパラレルに各出力アンプ40から撮像信号として出力される。
7 and 8 show specific examples of the
一方、補正データ作成モードの場合には、図7(B)に示すように、同一のPD50aから出力される信号電荷は、HCCD51によって時系列に各出力アンプ40に振り分けられ、各出力アンプ40から撮像信号として出力される。つまり、第1の電荷転送期間では、信号電荷は一方の出力アンプ40に転送され、第2の電荷転送期間では、信号電荷は他方の出力アンプ40に転送される。このように、補正データ作成モード時に、各出力アンプ40への信号電荷の供給源を同一とすることで、PD50aの受光特性のばらつきによる受光量の差をなくすことができ、より正確な線形性補正用LUT14cを作成することができる。なお、HCCD51に接続される出力アンプ40の数は2個には限定されず、3個以上としてもよい。
On the other hand, in the correction data creation mode, as shown in FIG. 7B, the signal charges output from the
図8(A)において、受光部50は水平方向に2つの領域に分けられており、各領域に対してそれぞれHCCD51が設けられている。各グループに属するPD50aから出力される信号電荷は、各HCCD51によってそれぞれ水平転送され、撮像信号として各出力アンプ40から出力される。受光部50と各HCCD51との間には、ラインメモリ(LM)60が設けられている。LM60は、同図に示すように、受光部50の各領域から入力された信号電荷をそのまま垂直方向に対応する一方のHCCD51に転送することのほか、図8(B)に示すように、信号電荷を水平方向に移動させた後、他方のHCCD51に転送することも可能とする。LM60は、信号電荷を各HCCD51に振り分ける振り分け手段として機能する。
In FIG. 8A, the
撮影モードの場合には、図8(A)に示すように、PD50aから出力された信号電荷は、LM60を介して対応する各HCCD51に転送され、各HCCD51の出力アンプ40から撮像信号として出力される。
In the shooting mode, as shown in FIG. 8A, the signal charge output from the
一方、補正データ作成モードの場合には、図8(B)に示すように、左右いずれかの領域に位置する同一のPD50aから出力される信号電荷は、LM60によって時系列に左右のHCCD51に振り分けられ、各HCCD51の出力アンプ40から撮像信号として出力される。つまり、第1の電荷転送期間では、PD50aから出力された信号電荷は、LM60によってそのまま垂直方向に対応する一方のHCCD51に転送され、第2の電荷転送期間では、第1の電荷転送期間と同一のPD50aから出力された信号電荷は、LM60によって水平方向に移動された後、他方のHCCD51に転送される。このように、補正データ作成モード時に、各出力アンプ40への信号電荷の供給源を同一とすることで、PD50aの受光特性のばらつきによる受光量の差をなくすことができ、より正確な線形性補正用LUT14cを作成することができる。なお、受光部50の領域分割は、2分割には限定されず、3分割以上としてもよく、分割された各領域に対してHCCD51および出力アンプ40を設ければよい。
On the other hand, in the correction data creation mode, as shown in FIG. 8B, the signal charges output from the
また、図7および図8では、受光部50の一方の辺に沿ってHCCD51を配置しているが、本発明はこれに限定されず、受光部50を挟む2辺に沿ってHCCD51を配置する場合についても本発明を適用することができる。
7 and 8, the
また、上記実施形態では、補正データ作成モードにおいて、メカシャッタ17を閉じることにより遮光状態のQL値を取得しているが、本発明はこれに限定されず、図10に示すように、受光部50の周辺部にPD50aをメタル層などで遮光した光学的黒(オプティカルブラック:OB)領域70を設け、OB領域70からの信号電荷に基づいて遮光状態のQL値を取得するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the QL value in the light shielding state is acquired by closing the
また、上記実施形態では、CCDイメージセンサ16内の2次元配列された個々のフォトダイオードに単色のフィルタをかけた単板方式を例示して説明しているが、本発明はこれに限定されず、CCDイメージセンサ16に代えて、被写体光を複数の色に分解するプリズムと、分解された各色の光を受光する複数のCCDイメージセンサとを用いた多板方式の場合についても本発明を適用することができる。
In the above embodiment, a single plate system in which a single color filter is applied to each photodiode arranged in a two-dimensional manner in the
図10において、プリズム80は、絞り19を通過して入射された被写体光を、赤色(R)光、緑色(G)光、および青色(B)光に分光する。プリズム80の後方に設けられた3つのCCDイメージセンサ81は、分光されたR、G、Bの各被写体光を撮像する。各CCDイメージセンサ81に対して、CDS26、AGC27、およびA/D変換器28を一組ずつ設け、図4に示した線形性補正用LUT14cの作成処理を各CCDイメージセンサ81に対して行う。つまり、撮影モード時(静止画または動画撮影モード時)には、補正データ作成モードにおいてCCDイメージセンサ81ごと(色ごと)に作成した線形性補正用LUT14cを用い、各CCDイメージセンサ81に対応する(各色に対応する)RAWデータの補正を行う。これにより、個々のCCDイメージセンサ81の特性差による画質劣化が防止され、合成画像の色ずれが低減する。
In FIG. 10, the
また、上記実施形態では、撮影時にアナログ信号処理部29から出力されたRAWデータに対して、線形性補正処理、デジタル信号処理、圧縮処理を施して生成した画像データをメモリカード36に記録するようにしているが、図11のフローチャートに示すように、撮像およびアナログ信号処理を介して得られたRAWデータを、駆動モードに対応した線形性補正用LUTと、該駆動モード情報(ISO感度、駆動周波数、絞り値、読み出し方式)とともに、メモリカード36に記録するようにしてもよい。再生モード時において、メモリカード36から該RAWデータを読み出した際には、該RAWデータに付加されている線形性補正用LUTがEEPROM14に記録され、線形性補正処理回路37によって、該RAWデータの補正処理が行われる。
In the above embodiment, image data generated by performing linearity correction processing, digital signal processing, and compression processing on the RAW data output from the analog
10 デジタルカメラ
14a ガンマ補正用LUT
14b 補正データ算出プログラム
14c 線形性補正用LUT
16 CCDイメージセンサ
26 相関二重サンプリング回路
27 オートゲインコントロール・アンプ
28 A/D変換器
29 アナログ信号処理部
31 デジタル信号処理回路
34 圧縮伸張処理回路
36 メモリカード
37 線形性補正処理回路
40 出力アンプ
50 受光部
50a フォトダイオード
51 水平転送路
70 光学的黒領域
80 プリズム
81 CCDイメージセンサ
10
14b Correction data calculation program 14c Linearity correction LUT
16
Claims (8)
この撮像手段から出力された撮像信号に所定の処理を施し、デジタルデータに変換するデジタルデータ変換手段と、
前記撮像手段の受光量を、遮光状態を含むように複数段階に変化させる受光量制御手段と、
前記受光量制御手段によって設定された各受光量において生成された前記デジタルデータに含まれる所定の画素データと、前記遮光状態と所定の露光状態とにおける前記画素データの差に基づいて決定した理想直線との差分量を求め、この差分量と前記画素データとを関係付けた線形性補正用データを算出する補正データ算出手段と、
前記線形性補正用データに基づいて前記デジタルデータを補正する補正処理手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。 Imaging means for converting signal charges generated by a plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements into imaging signals by an output amplifier;
Digital data conversion means for performing a predetermined process on the imaging signal output from the imaging means and converting it to digital data;
A received light amount control means for changing the received light amount of the imaging means in a plurality of stages so as to include a light shielding state;
An ideal straight line determined based on a predetermined pixel data included in the digital data generated in each received light amount set by the received light amount control means and a difference between the pixel data in the light shielding state and a predetermined exposure state Correction data calculating means for calculating linearity correction data that relates the difference amount and the pixel data;
An image pickup apparatus comprising: correction processing means for correcting the digital data based on the linearity correction data.
8. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising recording means for recording the digital data together with the linearity correction data.
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