JP2004320269A - 固体電子撮像素子のシェーディング補正装置および方法 - Google Patents

Abstract

【目的】比較的簡単にシェーディング補正を行う。
【構成】赤色，緑色および青色の画像データＲ０，Ｇ０およびＢ０のうち，赤色の画像データＲ０について，補正後の赤色の画像データＲ１が，青色の画像データＢ０のレベルと緑色の画像データＧ０のレベルとの間のレベルとなるようにシェーディング補正を行う。すべての画像データについてシェーディング補正する場合に比べ簡単に補正できる。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【技術分野】
この発明は，固体電子撮像素子のシェーディング補正装置および方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
カラー撮像が可能なＣＣＤなどの固体電子撮像素子においては多数の光電変換素子のそれぞれの上にレンズおよび三原色のいずれかの色の光成分を透過する特性をもつ色フィルタが設けられている。色によってレンズの屈折率が異なることから，光電変換素子に入射する光の割合が色によって異なることがある。このために，固体電子撮像素子から出力される三原色を表す３種類のカラー映像信号のレベルが色ごとに異なることがある（シェーディング）。
【０００３】
シェーディングの影響を除去するためにシェーディング補正するものがある（例えば，特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−７９７７３号公報
【０００５】
しかしながら，シェーディング補正に要する時間がかかり，かつシェーディング補正回路の規模も大きくなってしまうことがある。
【０００６】
【発明の開示】
この発明は，回路構成が簡易で，かつ処理時間が短いシェーディング補正を行うことを目的とする。
【０００７】
この発明による固体電子撮像素子のシェーディング補正装置は，多数の光電変換素子のそれぞれの上にレンズおよび三原色のいずれかの色の光成分を透過する特性をもつ色フィルタが設けられており，被写体を撮像することによって，カラーの被写体像を表すものであって，三原色を表すカラー映像信号を出力する固体電子撮像素子，ならびに上記固体電子撮像素子から出力された三原色カラー映像信号のうち１色のカラー映像信号をシェーディング補正するシェーディング補正手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この発明は，上記固体電子撮像素子のシェーディング補正装置に適した方法も提供している。すなわち，この方法は，多数の光電変換素子のそれぞれの上にレンズおよび三原色のいずれかの色の光成分を透過する特性をもつ色フィルタが設けられており，被写体を撮像することによって，カラーの被写体像を表すものであって，三原色を表すカラー映像信号を出力する固体電子撮像素子において，上記固体電子撮像素子から出力された三原色カラー映像信号のうち１色のカラー映像信号をシェーディング補正するものである。
【０００９】
この発明によると，上記固体電子撮像素子からは，三原色カラー映像信号が出力される。これらの三原色カラー映像信号のうち，１色のカラー映像信号がシェーディング補正される。三原色カラー映像信号のすべてではなく，１色のカラー映像信号をシェーディング補正しているので，比較的処理時間が短縮される。また，シェーディング補正回路の規模も小さくなる。
【００１０】
上記シェーディング補正手段は，たとえば，上記三原色カラー映像信号のうち，屈折率の大きい色の光に対応する１色の映像信号をシェーディング補正するものである。
【００１１】
上記シェーディング補正手段は，上記三原色カラー映像信号のうち，もっとも屈折率の大きい色の映像信号のレベルが，残りの２色の映像信号のレベルの間のレベルとなるようにシェーディング補正するものでもよい。
【００１２】
シェーディング補正される対象の１色の映像信号のレベルは残りの２色の映像信号のレベルのいずれとも近くなる。三原色の映像信号のレベルは互いに近くなるので，比較的違和感のないカラー画像が得られる。
【００１３】
上記固体電子撮像素子は，たとえば，赤，青および緑の三原色のカラー映像信号を出力するものである。この場合，上記シェーディング補正手段が，赤色のカラー映像信号をシェーディング補正するものとなろう。
【００１４】
赤色の光成分が青色の光成分および緑色の光成分よりも屈折し，光電変換素子に入射する光量が一般的には少ないからである。
【００１５】
この場合，上記シェーディング補正手段は，青色のカラー映像信号のレベルと緑色のカラー映像信号のレベルとの間のレベルとなるように赤色のカラー映像信号をシェーディング補正するものとなろう。
【００１６】
【実施例の説明】
図１は，この発明の実施例を示すもので，ディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一部を示している。図２（Ａ）から（Ｄ）は，ディジタル・スチル・カメラを構成する各回路に流れるデータ等を示すタイム・チャートである。
【００１７】
ディジタル・スチル・カメラの全体の動作は，制御回路８によって統括される。
【００１８】
ＣＣＤ１の受光面上には多数のフォトダイオード（図示略：光電変換素子）が形成されている。多数のフォトダイオードのそれぞれの上には赤色の光成分を透過する特性を有する色フィルタ，緑色の光成分を透過する特性を有する色フィルタまたは青色の光成分を透過する特性を有する色フィルタが設けられている。また，フォトダイオードと色フィルタの間には，入射する光を集光するためのオン・チップ・レンズ（図示略）が設けられている。
【００１９】
オン・チップ・レンズに対する屈折率は，赤色の光成分がもっとも大きく，次に緑色の光成分が大きい。赤色の光成分，緑色の光成分および青色の光成分のうち，青色の光成分の屈折率がもっとも小さい。また，ＣＣＤ１の受光面上においては周辺部となるほどフォトダイオードには光が斜めに入射する。ＣＣＤ１においては受光面の周辺部となるほどフォトダイオードに入射する光の量が光の色成分によって異なることとなる（シェーディング）。すなわち，赤色成分ほどフォトダイオードに入射する光成分の量が少なくなり，緑色の光成分が次に多く，青色の光成分が最も多い。
【００２０】
この実施例によるディジタル・スチル・カメラは，シェーディングを補正できるものである。
【００２１】
被写体を撮像することによって，ＣＣＤ１から被写体像を表すＲ（赤），Ｇ（緑）およびＢ（青）の三原色アナログ映像信号がシリアルに出力される。三原色アナログ映像信号は，ＣＤＳ（相関二重サンプリング）／ＧＣＡ（ゲイン・コントロールド・アンプリファイア）回路２において，相関二重サンプリング処理および映像信号のレベル調整処理が行われる。
【００２２】
ＣＤＳ／ＧＣＡ回路２から出力された三原色アナログ映像信号は，アナログ／ディジタル変換回路３に入力する。アナログ／ディジタル変換回路３には，制御回路８からクロック・パルス（図２（Ｂ）参照）が与えられている。クロック・パルスにもとづいて，アナログ／ディジタル変換回路３に入力する三原色アナログ映像信号がシリアル三原色ディジタル画像データＲ０，Ｇ０およびＢ０（図２（Ａ）参照）に変換される。
【００２３】
図３は，三原色ディジタル画像データＲ０，Ｇ０およびＢ０のＣＣＤ１上の水平方向位置とレベルとの関係を示している。
【００２４】
上述したように，ＣＣＤ１の受光面上においては周辺部となるほどフォトダイオードへの入射効率は赤色ほど悪く，青色ほど良く，緑色は赤色と青色との中間である。このために，三原色画像データＲ０，Ｇ０およびＢ０のうち，周辺部分を示す赤色の画像データＲ０ほどレベルが低下する。青色の画像データＢ０ほどレベル低下が少なく，緑色の画像データＧ０は，赤色の画像データＲ０のレベル低下と青色の画像データＢ０のレベル低下との間のレベル低下である。この実施例においては，詳しくは後述するように，青色の画像データＢ０のレベルと緑色の画像データＧ０のレベルとの間のレベルとなるように，赤色の画像データＲ０のレベルが調整される（シェーディング補正）。青色の画像データおよび緑色の画像データは，レベル調整されないので，後述する補正メモリ７のメモリ容量が少ないもので済み，調整処理も比較的簡単となる。
【００２５】
図１に戻って，アナログ／ディジタル変換回路３から出力されたシリアルの三原色画像データＲ０Ｇ０およびＢ０は，オフセット補正回路４において，黒レベルが０レベルとなるようにオフセット補正が行われる。オフセット補正された三原色画像データは，ホワイト・バランス調整回路５においてホワイトバランス調整が行われる。ホワイト・バランス調整回路５から出力されたシリアルの三原色画像データＲ０，Ｇ０およびＢ０がシェーディング補正回路６に入力する。
【００２６】
ディジタル・スチル・カメラには，上述したように補正メモリ７が含まれている。この補正メモリ７には，赤色の画像データＲ０のレベルが青色の画像データＢ０のレベルと緑色の画像データＧ０のレベルとの間のレベルとなるような赤色の画像データについての補正係数データが格納されている。補正係数データは，基準となる被写体をあらかじめ撮影し，得られた画像データにもとづいて算出しておくことができよう。
【００２７】
制御回路８から補正メモリ７に，補正クロック・パルス（図２（Ｃ）参照）が与えられる。この補正クロック・パルスは，シェーディング補正回路９に赤色の画像データＲ０が入力するタイミングで補正メモリ７から補正係数データが出力されるタイミング（ｔ１１，ｔ１２など）でＨレベルとなるものである。赤色の画像データＲ０，青色の画像データＢ０および緑色の画像データＧ０のうち，赤色の画像データＲ０が，青色の画像データＢ０のレベルと緑色の画像データＧ０のレベルとの間となるように，シェーディング補正回路６においてシェーディング補正されるようになる（補正後の赤色の画像データを画像データＲ１とする。図２（Ｄ）参照）。
【００２８】
図４は，補正済み画像データのＣＣＤ１の受光面上における水平方向の位置とレベルとの関係を示している。
【００２９】
青色の画像データＢ０および緑色の画像データＧ０についてはシェーディング補正が行われていないので，図３に示す水平位置とレベルとの関係と同じである。赤色の画像データＲ０についてシェーディング補正された結果，赤色の画像データＲ１のレベルが，青色の画像データＢ０と緑色の画像データＧ０との間となる。赤色の画像データＲ１のレベルは，青色の画像データＢ０および緑色の画像データＧ０の両方に近いので，これらの画像データＲ１，Ｇ０およびＢ０によって表される画像が表示装置の表示画面上に表示された場合であっても色むらが目立たないようになる。
【００３０】
上述した実施例においては，赤色に着目してシェーディング補正が行われているが，ＣＣＤ１の製造段階のばらつきを補正する場合，特殊処理を行う場合などは青色または緑色に着目してシェーディング補正するようにしてもよい。
【００３１】
さらに，ＣＣＤ１に補色フィルタが設けられている場合には，シアン，マゼンタおよびイエローのそれぞれの画像データのうち，マゼンタに対応する画像データについてシェーディング補正するようにしてもよい。
【００３２】
さらに，上述の実施例においては，シリアルな三原色画像データについてシェーディング補正しているがパラレルな三原色画像データについても同様に特定の色についてシェーディング補正できるのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一部を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）から（Ｄ）は，ディジタル・スチル・カメラに流れるデータ等のタイム・チャートである。
【図３】ディジタル画像データのＣＣＤ上における水平方向の位置とレベルとの関係を示している。
【図４】シェーディング補正後のディジタル画像データのＣＣＤ上における水平方向の位置とレベルとの関係を示している。
【符号の説明】
１ ＣＣＤ
６ シェーディング補正回路
７ 補正メモリ
８ 制御回路
Ｒ１ 補正後の赤色画像データ

Claims (6)

1. 多数の光電変換素子のそれぞれの上にレンズおよび三原色のいずれかの色の光成分を透過する特性をもつ色フィルタが設けられており，被写体を撮像することによって，カラーの被写体像を表すものであって，三原色を表すカラー映像信号を出力する固体電子撮像素子，ならびに
   上記固体電子撮像素子から出力されたカラー映像信号のうち１色のカラー映像信号をシェーディング補正するシェーディング補正手段，
   を備えた固体電子撮像素子のシェーディング補正装置。
2. 上記シェーディング補正手段は，上記三原色カラー映像信号のうち，屈折率の大きい色の光に対応する１色の映像信号をシェーディング補正するものである，請求項１に記載の固体電子撮像素子のシェーディング補正装置。
3. 上記シェーディング補正手段は，上記三原色カラー映像信号のうち，もっとも屈折率の大きい色の映像信号のレベルが，残りの２色の映像信号のレベルの間のレベルとなるようにシェーディング補正するものである，請求項１に記載の固体電子撮像素子のシェーディング補正装置。
4. 上記固体電子撮像素子が，赤，青および緑の三原色を表すカラー映像信号を出力するものであり，
   上記シェーディング補正手段が，赤色のカラー映像信号をシェーディング補正するものである，請求項１に記載の固体電子撮像素子のシェーディング補正装置。
5. 上記シェーディング補正手段が，青色のカラー映像信号のレベルと緑色のカラー映像信号のレベルとの間のレベルとなるように赤色のカラー映像信号をシェーディング補正するものである，請求項４に記載の固体電子撮像素子のシェーディング補正装置。
6. 多数の光電変換素子のそれぞれの上にレンズおよび三原色のいずれかの色の光成分を透過する特性をもつ色フィルタが設けられており，被写体を撮像することによって，カラーの被写体像を表すものであって，三原色を表すカラー映像信号を出力する固体電子撮像素子において，
   上記固体電子撮像素子から出力された三原色カラー映像信号のうち１色のカラー映像信号をシェーディング補正する，
   固体電子撮像素子のシェーディング補正方法。

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