(57)【要約】【課題】本発明は、映像信号をシェーディングするシェーディング補正装置に関し、シェーディング補正の自由度が高い上、階調を損なわないシェーディング補正装置を提供することを目的をする。【解決手段】撮像素子の各受光画素の出力信号にゲインを与える増幅器と、撮像素子の各受光画素に対応したゲイン設定値を有し、増幅器にゲイン設定値を供給し、増幅器のゲインを決定するゲイン設定テーブル部と、増幅器からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とを有することを特徴とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子の各受光画素の出力信号にゲインを与える増幅器と、
前記撮像素子の各受光画素に対応したゲイン設定値を有し、前記増幅器に前記ゲイン設定値を供給し、前記増幅器のゲインを決定するゲイン設定テーブル部と、
前記増幅器からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
を有することを特徴とするシェーディング補正装置。
【請求項２】
請求項１記載のシェーディング補正装置において、
前記撮像素子の各受光画素からの出力信号は、色情報を有しており、前記色情報に対応して複数の前記増幅器が設けられていることを特徴とするシェーディング補正装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のシェーディング補正装置において、
前記ゲイン設定テーブルでは、撮影レンズの種類に基づいて前記ゲイン設定値が決定されることを特徴とするシューディング補正装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のシェーディング補正装置において、
前記ゲイン設定テーブルでは、前記撮像素子に入射する光の絞り具合に応じて前記ゲイン設定値が決定されることを特徴とするシューディング補正装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載のシェーディング補正装置において、
前記増幅器で生じたオフセットを補正するためのデジタル信号処理回路と、
前記デジタル信号処理回路にオフセット設定値を供給するオフセット補正テーブル部と、
を有することを特徴とするシューディング補正装置。
【請求項６】
請求項５記載のシェーディング補正装置において、
前記オフセット設定値は、前記ゲイン設定値に基づいて決定されることを特徴とするシューディング補正装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６記載のシェーディング補正装置において、
前記オフセット設定値は、温度情報に基づいて決定されることを特徴とするシェーディング補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号のシェーディングを補正するシェーディング補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子スチルカメラ等の画像入力装置では、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ：以下ＣＣＤという）で得られたアナログ信号をＡ／Ｄ変換器（Ａｎａｌｏｇ　ｔｏ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）にてデジタル信号に変換し、メモリカード等に記録することが行われている。
【０００３】
そして、ＣＣＤが出力する映像信号には、受光画素のむら、暗電流の影響等の種々の原因により画面の明暗のゆらぎ（シェーディング）が発生していた。そのため、シェーディングを補正する種々の方法が考え出された。
従来、シェーディングを補正する方法としては大きく分けて２つの方式が知られている。２つの方式とは、Ａ／Ｄ変換器に信号が入力する前にシェーディング補正を行うアナログシェーディング方式と、Ａ／Ｄ変換器に信号が入力した後にシェーディング補正を行うデジタルシェーディング方式のことをいう。
【０００４】
アナログシェーディング方式においては、シェーディング補正信号として、一般に水平同期信号を基準に定電流積分回路により形成される水平方向の鋸歯状波信号およびパラボラ波信号の組み合わせ、垂直同期信号を基準に定電流積分回路より形成される垂直方向の鋸歯状波信号およびパラボラ波信号の組み合わせによる近似補正波形信号が用いられ、これを映像信号に重畳するようにしている（特開平９−２５２４１８号公報参照）。
【０００５】
一方、デジタルシェーディング方式においては、入力画像を所定の大きさをもつ小領域に分割し、小領域毎のシェーディング補正値を関数波形信号に基づき算出し、算出された補正値をメモリに格納し、この補正値を水平同期信号および垂直同期信号に同期させて順次読み出し、映像信号に重畳することにより、小領域毎にシェーディング補正を行なう。このようなデジタルシェーディング補正においては、鋸歯状波信号やパラボラ波信号以外の任意の関数波形信号に基づき、各小領域に対応するシェーディング補正値を算出、設定することができるため、アナログシェーディング補正に比べて高精度なシェーディング補正を行なうことができ、回路を小型化できる利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のアナログシェーディング方式のシェーディング補正装置では、補正波形が鋸歯状波信号等に限定使用されているので、補正の自由度が少ないという問題があった。
【０００７】
一方、デジタルシェーディング方式のシェーディング補正装置では、補正の自由度は高いが、デジタル信号の階調は有限であるため、補正を行うと階調が粗くなるという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、シェーディング補正の自由度が高い上、階調を損なわないシェーディング補正装置を提供することを目的をする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１のシェーディング補正装置は、撮像素子の各受光画素の出力信号にゲインを与える増幅器と、前記撮像素子の各受光画素に対応したゲイン設定値を有し、前記増幅器に前記ゲイン設定値を供給し、前記増幅器のゲインを決定するゲイン設定テーブル部と、前記増幅器からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器とを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２のシェーディング補正装置は、請求項１記載のシェーディング補正装置において、前記撮像素子の各受光画素からの出力信号は、色情報を有しており、前記色情報に対応して複数の前記増幅器が設けられていることを特徴とする。
請求項３のシェーディング補正装置は、請求項１または請求項２記載のシェーディング補正装置において、前記ゲイン設定テーブルでは、撮影レンズの種類に基づいて前記ゲイン設定値が決定されることを特徴とする。
【００１０】
請求項４のシェーディング補正装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載のシェーディング補正装置において、前記ゲイン設定テーブルでは、前記撮像素子に入射する光の絞り具合に応じて前記ゲイン設定値が決定されることを特徴とする。
請求項５のシェーディング補正装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載のシェーディング補正装置において、前記増幅器で生じたオフセットを補正するためのデジタル信号処理回路と、前記デジタル信号処理回路にオフセット設定値を供給するオフセット補正テーブル部とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項６のシェーディング補正装置は、請求項５記載のシェーディング補正装置において、前記オフセット設定値は、前記ゲイン設定値に基づいて決定されることを特徴とする。
請求項７のシェーディング補正装置は、請求項５または請求項６記載のシェーディング補正装置において、前記オフセット設定値は、温度情報に基づいて決定されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明のシェーディング補正装置の一実施形態を示すブロック図である。この実施形態のシェーディング補正装置は、例えば、デジタルカメラに実装されて使用される。
【００１３】
この実施形態のシェーディング補正装置は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）１、カップリングコンデンサ（Ｃｏｕｐｌｉｎｇ　Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）３、相関２重サンプリング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｓａｍｐｌｉｎｇ：以下ＣＤＳという）処理回路５、プログラマブルゲインアンプ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｉｎ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：以下、ＰＧＡという）７、増幅部９、Ａ／Ｄ変換器１１、デジタル信号処理回路（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）１３、黒レベル補正回路１４、ゲイン設定テーブル１５、およびオフセット補正テーブル１７を有している。
【００１４】
ＣＣＤ１は、不図示の撮影レンズを透過した光を受光し、光電変換を行う。また、ＲＧＢベイヤ配列（原色ベイヤ配列）のフィルタを有しており、各受光画素から色情報を有した信号が順次出力される。
カップリングコンデンサ３は、ＣＣＤ１に接続され、直流成分をカットする。
ＣＤＳ処理回路５は、カップリングコンデンサ３に接続され、低周波ノイズをカットする。
【００１５】
ＰＧＡ７は、ＣＤＳ処理回路５に接続され、外部からデータを与えることによりゲインを制御する。
増幅部９は、ＰＧＡ７に接続され、赤色信号、緑色信号、青信号を増幅する増幅器（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを有している。
Ａ／Ｄ変換器１１は、増幅部９に接続され、アナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００１６】
デジタル信号処理回路１３は、Ａ／Ｄ変換器１１に接続され、増幅部９で生じたオフセットを補正する。
黒レベル補正回路１４は、ＣＤＳ処理回路５とＰＧＡ７との間と、Ａ／Ｄ変換器１１とデジタル信号処理回路１３との間とに接続され、黒レベルを基準としたＣＣＤ１のオフセット電圧を補正する。
【００１７】
ゲイン設定テーブル１５は、ＣＣＤ１の各受光画素に対応したゲイン設定値を有しており、このゲイン設定値は、増幅部９のゲイン設定値増幅器９Ｒ，９Ｇ，９Ｂにゲイン設定値を供給する。このゲイン設定テーブル１５は、撮影レンズの種類およびＣＣＤ１に入射する光の絞り具合に応じて複数設けられている。そして、撮影レンズの種類およびＣＣＤ１に入射する光の絞り具合に関するレンズ絞り情報１６Ｓに応じて、不図示のＣＰＵにより所定のゲイン設定テーブル１５が選択される。
【００１８】
オフセット補正テーブル１７は、デジタル信号処理回路１３において増幅部９で生じたオフセットを補正するために、ゲイン設定値に基づいてデジタル信号処理回路１３にオフセット設定値を供給する。このオフセット設定値は、温度情報１８Ｓに基づいて決定される。また、オフセット補正テーブル１７は、シェーディング補正装置の雰囲気の温度情報１８Ｓに対応して、複数設けられている。
【００１９】
つぎに、このシェーディング補正装置の動作について説明する。
先ず、不図示の撮影レンズにより被写体像がＣＣＤ１に結像する。ついで、ＣＣＤ１の出力は、カップリングコンデンサ３に入力され直流成分がカットされる。ついで、カップリングコンデンサ３の出力は、ＣＤＳ処理回路５に送られて相関２重サンプリングが行われ、低周波ノイズが除去される。ついで、ＣＤＳ処理回路５の出力は、ＰＧＡ７に送られてゲインがかけられる。
【００２０】
ついで、ＰＧＡ７の出力は、スイッチ９ａ，９ｂを増幅器９Ｒまたは９Ｇまたは９Ｂと接続するように切り替えることで増幅部９に入力され、この増幅部９において各受光画素のゲインが、ゲイン設定テーブル１５を用いて決定される。このとき、ゲイン設定テーブル１５内のゲイン選択は、クロック波である垂直同期信号１９Ｓ（図１中、ＶＤ）、水平同期信号２１Ｓ（図１中、ＨＤ）によってなされ、両同期信号によって画素アドレスがカウントされ、任意の受光画素に所定のゲインをかけるよう各受光画素に応じて増幅器９Ｒまたは９Ｇまたは９Ｂにゲイン情報が入力される。
【００２１】
ついで、増幅器９の出力はＡ／Ｄ変換器１１に入力され、デジタル信号に変換された後、デジタル信号処理回路１３に入力されるとともに黒レベル補正回路１４に入力される。黒レベル補正回路１４では、ＣＣＤ１のＯＢ（オプティカルブラック）レベルが検出される。そして、ＯＢレベルが所定のＡ／Ｄ出力レベルになるように、黒レベル補正回路１４がＣＤＳ処理回路５とＰＧＡ７との間に接続され、補正電圧が印可される。
【００２２】
ついで、デジタル信号処理回路１３に入力された信号は、オフセット補正テーブル１７によって、各受光画素のゲインを変えることによって生じるオフセットをキャンセルする。オフセット補正テーブル１７は、温度情報１８Ｓに対応した複数のオフセット補正テーブル１７の中から選択され、ゲイン設定テーブル１５で選択されるゲイン設定値と連関してオフセット設定値が選択される。
【００２３】
この実施形態のシェーディング補正装置では、ゲイン設定テーブル１５と受光画素毎にゲイン変更可能な増幅器９とで任意の画素に所望のゲインをかけることができるので、自由度の高いシェーディング補正を行うことができる上、アナログ信号にゲインをかけるので、階調が損なわれることを防ぐことができる。また、シェーディング補正波形を作る必要がないので回路規模が小さくて済み、省電力、低コスト化を図ることができる。
【００２４】
また、この実施形態のシェーディング補正装置では、ＣＣＤ１が各受光画素の色信号を順次出力するベイヤ配列であり、増幅器９Ｒ，９Ｇ，９Ｂにより各々の画素のゲインを変更できるので、カラーシェーディング補正を容易かつ確実に行うことができる。
さらに、この実施形態のシェーディング補正装置では、レンズ絞り情報１６Ｓに対応して複数のゲイン設定テーブル１５が設けられているので、シェーディング補正の過不足を防止することができ、高精度なシェーディング補正を行うことができる。
【００２５】
そして、この実施形態のシェーディング補正装置では、増幅部９で生じたオフセットを含んだ出力信号がＡ／Ｄ変換器１１でＡ／Ｄ変換されることによるオフセットを、デジタル信号処理回路１３でオフセット補正テーブル１７を用いて補正可能であるので、オフセットがずれることによるホワイトバランスずれを防止することができ、高精度なシェーディング補正を行うことができるとともに色再現性も良好である。
【００２６】
また、この実施形態のシェーディング補正装置では、オフセット補正テーブル１７が有するオフセット設定値が、ゲイン設定テーブル１５が有するゲイン設定値に基づいて決定されるので、ゲイン設定テーブル１５とオフセット補正テーブル１７とを連関させて補正を行うことができるから、高精度なシェーディング補正を行うことができる。
【００２７】
さらに、この実施形態のシェーディング補正装置では、温度情報１８Ｓに対応して複数のオフセット補正テーブル１７が設けられているので、広い温度範囲に渡るオフセット補正テーブル１７を用意しておけば、温度の相違による増幅器９のオフセット変化に対応することができ、常に高精度なシェーディング補正を行うことができる。
【００２８】
なお、上述した実施形態では、ＲＧＢベイヤ配列の色フィルタを有し、それに応じて増幅器９Ｒ，９Ｇ，９Ｂが設けられたシェーディング補正装置の一例について説明したが、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）の色フィルタを使用しても良い。また、その他の配列でも良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のシェーディング補正装置では、ゲイン設定テーブルと各受光画素のゲインを変更するための増幅器とで各受光画素に所望のゲインをかけるようにしたので、シェーディング補正の自由度が高い上、階調を損なわないシェーディング補正装置を提供することができる。
【００３０】
また、本発明のシェーディング補正装置では、Ａ／Ｄ変換前に画素毎の増幅度を設定できるため、階調とびの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシェーディング補正装置の一実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　ＣＣＤ
７　プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）
９　増幅部
９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ　増幅器
１１　Ａ／Ｄ変換器
１３　デジタル信号処理回路
１５　ゲイン設定テーブル
１６Ｓ　レンズ絞り情報
１７　オフセット補正テーブル
１８Ｓ　温度情報
【図１】
2004007160.tif 000003