JP2012095061A - 画像処理装置、撮像装置、画像処理方法およびプログラム。 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像素子200は、画像を生成するための画像生成画素のカラーフィルタとは異なるカラーフィルタまたは前記画像生成画素とは異なる構造を備える特定画素と、特定画素に隣接する画像生成画素である第1画像生成画素と、特定画素には隣接しない前記画像生成画素である第2画像生成画素とを備える。混色補正部430は、入力された画像データに基づいて、特定画素から第1画像生成画素へ漏れる光に起因する輝度の変化値を、第1画像生成画素に隣接する特定画素のそれぞれの輝度値に基づいて算出し、算出した変化値に基づいて漏れる光に起因する第1画像生成画素への混色を補正する。
【選択図】図1
Description
1.第1の実施の形態(輝度値補正制御:位相差検出画素と画像生成画素が配置される撮像素子の例)
2.第2の実施の形態(輝度値補正制御:ホワイト画素と画像生成画素が配置される撮像素子の例)
3.第3の実施の形態(輝度値補正制御:補正係数算出動作を備えない撮像装置の例)
[撮像装置の機能構成例]
図1は、本発明の第1の実施の形態における撮像装置100の機能構成の一例を示すブロック図である。撮像装置100は、被写体を撮像して画像データを生成し、生成された画像データを画像コンテンツ(記録画像)として記録する撮像装置である。
図2は、本発明の第1の実施の形態における補正係数を算出する場合における撮像装置100の動作(補正係数算出動作)における信号の流れの一例を示す模式図である。
図3は、本発明の第1の実施の形態における撮像素子200の画素領域の一例を示す模式図である。
図4は、本発明の第1の実施の形態における撮像素子200に備えられる画素の配置の一例を示す模式図である。
図5は、本発明の第1の実施の形態の撮像素子200の領域212における画素の配置の一例を模式的に示す上面図である。なお、同図では、左右方向をX軸とし、上下方向をY軸とするXY軸を想定する。また、信号の読み出し方向は、X軸方向(行単位で読み出される)であることとする。
図6は、本発明の第1の実施における補正係数算出部300の暗電流補正係数の算出を説明するための撮像素子200の画素配置を示す図である。
SR325=IR325(BK)/IavedknR(BK) ・・・式1
ここで、IR325(BK)は、全黒画像(BK)におけるR画素325の信号の値(輝度値)であり、いわゆるR画素325の暗電流である。また、IavedknR(BK)は、全黒画像における画像生成画素暗電流測定領域222の正常R画素の輝度値の平均値である。
SR326=IR326(BK)/IavedknR(BK) ・・・式2
SGr345=IGr345(BK)/IavedknGr(BK) ・・・式3
ここで、IGr345(BK)は、全黒画像におけるGr画素345の輝度値である。また、IavedknGr(BK)は、全黒画像における画像生成画素暗電流測定領域222の正常G画素の輝度値の平均値である。
図7は、本発明の第1の実施における位相差検出画素に隣接する画像生成画素における混色の原因となる混色起因光を模式的に示す模式図である。
図8は、本発明の第1の実施における位相差検出画素に隣接するR画素の混色起因光の検出の一例を示す模式図である。
図9は、本発明の第1の実施におけるR画素の混色補正係数の算出を説明するための撮像素子200の画素配置を示す図である。
ER325(B)=IR325(B)−(IR324(B)+IR327(B))/2 ・・・式4
ここで、IR325(B)は、Bフィルタ380を用いて撮像した画像(B)におけるR画素325の信号の値(輝度値)である。同様に、IR324(B)は、Bフィルタ380を用いて撮像した画像におけるR画素324の輝度値であり、IR327(B)は、同じ画像のR画素327の輝度値である。すなわち、式3の(IR324(B)+IR327(B))/2は、補正の対象外のR画素(正常R画素)の輝度値の平均値を算出している。なお、この混色量を求める際に用いる正常R画素は、輝度値への他の影響を避けるため、混色量の算出対象のR画素に近い位置に配置されている正常R画素が望ましい。
ER326(B)=IR326(B)−(IR324(B)+IR327(B))/2 ・・・式5
TR325=ER325(B)/(WruD321×ID321(B)+
WcuD322×ID322(B)+WluD323×ID323(B)) ・・・式6
ここで、WruD321は、位相差検出画素321(D321)から右上のR画素325へ漏れる光の量を、位相差検出画素321の信号の値(輝度値)から推測するための係数(光量算出係数(右上))である。同様に、WcuD322は、位相差検出画素322(D322)から真上のR画素325へ漏れる光の量を、位相差検出画素322の受光量から推測するための係数(光量算出係数(真上))である。また、WluD323は、位相差検出画素323(D323)から左上のR画素325へ漏れる光の量を、位相差検出画素323の受光量から推測するための係数(光量算出係数(左上))である。
TR326=ER326(B)/(WrsD321×ID321(B)+
WcsD322×ID322(B)+WlsD323×ID323(B)) ・・・式7
ここで、WrsD321は、位相差検出画素321(D321)から右下のR画素326へ漏れる光の量を、位相差検出画素321の受光量から推測するための係数(光量算出係数(右下))である。同様に、WcsD322は、位相差検出画素322(D322)から真下のR画素326へ漏れる光の量を、位相差検出画素322の受光量から推測するための係数(光量算出係数(真下))である。また、WlsD323は、位相差検出画素323(D323)から左下のR画素326へ漏れる光の量を、位相差検出画素323の受光量から推測するための係数(光量算出係数(左下))である。
図10は、本発明の第1の実施における位相差検出画素に隣接するGr画素の混色起因光の検出の一例を示す模式図である。
図11は、本発明の第1の実施におけるGr画素の混色補正係数の算出を説明するための撮像素子200の画素配置を示す図である。
EGr345(R)=IGr345(R)−(IGr344(R)+IGr347(R))/2
・・・式8
EGr346(R)=IGr346(R)−(IGr344(R)+IGr347(R))/2
・・・式9
TGr345=EGr345(R)/(WruD341×ID341(R)+
WcuD342×ID342(R)+WluD343×ID343(R)) ・・・式10
TGr346=EGr346(R)/(WrsD341×ID341(R)+
WcsD342×ID342(R)+WlsD343×ID343(R)) ・・・式11
図12は、本発明の第1の実施におけるR画素の感度補正係数の算出を説明するための撮像素子200の画素配置を示す図である。
FR325=IR325(W)−TR325×(WruD321×ID321(W)+
WcuD322×ID322(W)+WluD323×ID323(W)) ・・・式13
UR325=((IR324(W)+IR327(W))/2)/FR325・・・式14
ここで、IR325(W)は、白色の画像(W)におけるR画素325の輝度値である。同様に、ID321(W)、ID322(W)、および、ID323(W)は、白色の画像(W)における位相差検出画素321、322および323のそれぞれの輝度値である。また、IR324(W)およびIR327(W)は、白色の画像(W)におけるR画素324およびR画素327の輝度値である。
FR326=IR326(W)−TR326×(WrsD321×ID321(W)+
WcsD322×ID322(W)+WlsD323×ID323(W)) ・・・式15
UR326=((IR324(W)+IR327(W))/2)/FR326・・・式16
FGr345=IGr345(W)−TGr345×(WruD321×ID341(W)+
WcuD322×ID322(W)+WluD323×ID323(W)) ・・・式17
UGr345=((IGr344(W)+IGr347(W))/2)/FGr345
・・・式18
FGr346=IGr346(W)−TGr346×(WrsD341×ID341(W)+
WcsD342×ID342(W)+WlsD343×ID343(W)) ・・・式19
UGr346=((IGr344(W)+IGr347(W))/2)/FGr346
・・・式20
図17は、本発明の第1の実施の形態における位相差検出画素に隣接する画像生成画素の輝度値を補正する場合における撮像装置100の動作(補正動作)における信号の流れの一例を示す模式図である。
図18は、本発明の第1の実施の形態における補正部400の機能構成の一例を示すブロック図である。
I'R325=((IR325−SR325×IavedknR)−TR325×(WruD321×
I'D321+WcuD322×I'D322+WluD323×I'D323))×UR325
・・・式21
ここで、IavedknRは、ユーザの撮像動作により生成された画像データにおける撮像素子200の画像生成画素暗電流測定領域222における正常R画素の輝度値を平均して算出した暗電流値である。I'D321は、位相差検出画素321の暗電流を補正した輝度値である。なお、この補正輝度値(I'D321)は、暗電流値減算部460において、位相差検出画素暗電流値を輝度値(ID321)から減算することにより算出される。同様に、I'D322は位相差検出画素322の暗電流を補正した輝度値であり、I'D323は位相差検出画素323の暗電流を補正した輝度値である。
I'R326=((IR326−SR326×IavedknR)−TR326×(WrsD321×I'D321+WcsD322×I'D322+WlsD323×I'D323))×UR326
・・・式22
I'Gr345=((IGr345−SGr345×IavedknGr)−TGr345×(WruD341×I'D341+WcuD342×I'D342+WluD343×I'D343))×UGr345
・・・式23
I'Gr346=((IGr346−SGr346×IavedknGr)−TGr346×(WrsD341×I'D341+WcsD342×I'D342+WlsD343×I'D343))×UGr346
・・・式24
図19は、本発明の第1の実施の形態の撮像装置100において位相差検出画素に隣接する画像生成画素の輝度値の補正を行った撮像画像と、従来の撮像装置においてその補正を行っていない撮像画像とを示す模式図である。
本発明の第1の実施の形態では、画像生成画素の他の画素として、位相差検出画素が配置される撮像素子200における例について説明した。しかしながら、画像生成画素の他の画素は、位相差検出画素に限定されるものではい。他の画素の画素(特定画素)に隣接する画像生成画素と、隣接しない画像生成画素との間において、暗電流、混色、および、感度のいずれかの特性において差を生じる場合には、本発明の実施の形態を適用することができる。例えば、撮像素子の感度を向上させるために、画像生成画素の他にホワイト画素(W画素)を配置する撮像素子が考えられるが、このような撮像素子においても、本発明の実施の形態を適用することができる。
図21は、本発明の第2の実施の形態における撮像素子に備えられる画素の配置の一例を示す模式図である。
図22は、本発明の第2の実施の形態における補正部730の機能構成の一例を示すブロック図である。
次に、本発明の第2の実施の形態の補正係数算出動作における撮像装置の動作について図面を参照して説明する。
図24は、本発明の第2の実施の形態の撮像装置の補正動作における補正処理手順例を示すフローチャートである。なお、同図は、図20において示した本発明の第1の実施の補正処理手順例に対応する。すなわち、この処理手順は、図20の変形例であり、補正対象画素の暗電流の補正方法が異なる。また、この点以外については、図20と同一であるため、図20と共通する部分については、同一の符号を付してこれらの説明の一部を省略する。
本発明の第1および第2の実施の形態では、撮像装置が補正係数算出部300を備える例について説明した。このように、撮像装置が補正係数算出部300を備えることにより、製造過程において、補正係数算出に係る時間を短縮することができる。しかしながら、補正係数算出部300における補正係数算出動作は製造工程においてのみ行われるため、算出処理は撮像装置の外部の演算処理装置において行わせ、その結果の各補正係数をFlashROMに記録することも可能である。
図25は、本発明の第3の実施の形態における撮像装置800の機能構成の一例を示すブロック図である。
110 レンズ部
111 ズームレンズ
113 フォーカスレンズ
115 駆動部
120 シャッターユニット
125 シャッター駆動部
130 A/D変換部
151 画像処理部
152 保存処理部
153 ビューファインダ
154 記録媒体
160 切替スイッチ
171 操作受付部
172 制御部
200 撮像素子
400 補正部
410 補正対象画素補正部
420 暗電流補正部
430 混色補正部
440 感度補正部
450 暗電流値算出部
460 暗電流値減算部
470 補正画像データ出力部
510 暗電流補正係数保持部
520 混色補正係数保持部
530 光量算出係数保持部
540 感度補正係数保持部
Claims (14)
- 画像を生成するための画像生成画素のカラーフィルタとは異なるカラーフィルタまたは前記画像生成画素とは異なる構造を備える特定画素と、前記特定画素に隣接する前記画像生成画素である第1画像生成画素と、前記特定画素には隣接しない前記画像生成画素である第2画像生成画素とを備える撮像素子が生成する画像データであって、前記各画素が生成する輝度値を含む画像データを入力する入力部と、
前記入力された画像データに基づいて、前記特定画素から前記第1画像生成画素へ漏れる光に起因する輝度の変化値を、当該第1画像生成画素に隣接する特定画素のそれぞれの輝度値に基づいて算出し、前記算出した変化値に基づいて前記漏れる光に起因する当該第1画像生成画素への混色を補正する混色補正部と
を具備する画像処理装置。 - 前記特定画素から漏れる光の量を、当該特定画素のそれぞれの輝度値に基づいて算出するための値を光量算出係数とし、
前記漏れる光の量と前記輝度の変化値との間の相関値を混色補正係数とし、
前記混色補正部は、前記光量算出係数と当該特定画素のそれぞれの輝度値とに基づいて前記特定画素から第1画像生成画素へ漏れる光の量を算出し、当該算出した光の量と前記混色補正係数とに基づいて当該第1画像生成画素に係る輝度の変化値を算出し、当該算出した輝度の変化値を当該第1画像生成画素の輝度値から減算して前記混色を補正する
請求項1記載の画像処理装置。 - 前記第1画像生成画素に隣接する前記特定画素のそれぞれに関する光量算出係数を前記第1画像生成画素ごとに保持する光量算出係数保持部と、
前記第1画像生成画素ごとに前記混色補正係数を保持する混色補正係数保持部と
をさらに具備する請求項2記載の画像処理装置。 - 前記第1画像生成画素の輝度値のうちの当該第1画像生成画素のカラーフィルタを透過した光に基づく輝度値である第1透過値と、当該第1画像生成画素と同じ分光特性のカラーフィルタを備える前記第2画像生成画素の輝度値のうちの当該第2画像生成画素のカラーフィルタを透過した光に基づく輝度値である第2透過値との間の相関値を感度補正係数とし、前記混色が補正された前記第1画像生成画素の輝度値を前記第1感度値として、当該輝度値と前記感度補正係数とに基づいて、当該第1画像生成画素のマイクロレンズに入射されて受光素子に受光される光の量と当該第2画像生成画素間のマイクロレンズに入射されて受光素子に受光される光の量との差を補正する透過度補正部をさらに具備する
請求項1記載の画像処理装置。 - 前記画像生成画素とは異なる構造を備える特定画素は、位相差検出による合焦判定を行うための位相差検出画素である請求項1記載の画像処理装置。
- オプティカルブラック領域を用いて算出した第2画像生成画素の暗電流値と、前記第1画像生成画素の暗電流値との相関値を暗電流補正係数とし、
前記入力された画像データに関する前記第2画像生成画素の暗電流値と前記暗電流補正係数とに基づいて当該第1画像生成画素の暗電流値を算出し、当該算出した暗電流値を当該第1画像生成画素の輝度値から減算して当該第1画像生成画素の暗電流を補正する暗電流補正部をさらに具備する
請求項5記載の画像処理装置。 - 前記画像生成画素のカラーフィルタとは異なるカラーフィルタを備える特定画素は、可視光領域の波長の光を透過するホワイトフィルタを備える画素である請求項1記載の画像処理装置。
- 前記撮像素子は、前記特定画素が特定方向に並べて構成される第1画素群と、前記画像生成画素が特定方向に並べて構成される第2画素群とが前記特定方向とは直交する直交方向に交互に配置される請求項1記載の画像処理装置。
- 前記撮像素子は、前記画像生成画素が前記第2画素群においてベイヤー配列で配置される請求項8記載の画像処理装置。
- 画像を生成するための画像生成画素のカラーフィルタとは異なるカラーフィルタまたは前記画像生成画素とは異なる構造を備える特定画素と、前記特定画素に隣接する前記画像生成画素である第1画像生成画素と、前記特定画素には隣接しない前記画像生成画素である第2画像生成画素とを備え、前記各画素が生成する輝度値を含む画像データを生成する撮像素子と、
前記生成された画像データに基づいて、前記特定画素から前記第1画像生成画素へ漏れる光に起因する輝度の変化値を、当該第1画像生成画素に隣接する特定画素のそれぞれの輝度値に基づいて算出し、前記算出した変化値に基づいて前記漏れる光に起因する当該第1画像生成画素への混色を補正する混色補正部と
を具備する撮像装置。 - 画像を生成するための画像生成画素のカラーフィルタとは異なるカラーフィルタまたは前記画像生成画素とは異なる構造を備える特定画素と、前記特定画素に隣接する前記画像生成画素である第1画像生成画素と、前記特定画素には隣接しない前記画像生成画素である第2画像生成画素とを備える撮像素子が生成する画像データであって、前記各画素が生成する輝度値を含む画像データを入力する入力部と、
前記入力された画像データに基づいて、前記第1画像生成画素と、当該第1画像生成画素と同じ分光特性のカラーフィルタを備える前記第2画像生成画素との間におけるマイクロレンズに入射されて受光素子に受光される光の量の差の相関値を用いて、前記光の量の差を補正する透過度補正部と
を具備する画像処理装置。 - 画像を生成するための画像生成画素のカラーフィルタとは異なるカラーフィルタまたは前記画像生成画素とは異なる構造を備える特定画素と、前記特定画素に隣接する前記画像生成画素である第1画像生成画素と、前記特定画素には隣接しない前記画像生成画素である第2画像生成画素とを備える撮像素子が生成する画像データであって、前記各画素が生成する輝度値を含む画像データを入力する入力部と、
前記入力された画像データにおける前記第1画像生成画素の暗電流を、前記入力された画像データに関する前記第2画像生成画素の暗電流値と、前記第1画像生成画素の暗電流値との相関値とに基づいて補正する暗電流補正部と
を具備する画像処理装置。 - 画像を生成するための画像生成画素のカラーフィルタとは異なるカラーフィルタまたは前記画像生成画素とは異なる構造を備える特定画素と、前記特定画素に隣接する前記画像生成画素である第1画像生成画素と、前記特定画素には隣接しない前記画像生成画素である第2画像生成画素とを備える撮像素子が生成する画像データであって、前記各画素が生成する輝度値を含む画像データを入力する入力手順と、
前記入力された画像データに基づいて、前記特定画素から前記第1画像生成画素へ漏れる光に起因する輝度の変化値を、当該第1画像生成画素に隣接する特定画素のそれぞれの輝度値に基づいて算出し、前記算出した変化値に基づいて前記漏れる光に起因する当該第1画像生成画素への混色を補正する混色補正手順と
を具備する画像処理方法。 - 画像を生成するための画像生成画素のカラーフィルタとは異なるカラーフィルタまたは前記画像生成画素とは異なる構造を備える特定画素と、前記特定画素に隣接する前記画像生成画素である第1画像生成画素と、前記特定画素には隣接しない前記画像生成画素である第2画像生成画素とを備える撮像素子が生成する画像データであって、前記各画素が生成する輝度値を含む画像データを入力する入力手順と、
前記入力された画像データに基づいて、前記特定画素から前記第1画像生成画素へ漏れる光に起因する輝度の変化値を、当該第1画像生成画素に隣接する特定画素のそれぞれの輝度値に基づいて算出し、前記算出した変化値に基づいて前記漏れる光に起因する当該第1画像生成画素への混色を補正する混色補正手順と
をコンピュータに実行させるプログラム。
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