(57)【要約】【課題】明るさにかかわらず、輝度段差をなくすことを課題とする。【解決手段】複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に第一の露光量制御手段により露出を設定し、さらに第二の露光量制御手段により露光量を連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置。【選択図】      図１
2004350202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に第一の露光量制御手段により露出を設定し、さらに第二の露光量制御手段により露光量を連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記露光量制御手段は、電子シャッターもしくは絞りを用いることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
緑色のフィルタが貼られた画素を信号レベルの測定に用いることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子の走査方向のうち一方向に対して明るさが連続的に変化する被写体を撮像し、露光量制御手段により露光量を連続的に可変させて各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてゲイン補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記露光量制御手段は、電子シャッターもしくは絞りを用いることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【請求項７】
緑色のフィルタが貼られた画素を信号レベルの測定に用いることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【請求項８】
露光量制御手段は、ｄＢゲインにおいて等間隔になるように光量を制御することを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【請求項９】
複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データおよびゲイン補正データを生成する生成手段を有し、露光量制御手段はリニアリティ補正およびゲイン補正の両方に用いることが可能な間隔で光量を制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に第一の露光量制御手段により露出を設定し、さらに第二の露光量制御手段により露光量を連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成することを特徴とする補正方法。
【請求項１１】
複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子の走査方向のうち一方向に対して明るさが連続的に変化する被写体を撮像し、露光量制御手段により露光量を連続的に可変させて各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成することを特徴とする補正方法。
【請求項１２】
複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてゲイン補正データを生成することを特徴とする補正方法。
【請求項１３】
複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データおよびゲイン補正データを生成し、露光量制御手段はリニアリティ補正およびゲイン補正の両方に用いることが可能な間隔で光量を制御することを特徴とする補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を用いた撮像装置に関し、更には撮像素子の画像出力を分割して読み出す撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ撮像素子を用いた従来の撮像装置は図９に示すような構成を用いている。同図において、レンズ９０１を通ってＣＣＤエリアセンサ９０３上に結像した画像は、バッファアンプ９０５を通り、アナログフロントエンド９０７に加えられる。アナログフロントエンド９０７は、加えられたＣＣＤエリアセンサ出力信号に相関二重サンプリングを施し、アナログゲインアンプで増幅し、１０〜１２ビットのデジタルデータにＡ／Ｄ変換してカメラ信号処理手段９０９に出力する。カメラ信号処理手段９０９は、手ぶれ補正処理、γ補正、色の分離、輝度の輪郭強調などの各種処理を施し、画像信号として端子９１１に出力する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、エリアセンサの多画素化に伴い、画面を中央で垂直２分割して別々に読み出すＣＣＤエリアセンサが登場した。２分割して読み出す場合、チャンネル間のオフセットやゲインの違いを補正する必要が生じる。また、ＣＣＤエリアセンサの非線形性により、明るい所ではゲインがあっているにもかかわらず、暗部では輝度が合わずに中央部に縦の段差が見えるという現象が生じることがあり、課題であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に第一の露光量制御手段により露出を設定し、さらに第二の露光量制御手段により露光量を連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置を提供する。
【０００５】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子の走査方向のうち一方向に対して明るさが連続的に変化する被写体を撮像し、露光量制御手段により露光量を連続的に可変させて各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置を提供する。
【０００６】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてゲイン補正データを生成する生成手段を有することを特徴とする撮像装置を提供する。
【０００７】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子を用いた撮像装置であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データおよびゲイン補正データを生成する生成手段を有し、露光量制御手段はリニアリティ補正およびゲイン補正の両方に用いることが可能な間隔で光量を制御することを特徴とする撮像装置を提供する。
【０００８】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に第一の露光量制御手段により露出を設定し、さらに第二の露光量制御手段により露光量を連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成することを特徴とする補正方法を提供する。
【０００９】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子の走査方向のうち一方向に対して明るさが連続的に変化する被写体を撮像し、露光量制御手段により露光量を連続的に可変させて各信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成することを特徴とする補正方法を提供する。
【００１０】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてゲイン補正データを生成することを特徴とする補正方法を提供する。
【００１１】
また、一手段として、複数の出力端子を持つ撮像素子からの信号を補正する補正方法であって、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データおよびゲイン補正データを生成し、露光量制御手段はリニアリティ補正およびゲイン補正の両方に用いることが可能な間隔で光量を制御することを特徴とする補正方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態の特徴を最もよく表す図面である。同図において、１０１はレンズ、１０３は絞り、１０５は画面を２分割読み出しするＣＣＤエリアセンサ、１０７・１０９は読み出しアンプ、１１１は相関二重サンプルとアナログ−デジタル変換を行うアナログフロントエンド、１１３・１１５はダミー部分の画素の平均値を算出するダミー平均手段、１１７・１１９はダミーを減算する減算手段、１２１・１２３はオプティカルブラック（以下ＯＢと表記する）画素部分の平均画素値を読み出すＯＢ読み出し手段、１２５・１２７はＯＢを減算するＯＢ減算手段、１２９・１３１はリニアリティ補正手段、１３３・１３５はゲインを調整する乗算手段、１３７・１３９はオフセットを加えるオフセット加算手段、１４１・１４３は画面中央付近に指定した矩形部分の平均画素値を読み出す画素値読み出し手段、１４５はメモリー手段、１４７はキズ検出／修正手段、１４９はカメラ信号処理手段、１５１は画像の出力端子、１５３は制御手段である。
【００１３】
レンズ１０１を通った画像は絞り１０３で光量を調整され、ＣＣＤエリアセンサ１０５に加えられる。ＣＣＤエリアセンサ１０５は左右分割２チャンネル読み出しのＣＣＤエリアセンサであり、多画素をテレビレートで読み出す必要性から、従来の水平読み出しＣＣＤを中央で分割し、図２に示すように画面の右半分２１１と左半分２１３とを左右に別々に読み出す構成となっている。左右別々に取り出された画像信号はそれぞれバッファアンプ１０７、１０９を通り、アナログフロントエンド１１１に加えられる。アナログフロントエンド１１１は、例えばテキサスインスツルメンツ社のＶＳＰ２２５４である。当該ＬＳＩは、２つのチャンネルが１つのチップに作りこまれており、加えられたＣＣＤエリアセンサ出力信号に相関二重サンプリングとＡ／Ｄ変換を行い、デジタル化された画像信号としてチャンネルごとに結果をダミー読み出し手段１１３・１１５と減算手段１１７・１１９にそれぞれ出力する。ダミー読み出し手段１１３・１１５はＣＣＤエリアセンサのダミー部分の画素値を読み出し結果をチャンネル別に減算手段１１７、１１９に加える。左右分割２チャンネル読み出しのＣＣＤエリアセンサでは、図２に示すように、左右両側に電荷を水平転送しているため、時間的に、外側から中央部に向かって読み出される。画素を読み終えてから水平駆動パルスを加え続けると、いわゆるダミーレベルが両方のチャンネルから読み出される。このダミーレベルは中央付近の電位を表しており、両チャンネルに読み出された当該ダミーレベルを揃えることで左右２画面のオフセットを合わせることができる。ダミーの平均値はチャンネル別にそれぞれ１１３から１１７、１１５から１１９に加えられ、ダミーレベルを差し引いた結果がＯＢ読み出し手段１２１・１２３と減算手段１２５・１２７に加えられる。ここで、アナログフロントエンド１１１の出力は符号なし１４ビットであるが、減算手段１１７、１１９の出力は符号付整数の形になる。これはゲインの調整のために後述する乗算手段１３３・１３５で乗算を行うため、黒を０にする必要があるためである。ＯＢ読み出し手段１２１・１２３はチャンネル別に図２の２２１、２２３に示すＯＢ部分の画素の平均値を算出し、結果を制御手段１５３に出力する。制御手段１５３は両チャンネルのＯＢレベルの平均値を算出し、結果をチャンネル別にＯＢ減算手段１２５・１２７に加えることでＯＢレベルを引き算し、結果をリニアリティ補正手段１２９・１３１に加える。リニアリティ補正手段１２９・１３１はチャンネル別に主にＣＣＤエリアセンサによって生じる非線形性を補正し結果を乗算手段１３３・１３５に加える。リニアリティ補正手段については後述する。乗算手段１３３・１３５は加えられた画像信号に乗算を施すことで、信号レベルの調整を行う。従来の撮像装置では、Ａ／Ｄ変換を行う前に、アナログ的にゲイン調整を行っていたが、本実施例の如き２分割読み出しの撮像装置では、アナログ的なゲイン調整では、チャンネル間のゲインを厳密に管理することが難しく、画面中央での段差が検知される恐れがある。本実施例ではアナログ的なゲイン調整は行わず、その代わり、従来より２ビット程度多い１４ビットでアナログ−デジタル変換を行い、ゲインの調整は乗算手段１３３・１３５を用いてデジタル的に行うことで、アナログ的なばらつきや経時変化・温度変化の影響を受けないようにしている。また、画像の明るさのためのゲイン調整だけでなく、チャンネル間のゲイン調整もここで行い、段差のない画像を得るようにしている。チャンネル間のゲインの調整については後述する。乗算手段１３３・１３５の乗算結果はオフセット加算手段１３７・１３９に加えられる。オフセット加算手段１３７・１３９は従来のＯＢレベルに当る、１２ビットなら１２８程度のオフセット値を加えることで符号の無い１２ビットの数値とし、結果を画素値読み出し手段１４１・１４３とメモリー手段１４５に加える。画素値読み出し手段１４１・１４３は画面中央付近に指定した矩形部分の平均画素値を読み出し結果を制御手段１５３に出力する。画面中央部分の矩形部分の例を図３に示す。同図において、３０１が左側のチャンネル、３０３が右側のチャンネルであり、左側のチャンネル用の矩形部分が３０５、右側の矩形部分が３０７である。後述するように、調整時に輝度の平坦な画像を撮影し、中央付近の輝度レベルを３０５と３０７の様な窓を用いて計測し、その比を乗算手段１３３・１３５の調整値に反映させることで両チャンネルのゲインを合わせる。メモリー手段１４５はミラー反転して読み出された画像の右半分を並べ替え、左半分とつなげて、一つの画像信号としてキズ検出／補正手段１４７に出力する。キズ検出／補正手段１４７はＣＣＤの白い点欠陥を、絞り１０３を閉じた状態で検出し、周囲の画素を用いることで補正し、結果をカメラ信号処理手段１４９に出力する。カメラ信号処理手段１４９は従来の１チャンネル用カメラ信号処理手段であり、多画素ＣＣＤで得られた大きな画像をＤＶＣデジタルビデオ規格に合わせる縮小処理、手ぶれ補正処理、γ補正、色の分離、輝度の輪郭強調などの各種処理を施し、画像信号として端子１５１に出力する。
【００１４】
リニアリティ補正手段１２９・１３１の具体的な構成例を図４に示す。端子４０１に加えられた画像データは加算手段４０５と折れ線処理手段４０３に加えられる。折れ線処理手段４０３は同図に示すような特性を持っており、ＫｐとＫｓは制御手段１５３で予め決めた値に設定されＫｐまでは、加えられた値のＫｓ倍が出力され、Ｋｐを超えるとＫｐでの値である一定値が出力されるように構成されている。ここでＫｓは例えば０以上０．５未満の値であり、Ｋｐは例えば０以上１／３２未満の値である。この折れ線処理手段４０３の出力値と元の値とを加算手段４０５で加算することにより、Ｋｐまではゲインが１＋Ｋｓ倍され、Ｋｐより大きな値が入力された場合はゲインは一定となる。加算手段４０５の出力は加算手段４０９と折れ線処理手段４０７に加えられ、同様の処理が行われるが、Ｋｓ２は例えば０以上、１／１６未満の値を取り、Ｋｐ２は例えば０  以上、１／６４未満の値を取る。この折れ線処理手段４０７の出力値と元の値とを加算手段４０９で加算することにより、２折れ線の非線形特性を持たせ、端子４１１に出力している。
【００１５】
検討の結果、１つの折れ線では、リニアリティが調整しきらないＣＣＤが多く見られたが、２つの折れ線ではほとんどのＣＣＤのリニアリティ特性を直線にすることができた。
【００１６】
リニアリティ調整のための制御手段１５３の動作を図５（ａ）のフローチャートを用いて説明する。まず５０３にて乗算手段１３３・１３５を例えば８倍に設定する。これから以下の動作は全てチャンネル別に両チャンネルとも行う。次に５０５においてリニアリティ係数Ｋｐ、Ｋｓ、Ｋｐ２、Ｋｓ２を両チャンネルとも０にして、補正を施さないように設定する。次に５０７において矩形の窓３０５に規定値、例えば１０２４／４０９６が読み出されるように絞り１０３を調整する。ＣＣＤエリアセンサ１０５が原色フィルタを貼ったＣＣＤの場合は、緑が市松に配置されており、あるラインの画素がＲＧＲＧ・・・と並んでいれば、次のラインではＧＢＧＢ・・・と並んでいる。当該リニアリティ測定においては、原色フィルタの場合、読み出す画素としては、緑の画素値を用いる。これは原色フィルタの場合、レベルの異なる緑・青・赤の画素を足して平均を取ってしまうと、リニアリティを捉えにくくなるためであり、平坦な白い画像を写した時に透過率が最も高く、数が多くてＳ／Ｎ良く測定可能なため緑を用いている。補色のフィルタを貼ったＣＣＤの場合は、平坦な白い画像を写した時に画素によるレベル差はあまりないので、そのまま矩形の窓内の全画素を足して平均を取ることが可能である。絞りは両チャンネル共通で、アナログ部のゲインはチャンネルによって差があるのが普通なので、窓３０５を規定値に合わせると、窓３０７は規定値になるとは限らないが、このゲイン差については後で乗算手段１３３と１３５にゲイン差を補正する値を書き込むことで調整するので、ここでは窓３０７に読み出される値を覚えておく。次に５０９にてＣＣＤエリアセンサ１０５に電子シャッターを加える位置を変化させながら窓３０５・３０７から輝度値を読み出す。次に５１１にて得られたリニアリティデータのカーブをリニアにするのに最も適したリニアリティ係数Ｋｐ、Ｋｓ、Ｋｐ２、Ｋｓ２を、総当りやニュートン法などを用いて算出する。データの例を図５（ｂ）に示す。同図は横軸が光量で左端が光量０、右端が規定の明るさ。縦軸はリニアリティで中央がリニアの線であり、下に行くほどリニアリティが悪化していることを示している。実線１が計測したリニアリティデータのカーブであり、実線２がそれに最も適したリニアリティ係数Ｋｐ、Ｋｓ、Ｋｐ２、Ｋｓ２を算出した２折れ線近似の線。実線３が、補正後のリニアリティである。このようにリニアリティを改善することができる。次に５１３にて、求めたリニアリティ係数Ｋｐ、Ｋｓ、Ｋｐ２、Ｋｓ２を図示しない不揮発性メモリに格納し、撮像装置の電源投入時に毎回設定できるようにしている。なお、ここでは電子シャッターを用いて光量を変化させたが、絞り１０３を用いて光量を変化させることももちろん可能である。
【００１７】
（第２の実施の形態）
図６は第２の実施の形態の構成を示す図であり、６０１はＣＣＤ駆動パルスのセレクタ、６０２はセレクタ６０１を制御するセレクタ制御手段、６０３は垂直同期信号ＶＤカウンタ、６０４はＯｄｄフィールド用Ｖパルス発生手段、６０５はＥｖｅｎフィールド用Ｖパルス発生手段であり、その他は、第一の実施例と同様である。
【００１８】
通常の動画像の撮像では、ＶＤカウンタ６０３によりＯｄｄ／Ｅｖｅｎの判別を行ない、Ｏｄｄフィールド用Ｖパルス発生手段によるＶパルスと、Ｅｖｅｎフィールド用Ｖパルス発生手段によるＶパルスを、セレクタ６０１により交互に切り替えて、インターリーブを実現している。
【００１９】
図７は、その時の撮像の様子を示した図であり、図７−ＡはＯｄｄフィールドの場合、図７−ＢはＥｖｅｎフィールドの場合である。また、図８は、その時の、Ｖパルスのタイミングチャートであり、図８−ＡはＯｄｄフィールドの場合、図８−ＢはＥｖｅｎフィールドの場合である。
【００２０】
図７−Ａ、図８−Ａにおいて、Ｔ２１期間にＶ３パルスに高電圧（ＳＧ）が印加されることにより、Ｇ画素の電荷が、フォトトランジスタから垂直転送路に転送され撮像される。次のＴ２２期間においては、Ｖ１パルスに高電圧（ＳＧ）が印加されることによりＲ画素の電荷が、フォトトランジスタから垂直転送路に転送され撮像される、このようにして、Ｇ１−Ｒ１−Ｇ２−Ｒ２…．の順で、ＣＣＤから信号が出力される。
【００２１】
図７−Ｂ、図８−Ｂにおいて、Ｔ３１期間にＶ１パルスに高電圧（ＳＧ）が印加されることにより、Ｒ画素の電荷が、フォトトランジスタから垂直転送路に転送され撮像される。次のＴ３２期間においては、垂直転送路を一画素分下に垂直転送され、次のＴ３３期間で更に一画素分下に垂直転送されるとともに、Ｖ３パルスに高電圧（ＳＧ）が印加されることにより、今度はＧ画素の電荷がフォトトランジスタから垂直転送路に転送され撮像される。このようにして、Ｒ１−Ｇ１−Ｒ２−Ｇ２…．の順で、ＣＣＤから信号が出力される。
【００２２】
さて、上記のようにＯｄｄ  フィールドとＥｖｅｎフィールドの撮像を実現しているので、ＸＨＤとＴ２１の時間間隔と、ＸＨＤとＴ３３の時間間隔は異なっている。一方電子シャッターパルスは、ＸＨＤを基準として生成されるので、同じ電子シャッター値であっても、Ｏｄｄ  フィールドかＥｖｅｎフィールドによって、露光時間は異なる。特に電子シャッターパルスが、撮像タイミングの直前のＨ区間に発生するような高速シャッターの場合には、この影響は大きく無視できないものとなる。さらに悪いことに、リニアリティを補正する対象は、暗い領域であり、すなわち高速シャッター領域である。
【００２３】
そこで第２の実施例ではこの点を考慮して、リニアリティ計測時には、セレクタ制御手段６０２により、強制的にＯｄｄ  フィールドのみ（またはＥｖｅｎフィールド）を使用して、光量を測定するものである。
【００２４】
もしくは、光量測定時にＯｄｄ／Ｅｖｅｎの管理を行ない、必ずＯｄｄ／Ｅｖｅｎが同数になる回数測定を行ない、平均してもよい。
【００２５】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明に係る第３の実施形態の概要を説明するための図である。この図は、第１の実施の形態で説明したリニアリティ測定の際に被写体として用いるテストチャートを示したものである。同図に示すように、このテストチャートは画面の縦方向に沿って明るさが連続的に変化するものである。図１１はテストチャートの明るさの変化を図示したものである。同図（ａ）において、横軸はテストチャートを縦方向に見た位置を表し、左側がチャートの上部、右側がチャートの下部を表す。また縦軸は被写体の明るさを表しており、この例では画面の上部が明るく、下方向に向かって徐々に暗くなっている。
【００２６】
同図（ｂ）はこのチャートを撮像した画像を示しており、画像領域１１０１はＣＣＤの左チャンネルから得られる領域、画像領域１１０２はＣＣＤの右チャンネルから得られる領域を示している。また、矩形窓１１０３、１１０４は、リニアリティの測定を行う領域を示している。画面上の位置を示す記号ａ，ｂ，ｃ，ｄは、図１１（ａ）と（ｂ）で対応しており、矩形窓の上端の位置をｂ、下端の位置をｃと表す。
【００２７】
このような条件でチャートの撮像を行うと、矩形窓１１０３及び１１０４内の画像の明るさは図１１（ａ）に示すようにＬ１からＬ２に連続的に変化するものとなる。
【００２８】
図１２は、図１に示す撮像装置における、被写体の明るさに対するアナログフロントエンド１１１の出力特性を示したものである。同図において１２０２は理想特性を示しており、この特性は被写体の明るさに対してアナログフロントエンドの出力が線形に変化する。
【００２９】
しかし一般に、ＣＣＤエリアセンサからＡＤ変換に至るまでの系のリニアリティは、様々な要因により劣化し、例えば図１２の１２０１に示されるような複雑な非線形特性をもつ場合がある。このような非線形特性を、低い次数の関数によって近似する場合、場合によっては最適な近似解が得られない。
【００３０】
そこで、非線形特性のうち狭いレンジ内での特性の変化を抑圧し、低次の関数で近似可能な特性に変換する前処理が必要となる。
【００３１】
具体的には、図１１に示すような被写体を撮像することにより、前述のように矩形窓１１０３及び１１０４内の被写体の明るさはＬ１からＬ２に連続的に変化する。この撮像信号を図１２の１２０１に示す撮像特性をもつ撮像装置で撮像した場合、アナログフロントエンド出力はＤ１からＤ２に連続的に変化するものとなる。この出力信号を用いて矩形窓１１０３及び１１０４内で画像の平均化を行うと、その結果はＤ１からＤ２の特性を均したものとなり、これにより狭いレンジ内での特性の変化が抑圧される。
【００３２】
特性を均すレンジの広さは、チャートのグラデーション量もしくは矩形窓１１０３，１１０４の大きさにより所望の量に調整することが可能である。
【００３３】
このようなチャートを使用して、第一の実施例で説明した手順によりリニアリティ調整を行うことで、必要なリニアリティ補正係数を容易に得る事が可能となる。
【００３４】
（第４の実施の形態）
本実施の形態において、構成は第１の実施の形態と同様であり図１で表される。ゲイン調整は乗算手段１３３・１３５は加えられた画像信号に乗算を施すことで行う。従来の撮像装置では、Ａ／Ｄ変換を行う前に、アナログ的にゲイン調整を行っていたが、本実施例の如き２分割読み出しの撮像装置では、アナログ的なゲイン調整では、チャンネル間のゲインを厳密に管理することが難しく、画面中央での段差が検知される恐れがある。本実施例ではアナログ的なゲイン調整は行わず、その代わり、従来より２ビット程度多い１４ビットでアナログ−デジタル変換を行い、ゲインの調整は乗算手段１３３・１３５を用いてデジタル的に行うことで、アナログ的なばらつきや経時変化・温度変化の影響を受けないようにしている。また、画像の明るさのためのゲイン調整だけでなく、チャンネル間のゲイン補正もここで行い、段差のない画像を得るようにしている。
【００３５】
ゲイン調整のための制御手段１５３の動作を図１３を用いて説明する。本実施例でのゲイン補正は、ユーザー使用時にゲインが変わるごとに一方のチャンネルを基準として、もう一方のチャンネルのゲインをテーブル引きでゲインバランスを補正する。入力されるゲイン調整値は通常ｄＢゲインで与えられるため、１３０１にてｄＢ−１変換を行い乗算手段１３３・１３５で演算できるように変換する。ｄＢ−１変換の具体的な演算式は入力Ｘに対して、
１０（ｘ＊０．０３３／２０）＊１０２４
で行われる。乗算手段１３３と乗算手段１３５に入力される信号はチャンネル間差を持つため、乗算手段１３３に与えられる乗数Ｋａに対して乗算手段１３５に与えられる乗数Ｋｂは、このチャンネル間差を補正するような補正テーブルをゲインごとに不揮発メモリ１５０５から読出してＫａに乗算１３０９して算出する。
【００３６】
次に補正テーブルの作成方法を述べる。まずゲイン調整値を例えば１倍としてＫａ，Ｋｂを設定する。これから以下の動作は全てチャンネル別に両チャンネルとも行う。次に矩形の窓３０５に規定値、例えば１０００が読み出されるように絞り１０３を調整する。ＣＣＤエリアセンサ１０５が原色フィルタを貼ったＣＣＤの場合は、緑が市松に配置されており、あるラインの画素がＲＧＲＧ・・・と並んでいれば、次のラインではＧＢＧＢ・・・と並んでいる。当該ゲイン測定においては、原色フィルタの場合、読み出す画素としては、緑の画素値を用いる。次に５０９にてＣＣＤエリアセンサ１０５に電子シャッターを加える位置を変化させながら窓３０５・３０７から輝度値を読み出す。窓３０５での輝度値をＩａ、窓３０７での輝度値をＩｂとしたとき、１３０３にてゲイン補正量Ｉａ／Ｉｂを演算子して不揮発メモリ１３０５にテーブルとして記録する。ゲイン補正量のデータ例を図１４に示す。同図は横軸が光量をｄＢであらわしたものである。規定値１０００の光量は本図では１８２の位置となる。縦軸はゲイン補正量Ｉａ／Ｉｂである。黒線が計測したゲイン補正量のカーブである。ゲインが１倍のときは横軸で１８２の位置にあるゲイン補正量Ｋａに掛け合わせてＫｂを算出する。ゲインが２倍になったときは光量が１／２になった点での補正量に換算できるので、横軸で３６４の位置にあるゲイン補正量がメモリから読み出される。同様にゲイン４倍では５４６、ゲイン８倍では７２８の位置のゲイン補正量を用いる。実際には電子シャッターでは光量を連続的に変化させながら測定することは困難であるので、光量を一定量ずつ変化させながら測定を行う。その際に、光量がｄＢで等間隔になる黒点の位置になるように光量を制御される。上記のようにゲイン補正量は不連続な値が保持されているため、その間のゲイン値に対して補正を行う場合は線形補間等の補間１３０７を行って補正量を算出する。なお、ここでは電子シャッターを用いて光量を変化させたが、絞り１０３を用いて光量を変化させることも可能である。
【００３７】
また、本実施の形態で説明したゲイン補正量を測定する方法は、入力する光量を変化させながら窓３０５，３０７での計測値を用いて補正量を算出する点において第１の実施例と同一なので、一度の測定でリニアリティ補正量とゲイン補正量の算出を行うことが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本願の請求項１、１０に記載した発明によれば、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成するようにしたことにより、明るさにかかわらず、輝度段差をなくすことができた。
【００３９】
本願の請求項４、１１に記載した発明によれば、縦方向に連続的に明るさが変化する被写体を用い、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データを生成するようにしたことにより、精度のよいリニアリティ補正係数を容易に得ることができるようになった。
【００４０】
本願の請求項５、１２に記載した発明によれば、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてゲイン補正データを生成するようにしたことにより、明るさにかかわらず、輝度段差をなくすことができた。
【００４１】
本願の請求項９、１３に記載した発明によれば、撮像素子出力が規定のレベルになる様に露出を設定し、各撮像素子出力の一部の領域の信号レベルを露光量制御手段により可変させて、各レベルに於ける信号出力を測定し、当該測定値を用いてリニアリティ補正データとゲイン補正データを生成するようにしたことにより、明るさにかかわらず、輝度段差をなくすとともに測定時間を短縮することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される撮像装置を示す図である。
【図２】左右分割２チャンネル読み出しのＣＣＤエリアセンサを説明する図である。
【図３】画面中央部分の矩形部分の例を説明する図である。
【図４】リニアリティ補正手段１２９・１３１の具体的な構成例について説明する図である。
【図５】リニアリティ調整のための制御手段１５３の動作を説明するフローチャート（ａ）とデータ例（ｂ）
【図６】第２の実施例を説明する図である。
【図７】垂直転送の様子を示す図である。
【図８】垂直転送パルスの波形を示す図である。
【図９】従来例の撮像装置を説明する図である。
【図１０】リニアリティ調整のためのテストチャート
【図１１】テストチャートの特性（ａ）及び撮像画面との関係（ｂ）を説明する図である。
【図１２】撮像装置の非線形特性を説明する図である。
【図１３】ゲイン調整のための制御手段の様子を説明する図である。
【図１４】ゲイン補正量のデータ例である。
【符号の説明】
１０５  ２分割読み出しＣＣＤエリアセンサ
１１１  アナログフロントエンド
１２９、１３１  リニアリティ補正手段
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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