JP4645078B2

JP4645078B2 - 撮像装置の輝度信号増幅量調整装置及び輝度信号増幅量調整方法

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Publication number: JP4645078B2
Application number: JP2004196239A
Authority: JP
Inventors: 司桐澤; 朗志賀
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2024-07-02
Also published as: JP2006020104A

Description

本発明は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子（以下、イメージャーと称することもある）を備えた、例えばデジタルカメラ等の撮像装置における、輝度信号増幅量調整装置及び輝度信号増幅量調整方法に関する。

従来、イメージャー（CCDやCMOS等の撮像素子）により被写体画像を光電変換し、その変換された画像データを処理して被写体画像の映像信号を生成するデジタルカメラにおいては、ユーザーが設定できる輝度信号アンプ量が最小設定時にかかっている標準アンプ量を同じイメージャーを使うときには同じアンプ量を使用していた。このためイメージャーの感度のばらつきが生じていた。

尚、被写体輝度とフィルム感度に基づいて露出を決定するカメラの露出制御装置としては、例えば下記特許文献１に記載のものが提案されている。
特許第２８６８２７０号公報

上記のように、前記標準アンプ量を基準となる明るさに設定した後は、その設定された標準アンプ量を用いて輝度信号を増幅していたので、イメージャー間の感度のばらつきにより同じ制御アンプ量を設定しても各々明るさが異なるものとなっていた。

上記方法ではＣＣＤのQs(飽和信号量)で見ているためガンマ補正カーブによる明るさの差は確認できないが、ガンマ補正カーブが変わると通常の撮影画では明るさに差が出ることが確認できる。

またガンマ補正がかかったあとの画をカメラ内部で評価できないカメラでは、カメラ独自では評価が行えないので、標準アンプ量を調整することはできなかった。これに対してイメージャーからの出力値をそのまま評価して制御しているカメラでは、その評価値から標準アンプ量を変えてもガンマがかかった実際の画でどう影響するのかは確認できないものであった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものでその目的は、イメージャー毎の感度のばらつきを吸収できるとともに、ガンマ補正による影響を受けずいかなるガンマ補正がかけられても同一手段で標準アンプ量を決定することができるようにすることにある。

上記課題を解決するための本発明の撮像装置の輝度信号増幅量調整装置は、撮像装置の画像データに対する輝度信号増幅量の設定をユーザが設定できる最小の輝度信号増幅量に設定したときに、当該撮像装置で輝度評価用被写体を撮像して得られる画像データの輝度と、輝度評価用被写体を撮像した画像データの上記設定における目標輝度との偏差を算出し、該偏差が閾値以内でない場合は、ユーザが輝度信号増幅量を最小に設定したときの輝度信号増幅量の値を調整するための制御信号を生成して撮像装置へ供給する画像処理手段を備える。
そして、画像処理手段は、
輝度評価用被写体を撮像した画像データの輝度が目標輝度より不足している場合、上記輝度信号増幅量を大きくするための制御信号を生成し、
輝度評価用被写体を撮像した画像データの輝度が目標輝度より過剰である場合、上記輝度信号増幅量を小さくするための制御信号を生成する。

上記課題を解決するための本発明の撮像装置の輝度信号増幅量調整方法は、撮像装置の画像データに対する輝度信号増幅量の設定をユーザが設定できる最小の輝度信号増幅量に設定し、当該撮像装置で輝度評価用被写体を撮像するステップと、
撮像装置で撮像した輝度評価用被写体の画像データの輝度と、輝度評価用被写体の画像データの上記設定における目標輝度との偏差を、画像処理手段により算出するステップと、
画像処理手段により、該偏差が閾値以内であるか判定するステップと、
上記偏差が閾値以内でない場合は、画像処理手段により、ユーザが輝度信号増幅量を最小に設定したときの輝度信号増幅量の値を調整するための制御信号を生成して撮像装置へ供給するステップと、を備える。
そして、上記輝度信号増幅量の値を調整するための制御信号を生成して撮像装置へ供給するステップにおいて、
輝度評価用被写体を撮像した画像データの輝度が目標輝度より不足している場合、上記輝度信号増幅量を大きくするための制御信号を生成し、
輝度評価用被写体を撮像した画像データの輝度が目標輝度より過剰である場合、上記輝度信号増幅量を小さくするための制御信号を生成する。

さらに、上記の撮像装置の輝度信号増幅量調整装置及び輝度信号増幅量調整方法において、画像処理手段は、調整後の輝度信号増幅量で輝度評価用被写体を撮像した画像データの輝度と目標輝度との偏差が閾値以内でない場合、撮像装置の画像データに対する輝度信号増幅量の値を再調整すべく制御を行うことを特徴とする。

（１）従来、同じ仕様のイメージャーで同じ標準アンプ量を使用しているとイメージャー毎の感度のばらつきによりイメージャー毎感度がばらついていた。しかし本発明によって標準アンプ量調整を行うことでイメージャー毎の感度のばらつきが吸収でき、同じ制御値にしたときの感度のばらつきが少なくなる。
（２）ガンマ補正前のイメージャーの出力値で評価している撮像装置においても、ガンマ補正後の画が目標の輝度信号レベル（Y level）となるように標準アンプ量のパラメータを自動で調整できる。ガンマ補正後で評価している撮像装置でも同様な手段で調整することができる。
（３）撮影後の画で評価しているのでいかなるガンマ補正を使用していても同じ手段で評価するため、ガンマ補正による影響は受けない。これによりどんなガンマ補正がかけられても同じ手段で標準アンプ量を決めることができる。
（４）標準アンプ量の目標値（設定輝度）は自由に設定できる。有限責任中間法人カメラ映像機器工業会（ＣＩＰＡ）が掲げている測定環境を整えて目標値もそれに沿って設定すれば、例えばＣＩＰＡの基準とする明るさの指標に標準アンプ量を設定することができる。
（５）ＣＡＰ画面で見ているためカメラ間でのメカシャッタの精度ばらつきも込みで補正することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。図１は本実施形態例の全体構成を示しており、１は輝度評価用被写体としての評価チャートである。２は標準アンプ量（輝度信号増幅量）を調整しようとするカメラであり、例えば図２のように構成されている。

３は、カメラ２で評価チャート１を撮影した撮影画像を取り込み、カメラ２の標準アンプ量調整用の制御信号を生成する画像処理装置である。この画像処理装置３は、例えばパソコンで構成され、図２に示すようにカメラのマイコン２７との間で信号の授受が行われる。

図２において、２１は撮像レンズであり、光源からの入射光及び撮像被写体からの反射光を集光する。２２はアイリスであり、駆動回路２３ａにより被写体照度に応じて絞りを調整し、上記レンズ２１を通過した光の量（光量）、すなわち露出を決定する。２４はＣＣＤやＣＭＯＳなどから成る撮像素子であり、駆動回路２３ｂにより上記アイリス２２を通過した光信号に光電変換処理を施し、電荷信号として後段に出力する。

なお、上記撮像素子２４は、光量を蓄積する時間（電荷の蓄積時間）を制御する電子シャッタとしての機能を有している。

２５は、撮像素子２４から出力されたアナログの電荷信号をサンプリング（標本化）後に一定値にホールド（保持）するサンプルホールド（Ｓ／Ｈ；ＳａｍｐｌｅＨｏｌｄ）部である。このサンプルホールド部２５は駆動回路２３ｃによって駆動制御される。

２６は、サンプルホールド部２５の出力信号が導入されるカメラ信号処理回路であり、その入力側には、アナログからデジタルへの変換を行うＡ／Ｄ変換部（図示省略）を有している。

このカメラ信号処理回路２６は、前記デジタル信号に変換された撮像被写体信号に対し、マイコン２７からの制御信号に従って、AE（Automatic Exposure：自動露出）、AF（Auto Focus：自動焦点）、AWB（Auto White Balance：オートホワイトバランス）等のカメラ制御処理を施し、被写体の映像信号（輝度信号及び色差信号）を生成する。２８は入力された光量を測定する検波回路である。

図２のカメラ２において、入力光量は次の３つで変えることができる。すなわち、絞り（アイリス２２）の大きさを変える、撮像素子２４で光量をためる時間を変える（電子シャッタ）、サンプルホールド部２５で得た輝度信号をアンプすることにより変えることができる。そして検波回路２８で光量を測定し、マイコン２７によって必要な光量となるように前記絞り、電子シャッタ、サンプルホールド部２５の信号アンプ量を調節することができる。

上記のように構成された装置において、ユーザーが設定できる輝度信号のアンプ量を最小時に設定した時の輝度信号のアンプ量を標準アンプ量とする。そして図３（ａ），（ｂ）に示す、下記の手順で画の取得、評価および標準アンプ量の自動変更を行う。

尚図３（ａ）のステップＳ₁〜Ｓ₆は全体の処理の流れを示し、図３（ｂ）は図３（ａ）のステップＳ₄、すなわち画像処理装置３で行われる処理の詳細を示している。

ステップＳ₁〜Ｓ₃において、
Ａ）一様な無色の評価チャート１を用意する。

Ｂ）明るさは、調整に使用するカメラ2の露出が追従可能な範囲にする。

Ｃ）調整したいカメラ２を用意し、評価チャート１を写す。

Ｄ）制御のアンプ量がかかっていない状態で、イメージャー（撮像素子２４）出力にかかっているアンプ量は標準アンプ量のみとなる。この状態でアンプ以外の明るさを制御できるデバイス(代表としてアイリス２２、電子シャッタ（撮像素子２４）とする)により明るさを追従させる。

Ｅ）前記Ｄ）の状態でアイリス２２および電子シャッタを固定にする。

Ｆ）標準アンプ量を設定し撮影する。

次にステップＳ₄（Ｓ₄₁〜Ｓ₄₉）において、
Ｇ）撮影画像を画像処理装置(PC)３に取り込む。

Ｈ）取り込んだ画像で評価する部分の画の明るさを測定しY Levelで表記する（ステップＳ₄₂）。

Ｉ）目標の明るさに対し過不足（偏差）を算出する（ステップＳ₄₃）。

Ｊ）過不足が閾値以内なら調整フラグ１を立てて調整は終了する（ステップＳ₄₄〜Ｓ₄₆）。

Ｋ）前記Ｊ）の条件（ステップＳ₄₄の判定条件）を満たさない場合次の操作をする。すなわち明るさが不足なら標準アンプ量を高くし、明るさが過剰であれば標準アンプ量を低くする（ステップＳ₄₇〜Ｓ₄₉）。

Ｌ）前記Ｆ）に戻る。

前記Ａ)→Ｊ)まで一通り行い調整した結果、画の明るさが条件Ｊ)を満たしていないのであれば、Ｊ)〜Ｌ)→Ｆ)〜Ｊ)の順で標準アンプ量を設定し直し一度Ｅ）に戻り再び撮影し評価を行う。

前記条件Ｊ)を満たすまで、前記Ｊ)→Ｌ)→Ｆ)→Ｊ)の手順を繰り返す。このとき目標値に対する閾値をどれくらいの幅で設けるかと、目標の明るさに対し明るさの過不足をどれくらいの割合で標準アンプ量に還元するかで収束する時間と精度をコントロールすることができる。

また明るさの目標値も自由に設定できるので、有限責任中間法人カメラ映像機器工業会(CIPA)で紹介しているような明るさを目標値に設定すれば、CIPAが示す基準となる明るさを標準アンプ量に調整することもできる。

上記の手順は、出力された画像で評価しているので、イメージャーの出力値にガンマ補正がかかっている・いない状態で評価しているカメラにかかわらず、ガンマ補正後で評価することになり、どんなカメラでも同じ手段で評価することができる。

以上により、従来固定であった標準アンプ量が原因で、同じ仕様のイメージャーを使用しているカメラ間で感度がばらついていた問題を少なくすることができる。

本発明の一実施形態例の全体構成図。本発明で使用するカメラの構成図。本発明の一実施形態例の処理手順を表し、（ａ）は全体のフローチャート、（ｂ）は画像処理装置３で行われる処理のフローチャート。

符号の説明

１…評価チャート、２…カメラ、３…画像処理装置、２１…撮像レンズ、２２…アイリス、２３ａ〜２３ｃ…駆動回路、２４…撮像素子、２５…サンプルホールド部、２６…カメラ信号処理回路、２７…マイコン、２８…検波回路。

Claims

撮像装置の画像データに対する輝度信号増幅量の設定をユーザが設定できる最小の輝度信号増幅量に設定したときに、当該撮像装置で輝度評価用被写体を撮像して得られる画像データの輝度と、前記輝度評価用被写体を撮像した画像データの前記設定における目標輝度との偏差を算出し、該偏差が閾値以内でない場合は、前記ユーザが輝度信号増幅量を最小に設定したときの輝度信号増幅量の値を調整するための制御信号を生成して前記撮像装置へ供給する画像処理手段を備え、
前記画像処理手段は、
前記輝度評価用被写体を撮像した画像データの輝度が前記目標輝度より不足している場合、前記輝度信号増幅量を大きくするための制御信号を生成し、
前記輝度評価用被写体を撮像した画像データの輝度が前記目標輝度より過剰である場合、前記輝度信号増幅量を小さくするための制御信号を生成する
撮像装置の輝度信号増幅量調整装置。
前記画像処理手段は、調整後の輝度信号増幅量で前記輝度評価用被写体を撮像した画像データの輝度と前記目標輝度との偏差が閾値以内でない場合、前記撮像装置の画像データに対する輝度信号増幅量の値を再調整すべく制御を行う
請求項１に記載の撮像装置の輝度信号増幅量調整装置。
撮像装置の画像データに対する輝度信号増幅量の設定をユーザが設定できる最小の輝度信号増幅量に設定し、当該撮像装置で輝度評価用被写体を撮像するステップと、
前記撮像装置で撮像した前記輝度評価用被写体の画像データの輝度と、前記輝度評価用被写体の画像データの前記設定における目標輝度との偏差を、画像処理手段により算出するステップと、
前記画像処理手段により、該偏差が閾値以内であるか判定するステップと、
前記偏差が閾値以内でない場合は、前記画像処理手段により、前記ユーザが輝度信号増幅量を最小に設定したときの輝度信号増幅量の値を調整するための制御信号を生成して前記撮像装置へ供給するステップと、を備え、
前記輝度信号増幅量の値を調整するための制御信号を生成して前記撮像装置へ供給するステップにおいて、
前記輝度評価用被写体を撮像した画像データの輝度が前記目標輝度より不足している場合、前記輝度信号増幅量を大きくするための制御信号を生成し、
前記輝度評価用被写体を撮像した画像データの輝度が前記目標輝度より過剰である場合、前記輝度信号増幅量を小さくするための制御信号を生成する
撮像装置の輝度信号増幅量調整方法。
調整後の輝度信号増幅量で前記輝度評価用被写体を撮像した画像データの輝度と前記目標輝度との偏差が閾値以内でない場合、前記撮像装置の画像データに対する輝度信号増幅量の値を再調整するステップを更に備える
請求項３記載の撮像装置の輝度信号増幅量調整方法。