KR100745383B1

KR100745383B1 - 컬러 촬상 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100745383B1
Application number: KR1020000028586A
Authority: KR
Inventors: 우네히데호; 치노노리코
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2007-08-03
Also published as: US7009639B1; CN1275870A; TW472492B; JP4284754B2; JP2000341700A; CN1169376C; KR20010029750A

Abstract

CCD 각 수광부의 감도 차에 기인하여 수평 라인 사이에서 휘도 신호에 생기는 진폭 차를 없애, 모니터링 화상이나 캡쳐 화상에 나타나는 가로 줄무늬 형상의 노이즈를 경감할 수 있도록 한다.

연산 처리 회로(154)에 의해 4채널 검파 회로(153)의 검파 출력을 사용하여, Gr신호와 Gb신호와의 진폭 차를 계산하여 구하고, 화이트 밸런스 처리 후의 Gr신호와 Gb신호의 각 진폭이 동등해지는 보정 비율을 곱한 이득을 설정하여, WB 증폭 회로(152)의 이득을 제어한다.

검파회로, 증폭회로, 컬러 촬상 장치

Description

컬러 촬상 장치 및 방법{color image pickup device and a method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 고체 컬러 촬상 장치의 구성을 도시하는 블록 회로도.

도 2는 상기 고체 컬러 촬상 장치에 있어서의 CCD 이미저 구성을 모식적으로 도시하는 도면.

도 3은 상기 CCD 이미저로부터 촬상 출력으로서 얻어지는 촬상 신호의 데이터 나열을 도시하는 도면.

도 4는 상기 고체 컬러 촬상 장치에 있어서의 화이트 밸런스 처리부 구성을 도시하는 블록도.

도 5는 상기 고체 컬러 장치에 있어서의 촬상 신호 처리부 구성을 도시하는 블록도.

도 6은 상기 화이트 밸런스 처리부의 연산 처리 회로에 의해 실행되는 이득 설정의 처리 순서를 도시하는 플로우 챠트.

도 7은 상기 연산 처리 회로에 의해 실행되는 다른 이득 설정의 처리 순서를 도시하는 플로우 챠트.

도 8은 상기 연산 처리 회로에 의해 실행되는 다른 이득 설정 처리에 있어 서, 미리 실행되는 보정 비율 계산 루틴을 도시하는 플로우 챠트.

도 9는 상기 연산 처리 회로에 의해 실행되는 더욱 다른 이득 설정의 처리 순서를 도시하는 플로우 챠트.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

10: 고체 컬러 촬상 장치 11: 촬상 광학계

12: CCD 이미저 13: S/H-AGC 회로

14: A/D 변환 회로 15: 화이트 밸런스 처리부

16: 촬상 신호 처리부 17: 압축/변환 처리부

151: 신호 셀렉터 152: WB 증폭 회로

152r, 152b, 152gr, 152gb: 가변 이득 증폭기

153: WB 검파 회로 153r, 153b, 153gr, 153gb: 검파기

154: 연산 처리 회로 154A: 평균치 연산부

154B: WB 연산부

본 발명은 단판식 컬러 촬상 장치에 관한 것이다.

종래, CCD(Charge Coupled Device) 이미저 등의 고체 촬상 소자를 사용한 단판식 컬러 촬상 장치에 있어서는, CCD 이미저의 각 화소에 대응한 위치에 R, G, B에 대응한 3원색 필터가 배치되어 있다. 그리고, 이 컬러 촬상 장치에 있어서는, CCD에 입력하는 광에 기초하여 휘도 신호를 작성함과 동시에, 3원색 필터를 통하여 CCD에 입력하는 광에 따라서 색 신호를 작성하고 있다. 이때, 카메라 장치에 있어서는, 3원색 필터가 배치된 CCD의 각 화소마다 입력하는 광에 따라서 R, G, B에 대응한 색 신호를 작성하고 있다.

이러한 컬러 촬상 장치에 있어서의 CCD는 1개 화소마다 R, G, B를 갖는 색 필터가 배치되어 있으며, 예를 들면 수평 방향으로 R, G, R, G, ···라는 배열로 이루어져 있다. 그리고, 상기 카메라 장치에 있어서는, 각 화소에 대응하여 배치된 3원색 필터에 대응하여 색 신호를 작성하고 있다. 따라서, 이러한 CCD에 있어서는, R의 색 필터가 배치되어 있는 화소에 있어서는 G에 대응한 색 신호가 생성되지 않게 되어, G에 대응한 색 신호를 보간하여 생성할 필요가 있다.

즉, 각 화소에 있어서 수평 방향으로부터 보간하여 보간 화상을 얻을 때에는, 수평 방향에 있어서 인접하는 화소 데이터를 가산 처리하여 평균을 계산함으로써 보간을 행한다. 또한, 수직 방향으로부터 보간할 때에는, 수평 방향과 마찬가지로, 수직 방향에 있어서 인접하는 화소 데이터를 가산 처리하여 평균을 계산함으로써 보간을 행한다. 그리고, CCD의 화소 상에 예를 들면 R을 나타내는 색 필터가 배치되어 있을 경우, G를 나타내는 색 신호를 상술한 보간을 행함으로써 G를 나타내는 신호를 생성한다. 또한, 보간을 행하여 화소 데이터를 생성할 때에, 수직 방향 및 수평 방향에 있어서의 상관을 나타내는 상관치를 검출한다. 이 상관치를 검출할 때에는, 주위에 배치된 화소 신호를 필터를 사용하여 계산함으로써 수직 방향에 있어서의 상관치 및 수평 방향에 있어서의 상관치를 산출한다. 그리고, 이 컬러 촬상 장치에 있어서는, 상관치를 사용하여 보간하여 얻은 보간 화소 데이터에 가중을 행한다.

그런데, CCD 화소에 각 수광부에는 일반적으로 감도 차가 있기 때문에, R, G, R, G, ···의 색 필터 배열의 수평 라인의 G화소로부터 얻어지는 G신호와 G, B, G, B ···의 색 필터 배열의 색 배열의 수평 라인의 G화소로부터 얻어지는 G신호에는 각 수광부의 감도 차에 기인하는 진폭 차를 초래하기 때문에, 단판식 컬러 찰상 장치에 있어서는, 수평 라인마다 그 라인의 화소의 색 신호로부터 휘도 신호를 생성하면, 수평 라인 사이에서 휘도 신호에 진폭 차를 초래하여, 모니터링 화상이나 캡처 화상에 가로 줄무늬 형상의 노이즈가 되어 나타난다는 문제점이 있었다.

그래서, 본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래의 문제점에 비추어, CCD 각 수광부의 감도 차에 기인하여 수평 라인 사이에서 휘도 신호에 생기는 진폭 차를 없애, 모니터링 화상이나 캡쳐 화상에 나타나는 가로 줄무늬 형상의 노이즈를 경감할 수 있도록 한 단판식 고체 컬러 촬상 장치를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 고체 컬러 촬상 장치는 화소에 대응하여 매트릭스 형상으로 형성된 3원색 필터에 의해 색 코딩된 수광부를 갖는 고체 촬상 소자와, 상기 고체 촬상 소자로부터 촬상 신호로서 얻어지는 3원색 신호에 대해서, R, G, R, G, ···의 색 필터 배열의 수평 라인의 R화소로부터 얻어지는 R신호와 G화소로부터 얻어지는 Gr신호와, G, B, G, B ···의 색 필터 배열의 색 배열의 수평 라인의 G화소로부터 얻어지는 Gb신호와 B화소로부터 얻어지는 B신호를 동시 신호로 한 R신호, Gr신호, Gb신호, B신호를 검파하는 4채널 신호 검파 수단과, 상기 R신호, Gr신호, Gb신호, B신호를 증폭하는 각 채널 이득이 독립으로 제어 가능한 4채널의 가변 이득 증폭 수단과, 상기 신호 검파 수단의 검파 출력에 기초하여, 무채색 화상에 대해 상기 가변 이득 증폭 수단에 의해 증폭된 R신호, Gr신호, Gb신호, B신호의 각 신호 레벨이 서로 동등해지도록 상기 가변 이득 증폭 수단의 각 채널 이득을 제어하는 이득 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

(발명의 실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

본 발명은 예를 들면 도 1에 도시하는 바와 같은 구성의 고체 컬러 촬상 장치(10)에 적용된다.

상기 고체 컬러 촬상 장치(10)는 촬상 광학계(11)에 의해 피사체상이 촬상면에 결상되는 1장의 CCD(Charge Coupled Device) 이미저(이하 CCD라 한다)(12)를 구비하는 단판식 고체 컬러 촬상 장치로, CCD(12)로부터 S/H·AGC 회로(13)를 통하여 추출되는 촬상 신호가 공급되는 A/D 변환 회로(14)와, 이 A/D 변환 회로(14)로부터 디지탈화한 촬상 신호가 공급되는 화이트 밸런스 처리부(15)와, 이 화이트 밸런스 처리부(15)에 의해 화이트 밸런스 조정된 촬상 신호가 공급되는 촬상 신호 처리부(16), 촬상 신호 처리부(16)에 의해 생성되는 휘도 신호(Y) 및 색차 신호(Cr, Cb)가 공급되는 압축/변환 처리부(17) 등으로 이루어진다.

상기 CCD(12)는 그 구조를 도 2에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 매트릭스 형상으로 배치된 화소에 대응하는 다수의 수광부(S)와, 각 수광부(S)의 수평 방향의 한쪽을 따라 수직 라인마다 설치된 수직 전송 레지스터(VR)와, 각 수직 전송 레지스터(VR)의 종단 측에 설치된 수평 전송 레지스터(HR)를 구비하는 인터 라인 트랜스퍼형 CCD로, R(적색)광을 투과하는 영역과 G(녹색)광을 투과하는 영역과 B(청색)광을 투과하는 영역이 수광부(S) 즉 화소에 대응하여 매트릭스 형상으로 형성된 3원색 필터에 의해 색 코딩되어 있다. 상기 3원색 필터는 각 색광을 투과하는 영역이 수평 방향으로 R, G, R, G ··· 또는 G, B, G, B ···에 배치되며, R, G, R, G ···의 색 필터 배열의 수평 라인(RG라인이라 한다)과 G, B, G, B ···의 색 필터 배열의 수평 라인(GB라인이라 한다)이 교대로 설치되어 있다. 이하, 상기 3원색 필터에 의해 색 코딩된 각 수광부(S)에 대응하는 각 화소를 그 색 코딩에 대응하여 R화소, G화소 및 B화소라 하며, RG라인의 G화소와 GB라인의 G화소를 구별하기 위해 RG라인의 G화소를 Gr화소라 부르고, GB라인의 G화소를 Gb화소라 부르는 것으로 한다.

상기 CCD(12)는 상기 촬상 광학계(11)를 통하여 입사되는 촬상 광의 광량에 따라서 각 수광부(S)에 의해 얻어지는 촬상 전하가 수직 라인마다 수직 전송 레지스터(VR)에 전송되어, 각 수직 전송 레지스터(VR)로부터 수평 전송 레지스터(HR)를 통하여 1수평 라인분씩 판독된다.

상기 S/H·AGC 회로(13)는 상기 CCD(12)로부터 선 순차로 판독되는 촬상 전하를 1화소마다 샘플/홀드함과 동시에 게인 조정하여, 도 3에 도시하는 바와 같이 선 순차 촬상 신호로서 A/D 변환 회로(14)에 공급한다.

상기 A/D 변환 회로(14)는 상기 선 순차 촬상 신호를 화소 단위 즉 점 순차로 디지탈화하여 화이트 밸런스 처리부(15)에 공급한다.

상기 화이트 밸런스 처리부(15)는 그 구성을 도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 A/D 변환 회로(14)에 의해 디지탈화된 점 순차 촬상 신호를 R신호, B신호, Gr신호, Gb신호의 동시 신호로서 추출하는 신호 셀렉터(151)와, 상기 신호 셀렉터(151)에 의해 추출된 R신호, B신호, Gr신호, Gb신호의 동시 신호가 공급되는 WB 증폭 회로(152) 및 WB 검파 회로(153)와, 상기 WB 검파 회로(153)에 의한 검파 출력이 공급되는 연산 처리 회로(154)로 이루어진다.

상기 WB 증폭 회로(152)는 R신호용 가변 이득 증폭기(152r), B신호용 가변 이득 증폭기(152b), Gr신호용 가변 이득 증폭기(152gr) 및 Gb신호용 가변 이득 증폭기(152gb)를 구비하는 4채널 증폭 회로로, 각 가변 이득 증폭기(152r, 152b, 152gr, 152gb)의 이득(Rgain, Bgain, Grgain, Gbgain)이 상기 연산 처리 회로(154)에 의해 독립으로 제어되도록 되어 있다.

또한, 상기 WB 검파회로(153)는 R신호용 검파기(153r), B신호용 검파기(153b), Gr신호용 검파기(153gr) 및 Gb신호용 검파기(153gb)를 구비하는 4채 널 검파 회로로, 각 검파기(153r, 153b, 153gr, 153gb)의 검파 출력을 상기 연산 처리 회로(154)에 공급하도록 되어 있다.

상기 연산 처리 회로(154)는 상기 WB 검파 회로(153)의 각 검파기(153gr, 153gb)의 검파 출력이 공급되는 평균치 연산부(154A)와, 상기 WB 검파 회로(153)의 각 검파기(153r, 153b)의 검파 출력이 공급됨과 동시에 상기 평균치 연산부(154A)에 의한 연산 결과가 공급되는 WB 연산부(154B)를 구비한다. 상기 연산 처리 회로(154)는 CPU에 의해 구성되어 있다.

상기 연산 처리 회로(154)는 상기 신호 셀렉터(151)에 의해 추출된 R신호, B신호, Gr신호, Gb신호의 동시 신호에 대해서, 무채색 화상에 대해 각 신호 레벨이 서로 동등해지도록 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152r, 152b, 152gr, 152gb)의 이득(Rgain, Bgain, Grgain, Gbgain)을 결정한다. 즉, 각 가변 이득 증폭기(152r, 152b, 152gr, 152gb)에 입력되는 R신호, B신호, Gr신호, Gb신호의 각 신호 레벨(R, B, Gr, Gb)에 대해서, 예를 들면 평균치 연산부(154A)에 의해 Gr신호, Gb신호의 신호 레벨의 평균치를 구해 두고, 각 가변 이득 증폭기(152r, 152b, 152gr, 152gb)로부터 출력되는 R신호, B신호, Gr신호, Gb신호의 각 신호 레벨(R', B', Gr', Gb')로 하면,

R'=R×R_amp

B'=B×B_amp

Gr'=Gr×Gr_amp=Gr×1×Gr comp

Gb'=Gb×Gb_amp=Gb×1×Gb comp

(단, Gr comp 및 Gb comp는 Gr comp+Gb comp=2가 되는 값으로 설정한다.)

가 되도록 WB 연산부(154B)에 의해 각 가변 이득 증폭기(152r, 152b, 152gr, 152gb)의 이득(Rgain, Bgain, Grgain, Gbgain)의 값(R_amp, B_amp, Gr_amp, Gb_amp)을 제어함으로써, 화이트 밸런스를 얻는다.

더욱이, 상기 촬상 신호 처리부(16)는 그 구성을 도 5에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 화이트 밸런스 처리부(15)에 의해 화이트 밸런스 조정된 R신호, B신호, Gr신호, Gb신호의 동시 신호가 공급되는 γ보정 회로(16A)와, 이 γ보정 회로(16A)에 의해 γ보정된 R신호, B신호, Gr신호, Gb신호의 동시 신호가 공급되는 휘도 신호 생성 회로(16B) 및 색차 매트릭스 회로(16C)를 구비한다.

상기 촬상 신호 처리부(16)에서는, 상기 화이트 밸런스 처리부(15)에 의해 화이트 밸런스 조정된 R신호, B신호, Gr신호, Gb신호의 동시 신호에 대해 γ보정 회로(16A)에 의해 γ보정을 행하고, γ보정 회로(16A)에 의해 γ보정된 R신호, B신호, Gr신호, Gb신호의 동시 신호로부터 휘도 신호 생성 회로(16B)에 의해 휘도 신호(Y)를 생성함과 동시에 색차 매트릭스 회로(16C)에 의해 색차 신호(Cr, Cb)를 생성한다.

그리고, 압축/변환 처리부(17)는 상기 촬상 신호 처리부(16)로부터 공급되는 휘도 신호(Y) 및 색차 신호(Cr, Cb)에 대해, 메모리에 기록하기 위한 압축 처리나 영상 신호로서 출력하기 위한 변환 처리를 실시한다.

상기 고체 컬러 촬상 장치(10)에서는 촬상중인 화상을 모니터하기 위한 모니터링 화상(스루화)이나 캡처 시의 정지 화상은 상기 촬상 신호 처리부(16)의 휘도 신호 생성 회로(16B)에 의해, RG라인의 휘도 신호(Y)가 R신호와 Gr신호로 생성되고, GB라인의 휘도 신호(Y)가 B신호와 Gr신호로 생성되며, 상기 압축/변환 처리부(17)로부터 예를 들면, NTSC신호로서 모니터용 화상 신호가 출력된다.

여기서, 상기 CCD(12)의 각 수광부(S)에는 일반적으로 감도 차가 있기 때문에, RG라인의 Gr화소로부터 얻어지는 Gr신호와 GB라인의 Gb화소로부터 얻어지는 Gb신호에는 각 수광부(S)의 감도 차에 기인하는 진폭 차를 초래한다. 따라서, R신호와 Gr신호로부터 생성된 RG라인의 휘도 신호(Y)와 B신호와 Gr신호로 생성된 GB라인의 휘도 신호(Y)는 상기 CCD(12)의 각 수광부(S)의 감도 차에 기인하는 진폭 차를 동반하기 때문에, 모니터링 화상이나 캡처 화상에 가로 줄무늬 형상의 노이즈가 되어 나타날 우려가 있지만, 이 고체 컬러 촬상 장치(10)에서는, 상기 화이트 밸런스 처리부(15)에 있어서, 상술한 바와 같이 4채널의 가변 이득 증폭기(152r, 152b, 152gr, 152gb)의 이득(R gain, B gain, Gr gain, Gb gain)의 값(R_amp, B_amp, Gr_amp, Gb_amp)을 제어함으로써, Gr'신호와 Gb'신호의 신호 레벨을 일치시킬 수 있어, 모니터링 화상이나 캡처 화상에 가로 줄무늬 형상의 노이즈를 경감할 수 있다.

상기 고체 컬러 촬상 장치(10)에서는 상기 R신호와 Gr신호로 생성된 RG라인의 휘도 신호(Y)와 B신호와 Gr신호로 생성된 GB라인의 휘도 신호(Y)의 진폭 차를 해소하기 위해, 상기 화이트 밸런스 처리부(15)에 있어서의 Gr신호용 가변 이득 증폭기(152gr) 및 Gb신호용 가변 이득 증폭기(152gb)의 각 이득(Grgain, Gbgain)의 값(Gr_amp, Gb_amp)을 상기 연산 처리 회로(154)에 의해 예를 들면 도 6의 플로우 챠트에 도시하는 순서에 따라서 설정한다.

도 6의 플로우 챠트에 도시하는 이득 설정의 처리 순서는 Gr신호와 Gb신호의 진폭 차를 해소하기 위해, 각 이득(Grgain, Gbgain)의 보정 비율을 각각 고정치로 설정하도록 한 것이다. 상기 이득 설정 처리에서는, 미리 Gr신호와 Gb신호의 진폭 차를 계산해 두고, 화이트 밸런스 처리 후의 Gr신호와 Gb신호에 진폭 차가 생기지 않는 각 이득(Grgain, Gbgain)의 보정 비율을 고정치로서 설정하여, 보정을 행한다.

즉, 상기 화이트 밸런스 처리부(15)의 연산 처리 회로(154)는 우선 WB 검파 회로(153)의 검파 출력을 설치(단계(S1)), 다음에 모드 판단이나 입사광 판단 등을 행한다(단계(S2)).

그리고, 상기 연산 처리 회로(154)는 상기 단계(S2)에서 행한 모드 및 입사광 판단 등의 결과에 따라서, 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152r, 152b)의 이득(Rgain, Bgain)의 값(R_amp, B_amp)을 결정한다(단계(S3)).

더욱이, 상기 연산 처리 회로(154)는 미리 Gr신호와 Gb신호의 진폭 차를 계산하여, 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152gr, 152gb)로부터 출력되는 화이트 밸런스 처리 후의 Gr신호, Gb신호의 각 신호 레벨(Gr', Gb') 즉 진폭이 동등해지도록 설정해 둔 고정치(c_Gr, c_Gb)를 그대로 보정 비율(Gr comp, Gb comp)로 한다(단계(S4)).

그리고, 상기 연산 처리 회로(154)는 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152gr, 152gb)의 이득(Grgain, Gbgain)의 값(Gr_amp Gb_amp)으로서 통상 사용되는 값(예로서 ×1)에 보정 비율(Gr comp, Gb comp)을 곱한 것을 각각 Gr_amp, Gb_amp로 한다(단계(S5)).

상기 도 6에 도시한 플로우 챠트 순서에 따른 이득 설정 처리는 통상의 화이트 밸런스 제어를 행하는 이득 설정 처리로부터의 변경분도 대단히 적어, 대단히 간단하게 변경을 행할 수 있다. 그러나, 상기 이득 설정 처리에서는, 진폭 차를 미리 계산하여 보정 비율을 산출할 필요가 있고, 또한, CCD의 격차가 커, 미리 상정한 진폭 차와 다른 것이 있는 경우에, 화이트 밸런스 처리 후의 Gr신호와 Gb신호의 진폭 차를 보정할 수 없다. 또한, 피사체의 상황에 의해, Gr신호와 Gb신호 차의 변동이 클 경우에도, 보정할 수 없게 될 가능성이 있다. 그러나, CCD의 격차가 적은 것을 알고 있을 때나, 피사체의 상황에 의해 Gr신호와 Gb신호 차가 적을 경우에는, 통상의 화이트 밸런스 제어를 행하는 이득 설정 처리로부터의 변경이 용이하기 때문에 유효한 방법이다.

또한, 상기 고체 컬러 촬상 장치(10)에서는, 상기 R신호와 Gr신호로 생성된 RG라인의 휘도 신호(Y)와 B신호와 Gr신호로 생성된 GB라인의 휘도 신호(Y)의 진폭 차를 해소하기 위해, 상기 화이트 밸런스 처리부(15)에 있어서의 Gr신호용 가변 이득 증폭기(152gr) 및 Gb신호용 가변 이득 증폭기(152gb)의 각 이득(Grgain, Gbgain)의 값(Gr_amp, Gb_amp)을 상기 연산 처리 회로(154)에 의해 예를 들면 도 7의 플로우 챠트에 도시하는 순서에 따라서 개정하도록 해도 된다.

상기 도 7의 플로우 챠트에 도시하는 이득 설정의 처리 순서는 Gr신호와 Gb 신호와의 진폭 차를 해소하기 위해, Grgain 및 Gbgain의 보정 비율을 1대 1대 계산해 둠으로써 결정하여, CCD의 격차가 큰 경우에도 대응할 수 있도록 한 것이다. 이 이득 설정 처리에서는, 미리 Gr신호와 Gb신호의 진폭 차가 생기지 않는 Grgain, Gbgain의 보정 비율을 제조 시에 1대 1대 계산시켜, EEPROM 등의 메모리에 입력해 둠으로써, 화이트 밸런스 처리 후의 Gr신호와 Gb신호가 동등해지는 Grgain, Gbgain 보정 비율을 메모리로부터 판독 설정하여, 보정을 행한다.

즉, 상기 화이트 밸런스 처리부(15)의 연산 처리 회로(154)는 우선 WB 검파 회로(153)의 검파 출력을 설치(단계(S11)), 다음에 모드 판단이나 입사광 판단 등을 행한다(단계(S12)).

그리고, 상기 연산 처리 회로(154)는 상기 단계(S12)에서 행한 모드 판단 및 입사광 판단 등의 결과에 따라서, 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152r, 152b)의 이득(Rgain, Bgain)의 값(R_amp, B_amp)을 결정한다(단계(S13)).

더욱이, 상기 연산 처리 회로(154)는 이 고체 컬러 촬상 장치(10)(디지털 카메라) 제조 시에, 미리 Gr신호와 Gb신호의 진폭 차를 계산하여, 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152gr, 152gb)로부터 출력되는 화이트 밸런스 처리 후의 Gr신호, Gb신호의 각 신호 레벨(Gr', Gb') 즉 진폭이 동등해지도록 계산하여 메모리에 설치해둔 값(m_Gr, m_Gb)을 보정 비율(Gr comp, Gb comp)로 한다(단계(S14)).

그리고, 상기 연산 처리 회로(154)는 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152gr, 152gb)의 이득(Ggain, Gbgain)의 값(Gr_amp, Gb_amp)으로서 통상 사용되는 값(예로서 ×1)에 보정 비율(Gr comp, Gb comp)을 곱한 것을 각각 Gr_amp, Gb_amp로 한다(단계(S15)).

여기서, 디지털 카메라 제조 시에 1대 1대 행하는 Grgain/Gbgain의 보정 비율 계산 루틴을 도 8에 도시한다.

즉, 도 8에 도시하는 보정 비율 계산 루틴에서는 상기 연산 처리 회로(154)는 어느 동일 피사체를 촬상했을 때의 WB 검파 회로(153)로부터의 검파 결과를 설치(단계(S21)), 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152gr, 152gb)로부터 출력되는 화이트 밸런스 처리 후의 Gr신호, Gb신호의 각 신호 레벨(Gr', Gb') 즉 진폭이 G(화이트 밸런스 처리 전의 Gr신호, Gb신호의 각 신호 레벨(Gr, Gb)의 평균치)가 되도록, 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152gr, 152gb)의 이득(Grgain, Gbgain)의 보정 비율(Gr comp, Gb comp)의 값(m_Gr, m_Gb)을 결정한다(단계(S22)).

그리고, 상기 연산 처리 회로(154)는 상기 단계(S22)에서 결정한 보정 비율(Gr comp, Gb comp)의 값(m_Gr, m_Gb)을 메모리에 기록(단계(S23)), 도 7에 도시하는 통상 루틴에서 언제나 사용할 수 있도록 한다.

상기 도 7에 도시한 플로우 챠트 순서에 따른 이득 설정 처리는 CCD의 격차가 커, 보정량을 고정치로는 할 수 없는 경우에, 디지털 스틸 카메라 제조 시에 1대 1대 데이터를 설치, 보정 비율(Gr comp, Gb comp)의 값(m_Gr, m_Gb)을 메모리에 기록함으로써, CCD의 격차를 흡수할 수 있다. 단, 피사체의 상황에 의해, Gr신호와 Gb신호 차의 변동이 클 경우에는, 보정할 수 없게 될 가능성이 있다. 그러나, CCD의 격차는 크지만, 피사체의 상황에 의해 Gr신호와 Gb신호 차가 적을 경우에는, 통상 루틴을 바꾸지 않고, 제조 시에 1회만 보정 비율 계산을 시키는 것 만으로 되며, 변경이 용이하기 때문에 유효한 방법이다.

더욱이, 상기 고체 컬러 촬상 장치(10)에서는 상기 R신호와 Gr신호로 생성된 RG라인의 휘도 신호(Y)와 B신호와 Gr신호로 생성된 GB라인의 휘도 신호(Y)의 진폭 차를 해소하기 위해, 상기 화이트 밸런스 처리부(15)에 있어서의 Gr신호용 가변 이득 증폭기(152gr) 및 Gb신호용 가변 이득 증폭기(152gb)의 각 이득(Grgain, Gbgain)의 값(Gr_amp, Gb_amp)을 상기 연산 처리 회로(154)에 의해 예를 들면 도 9의 플로우 챠트에 도시하는 순서에 따라 설정하도록 해도 된다.

도 9의 플로우 챠트에 도시하는 이득 설정 처리에서는, Gr신호와 Gb신호와의 진폭 차를 해소하기 위해, 연산 처리 회로(154)에 있어서, WB 검파 회로(153)로부터의 검파 출력으로부터 Gr신호와 Gb신호의 진폭 차를 계산하여, 각 이득(Grgain, Gbgain)의 보정 비율을 결정함으로써, 어느 진폭 차가 되어도 확실하게 보정을 행한다.

즉, 상기 화이트 밸런스 처리부(15)의 연산 처리 회로(154)는 우선 WB 검파 회로(153)의 검파 출력을 설치(단계(S31)), 다음에 모드 판단이나 입사광 판단 등을 행한다(단계(S32)).

그리고, 상기 적산 처리 회로(154)는 상기 단계(S32)에서 행한 모드 판단 및 입사광 판단 등의 결과에 따라서, 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152r,152b)의 이득(Rgain, Bgain)의 값(R_amp, B_amp)을 결정한다(단계(S33)).

다음으로, 상기 연산 처리 회로(154)는 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152gr, 152gb)로부터 출력되는 화이트 밸런스 처리 후의 Gr신호, Gb신호의 각 신호 레벨(Gr', Gb') 즉 진폭이 G(화이트 밸런스 처리 전의 Gr신호, Gb신호의 각 신호 레벨(Gr, Gb)의 평균치)가 되도록 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152gr, 152gb)의 이득(Grgain, Gbgain)의 보정 비율(Gr comp, Gb comp)을 결정한다(단계(S34)).

또한, 상기 연산 처리 회로(154)는 상기 단계(S34)에서 산출한 보정 비율(Gr comp, Gb comp)에 LPF를 곱한다(단계(S35)). 이로써, 상기 WB 검파 회로(153)에 의한 Gr신호와 Gb신호의 검파 결과의 변동에 의한 보정 비율(Gr comp, Gb comp)로의 영향을 적게 한다.

더욱이, 상기 연산 처리 회로(154)는 상기 단계(S35)에서 LFP를 곱한 보정 비율(Gr comp, Gb comp)에 리미터를 곱해(단계(S36)), 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152r, 152b)의 이득(Gr gain, Gb gain)이 예상 범위 외의 값(Gr_amp, Gb_amp)이 되지 않도록 한다.

그리고, 상기 연산 처리 회로(154)는 상기 WB 증폭 회로(152)의 각 가변 이득 증폭기(152gr, 152gb)의 이득(Grgain, Gbgain)의 값(Gr_amp, Gb_amp)으로서 통상 사용되는 값(예로서 ×1)에 보정 비율(Gr comp, Gb comp)을 곱한 것을 각각 Gr_amp, Gb_amp로 한다(단계(S37)).

상기 도 9에 도시한 플로우 챠트 순서에 따른 이득 설정 처리에서는, 통상 화이트 밸런스 제어를 행하는 이득 설정 처리로부터의 변경분도 그 정도 없는 가운데, CCD의 격차가 큰 경우나, 피사체의 상황에 의해 Gr신호와 Gb신호와의 진폭 차가 변동한 경우에도 문제없이 추종할 수 있어 유효한 방법이다.

이상, 상기 R신호와 Gr신호로 생성된 RG라인의 휘도 신호(Y)와 B신호와 Gr신호로 생성된 GB라인의 휘도 신호(Y)의 진폭 차를 해소하기 위해, 상기 화이트 밸런스 처리부(15)에 있어서의 Gr신호용 가변 이득 증폭기(152gr) 및 Gb신호용 가변 이득 증폭기(152gb)의 각 이득(Grgain, Gbgain)의 값(Gr_amp, Gb_amp)을 상기 연산 처리 회로(154)에 의해 설정하는 3종류의 수법을 들어 서술했지만, 어느 수법도 상기 연산 처리 회로(154)를 구성하는 CPU 내의 프로그램을 다소 변경/추가하는 것 만으로, 모니터링 시의 가로 줄무늬나 캡처 시의 정지화 노이즈를 경감할 수 있다. 종래의 시스템 변경을 할 필요도 없고, 코스트가 들지 않기 때문에, 어느 것도 유효한 수법이다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 통상 사용하고 있는 검파 수단의 검파 출력을 사용하여, Gr신호와 Gb신호와의 진폭 차를 계산하여 구하고, 화이트 밸런스 처리 후의 Gr신호와 Gb신호의 각 진폭이 동등해지는 보정 비율을 곱한 이득을 설정함으로써, 모니터링 시의 가로 줄무늬가 없어져, 캡처 시의 정지 화상의 압축 노이즈를 경감할 수 있다. CPU 내의 조금 변경을 하는 것 만으로 되기 때문에, 수고도 그 다지 들지 않는다. 또한, 종래의 시스템을 바꾸지 않고, 코스트도 들지 않는다.

즉, 본 발명에 따른 고체 컬러 촬상 장치에서는 화소에 대응하여 매트릭스 형상으로 형성된 3원색 필터에 의해 색 코딩된 수광부를 갖는 고체 촬상 소자로부터 촬상 신호로서 얻어지는 3원색 신호에 대해서, R, G, R, G, ···의 색 필터 배열의 수평 라인의 R화소로부터 얻어지는 R신호와 G화소로부터 얻어지는 Gr신호와, G, B, G, B ···의 색 필터 배열의 색 배열의 수평 라인의 G화소로부터 얻어지는 Gb신호와 B화소로부터 얻어지는 B신호를 동시 신호로 한 R신호, Gr신호, Gb신호, B신호를 증폭하는 4채널의 가변 이득 증폭 수단의 각 채널의 이득을 상기 R신호, Gr신호, Gb신호, B신호를 검파하는 4채널의 신호 검파 수단의 검파 출력에 기초하여, 이득 제어 수단에 의해, 무채색 화상에 대해 상기 가변 이득 증폭 수단에 의해 증폭된 R신호, Gr신호, Gb신호, B신호의 각 신호 레벨이 서로 동등해지도록 제어하기 때문에, 고체 촬상 소자의 각 수광부의 감도 차에 기인하여 수평 라인 사이에서 휘도 신호에 생기는 진폭 차를 없앨 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, CCD의 각 수광부의 감도 차에 기인하여 수평 라인 사이에서 휘도 신호에 생기는 진폭 차를 없애, 모니터링 화상이나 캡처 화상에 나타나는 가로 줄무늬 형상의 노이즈를 경감할 수 있도록 한 단판식 고체 컬러 촬상 장치를 제공할 수 있다.

Claims

화소에 대응하여 매트릭스 형상으로 형성된 3원색 필터에 의해 색 코딩된 수광부를 갖는 고체 촬상 소자;

상기 고체 촬상 소자로부터 촬상 신호로서 얻어지는 3원색 신호에 대해서, R, G, R, G, ···의 색 필터 배열의 수평 라인의 R화소로부터 얻어지는 R신호와 G화소로부터 얻어지는 Gr신호와, G, B, G, B ···의 색 필터 배열의 수평 라인의 G화소로부터 얻어지는 Gb신호와 B화소로부터 얻어지는 B신호를 동시 신호로 한 R신호, Gr신호, Gb신호, B신호를 검파하는 4채널의 신호 검파 수단;

상기 R신호, Gr신호, Gb신호, B신호를 증폭하는 각 채널의 이득이 독립적으로 제어 가능한 4채널의 가변 이득 증폭 수단; 및

상기 신호 검파 수단의 검파 출력에 기초하여, 무채색 화상에 대해 상기 가변 이득 증폭 수단에 의해 증폭된 R신호, Gr신호, Gb신호, B신호의 각 신호 레벨이 서로 동등해지도록 상기 가변 이득 증폭 수단의 각 채널의 이득을 제어하는 이득 제어 수단을 구비하고,

상기 이득 제어 수단은 상기 신호 검파 수단의 검파 출력에 기초하여, 미리 산출한 고정의 보정 비율을 사용하여 Gr신호 및 Gb신호의 채널 이득을 보정하는 것을 특징으로 하는, 컬러 촬상 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 이득 제어 수단은 상기 신호 검파 수단의 검파 출력에 기초하여, Gr신호와 Gb신호의 진폭 차를 검출하고, 그 진폭 차로부터 보정 비율을 산출하여, Gr신호 및 Gb신호의 채널 이득을 상기 보정 비율로 보정하는 것을 특징으로 하는, 컬러 촬상 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 고체 촬상 소자는 CCD인 것을 특징으로 하는, 컬러 촬상 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 고체 촬상 소자로부터의 촬상 신호는 샘플 홀드 및 AGC 회로를 통하여 추출된 후, A/D 변환되는 것을 특징으로 하는, 컬러 촬상 장치.
화소에 대응하여 매트릭스 형상으로 형성된 3원색 필터에 의해 색 코딩된 수광부를 갖는 고체 촬상 소자로부터 촬상 신호로서 얻어지는 3원색 신호에 대해서 R, G, R, B, …의 색 필터 배열의 수평 라인의 R화소로부터 얻어지는 R신호와 G화소로부터 얻어지는 Gr신호와, G, B, G, B …의 색 필터 배열의 수평 라인의 G화소로부터 얻어지는 Gb신호와 B화소로부터 얻어지는 B신호를 동시 신호로 한 R신호, Gr신호, Gb신호, B신호의 4채널 신호를 신호 검파 수단에 의해 검파하는 단계;

상기 R신호, Gr신호, Gb신호, B신호를 각 채널 이득이 독립으로 제어 가능한 4채널의 가변 이득 증폭 수단에 의해 증폭하는 단계; 및

상기 신호 검파 수단의 검파 출력에 기초하여, 무채색 화상에 대해 상기 가변 이득 증폭 수단에 의해 증폭된 R신호, Gr신호, Gb신호, B신호의 각 신호 레벨이 서로 동등해지도록 상기 가변 이득 증폭 수단의 각 채널 이득을 이득 제어 수단에 의해 제어하는 단계를 포함하고,

상기 이득 제어 수단은 상기 신호 검파 수단의 검파 출력에 기초하여, 미리 산출한 고정 보정 비율을 사용하여 Gr신호 및 Gb신호의 채널 이득을 보정하는 것을 특징으로 하는, 컬러 촬상 방법.
삭제
제 6 항에 있어서,

상기 이득 제어 수단은 상기 신호 검파 수단의 검파 출력에 기초하여, Gr신호와 Gb신호의 진폭 차를 검출하여, 그 진폭 차로부터 보정 비율을 산출하여 Gr신호 및 Gb신호의 채널 이득을 상기 보정 비율로 보정하는 것을 특징으로 하는, 컬러 촬상 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 고체 촬상 소자는 CCD인 것을 특징으로 하는, 컬러 촬상 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 고체 촬상 소자로부터의 촬상 신호를 샘플 홀드 및 AGC 회로를 통하여 추출한 후, A/D 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 컬러 촬상 방법.