JP4479429B2 - Imaging device - Google Patents

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本発明は複数の光電変換特性を切り換えることのできる固体撮像素子を有する撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus having a solid-state imaging device capable of switching a plurality of photoelectric conversion characteristics.

従来、入射光量に対して線形変換する線形変換動作を行う固体撮像素子においては、そのダイナミックレンジが2桁と狭いため、広い輝度範囲の輝度分布を構成する被写体を撮像したときは、ダイナミックレンジ以外の範囲の輝度情報は出力されない。又、従来の固体撮像装置として、入射光量に対して対数変換する対数変換動作を行うものがある(特許文献1参照)。この固体撮像素子においては、そのダイナミックレンジが5〜6桁と広いため、少々広い輝度範囲の輝度分布を構成する被写体を撮像しても、輝度分布内の全輝度情報を電気信号に変換して出力することができる。しかしながら、被写体の輝度分布に対してその撮像可能領域が広くなるので、撮像可能領域内の低輝度領域又は高輝度領域において、輝度データの無い領域ができてしまう。これらに対して、本出願人は、上述の線形変換動作と対数変換動作とを切り換えることが可能なものを提案している(特許文献2参照)。   Conventionally, in a solid-state imaging device that performs a linear conversion operation that linearly converts the amount of incident light, its dynamic range is as narrow as two orders of magnitude, so when imaging a subject that constitutes a luminance distribution in a wide luminance range, other than the dynamic range The luminance information in the range is not output. Further, as a conventional solid-state imaging device, there is one that performs a logarithmic conversion operation for logarithmically converting the amount of incident light (see Patent Document 1). In this solid-state imaging device, the dynamic range is as wide as 5 to 6 digits. Therefore, even if an image of a subject constituting a luminance distribution in a slightly wide luminance range is captured, all luminance information in the luminance distribution is converted into an electrical signal. Can be output. However, since the imageable area becomes wider with respect to the luminance distribution of the subject, an area without luminance data is formed in the low luminance area or the high luminance area in the imageable area. On the other hand, the present applicant has proposed what can switch between the above-described linear conversion operation and logarithmic conversion operation (see Patent Document 2).

又、本出願人は、固体撮像素子の線形変換動作と対数変換動作が切換可能であるとき、線形変換動作によって得られた画像信号と対数変換動作によって得られた画像信号とを信号処理する際に一方の光電変換特性の画像信号を他方の光電変換特性に切り換えることで共通の回路によって処理可能とした撮像装置を提案している(特許文献3参照)。このような撮像装置において、例えば、フレーム毎に最適な光電変換特性に切り換えるような固体撮像素子を備える場合においても、出力される画像信号を全て一方の光電変換特性の画像信号に変換することができるため、後段の信号処理回路としてそれぞれの光電変換特性に応じた信号処理回路を設ける必要がなくなる。
特開平11−313257号公報 特開2002−77733号公報 特開2002−33961号公報
In addition, when the linear conversion operation and the logarithmic conversion operation of the solid-state imaging device can be switched, the applicant of the present invention performs signal processing on the image signal obtained by the linear conversion operation and the image signal obtained by the logarithmic conversion operation. In addition, there is proposed an imaging apparatus that can process an image signal having one photoelectric conversion characteristic to the other photoelectric conversion characteristic so that it can be processed by a common circuit (see Patent Document 3). In such an imaging apparatus, for example, even when a solid-state imaging device that switches to an optimum photoelectric conversion characteristic for each frame is provided, all output image signals can be converted into one of the photoelectric conversion characteristics. Therefore, it is not necessary to provide a signal processing circuit corresponding to each photoelectric conversion characteristic as a subsequent signal processing circuit.
JP-A-11-313257 JP 2002-77733 A JP 2002-33961 A

しかしながら、特許文献3における撮像装置では、各画素の画像信号毎にその光電変換特性を確認するものではないため、特許文献2のような固体撮像素子から出力される画像信号のように同一フレームにおいて異なる光電変換特性の信号が混在するものについては、対応不可能である。又、異なる光電変換特性の画像信号を常に同一の光電変換特性の画像信号に変換した後、共通の回路によってエッジ強調やガンマ補正などの各種信号処理を施すものとしているが、それぞれの光電変換特性において階調性などが異なるため、同一のパラメータで各種信号処理を施した場合、コントラストや色バランスの悪い画像となることがある。   However, in the imaging device in Patent Document 3, the photoelectric conversion characteristics are not confirmed for each image signal of each pixel, and therefore, in the same frame as the image signal output from the solid-state imaging device as in Patent Document 2. It is impossible to deal with signals having different photoelectric conversion characteristics. In addition, image signals with different photoelectric conversion characteristics are always converted to image signals with the same photoelectric conversion characteristics, and then various signal processing such as edge enhancement and gamma correction are performed by a common circuit. Therefore, when various signal processing is performed with the same parameters, an image with poor contrast and color balance may be obtained.

このような問題を鑑みて、本発明は、同一フレームで撮像されて得た光電変換特性の異なる画像信号に対して、その光電変換特性に応じたパラメータによる信号処理を行う撮像装置を提供することを目的とする。   In view of such problems, the present invention provides an imaging apparatus that performs signal processing using parameters according to the photoelectric conversion characteristics of image signals having different photoelectric conversion characteristics obtained by imaging in the same frame. With the goal.

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、光電変換特性が複数の輝度範囲に応じて切り替わる複数の画素を有する固体撮像素子と、当該固体撮像素子から出力される画像信号の処理を行う信号処理回路と、を備え、前記信号処理回路が、前記画像信号を処理するためのパラメータとして、前記各輝度範囲に応じた複数種類のパラメータを備え、前記信号処理回路で処理される前記画像信号の輝度範囲を確認するとともに、確認した当該輝度範囲の光電変換特性に応じたパラメータを前記複数種類のパラメータから選択して前記信号処理回路における処理のパラメータに設定する撮像装置において、前記固体撮像素子から出力される画像信号が複数種類の色信号であり、1つの画素に対して当該複数種類の色信号が生成されて前記信号処理回路に与えられるとともに前記信号処理回路が、前記画像信号の階調を変換するとともに階調変換を行うための第1パラメータを備える階調変換回路と、前記画像信号のノイズ成分を除去するとともにエッジ強調を行い且つノイズ成分除去及び/又はエッジ強調を行うための第2パラメータを備えるノイズ除去回路と、前記各画素の前記色信号の種類毎に他の色信号との相関関係を与えて色補正を行うとともに色補正を行うための第3パラメータを備える色補正回路と、を備え、前記第1パラメータ及び前記第2パラメータ並びに前記第3パラメータのうちの少なくとも1つは、前記各輝度範囲に応じて設定される複数種類のパラメータであることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an imaging apparatus of the present invention performs processing of a solid-state imaging device having a plurality of pixels whose photoelectric conversion characteristics are switched according to a plurality of luminance ranges, and an image signal output from the solid-state imaging device. the example Bei and a signal processing circuit, wherein the signal processing circuitry, as a parameter for processing the image signal, which includes a plurality of types of parameters corresponding to each luminance range, is processed by the signal processing circuit for performing In the imaging apparatus for confirming the luminance range of the image signal and selecting a parameter corresponding to the photoelectric conversion characteristic of the confirmed luminance range from the plurality of types of parameters and setting the parameter as a processing parameter in the signal processing circuit , the solid state The image signal output from the image sensor is a plurality of types of color signals, and the plurality of types of color signals are generated for one pixel to generate the signal. A gradation conversion circuit provided with a first parameter for converting the gradation of the image signal and performing gradation conversion, and removing a noise component of the image signal. A color is obtained by correlating a noise removal circuit having a second parameter for performing edge enhancement and noise component removal and / or edge enhancement, and another color signal for each type of the color signal of each pixel. And a color correction circuit including a third parameter for performing color correction, and at least one of the first parameter, the second parameter, and the third parameter is included in each luminance range. It is characterized by a plurality of types of parameters set accordingly .

このような撮像装置において、入力された前記画像信号の信号レベルよりその輝度範囲を確認すると、当該輝度範囲における光電変換特性を認識する。そして、前記信号処理回路に対して、認識された前記光電変換特性に応じたパラメータを設定する。よって、前記信号処理回路では、前記光電変換特性に応じたパラメータを用いた信号処理を行うことで、入力された前記画像信号に対して最適に信号処理を行うことができる。又、前記固体撮像素子から出力される画像信号が複数種類の色信号であり、1つの画素に対して当該複数種類の色信号が生成されて前記信号処理回路に与えられるとともに、前記信号処理回路が、前記画像信号の階調を変換するとともに階調変換を行うための第1パラメータを備える階調変換回路と、前記画像信号のノイズ成分を除去するとともにエッジ強調を行い且つノイズ成分除去及び/又はエッジ強調を行うための第2パラメータを備えるノイズ除去回路と、前記各画素の前記色信号の種類毎に他の色信号との相関関係を与えて色補正を行うとともに色補正を行うための第3パラメータを備える色補正回路と、を備えており、前記第1パラメータ及び前記第2パラメータ並びに前記第3パラメータのうちの少なくとも1つは、前記各輝度範囲に応じて設定される複数種類のパラメータとなっている。よって、各光電変換特性に対して最適な信号処理を行うことができるため、全輝度範囲においてコントラストが良く又SN比が高くなる高精度な画像を得ることができる。
In such an imaging apparatus, when the luminance range is confirmed from the signal level of the input image signal, the photoelectric conversion characteristics in the luminance range are recognized. And the parameter according to the recognized said photoelectric conversion characteristic is set with respect to the said signal processing circuit. Therefore, the signal processing circuit can optimally perform signal processing on the input image signal by performing signal processing using a parameter corresponding to the photoelectric conversion characteristic. The image signal output from the solid-state imaging device is a plurality of types of color signals, and the plurality of types of color signals are generated for one pixel and applied to the signal processing circuit. A gradation conversion circuit having a first parameter for converting the gradation of the image signal and performing gradation conversion, a noise component of the image signal, edge enhancement and noise component removal, and / or Alternatively, a noise removal circuit having a second parameter for performing edge enhancement and a color correction by giving a correlation with another color signal for each type of the color signal of each pixel and color correction A color correction circuit having a third parameter, wherein at least one of the first parameter, the second parameter, and the third parameter is It has a plurality of types of parameters to be set according to the range. Therefore, since optimum signal processing can be performed for each photoelectric conversion characteristic, it is possible to obtain a highly accurate image with good contrast and high SN ratio in the entire luminance range.

ここで、階調特性に対する第1パラメータを各輝度範囲の光電変換特性に応じて設定することにより、画像信号を全輝度範囲において均一の階調性とすることができる。なお、このとき、階調性が低くなる光電変換特性に対しては階調性を上げるパラメータが、階調性が高くなる光電変換特性に対しては階調性を下げるパラメータが、設定されるようにして、全輝度範囲で均一の階調性を備えるようにしても構わない。又、前記画像信号として、同一画素に対して複数種類の色信号が生成されるとき、各色信号について前記輝度範囲が確認されるものとしても構わない。
Here, by setting the first parameter for the gradation characteristics in accordance with the photoelectric conversion characteristics of each luminance range, the image signal can have uniform gradation characteristics in the entire luminance range. At this time, a parameter for increasing the gradation is set for a photoelectric conversion characteristic with low gradation, and a parameter for decreasing the gradation is set for a photoelectric conversion characteristic with high gradation. In this way, uniform gradation may be provided in the entire luminance range. Further, when a plurality of kinds of color signals are generated for the same pixel as the image signal, the luminance range may be confirmed for each color signal.

又、ノイズ成分除去又はエッジ強調に対する第2パラメータを各輝度範囲の光電変換特性に応じて設定することにより、画像信号を全輝度範囲においてコントラストの良い高精度な画像信号に変換することができる。Also, by setting the second parameter for noise component removal or edge enhancement according to the photoelectric conversion characteristics of each luminance range, the image signal can be converted into a high-accuracy image signal with good contrast in the entire luminance range.

又、色補正に対する第3パラメータを各輝度範囲の光電変換特性に応じて設定することにより、画像信号を全輝度範囲において同等の色強調が行われた画像信号に変換することができる。なお、この色補正は、ある色合いを強調するための処理である。又、前記固体撮像素子が単板の固体撮像素子であり、各画素に対して前記複数種類の色信号を生成する色補間回路を備えるものとしても構わない。又、前記固体撮像素子が複数板の固体撮像素子であるものとしても構わない。Also, by setting the third parameter for color correction according to the photoelectric conversion characteristics of each luminance range, the image signal can be converted into an image signal that has been subjected to equivalent color enhancement in the entire luminance range. This color correction is a process for enhancing a certain hue. The solid-state imaging device may be a single-plate solid-state imaging device, and may include a color interpolation circuit that generates the plurality of types of color signals for each pixel. The solid-state image sensor may be a multi-plate solid-state image sensor.

又、前記階調変換回路は、入力された前記画像信号の輝度範囲を確認する輝度範囲検出部と、当該輝度範囲検出部で検出された前記輝度範囲に応じて階調変換を行うための前記第1パラメータを設定するパラメータ設定部と、前記パラメータ設定部で設定された前記第1パラメータに従って、入力された前記画像信号の階調変換を行う階調変換部と、を備えている。In addition, the gradation conversion circuit includes a luminance range detection unit that confirms a luminance range of the input image signal, and the gradation conversion unit that performs gradation conversion according to the luminance range detected by the luminance range detection unit. A parameter setting unit that sets a first parameter; and a tone conversion unit that performs tone conversion of the input image signal in accordance with the first parameter set by the parameter setting unit.

又、前記ノイズ除去回路は、入力された前記画像信号からノイズ成分を除去するローパスフィルタと、入力された前記画像信号から当該ローパスフィルタを通過した画像信号を減算して前記ノイズ成分を抽出する減算器と、当該減算器で得られた前記ノイズ成分をコアリング処理して、エッジ部分以外のノイズ成分を除去するコアリング部と、該コアリング部で得られたエッジ成分に所定量となるエッジ強調量を乗算する乗算器と、前記ローパスフィルタでノイズ成分が除去された前記画像信号に、前記乗算器で前記エッジ強調量が乗算された前記エッジ成分を加算して、エッジ強調された画像信号を出力する加算器と、を備え、前記第2パラメータが、前記ローパスフィルタにおいてノイズ成分を除去するためのマトリックス状のローパスフィルタ係数、及び、前記コアリング部でエッジ部分以外のノイズ成分を除去するためのコアリング係数、及び、前記乗算器でのエッジ強調量のいずれかである。The noise removal circuit also includes a low-pass filter that removes a noise component from the input image signal, and a subtraction that subtracts the image signal that has passed through the low-pass filter from the input image signal to extract the noise component. A coring unit that removes noise components other than the edge portion by coring the noise component obtained by the subtractor, and an edge that is a predetermined amount in the edge component obtained by the coring portion An edge-enhanced image signal obtained by adding the edge component multiplied by the edge enhancement amount by the multiplier to the image signal from which the noise component has been removed by the multiplier and a multiplier for multiplying the enhancement amount An adder that outputs a matrix, and the second parameter is a matrix-like low pass for removing noise components in the low pass filter Filter coefficients, and, coring coefficient for eliminating the noise components other than the edge portion by the coring portion, and is one of the edge enhancement amount of said multiplier.

このとき、ローパスフィルタ係数がn×nのマトリックス係数であり、例えば、3×3や5×5のマトリックス係数などが使用される。又、ノイズ除去回路外部で、前記画像信号の輝度範囲が各画素毎に確認されるようにしても構わない。又、前記画像信号として、同一画素に対して複数種類の色信号が生成されるとき、各色信号について前記輝度範囲が確認されて、同一画素の全ての種類の色信号において同一のパラメータが用いられるものとしても構わない。At this time, the low-pass filter coefficient is an n × n matrix coefficient, for example, a 3 × 3 or 5 × 5 matrix coefficient is used. Further, the luminance range of the image signal may be confirmed for each pixel outside the noise removal circuit. When a plurality of types of color signals are generated for the same pixel as the image signal, the luminance range is confirmed for each color signal, and the same parameters are used for all types of color signals of the same pixel. It does n’t matter.

又、前記色補正回路、前記色信号の種類毎に、入力された前記色信号の輝度範囲を確認する輝度範囲検出部と、当該輝度範囲検出部で検出された前記輝度範囲に応じて色補正を行うための前記第3パラメータを設定するパラメータ設定部と、入力された前記色信号と同一画素の全種類の色信号それぞれに前記パラメータ設定部で設定された前記第3パラメータを乗算する乗算器と、前記乗算器で前記第3パラメータが乗算された前記同一画素の全種類の色信号を加算して、入力された前記色信号の色補正を行う加算器と、を備える。
Further, the color correction circuit, for each type of the color signal, a luminance-range detector to check the brightness range of the inputted color signals in response to the luminance range detected in the luminance-range detector color A parameter setting unit for setting the third parameter for correction, and multiplication for multiplying the third parameter set by the parameter setting unit for each of all types of color signals of the same pixel as the input color signal And an adder that adds the color signals of all the same pixels multiplied by the third parameter by the multiplier and corrects the color of the input color signal.

又、上述の各固体撮像素子において、入射光量に対して対数変換された電気信号を前記画像信号とする対数変換特性と、入射光量に対して線形変換された電気信号を前記画像信号とする線形変換特性との間で、前記光電変換特性が輝度に応じて切り替わるものとしても構わない。又、輝度範囲毎に異なる線形変換特性を備えるものとしても構わない。   Further, in each of the above-described solid-state imaging devices, a logarithmic conversion characteristic in which an electrical signal logarithmically converted with respect to an incident light amount is used as the image signal, and a linear signal in which the electric signal linearly converted with respect to the incident light amount is used as the image signal. The photoelectric conversion characteristics may be switched according to the luminance between the conversion characteristics. Further, it may be provided with a different linear conversion characteristic for each luminance range.

更に、前記固体撮像素子の全輝度範囲における光電変換特性を選択して切り換えることができるとともに、選択された当該全輝度範囲における光電変換特性に基づいて、記各輝度範囲に応じた複数種類のパラメータが設定されるものとしても構わない。即ち、輝度範囲がm個の範囲に分割されるとともに、選択可能となる前記全輝度範囲における光電変換特性がn個ある場合、各光電変換特性に対してm種類毎のパラメータをn群備えることとなるため、n×m種類のパラメータを備える。   Further, the photoelectric conversion characteristics in the entire luminance range of the solid-state imaging device can be selected and switched, and a plurality of types of parameters corresponding to the respective luminance ranges are selected based on the selected photoelectric conversion characteristics in the entire luminance range. May be set. That is, the luminance range is divided into m ranges, and when there are n photoelectric conversion characteristics in the entire luminance range that can be selected, n groups of m parameters are provided for each photoelectric conversion characteristic. Therefore, n × m types of parameters are provided.

本発明によると、各画素毎に、その画像信号の光電変換特性に応じた信号処理のパラメータが設定されるため、その光電変換特性に対して最適となる信号処理を画像信号に施すことができる。よって、全輝度範囲においてコントラストが良く又SN比が高くなる高精度な画像を得ることができる。ここで、階調特性に対する第1パラメータを各輝度範囲の光電変換特性に応じて設定することができるため、画像信号を全輝度範囲において均一の階調性とすることができる。又、ノイズ成分除去又はエッジ強調に対する第2パラメータを各輝度範囲の光電変換特性に応じて設定することができるため、画像信号を全輝度範囲においてコントラストの良い高精度な画像信号に変換することができる。又、色補正に対する第3パラメータを各輝度範囲の光電変換特性に応じて設定することができるため、画像信号を全輝度範囲において同等の色強調が行われた画像信号に変換することができる。 According to the present invention, since the signal processing parameters corresponding to the photoelectric conversion characteristics of the image signal are set for each pixel, signal processing that is optimal for the photoelectric conversion characteristics can be performed on the image signal. . Therefore, it is possible to obtain a highly accurate image with good contrast and high SN ratio in the entire luminance range. Here, since the first parameter for the gradation characteristic can be set according to the photoelectric conversion characteristic of each luminance range, the image signal can have uniform gradation in the entire luminance range. Further, since the second parameter for noise component removal or edge enhancement can be set according to the photoelectric conversion characteristics of each luminance range, the image signal can be converted into a high-accuracy image signal with good contrast in the entire luminance range. it can. Further, since the third parameter for color correction can be set according to the photoelectric conversion characteristics of each luminance range, the image signal can be converted into an image signal that has been subjected to equivalent color enhancement in the entire luminance range.

<撮像装置の構成>
本発明の実施形態である撮像装置の構成について、図1を参照して説明する。図1は、本発明の撮像装置の内部構成を示すブロック図である。
<Configuration of imaging device>
A configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the internal configuration of the imaging apparatus of the present invention.

図1の撮像装置は、複数のレンズから構成される光学系1と、光学系1を通じて入射される光の入射光量を電気信号に変換する固体撮像素子2と、固体撮像素子2から出力される電気信号を増幅するアンプ3と、アンプ3で増幅された電気信号をデジタル信号に変換するAD変換回路4と、AD変換回路4からのデジタル信号の最低レベルを設定する黒基準補正回路5と、黒基準補正回路5で黒基準値により補正されたデジタル信号が固体撮像素子2の各画素の感度などによるFPN(固定パターンノイズ:Fixed Pattern Noise)を除去するFPN補正回路6と、FPN補正回路6でFPN除去されたデジタル信号より自動露出制御(AE)及びホワイトバランス(WB)を行うためのそれぞれの評価値を検出するAE・WB評価値検出回路7と、FPN補正回路6でFPN除去されたデジタル信号について色バランスがとれるように各色信号毎に補正を行うWB制御回路8と、WB制御回路8から出力される隣接する複数の画素の色信号に基づいて各色信号の補間を行う色補間回路9と、色補間回路9から出力される各色信号を他の色信号により色合いを各画素毎に補正する色補正回路10と、色補正回路10から出力されるデジタル信号の階調変換を行う階調変換回路11と、階調変換回路11から出力されるデジタル信号についてエッジ強調などの処理を施すコアリング回路12と、各ブロックの制御を行う全体制御部13と、光学系1に備えられる絞り1aによる露光量を制御する絞り制御部14と、固体撮像素子2及びAD変換回路4に動作タイミング用のクロックを与えるタイミング生成回路15と、を備える。   1 is output from an optical system 1 composed of a plurality of lenses, a solid-state image sensor 2 that converts an incident light amount of light incident through the optical system 1 into an electrical signal, and the solid-state image sensor 2. An amplifier 3 for amplifying the electric signal, an AD conversion circuit 4 for converting the electric signal amplified by the amplifier 3 into a digital signal, a black reference correction circuit 5 for setting a minimum level of the digital signal from the AD conversion circuit 4, An FPN correction circuit 6 that removes FPN (Fixed Pattern Noise) due to the sensitivity of each pixel of the solid-state imaging device 2 from the digital signal corrected by the black reference value in the black reference correction circuit 5, and the FPN correction circuit 6 An AE / WB evaluation value detection circuit 7 for detecting respective evaluation values for performing automatic exposure control (AE) and white balance (WB) from the digital signal from which FPN has been removed at Based on the WB control circuit 8 that performs correction for each color signal so that the color balance of the digital signal from which FPN is removed by the FPN correction circuit 6 is obtained, and the color signals of a plurality of adjacent pixels output from the WB control circuit 8. The color interpolation circuit 9 that interpolates each color signal, the color correction circuit 10 that corrects the hue of each color signal output from the color interpolation circuit 9 for each pixel by another color signal, and the color correction circuit 10 output the color signal. A gradation conversion circuit 11 that performs gradation conversion of a digital signal, a coring circuit 12 that performs processing such as edge enhancement on the digital signal output from the gradation conversion circuit 11, and an overall control unit 13 that controls each block An aperture control unit 14 for controlling the exposure amount by the aperture 1 a provided in the optical system 1, and a clock for supplying a clock for operation timing to the solid-state imaging device 2 and the AD conversion circuit 4. It includes a timing generating circuit 15, a.

このように構成される撮像装置は、光学系1を介して光が各画素毎に異なる色フィルタを備えた固体撮像素子2に入射されると、各画素において光電変換動作が行われ、各画素毎に異なる色信号となるアナログ信号が出力される。即ち、図2のように、RGBによるベイヤ型配列となる色フィルタが固体撮像素子2に設けられるとき、Rとなる色フィルタが設けられた画素からは赤色を表すR信号が、Gとなる色フィルタが設けられた画素からは緑色を表すG信号が、Bとなる色フィルタが設けられた画素からは青色を表すB信号が、それぞれ出力される。尚、固体撮像素子2は、後述するように、全体制御部13によって駆動条件が変更されることにより、線形変換動作と対数変換動作とが切り替わる輝度位置が変更される。これによって、固体撮像素子2のダイナミックレンジが変化する。切換点が高輝度側になるほどダイナミックレンジが広くなる。   In the imaging apparatus configured as described above, when light is incident on the solid-state imaging device 2 having a different color filter for each pixel via the optical system 1, a photoelectric conversion operation is performed in each pixel, and each pixel An analog signal that is a different color signal is output every time. That is, as shown in FIG. 2, when a color filter having a Bayer array with RGB is provided in the solid-state imaging device 2, an R signal representing red is a color that becomes G from a pixel provided with an R color filter. A G signal representing green is outputted from the pixel provided with the filter, and a B signal representing blue is outputted from the pixel provided with the color filter B. As will be described later, in the solid-state imaging device 2, the luminance position at which the linear conversion operation and the logarithmic conversion operation are switched is changed by changing the driving condition by the overall control unit 13. As a result, the dynamic range of the solid-state imaging device 2 changes. The dynamic range becomes wider as the switching point becomes the higher luminance side.

この固体撮像素子2からシリアルに出力されるR信号及びG信号及びB信号が、アンプ3において増幅された後、AD変換回路4においてデジタル信号に変換される。このようにデジタル信号に変換されたR信号及びG信号及びB信号が黒基準補正回路5に与えられると、全体制御部13から与えられるダイナミックレンジ制御信号に基づいて、最低輝度値となる黒レベルが基準値(0)に補正される。即ち、固体撮像素子2のダイナミックレンジによって黒レベルが異なるため、AD変換回路4から出力されるR信号及びG信号及びB信号それぞれの信号レベルに対して、黒レベルとなる信号レベルが減算されることで、基準値補正が行われる。   The R signal, the G signal, and the B signal that are serially output from the solid-state imaging device 2 are amplified by the amplifier 3 and then converted into a digital signal by the AD conversion circuit 4. When the R signal, the G signal, and the B signal thus converted into digital signals are supplied to the black reference correction circuit 5, the black level that becomes the minimum luminance value based on the dynamic range control signal supplied from the overall control unit 13 is obtained. Is corrected to the reference value (0). That is, since the black level varies depending on the dynamic range of the solid-state imaging device 2, the signal level that becomes the black level is subtracted from the signal levels of the R signal, the G signal, and the B signal output from the AD conversion circuit 4. Thus, the reference value correction is performed.

この黒基準補正が行われたR信号及びG信号及びB信号は、FPN補正回路6において格納しているFPN成分を減算することによって、FPN成分が除去される。このFPN成分は、固体撮像素子2内の各画素を構成するMOSトランジスタの閾値バラツキなどが原因となって生じるオフセットバラツキである。尚、このFPN成分を抽出する際、RGB信号それぞれについて、均一光照射時に固体撮像素子2から出力される各画素に対する画像信号から色フィルタの透過率の差異に基づくオフセットを減算する。このとき、このような各色フィルタの透過率に基づくオフセットを、均一光照射時のRGB信号それぞれの平均値により求めるものとし、この平均値を均一光照射時のRGB信号から減算することで、各画素のFPN成分を抽出するものとしても構わない。このようにFPN成分が除去されたR信号及びG信号及びB信号が、AE・WB評価値検出回路7及びWB制御回路8に与えられる。   The FPN component is removed from the R signal, the G signal, and the B signal subjected to the black reference correction by subtracting the FPN component stored in the FPN correction circuit 6. This FPN component is an offset variation caused by a threshold variation of MOS transistors constituting each pixel in the solid-state imaging device 2. When extracting the FPN component, for each of the RGB signals, an offset based on the difference in transmittance of the color filter is subtracted from the image signal for each pixel output from the solid-state imaging device 2 during uniform light irradiation. At this time, the offset based on the transmittance of each color filter is determined by the average value of each RGB signal at the time of uniform light irradiation, and each average value is subtracted from the RGB signal at the time of uniform light irradiation. The FPN component of the pixel may be extracted. The R signal, G signal, and B signal from which the FPN component has been removed in this way are supplied to the AE / WB evaluation value detection circuit 7 and the WB control circuit 8.

AE・WB評価値検出回路7では、与えられたR信号及びG信号及びB信号より成る画像信号の輝度値を確認することにより、被写体の輝度範囲を表す輝度の平均値分布範囲を算出し、露光量を設定するAE評価値として全体制御部13に送出する。このAE評価値に基づいて全体制御部13が絞り1aの開口度を制御することで、露光量が制御される。又、AE・WB評価値検出回路7では、与えられたR信号及びG信号及びB信号よりそれぞれの輝度比及び輝度差を確認し、ホワイトバランスを行うための基準値であるWB評価値を算出し、全体制御部13に送出する。そして、WB制御回路8では、全体制御部13より与えられるWB評価値及びダイナミックレンジ制御信号に基づいて、R信号及びG信号及びB信号が、同一の光電変換特性となるようにホワイトバランス処理が施される。   The AE / WB evaluation value detection circuit 7 calculates the average value distribution range of the luminance representing the luminance range of the subject by confirming the luminance value of the image signal composed of the given R signal, G signal, and B signal, It is sent to the overall control unit 13 as an AE evaluation value for setting the exposure amount. Based on this AE evaluation value, the overall control unit 13 controls the aperture of the diaphragm 1a, whereby the exposure amount is controlled. The AE / WB evaluation value detection circuit 7 confirms the respective luminance ratios and luminance differences from the given R, G, and B signals, and calculates a WB evaluation value that is a reference value for white balance. And sent to the overall control unit 13. The WB control circuit 8 performs white balance processing based on the WB evaluation value and the dynamic range control signal given from the overall control unit 13 so that the R signal, the G signal, and the B signal have the same photoelectric conversion characteristics. Applied.

WB制御回路8でホワイトバランス処理が施されたR信号及びG信号及びB信号は、色補間回路9において色補間処理が施される。図2のようなRGBによるベイヤ型配列となる色フィルタが固体撮像素子2に設けられているとき、各画素から出力される色信号は、その画素に設けられる色フィルタによる色信号のみである。よって、色補間回路9において、他の色信号が隣接する画素の色信号により生成されることで、色補間処理が施される。   The R, G, and B signals that have been subjected to white balance processing by the WB control circuit 8 are subjected to color interpolation processing by the color interpolation circuit 9. When a color filter having an RGB Bayer array as shown in FIG. 2 is provided in the solid-state imaging device 2, the color signal output from each pixel is only the color signal from the color filter provided in the pixel. Therefore, the color interpolation circuit 9 performs color interpolation processing by generating other color signals from the color signals of adjacent pixels.

そして、RGBそれぞれの色フィルタが各画素G11〜G44に図2のように配列されているとき、画素G11,G31,G13,G33からR信号r11,r31,r13,r33が、画素G21,G41,G12,G32,G23,G43,G14,G34からG信号g21,g41,g12,g32,g23,g43,g14,g34が、画素G22,G42,G24,G44からB信号b22,b42,b24,b44が、出力される。このとき、画素G22,G23,G32,G33のRGB信号が、以下の式のように表される。   When the RGB color filters are arranged in the pixels G11 to G44 as shown in FIG. 2, the R signals r11, r31, r13, and r33 are converted from the pixels G11, G31, G13, and G33 to the pixels G21, G41, and G33, respectively. G12, G32, G23, G43, G14, G34 to G signals g21, g41, g12, g32, g23, g43, g14, g34, and pixels G22, G42, G24, G44 to B signals b22, b42, b24, b44 Is output. At this time, RGB signals of the pixels G22, G23, G32, and G33 are expressed by the following equations.

画素G22のR信号r22、G信号g22、B信号b22
r22=(r11+r31+r13+r33)/4
g22=(g21+g12+g32+g23)/4
b22=b22
画素G32のR信号r32、G信号g32、B信号b32
r32=(r31+r33)/2
g32=g32
b32=(b22+b42)/2
画素G23のR信号r23、G信号g23、B信号b23
r23=(r13+r33)/2
g23=g23
b23=(b22+b24)/2
画素G33のR信号r33、G信号g33、B信号b33
r33=r33
g33=(g32+g23+g43+g34)/4
b33=(b22+b42+b24+b44)/4。
R signal r22, G signal g22, B signal b22 of pixel G22
r22 = (r11 + r31 + r13 + r33) / 4
g22 = (g21 + g12 + g32 + g23) / 4
b22 = b22
R signal r32, G signal g32, B signal b32 of the pixel G32
r32 = (r31 + r33) / 2
g32 = g32
b32 = (b22 + b42) / 2
R signal r23, G signal g23, B signal b23 of pixel G23
r23 = (r13 + r33) / 2
g23 = g23
b23 = (b22 + b24) / 2
R signal r33, G signal g33, B signal b33 of pixel G33
r33 = r33
g33 = (g32 + g23 + g43 + g34) / 4
b33 = (b22 + b42 + b24 + b44) / 4.

このように色補間処理を行うことで、各画素毎にRGB信号が得られると、各画素のRGB信号が色補正回路10に与えられ、各画素の色合いを強調するための色補正処理が施される。このとき、RGB信号はそれぞれ、他の色信号の値により色補正が施される。即ち、画素GklのRGB信号rkl,gkl,bklを以下の式に代入することによって、色合い補正が施された画素GklのRGB信号rxkl,gxkl,bxklが生成される。この際、a1〜a3,b1〜b3,c1〜c3による色補正係数が、入力されるRGB信号の光電変換特性に基づいて切り換えられて、各画素のRGB信号による色合いが強調される。この色補正回路10における色補正係数a1〜a3,b1〜b3,c1〜c3の切換動作の詳細については、後述する。
rxkl=a1×rkl+a2×gkl+a3×bkl
gxkl=b1×rkl+b2×gkl+b3×bkl
bxkl=c1×rkl+c2×gkl+c3×bkl。
When the RGB signal is obtained for each pixel by performing the color interpolation processing in this way, the RGB signal of each pixel is given to the color correction circuit 10 and the color correction processing for emphasizing the hue of each pixel is performed. Is done. At this time, each of the RGB signals is subjected to color correction by the values of other color signals. That is, the RGB signals rxkl, gxkl, bxkl of the pixel Gkl subjected to the hue correction are generated by substituting the RGB signals rkl, gkl, bkl of the pixel Gkl into the following expression. At this time, the color correction coefficients based on a1 to a3, b1 to b3, and c1 to c3 are switched based on the photoelectric conversion characteristics of the input RGB signal, and the color tone of the RGB signal of each pixel is emphasized. Details of the switching operation of the color correction coefficients a1 to a3, b1 to b3, and c1 to c3 in the color correction circuit 10 will be described later.
rxkl = a1 * rkl + a2 * gkl + a3 * bkl
gxkl = b1 * rkl + b2 * gkl + b3 * bkl
bxkl = c1 * rkl + c2 * gkl + c3 * bkl.

尚、この色補正回路10での色補正処理を行わない場合は、以下のような色補正係数a1〜a3,b1〜b3,c1〜c3が全体制御部13より与えられる。
(a1,a2,a3)=(1.0,0.0,0.0)
(b1,b2,b3)=(0.0,1.0,0.0)
(c1,c2,c3)=(0.0,0.0,1.0)。
When the color correction process is not performed in the color correction circuit 10, the following color correction coefficients a1 to a3, b1 to b3, and c1 to c3 are given from the overall control unit 13.
(A1, a2, a3) = (1.0, 0.0, 0.0)
(B1, b2, b3) = (0.0, 1.0, 0.0)
(C1, c2, c3) = (0.0, 0.0, 1.0).

色補正回路10で色補正が施されたRGB信号は、階調変換回路11に与えられて、適切な出力レベルとなるように、全体制御部13から入力されるダイナミックレンジ制御信号及びAE評価値に基づいて、γカーブに基づく変化やデジタルゲインの変化により階調特性を変化させる。そして、エッジ成分に対して図3のような関係のレベル変換特性を備えるコアリング回路12において、RGB信号それぞれに重畳したノイズ成分が除去されるとともに、エッジ成分が抽出されてエッジ強調処理が施される。尚、階調変換回路11及びコアリング回路12の動作については、後述する。   The RGB signal subjected to the color correction by the color correction circuit 10 is given to the gradation conversion circuit 11 so that the dynamic range control signal and the AE evaluation value are input from the overall control unit 13 so as to obtain an appropriate output level. Based on the above, the gradation characteristics are changed by a change based on the γ curve or a change in digital gain. Then, in the coring circuit 12 having the level conversion characteristics of the relationship shown in FIG. 3 with respect to the edge component, the noise component superimposed on each of the RGB signals is removed, and the edge component is extracted and subjected to edge enhancement processing. Is done. The operations of the gradation conversion circuit 11 and the coring circuit 12 will be described later.

<固体撮像素子の構成例>
図1のように構成される撮像装置における固体撮像素子2の構成について、図面を参照して説明する。図4は、本例の固体撮像素子の一部の構成を概略的に示すブロック図であり、図5は、各画素の構成を示す回路図である。
<Configuration example of solid-state imaging device>
The configuration of the solid-state imaging device 2 in the imaging apparatus configured as shown in FIG. 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a block diagram schematically showing a part of the configuration of the solid-state imaging device of this example, and FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of each pixel.

固体撮像素子2は、図4に示すように、G11〜Gmnは行列配置(マトリクス配置)された画素を示している。21は垂直走査回路であり、各画素に信号φVを与える行(ライン)23−1,23−2,・・・,23−nを順次走査していくとともに、ライン24−1,24−2,・・・,24−nを介して各画素に信号φVDを、ライン25−1,25−2,・・・,25−nを介して各画素に信号φVPSを、それぞれ与える。22は水平走査回路であり、画素から出力信号線26−1,26−2,・・・,26−mに導出された光電変換信号を画素ごとに水平方向に順次読み出す。20は電源ラインである。各画素に対し、上記ライン23−1〜23−n,24−1〜24−n,25−1〜25−nや出力信号線26−1〜26−m、電源ライン20だけでなく、他のライン(例えば、クロックラインやバイアス供給ライン等)も接続されるが、図4ではこれらについて省略する。   As shown in FIG. 4, in the solid-state imaging device 2, G11 to Gmn represent pixels arranged in a matrix (matrix arrangement). Reference numeral 21 denotes a vertical scanning circuit, which sequentially scans rows (lines) 23-1, 23-2,..., 23-n that apply a signal φV to each pixel and lines 24-1 and 24-2. ,..., 24-n, and a signal φVD is applied to each pixel via lines 25-1, 25-2,. A horizontal scanning circuit 22 sequentially reads out photoelectric conversion signals derived from the pixels to the output signal lines 26-1, 26-2, ..., 26-m in the horizontal direction for each pixel. Reference numeral 20 denotes a power supply line. For each pixel, not only the lines 23-1 to 23-n, 24-1 to 24-n, 25-1 to 25-n, the output signal lines 26-1 to 26-m, and the power supply line 20, but also These lines (for example, a clock line and a bias supply line) are also connected, but these are omitted in FIG.

又、出力信号線26−1〜26−mのそれぞれには、定電流源27−1〜27−mが接続されるとともに、信号線26−1〜26−mのそれぞれを介して与えられる画素G11〜Gmnから与えられる画像信号とノイズ信号をサンプルホールドする選択回路28−1〜28−mが設けられる。そして、補正回路29に選択回路28−1〜28−mから画像信号及びノイズ信号が順に送出されると、この補正回路29で補正処理が行われて、ノイズ除去された画像信号が外部に出力される。尚、定電流源27−1〜27−mの一端に直流電圧VPSが印加される。   Also, constant current sources 27-1 to 27-m are connected to the output signal lines 26-1 to 26-m, and pixels are provided via the signal lines 26-1 to 26-m, respectively. Selection circuits 28-1 to 28-m for sample-holding image signals and noise signals supplied from G11 to Gmn are provided. Then, when the image signal and the noise signal are sequentially transmitted from the selection circuits 28-1 to 28-m to the correction circuit 29, the correction circuit 29 performs correction processing and outputs the image signal from which noise has been removed to the outside. Is done. The DC voltage VPS is applied to one end of the constant current sources 27-1 to 27-m.

このような固体撮像素子において、画素Gab(a:1≦a≦mの自然数、b:1≦b≦nの自然数)からの出力となる画像信号及びノイズ信号が、それぞれ、出力信号線26−aを介して出力されるとともに、この出力信号線26−aに接続された定電流源27−aによって増幅される。そして、画素Gabから出力された画像信号及びノイズ信号が順番に選択回路28−aに送出されるとともに、この選択回路28−aにおいて、送出された画像信号及びノイズ信号がサンプルホールドされる。その後、選択回路28−aより、サンプルホールドされた画像信号が補正回路29に送出された後、同じくサンプルホールドされたノイズ信号が補正回路29に送出される。補正回路29では、選択回路28−aより与えられた画像信号を、同じく選択回路28−aより与えられたノイズ信号に基づいて補正処理して、ノイズ除去した画像信号をアンプ3に出力する。   In such a solid-state imaging device, an image signal and a noise signal output from the pixel Gab (a natural number of a: 1 ≦ a ≦ m, b: 1 ≦ b ≦ n) are respectively output signal lines 26- The signal is output via a and amplified by a constant current source 27-a connected to the output signal line 26-a. The image signal and noise signal output from the pixel Gab are sequentially sent to the selection circuit 28-a, and the sent image signal and noise signal are sampled and held in the selection circuit 28-a. Thereafter, after the sampled and held image signal is sent from the selection circuit 28-a to the correction circuit 29, the similarly sampled and held noise signal is sent to the correction circuit 29. The correction circuit 29 corrects the image signal given from the selection circuit 28-a based on the noise signal similarly given from the selection circuit 28-a, and outputs the noise-removed image signal to the amplifier 3.

このような構成の固体撮像素子2において、画素G11〜Gmnは、図5に示すように、カソードに直流電圧VPDが印加されたフォトダイオードPDのアノードにMOSトランジスタT1のドレインが接続され、MOSトランジスタT1のソースにMOSトランジスタT2のゲート及びドレインとMOSトランジスタT3のゲートが接続される。又、MOSトランジスタT3のソースにMOSトランジスタT4のゲート及びMOSトランジスタT5のドレインが接続され、MOSトランジスタT4のソースにMOSトランジスタT6のドレインが接続される。そして、MOSトランジスタT6のドレインが出力信号線26(図4の出力信号線26−1〜26−mに相当する)に接続される。尚、MOSトランジスタT1〜T6は、PチャネルのMOSトランジスタである。   In the solid-state imaging device 2 having such a configuration, as shown in FIG. 5, the pixels G11 to Gmn have the drain of the MOS transistor T1 connected to the anode of the photodiode PD to which the DC voltage VPD is applied to the cathode. The gate and drain of the MOS transistor T2 and the gate of the MOS transistor T3 are connected to the source of T1. The gate of the MOS transistor T4 and the drain of the MOS transistor T5 are connected to the source of the MOS transistor T3, and the drain of the MOS transistor T6 is connected to the source of the MOS transistor T4. The drain of the MOS transistor T6 is connected to the output signal line 26 (corresponding to the output signal lines 26-1 to 26-m in FIG. 4). The MOS transistors T1 to T6 are P-channel MOS transistors.

MOSトランジスタT2のソースにはライン25(図4のライン25−1〜25−nに相当する)を介して信号φVPSが入力され、MOSトランジスタT3,T4のドレインに直流電圧VPDが印加される。又、MOSトランジスタT3のソースには、その一端にライン24(図4のライン24−1〜24−nに相当する)を介して信号φVDが与えられるキャパシタCの他端が接続される。又、MOSトランジスタT5のソースには直流電圧VRGが入力され、そのゲートに信号φRSが入力される。更に、MOSトランジスタT1,T6のゲートにはそれぞれ、信号φS,φVが入力される。   The signal φVPS is input to the source of the MOS transistor T2 via the line 25 (corresponding to the lines 25-1 to 25-n in FIG. 4), and the DC voltage VPD is applied to the drains of the MOS transistors T3 and T4. Further, the other end of the capacitor C to which the signal φVD is applied via the line 24 (corresponding to the lines 24-1 to 24-n in FIG. 4) is connected to the source of the MOS transistor T3. The DC voltage VRG is input to the source of the MOS transistor T5, and the signal φRS is input to the gate thereof. Further, signals φS and φV are input to the gates of the MOS transistors T1 and T6, respectively.

尚、信号φVPSは2値の電圧信号で、入射光量が所定値を超えたときにMOSトランジスタT2をサブスレッショルド領域で動作させるための電圧をVLとし、又、この電圧よりも高くMOSトランジスタT2を導通状態にする電圧をVHとする。又、信号φVDは、3値の電圧信号であり、キャパシタCを積分動作させる際の電圧値を最も高いVhとし、画像信号読み出し時の電圧値をVhよりも低いVmとし、ノイズ信号読み出し時の電圧値をVmよりも低いVlとする。   The signal φVPS is a binary voltage signal. When the amount of incident light exceeds a predetermined value, the voltage for operating the MOS transistor T2 in the subthreshold region is VL, and the voltage higher than this voltage is used for the MOS transistor T2. The voltage for making the conductive state is VH. The signal φVD is a ternary voltage signal, the voltage value when integrating the capacitor C is set to the highest Vh, the voltage value when reading the image signal is set to Vm lower than Vh, and the noise signal is read The voltage value is set to Vl lower than Vm.

このように構成される固体撮像素子2における画素G11〜Gmnの動作について、図6のタイムチャートを参照して説明する。まず、電圧値Vmのパルス信号φVDとパルス信号φVが与えられて画像信号が出力されると、信号φVDをVhとした後、信号φSをハイにしてMOSトランジスタT1をOFFにして、リセット動作が始まる。次に、MOSトランジスタT2のソースに与える信号φVPSをVHにして、MOSトランジスタT2のソース電圧を高くすることで、MOSトランジスタT2のゲート及びドレイン、そしてMOSトランジスタT3のゲートに蓄積された負の電荷が速やかに再結合される。このとき、信号φRSをローとして、MOSトランジスタT5をONにして、キャパシタCとMOSトランジスタT4のゲートとの接続ノードの電圧を初期化する。   The operation of the pixels G11 to Gmn in the solid-state imaging device 2 configured as described above will be described with reference to the time chart of FIG. First, when a pulse signal φVD having a voltage value Vm and a pulse signal φV are supplied and an image signal is output, the signal φVD is set to Vh, then the signal φS is set high to turn off the MOS transistor T1, and the reset operation is performed. Begins. Next, the signal φVPS applied to the source of the MOS transistor T2 is set to VH, and the source voltage of the MOS transistor T2 is increased, so that the negative charge accumulated in the gate and drain of the MOS transistor T2 and the gate of the MOS transistor T3. Are quickly recombined. At this time, the signal φRS is set to low, the MOS transistor T5 is turned on, and the voltage at the connection node between the capacitor C and the gate of the MOS transistor T4 is initialized.

そして、MOSトランジスタT2のソースに与える信号φVPSをVLにして、MOSトランジスタT2のポテンシャル状態を基の状態に戻した後、信号φRSをハイにして、MOSトランジスタT5をOFFにする。その後、キャパシタCが積分動作を行って、キャパシタCとMOSトランジスタT4のゲートとの接続ノードの電圧が、リセットされたMOSトランジスタT2のゲート電圧に応じたものとなる。そして、パルス信号φVをMOSトランジスタT6のゲートに与えてMOSトランジスタT6をONにするとともに信号φVDの電圧値をVlにする。このとき、MOSトランジスタT4がソースフォロワ型のMOSトランジスタとして動作するため、出力信号線26にはノイズ信号が電圧信号として現れる。その後、再び、パルス信号φRSをMOSトランジスタT5に与えて、キャパシタCとMOSトランジスタT4のゲートとの接続ノードの電圧をリセットした後、信号φSをローにしてMOSトランジスタT1を導通させて撮像動作が行える状態にする。   Then, the signal φVPS applied to the source of the MOS transistor T2 is set to VL to return the potential state of the MOS transistor T2 to the original state, and then the signal φRS is set to high to turn off the MOS transistor T5. Thereafter, the capacitor C performs an integration operation, and the voltage at the connection node between the capacitor C and the gate of the MOS transistor T4 becomes in accordance with the reset gate voltage of the MOS transistor T2. Then, the pulse signal φV is applied to the gate of the MOS transistor T6 to turn on the MOS transistor T6 and set the voltage value of the signal φVD to Vl. At this time, since the MOS transistor T4 operates as a source follower type MOS transistor, a noise signal appears on the output signal line 26 as a voltage signal. Thereafter, the pulse signal φRS is again applied to the MOS transistor T5 to reset the voltage at the connection node between the capacitor C and the gate of the MOS transistor T4, and then the signal φS is set low to turn on the MOS transistor T1 to perform the imaging operation. Make it ready.

このようにノイズ信号が出力された後、MOSトランジスタT1がONとされると、撮像動作が開始される。このとき、信号φRSをハイとして、MOSトランジスタT5をOFFとする。又、MOSトランジスタT2のソースに与える信号φVPSをVLとするとともに、キャパシタCに与える信号φVDの電圧値をVhとして、積分動作を行うようにする。そして、フォトダイオードPDより入射光量に応じた光電荷がMOSトランジスタT2に流れ込むと、MOSトランジスタT2はカットオフ状態であるので、光電荷がMOSトランジスタT2のゲートに蓄積される。   After the noise signal is output in this way, the imaging operation is started when the MOS transistor T1 is turned on. At this time, the signal φRS is set high and the MOS transistor T5 is turned off. Further, the signal φVPS applied to the source of the MOS transistor T2 is set to VL, and the voltage value of the signal φVD applied to the capacitor C is set to Vh to perform the integration operation. When photocharge corresponding to the amount of incident light flows from the photodiode PD into the MOS transistor T2, the MOS transistor T2 is in a cut-off state, so that the photocharge is accumulated at the gate of the MOS transistor T2.

よって、撮像する被写体の輝度が低くフォトダイオードPDに入射される入射光量が少ない場合は、MOSトランジスタT2のゲートに蓄積された光電荷量に応じた電圧がMOSトランジスタT2のゲートに現れるため、入射光量の積分値に対して線形的に比例した電圧がMOSトランジスタT3のゲートに現れる。又、撮像する被写体の輝度が高くフォトダイオードPDに入射される入射光量が多く、MOSトランジスタT2のゲートに蓄積された光電荷量に応じた電圧が高くなると、MOSトランジスタT2がサブスレッショルド領域で動作を行うため、入射光量に対して自然対数的に変化する電圧がMOSトランジスタT3のゲートに現れる。   Therefore, when the brightness of the subject to be imaged is low and the amount of incident light entering the photodiode PD is small, a voltage corresponding to the amount of photocharge accumulated at the gate of the MOS transistor T2 appears at the gate of the MOS transistor T2, A voltage linearly proportional to the integrated value of the light quantity appears at the gate of the MOS transistor T3. Also, when the luminance of the subject to be imaged is high and the amount of incident light entering the photodiode PD is large, and the voltage according to the amount of photocharge accumulated at the gate of the MOS transistor T2 increases, the MOS transistor T2 operates in the subthreshold region. Therefore, a voltage that changes logarithmically with respect to the amount of incident light appears at the gate of the MOS transistor T3.

この入射光量に対して線形的に又は自然対数的に変化する電圧がMOSトランジスタT3で電流増幅されたドレイン電流がキャパシタCから流れるため、MOSトランジスタT4のゲート電圧が、入射光量の積分値に対して線形的又は自然対数的に変化した電圧となる。そして、信号φVDの電圧値をVmとするとともに、MOSトランジスタT6にパルス信号φVを与えることで、MOSトランジスタT4のゲート電圧に応じたソース電流が、MOSトランジスタT6を介して出力信号線6へ流れる。このとき、MOSトランジスタT4がソースフォロワ型のMOSトランジスタとして動作するため、出力信号線6には画像信号が電圧信号として現れる。その後、信号φVをハイにしてMOSトランジスタT6をOFFにするとともに、信号φVDの電圧値をVhとする。   Since a drain current that is linearly or naturally logarithmically changed with respect to the incident light amount flows from the capacitor C, the gate voltage of the MOS transistor T4 is set to the integrated value of the incident light amount. Thus, the voltage changes linearly or in a natural logarithm. Then, by setting the voltage value of the signal φVD to Vm and applying the pulse signal φV to the MOS transistor T6, a source current corresponding to the gate voltage of the MOS transistor T4 flows to the output signal line 6 via the MOS transistor T6. . At this time, since the MOS transistor T4 operates as a source follower type MOS transistor, an image signal appears as a voltage signal on the output signal line 6. Thereafter, the signal φV is set high to turn off the MOS transistor T6, and the voltage value of the signal φVD is set to Vh.

このように動作するとき、撮像時の信号φVPSの電圧値VLが低くなり、リセット時の信号φVPSの電圧値VHとの差を大きくするほど、MOSトランジスタT2のゲート・ソース間のポテンシャルの差が大きくなり、MOSトランジスタT2がカットオフ状態で動作する被写体輝度の割合が大きくなる。よって、図7のように、電圧値VLが低いほど、線形変換する被写体輝度の割合が大きくなる。そこで、例えば、被写体の輝度範囲を検出し、被写体の輝度範囲が狭いと電圧値VLを低くして、線形変換する輝度範囲を広くし、又、被写体の輝度範囲が広いと電圧値VLを高くして、対数変換する輝度範囲を広くすることで、被写体の特性に合った光電変換特性とすることができる。尚、電圧値VLを最小とするとき、常に線形変換する状態とし、又、電圧値VLを最大とするとき、常に対数変換する状態とすることもできる。   When operating in this way, the voltage value VL of the signal φVPS at the time of imaging decreases, and the potential difference between the gate and the source of the MOS transistor T2 increases as the difference from the voltage value VH of the signal φVPS at the time of reset increases. The ratio of subject luminance at which the MOS transistor T2 operates in the cutoff state increases. Therefore, as shown in FIG. 7, the lower the voltage value VL, the larger the ratio of subject luminance to be linearly converted. Therefore, for example, the luminance range of the subject is detected, and if the luminance range of the subject is narrow, the voltage value VL is lowered to widen the luminance range for linear conversion, and if the luminance range of the subject is wide, the voltage value VL is increased. By widening the luminance range for logarithmic conversion, photoelectric conversion characteristics that match the characteristics of the subject can be obtained. It should be noted that when the voltage value VL is minimized, it is possible to always perform linear conversion. When the voltage value VL is maximized, it is possible to always perform logarithmic conversion.

このように動作する固体撮像素子2の画素G11〜Gmnに与える信号φVPSの電圧値VLの値を全体制御部13が切り換えることによって、被写体の輝度範囲などに応じてダイナミックレンジを切り換えられる固体撮像素子2とすることができる。即ち、全体制御部13が信号φVPSの電圧値VLの値を切り換えることで、固体撮像素子2の画素G11〜Gmnにおける線形変換動作から対数変換動作へ切り替わる変極点(輝度値)を設定することができる。尚、撮像時に対数変換動作に変わるときのMOSトランジスタT2のゲート電圧に至るまでにMOSトランジスタT2に流れ込む光電荷量が、全ての画素において等しい。   The solid-state image sensor that can switch the dynamic range according to the luminance range of the subject, etc., by the overall controller 13 switching the voltage value VL of the signal φVPS given to the pixels G11 to Gmn of the solid-state image sensor 2 operating in this way. 2 can be used. That is, the inflection point (luminance value) for switching from the linear conversion operation to the logarithmic conversion operation in the pixels G11 to Gmn of the solid-state imaging device 2 can be set by switching the voltage value VL of the signal φVPS. it can. Note that the amount of photoelectric charge flowing into the MOS transistor T2 until reaching the gate voltage of the MOS transistor T2 when changing to the logarithmic conversion operation at the time of imaging is the same in all the pixels.

尚、本構成例では、図5のように構成される画素を備えた固体撮像素子としたが、このような構成に限られるものではなく、線形変換動作と対数変換動作を各画素において自動的に切り換えることが可能なものであれば、特許文献2に示されるような構成の画素などのような他の構成の画素より構成されるものとしても構わない。又、撮像時の信号φVPSの電圧値VLを変更することで線形変換動作と対数変換動作との変極点を変更するものとしたが、リセット時の信号φVPSの電圧値VHを変更することで線形変換動作と対数変換動作との変極点を変更するものとしても構わない。又、リセット時間を変更することで上記変極点を変更するものとしても構わない。又、リセット時間を変更することで上記変極点を変更するものとしても構わない。更に、各画素にRGBフィルタを備えるものとしたが、シアン(Cyan)、マゼンタ(Magenta)、イエロー(Yellow)などの他の色フィルタを備えるものとしても構わない。   In this configuration example, a solid-state imaging device including pixels configured as shown in FIG. 5 is used. However, the present invention is not limited to this configuration, and linear conversion operation and logarithmic conversion operation are automatically performed in each pixel. As long as it can be switched to the above, it may be composed of a pixel having another configuration such as a pixel having a configuration as shown in Patent Document 2. In addition, the inflection point between the linear conversion operation and the logarithmic conversion operation is changed by changing the voltage value VL of the signal φVPS at the time of imaging. However, the linear value can be changed by changing the voltage value VH of the signal φVPS at the time of resetting. The inflection point between the conversion operation and the logarithmic conversion operation may be changed. The inflection point may be changed by changing the reset time. The inflection point may be changed by changing the reset time. Further, although each pixel is provided with an RGB filter, other color filters such as cyan, magenta, and yellow may be provided.

<色補正回路>
図1のように構成される撮像装置における色補正回路の動作について、図面を参照して以下に詳細に説明する。図8は、色補正回路の内部構成を示すブロック図である。
<Color correction circuit>
The operation of the color correction circuit in the imaging apparatus configured as shown in FIG. 1 will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 8 is a block diagram showing the internal configuration of the color correction circuit.

色補正回路10は、図8に示すように、色補間回路9から入力される各画素のRGB信号それぞれの光電変換特性について確認するコンパレータ101r,101g,101bと、コンパレータ101r,101g,101bからの出力によりRGB信号それぞれに対する色補正係数を設定する係数設定部102r,102g,102bと、係数設定部102rで設定された色補正係数a1,a2,a3がそれぞれ与えられる乗算器103rr,103rg,103rbと、係数設定部102gで設定された色補正係数b1,b2,b3がそれぞれ与えられる乗算器103gr,103gg,103gbと、係数設定部102bで設定された色補正係数c1,c2,c3がそれぞれ与えられる乗算器103br,103bg,103bbと、乗算器103rr,103rgからの出力を加算する加算器104rと、乗算器103rb及び加算器104rからの出力を加算する加算器105rと、乗算器103gr,103ggからの出力を加算する加算器104gと、乗算器103gb及び加算器104gからの出力を加算する加算器105gと、乗算器103br,103bgからの出力を加算する加算器104bと、乗算器103bb及び加算器104bからの出力を加算する加算器105bと、を備える。   As shown in FIG. 8, the color correction circuit 10 includes comparators 101r, 101g, and 101b that check the photoelectric conversion characteristics of the RGB signals of the pixels input from the color interpolation circuit 9, and comparators 101r, 101g, and 101b. Coefficient setting units 102r, 102g, and 102b for setting color correction coefficients for RGB signals by output; multipliers 103rr, 103rg, and 103rb to which color correction coefficients a1, a2, and a3 set by the coefficient setting unit 102r are respectively provided; Multipliers 103gr, 103gg, 103gb to which the color correction coefficients b1, b2, b3 set by the coefficient setting unit 102g are respectively provided, and color correction coefficients c1, c2, c3 set by the coefficient setting unit 102b are respectively provided. Multipliers 103br, 103bg, 103bb, An adder 104r for adding outputs from the calculators 103rr and 103rg; an adder 105r for adding outputs from the multiplier 103rb and the adder 104r; an adder 104g for adding outputs from the multipliers 103gr and 103gg; An adder 105g for adding the outputs from the multiplier 103gb and the adder 104g, an adder 104b for adding the outputs from the multipliers 103br and 103bg, and an adder 105b for adding the outputs from the multiplier 103bb and the adder 104b And comprising.

このような構成の色補正回路10において、コンパレータ101r,101g,101bでは、色補間回路9から入力されるRGB信号の信号レベルと閾値となる信号レベルを比較することによって、各信号の光電変換特性を確認する。以下に、コンパレータ101rを代表して、その動作について説明する。色補間回路9から出力されるR信号の信号レベルと被写体の輝度値との関係を表す光電変換特性が図9のように表されるとき、閾値となる信号レベルとして閾値レベルV1,V2が設定される。この閾値レベルV1,V2に対応する輝度値が図9のようにL1,L2となるとき、輝度値L1より低い輝度範囲では、その光電変換特性が線形変換特性となり、又、輝度値L2より高い輝度範囲では、その光電変換特性が対数変換特性となる。更に、輝度値L1,L2の間の輝度範囲では、光電変換特性が線形変換特性から対数変換特性に切り替わる両特性が混在した状態となる。以下では、輝度値L1より低い輝度範囲を線形領域、輝度値L1,L2の間の輝度範囲を線形/対数領域、輝度値L2より高い輝度範囲を対数領域とする。   In the color correction circuit 10 having such a configuration, the comparators 101r, 101g, and 101b compare the signal level of the RGB signal input from the color interpolation circuit 9 with the signal level serving as a threshold value, thereby comparing the photoelectric conversion characteristics of each signal. Confirm. The operation of the comparator 101r will be described below as a representative. When photoelectric conversion characteristics representing the relationship between the signal level of the R signal output from the color interpolation circuit 9 and the luminance value of the subject are expressed as shown in FIG. 9, threshold levels V1 and V2 are set as threshold signal levels. Is done. When the luminance values corresponding to the threshold levels V1 and V2 are L1 and L2 as shown in FIG. 9, in the luminance range lower than the luminance value L1, the photoelectric conversion characteristics are linear conversion characteristics and higher than the luminance value L2. In the luminance range, the photoelectric conversion characteristic is a logarithmic conversion characteristic. Further, in the luminance range between the luminance values L1 and L2, both characteristics in which the photoelectric conversion characteristic is switched from the linear conversion characteristic to the logarithmic conversion characteristic are mixed. Hereinafter, a luminance range lower than the luminance value L1 is a linear region, a luminance range between the luminance values L1 and L2 is a linear / logarithmic region, and a luminance range higher than the luminance value L2 is a logarithmic region.

コンパレータ101rでは、この閾値レベルV1,V2に基づいて、各画素毎に、R信号の光電変換特性が、線形領域、線形/対数領域、対数領域のいずれの領域のものであるかを確認する。即ち、信号レベルが閾値レベルV1より低いR信号が入力されたときは、線形領域のものであることが確認され、又、信号レベルが閾値レベルV1以上で且つ閾値レベルV2より低いR信号が入力されたときは、線形/対数領域のものであることが確認され、又、信号レベルが閾値レベルV2以上のR信号が入力されたときは、対数領域のものであることが確認される。尚、WB制御回路8においてRGB信号それぞれの光電変換特性が一致するようにホワイトバランス処理が施されているため、GB信号それぞれの光電変換特性についても、図9のように表される。よって、コンパレータ101rと同様に、コンパレータ101gでは、閾値レベルV1,V2に基づいて、各画素毎に、G信号の光電変換特性が、線形領域、線形/対数領域、対数領域のいずれの領域のものであるかを確認し、又、コンパレータ101bでは、閾値レベルV1,V2に基づいて、各画素毎に、B信号の光電変換特性が、線形領域、線形/対数領域、対数領域のいずれの領域のものであるかを確認する。   Based on the threshold levels V1 and V2, the comparator 101r checks for each pixel whether the photoelectric conversion characteristic of the R signal is in a linear region, a linear / logarithmic region, or a logarithmic region. That is, when an R signal whose signal level is lower than the threshold level V1 is input, it is confirmed that the signal is in the linear region, and an R signal whose signal level is equal to or higher than the threshold level V1 and lower than the threshold level V2 is input. When it is determined that the signal is in the linear / logarithmic region, it is confirmed that the signal is in the logarithmic region when an R signal having a signal level equal to or higher than the threshold level V2 is input. Note that since the white balance processing is performed in the WB control circuit 8 so that the photoelectric conversion characteristics of the RGB signals match, the photoelectric conversion characteristics of the GB signals are also expressed as shown in FIG. Therefore, similarly to the comparator 101r, the comparator 101g has a G signal photoelectric conversion characteristic in any of the linear region, linear / logarithmic region, and logarithmic region for each pixel based on the threshold levels V1 and V2. In the comparator 101b, on the basis of the threshold levels V1 and V2, the photoelectric conversion characteristic of the B signal is in each of the linear region, linear / logarithmic region, and logarithmic region for each pixel. Check if it is a thing.

このコンパレータ101r,101g,101bそれぞれで確認された結果がそれぞれ、係数設定部102r,102g,102bに与えられて、その結果に基づいて、色補正係数a1〜a3,b1〜b3,c1〜c3が設定される。この色補正係数a1〜a3,b1〜b3,c1〜c3としてそれぞれ、線形領域、線形/対数領域、対数領域の3領域に応じた3種類の値が、全体制御部13より係数設定部102r,102g,102bに与えられ格納される。又、色補正係数a1〜a3,b1〜b3,c1〜c3の値はそれぞれ、a1+a2+a3=1、b1+b2+b3=1、c1+c2+c3=1を満たす値とされる。このような色補正係数a1〜a3,b1〜b3,c1〜c3の値が、線形領域、線形/対数領域、対数領域の3領域に対して、例えば、以下のように設定される。   The results confirmed by the comparators 101r, 101g, and 101b are respectively given to the coefficient setting units 102r, 102g, and 102b, and based on the results, the color correction coefficients a1 to a3, b1 to b3, and c1 to c3 are obtained. Is set. As the color correction coefficients a1 to a3, b1 to b3, and c1 to c3, three types of values corresponding to the three regions of the linear region, the linear / logarithmic region, and the logarithmic region are obtained from the overall control unit 13 as the coefficient setting unit 102r, 102g and 102b are given and stored. Further, the values of the color correction coefficients a1 to a3, b1 to b3, and c1 to c3 are values satisfying a1 + a2 + a3 = 1, b1 + b2 + b3 = 1, and c1 + c2 + c3 = 1, respectively. For example, the values of the color correction coefficients a1 to a3, b1 to b3, and c1 to c3 are set as follows for the three regions of the linear region, the linear / logarithmic region, and the logarithmic region.

線形領域
(a1,a2,a3)=( 1.2,-0.1,-0.1)
(b1,b2,b3)=(-0.1, 1.2,-0.1)
(c1,c2,c3)=(-0.1,-0.1, 1.2)

線形/対数領域
(a1,a2,a3)=( 1.35,-0.175,-0.175)
(b1,b2,b3)=(-0.175, 1.35,-0.175)
(c1,c2,c3)=(-0.175,-0.175, 1.35)

対数領域
(a1,a2,a3)=( 1.5,-0.25,-0.25)
(b1,b2,b3)=(-0.25, 1.5,-0.25)
(c1,c2,c3)=(-0.25,-0.25, 1.5)。
Linear region (a1, a2, a3) = (1.2, -0.1, -0.1)
(B1, b2, b3) = (− 0.1, 1.2, −0.1)
(C1, c2, c3) = (− 0.1, −0.1, 1.2)

Linear / logarithmic region (a1, a2, a3) = (1.35, -0.175, -0.175)
(B1, b2, b3) = (-0.175, 1.35, -0.175)
(C1, c2, c3) = (-0.175, -0.175, 1.35)

Logarithmic region (a1, a2, a3) = (1.5, -0.25, -0.25)
(B1, b2, b3) = (− 0.25, 1.5, −0.25)
(C1, c2, c3) = (− 0.25, −0.25, 1.5).

よって、係数設定部102rは、コンパレータ101rでR信号が線形領域の信号であることが確認されると、色補正係数(a1,a2,a3)を(1.2,-0.1,-0.1)として乗算器103rr,103rg,103rbに与え、又、コンパレータ101rでR信号が線形/対数領域の信号であることが確認されると、色補正係数(a1,a2,a3)を(1.35,-0.175,-0.175)として乗算器103rr,103rg,103rbに与え、又、コンパレータ101rでR信号が対数領域の信号であることが確認されると、色補正係数(a1,a2,a3)を(1.5,-0.25,-0.25)として乗算器103rr,103rg,103rbに与える。   Therefore, when the comparator 101r confirms that the R signal is a signal in the linear region, the coefficient setting unit 102r sets the color correction coefficients (a1, a2, a3) as (1.2, −0.1, −0.1) and a multiplier. 103rr, 103rg, 103rb, and when the comparator 101r confirms that the R signal is a linear / logarithmic domain signal, the color correction coefficients (a1, a2, a3) are (1.35, -0.175, -0.175). ) To the multipliers 103rr, 103rg, 103rb, and if the comparator 101r confirms that the R signal is a logarithmic domain signal, the color correction coefficients (a1, a2, a3) are set to (1.5, -0.25, -0.25) to the multipliers 103rr, 103rg, and 103rb.

同様に、係数設定部102gは、コンパレータ101gでG信号が線形領域の信号であることが確認されると、色補正係数(b1,b2,b3)を(-0.1,1.2,-0.1)として乗算器103gr,103gg,103gbに与え、又、コンパレータ101gでG信号が線形/対数領域の信号であることが確認されると、色補正係数(b1,b2,b3)を(-0.175,1.35,-0.175)として乗算器103gr,103gg,103gbに与え、又、コンパレータ101gでG信号が対数領域の信号であることが確認されると、色補正係数(b1,b2,b3)を(-0.25,1.5,-0.25)として乗算器103gr,103gg,103gbに与える。   Similarly, when the comparator 101g confirms that the G signal is a signal in the linear region, the coefficient setting unit 102g multiplies the color correction coefficients (b1, b2, b3) as (−0.1, 1.2, −0.1). When the comparator 101g confirms that the G signal is a linear / logarithmic domain signal, the color correction coefficients (b1, b2, b3) are set to (−0.175, 1.35, −3). 0.175) to the multipliers 103gr, 103gg, 103gb, and when the comparator 101g confirms that the G signal is a logarithmic domain signal, the color correction coefficients (b1, b2, b3) are set to (-0.25, 1.5). , −0.25) to the multipliers 103gr, 103gg, and 103gb.

同様に、係数設定部102bは、コンパレータ101bでB信号が線形領域の信号であることが確認されると、色補正係数(c1,c2,c3)を(-0.1,-0.1,1.2)として乗算器103br,103bg,103bbに与え、又、コンパレータ101bでB信号が線形/対数領域の信号であることが確認されると、色補正係数(c1,c2,c3)を(-0.175,-0.175,1.35)として乗算器103br,103bg,103bbに与え、又、コンパレータ101bでB信号が対数領域の信号であることが確認されると、色補正係数(c1,c2,c3)を(-0.25,-0.25,1.5)として乗算器103br,103bg,103bbに与える。   Similarly, when the comparator 101b confirms that the B signal is a linear region signal, the coefficient setting unit 102b multiplies the color correction coefficients (c1, c2, c3) as (−0.1, −0.1, 1.2). When the comparator 103b confirms that the B signal is a linear / logarithmic domain signal, the color correction coefficients (c1, c2, c3) are set to (−0.175, −0.175, 1.35) is supplied to the multipliers 103br, 103bg, 103bb, and when the comparator 101b confirms that the B signal is a logarithmic domain signal, the color correction coefficients (c1, c2, c3) are set to (−0.25, − 0.25, 1.5) to the multipliers 103br, 103bg, 103bb.

このように、同一の画素におけるRGB信号が、各信号毎に、コンパレータ101r,101g,101bでその光電変換特性が確認されるとともに、それぞれの信号に対する色補正係数が係数設定部102r,102g,102bで設定される。よって、コンパレータ101r,101g,101bで同一画素GklにおけるRGB信号rkl,gkl,bklそれぞれの光電変換特性が確認されたとき、それぞれ異なる領域の光電変換特性を備えるものとされ、係数設定部102r,102g,102bによってRGB信号それぞれに対して確認された異なる領域に対する色補正係数が設定される場合がある。   In this way, the RGB signals in the same pixel are confirmed for their respective photoelectric conversion characteristics by the comparators 101r, 101g, and 101b, and the color correction coefficients for the respective signals are set to the coefficient setting units 102r, 102g, and 102b. Set by. Accordingly, when the photoelectric conversion characteristics of the RGB signals rkl, gkl, bkl in the same pixel Gkl are confirmed by the comparators 101r, 101g, 101b, the photoelectric conversion characteristics of the different regions are provided, and the coefficient setting units 102r, 102g are provided. , 102b may set color correction coefficients for different regions identified for each of the RGB signals.

このように、係数設定部102rで設定された色補正係数a1,a2,a3がそれぞれ乗算器103rr,103rg,103rbに与えられると、乗算器103rrにおいてR信号に色補正係数a1が、乗算器103rgにおいてG信号に色補正係数a2が、乗算器103rbにおいてB信号に色補正係数a3がそれぞれ乗算される。同様に、係数設定部102gで設定された色補正係数b1,b2,b3がそれぞれ乗算器103gr,103gg,103gbに与えられると、乗算器103grにおいてR信号に色補正係数b1が、乗算器103ggにおいてG信号に色補正係数b2が、乗算器103gbにおいてB信号に色補正係数b3がそれぞれ乗算される。同様に、係数設定部102bで設定された色補正係数c1,c2,c3がそれぞれ乗算器103br,103bg,103bbに与えられると、乗算器103brにおいてR信号に色補正係数c1が、乗算器103bgにおいてG信号に色補正係数c2が、乗算器103bbにおいてB信号に色補正係数c3がそれぞれ乗算される。   As described above, when the color correction coefficients a1, a2, and a3 set by the coefficient setting unit 102r are respectively supplied to the multipliers 103rr, 103rg, and 103rb, the multiplier 103rr causes the color correction coefficient a1 to be applied to the R signal and the multiplier 103rg. The G signal is multiplied by the color correction coefficient a2, and the multiplier 103rb is multiplied by the B signal by the color correction coefficient a3. Similarly, when the color correction coefficients b1, b2, and b3 set by the coefficient setting unit 102g are respectively supplied to the multipliers 103gr, 103gg, and 103gb, the multiplier 103gr supplies the color correction coefficient b1 to the R signal and the multiplier 103gg. The G signal is multiplied by the color correction coefficient b2, and the multiplier 103gb multiplies the B signal by the color correction coefficient b3. Similarly, when the color correction coefficients c1, c2, and c3 set by the coefficient setting unit 102b are respectively supplied to the multipliers 103br, 103bg, and 103bb, the multiplier 103br supplies the color correction coefficient c1 to the R signal and the multiplier 103bg. The G signal is multiplied by the color correction coefficient c2, and the multiplier 103bb multiplies the B signal by the color correction coefficient c3.

そして、乗算器103rrで色補正係数a1が乗算されたR信号に乗算器103rgで色補正係数a2が乗算されたG信号が加算器104rで加算された後、更に、乗算器103rbで色補正係数a3が乗算されたB信号が加算器105rで加算され、色補正されたR信号が出力される。同様に、乗算器103grで色補正係数b1が乗算されたR信号に乗算器103ggで色補正係数b2が乗算されたG信号が加算器104gで加算された後、更に、乗算器103gbで色補正係数b3が乗算されたB信号が加算器105gで加算され、色補正されたG信号が出力される。同様に、乗算器103brで色補正係数c1が乗算されたR信号に乗算器103bgで色補正係数c2が乗算されたG信号が加算器104bで加算された後、更に、乗算器103bbで色補正係数c3が乗算されたB信号が加算器105bで加算され、色補正されたB信号が出力される。   Then, the R signal multiplied by the color correction coefficient a1 by the multiplier 103rr is added by the adder 104r to the G signal obtained by multiplying the color correction coefficient a2 by the multiplier 103rg, and then the color correction coefficient by the multiplier 103rb. The B signal multiplied by a3 is added by the adder 105r, and the color-corrected R signal is output. Similarly, the R signal multiplied by the color correction coefficient b1 by the multiplier 103gr and the G signal multiplied by the color correction coefficient b2 by the multiplier 103gg are added by the adder 104g, and then the color correction is performed by the multiplier 103gg. The B signal multiplied by the coefficient b3 is added by the adder 105g, and the color-corrected G signal is output. Similarly, the R signal multiplied by the color correction coefficient c1 by the multiplier 103br and the G signal multiplied by the color correction coefficient c2 by the multiplier 103bg are added by the adder 104b, and then the color correction is performed by the multiplier 103bb. The B signal multiplied by the coefficient c3 is added by the adder 105b, and the color-corrected B signal is output.

よって、例えば、コンパレータ101rにおいて、画素GklのR信号rklの信号レベルが閾値レベルV1,V2の間の値となり、その光電変換特性が線形/対数領域におけるものであることが確認され、又、コンパレータ101gにおいて、画素GklのG信号gklの信号レベルが閾値レベルV1より低い値となり、その光電変換特性が線形領域におけるものであることが確認され、又、コンパレータ101bにおいて、画素GklのB信号bklの信号レベルが閾値レベルV2より高い値となり、その光電変換特性が対数領域におけるものであることが確認されるものとする。このとき、係数設定部102rが、色補正係数(a1,a2,a3)を(1.35,-0.175,-0.175)として乗算器103rr,103rg,103rbに与え、又、係数設定部102gが、色補正係数(b1,b2,b3)を(-0.1,1.2,-0.1)として乗算器103gr,103gg,103gbに与え、又、係数設定部102bが、色補正係数(c1,c2,c3)を(-0.25,-0.25,1.5)として乗算器103br,103bg,103bbに与える。   Therefore, for example, in the comparator 101r, the signal level of the R signal rkl of the pixel Gkl becomes a value between the threshold levels V1 and V2, and it is confirmed that the photoelectric conversion characteristic is in the linear / logarithmic region. At 101g, the signal level of the G signal gkl of the pixel Gkl becomes lower than the threshold level V1, and it is confirmed that the photoelectric conversion characteristic is in the linear region. In the comparator 101b, the B signal bkl of the pixel Gkl It is assumed that the signal level is higher than the threshold level V2, and that the photoelectric conversion characteristic is in the logarithmic region. At this time, the coefficient setting unit 102r gives the color correction coefficients (a1, a2, a3) as (1.35, -0.175, -0.175) to the multipliers 103rr, 103rg, 103rb, and the coefficient setting unit 102g performs color correction. The coefficients (b1, b2, b3) are given as (-0.1, 1.2, -0.1) to the multipliers 103gr, 103gg, 103gg, and the coefficient setting unit 102b gives the color correction coefficients (c1, c2, c3) to (- 0.25, -0.25, 1.5) to the multipliers 103br, 103bg, 103bb.

そして、乗算器103rrでR信号rklに1.35となる色補正係数a1が乗算され、乗算器103rgでG信号gklに-0.175となる色補正係数a2が乗算され、乗算器103rbでB信号bklに-0.175となる色補正係数a3が乗算される。又、乗算器103grでR信号rklに-0.1となる色補正係数b1が乗算され、乗算器103ggでG信号gklに1.2となる色補正係数b2が乗算され、乗算器103gbでB信号bklに-0.1となる色補正係数b3が乗算される。又、乗算器103brでR信号rklに-0.25となる色補正係数c1が乗算され、乗算器103bgでG信号gklに-0.25となる色補正係数c2が乗算され、乗算器103bbでB信号bklに1.5となる色補正係数c3が乗算される。   The multiplier 103rr multiplies the R signal rkl by the color correction coefficient a1 of 1.35, the multiplier 103rg multiplies the G signal gkl by the color correction coefficient a2 of -0.175, and the multiplier 103rb multiplies the B signal bkl by-. The color correction coefficient a3 which is 0.175 is multiplied. The multiplier 103gr multiplies the R signal rkl by a color correction coefficient b1 of −0.1, the multiplier 103gg multiplies the G signal gkl by the color correction coefficient b2 of 1.2, and the multiplier 103gg multiplies the B signal bkl by −. The color correction coefficient b3 which becomes 0.1 is multiplied. Further, the multiplier 103br multiplies the R signal rkl by a color correction coefficient c1 of −0.25, the multiplier 103bg multiplies the G signal gkl by a color correction coefficient c2 of −0.25, and the multiplier 103bb multiplies the B signal bkl by the color correction coefficient c2. A color correction coefficient c3 of 1.5 is multiplied.

その後、加算器104rで1.35×rklとなるR信号に-0.175×gklとなるG信号が加算された後、加算器105rで-0.175×bklとなるB信号が加算されて、1.35×rkl-0.175×gkl-0.175×bklとなる色補正されたR信号rxklが出力される。又、加算器104gで-0.1×rklとなるR信号に1.2×gklとなるG信号が加算された後、加算器105gで-0.1×bklとなるB信号が加算されて、-0.1×rkl+1.2×gkl-0.1×bklとなる色補正されたG信号gxklが出力される。又、加算器104bで-0.25×rklとなるR信号に-0.25×gklとなるG信号が加算された後、加算器105bで1.5×bklとなるB信号が加算されて、-0.25×rkl-0.25×gkl+1.5×bklとなる色補正されたB信号bxklが出力される。   Thereafter, the adder 104r adds the G signal of −0.175 × gkl to the R signal of 1.35 × rkl, and then the B signal of −0.175 × bkl is added by the adder 105r to obtain 1.35 × rkl−0.175. A color-corrected R signal rxkl of xgkl-0.175xbkl is output. The adder 104g adds the G signal of 1.2 × gkl to the R signal of −0.1 × rkl, and then the B signal of −0.1 × bkl is added by the adder 105g to obtain −0.1 × rkl +. A color-corrected G signal gxkl of 1.2 × gkl−0.1 × bkl is output. The adder 104b adds the G signal of −0.25 × gkl to the R signal of −0.25 × rkl, and then the B signal of 1.5 × bkl is added by the adder 105b to obtain −0.25 × rkl−. A color-corrected B signal bxkl of 0.25 × gkl + 1.5 × bkl is output.

<階調変換回路>
図1のように構成される撮像装置における階調変換回路の動作について、図面を参照して以下に詳細に説明する。図10は、階調変換回路の内部構成を示すブロック図である。図12は、階調変換回路における入出力と光電変換特性との関係を示すグラフである。尚、以下の説明においては、説明を簡略化するために、光電変換特性が線形変換特性と対数変換特性の2つの変換特性を有する場合について説明する。
<Tone conversion circuit>
The operation of the gradation conversion circuit in the imaging apparatus configured as shown in FIG. 1 will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 10 is a block diagram showing the internal configuration of the gradation conversion circuit. FIG. 12 is a graph showing the relationship between input / output and photoelectric conversion characteristics in the gradation conversion circuit. In the following description, in order to simplify the description, a case will be described in which the photoelectric conversion characteristic has two conversion characteristics of a linear conversion characteristic and a logarithmic conversion characteristic.

階調変換回路11は、図10に示すように、色補正回路10から入力される各画素のRGB信号それぞれの光電変換特性について確認するコンパレータ111r,111g,111bと、コンパレータ111r,111g,111bからの出力によりRGB信号それぞれを階調変換する際の演算式を設定する演算式設定部112r,112g,112bと、演算式設定部112r,112g,112bそれぞれから与えられる演算式に従って色補正回路10から入力される各画素のRGB信号それぞれの階調変換を行う階調変換部113r,113g,113bと、を備える。   As shown in FIG. 10, the gradation conversion circuit 11 includes comparators 111r, 111g, and 111b that check the photoelectric conversion characteristics of the RGB signals of the pixels that are input from the color correction circuit 10, and comparators 111r, 111g, and 111b. From the color correction circuit 10 according to the arithmetic expressions given from the arithmetic expression setting sections 112r, 112g, 112b and the arithmetic expression setting sections 112r, 112g, 112b, respectively. Gradation conversion units 113r, 113g, and 113b that perform gradation conversion of the RGB signals of the input pixels.

このような構成の階調変換回路11において、コンパレータ111r,111g,111bでは、色補正回路10のコンパレータ101r,101g,101bと同様、色補正回路10から入力されるRGB信号の信号レベルと閾値となる信号レベルを比較することによって、各信号の光電変換特性を確認する。以下に、コンパレータ111rを代表して、その動作について説明する。色補正回路10から出力されるR信号の信号レベルと被写体の輝度値との関係を表す光電変換特性が図11のように表されるとき、閾値となる信号レベルとして閾値レベルV3が設定される。この閾値レベルV3に対応する輝度値が図11のようにL3となるとき、輝度値L3より低い輝度範囲において、その光電変換特性が線形変換特性であるものとし、又、輝度値L3より高い輝度範囲において、その光電変換特性が対数変換特性であるものとする。   In the gradation conversion circuit 11 having such a configuration, the comparators 111r, 111g, and 111b are similar to the comparators 101r, 101g, and 101b of the color correction circuit 10 and the signal levels and threshold values of the RGB signals input from the color correction circuit 10 are as follows. The photoelectric conversion characteristics of each signal are confirmed by comparing the signal levels. Hereinafter, the operation of the comparator 111r will be described as a representative. When the photoelectric conversion characteristic representing the relationship between the signal level of the R signal output from the color correction circuit 10 and the luminance value of the subject is expressed as shown in FIG. 11, the threshold level V3 is set as the signal level serving as the threshold. . When the luminance value corresponding to the threshold level V3 is L3 as shown in FIG. 11, the photoelectric conversion characteristic is a linear conversion characteristic in the luminance range lower than the luminance value L3, and the luminance is higher than the luminance value L3. In the range, the photoelectric conversion characteristic is a logarithmic conversion characteristic.

又、以下では、輝度値L3より低い輝度範囲を線形領域、輝度値L3より高い輝度範囲を対数領域とする。更に、色補正回路10から出力されるGB信号それぞれについても、既にWB制御回路8でホワイトバランス処理が施された後なので、R信号と同様、図11のような光電変換特性となり、線形領域と対数領域とを識別するための閾値レベルが輝度値L3に対応する信号レベルV3となる。   Hereinafter, a luminance range lower than the luminance value L3 is defined as a linear region, and a luminance range higher than the luminance value L3 is defined as a logarithmic region. Further, each of the GB signals output from the color correction circuit 10 has already been subjected to the white balance processing by the WB control circuit 8, so that the photoelectric conversion characteristics as shown in FIG. The threshold level for identifying the logarithmic region is a signal level V3 corresponding to the luminance value L3.

よって、コンパレータ111rでは、この閾値レベルV3に基づいて、各画素毎に、R信号の光電変換特性が線形領域及び対数領域のいずれの領域のものであるかを確認する。即ち、信号レベルが閾値レベルV3より低いR信号が入力されたときは、線形領域のものであることが確認され、又、信号レベルが閾値レベルV3以上のR信号が入力されたときは、対数領域のものであることが確認される。同様に、コンパレータ111gでは、閾値レベルV3に基づいて、各画素毎に、G信号の光電変換特性が線形領域及び対数領域のいずれの領域のものであるかを、コンパレータ111bでは、閾値レベルV3に基づいて、各画素毎に、B信号の光電変換特性が線形領域及び対数領域のいずれの領域のものであるかを、それぞれ確認する。   Therefore, the comparator 111r confirms, for each pixel, whether the photoelectric conversion characteristic of the R signal is in a linear region or a logarithmic region based on this threshold level V3. That is, when an R signal whose signal level is lower than the threshold level V3 is input, it is confirmed that the signal is in the linear region, and when an R signal whose signal level is equal to or higher than the threshold level V3 is input, logarithm Confirmed to be in the area. Similarly, in the comparator 111g, based on the threshold level V3, for each pixel, whether the photoelectric conversion characteristic of the G signal is in a linear region or a logarithmic region is determined in the comparator 111b to the threshold level V3. Based on this, it is confirmed for each pixel whether the photoelectric conversion characteristic of the B signal is in a linear region or a logarithmic region.

このコンパレータ111r,111g,111bそれぞれで確認された結果がそれぞれ、演算式設定部112r,112g,112bに与えられて、その結果に基づいて、RGB信号それぞれの階調変換を行うための演算式fr,fg,fbが設定される。この演算式fr,fg,fbとしてそれぞれ、線形領域、対数領域の2領域に応じた2種類の演算式が、全体制御部13より演算式設定部112r,112g,112bに与えられ格納される。このとき、演算式fr,fg,fbは、図12のように、線形領域においては0〜V3の信号レベルが0〜Vx3(Vx3=V3/A,A>1)に変換されるような演算式とされ、又、対数領域においてはV3〜Vmaxの信号レベルがVx3〜Vmaxに変換されるような演算式とされる。即ち、演算式fr,fg,fbとして、線形領域では1より小さい係数で乗算して0〜Vx3の範囲の信号レベルの信号に変換する演算式が、対数領域では一部が逆関数となるとともにVx3〜Vmaxの範囲の信号レベルの信号に変換する演算式が、それぞれ格納される。   The results confirmed by the comparators 111r, 111g, and 111b are respectively given to the arithmetic expression setting units 112r, 112g, and 112b. Based on the results, the arithmetic expressions fr for performing gradation conversion of the respective RGB signals. , Fg, fb are set. As the arithmetic expressions fr, fg, and fb, two types of arithmetic expressions corresponding to the two areas of the linear area and the logarithmic area are given to the arithmetic expression setting sections 112r, 112g, and 112b from the overall control section 13 and stored therein. At this time, the arithmetic expressions fr, fg, and fb are calculated such that the signal level of 0 to V3 is converted to 0 to Vx3 (Vx3 = V3 / A, A> 1) in the linear region as shown in FIG. Further, in the logarithmic domain, the arithmetic expression is such that the signal level of V3 to Vmax is converted to Vx3 to Vmax. That is, as the arithmetic expressions fr, fg, and fb, the arithmetic expressions that are multiplied by a coefficient smaller than 1 in the linear domain and converted to signals having a signal level in the range of 0 to Vx3 are partially inverse functions in the logarithmic domain. Arithmetic expressions for conversion to signals having signal levels in the range of Vx3 to Vmax are stored.

このように、演算式設定部112r,112g,112bで設定された演算式fr,fg,fbがそれぞれ階調変換部113r,113g,113bに与えられると、階調変換部113rにおいて演算式frに応じたR信号の階調変換が、階調変換部113gにおいて演算式fgに応じたG信号の階調変換が、階調変換部113bにおいて演算式fbに応じたB信号の階調変換がそれぞれ行われる。よって、階調変換部113r,113g,113bでは、図12のような階調変換を行うことで、RGB信号それぞれにおいて、線形領域の階調を下げるとともに、対数領域の階調を上げる。   As described above, when the arithmetic expressions fr, fg, and fb set by the arithmetic expression setting units 112r, 112g, and 112b are respectively provided to the gradation converting units 113r, 113g, and 113b, the gradation converting unit 113r converts the arithmetic expressions fr into the arithmetic expression fr. The gradation conversion of the R signal corresponding to the gradation conversion of the G signal according to the arithmetic expression fg in the gradation conversion section 113g, and the gradation conversion of the B signal according to the arithmetic expression fb in the gradation conversion section 113b, respectively. Done. Therefore, the gradation conversion units 113r, 113g, and 113b perform gradation conversion as shown in FIG. 12, thereby lowering the gradation of the linear region and increasing the gradation of the logarithmic region in each of the RGB signals.

よって、例えば、コンパレータ111r,111gそれぞれにおいて、画素GklのRG信号rxkl,gxklの信号レベルが閾値レベルV3より低い値となり、その光電変換特性が線形領域におけるものであることが確認され、又、コンパレータ111bにおいて、画素GklのB信号bklの信号レベルが閾値レベルV3より高い値となり、その光電変換特性が対数領域におけるものであることが確認されるものとする。このとき、演算式設定部112r,112gそれぞれによって線形領域による演算式fr,fgが階調変換部113r,113gそれぞれに与えられ、又、演算式設定部112bによって対数領域による演算式fbが階調変換部113bに与えられる。そして、階調変換部113rにおいて、信号レベルが0〜V3の範囲のR信号rxklが0〜Vx3の範囲の信号レベルのR信号ryklに、又、階調変換部113gにおいて、信号レベルが0〜V3の範囲のG信号gxklが0〜Vx3の範囲の信号レベルのG信号gyklに、信号レベルがV3〜Vmaxの範囲のB信号bxklがVx3〜Vmaxの範囲の信号レベルのB信号byklに、それぞれ変換されることで階調変換される。   Therefore, for example, in each of the comparators 111r and 111g, it is confirmed that the signal levels of the RG signals rxkl and gxkl of the pixel Gkl are lower than the threshold level V3, and the photoelectric conversion characteristics thereof are in the linear region. In 111b, it is assumed that the signal level of the B signal bkl of the pixel Gkl is higher than the threshold level V3, and that the photoelectric conversion characteristics are in the logarithmic region. At this time, the arithmetic expression setting units 112r and 112g respectively give the arithmetic expressions fr and fg based on the linear region to the gradation conversion parts 113r and 113g, respectively, and the arithmetic expression setting unit 112b determines the arithmetic expression fb based on the logarithmic region and the gradation This is given to the conversion unit 113b. In the gradation converter 113r, the R signal rxkl having a signal level in the range of 0 to V3 is changed to the R signal rykl in the range of 0 to Vx3, and in the gradation converter 113g, the signal level is set to 0 to 0. The G signal gxkl in the range of V3 is a G signal gykl with a signal level in the range of 0 to Vx3, and the B signal bxkl in the range of V3 to Vmax is a B signal bykl in the range of Vx3 to Vmax, respectively. The gradation is converted by the conversion.

この階調変化回路11の他の実施形態として、コンパレータ111r,111g,111b及び演算式設定部112r,112g,112bを設ける代わりに、図12の入出力特性が記憶されたLUT(ルックアップテーブル)により、階調変換を行うようにしても構わない。このLUTを用いることにより、コンパレータ111r,111g,111b及び演算式設定部112r,112g,112bを設ける必要がなく、階調変換回路11の構成をより簡略化することができる。このようなLUTを用いた場合、図12の入力(縦軸)がLUTの入力に相当し、図12の出力(横軸)がLUTにより階調変換された出力信号に相当する。従って、図12の入出力特性が記憶されたLUTによっても、線形領域の階調を下げるとともに、対数領域の階調を上げることができる。   As another embodiment of the gradation changing circuit 11, instead of providing the comparators 111r, 111g, 111b and the arithmetic expression setting units 112r, 112g, 112b, an LUT (lookup table) in which the input / output characteristics of FIG. Thus, gradation conversion may be performed. By using this LUT, it is not necessary to provide the comparators 111r, 111g, 111b and the arithmetic expression setting units 112r, 112g, 112b, and the configuration of the gradation conversion circuit 11 can be further simplified. When such an LUT is used, the input (vertical axis) in FIG. 12 corresponds to the input of the LUT, and the output (horizontal axis) in FIG. 12 corresponds to an output signal subjected to gradation conversion by the LUT. Therefore, even with the LUT in which the input / output characteristics of FIG. 12 are stored, the gradation in the linear region can be lowered and the gradation in the logarithmic region can be raised.

<コアリング回路>
図1のように構成される撮像装置におけるコアリング回路の動作について、図面を参照して以下に詳細に説明する。図13は、コアリング回路の内部構成を示すブロック図である。
<Coring circuit>
The operation of the coring circuit in the imaging apparatus configured as shown in FIG. 1 will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 13 is a block diagram showing an internal configuration of the coring circuit.

コアリング回路12は、図13に示すように、階調変換回路11で階調変換されたRGB信号それぞれのノイズ成分を除去するローパスフィルタ(LPF)121r,121g,121bと、階調変換回路11からのRGB信号からLPF121r,121g,121bそれぞれでノイズ成分が除去されたRGB信号を減算することでノイズ成分を抽出する減算器122r,122g,122bと、減算器122r,122g,122bそれぞれから出力されるRGB信号のノイズ成分をコアリング演算処理するコアリング部123r,123g,123bと、コアリング部123r,123g,123bでコアリング演算処理することで得られたRGB信号それぞれのエッジ成分にエッジ強調量βが乗算される乗算器124r,124g,124bと、乗算器124r,124g,124bそれぞれからのRGB信号のエッジ成分をLPF121r,121g,121bでノイズ成分が除去されたRGB信号それぞれに加算する加算器125r,125g,125bと、を備える。   As shown in FIG. 13, the coring circuit 12 includes low-pass filters (LPF) 121 r, 121 g, and 121 b that remove noise components of the RGB signals subjected to gradation conversion by the gradation conversion circuit 11, and the gradation conversion circuit 11. Output from the subtracters 122r, 122g, 122b and the subtractors 122r, 122g, 122b that extract the noise components by subtracting the RGB signals from which the noise components have been removed by the LPFs 121r, 121g, 121b from the RGB signals from The coring units 123r, 123g, and 123b that perform coring calculation processing on noise components of RGB signals to be processed, and the edge components of the RGB signals obtained by performing the coring calculation processing in the coring units 123r, 123g, and 123b are edge-enhanced Multipliers 124r, 124g to which the quantity β is multiplied; Comprising a 24b, a multiplier 124r, 124g, 124b LPF121r the edge component of the RGB signals from each, 121g, adders 125r to be added to each RGB signal from which the noise components have been removed in 121b, 125 g, and 125b, the.

このような構成のコアリング回路12において、ローパスフィルタ121r,121g,121bは、n画素×n画素のマトリックス演算を行うもので、そのn×nのマトリックス係数(LPF係数)が全体制御部13より与えられる。又、コアリング部123r,123g,123bでは、その入出力が図3のような関係となる。即ち、入力が−αより大きくαより小さいときは出力が0となり、入力が−α以下であるときは出力が入力に対してαを加えた値となり、又はα以上であるときは出力が入力に対してαを減じた値となる。尚、以下では、この値αをコアリング係数とし、このコアリング係数αが全体制御部13より与えられる。又、乗算器124r,124g,124bで乗算されるエッジ強調量βも全体制御部13より与えられる。   In the coring circuit 12 having such a configuration, the low-pass filters 121r, 121g, and 121b perform a matrix operation of n pixels × n pixels, and the n × n matrix coefficient (LPF coefficient) is obtained from the overall control unit 13. Given. Further, in the coring portions 123r, 123g, and 123b, the input and output have a relationship as shown in FIG. That is, when the input is greater than -α and smaller than α, the output is 0. When the input is less than -α, the output is a value obtained by adding α to the input, or when the input is greater than or equal to α, the output is input. Is a value obtained by subtracting α. In the following, this value α is used as a coring coefficient, and this coring coefficient α is given from the overall control unit 13. An edge enhancement amount β multiplied by the multipliers 124r, 124g, and 124b is also given from the overall control unit 13.

そして、LPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βは、階調変換回路11から入力されるRGB信号に対応する画素における光電変換特性によって設定される。このとき、全体制御部13において、色補間回路9において色補間処理が行われた後の画像信号に基づいて各画素の光電変換特性が確認される。又、LPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βは各画素毎に設定され、同一画素のRGB信号に対して同一のLPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βが設定されるものとしても構わない。このように同一画素のRGB信号に対して同一のLPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βが設定されるとき、更に、色補間処理前のRGB信号より各画素の光電変換特性が確認されても構わないし、又、色補間処理後のG信号より各画素の光電変換特性が確認されても構わない。いずれの場合においても、RGB信号が図11のような光電変換特性となる場合、上述の階調変換回路11と同様、RGB信号の信号レベルと閾値レベルV3とを比較することによって、線形領域及び対数領域のいずれの領域の光電変換特性であるかを確認する。   The LPF coefficient, the coring coefficient α, and the edge enhancement amount β are set by the photoelectric conversion characteristics in the pixel corresponding to the RGB signal input from the gradation conversion circuit 11. At this time, the overall control unit 13 confirms the photoelectric conversion characteristics of each pixel based on the image signal after the color interpolation process is performed in the color interpolation circuit 9. The LPF coefficient, coring coefficient α, and edge enhancement amount β are set for each pixel, and the same LPF coefficient, coring coefficient α, and edge enhancement amount β are set for the RGB signal of the same pixel. It doesn't matter. Thus, when the same LPF coefficient, coring coefficient α, and edge enhancement amount β are set for the RGB signal of the same pixel, the photoelectric conversion characteristics of each pixel are further confirmed from the RGB signal before color interpolation processing. Alternatively, the photoelectric conversion characteristics of each pixel may be confirmed from the G signal after the color interpolation process. In any case, when the RGB signal has a photoelectric conversion characteristic as shown in FIG. 11, the linear region and the threshold level V3 are compared by comparing the signal level of the RGB signal with the threshold level V3 as in the above-described gradation conversion circuit 11. It is confirmed which region of the logarithmic region has the photoelectric conversion characteristic.

このとき、例えば、LPF係数を5×5のマトリックス係数とするとともに、LPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βを、線形領域及び対数領域に対して、以下のように設定する。   At this time, for example, the LPF coefficient is a 5 × 5 matrix coefficient, and the LPF coefficient, the coring coefficient α, and the edge enhancement amount β are set as follows for the linear region and the logarithmic region.

線形領域
LPF係数: 4 0 9 0 4
0 9 20 9 0
9 20 88 20 9
0 9 20 9 0
4 0 9 0 4
コアリング係数α: 2
エッジ強調量β: 2

対数領域
LPF係数: 1 2 4 2 1
2 6 11 6 2
4 11 24 11 4
2 6 11 6 2
1 2 4 2 1
コアリング係数α: 4
エッジ強調量β: 3。
Linear region LPF coefficient: 4 0 9 0 4
0 9 20 9 0
9 20 88 20 9
0 9 20 9 0
4 0 9 0 4
Coring coefficient α: 2
Edge enhancement amount β: 2

Logarithmic domain LPF coefficient: 1 2 4 2 1
2 6 11 6 2
4 11 24 11 4
2 6 11 6 2
1 2 4 2 1
Coring coefficient α: 4
Edge enhancement amount β: 3.

このように構成されるコアリング回路12に、画素GklのR信号rykl及びG信号gykl及びB信号byklが階調変換回路11より入力されたとき、全体制御部13において確認された画素GklにおけるRGB信号それぞれの光電変換特性に基づくLPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βがそれぞれ、LPF121r,121g,121b及びコアリング部123r,123g,123b及び乗算器124r,124g,124bそれぞれにおいて設定される。そして、この設定されたLPF係数に従ってLPF121r,121g,121bが動作することで、LPF121rよりR信号ryklからノイズ成分が除去されたR信号rzklが、LPF121gよりG信号gyklからノイズ成分が除去されたG信号gzklが、LPF121bよりB信号byklからノイズ成分が除去されたB信号bzklが、それぞれ出力される。   When the R signal rykl, the G signal gykl, and the B signal bykl of the pixel Gkl are input from the gradation conversion circuit 11 to the coring circuit 12 configured in this way, the RGB in the pixel Gkl confirmed by the overall control unit 13 is detected. LPF coefficients and coring coefficients α and edge enhancement amounts β based on photoelectric conversion characteristics of the signals are set in the LPFs 121r, 121g, and 121b, the coring units 123r, 123g, and 123b, and the multipliers 124r, 124g, and 124b, respectively. . Then, the LPFs 121r, 121g, and 121b operate according to the set LPF coefficients, so that the R signal rzkl from which the noise component is removed from the R signal rykl from the LPF 121r, and the G signal from which the noise component is removed from the G signal gykl from the LPF 121g. The signal gzkl is output from the LPF 121b as a B signal bzkl obtained by removing noise components from the B signal bykl.

その後、減算器122rにおいて階調変換回路11からのR信号ryklからLPF121rからのR信号rzklが減算され、減算器122gにおいて階調変換回路11からのG信号gyklからLPF121gからのG信号gzklが減算され、減算器122bにおいて階調変換回路11からのB信号byklからLPF121bからのB信号bzklが減算される。よって、減算器122rからR信号のノイズ成分nrkl(=rykl−rzkl)が、減算器122gからG信号のノイズ成分ngkl(=gykl−gzkl)が、減算器122bからB信号のノイズ成分nbkl(=bykl−bzkl)が、それぞれ出力される。   Thereafter, the R signal rzkl from the LPF 121r is subtracted from the R signal rykl from the gradation conversion circuit 11 in the subtractor 122r, and the G signal gzkl from the LPF 121g is subtracted from the G signal gykl from the gradation conversion circuit 11 in the subtractor 122g. In the subtractor 122b, the B signal bzkl from the LPF 121b is subtracted from the B signal bykl from the gradation conversion circuit 11. Therefore, the noise component nrkl (= rykl-rzkl) of the R signal from the subtractor 122r, the noise component ngkl (= gykl-gzkl) of the G signal from the subtractor 122g, and the noise component nbkl (= bykl-bzkl) is output.

そして、コアリング部123rでは、入力されたノイズ成分nrklが図3の入出力関係によるコアリング処理が成されてエッジ成分erklに変換され、又、コアリング部123gでは、入力されたノイズ成分ngklが図3の入出力関係によるコアリング処理が成されてエッジ成分egklに変換され、又、コアリング部123bでは、入力されたノイズ成分nbklが図3の入出力関係によるコアリング処理が成されてエッジ成分ebklに変換される。即ち、コアリング部123rを代表して説明すると、ノイズ成分nrklが以下の式ようにエッジ成分erklに変換されて出力される。
erkl=nrkl+α (nrkl≦−α)
erkl=0 (−α<nrkl<α)
erkl=nrkl−α (α≦nrkl)
Then, in the coring unit 123r, the input noise component ngkl is subjected to coring processing according to the input / output relationship of FIG. 3 and converted into the edge component erkl, and in the coring unit 123g, the input noise component ngkl. 3 is converted into an edge component egkl by the input / output relationship of FIG. 3, and the input noise component nbkl is subjected to the coring processing by the input / output relationship of FIG. 3 in the coring unit 123b. Are converted into edge components ebkl. That is, the coring unit 123r will be described as a representative example. The noise component nrkl is converted into the edge component erkl and output as shown in the following equation.
erkl = nrkl + α (nrkl ≦ −α)
erkl = 0 (-α <nrkl <α)
erkl = nrkl-α (α ≦ nrkl)

このようにしてコアリング部123r,123g,123bそれぞれでエッジ成分erkl,egkl,ebklが得られると、乗算部124rでエッジ成分erklにエッジ強調量βが、乗算部124gでエッジ成分egklにエッジ強調量βが、乗算部124bでエッジ成分ebklにエッジ強調量βが、それぞれ乗算される。そして、加算部125rにおいて、ノイズ除去されたR信号rzklにエッジ強調されたエッジ成分β×erklが加算され、加算部125gにおいて、ノイズ除去されたG信号gzklにエッジ強調されたエッジ成分β×egklが加算され、加算部125bにおいて、ノイズ除去されたB信号bzklにエッジ強調されたエッジ成分β×ebklが加算される。よって、加算部125r,125g,125bそれぞれからエッジ強調されたRGB信号が出力される。   When the edge components erkl, egkl, and ebkl are obtained in the coring portions 123r, 123g, and 123b in this way, the edge enhancement factor β is applied to the edge component erkl in the multiplication unit 124r, and the edge enhancement is applied to the edge component egkl in the multiplication unit 124g. The amount β is multiplied by the edge enhancement amount β by the edge component ebkl by the multiplication unit 124b. In addition, the edge component β × erkl edge-enhanced is added to the noise-removed R signal rzkl in the adder 125r, and the edge component β × egkl edge-enhanced to the noise-removed G signal gzkl in the adder 125g. Are added, and the adder 125b adds the edge component β × ebkl with edge enhancement to the B signal bzkl from which noise has been removed. Therefore, RGB signals with edge enhancement are output from the adders 125r, 125g, and 125b.

このとき、コアリング回路12の各部におけるRGB信号の状態が、図14のように遷移する。即ち、図14(a)のようなRGB信号が入力されると、LPF121r,121g,121bでノイズ除去されることで、図14(b)のようなRGB信号が得られる。又、減算器122r,122g,122bそれぞれにおいて、階調変換回路11からのRGB信号をLPF121r,121g,121bからのRGB信号で減算することで、図14(c)のようなRGB信号のノイズ成分が得られる。そして、このRGB信号のノイズ成分がコアリング回路123r,123g,123bに入力されることで、図14(d)のようなエッジ成分が得られた後、乗算器124r,124g,124bでエッジ強調量βが乗算されて、図14(e)のようなエッジ成分に変換される。加算部125r,125g,125bで乗算器124r,124g,124bからのRGB信号のエッジ成分がLPF121r,121g,121bからのRGB信号に加算されることで、図14(f)のようにエッジ強調されたRGB信号が出力される。   At this time, the state of the RGB signal in each part of the coring circuit 12 changes as shown in FIG. That is, when an RGB signal as shown in FIG. 14A is input, noise is removed by the LPFs 121r, 121g, and 121b, and an RGB signal as shown in FIG. 14B is obtained. Further, in each of the subtractors 122r, 122g, 122b, the RGB signal from the gradation conversion circuit 11 is subtracted by the RGB signal from the LPF 121r, 121g, 121b, so that the noise component of the RGB signal as shown in FIG. Is obtained. Then, the noise components of the RGB signals are input to the coring circuits 123r, 123g, and 123b to obtain edge components as shown in FIG. 14D, and then edge enhancement is performed by the multipliers 124r, 124g, and 124b. The amount β is multiplied and converted into an edge component as shown in FIG. The edge components of the RGB signals from the multipliers 124r, 124g, and 124b are added to the RGB signals from the LPFs 121r, 121g, and 121b by the adders 125r, 125g, and 125b, so that edge enhancement is performed as shown in FIG. RGB signals are output.

尚、本実施形態において、階調変換回路11で、その光電変換特性が線形変換特性となる領域の階調性を下げるとともに、その光電変換特性が対数変換特性となる領域の階調性を上げることによって、全輝度範囲における光電変換特性の階調性が均一になるようにしたが、光電変換特性が線形変換特性となる領域の階調性を下げるだけで全輝度範囲における光電変換特性の階調性が均一になるようにしても構わないし、又、光電変換特性が対数変換特性となる領域の階調性を上げるだけで全輝度範囲における光電変換特性の階調性が均一になるようにしても構わない。   In the present embodiment, the gradation conversion circuit 11 lowers the gradation of a region where the photoelectric conversion characteristic is a linear conversion characteristic and increases the gradation of a region where the photoelectric conversion characteristic is a logarithmic conversion characteristic. As a result, the gradation of the photoelectric conversion characteristics in the entire luminance range is made uniform, but the gradation of the photoelectric conversion characteristics in the entire luminance range is reduced only by reducing the gradation of the area in which the photoelectric conversion characteristics become the linear conversion characteristics. The tonality may be uniform, or the gradation of the photoelectric conversion characteristics in the entire luminance range may be uniform only by increasing the gradation of the area where the photoelectric conversion characteristics are logarithmic conversion characteristics. It doesn't matter.

又、本実施形態において、色補正回路10における色補正係数が線形領域及び線形/対数領域及び対数領域の3領域に対して設定され、階調変換回路11における階調変換用の演算式が線形領域及び対数領域の2領域に対して設定され、コアリング回路12におけるLPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βが線形領域及び対数領域の2領域に対して設定されるものとしたが、このような領域分けに限定されるものではない。よって、色補正回路10における色補正係数が線形領域及び対数領域の2領域に対して設定されるものとしても構わないし、又、階調変換回路11における階調変換用の演算式が線形領域及び線形/対数領域及び対数領域の3領域に対して設定されるものとしても構わないし、又、コアリング回路12におけるLPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βが線形領域及び線形/対数領域及び対数領域の3領域に対して設定されるものとしても構わない。   In the present embodiment, the color correction coefficient in the color correction circuit 10 is set for three regions, a linear region, a linear / logarithmic region, and a logarithmic region, and the gradation conversion arithmetic expression in the gradation converting circuit 11 is linear. The LPF coefficient, the coring coefficient α, and the edge enhancement amount β in the coring circuit 12 are set for the two areas of the linear area and the logarithmic area. It is not limited to such area division. Therefore, the color correction coefficient in the color correction circuit 10 may be set for two regions of a linear region and a logarithmic region, and an arithmetic expression for gradation conversion in the gradation conversion circuit 11 is a linear region and a logarithmic region. The LPF coefficient, the coring coefficient α, and the edge enhancement amount β in the coring circuit 12 may be set for the three areas of the linear / logarithmic area and the logarithmic area. It may be set for three logarithmic areas.

又、コアリング回路12におけるLPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βが線形領域及び線形/対数領域及び対数領域の3領域に対して設定されるとき、線形/対数領域におけるLPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βを、線形領域及び対数領域におけるLPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βの平均値としても構わない。更に、LPF係数については、3×3のマトリックス係数としても構わない。   When the LPF coefficient, the coring coefficient α, and the edge enhancement amount β in the coring circuit 12 are set for the three regions of the linear region, the linear / logarithmic region, and the logarithmic region, the LPF coefficient and the core in the linear / logarithmic region are set. The ring coefficient α and the edge enhancement amount β may be average values of the LPF coefficient, the coring coefficient α, and the edge enhancement amount β in the linear region and the logarithmic region. Further, the LPF coefficient may be a 3 × 3 matrix coefficient.

更に、全体制御部13からのダイナミックレンジ制御信号によって固体撮像素子2の光電変換特性が切り換えられるとき、このダイナミックレンジ制御信号に基づいて、色補正回路10における色補正係数や階調変換回路11における階調変換用の演算式やコアリング回路12におけるLPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βが設定されるものとしても構わない。よって、全体制御部13からのダイナミックレンジ制御信号によって固体撮像素子2の光電変換特性がm個の光電変換特性から選択されて設定される場合、選択されるm個の光電変換特性それぞれに対して、各領域の色補正係数及び階調変換用の演算式及びLPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βが設定される。   Further, when the photoelectric conversion characteristics of the solid-state imaging device 2 are switched by the dynamic range control signal from the overall control unit 13, based on the dynamic range control signal, the color correction coefficient in the color correction circuit 10 and the gradation conversion circuit 11 An arithmetic expression for gradation conversion, an LPF coefficient in the coring circuit 12, a coring coefficient α, and an edge enhancement amount β may be set. Therefore, when the photoelectric conversion characteristics of the solid-state imaging device 2 are selected and set from the m photoelectric conversion characteristics by the dynamic range control signal from the overall control unit 13, each of the m photoelectric conversion characteristics to be selected is set. In addition, the color correction coefficient, the gradation conversion arithmetic expression, the LPF coefficient, the coring coefficient α, and the edge enhancement amount β are set for each region.

即ち、例えば、上述のように、色補正係数が線形領域及び線形/対数領域及び対数領域の3領域に対して設定され、階調変換用の演算式及びLPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βが線形領域及び対数領域の2領域に対して設定される場合、全体制御部13では、3領域に応じた色補正係数をm群備えるとともに、2領域に応じた階調変換用の演算式及びLPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βをm群備える。そして、ダイナミックレンジ制御信号に基づき選択された固体撮像素子2の光電変換特性に応じて3領域に応じた色補正係数と2領域に応じた階調変換用の演算式及びLPF係数及びコアリング係数α及びエッジ強調量βとを抽出して、色補正回路10及び階調変換回路11及びコアリング回路12に与える。更に、このとき、全体制御部13は、光電変換特性の領域を識別するための閾値レベルV1〜V3を、ダイナミックレンジ制御信号に基づき選択された固体撮像素子2の光電変換特性に応じて設定し、この設定した閾値レベルV1〜V3についても、色補正回路10及び階調変換回路11に対して与える。   That is, for example, as described above, color correction coefficients are set for three regions of a linear region, a linear / logarithmic region, and a logarithmic region, and an arithmetic expression for gradation conversion, an LPF coefficient, a coring coefficient α, and edge enhancement are used. When the amount β is set for two regions, a linear region and a logarithmic region, the overall control unit 13 includes m groups of color correction coefficients corresponding to the three regions, and an operation for gradation conversion corresponding to the two regions. Formula, LPF coefficient, coring coefficient α, and edge enhancement amount β are provided for m groups. Then, the color correction coefficient corresponding to the three areas according to the photoelectric conversion characteristics of the solid-state imaging device 2 selected based on the dynamic range control signal, the arithmetic expression for gradation conversion corresponding to the two areas, the LPF coefficient, and the coring coefficient α and edge enhancement amount β are extracted and provided to the color correction circuit 10, the gradation conversion circuit 11, and the coring circuit 12. Furthermore, at this time, the overall control unit 13 sets threshold levels V1 to V3 for identifying regions of photoelectric conversion characteristics according to the photoelectric conversion characteristics of the solid-state imaging device 2 selected based on the dynamic range control signal. The set threshold levels V1 to V3 are also given to the color correction circuit 10 and the gradation conversion circuit 11.

又、本実施形態において、固体撮像素子2の光電変換特性が線形変換特性から対数変換特性に変化するものとしたが、高輝度側と低輝度側において異なる線形変換特性となるものとしても構わない。このとき、固体撮像素子2の各画素への露光量を切り換えることによって、光電変換特性を切り換える。即ち、絞りによるレンズの開口率や露光時間を切り換えることによって光電変換特性を切り換えることができる。   In the present embodiment, the photoelectric conversion characteristic of the solid-state imaging device 2 is changed from the linear conversion characteristic to the logarithmic conversion characteristic. However, the linear conversion characteristic may be different between the high luminance side and the low luminance side. . At this time, the photoelectric conversion characteristics are switched by switching the exposure amount to each pixel of the solid-state imaging device 2. That is, the photoelectric conversion characteristics can be switched by switching the aperture ratio of the lens by the diaphragm and the exposure time.

更に、本実施形態において、複数種類の色フィルタを1つの固体撮像素子に設けた単板の固体撮像素子としたが、例えば、RGBの色フィルタ毎に固体撮像素子を備えた三板の固体撮像素子のように、同一の色フィルタが備えられた固体撮像素子を色フィルタの種類毎に備える構成としても構わない。このとき、色補間回路を除去することができる。又、固体撮像素子を、色フィルタの備えられることのないモノクロの画像信号を出力する固体撮像素子としても構わない。   Further, in the present embodiment, a single-plate solid-state image pickup device in which a plurality of types of color filters are provided in one solid-state image pickup device. For example, a three-plate solid-state image pickup device including a solid-state image pickup device for each RGB color filter As described above, a solid-state imaging device having the same color filter may be provided for each type of color filter. At this time, the color interpolation circuit can be removed. Further, the solid-state imaging device may be a solid-state imaging device that outputs a monochrome image signal without a color filter.

更に、上述の撮像装置及び撮像システムにおいて、複数種類の光電変換特性に応じて信号処理動作に用いる各パラメータが格納されるものとしたが、各パラメータ毎に基準となる光電変換特性に対する基準値を格納するとともに、この基準となる光電変換特性との関係に基づいて、各パラメータの値を格納した基準値より算出するものとしても構わない。   Furthermore, in the above-described imaging apparatus and imaging system, each parameter used for the signal processing operation is stored in accordance with a plurality of types of photoelectric conversion characteristics. However, a reference value for a photoelectric conversion characteristic serving as a reference is set for each parameter. In addition to storing the values, the values of the parameters may be calculated from the stored reference values based on the relationship with the photoelectric conversion characteristics serving as the reference.

<撮像システム>
上述の撮像装置においては、ホワイトバランス処理を含む各種信号処理を撮像装置内で行うものとしたが、これらの各種信号処理を撮像装置において行うことなく、撮像装置で得られたデータが与えられたコンピュータにおいて上述の各種信号処理を行うような撮像システムを構成することもできる。以下では、このような撮像装置とコンピュータを含む撮像システムについて、図面を参照して説明する。
<Imaging system>
In the imaging device described above, various signal processing including white balance processing is performed in the imaging device, but data obtained by the imaging device is given without performing these various signal processes in the imaging device. An imaging system that performs the above-described various signal processes in a computer can also be configured. Hereinafter, an imaging system including such an imaging apparatus and a computer will be described with reference to the drawings.

この撮像システムは、図15に示すように、被写体を撮像してRGB信号を生成する撮像装置200と、撮像装置200から出力されるRGB信号を受信してホワイトバランス処理を含む各種信号処理を施すコンピュータ250と、によって構成される。このとき、撮像装置200において、被写体を撮像して得たRGB信号に対して黒基準補正及びFPN補正を行うとともに、露光量設定を行うためのAE評価値の検出を行う。それに対して、コンピュータ250では、WB評価値の検出を行うとともに、撮像装置200から与えられたRGB信号に対してホワイトバランス処理以降の各種信号処理を施す。   As shown in FIG. 15, this imaging system receives an RGB signal output from the imaging device 200 by imaging an object and generates RGB signals, and performs various signal processing including white balance processing. And a computer 250. At this time, the imaging apparatus 200 performs black reference correction and FPN correction on the RGB signal obtained by imaging the subject, and detects an AE evaluation value for setting the exposure amount. On the other hand, the computer 250 detects the WB evaluation value and performs various signal processing after the white balance processing on the RGB signal given from the imaging device 200.

このような撮像システムにおいて、撮像装置200が、光学系1、固体撮像素子2、アンプ3、AD変換回路4、黒基準補正回路5、FPN補正回路6、絞り制御部14、及びタイミング生成回路15と、AE評価値を検出するAE評価値検出回路7aと、各ブロックの制御を行う全体制御部13aと、FPN補正回路6でFPN補正されたRGB信号を一時的に格納するメモリ201と、メモリ201に一時的に格納したRGB信号を読み出して外部に送信する入出力インターフェース202と、を備える。   In such an imaging system, the imaging apparatus 200 includes an optical system 1, a solid-state imaging device 2, an amplifier 3, an AD conversion circuit 4, a black reference correction circuit 5, an FPN correction circuit 6, an aperture control unit 14, and a timing generation circuit 15. An AE evaluation value detection circuit 7a for detecting an AE evaluation value, an overall control unit 13a for controlling each block, a memory 201 for temporarily storing RGB signals corrected by the FPN correction circuit 6, and a memory An input / output interface 202 that reads out the RGB signals temporarily stored in 201 and transmits them to the outside.

又、コンピュータ250は、PC(Personal Computer)やPDA(Personal Digital Assistant)などであり、データの処理演算を行うCPU(Central Processing Unit)251と、データを一時的に格納するメモリ252と、アプリケーションやデータが格納されるハードディスク253と、データの入力を行うキーボードやマウスなどの入力部254と、映像を表示するディスプレイ255と、外部とのデータのやりとりを行う入出力インターフェース256と、を備える。   The computer 250 is a PC (Personal Computer), PDA (Personal Digital Assistant), or the like, and includes a CPU (Central Processing Unit) 251 that performs data processing operations, a memory 252 that temporarily stores data, an application, It includes a hard disk 253 for storing data, an input unit 254 such as a keyboard and mouse for inputting data, a display 255 for displaying video, and an input / output interface 256 for exchanging data with the outside.

このように、撮像装置200及びコンピュータ250がそれぞれ構成するとき、コンピュータ250において、RGB信号に対してホワイトバランス処理以降の各種信号処理を施すためのアプリケーションがハードディスク253に格納されている。このアプリケーションをハードディスク253より読み出して、メモリ252に格納させることで、WB評価値の検出動作とホワイトバランス処理以降の各種信号処理を行うことができる。又、このアプリケーションを起動することによって、ユーザが各種信号処理におけるパラメータを指定するためのユーザインターフェース(UI)がディスプレイ255に表示される。   As described above, when the imaging apparatus 200 and the computer 250 are respectively configured, an application for performing various signal processing after the white balance processing on the RGB signals in the computer 250 is stored in the hard disk 253. By reading this application from the hard disk 253 and storing it in the memory 252, it is possible to perform the WB evaluation value detection operation and various signal processing after the white balance processing. Also, by starting this application, a user interface (UI) for the user to specify parameters in various signal processing is displayed on the display 255.

以下では、この撮像システムにおける撮像装置200及びコンピュータ250それぞれの動作について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, operations of the imaging apparatus 200 and the computer 250 in the imaging system will be described with reference to the drawings.

まず、撮像装置200においては、図1の撮像装置と同様、固体撮像素子2に光が入射されると、アナログ信号となるRGB信号が生成されて、アンプ3で増幅された後、A/D変換回路4でデジタル信号に変換される。このデジタル信号となるRGB信号は、黒基準補正回路5において、最低輝度値となる黒レベルが基準値に補正された後、FPN補正回路6において格納しているFPN成分を減算することによって、FPN成分が除去される。そして、FPN成分が除去されたRGB信号がメモリ201に格納される。このように動作するとき、FPN成分が除去されたRGB信号がAE評価値検出回路7aに与えられると、被写体の輝度範囲を確認し、絞り制御部14によって設定される絞り1aの開口度を決めるAE評価値が検出される。   First, in the imaging apparatus 200, when light enters the solid-state imaging device 2 as in the imaging apparatus of FIG. 1, an RGB signal that is an analog signal is generated, amplified by the amplifier 3, and then A / D. The signal is converted into a digital signal by the conversion circuit 4. The RGB signal which is the digital signal is obtained by subtracting the FPN component stored in the FPN correction circuit 6 after the black level which is the lowest luminance value is corrected to the reference value in the black reference correction circuit 5, thereby obtaining the FPN. Ingredients are removed. Then, the RGB signal from which the FPN component is removed is stored in the memory 201. When the RGB signal from which the FPN component is removed is given to the AE evaluation value detection circuit 7a when operating in this way, the luminance range of the subject is confirmed and the aperture of the diaphragm 1a set by the diaphragm controller 14 is determined. An AE evaluation value is detected.

又、撮像装置200は、撮像動作を行う際に固体撮像素子2に対して設定された光電変換特性を示すダイナミックレンジ情報を、撮像した画像毎に確認し、その画像のRGB信号とともにメモリ201に格納する。このダイナミックレンジ情報は、以下の4つの情報の(1)、(2)の少なくともいずれか一方と、(3)、(4)の少なくともいずれか一方と、を備えるか、又は、(1)〜(4)の少なくともいずれか一方のみを備える。
(1)固体撮像素子2の光電変換特性の変極点Vth
(2)固体撮像素子2の光電変換特性を設定するためのモード番号M
(3)固体撮像素子2の光電変換特性を示す近似式の係数A,C,γ,δ(この近似式については後述する)
(4)撮像装置200の撮像条件
In addition, the imaging apparatus 200 checks the dynamic range information indicating the photoelectric conversion characteristics set for the solid-state imaging device 2 when performing the imaging operation for each captured image, and stores it in the memory 201 together with the RGB signal of the image. Store. This dynamic range information includes at least one of the following four pieces of information (1) and (2) and at least one of (3) and (4), or (1) to Only at least one of (4) is provided.
(1) Inflection point Vth of the photoelectric conversion characteristics of the solid-state imaging device 2
(2) Mode number M for setting the photoelectric conversion characteristics of the solid-state imaging device 2
(3) Coefficients A, C, γ, and δ representing the photoelectric conversion characteristics of the solid-state imaging device 2 (this approximate expression will be described later)
(4) Imaging conditions of the imaging apparatus 200

これらのダイナミックレンジ情報において、固体撮像素子2の光電変換特性の変極点Vthは、固体撮像素子2の光電変換特性対数変換特性から線形変換特性に変更する際のRGB信号の信号レベルを示す。又、固体撮像素子2の光電変換特性を設定するためのモード番号Mは、このモード番号Mがコンピュータ250側で設定されることで、撮像装置200の固体撮像素子2の光電変換特性が設定されるものである。又、固体撮像素子2の光電変換特性を示す近似式の係数は、線形変換特性を表す(イ)式 V=A×L+C における係数A,Cと、対数変換特性を表す(ロ)式 V=γ×ln(L)+δ における係数γ,δとによって構成される。又、撮像装置200の撮像条件とされるとき、信号φVPSの電圧値VH,VLの電圧差ΔVPSと、固体撮像素子2への露光時間txと、絞り1aの開口率rxと、固体撮像素子2の内部アンプ及びアンプ3での増幅率axが、ダイナミックレンジ情報となる。この撮像装置200の撮像条件をダイナミックレンジ情報としたときは、(イ)式における係数Aと(露光時間×絞り1aの開口率×増幅率)との関係が既知であるとともに、(ロ)式における係数δと信号φVPSの電圧差ΔVPS、及び、係数γと増幅率の関係が既知である。   In these dynamic range information, the inflection point Vth of the photoelectric conversion characteristic of the solid-state image sensor 2 indicates the signal level of the RGB signal when the photoelectric conversion characteristic logarithmic conversion characteristic of the solid-state image sensor 2 is changed to the linear conversion characteristic. Further, the mode number M for setting the photoelectric conversion characteristics of the solid-state imaging device 2 is set on the computer 250 side, so that the photoelectric conversion characteristics of the solid-state imaging device 2 of the imaging apparatus 200 are set. Is. The coefficients of the approximate expression indicating the photoelectric conversion characteristics of the solid-state imaging device 2 are the coefficients A and C in the equation (a) V = A × L + C representing the linear conversion characteristic, and the equation (b) representing the logarithmic conversion characteristic V = It is constituted by coefficients γ and δ in γ × ln (L) + δ. Further, when the imaging condition of the imaging apparatus 200 is set, the voltage difference ΔVPS between the voltage values VH and VL of the signal φVPS, the exposure time tx to the solid-state imaging device 2, the aperture ratio rx of the diaphragm 1a, and the solid-state imaging device 2 The amplification factor ax of the internal amplifier and the amplifier 3 is dynamic range information. When the imaging conditions of the imaging apparatus 200 are dynamic range information, the relationship between the coefficient A in (A) and (exposure time × aperture ratio of the diaphragm 1a × amplification factor) is known, and (B) The voltage difference ΔVPS between the coefficient δ and the signal φVPS and the relationship between the coefficient γ and the amplification factor are known.

又、コンピュータ250は、入力部254が操作されることで、ハードディスク253よりアプリケーションが読み出されて、アプリケーションによって指定される動作が開始されると、ディスプレイ255に、UIとして、図16のような画面が表示される。図16の画面には、撮像されて得られた画像を表示する画像表示領域X1と、画像の鮮鋭度や色の濃淡の設定などの画像処理条件の設定を行う画像処理条件設定領域X2と、撮像装置200で撮像された画像の取り込みの開始を指示するための画像取得ボタンX3と、ホワイトバランス処理を行う際に基準とする光電変換特性を設定するためのWB設定領域X4と、色補正されたRGB信号信号に対して施す階調変換後の階調特性を示す階調特性表示領域X5と、が表示される。   In addition, when the application 250 is read from the hard disk 253 and the operation designated by the application is started by operating the input unit 254, the computer 250 displays the UI on the display 255 as shown in FIG. A screen is displayed. The screen of FIG. 16 includes an image display area X1 for displaying an image obtained by imaging, an image processing condition setting area X2 for setting image processing conditions such as image sharpness and color shading, and the like. Color correction is performed for an image acquisition button X3 for instructing the start of capturing an image captured by the imaging apparatus 200, a WB setting region X4 for setting a photoelectric conversion characteristic that is used as a reference when performing white balance processing. A gradation characteristic display region X5 indicating gradation characteristics after gradation conversion performed on the RGB signal signals is displayed.

このとき、画像処理条件設定領域X2において、スクロールバーSB1が操作されて画像の鮮鋭度が変更されると、コアリング回路12におけるエッジ成分を設定するためのエッジ強調量βが変更され、又、スクロールバーSB2が操作されて画像の色の濃淡が変更されると、色補正処理におけるマトリックス係数a1〜a3,b1〜b3,c1〜c3が変更される。このとき、撮像装置200から与えられるダイナミックレンジ情報に基づいて得られるエッジ強調量又は色補正処理におけるマトリックス係数を基準として変更されるものとしても構わないし、予め設定された所定値のエッジ強調量又は色補正処理におけるマトリックス係数を基準として変更されるものとしても構わない。   At this time, when the sharpness of the image is changed by operating the scroll bar SB1 in the image processing condition setting region X2, the edge enhancement amount β for setting the edge component in the coring circuit 12 is changed, and When the color of the image is changed by operating the scroll bar SB2, the matrix coefficients a1 to a3, b1 to b3, and c1 to c3 in the color correction process are changed. At this time, the edge enhancement amount obtained based on the dynamic range information given from the imaging device 200 or a matrix coefficient in the color correction processing may be changed as a reference, or the edge enhancement amount of a predetermined value set in advance or It may be changed based on the matrix coefficient in the color correction process.

又、画像処理条件設定領域X2において、3つのオプションボタンOb1〜Ob3が指定されることで、スクロールバーSB1,SB2それぞれによって指定されるエッジ強調量β及びマトリックス係数a1〜a3,b1〜b3,c1〜c3を用いる対象となる画像が指定される。即ち、スクロールバーSB1,SB2で指定されたエッジ強調量β及びマトリックス係数a1〜a3,b1〜b3,c1〜c3の使用が、オプションボタンOb1が指定された場合は、得られた画像が光電変換特性が線形変換特性及び対数変換特性のいずれの場合においても行われることを示し、又、オプションボタンOb2が指定された場合は、得られた画像が光電変換特性が線形変換特性の場合においてのみ行われることを示し、更に、オプションボタンOb3が指定された場合は、得られた画像が光電変換特性が対数変換特性の場合においてのみ行われることを示す。   In addition, when the three option buttons Ob1 to Ob3 are designated in the image processing condition setting area X2, the edge enhancement amount β and the matrix coefficients a1 to a3, b1 to b3, and c1 designated by the scroll bars SB1 and SB2 respectively. An image to be a target using ~ c3 is designated. That is, when the edge enhancement amount β and the matrix coefficients a1 to a3, b1 to b3, and c1 to c3 specified by the scroll bars SB1 and SB2 are used, and the option button Ob1 is specified, the obtained image is photoelectrically converted. When the option button Ob2 is designated, the image is obtained only when the photoelectric conversion characteristic is the linear conversion characteristic. Further, when the option button Ob3 is designated, it indicates that the obtained image is performed only when the photoelectric conversion characteristic is the logarithmic conversion characteristic.

又、WB設定領域X4において、5つのオプションボタンWb1〜Wb5が指定されることで、ホワイトバランス処理を行う際のWB評価値wr,wbが設定される。即ち、オプションボタンWb1が指定されると、撮像装置200から与えられるRGB信号に基づいて自動的に設定されたWB評価値wr,wbを用いてホワイトバランス処理を行うことが設定され、オプションボタンWb2〜Wb5が指定されると、予め設定された値となるWB評価値wr,wbを用いてホワイトバランス処理を行うことが設定される。尚、オプションボタンWb2〜WB5が指定される場合はそれぞれ、蛍光灯下での画像に応じたWB評価値wr,wb、白熱灯下での画像に応じたWB評価値wr,wb、屋外晴天時での画像に応じたWB評価値wr,wb、屋外曇天時での画像に応じたWB評価値wr,wbのそれぞれが設定される。   In addition, by specifying the five option buttons Wb1 to Wb5 in the WB setting area X4, WB evaluation values wr and wb for performing white balance processing are set. That is, when the option button Wb1 is designated, it is set to perform white balance processing using the WB evaluation values wr and wb that are automatically set based on the RGB signals given from the imaging device 200, and the option button Wb2 When .about.Wb5 is designated, white balance processing is set to be performed using WB evaluation values wr and wb which are preset values. When option buttons Wb2 to WB5 are designated, WB evaluation values wr and wb corresponding to the image under the fluorescent lamp, WB evaluation values wr and wb corresponding to the image under the incandescent lamp, and when the weather is sunny outside, respectively. The WB evaluation values wr and wb corresponding to the image at, and the WB evaluation values wr and wb corresponding to the image at the time of outdoor cloudy weather are set.

又、階調特性表示領域X5において、表示された階調特性が、色補正処理されたRGB信号それぞれに対して階調変換する際の変換前後の関係を示す。そして、表示された階調特性における線形変換特性からの対数変換特性に切りかわる変極点の位置を変更することで、そのダイナミックレンジにおいて、線形変換特性による信号となる線形領域における階調の大きさと、対数変換特性による信号となる対数領域における階調の大きさとを設定することができる。尚、階調特性の変極点の位置は、撮像装置200から与えられるダイナミックレンジ情報に基づいて得られた位置を基準として設定されるものとしても構わないし、予め設定された所定位置を基準として設定されるものとしても構わない。又、階調特性を示す複数のLUTを備え、このLUTを切り換えることで、階調特性表示領域X5に表示するLUTを変更するものとしても構わない。   In the gradation characteristic display area X5, the displayed gradation characteristic indicates a relationship before and after conversion when gradation conversion is performed on each of the RGB signals subjected to color correction processing. Then, by changing the position of the inflection point that switches from the linear conversion characteristic to the logarithmic conversion characteristic in the displayed gradation characteristic, in the dynamic range, the gradation size in the linear region that is a signal by the linear conversion characteristic The gradation size in the logarithmic region that becomes a signal based on the logarithmic conversion characteristic can be set. The position of the inflection point of the gradation characteristic may be set with reference to a position obtained based on dynamic range information given from the imaging device 200, or set with reference to a predetermined position set in advance. It doesn't matter if it is done. Also, a plurality of LUTs indicating gradation characteristics may be provided, and the LUT displayed in the gradation characteristic display area X5 may be changed by switching the LUTs.

このように、コンピュータ250においてアプリケーションが起動されて、図16のようなUIがディスプレイ255に表示されたとき、コンピュータ250が図17のフローチャートに従って動作することで、撮像装置200で撮像された画像がディスプレイ255に表示される。まず、コンピュータ250において、入力部254が操作されて、UI画面内の画像取得ボタンX3が押されると(STEP1)、入出力インターフェース256に入出力インターフェース202が接続された撮像装置200に対して、撮像装置200との回線を確保する(STEP2)。このとき、撮像装置200とコンピュータ250との間で、通信の要求と応答を繰り返すことで、回線を確保することができる。   As described above, when the application is started in the computer 250 and the UI as shown in FIG. 16 is displayed on the display 255, the computer 250 operates according to the flowchart of FIG. It is displayed on the display 255. First, in the computer 250, when the input unit 254 is operated and the image acquisition button X3 in the UI screen is pressed (STEP 1), the imaging apparatus 200 in which the input / output interface 202 is connected to the input / output interface 256 is displayed. A line with the imaging device 200 is secured (STEP 2). At this time, a line can be secured by repeating the communication request and response between the imaging apparatus 200 and the computer 250.

そして、撮像装置200との回線が確保されたか否かを確認し(STEP3)、撮像装置200との回線が確保されたことを確認したとき(Yes)、撮像装置200に対して撮像して得られたRGB信号の出力を要求する(STEP4)。このとき、撮像装置200は、コンピュータ250からのRGB信号の出力要求を受信すると、メモリ201に格納している1フレーム分のRGB信号とダイナミックレンジ情報とを読み出して、入出力インターフェース202より出力する。このとき、1フレーム分のRGB信号によるフレームデータが生成されて出力されるとき、ダイナミックレンジ情報がフレームデータのヘッダ部分に付加されている。   Then, it is confirmed whether or not a line with the imaging apparatus 200 is secured (STEP 3). When it is confirmed that a line with the imaging apparatus 200 is secured (Yes), the imaging apparatus 200 is imaged. The output of the received RGB signal is requested (STEP 4). At this time, when receiving an RGB signal output request from the computer 250, the imaging apparatus 200 reads the RGB signal and dynamic range information for one frame stored in the memory 201 and outputs them from the input / output interface 202. . At this time, when frame data based on RGB signals for one frame is generated and output, dynamic range information is added to the header portion of the frame data.

そして、撮像装置200からのフレームデータを入出力インターフェース256で受信されて、ハードディスク253の一時記憶領域に格納されると(STEP5)、このフレームデータのヘッダ部分からダイナミックレンジ情報を取得する(STEP6)。この取得したダイナミックレンジ情報によって、各信号処理に用いるパラメータを設定するとともに、設定されたパラメータに応じた表示を、ディスプレイ255のUI画像に対して行う(STEP7)。   When the frame data from the imaging device 200 is received by the input / output interface 256 and stored in the temporary storage area of the hard disk 253 (STEP 5), the dynamic range information is acquired from the header portion of this frame data (STEP 6). . Based on the acquired dynamic range information, parameters used for each signal processing are set, and display corresponding to the set parameters is performed on the UI image of the display 255 (STEP 7).

即ち、ホワイトバランス処理に対するWB検出値wr,wb、色補正処理に対するマトリックス係数a1〜a3,b1〜b3,c1〜c3、階調変換処理に対する階調特性、コアリング処理に対するエッジ強調量βをそれぞれ設定するとともに、設定された各パラメータに応じた表示を、画像処理条件設定領域X2、WB設定領域X4、WB設定領域X4それぞれにおいて行う。   That is, WB detection values wr and wb for white balance processing, matrix coefficients a1 to a3, b1 to b3 and c1 to c3 for color correction processing, tone characteristics for tone conversion processing, and edge enhancement amount β for coring processing, respectively. In addition to the setting, display according to each set parameter is performed in each of the image processing condition setting area X2, the WB setting area X4, and the WB setting area X4.

又、このように各パラメータが設定されるとき、色補正処理で用いる色補正係数を各画素のRGB信号毎に設定するために、ダイナミックレンジ情報より得られる変極点Vth、モード番号M、係数A,C,γ,δ、又は、撮像装置200の撮像条件より、線形領域、線形/対数領域、対数領域の3領域に分割するために用いる閾値レベルV1,V2(図9参照)を求める。   Further, when each parameter is set in this way, in order to set the color correction coefficient used in the color correction processing for each RGB signal of each pixel, the inflection point Vth obtained from the dynamic range information, the mode number M, the coefficient A , C, γ, δ, or threshold values V1 and V2 (see FIG. 9) used to divide into three regions, a linear region, a linear / logarithmic region, and a logarithmic region, from the imaging conditions of the imaging apparatus 200.

このとき、変極点Vthがダイナミックレンジ情報に含まれるときは、この変極点Vthに所定のオフセット量を減算して閾値レベルV1を設定するとともに、変極点Vthに所定のオフセット量を加算して閾値レベルV2を設定する。又、モード番号Mがダイナミックレンジ情報に含まれるときは、予めハードディスク253のアプリケーションとともに格納されるモード番号Mに対応した変極点Vthを読み出し、この変極点Vthに所定のオフセット量を加減算して、閾値レベルV1,V2を設定する。又、係数A,C,γ,δがダイナミックレンジ情報に含まれるときは、まず、この係数A,C,γ,δより確認される光電変換特性より変極点Vthを設定した後、この変極点Vthに所定のオフセット量を加減算して、閾値レベルV1,V2を設定する。   At this time, when the inflection point Vth is included in the dynamic range information, a threshold value V1 is set by subtracting a predetermined offset amount from the inflection point Vth, and a predetermined offset amount is added to the inflection point Vth. Level V2 is set. When the mode number M is included in the dynamic range information, the inflection point Vth corresponding to the mode number M stored in advance with the application of the hard disk 253 is read, and a predetermined offset amount is added to or subtracted from the inflection point Vth. Threshold levels V1 and V2 are set. When the coefficients A, C, γ, and δ are included in the dynamic range information, the inflection point Vth is first set based on the photoelectric conversion characteristics confirmed from the coefficients A, C, γ, and δ, and then the inflection point. Threshold levels V1 and V2 are set by adding and subtracting a predetermined offset amount to Vth.

又、撮影条件(電圧差ΔVPS、露光時間tx、開口率rx、増幅率ax)がダイナミックレンジ情報に含まれるときは、基準値となる係数A0,C0,γ0、露光時間tx0、開口率rx0、増幅率ax0が予めハードディスク253のアプリケーションとともに格納されている。そして、まず、光電変換特性を表す(イ)、(ロ)式の係数A,C,γ,δが、以下の、(ハ)〜(ヘ)式に基づいて算出されることで設定される。尚、δ0は、予めハードディスク253のアプリケーションとともに格納される信号φVPSの電圧差ΔVPSに対応した値である。その後、この係数A,C,γ,δより確認される光電変換特性より変極点Vthを設定した後、この変極点Vthに所定のオフセット量を加減算して、閾値レベルV1,V2を設定する。
A=A0×(tx/tx0)×(rx/rx0)×(ax/ax0) …(ハ)
C=C0 …(ニ)
γ=γ0×(tx/tx0) …(ホ)
δ=δ0×(tx/tx0) …(ヘ)
Further, when the shooting conditions (voltage difference ΔVPS, exposure time tx, aperture ratio rx, amplification factor ax) are included in the dynamic range information, coefficients A0, C0, γ0 serving as reference values, exposure time tx0, aperture ratio rx0, The amplification factor ax0 is stored together with the application of the hard disk 253 in advance. First, the coefficients A, C, γ, and δ representing the photoelectric conversion characteristics are set by calculating based on the following formulas (c) to (f). . Note that δ0 is a value corresponding to the voltage difference ΔVPS of the signal φVPS stored together with the application of the hard disk 253 in advance. Thereafter, after setting the inflection point Vth from the photoelectric conversion characteristics confirmed by the coefficients A, C, γ, and δ, threshold values V1 and V2 are set by adding and subtracting a predetermined offset amount to the inflection point Vth.
A = A0 × (tx / tx0) × (rx / rx0) × (ax / ax0) (C)
C = C0 (D)
γ = γ0 × (tx / tx0) (e)
δ = δ0 × (tx / tx0) (f)

更に、階調変換処理において用いる階調特性を確認するために、ダイナミックレンジ情報より得られる変極点Vth、モード番号M、係数A,C,γ,δ、又は、撮像装置200の撮像条件より、各画素のRGB信号それぞれの光電変換特性を判別するための閾値レベルV3(図11参照)を設定する。このときも、上述の閾値レベルV1,V2を求めるときと同様にして変極点Vthを求めると、求めた変極点Vthをそのまま閾値レベルV3と設定する。   Further, in order to confirm the gradation characteristics used in the gradation conversion process, the inflection point Vth obtained from the dynamic range information, the mode number M, the coefficients A, C, γ, δ, or the imaging conditions of the imaging apparatus 200 A threshold level V3 (see FIG. 11) for determining the photoelectric conversion characteristic of each RGB signal of each pixel is set. Also at this time, when the inflection point Vth is obtained in the same manner as the above-described threshold levels V1 and V2, the obtained inflection point Vth is set as the threshold level V3 as it is.

このように設定されたパラメータがメモリ252に格納されたアプリケーションに与えられると、このアプリケーションによって、STEP5で受信されたフレームデータより得られるRGB信号に対して、設定されたパラメータに応じた信号処理が行われる(STEP8)。即ち、フレームデータより得られるRGB信号に対して、ホワイトバランス処理、色補間処理、色補正処理、階調変換処理、コアリング処理の順に、各信号処理を施す。尚、この各信号処理については、図1に示す撮像装置内における信号処理と同一であるため、その詳細な説明は省略する。   When the parameters set in this way are given to the application stored in the memory 252, the signal processing according to the set parameters is performed on the RGB signals obtained from the frame data received in STEP 5 by this application. Performed (STEP 8). In other words, each signal processing is performed in the order of white balance processing, color interpolation processing, color correction processing, gradation conversion processing, and coring processing on the RGB signal obtained from the frame data. Each signal processing is the same as the signal processing in the imaging apparatus shown in FIG.

このようにして信号処理されたRGB信号によるフレームデータがハードディスク253に格納されるとともに、このフレームデータによる画像が、ディスプレイ255の画像表示領域X1に表示される(STEP9)。そして、入力部254が操作されて、画像処理条件設定領域X2、WB設定領域X4、WB設定領域X4における操作が成されて、各パラメータの変更が指示されたか否かが確認される(STEP10)。そして、パラメータの変更が指示されている場合(Yes)、指示された変更量に応じて各パラメータを変更した後(STEP11)、STEP8に移行する。   The frame data based on the RGB signals subjected to the signal processing is stored in the hard disk 253, and an image based on the frame data is displayed in the image display area X1 of the display 255 (STEP 9). Then, by operating the input unit 254, it is confirmed whether or not the operation of the image processing condition setting area X2, the WB setting area X4, and the WB setting area X4 has been instructed to change each parameter (STEP 10). . If parameter change is instructed (Yes), each parameter is changed in accordance with the instructed change amount (STEP 11), and then the process proceeds to STEP 8.

又、STEP3において回線の確保が確認できなかったときは(No)、回線が接続されていないことを示す表示をディスプレイ255に行うとともに(STEP12)、STEP2に移行する。更に、STEP10において、各パラメータの変更の指示が確認されなかった場合(No)、動作を終了する。   If it is not confirmed in STEP 3 that the line has been secured (No), a display indicating that the line is not connected is displayed on the display 255 (STEP 12), and the process proceeds to STEP 2. Further, in STEP 10, when the instruction for changing each parameter is not confirmed (No), the operation is terminated.

このように、本システムによると、コンピュータ250側で、演算負荷のかかる各信号処理が行われるため、撮像装置200の構成が簡単になるとともに、その処理速度を速くすることができる。又、本システムにおいて、撮像装置200で、コンピュータ250に出力する信号を、上述の静止画像によるフレームデータだけでなく、動画像によるフレームデータやストリームデータとしても構わない。このとき、複数の静止画像のフレームデータにより動画像とされる場合、ダイナミックレンジ情報を各フレームデータのヘッダに記録するようにし、又、時間軸での画像圧縮も行うようなストリームデータにより動画像とされる場合、このストリームデータとは別の情報としてダイナミックレンジ情報を送信する。   As described above, according to the present system, each signal processing with a calculation load is performed on the computer 250 side, so that the configuration of the imaging apparatus 200 is simplified and the processing speed can be increased. In this system, the signal output from the imaging apparatus 200 to the computer 250 may be not only frame data based on the above-described still image but also frame data or stream data based on a moving image. At this time, when a moving image is formed by a plurality of still image frame data, dynamic range information is recorded in the header of each frame data, and the moving image is generated by stream data that also performs image compression on the time axis. In this case, the dynamic range information is transmitted as information different from the stream data.

更に、撮像装置200において、全体制御部13aで、コンピュータ250に送信するRGB信号によるフレームデータ又はストリームデータを、JPEGやモーションJPEG又はMPEGなどの圧縮画像にフォーマット変換して、入出力インターフェース202より出力するものとしても構わない。又、コンピュータ250において、ディスプレイ255に表示するUIに、画像表示領域X1に表示される画像のヒストグラムを表示したり、対数変換特性による画素領域と線形変換特性による画素領域とを識別するための表示を行うようにしても構わない。   Further, in the imaging apparatus 200, the overall control unit 13 a converts the format of frame data or stream data based on RGB signals transmitted to the computer 250 into a compressed image such as JPEG, motion JPEG, or MPEG, and outputs it from the input / output interface 202. It does n’t matter what you do. Further, in the computer 250, the UI displayed on the display 255 displays a histogram of the image displayed in the image display area X1, and a display for identifying the pixel area based on the logarithmic conversion characteristic and the pixel area based on the linear conversion characteristic. You may make it perform.

又、図15の撮像システムにおいて、撮像装置200が、黒基準補正回路5及びFPN成分補正回路6を備えるものとしたが、撮像装置200が、図15の構成から黒基準補正回路5及びFPN成分補正回路6が除かれた構成とし、コンピュータ250において黒基準補正処理及びFPN補正処理が行われるものとしても構わない。このとき、黒基準補正処理を行うための黒レベルと、FPN補正処理を行うためのFPN成分と、がダイナミックレンジ情報とともに送信されるものとしても構わない。   In the imaging system of FIG. 15, the imaging apparatus 200 includes the black reference correction circuit 5 and the FPN component correction circuit 6. However, the imaging apparatus 200 has the black reference correction circuit 5 and the FPN component from the configuration of FIG. The configuration may be such that the correction circuit 6 is omitted, and the computer 250 performs black reference correction processing and FPN correction processing. At this time, the black level for performing the black reference correction process and the FPN component for performing the FPN correction process may be transmitted together with the dynamic range information.

更に、このようにコンピュータ250において黒基準補正処理及びFPN補正処理が行われるとき、この黒レベル及びFPN成分を、コンピュータ250が、アプリケーションとともにハードディスク253に格納するものとしても構わない。このとき、黒レベルについては、光電変換特性の変極点Vthに対しても複数格納され、この予め格納されている黒レベルより、上述のようにしてダイナミックレンジ情報によって得られる光電変換特性の変極点Vthに応じた黒レベルが選択される。又、FPN成分については、個々の撮像装置200における固体撮像素子2によって異なるため、個々の撮像装置200毎に格納される。   Furthermore, when the black reference correction process and the FPN correction process are performed in the computer 250 as described above, the computer 250 may store the black level and the FPN component in the hard disk 253 together with the application. At this time, a plurality of black levels are also stored for the inflection point Vth of the photoelectric conversion characteristic, and the inflection point of the photoelectric conversion characteristic obtained from the previously stored black level by the dynamic range information as described above. A black level corresponding to Vth is selected. Further, since the FPN component differs depending on the solid-state imaging device 2 in each imaging device 200, it is stored for each imaging device 200.

更に、コンピュータ250において、ホワイトバランス処理を行う際、RGB信号を、その光電変換特性が全て対数変換特性による信号や、その光電変換特性が全て線形変換特性による信号に変換した後に、ホワイトバランス処理を行うものとしても構わない。即ち、光電変換特性が全て対数変換特性による信号に変換する場合は、線形変換特性によって得られた信号値を対数変換特性による信号値に変換し、又、光電変換特性が全て線形変換特性による信号に変換する場合は、対数変換特性によって得られた信号値を線形変換特性による信号値に変換する。尚、このような変換処理についての演算については、LUTを参照して行われるものとしても構わないし、演算式によって行われるものとしても構わない。   Further, when the computer 250 performs white balance processing, the RGB signal is converted into a signal whose photoelectric conversion characteristics are all logarithmic conversion characteristics or a signal whose photoelectric conversion characteristics are all linear conversion characteristics, and then the white balance processing is performed. It doesn't matter what you do. That is, when all the photoelectric conversion characteristics are converted into a signal with logarithmic conversion characteristics, the signal value obtained by the linear conversion characteristics is converted into a signal value with logarithmic conversion characteristics, and all the photoelectric conversion characteristics are signals with the linear conversion characteristics. In the case of conversion to, the signal value obtained by the logarithmic conversion characteristic is converted to a signal value by the linear conversion characteristic. Note that the calculation for such conversion processing may be performed with reference to the LUT, or may be performed by an arithmetic expression.

又、図15の撮像システムにおいて、撮像装置200の入出力インターフェース202とコンピュータ250の入出力インターフェース256とが通信接続されることで、撮像装置200で撮像されて得られたフレームデータがコンピュータ250に送信されるものとしたが、撮像装置200がフレキシブルディスクやコンパクトフラッシュやメモリカードなどの記録メディアにフレームデータ又はストリームデータを記録する記録部を備えるとともに、コンピュータ250がこの記録メディアのフレームデータ又はストリームデータを読み出す再生部を備えるものとしても構わない。このようにすることで、記録メディアを介して、撮像装置200からコンピュータ250に、撮像して得られたフレームデータ又はストリームデータを転送することができる。   In addition, in the imaging system of FIG. 15, frame data obtained by imaging with the imaging device 200 is transferred to the computer 250 by the communication connection between the input / output interface 202 of the imaging device 200 and the input / output interface 256 of the computer 250. Although the imaging apparatus 200 includes a recording unit that records frame data or stream data on a recording medium such as a flexible disk, a compact flash, or a memory card, the computer 250 uses the frame data or stream of the recording medium. A reproducing unit that reads data may be provided. In this way, frame data or stream data obtained by imaging can be transferred from the imaging device 200 to the computer 250 via the recording medium.

は、本発明の実施形態である撮像装置の構成を示すブロック図である。These are block diagrams which show the structure of the imaging device which is embodiment of this invention. は、固体撮像素子に設けられる色フィルタの配列を示す図である。These are figures which show the arrangement | sequence of the color filter provided in a solid-state image sensor. は、コアリング回路におけるエッジ成分に対するレベル変換特性を示すグラフである。These are graphs showing level conversion characteristics for edge components in a coring circuit. は、固体撮像素子の全体の構成を説明するための回路ブロック図。FIG. 3 is a circuit block diagram for explaining the overall configuration of the solid-state imaging device. は、図4の固体撮像素子を構成する画素の一構成例を示す回路図である。These are circuit diagrams which show one structural example of the pixel which comprises the solid-state image sensor of FIG. は、図5の画素の動作を示すタイミングチャートである。These are timing charts showing the operation of the pixel of FIG. は、被写体の輝度と画素の出力との関係を示すグラフである。These are graphs showing the relationship between the luminance of a subject and the output of a pixel. は、色補正回路の内部構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of a color correction circuit. は、RGB信号の輝度値と信号レベルとの関係を示すグラフである。These are graphs showing the relationship between luminance values of RGB signals and signal levels. は、階調変換回路の内部構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of a gradation conversion circuit. は、RGB信号の輝度値と信号レベルとの関係を示すグラフである。These are graphs showing the relationship between luminance values of RGB signals and signal levels. は、階調変換回路における入出力と光電変換特性との関係を示すグラフである。These are graphs showing the relationship between input / output and photoelectric conversion characteristics in the gradation conversion circuit. は、コアリング回路の内部構成を示すブロック図である。These are block diagrams which show the internal structure of a coring circuit. は、コアリング回路の各部における信号の状態遷移を説明するための図である。These are the figures for demonstrating the state transition of the signal in each part of a coring circuit. は、本発明の実施形態である撮像システムの構成を示すブロック図である。These are block diagrams which show the structure of the imaging system which is embodiment of this invention. は、図15の撮像システムのコンピュータに表示される画面の一例を示す図である。These are figures which show an example of the screen displayed on the computer of the imaging system of FIG. は、図15の撮像システムのコンピュータにおける信号処理動作を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flowchart showing a signal processing operation in a computer of the imaging system of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 光学系
2 固体撮像素子
3 アンプ
4 AD変換回路
5 黒基準補正回路
6 FPN補正回路
7 AE・WB評価値検出回路
8 WB制御回路
9 色補間回路
10 色補正回路
11 階調変換回路
12 コアリング回路
13 全体制御部
14 絞り制御部
15 タイミング生成回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical system 2 Solid-state image sensor 3 Amplifier 4 AD conversion circuit 5 Black reference correction circuit 6 FPN correction circuit 7 AE / WB evaluation value detection circuit 8 WB control circuit 9 Color interpolation circuit 10 Color correction circuit 11 Gradation conversion circuit 12 Coring Circuit 13 Overall control unit 14 Aperture control unit 15 Timing generation circuit

Claims (6)

光電変換特性が複数の輝度範囲に応じて切り替わる複数の画素を有する固体撮像素子と、当該固体撮像素子から出力される画像信号の処理を行う信号処理回路と、を備え、
前記信号処理回路が、前記画像信号を処理するためのパラメータとして、前記各輝度範囲に応じた複数種類のパラメータを備え、
前記信号処理回路で処理される前記画像信号の輝度範囲を確認するとともに、確認した当該輝度範囲の光電変換特性に応じたパラメータを前記複数種類のパラメータから選択して前記信号処理回路における処理のパラメータに設定する撮像装置において、
前記固体撮像素子から出力される画像信号が複数種類の色信号であり、1つの画素に対して当該複数種類の色信号が生成されて前記信号処理回路に与えられるとともに、
前記信号処理回路が、前記画像信号の階調を変換するとともに階調変換を行うための第1パラメータを備える階調変換回路と、前記画像信号のノイズ成分を除去するとともにエッジ強調を行い且つノイズ成分除去及び/又はエッジ強調を行うための第2パラメータを備えるノイズ除去回路と、前記各画素の前記色信号の種類毎に他の色信号との相関関係を与えて色補正を行うとともに色補正を行うための第3パラメータを備える色補正回路と、を備え、
前記第1パラメータ及び前記第2パラメータ並びに前記第3パラメータのうちの少なくとも1つは、前記各輝度範囲に応じて設定される複数種類のパラメータであることを特徴とする撮像装置。
E Bei a solid-state imaging device having a plurality of pixels photoelectric conversion characteristic is switched in accordance with a plurality of luminance ranges, and a signal processing circuit for processing the image signal output from the solid-state imaging device, a
The signal processing circuit includes a plurality of types of parameters corresponding to the respective luminance ranges as parameters for processing the image signal,
Confirming the luminance range of the image signal processed by the signal processing circuit, and selecting a parameter corresponding to the photoelectric conversion characteristic of the confirmed luminance range from the plurality of types of parameters, and processing parameters in the signal processing circuit In the imaging device set to
The image signal output from the solid-state imaging device is a plurality of types of color signals, and the plurality of types of color signals are generated for one pixel and supplied to the signal processing circuit.
The signal processing circuit converts a gradation of the image signal and a gradation conversion circuit having a first parameter for performing gradation conversion, and removes a noise component of the image signal and performs edge enhancement and noise. Color correction is performed by giving a correlation between a noise removal circuit having a second parameter for performing component removal and / or edge enhancement, and another color signal for each type of the color signal of each pixel. A color correction circuit having a third parameter for performing
An imaging apparatus , wherein at least one of the first parameter, the second parameter, and the third parameter is a plurality of types of parameters set in accordance with each of the luminance ranges .
前記階調変換回路が、The gradation conversion circuit is
入力された前記画像信号の輝度範囲を確認する輝度範囲検出部と、A luminance range detector for confirming the luminance range of the input image signal;
当該輝度範囲検出部で検出された前記輝度範囲に応じて階調変換を行うための前記第1パラメータを設定するパラメータ設定部と、A parameter setting unit for setting the first parameter for performing gradation conversion according to the luminance range detected by the luminance range detection unit;
前記パラメータ設定部で設定された前記第1パラメータに従って、入力された前記画像信号の階調変換を行う階調変換部と、A gradation conversion unit that performs gradation conversion of the input image signal in accordance with the first parameter set by the parameter setting unit;
を備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。The imaging apparatus according to claim 1, further comprising:
前記ノイズ除去回路が、The noise removing circuit is
入力された前記画像信号からノイズ成分を除去するローパスフィルタと、A low pass filter for removing noise components from the input image signal;
入力された前記画像信号から当該ローパスフィルタを通過した画像信号を減算して前記ノイズ成分を抽出する減算器と、A subtractor that subtracts the image signal that has passed through the low-pass filter from the input image signal to extract the noise component;
当該減算器で得られた前記ノイズ成分をコアリング処理して、エッジ部分以外のノイズ成分を除去するコアリング部と、Coring the noise component obtained by the subtractor to remove a noise component other than the edge portion;
該コアリング部で得られたエッジ成分に所定量となるエッジ強調量を乗算する乗算器と、A multiplier that multiplies the edge component obtained by the coring unit by an edge enhancement amount that is a predetermined amount;
前記ローパスフィルタでノイズ成分が除去された前記画像信号に、前記乗算器で前記エッジ強調量が乗算された前記エッジ成分を加算して、エッジ強調された画像信号を出力する加算器と、An adder that adds the edge component multiplied by the edge enhancement amount by the multiplier to the image signal from which noise components have been removed by the low-pass filter, and outputs an edge-enhanced image signal;
を備え、With
前記第2パラメータが、前記ローパスフィルタにおいてノイズ成分を除去するためのマトリックス状のローパスフィルタ係数、及び、前記コアリング部でエッジ部分以外のノイズ成分を除去するためのコアリング係数、及び、前記乗算器でのエッジ強調量のいずれかであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の撮像装置。The second parameter is a matrix-like low-pass filter coefficient for removing noise components in the low-pass filter, a coring coefficient for removing noise components other than edge portions in the coring unit, and the multiplication The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup device is one of edge enhancement amounts in a container.
前記色補正回路が、The color correction circuit is
前記色信号の種類毎に、For each type of color signal,
入力された前記色信号の輝度範囲を確認する輝度範囲検出部と、A luminance range detector for confirming the luminance range of the input color signal;
当該輝度範囲検出部で検出された前記輝度範囲に応じて色補正を行うための前記第3パラメータを設定するパラメータ設定部と、A parameter setting unit that sets the third parameter for performing color correction according to the luminance range detected by the luminance range detection unit;
入力された前記色信号と同一画素の全種類の色信号それぞれに前記パラメータ設定部で設定された前記第3パラメータを乗算する乗算器と、A multiplier that multiplies each of all types of color signals of the same pixel as the input color signal by the third parameter set by the parameter setting unit;
前記乗算器で前記第3パラメータが乗算された前記同一画素の全種類の色信号を加算して、入力された前記色信号の色補正を行う加算器と、An adder that adds all color signals of the same pixel multiplied by the third parameter by the multiplier and corrects the color of the input color signal;
を備えることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の撮像装置。The imaging apparatus according to claim 1, further comprising:
入射光量に対して対数変換された電気信号を前記画像信号とする対数変換特性と、入射光量に対して線形変換された電気信号を前記画像信号とする線形変換特性との間で、前記光電変換特性が輝度に応じて切り替わることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の撮像装置。The photoelectric conversion between a logarithmic conversion characteristic in which an electric signal logarithmically converted with respect to an incident light quantity is used as the image signal and a linear conversion characteristic in which an electric signal linearly converted with respect to the incident light quantity is used as the image signal. The imaging device according to claim 1, wherein the characteristics are switched according to luminance. 前記固体撮像素子の全輝度範囲における光電変換特性を選択して切り換えることができるとともに、While can select and switch the photoelectric conversion characteristics in the entire luminance range of the solid-state imaging device,
選択された当該全輝度範囲における光電変換特性に基づいて、記各輝度範囲に応じた複数種類のパラメータが設定されることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の撮像装置。6. The imaging apparatus according to claim 1, wherein a plurality of types of parameters corresponding to each luminance range are set based on the photoelectric conversion characteristics in the selected entire luminance range. .
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