JP2013150051A - Image pickup device, image processing device, and image processing method and program - Google Patents
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Abstract
【課題】不完全転送による色再現性の悪化、特に高感度での色再現性の悪化を低減することが可能な色比補正手段を提供すること。
【解決手段】設定可能な各撮影感度について、異なる露光量に対応して撮像手段から出力された撮像信号に含まれる異なる色の出力信号を用いて生成された色ごとの色比補正係数を記憶手段に記憶し、記憶された色比補正係数を用いて撮像手段から出力された撮像信号を補正する補正手段を制御し、被写体の撮影において設定された撮影感度に対応した色比補正係数を記憶手段から取得し、撮像手段から出力された被写体の撮像信号に含まれる異なる色の出力信号を、取得された色比補正係数のうち、対応する色の色比補正係数を用いて補正する撮像装置。
【選択図】図1To provide a color ratio correcting means capable of reducing deterioration of color reproducibility due to incomplete transfer, particularly deterioration of color reproducibility with high sensitivity.
For each settable imaging sensitivity, a color ratio correction coefficient for each color generated using an output signal of a different color included in an imaging signal output from an imaging unit corresponding to a different exposure amount is stored. The correction unit that corrects the imaging signal output from the imaging unit using the stored color ratio correction coefficient is controlled, and the color ratio correction coefficient corresponding to the shooting sensitivity set in the shooting of the subject is stored. An image pickup apparatus that corrects an output signal of a different color included in an imaging signal of a subject acquired from the imaging means and output from the imaging means using a color ratio correction coefficient of a corresponding color among the acquired color ratio correction coefficients .
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、CCDやCMOSイメージセンサー等の撮像素子を用いた撮像装置に関し、特に、当該撮像装置から出力される撮像信号を処理する画像処理装置、及び画像処理方法に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus using an imaging element such as a CCD or a CMOS image sensor, and more particularly to an image processing apparatus and an image processing method for processing an imaging signal output from the imaging apparatus.
現在、固体メモリ素子を有するメモリカードを記録媒体として、CCD、CMOS等の固体撮像素子を用いて撮像した静止画像や動画像を、記録及び再生するデジタルカメラ等の撮像装置が、広く市販されている。 Currently, imaging devices such as digital cameras for recording and reproducing still images and moving images captured using a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS, using a memory card having a solid-state memory device as a recording medium, are widely available on the market. Yes.
固体撮像素子は、基本的に、照射された光を、マトリクス状に配された各単位画素内の光電変換手段としてのフォトダイオード(PD)によって信号電荷に変換及び蓄積し、後段の回路へ転送する構成になっている。 A solid-state image sensor basically converts and accumulates irradiated light into signal charges by a photodiode (PD) as a photoelectric conversion means in each unit pixel arranged in a matrix, and transfers it to a subsequent circuit. It is configured to do.
撮像装置において、被写体の像を高輝度から低輝度まで精度よく取り込むためには、固体撮像素子によって入射光を電気信号に変換し出力する際、入射光量に応じて出力される信号量が、入射光量に正確に比例している(リニアリティが良い)ことが望ましい。また、そのためには、PDに蓄積された信号電荷が、後段の回路へと完全に転送される必要がある。 In an imaging device, in order to accurately capture an image of a subject from high luminance to low luminance, when the incident light is converted into an electrical signal by the solid-state image sensor and output, the amount of signal output according to the incident light amount is incident. It is desirable that it is exactly proportional to the amount of light (good linearity). For this purpose, the signal charge accumulated in the PD needs to be completely transferred to the subsequent circuit.
転送効率を高め、完全電荷転送を実現するためには、固体撮像素子の電荷転送路を、理想的に均一な構造にする必要がある。しかし、実際には、結晶の欠陥や汚染、製造時に生じる各部のサイズ及び濃度等の僅かな誤差によって、転送路上にポテンシャルポケット等が発生するため、数個レベルの電子が捕獲されることによって電荷の転送残りが生じ、転送効率が悪化してしまう。 In order to improve transfer efficiency and realize complete charge transfer, the charge transfer path of the solid-state imaging device needs to have an ideally uniform structure. However, in reality, potential pockets and the like are generated on the transfer path due to slight errors such as crystal defects and contamination, and the size and concentration of each part generated during manufacturing. Transfer residue occurs, and transfer efficiency deteriorates.
尚、捕獲される電荷の量は有限であるため、PDから転送される電荷が少ない場合ほど、電荷の捕獲によって転送効率が悪化する度合いは大きいと言える。 Note that since the amount of trapped charge is finite, it can be said that the smaller the charge transferred from the PD, the greater the degree of transfer efficiency deterioration due to charge trapping.
すなわち、ある一定レベルの電荷が捕獲されるとき、十分な量の光が入射した場合には、捕獲される電荷量に対し十分な量の電荷が転送されるため、入射光と出力信号との比例関係が概ね保たれ、所望のレベルの信号が出力される。しかし、入射光量が少ない時には、捕獲される電荷量に対する転送される電荷量の割合が小さくなるため、出力される信号は所望のレベルに比べて低いものになってしまう。そのため、入射光量が多い時と少ない時とでは、入射光と出力信号との比例関係が崩れてしまうことになる(リニアリティが悪い)。 That is, when a certain amount of charge is captured, if a sufficient amount of light is incident, a sufficient amount of charge is transferred with respect to the captured amount of charge. The proportional relationship is generally maintained, and a signal of a desired level is output. However, when the amount of incident light is small, the ratio of the transferred charge amount to the trapped charge amount is small, so that the output signal is lower than the desired level. Therefore, when the amount of incident light is large and small, the proportional relationship between the incident light and the output signal is broken (poor linearity).
ある一定量の光が入射したときに出力される信号が、所定の信号レベルとなるようなゲインを設定できる感度ごとに求め、感度に応じたゲインを、撮像信号に対し一律にかけることで、出力信号のレベルを補正する補正方法が一般的に行われている。しかし、この方法では、入射光量よってその度合いが変化する、不完全転送によるリニアリティの悪化を補正することはできない。 By obtaining for each sensitivity that can set a gain such that the signal output when a certain amount of light is incident becomes a predetermined signal level, and applying the gain according to the sensitivity uniformly to the imaging signal, A correction method for correcting the level of the output signal is generally performed. However, this method cannot correct the deterioration of linearity due to incomplete transfer, the degree of which varies depending on the amount of incident light.
上記のような不完全転送に対し、信号処理によってその影響を低減するための手段として、画像信号に対し、一律のオフセット信号を加算することで、不完全転送による信号レベルの不足を補償する補正手段が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 As a means for reducing the influence of incomplete transfer as described above by signal processing, a correction that compensates for the lack of signal level due to incomplete transfer by adding a uniform offset signal to the image signal. Means have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
近年、デジタルカメラ等の撮像装置に使用する固体撮像素子は高画素化が進んでいる。したがって、撮像面の面積は変わらないにもかかわらず、画素数が増加する分、一画素あたりの面積は小さくなってきており、それに伴い、一画素あたりで取り込める電荷量は必然的に少なくなっている。 In recent years, solid-state imaging devices used in imaging devices such as digital cameras have been increasing in the number of pixels. Therefore, although the area of the imaging surface does not change, the area per pixel is reduced by the increase in the number of pixels, and accordingly, the amount of charge that can be captured per pixel is inevitably reduced. Yes.
これに対応して、低輝度環境での撮影で、露光量が少ない状態でも適正な露出の画像を撮影できる撮像装置の高感度化が進んでいる。即ち、画素部の後段に増幅部を設け、少ない電荷量であっても増幅により画像信号を適正レベルにしている。低感度から高感度までの感度設定が可能な撮像装置の場合、高感度設定時には、低感度設定時の同等の露出撮影時に比べ、撮像素子の露光量が感度比分少なくなる。例えば、同等の露出で撮影を行う場合、ISO51200相当の感度設定では、ISO100相当の感度設定に比べ、露光量は1/512少なくなり、その分、各PDに蓄積される電荷量も少なくなってしまう。 Correspondingly, an increase in sensitivity of an imaging apparatus capable of capturing an image with an appropriate exposure even when the amount of exposure is small in a low-brightness environment is progressing. In other words, an amplification unit is provided after the pixel unit, and the image signal is set to an appropriate level by amplification even with a small amount of charge. In the case of an imaging apparatus capable of setting sensitivity from low sensitivity to high sensitivity, the exposure amount of the image sensor is reduced by the sensitivity ratio when the high sensitivity is set compared to the equivalent exposure shooting when the low sensitivity is set. For example, when shooting with the same exposure, the sensitivity setting equivalent to ISO 51200 reduces the exposure amount by 1/512 compared to the sensitivity setting equivalent to ISO 100, and the amount of charge accumulated in each PD is also reduced accordingly. End up.
さらに、撮像素子には、単位画素ごとに、色分離のためのカラーフィルタが配設されている。カラーフィルタの色(波長)によって、入射光量に対する透過光量の割合は異なるため、露光量が同一の画素同士であっても、被写体光源色および各々の画素に割り当てられたカラーフィルタの色に応じて、PDに到達する光の量は異なってしまう。
また、カラーフィルタを透過して画素面に入射する光の光量が同一の場合であっても、PDに入射する光の波長によって光電変換率に差があるため、カラーフィルタの各色(RGB等)を透過する光の波長に応じて、PDに蓄積される電荷の量に差が出る。
Furthermore, the image sensor is provided with a color filter for color separation for each unit pixel. Depending on the color (wavelength) of the color filter, the ratio of the amount of transmitted light to the amount of incident light varies, so even for pixels with the same exposure amount, depending on the subject light source color and the color filter color assigned to each pixel The amount of light reaching the PD will be different.
Further, even when the amount of light that passes through the color filter and enters the pixel surface is the same, there is a difference in photoelectric conversion rate depending on the wavelength of the light that enters the PD, so each color of the color filter (RGB, etc.) There is a difference in the amount of charge accumulated in the PD depending on the wavelength of light that passes through.
前述したとおり、PDから転送する電荷が少ない場合ほど、不完全電荷転送による影響度は大きくなる。特に、画素数の多い固体撮像素子を用いた撮像装置を高感度設定で低輝度被写体を撮影した場合、電荷転送残りの影響が顕著に表れ、各色の色比が、十分な露光量が得られた場合に比べて大きく異なってしまう。 As described above, the smaller the charge transferred from the PD, the greater the influence of incomplete charge transfer. In particular, when a low-brightness subject is photographed with a high-sensitivity setting using an imaging device that uses a solid-state imaging device with a large number of pixels, the effect of residual charge transfer appears significantly, and a sufficient exposure amount can be obtained for each color ratio. It will be very different compared to the case.
このような色比の悪化によって撮像装置の色再現が悪くなり、撮像装置で取得した画像の画質を低下させてしまう。 Such deterioration of the color ratio results in poor color reproduction of the image pickup device, which degrades the image quality of the image acquired by the image pickup device.
特許文献1に記載の従来技術では、すべての画素から得た光信号に対して一律のオフセット信号を加算するといった手段が提案されている。しかし、このような補正を行ったとしても、露光量に依存して生じる色比の変化を好適に補正することはできず、撮影した画像の色再現が悪い画像となってしまう。また、一律のオフセット信号を加算するため、低輝度部分、特に、光信号がなく画像信号が完全に黒レベルとなる部分においてもオフセット分の浮きが生じてしまい、黒レベルが再現できない問題がある。
In the prior art described in
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、不完全転送による色再現性の悪化、特に高感度設定での撮影でも色再現性の悪化の低減を可能とする補正手段を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a correction means that can reduce deterioration of color reproducibility due to incomplete transfer, in particular, deterioration of color reproducibility even when shooting at a high sensitivity setting. With the goal.
上記目的を達成するために、本発明によれば、撮影感度を設定する感度設定手段と感度設定手段で設定された撮影感度で光電変換を行って被写体の撮像信号を出力する撮像手段とを備える撮像装置は、感度設定手段が設定する各撮影感度について、異なる露光量に対応して撮像手段から出力された撮像信号に含まれる異なる色の出力信号を用いて生成された色ごとの色比補正係数を記憶手段に記憶し、記憶手段に記憶された色比補正係数を用いて撮像手段から出力された撮像信号を補正する補正手段と、被写体の撮影において感度設定手段によって設定された撮影感度に対応した色比補正係数を記憶手段から取得し、補正手段を制御して、撮像手段から出力された被写体の撮像信号に含まれる異なる色の出力信号を、取得された色比補正係数のうち、対応する色の色比補正係数を用いて補正する制御手段とを備える。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there are provided sensitivity setting means for setting shooting sensitivity and imaging means for performing photoelectric conversion at the shooting sensitivity set by the sensitivity setting means and outputting an imaging signal of a subject. The imaging apparatus corrects the color ratio for each color generated using output signals of different colors included in the imaging signal output from the imaging unit corresponding to different exposure amounts for each imaging sensitivity set by the sensitivity setting unit. The coefficient is stored in the storage means, the correction means for correcting the imaging signal output from the imaging means using the color ratio correction coefficient stored in the storage means, and the photographing sensitivity set by the sensitivity setting means in photographing the subject The corresponding color ratio correction coefficient is acquired from the storage means, the correction means is controlled, and an output signal of a different color included in the imaging signal of the subject output from the imaging means is acquired. Of, and a control means for correcting using the color ratio correction coefficient of the corresponding color.
波長の異なる光信号を、色ごとに電気信号に変換し、出力する、光電変換手段を備えた固体撮像素子と、
複数の感度設定を切り替える感度設定手段と、
前記固体撮像素子から出力された出力信号を補正する補正手段と、
を備えた撮像システムにおいて、
前記感度設定手段によって設定可能である前記複数の感度ごとに、前記固体撮像素子からの出力信号を、複数の露出で取得し、
前記複数の露出で取得した出力信号から得た、色ごとの出力信号に基づいて、前記色ごとの出力信号の比を補正するための、色別の補正係数を、感度ごとに求めて記憶しておき、
前記感度設定手段によって設定された感度に応じて、前記色別の補正係数を使用して、前記固体撮像素子から出力された出力信号を補正する
ことを特徴とする。
A solid-state imaging device having photoelectric conversion means for converting optical signals having different wavelengths into electrical signals for each color and outputting the electrical signals;
Sensitivity setting means for switching a plurality of sensitivity settings;
Correction means for correcting an output signal output from the solid-state imaging device;
In an imaging system comprising:
For each of the plurality of sensitivities that can be set by the sensitivity setting means, an output signal from the solid-state imaging device is acquired with a plurality of exposures,
A correction coefficient for each color for correcting the ratio of the output signal for each color based on the output signal for each color obtained from the output signals acquired at the plurality of exposures is obtained and stored for each sensitivity. Leave
The output signal output from the solid-state imaging device is corrected using the correction coefficient for each color according to the sensitivity set by the sensitivity setting means.
本発明によれば、不完全転送などによる色再現性の悪化、特に高感度撮影での色再現性の悪化を低減することを可能とする画像処理装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image processing apparatus that can reduce deterioration of color reproducibility due to incomplete transfer or the like, particularly deterioration of color reproducibility in high-sensitivity shooting.
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態は、本発明を、固体撮像素子を用いて撮像信号を取得することが可能な撮像装置に適用した例である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present embodiment is an example in which the present invention is applied to an imaging apparatus capable of acquiring an imaging signal using a solid-state imaging device.
まず、本実施形態に係わる撮像装置及び固体撮像素子の構成例について説明する。次いで、本撮像装置に本件発明を適用したときの各実施例について設説明する。 First, configuration examples of the imaging apparatus and the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described. Next, each embodiment when the present invention is applied to the imaging apparatus will be described.
<撮像装置の概略構成>
図1は、本発明の実施形態における、撮像システムとしての撮像装置の構成例を示すブロック図である。
<Schematic configuration of imaging device>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus as an imaging system in an embodiment of the present invention.
1は、レンズや絞りなどの光学部材からなる、固体撮像素子3に被写体からの光束を導くための光学系である。
2は、後述の固体撮像素子の露光時間を制御するために、固体撮像素子の遮光を行う、メカニカルシャッタである。
3は、照射された光を電気信号に変換して出力する、固体撮像素子である。本発明の実施の形態における、固体撮像素子については、詳細は後述する。
4は、固体撮像素子3から出力された電気信号(アナログ信号である撮像信号)をデジタル画像信号に変換する、A/D変換器である。
5は、固体撮像素子3を動作させるために、駆動回路6に対して必要な信号を発生するタイミング信号発生回路である。
Reference numeral 4 denotes an A / D converter that converts an electric signal (an imaging signal that is an analog signal) output from the solid-
6は、光学系1、メカニカルシャッタ2及び固体撮像素子3の駆動回路である。
7は、固体撮像素子3から出力された撮像信号に必要な各種補正等の信号処理を行う、信号処理回路である。本実施例では、本発明に係わる信号補正を行なう補正手段として機能する。
8は、信号処理された画像データを記憶する画像メモリである。
9は、撮像装置から取り外し可能であり、画像データを記憶する、画像記録媒体である。
10は、信号処理された画像データを画像記録媒体9に記録する記録回路である。
A signal processing circuit 7 performs signal processing such as various corrections necessary for the imaging signal output from the solid-
11は、信号処理された画像データなどを表示する表示装置である。
12は、表示装置11に画像などを表示する表示回路である。
13は、撮像装置全体を制御するシステム制御部である。
14は、記憶手段としての不揮発性メモリ(ROM)である。不揮発性メモリ14には、システム制御部13で実行される制御方法を記載したプログラム、プログラムを実行する際に使用されるパラメータやテーブル等の制御データ、及び、画像信号の各種補正に用いるデータを記憶しておく。
15は、揮発性メモリ(RAM)である。揮発性メモリ15には、不揮発性メモリ14に記憶されたプログラム、制御データ及び補正データを転送して記憶しておき、システム制御部13が撮像装置を制御する際にロードして使用する。
Reference numeral 11 denotes a display device that displays image data subjected to signal processing.
A display circuit 12 displays an image or the like on the display device 11.
16は、撮像装置の電源オン/オフ状態を制御するスイッチSw0である。
17は、撮像装置が撮影動作を行うための、各種撮影準備動作の開始を指示するスイッチSw1である。
18は、撮像装置の撮影動作開始を指示するスイッチSw2である。
19は、撮像装置の撮影感度の設定を指示する、感度設定手段としての感度設定部である。
Reference numeral 19 denotes a sensitivity setting unit as sensitivity setting means for instructing the setting of imaging sensitivity of the imaging apparatus.
尚、前述の撮像装置の構成は、あくまでも本発明を実施するために必要な構成の一例である。本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Note that the above-described configuration of the imaging device is merely an example of a configuration necessary for carrying out the present invention. The present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist.
<撮像装置の撮像動作の一例>
撮影動作に先立ち、撮像装置の電源投入時等のシステム制御部13の動作開始時には、不揮発性メモリ14から、感度設定部19の設定に応じて、必要なプログラム、制御データ及び補正データが、揮発性メモリ15に転送され、記憶される。これらのプログラムやデータは、システム制御部13が撮像装置を制御する際に使用される。また、必要に応じて、追加のプログラムやデータが不揮発性メモリ14から揮発性メモリ15に転送され、或いは、システム制御部13が直接に不揮発性メモリ14内のデータを読み出して使用する。
<Example of imaging operation of imaging apparatus>
Prior to the photographing operation, when the operation of the
先ず、システム制御部13からの制御信号により、光学系1の絞りやレンズが駆動され、適切な明るさに設定された被写体像が撮像面に結像する。
First, the aperture and lens of the
続いて、固体撮像素子3が駆動され、撮影動作が行われる。固体撮像素子3は、システム制御部13により制御されるタイミング信号発生回路5が発生する動作パルスを元にした駆動パルスで駆動され、被写体像を光電変換して、蓄積された電荷量に応じた電気信号を出力する。この間に、メカニカルシャッタ2が開閉することによって、固体撮像素子3の露光時間が制御される。固体撮像素子3は、所望の蓄積時間の間、発生した電荷の蓄積を行い、蓄積された電荷量に応じた電気信号をアナログ信号として出力するよう制御される。
Subsequently, the solid-
固体撮像素子3から出力されたアナログ信号は、システム制御部13により制御されたタイミング信号発生回路5が発生する動作パルスにより、A/D変換器4でデジタル信号に変換される。
The analog signal output from the solid-
次に、信号処理回路7において、デジタル信号に対して、後述の感度補正や色比補正を含む各種の補正、色変換、ホワイトバランス、ガンマ補正等の画像処理、解像度変換処理、画像圧縮処理等が行われる。信号処理回路7内の画像メモリ8は、信号処理中のデジタル画像信号を一時的に記憶したり、信号処理されたデジタル画像信号である画像データを記憶したりするために用いられる。
Next, in the signal processing circuit 7, various corrections including sensitivity correction and color ratio correction described later, image processing such as color conversion, white balance, and gamma correction, resolution conversion processing, image compression processing, etc. Is done. The
信号処理回路7で信号処理された画像データや画像メモリ8に記憶されている画像データは、記憶回路10により画像記憶媒体9に適したデータ(例えば、階層構造を持つファイルシステムデータ)に変換されて画像記憶媒体9に記憶される。また、A/D変換器4でデジタル画像信号に変換された画像データは、信号処理回路7で解像度変換処理を施された後、表示回路12において画像表示装置11に適した信号に変換され、画像表示装置11に表示される。記憶回路10は、システム制御部13からの要求に応じて、画像記憶媒体9の種類や空き容量等の情報をシステム制御部13に出力する。
The image data signal-processed by the signal processing circuit 7 and the image data stored in the
≪固体撮像素子の構成≫
図2は、図1の固体撮像素子3の一例としてのCMOSイメージセンサの等価回路図である。
<Configuration of solid-state image sensor>
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a CMOS image sensor as an example of the solid-
単位画素200は、入射光を電荷に変換し、発生した信号電荷を蓄積する光電変換手段としてのフォトダイオード(PD)、蓄積された信号電荷量に応じて増幅信号出力を出力する増幅手段としての増幅MOSトランジスタ(MAmp)を含む。また、信号電荷を受け増幅用MOSトランジスタのゲート電極に接続するフローティングディフュージョン部(FD)、PDに蓄積した信号電荷をFD部に転送する転送手段としての転送MOSトランジスタ(MTx)を含む。さらに、FD部をリセットするリセット手段としてのリセットMOSトランジスタ(MRes)、信号を出力する画素を選択する選択手段としての選択MOSトランジスタ(MSel)を含。以上のように単位画素は構成されている。増幅MOS MAMPのドレインおよびリセットMOS MResのドレインには金属配線を介して電源が接続され、電源電位が供給される。
The
マトリクス状に配された複数の画素のうち、同一列に配された画素群に対し、選択された画素の増幅信号を出力するための共通の出力線Vが設けられている。また、同一行に配された複数の画素に対し、MTx、MRes、MSelの各々のゲート電極に制御パルスPTx、PRes、PSelを印加するための、制御線ΦTx、ΦRes、ΦSelが設けられている。制御線ΦTx、ΦRes、ΦSelは、垂直走査回路VSRに接続されている。 A common output line V is provided for outputting an amplification signal of a selected pixel to a group of pixels arranged in the same column among a plurality of pixels arranged in a matrix. In addition, control lines ΦTx, ΦRes, and ΦSel are provided for applying control pulses PTx, PRes, and PSel to the gate electrodes of MTx, MRes, and MSel for a plurality of pixels arranged in the same row. . Control lines ΦTx, ΦRes, and ΦSel are connected to the vertical scanning circuit VSR.
出力線Vは、定電流源Iに接続されると共に、クランプ容量C0を介して演算増幅器VAmpの反転入力端子に接続される。 The output line V is connected to the constant current source I and is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier VAmp via the clamp capacitor C0.
演算増幅器VAmpの非反転入力端子はクランプ電圧VC0R(VREF)に接続される。演算増幅器VAmpの反転入力端子と出力端子の間にはコンデンサCh、Clが接続されており、感度設定部19において設定された感度に対応して、MGainのゲートに信号電圧が供給されることで、演算増幅器におけるゲインが制御される。例えば、感度設定部19において低感度に設定された時にはMGainをオン状態に制御して、コンデンサClを接続することで、第1のゲインで信号の読み出しを行う。また、高感度に設定された時にはMGainをオフ状態に制御して、コンデンサChのみを使用することで、第1のゲインより高い、第2のゲインで信号の読み出しを行う。尚、図2には2つのコンデンサを記載しているが、少なくとも2つ以上の複数のコンデンサを設け、それぞれを制御パルスで制御することで、より細かにゲイン設定を行えるようにしてもよい。 The non-inverting input terminal of the operational amplifier VAmp is connected to the clamp voltage VC0R (VREF). Capacitors Ch and Cl are connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier VAmp, and a signal voltage is supplied to the gate of the MGain corresponding to the sensitivity set in the sensitivity setting unit 19. The gain in the operational amplifier is controlled. For example, when the sensitivity setting unit 19 is set to low sensitivity, the signal is read with the first gain by controlling the MGain to be on and connecting the capacitor Cl. In addition, when the sensitivity is set to high, MGain is controlled to be in an off state, and only the capacitor Ch is used, so that the signal is read with a second gain higher than the first gain. Although two capacitors are shown in FIG. 2, at least two or more capacitors may be provided and each may be controlled with a control pulse so that the gain can be set more finely.
演算増幅器VAmpの出力端子は、ノイズ信号転送スイッチMTnを介してノイズ信号(撮像信号の基準信号)を一時保持するための容量CTnに、また、光信号転送スイッチMTsを介して光信号(撮像信号)を一時保持するための容量CTsに、接続される。ノイズ信号保持容量CTnと光信号保持容量CTsの逆側の端子は接地されている。ノイズ信号転送スイッチMTnとノイズ信号保持容量CTnとの接続点は、水平転送スイッチMHnを介して、光信号とノイズ信号の差分信号を出力する差動回路DAmpに接続される。また、光信号転送スイッチMTsと光信号保持容量CTsとの接続点は、水平転送スイッチMHsを介して、差動回路DAmpに接続される。 The output terminal of the operational amplifier VAmp is connected to a capacitor CTn for temporarily holding a noise signal (imaging signal reference signal) via the noise signal transfer switch MTn, and to an optical signal (imaging signal) via the optical signal transfer switch MTs. ) Is temporarily connected to the capacitor CTs. The opposite terminals of the noise signal holding capacitor CTn and the optical signal holding capacitor CTs are grounded. A connection point between the noise signal transfer switch MTn and the noise signal holding capacitor CTn is connected to a differential circuit DAmp that outputs a difference signal between the optical signal and the noise signal via the horizontal transfer switch MHn. The connection point between the optical signal transfer switch MTs and the optical signal holding capacitor CTs is connected to the differential circuit DAmp via the horizontal transfer switch MHs.
各列のノイズ信号転送スイッチMTnのゲートは、ノイズ信号転送パルスPTnを印加するための制御線φTnに、それぞれ共通に接続される。また、各列の光信号転送スイッチMTsのゲートは、光信号転送パルスPTsを印加するための制御線φTsに、それぞれ共通に接続される。 The gates of the noise signal transfer switches MTn in each column are commonly connected to a control line φTn for applying the noise signal transfer pulse PTn. The gates of the optical signal transfer switches MTs in each column are commonly connected to a control line φTs for applying the optical signal transfer pulse PTs.
水平転送スイッチMHn、MHsは、水平走査回路HSRから供給される列選択パルスPHによって制御される。 The horizontal transfer switches MHn and MHs are controlled by a column selection pulse PH supplied from the horizontal scanning circuit HSR.
次に、図2に示した固体撮像素子の動作を、図10を用いて簡単に説明する。 Next, the operation of the solid-state imaging device shown in FIG. 2 will be briefly described with reference to FIG.
図3には、図2に示した固体撮像素子を動作させる各制御パルスのタイミングチャートを示す。 FIG. 3 shows a timing chart of each control pulse for operating the solid-state imaging device shown in FIG.
信号の読み出しは、0行目から開始し、1行目、2行目、3行目…と順に行う。該当行の信号の読み出し動作が終了した後に次の行の読み出し動作に移る。 Reading of signals starts from the 0th row and is performed in order of the 1st row, the 2nd row, the 3rd row, and so on. After the signal read operation for the corresponding row is completed, the next row read operation is started.
以下、図2に示した撮像素子のn行目の読み出し動作を説明する。 Hereinafter, the reading operation of the nth row of the image sensor shown in FIG. 2 will be described.
時刻T0でPSelがローレベルになると、直前に読出しを行った行、ここで言うn-1行目の選択MOS MSelがオフとなり、n−1行目の画素の選択が解除される。 When PSel becomes low level at time T0, the selection MOS MSel in the row that was read immediately before, here, the n-1th row selection MOS MSel is turned off, and the selection of the pixel in the n-1th row is released.
同時に、PC0Rがハイレベルとなり、各列のクランプ容量C0のリセットが開始される。また、PTsとPTnがハイレベルとなり、各列のノイズ信号保持容量CTnと、光信号保持容量CTsとのリセットが開始される。 At the same time, PC0R becomes high level, and reset of the clamp capacitor C0 of each column is started. Further, PTs and PTn become high level, and resetting of the noise signal holding capacitors CTn and the optical signal holding capacitors CTs in each column is started.
時刻T1で不図示の行送りパルスPVが垂直走査回路に入力されると、読出しを行う選択行の行送りが行われる。ここでは、選択行がn−1行目からn行目の画素行へ送られる。
時刻T2でPResがローレベルとなると、FDのリセットが解除され、FDの基準電位が決定される。
時刻T3で、行送りパルスPVがハイレベルとなり、また、PSe1がハイレベルとなり、選択MOS MSe1がオンとなってn行目の画素が選択される。
時刻T4でPTsとPTnがローレベルとなり、光信号保持容量CTsと、ノイズ信号保持容量CTnとのリセットが終了し、CTs、及びCTnの基準電位が決定される。
時刻T5でPC0Rがローレベルとなり、C0容量に基準電位VC0Rが保持される。
When a line feed pulse PV (not shown) is input to the vertical scanning circuit at time T1, the line feed of the selected line to be read out is performed. Here, the selected row is sent from the (n−1) th row to the nth pixel row.
When PRes becomes low level at time T2, the reset of the FD is released and the reference potential of the FD is determined.
At time T3, the row feed pulse PV becomes high level, PSe1 becomes high level, the selection MOS MSe1 is turned on, and the pixel in the nth row is selected.
At time T4, PTs and PTn become low level, the resetting of the optical signal holding capacitor CTs and the noise signal holding capacitor CTn is completed, and the reference potentials of CTs and CTn are determined.
At time T5, PC0R becomes low level, and the reference potential VC0R is held in the C0 capacitor.
時刻T6でPTnがハイレベルとなり、FDの電位が、ノイズ信号保持容量CTnに出力される。
時刻T7でPTnがローレベルとなり、この時点でのFDの電位が、ノイズ信号(撮像信号の基準信号)としてノイズ信号保持容量CTnに保持される。
時刻T8でPTsがハイレベルとなり、FDの電位が、ノイズ信号保持容量CTsに出力される。
時刻T9でPTsがハイレベルの間に、PTxがハイレベルとなり、転送MOS M1がオンとなって、PDに蓄積されていた電荷がFDへと転送される。
時刻T10でPTxがローレベルとなり、転送MOS M1がオフされて、電荷のFDへの転送が終了する。
At time T6, PTn becomes high level, and the potential of FD is output to the noise signal holding capacitor CTn.
At time T7, PTn becomes low level, and the potential of the FD at this time is held in the noise signal holding capacitor CTn as a noise signal (reference signal of the imaging signal).
At time T8, PTs becomes high level, and the potential of FD is output to the noise signal holding capacitor CTs.
While PTs is at high level at time T9, PTx is at high level, the transfer MOS M1 is turned on, and the charge stored in the PD is transferred to the FD.
At time T10, PTx becomes low level, the transfer MOS M1 is turned off, and the transfer of charges to the FD ends.
時刻T11でPTsがローレベルとなり、この時点でのFDの電位が、光信号(撮像信号)として光信号保持容量CTsに保持される。
時刻T12でPResがハイレベルとなって、FDのリセットが開始される。
At time T11, PTs becomes low level, and the potential of the FD at this time is held in the optical signal holding capacitor CTs as an optical signal (imaging signal).
At time T12, PRes becomes high level, and FD reset is started.
時刻T13で不図示の列送りパルスPHの入力が開始されると、読出し領域の先頭列から末尾の列まで、列転送パルスが順にΦHに入力される。したがって、光信号保持容量CTsと、ノイズ信号保持容量CTnとに保持された信号は、1列ごとに順番に差動回路DAmpに送られ、光信号とノイズ信号の差分増幅信号が、画像信号として撮像素子の出力端子から出力される。撮像素子に例えば図14に示すカラーフィルタが配設されているときは、R,G,Bの各色成分信号がカラーフィルタの色配列に応じて順次出力される。 When the input of a column feed pulse PH (not shown) is started at time T13, column transfer pulses are sequentially input to ΦH from the first column to the last column in the reading area. Therefore, the signals held in the optical signal holding capacitor CTs and the noise signal holding capacitor CTn are sequentially sent to the differential circuit DAmp for each column, and the differential amplification signal of the optical signal and the noise signal is used as an image signal. Output from the output terminal of the image sensor. For example, when the color filter shown in FIG. 14 is provided in the image sensor, the R, G, and B color component signals are sequentially output according to the color arrangement of the color filter.
以上が、n行目の画素行の信号読み出し動作であり、n行目の画素信号の読み出しが終了した後は、n+1行目の読み出し動作に移る。n行目以外の画素行の読み出しについても、n行目と同様の読み出し動作を繰り返し、各行の信号読み出しが終了したら、次の行の読み出しに移る。 The above is the signal readout operation of the nth pixel row, and after the readout of the pixel signal of the nth row is completed, the operation moves to the readout operation of the (n + 1) th row. For the reading of the pixel rows other than the n-th row, the same reading operation as that of the n-th row is repeated, and when the signal reading of each row is completed, the reading of the next row is started.
≪画素構造≫
次に、単位画素あたりのPD、MTx、FD部の部分の断面構造を、図4に示す。同図において401はN型の半導体基板、402はP型のウェル、403はウェル402中に形成されたN型の半導体領域であり、ウェル402と領域403とでフォトダイオードPDが形成され、領域1103に信号電荷が蓄積される。
≪Pixel structure≫
Next, FIG. 4 shows a cross-sectional structure of the PD, MTx, and FD portions per unit pixel. In this figure, 401 is an N-type semiconductor substrate, 402 is a P-type well, 403 is an N-type semiconductor region formed in the well 402, and a photodiode PD is formed by the well 402 and the
404はウェル402中に形成され、FD部となるN型の半導体領域、405はMTxのゲート電極であり、領域403、領域404はそれぞれMTxのソース領域、ドレイン領域である。406は領域404と接続する配線であり、MAmpのゲートと接続している。領域403に蓄積される信号電荷は転送動作時にはFD部であるN型の半導体領域404にすべて転送され、転送直後の領域403が完全に空乏化するよう、領域403におけるN型の不純物濃度は設定されている。よって、PDにおける信号電荷の蓄積開始は信号電荷転送直後となり、また、信号電荷の蓄積終了時は、再びその画素が属する行が選択されてPDの領域403に蓄積された信号電荷が領域404に転送される時となる。
≪不完全転送≫
転送効率を高め、完全電荷転送を実現するためには、固体撮像素子の電荷転送路を、理想的に均一な構造にする必要がある。しかし、実際には、結晶の欠陥や汚染、製造時に生じる各部のサイズ及び不純物濃度等の僅かな誤差によって、転送路上にポテンシャルポケット等が発生し、これに数個レベルの電子が捕獲されて電荷の転送残りが生じ、転送効率が悪化してしまう。
≪Incomplete transfer≫
In order to improve transfer efficiency and realize complete charge transfer, the charge transfer path of the solid-state imaging device needs to have an ideally uniform structure. However, in reality, potential pockets and the like are generated on the transfer path due to slight errors such as crystal defects and contamination, the size of each part and the impurity concentration generated during manufacturing, and several levels of electrons are captured and charged. Transfer residue occurs, and transfer efficiency deteriorates.
捕獲される電荷の量は有限であるため、PDから転送される電荷が少ない場合ほど、不完全電荷転送による影響度は大きくなる。 Since the amount of trapped electric charge is finite, the smaller the charge transferred from the PD, the greater the influence of incomplete charge transfer.
すなわち、ある一定レベルの電荷が転送路において捕獲されるとき、十分な量の光が入射した場合には、捕獲される電荷量に対し十分な量の電荷が転送されるため、入射光と出力信号との比例関係が概ね保たれ、所望のレベルの信号が出力される。即ち、転送路における電荷捕獲による信号レベルの割合が小さい。しかし、入射光量が少ない時には、捕獲される電荷量に対して、転送される電荷量の割合が小さくなるため、出力される信号は所望のレベルに比べて低いものになってしまう。そのため、入射光量が多い時と少ない時とでは、入射光と出力信号との同じ比例関係が保たれないことになる。(リニアリティが悪い。) That is, when a certain level of charge is trapped in the transfer path, if a sufficient amount of light is incident, a sufficient amount of charge is transferred relative to the trapped charge amount. The proportional relationship with the signal is generally maintained, and a signal of a desired level is output. That is, the ratio of the signal level due to charge trapping in the transfer path is small. However, when the amount of incident light is small, the ratio of the transferred charge amount to the trapped charge amount is small, so that the output signal is lower than the desired level. For this reason, the same proportional relationship between the incident light and the output signal cannot be maintained when the amount of incident light is large and small. (The linearity is bad.)
したがって、少ない露光量で撮影し、蓄積される電荷が少ない分を回路ゲイン等の後段のゲインで補う高感度設定時は、十分な露光量が得られる低感度設定時に比べて、電荷転送残りによる画像信号への影響が大きい。 Therefore, when the high sensitivity setting is used to capture a small amount of exposure and compensate for the small amount of accumulated charge with the subsequent gain such as the circuit gain, it is due to the remaining charge transfer compared to the low sensitivity setting where sufficient exposure can be obtained. The influence on the image signal is large.
さらに、前述の通り、撮像素子には、単位画素ごとに色分離のためのカラーフィルタが配設されており、カラーフィルタの色によって、入射光量に対する透過光量の割合は異なる。このため、露光量が同一の画素同士であっても、被写体光源色および各々の画素に割り当てられたカラーフィルタに応じて、PDに到達する光の量は異なってしまう。
また、PDは、入射する光の波長によって光電変換率に差があるため、カラーフィルタの各色(RGB等)を透過する光の波長に応じて、PDに蓄積される電荷の量に差が出る。
Further, as described above, the image sensor is provided with a color filter for color separation for each unit pixel, and the ratio of the transmitted light amount to the incident light amount varies depending on the color of the color filter. For this reason, even if the pixels have the same exposure amount, the amount of light reaching the PD differs depending on the subject light source color and the color filter assigned to each pixel.
In addition, since the PD has a difference in photoelectric conversion rate depending on the wavelength of incident light, the amount of charge accumulated in the PD varies depending on the wavelength of light transmitted through each color (RGB, etc.) of the color filter. .
したがって、各画素に設けられたカラーフィルタの色ごとに、電荷転送残りによる画像信号への影響度が異なることになる。また、色ごとに電荷転送残りによる画像信号への影響度が異なることで、露光量に応じて、得られる画像信号の各色成分信号の色比が異なってしまい、画像の色再現性が低下してしまう。この問題についても、少ない露光量で撮影し、蓄積される電荷が少ない分を回路ゲイン等の後段のゲインで補う高感度設定時の方が、十分な露光量が得られる低感度設定時に比べて、電荷転送残りによる画像信号への影響が大きいと言える。 Therefore, the degree of influence on the image signal due to the remaining charge transfer differs for each color of the color filter provided in each pixel. In addition, since the degree of influence on the image signal due to the residual charge transfer differs for each color, the color ratio of each color component signal of the obtained image signal differs depending on the exposure amount, and the color reproducibility of the image decreases. End up. Regarding this problem as well, when shooting with a small exposure amount and using a high sensitivity setting that compensates for the amount of accumulated charge with a subsequent gain such as a circuit gain, compared to a low sensitivity setting that provides a sufficient exposure amount. It can be said that the influence on the image signal due to the remaining charge transfer is large.
上記問題について図5、図6A−6Bを参照して具体的に説明する。 The above problem will be specifically described with reference to FIGS. 5 and 6A-6B.
図5は固体撮像素子における入力−出力特性の一例を表した対数グラフである。 FIG. 5 is a logarithmic graph showing an example of input-output characteristics in the solid-state imaging device.
図5(A)は、低感度設定(例えば、ISO100)時の入力−出力特性を表し、図5(B)は、高感度設定(例えば、ISO51200)時の入力−出力特性を表す。また、理想的な入力−出力特性を、各々のグラフに、理論値として示した。 FIG. 5A shows the input-output characteristic at the time of low sensitivity setting (for example, ISO 100), and FIG. 5B shows the input-output characteristic at the time of high sensitivity setting (for example, ISO 51200). In addition, ideal input-output characteristics are shown as theoretical values in each graph.
尚、ここでは、適正露光時には、G出力がISOによらず一律の値となるようなゲインを、全色の信号に乗じてある。具体的には、例えば、適露光時のG出力が一律の値付近(ここでは1000カウント付近)となるよう、感度設定に応じて、固体撮像素子内部のコンデンサCh、Clを制御している。 Here, during proper exposure, the signals of all colors are multiplied by a gain such that the G output becomes a uniform value regardless of ISO. Specifically, for example, the capacitors Ch and Cl inside the solid-state imaging device are controlled in accordance with the sensitivity setting so that the G output at the appropriate exposure is in the vicinity of a uniform value (here, 1000 counts).
それに加えて、各設定感度で、適露光時のG出力が一律の値(ここでは1000カウント)となるよう、G信号に対する感度補正を行っている。この補正では、感度ごとにあらかじめ調整されたゲインのうち、設定された感度に応じてゲインを固体撮像素子外部の信号処理回路でG信号にかけている。 In addition, the sensitivity correction for the G signal is performed so that the G output at the appropriate exposure becomes a uniform value (1000 counts here) at each set sensitivity. In this correction, among the gains adjusted in advance for each sensitivity, the gain is applied to the G signal by a signal processing circuit outside the solid-state imaging device according to the set sensitivity.
また、高感度設定時の適正露光時におけるR、B出力が、それぞれ低感度設定時の適正露光時におけるR、B出力と等しくなるようなゲインを、R、B各色の信号に乗じることで、R、B信号に対する感度補正を行っている。具体的には、ISO51200時の、適正露出におけるR出力、B出力が、ISO100時の適正露出におけるR出力、B出力と等しくなる様、色(R、B)ごとにあらかじめ調整されたゲインを、固体撮像素子外部の信号処理回路でかけるようにしている。
Also, by multiplying the R and B signals by a gain such that the R and B outputs at the appropriate exposure at the high sensitivity setting are equal to the R and B outputs at the appropriate exposure at the low sensitivity setting, respectively. Sensitivity correction for the R and B signals is performed. Specifically, the gain adjusted in advance for each color (R, B) so that the R output and B output at the proper exposure at ISO 51200 are equal to the R output and B output at the proper exposure at
したがって、高感度設定時における入力−出力の関係(図5(B)参照)は、感度補正によって合わせこまれた適正露光付近の露光条件において理論値の直線に交差している。 Therefore, the input-output relationship (see FIG. 5B) at the time of high sensitivity setting crosses the theoretical value straight line under the exposure conditions in the vicinity of the proper exposure combined by the sensitivity correction.
図5においては、入力に対する出力のプロットが理論値の直線に近いほどリニアリティ特性が良く、理論値の直線から離れるほどリニアリティ特性が悪いことを示している。また、理論値の直線より下がるほど、出力低下が大きいことを示している。 FIG. 5 shows that the linearity characteristic is better as the plot of the output with respect to the input is closer to the straight line of the theoretical value, and the worse the linearity characteristic is, the further away from the straight line of the theoretical value. In addition, the lower the line is from the theoretical value, the greater the decrease in output.
十分な露光量が得られる低感度設定においては、図5(A)に示すように、出力の低下は見られず、ほぼ理論値通りの直線を描いている。ところが、露光量が少ない高感度設定においては、図5(B)に示すように、低輝度(低露出)側ほど出力が下がっていく様子が見られる。 In the low sensitivity setting at which a sufficient exposure amount can be obtained, as shown in FIG. 5A, the output is not reduced, and a straight line is drawn almost as the theoretical value. However, in the high sensitivity setting with a small exposure amount, as shown in FIG. 5B, it can be seen that the output decreases as the luminance (low exposure) side decreases.
図5の例では、G画素の電荷量が最も多く、R、B画素の電荷量はそれより少ない。 In the example of FIG. 5, the charge amount of the G pixel is the largest, and the charge amounts of the R and B pixels are smaller.
先に説明したとおり、電荷量の少ない部分では電荷の不完全転送分の影響がより大きくなるため、電荷が少ない色の画素ほど、入力に対する出力の低下が大きくなってしまう。 As described above, the influence of the incomplete transfer of the charge is increased in the portion where the charge amount is small, and therefore, the lower the charge of the color pixel, the greater the decrease in the output with respect to the input.
したがって、G画素に比べ、電荷量の少ないR、B画素の出力の低下が大きくなっている。 Therefore, the output of the R and B pixels, which have a smaller amount of charge compared to the G pixel, is greatly reduced.
図6(A)、6(B)、6(C)は、図5(A)、図5(B)に示した各感度の出力について、緑(G)画素の出力に対する赤(R)画素、青(B)画素の出力の関係を対数目盛りでプロットしたものである。図6(A)には適正露光−2段から+1段にわたるプロットを示し、図6(B)には適正露光−2段から適正露光、図6(C)には適正露光から+1段を拡大して示した。ここでも、G出力に対する理想的なR、B出力を、各々のグラフに、理論値として示した。ここでは、G出力に対するR、B出力のプロットが理論値の直線より下がるほど、R、B画素のG画素に対する出力比(すなわち、色比R/G、B/G)が低下していることを示している。 6 (A), 6 (B), and 6 (C) show red (R) pixels with respect to the output of green (G) pixels for the outputs of the respective sensitivities shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B). The blue (B) pixel output relationship is plotted on a logarithmic scale. FIG. 6 (A) shows a plot from the appropriate exposure -2 steps to the +1 step, FIG. 6 (B) enlarges the appropriate exposure-2 steps to the appropriate exposure, and FIG. 6 (C) enlarges the +1 step from the appropriate exposure. Showed. Again, ideal R and B outputs for G output are shown as theoretical values in each graph. Here, the output ratio of the R and B pixels to the G pixel (that is, the color ratios R / G and B / G) decreases as the plot of the R and B outputs against the G output falls below the straight line of the theoretical value. Is shown.
低感度設定時においては、図5(A)に示した通り、入力―出力の関係が各色とも保たれていることから、図6(A)−6(C)に示すように、G出力に対するR、B出力は、ほぼ理論値通りの関係となっている。一方、高感度設定時においては、図5(B)に示した通り、露出が下がるにつれ、電荷量の少ないR、B画素の出力がG出力に比べ大きく低下していく。このことから、図6(A)−6(C)に示すように、露出が下がることによりG出力が適正露光時の出力レベル(G=1000カウント)から低下するほど、G画素に対するR、B画素の出力比(R/G、B/G)が減少することとなる。 At the time of low sensitivity setting, as shown in FIG. 5 (A), the relationship between input and output is maintained for each color. Therefore, as shown in FIGS. The R and B outputs have a relationship that is almost as theoretical values. On the other hand, at the time of high sensitivity setting, as shown in FIG. 5B, as the exposure decreases, the output of the R and B pixels having a small amount of charge is greatly reduced compared to the G output. Accordingly, as shown in FIGS. 6A to 6C, the lower the exposure, the lower the G output from the output level (G = 1000 counts) at the time of proper exposure. The output ratio (R / G, B / G) of the pixel decreases.
本実施例では、図6(A)−6(C)に示した高感度設定時のG画素出力に対する他色の画素の出力の関係を例に、各画素の出力の色毎の補正方法と、その補正に用いる補正値の導出方法について述べる。 In this embodiment, the correction method for each color of the output of each pixel is described by taking as an example the relationship of the output of other color pixels to the G pixel output at the time of high sensitivity setting shown in FIGS. 6 (A) -6 (C). A method for deriving a correction value used for the correction will be described.
本実施例では、各画素出力の簡易な補正方法として、ゲイン及びオフセットの補正係数を用いて色比R/G、B/Gを目標値に合わせこむ、色比補正を行うこととする。
具体的には、撮像装置が使用されるシチュエーションに近い代表的な光源下(例えば自然光に近い分光分布を持つ白色光源下、等)で取得した画像から、感度設定部19で設定される感度ごとに、画素の色ごとにゲイン及びオフセットからなる色比補正係数を求める。この色比補正係数を、撮像装置の不揮発性メモリ(ROM)14にあらかじめ記憶させておき、感度設定部19で撮像装置に設定された感度に応じた補正係数を、信号処理回路7における画像信号の補正に用いるものとする。
In this embodiment, as a simple correction method for each pixel output, color ratio correction is performed by adjusting the color ratios R / G and B / G to target values using gain and offset correction coefficients.
Specifically, for each sensitivity set by the sensitivity setting unit 19 from an image acquired under a typical light source close to the situation in which the imaging apparatus is used (for example, a white light source having a spectral distribution close to natural light). In addition, a color ratio correction coefficient including a gain and an offset is obtained for each pixel color. This color ratio correction coefficient is stored in advance in the nonvolatile memory (ROM) 14 of the image pickup apparatus, and the correction coefficient corresponding to the sensitivity set in the image pickup apparatus by the sensitivity setting unit 19 is used as an image signal in the signal processing circuit 7. It shall be used for correction.
ここで、画像を生成する際に、輝度成分に最も大きく寄与する色が割り当てられた画素については、色比補正は行わない(つまり、ゲインを1倍、オフセットを0に固定する)ものとする。例に挙げた、RGBフィルタで構成された固体撮像素子においては、G画素である。また、他の例として、RGBWの4色フィルタを用いた固体撮像素子ではW画素がこれにあたる。これは、輝度成分に大きく寄与する色の出力信号にオフセット成分を上乗せしてしまうと、
黒レベル=基準レベル
とならずに、
黒レベル=基準レベル+オフセット
となってしまい、黒レベル付近の輝度の再現性が低下してしまう、すなわち、黒い部分が黒く写らず、暗部が浮いた画像となってしまう問題があるためである。したがって、本輝度成分に最も大きく寄与する色である、本実施例におけるG出力については、色比補正は行わずに、その他の色(R、B出力)についてのみ色比補正を行うこととする。
Here, when an image is generated, color ratio correction is not performed for pixels to which a color that contributes the most to the luminance component is assigned (that is, the gain is fixed to 1 and the offset is fixed to 0). . In the solid-state image pickup device constituted by the RGB filter given as an example, it is a G pixel. As another example, a W pixel corresponds to a solid-state imaging device using RGBW four-color filters. This is because if the offset component is added to the output signal of the color that greatly contributes to the luminance component,
Without black level = standard level,
This is because black level = reference level + offset and luminance reproducibility in the vicinity of the black level is lowered, that is, there is a problem that the black part does not appear black and the dark part is floated. . Therefore, for the G output in the present embodiment, which is the color that contributes the most to the luminance component, the color ratio correction is performed only for the other colors (R and B outputs) without performing the color ratio correction. .
詳細な補正の手順については、補正係数の導出方法を述べたのちに説明する。 The detailed correction procedure will be described after describing the method for deriving the correction coefficient.
以下に、B出力を例に、信号の補正に用いる、補正係数の導出方法について述べる。 Hereinafter, a method for deriving a correction coefficient used for signal correction will be described using the B output as an example.
図7(A)−7(C)のグラフでは、横軸にG画素出力(対数)、縦軸にB画素出力(対数)をとり、高感度設定時のG画素出力に対する、補正前のB画素出力(白点)、及び、本実施例に記載の補正を行った後のB画素出力(黒点)をプロットした。また、理想的なG出力−B出力の関係を、理論値として示した。図7(A)には適正露光−2段から+1段にわたるプロットを示し、図7(B)には適正露光−2段から適正露光、図7(C)には適正露光から+1段を拡大して示した。また、図4を、模式的に強調した様子を、図1に示した。 In the graphs of FIGS. 7A-7C, the horizontal axis represents the G pixel output (logarithm) and the vertical axis represents the B pixel output (logarithm), and the B pixel before correction with respect to the G pixel output at the time of high sensitivity setting. The pixel output (white point) and the B pixel output (black point) after the correction described in this example were plotted. The ideal relationship between G output and B output is shown as a theoretical value. FIG. 7 (A) shows a plot from proper exposure -2 steps to +1 step, FIG. 7 (B) enlarges proper exposure-2 steps to proper exposure, and FIG. 7 (C) enlarges +1 step from proper exposure. Showed. Further, FIG. 1 shows a state in which FIG. 4 is schematically emphasized.
図7(A)−7(C)及び図8からは、補正前のG出力−B出力の関係が、適正露光時の出力レベル(G=1000カウント)から離れるに従い、理論値から乖離していくことが読み取れる。 7 (A) -7 (C) and FIG. 8, the relationship between the G output and B output before correction deviates from the theoretical value as the output level (G = 1000 counts) at the time of proper exposure is deviated. I can read.
ここで、xは該当ISOにおける露出とし、適をx=0[段]とする。露出xの時のG出力をG(x)、B出力をB(x)と表すこととする。 Here, x is an exposure in the corresponding ISO, and an appropriate value is x = 0 [stage]. The G output at the time of exposure x is expressed as G (x), and the B output is expressed as B (x).
例えば、図8では、補正前(細実線(1))の適正露光時のG(0)に対するB(0)は理論値の直線(2)上にあるのに対し、適+1段時のG(+1)に対するB(+1)は理論値より大きい方向に乖離している。また、適−1段時のG(−1)に対するB(−1)は理論値より小さい方向に乖離し、適−2段時のG(−2)に対するB(−2)は更に小さい方向に乖離している。 For example, in FIG. 8, B (0) with respect to G (0) at the time of appropriate exposure before correction (thin solid line (1)) is on the straight line (2) of the theoretical value, whereas G at the time of appropriate +1 stage. B (+1) with respect to (+1) deviates in a direction larger than the theoretical value. Further, B (-1) with respect to G (-1) at the appropriate -1 stage deviates in a direction smaller than the theoretical value, and B (-2) with respect to G (-2) at the appropriate -2 stage is further smaller. Is dissociated.
言い換えれば、適正露光時にはGとBの色比が適正に保たれているのに対し、露光量が多い時にはB信号の割合が高くなることで色ずれを起こし、露光量が少ない時にはB信号の割合が低くなることで色ずれを起こしている。 In other words, the color ratio between G and B is kept appropriate during proper exposure, whereas when the exposure amount is large, the ratio of the B signal increases, causing color shift, and when the exposure amount is small, the B signal The color shift is caused by the low ratio.
本実施例に示す補正の目的は、G出力がある値G(x)をとった時のB出力B(x)を、簡易な補正処理で、理論値B´(x)に近づけることである。 The purpose of the correction shown in this embodiment is to make the B output B (x) when the G output takes a certain value G (x) close to the theoretical value B ′ (x) by a simple correction process. .
ここで、G出力がG(x)の時のB(x)に対し、所定のゲインpをかけ、更にオフセットqを加算することで、理論値B´(x)となるような色比補正係数p、qを求める。 Here, B (x) when the G output is G (x) is multiplied by a predetermined gain p, and further offset q is added to correct the color ratio so that the theoretical value B ′ (x) is obtained. The coefficients p and q are obtained.
まず、所定の複数露出における画像を取得する。例として、ここでは、画像の見た目として目立ちやすい領域である、適正露出−2段から+1段までを1段刻みで取得している。 First, an image at a predetermined multiple exposure is acquired. As an example, here, the appropriate exposure from −2 steps to +1 step, which is a conspicuous region as the appearance of the image, is acquired in increments of one step.
次に、取得したx[段]の画像から、所定の画素領域(例えば、固体撮像素子の撮像領域の中央部付近に配置された、複数の画素)のB画素の出力の平均値B(x)を求める。 Next, from the acquired x [stage] images, an average value B (x of the outputs of B pixels in a predetermined pixel area (for example, a plurality of pixels arranged near the center of the imaging area of the solid-state imaging device) )
以上のように求めた補正前のB出力の平均値(B(−2)~B(+1))を、G出力の一次関数として近似する。
B(x)=a*G(x)+c ・・・ (1)
このときの近似式(1)を、図7(A)−7(C)に細実線で示した。
理論値のプロットの傾き、すなわち、目標とする色比B/G=dとしたとき、理論値は
B´(x)=d*G(x) ・・・ (2)
で表すことができる。
The average value (B (−2) to B (+1)) of the B output before correction obtained as described above is approximated as a linear function of the G output.
B (x) = a * G (x) + c (1)
The approximate expression (1) at this time is shown by a thin solid line in FIGS. 7 (A) -7 (C).
The slope of the theoretical value plot, that is, when the target color ratio B / G = d, the theoretical value is B ′ (x) = d * G (x) (2)
It can be expressed as
式(1)、(2)から、
B´(x)=pB(x)+q ・・・ (3)
が成り立つようなゲインp、オフセットqを求めると、
d*G(x) =p*(a*G(x) +c)+q
d*G(x) =p*a*G(x) +p*c+q
ここで、p*c+q=0 としたとき
d=p*a より、p=d/a
q= -c*d/a
となって、目標とする色比d(=B/G)、近似式(1)の傾きaと切片cから、近似線が理論値に近づくように補正するための補正係数である、ゲインp=d/a及びオフセットq= -c*d/aの値を求めることができる。
From equations (1) and (2)
B ′ (x) = pB (x) + q (3)
When a gain p and an offset q that satisfy
d * G (x) = p * (a * G (x) + c) + q
d * G (x) = p * a * G (x) + p * c + q
Here, when p * c + q = 0, from d = p * a, p = d / a
q = -c * d / a
From the target color ratio d (= B / G), the slope a and the intercept c of the approximate expression (1), the gain p that is a correction coefficient for correcting the approximate line so as to approach the theoretical value = D / a and offset q = -c * d / a.
以上、B信号の補正に用いる補正係数の導出方法を述べた。その他の色(ここではR信号)についても同様の方法で補正係数を導出すればよい。 The method for deriving the correction coefficient used for correcting the B signal has been described above. The correction coefficients may be derived for other colors (here, R signal) by the same method.
以上のようにして求めた各感度に対応した色比補正係数であるゲインp、オフセットqを用いて、次のような手順でB、R画素の撮像信号を補正する。 Using the gain p and the offset q, which are color ratio correction coefficients corresponding to the sensitivities obtained as described above, the imaging signals of the B and R pixels are corrected in the following procedure.
図9は、本実施例に係わる補正処理のフローチャートを示す図である。以下、本フローチャートを用いて本実施例に係わる補正処理を説明する。 FIG. 9 is a flowchart of the correction process according to the present embodiment. Hereinafter, correction processing according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart.
ステップS901で、N番目の画素を選択し、当該画素の信号レベルS(n)を取得し、ステップS902へ進む。 In step S901, the Nth pixel is selected, the signal level S (n) of the pixel is acquired, and the process proceeds to step S902.
ステップS902で、画素アドレス等に基づいて、選択した画素がG画素であるかどうかを判定する。G画素であると判定されたらステップS903に進み、それ以外(R画素またはB画素)と判定されたらステップS904に進む。 In step S902, it is determined whether the selected pixel is a G pixel based on a pixel address or the like. If it is determined that the pixel is a G pixel, the process proceeds to step S903, and if it is determined other than that (R pixel or B pixel), the process proceeds to step S904.
G画素に対しては色比補正を行わないので、ステップS903で、色比補正係数として、所定の補正係数p=1、q=0を代入し、ステップS907へ進む。 Since color ratio correction is not performed for the G pixel, predetermined correction coefficients p = 1 and q = 0 are substituted as color ratio correction coefficients in step S903, and the process proceeds to step S907.
ステップS904で、画素アドレス等に基づいて、選択した画素がR画素であるか、B画素であるかを判定する。R画素と判定されたらステップS905に進み、B画素と判定されたらステップS906に進む。 In step S904, it is determined whether the selected pixel is an R pixel or a B pixel based on a pixel address or the like. If it is determined that the pixel is an R pixel, the process proceeds to step S905. If it is determined that the pixel is a B pixel, the process proceeds to step S906.
ステップS905では、R信号の色比補正係数として、p=pr、q=qrを代入し、ステップS907へ進む。ここで用いられる補正係数は、感度設定部19で撮像装置に設定されている感度に応じて不揮発性メモリ14から読み出される。B信号についても同様である。
In step S905, p = pr and q = qr are substituted as the color ratio correction coefficient of the R signal, and the process proceeds to step S907. The correction coefficient used here is read from the
ステップS906では、B信号の色比補正係数として、p=pb、q=qbを代入し、ステップS907へ進む。 In step S906, p = pb and q = qb are substituted as the color ratio correction coefficient for the B signal, and the process proceeds to step S907.
ステップS907で、先のステップで代入された色比補正係数p、qを用いて、選択した画素の信号S(n)を補正し、補正結果S’(n)を得る。その後ステップS908へ進む。 In step S907, the signal S (n) of the selected pixel is corrected using the color ratio correction coefficients p and q substituted in the previous step, and a correction result S '(n) is obtained. Thereafter, the process proceeds to step S908.
ステップS908では、選択した画素が最終画素であるかどうかを判定する。最終画素であったら処理を終了し、最終画素でない場合には、ステップS909へと進む。 In step S908, it is determined whether the selected pixel is the last pixel. If it is the last pixel, the process ends. If it is not the last pixel, the process proceeds to step S909.
ステップS909で、N=N+1とし、ステップS901へ戻って上記の処理を続行する。 In step S909, N = N + 1, and the process returns to step S901 to continue the above processing.
色比補正係数p、qは、G出力がG(x)の時のB(x)に対してゲインpをかけ、更にオフセットqを加算することで理論値B´(x)となるように求めた係数である。 The color ratio correction coefficients p and q are set to a theoretical value B ′ (x) by applying a gain p to B (x) when the G output is G (x) and adding an offset q. This is the calculated coefficient.
したがって、補正処理では、実際のB出力に対して、上記の式(3)に示すように、ゲインpをかけた上でオフセットqを加算するという手順で行う。 Therefore, in the correction process, the offset B is added to the actual B output after multiplying the gain p as shown in the above equation (3).
このような手順で補正した、高感度設定時のB信号を、図7(A)−7(C)に黒点でプロットした。また、簡易的に強調して、図1に太実線(3)で示した。 The B signal at the high sensitivity setting corrected by such a procedure is plotted with black dots in FIGS. 7 (A) -7 (C). Moreover, it emphasized simply and showed with the thick continuous line (3) in FIG.
例えば、補正前(図7(A)−(C)の白点、図8の細実線(1))には理論値より大きい方向に乖離していた、適+1段時のG(+1)に対するB(+1)は、ほぼ理論値の近似線に乗るまでに補正されている。また、理論値より小さい方向に乖離していた適−1段時のG(−1)に対するB(−1)、及び、適−2段時のG(−2)に対するB(−2)についても、ほぼ理論値の近似線に乗るまでに補正されている。 For example, before correction (white dots in FIGS. 7A to 7C, thin solid line (1) in FIG. 8) with respect to G (+1) at the time of appropriate +1 stage, which deviates in a direction larger than the theoretical value. B (+1) is corrected until it is approximately on the approximate line of the theoretical value. Also, B (-1) for G (-1) at the time of the appropriate -1 stage, which was deviating in a direction smaller than the theoretical value, and B (-2) for G (-2) at the time of the appropriate -2 stage Is also corrected until it approximates the approximate line of the theoretical value.
以上、図8、図7(A)−7(C)に示したように、補正前のB信号と比較して、補正後のB信号が、理論値に近い値となっていることがわかる。したがって、B信号に対する補正が好適に行われ、適正露出時のみでなく、適正付近の露出において、所望の色比B/Gが得られたことがわかる。 As described above, as shown in FIGS. 8 and 7A to 7C, it can be seen that the corrected B signal is close to the theoretical value as compared with the uncorrected B signal. . Therefore, it can be seen that the correction for the B signal is suitably performed, and the desired color ratio B / G is obtained not only at the time of proper exposure but also at the vicinity of the proper exposure.
以上、B信号の補正手順を述べた。その他の色(ここではR信号)についても、同様の方法で補正を行えばよい。 The B signal correction procedure has been described above. Other colors (here, R signal) may be corrected by the same method.
以上の通り、本実施例に示した補正係数の演算方法によって感度設定ごとに求めた補正係数を使用し、本実施例に示した補正方法で固体撮像素子から読み出した信号を補正することで画像信号の色比を好適に補正し、画像の色再現性を向上させることができる。 As described above, the correction coefficient obtained for each sensitivity setting by the correction coefficient calculation method shown in this embodiment is used, and the image read out from the solid-state imaging device is corrected by the correction method shown in this embodiment. The color ratio of the signal can be suitably corrected, and the color reproducibility of the image can be improved.
すなわち、不完全転送による色再現性の悪化、特に高感度での色再現性の悪化を低減することができる補正手段を提供することが可能となる。 That is, it is possible to provide a correction unit that can reduce the deterioration of color reproducibility due to incomplete transfer, particularly the deterioration of color reproducibility with high sensitivity.
実施例1では、撮像装置に設定される感度毎にもとめた色別の補正係数を、信号レベルに因らずに一律に使用した。このとき、高感度設定時においても、適露光付近の色再現性を向上させることができた。 In the first embodiment, the correction coefficient for each color determined for each sensitivity set in the imaging apparatus is uniformly used regardless of the signal level. At this time, the color reproducibility near the appropriate exposure could be improved even when the high sensitivity was set.
ここで、固体撮像素子に殆ど光が入射せず、極端に暗い画像を撮影する場合について考える。 Here, consider a case where an extremely dark image is taken with almost no light entering the solid-state imaging device.
実施例1に記載の方法で求めたR信号についての補正係数を、ゲインp_rおよびオフセットq_rとし、B信号についての補正係数をゲインp_bおよびオフセットq_bとする。 The correction coefficient for the R signal obtained by the method described in the first embodiment is the gain p_r and the offset q_r, and the correction coefficient for the B signal is the gain p_b and the offset q_b.
例えば、光がまったく入射せず、固体撮像素子が黒レベル相当の信号(0カウント)を出力するとき、本来であれば、R、G、Bのすべてが黒レベル相当の信号(0カウント)となるはずである。しかし、実施例1に述べた色比補正によって、Rの信号には一律のオフセットq_r、またBの信号にも一律のオフセットq_bが加算される。このため、色比補正後の撮像信号は、黒レベル相当の信号よりも、R成分がオフセットq_rだけ、またB成分がオフセットq_bだけ増加した信号となってしまう。 For example, when light does not enter at all and the solid-state imaging device outputs a signal corresponding to a black level (0 count), all of R, G, and B are originally signals corresponding to a black level (0 count). Should be. However, by the color ratio correction described in the first embodiment, a uniform offset q_r is added to the R signal, and a uniform offset q_b is also added to the B signal. For this reason, the image signal after color ratio correction is a signal in which the R component is increased by the offset q_r and the B component is increased by the offset q_b than the signal corresponding to the black level.
すなわち、適正付近の露光量において色比を好適に補正できる色比補正係数をそのまま露光量が少ない場合に用いると、補正過剰となって、かえって色比のバランスを崩してしまう。その結果、画像の暗部の色比が、明部に対して異なってしまう。 That is, if a color ratio correction coefficient that can suitably correct the color ratio at an appropriate exposure amount is used when the exposure amount is small as it is, the correction becomes overcorrected and the balance of the color ratio is lost. As a result, the color ratio of the dark part of the image is different from that of the bright part.
実施例1に記載の補正方法では、G信号に補正をかけず、オフセット成分を持たないようにしたことで、暗部ほど輝度成分が少なくなるようにした。その結果、G信号にも他色と共通のオフセットを乗せていた従来の補正に比べて暗部の信号の浮きがなくなるため、暗部の色比が明部と異なっていたとしても、画像が極端に色づいて見えるほどの影響はない。とはいえ、暗部の色再現性についても劣化させない様な色比補正を行えれば、より色再現性の良い画像を得ることができ、好ましい。 In the correction method described in the first embodiment, the G component is not corrected and has no offset component, so that the luminance component decreases in the dark portion. As a result, the signal in the dark portion is not floated compared to the conventional correction in which the G signal is also offset with the same color as the other colors, so even if the color ratio in the dark portion is different from that in the bright portion, the image is extremely There is no influence that looks colored. However, it is preferable to perform color ratio correction that does not deteriorate the color reproducibility in the dark portion, because an image with better color reproducibility can be obtained.
本実施例では、上記暗部での色再現性を補償するための処理を第1の実施例の色比補正処理に追加し、適正露光量付近において色比を好適に補正しながら、暗部の色再現性の劣化を避けることを可能とする。 In this embodiment, the processing for compensating the color reproducibility in the dark portion is added to the color ratio correction processing in the first embodiment, and the color of the dark portion is corrected while suitably correcting the color ratio in the vicinity of the appropriate exposure amount. It is possible to avoid degradation of reproducibility.
具体的には、実施例1の色比補正処理に加えて、暗部を識別するためにR、B画素各々の出力信号のレベルを判定する出力信号判定手段備え、暗部と判定したときに第1の実施例の色比補正方法を他の方法に切り替えて暗部の色再現性を補償している。 Specifically, in addition to the color ratio correction processing of the first embodiment, output signal determination means for determining the level of the output signal of each of the R and B pixels is provided to identify the dark portion. In this embodiment, the color ratio correction method is switched to another method to compensate for the color reproducibility in the dark portion.
従って、本実施例において実行される第1の実施例の色比補正処理で用いる補正係数p、qの求め方は、実施例1に述べたものと変わらないので、説明を省略する。 Accordingly, the method for obtaining the correction coefficients p and q used in the color ratio correction process of the first embodiment executed in the present embodiment is not different from that described in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
以下、図10、図11(A)、11(B)を参照して、本発明の第2の実施例による、色比補正判定を用いた補正方法を説明する。 Hereinafter, a correction method using color ratio correction determination according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10, 11 (A), and 11 (B).
図10は、実施例1において例示した固体撮像素子の高感度設定時の入出力特性を、更に低い露出領域までプロットしたものである。 FIG. 10 is a plot of input / output characteristics of the solid-state imaging device exemplified in Example 1 when the sensitivity is set to a lower exposure area.
ここでは、同一露出のRとG、BとGのプロットの間隔(出力差)が、適正露光時のRとGのプロットの間隔D2、BとGのプロットの間隔D1とそれぞれ等しければ、適露光時と同じ色比の信号が得られることを示している。 Here, if the interval (output difference) between the R and G and B and G plots of the same exposure is equal to the R and G plot interval D2 and the B and G plot intervals D1 at the appropriate exposure, respectively, It shows that a signal having the same color ratio as that at the time of exposure can be obtained.
色比補正前のR信号、B信号を図10に細実線で結んだ白点で示した。また、実施例1に述べた色比補正を適用した結果を、図10に太破線で結んだ黒点で示した。 The R signal and B signal before color ratio correction are indicated by white dots connected by a thin solid line in FIG. Further, the result of applying the color ratio correction described in the first embodiment is shown by black dots connected by thick broken lines in FIG.
色比補正前のR信号、B信号に対し、実施例1に述べた色比補正を適用することによって、所定以上の露出、特に、色比補正係数の導出に用いた条件以上の露出(ここでは適−2段以上)では、色比が好適に補正される。 By applying the color ratio correction described in the first embodiment to the R signal and the B signal before the color ratio correction, the exposure more than a predetermined value, in particular, the exposure more than the condition used for deriving the color ratio correction coefficient (here In the case of (appropriate -2 steps), the color ratio is corrected appropriately.
しかしながら、所定未満の露出、特に、色比補正係数の導出に用いた条件に満たない露出(ここでは適−2段未満)においては、色比補正が過剰となり、露出が低くなるに従い、色比のバランスが崩れていっている。 However, for exposures less than a predetermined value, particularly exposures that do not satisfy the conditions used for deriving the color ratio correction coefficient (here, less than appropriate -2 steps), the color ratio becomes excessive and the color ratio increases as the exposure decreases. Is out of balance.
そこでこの崩れを補償するために第1の実施例の色比補正処理を変形して、次のような補正処理を追加する。即ち、色比補正前のR信号、B信号が所定レベルよりも高い時には、実施例1に述べた補正方法で色比補正を行い、色比補正前のR信号、B信号が所定レベルよりも低い時には、色比補正自体を行わないか、あるいは、色比補正係数を変更する。この点は、図9と図11(A)、11(B)とを比べることでも容易に理解できる。なお、色比補正を行わないことと、色比補正係数をp=1、q=0に変更することとは、等価である。 Therefore, in order to compensate for this collapse, the color ratio correction process of the first embodiment is modified and the following correction process is added. That is, when the R signal and B signal before color ratio correction are higher than a predetermined level, the color ratio correction is performed by the correction method described in the first embodiment, and the R signal and B signal before color ratio correction are lower than the predetermined level. When it is low, the color ratio correction itself is not performed, or the color ratio correction coefficient is changed. This point can be easily understood by comparing FIG. 9 with FIGS. 11 (A) and 11 (B). Note that not performing the color ratio correction and changing the color ratio correction coefficient to p = 1 and q = 0 are equivalent.
具体的には、実施例1にて述べた色比補正係数の導出時に取得した、各感度における最も露出の低い画像のR信号レベル、B信号レベルの平均値を、それぞれその感度における補正判定値Rj、Bjとする。この補正判定値を、撮像装置の不揮発性メモリ(ROM)14にあらかじめ記憶させておき、撮像装置の感度設定に応じた補正判定値と色比補正前の各画素信号とを比較して補正判定を行い、判定結果に基づいて、該当画素の補正をどのように行うかを決定する。なお、補正判定値の設定は上記の方法に限らず、他の方法で設定して不揮発性メモリ14に記憶させてもよい。
Specifically, the average values of the R signal level and the B signal level of the image with the lowest exposure at each sensitivity obtained at the time of deriving the color ratio correction coefficient described in the first embodiment are respectively corrected correction values for the sensitivity. Let Rj and Bj. The correction determination value is stored in advance in the nonvolatile memory (ROM) 14 of the imaging device, and the correction determination value according to the sensitivity setting of the imaging device is compared with each pixel signal before color ratio correction to determine correction. And determine how to correct the corresponding pixel based on the determination result. The setting of the correction determination value is not limited to the above method, and may be set by another method and stored in the
例えば、図11(A)、11(B)に例示したようなフローチャートに従って、補正判定、及び、色比補正の処理を行えばよい。 For example, correction determination and color ratio correction processing may be performed according to the flowcharts illustrated in FIGS. 11A and 11B.
図11(A)は、色比補正前のR信号、B信号がそれぞれ補正判定値Rj、Bjより低い場合に色比補正係数を変更する補正処理のフローチャートを示す。図11(B)は、色比補正前のR信号、B信号がそれぞれ補正判定値Rj、Bjより低い場合に色比補正を行なわない補正処理のフローチャートを示す。なお、同図において、図9と同じステップは同じ符号を付して示す。 FIG. 11A shows a flowchart of a correction process for changing the color ratio correction coefficient when the R signal and B signal before color ratio correction are lower than the correction determination values Rj and Bj, respectively. FIG. 11B shows a flowchart of a correction process in which color ratio correction is not performed when the R signal and B signal before color ratio correction are lower than the correction determination values Rj and Bj, respectively. In the figure, the same steps as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals.
まず、図11(A)に示す色比補正処理について説明する。 First, the color ratio correction process shown in FIG.
ステップS901で、N番目の画素を選択し、当該画素の信号レベルS(n)を取得し、ステップS902へ進む。 In step S901, the Nth pixel is selected, the signal level S (n) of the pixel is acquired, and the process proceeds to step S902.
ステップS902で、画素アドレス等に基づいて、選択した画素がG画素であるかどうかを判定する。G画素であると判定されたらステップS903に進み、それ以外(R画素またはB画素)と判定されたらステップS904に進む。 In step S902, it is determined whether the selected pixel is a G pixel based on a pixel address or the like. If it is determined that the pixel is a G pixel, the process proceeds to step S903, and if it is determined other than that (R pixel or B pixel), the process proceeds to step S904.
G画素に対しては色比補正を行わないので、ステップS903で、色比補正係数として、p=1、q=0を代入し、ステップS907へ進む。 Since color ratio correction is not performed for the G pixel, p = 1 and q = 0 are substituted as color ratio correction coefficients in step S903, and the process proceeds to step S907.
ステップS904では、画素アドレス等に基づいて、選択した画素がR画素であるかB画素であるかを判定する。R画素と判定されたらステップS1101に進み、B画素と判定されたらステップS1102に進む。 In step S904, it is determined whether the selected pixel is an R pixel or a B pixel based on a pixel address or the like. If it is determined that the pixel is an R pixel, the process proceeds to step S1101, and if it is determined that the pixel is a B pixel, the process proceeds to step S1102.
ステップS1101で、選択したR画素の信号レベルS(n)が、補正判定値Rj以上かどうかを判定する。Rj以上であると判定されたら、ステップS905へ進み、Rj未満であると判定されたら、ステップS1103へ進む。 In step S1101, it is determined whether the signal level S (n) of the selected R pixel is equal to or higher than the correction determination value Rj. If it is determined that it is equal to or greater than Rj, the process proceeds to step S905, and if it is determined that it is less than Rj, the process proceeds to step S1103.
ステップS905で、色比補正係数として、p=p_r、q=q_rを代入し、ステップS907へ進む。 In step S905, p = p_r and q = q_r are substituted as color ratio correction coefficients, and the process proceeds to step S907.
R信号がRj未満の時は色比補正を行わないので、ステップS1103で、色比補正係数として、p=1、q=0を代入し、ステップS907へ進む。即ち、色比補正係数を変更する。 Since the color ratio correction is not performed when the R signal is less than Rj, p = 1 and q = 0 are substituted as color ratio correction coefficients in step S1103, and the process proceeds to step S907. That is, the color ratio correction coefficient is changed.
ステップS1102で、選択したB画素の信号レベルS(n)が、補正判定値Bj以上かどうかを判定する。Bj以上であると判定されたら、ステップS906へ進み、Bj未満であると判定されたら、ステップS1104へ進む。 In step S1102, it is determined whether the signal level S (n) of the selected B pixel is equal to or higher than the correction determination value Bj. If it is determined that it is greater than or equal to Bj, the process proceeds to step S906, and if it is determined that it is less than Bj, the process proceeds to step S1104.
ステップS906で、色比補正係数として、p=p_b、q=q_bを代入し、ステップS907へ進む。 In step S906, p = p_b and q = q_b are substituted as color ratio correction coefficients, and the process proceeds to step S907.
B信号がBj未満の時は色比補正を行わないので、ステップS1104で、色比補正係数として、p=1、q=0を代入し、ステップS011へ進む。 Since the color ratio correction is not performed when the B signal is less than Bj, p = 1 and q = 0 are substituted as color ratio correction coefficients in step S1104, and the process proceeds to step S011.
ステップS907で、先のステップで代入された色比補正係数p、qを用いて、選択した画素の信号S(n)を補正し、補正結果S’(n)を得る。その後ステップS908へ進む。 In step S907, the signal S (n) of the selected pixel is corrected using the color ratio correction coefficients p and q substituted in the previous step, and a correction result S '(n) is obtained. Thereafter, the process proceeds to step S908.
ステップS908で、選択した画素が最終画素であるかどうかを判定する。最終画素であったら処理を終了し、最終画素でない場合には、ステップS909へと進む。 In step S908, it is determined whether the selected pixel is the last pixel. If it is the last pixel, the process ends. If it is not the last pixel, the process proceeds to step S909.
ステップS909で、N=N+1とし、ステップS901へ戻って上記処理を続行する。 In step S909, N = N + 1, and the process returns to step S901 to continue the above processing.
次に、図11(B)の色比補正処理を説明する。 Next, the color ratio correction process in FIG.
ステップS901で、N番目の画素を選択して該当画素の信号レベルS(n)を取得し、ステップS902へ進む。 In step S901, the Nth pixel is selected to acquire the signal level S (n) of the corresponding pixel, and the process proceeds to step S902.
ステップS902で、画素アドレス等に基づいて、選択した画素がG画素であるかどうかを判定する。G画素であると判定されたらステップS1103に進み、それ以外(R画素またはB画素)と判定されたらステップS904に進む。 In step S902, it is determined whether the selected pixel is a G pixel based on a pixel address or the like. If it is determined that the pixel is a G pixel, the process proceeds to step S1103, and if it is determined other than that (R pixel or B pixel), the process proceeds to step S904.
ステップS904で、画素アドレス等に基づいて、選択した画素がR画素であるかB画素であるかを判定する。R画素と判定されたらステップS1101に進み、B画素と判定されたらステップS1102に進む。 In step S904, it is determined whether the selected pixel is an R pixel or a B pixel based on a pixel address or the like. If it is determined that the pixel is an R pixel, the process proceeds to step S1101, and if it is determined that the pixel is a B pixel, the process proceeds to step S1102.
ステップS1101で、選択したR画素の信号レベルS(n)が補正判定値Rj以上かどうかを判定する。Rj以上であると判定されたらステップS905へ進み、Rj未満であると判定されたらステップS1103へ進む。 In step S1101, it is determined whether the signal level S (n) of the selected R pixel is equal to or higher than the correction determination value Rj. If it is determined that it is greater than or equal to Rj, the process proceeds to step S905, and if it is determined that it is less than Rj, the process proceeds to step S1103.
ステップS905で、色比補正係数として、p=p_r、q=q_rを代入し、ステップS1105へ進む。 In step S905, p = p_r and q = q_r are substituted as color ratio correction coefficients, and the process advances to step S1105.
ステップS1102では、選択したB画素の信号レベルS(n)が、補正判定値Bj以上かどうかを判定する。Bj以上であると判定されたらステップS906へ進み、Bj未満であると判定されたらステップS1103へ進む。 In step S1102, it is determined whether the signal level S (n) of the selected B pixel is equal to or higher than the correction determination value Bj. If it is determined that it is greater than or equal to Bj, the process proceeds to step S906, and if it is determined that it is less than Bj, the process proceeds to step S1103.
ステップS906で、色比補正係数として、p=p_b、q=q_bを代入し、ステップS1105へ進む。 In step S906, p = p_b and q = q_b are substituted as color ratio correction coefficients, and the process proceeds to step S1105.
G信号、Rj未満のR信号、及びBj未満のB信号に対しては、色比補正を行わないので、ステップS904では、取得した信号レベルS(n)に対して演算処理を加えずに補正後の信号S’(n)とし、ステップS908へ進む。 Color ratio correction is not performed for the G signal, the R signal less than Rj, and the B signal less than Bj, so in step S904, the acquired signal level S (n) is corrected without performing arithmetic processing. The subsequent signal S ′ (n) is used, and the process proceeds to step S908.
ステップS1105で、先のステップで代入された色比補正係数p、qを用いて、選択した画素の信号S(n)を補正して補正結果S’(n)を得る。その後ステップS908へ進む。 In step S1105, the signal S (n) of the selected pixel is corrected using the color ratio correction coefficients p and q substituted in the previous step to obtain a correction result S ′ (n). Thereafter, the process proceeds to step S908.
ステップS908で、選択した画素が最終画素であるかどうかを判定する。最終画素であったら処理を終了し、最終画素でない場合には、ステップS909へと進む。 In step S908, it is determined whether the selected pixel is the last pixel. If it is the last pixel, the process ends. If it is not the last pixel, the process proceeds to step S909.
ステップS909で、N=N+1とし、ステップS901へ戻って上記処理を続行する。 In step S909, N = N + 1, and the process returns to step S901 to continue the above processing.
以上のように、補正判定値との比較の結果、信号レベルがRjよりも高いと判定されたR画素及び信号レベルがBjよりも高いと判定されたB画素については、信号処理回路7において、実施例1で求めた色比補正係数を使用して色比補正を行う。他方、比較の結果、信号レベルがRjよりも低いと判定されたR画素及び信号レベルがBjよりも低いと判定されたB画素については、色比補正係数としてp=1、q=0を代入した上で補正処理の演算を行うか、あるいは色比補正を行わないようにする。 As described above, as a result of the comparison with the correction determination value, the R pixel whose signal level is determined to be higher than Rj and the B pixel whose signal level is determined to be higher than Bj are determined in the signal processing circuit 7. Color ratio correction is performed using the color ratio correction coefficient obtained in the first embodiment. On the other hand, as a result of the comparison, p = 1 and q = 0 are substituted as color ratio correction coefficients for the R pixel whose signal level is determined to be lower than Rj and the B pixel whose signal level is determined to be lower than Bj. Then, correction processing is performed or color ratio correction is not performed.
以上のフローチャートに従って補正の切り替えを行った結果を、図10の色比補正(判定有)後の結果として、太実線で結んだ黒点で示した。実施例1の色比補正(判定無)後の結果と比較すると、R、B信号がオフセットを持たないように変化している。したがって、例えば露出が適−4段のとき、本実施例による補正後のGとRとの間隔D6は、実施例1による補正後のGとRとの間隔D4のように大きく変化することなく、より適正露出時のGとRとの間隔D2に近い結果となっている。また、本実施例による補正後のGとBとの間隔D5は、実施例1による補正後のGとBとの間隔D3のように大きく変化することなく、より適正露出時のGとBとの間隔D1に近い結果となっている。 The result of switching the correction according to the above flowchart is shown by the black dots connected by the thick solid line as the result after the color ratio correction (with determination) in FIG. Compared with the result after the color ratio correction (no determination) in Example 1, the R and B signals are changed so as not to have an offset. Therefore, for example, when the exposure is appropriate -4 steps, the gap D6 between G and R after correction according to the present embodiment does not change as much as the gap D4 between G and R after correction according to the first embodiment. The result is closer to the distance D2 between G and R at the proper exposure. Further, the gap D5 between G and B after correction according to the present embodiment does not change as much as the gap D3 between G and B after correction according to the first embodiment, and G and B at a more appropriate exposure. The result is close to the interval D1.
尚、適正露光量−2段以上では、色比補正(判定無)後の結果と等しい補正結果が得られている。 When the appropriate exposure amount is −2 or more, a correction result equal to the result after the color ratio correction (no determination) is obtained.
以上、本実施例に示した色比補正判定を用いた補正方法で固体撮像素子から読み出した信号を補正することで、暗部の画像信号の色比を過剰補正によって悪化させることなく、所定の露光量以上の色比を好適に補正し、画像の色再現性を向上させることが可能となる。 As described above, by correcting the signal read from the solid-state imaging device by the correction method using the color ratio correction determination described in the present embodiment, the predetermined exposure is performed without deteriorating the color ratio of the image signal in the dark part due to overcorrection. It is possible to suitably correct a color ratio that is greater than or equal to the amount and improve the color reproducibility of the image.
実施例1では、撮像装置に設定する感度毎に求めた色別の色比補正係数を、信号レベルに因らずに一律に使用した。このとき、高感度設定時においても、適露光付近の色再現性を向上させることができた。 In the first embodiment, the color ratio correction coefficient for each color obtained for each sensitivity set in the imaging apparatus is uniformly used regardless of the signal level. At this time, the color reproducibility near the appropriate exposure could be improved even when the high sensitivity was set.
また、実施例2は、極端に暗い画像を撮影する場合、実施例1の方法で求めた色比補正係数をそのまま用いると、補正過剰となってかえって色比のバランスを崩してしまうことを補償する処理を追加した。これにより、画像の暗部の色比が、明部に対して異なってしまうことを是正した。 Further, in the second embodiment, when an extremely dark image is taken, if the color ratio correction coefficient obtained by the method of the first embodiment is used as it is, it is compensated that the balance of the color ratio is lost due to excessive correction. Added the process to do. Thereby, it was corrected that the color ratio of the dark part of the image is different from that of the bright part.
ところで、人間の視細胞の特性として、暗部の色味は明部に対して視認しにくい。したがって、画像についても、暗部では色成分を減衰させ輝度成分の情報は残すといったような処理を行えば、見た目に近い画像を生成することができる。したがって、本実施例では、適正露光量付近において色比を好適に補正しながら(第1の実施例)、暗部では実施例2で追加された処理を変形して、輝度成分を残しつつ色成分を減衰させるための補正を行なう。 By the way, as a characteristic of human photoreceptor cells, the color of the dark part is difficult to visually recognize against the bright part. Therefore, an image close to the appearance can be generated by performing processing such as attenuating the color component in the dark portion and leaving the luminance component information in the dark portion. Therefore, in this embodiment, the color ratio is suitably corrected in the vicinity of the appropriate exposure amount (first embodiment), and the process added in the second embodiment is modified in the dark portion to leave the luminance component and the color component. Correction for attenuating is performed.
本実施例においも、適正露光量付近の補正で用いる補正係数p、qの求め方は、実施例1に述べたものと変わらないので、説明を省略する。 Also in the present embodiment, the method of obtaining the correction coefficients p and q used for the correction near the appropriate exposure amount is not different from that described in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
本実施例は、実施例2と同様に、暗部を識別するためのR、B画素各々の出力信号のレベルを判定する出力信号判定手段を備え、その判定結果に応じて実施例2の補正方法の切り替えを変形した補正方法の切り替え処理を行う。 As in the second embodiment, the present embodiment includes output signal determination means for determining the level of the output signal of each of the R and B pixels for identifying the dark portion, and the correction method according to the second embodiment according to the determination result. A correction method switching process in which the switching is changed is performed.
即ち、本実施例での補正方法の切り替え処理は、次の2点に特徴がある。一つは、出力の判定には、選択画素の周辺に配された別色の画素の信号を用いることである。他の一つは、判定の結果、色比補正を行わないと判定された画素については、さらに、判定の内容に応じて該当画素の信号をそのまま用いるか、該当画素の信号を所定レベルの信号に置き換えるかを選択することである。 That is, the correction method switching process in this embodiment is characterized by the following two points. One is to use signals of pixels of different colors arranged around the selected pixel for output determination. The other is that, as a result of the determination, for the pixel determined not to perform color ratio correction, the signal of the corresponding pixel is used as it is according to the content of the determination, or the signal of the corresponding pixel is used as a signal of a predetermined level. It is to choose whether to replace with.
以下、図12、図13を参照して、本発明の第3の実施例に係わる色比補正処理について説明する。 The color ratio correction process according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図12は、図10と同様に、実施例1において例示した固体撮像素子の高感度設定時の入出力特性を、更に低い露出範囲までプロットしたグラフである。 FIG. 12 is a graph in which the input / output characteristics at the time of high sensitivity setting of the solid-state imaging device exemplified in Example 1 are plotted to a lower exposure range, as in FIG.
色比補正前のR信号、B信号を図12に細実線で結んだ白点で示した。また、実施例1に述べた色比補正を適用した結果を、太破線で結んだ黒点で示した。 The R signal and B signal before color ratio correction are indicated by white dots connected by a thin solid line in FIG. The result of applying the color ratio correction described in Example 1 is indicated by black dots connected by thick broken lines.
色比補正前のR信号、B信号に対し、実施例1に述べた色比補正を適用することによって、所定以上の露出、特に、色比補正係数の導出に用いた条件以上の露出(ここでは適−2段以上)では色比が好適に補正される。 By applying the color ratio correction described in the first embodiment to the R signal and the B signal before the color ratio correction, the exposure more than a predetermined value, in particular, the exposure more than the condition used for deriving the color ratio correction coefficient (here In (appropriate -2 steps or more), the color ratio is corrected appropriately.
しかしながら、所定未満の露出、特に、色比補正係数の導出に用いた条件に満たない露出(ここでは適−2段未満)においては、色比補正の結果補正過剰となり、露出が低くなるに従い色比のバランスが崩れていっている。 However, if the exposure is less than a predetermined value, in particular, the exposure that does not satisfy the conditions used for deriving the color ratio correction coefficient (here, less than appropriate -2 steps), the color ratio correction results in overcorrection, and the color decreases as the exposure decreases. The balance of the ratio is losing.
このような信号に対し、適正付近の露光量において色比を好適に補正しながら、暗部では輝度成分を残しつつ色成分を減衰させるために、図13に示すフローチャートに従った色比補正処理を行えばよい。 In order to attenuate the color component while leaving the luminance component in the dark portion while suitably correcting the color ratio at an exposure amount in the vicinity of an appropriate amount for such a signal, a color ratio correction process according to the flowchart shown in FIG. 13 is performed. Just do it.
以下、図13に示すフローチャートに従って、本実施例に係わる色比補正処理を説明する。なお、同図において、図9および図10(A),10(B)と同じステップには同じ符号を付して示す。 The color ratio correction process according to the present embodiment will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. In the figure, the same steps as those in FIG. 9 and FIGS. 10A and 10B are denoted by the same reference numerals.
ステップS901では、N番目の画素を選択して該当画素の信号レベルS(n)を取得し、ステップS1301へ進む。 In step S901, the Nth pixel is selected to acquire the signal level S (n) of the corresponding pixel, and the process proceeds to step S1301.
ステップS1301で、N番目の画素の周辺に配された、第1の周辺画素群の信号レベルS(n)_1を取得し、ステップS1302へ進む。第1の周辺画素群とは、着目画素とは異なる、単一色の画素からなる画素群である。例えば、図14に示すように、R、G、Bの各色の画素がベイヤ配列された固体撮像素子においては、着目画素に対して、上下左右方向に隣接した位置関係にある4つの画素を選択するものとする。また、選択した複数の画素の信号を加算平均し、第1の周辺画素群の信号レベルS(n)_1とする。 In step S1301, the signal level S (n) _1 of the first peripheral pixel group arranged around the Nth pixel is acquired, and the process proceeds to step S1302. The first peripheral pixel group is a pixel group composed of pixels of a single color different from the target pixel. For example, as shown in FIG. 14, in a solid-state imaging device in which pixels of R, G, and B colors are arranged in a Bayer pattern, four pixels that are adjacent to each other in the vertical and horizontal directions are selected with respect to the target pixel. It shall be. Further, the signals of a plurality of selected pixels are averaged to obtain a signal level S (n) _1 of the first peripheral pixel group.
ステップS1302で、N番目の画素の周辺に配された第2の周辺画素群の信号レベルS(n)_2を取得し、ステップS204へ進む。第2の周辺画素群とは、着目画素及び第1の画素群とは異なる単一色の画素からなる画素群である。例えば、図14に示すように、R、G、Bの各色の画素がベイヤ配列された固体撮像素子においては、着目画素に対して、ななめ方向に隣接した4つの画素を選択するものとする。また、選択した複数の画素の信号を加算平均し、第2の周辺画素群の信号レベルS(n)_2とする。 In step S1302, the signal level S (n) _2 of the second peripheral pixel group arranged around the Nth pixel is acquired, and the process proceeds to step S204. The second peripheral pixel group is a pixel group composed of pixels of a single color different from the target pixel and the first pixel group. For example, as shown in FIG. 14, in a solid-state imaging device in which pixels of R, G, and B colors are arranged in a Bayer array, four pixels that are adjacent to the target pixel in the tanning direction are selected. Further, the signals of a plurality of selected pixels are averaged to obtain a signal level S (n) _2 of the second peripheral pixel group.
ステップS902で、画素アドレス等に基づいて、選択した画素がG画素であるかどうかを判定する。G画素であると判定されたら色比補正は不要であると判断し、ステップS1103に進む。それ以外(R画素またはB画素)と判定されたらステップS1303に進む。 In step S902, it is determined whether the selected pixel is a G pixel based on a pixel address or the like. If it is determined that the pixel is a G pixel, it is determined that color ratio correction is unnecessary, and the process proceeds to step S1103. If it is determined that it is other than that (R pixel or B pixel), the process proceeds to step S1303.
ステップS1303で、N番目の画素の信号レベルS(n)が第1の周辺画素群の信号レベルS(n)_1以上であるかどうかを判定する。ここで、ステップS902の判定により、S(n)はRまたはBの信号であることがわかっているので、図14に示すように第1の周辺画素群は必ずG画素となって、S(n)_1はN番目の画素近傍のG信号レベルを表すこととなる。S(n)がS(n)_1以上である、すなわち、着目画素の信号が近傍のG信号以上であると判定されたら、着目画素は近傍のG信号に対して十分な割合の出力を持っているものとし、色比補正は不要であると判断してステップS1103へ進む。S(n)がS(n)_1未満であると判定されたら、ステップS904へ進む。 In step S1303, it is determined whether the signal level S (n) of the Nth pixel is equal to or higher than the signal level S (n) _1 of the first peripheral pixel group. Here, since it is known from the determination in step S902 that S (n) is an R or B signal, the first peripheral pixel group is always a G pixel as shown in FIG. n) _1 represents the G signal level in the vicinity of the Nth pixel. If S (n) is greater than or equal to S (n) _1, that is, if it is determined that the signal of the pixel of interest is greater than or equal to the neighboring G signal, the pixel of interest has an output with a sufficient ratio relative to the neighboring G signal. In step S1103, it is determined that color ratio correction is unnecessary. If it is determined that S (n) is less than S (n) _1, the process proceeds to step S904.
ステップS904で、画素アドレス等に基づいて、N番目の画素がR画素であるかB画素であるかを判定する。R画素と判定されたらステップS1304に進み、B画素と判定されたらステップS1305に進む。 In step S904, it is determined whether the Nth pixel is an R pixel or a B pixel based on a pixel address or the like. If it is determined that the pixel is an R pixel, the process proceeds to step S1304. If it is determined that the pixel is a B pixel, the process proceeds to step S1305.
ステップS1304では、N番目の画素がR画素であるとの判定に従い、N番目の画素に対する色比補正係数として、p=p_r、q=q_rを代入する。また、第2の周辺画素群はB画素であるから、第2の周辺画素群に対する色比補正係数として、p2=p_b、q2=q_bを代入する。その後、ステップS907へ進む。 In step S1304, according to the determination that the Nth pixel is an R pixel, p = p_r and q = q_r are substituted as color ratio correction coefficients for the Nth pixel. Further, since the second peripheral pixel group is a B pixel, p2 = p_b and q2 = q_b are substituted as the color ratio correction coefficients for the second peripheral pixel group. Thereafter, the process proceeds to step S907.
ステップS1305では、N番目の画素がB画素との判定に従い、N番目の画素に対する色比補正係数として、p=p_b、q=q_bを代入する。また、残る第2の周辺画素群はR画素であるから、第2の周辺画素群に対する色比補正係数として、p2=p_r、q2=q_rを代入する。その後、ステップS907へ進む。 In step S1305, according to the determination that the Nth pixel is a B pixel, p = p_b and q = q_b are substituted as color ratio correction coefficients for the Nth pixel. Since the remaining second peripheral pixel group is an R pixel, p2 = p_r and q2 = q_r are substituted as color ratio correction coefficients for the second peripheral pixel group. Thereafter, the process proceeds to step S907.
ステップS907で、先のステップで代入された色比補正係数p、qを用いて、N番目の画素の信号S(n)を補正して補正結果S′(n)を得る。その後ステップS1306へ進む。 In step S907, the signal S (n) of the Nth pixel is corrected using the color ratio correction coefficients p and q substituted in the previous step to obtain a correction result S ′ (n). Thereafter, the process proceeds to step S1306.
ステップS1306で、N番目の画素信号の補正結果S′(n)が、近傍のG画素信号であるS(n)_1以上かどうかを判定する。S(n)_1以上であると判定されたら、ステップS1310へ進み、S(n)_1未満であると判定されたら、ステップS1307へ進む。 In step S1306, it is determined whether the correction result S ′ (n) of the Nth pixel signal is greater than or equal to S (n) _1 that is a neighboring G pixel signal. If it is determined that it is greater than or equal to S (n) _1, the process proceeds to step S1310, and if it is determined that it is less than S (n) _1, the process proceeds to step S1307.
ステップS1307で、第2の周辺画素群の信号S(n)_2が、第1の周辺画素群の信号レベルS(n)_1以上であるかどうかを判定する。S(n)_1は、N番目の画素近傍のG信号レベルである。S(n)_2がS(n)_1以上である、すなわち、第2の周辺画素群の信号が、近傍のG信号以上であると判定されたら、色比補正が補正過剰であると判定し、ステップS1310へ進む。S(n)がS(n)_1未満であると判定されたら、ステップS1308へ進む。 In step S1307, it is determined whether the signal S (n) _2 of the second peripheral pixel group is equal to or higher than the signal level S (n) _1 of the first peripheral pixel group. S (n) _1 is the G signal level in the vicinity of the Nth pixel. If it is determined that S (n) _2 is equal to or greater than S (n) _1, that is, the signal of the second peripheral pixel group is equal to or greater than the neighboring G signal, it is determined that the color ratio correction is overcorrected. The process proceeds to step S1310. If it is determined that S (n) is less than S (n) _1, the process proceeds to step S1308.
ステップS1308で、先のステップで代入された色比補正係数p_2、q_2を用いて第2の周辺画素群の信号S(n)_2を補正し、補正結果S′(n)_2を得る。その後ステップS1309へ進む。 In step S1308, the signal S (n) _2 of the second peripheral pixel group is corrected using the color ratio correction coefficients p_2 and q_2 substituted in the previous step to obtain a correction result S ′ (n) _2. Thereafter, the process proceeds to step S1309.
ステップS1309で、第2の周辺画素群の画素信号の補正結果S′(n)_2が、近傍のG画素信号であるS(n)_1以上かどうかを判定する。S(n)_1以上であると判定されたら色比補正が補正過剰であると判定し、ステップS1310へ進む。S(n)_1未満であると判定されたら色比補正が適切であると判定し、ステップS1311へ進む。 In step S1309, it is determined whether or not the pixel signal correction result S ′ (n) _2 of the second peripheral pixel group is equal to or greater than S (n) _1 that is a neighboring G pixel signal. If it is determined that it is greater than or equal to S (n) _1, it is determined that the color ratio correction is overcorrected, and the process proceeds to step S1310. If it is determined that it is less than S (n) _1, it is determined that the color ratio correction is appropriate, and the process proceeds to step S1311.
ステップS1311では、N番目の画素の信号を色比補正した信号S′(n)を補正後の信号として出力し、ステップS908へ進む。 In step S1311, a signal S ′ (n) obtained by correcting the color ratio of the signal of the Nth pixel is output as a corrected signal, and the process proceeds to step S908.
ステップS1310では、N番目の画素の信号を色比補正した信号S′(n)を、所定レベル、ここでは黒レベルに相当する0カウントに置き換える。置き換えられた信号を補正後の信号として出力し、ステップS908へ進む。 In step S1310, the signal S ′ (n) obtained by correcting the color ratio of the signal of the Nth pixel is replaced with 0 count corresponding to a predetermined level, here, the black level. The replaced signal is output as a corrected signal, and the process proceeds to step S908.
ステップS1310では、色比補正していないN番目の画素の信号S(n)をそのまま出力し、ステップS908へ進む。 In step S1310, the signal S (n) of the Nth pixel not subjected to color ratio correction is output as it is, and the process proceeds to step S908.
ステップS908で、選択した画素が最終画素であるかどうかを判定する。最終画素であったら処理を終了し、最終画素でない場合には、ステップS909へと進む。 In step S908, it is determined whether the selected pixel is the last pixel. If it is the last pixel, the process ends. If it is not the last pixel, the process proceeds to step S909.
ステップS909で、N=N+1とし、ステップS901へ戻って上記の処理を続行する。 In step S909, N = N + 1, and the process returns to step S901 to continue the above processing.
以上のように、近傍のG信号との比較の結果、色比補正前の信号レベルがG信号よりも高いと判定されたR画素及びB画素については、G画素と同等以上の信号レベルを持っているため色比補正を不要と判定し、色比補正を行わない。 As described above, as a result of the comparison with the neighboring G signal, the R pixel and the B pixel determined that the signal level before the color ratio correction is higher than the G signal have a signal level equal to or higher than that of the G pixel. Therefore, it is determined that the color ratio correction is unnecessary, and the color ratio correction is not performed.
また、G画素を除く着目画素及び着目画素近傍の別色の画素が色比補正前の双方の信号が近傍のG信号未満であって、かつ、双方を色比補正すると一方でも近傍のG信号を超えるときには、色比補正が過剰であると判定する。そして、この時は、着目画素の出力を所定レベル(例えば、黒レベル相当の信号レベル)に置き換えるようにする。それ以外の場合は、実施例1で求めた色比補正係数を使用して、色比補正を行うようにする。 In addition, the target pixel excluding the G pixel and another color pixel in the vicinity of the target pixel have both signals before the color ratio correction being less than the nearby G signal, and when both are corrected for the color ratio, the neighboring G signal When the value exceeds the value, it is determined that the color ratio correction is excessive. At this time, the output of the target pixel is replaced with a predetermined level (for example, a signal level corresponding to the black level). In other cases, the color ratio correction is performed using the color ratio correction coefficient obtained in the first embodiment.
以上のフローチャートに従って補正の切り替えを行った結果を、図13の色比補正(判定有)後の結果として、図12に太実線で結んだ黒点で示した。実施例1の色比補正(判定無)後の結果と比較すると、B信号がG信号を超えようとするところで、B信号とR信号が黒レベルを表す0カウントに置き換わっている。一方、露出が低い場合でもG信号はそのまま保持されている。即ち、明部では実施例1相当の色比補正が適用され、一方、暗部では色成分を減衰させ、輝度成分の情報は残す、といった処理となっている。これにより、明部の色比が好適に補正され、かつ、暗部は色付きがなく輝度成分のみ感じられる、人間の見た目に近い画像を生成することが可能となる。 The result of switching the correction in accordance with the above flowchart is shown as a black dot connected with a thick solid line in FIG. 12 as the result after the color ratio correction (with determination) in FIG. Compared with the result after the color ratio correction (no determination) in the first embodiment, the B signal and the R signal are replaced with 0 count representing the black level when the B signal is about to exceed the G signal. On the other hand, even when the exposure is low, the G signal is maintained as it is. In other words, the color ratio correction equivalent to that of the first embodiment is applied to the bright portion, while the color component is attenuated and the luminance component information is left in the dark portion. As a result, it is possible to generate an image close to the appearance of human eyes, in which the color ratio of the bright part is suitably corrected and the dark part is not colored and only the luminance component is felt.
また、上述した実施形態において図9、11A、11Bおよび13示した各処理は、各処理の機能を実現する為のプログラムをメモリ14から読み出してシステム制御部13もCPUが実行することによりその機能を実現させるものである。
9, 11A, 11B, and 13 in the above-described embodiment, the program for realizing the function of each process is read from the
尚、上述した構成に限定されるものではなく、図9、11A、11Bおよび13に示した各処理の全部または一部の機能を専用のハードウェアにより実現してもよい。また、上述のメモリは、光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、CD−ROM等の読み出しのみが可能な記録媒体、RAM以外の揮発性メモリ、またはこれらの組合せによるコンピュータ読み取り、書き込み可能な記録媒体より構成されてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described configuration, and all or some of the functions shown in FIGS. 9, 11A, 11B, and 13 may be realized by dedicated hardware. The above-mentioned memory can be read and written by a computer using a magneto-optical disk device, a non-volatile memory such as a flash memory, a recording medium such as a CD-ROM, a volatile memory other than a RAM, or a combination thereof. The recording medium may be a simple recording medium.
また、図9、11A、11Bおよび13に示した各処理の機能を実現する為のプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各処理を行っても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。具体的には、記憶媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書きこまれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含む。 Further, a program for realizing the functions of the processes shown in FIGS. 9, 11A, 11B and 13 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system. Each process may be performed by executing. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. Specifically, the program read from the storage medium is written into a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer. After that, the CPU of the function expansion board or function expansion unit performs part or all of the actual processing based on the instructions of the program, and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。例えば、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発メモリ(RAM)のような記録媒体も含むものとする。 The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” includes those that hold a program for a certain period of time. For example, a recording medium such as a volatile memory (RAM) inside a computer system serving as a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line is included.
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。 The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現する為のものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
また、上記のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体およびプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。 A program product such as a computer-readable recording medium in which the above program is recorded can also be applied as an embodiment of the present invention. The above program, recording medium, transmission medium, and program product are included in the scope of the present invention.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
Claims (14)
前記感度設定手段で設定された撮影感度で光電変換を行って被写体の撮像信号を出力する撮像手段と、
前記感度設定手段が設定する各撮影感度について、異なる露光量に対応して前記撮像手段から出力された撮像信号に含まれる異なる色の出力信号を用いて生成された色ごとの色比補正係数を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された色比補正係数を用いて前記撮像手段から出力された撮像信号を補正する補正手段と、
前記被写体の撮影において前記感度設定手段によって設定された撮影感度に対応した色比補正係数を前記記憶手段から取得し、前記補正手段を制御して、前記撮像手段から出力された前記被写体の撮像信号に含まれる異なる色の出力信号を、前記取得された色比補正係数のうち、対応する色の色比補正係数を用いて補正する制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。 Sensitivity setting means for setting shooting sensitivity;
Imaging means for performing photoelectric conversion at the photographing sensitivity set by the sensitivity setting means and outputting an imaging signal of a subject;
For each photographing sensitivity set by the sensitivity setting means, a color ratio correction coefficient for each color generated using an output signal of a different color included in an imaging signal output from the imaging means corresponding to a different exposure amount. Storage means for storing;
Correction means for correcting the imaging signal output from the imaging means using the color ratio correction coefficient stored in the storage means;
In the photographing of the subject, a color ratio correction coefficient corresponding to the photographing sensitivity set by the sensitivity setting means is acquired from the storage means, the correction means is controlled, and the imaging signal of the subject output from the imaging means An image pickup apparatus comprising: control means for correcting output signals of different colors included in the image using a color ratio correction coefficient of a corresponding color among the acquired color ratio correction coefficients.
前記感度設定手段が設定する各撮影感度について、異なる露光量に対応して前記撮像手段から出力された撮像信号に含まれる異なる色の出力信号を用いて生成された色ごとの色比補正係数を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された色比補正係数を用いて前記撮像手段から出力された撮像信号を補正する補正手段と、
前記被写体の撮影において前記感度設定手段によって設定された撮影感度に対応した色比補正係数を前記記憶手段から取得し、前記補正手段を制御して、前記撮像手段から出力された前記被写体の撮像信号に含まれる異なる色の出力信号を、前記取得された色比補正係数のうち、対応する色の色比補正係数を用いて補正する制御手段とを備えることを特徴とする画像処理装置。 Processing the imaging signal output from an imaging apparatus comprising: sensitivity setting means for setting imaging sensitivity; and imaging means for performing photoelectric conversion at the imaging sensitivity set by the sensitivity setting means and outputting an imaging signal of a subject. An image processing device,
For each photographing sensitivity set by the sensitivity setting means, a color ratio correction coefficient for each color generated using an output signal of a different color included in an imaging signal output from the imaging means corresponding to a different exposure amount. Storage means for storing;
Correction means for correcting the imaging signal output from the imaging means using the color ratio correction coefficient stored in the storage means;
In the photographing of the subject, a color ratio correction coefficient corresponding to the photographing sensitivity set by the sensitivity setting means is acquired from the storage means, the correction means is controlled, and the imaging signal of the subject output from the imaging means An image processing apparatus comprising: a control unit that corrects output signals of different colors included in the image using a color ratio correction coefficient of a corresponding color among the acquired color ratio correction coefficients.
前記感度設定手段が設定する各撮影感度について、異なる露光量に対応して前記撮像手段から出力された撮像信号に含まれる異なる色の出力信号を用いて生成された色ごとの色比補正係数を記憶手段に記憶する記憶ステップと、
前記記憶手段に記憶された色比補正係数を用いて前記撮像手段から出力された撮像信号を補正する補正ステップと、
前記被写体の撮影において前記感度設定手段によって設定された撮影感度に対応した色比補正係数を前記記憶手段から取得し、前記補正ステップを制御して、前記撮像手段から出力された前記被写体の撮像信号に含まれる異なる色の出力信号を、前記取得された色比補正係数のうち、対応する色の色比補正係数を用いて補正する制御ステップとを備えることを特徴とする画像処理方法。 Processing the imaging signal output from an imaging apparatus comprising: sensitivity setting means for setting imaging sensitivity; and imaging means for performing photoelectric conversion at the imaging sensitivity set by the sensitivity setting means and outputting an imaging signal of a subject. An image processing method,
For each photographing sensitivity set by the sensitivity setting means, a color ratio correction coefficient for each color generated using an output signal of a different color included in an imaging signal output from the imaging means corresponding to a different exposure amount. A storage step of storing in the storage means;
A correction step of correcting the imaging signal output from the imaging unit using the color ratio correction coefficient stored in the storage unit;
In the shooting of the subject, a color ratio correction coefficient corresponding to the shooting sensitivity set by the sensitivity setting unit is acquired from the storage unit, the correction step is controlled, and the imaging signal of the subject output from the imaging unit And a control step of correcting output signals of different colors included in the image using a color ratio correction coefficient of a corresponding color among the acquired color ratio correction coefficients.
撮影感度を設定する感度設定手段と、前記感度設定手段で設定された撮影感度で光電変換を行って被写体の撮像信号を出力する撮像手段とを備える撮像装置の制御方法において、
前記感度設定手段が設定する各撮影感度について、異なる露光量に対応して前記撮像手段から出力された撮像信号に含まれる異なる色の出力信号を用いて生成された色ごとの色比補正係数を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された色比補正係数を用いて前記撮像手段から出力された撮像信号を補正する補正手段と、
前記被写体の撮影において前記感度設定手段によって設定された撮影感度に対応した色比補正係数を前記記憶手段から取得し、前記補正手段を制御して、前記撮像手段から出力された前記被写体の撮像信号に含まれる異なる色の出力信号を、前記取得された色比補正係数のうち、対応する色の色比補正係数を用いて補正する制御手段をして機能させるプログラム。 Computer
In a control method of an imaging apparatus, comprising: sensitivity setting means for setting shooting sensitivity; and imaging means for performing photoelectric conversion at the shooting sensitivity set by the sensitivity setting means and outputting an imaging signal of a subject.
For each photographing sensitivity set by the sensitivity setting means, a color ratio correction coefficient for each color generated using an output signal of a different color included in an imaging signal output from the imaging means corresponding to a different exposure amount. Storage means for storing;
Correction means for correcting the imaging signal output from the imaging means using the color ratio correction coefficient stored in the storage means;
In the photographing of the subject, a color ratio correction coefficient corresponding to the photographing sensitivity set by the sensitivity setting means is acquired from the storage means, the correction means is controlled, and the imaging signal of the subject output from the imaging means A program that functions as control means for correcting the output signals of different colors included in the image using the color ratio correction coefficients of the corresponding colors among the acquired color ratio correction coefficients.
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