JP2008053812A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像信号をデジタル化して記録する撮像装置に関し、特に、デジタル化された撮像信号のレベルと受光量との関係を線形化するための補正技術に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus that digitizes and records an imaging signal, and more particularly, to a correction technique for linearizing the relationship between the level of a digitized imaging signal and the amount of received light.
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、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。デジタルカメラでは、固体撮像素子から出力される撮像信号は、ゲイン調整などのアナログ信号処理が行われた後、A/D変換器によってデジタル化されるが、デジタル化された直後の撮像信号(RAWデータと称される)は、固体撮像素子内の電荷電圧変換器(出力回路)、アナログ信号処理回路、およびA/D変換器の回路特性により、受光量に対する線形性(リニアリティ)が損なわれる。そこで、本出願人は、特許文献1において、固体撮像素子が受光する受光量(蓄積電荷量)を受光時間の制御によって複数段階に変化させ、特定の画素から出力されデジタル化された画素データと理想直線との差分量を求め、この差分量を線形性補正データとして用いて補正を行うことを提案している。
しかしながら、特許文献1の補正方法を実施するには、一定光量の光を固体撮像素子に照射させるための装置が必要である。この補正は、メーカでの最終検査工程にて行われることが想定されており、外光下においてユーザ側で補正を実施することは好ましくない。一方、特許文献2,3では、ユーザ側で補正が行えるように撮像装置に専用の照明装置が組み込まれているが、このように照明装置を組み込むことは、撮像装置のコスト上昇や大型化を招くため、好ましくない。
However, in order to implement the correction 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)の受光量に関する線形性補正を、専用の照明装置を設けることなく、外光下にて実施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-described problem, and can perform linearity correction related to the amount of received light of RAW data (digital data) under outside light without providing a dedicated illumination device. An object is to provide an apparatus.
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電荷電圧変換器によって撮像信号に変換して出力する撮像手段と前記撮像手段に入射光を集光する撮像レンズと、前記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から求め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、前記撮像レンズを駆動し、前記撮像レンズをフォーカス位置から移動させてデフォーカスを行うとともに、前記受光量制御手段、前記補正データ算出手段、および前記補正処理手段を動作させる補正制御手段と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup unit that converts a signal charge generated by a plurality of two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements into an image pickup signal by a charge voltage converter, and the image pickup unit. Including an imaging lens for condensing incident light, a digital data conversion unit for performing predetermined processing on the imaging signal output from the imaging unit and converting it to digital data, and a light receiving amount of the imaging unit including a light shielding state The received light amount control means for changing in a plurality of stages, the predetermined pixel data included in the digital data generated for each received light amount set by the received light amount control means, the light shielding state and the predetermined exposure state, Correction data calculation for calculating a linearity correction data in which a difference amount from the ideal straight line obtained from the pixel data in the pixel is related to the difference amount and the pixel data Means, correction processing means for correcting the digital data based on the linearity correction data, driving the imaging lens, defocusing by moving the imaging lens from a focus position, and controlling the amount of received light A correction control means for operating the correction data calculating means and the correction processing means.
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、前記撮像手段は、撮像信号を並列して出力させるために前記電荷電圧変換器を複数個備える装置にも適用され、前記補正データ算出手段は、前記電荷電圧変換器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、前記各電荷電圧変換器に対応する前記デジタルデータを、前記電荷電圧変換器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 also applied to an apparatus including a plurality of the charge-voltage converters for outputting imaging signals in parallel, and the correction data calculation unit is configured to correct the linearity for each of the charge-voltage converters. Preferably, the correction processing means corrects the digital data corresponding to each of the charge-voltage converters using the linearity correction data calculated for each of the charge-voltage converters. .
また、前記撮像手段は、前記光電変換素子から読み出され垂直転送された信号電荷を前記電荷電圧変換器へ向けて水平転送させる水平転送路を備え、前記水平転送路には、前記電荷電圧変換器が複数個接続されており、前記補正制御手段が補正動作を実行させる際には、前記水平転送路は、同一の光電変換素子から読み出された信号電荷を時系列的に前記各電荷電圧変換器に振り分けることが好ましい。 Further, the imaging means includes a horizontal transfer path that horizontally transfers the signal charge read from the photoelectric conversion element and vertically transferred to the charge-voltage converter, and the charge-voltage conversion is provided in the horizontal transfer path. When the correction control means performs a correction operation, the horizontal transfer path uses the charge voltage read from the same photoelectric conversion element in time series as the charge transfer voltage. It is preferable to distribute to the converter.
また、前記撮像手段は、前記光電変換素子から読み出され垂直転送された信号電荷を前記電荷電圧変換器へ向けて水平転送させる複数の水平転送路と、光電変換素子から読み出された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、前記補正制御手段が補正動作を実行させる際には、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的に前記各水平転送路に振り分けることが好ましい。 The imaging means includes a plurality of horizontal transfer paths for horizontally transferring the signal charges read from the photoelectric conversion elements and vertically transferred to the charge voltage converter, and the signal charges read from the photoelectric conversion elements. Is distributed to each horizontal transfer path, and when the correction control unit performs a correction operation, the distribution unit performs time series on the signal charges output from the same photoelectric conversion element. In particular, it is preferable to distribute to the horizontal transfer paths.
また、周囲の温度を検出する温度検出手段を備え、前記補正制御手段は、前記温度検出手段によって検出された温度が所定値以上である場合に、補正動作を実行させることが好ましい。 In addition, it is preferable that a temperature detection unit that detects an ambient temperature is provided, and the correction control unit performs a correction operation when the temperature detected by the temperature detection unit is equal to or higher than a predetermined value.
また、動きを検出する動き検出手段を備え、前記補正制御手段は、前記動き検出手段によって検出された動き量が所定量以上である場合に、補正動作を停止し、補正を行わないことが好ましい。 In addition, it is preferable that a motion detection unit that detects motion is provided, and the correction control unit stops the correction operation and does not perform correction when the amount of motion detected by the motion detection unit is equal to or greater than a predetermined amount. .
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.
さらに、前記撮像手段がCMOSイメージセンサであることも好ましい。 Furthermore, it is preferable that the image pickup means is a CMOS image sensor.
本発明の撮像装置は、線形性補正用データの取得時に、撮像レンズをフォーカス位置から移動させてデフォーカス(ピンボケ)させるので、入射光量の受光面内の輝度変化が緩和され、撮像装置の動きに伴う画素データの変化量が低減される。このため、一定光量の光を照射する専用の照明装置を用いることなく、外光下にて補正動作を実施することができる。 The image pickup apparatus of the present invention moves the image pickup lens from the focus position to defocus (bokeh) when acquiring linearity correction data, so that the change in luminance within the light receiving surface of the incident light amount is reduced and the movement of the image pickup apparatus is reduced. The amount of change in pixel data associated with is reduced. For this reason, it is possible to perform the correction operation under external light without using a dedicated illumination device that irradiates a certain amount of light.
また、本発明は、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、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。 In addition, the present invention changes the received light amount of the imaging means in a plurality of stages so as to include a light shielding state, determines an ideal straight line, and predetermined pixel data included in the digital data acquired for each stage of the received light amount And the linearity correction data in which the relationship between the pixel data and the difference amount is calculated and the digital data is corrected based on the linearity correction data. Degradation can be completely corrected and image quality degradation can be prevented.
また、本発明は、撮像手段が複数の電荷電圧変換器(出力回路)を備えている場合において、出力系統間の信号レベルのマッチングを図り、合成画像の出力系統間のずれを防止することができる。 Further, according to the present invention, when the imaging unit includes a plurality of charge-voltage converters (output circuits), signal level matching between output systems can be achieved, and deviation between output systems of composite images can be prevented. it can.
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。主制御部(CPU)12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)15aおよび線形性補正用LUT15bを格納している。なお、シャッタボタン11bは、2段階のスイッチによって構成されており、半押しにより第1段目のスイッチ(SW1)がオンし、全押しにより第2段目のスイッチ(SW2)がオンする。デジタルカメラ10は、SW1のオンにより測光/測距を含む撮影準備動作を行い、SW2のオンにより撮影動作を行う。
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受光し、2次元配列された複数の光電変換素子(フォトダイオード)によって光電変換(撮像)を行う。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、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(例えば、縦型オーバーフロードレインの制御信号)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(垂直転送パルスおよび水平転送パルス)に基づいて垂直・水平転送を行い、電荷電圧変換器(出力回路)によって信号電荷の電荷量に応じた撮像信号(電圧信号)を画素ごとにシリアルに外部出力する。なお、メカシャッタ17およびCCDイメージセンサ16の電子シャッタが受光量制御手段として機能する。なお、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。
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(つまり、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、圧縮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、この画像データを液晶表示器(LCD)33に順次に表示(スルー画表示という)させる。なお、ガンマ補正は、EEPROM14内のガンマ補正用LUT15a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の処理である。
The digital
また、積算回路34は、画像メモリ30に格納されたRAWデータに基づいて、AE評価値およびAF評価値を算出し、これらをCPU12に入力する。CPU12は、CCDイメージセンサ16の電子シャッタ速度および絞り19の絞り値を調整し、AE評価値が適正値となるように露出設定を行う。また、CPU12は、CCDイメージセンサ16に入射光を集光する撮影レンズ18のレンズ位置を調節し、AF評価値が最大となるようにフォーカス設定を行う。このAE/AF動作は、スルー画表示中には一定時間ごとに行われ、シャッタボタン11bが半押しされた際には、AE/AF動作によってなされた露出およびフォーカスの設定が保持される。
Further, the integrating
メディアコントローラ35は、シャッタボタン11bが全押しされた際に、半押し時に保持されたAE/AFの設定に基づいて撮像が行われ、画像メモリ30に記録されたRAWデータ、または、該RAWデータにデジタル信号処理がなされた後の画像データを、メモリカード36に記録する。メモリカード36は、デジタルカメラ10に着脱自在である。なお、メモリカード36に記録するデータ形式は、操作部11によって選択可能である。
When the shutter button 11b is fully pressed, the
線形性補正処理回路37は、シャッタボタン11bの全押しに伴う撮像によって得られたRAWデータに対し、EEPROM14内の線形性補正用LUT15bに基づき、RAWデータを構成する画素データのレベル(QL値)を、CCDイメージセンサ16への入射光量に対して線形性が得られるように補正変換する。補正がなされたRAWデータは、前述のように、そのままメディアコントローラ35を介してメモリカード36に記録されるか、または、デジタル信号処理回路31によりデジタル信号処理がなされた後、メディアコントローラ35を介してメモリカード36に記録される。
The linearity
線形性補正用LUT15bは、シャッタボタン11bの全押しに伴う撮像の直後に、CPU12によって作成される。CPU12は、モータドライバ23を制御し、撮影レンズ18をフォーカス位置から所定量ずらした状態(デフォーカス状態)において、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して受光量を変化させ、設定された各受光量において所定の画素からQL値を取得する。そして、CPU12は、補正データ算出手段として機能し、設定外の受光量に対する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、その差分量とQL値との関係を線形性補正用LUT15bとしてEEPROM14内に作成する。
The linearity correction LUT 15b is created by the
次に、CPU12による線形性補正用LUT15bの作成方法を、図2を用いて説明する。横軸は、CCDイメージセンサ16の特定画素の受光量(電荷蓄積量)、縦軸は、その画素に対応するQL値を示しており、A0〜A3は、異なる4つの受光量S0〜S3におけるQL値の実データをそれぞれ例示している。S0は、メカシャッタ17を閉じ、遮光状態とすることにより設定される。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される。なお、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。
Next, a method for creating the linearity correction LUT 15b by the
理想直線Lは、座標(S3,B3)と原点(S0,0)とを結ぶ直線状のデータであり、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 linear data 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)
A1,A2からB1,B2をそれぞれ減算することにより、QL値の各実データにおける理想直線Lとの差分量が求まる。その他のQL値における差分量は、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。このようにして、線形性補正用LUT15bが作成される。なお、受光量の設定間隔などは、適宜変更してよい。 By subtracting B1 and B2 from A1 and A2, respectively, the amount of difference between the QL value and the ideal straight line L in each actual data can be obtained. The difference amount in 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 a similar calculation. In this way, the linearity correction LUT 15b is created. Note that the light reception amount setting interval and the like may be changed as appropriate.
次に、上記のように構成されたデジタルカメラ10の動作を図3のフローチャートに基づいて説明する。電源スイッチ11aにより電源が投入され、モード切替ダイヤル11cにより撮影モードに設定された後、シャッタボタン11bが半押しされると、撮影準備動作が行われる。この撮影準備動作では、AE/AF動作が行われ、露出設定およびフォーカス設定が行われる。この状態で、さらにシャッタボタン11bが全押しされると、本撮影が行われ、CCDイメージセンサ16から撮像信号が出力される。この撮像信号は、アナログ信号であり、前述のアナログ信号処理部29を介してデジタル化される。このデジタル化された撮像信号(RAWデータ)は、画像メモリ30に一時的に記憶される。
Next, the operation of the digital camera 10 configured as described above will be described based on the flowchart of FIG. When the power is turned on by the power switch 11a and the photographing mode is set by the mode switching dial 11c, the photographing preparation operation is performed when the shutter button 11b is half-pressed. In this shooting preparation operation, an AE / AF operation is performed, and exposure setting and focus setting are performed. In this state, when the shutter button 11b is further fully pressed, actual shooting is performed, and an image pickup signal is output from the
次いで、前述の線形性補正を行うために、まず、撮影レンズ18が、上記の撮影準備動作時のAF動作において設定されたフォーカス位置から移動され、デフォーカスが行われる。このデフォーカスにより、CCDイメージセンサ16の受光面内における入射光の輝度変化が緩やかとなる。この状態で、メカシャッタ17およびCCDイメージセンサ16の電子シャッタが制御され、受光量(電荷蓄積量)を、遮光状態と飽和状態とを含むように段階的に変化されながら、受光量の各段階において本撮影と同様な撮像動作(補正用撮影)が行われる。そして、特定の画素から得られたQL値と受光量との関係に基づき、前述の手法を用いて線形性補正用LUT15bを作成する。
Next, in order to perform the above-described linearity correction, first, the photographing
この後、本撮影時に画像メモリ30に一時的に記憶されたRAWデータに対し、線形性補正用LUT15bを用いて補正変換(線形性補正)が行われ、RAWデータ中の各QL値と受光量との関係が線形化される。そして、デジタルカメラ10がRAW記録モードに設定されている場合には、線形性補正がなされたRAWデータがメモリカード36に記録される。一方、RAW記録モードに設定されていない場合には、線形性補正がなされたRAWデータに対して前述のデジタル信号処理がなされ、その結果生成された画像データがメモリカード36に記録される。
Thereafter, the RAW data temporarily stored in the
以上説明したように、本発明では、線形性補正用LUT15bを作成するための補正用撮影の際にデフォーカスを行うため、CCDイメージセンサ16の受光面内における入射光の輝度変化が緩やかとなり、デジタルカメラ10に動きが生じたとしても、各画素に入射される光量の変化が抑えられるため、精度良く線形性補正用LUT15bが作成される。したがって、本発明では、一定光量の光をCCDイメージセンサ16に照射するための専用の照明装置を使用することなく、外光下にて線形性補正を行うことができ、ユーザによってなされる撮影時に、線形性補正を併せて行うことができる。
As described above, in the present invention, since defocusing is performed at the time of correction photographing for creating the linearity correction LUT 15b, the luminance change of incident light in the light receiving surface of the
なお、上記実施形態では、本撮影の後に線形性補正を実行するようにCPU12を構成しているが、本撮影の前に線形性補正を実行するようにCPU12を構成することも好適である。この場合のデジタルカメラ10の動作を図4のフローチャートに基づいて説明する。上記と同様に、シャッタボタン11bが半押しされると、まず、撮影準備動作としてAE/AF動作が行われ、露出設定およびフォーカス設定が行われる。続いて、撮影レンズ18がフォーカス位置から移動されてデフォーカスが行われ、この状態で、前述の補正用撮影および線形性補正用LUT15bの作成が行われる。この線形性補正用LUT15bの作成が終了すると、撮影レンズ18がAF動作で設定されたフォーカス位置に戻され、フォーカス設定が行われる。なお、ここで、再度AF動作を行ってもよい。
In the above embodiment, the
次いで、シャッタボタン11bが全押しされると、本撮影が行われ、CCDイメージセンサ16から撮像信号が出力される。この撮像信号は、アナログ信号であり、前述のアナログ信号処理部29を介してデジタル化される。このデジタル化された撮像信号(RAWデータ)は、画像メモリ30に一時的に記憶される。このRAWデータに対し、線形性補正用LUT15bを用いて補正変換(線形性補正)が行われ、RAWデータ中の各QL値と受光量との関係が線形化される。そして、デジタルカメラ10がRAW記録モードに設定されている場合には、線形性補正がなされたRAWデータがメモリカード36に記録される。一方、RAW記録モードに設定されていない場合には、線形性補正がなされたRAWデータに対して前述のデジタル信号処理がなされ、その結果生成された画像データがメモリカード36に記録される。
Next, when the shutter button 11b is fully pressed, the actual photographing is performed, and an image pickup signal is output from the
また、上記実施形態では、RAW記録モード時に、線形性補正を施した後のRAWデータをメモリカード36に記録しているが、RAWデータに線形性補正を施さず、RAWデータに線形性補正用LUT15bを添付した状態でRAWデータをメモリカード36に記録してもよい。ユーザは、RAWデータに線形性補正用LUT15bが添付されたRAWデータをメモリカード36からPC(パーソナルコンピュータ)等に取り込んだ後、適宜に線形性補正を実施することができる。
In the above embodiment, the RAW data after the linearity correction is recorded in the
また、上記実施形態のように、撮影時に併せて線形性補正用LUT15bの取得を行っているが、線形性補正用LUT15bの取得を、撮影とは別に独立して実施するための補正データ取得モードを設けてもよい。この場合のデジタルカメラ10の動作を図5のフローチャートに基づいて説明する。補正データ取得モードは、モード切替ダイヤル11cによってユーザが手動で設定可能である。モード切替ダイヤル11cによって補正データ取得モードが設定されると、上記と同様に、撮影準備動作としてAE/AF動作が行われた後、デフォーカスが行われた状態で補正用撮影および線形性補正用LUT15bの作成が行われる。詳細は前述の通りであるため省略する。 Further, as in the above-described embodiment, the acquisition of the linearity correction LUT 15b is performed at the time of shooting. However, the correction data acquisition mode for performing the acquisition of the linearity correction LUT 15b independently of the shooting. May be provided. The operation of the digital camera 10 in this case will be described based on the flowchart of FIG. The correction data acquisition mode can be manually set by the user using the mode switching dial 11c. When the correction data acquisition mode is set by the mode switching dial 11c, as described above, after the AE / AF operation is performed as the shooting preparation operation, the shooting for correction and the linearity correction are performed in a state where the defocus is performed. The LUT 15b is created. Details are as described above, and will be omitted.
この補正データ取得モード時に、デジタルカメラ10の各駆動モードごとに個別に線形性補正用LUT15bの作成を行ってもよい。駆動モードは、ISO感度、CCDイメージセンサ16の駆動周波数、絞り値などの組み合わせによって定義される。これにより、撮影時には線形性補正用LUT15bの取得を行わず、撮影時に、取得済みの線形性補正用LUT15bを用いて線形性補正を行うことができる。
In this correction data acquisition mode, the linearity correction LUT 15b may be created individually for each drive mode of the digital camera 10. The drive mode is defined by a combination of ISO sensitivity, drive frequency of the
また、さらなる拡張として、撮影モードにおいてシャッタボタン11bが操作されるまでの間のスタンバイ時において、所定条件に基づいて、上記の補正データ取得モードを自動的に実行するように構成することも好ましい。この所定条件としては、操作部11によって設定されるISO感度が挙げられる。図6に示すように、モード切替ダイヤル11cによって撮影モードに設定され、ISO感度設定が所定値(例えば、ISO800)以上である場合に、前述の撮影準備動作、デフォーカス、補正用撮影、および線形性補正用LUT15bの作成が順に行われる。
As a further extension, it is also preferable that the correction data acquisition mode is automatically executed based on a predetermined condition during standby until the shutter button 11b is operated in the shooting mode. Examples of the predetermined condition include ISO sensitivity set by the
また、ISO感度設定に代えて、図7に示すように設けられた温度センサ38によって測定される温度に基づいて、補正データ取得モードを自動的に実行するように構成することも好ましい。図8に示すように、撮影モードにおいて、温度センサ38によって測定される温度が所定値(例えば、30℃)以上である場合に、前述の撮影準備動作、デフォーカス、補正用撮影、および線形性補正用LUT15bの作成が順に行われる。ISO感度や温度が高い場合には、ノイズが多く発生し、線形性が劣化する可能性が高いため、予め線形性補正用LUT15bの作成を行うことにより、効率よく補正処理を行うことができる。
Further, it is also preferable that the correction data acquisition mode is automatically executed based on the temperature measured by the
さらに、図9に示すように、デジタルカメラ自体の動きを検出するための動き検出部39を設けることも好適である。この動き検出部39は、ジャイロ装置などによって構成される。ユーザによりデジタルカメラが大きく動かされた場合には、CCDイメージセンサ16に入射される光量は大きく変化するため、デフォーカスによる作用は十分に発揮されない。このため、CPU12は、動き検出部39による動き量の検出値が所定値以上の場合には、上記の各線形性補正動作(デフォーカスから線形性補正用LUT15bの作成まで)を停止し、補正を実行しない。
Furthermore, as shown in FIG. 9, it is also preferable to provide a
また、上記実施形態では、撮像素子として、1つの電荷電圧変換器(出力回路)を備え、撮像信号をシリアルに出力するCCDイメージセンサ16を用いているが、撮像信号の出力の高速化を図るために、複数の電荷電圧変換器を設け、撮像信号を電荷電圧変換器の数だけ並列して出力するように構成された撮像素子を用いる場合に本発明を適用することも好適である。この場合、光量に対する線形性に加え、出力系統間の信号レベルのマッチングを図ることができる。
In the above-described embodiment, the
図10に示すように、撮像素子40には、複数の電荷電圧変換器41が設けられている。各電荷電圧変換器41に対して、CDS26、AGC27、およびA/D変換器28が一組ずつ設けられ、前述の線形性補正処理が各電荷電圧変換器41から出力され、デジタル化されたRAWデータに対して行われる。これにより、複数の出力系統間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。
As shown in FIG. 10, the
図11および図12は、複数の電荷電圧変換器を有する撮像素子の具体例を示す。図11(A)において、CCDイメージセンサ42は、受光部43の下辺に沿って配置された水平転送路(HCCD)44の出力段に、2つの電荷電圧変換器45a,45bが接続されている。受光部43には、垂直転送路(図示せず)が設けられている。
11 and 12 show specific examples of an image sensor having a plurality of charge-voltage converters. 11A, in the
実撮影時には、図11(A)に示すように、受光部43内に配された光電変換素子(フォトダイオード:PD)43aから読み出されHCCD44に転送された信号電荷は、偶数列から出力された信号電荷と、奇数列から出力された信号電荷とに分けられ、各電荷電圧変換器45a,45bでそれぞれ撮像信号に変換され、並列に出力される。
At the time of actual photographing, as shown in FIG. 11A, the signal charges read from the photoelectric conversion element (photodiode: PD) 43a arranged in the
一方、補正用撮影時には、図11(B)に示すように、同一のPD43aから読み出された信号電荷が、HCCD44によって時系列的に各電荷電圧変換器45a,45bに振り分けられ、各電荷電圧変換器45a,45bから撮像信号として交互に出力される。このとき、CPU12によって、同様にデフォーカスが行われる。第1の電荷転送期間では、PD43aから読み出された信号電荷は一方の電荷電圧変換器45aに転送され、第2の電荷転送期間では、PD43aから読み出された信号電荷は他方の電荷電圧変換器45bに転送される。このように、補正用撮影時に、各電荷電圧変換器45a,45bへの信号電荷の供給源(供給元の画素)を同一とすることで、PD43a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、より正確に線形性補正用LUT15bを作成することができる。なお、HCCD44に接続される電荷電圧変換器の数は2個には限定されず、3個以上としてもよい。
On the other hand, at the time of shooting for correction, as shown in FIG. 11B, the signal charges read from the
図12(A)において、CCDイメージセンサ46は、受光部47が水平方向に2つの領域47a,47bに分けられており、各領域47a,47bに対応してそれぞれHCCD48a,48bが設けられ、HCCD48a,48bの各出力段に、電荷電圧変換器49a,49bがそれぞれ設けられている。また、受光部47と各HCCD48a,48bとの間には、ラインメモリ(LM)50が設けられている。LM50は、同図に示すように、受光部47の各領域47a,47bから入力された信号電荷を対応するHCCD47a,47bに転送することのほか、図12(B)に示すように、信号電荷をLM50内で水平方向に移動させることにより、他方のHCCDに転送することも可能とする。LM50は、信号電荷を各HCCD48a,48bに振り分ける振り分け手段として機能する。
12A, in the
実撮影時には、図12(A)に示すように、各領域47a,47bに配されたPD51a,51bから読み出された信号電荷は、それぞれLM50を介して対応するHCCD48a,48bに転送され、各HCCD48a,48bの電荷電圧変換器49a,49bから撮像信号として、並列に出力される。
At the time of actual photographing, as shown in FIG. 12A, the signal charges read from the PDs 51a and 51b arranged in the
一方、補正用撮影時には、図12(B)に示すように、各領域47a,47bのPD51a,51bから読み出された信号電荷は、LM50によって時系列的に左右のHCCD48a,48bに振り分けられ、各HCCD48a,48bの電荷電圧変換器49a,49bから撮像信号として出力される。このとき、CPU12によって、同様にデフォーカスが行われる。第1の電荷転送期間では、例えば、PD51aから読み出された信号電荷は、LM50によって一方のHCCD48aに転送され、続く第2の電荷転送期間では、同一のPD51bから読み出された信号電荷が、LM50によって水平方向に移動された後、他方のHCCD48bに転送される。このとき、各信号電荷は、各HCCD48a,48bの基端側から他端側の各電荷電圧変換器49a,49bへ水平転送され、水平転送経路が左右対称となっている。この場合も同様に、補正用撮影時に、各電荷電圧変換器49a,49bへの信号電荷の供給源(供給元の画素)を同一とされているので、より正確に線形性補正用LUT15bを作成することができる。なお、受光部47の領域分割は、2分割に限定されず、3分割以上としてもよい。
On the other hand, at the time of photographing for correction, as shown in FIG. 12B, the signal charges read from the PDs 51a and 51b in the
また、図11,図12の例では、受光部の下辺に沿ってHCCDを配置しているが、本発明はこれに限定されず、受光部を上下に分割し、各領域から同時に信号電荷を読み出せるように、受光部の上下にそれぞれHCCDを配置してもよい。 11 and 12, the HCCD is disposed along the lower side of the light receiving unit. However, the present invention is not limited to this, and the light receiving unit is divided into upper and lower parts, and signal charges are simultaneously received from the respective regions. HCCDs may be arranged above and below the light receiving section so that they can be read out.
また、上記実施形態では、補正用撮影時において、メカシャッタ17を閉じた状態で撮像を行うことにより、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13に示すCCDイメージセンサ52のように、PD53aが配された受光部53の周辺部にメタル層などでPD53aが遮光された光学的黒(オプティカルブラック:OB)領域54を設け、OB領域54からHCCD55および電荷電圧変換器56を介して出力される撮像信号により、遮光状態のQL値を取得してもよい。また、遮光状態のQL値は、必ずしも補正撮影を実施するたびに取得する必要はなく、前回の補正撮影時に取得したものを流用してもよい。なお、図13は、電荷電圧変換器が1つの場合を示しているが、図11,図12で示したように、電荷電圧変換器が複数の場合でも同様である。
In the above-described embodiment, the QL value in the light shielding state is acquired by performing imaging while the
また、上記実施形態では、撮像素子として、CCDイメージセンサを例示しているが、本発明はこれに限定されず、CMOSイメージセンサなどの他のイメージセンサを適用することも可能である。図14は、CCDイメージセンサに代えて、CMOSイメージセンサを用いたデジタルカメラの構成を示す。同図において、CMOSイメージセンサ60には、光電変換部(受光部)61、垂直シフトレジスタ62、垂直アンプ63、および水平シフトレジスタ64からなるセンサ部と、これと同一基板に形成されたタイミングジェネレータ(TG)65、A/D変換器66、ラインメモリ67、およびデジタルインターフェース(I/F)68からなる周辺回路部とによって構成されている。CMOSイメージセンサ60は、CPU12に制御されて撮像動作を行い、CMOSイメージセンサ60から出力された撮像信号(RAWデータ)は、画像メモリ30に取り込まれる。その他の部分は、上記実施形態と同一であるため、同一の符号を付しており、詳しい説明は省略する。
In the above-described embodiment, a CCD image sensor is exemplified as the image pickup device. However, the present invention is not limited to this, and other image sensors such as a CMOS image sensor can be applied. FIG. 14 shows a configuration of a digital camera using a CMOS image sensor instead of the CCD image sensor. In the figure, a CMOS image sensor 60 includes a sensor unit including a photoelectric conversion unit (light receiving unit) 61, a
10 デジタルカメラ(撮像装置)
12 主制御部(補正データ算出手段、補正制御手段)
15a ガンマ補正用ルックアップテーブル
15b 線形性補正用ルックアップテーブル(線形性補正用データ)
16 CCDイメージセンサ(撮像手段)
17 メカシャッタ
18 撮影レンズ
19 絞り
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(デジタルデータ変換手段)
30 画像メモリ
31 デジタル信号処理回路
34 積算回路
36 メモリカード
37 線形性補正処理回路(補正処理手段)
38 温度センサ(温度検出手段)
39 動き検出部(動き検出手段)
40 撮像素子
41 電荷電圧変換器
42 CCDイメージセンサ
43 受光部
44 水平転送路
45a,45b 電荷電圧変換器
46 CCDイメージセンサ
47 受光部
48a,48b 水平転送路
49a,49b 電荷電圧変換器
50 ラインメモリ(振り分け手段)
52 CCDイメージセンサ
53 受光部
54 光学的黒領域
55 水平転送路
56 電荷電圧変換器
60 CMOSイメージセンサ
10 Digital camera (imaging device)
12 Main control unit (correction data calculation means, correction control means)
15a Look-up table for gamma correction 15b Look-up table for linearity correction (data for linearity correction)
16 CCD image sensor (imaging means)
17
38 Temperature sensor (temperature detection means)
39 Motion detector (motion detector)
DESCRIPTION OF
52
Claims (9)
前記撮像手段に入射光を集光する撮像レンズと、
前記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から求め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、
前記撮像レンズを駆動し、前記撮像レンズをフォーカス位置から移動させてデフォーカスを行うとともに、前記受光量制御手段、前記補正データ算出手段、および前記補正処理手段を動作させる補正制御手段と、
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 a charge-voltage converter and outputting the imaging signals;
An imaging lens for condensing incident light on the imaging means;
Digital data conversion means for performing predetermined processing 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;
Difference amount between predetermined pixel data included in the digital data generated in each received light amount set by the received light amount control means and an ideal straight line obtained from the pixel data in the light shielding state and a predetermined exposure state Correction data calculation means for calculating linearity correction data relating the difference amount and the pixel data;
Correction processing means for correcting the digital data based on the linearity correction data;
A correction control unit that drives the imaging lens, moves the imaging lens from a focus position to perform defocusing, and operates the received light amount control unit, the correction data calculation unit, and the correction processing unit;
An imaging apparatus comprising:
Priority Applications (1)
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JP2006225432A JP2008053812A (en) | 2006-08-22 | 2006-08-22 | Imaging apparatus |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014171186A (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Ricoh Imaging Co Ltd | Image processing system and image processing method for imaging apparatus |
KR101465885B1 (en) | 2012-09-24 | 2014-11-26 | 가부시끼가이샤 도시바 | Solid-state imaging device, camera module and digital camera |
JP2021081192A (en) * | 2019-11-14 | 2021-05-27 | 大塚電子株式会社 | Linearity correction method of optical measuring device, optical measuring method and optical measuring device |
-
2006
- 2006-08-22 JP JP2006225432A patent/JP2008053812A/en active Pending
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