(57)【要約】【課題】  画面を中央で左右に２分割して別々に読み出すＣＣＤにおいて、左右段差を解消するために、隣接画素間リーク量を高精度に計測する。【解決手段】  ３色で発光する３色発光手段と、撮像領域での画像信号を３色（フィルタ）画素単位で積算する有効画素出力積算手段と、撮像領域に隣接したダミー領域の画像信号を積算するダミー出力積算手段とを持ち、有効画素出力積算手段の出力が３色画素単位で同じレベルになるように３色発光手段を発光することを特徴とする検出装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子の複数の出力端子からの水平転送時に生じる隣接画素への信号のリーク量を検出する画素間リーク量検出手段と、
撮像素子の複数の出力端子からの複数の画像信号のそれぞれに含まれる画素間リ−ク成分を補正する補正回路のための補正値を、前記検出結果に基づき演算する演算手段とを有する検出装置において、
前記画素間リーク量検出手段は、
３つの異なる色を発光する３色発光手段と、
撮像領域での画像信号を３色の異なるフィルタが配置された画素単位で積算する有効画素出力積算手段と、
撮像領域に隣接したダミー領域の画像信号を積算するダミー出力積算手段とを持ち、
有効画素出力積算手段の出力が３色画素単位で同じレベルになるように３色発光手段を発光することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１において、３色発光手段の発光レベルを３色画素単位で同じレベルにしたまま連続的に可変させ、各露光量における当該撮像素子の画素間リーク量を検出して記憶することを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項２において、有効画素出力積算手段の出力が３色画素単位で所定のレベルになるように、３色発光手段の発光レベルを収束設定する収束設定手段と、収束設定手段で収束設定したときの３色発光手段の設定値を記憶する記憶手段と、３色発光手段の発光レベルを可変して画素間リーク量を検出する際に、上記記憶手段の記憶値から演算して３色発光手段の発光レベルを設定する設定手段とを持つことを特徴とする検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エリア撮像素子を用いた撮像装置に関し、更にはエリア撮像素子の画像出力を分割して読み出す撮像装置の、隣接画素リーク量の検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ撮像素子を用いた従来の撮像装置は図１０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】
また、近年、エリアセンサの多画素化に伴い、画面を中央で左に２分割して別々に読み出すＣＣＤエリアセンサが登場した（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−２５２８０８号公報参照
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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、問題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述の課題を解決するために、撮像素子の複数の出力端子からの水平転送時に生じる隣接画素への信号のリーク量を検出する画素間リーク量検出手段と、
撮像素子の複数の出力端子からの複数の画像信号のそれぞれに含まれる画素間リ−ク成分を補正する補正回路のための補正値を、前記検出結果に基づき演算する演算手段とを有する検出装置において、前記画素間リーク量検出手段は、３つの異なる色を発光する３色発光手段と、撮像領域での画像信号を３色の異なるフィルタが配置された画素単位で積算する有効画素出力積算手段と、撮像領域に隣接したダミー領域の画像信号を積算するダミー出力積算手段とを持ち、有効画素出力積算手段の出力が３色画素単位で同じレベルになるように３色発光手段を発光することを特徴とする検出装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、画素間リ−ク成分を高精度に計測することが可能となった。
【０００７】
高精度に計測された画素間リーク成分にもとづいて、補正回路を設定することにより、左右の段差を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施例１）
図１は本発明の特徴を最もよく表す図面である。同図において、１００はカムコーダ、１２０はＬＥＤ発光部である。ここではＬＥＤ発光部１２０を工場などでの独立した調整冶工具として説明するが、レンズキャップに組み込むなどしてカムコーダ１００と一体化して、電源ＯＮ直後などに毎回測定するようにしてもよい。
【０００９】
１０１は画面を２分割読み出しするＣＣＤエリアセンサ、１０２・１０３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ＡＦＥ、１０４・１０５は隣接画素リーク補正回路、１０６・１０７は計測回路、１０８は２分割された画像データを合成し映像信号に変換するカメラ信号処理回路、１０９は制御回路、１１０は光学レンズである。
【００１０】
１２２・１２３・１２４はＰＷＭ回路、１２５はＲ（赤）色のＬＥＤ、１２６はＧ（緑）色のＬＥＤ、１２７はＢ（青）色のＬＥＤである。
【００１１】
ＬＥＤ発光部１２０は、制御回路１０９からの制御信号に基づいて、各色のＰＷＭ回路１２２（Ｒ色）・１２３（Ｇ色）・１２４（Ｂ色）で各々ＰＷＭ変調を行ない、各色ＬＥＤ１２５（Ｒ色）、ＬＥＤ１２６（Ｇ色）、ＬＥＤ１２７（Ｂ色）を発光する。
【００１２】
光学レンズ１１０を通った光は、ＣＣＤエリアセンサ１０１に加えられる。ＣＣＤエリアセンサ１０１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を中央で左右に分割し、図２に示すように左半分２１１と右半分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アナログフロントエンド１０２・１０３に加えられる。アナログフロントエンド１０２・１０３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とＡ／Ｄ変換を行ない、デジタル化された画像信号としてチャンネルごとに後段の補正回路１０４・１０５に送られる。補正回路１０４・１０５は隣接画素リークを補正する回路であり、詳細は後述する。補正回路１０４・１０５を経た画像データは、計測回路１０６・１０７で計測されるとともに信号処理回路１０８で左右の画像データが合成されビデオ信号として出力される。
【００１３】
分割２チャンネル読み出しのＣＣＤエリアセンサ１０１は、図２のような構成であり、２０１は左チャンネルの水平転送ライン、２０３は右チャンネルの水平転送ライン、２１１は左チャンネルの有効画素領域、２１３は右チャンネルの有効画素領域、２２１は左チャンネルの垂直転送路、２２３は右チャンネルの垂直転送路である。
【００１４】
ＣＣＤエリアセンサ１０１では、中央部から左右両側へ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た画素が読み出される。例えば最下段の行では、左チャンネルではＲ、Ｇ、Ｒ．．．の順で読み出され、右チャンネルではＧ、Ｒ、Ｇ．．．の順で読み出される。最後の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Ｄｍが両方のチャンネルから読み出される。本来、このダミーレベルは中央部付近の黒電位であり、入射光量には無関係である。しかし実際には、図３のようにダミー１画素目には水平方向の隣接画素からの漏れ込み（隣接画素リーク）があり、隣接画素の電位（光量）によって、レベルが変化する。この隣接画素リークは、図４のように、入射光量に対して非線形な関係にあると共に、左右で様相が異なる場合が多く、これが左右の段差として見えてしまう原因の一つである。
【００１５】
補正回路１０４・１０５は、この隣接画素リークを補正する回路であり、図５のような構成になっている。３０１は画素データの画素リーク成分を算出するリーク算出回路、３０２はリーク算出回路３０１で算出されたリーク量を１画素分遅延させる遅延回路、３０３は入力画素データ−から遅延回路の出力を減算する減算器である。これにより１つ前の画素によるリーク量を補正する。リーク算出回路３０１は図４のような非線形カーブを算出するものであり、入射光量変化させた複数点（例えば３２ポイント）の計測値が算出テーブルとして記憶され、その間は直線補間するものである。
【００１６】
計測回路１０６・１０７はＲ，Ｇ，Ｂ、Ｄｍの画素を計測する計測回路である。内部構成は同一なので、右ｃｈ用の計測回路１０６として説明を行う。計測回路１０６は図６のような構成になっている。４０１はＲ画素の計測回路、４０２はＲ画素の計測値を積算する積算回路。４０３はＧ画素の計測回路、４０４はＧ画素の計測値積算する積算回路。４０５はＢ画素の計測回路、４０６はＢ画素の計測値積算する積算回路。４０７はＤｍ（ダミー部）の計測回路、４０８はＤｍ（ダミー部）の計測値積算する積算回路、４１１は画像クロックをカウントし水平方向の位置を示すクロックカウンタ、４１２はラインをカウントし垂直方向の位置を示すラインカウンタ、４１３はＲ色領域を示すＲ領域デコーダ、４１４はＧ色領域を示すＧ領域デコーダ、４１５はＢ色領域を示すＢ領域デコーダ、４１６はＤｍ領域を示すＤｍ領域デコーダである。
【００１７】
ＲＧＢ用の計測回路４０１・４０３・４０５は、図７のようにＣＣＤ有効画面の中央部の矩形ブロック４５３内の各々のＲＧＢの画素を計測し、積算回路４０２・４０３・４０４で積算する（左チャンネルの場合は、矩形ブロック４５１内の各々のＲＧＢの画素を計測する）。積算する理由は、面積積分をとることでランダムノイズを低減させ測定値の信頼性を向上させるためである。
【００１８】
Ｄｍの計測領域として、隣接画素間リークを計測するので横方向は一画素分とする。ＲＧＢに比べて計測領域が横方向に１画素分しか取れないことと、Ｄｍで計測されるリーク量は小さな値であることから、縦方向には有効画面分全域とすることで、ランダムノイズを低減させ、測定精度を向上させる。
【００１９】
図８（Ａ）（Ｂ）は、隣接画素リーク量を計測するときのフローチャートである。まず制御回路１０９は、隣接画素リーク補正回路１０４・１０５を無効にし、計測回路１０６・１０７でＡＦＥ１０２・１０３の出力をそのまま計測できるようにする（Ｓ１）。次に、ＣＣＤ１０１上で最大目標光量になるようにＬＥＤ１２５（Ｒ色）、ＬＥＤ１２６（Ｇ色）、ＬＥＤ１２７（Ｂ色）を発光する（Ｓ２）。
【００２０】
ＬＥＤのＲＧＢの分光感度特性と、ＣＣＤ１０１の分光感度特性は異なっており、例えば、
（ＣＣＤ）                （ＬＥＤ）
Ｒ’＝０．９２２Ｒ＋０．０３５Ｇ＋０．０４３Ｂ
Ｇ’＝０．１４３Ｒ＋０．３８２Ｇ＋０．４７４Ｂ
Ｂ’＝０．０３１Ｒ＋０．１０９Ｇ＋０．８６０Ｂ
のような関係にある。これは一例であり、個体ばらつきも大きい。
【００２１】
そこで、ＣＣＤ１０１上で目標光量になるように、計測手段１０６・１０７で計測しながら、ＬＥＤ１２５・１２６・１２７の発光量をＰＷＭにより変更（修正）する。
【００２２】
また、先ほども説明したように、Ｓ／Ｎを向上させるために信号レベルの小さいＤｍを垂直方向に全て積算しているために、目標光量は、Ｒ＝Ｇ＝Ｂとなるように、ＬＥＤ１２５、ＬＥＤ１２６、ＬＥＤ１２７を収束発光させる必要がある。
【００２３】
この詳細を図８（Ｂ）で説明する。
【００２４】
まず制御回路１０９は、デフォルトの光量（ＰＷＭ）でＬＥＤ１２５、ＬＥＤ１２６、ＬＥＤ１２７を発光させる（Ｓ１０１）。次にＲ画素の計測回路４０１・積算回路４０２でＲ画素を計測し（Ｓ１０２）、計測値と目標値が一致していなければ（Ｓ１０３）、ＬＥＤ１２５の発光ＰＷＭ値を修正する（Ｓ１０４）。同様に、Ｇ画素の計測回路４０３・積算回路４０４でＧ画素を計測し（Ｓ１０５）、計測値と目標値が一致していなければ（Ｓ１０６）、ＬＥＤ１２６の発光ＰＷＭ値を修正する（Ｓ１０７）。同様にＢ画素の計測回路４０５・積算回路４０６でＢ画素を計測し（Ｓ１０８）、計測値と目標値が一致していなければ（Ｓ１０９）、ＬＥＤ１２７の発光ＰＷＭ値を修正する（Ｓ１１０）。もしＲＧＢの一色でも計測値と目標値が一致していなければ（Ｓ１１１）、修正したＰＷＭ値でＬＥＤを発光させ（Ｓ１０１）、同様な処理を再度行う。このようにＲＧＢ全てで計測値と目標値が一致するようにＬＥＤを収束発光させた後、Ｄｍの計測回路４０７・積算回路４０８で、Ｄｍを計測する（Ｓ３）。
【００２５】
次に、ＬＥＤ光量を可変させてＤｍを計測していく。ただし、これ以降は収束発光をするのではなく、計測時間を短縮するために、Ｓ２で得たＰＷＭ値からの比例計算によりＰＷＭ発光を行なう。このようにして図４のような、入射光量に応じた隣接画素リーク量を計測することができる（Ｓ４）。計測した隣接画素リーク量から、リーク算出回路３０１の算出テーブルを設定し（Ｓ５）、補正回路１０４を有効にする。
【００２６】
以上の説明は右チャンネルを中心に説明を行ったが、左チャンネルも同様である。
【００２７】
また、ＣＣＤエリアセンサ１０１の色フィルタが図２のような場合、左チャンネルのＤｍの直前の画素は、上からＲ，Ｇ，Ｒ，Ｇであり、右チャンネルのＤｍの直前の画素は、上からＧ，Ｂ，Ｇ，Ｂ，である。従って、左チャンネルの場合は、Ｒ＝ＧになるようにＬＥＤを発光設定し、右チャンネルの場合は、Ｇ＝ＢとなるようにＬＥＤを発光設定するようにしてもよい。
【００２８】
（実施例２）
第１の実施例では、左チャンネルでは、計測手段１０６の計測値に応じて、ＬＥＤ発光部１２０でのＬＥＤ発光量を制御し、右チャンネルでは、計測手段１０７の計測値に応じて、ＬＥＤ発光部１２０でのＬＥＤ発光量を制御するので、左チャンネルと右チャンネルで、別々に測定する必要がある。
【００２９】
第２の実施例では、Ｒ色のＬＥＤ１２５のＰＷＭ設定には左チャンネルの計測回路１０７の出力を用い、Ｂ色のＬＥＤ１２７のＰＷＭ設定には右チャンネルの計測回路１０６の出力を用い、Ｇ色のＬＥＤ１２６のＰＷＭ設定には左右両チャンネルの計測回路１０６・１０７の出力の平均値を用いることで、左右両チャンネルを同時に計測し、計測時間を半分にするものである。
【００３０】
図９は上記説明のフローチャートであり、ＬＥＤを収束設定する部分を示している。それ以外は第１の実施例と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明が適用される検出装置を示すブロック図
【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
【図３】隣接画素リークを説明する図
【図４】入射光量と隣接画素リークとの関係を示す図
【図５】補正回路１０４・１０５のブロック図
【図６】計測回路１０６・１０７のブロック図
【図７】計測領域を示す図
【図８】計測のフローチャート
【図９】第２の実施例のフローチャート
【図１０】従来例のブロック図
【符号の説明】
【００３２】
１００  カムコーダ
１０１  ＣＣＤエリアセンサ
１０２、１０３  アナログフロントエンド
１０４、１０５  隣接画素リーク補正回路
１０６、１０７  計測回路
１０８  カメラ信号処理回路
１０９  制御回路
１１０  光学レンズ
１２０  ＬＥＤ発光部
１２２、１２３、１２４  ＰＷＭ回路
１２５、１２６、１２７  ＬＥＤ
【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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