(57)【要約】【課題】映像信号を分割出力可能な固体撮像素子を用いた撮像装置において、それぞれの出力映像信号ごとに個別にゲイン及びオフセット設定を行い、複数出力間の映像レベル差を適切に補正することが可能な撮像装置を提供する。また、複数出力間の映像レベル差と実際の被写体の輪郭による映像レベル差の判定を行い、誤補正を防止することが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】複数出力間の映像レベル差の検出方法として、左右画面の境界部分の平均映像レベルではなく、境界付近の映像レベルを水平方向に分割して取得し、境界線上での映像レベルの予測を行う。垂直方向に分割して複数領域の境界映像レベル差と、その平均映像レベルからゲインの補正量及びオフセットの補正量を算出する。境界付近の輪郭量を抽出し、実際の被写体の輪郭による誤補正を防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号を分割出力可能な固体撮像素子を用いた撮像装置において、
画像データの境界部分の映像レベル差と平均映像レベルによりゲインおよびオフセットの補正量を算出し、ゲイン及びオフセットを出力系統ごとに個別に設定することで出力映像レベル差を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１の撮像装置において、画像データの境界部分を垂直方向に分割して複数の映像レベル差を検出することでゲイン及びオフセットの補正対象領域を限定することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２の撮像装置において、画像データの境界部分を水平方向に分割して映像レベルを検出し、領域境界映像レベル差予測を行うことで、実画像のグラデーションによる誤検出を防止することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３の撮像装置において、実際の境界とは異なる境界付近の輪郭量を抽出して、補正対象領域を限定することで、実画像の輪郭による誤補正を防止する手段を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号を分割出力可能な固体撮像素子を用いた撮像装置に関し、分割された映像信号を合成した場合に発生する分割された領域間での映像レベル差の除去に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高画素、高フレームレート化のため、映像信号を分割出力可能な固体撮像素子を用いた撮像装置が製品化されている（特許文献１参照）。特許文献１の撮像装置は、左側映像信号と右側映像信号とを分割出力できる固体撮像素子を使用し、被写体を撮像した左右の映像信号を合成した後、画像データとして表示装置に表示させるものである。
なお、左側映像信号と右側映像信号とを分割出力可能な固体撮像素子は、一般的には、同一の形状で、同一画素サイズの固体撮像素子を２つ隣り合わせて接合した形で構成されている。
しかし、分割された固体撮像素子の出力アンプのバラツキ等により、表示装置に表示された画像データの境界部分の映像レベル差が問題となっていた。そこで、特許文献１のように、映像レベル差自動補正機能を組み込み済のものも存在するが、被写体や使用条件によっては完全には補正できていないのが現状である。
特に、画像データの境界部分に実際の被写体の輪郭やグラデーション等が存在した場合、分割された画像データ領域間の映像レベル差と認識し間違った補正を行ってしまうことがある。また、映像レベル差補正手段としては、ゲインまたはオフセットのどちらか一方のみを使用するのが一般的であるが、固体撮像素子を含めた全ての回路のばらつき、使用環境の変化等を考慮すると、ゲイン及びオフセットによる補正を同時に実施する必要がある。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたものであり、映像信号を分割出力可能な固体撮像素子を用いた撮像装置において、それぞれの出力映像信号ごとに個別にゲイン及びオフセット設定を行い、複数出力間の映像レベル差を適切に補正することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。また、複数出力間の映像レベル差と実際の被写体の輪郭による映像レベル差の判定を行い、誤補正を防止することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の請求項１に係る発明は、映像信号を分割出力可能な固体撮像素子を用いた撮像装置において、画像データの境界部分の映像レベル差と平均映像レベルによりゲインおよびオフセットの補正量を算出し、ゲイン及びオフセットを出力系統ごとに個別に設定することで出力映像レベル差を補正することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の撮像装置において、画像データの境界部分を垂直方向に分割して複数の映像レベル差を検出することでゲイン及びオフセットの補正対象領域を限定することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項２の撮像装置において、画像データの境界部分を水平方向に分割して映像レベルを検出し、領域境界映像レベル差予測を行うことで、実画像のグラデーションによる誤検出を防止することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項４に係る発明は、請求項３の撮像装置において、実際の境界とは異なる境界付近の輪郭量を抽出して、補正対象領域を限定することで、実画像の輪郭による誤補正を防止する手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、実画像の輪郭やグラデーションよる誤補正を防止し、ゲイン及びオフセットの変更による精度の高い補正ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の撮像装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の撮像装置の一実施例の映像レベル積分回路部７での映像レベル差検出における領域分割を説明するための表示画面の一例を示す図である。
【図３】本発明の撮像装置の一実施例の映像レベル積分回路部７での境界線レベル差算出方法を説明するための図である。
【図４】本発明の撮像装置の一実施例の補正量算出回路部８でのゲイン補正及びオフセット補正のためのレベル差抽出方法を説明するための図である。
【図５】本発明でのゲイン補正量及びオフセット補正量の重み付け係数と平均レベルの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施例について、図１を用いて説明する。
図１は、本発明の撮像装置の構成を示すブロック図である。１はレンズ部、２は固体撮像素子で、左半分の映像信号と右半分の映像信号を別々の出力アンプから同時に出力する。３ａと３ｂはＣＤＳ（Correlated  Double  Sampling）/ＡＧＣ（Auto  Gain  Control）回路部で、相関２重サンプリングでノイズの除去を行うとともに所定のレベルまで映像信号を増幅する。４ａと４ｂはクランプ回路部で、ＯＢクランプによりＤＣ成分を除去するとともに所定レベルのオフセットを加算する。５ａと５ｂはＡ/Ｄ変換回路部で、アナログの映像信号をデジタル信号に変換する。６は画像合成回路部で、左右の画像データを合成し１枚の画像データとして外部に出力する。７は映像レベル積分回路部で、Ａ/Ｄ変換後の左右それぞれの領域の映像レベルから、複数に分割した中央付近の所定の映像レベルの積分を行う。８は補正量算出回路部で、映像レベル積分回路部７で得られた境界付近の複数の映像レベルから、補正ゲイン及び補正オフセット量を算出し、ＣＤＳ/ＡＧＣ回路部３ａと３ｂに対してゲイン設定、クランプ回路部４ａと４ｂに対してオフセット設定を行う。
ここで、固体撮像素子２は、例えば、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）を２つ接合した固体撮像素子である。また、レンズ部１は、アイリスレンズを備える。
【００１２】
図１において、被写体からの光は、レンズ部１を通して固体撮像素子２に入射する。固体撮像素子２は、被写体の左半分の画像と右半分の画像をそれぞれ受光して、左側映像信号ＳＬと右側映像信号ＳＲを別々に出力する。
固体撮像素子２から出力された左側映像信号ＳＬは、ＣＤＳ/ＡＧＣ回路部３ａに送信され、固体撮像素子２から出力された右側映像信号ＳＲは、ＣＤＳ/ＡＧＣ回路部３ｂ部  に送信される。
【００１３】
ＣＤＳ/ＡＧＣ回路部３ａは、入力された左側映像信号ＳＬをサンプルホールドし、相関２重サンプリングでノイズの除去を行うとともに所定のレベルまで映像信号を増幅してＡ/Ｄ変換回路部５ａに出力する。Ａ/Ｄ変換回路部５ａは、入力された映像信号をデジタル映像信号に変換し、画像合成回路部６と映像レベル積分回路部７に出力する。
同様に、ＣＤＳ/ＡＧＣ回路部３ｂは、入力された右側映像信号ＳＲをサンプルホールドし、相関２重サンプリングでノイズの除去を行うとともに所定のレベルまで映像信号を増幅してＡ/Ｄ変換回路部５ｂに出力する。Ａ/Ｄ変換回路部５ｂは、入力された映像信号をデジタル映像信号に変換して画像合成回路部６と映像レベル積分回路部７に出力する。
画像合成回路部６は、入力されたそれぞれの映像信号を合成して、高画素映像として撮像装置の外部機器（例えば、表示装置）に出力する。
また、映像レベル積分回路部７は、Ａ/Ｄ変換後の左右それぞれ所定の領域の映像レベルから、複数に分割した中央付近の所定の映像レベルの積分を行う。
【００１４】
ここで、映像レベル積分回路部７での映像レベル差検出における領域分割について、図２を用いて説明する。
図２は、本発明の撮像装置の一実施例の映像レベル積分回路部７での映像レベル差検出における領域分割を説明するための表示画面の一例を示す図であり、また、本発明によって、左側映像信号と右側映像信号とを分割出力できる固体撮像素子を使用し、均一な被写体を撮像し左右の映像信号を合成した画像データとして、表示装置に表示した場合の表示画面の一例を示す図である。
まず、表示画面２０１の中央境界部分を垂直方向に８つの領域に分割する。また、垂直方向に８つに分割したそれぞれの領域に対して、水平方向に境界線２２を中心に左右それぞれ２つずつ、計４つに分割し、それぞれの領域をＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄとする。Ａ,Ｂは左画面の領域、Ｃ,Ｄは右画面の領域であり、水平方向の大きさは１画素または２画素程度である。映像レベル積分回路部７では、８×４＝３２領域の映像レベルの積分を行い、補正量算出回路部８に出力する。
補正量算出回路部８では、Ａ,Ｂから左画面の境界線予測、Ｃ,Ｄから右画面の境界線予測を行い、８領域分の左右画面の映像レベル差を算出する。
【００１５】
ここで、レベル差の検出手段として、境界線予測を行った場合と、Ｂ及びＣから得られる平均値を使用した場合の相違について、図３を用いて説明する。
図３は、本発明の撮像装置の一実施例の映像レベル積分回路７での境界線レベル差算出方法を説明するための図である。実画像にグラデーションがあった場合、Ｂ及びＣから得られる平均値を使用すると、実際の画像変化を左右画面のレベル差として検出する可能性がある。境界線予測を行った場合は、左右のレベル差のみの検出となるため、正確な検出が可能となる。実際の境界線予測の計算方法は、左画面がＢ＋（Ｂ−Ａ）／２、右画面がＣ＋（Ｃ−Ｄ）／２となる。
【００１６】
次に、補正量算出回路８でのゲイン補正及びオフセット補正のためのレベル差抽出方法について、図４を用いて説明する。
図４は、本発明の撮像装置の一実施例の補正量算出回路部８でのゲイン補正及びオフセット補正のためのレベル差抽出方法を説明するための図である。(1)〜(8)は、分割された８つの領域のレベル差である。固体撮像素子２の出力アンプ、ＣＤＳ/ＡＧＣ回路３ａと３ｂ、クランプ回路部４ａと４ｂ、Ａ/Ｄ変換回路部５ａと５ｂ等のばらつき全てを考慮すると、ゲインによる補正、オフセットによる補正の両方が必要である。ゲインの補正量およびオフセットの補正量は、Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄから平均レベル（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４から判断する。平均レベルの高い領域のレベル差をゲイン補正の対象とし、平均レベルの低い部分のレベル差をオフセット補正の対象とする。
【００１７】
また、Ａ,Ｂ,Ｃ,Ｄから中央付近の輪郭量の抽出も行う。ＡとＢの差及びＣとＤの差から、中央境界部分の輪郭量の予測を行う。左右画面の境界線２２上に実画像による輪郭があった場合、左右画面の映像レベル差として間違った補正を行ってしまう可能性がある。ＡとＢ及びＣとＤの差が大きい場合は、Ｂ,Ｃの間にも輪郭が大きいと判断し、映像レベル差補正の対象から省く処理を行う。(2)及び(7)は、補正量算出の対象から省かれた領域であり、(8)(6)(5)(4)の領域を使用してゲイン補正を行い、(1)(3)(4)(5)を使用してオフセットの補正を行う。
【００１８】
ここで、ゲイン補正量及びオフセット補正量の重み付け係数と平均レベルの関係について、図５を用いて説明する。
図５は、本発明でのゲイン補正量及びオフセット補正量の重み付け係数と平均映像レベルの関係を示す図である。ゲイン補正量は、(映像レベル差(8)×Ka(8)＋映像レベル差(6)×Ka(6)＋映像レベル差(5)×Ka(5)＋映像レベル差(4)×Ka(4))／４となる。また、オフセット補正量は、(映像レベル差(1)×Kb(1)＋映像レベル差(3)×Kb(3)＋映像レベル差(4)×Kb(4)＋映像レベル差(5)×Kb(5))／４となる。重み付け係数Ka及びKbは平均レベルより決定する。平均値レベルが大きい場合は、ゲイン変更によるレベル変動が大きくなるため、Kaの値を小さくする。平均値レベルが極端に小さい場合は、遮光状態でのゲイン変動を防ぐためKaの値を小さくする。平均値レベルが小さい場合は、オフセットを優先するようにKbの値を大きくする。このように、複数の領域に分割してレベル差を検出し、それぞれの平均レベルに応じて、ゲイン及びオフセットの補正量を最適化することで、ゲインとオフセット両方での適正な補正が可能となる。
【００１９】
上記実施例に示した領域の分割数、抽出領域の個数、補正対象から省くための輪郭量の閾値、重み付け係数等は、任意に変更することが可能である。また、撮像素子がさらに多分割されている場合にも、各出力に対応する処理回路を追加することで、容易に本発明を適用することができる。
【００２０】
以上説明したように、本発明により、実画像の輪郭やグラデーションよる誤補正を防止し、ゲイン及びオフセットの変更による精度の高い補正が可能となる。
【符号の説明】
【００２１】
１：レンズ部、２：固体撮像素子、３ａ：ＣＤＳ／ＡＧＣ回路部、３ｂ：ＣＤＳ／ＡＧＣ回路部、４ａ：クランプ回路部、４ｂ：クランプ回路部、５ａ：Ａ／Ｄ変換回路部、５ｂ：Ａ／Ｄ変換回路部、６：画像合成回路部、７：映像レベル積分回路部、８：補正量算出回路部、９：タイミング発生回路部、２２：境界線、２０１：表示画面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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