JP5126346B2 - 撮像装置、画像処理方法、及び、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置のＯＢ（オプティカルブラック）レベルの調整技術に関するものである。

従来より、撮像素子には光電変換するための有効画素領域と、その水平、及び、垂直方向の端部に設けられた、オプティカルブラックレベルを規定するためのオプティカルブラック領域とが設けられる。
これにより有効画素領域にて光電変換された画像信号は、同時に得たオプティカルブラック領域による黒レベルによりクランプ処理されることにより、適正な明るさになるよう調整される。
この調整方法については、例えば、特許文献１記載の技術のように、撮像素子毎に存在するオプティカルブラック段差（以下、ＯＢ段差という）の個体差を、工場出荷時において補正テーブルを各々設定することで対応する方法が考えられている。

特開２０１０−０６８０５６号公報

しかしながら、上記のＯＢ段差は個体差によってのみ発生するものではない。例えば、装置本体の動作時に発生する熱によっても変化が生じるものであり、この熱による調整は上記補正テーブルの設定をもってしても満足にいかないという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、外部環境に対応し得るＯＢ段差の調整技術を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１の発明は、撮像素子と、この撮像素子に当たる光を遮光するための遮光部と、前記撮像素子に予め有効画素領域とこの有効画素領域の端部にオプティカルブラック領域とを設定する設定手段と、前記遮光部を開閉制御する遮光制御手段と、この遮光制御手段により前記遮光部を開状態に制御し、前記撮像素子にて光電変換された画像データを一時的に格納する格納手段と、前記撮像素子を含む周囲の温度を取得する温度取得手段と、前記温度取得手段が取得した温度が予め設定された所定値以上か否かを判断する判断手段と、この判断手段によって所定値以上と判断すると、前記遮光制御手段に対し前記遮光部を閉状態にするよう制御し、その時に前記撮像素子にて光電変換された画像データを取得するよう制御する取得制御手段と、この取得制御手段により取得された画像データの有効画素領域を切り出し、この切り出された画像データを用いてオプティカルブラック段差を補正する第１の補正手段と、前記判断手段によって所定値以上でないと判断すると、前記取得制御手段によって画像データを取得することなく、前記オプティカルブラック領域の画像データを用いて前記オプティカルブラック段差を補正する第２の補正手段とを備えることを特徴とする。

また、前記目的を達成するため、請求項５の発明は、遮光部を開状態に制御し、予め有効画素領域とこの有効画素領域の端部にオプティカルブラック領域とが設定された撮像素子にて光電変換された画像データを、一時的に格納部に格納させる格納ステップと、前記撮像素子を含む周囲の温度を取得する温度取得ステップと、前記温度取得ステップにて取得された温度が予め設定された所定値以上か否かを判断する判断ステップと、この判断ステップにて所定値以上と判断すると、前記遮光部を閉状態にするよう制御し、その時に前記撮像素子にて光電変換された画像データを取得するよう制御する取得制御ステップと、 この取得制御ステップにて取得された画像データの有効画素領域を切り出し、この切り出された画像データを用いてオプティカルブラック段差を補正する第１の補正ステップと、 前記判断ステップにて所定値以上でないと判断すると、前記取得制御ステップにて画像データを取得することなく、前記オプティカルブラック領域の画像データを用いて前記オプティカルブラック段差を補正する第２の補正ステップとを含むことを特徴とする。

また、前記目的を達成するため、請求項６の発明は、撮像素子と遮光部とを有する撮像装置が備えるコンピュータを、前記遮光部を開状態に制御し、予め有効画素領域とこの有効画素領域の端部にオプティカルブラック領域とが設定された前記撮像素子にて光電変換された画像データを、一時的に格納部に格納させる格納手段、前記撮像素子を含む周囲の温度を取得する温度取得手段、前記温度取得手段によって取得された温度が予め設定された所定値以上か否かを判断する判断手段、この判断手段によって所定値以上と判断すると、前記遮光部を閉状態にするよう制御し、その時に前記撮像素子にて光電変換された画像データを取得するよう制御する取得制御手段、この取得制御手段によって取得された画像データの有効画素領域を切り出し、この切り出された画像データを用いてオプティカルブラック段差を補正する第１の補正手段、前記判断手段によって所定値以上でないと判断すると、前記取得制御手段によって画像データを取得することなく、前記オプティカルブラック領域の画像データを用いて前記オプティカルブラック段差を補正する第２の補正手段として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、外部環境、特に温度変化に対応し得るＯＢ段差の調整技術を提供することができる。

本実施形態に係る撮像装置１の回路構成図である。 撮像部に設定される領域を示す図である。 本実施形態のフローチャートを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態として説明する撮像装置１の各部分の機能を示すブロック図である。この図１を参照して撮像装置１の電気的構成を説明する。

撮像装置１は装置全体を制御する制御部９を中心として構成され、この制御部９はバス１３を介して、メカシャッター３、撮像部４、画像処理部５、シャッターキー６、メカシャッター制御部７、プログラムメモリ１０、ワークメモリ１１、及び、画像格納部１２の各回路部に接続し、プログラムメモリ１０に格納されたプログラムとの協働で、ワークメモリ１１を作業用メモリとして制御信号の入出力を制御することにより、撮像装置１全体を制御する。

レンズ２は、例えばフォーカスレンズやズームレンズ等のレンズ群で構成される。
温度センサー８は、撮像装置１本体に設置され、動作時に発生する熱を定期的に取得し、制御部９に出力する。
制御部９は、シャッターキー６からの操作信号、若しくは、自動的な判断による画像撮りこみ制御信号を受けると、これに応答して測光処理等により設定された露光時間の期間に開状態にするようメカシャッター制御部７を制御し、これによりメカシャッター７は開閉制御される。

撮像部４はＣＣＤやＣＭＯＳ等のデバイスで構成され、レンズ２にて結像された被写体の光像を光電変換して画像データを生成する。また、図２に示すように、予め有効画素領域４１とこの有効画素領域の端部に垂直ＯＢ領域４２と水平ＯＢ領域４３とが設定されている。
画像処理部５は、制御部９による制御により、ワークメモリ１１に一時的に格納された画像データについてＯＢ段差を補正しクランプ処理を実行し、この処理後の画像データに対し各種調整処理を施し圧縮符号化して画像格納部１２に格納する処理を行う。

図３を参照して、撮像装置１の制御部９が実行する本実施形態に係る動作を説明する。

まず撮像モード下においては、メカシャッター３を開状態に制御し、レンズ２にてズームされ合焦制御された光像を撮像部４の有効画素領域４１にて撮りこみ、周期的に画像データを出力する。
この時、制御部９はシャッターキー６への操作を検出したか（もしくは自動的な判断による画像撮りこみ制御信号を受けたか）を巡回的に判断する（ステップＳ１）。
ステップＳ１の判断により、シャッターキー６への操作を検出した（もしくは自動的な判断による画像撮りこみ制御信号を受けた）と判断すると（ステップＳ１でＹｅｓ）、有効画素領域４１、垂直ＯＢ領域４２、及び、水平ＯＢ領域４３の画像データを撮りこみ取得し（ステップＳ２）、ワークメモリ１１に一時的に格納し、この時に取得した周辺の温度が所定値以上（より具体的には６０℃〜７５℃以上）か否かを判断する（ステップＳ３）。

これは温度上昇が撮像部４の周辺部の垂直ＯＢ領域４２、水平ＯＢ領域４３にて撮りこまれた（取得された）画像データの黒レベルに変化を及ぼすためである。

ステップＳ３により周辺の温度が所定値以上（ステップＳ３でＹｅｓ）と判断すると、次に、露光時間が所定期間以上（より具体的には０．５〜１秒）以上か否かを判断する（ステップＳ４）。
これは一定期間の露光動作が、撮りこまれた画像データの黒レベルに変化を及ぼすためである。

周辺温度が所定値以上（ステップＳ３でＹｅｓ）、且つ、露光時間が所定期間以上（ステップＳ４でＹｅｓ）と判断すると、垂直ＯＢ領域４２、水平ＯＢ領域４３にて撮りこまれて取得された画像データの黒レベルでは、ＯＢ補正の信頼性が低くなるため、制御部９は、メカシャッター制御部７に対しメカシャッター３を閉状態（遮光状態）にするよう制御し、この状態で再度有効画素領域４１、垂直ＯＢ領域４２、及び、水平ＯＢ領域４３の画像データを撮りこみ取得するよう制御する（ステップＳ５）。

その後、ステップＳ５にて撮りこみ取得した画像データについて、有効画素領域４１にある画像データの、垂直ＯＢ領域４２とほぼ同じ面積を有する中央領域を取得し、ワークメモリ１１に一時的に格納されている垂直ＯＢ領域４２の画像データに上書（新たに書き込み）する（ステップＳ６）。
これは、周辺温度がある程度高くても、そして、露光時間がある程度長くても、撮像部（撮像素子）４の中央付近であれば影響を受ける可能性が低いためであり、この遮光状態における画像データの黒レベルの方がＯＢ補正の信頼性が高いためである。

また、ワークメモリ１１に対しては、ＯＢ領域を上書することにより、画像データの画素数が多い場合でもメモリに対する負担を軽くすることができる。
なお、本実施の形態においては垂直ＯＢ領域４２を上書する処理について述べるが、水平ＯＢ領域４３のみであっても良いし、両方を上書してもよい。

この後、ワークメモリ１１に記憶されたＯＢ領域の黒レベルを検出し（ステップ７）、ＯＢ段差を補正してクランプ処理を行う（ステップＳ８）。
そして、ステップ８にてクランプ処理された画像データについては、その後画像処理部５にて次の画像処理プロセスに出力され本処理を終了する。
なお、上記ステップ３にて周辺温度が所定値以下、且つ、ステップＳ４にて露光時間が所定期間以下と判断した場合、取得したＯＢ領域の黒レベルは信頼できるものとして、ステップＳ８にてクランプ処理される。

また、上記ステップＳ３、ステップＳ４の判断については、ステップＳ３の方が優先されるが、ステップＳ４の判断についてはこれを省略しても黒レベルの信頼性が担保されることがあるため、省略しても構わない。

上記各実施形態及び各変形例では、本発明を撮像装置に適用した場合について説明した。しかし、本発明は、画像情報を生成する機能を有するものであれば、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話端末等の他のカメラ装置や、パーソナルコンピュータ等にも適用することができる。

最後に、本発明の上記実施形態及び各変形例は、何れも最良の実施形態としての単なる例に過ぎず、添付の特許請求の範囲を限定する趣旨のものでない。したがって、本発明の上記実施形態に対してなされ得る多種多様な変形はすべて本発明の範囲内に含まれるものであり、添付の特許請求の範囲に含まれるものと解さなければならない。

１ 撮像装置
３ メカシャッター
４ 撮像部
５ 画像処理部
６ シャッターキー
７ メカシャッター制御部
８ 温度センサー
９ 制御部
１０ プログラムメモリ
４１ 有効画素領域
４２ 垂直ＯＢ領域
４３ 水平ＯＢ領域

Claims (6)

1. 撮像素子と、
   この撮像素子に当たる光を遮光するための遮光部と、
   前記撮像素子に予め有効画素領域とこの有効画素領域の端部にオプティカルブラック領域とを設定する設定手段と、
   前記遮光部を開閉制御する遮光制御手段と、
   この遮光制御手段により前記遮光部を開状態に制御し、前記撮像素子にて光電変換された画像データを一時的に格納する格納手段と、
   前記撮像素子を含む周囲の温度を取得する温度取得手段と、
   前記温度取得手段が取得した温度が予め設定された所定値以上か否かを判断する判断手段と、
   この判断手段によって所定値以上と判断すると、前記遮光制御手段に対し前記遮光部を閉状態にするよう制御し、その時に前記撮像素子にて光電変換された画像データを取得するよう制御する取得制御手段と、
   この取得制御手段により取得された画像データの有効画素領域を切り出し、この切り出された画像データを用いてオプティカルブラック段差を補正する第１の補正手段と、
   前記判断手段によって所定値以上でないと判断すると、前記取得制御手段によって画像データを取得することなく、前記オプティカルブラック領域の画像データを用いて前記オプティカルブラック段差を補正する第２の補正手段と
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記判断手段は、前記格納手段に画像データが格納された時に前記温度取得手段が取得した温度が予め設定された所定値以上か否かを判断することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記格納手段に格納されている画像データのオプティカルブラック領域にこの切り出された有効画素領域の画像データを新たに書き込む書込手段を更に備え、
   前記第１の補正手段は、この書込手段によって前記オプティカルブラック領域に書き込まれた画像データを用いてオプティカルブラック段差を補正することを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
4. 前記撮像素子は露光時間が長い程その周囲に熱を蓄積するものであり、
   露光時間が予め設定された時間より長いか否かを判定する露光時間判定手段を更に備え、
   前記取得制御手段は、前記判断手段によって所定値以上と判断し、且つ、前記露光時間判定手段により露光時間が予め設定された時間より長いと判定すると、前記遮光制御手段に対し前記遮光部を閉状態にするよう制御し、その時に前記撮像素子にて光電変換された画像データを取得するよう制御することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の撮像装置。
5. 遮光部を開状態に制御し、予め有効画素領域とこの有効画素領域の端部にオプティカルブラック領域とが設定された撮像素子にて光電変換された画像データを、一時的に格納部に格納させる格納ステップと、
   前記撮像素子を含む周囲の温度を取得する温度取得ステップと、
   前記温度取得ステップにて取得された温度が予め設定された所定値以上か否かを判断する判断ステップと、
   この判断ステップにて所定値以上と判断すると、前記遮光部を閉状態にするよう制御し、その時に前記撮像素子にて光電変換された画像データを取得するよう制御する取得制御ステップと、
   この取得制御ステップにて取得された画像データの有効画素領域を切り出し、この切り出された画像データを用いてオプティカルブラック段差を補正する第１の補正ステップと、
   前記判断ステップにて所定値以上でないと判断すると、前記取得制御ステップにて画像データを取得することなく、前記オプティカルブラック領域の画像データを用いて前記オプティカルブラック段差を補正する第２の補正ステップと
   を含むことを特徴とする画像処理方法。
6. 撮像素子と遮光部とを有する撮像装置が備えるコンピュータを、
   前記遮光部を開状態に制御し、予め有効画素領域とこの有効画素領域の端部にオプティカルブラック領域とが設定された前記撮像素子にて光電変換された画像データを、一時的に格納部に格納させる格納手段、
   前記撮像素子を含む周囲の温度を取得する温度取得手段、
   前記温度取得手段によって取得された温度が予め設定された所定値以上か否かを判断する判断手段、
   この判断手段によって所定値以上と判断すると、前記遮光部を閉状態にするよう制御し、その時に前記撮像素子にて光電変換された画像データを取得するよう制御する取得制御手段、
   この取得制御手段によって取得された画像データの有効画素領域を切り出し、この切り出された画像データを用いてオプティカルブラック段差を補正する第１の補正手段、
   前記判断手段によって所定値以上でないと判断すると、前記取得制御手段によって画像データを取得することなく、前記オプティカルブラック領域の画像データを用いて前記オプティカルブラック段差を補正する第２の補正手段
   として機能させることを特徴とするプログラム。

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