(57)【要約】【課題】映像のＳ／Ｎ比の悪化を伴わずに輝度の補正が可能なデジタルカメラを提供する。【解決手段】信号発生器６よりアドレス信号Ｈ，Ｖと基準リセット信号Ｒ０を受け取り、アドレス信号Ｈ，Ｖで指定されたイメージセンサ１上のセンサの位置に応じて、発生タイミングの異なる複数のエリア別リセット信号（Ｒ１〜Ｒ５）を選択的に生成する選択回路５を設置する。例えば、周辺減光特性により輝度の低下するエリア（Ａ１）に属するセンサに対してはセット信号Ｓ０との時間間隔が長くなるようなエリア別リセット信号Ｒ１を供給し、輝度の高いエリア（Ａ５）に属するセンサに対してはセット信号Ｓ０との時間間隔が短くなるようなエリア別リセット信号Ｒ５を供給する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を電気信号に変換する画素毎のセンサの集合体であるイメージセンサと、
該イメージセンサの各センサの動作タイミングを設定するための基準リセット信号及びセット信号と、動作対象のセンサを指定するためのアドレス信号の各信号を発生させる信号発生器と、
該アドレス信号と該基準リセット信号の供給を受け、該アドレス信号によって指定されたセンサの位置に応じて発生タイミングの異なる複数のエリア別リセット信号の一つを選択的に発生させる選択回路と、
該エリア別リセット信号、該セット信号及び該アドレス信号に従って該イメージセンサの各センサを動作させ、該イメージセンサのセンサ毎に撮影した映像の画素信号を出力させるアドレスデコーダと、
該イメージセンサからの該画素信号を蓄積するバッファメモリと、
該バッファメモリから該画素信号を取り出し、ビデオデータの形態にして出力する出力デコーダと、
を具備することを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項２】
前記選択回路は、前記アドレス信号によって指定されたセンサが前記イメージセンサの中心から離れた位置に配置されたセンサであるほど、前記セット信号との時間間隔が長くなるような前記エリア別リセット信号を発生させることを特徴とする、請求項１に記載したデジタルカメラ。
【請求項３】
前記エリア別リセット信号は、前記イメージセンサの中心から同心円状に区切られた複数の領域に対応して前記セット信号との時間間隔が設定されていることを特徴とする、請求項２に記載したデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラの映像補正技術に関し、具体的には、映像の中心部分よりも周辺部分の方が輝度が低下するという現象に対し、Ｓ／Ｎ比を悪化させずに輝度を補正するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮影した映像を電子的に表示あるいは蓄積するデジタルカメラでも、一般には映像を取り込むための光学系を有する。光学式レンズによって集光し、映像を平面状のイメージセンサ上に結像した場合、映像の中心部分よりも周辺部分のほうが暗くなる（輝度が低下する）という現象が生じる。この現象は周辺減光特性とも呼ばれ、映像上のある一点の輝度は、その点と光学式レンズの中心を結ぶ線と光学式レンズの光軸との傾き角の正接の４乗（ｃｏｓ４θ）に従うとされている。
【０００３】
このような周辺減光特性への対策としては、従来、光学式レンズの中央部分の透過率を低く抑えるという手段が取られていた。しかし、デジタルカメラの低価格化が進み、部分的に透過率が異なるような高価なレンズの使用が困難になると、これに代わって、イメージセンサから取り出した信号を増幅する際に輝度を補正するという手段が考案された。その一例を紹介すると、特開２０００−６９３５９号には、ゲインデータテーブルなる構成要素を持ち、画素の位置に応じて信号の増幅率（ゲイン）を変化させ、これにより映像各部の輝度（明るさ）を均一にするという技術が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
先に紹介した周辺減光特性への対策では、映像の周辺部分に位置する画素の信号に対しては、映像の中心から離れた位置の画素であるほどゲインを高くして信号処理をする。すると、映像の周辺部分に位置する画素の信号については、そこに含まれるノイズ成分も同様に高いゲインにて増幅されてしまい、映像のＳ／Ｎ比が悪化するという別の問題を生じていた。
そこで本発明は、映像のＳ／Ｎ比の悪化を伴わずに輝度の補正が可能なデジタルカメラを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、光信号を電気信号に変換する画素毎のセンサの集合体であるイメージセンサと、イメージセンサの各センサの動作タイミングを設定するための基準リセット信号及びセット信号と、動作対象のセンサを指定するためのアドレス信号の各信号を発生させる信号発生器と、アドレス信号と基準リセット信号の供給を受け、アドレス信号によって指定されたセンサの位置に応じて発生タイミングの異なる複数のエリア別リセット信号の一つを選択的に発生させる選択回路と、エリア別リセット信号、セット信号及びアドレス信号に従ってイメージセンサの各センサを動作させ、イメージセンサのセンサ毎に撮影した映像の画素信号を出力させるアドレスデコーダと、イメージセンサからの画素信号を蓄積するバッファメモリと、バッファメモリから画素信号を取り出し、ビデオデータの形態にして出力する出力デコーダと、を具備することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
基準リセット信号、セット信号およびアドレス信号の各信号を発生させる信号発生器を設け、さらに、基準リセット信号の発生に応動して、アドレス信号によって指定されたセンサの位置に応じて発生タイミングの異なる複数のエリア別リセット信号の一つを選択的に発生させる選択回路を設ける。
ここで選択回路は、アドレス信号によって指定されたセンサが輝度の低下するエリアに属する場合、セット信号との時間間隔が長くなるようなエリア別リセット信号を発生させ、当該センサが輝度の高いエリアに属する場合、セット信号との時間間隔が短くなるようなエリア別リセット信号を発生する。
【０００７】
具体的には、アドレス信号によって指定されたセンサがイメージセンサの中心から遠く離れた所に位置する場合、基準リセット信号の発生後すぐにハイレベルとなるエリア別リセット信号を発生させ、センサの露光時間を長くする。逆に当該センサがイメージセンサの中心付近に位置する場合、基準リセット信号の発生後相当遅れてハイレベルとなるエリア別リセット信号を発生させ、センサの露光時間を短くする。これにより、各センサでの画素信号の生成時点で輝度の補正を施し、撮影後、表示される映像の各部の明るさが均一になるようにする。
【０００８】
【実施例】
本発明によるデジタルカメラは、その撮影部が図１に示すようにイメージセンサ１、アドレスデコーダ２、バッファメモリ３、出力デコーダ４、選択回路５および信号発生器６より成っている。
ここで、イメージセンサ１は画素毎のセンサの集合体である。また信号発生器６は、イメージセンサ１上の駆動対象のセンサを指定するアドレス信号Ｈ，Ｖと、基準リセット信号Ｒ０とを所定の周期で発生させ、さらに基準リセット信号Ｒ０の発生から一定時間経過後にセット信号Ｓ０を発生させるよう構成されている。
【０００９】
例えば、信号発生器６からアドレス信号Ｈ，Ｖと基準リセット信号Ｒ０が出力されると、選択回路５は、アドレス信号Ｈ，Ｖ（すなわち、指定されたセンサのイメージセンサ１上の位置）に応じて、発生タイミングの異なるエリア別リセット信号Ｒ１〜Ｒ５のいずれかを選択的に出力する。なお、基準リセット信号Ｒ０とセット信号Ｓ０に対するエリア別リセット信号Ｒ１〜Ｒ５の発生タイミングは、具体的には図２に示すようになっている。アドレスデコーダ２は、信号発生器６からのアドレス信号Ｈ，Ｖで指定されたセンサに対し、選択回路５で選択的に発生したエリア別リセット信号Ｒ１〜Ｒ５のいずれかを供給する。
【００１０】
基準リセット信号Ｒ０が供給された後、信号発生器６からセット信号Ｓ０が供給されると、アドレスデコーダ２は、イメージセンサ１のセンサに対して画素毎の信号（以下、画素信号と呼ぶ）を出力させると共に、バッファメモリ３に対して当該画素信号を所定位置に格納させる。ここで、信号発生器６、選択回路５およびアドレスデコーダ２は、イメージセンサ１上の全てのセンサに対して以上のような動作を繰り返す。そして出力デコーダ４は、随時、バッファメモリ３に蓄積された画素信号を読み出し、ビデオ出力としてデータを出力することになる。
【００１１】
ところで、光学式レンズで集光し、イメージセンサ１の上面に映像を結像させると、その映像には図３に示すような輝度の高い部分と低い部分とが生じる。ここで、イメージセンサ１の中心部分を占めるエリアＡ５は最も輝度が高くなり、エリアＡ４から順にＡ３、Ａ２と輝度が低くなっていく。そしてイメージセンサ１の中心から最も離れたエリアＡ１は最も輝度が低くなる。なお各エリアＡ１〜Ａ５は、光学式レンズの光軸と交差する中心点Ｏから同心円状に広がる形態となっている。
【００１２】
イメージセンサ１は画素毎のセンサの集合体であって、その各センサは一例として図４に示すような構成となっている。例えば、図４においてリセット信号Ｒｎの状態がハイレベルになるとスイッチＳＷ１が閉じ、コンデンサＣ１は充電される。逆にリセット信号ＲｎがローレベルになるとスイッチＳＷ１は開き、この時からコンデンサＣ１は、蓄積した電荷を受光素子ＰＤを介して放電する。そして、リセット信号Ｒｎがローレベルになってから所定時間経過後にセット信号Ｓ０がハイレベルになると、スイッチＳＷ２が閉じ、コンデンサＣ１に蓄積されている電荷量に応じた信号が出力されることになる。
【００１３】
ここで受光素子ＰＤは、受光量（輝度）に応じてその端子間に現れる電気抵抗を変化させる。このためコンデンサＣ１の放電量は受光量の関数となり、スイッチＳＷ２を介して出力される画素信号は受光素子ＰＤの受光量を反映したものとなる。しかし、光学式レンズで集光し、イメージセンサ上に映像を結像させると、図３で説明したように輝度の高い部分と低い部分とが生じる。その結果、映像の対応部分が同一色、同一輝度であっても、何処のエリアに属するセンサであるかによって、センサ内のコンデンサＣ１の端子間電圧は、図５に示すように異なった変化形態を示すことになる。なお、この図５の減衰特性Ａ１〜Ａ５は、それぞれ図３のエリアＡ１〜Ａ５に対応している。
【００１４】
本発明のデジタルカメラは、エリア別リセット信号Ｒ１〜Ｒ５の各発生タイミングを、図５に示すコンデンサＣ１の端子間電圧の各変化形態に合わせて図２のごとく設定し、センサの属するエリアＡ１〜Ａ５に応じてエリア別リセット信号Ｒ１〜Ｒ５を選択的に発生させる。つまり、アドレス信号Ｈ，Ｖによって指定された駆動対象のセンサが輝度の低下するエリアＡ１に属する場合には、セット信号Ｓ０との時間間隔が長くなるようなエリア別リセット信号Ｒ１を発生させる。具体的には、基準リセット信号Ｒ０の発生後すぐにハイレベルとなるエリア別リセット信号Ｒ１を発生させ、センサの露光時間を長くする。
【００１５】
逆に、アドレス信号Ｈ，Ｖによって指定された駆動対象のセンサが輝度の高いエリアＡ５に属する場合には、セット信号Ｓ０との時間間隔が短くなるようなエリア別リセット信号Ｒ５を発生させる。具体的には、基準リセット信号Ｒ０の発生後相当遅れてハイレベルとなるエリア別リセット信号Ｒ５を発生させ、センサの露光時間を短くする。これにより、周辺減光特性を各センサでの画素信号の生成時点で補正し、映像各部の輝度を均一にするのである。
【００１６】
従来のデジタルカメラでは、各センサに供給されるリセット信号Ｒｎとセット信号Ｓ０の発生間隔が等しいため、何処のエリアに属するセンサであるかによって画素信号の輝度に誤差を生じていた。この誤差を補正するために、エリア毎に異なったゲインにて信号を増幅するという手段を取っていた。
これに対して本発明のデジタルカメラは、各センサに供給されるリセット信号Ｒｎとセット信号Ｓ０の発生間隔を実質的に異ならせることにより、各センサでの画素信号生成時点で輝度を補正している。その結果、画素信号中に含まれるノイズを高いゲインで増幅することは無くなり、映像のＳ／Ｎ比が悪化することが防止される。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によるデジタルカメラは、アドレス信号で指定されたイメージセンサ上のセンサの位置に応じて、発生タイミングの異なる複数のエリア別リセット信号を選択的に発生させる構成を有し、輝度の低下するエリアに属するセンサに対してはセット信号との時間間隔が長くなるようなエリア別リセット信号を供給し、輝度の高いエリアに属するセンサに対してはセット信号との時間間隔が短くなるようなエリア別リセット信号を供給することを特徴としている。
このような本発明によれば、画素信号中に含まれるノイズを高いゲインで増幅することは無くなり、映像のＳ／Ｎ比の悪化を伴わずに輝度の補正が可能なデジタルカメラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるデジタルカメラの撮影部の構成を示す図。
【図２】基準リセット信号、エリア別リセット信号およびセット信号の発生タイミングを示す図。
【図３】イメージセンサ上の各エリアと輝度の関係（周辺減光特性）を示す図。
【図４】イメージセンサの各画素毎のセンサの回路構成を示す図。
【図５】エリア毎のコンデンサの端子間電圧の減衰特性を示す図。
【符号の説明】
１：イメージセンサ　　　２：アドレスデコーダ　　　３：バッファメモリ　　４：出力デコーダ　　　５：選択回路　　　６：信号発生器　　　Ａ１〜Ａ５：エリア　　　Ｒ０：基準リセット信号　　　Ｒ１〜Ｒ５：エリア別リセット信号　　　Ｓ０：セット信号
【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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