JP4347181B2

JP4347181B2 - 固体撮像装置

Info

Publication number: JP4347181B2
Application number: JP2004283957A
Authority: JP
Inventors: 典央根岸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: JP2006101115A

Description

本発明は、高解像度電子スチルカメラ等の高画素数の固体撮像素子を備えた固体撮像装置において、シェーディング補正処理を行う際の固体撮像素子の駆動方法およびそれを用いた固体撮像装置に関するものである。

撮像装置において、レンズによる周辺光量落ちや撮像素子、例えば、ＣＣＤ固体撮像素子などの感度むらなどにより、輝度シェーディング（輝度むら）やクロマシェーディング（色むら）が発生する。これらのシェーディングは画像周辺ほどその度合いが大きくなり目立ったものとなる。輝度シェーディングの発生例を図５に示す。

このシェーディングの補正方法としては、特許文献１にあるようにＮ次曲面で近似したシェーディング補正係数を撮像信号に乗じることによりシェーディング補正を行う方法や、特許文献２にあるように画像をｎ×ｍブロックに分け、その領域について予め補正係数を算出しておき、その補正係数を乗じる事により補正を行う方法が知られている。
特開平０８−７９７７３号公報特開平１１−２７５４５２号公報

しかし、何れの方法を用いてもシェーディング補正を行う為には画素ごとにまたは分割した個々の領域ごとに補正をおこなう為、膨大な計算量を必要とし多くの処理時間が掛かる事となる。例えばデジタルカメラでシェーディング補正を行う場合には、撮影してから画像がメディアに書き込まれるまでに時間が多く掛かることになり、ユーザに不快感を与えることにつながる。そこで画像処理時間の短縮を図るための対応が必要となる。

そこで本発明では、電子ズーム使用し、シェーディングの影響が小さな、画像の中心領域を出力画像として取り出す場合には、シェーディング補正をする必要性が低いと考え、このような場合にはシェーディング補正を行わないか、またはシェーディング補正の補正度合いを軽減することを特徴とする固体撮像装置を提供することを目的とする。

この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。

（１）撮像光学系とシェーディング補正部を備えた固体撮像装置において、所定倍率未満の電子ズームを行った場合に、輝度シェーディング補正および色シェーディング補正の両方を行い、前記所定倍率以上の電子ズーム行った場合には、輝度シェーディング補正を行わずに色シェーディング補正のみを行うことを特徴とする。
（２）撮像光学系とシェーディング補正部を備えた固体撮像装置において、電子ズームの倍率に応じて輝度シェーディング補正の補正度合いを変更し、色シェーディング補正の補正度合いを変更しないことを特徴とする。

本発明によれば、固体撮像装置において、電子ズームを使用する場合に、そのズーム倍率がある１定以上になった場合は、シェーディング補正を行わない事により、信号処理時間の短縮を図ることができる。また、第２の実施例に示したように電子ズームのズーム倍率に応じて、シェーディング補正の補正度合いを変化させる事により、ズーム位置の変化によって急にシェーディングの発生の仕方が変わるなどの不自然さを緩和する事ができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図１、図２、図３、図４および、図５を用いて、本実施例を説明する。

図１に、第１の実施例の固体撮像装置のブロック図を示す。１０１が、レンズ・絞りからなる光学系、１０２が、メカニカルシャッタ（メカシャッタと図示する）、１０３が、固体撮像素子、１０４が、ＣＤＳ、１０５が、Ａ／Ｄ変換器、１０６が、信号処理部、１０７が、シェーディング補正部、１０８が、フレームメモリ部、１０９が、メディア、１１０が、圧縮／伸張処理部、１１１が、ストロボ発光部（ストロボと図示する）、１１２が、ストロボ駆動部、１１３が、光学系駆動部、１１４が、メカシャッタ駆動部（シャッタ駆動部と図示する）、１１５が、撮像駆動部、１１６が、タイミング信号発生器、１１７が、システム制御部、１１８が、表示用信号処理部、１１９が、画像表示装置、１２０が、操作部である。

信号処理部１０６は、固体撮像素子１０３の各画素毎に出力される画像データに対し、シェーディング補正部１０７を含む各種の補正・記録用の信号処理を施す前処理部および記録信号処理部が含まれている。フレームメモリ部１０８は、デジタル信号に変換された固体撮像素子１０３からの信号や、信号処理部１０６で画像信号処理されたカラー画像を一時的に記憶しておくことができる。画像表示装置１１９は、撮影前の構図決めや、撮影された後の画像の確認に使用されるもので、電子ビューファインダーや液晶ディスプレイが用いられる。

光学系駆動部１１３、メカシャッタ駆動部１１４、撮像駆動部１１５では、それぞれ定電圧やドライブ能力を強化させたパルスを供給することで、光学系１０１、メカニカルシャッタ１０２および固体撮像素子１０３を動作させる。

タイミング信号発生部１１６では基準駆動信号をメカシャッタ駆動部と撮像駆動部に供給している。

ストロボ駆動部１１２では、システム制御部１１７からの制御信号に応じてストロボ発光部１１１に発光を促す駆動信号を出力する。

システム制御部１１７では、固体撮像装置の電源の投入、撮影前の画像表示の指示、撮影の指示などの操作部１２０から指令に対し、固体撮像装置全体を制御する。

図２に、第１の実施例の固体撮像装置におけるシェーディング補正部１０７を示す。２０１が、座標発生部、２０２が、メモリ、２０３が、シェーディング補正値選択部、２０４が、切り替え部、２０５が、乗算器である。

座標発生部２０１では撮像駆動部１１５からの駆動パルスをカウントすることにより出力された画素の座標をもとめる。シェーディング補正値選択部２０３では座標発生部２０１で求めた座標に対応する補正係数をメモリ２０２から選択し、乗算器２０５に補正係数情報を出力する。切替器２０４では、デジタル値として取り込まれた画像信号をシステム制御部からの制御信号に基づき、シェーディング補正を行う場合は乗算器２０５に出力し、シェーディング補正を行わない場合には乗算器２０５を通さずに次の信号処理過程へと出力する。システム制御部１１７では、電子ズームのズーム倍率が一定値までは、シェーディング補正を行うように切替部２０４に指令を出し、そうでない場合にはシェーディング補正を行わないように切替部２０４に指令を出す。

メモリ２０２に格納されている補正係数の算出は次のように予め求めメモリ２０２に格納しておく。１定輝度の１様・無彩色の光源を撮影した画像に対し、画像を水平・垂直方向にそれぞれｎ分割ｍ分割し、分割されたｎ×ｍの領域においてそれぞれ平均出力値を求める。そして、この平均出力値をその領域の出力値とし、目標となる出力値に対する領域の出力値の比をシェーディング補正係数とする。補正係数の算出例を図４に示す。

なお、第１の実施例では主に、輝度シェーディングの補正を主たる目的として構成されたシェーディング補正部となっているが、これを輝度シェーディングと色シェーディングの両方を行う固体撮像装置においても、同様に構成することが可能である。また、輝度シェーディングと色シェーーディングの両方を行う固体撮像装置において、特に画像の周辺部でのみ影響の大きな輝度シェーディング補正の時のみ電子ズームのズーム倍率がある一定以上になった場合に、乗算器２０５を介さないで次の信号処理過程へと出力するとし、色シェーディング補正時は常に乗算器２０５を介した後、次の信号処理過程へと出力することとする構成も可能である。

次に第２の実施例について示す。第２の実施例では、第１の実施例と同様に図１に示される固体撮像装置であり、シェーディング補正部１０７は図３に示されるような構造を有している。３０１が、座標発生部、３０２が、メモリ、３０３が、シェーディング補正値選択部、３０４が、アンプ、３０５が、乗算器である。

このシェーディング補正部１０７において、座標発生部３０１では撮像駆動部１１５からの駆動パルスをカウントすることにより出力された画素の座標をもとめる。シェーディング補正値選択部３０３では座標発生部３０１で求めた座標に対応する補正係数をメモリ３０２から選択し、アンプ３０４を介して乗算器３０５に補正係数情報を出力する。アンプ３０４では、システム制御部１１７からの制御信号に基づき、電子ズームのズーム倍率に応じたゲインをシェーディング補正値に乗じる。デジタル値として取り込まれた画像信号は、乗算器３０５において電子ズームのズーム倍率に応じた補正係数を乗じることによりシェーディング補正され、次の信号処理過程へと送られる。

メモリ３０２に格納されている補正係数の算出は次のように予め求め、メモリ３０２に格納しておく。１定輝度の１様・無彩色の光源を撮影した画像に対し、画像を水平・垂直方向にそれぞれｎ分割ｍ分割し、分割されたｎ×ｍの領域においてそれぞれ平均出力値を求める。そして、この平均出力値をその領域の出力値とし、目標となる出力値に対する領域の出力値の比をシェーディング補正係数とする。補正係数の算出例を図４に示す
なお、第２の実施例では主に、輝度シェーディングの補正を主たる目的として構成されたシェーディング補正部となっているが、これを輝度シェーディングと色シェーーディングの両方を行う固体撮像装置においても、同様に構成することが可能である。また、輝度シェーディングと色シェーディングの両方を行う固体撮像装置において、特に画像の周辺部でのみ影響の大きな輝度シェーディング補正の時のみ電子ズームのズーム倍率に応じてアンプ３０４のゲインを変え、色シェーディング補正時は常にアンプ３０４のゲインを一定として、これらのゲインをシェーディング補正値に乗じることにより、輝度シェーディングは電子ズームのズーム倍率に応じてシェーディング補正値を変化させ、色シェーディング補正時はシェーディング補正値を一定とする構成も可能である。

第１の実施例ならびに第２の実施例における固体撮像装置のブロック図第１の実施例に使用したシェーディング補正部を示す図第２の実施例に使用したシェーディング補正部を示す図実施例における各画素領域のシェーディング補正係数の算出例を示した図画像における輝度シェーディングの発生状況を表した図

符号の説明

１０１光学系
１０２メカシャッタ
１０３固体撮像素子
１０４ＣＤＳ
１０５Ａ／Ｄ変換器
１０６信号処理部
１０７シェーディング補正部
１０８フレームメモリ部
１０９メディア
１１０圧縮／伸張処理部
１１１ストロボ発光部
１１２ストロボ駆動部
１１３光学系駆動部
１１４メカシャッタ駆動部
１１５撮像駆動部
１１６タイミング信号発生器
１１７システム制御部
１１８表示用信号処理部
１１９画像表示装置
１２０操作部
２０１、３０１座標発生部
２０２、３０２メモリ
２０３、３０３シェーディング補正値選択部
２０４切り替え部
２０５、３０５乗算器
３０４アンプ

Claims

撮像光学系とシェーディング補正部を備えた固体撮像装置において、所定倍率未満の電子ズームを行った場合に、輝度シェーディング補正および色シェーディング補正の両方を行い、前記所定倍率以上の電子ズーム行った場合には、輝度シェーディング補正を行わずに色シェーディング補正のみを行うことを特徴とする固体撮像装置。
撮像光学系とシェーディング補正部を備えた固体撮像装置において、電子ズームの倍率に応じて輝度シェーディング補正の補正度合いを変更し、色シェーディング補正の補正度合いを変更しないことを特徴とする固体撮像装置。