(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ所定色が割り当てられた多数の画素からなるカラー画像を示す画像信号であって、これら画素ごとの輝度を示すアナログ値の輝度情報が時間軸上に離散して配置された画像信号を撮像素子から読み出し、その画像信号から所望の画像を生成する電子カメラ装置において、
入力された前記画像信号を、当該画像信号内に配置されている各輝度情報に応じた任意の利得で増幅することにより、当該輝度情報を個別に補正する輝度補正増幅部と、
この輝度補正増幅部から出力された画像信号内に配置されている各輝度情報に基づいて、画素色ごとに輝度統計情報を検出する輝度検出部と、
この輝度検出部で検出された画素色ごとの輝度統計情報を相互に一定のホワイトバランスを持つ輝度へそれぞれ乗算補正するための輝度補正係数を、画素色ごとに算出する制御部と、
前記画像信号内の各輝度情報に同期するクロック信号とこれら輝度情報行の切り替わりを示す行信号とに基づいて、前記制御部から出力された前記輝度補正係数のうち、補正対象となる前記輝度情報の画素色に応じた輝度補正係数を選択し、当該輝度補正係数に応じて前記輝度補正増幅部の利得を切り替えるための切替信号を出力する利得制御部と
を備え、
前記輝度補正増幅部は、前記輝度情報に同期して前記利得制御部から出力された切替信号に基づき前記利得を切り替える利得切替部と、この利得切替部で前記輝度情報ごとに切り替えられた新たな利得で前記画像信号を増幅することにより、当該輝度情報を個別に補正する増幅部とを有する
ことを特徴とする電子カメラ装置。
【請求項２】
請求項１記載の電子カメラ装置において、
前記利得切替部は、並列接続された複数の容量素子と、これら容量素子ごとに設けられて前記利得制御部からの切替信号に基づいて前記画像信号を入力する容量素子の選択制御を行う複数の第１のスイッチと、これら容量素子ごとに設けられて前記利得制御部からの切替信号に基づいて前記増幅部に対して前記画像信号を出力する容量素子の選択制御を行う複数の第２のスイッチとを有し、
前記増幅部は、前記利得切替部から出力された前記画像信号を増幅する増幅器と、当該増幅器の入出力間に接続された容量素子とを有し、当該容量素子と前記第１および第２のスイッチで選択された前記容量素子との容量比に応じて切り替えられる前記輝度情報ごとの利得で、当該画像信号を増幅する
ことを特徴とする電子カメラ装置。
【請求項３】
請求項２記載の電子カメラ装置において、
前記制御部は、画素色ごとの前記輝度補正係数を複数ビットからなるデジタルデータで出力し、
前記利得制御部は、前記ビットごとに前記切替信号を生成する切替制御部を複数有し、
前記利得切替部は、前記ビットごとに前記容量素子と、前記第１および第２のスイッチとを複数有し、
前記切替制御部は、前記制御部から出力された前記輝度補正係数の対応ビットのうち、赤色輝度補正係数の対応ビットと青色輝度補正係数の対応ビットとのいずれかを、前記行信号に基づき交互に切替選択する第１の切替部と、この第１の切替部で切替選択された対応ビットと前記制御部から出力された緑色輝度補正係数の対応ビットとのいずれかを、前記クロック信号に基づき交互に切替選択する第２の切替部とを有し、この第２の切替部で切替選択された対応ビットと前記クロック信号に同期したクロックに基づいて、前記切替信号のうち当該切替制御部と対応したビットに関する切替信号を生成する
ことを特徴とする電子カメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子カメラ装置に関し、特にカラーフィルタ付き撮像素子から得られた輝度信号に対して、輝度レベルの補正を行う電子カメラ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、デジタルスチルカメラと呼ばれる電子カメラ装置では、１つの撮像素子上に構成されたカラーフィルタを用いてカラー画像を撮影する構成が多く採用されている。
このような構成では、その撮像素子から、予め所定色が割り当てられた多数の画素からなるカラー画像を示す画像信号であって、これら各画素ごとの輝度を示すアナログ値の輝度情報が時間軸上に離散して配置されたアナログの画像信号が得られる。
【０００３】
通常、カラー画像を撮影する場合、光源の種類や周囲の明るさに応じて、得られた画像信号の輝度を補正する必要がある。
電子カメラ装置では、予め本撮影前の例えばテスト測光時に、撮像素子で得られた画像信号から輝度補正量を算出し、この輝度補正量を用いてその後のシャッター押下に応じて再度撮影した画像信号を補正している。
【０００４】
ここで、画像信号をＡ／Ｄ変換器で画像データへデジタル化した後に各種画像処理する場合、画像信号をいったんＡ／Ｄ変換してしまった後では、量子化により細部の情報が失われるため、その後の画像処理により得られる画像の質に対して、原情報の質が大きな影響を与える。
特に、輝度の低い画素の情報量は非常に少なく、ノイズ等の影響も大きいことから、通常、Ａ／Ｄ変換前にアナログ信号のまま増幅し、そのような輝度の低い画素の情報量ができるだけ損なわれないように処理している。
【０００５】
図１６は従来の電子カメラ装置を示すブロック図である。
まずテスト測光時に撮像素子１０１で撮影されたカラー画像は、画像信号１１１として可変利得増幅部１０２に入力される。
画像信号１１１は、利得制御部１０３で制御された利得により増幅された後、Ａ／Ｄ変換部１０４でデジタル化され、画像データとしてデジタルメモリ１０５に一時的に格納される。
【０００６】
続いて、デジタルメモリ１０５から画像データ１１３が読み出され、輝度検出部１０６において、画像データ１１３の各色ごとに平均輝度や最大／最小輝度などの輝度統計情報が検出される。
そして、その輝度検出部１０６の検出結果に応じて、制御部１０７で全色共通の補正係数が算出され、この補正係数に基づき可変利得増幅部１０２の利得が利得制御部１０３により設定される。
【０００７】
ここで、屋内の白熱灯下で撮影された画像信号の場合は、図１７に示すように、得られたカラー画像のホワイトバランスが崩れ、青色（Ｂ）の輝度が極端に低下する傾向がある。
例えば、図１７（ａ）に示すように、被写体色温度が赤緑青（ＲＧＢ）ともバランスがとれているのに、白熱灯の影響により撮像素子１０１の撮像素子色温度のバランスが図１７（ｂ）のように崩れてしまう。
【０００８】
したがって、このような場合、制御部１０７では青色（Ｂ）の輝度がある程度適正な値となるような補正係数が算出され、利得制御部１０３により対応する利得が設定される。
これにより、その後の本撮影時には、撮像素子１０１からの画像信号１１１に含まれる各輝度情報が、図１７（ｃ）に示すように、その補正係数に基づく利得により全色同倍率で増幅される。
【０００９】
そして、前述と同様に、Ａ／Ｄ変換部１０４でデジタル化され、新たな画像データとしてデジタルメモリ１０５に一時的に格納される。
その後、デジタルメモリ１０５から新たな画像データ１１３が読み出され、同様にして、新たな画像データ１１３の輝度統計情報が輝度検出部１０６で検出される。
【００１０】
これに応じて、制御部１０７で画像処理の要否やそのパラメータが算出され、画像処理部１０８において、新たな画像データ１１３に対して所定の画像処理、例えば青（Ｂ）の輝度をもう少し増幅するなどの処理が実行される。
これにより、図１７（ｄ）のようなある程度の色バランスを有する画像データが生成され、デジタルメモリ１０５に格納される。
また、画像処理部１０８では、他の画像処理として色補正や輪郭抽出、さらには圧縮などの処理が行われる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の電子カメラ装置では、撮像素子の後段に設けられた可変利得増幅器において、撮像素子から得られた画像信号を全色および全画素位置について同倍率の利得で増幅しているため、以下のような問題点があった。
すなわち、図１６において、撮像素子１０１から得られた画像信号１１１のうち、赤緑青（ＲＧＢ）の輝度が極端に異なる場合は、元々良好な輝度が得られている色が可変利得増幅部１０２での増幅により飽和して、輝度分布が明るい方に偏った画像となり、結果として画質が低下するという問題点があった。
【００１２】
例えば、図１７（ｃ）において、青（Ｂ）の輝度を適切な値となるように増幅した場合、赤緑（ＲＧ）がＡ／Ｄ変換部１０４の入力レンジ（０〜１．０）を越えてしまう。
したがって、輝度分布が高輝度側に偏ってしまうとともに、入力レンジを越えた輝度値についてはすべて最高輝度値（１．０）となり、元の輝度情報が失われて画質が低下した画像となってしまう。
【００１３】
また、通常、撮像素子への集光に用いられる光学系では、コサイン４乗則や口径食により画角の周辺がその中央部に比較して減光する。
これについて、図１６に示した従来の電子カメラ装置の可変利得増幅部１０２では、画像の全領域について同一利得で増幅しているため、周辺減光を補正できないという問題点があった。
【００１４】
なお、このような周辺減光については、後段の画像処理部でフィルタ処理などにより補正する方法も考えられるが、その処理に時間を要するとともに電力が消費されるため、実際には補正されない傾向がある。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、画質を低下させることなく適切な輝度バランスの画像が得られる電子カメラ装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による電子カメラ装置は、それぞれ所定色が割り当てられた多数の画素からなるカラー画像を示す画像信号であって、これら画素ごとの輝度を示すアナログ値の輝度情報が時間軸上に離散して配置された画像信号を撮像素子から読み出し、その画像信号から所望の画像を生成する電子カメラ装置において、入力された画像信号を、当該画像信号内に配置されている各輝度情報に応じた任意の利得で増幅することにより、当該輝度情報を個別に補正する輝度補正増幅部と、この輝度補正増幅部から出力された画像信号内に配置されている各輝度情報に基づいて、画素色ごとに輝度統計情報を検出する輝度検出部と、この輝度検出部で検出された画素色ごとの輝度統計情報を相互に一定のホワイトバランスを持つ輝度へそれぞれ乗算補正するための輝度補正係数を、画素色ごとに算出する制御部と、画像信号内の各輝度情報に同期するクロック信号とこれら輝度情報行の切り替わりを示す行信号とに基づいて、制御部から出力された輝度補正係数のうち、補正対象となる輝度情報の画素色に応じた輝度補正係数を選択し、当該輝度補正係数に応じて輝度補正増幅部の利得を切り替えるための切替信号を出力する利得制御部とを備え、輝度補正増幅部は、輝度情報に同期して利得制御部から出力された切替信号に基づき利得を切り替える利得切替部と、この利得切替部で輝度情報ごとに切り替えられた新たな利得で画像信号を増幅することにより、当該輝度情報を個別に補正する増幅部とを有している。
【００１６】
この際、利得切替部に、並列接続された複数の容量素子と、これら容量素子ごとに設けられて利得制御部からの切替信号に基づいて画像信号を入力する容量素子の選択制御を行う複数の第１のスイッチと、これら容量素子ごとに設けられて利得制御部からの切替信号に基づいて増幅部に対して画像信号を出力する容量素子の選択制御を行う複数の第２のスイッチとを設け、増幅部で、利得切替部から出力された画像信号を増幅する増幅器と、当該増幅器の入出力間に接続された容量素子とを有し、当該容量素子と第１および第２のスイッチで選択された容量素子との容量比に応じて切り替えられる輝度情報ごとの利得で、当該画像信号を増幅するようにしてもよい。
【００１７】
さらに、制御部で、画素色ごとの輝度補正係数を複数ビットからなるデジタルデータで出力し、利得制御部で、ビットごとに切替信号を生成する切替制御部を複数有し、利得切替部で、ビットごとに容量素子と、第１および第２のスイッチとを複数有し、切替制御部に、制御部から出力された輝度補正係数の対応ビットのうち、赤色輝度補正係数の対応ビットと青色輝度補正係数の対応ビットとのいずれかを、行信号に基づき交互に切替選択する第１の切替部と、この第１の切替部で切替選択された対応ビットと制御部から出力された緑色輝度補正係数の対応ビットとのいずれかを、クロック信号に基づき交互に切替選択する第２の切替部とを設け、この第２の切替部で切替選択された対応ビットとクロック信号に同期したクロックに基づいて、切替信号のうち当該切替制御部と対応したビットに関する切替信号を生成するようにしてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態による電子カメラ装置のブロック図であり、（ａ）は画像データをデジタルで記憶する構成、（ｂ）は画像データをアナログで記憶する構成が示されている。
同図において、５はカラーＣＣＤなどの撮像素子、１０は撮像素子５で得られた画像信号５Ａを各画素ごとに任意の利得で増幅することにより、輝度を補正する輝度補正部である。
【００２５】
６は輝度補正部１０で増幅された画像信号５Ｂから、各色さらには全色共通で平均輝度値や最大／最小輝度値などの輝度統計情報を検出する輝度検出部、７はこの輝度検出部６で検出された輝度統計情報に基づき、各画素さらには各画素共通の輝度補正係数を算出する制御部である。
また、８は画像信号５Ｂをデジタル化するＡ／Ｄ変換部、９はこのＡ／Ｄ変換部８でデジタル化された画像信号を画像データとして記憶するデジタル記憶部である。
【００２６】
なお、撮像素子５から得られる画像信号５Ａは、一般にカラーインターリーブ信号と呼ばれており、予め所定色（例えば、赤緑青：ＲＧＢ）がそれぞれ割り当てられた多数の画素からなるカラー画像を示す画像信号であって、これら各画素ごとの輝度を示すアナログ値の輝度情報が時間軸上に離散して配置された画像信号である。
ＣＬＫはこの画像信号５Ａ内の各輝度値に同期するクロック信号である。
【００２７】
また、必要に応じて、デジタル記憶部９やアナログ記憶部９Ａの後段に、ＤＳＰなどを用いた画像処理部を従来と同様に設け、これら記憶部９，９Ａから読み出した画像データに対し、色補正や輪郭抽出、さらには圧縮などの画像処理を行うようにしてもよい。
さらに、デジタル記憶部９やアナログ記憶部９Ａを取り外し可能な記憶媒体で構成してもよい。
【００２８】
次に、図２を参照して、輝度補正部１０について説明する。
図２は輝度補正部の構成例を示すブロック図である。
同図において、１は撮像素子５からの画像信号５Ａを各画素ごとに任意の利得で増幅する輝度補正増幅部、２は複数の補正係数α1 〜αm （ｍは２以上の整数）に基づき、輝度補正増幅部１の利得をＣＬＫに同期して各画素ごとに設定制御する利得制御部である。
【００２９】
次に、図３を参照して、輝度補正増幅部１について説明する。
図３は輝度補正増幅部の構成例を示すブロック図であり、ここではスイッチトキャパシタ回路を用いて構成されている。
同図において、１１は利得制御部２からの切替信号φ11〜φ1n，φ21〜φ2n（ｎは２以上の整数）により画像信号５Ａに並列接続された容量成分の大きさを選択することにより利得を切り替える利得切替部、１２は利得切替部１１で選択された容量成分と固定容量成分との容量比で決定される利得に基づき画像信号５Ａを増幅出力する増幅部である。
【００３０】
利得切替部１１には、画像信号５Ａに対して並列的に配置された容量の異なる複数の容量素子Ｃ1 〜Ｃn が設けられている。
また、各容量素子Ｃ1 〜Ｃn の前後には、スイッチＳ11〜Ｓ1n，Ｓ21〜Ｓ2nが設けられており、これらスイッチが利得制御部２からの切替信号φ11〜φ1n，φ21〜φ2nにより切替制御される。
【００３１】
増幅部１２には、演算増幅器１３と反転増幅器１４とが直列接続されている。演算増幅器の反転入力（−）と出力との間には、固定容量成分として容量素子Ｃ0 とスイッチＳ0 が並列接続されている。
特に、容量素子Ｃ0 と容量素子Ｃ1 〜Ｃn の容量比は、それぞれ２0 〜２n-1 に設定されており、所望の利得をｎ桁の２進数で示した場合の各ビットと容量素子Ｃ1 〜Ｃn とが対応付けられている。
【００３２】
次に、図４を参照して、利得制御部２について説明する。
図４は利得制御部の構成例を示すブロック図であり、輝度補正増幅部１に設定する所望の利得をｎ桁の２進数で示した場合の各ビット、すなわち利得切替部１１の容量素子Ｃ1 〜Ｃn に対応して、ｎ個の切替制御部２１が並列的に設けられている。
【００３３】
各切替制御部２１〜２ｎには、補正係数α1 〜αm の各対応ビットα11〜α1n，α21〜α2n，…αm1〜αmnがそれぞれ並列的に入力されており、これらビットのいずれか１つがクロックＣＬＫに基づき係数選択部３３で選択され、補正係数α0 として出力される。
そして、クロックＣＬＫに同期したクロックφ0 ，φ1 に基づき、ゲート３１，３２でそれぞれ切替信号φ11，φ21〜φ1n，φ2nが生成される。
【００３４】
次に、図面を参照して、本発明の第１の実施例として、ＲＧＢのカラーインターリーブ信号からなる画像信号５Ａについて、各色すなわち赤緑青（ＲＧＢ）ごとに個別の補正係数αR ，αG ，αB で輝度補正する場合について説明する。
図５は各色ごとに輝度補正する場合の処理を示す説明図である。
【００３５】
図５（ａ）に示すように、被写体色温度が赤緑青（ＲＧＢ）ともバランスがとれているのに、白熱灯の影響により撮像素子５の撮像素子色感度のバランスが図５（ｂ）のように崩れているものとする。
この場合、図５（ｃ）に示すようにホワイトバランスを戻すためには、図５（ｄ）に示す式のように、各色ごとに個別の補正係数を用いて輝度を補正すればよい。
【００３６】
なお、実際の画像撮影時には、一般的な電子カメラと同様に、連続的に画像が撮像素子５から取り込まれる。
したがって、輝度補正部１０での利得を適当な値（例えば１倍）にして、画像を得ておき、シャッターが押下された場合は、その前（例えば直前）の画像の画像信号から輝度検出部６で検出された輝度統計情報に基づいて制御部７で補正係数を算出すればよい。
【００３７】
画像信号５Ａを２次元平面すなわちカラー画面として表現すれば、通常は図５（ｅ）に示すようなＲＧＢの市松模様となる。
したがって、この色配置に応じて、図５（ｆ）に示すように、各色ごとに個別の補正係数を切替制御する必要がある。
【００３８】
図６は各色ごとに個別に輝度補正を行う場合に適用される切替制御部の構成例を示すブロック図であり、特に、ｉ（ｉは１〜ｎ）ビット目に対応するものが示されている。
同図において、係数選択部３３には、各画素行「ＧＲＧＲ…」と「ＢＧＢＧ…」の切り替わりを示す信号Ｌｉｎｅに基づき、赤色の補正係数αRiと青色の補正係数αBiとを切替出力する切替部（ＭＵＸ）３４Ａが設けられている。
【００３９】
また、各画素に同期するクロックＣＬＫに基づき、切替部３４Ａの出力と緑色の補正係数αGiとを切替出力する切替部（ＭＵＸ）３４Ｂが設けられている。
これにより、係数選択部３３からは、図５（ｆ）で示したように、クロックＣＬＫで示される各画素位置に対応した色の補正係数αKiが選択出力される。
そして、クロックφ0 ，φ1 に基づき、ゲート３１，３２でそれぞれ切替信号φ1i，φ2iが生成される。
【００４０】
なお、フリップフロップ（ＦＦ）３５は、クロックＣＬＫを１画素分の期間だけ保持出力するために設けられている。
また、信号Ｌｉｎｅは、クロックＣＬＫを１行分の画素数だけカウントすれば生成できる。
【００４１】
したがって、ｉビット目の切替制御部２ｉでは、図７のタイミングチャートに示すように、赤色画素のＲ区間において赤色の補正係数αRi（この場合は「１」）が選択され、利得制御部２全体で補正係数αK i として補正係数αR が出力される。
これにより、輝度補正増幅部１の利得切替部１１では、その補正係数αR を示す切替信号φ11，φ21〜φ1n，φ2nによりスイッチＳ11〜Ｓ1n，Ｓ21〜Ｓ2nが切り替えられる。
【００４２】
したがって、容量素子Ｃ1 〜Ｃn のうち、スイッチＳ11〜Ｓ1nがオンしたものだけに、画像信号５Ａの振幅電圧分すなわちＲ区間に対応する赤色画素の画素レベル分だけ電荷が充電される。
そして、その後にスイッチＳ21〜Ｓ2nがオンした容量素子の電荷だけが、増幅部１２に印加され、結果としてスイッチＳ21〜Ｓ2nがオンした容量素子と容量素子Ｃ0 との容量比分だけ増幅されて出力される。
【００４３】
このようにして、各画素に対応するＲ，Ｇ，Ｂの各区間で、その色に対応する補正係数αR ，αG ，αB が利得制御部２で選択されて、これに応じて輝度補正増幅部１で各色ごとに個別の利得で画像信号５Ａが増幅され、ホワイトバランスが補正された画像信号５Ｂが得られる。
【００４４】
これにより、従来のように、全色共通の利得で画像信号を増幅する場合と比較して、輝度の良好な色を飽和させることなく、各色ごとに適切な利得で増幅することができ、画質を低下させることなく適切な輝度の画像が得られる。
さらに、アナログの画像信号に対して輝度補正するようにしたので、画像処理部を設けてデジタル化された画像データにフィルタ処理を実行する場合と比較して、小さい回路規模で高速処理でき、消費電力も小さい。
【００４５】
また、このような光源補正の拡張例として、各種輝度統計情報を用いてその画像のシーンを推定し、そのシーンに最適な補正係数で各色ごとに画像信号を補正するようにしてもよい。
例えば、夕刻のシーンであると判定した場合は、各色の輝度を調整する場合に、赤みを減らし過ぎないように各色の補正係数を設定することにより、シーンの特徴を失うことなくホワイトバランスを調整できる。
【００４６】
なお、以上の説明では、光源補正を例として説明したが、これに限定されるものではない。
図８は輝度補正への適用例を示す説明図である。
例えば、図８（ａ）に示すように、元々被写体の色温度にばらつきがある場合は、これを補正するダイナミックレンジ補正として適用できる。
【００４７】
すなわち、撮像素子５から図８（ｂ）のような特性の画像信号５Ａが得られた場合は、それぞれの色の輝度変化がレンジを有効に利用できるように、それぞれの補正係数を算出して設定すれば、図８（ｃ）に示すように輝度バランスのよい画像信号５Ｂが得られる。
【００４８】
また、図８（ｄ）に示すように、元々被写体には色温度のばらつきがないが、撮像素子５自体に感度のばらつきがある場合、これを補正する感度補正として適用できる。
すなわち、撮像素子５から図８（ｅ）のような特性の画像信号５Ａが得られた場合は、感度の低い色の輝度レベルを大きく増幅するように、それぞれの補正係数を算出して設定すれば、図８（ｆ）に示すように輝度バランスのよい画像信号５Ｂが得られる。
【００４９】
以上のことから、本発明の輝度補正部１０では、図８（ｇ）に示すような演算処理を行っていると表現できる。
すなわち、画像信号５Ａ内に含まれる各画素ごとの補正係数αK は、各画素のが対応する色が赤緑青（ＲＧＢ）の場合のみ１となり他の場合に０となるスイッチ係数ＳR ，ＳG ，ＳB と、それぞれの色に対応する補正係数αR ，αG ，αB との積の和で示される。
【００５０】
なお、以上の説明では、図１に示したように、輝度補正部１０から出力されるアナログの画像信号５Ｂについて、各色さらには全色共通で平均輝度値や最大／最小輝度値などの輝度統計情報を検出する輝度検出部６を設け、ここで得られた輝度統計情報に基づき利得制御部２へ入力する補正係数αを制御部７で算出する場合について説明した。
【００５１】
図９は輝度検出部の構成例を示す説明図であり、（ａ）は所定色の画素のみの平均輝度値を検出する回路ブロック、（ｂ）はその動作例を示すタイミングチャートである。
ここでは、スイッチトキャパシタ回路を用いて所定色の画素値（電圧値）を加算出力する輝度加算器６１と、この輝度加算器６１からの加算出力６Ａとしきい値ＶTHとを比較する比較器６２と、この比較器６２の比較出力６Ｂをカウントしカウンタ出力６Ｃを平均輝度値として制御部７へ出力するカウンタ６３から構成されている。
【００５２】
輝度加算器６１のスイッチＳ６１，Ｓ６２は、画像信号５Ｂのうち所定色の画素に対応する期間において、オーバーラップすることなく交互にオンすることにより、容量素子Ｃ６１に充電された電荷を容量素子Ｃ６０に充電していく。
これにより、図９（ｂ）に示すように、加算出力６Ａが徐々に上昇し、しきい値ＶTHに達した時点で比較器６２の比較出力６Ｂが反転し、これがカウンタ６３にカウントされカウンタ出力６Ｃとして出力される。
【００５３】
この場合、容量素子Ｃ６０，Ｃ６１の容量比ＳＴＥＰにより、しきい値ＶTH（カウンタ出力６Ｃの変化）に対する加算出力６Ａが増加する割合、すなわち分解能が決定される。
このように、アナログの画像信号から直接に輝度統計情報を検出するようにしたので、Ａ／Ｄ変換器を用いることなく高速かつ高精度で所望の色画素さらには全画素の輝度統計情報を検出できる。
【００５４】
なお、以上の説明では、撮像素子５で得られた画像信号５Ａごとに、利得制御部２の補正係数αを制御部７で算出して設定するようにした場合について説明したが、装置で固定的な輝度補正については、固定的な補正係数を用いてもよい。例えば、撮像素子５の感度補正や後述の光学系による周辺減光に対する感度補正の補正係数は、予め測定により得られた補正係数をＲＯＭなどに登録しておけばよい。
【００５５】
次に、図面を参照して、本発明の第２の実施例として、光学系の周辺減光に対する減光補正に適用する場合について説明する。
図１０は光学系による周辺減光を示す説明図であり、（ａ）は周辺減光の特性例、（ｂ）は補正係数の算出例である。
撮像素子５の前段に設けられた光学系では、コサイン４乗則や口径食により、図１０（ａ）に示すような周辺減光が発生する。
【００５６】
一般には、撮像素子で得られた画像の中心Ｏから離れた点Ｐでの減光量は、図１０（ｂ）に示すように、中心Ｏから垂直に距離Ｄだけ離れた点Ｒから見た点Ｐまでの角度をθとしたとき、ＣＯＳk θで表すことができ、このｋは通常１〜４の範囲の数値をとることがわかっている。
ここで、すべての画素についてこのような減光量に対する補正係数を用意するのは不可能である。
【００５７】
本発明では、図１１に示すように、これら各画素の補正係数を２次元のＸ，Ｙ軸方向に分解して記憶しておき、各画素の座標位置に応じて算出するようにしている。
図１１は周辺減光に対する輝度補正係数の算出方法を示す説明図である。
まず、図１１（ａ）に示すように、画像上の画素位置（ｘ＝１〜ｗ，ｙ＝１〜ｈ）ごとに、Ｘ軸側に投影された補正係数αX(1)〜αX(w)と、Ｙ軸側に投影された補正係数αY(1)〜αY(h)とをそれぞれ求め、補正係数テーブルとしてＲＯＭなどに登録しておく。
【００５８】
そして、これら両軸方向での補正係数の積から、画素位置ｘ，ｙにおける補正係数をαP(x,y)を求める。
この場合、図１１（ｂ）に示すように、補正係数αX(x)，αY(y)はほぼ１であることから、両者の積で表されるαP(x,y)を大きな誤差なく両者の和で算出でき、両者の積を求める場合と比較して簡素な回路構成で高速に算出できる。
【００５９】
図１２は周辺減光による輝度補正を行う場合に適用される切替制御部の構成例を示すブロック図であり、特に、ｉ（ｉは１〜ｎ）ビット目に対応するものが示されている。
同図において、係数選択部３３には、各画素に同期するクロックＣＬＫに基づき各画素のＸ軸座標値ｘを算出するカウンタ（ＣＮＴ）３８Ｘと、各画素行の切り替わりを示す信号Ｌｉｎｅに基づき各画素のＹ軸座標値ｙを算出するカウンタ（ＣＮＴ）３８Ｙとが設けられている。
【００６０】
そして、座標値ｘに基づき切替部（ＭＵＸ）３７Ｘにより補正係数αX(1)〜αX(w)のうちの対応するαX(x)が選択されるとともに、座標値ｙに基づき切替部（ＭＵＸ）３７Ｙにより補正係数αY(1)〜αY(h)のうちの対応するαY(y)が選択され、これら補正係数が加算器３９で加算される。
これにより、各画素の座標位置に対応する補正係数αP(x,y)が算出され、クロックφ0 ，φ1 に基づき、ゲート３１，３２でそれぞれ切替信号φ1i，φ2iが生成される。
【００６１】
したがって、各画素位置ｘ，ｙごとに周辺減光を補正する補正係数αP(x,y)に対応する切替信号φ11，φ21〜φ1n，φ2nが輝度補正増幅部１へ出力され、各画素位置で個別の利得で画像信号５Ａが増幅され、周辺減光が補正された画像信号５Ｂが得られる。
【００６２】
これにより、各画素位置ごとに適切な利得で増幅することができ、画質を低下させることなく適切な輝度の画像が得られる。
また、アナログの画像信号に対して輝度補正するようにしたので、画像処理部を設けてデジタル化された画像データにフィルタ処理を実行する場合と比較して、小さい回路規模で高速処理でき、消費電力も小さい。
【００６３】
なお、以上の説明では、各画素位置ｘ，ｙごとに個別に求めておいた補正係数αX(1)〜αX(w)，αY(1)〜αY(h)を用いる場合について説明したが、所定の画素位置範囲ごとに求めておいた補正係数を用いるようにしてもよい。
図１３は周辺減光に対する輝度補正係数の他の算出方法を示す説明図である。まず、図１３（ａ）に示すように、画像上の画素範囲（ｘ’＝１〜ｗ’，ｙ’＝１〜ｈ’）ごとに、Ｘ軸側に投影された補正係数αX(1)〜αX(w') と、Ｙ軸側に投影された補正係数αY(1)〜αY(h') とをそれぞれ求め、補正係数テーブルとしてＲＯＭなどに登録しておく。
【００６４】
そして、所望の画素位置ｘ，ｙを画素範囲ｘ’，ｙ’に変換し、両軸方向での補正係数の積から、画素範囲ｘ’，ｙ’における補正係数をαP(x',y')を求め、画素位置ｘ，ｙでの補正係数αP(x,y)とする。
この場合も前述と同様であり、図１３（ｂ）に示すように、補正係数αX(x') ，αY(y') はほぼ１であることから、両者の積で表されるαP(x',y')を大きな誤差なく両者の和で算出できる。
【００６５】
このように、画像上の画素範囲ごとに、Ｘ軸側およびＹ軸側の補正係数を用いるようにしたので、補正係数の記憶に必要な記憶容量を削減できる。
また、これを実現する利得制御部２の切替制御部については、図１２と同様であり、特にカウンタ３８Ｘ，３８Ｙの出力のうち上位ビットだけを用いて切替部３７Ｘ，３７Ｙを制御すればよい。
【００６６】
なお、第２の実施例では、光学系による周辺減光に対する輝度補正として、画面中心からＣＯＳk θの分布を持つ周辺減光を例に説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、プリズムなどを含む光学系を用いた場合、減光すなわち感度低下は異なる分布特性となる。
【００６７】
さらには、光学系以外の要因により異なる感度低下分布が生じる場合もある。しかし、これら減光分布あるいは感度低下分布が、図１１（ｂ）あるいは図１３（ｂ）で示した演算式で表現できるものについては、本発明を適用でき、前述と同様の作用効果が得られる。
【００６８】
他の減光分布あるいは感度低下分布に対して、領域ごとに輝度補正を行う方法として、画像に設けられた個々の領域の各色（ＲＧＢ）の平均輝度を感度低下分布と見なし、その分布に基づいて各領域ごとに個別の補正係数を設定して輝度補正するようにしてもよい。
例えば、予め撮像素子から得られた画像について、各領域ごとに各色ごとの平均輝度を検出する。
【００６９】
そのうち、輝度Ｙが最も高い値を示す領域を白領域と仮定する。
Ｙ＝０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ
そして、その白領域で実際に得られた各色の平均輝度を白に補正するための補正係数を用いて、他の領域も同様に輝度補正する。
これにより、平均輝度が最も高い領域が白となるように、すべての領域で輝度補正され、比較的簡単に適切なホワイトバランスが得られる。
【００７０】
また、白領域を基準として他の領域の輝度を補正するのではなく、各領域の輝度を適切な基準でそれぞれ輝度補正してもよい。
例えば、任意の領域の全色（ＲＧＢ）平均輝度が、輝度分布の大半が後段の処理で用いる所望のレンジ（例えば、Ａ／Ｄ変換部の入力レンジなど）の上側または下側範囲に偏る場合は、その輝度分布のうち大半がレンジ内に収まるような個別の補正係数を用いて、その領域の輝度を補正すればよい。
【００７１】
各領域に個別に設定された補正係数に基づき画像信号の輝度補正を行う構成としては、図１４に示すような切替制御部２ｉを用いればよい。
図１４は領域ごとに個別の補正係数を用いて輝度補正を行う場合に適用される切替制御部の構成例を示すブロック図であり、特に、ｉ（ｉは１〜ｎ）ビット目に対応するものが示されている。
【００７２】
同図において、係数選択部３３には、各画素に同期するクロックＣＬＫに基づき各画素のＸ軸座標値を計数して各領域のＸ軸座標値ｘ’を出力するカウンタ（ＣＮＴ）３８Ｘ’と、各画素行の切り替わりを示す信号Ｌｉｎｅに基づき各画素のＹ軸座標値を計数して各領域のＹ軸座標値ｙ’を出力するカウンタ（ＣＮＴ）３８Ｙ’とが設けられている。
【００７３】
そして、これら座標値ｘ’，ｙ’に基づき切替部（ＭＵＸ）３７Ａにより、各領域ごとに個別の補正係数αA(1,1)〜αA(ah,aw)のうちの対応するαA(x',y')が選択され、クロックφ0 ，φ1 に基づき、ゲート３１，３２でそれぞれ切替信号φ1i，φ2iが生成される。
これにより、各領域（ｘ’，ｙ’）の輝度を個別に補正する補正係数αA(x',y')に対応する切替信号φ11，φ21〜φ1n，φ2nが輝度補正増幅部１へ出力され、対応する利得で画像信号５Ａが増幅され、各領域で個別の補正係数により補正された画像信号５Ｂが得られる。
【００７４】
この場合、後段の処理で用いる所望のレンジに対応する平均輝度の基準、例えば基準平均輝度を設定しておき、各領域の平均輝度がその基準平均輝度の最大値／最小値の範囲に含まれるように、各領域に対する補正係数を算出するようにしてもよい。
また、これと同様の算出処理を行う変換特性をテーブル化しておき、各領域の平均輝度を入力として、最適な補正係数をテーブルから読み出すようにしてもよい。
【００７５】
このように、各領域ごとに個別の補正係数で輝度補正するようにしたので、各領域ごとに所望のレンジすなわち電子カメラ装置のダイナミックレンジを有効に利用でき、高画質の画像が得られる。
これにより、例えば晴天時の日陰など他の領域に比較してコントラストが極めて低い領域であっても、他の領域の輝度分布に影響することなく、そのディテールを再現できる。
【００７６】
なお、各領域に個別の補正係数を設定する際、その補正幅の最大をある程度の範囲内に抑制するようにしてもよい。
これにより、任意の領域の補正係数だけに突出した値が設定されなくなり、周囲に隣接する領域との境界における輝度差から来る違和感が低減され、さらに高画質の画像信号を生成できる。
【００７７】
また、以上の例では、各領域ごとに得られた全色（ＲＧＢ）平均輝度に基づき輝度補正する場合について説明したが、これを前述した第１の実施例と組み合わせて、各領域ごとに各色の平均輝度を個別に検出し、これに基づいて各領域で各色ごとに輝度補正を行ってもよい。
これにより、各領域において各色ごとに所望のレンジすなわち電子カメラ装置のダイナミックレンジを有効に利用でき、高画質の画像が得られる。
【００７８】
なお、本発明の輝度補正部１０は、図１に示すように、撮像素子５とＡ／Ｄ変換部８との間、あるいは撮像素子５とアナログ記憶部９Ａとの間であれば、いずれの位置でもよい。
また、ＣＣＤの電荷検出部で発生するリセットノイズやＣＣＤ出力段で発生する１／ｆノイズを除去するため、撮像素子５の後段に、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路が設けられている場合は、その内部の演算増幅器を用いて本発明の補正増幅部１０を構成してもよい。
【００７９】
以上では、本発明を実施例１，２としてそれぞれ個別に適用した場合について説明したが、これら両方の実施例を同時に適用してもよい。
図１５は本発明の第３の実施例の構成例を示すブロック図であり、（ａ）は直列的に輝度補正を行う場合、（ｂ）は一括して輝度補正を行う場合を示している。
【００８０】
図１５（ａ）において、１０Ａは撮像素子からの画像信号５Ａに対して、各色画素ごとに個別の補正係数αR ，αG ，αB を用いて輝度補正を行う輝度補正部、１０Ｂはこの輝度補正部１０Ａからの画像信号５Ｃに対して、Ｘ軸側に投影された補正係数αX(1)〜αX(w)と、Ｙ軸側に投影された補正係数αY(1)〜αY(h)とを用いて、各画素位置ごとに個別に輝度補正を行い画像信号５Ｂを出力する輝度補正部である。
【００８１】
この場合、実施例１に対応する輝度補正部１０Ａの後段に、実施例２に対応する輝度補正部１０Ｂが直列的に配置されている。
なお、輝度補正増幅部１Ａおよび輝度補正増幅部１Ｂの構成は、図３で説明した輝度補正増幅部１と同様である。
さらに、利得制御部２Ａについては図６で説明した切替制御部２ｉが用いられ、利得制御部２Ｂについては図１２で説明した切替制御部２ｉが用いられる。
【００８２】
一方、図１５（ｂ）では、輝度補正増幅部１Ｃに、２つの利得切替部１１Ａ，１１Ｂが並列的に配置されており、前述した利得制御部２Ａ，２Ｂがこれら２つの利得切替部１１Ａ，１１Ｂに対応して設けられている。
また、各利得切替部１１Ａ，１１Ｂは、それぞれ前述した図３の利得切替部１１と同様の構成をしている。
【００８３】
この場合、利得制御部２Ａ，２Ｂで選択された補正係数に基づいて各利得切替部１１Ａ，１１Ｂの容量素子が選択され、これら選択された容量素子に充電された電荷が合算されて増幅部１２の容量素子へ転送される。
結果として利得制御部２Ａ，２Ｂで選択された２つの補正係数の積に対応する利得で、画像信号５Ａが増幅される。
【００８４】
したがって、図１５（ａ）のように、異なる輝度補正を直列的に行うようにした場合は、個々の輝度補正が個別に行われるものとなり、一方での補正量（利得）が他方の補正量（利得）に対して比較的小さい場合でも、正確に輝度補正できる。
また、図１５（ｂ）のように、一括して輝度補正するようにした場合は、回路構成が削減される。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、複数の補正係数から各画素ごとに個別の補正係数を生成し、これら補正係数に基づき画像信号内に配置された対応する各輝度情報をそれぞれ補正するようにしたものである。
したがって、各画素に対応して画像信号内に配置されている輝度情報が個別に補正された新たな画像信号が生成され、従来のように各画素に対して同一の補正係数で輝度補正を行う場合と比較して、画質を低下させることなく適切な輝度バランスの画像が得られる。
【００８６】
例えば、画素色ごとの補正係数を用いて、各画素ごとにその画素に割り当てられている色の補正係数で輝度補正することにより、画質を低下させることなく、その画像に最適な光源補正やホワイトバランス補正を行うことができる。
また、座標位置ごとの補正係数を用い、各画素ごとにその画素位置に対応する補正係数で輝度補正することにより、画質を低下させることなく、光学系による周辺減光の補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態による電子カメラ装置のブロック図である。
【図２】  輝度補正部の構成例を示すブロック図である。
【図３】  輝度補正増幅部の構成例を示すブロック図である。
【図４】  利得制御部の構成例を示すブロック図である。
【図５】  各色ごとに輝度補正する場合の処理を示す説明図である。
【図６】  切替制御部の構成例を示すブロック図（各色ごとに個別に輝度補正を行う場合）である。
【図７】  利得制御部の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】  輝度補正への適用例を示す説明図である。
【図９】  輝度検出部の構成例を示す説明図である。
【図１０】  光学系による周辺減光を示す説明図である。
【図１１】  周辺減光に対する輝度補正係数の算出方法を示す説明図である。
【図１２】  切替制御部の構成例を示すブロック図（周辺減光による輝度補正を行う場合）である。
【図１３】  周辺減光に対する輝度補正係数の他の算出方法を示す説明図である。
【図１４】  切替制御部の構成例を示すブロック図（領域ごとに個別の補正係数を用いて輝度補正を行う場合）である。
【図１５】  本発明の他の実施例による構成例を示すブロック図である。
【図１６】  従来の電子カメラ装置を示すブロック図である。
【図１７】  従来のカラーバランス補正の方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ，１０Ｂ…輝度補正部、１…輝度補正増幅部、２…利得制御部、５…撮像素子、５Ａ…画像信号、５Ｂ，５Ｃ…画像信号（輝度補正後）、６…輝度検出部、７…制御部、８…Ａ／Ｄ変換部、９…デジタル記憶部、９Ａ…アナログ記憶部、１１…利得切替部、１２…増幅部、２１〜２ｎ…切替制御部。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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