JPH0360286A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は撮像素子の画素毎の感度のばらつきによって生
じ、像の明るさで大きさが変化する固定雑音を低減した
撮像装置に関する。

〔従来の技術〕

通常のＮＴＳＣ：用固体テレビカメラで用いる信号処理
回路の回路構成例を第３図に示す（特開昭５６−１０７
８９　）。固体撮像素子例えばＣＣＤ固体撮像素子１の
出力信号は、まずゲイン調整回路２に入力する。そして
被写体の明るさその他の条件による信号レベルの変化を
調整する。その後直ちに信号処理回路３に入力し、ＮＴ
ＳＣ信号その他のテレビ信号に変換して出力する。

ところで縦５００画素、横６００画素程度の画素数を持
つ従来の固体撮像素子では、各画素の開口面積のばらつ
き量は開口面積そのものに比べて小さく、無視できた。

しかし例えば高精細用の撮像素子のように縦１０００画
素、横２０００画素と画素数が増えると、各画素当りの
面積そのものが小さくなり、開口面積に対するそのばら
つき量が無視できなくなる。

この様に画素毎に開口面積に差が生じると、同じ強さの
光が入射しても各画素から得られる信号の大きさにも差
が生じる（以下「感度ばらつき」と記す）、この感度ば
らつきは像の明るさで大きさが変化する固定雑音と成り
、画質を著しく劣化させる。

そのため第４図に示すような補正回路が考えられている
（特開昭６２−２３８７７３）。すなわち第３図の回路
に新たに補正信号記憶回路４と補正回路５を設ける。そ
して補正信号記憶回路４には各画素（あるいは領域）の
位置（ｎ、ｍ）（ただしｎ。

ｍは整数）の感度特性に比例する値Ｈ（ｎ、ｍ）を記憶
しておく。一方補正回路５ではゲイン調整回路２の出力
信号ｓ（ｎ、ｍ）と、この記憶して置いた感度特性Ｈ（
ｎ、ｍ）の商 Ｓ　（ｎ　、　ｍ）＝　ｓ　（ｎ　、　ｍ）÷（ｎｔ　
ｍ）　　−（１）を取る。この映像信号Ｓ（ｎ、ｍ）を
信号処理回路３に入力し、ＮＴＳＣ信号その他のテレビ
信号に変換して出力する。

この様に補正回路５で（１）式の演算を行うと、出力信
号ｓ（ｎ、ｍ）は感度特性Ｈ（ｎ、ｍ）で割ることによ
って感度の逆数倍される。そのため、出力信号ｓ（ｎ、
ｍ）が持っていた感度のばらつきは打ち消され、感度ば
らつきの低減された映像信号Ｓ（ｎ、ｍ）が得られる。

この映像信号Ｓ（ｎ、ｍ）をテレビ信号に変換して出力
するため、感度ばらつきによる固定雑音が低減された良
好な画像を得ることが出来る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで一般にテレビの映像信号は、信号レベルに対し
画素当り８ビット以上の分解能が必要とされている。従
って出力信号ｓ（ｎ、ｍ）に掛ける感度特性Ｈ（ｎ、ｍ
）に対しても、同じ８ビット以上の分解能が要求される
。

そのため例えば撮像素子として１０００　Ｘ２０００画
素の固体撮像素子を用いる場合、第４図の回路では２０
０万画素分の各８ビツトの感度特性Ｈ（ｎ、ｍ）を記憶
して置かねばならず、補正信号記憶回路４は、８ビツト
Ｘ２００万画素＝　１６００万ビツトと、非常に大きな
記憶容量を持つ規模の大きな回路になってしまう欠点が
ある。

また補正回路５では８ビツトの信号ｓ（ｎ、ｍ）の、８
ビツトの感度特性Ｈ（ｎ、ｍ）による商を取る必要があ
る。そのためビット数の大きい高速の除算回路が必要に
なり、回路製作が難しくかつ高価になる欠点がある。

本発明はこの補正信号記憶回路の回路規模を小さくする
、あるいは更に演算回路をビット数の少ない掛け算回路
と簡単な加算回路で構成でき、回路製作が容易でかつ低
価に構成できる感度ばらつき補正回路とその方法を提供
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明においては各画素点
（ｎ、ｍ）（だたしｎ、ｍは整数）における感度を前も
って測定しておき、その逆数値に比例するゲイン値Ｇ（
ｎ、ｍ）を求めて置く、また予め基準のゲイン値Ｇｏを
定めて置き、補正信号記憶回路４にはこの基準のゲイン
値Ｇｏと、ゲイン値Ｇ　（ｎ、ｍ）の基準値Ｇｏからの
ずれ量Δｇ　（ｎ、ｍ）＝Ｑ　（ｎ、ｍ）−ａｏ　　　
−（２）を記憶して置く。

一方補正回路５ではゲイン調整回路２の出力信号ｓ　（
ｎ、ｍ）と上記記憶して置いた基準値Ｇ。

の積ｓ　（ｎ、ｍ）ＸＧｏ、およびずれ量Δｇ（ｎ、ｍ
）との積ｓ（ｎ、’ｍ）ＸΔｇ　（ｎ　ｔ　ｍ）をそれ
ぞれ求める。その後この２つの掛け算の値の和 Ｓ（ｎ　、ｍ）＝　ｓ　（ｎ　、ｍ）ＸＧ。

＋　ｓ　（ｎ　ｖ　　ｍ）×Δｇ（ｎ、ｍ）・・・（３
）を求める演算を行う。

あるいは先に記憶して置いた基準値Ｇｏとずれ量Δｇ（
ｎ、ｍ）の和を求めた後、出力信号ｓ　（ｎ　。

ｍ）との積 Ｓ（ｎ、ｍ）＝（Ｇｏ＋Δｇ　（ｎ　ｔ　ｍ））Ｘｓ（
ｎ、ｍ）　　　　　　　　・・・（４）を求める演算を
行う。

〔作用〕

後述する様に、ずれ量Δｇ　（ｎ　ｗ　ｍ）を表すのに
必要なビット数は、ゲイン値Ｇ（ｎ、ｍ）の８ビツトに
比べ小さいビット数で良い。

本発明によれば、基準値Ｇ０とずれ量Δｇ（ｎｙｍ）の
み記憶し演算すれば良いので、補正信号記憶回路の回路
規模を小さくし、また演算回路をビット数の少ない掛け
算回路と簡単な加算回路で構成することが出来る。その
ため回路製作が容易でかつ低価な回路構成で効果の高い
感度ばらつき補正回路を実現することができる。またこ
の回路を用いることにより、感度ばらつきによって生じ
る固定雑音が低減された良好な画像を得ることが出来る
。

〔実施例〕

本発明の第工の実施例を第１図に示す、固体撮像素子例
えばＣＯＤ固体撮像素子王の出力信号は、まず画面全体
のゲインを調整するゲイン調整回路２に入力する。そし
て被写体の明るさその他の条件による信号レベルの変化
を調整する。

一方各画素点（ｎ、ｍ）（ただしｎ、ｍは整数）におけ
る感度を前もって測定して置き、その逆数値に比例する
ゲイン値Ｇ　（ｎ、ｍ）を求めて置くまた基準のゲイン
値Ｇｏとしてゲイン値Ｇ（ｎ。

ｍ）の最小値よりやや小さい値を取り、ゲイン値Ｇ（ｎ
、ｍ）の基準値Ｇ。からのずれ量Δｇ（ｎｔ　ｍ）＝Ｇ
（ｎ、ｍ）　−Ｇｏ　　　　　・（ｓ）と基準値Ｇｏを
補正信号記憶回路４に前もって記憶しておく。

そしてゲイン調整回路２の出力信号ｓ（ｎ、ｍ）を補正
回路５に入力し、補正信号記憶回路４内に前もって記憶
しておいた値を使って以下の演算を行う、すなわちゲイ
ン調整回路２の出力信号Ｓ（ｎ、ｍ）と上記記憶して置
いた基準値Ｇ０の積ｓ　（ｎ、ｍ）ＸＧｏ　、およびず
れ量Δｇ（ｎ、ｍ）との積ｓ（ｎ、ｍ）ＸΔｇ（ｎ、ｍ
）をそれぞれ求める。その後この２つの掛け算の値の和 Ｓ（ｎ、ｍ）＝ｓ（ｎ、ｍ）ＸＧ。

＋ｓ（ｎ、ｍ）ＸΔｇ（ｎ、ｍ）・・・（６）を求める
演算を行う。

なお以上基準値Ｇｏを任意の値に設定した場合について
述べた。しかしゲイン値Ｇ（ｎ、ｍ）のレベルを決める
比例定数の値を調節し、基準値Ｇ。

が１１１　Ｔ１等の簡単な値に成るように設定すると、
基準値Ｇｏを記憶せずに済ますことが出来る。また（６
）式第１項の積を簡単な加算回路で構成することもでき
、補正回路５の回路構成を簡単化することが出来る。第
１図はＧｏ＝１とした時の回路例である。

補正回路５で（６）式の演算を行うと、出力信号ｓ（ｎ
、ｍ）はゲイン値Ｇ（ｎ、、ｍ）を掛けることによって
感度の逆数倍される。そのため出力信号Ｓ（ｎ、ｍ）が
持っていた感度のばらつきは打ち消され、感度ばらつき
の低減された映像信号Ｓ　（ｎ。

ｍ）が得られる。この映像信号Ｓ（ｎ、ｍ）を信号処理
回路３に入力し、ＮＴＳＣ信号その他のテレビ信号に変
換して出力する。

ところで一般に感度ばらつきは、５〜工Ｏ％以下である
ことが多い。この値を例えば１％以下に抑えるためのゲ
インの値Ｇ（ｎ、ｍ）は、１．００〜１．１０　以内の
値（有効数字下２桁）になる。

そしてこれらの値を表すには、０．０１　（２−７＝０
．００８）以下の精度で１．００〜工、１０　（２１−
２″″７＝１．９９）までの数を表せる。少なくとも８
ビツト以上のビット数が必要に成る。

しかしゲイン値Ｇ（ｎ、ｍ）の基準ゲイン値Ｇ。

＝王からのずれ量Δｇ（ｎｐｍ）はＯ〜０．１０と小さ
い。これらの値を表すには同じ０．０１（２−７＝０．
００８）以上の精度でＯ〜０．１０　（２−”−２−７
＝０．１２）までの数を表せれば良く、少なくとも４ビ
ツト以上のビット数が有れば良い。

そのため例えば撮像素子として１０００　Ｘ２０００画
素の固体撮像素子を用いる場合、第４図の回路では上述
したように８ビツトＸ２００万画素＝１６００万ビット
の記憶容量を持つ補正信号記憶回路４が必要であった。

これに対し第１図の回路では、ずれ量Δｇ（ｎ、ｍ）を
記憶するための４ビツトＸ２００万画素＝８００万ビッ
トの記憶容量が有れば良い。この値は第４図の従来の回
路の約半分にすぎず、補正信号記憶回路の回路規模を著
しく小さくすることが出来る６ また第４図の回路では、８ビツトの信号ｓ　　（ｎ。

ｍ）と８ビツトの感度特性Ｈ（ｎ、ｍ）の商を取る必要
があり、ビット数の高い高速の除算回路が必要になる。

これに対し第１図の回路では、ずれ量Δｇ　（ｎ、ｍ）
の４ビツトと信号ｓ（ｎ、ｍ）の８ビツトのビット数の
小さな掛け算回路と簡単な加算回路が有ればよく、第４
図の従来の補正回路５に比べて回路製作が容易でかつ低
価な回路構成で実現できる。

なお第４図と第工図の回路規模の差は、感度ばらつきの
幅が小さいほど大きくなる。

この様に本撮像装置では従来の回路に比べて記憶容量が
小さい補正信号記憶回路と、回路製作が容易でかつ低価
な補正回路によって感度ばらつきを補正することができ
る。そして感度ばらつきによって生じる固定雑音が低減
された良好な画像を得ることが出来る。

第２図は本発明の第２の実施例を示す回路例である。こ
の回路では補正回路５の構成のみ、第１の実施例と異な
っている。すなわちまず第１の実施例同様ずれ量Δｇ（
ｎ、、ｍ）と基準値Ｇｏを補正信号記憶回路４内に記憶
しておく。そして補正回路５においてこの記憶しておい
たずれ量Δｇ（ｎ、ｍ）と基準値Ｇｏの和 Ｇ（ｎ、ｍ）＝Ｇｏ＋Δｇ　（ｎ　ｅ　ｍ　）　　　　
　−（７）を取り、ゲイン値Ｇ（ｎ、ｍ）を求めた後、
このゲイン値Ｇ（ｎ、ｍ）に信号ｓ（ｎ、ｍ）を掛ける
。この演算によって感度のばらつきを補正した映像信号
Ｓ（ｎ、ｍ）を信号処理回路３に入力し、ＮＴＳＣ信号
その他のテレビ信号に変換して出力する。

第２図の回路では、ゲイン値Ｇ（ｎ、ｍ）を求めてから
信号ｓ（ｎ、ｍ）にこれを掛ける。そのためこの回路で
は第１図の回路と異なり、従来の第４図の回路同様８ビ
ツト×８ビツトのビット数の高い、高速の除算回路が必
要になる。しかし補正信号記憶回路にはゲイン値Ｇ（ｎ
、ｍ）ではなくずれ量Δｇ（ｎ、ｍ）を記憶する。その
ため補正信号記憶回路の記憶容量は第４図の従来の回路
の約半分でよく、補正信号記憶回路の回路規模を著しく
小さくすることが出来る。

この様に本撮像装置に於いても従来の回路に比べて記憶
容量が小さい補正信号記憶回路に記憶したデータを基に
感度ばらつきを補正することができる。そして感度ばら
つきによって生じる固定雑音が低減された良好な画像を
得ることが出来る。

なお一般に基準値Ｇｏは、ゲイン値Ｇ（ｎ、ｍ）に対し
てどのレベルに設定しても良い。しかしずれ量を表すビ
ット数が小さくなるように設定することが好ましい。す
なわち上記の例の様にゲイン値Ｇ（ｎ、ｍ）の最小値よ
りやや小さい値、あるいは最大値よりやや大きな値、あ
るいはゲイン値Ｇ（ｎ、ｍ）の変化範囲の中心値付近の
値に設定することが好ましい。

ただし基準値Ｇ。をＧ（ｎ、ｍ）の最大値よりやや大き
な値に設定する時は、補正回路内の加算回路を減算回路
に変える等、ゲイン値Ｇ（ｎ、ｍ）の変化範囲に対する
基準値Ｇｏの位置とずれ量Δｇ（ｎ、、ｍ）の符号によ
って、適宜加算回路と減算回路を煮よ分けるのは言うま
でもない。

また以上ゲイン値Ｇ（ｎ、ｍ）のずれ量Δｇ　（ｎ　ｔ
ｍ）を記憶する場合について述べたが、感度特性に比例
する値Ｈ（ｎ、ｍ）の、基準値Ｈｏからのずれ量を記憶
しておくようにしても良いのは明らかである。

また上記実施例では２次元固体撮像素子に適用した場合
についてのみ述べたが、一般に撮像管や１次元素子を用
いる場合に対しても同様に適用できるのは明らかである
。

また上記実施例では感度ばらつきを補正する場合につい
てのみ記した。しかし各画素の位置（ｎｔｍ）を一般の
第１のパラメータ値φで、ゲイン値をＧ（ｎ、ｍ）を第
２のパラメータ値Ｘ（φ）で、また基準のゲイン値Ｇｏ
を基準値Ｘｏで置き換えることによって、レンズの色収
差による像の歪の補正等、基準値からの微妙な変化を取
り扱うその他の回路にも適用できることは明かである。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、基準値Ｇｏとずれ量Δｇ（ｎ、ｍ
）のみ記憶し演算すれば良いので、補正信号記憶回路の
回路規模を小さくし、また演算回路をビット数の少ない
掛け算回路と簡単な加算回路で構成することが出来る。

そのため回路製作が容易でかつ低価な回路構成で感度ば
らつき補正回路を実現することができる。またこの回路
を用いることにより、感度ばらつきによって生じる固定
雑音が低減された良好な画像を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施例の撮像装置の回路ブロ
ック図、第３図、第４図は従来例の撮像装置の回路ブロ
ック図である。 ｌ・・・固体撮像素子、２・・・ゲイン調整回路、３・
・・信号処理回路、４・・・補正信号記憶回路、５・・
・補正回路。 ２携 一う 第 ■ ブレヒゴ゛イ１丑；：！） 第 ２ 図 猶 う 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１のパラメータ値φに対応して定まる第２のパラ
   メータ値Ｘ（φ）を使つて、信号Ｙに一定の演算を加え
   る回路を有する装置において、任意に選んだ基準値Ｘ＿
   ０（φと共に変化しても良い）と、該第２のパラメータ
   値Ｘ（φ）の該基準値Ｘ＿０からのずれ量 Δｘ（φ）＝Ｘ（φ）−Ｘ＿０ （あるいはその逆符号値）を伝送もしくは記憶して置く
   回路を有し、また該伝送もしくは記憶して置いた基準値
   Ｘ＿０とずれ量Δ＿ｘ（φ）（あるいはその逆符号値）
   から該第２のパラメータ値Ｘ（φ）を求め、該求めた第
   ２のパラメータ値Ｘ（φ）によつて該信号Ｙに一定の演
   算を加える回路、あるいは該基準値Ｘ＿０とずれ量Δｘ
   （φ）（あるいはその逆符号値）によつて、直接該信号
   Ｙに一定の演算を加える回路を有する事を特徴とする撮
   像装置。 ２、光学レンズと該光学レンズを通つた光を電気信号に
   変換する撮像素子（撮像管あるいは固体撮像素子など）
   を有する撮像装置において、各画素（あるいは領域）の
   位置を（ｎ、ｍ）（ただしｎ、ｍは整数で、第１のパラ
   メータ値φに対応）、該各画素から得られる映像信号の
   感度の逆数に比例するゲイン値をＧ（ｎ、ｍ）（第２の
   パラメータ値Ｘ（φ）に対応）、基準のゲイン値をＧ＿
   ０（基準値Ｘ＿０に対応）とする時、該ゲイン値Ｇ（ｎ
   、ｍ）の該基準のゲイン値Ｇ＿０からのずれ量 Δ＿ｇ（ｎ、ｍ）＝Ｇ（ｎ、ｍ）−Ｇ＿０ （あるいわその逆符号値）と該基準のゲイン値Ｇ＿０を
   記憶して置く補正信号記憶回路（Ｇ＿０を“１”等の簡
   単な定数値に設定する時は、Ｇ＿０の値を記憶しなくて
   も良い）を有し、また該基準値のゲイン値Ｇ＿０と記憶
   したずれ量Δｇ（ｎ、ｍ）の和を取る加算回路（あるい
   はΔｇ（ｎ、ｍ）の逆符号値との差を取る減算回路）と
   、該加算（あるいは減算）結果Ｇ（ｎ、ｍ）＝Ｇ＿０＋
   Δｇ（ｎ、ｍ）と該撮像素子の出力信号に比例する映像
   信号ｓ（ｎ、ｍ）の積を取る掛け算回路から成る補正回
   路、あるいは該記憶した基準のゲイン値Ｇ＿０と該映像
   信号ｓ（ｎ、ｍ）の積を取る掛け算回路（Ｇ＿０を“１
   ”等の簡単な定数値に設定する時は、加算回路の組合せ
   で実現しても良い）と、該記憶したずれ量Δｇ（ｎ、ｍ
   ）（あるいはその逆符号値）と該映像信号ｓ（ｎ、ｍ）
   の積を取る掛け算回路と、該２つの掛け算の結果の和を
   取る加算回路（あるいは差を取る減算回路）から成る補
   正回路を有する事を特徴とする撮像装置。 ３、請求項１もしくは２記載の装置において、該基準値
   Ｘ＿０（基準のゲイン値Ｇ＿０）を、該第２のパラメー
   タ値Ｘ（φ）（ゲイン値Ｇ（ｎ、ｍ））の変化範囲の最
   小値近傍あるいは中心値近傍あるいは最大値近傍の値に
   設定する事、あるいは更に該基準値Ｘ＿０（基準のゲイ
   ン値Ｇ＿０）が１に成るように、パラメータ値Ｘ（φ）
   （ゲイン値Ｇ（ｎ、ｍ））のレベルを決める比例定数を
   設定する事を特徴とする撮像装置。