(57)【要約】【課題】複数の出力チャンネルそれぞれの出力特性の違いを補正する。【解決手段】デジタルカメラは撮像素子３０、アナログゲイン制御部２０、マイコン制御部１５、およびメモリ部１６を有する。撮像素子３０は第１〜第４の出力チャンネルを有する。第１〜第４の出力チャンネルをそれぞれ第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄに接続する。第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄは第１〜第４の出力チャンネルから出力される第１〜第４の画素信号を第１〜第４のゲインで増幅する。メモリ部１６は第１〜第４のゲインを記憶する。マイコン制御部１５は補正処理部１５ｃｏを有する。補正処理部１５ｃｏは第１〜第４のゲインをメモリ部１６から読出す。補正処理部１５ｃｏは第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄのゲインを第１〜第４のゲインに設定する。【選択図】図４
2007104270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光量に応じた画素信号を生成する複数の第１の光電変換手段と複数の前記画素信号を出力するための第１、第２の出力チャンネルとを有する撮像手段から出力される画素信号に増幅処理を施す信号処理ユニットであって、
前記第１、第２の出力チャンネルから出力される第１、第２の画素信号を増幅して、第１、第２の増幅信号を生成する第１、第２の増幅手段と、
前記第１、第２の画素信号を増幅するための第１、第２のゲインを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶される前記第１、第２のゲインをそれぞれ、前記第１、第２の増幅手段におけるゲインとして設定するゲイン設定手段とを備え、
前記第１、第２のゲインは、前記第１の出力チャンネルに前記画素信号を送る第１の光電変換手段と前記第２のチャンネルに前記画素信号を送る第１の光電変換手段とが同じ帯域の同じ光量の光を受光するときに、前記第１、第２の出力チャンネルから出力される第１、第２の画素信号に基づいて、前記第１、第２の増幅手段において生成される第１、第２の増幅信号の信号強度を等しくさせる値に定められる
ことを特徴とする信号処理ユニット。
【請求項２】
前記第１、第２のゲインは、前記第１、第２のゲインが１のときであって、前記第１のチャンネルに前記画素信号を送る第１の光電変換手段と前記第２のチャンネルに前記画素信号を送る第１の光電変換手段とが同じ帯域の同じ光量の光を受光するときに、前記第１、第２の出力チャンネルから出力される前記第１、第２の画素信号に基づいて生成される前記第１、第２の増幅信号の信号強度の平均値を、前記第１、第２の増幅信号の信号強度によって除した値に定められることを特徴とする請求項１に記載の信号処理ユニット。
【請求項３】
前記第１、第２の増幅信号を検出する増幅信号検出手段と、
前記増幅信号検出手段によって検出される前記第１、第２の増幅信号に基づいて前記第１、第２のゲインの算出を行い、前記記憶手段に出力する算出手段と、
前記増幅信号検出手段による前記第１、第２の増幅信号の検出を開始させ、前記算出手段による前記第１、第２のゲインの算出を開始させる開始入力を行なうための入力手段とを備える
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の信号処理ユニット。
【請求項４】
前記第１、第２の増幅手段はアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有し、アナログ信号である前記第１、第２の画素信号に基づいてデジタル信号である第１、第２の増幅信号を生成することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の信号処理ユニット。
【請求項５】
前記撮像手段は、第１の帯域の光を透過することにより前記第１の光電変換手段に前記第１の帯域の光を受光させる第１のカラーフィルタと、第２の帯域の光を透過する第２のカラーフィルタと、第２のカラーフィルタを透過する光の受光量に応じた画素信号を生成する複数の第２の光電変換手段と、第２の光電変換手段において生成される複数の前記画素信号を出力するための第３、第４のチャンネルとを有し、
前記第３、第４の出力チャンネルから出力される第３、第４の画素信号を増幅して、第３、第４の増幅信号を生成する第３、第４の増幅手段を備え、
前記記憶手段は、前記第３、第４の画素信号を増幅するための第３、第４のゲインを記憶し、
前記ゲイン設定手段は、前記記憶手段に記憶される前記第３、第４のゲインを前記第３、第４の増幅手段におけるゲインとして設定し、
前記第３、第４のゲインは、前記第３の出力チャンネルに前記画素信号を送る第２の光電変換手段と前記第４の出力チャンネルに前記画素信号を送る第２の光電変換手段とが同じ光量の光を受光するときに、前記第３、第４の出力チャンネルから出力される第３、第４の画素信号に基づいて、前記第３、第４の増幅手段において生成される第３、第４の増幅信号の信号強度を等しくさせる値に定められる
ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理ユニット。
【請求項６】
前記第１、第２のゲインは、前記第１、第２のゲインが１のときであって、前記第１のチャンネルに前記画素信号を送る第１の光電変換手段と前記第２のチャンネルに前記画素信号を送る第１の光電変換手段とが同じ光量の光を受光するときに、前記第１、第２の出力チャンネルから出力される前記第１、第２の画素信号に基づいて生成される前記第１、第２の増幅信号の信号強度の平均値を、前記第１、第２の増幅信号の信号強度によって除した値に定められ、
前記第３、第４のゲインは、前記第３、第４のゲインが１のときであって、前記第３のチャンネルに前記画素信号を送る第２の光電変換手段と前記第４のチャンネルに前記画素信号を送る第２の光電変換手段とが同じ光量の光を受光するときに、前記第３、第４の出力チャンネルから出力される前記第３、第４の画素信号に基づいて生成される前記第３、第４の増幅信号の信号強度の平均値を、前記第３、第４の増幅信号の信号強度によって除した値に定められる
ことを特徴とする請求項５に記載の信号処理ユニット。
【請求項７】
前記第１〜第４の増幅信号を検出する増幅信号検出手段と、
前記増幅信号検出手段によって検出される前記第１〜第４の増幅信号に基づいて前記第１〜第４のゲインの算出を行い、前記記憶手段に出力する算出手段と、
前記増幅信号検出手段による前記第１〜第４の増幅信号の検出を開始させ、前記算出手段による前記第１〜第４のゲインの算出を開始させる開始入力を行なうための入力手段とを備える
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の信号処理ユニット。
【請求項８】
前記第１〜第４の増幅手段はアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有し、アナログ信号である前記第１〜第４の画素信号に基づいてデジタル信号である第１〜第４の増幅信号を生成することを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載の信号処理ユニット。
【請求項９】
前記撮像素子は、第３の帯域の光を透過する第３のカラーフィルタと、第３のカラーフィルタを透過する光の受光量に応じた画素信号を生成する複数の第３の光電変換手段とを有し、
前記第１、第２の出力チャンネルには、前記第３の光電変換手段において生成される複数の前記画素信号を送ることが可能である
ことを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載の信号処理ユニット。
【請求項１０】
受光量に応じた画素信号を生成する複数の第１の光電変換手段と、複数の前記第１の光電変換手段において生成される複数の前記画素信号を出力するための第１、第２の出力チャンネルを有する撮像手段と、
前記第１、第２の出力チャンネルから出力される第１、第２の画素信号を増幅して、第１、第２の増幅信号を生成する第１、第２の増幅手段と、
前記第１、第２の画素信号を増幅するための第１、第２のゲインを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶される前記第１、第２のゲインをそれぞれ、前記第１、第２の増幅手段におけるゲインとして設定するゲイン設定手段とを備え、
前記第１、第２のゲインは、前記第１の出力チャンネルに前記画素信号を送る第１の光電変換手段と前記第２のチャンネルに前記画素信号を送る第１の光電変換手段とが同じ光量の光を受光するときに、前記第１、第２の出力チャンネルから出力される第１、第２の画素信号に基づいて、前記第１、第２の増幅手段において生成される第１、第２の増幅信号の信号強度を等しくさせる値に定められる
ことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項１１】
前記撮像手段は、第１の帯域の光を透過することにより前記第１の光電変換手段に前記第１の帯域の光を受光させる第１のカラーフィルタと、第２の帯域の光を透過する第２のカラーフィルタと、第２のカラーフィルタを透過する光の受光量に応じた画素信号を生成する第２の光電変換手段と、第２の光電変換手段において生成される複数の前記画素信号を出力するための第３、第４のチャンネルとを有し、
前記第３、第４の出力チャンネルから出力される第３、第４の画素信号を増幅して、第３、第４の増幅信号を生成する第３、第４の増幅手段を備え、
前記記憶手段は、前記第３、第４の画素信号を増幅するための第３、第４のゲインを記憶し、
前記ゲイン設定手段は、前記記憶手段に記憶される前記第３、第４のゲインを前記第３、第４の増幅手段におけるゲインとして設定し、
前記第３、第４のゲインは、前記第３の出力チャンネルに前記画素信号を送る第２の光電変換手段と前記第４の出力チャンネルに前記画素信号を送る第２の光電変換手段とが同じ光量の光を受光するときに、前記第３、第４の出力チャンネルから出力される第３、第４の画素信号に基づいて、前記第３、第４の増幅手段において生成される第３、第４の増幅信号の信号強度を等しくさせる値に定められる
ことを特徴とする請求項１０に記載のデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の出力チャンネルを備える撮像素子から出力される画素信号に対して増幅処理を施す信号処理ユニットと撮像素子および信号処理ユニットを備えるデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の出力チャンネルから同時に複数の画素信号を出力することにより１フレームを構成する画素信号の出力の高速化が図られている。しかし、各出力チャンネルの間の出力特性を完全に合致させることは困難であり、ＦＰＮの発生およびＳ／Ｎの劣化の原因となっていた。特に同じ色に相当する画素信号を異なる出力チャンネルから出力する場合には、色を十分に再現することが難しかった。
【０００３】
そこで、撮像素子における画素配列をストライプ状にすることにより、単一の色に相当する画素信号を出力する出力チャンネルを一つにすることが提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、カラー画像を得るための撮像素子において、カラーフィルタの配列をストライプ状にすると、ベイヤー配列などに比べて水平解像度が低下するという問題が生じていた。
【特許文献１】特開２００４−１７３１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明では、複数の出力チャンネルを有する撮像素子において、出力チャンネルごとの出力特性の違いを補正する信号処理ユニットの提供および再現性の高い画像を高速で撮像するデジタルカメラの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の信号処理ユニットは、受光量に応じた画素信号を生成する複数の第１の光電変換手段と複数の画素信号を出力するための第１、第２の出力チャンネルとを有する撮像手段から出力される画素信号に増幅処理を施す信号処理ユニットであって、第１、第２の出力チャンネルから出力される第１、第２の画素信号を増幅して第１、第２の増幅信号を生成する第１、第２の増幅手段と、第１、第２の画素信号を増幅するための第１、第２のゲインを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶される第１、第２のゲインをそれぞれ第１、第２の増幅手段におけるゲインとして設定するゲイン設定手段とを備え、第１、第２のゲインは第１の出力チャンネルに画素信号を送る第１の光電変換手段と第２のチャンネルに画素信号を送る第１の光電変換手段とが同じ帯域の同じ光量の光を受光するときに第１、第２の出力チャンネルから出力される第１、第２の画素信号に基づいて第１、第２の増幅手段において生成される第１、第２の増幅信号の信号強度を等しくさせる値に定められることを特徴としている。
【０００７】
なお、第１、第２のゲインは第１、第２のゲインが１のときであって第１のチャンネルに画素信号を送る第１の光電変換手段と第２のチャンネルに画素信号を送る第１の光電変換手段とが同じ帯域の同じ光量の光を受光するときに、第１、第２の出力チャンネルから出力される第１、第２の画素信号に基づいて生成される第１、第２の増幅信号の信号強度の平均値を第１、第２の増幅信号の信号強度によって除した値に定められることが好ましい。
【０００８】
また、第１、第２の増幅信号を検出する増幅信号検出手段と、増幅信号検出手段によって検出される第１、第２の増幅信号に基づいて第１、第２のゲインの算出を行い記憶手段に出力する算出手段と、増幅信号検出手段による第１、第２の増幅信号の検出を開始させ算出手段による第１、第２のゲインの算出を開始させる開始入力を行なうための入力手段とを備えることが好ましい。
【０００９】
また、第１、第２の増幅手段はアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有し、アナログ信号である第１、第２の画素信号に基づいてデジタル信号である第１、第２の増幅信号を生成することが好ましい。
【００１０】
また、撮像手段は第１の帯域の光を透過することにより第１の光電変換手段に第１の帯域の光を受光させる第１のカラーフィルタと第２の帯域の光を透過する第２のカラーフィルタと第２のカラーフィルタを透過する光の受光量に応じた画素信号を生成する複数の第２の光電変換手段と第２の光電変換手段において生成される複数の画素信号を出力するための第３、第４のチャンネルとを有し、第３、第４の出力チャンネルから出力される第３、第４の画素信号を増幅して第３、第４の増幅信号を生成する第３、第４の増幅手段を備え、記憶手段は第３、第４の画素信号を増幅するための第３、第４のゲインを記憶し、ゲイン設定手段は記憶手段に記憶される第３、第４のゲインを第３、第４の増幅手段におけるゲインとして設定し、第３、第４のゲインは第３の出力チャンネルに画素信号を送る第２の光電変換手段と第４の出力チャンネルに画素信号を送る第２の光電変換手段とが同じ光量の光を受光するときに第３、第４の出力チャンネルから出力される第３、第４の画素信号に基づいて第３、第４の増幅手段において生成される第３、第４の増幅信号の信号強度を等しくさせる値に定められることが好ましい。
【００１１】
また、第１、第２のゲインは第１、第２のゲインが１のときであって第１のチャンネルに画素信号を送る第１の光電変換手段と第２のチャンネルに画素信号を送る第１の光電変換手段とが同じ光量の光を受光するときに、第１、第２の出力チャンネルから出力される第１、第２の画素信号に基づいて生成される第１、第２の増幅信号の信号強度の平均値を第１、第２の増幅信号の信号強度によって除した値に定められ、第３、第４のゲインは第３、第４のゲインが１のときであって第３のチャンネルに画素信号を送る第２の光電変換手段と第４のチャンネルに画素信号を送る第２の光電変換手段とが同じ光量の光を受光するときに、第３、第４の出力チャンネルから出力される第３、第４の画素信号に基づいて生成される第３、第４の増幅信号の信号強度の平均値を第３、第４の増幅信号の信号強度によって除した値に定められることが好ましい。
【００１２】
また、第１〜第４の増幅信号を検出する増幅信号検出手段と、増幅信号検出手段によって検出される第１〜第４の増幅信号に基づいて第１〜第４のゲインの算出を行い記憶手段に出力する算出手段と、増幅信号検出手段による第１〜第４の増幅信号の検出を開始させ算出手段による第１〜第４のゲインの算出を開始させる開始入力を行なうための入力手段とを備えることが好ましい。
【００１３】
また、第１〜第４の増幅手段はアナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有し、アナログ信号である第１〜第４の画素信号に基づいてデジタル信号である第１〜第４の増幅信号を生成することが好ましい。
【００１４】
また、撮像素子は第３の帯域の光を透過する第３のカラーフィルタと第３のカラーフィルタを透過する光の受光量に応じた画素信号を生成する複数の第３の光電変換手段とを有し、第１、第２の出力チャンネルには第３の光電変換手段において生成される複数の前記画素信号を送ることが可能であることが好ましい。
【００１５】
本発明のデジタルカメラは、受光量に応じた画素信号を生成する複数の第１の光電変換手段と複数の第１の光電変換手段において生成される複数の画素信号を出力するための第１、第２の出力チャンネルを有する撮像手段と、第１、第２の出力チャンネルから出力される第１、第２の画素信号を増幅して第１、第２の増幅信号を生成する第１、第２の増幅手段と、第１、第２の画素信号を増幅するための第１、第２のゲインを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶される第１、第２のゲインをそれぞれ第１、第２の増幅手段におけるゲインとして設定するゲイン設定手段とを備え、第１、第２のゲインは第１の出力チャンネルに画素信号を送る第１の光電変換手段と第２のチャンネルに画素信号を送る第１の光電変換手段とが同じ光量の光を受光するときに第１、第２の出力チャンネルから出力される第１、第２の画素信号に基づいて第１、第２の増幅手段において生成される第１、第２の増幅信号の信号強度を等しくさせる値に定められることを特徴としている。
【００１６】
なお、撮像手段は第１の帯域の光を透過することにより第１の光電変換手段に第１の帯域の光を受光させる第１のカラーフィルタと第２の帯域の光を透過する第２のカラーフィルタと第２のカラーフィルタを透過する光の受光量に応じた画素信号を生成する第２の光電変換手段と第２の光電変換手段において生成される複数の画素信号を出力するための第３、第４のチャンネルとを有し、第３、第４の出力チャンネルから出力される第３、第４の画素信号を増幅して第３、第４の増幅信号を生成する第３、第４の増幅手段を備え、記憶手段は第３、第４の画素信号を増幅するための第３、第４のゲインを記憶し、ゲイン設定手段は記憶手段に記憶される第３、第４のゲインを第３、第４の増幅手段におけるゲインとして設定し、第３、第４のゲインは第３の出力チャンネルに画素信号を送る第２の光電変換手段と第４の出力チャンネルに画素信号を送る第２の光電変換手段とが同じ光量の光を受光するときに第３、第４の出力チャンネルから出力される第３、第４の画素信号に基づいて第３、第４の増幅手段において生成される第３、第４の増幅信号の信号強度を等しくさせる値に定められることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の出力チャンネルを有する撮像素子において、出力チャンネルごとの出力特性の違いを補正することが可能になる。また、複数の出力チャンネルごとに設けられるＡ／Ｄコンバータの出力特性の違いも補正することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態を適用した信号処理ユニットを有するデジタルカメラの内部構成を示すブロック図である。
【００１９】
デジタルカメラ１０は、レンズ１１、撮像素子３０、アナログゲイン制御部２０、画像信号処理部１２、表示部１３、外部記録部１４、マイコン制御部１５、メモリ部１６、操作部１７などによって構成される。
【００２０】
レンズ１１と撮像素子３０とは光学的に接続される。被写体の光学像（図示せず）が、レンズ１１によって撮像素子３０の受光面に結像される。撮像素子３０は例えばＣＭＯＳであり、撮像素子３０において被写体の光学像に相当する画像信号が生成される。
【００２１】
なお、レンズ１１と撮像素子３０との間にはシャッタ１８が設けられ、シャッタ１８が開いている間に、被写体の光学像が撮像される。シャッタ１８の開閉は、マイコン制御部１５によって制御される。
【００２２】
撮像素子３０は、アナログゲイン制御部２０を介して画像信号処理部１２に電気的に接続される。撮像素子３０において生成した画像信号に対して、アナログゲイン制御部２０において増幅処理、およびＡ／Ｄ変換が行われる。さらに画像信号は、画像信号処理部１２において所定の信号処理が施される。
【００２３】
画像信号処理部１２は、表示部１３および外部記録部１４に電気的に接続される。所定の信号処理が施された画像信号は、表示部１３に送られる。表示部１３において、送られる画像信号に対応する被写体像が表示される。また、所定の信号処理が施された画像信号は、外部記録部１４に格納される。
【００２４】
アナログゲイン制御部２０および画像信号処理部１２は、マイコン制御部１５に接続される。アナログゲイン制御部２０および画像信号処理部１２において行われる処理は、マイコン制御部１５によって制御される。
【００２５】
マイコン制御部１５は、メモリ部１６および操作部１７に接続される。メモリ部１６には、マイコン制御部１５によるデジタルカメラ１０全体の動作の制御に必要な情報が記憶される。使用者による操作部１７における操作入力に基づいて、マイコン制御部１５による所定の動作の制御が行なわれる。
【００２６】
次に、撮像素子３０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、撮像素子３０の電気的構成を示すブロック図である。撮像素子３０は、受光部３１、第１〜第４の出力チャンネル３２ａ〜３２ｄ、垂直シフトレジスタ３４、および第１〜第４の水平シフトレジスタ３５ａ〜３５ｄによって構成される。
【００２７】
受光部３１において被写体の光学像が受光されることにより、画像信号が生成される。画像信号を形成する画素信号が、第１〜第４の出力チャンネル３２ａ〜３２ｄを介して撮像素子３０から出力される。画素信号の出力は、垂直シフトレジスタ３４および第１〜第４の水平シフトレジスタ３５ａ〜３５ｄによって制御される。
【００２８】
受光部３１には、複数の画素３３がマトリックス状に配置される。なお本実施形態では、８行８列のマトリックスを形成するように各画素３３が配置される。以下の説明では、列の番号は左から右の順番であり、行の番号は下から上の順番とする。なお、各画素３３にはフォトダイオード（ＰＤ）（図示せず）が設けられる。
【００２９】
各画素３３は、ＲＧＢカラーフィルタによって覆われる。ＲＧＢカラーフィルタは、ベイヤー方式に配置される。画素３３を覆うカラーフィルタの透過帯域の光が、各画素３３に設けられたＰＤに入射される。ＰＤからは、入射する帯域の光の受光量に応じた信号電荷が画素信号として生成される。
【００３０】
画素３３は、選択線３９を介して垂直シフトレジスタ３４に接続される。選択線３９は、画素３３の並ぶ行毎に設けられる。本実施形態では、画素３３は８行に並んでおり、８本の選択線３９が設けられる。
【００３１】
垂直シフトレジスタ３４により、画素信号の生成および出力を行なわせる画素３３の並ぶ行が選択される。なお、画素３３の並ぶ行の選択は、垂直シフトレジスタ３４からいずれかの選択線３９に選択信号を出力することにより実行される。
【００３２】
１列目および５列目の画素３３は、第１の選択スイッチ３８ａを介して第１の出力チャンネル３２ａに接続される。３列目および７列目の画素３３は、第２の選択スイッチ３８ｂを介して第２の出力チャンネル３２ｂに接続される。
【００３３】
２列目および６列目の画素３３は、第３の選択スイッチ３８ｃを介して第３の出力チャンネル３２ｃに接続される。４列目および８列目の画素３３は、第４の選択スイッチ３８ｄを介して第４の出力チャンネル３２ｄに接続される。
【００３４】
第１〜第４の選択スイッチ３８ａ〜３８ｄのＯＮ／ＯＦＦの切替は、それぞれ第１〜第４の水平シフトレジスタ３５ａ〜３５ｄによって制御される。したがって、第１〜第４の水平シフトレジスタ３５ａ〜３５ｄにより、画素信号を出力チャンネルへ出力させる画素３３の並ぶ列が選択される。
【００３５】
第１の出力チャンネル３２ａは、第１の出力アンプ３６ａおよび第１の出力線３７ａによって形成される。第２の出力チャンネル３２ｂは、第２の出力アンプ３６ｂおよび第２の出力線３７ｂによって形成される。
【００３６】
第３の出力チャンネル３２ｃは、第３の出力アンプ３６ｃおよび第３の出力線３７ｃによって形成される。第４の出力チャンネル３２ｄは、第４の出力アンプ３６ｄおよび第４の出力線３７ｄによって形成される。
【００３７】
各画素３３において生成した信号電荷が画素信号として、垂直シフトレジスタ３４および第１〜第４の選択スイッチ３９ａ〜３９ｄ、および第１〜第４の水平シフトレジスタ３５ａ〜３５ｄによって転送され、第１〜第４の出力線３７ａ〜３７ｄおよび第１〜第４の出力アンプ３６ａ〜３６ｄを介して撮像素子３０から出力される。画素信号が撮像素子３０から出力されるまでの動作について、以下に説明する。
【００３８】
なお、以下の説明においてｈ行ｉ列の画素３３において生成される画素信号はＸ（ｈ、ｉ）によって表現される。また、ＸはＲ、Ｇ、Ｂのいずれかであって、Ｒカラーフィルタに覆われる画素３３において生成されるＲ画素信号はＲ（ｈ、ｉ）、Ｇカラーフィルタに覆われる画素３３において生成されるＧ画素信号はＧ（ｈ、ｉ）、Ｂカラーフィルタに覆われる画素３３において生成されるＢ画素信号はＢ（ｈ、ｉ）によって、表現される。
【００３９】
まず、垂直シフトレジスタ３４により、画素３３の並ぶ行が選択される。選択された行に並ぶ画素３３において画素信号が生成され、生成された画素信号は第１〜第４の選択スイッチ３８ａ〜３８ｄに送られる。
【００４０】
次に、第１の水平シフトレジスタ３５ａにより、左から右に向けて第１の選択スイッチ３８ａがＯＮに切替えられる。第２の水平シフトレジスタ３５ｂにより、左から右に向けて第２の選択スイッチ３８ｂがＯＮに切替えられる。第３の水平シフトレジスタ３５ｃにより、左から右に向けて第３の選択スイッチ３８ｃがＯＮに切替えられる。第４の水平シフトレジスタ３５ｄにより、左から右に向けて第４の選択スイッチ３８ｄがＯＮに切替えられる。
【００４１】
第１〜第４の選択スイッチ３８ａ〜３８ｄがＯＮに切替えられることにより、画素信号が第１〜第４の出力チャンネル３２ａ〜３２ｄに転送され、第１〜第４の出力アンプ３６ａ〜３６ｄから出力される。
【００４２】
なお、右端の第１〜第４の選択スイッチ３９ａ〜３９ｄに接続される列からの画素信号の出力が終わると、再び垂直シフトレジスタ３４により次に画素信号を出力させる行の選択が行なわれる。以後、同様の動作が繰返され、各画素３３において生成される画素信号が第１〜第４の出力チャンネル３２ａ〜３２ｄを介して出力される。
【００４３】
このような動作によって、図３に示すように、第１、第２、第３、第４の出力チャンネル３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄからは、最初にＧ（１、１）、Ｇ（１、３）、Ｂ（１、２）、Ｂ（１、４）が出力される。次のタイミングでは、Ｇ（１、５）、Ｇ（１、７）、Ｂ（１、６）、Ｂ（１、８）が出力される。
【００４４】
次のタイミングでは、Ｒ（２、１）、Ｒ（２、３）、Ｇ（２、２）、Ｇ（２、４）が出力される。次のタイミングでは、Ｒ（２、５）、Ｒ（２、７）、Ｇ（２、６）、Ｇ（２、８）が出力される。
【００４５】
以後、同様にして第１の出力チャンネル３２ａからは、Ｇ（３、１）、Ｇ（３、５）、…、Ｒ（８、１）、Ｒ（８、５）が順番に出力される。また、第２の出力チャンネル３２ｂからは、Ｇ（３、３）、Ｇ（３、７）、…、Ｒ（８、３）、Ｒ（８、７）が順番に出力される。また、第３の出力チャンネル３２ｃからは、Ｂ（３、２）、Ｂ（３、６）、…、Ｇ（８、２）、Ｇ（８、６）が順番に出力される。また、第４の出力チャンネル３２ｄからは、Ｂ（３、４）、Ｂ（３、８）、…、Ｇ（８、４）、Ｇ（８、８）が順番に出力される。
【００４６】
前述のように、撮像素子３０から出力される画素信号は、アナログゲイン制御部２０に送られる。アナログゲイン制御部２０において行なわれる増幅処理等について、図４を用いて説明する。図４は、アナログゲイン制御部２０、画像信号処理部１２、およびマイコン制御部１５の内部構成を示すブロック図である。
【００４７】
アナログゲイン制御部２０には、第１〜第４のバリュアブルゲインアンプ（ＶＧＡ）２１ａ〜２１ｄと第１〜第４のＡ／Ｄコンバータ２２ａ〜２２ｄとが設けられる。第１の出力チャンネル３２ａは第１のＶＧＡ２１ａを介して第１のＡ／Ｄコンバータ２２ａに接続される。第２の出力チャンネル３２ｂは第２のＶＧＡ２１ｂを介して第２のＡ／Ｄコンバータ２２ｂに接続される。第３の出力チャンネル３２ｃは第３のＶＧＡ２１ｃを介して第３のＡ／Ｄコンバータ２２ｃに接続される。第４の出力チャンネル３２ｄは第４のＶＧＡ２１ｄを介して第４のＡ／Ｄコンバータ２２ｄに接続される。
【００４８】
第１〜第４の出力チャンネル３２ａ〜３２ｄから出力される第１〜第４の画素信号は第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄによって増幅される。なお、第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄにおけるゲインは変更可能である。第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄのゲインは、マイコン制御部１５によって第１〜第４のゲインに設定される。
【００４９】
なお、第１〜第４のゲインは、後述するように初期設定の操作時に求められ、メモリ部１６に記憶される。通常の撮影時に、メモリ部１６に記憶された第１〜第４のゲインがマイコン制御部１５に設けられる補正処理部１５ｃｏによって、第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄに設定される。
【００５０】
前述のように、増幅された画素信号は第１〜第４のＡ／Ｄコンバータ２２ａ〜２２ｄによって、アナログ信号からデジタル信号に変換される。前述の画素信号Ｘ（ｈ、ｉ）は、増幅されてデジタル信号である増幅信号ＤＸ（ｈ、ｉ）に変換される。
【００５１】
また、増幅信号ＤＸ（ｈ、ｉ）が画像信号処理部１２に送られ、画像信号処理部１２における処理部１２Ｐにおいて増幅信号にホワイトバランス処理、γ処理、Ｙ／Ｃ分離処理などの所定の信号処理が施される。
【００５２】
なお、画像信号処理部１２には、ゲイン算出部１２Ｇが設けられる。操作部１７に対して第１〜第４のゲインを求めるための初期設定の開始入力後に、ゲイン算出部１２Ｇが起動される。また、初期設定の開始入力後に、補正処理部１５ｃｏによって、第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄのゲインは１に設定される。
【００５３】
ゲイン算出部１２Ｇは、第１〜第４のＡ／Ｄコンバータ２２ａ〜２２ｄに接続される。ゲイン算出部１２Ｇが起動され、第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄのゲインが１に設定された後、第１〜第４のＡ／Ｄコンバータ２２ａ〜２２ｄから出力される第１〜第４の増幅信号がゲイン算出部１２Ｇに入力される。
【００５４】
なお、第１、第２の増幅信号は、Ｒ画素信号、または奇数の列のＧカラーフィルタによって覆われる画素３３において生成されるＧ画素信号に基づいて生成される。また、第３、第４の増幅信号は、Ｂ画素信号、または偶数の列のＧカラーフィルタによって覆われる画素３３において生成されるＧ画素信号に基づいて生成される。
【００５５】
ゲイン算出部１２Ｇにおいて、Ｇ画素信号に基づいて生成する第１〜第４の増幅信号を用いて、第１〜第４のゲインが算出される。例えば、Ｇ画素信号に基づいて生成する第１、第２、第３、第４の増幅信号、例えば、ＤＧ（１、１）、ＤＧ（１、３）、ＤＧ（１、２）、ＤＧ（１、４）が、第１〜第４のゲインを求めるために用いられる。
【００５６】
まず、第１〜第４の増幅信号の信号強度の平均値に相当する平均信号Ｇａｖｅが生成される。次に平均信号Ｇａｖｅの信号強度を第１の増幅信号ＤＧ（１、１）の信号強度によって除すことにより、第１のゲインが求められる。同様に平均信号Ｇａｖｅの信号強度を第２〜第４の増幅信号ＤＧ（１、３）、ＤＧ（１、２）、ＤＧ（１、４）の信号強度によって除すことにより、第２〜第４のゲインが求められる。
【００５７】
求められた第１〜第４のゲインがメモリ部１６に記憶される。前述のように、初期設定後の、通常の撮影時には、メモリ部１６に記憶された第１〜第４のゲインを用いて画素信号の増幅処理が行われる。
【００５８】
このように、第１〜第４のゲインは、同じ帯域の同じ光量の光を受光する画素３３が生成する第１〜第４の画素信号を用いて生成される第１〜第４の増幅信号を一致させる値に定められる。なお、初期設定において、同じ帯域の同じ光量の光を複数の画素３３に受光させることが必要である。
【００５９】
したがって、全面が白色に塗られた調整板に白色光を照らすときに撮影を行うことにより実行される。または、単一の色に塗られた調整板にこの板の色成分を含む光を照らすときに撮影を行なうことにより実行される。なお、調整板の単一の色は、第１〜第４のゲインを求めるのに用いる画素信号に対応する色成分を含む色である。
【００６０】
すなわち、このような条件で初期設定を行なうことにより、Ｒカラーフィルタによって覆われる画素３３には同じ帯域の同じ光量の光が入射し、Ｇカラーフィルタによって覆われる画素３３には同じ帯域の同じ光量の光が入射し、Ｂカラーフィルタによって覆われる画素３３には同じ帯域の同じ光量の光が入射する。
【００６１】
以上のように、本実施形態の信号処理ユニットによれば、複数の出力チャンネルを有する撮像素子において、出力チャンネルごとの出力特性の違いを補正することが可能になる。同じ光量の光を受光するときの第１〜第４の画素信号に、前述のようにして求めた第１〜第４のゲインで増幅させた第１〜第４の増幅信号の信号強度はそれぞれ等しくなるからである。
【００６２】
なお、撮像素子から出力される画像信号は通常Ａ／Ｄコンバータを用いてデジタル信号に変換されるが、Ａ／Ｄコンバータの出力特性もＡ／Ｄコンバータごとに異なっている。したがって、従来は複数の出力チャンネルを有する撮像素子から出力される画像信号には出力チャンネルの違い以外の原因によるＦＰＮが混入していた。
【００６３】
しかし、本実施形態の信号処理ユニットによれば、Ａ／Ｄコンバータによるデジタル信号への変換後の増幅信号を一致させることにより、Ａ／Ｄコンバータの出力特性の違いも含めて補正することが可能である。
【００６４】
次に、第２の実施形態の信号処理ユニットについて説明する。本実施形態では、撮像素子３０から出力される第１〜第４の画素信号に増幅処理を施す前に、アナログ信号からデジタル信号に変換する構成である点において、第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同じ符号を付ける。
【００６５】
図５は、本実施形態の信号処理ユニットを有するデジタルカメラ１００の内部構成を示すブロック図である。デジタルカメラ１００は、レンズ１１、撮像素子３０、画像信号処理部１２０、表示部１３、外部記録部１４、マイコン制御部１５、メモリ部１６、操作部１７などによって構成されることは第１の実施形態と同じである。
【００６６】
デジタルカメラ１００は、撮像素子３０と画像信号処理部１２０との間にＡ／Ｄ部１９が設けられる点において、第１の実施形態と異なる。また、画像信号処理部１２０の一部の構成も第１の実施形態と異なっている。Ａ／Ｄ部１９および画像信号処理部１２０について、図６を用いて説明する。
【００６７】
図６は、Ａ／Ｄ部１９、画像信号処理部１２０、およびマイコン制御部１５の内部構成を示すブロック図である。Ａ／Ｄ部１９には、第１〜第４のＡ／Ｄコンバータ２２０ａ〜２２０ｄが設けられる。また、画像信号処理部１２０には、第１〜第４のＶＧＡ２１０ａ〜２１０ｄが設けられる。撮像素子３０の第１〜第４の出力チャンネル３２ａ〜３２ｄは、それぞれ第１〜第４のＡ／Ｄコンバータ２２０ａ〜２２０ｄを介して第１〜第４のＶＧＡ２１０ａ〜２１０ｄに接続される。
【００６８】
第１〜第４の出力チャンネル３２ａ〜３２ｄから出力される第１〜第４の画素信号は、第１〜第４のＡ／Ｄコンバータ２２０ａ〜２２０ｄによって、デジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された第１〜第４の画素信号が第１〜第４のＶＧＡ２１０ａ〜２１０ｄによって増幅されることにより、第１の実施形態と同様に、第１〜第４の増幅信号が生成される。
【００６９】
第１〜第４のＶＧＡ２１０ａ〜２１０ｄのゲインが、マイコン制御部１５によって第１〜第４のゲインに設定される点は、第１の実施形態と同じである。また、第１〜第４のゲインは、第１の実施得形態と同様に、初期設定の操作時に求められ、メモリ部１６に記憶される。
【００７０】
第１の実施形態と同様に、第１〜第４の増幅信号は処理部１２Ｐに送られ、処理部１２Ｐにおいて増幅信号にホワイトバランス処理、γ処理、Ｙ／Ｃ分離処理などの所定の信号処理が施される。
【００７１】
第１の実施形態と同様に、画像信号処理部１２０にはゲイン算出部１２Ｇが設けられる。ゲイン算出部１２Ｇは、第１〜第４のＶＧＡ２１０ａ〜２１０ｄに接続される。第１の実施形態と同様に、ゲイン算出部１２Ｇが起動され、第１〜第４のＶＧＡのゲインが１に設定された後、第１〜第４の増幅信号がゲイン算出部１２Ｇに入力される。
【００７２】
第１の実施形態と同様に、ゲイン算出部１２Ｇにおいて、第１〜第４のゲインが求められる。求められた第１〜第４のゲインがメモリ部１６に記憶される。前述のように、初期設定後の、通常の撮影時には、メモリ部１６に記憶された第１〜第４のゲインを用いて画素信号の増幅処理が行われる。
【００７３】
以上のように、本実施形態の信号処理ユニットによっても、複数の出力チャンネルを有する撮像素子において、出力チャンネルごとの出力特性の違い、およびＡ／Ｄコンバータの出力特性の違いを補正することが可能である。
【００７４】
なお、第１、第２の実施形態においてすべてのＧカラーフィルタは同じであるが、１行おきに異なる緑色のＧ１、Ｇ２カラーフィルタを用いてもよい。この場合、第１、第２のゲインは、ゲインを１に設定し、かつ同じ色の同じ光量の光を受光させるときの第１、第２の増幅信号を用いて求めればよい。また、第３、第４のゲインは、ゲインを１に設定し、且つ同じ色の同じ光量の光を受光させるときの第３、第４の増幅信号を用いて求めればよい。
【００７５】
すなわち、第１、第２の出力チャンネル３２ａ、３２ｂにＧ画素信号を出力させるときの第１、第２の増幅信号、またはＲ画素信号を出力させるときの第１、第２の増幅信号を用いて第１、第２のゲインを求めればよい。同様に、第３、第４の出力チャンネル３２ｃ、３２ｄにＧ信号を出力させるときの第３、第４の増幅信号、またはＢ画素信号を出力させるときの第３、第４の増幅信号を用いて第３、第４のゲインを求めればよい。
【００７６】
また、第１、第２の実施形態において、４つの出力チャンネルを有する撮像素子から出力される画素信号の補正を行なう構成であるが、出力チャンネルの数は４つに限定されない。
【００７７】
また、第１、第２の実施形態において、４つの画素信号に基づいて第１〜第４のゲインを求める構成であるが、４の倍数の画素信号を用いてもよい。
【００７８】
また、第１、第２の実施形態においてカラーフィルタを有する撮像素子の信号処理を行っているが、モノクロの画像を撮影する撮像素子に対して信号処理を行う構成であってもよい。この場合、ゲインを１に設定し、かつ同じ帯域の同じ光量の光を複数の画素３３が受光するときに生成する第１〜第４の増幅信号によって第１〜第４のゲインを求めればよい。
【００７９】
また、第１、第２の実施形態において、第１〜第４のゲインを求めるために、第１〜第４の増幅信号の信号強度の平均値を、第１〜第４の増幅信号の信号強度で除すことにより求める構成であるが、設定される第１〜第４のゲインで増幅された第１〜第４の増幅信号の信号強度を同じにさせる値であれば、どのような値であってもよい。
【００８０】
また、第１、第２の実施形態において、第１〜第４のゲインを求めるためにゲイン算出部を設ける構成であるが、無くてもよい。このような、第１〜第４のゲインの算出は１度だけでも良く、デジタルカメラ１０の製造時に外部装置を用いて、第１〜第４のゲインを求め、メモリ部１６に記憶させることによっても、本実施形態と同様の効果を有する。
【００８１】
ただし、本実施形態のように、デジタルカメラ１０、１００にゲイン算出部１２Ｇを設けることにより、製造後にも再度第１〜第４のゲインを更新可能となる。したがって、出力特性が時間の経過とともに変わるような場合にも、前述の効果を維持できる。
【００８２】
また、第１、第２の実施形態において撮像素子はＣＭＯＳ撮像素子であるが、ＣＣＤなどの他の撮像素子に対して用いることも可能である。
【００８３】
また、第１、第２の実施形態において撮像素子の受光面には、８行８列に画素が配置される構成であるが、これに限られるものでなく、何行何列であってもよい。また、画素はマトリックス状に配置されるが、いかなる２次元状の配置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施形態を適用した信号処理ユニットを有するデジタルカメラの内部構成を示すブロック図である。
【図２】撮像素子の構成を示すブロック図である。
【図３】各出力チャンネルから出力される画素信号の出力されるタイミングを説明するための図である。
【図４】アナログゲイン制御部、画像信号処理部、およびマイコン制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を適用した信号処理ユニットを有するデジタルカメラの内部構成を示すブロック図である。
【図６】Ａ／Ｄ部、画像信号処理部、およびマイコン制御部の内部構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０、１００  デジタルカメラ
１２、１２０  画像信号処理部
１２Ｇ  ゲイン算出部
１５  マイコン制御部
１５ｃｏ  補正処理部
１６  メモリ部
２０  アナログゲイン制御部
２１ａ〜２１ｄ、２１０ａ〜２１０ｄ  第１〜第４のバリュアブルゲインアンプ（ＶＧＡ）
２２ａ〜２２ｄ、２２０ａ〜２２０ｄ  第１〜第４のＡ／Ｄコンバータ
３０  撮像素子
３２ａ〜３２ｄ  第１〜第４の出力チャンネル
３３  画素
【図１】
2007104270.tif 000003
【図２】
2007104270.tif 000004
【図３】
2007104270.tif 000005
【図４】
2007104270.tif 000006
【図５】
2007104270.tif 000007
【図６】
2007104270.tif 000008