JP4295149B2 - Color shading correction method and solid-state imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、固体撮像素子におけるカラーフィルタ上の混色により発生する色シェーディング補正方法および固体撮像装置に関するものである。 The present invention relates to a method for correcting color shading that occurs due to color mixture on a color filter in a solid-state imaging device, and a solid-state imaging device.
従来から、固体撮像装置は、たとえばマイクロレンズが形成された複数の受光素子を有する固体撮像素子を用いるとき、このマイクロレンズの影響を受けて光の入射方向により各受光素子の受光光量が大きく変化する。一般的には、固体撮像素子の周縁部の受光素子では光が傾斜して入射するため、中央部の受光素子に比べて受光光量が減少する。その結果、得られる画像の周縁部の輝度が低下するといういわゆるシェーディングが発生する。 Conventionally, when a solid-state imaging device uses, for example, a solid-state imaging device having a plurality of light-receiving elements on which microlenses are formed, the amount of light received by each light-receiving element varies greatly depending on the incident direction of light under the influence of the microlenses. To do. Generally, light is incident on the light receiving element at the peripheral edge of the solid-state image sensor, so that the amount of received light is reduced as compared with the light receiving element at the center. As a result, so-called shading occurs in which the luminance at the peripheral edge of the obtained image decreases.
特許文献1に記載のシェーディング補正装置では、撮像素子で撮像した基準画像に基づいて垂直方向および水平方向の中央部のデータを累積加算することにより水平方向シェーディング補正データおよび垂直方向シェーディング補正データを生成して、水平方向シェーディング補正メモリおよび垂直方向シェーディング補正メモリにそれぞれ格納するもので、撮像素子で取り込んだ画像データに対し、対応する水平方向シェーディング補正データおよび垂直方向シェーディング補正データを乗算器で乗ずることによりシェーディング補正を行う。
上述の特許文献1に記載のシェーディング補正装置は、撮影した画像データに対してシェーディング補正データを乗算するゲイン補正型のシェーディング補正機能を有し、一般的に開示されているほとんどのシェーディング補正装置では、このようなゲイン補正型のシェーディング補正によって、個別調整などで得られた各色のシェーディング特性の逆数を、撮影した画像データごとに乗算器で演算する。しかし、このようなゲイン補正では、個別調整時の光源分光と、シェーディングの原因である素子分光の面内依存性との積和を補正するために、光源分光が変化するとシェーディング補正を不正に行なうことがある。 The shading correction apparatus described in Patent Document 1 described above has a gain correction type shading correction function for multiplying captured image data by shading correction data, and in most of the generally disclosed shading correction apparatuses. The reciprocal of the shading characteristic of each color obtained by individual adjustment or the like by such gain correction type shading correction is calculated by a multiplier for each photographed image data. However, in such a gain correction, in order to correct the product sum of the light source spectrum at the time of individual adjustment and the in-plane dependence of the element spectrum that is the cause of shading, shading correction is illegally performed when the light source spectrum changes. Sometimes.
ところで、撮影画像に発生するシェーディングでは、レンズにより周辺光量が低減する輝度シェーディングよりも、各受光素子の色フィルタにより感度面内均一性が損なわれて発生する色シェーディングが、視覚的に悪影響が大きい。このような色シェーディングは、画素ピッチの微細化とともに発生が進み、カラーフィルタにおける光線混色が原因と考えられるもので、各画素における色シェーディングは、その画素における色(RGB)フィルタから透過して入射する光の波長依存性によって異なり、長波長側から大きくずれる。 By the way, in the shading that occurs in the photographed image, the color shading that occurs due to the loss of uniformity in the sensitivity plane due to the color filter of each light receiving element is more visually harmful than the luminance shading that reduces the peripheral light amount by the lens. . This kind of color shading is likely to occur as the pixel pitch becomes finer and is caused by light color mixing in the color filter. Color shading in each pixel is transmitted through the color (RGB) filter in that pixel and incident. Depending on the wavelength dependence of the light to be emitted, it is greatly deviated from the long wavelength side.
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、狭ピッチな撮像素子における色シェーディングの原因と考えられる光線混色を直接的に補正して、撮影シーン(光源の色温度、分光)に対する補正のロバスト性を高めて、撮像素子の面内分光型の色シェーディング補正およびこの補正に用いる定数の個別調整方法を用いた固体撮像装置および色シェーディング補正方法を提供することを目的とする。 The present invention eliminates such disadvantages of the prior art and directly corrects light color mixing, which is considered to be the cause of color shading in a narrow-pitch image sensor, to correct for the shooting scene (color temperature of light source, spectrum). An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device and a color shading correction method using an in-plane spectroscopic color shading correction of an image sensor and an individual adjustment method of constants used for the correction with improved robustness.
本発明によれば、撮像面を形成するように行および列方向に配列され、光電変換する受光部を複数個有し、この複数の受光部のそれぞれに入射光を複数の色成分に分光するフィルタを備えて、撮像した被写界像をこのフィルタにより第1の色成分、第2の色成分および第3の色成分に分光して画像信号を形成する撮像手段と、この画像信号を信号処理する信号処理手段とを含む固体撮像装置は、この信号処理手段は、第1の色成分を示す画素位置の片側に近接する画素が示す第3の色成分を第1の補正成分として、第1の補正成分およびこの画素位置に対応する第1の色シェーディング補正データに基づいて、第1の色成分をこの画素位置に応じて色シェーディング補正し、第2の色成分を示す画素位置の片側に近接する画素が示す第3の色成分を第2の補正成分として、第2の補正成分およびこの画素位置に対応する第2の色シェーディング補正データに基づいて、第2の色成分をこの画素位置に応じて色シェーディング補正する色シェーディング補正手段を含むことを特徴とする。 According to the present invention, there are a plurality of light receiving portions arranged in the row and column directions so as to form an imaging surface and performing photoelectric conversion, and incident light is split into a plurality of color components in each of the plurality of light receiving portions. An image pickup means for providing an image signal by splitting the picked-up object scene image into a first color component, a second color component and a third color component by the filter; The signal processing means includes a signal processing means for processing, and the signal processing means uses the third color component indicated by the pixel adjacent to one side of the pixel position showing the first color component as the first correction component. Based on the first correction component and the first color shading correction data corresponding to the pixel position, the first color component is subjected to color shading correction according to the pixel position, and one side of the pixel position indicating the second color component The third color indicated by the pixels adjacent to Color shading for correcting the color shading of the second color component according to the pixel position based on the second correction component and the second color shading correction data corresponding to the pixel position A correction means is included.
また、撮像面を形成するように行および列方向に配列され、光電変換する受光部を複数個有し、この複数の受光部のそれぞれに入射光を複数の色成分に分光するフィルタを備えた撮像素子を用いて、撮像した被写界像をこのフィルタにより第1の色成分、第2の色成分および第3の色成分に分光して画像信号を形成する撮像工程と、この画像信号を信号処理する信号処理工程とを含む色シェーディング補正方法は、この信号処理工程は、第1の色成分を示す画素位置の片側に近接する画素が示す第3の色成分を第1の補正成分として、第1の補正成分およびこの画素位置に対応する第1の色シェーディング補正データに基づいて、第1の色成分をこの画素位置に応じて色シェーディング補正し、第2の色成分を示す画素位置の片側に近接する画素が示す第3の色成分を第2の補正成分として、第2の補正成分およびこの画素位置に対応する第2の色シェーディング補正データに基づいて、第2の色成分をこの画素位置に応じて色シェーディング補正する色シェーディング補正工程を含むことを特徴とする。 In addition, a plurality of light receiving portions that are arranged in the row and column directions so as to form an imaging surface and photoelectrically convert, and each of the plurality of light receiving portions includes a filter that splits incident light into a plurality of color components. An imaging process that forms an image signal by splitting the captured scene image into a first color component, a second color component, and a third color component by using this filter using an imaging device; and In the color shading correction method including the signal processing step of performing signal processing, the signal processing step uses the third color component indicated by the pixel adjacent to one side of the pixel position indicating the first color component as the first correction component. Based on the first correction component and the first color shading correction data corresponding to the pixel position, the first color component is subjected to color shading correction according to the pixel position, and the pixel position indicating the second color component Close to one side of The third color component indicated by the prime is used as the second correction component, and the second color component is determined according to the pixel position based on the second correction component and the second color shading correction data corresponding to the pixel position. And a color shading correction step of correcting the color shading.
このように本発明の固体撮像装置によれば、赤画素および青画素の出力を、それぞれの片側に近接する緑画素の出力に所定の係数を乗算した値を減算して色シェーディング補正し、このとき所定の係数を各画素位置で自由に設定可能な係数とすることにより、光源混色による色シェーディングを、撮影光源に係らず最適に補正することができる。このように、素子の面内分光補正型の色シェーディング補正では、所定の係数を画面内不均一に設定できるリニアマトリクス回路により、素子分光の面内均一性を高めることができる。 As described above, according to the solid-state imaging device of the present invention, the output of the red pixel and the blue pixel is subjected to color shading correction by subtracting the value obtained by multiplying the output of the green pixel adjacent to each side by a predetermined coefficient, When the predetermined coefficient is a coefficient that can be freely set at each pixel position, color shading due to light source color mixture can be optimally corrected regardless of the photographing light source. As described above, in the in-plane spectral correction type color shading correction of the element, the in-plane uniformity of the element spectrum can be enhanced by the linear matrix circuit capable of setting a predetermined coefficient non-uniformly in the screen.
また、本発明は、リニアマトリクス回路における所定の係数を、画像の画素位置の増加とともに単調増加する関数とすることにより、この関数の係数を保持することでゲイン補正値テーブルに比べて、メモリ使用量を大きく削減することができる。また、この関数を、限定した形状にして、さらにメモリ使用量を減少することができる。 In addition, the present invention uses a predetermined coefficient in the linear matrix circuit as a function that monotonously increases with an increase in the pixel position of the image. The amount can be greatly reduced. In addition, this function can be made a limited shape to further reduce the memory usage.
次に添付図面を参照して本発明による固体撮像装置の実施例を詳細に説明する。 Next, embodiments of the solid-state imaging device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
実施例の固体撮像装置10は、図1に示すように、被写界からの入射光を光学系12において取り込み、操作部14を操作することによりシステム制御部16およびタイミング発生器18で各部を制御して、この被写界像を撮像部20で撮像するもので、撮像した画像を前処理部22および信号処理部22で信号処理した画像信号を、バス26に接続した圧縮記録処理部28で圧縮し、表示部30で表示し、また記録部32で記録する装置である。なお、本発明の理解に直接関係のない部分は、図示を省略し、冗長な説明を避ける。
As shown in FIG. 1, the solid-
光学系12には、具体的な構成を図示しないが、レンズ、絞り調整機構、シャッタ機構、ズーム機構、自動焦点(Automatic Focus :AF)調整機構および自動露出(Automatic Exposure :AE)調整機構などが含まれている。このレンズは、図示しない鏡筒のほぼ前面に配設された光学レンズで、複数のレンズを組み合わせて用いてもよい。絞り調節機構は、開口部の径を変化させて撮像部20への入射光量を調整するものであり、シャッタ機構は、開口部を閉状態として光路を遮断する機械的シャッタである。ズーム機構は、レンズの配置する位置を調節してズームを行うものであり、自動焦点調節機構は、被写界と撮像装置10との距離に応じてピント調節するものである。
Although a specific configuration is not shown in the
この光学系12は、制御信号106によって制御されて、絞り調節機構、シャッタ機構、ズーム機構および自動焦点調節機構が駆動して、所望の被写界像を取り込んで撮像部20の撮像面に入射する光入射機構である。また、測光時には、一度に測光できる幅が限られているため、たとえば、絞りや電子シャッタなどを駆動させて、数回に分けて測光データを得てもよい。なお、以下の説明において、各信号はその現れる接続線の参照番号で特定する。
This
操作部14は、操作者の指示を入力する手操作装置であり、操作者の手操作状態、たとえばシャッタボタン(図示せず)のストローク操作に応じて、操作信号104をシステム制御部16に供給する機能を有する。
The
システム制御部16は、操作部12から供給される操作信号104に応動して、本装置全体の動作を制御、統括する制御機能部である。たとえば、本実施例におけるシステム制御部16は、操作信号104に応じて、制御信号106、108および110を、それぞれ光学系12、タイミング発生器18およびバス26に供給して制御する。このシステム制御部16は、たとえば、図2に示すように、中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)72を有するものでよい。
The
タイミング発生器18は、本装置10を動作させる基本クロック(システムクロック)を発生する発振器を有して、たとえば、この基本クロック112を制御信号108に応じてシステム制御部16に供給する。また、図1に示していないが、タイミング発生器18は、基本クロックをほとんどすべてのブロックに供給すると共に、この基本クロックを分周して様々なタイミング信号も生成する。
The
また、本実施例のタイミング発生器18では、システム制御部16から供給される制御信号108に基づいてタイミング信号を生成する。たとえば、垂直同期信号、水平同期信号および電子シャッタパルスなどを示すタイミング信号114を生成して撮像部20に供給する。また、相関二重サンプリング用のサンプリングパルスやアナログ・ディジタル変換用の変換クロックなどのタイミング信号118を生成して前処理部24に供給する。
Further, the
撮像部20は、具体的な構成は図示しないが、撮影画像の1画面を形成する撮像面300および水平転送路を含んでいる。この撮像面300は、図3にその一部を示すように、複数の各画素に対応する受光部302、受光部302のそれぞれに備わるマイクロレンズ304および垂直転送路308を備えている。撮像部20は、その撮像面300に結像される被写界像を電気信号118に光電変換する機能を有し、本実施例では、たとえば、電荷結合素子(Charge Coupled Device:CCD)や金属酸化膜型半導体(Metal Oxide Semiconductor:MOS)等のいずれのイメージセンサでもよい。本実施例の撮像部20は、タイミング信号114に制御されて、被写界から入射する入射光102を各感光部で光電変換し、これによって得られた信号電荷をアナログ電気信号118に変換して出力する。
Although the specific configuration is not illustrated, the
本実施例では、図3に示すように、撮像面300における複数の受光部302は、入射光を受光した際に、光を受光光量に応じた電気信号に光電変換する光センサであり、たとえば、フォトダイオードが用いられる。複数の受光部302は、赤色R、緑色Gおよび青色Bのカラーフィルタを備えて行列状に配置され、たとえば、行方向および列方向に1つおきに位置をずらして配列する、ハニカム配列を用いているが、行方向および列方向にそれぞれ一定ピッチで正方行列的に配列してもよい。また、これらのカラーフィルタの配置パターンは、緑画素Gが正方格子状に配され、さらに緑画素Gを挟んで対角位置に赤画素Rまたは青画素Bが配される完全市松に配する、G正方格子RB完全市松パターンでよく、緑画素Gが市松模様に配置されて、赤画素Rおよび青画素Bの上下左右を緑画素Gで囲まれ、行列の各行および各列は、緑画素Gと赤画素Rおよび青画素Bのいずれかを含むように配列される、ベイヤ(Bayer)パターンでもよい。撮像面300では、実際には多数の画素が配列されるが、図3においては、複雑化を避けるため、少数の画素配列しか図示しない。また、複数の受光部302は、それぞれ、高感度および低感度の受光素子を備えて、広ダイナミックレンジを実現するものでもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the plurality of
前処理部22は、タイミング信号116に制御されて、画像を示すアナログ電気信号118に対して、アナログ信号処理を施す機能を有する。また、前処理部22は、相関二重サンプリング回路(Correlated Double Sampling:CDS)、ゲインコントロールアンプ(Gain Controlled Amplifier:GCA)、およびアナログ・ディジタル(Analog/Digital:A/D)変換器などを含むものでよく、これらの回路によって電気信号118を処理し、アナログ画像信号120を生成して出力する。
The preprocessing
信号処理部24は、入力のディジタル画像信号120に対してディジタル信号処理を施すもので、これにより生成したディジタル画像信号122をバス26に供給し、またディジタル画像信号130をバス26および圧縮記録処理部28に供給する。本実施例の信号処理部24では、前処理部22からディジタル画像信号120を入力し、バス26を介したシステム制御部16からの制御信号110である、制御信号122に応じてディジタル信号処理を行う。
The
本実施例では、信号処理部24は、図2に示すように構成されて、制御信号122に応じてディジタル信号処理を行う。信号処理部24は、入力のディジタル画像信号120を画像メモリ40に一時格納して、オフセット補正部42でオフセット補正した後、第1のリニアマトリクス(Linear Matrix:LMTX)補正部46で通常のリニアマトリクス演算をし、第2のLMTX補正部50で色シェーディング補正をするもので、シェーディング補正後のディジタル画像信号を、ホワイトバランス(White Balance:WB)補正部54、ガンマ(γ)補正部60、同時化処理部64および色差マトリクス(Color Matrix: CMTX)補正部68などで処理するものである。また、これらの回路は、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)と接続するものでよい。
In this embodiment, the
オフセット補正部42は、各色成分に対応したディジタル画像信号に対して、基準電圧レベルからのずれを補正するものである。
The offset
第1のLMTX補正部46は、画像メモリ40におけるディジタル画像信号を読み出し、この被写体輝度にリニアな信号に対して、3×3の行列(リニアマトリクス)を作用させることにより、赤画素R、緑画素Gおよび青画素Bからの原色信号について線型変換を行い、色再現を高めて色補正をするものである。
The first
本実施例において、第1のLMTX補正部46は、たとえば、ディジタル画像信号における赤画素Rおよび青画素Bの出力から、簡略化したリニアマトリクス演算である次式(1)および(2)により演算結果R’およびB’を算出してよい。
R’=R−α1Gr ・・・(1)
B’=B−β1Gb ・・・(2)
このとき、定数α1およびβ1は、所定のマトリクス定数を示し、出力Grは、赤画素Rの片側、たとえば右下側で最も近接する緑画素Grの出力を示し、出力Gbは、青画素Bの片側、たとえば右下側で最も近接する緑画素Gbの出力を示す。
In the present embodiment, the first
R ′ = R−α 1 Gr (1)
B ′ = B−β 1 Gb (2)
At this time, the constants α 1 and β 1 indicate predetermined matrix constants, the output Gr indicates the output of the closest green pixel Gr on one side of the red pixel R, for example, the lower right side, and the output Gb indicates the blue pixel The output of the green pixel Gb closest to one side of B, for example, the lower right side, is shown.
また、第1のLTMX補正部46が接続するEEPROM 48は、通常のリニアマトリクス演算に用いる所定のマトリクス定数を格納するもので、本実施例では、所定のマトリクス定数α1およびβ1を格納する。
The
第2のLMTX補正部50は、第1のLMTX補正部46による演算結果であるディジタル画像信号を色シェーディング補正するもので、このディジタル画像信号における赤画素Rおよび青画素Bの出力を、これらの画素の片側に近接する緑画素Gの出力に所定の係数を乗算した値を減算または加算することにより色シェーディングするものでよい。本実施例では、第2のLMTX補正部50は、上記の式(1)および(2)を用いて、リニアマトリクス演算により色シェーディング補正するものでよく、特に、所定のマトリクス定数を、ディジタル画像信号が示す画像の各画素位置で自由に設定可能な係数とするものである。
The second
このとき、第2のLMTX補正部50では、上記の式(1)および(2)における所定のマトリクス定数α1およびβ1として、赤画素Rおよび青画素Bの各画素位置(x、y)に対応して座標依存性を有する係数α2(x、y)およびβ2(x、y)を用いる。本実施例では、様々なズーム倍率および絞り値に対応した複数のマトリクス係数α2(x、y)およびβ2(x、y)をEEPROM 52に格納するとよい。
At this time, in the second
第2のLMTX補正部50では、所望の画素の出力から、この画素の片側に近接する、異なる色画素の出力を差し引くものであり、ハニカム、ベイヤまたはG正方格子RB完全市松パターンなど、多様に配列した複数の受光部302の出力に都合よく対応する。このように、第2のLMTX補正部50では、画面内不均一な係数を設定可能にして、リニアマトリクス演算を用いた色シェーディング補正により、素子分光の面内均一性を高める。
The second
本実施例におけるWB補正部54は、積算回路58と接続して、色シェーディング補正後のディジタル画像信号をWB補正処理するものでよい。
In this embodiment, the
また、ディジタル画像信号に対して、γ補正部60は、撮像部20の階調特性に応じてγ補正し、同時化処理部64は、同時化処理する。
Further, the
CMTX補正部68は、ディジタル画像信号の赤画素R、緑画素Gおよび青画素Bに対して、輝度・色差信号に変換後の色差信号(Cr,Cb )について線型変換を行い、画像表示に用いる形式、すなわち輝度データYならびに色差データ(R−Y)および(B−Y)に変換するものである。これらの輝度データおよび色差データは、各色に定めた混合割合を乗算し演算することから得られる。また、本実施例のCMTX補正部68は、色差マトリクス補正したディジタル画像信号130を、圧縮記録処理部28に直接供給してもよい。
The
また、信号処理部24は、バス26を介して、圧縮記録処理部28、表示部30および記録部32などと接続して、生成したディジタル画像信号122を供給する。本実施例では、これらの圧縮記録処理部28、表示部30および記録部32は、システム制御部16からの制御信号110を、バス26を介して入力して制御される。
The
圧縮記録処理部28は、入力するディジタル画像信号に対して、たとえば直交変換を用いたJPEG(Joint Photographic Experts Group)規格での圧縮を施す機能を有する。この圧縮記録処理部28は、システム制御部16から供給される制御信号110により制御されて、たとえば、圧縮した画像データを記録部32に出力する。
The compression
表示部30は、信号処理部14から供給されるディジタル画像信号122に基づいて画像表示する機能を有し、たとえば、液晶表示(Liquid Crystal Display: LCD)パネルなどが用いられる。
The
記録部32は、ディジタル画像信号を記録する機能を有し、本実施例では、図2に示すように、カードインタフェース(I/F)74および情報記録媒体76を有し、たとえば、圧縮記録処理部28により圧縮された画像信号をカードI/F 74を介して情報記録媒体76に書き込む。情報記録媒体76は、半導体メモリが搭載されたメモリカードや光磁気ディスク等の回転記録体を収容したパッケージなどを用い、着脱可能でもよい。
The
次に、この実施例における固体撮像装置10の動作を説明する。この撮像装置10では、操作者が操作部14のレリーズボタンを操作して撮像を指示すると、撮像指示を示す操作信号104がシステム制御部16に供給される。
Next, the operation of the solid-
システム制御部16では、操作信号104に応じて撮像指示を示す制御信号106および108が、それぞれ光学系12およびタイミング発生器18に供給される。タイミング発生器18では、この制御信号108に応じて測光指示を示すタイミング信号112、114および116が生成され、それぞれシステム制御部16、撮像部20および前処理部22に供給される。
In the
光学系12では、被写界からの入射光102が撮像部20に入射し、被写界像が撮像面に結像される。撮像部20では、タイミング信号114に応じて撮像面上の信号電荷が読み出され、アナログ電気信号118が生成されて前処理部22に供給される。前処理部22におけるアナログ電気信号118は、タイミング信号116に応じてCDS、GCAおよびA/D変換などの前処理が施されてディジタル画像信号120が生成される。ディジタル画像信号120は、信号処理部24に供給されて画像メモリ40に格納される。
In the
信号処理部24において、画像メモリ40におけるディジタル画像信号は、まずオフセット補正部42においてオフセット補正処理される。
In the
次に、オフセット処理後のディジタル画像信号は、第1のLMTX補正部46において、通常のリニアマトリクス演算が施され、本実施例では、このディジタル画像信号は、EEPROM 48から取り出したマトリクス定数α1およびβ1を用いて、上記の式(1)および(2)によりリニアマトリクス演算される。
Next, the digital image signal after the offset processing is subjected to a normal linear matrix operation in the first
リニアマトリクス演算されたディジタル画像信号は、第2のLMTX補正部50において、リニアマトリクス演算を利用して色シェーディング補正される。第2のLMTX補正部50では、EEPROM 52からマトリクス係数α2(x、y)およびβ2(x、y)が取り出され、ディジタル画像信号の各画素データは、その画素位置に応じてマトリクス係数α2およびβ2が用いられて、上記の式(1)および(2)により色シェーディング補正される。
The digital image signal subjected to the linear matrix calculation is subjected to color shading correction by the second
次に、色シェーディング補正されたディジタル画像信号は、WB補正部54、γ補正部60、同時化処理部64、およびCMTX補正部68において、それぞれ信号処理が施される。
Next, the digital image signal subjected to color shading correction is subjected to signal processing in the
このようにして、信号処理部24による信号処理が施されたディジタル画像信号は、システム制御部14が画像記録や表示を指示して信号処理部24を制御すると、信号処理部24から直接、またはバス26を介して、圧縮記録処理部28に読み出される。圧縮記録処理部28において、ディジタル画像信号130は、圧縮処理などが施されて、記録部32における情報記録媒体76へ記録され、表示部30における液晶表示パネルなどへ表示される。
In this way, the digital image signal subjected to the signal processing by the
ところで、本発明のような固体撮像装置10において、色シェーディングの原因となるカラーフィルタ上の光線混色は、主に、撮像部20の撮像面300における各受光部302を形成するフォトダイオード、カラーフィルタおよびマイクロレンズが、相対的にずれることにより生じるものである。この相対的なずれは、撮像部20の製造において設計にしたがったマスクパターンを用いることにより、撮像面300の端部に近づくほど大きくなりやすい。
By the way, in the solid-
たとえば、調整用光源による画像を取り込んで、図4に示すような画像402を表わすと、この画像402の中心位置に近いほど本来の色が再現され、左上に近づくほどグレーに、右下に近づくほどマゼンダに色がずれて再現されている。この画像402の左上付近の画像を取り込む複数の受光部の一部を図6に示し、中心付近の画像を取り込む複数の受光部を図7に、右下付近の画像を取り込む複数の受光部を図8に示す。
For example, when an image by an adjustment light source is captured and an
このとき、図6、図7および図8に示すように、フォトダイオード602およびマイクロレンズ304に対してカラーフィルタ604が左側にずれている。調整用光源からの入射光610が、図6に示すような左上の受光部に入射するとき、カラーフィルタ604が都合よくずれているため、入射光610はフォトダイオード602に良好に入射して、図4に示すように画像402の左上はグレー化される。しかし、図7および図8に示すような中央および右下の受光部に入射するとき、カラーフィルタ604および606のずれのために、入射光610は緑画素Gのフィルタ606を通りながら赤画素Rのフィルタ604に入射して、図4に示すように、画像402は、右下に近づくに従ってマゼンダに変化して再現される。
At this time, as shown in FIGS. 6, 7, and 8, the
たとえば、調整用光源からの入射光の色温度が5600Kとして、図4に示すような画像402が表されるとき、左上から右下への直線410上の画素について、赤画素R、青画素Bおよび緑画素Gの出力を図9に示す。他方、調整用光源からの入射光の色温度が2300Kとして、図5に示すような画像502が表されるとき、左上から右下への直線510上の画素について、赤画素R、青画素Bおよび緑画素Gの出力を図10に示す。
For example, when the color temperature of incident light from the adjustment light source is 5600 K and an
図9に示すように、緑画素Gの出力が各画素位置で、たとえば一定の値G1であるとき、赤画素R/緑画素G、および青画素B/緑画素Gは、出力G1をまたいで単調増加するように示される。これにより、NW付近に位置する画素ではグレーが示され、SE付近に位置する画素ではマゼンダが示される。 As shown in FIG. 9, at each pixel position the output of the green pixel G is, when for example a constant value G 1, red pixels R / green pixel G, and the blue pixel B / green pixel G is, the output G 1 It is shown to increase monotonically. Thereby, gray is indicated for pixels located near the NW, and magenta is indicated for pixels located near the SE.
他方、図10に示すように、たとえば緑画素Gの出力が一定の値G2であるとき、赤画素R/緑画素Gは、常に出力G1より高く、かつNW付近に位置する画素で最大になり、SE付近に位置する画素で最小になるように単調減少して示される。また、青画素B/緑画素Gは、常に出力G1より低く、かつNW付近に位置する画素で最小になり、SE付近に位置する画素で最大になるように単調増加して示される。これにより、NW付近の画素ではグレーが示され、SE付近の画素ではグリーンが示される。 Maximum other hand, as shown in FIG. 10, for example, when the output of the green pixel G is a constant value G 2, a red pixel R / green pixel G is always higher than the output G 1, and the pixel located in the vicinity NW , And is shown monotonically decreasing so as to be minimum at pixels located near SE. Furthermore, the blue pixel B / green pixel G is always lower than the output G 1, and becomes a minimum at pixels located in the vicinity NW, monotonically increasing to shown to maximize the pixel located near SE. Thereby, gray is indicated for pixels near the NW, and green is indicated for pixels near the SE.
したがって、本発明のような固体撮像装置10では、このような単調増加または減少する画素出力に対応して、第2のLMTX補正部50による色シェーディング補正で用いられるマトリクス係数α2(x、y)およびβ2(x、y)を、単調増加または減少する関数としてEEPROM 52に格納するとよい。このとき、マトリクス関数α2(x、y)およびβ2(x、y)の偶数次項をゼロとして、一次関数にするとよい。このとき、調整時の測定誤差から生ずるうねり項による補正を持たせなくてもよい。
Therefore, in the solid-
また、マトリクス関数α2(x、y)およびβ2(x、y)をEEPROM 52に格納するとき、マトリクス関数α2(x、y)およびβ2(x、y)を構成する係数のみをEEPROM 52に格納することにより、使用メモリ容量を減少することができる。これらのマトリクス関数α2(x、y)およびβ2(x、y)は、様々なズーム倍率および絞り値に応じて、複数生成されてよい。
Further, the matrix function α 2 (x, y) and β 2 (x, y) when storing the
また、本実施例の固体撮像装置10では、たとえば、調整用光源により取り込んだ被写界像に基づく調整画像信号から、マトリクス関数α2(x、y)およびβ2(x、y)を検出することができる。
Further, in the solid-
この固体撮像装置10における信号処理部24は、調整画像信号であるディジタル画像信号120からデータR/GrおよびB/Gbを取得する。このとき、ディジタル画像信号120が示す画像を所定の区分数で複数の分割領域に分割し、この複数の分割領域のそれぞれにおいて、各画素のデータR/GrおよびB/Gbを積算して平均化する。ここで、各分割領域の平均化データR/GrおよびB/Gbを、(x、y)の位置依存性を有する単調増加関数または単調減少関数にフィッティング(近似)させたR/Gr(x、y)およびB/Gb(x、y)を検出し、信号処理部24で保持する。
The
ところで、マトリクス関数α2(x、y)およびβ2(x、y)は、上記の式(1)および(2)から、次式(3)および(4)のように表わすことができる。
α2(x、y)=R/Gr−R’/Gr ・・・(3)
β2(x、y)=B/Gb−B’/Gb ・・・(4)
これらの式(3)および(4)におけるデータR’/GrおよびB’/Gbを、調整用光源の色温度に依存する定数a(色温度(K))およびb(色温度(K))として、(x、y)の位置依存性を持たないようにして、信号処理部24で保持する。これらの定数a(K)およびb(K)は、たとえば、WB補正部54におけるオートホワイトバランス(Auto White Balance:AWB)調整において検出するとよい。ここで、マトリクス関数α2(x、y)およびβ2(x、y)は、それぞれ、平均化データR/Gr(x、y)およびB/Gb(x、y)と、定数a(K)およびb(K)とを用いて、次式(5)および(6)に示すような単調増加関数または単調減少関数として表わすことができる。
α2(x、y)=R/Gr(x、y)−a(K) ・・・(5)
β2(x、y)=B/Gb(x、y)−b(K) ・・・(6)
このように、本実施例では、マトリクス関数α2(x、y)およびβ2(x、y)を所定の色温度を有する調整用光源に基づいて検出することができ、したがって、所望の色温度ごとに対応するマトリクス関数α2(x、y)およびβ2(x、y)を検出することができる。また、本実施例の固体撮像装置10は、所望のズーム倍率および絞り値に対応したマトリクス関数α2(x、y)およびβ2(x、y)を検出することもできる、所望のズーム倍率および絞り値、ならびに色温度に対応したマトリクス関数α2(x、y)およびβ2(x、y)を第2のLMTX補正部50に接続するEEPROM 52に格納して、第2のLMTX補正部50において、色シェーディング補正の対象となる画像信号を撮像した際のズーム倍率および絞り値、ならびに被写界の色温度に応じて、マトリクス関数α2(x、y)およびβ2(x、y)を取り出して色シェーディング補正に用いるとよい。
By the way, the matrix functions α 2 (x, y) and β 2 (x, y) can be expressed by the following equations (3) and (4) from the above equations (1) and (2).
α 2 (x, y) = R / Gr−R ′ / Gr (3)
β 2 (x, y) = B / Gb−B ′ / Gb (4)
The data R ′ / Gr and B ′ / Gb in these equations (3) and (4) are converted into constants a (color temperature (K)) and b (color temperature (K)) depending on the color temperature of the light source for adjustment. As described above, the
α 2 (x, y) = R / Gr (x, y) −a (K) (5)
β 2 (x, y) = B / Gb (x, y) −b (K) (6)
In this way, in this embodiment, the matrix functions α 2 (x, y) and β 2 (x, y) can be detected based on the adjustment light source having a predetermined color temperature, and thus the desired color The matrix functions α 2 (x, y) and β 2 (x, y) corresponding to each temperature can be detected. In addition, the solid-
10 固体撮像装置
12 光学系
14 操作部
16 システム制御部
18 タイミングパルス発生器
20 撮像部
22 前処理部
24 信号処理部
26 バス
28 圧縮記録処理部
30 表示部
32 記録部
10 Solid-state imaging device
12 Optical system
14 Operation unit
16 System controller
18 Timing pulse generator
20 Imaging unit
22 Pretreatment section
24 Signal processor
26 Bus
28 Compression recording processor
30 Display section
32 Recording section
Claims (22)
前記画像信号を信号処理する信号処理手段とを含む固体撮像装置において、
前記信号処理手段は、第1の色成分を示す画素位置の片側に近接する画素が示す第3の色成分を第1の補正成分として、第1の補正成分および前記画素位置に対応する第1の色シェーディング補正データに基づいて、第1の色成分を前記画素位置に応じて色シェーディング補正し、第2の色成分を示す画素位置の片側に近接する画素が示す第3の色成分を第2の補正成分として、第2の補正成分および前記画素位置に対応する第2の色シェーディング補正データに基づいて、第2の色成分を前記画素位置に応じて色シェーディング補正する色シェーディング補正手段を含むことを特徴とする固体撮像装置。 A plurality of light receiving units arranged in rows and columns to form an imaging surface and photoelectrically converted, each of the plurality of light receiving units being provided with a filter that splits incident light into a plurality of color components An imaging means for spectrally dividing the object scene image into a first color component, a second color component, and a third color component by the filter to form an image signal;
In a solid-state imaging device including signal processing means for signal processing the image signal,
The signal processing means uses a third color component indicated by a pixel adjacent to one side of the pixel position indicating the first color component as a first correction component, and the first correction component and the first corresponding to the pixel position. Based on the color shading correction data, the first color component is subjected to color shading correction according to the pixel position, and the third color component indicated by a pixel adjacent to one side of the pixel position indicating the second color component is set to the first color component. Color shading correction means for correcting the color shading of the second color component according to the pixel position based on the second correction component and the second color shading correction data corresponding to the pixel position as the second correction component A solid-state imaging device comprising:
前記信号処理手段は、前記調整画像信号における第1の色成分を前記調整画像信号における第1の補正成分で除算した第1の補正係数と、画素位置に係らず前記色温度に応じた第1の色温度定数とを検出し、前記調整画像信号における第2の色成分を前記調整画像信号における第2の補正成分で除算した第2の補正係数と、前記画素位置に係らず前記色温度に応じた第2の色温度定数とを検出し、
前記色シェーディング補正手段は、前記画像信号から前記被写界における光源の被写界色温度を判定し、画素位置に応じた第1の補正係数から前記被写界色温度に応じた第1の色温度係数を減算する関数を第1の色シェーディング補正関数とし、画素位置に応じた第2の補正係数から前記被写界色温度に応じた第2の色温度係数を減算する関数を第2の色シェーディング補正関数とすることを特徴とする固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 5 or 6, wherein the solid-state imaging device takes in incident light from an adjustment light source having a predetermined color temperature, and forms an adjustment image signal by the imaging means.
The signal processing means includes a first correction coefficient obtained by dividing a first color component in the adjusted image signal by a first correction component in the adjusted image signal, and a first correction coefficient corresponding to the color temperature regardless of a pixel position. And a second correction coefficient obtained by dividing the second color component in the adjusted image signal by the second correction component in the adjusted image signal, and the color temperature regardless of the pixel position. A corresponding second color temperature constant,
The color shading correction unit determines a field color temperature of a light source in the scene from the image signal, and a first correction coefficient corresponding to the field color temperature from a first correction coefficient corresponding to a pixel position. A function for subtracting the color temperature coefficient is a first color shading correction function, and a function for subtracting a second color temperature coefficient corresponding to the object field color temperature from a second correction coefficient corresponding to the pixel position is a second function. A solid-state imaging device characterized by using a color shading correction function.
前記色シェーディング補正手段は、前記複数の分割領域のそれぞれの第1の平均化補正係数を近似して、前記画像信号における第1の色成分の画素位置に応じて単調増加もしくは単調減少する第1の補正係数を検出し、前記複数の分割領域のそれぞれの第2の平均化補正係数を近似して、前記画像信号における第2の色成分の画素位置に応じて単調増加または単調減少する第2の補正係数を検出することを特徴とする固体撮像装置。 8. The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the signal processing unit divides the image indicated by the adjusted image signal into a plurality of divided regions with a predetermined number of divisions, and performs a first correction for each of the plurality of divided regions. A coefficient is averaged to generate a first averaged correction coefficient, a second correction coefficient is averaged for each of the plurality of divided regions to generate a second averaged correction coefficient,
The color shading correction unit approximates a first average correction coefficient of each of the plurality of divided regions, and first increases or decreases monotonously according to the pixel position of the first color component in the image signal. And a second averaging coefficient that is monotonically increased or decreased according to the pixel position of the second color component in the image signal. A solid-state imaging device characterized by detecting a correction coefficient.
前記画像信号を信号処理する信号処理工程とを含む色シェーディング補正方法において、
前記信号処理工程は、第1の色成分を示す画素位置の片側に近接する画素が示す第3の色成分を第1の補正成分として、第1の補正成分および前記画素位置に対応する第1の色シェーディング補正データに基づいて、第1の色成分を前記画素位置に応じて色シェーディング補正し、第2の色成分を示す画素位置の片側に近接する画素が示す第3の色成分を第2の補正成分として、第2の補正成分および前記画素位置に対応する第2の色シェーディング補正データに基づいて、第2の色成分を前記画素位置に応じて色シェーディング補正する色シェーディング補正工程を含むことを特徴とする色シェーディング補正方法。 An image pickup device having a plurality of light receiving portions arranged in rows and columns to form an image pickup surface, photoelectrically converting each of the light receiving portions, and a filter for separating incident light into a plurality of color components. An imaging process for forming an image signal by splitting the captured scene image into a first color component, a second color component, and a third color component by the filter;
In a color shading correction method including a signal processing step of signal processing the image signal,
In the signal processing step, a first color component corresponding to the first correction component and the first pixel position is set to a third color component indicated by a pixel adjacent to one side of the pixel position indicating the first color component as the first correction component. Based on the color shading correction data, the first color component is subjected to color shading correction according to the pixel position, and the third color component indicated by a pixel adjacent to one side of the pixel position indicating the second color component is set to the first color component. A color shading correction step of correcting the second color component according to the pixel position based on the second correction component and the second color shading correction data corresponding to the pixel position as the second correction component; A color shading correction method comprising:
前記信号処理工程は、前記調整画像信号における第1の色成分を前記調整画像信号における第1の補正成分で除算した第1の補正係数と、画素位置に係らず前記色温度に応じた第1の色温度係数とを検出し、前記調整画像信号における第2の色成分を前記調整画像信号における第2の補正成分で除算した第2の補正係数と、前記画素位置に係らず前記色温度に応じた第2の色温度係数とを検出し、
前記色シェーディング補正工程は、前記画像信号から前記被写界における光源の被写界色温度を判定し、画素位置に応じた第1の補正係数から前記被写界色温度に応じた第1の色温度係数を減算する関数を第1の色シェーディング補正関数とし、画素位置に応じた第2の補正係数から前記被写界色温度に応じた第2の色温度係数を減算する関数を第2の色シェーディング補正関数とすることを特徴とする色シェーディング補正方法。 The color shading correction method according to claim 18 or 19, wherein the method takes in incident light from an adjustment light source having a predetermined color temperature, and forms an adjustment image signal by the imaging step.
In the signal processing step, a first correction coefficient obtained by dividing a first color component in the adjusted image signal by a first correction component in the adjusted image signal, and a first color according to the color temperature regardless of a pixel position. And a second correction coefficient obtained by dividing the second color component in the adjusted image signal by the second correction component in the adjusted image signal, and the color temperature regardless of the pixel position. A corresponding second color temperature coefficient is detected,
In the color shading correction step, a field color temperature of a light source in the scene is determined from the image signal, and a first correction coefficient corresponding to a pixel position is used to determine a first color corresponding to the field color temperature. A function for subtracting the color temperature coefficient is a first color shading correction function, and a function for subtracting a second color temperature coefficient corresponding to the object field color temperature from a second correction coefficient corresponding to the pixel position is a second function. A color shading correction method, characterized in that a color shading correction function is used.
前記色シェーディング補正工程は、前記複数の分割領域のそれぞれの第1の平均化補正係数を近似して、前記画像信号における第1の色成分の画素位置に応じて単調増加もしくは単調減少する第1の補正係数を検出し、前記複数の分割領域のそれぞれの第2の平均化補正係数を近似して、前記画像信号における第2の色成分の画素位置に応じて単調増加または単調減少する第2の補正係数を検出することを特徴とする色シェーディング補正方法。 21. The color shading correction method according to claim 20, wherein the signal processing step divides the image indicated by the adjusted image signal into a plurality of divided regions by a predetermined number of divisions, and the first division is performed for each of the plurality of divided regions. A correction coefficient is averaged to generate a first average correction coefficient, a second correction coefficient is averaged for each of the plurality of divided regions to generate a second average correction coefficient,
The color shading correction step approximates the first average correction coefficient of each of the plurality of divided regions, and first increases or decreases monotonously according to the pixel position of the first color component in the image signal. And a second averaging coefficient that is monotonically increased or decreased according to the pixel position of the second color component in the image signal. A color shading correction method characterized by detecting a correction coefficient.
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