JP2006270553A - 画像信号処理装置、画像信号処理方法、表示コントローラ及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 画像サイズが変更された場合であっても低コストでレンズのシェーディングを補正できる画像信号処理装置等を提供する。
【解決手段】 画像信号処理装置100は、レンズを通して取り込まれた撮像素子の有効画素領域内の基準位置と有効画素領域の各画素の位置との距離を求める距離演算部120と、複数の補正データを記憶し距離演算部120によって求められた距離に対応した補正データが読み出される補正データ設定部130と、補正データ設定部130から補正データを読み出すための距離ステップが設定される距離ステップ設定レジスタ170と、補正データ設定部130から読み出された補正データに基づき各画素の画素データを補正する画素データ補正部140とを含む。画素データ補正部140が、求めた距離と距離ステップとの演算結果に対応した補正データに基づいて、各画素の画素データを補正する。
【選択図】 図1
【解決手段】 画像信号処理装置100は、レンズを通して取り込まれた撮像素子の有効画素領域内の基準位置と有効画素領域の各画素の位置との距離を求める距離演算部120と、複数の補正データを記憶し距離演算部120によって求められた距離に対応した補正データが読み出される補正データ設定部130と、補正データ設定部130から補正データを読み出すための距離ステップが設定される距離ステップ設定レジスタ170と、補正データ設定部130から読み出された補正データに基づき各画素の画素データを補正する画素データ補正部140とを含む。画素データ補正部140が、求めた距離と距離ステップとの演算結果に対応した補正データに基づいて、各画素の画素データを補正する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、画像信号処理装置、画像信号処理方法、表示コントローラ及び電子機器に関する。
近年、携帯電話機等の携帯型の電子機器は、撮像部及び表示部を備える。そして、撮像部で撮像した画像を表示部に表示できるようになっている。このような撮像部として、レンズを含むカメラモジュールがある。
ところがカメラモジュール全体の厚みの制約から、レンズの性能を十分に確保できない場合がある。この場合、レンズを通して撮像した画像は、その中心部で明るく見え、その周辺部で暗く見えることがある。これは、レンズの光学的中心部の光量に比べてレンズの周辺部の光量が減衰する現象に起因している。この現象は、レンズのシェーディングと呼ばれる。
このようなレンズのシェーディングを補正する技術は、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1には、レンズの中心部に比べて入射光量が少なくなるレンズの周辺部では画像が暗くなるため、画像の水平方向及び垂直方向のアドレスを生成し、光軸位置を中心とする距離の2乗値を演算し、該2乗値に対応した補正データにより素子出力のゲイン調整を行う技術が開示されている。
更に特許文献1には、区間毎に、所定数のサンプル点で規定された2次関数によって表される近似関数に従って上記の2乗値に対応した補正データを求めるようにすることで、多数の補正データを格納することなく、きめ細かな補正を実現する技術が開示されている。
特開2004−266750号公報
しかしながら特許文献1に開示された技術では、レンズのシェーディングを補正するための所定の位置に、レンズの光軸位置を合わせる必要がある。これは、レンズの光軸位置の位置合わせ精度を低下させると画質の低下を招くことを意味する。そのため、レンズを含むカメラモジュールの製造に高精度な実装技術が必要となり、結果的にコスト高を招く。
更に特許文献1に開示された技術では、予めレンズを通して撮像される画像サイズと該レンズのシェーディング特性とを認識しておく必要がある。そのため、撮像素子の有効画素領域のサイズが異なる複数種類のレンズのシェーディングを補正するためには、レンズが変更される度に補正データを更新したり、或いは予め複数種類の補正データを設定しておく必要がある。更にまた、画像サイズが大きくなると、設定すべき補正データの容量が大きくなってしまい、コスト高を招く。
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、画像サイズが変更された場合であっても低コストでレンズのシェーディングを補正できる画像信号処理装置、画像信号処理方法、表示コントローラ及び電子機器を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明は、
レンズを通して取り込まれた撮像素子の有効画素領域内の基準位置と前記有効画素領域の各画素の位置との距離を求める距離演算部と、
複数の補正データを記憶し、前記距離演算部によって求められた距離に対応した補正データが読み出される補正データ設定部と、
前記補正データ設定部から補正データを読み出すための距離ステップが設定される距離ステップ設定レジスタと、
前記補正データ設定部から読み出された補正データに基づいて、前記各画素の画素データを補正する画素データ補正部とを含み、
前記距離演算部によって求められた距離と前記距離ステップとの演算結果に対応した補正データを前記補正データ設定部から読み出し、前記画素データ補正部が、該補正データに基づいて前記各画素の画素データを補正する画像信号処理装置に関係する。
レンズを通して取り込まれた撮像素子の有効画素領域内の基準位置と前記有効画素領域の各画素の位置との距離を求める距離演算部と、
複数の補正データを記憶し、前記距離演算部によって求められた距離に対応した補正データが読み出される補正データ設定部と、
前記補正データ設定部から補正データを読み出すための距離ステップが設定される距離ステップ設定レジスタと、
前記補正データ設定部から読み出された補正データに基づいて、前記各画素の画素データを補正する画素データ補正部とを含み、
前記距離演算部によって求められた距離と前記距離ステップとの演算結果に対応した補正データを前記補正データ設定部から読み出し、前記画素データ補正部が、該補正データに基づいて前記各画素の画素データを補正する画像信号処理装置に関係する。
本発明によれば、距離ステップを設定し、複数の補正データを記憶する補正データ設定部から、距離演算部によって求められた距離と該距離ステップとの演算結果に対応した補正データを読み出すようにしている。これにより、設定すべき補正データの容量を増加させることなく、複数種類の画像サイズに対応したレンズのシェーディングを補正できるようになる。そのため、撮像素子の有効画素領域のサイズが異なる複数種類のレンズのシェーディングを補正するために、レンズが変更される度に補正データを更新したり、或いは予め複数種類の補正データを設定しておく必要がなくなる。また、画像サイズが大きくなった場合であっても、設定すべき補正データの容量が大きくなることがなく、低コストで、画像サイズの大きなレンズのシェーディングの補正を実現できる。
また本発明に係る画像信号処理装置では、
前記演算結果は、
前記距離演算部によって求められた距離を被除数、前記距離ステップを除数とする演算結果であってもよい。
前記演算結果は、
前記距離演算部によって求められた距離を被除数、前記距離ステップを除数とする演算結果であってもよい。
また本発明に係る画像信号処理装置では、
前記距離ステップは、
前記補正データ設定部の補正データの保持数の最大値に対応した画像サイズと前記撮像素子の有効画素領域の画像サイズとの比又はその逆数であってもよい。
前記距離ステップは、
前記補正データ設定部の補正データの保持数の最大値に対応した画像サイズと前記撮像素子の有効画素領域の画像サイズとの比又はその逆数であってもよい。
上記のいずれかの発明によれば、設定すべき補正データの容量を増加させることなく、距離の最大値の(距離/距離ステップ)倍のサイズのレンズのシェーディングを補正できるようになる。
また本発明に係る画像信号処理装置では、
前記有効画素領域内の基準位置が設定される基準位置設定レジスタを含み、
前記距離演算部が、
前記基準位置設定レジスタに設定された基準位置と、前記有効画素領域の各画素の位置と前記基準位置との距離を求めることができる。
前記有効画素領域内の基準位置が設定される基準位置設定レジスタを含み、
前記距離演算部が、
前記基準位置設定レジスタに設定された基準位置と、前記有効画素領域の各画素の位置と前記基準位置との距離を求めることができる。
また本発明に係る画像信号処理装置では、
前記基準位置は、
前記レンズの光軸位置であってもよい。
前記基準位置は、
前記レンズの光軸位置であってもよい。
これらのいずれかの発明によれば、上記の効果に加えて、レンズの光軸位置を、レンズのシェーディングを補正するための所定の位置に合わせる必要がなくなる。そのため、レンズの光軸位置の位置合わせ精度を低下させても、画質を劣化させることがなくなる。その結果、レンズを含むカメラモジュールの製造に高精度な実装技術が不要となり、製造コストを低下させることができるようになる。
また本発明は、
レンズのシェーディング補正を行うための画像信号処理方法であって、
レンズを通して取り込まれた撮像素子の有効画素領域内の基準位置と前記有効画素領域の各画素の位置との距離を求め、
複数の補正データを記憶するメモリから補正データを読み出すための距離ステップを設定し、
前記距離と前記距離ステップとの演算結果に対応した補正データを前記メモリから読み出し、
該補正データに基づいて、前記各画素の画素データを補正する画像信号処理方法に関係する。
レンズのシェーディング補正を行うための画像信号処理方法であって、
レンズを通して取り込まれた撮像素子の有効画素領域内の基準位置と前記有効画素領域の各画素の位置との距離を求め、
複数の補正データを記憶するメモリから補正データを読み出すための距離ステップを設定し、
前記距離と前記距離ステップとの演算結果に対応した補正データを前記メモリから読み出し、
該補正データに基づいて、前記各画素の画素データを補正する画像信号処理方法に関係する。
また本発明に係る画像信号処理方法では、
前記演算結果は、
前記距離を被除数、前記距離ステップを除数とする演算結果であってもよい。
前記演算結果は、
前記距離を被除数、前記距離ステップを除数とする演算結果であってもよい。
また本発明に係る画像信号処理方法では、
前記距離ステップは、
前記メモリの補正データの保持数の最大値に対応した画像サイズと前記撮像素子の有効画素領域の画像サイズとの比又はその逆数であってもよい。
前記距離ステップは、
前記メモリの補正データの保持数の最大値に対応した画像サイズと前記撮像素子の有効画素領域の画像サイズとの比又はその逆数であってもよい。
また本発明に係る画像信号処理方法では、
前記距離を求める前に、前記有効画素領域内の基準位置を設定し、
該基準位置と前記有効画素領域の各画素の位置との距離を求めることができる。
前記距離を求める前に、前記有効画素領域内の基準位置を設定し、
該基準位置と前記有効画素領域の各画素の位置との距離を求めることができる。
また本発明に係る画像信号処理方法では、
前記基準位置は、
前記レンズの光軸位置であってもよい。
前記基準位置は、
前記レンズの光軸位置であってもよい。
また本発明は、
レンズを通して取り込まれた撮像素子の画素データが入力される画素データ入力インタフェースと、
前記画素データ入力インタフェースを介して入力された画素データを補正する上記のいずれか記載の画像信号処理装置と、
前記画像信号処理装置によって補正された画素データが保存される表示メモリと、
前記表示メモリに保存された画素データを、電気光学装置を駆動する表示ドライバに対して出力するためのインタフェース処理を行うドライバインタフェースとを含む表示コントローラに関係する。
レンズを通して取り込まれた撮像素子の画素データが入力される画素データ入力インタフェースと、
前記画素データ入力インタフェースを介して入力された画素データを補正する上記のいずれか記載の画像信号処理装置と、
前記画像信号処理装置によって補正された画素データが保存される表示メモリと、
前記表示メモリに保存された画素データを、電気光学装置を駆動する表示ドライバに対して出力するためのインタフェース処理を行うドライバインタフェースとを含む表示コントローラに関係する。
本発明によれば、画像サイズが変更された場合であっても低コストでレンズのシェーディングを補正できる画像信号処理装置を含む表示コントローラを提供できる。
また本発明は、
レンズと、
前記レンズを通して取り込まれた撮像素子の画素データを生成するセンサと、
前記画素データを補正する上記のいずれか記載の画像信号処理装置とを含むカメラモジュールに関係する。
レンズと、
前記レンズを通して取り込まれた撮像素子の画素データを生成するセンサと、
前記画素データを補正する上記のいずれか記載の画像信号処理装置とを含むカメラモジュールに関係する。
本発明によれば、画像サイズが変更された場合であっても低コストでレンズのシェーディングを補正できる画像信号処理装置を含むカメラモジュールを提供できる。
また本発明は、
表示パネルと、
上記記載の表示コントローラと、
前記表示コントローラによって供給される画素データに基づいて前記表示パネルを駆動する表示ドライバとを含む電子機器に関係する。
表示パネルと、
上記記載の表示コントローラと、
前記表示コントローラによって供給される画素データに基づいて前記表示パネルを駆動する表示ドライバとを含む電子機器に関係する。
本発明によれば、画像サイズが変更された場合であっても低コストでレンズのシェーディングを補正できる画像信号処理装置を含む電子機器を提供できる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成のすべてが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1. 画像信号処理装置
図1に、本実施形態における画像信号処理装置の構成の概要のブロック図を示す。
図1に、本実施形態における画像信号処理装置の構成の概要のブロック図を示す。
図1では、カメラモジュール(センサモジュール)10が取り込んだ画像の画素データが、画像信号処理装置100に入力される。
カメラモジュール10は、レンズ12を含み、レンズ12を通して撮像された画像の画素データを生成する。より具体的には、カメラモジュール10は、更に撮像素子14、アナログデジタル(Analog to Digital:A/D)変換回路16及びタイミング発生回路18を含む。撮像素子14は、レンズ12を通して入射された光量に応じた電荷を生成して蓄積し、この電荷量に対応したアナログ信号を、タイミング発生回路18からのタイミング信号に同期してA/D変換回路16に出力する。A/D変換回路16は、該アナログ信号をデジタル信号に変換し、画像信号処理装置100に対して画素データとして出力する。カメラモジュール10は、A/D変換回路16からの画素データを、タイミング発生回路18で発生させたタイミング信号に同期させて順次出力する。即ち、レンズ12を通して撮像された画像の画素データが、撮像素子14で検出された光量に応じたデジタルデータとして順次出力される。このようなカメラモジュール10の機能は、CCD(Charge Coupled Device)センサモジュール又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサモジュールにより実現できる。
画像信号処理装置100は、カメラモジュール10からの画素データに対して、レンズ12のシェーディングを補正する処理を行う。
図2に、図1のレンズ12のレンズ特性を模式的に示す。
レンズ12の光軸位置を原点とすると、レンズ12は、原点からの距離が遠くなるほど、レンズ12を通る光量が減少する特性30を有する。そのため、レンズ12の光軸位置からの距離が遠ざかる部分ほど、レンズ12を通して撮像される画像が暗くなる。この現象の発生に伴う画質の劣化を防止するため、レンズ12を通して撮像される画像の画素データに対し、図2の特性32のような補正を施すことで図2の特性30の影響を少なくしたり、或いは該影響を無くすことができる。
そのため図1に示す画像信号処理装置100は、基準位置設定レジスタ110と、距離演算部120と、補正データ設定部130と、画素データ補正部140とを含む。
基準位置設定レジスタ110には、レンズ12を通して取り込まれる撮像画像のうち撮像素子の有効画素領域内の基準位置が設定される。より具体的には、図示しないホスト又は制御部が、基準位置設定レジスタ110に、上記の基準位置の座標データを設定する。この基準位置は、レンズ12の光軸位置であることが望ましく、有効画素領域内の各画素の距離の基準位置が設定可能であればよい。
図3に、本実施形態のレンズ12のシェーディングを補正する処理の説明図を示す。
画像信号処理装置100では、レンズ12を通して撮像された画像の有効画素領域40内に基準位置Pc(の座標位置)が設定される。ここで基準位置Pcを通るA−A´線における輝度を模式的に示すと、補正前では、図2に示すレンズ12の特性に従って、基準位置Pcから遠ざかるほど、輝度が低下している。
その一方、補正後では、図2の特性32に従った補正を施すことで、基準位置Pcからの距離が遠くなるほど、補正量を大きくさせることができる。そのため、レンズ12の周辺部の輝度を増加させることができる。この結果、基準位置Pcからの距離にかかわらず画素データにより表される光量を一定にでき、有効画素領域内の各画素の輝度を基準輝度に揃えることができる。
図1において距離演算部120は、有効画素領域の各画素の位置と基準位置との距離を求める。そのため画像信号処理装置100は、画素位置生成部150を含むことができる。画素位置生成部150は、ラインカウンタ152及びピクセルカウンタ154を含み、カメラモジュール10から順次出力される画素データの画素位置(座標)を生成する。ラインカウンタ152は、タイミング発生回路18によって生成されたタイミング信号に基づいて、撮像素子の有効画素領域内のライン位置を特定するためのカウント値を生成する。ピクセルカウンタ154は、タイミング発生回路18によって生成されたタイミング信号に基づいて、1ライン内の画素位置を特定するためのカウント値を生成する。
なお図1では、画像信号処理装置100が画素位置生成部150を含む構成となっているが、カメラモジュール10が画素位置生成部150を含む構成を採用してもよい。
基準位置設定レジスタ110に設定された基準位置の座標を(Xc,Yc)、画素位置生成部150で生成された画素データの位置の座標を(X,Y)とすると、距離演算部120は、次式に従って距離dを求める。
d=((X−Xc)2+(Y−Yc)2)1/2 ・・・(1)
補正データ設定部130は、距離演算部120で(1)式に従って求められた距離dに対応した補正データ(狭義にはゲイン値)を求める。例えば、補正データ設定部130は、画素の位置と基準位置との距離に応じた補正データを予め保持しておき、距離演算部120で求められた距離dに対応した補正データを画素データ補正部140に供給する。このような補正データ設定部130の機能は、距離dをアドレスとして、フリップフロップ、レジスタ、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等の記憶手段(広義にはメモリ)によって実現される。この場合、補正データ設定部130は、メモリを含むということができる。
補正データ設定部130は、距離演算部120で(1)式に従って求められた距離dに対応した補正データ(狭義にはゲイン値)を求める。例えば、補正データ設定部130は、画素の位置と基準位置との距離に応じた補正データを予め保持しておき、距離演算部120で求められた距離dに対応した補正データを画素データ補正部140に供給する。このような補正データ設定部130の機能は、距離dをアドレスとして、フリップフロップ、レジスタ、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)等の記憶手段(広義にはメモリ)によって実現される。この場合、補正データ設定部130は、メモリを含むということができる。
画素データ補正部140は、カメラモジュール10からの画像の各画素の画素データを、補正データ設定部130からの補正データに基づいて補正する処理を行う。例えば画素データ補正部140は、補正データ設定部130からの補正データとしてのゲイン値に基づいて、カメラモジュール10からの各画素データのゲイン調整を行うことができる。このような画素データ補正部140の機能は、画素データにゲイン値を掛け合わせる乗算器によって実現される。
この結果、画像信号処理装置100は、レンズ12の特性に応じて、レンズ12を通る光量に対応したデジタル値である画素データを補正することができる。画像信号処理装置100が補正した画素データは、図示しない色補間処理に供される。色補間処理では、画像信号処理装置100により補正された画素データが、例えばRGBの各色成分の画素データに変換される。
ここで本実施形態の比較例との対比において、本実施形態の効果を説明する。
図4に、本実施形態の比較例におけるレンズのシェーディングを補正する処理例の説明図を示す。図4では、レンズの光軸位置(光学的中心位置)Pc1が、有効画素領域50の中心位置Pcからずれている場合に、基準位置Pc1を通るB−B´線における輝度を模式的に示している。
補正前では、図3と異なり、レンズの光軸位置Pc1に対応した位置が最大の輝度となり、図2に示すレンズ12の特性に従って、基準位置Pc1から遠ざかるほど、輝度が低下している。
図4において、例えば基準位置Pcを基準に画素データを補正した場合、基準位置Pc1を基準に画素データを補正する場合に比べて、画素の位置によっては、より大きな補正量で画素データを補正してしまう。そのため、補正後の画像は、基準輝度よりも輝度が大きい画像となり、不自然な画像となってしまう。
図5に、本実施形態におけるレンズのシェーディングを補正する処理例の説明図を示す。図5では、レンズの光軸位置(光学的中心位置)Pc2が、有効画素領域40の中心位置Pcからずれている場合に、基準位置Pc2を通るC−C´線における輝度を模式的に示している。
補正前では、図4と同様に、図3と異なりレンズの光軸位置Pc2に対応した位置が最大の輝度となり、図2に示すレンズ12の特性に従って、基準位置Pc2から遠ざかるほど、輝度が低下している。
本実施形態では、基準位置設定レジスタ110に図5の基準位置Pc2の位置を設定し、各画素の位置と基準位置Pc2との距離を求めることができる。そのため、図5の基準位置Pc2からの距離に応じて、図2に示すレンズ12の特性30に従った補正量を求めることができる。その結果、図5に示すように、補正後の画像の各画素では、基準位置Pc2の輝度である基準輝度に揃えることができるようになる。
ところで、図2に示すようにレンズ12のシェーディングを補正するためには、予めレンズ12を通して撮像される画像サイズと該レンズのシェーディング特性とを認識しておく必要がある。そのため、撮像素子の有効画素領域のサイズが異なる複数種類のレンズのシェーディングを補正するためには、レンズが変更される度に補正データを更新したり、或いは予め複数種類の補正データを設定しておく必要がある。しかしながら、複数種類の補正データを設定しておくと、設定すべき補正データの容量が大きくなってしまう。また、画像サイズが大きくなる程、設定すべき補正データの容量が大きくなってしまう。
そこで、本実施形態では、補正データ設定部130が記憶する複数の補正データの容量に上限がある場合に、有効画素領域のサイズに応じて、粗く設定された距離に対応して補正データを保持したり、細かく設定された距離に対応して補正データを保持したりできるようにしている。こうすることで、補正データ設定部130の記憶容量を増やすことなく、撮像素子の有効画素領域のサイズが異なる複数種類のレンズのシェーディングを補正することができるようになる。
このため図1の画像信号処理装置100は、更に距離ステップ設定レジスタ170を含むことができる。距離ステップ設定レジスタ170には、補正データ設定部130から補正データを読み出すための距離ステップが設定される。そして、距離演算部120によって求められた距離と距離ステップとの演算結果に対応した補正データを補正データ設定部130から読み出し、画素データ補正部140が、該補正データに基づいて各画素の画素データを補正するようにする。
より具体的には、距離演算部120によって求められた距離dを被除数、距離ステップsを除数とする演算結果d/sをインデックスとして、補正データ設定部130に記憶された補正データを読み出す。距離ステップsは、補正データ設定部130の補正データの保持数の最大値に対応した画像サイズと撮像素子の有効画素領域の画像サイズとの比又はその逆数であることが望ましい。こうすることで、設定すべき補正データの容量を増加させることなく、補正データ設定部130は、距離の最大値dmaxのs倍のサイズのレンズのシェーディングを補正できるようになる。
以下、図1の画像信号処理装置100の各部について説明する。
レンズ12を通して入射された光は、その前面に設けられたカラーフィルタを通った後、撮像素子14に入射する。
図6に、図1の撮像素子14の前面に設けられたカラーフィルタの構成例を示す。
カラーフィルタ13には、図6の画素フィルタpixを最小単位として複数の画素フィルタが配列されている。画素フィルタpixは、RGBの色成分のうちR成分の光を通すRフィルタ、G成分の光を通す2つのGフィルタ及びB成分の光を通すBフィルタを含む。この配列は、いわゆるベイヤ(Bayer)配列と呼ばれる。
各画素の画素データは、撮像素子14で受光された光量(光強度)に応じて光電変換されたアナログ信号をA/D変換回路16によりデジタル化したデータである。撮像素子14には、画素フィルタpixの各フィルタを通った光が入射される。従って、例えば光量が多いほど画素データの値を大きくできたり、或いは光量が多いほど画素データの値を小さくできたりできる。そのため、画素データに基づいて、レンズ12を通った光量を画素毎に判断できる。
各画素の色成分の画素データは、例えば画像信号処理装置100における色補間処理において生成される。この場合、画素フィルタpixに着目すると、画素P11の画素データのうちR成分は、RフィルタR11を通って撮像素子14で受光された光量に応じて光電変換されたアナログ信号をデジタル化したデータとなる。同様に画素P11の画素データのうちB成分は、BフィルタB11を通って撮像素子14で受光された光量に応じて光電変換されたアナログ信号をデジタル化したデータとなる。画素P11の画素データのうちG成分は、GフィルタG11―1、G11−2を通って撮像素子14で受光された光量に応じて光電変換されたアナログ信号をデジタル化した後に平均化したデータとなる。
A/D変換回路16によってデジタル化された画素データは、タイミング発生回路18により生成されたタイミング信号に同期して画像信号処理装置100に供給される。
図7に、図1のタイミング発生回路18によって生成されるタイミング信号と画素データとの関係を示す。
タイミング発生回路18は、タイミング信号として垂直同期信号Vsync、水平同期信号Hsync及びドットクロック(ピクセルクロック)DCLKを生成する。垂直同期信号Vsyncは、1垂直走査期間を規定する信号であり、撮像素子14で取り込まれた画像の先頭を示すパルスを有する。水平同期信号Hsyncは、1水平走査期間を規定する信号であり、撮像素子14で取り込まれた画像の水平走査方向の1ラインの先頭を示すパルスを有する。
A/D変換回路16は、ドットクロックDCLKに同期して各画素の画素データDataを出力する。この画素データDataが、図6の各フィルタを通して撮像素子14で取り込まれたアナログ信号がデジタル化された信号である。
タイミング発生回路18によって生成されたタイミング信号は、図1の画素位置生成部150にも供給される。
図8に、図1の画素位置生成部150の構成例の回路図を示す。
画素位置生成部150のラインカウンタ152は、垂直同期信号Vsyncによりリセットされ、水平同期信号Hsyncのパルスをカウントする。ラインカウンタ152のカウント値は、ライン位置データLposとして出力される。
画素位置生成部150のピクセルカウンタ154は、垂直同期信号Vsync又は水平同期信号Hsyncによりリセットされ、ドットクロックDCLKのパルスをカウントする。ピクセルカウンタ154のカウント値は、ピクセル位置データPposとして出力される。
ライン位置データLpos及びピクセル位置データPposは、距離演算部120に供給される。
基準位置設定レジスタ110に設定された基準位置の座標を(Xc,Yc)とすると、距離演算部120は、図7に示すようにドットクロックDCLKに同期して入力される画素データ毎に、次式に従って画素の位置と基準位置との距離dを求める。
d=((Ppos−Xc)2+(Lpos−Yc)2)1/2 ・・・(2)
距離演算部120で求められた距離dは、補正データ設定部130に供給される。補正データ設定部130は、距離dに対応して、レンズのシェーディングを補正するための補正データとしてのゲイン値を、画素データ補正部140に設定する処理を行う。
距離演算部120で求められた距離dは、補正データ設定部130に供給される。補正データ設定部130は、距離dに対応して、レンズのシェーディングを補正するための補正データとしてのゲイン値を、画素データ補正部140に設定する処理を行う。
図9に、図1の補正データ設定部130によって設定されるゲイン値の説明図を示す。
補正データ設定部130は、図9に示す特性関数に従って、距離演算部120からの距離dに対応したゲイン値を出力する。そのため、補正データ設定部130には、距離dに対応したゲイン値が複数保持されている。
図10に、補正データ設定部130の構成例の概要を示す。
補正データ設定部130には、距離d0に対応したゲイン値g0、距離d1に対応したゲイン値g1、・・・、距離dmaxに対応したゲイン値gmaxが予め設定されている。補正データ設定部130の設定内容は、レンズ12のレンズ特性に応じて、図示しないホスト又は制御部により更新可能となっている。
こうして補正データ設定部130は、距離演算部120からの距離dをインデックスとして、ゲイン値を出力することができる。
ところで、図10では、補正データ設定部130の補正データの保持数の最大値は、(max+1)であり、基準位置からの各画素の位置の距離の最大値はdmaxである。本実施形態における距離ステップsを用いることで、この最大値を変更することなく、s倍の距離Dmax(=s×dmax)に対して(max+1)個の補正データを設定できる。
図11に、本実施形態の距離ステップの説明図を示す。
例えば補正データ設定部130の補正データの保持数の最大値(max+1)に対応した画像サイズを、VGA(Video Graphics Array)サイズ(640×480)とする。ここで、VGAサイズより大きな画像サイズ(例えば800×600)のレンズのシェーディングを補正する場合を考える。このとき、VGAサイズの画像の対角線の2分の1の長さをL1、800×600の画像サイズの対角線の2分の1の長さをL2とする。この場合、距離ステップsを例えばL2/L1とする。
図12に、VGAサイズより大きな画像サイズ(例えば800×600)のレンズのシェーディングを補正するための補正データ設定部130の構成例の概要を示す。
このように、補正データ設定部130の補正データの保持数の最大値は、(max+1)は変化しないが、基準位置からの各画素の位置の距離の最大値はDmaxとすることができる。即ち、図11に示す距離ステップsを用いることで、s倍の距離Dmax(=s×dmax)に対して(max+1)個の補正データを設定できる。
図13に、VGAサイズのレンズのシェーディングを補正するためのゲイン値とVGAサイズより大きな画像サイズ(例えば800×600)のレンズのシェーディングを補正するためのゲイン値との説明図を示す。
即ち、VGAサイズのレンズのシェーディングを補正するために、補正データ設定部130には、距離dが0からdmaxまでの間に(max+1)種類のゲイン値が保持される。これに対し、VGAサイズより大きな画像サイズのレンズのシェーディングを補正するために、補正データ設定部130には、距離dが0からDmaxまでの間に(max+1)種類のゲイン値が保持される。そのため、VGAサイズのレンズのシェーディングを補正するための補正データが細かく設定されるのに対し、VGAサイズより大きな画像サイズのレンズのシェーディングを補正するための補正データが粗く設定される。しかしながら、ゲイン値の保持数が増えることがない。
図1の画素データ補正部140は、補正データ設定部130から出力されたゲイン値とカメラモジュール10からの画素データとを乗算して、レンズのシェーディングが補正された画素データを出力する。
以上のように、画素単位で、設定可能な基準位置と画素の位置との距離を求め、該距離に対応したゲイン値と画素の画素データとを乗算することで、図5で説明したようにレンズ12の光軸位置がずれた場合であっても、補正後の画像の画素の輝度を揃えることができる。そのため、カメラモジュール10を高精度で製造する必要がなくなり、低コスト化に寄与できるようになる。その上、補正後の画質の劣化を低コストで防止できる。
また上述のように距離演算部120からの距離をd、距離ステップをsとしてd/sをインデックスとして補正データ設定部130をアクセスするだけで、設定すべき補正データの容量を増加させることなく、補正データ設定部130は、距離の最大値dmaxのs倍のサイズのレンズのシェーディングを補正できるようになる。
1.1 変形例
本実施形態における画像信号処理装置100では、図示しないホスト又は制御部が、基準位置設定レジスタ110に基準位置を設定するものと説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
本実施形態における画像信号処理装置100では、図示しないホスト又は制御部が、基準位置設定レジスタ110に基準位置を設定するものと説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
本実施形態の変形例では、レンズ12の光軸位置を中心位置として検出し、該中心位置を基準位置として基準位置設定レジスタ110に設定する。
図14に、本実施形態の変形例における画像信号処理装置200の構成例のブロック図を示す。図14において、図1と同一部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
変形例における画像信号処理装置200が図1の本実施形態における画像信号処理装置100と異なる点は、画像信号処理装置200が中心位置検出部210を含む点である。
中心位置検出部210は、カメラモジュール10からの画素データに基づいて、中心位置を求める。即ち、中心位置検出部210は、各画素の画素データに基づいて、光量が最大となる画素の位置を検出する。より具体的には、中心位置検出部210は、有効画素領域内で光量が最大となる位置を中心位置として特定し、該中心位置を基準位置として基準位置設定レジスタ110に設定する処理を行う。
図15に、図14の中心位置検出部210の構成例のブロック図を示す。
中心位置検出部210は、比較器212とピーク値保持レジスタ214とを含むことができる。比較器212は、カメラモジュール10からの画素データとピーク値保持レジスタ214に保持された画素データとを比較し、検出信号を出力する。ピーク値保持レジスタ214に保持された画素データに対応した光量が、カメラモジュール10からの画素データに対応した光量より小さいとき、比較器212は、検出信号をアクティブにする。
ピーク値保持レジスタ214に保持された画素データに対応した光量が、カメラモジュール10からの画素データに対応した光量以上のとき、比較器212は、検出信号を非アクティブにする。
ピーク値保持レジスタ214に保持された画素データに対応した光量が、カメラモジュール10からの画素データに対応した光量以上のとき、比較器212は、検出信号を非アクティブにする。
この検出信号は、ピーク値保持レジスタ214に供給される。検出信号がアクティブのとき、ピーク値保持レジスタ214にカメラモジュール10からの画素データが格納される。従って、カメラモジュール10から画素データが順次送られて来る場合に、ピーク値保持レジスタ214に保持される画素データが更新されていく。そして、1フレーム分の撮像素子の有効画素領域内の各画素について中心位置検出部210が処理した結果、最終的にピーク値保持レジスタ214に保持された画素データが、光量が最大となる位置のデータとなる。これは、レンズ12のシェーディング特性が図2に示す特性を有し、光量が最大となる位置がレンズ12の光軸位置となるからである。そのため中心位置検出部210が中心位置を検出する際に、各画素フィルタに均等な光量を入射させて、カメラモジュール10からレンズのシェーディング特性にのみ依存した画素データを出力させることが望ましい。
また比較器212からの検出信号は、基準位置設定レジスタ110にも供給される。該検出信号がアクティブのとき、基準位置設定レジスタ110には、画素位置生成部150で生成された画素の位置を示す座標データが設定される。こうすることで、中心位置検出部210からの検出信号がアクティブになる度に、基準位置設定レジスタ110の設定内容が更新される。従って、基準位置設定レジスタ110には、ピーク値保持レジスタ214に保持される画素データに対応した位置の座標データが、常に保持されることになる。
このように中心位置検出部210を設け、基準位置設定レジスタ110に基準位置を設定できるようにすることで、カメラモジュール10の製造技術の精度を緩めても画質の劣化を防止できるようになり、より一層の低コスト化が可能となる。
2. 表示コントローラ
本実施形態又はその変形例における画像信号処理装置100、200は、表示コントローラに内蔵させることができる。
本実施形態又はその変形例における画像信号処理装置100、200は、表示コントローラに内蔵させることができる。
図16に、本実施形態における表示コントローラ300の構成例のブロック図を示す。
表示コントローラ300は、図示しないホスト及び表示ドライバの間に設けられる。そして、表示コントローラ300は、表示パネルを駆動する表示ドライバに画素データを供給する。
表示コントローラ300は、フレームメモリとして機能する表示メモリ310と、図1又は図14に示す画像信号処理装置100、200として機能する画像信号処理装置320とを含む。表示メモリ310には、少なくとも1フレーム分の画素データが格納される。即ち、画像信号処理装置320は、表示コントローラ300に入力された画素データを、上記のようにレンズ12のシェーディングを補正する処理を行う。表示メモリ310には、画像信号処理装置320によって補正された後の画素データが格納される。
また表示コントローラ300は、カメラインタフェース(InterFace:I/F)(広義には、画素データ入力インタフェース)330と、ドライバインタフェース(I/F)(広義には、表示ドライバインタフェース)340とを含む。
カメラI/F330には、図1のカメラモジュール10からの画素データが入力される。即ち、カメラI/F330には、カメラモジュール10のレンズ12を通して取り込まれた撮像素子の有効画素領域内の画素データが入力される。より具体的には、カメラI/F330は、該画素データのインタフェース処理(カメラモジュールとの間の受信処理や、信号のバッファリング)を行い、インタフェース処理後の画素データを表示メモリ310に対して出力し、表示メモリ310に書き込む。
ドライバI/F340は、表示メモリ310から読み出された画素データを、図示しない表示ドライバに出力する。ドライバI/F340は、画素データのインタフェース処理(表示ドライバとの間の送信処理や、信号のバッファリング)を行い、インタフェース処理後の画素データを表示ドライバに出力する。この表示ドライバは、表示コントローラ300からの画素データに基づいて、電気光学装置を駆動する。
また表示コントローラ300は、ホストインタフェース350を含む。ホストI/F350には、画素データの生成又は3次元の画像処理等の画素データの加工を行う図示しないホストからの画素データが入力される。このとき、ホストI/F350は、インタフェース処理(ホストとの間の受信処理や、信号のバッファリング)を行い、インタフェース処理後の画素データを表示メモリ310に対して供給し、表示メモリ310に書き込む。またホストI/F350には、表示メモリ310から読み出された画素データが入力される。ホストI/F350は、インタフェース処理(ホストとの間の送信処理や、信号のバッファリング)を行い、インタフェース処理後の画素データをホストに出力する。
更に表示コントローラ300は、色補間処理部360を含むことができる。色補間処理部360は、カメラモジュール10の画素フィルタを通って受光された光量に対応したデジタル値である画素データを、例えば図6で説明したように画素単位で色成分毎の画素データを生成する。色補間処理部360は、画像信号処理装置320と表示メモリ310との間に設けられる。こうすることで色補間処理部360は、画像信号処理装置320でレンズのシェーディングが補正された後の画素データに対して色補間処理を行うことができる。色補間処理後の画素データに対してレンズのシェーディングを補正すると、色補間処理で調整された色の具合が変化してしまう場合があり色調の調整が複雑になるが、レンズのシェーディングを補正した後の画素データに対して色補間処理を行うことで、画素の色調を容易に調整できる。
以上のように、本実施形態では、表示コントローラ300に画像信号処理装置320を内蔵させるようにしたため、レンズの光軸位置を高精度に合わせる必要がないカメラモジュールからの画素データを、画質を劣化させることなく表示ドライバ又はホストに供給できるようになる。そのため表示コントローラ300を適用することで、システムの低コスト化に寄与できるようになる。
3. カメラモジュール
本実施形態又はその変形例における画像信号処理装置100、200は、カメラモジュールに内蔵させることができる。
本実施形態又はその変形例における画像信号処理装置100、200は、カメラモジュールに内蔵させることができる。
図17に、本実施形態におけるカメラモジュール400の構成例のブロック図を示す。
カメラモジュール400は、レンズ410と、センサ部420と、本実施形態又はその変形例における画像信号処理装置100、200として機能する画像信号処理装置430とを含む。レンズ410は、図1のレンズ12の機能を有する。センサ部420は、図1の撮像素子14、A/D変換回路16及びタイミング発生回路18を含む。
そして画像信号処理装置430は、センサ部420からの画素データに対して、レンズ410のシェーディングを補正する処理を行い、処理後の画素データを出力する。
以上のように、本実施形態では、カメラモジュール400に画像信号処理装置430を内蔵させるようにしたため、レンズ410の光軸位置を高精度に合わせることなく、画質が劣化しない画素データを出力できる。そのためカメラモジュール400を適用することで、システムの低コスト化に寄与できるようになる。
4. 電子機器
図18に、本実施形態における電子機器の構成例のブロック図を示す。ここでは、電子機器として、携帯電話機の構成例のブロック図を示す。
図18に、本実施形態における電子機器の構成例のブロック図を示す。ここでは、電子機器として、携帯電話機の構成例のブロック図を示す。
携帯電話機700は、カメラモジュール710を含む。カメラモジュール710は、カメラで撮像した画像の画素データを表示コントローラ720に供給する。
カメラモジュール710として、例えば図17に示すカメラモジュール400を採用できる。この場合、表示コントローラ720の構成は、図16の表示コントローラ300の構成から画像信号処理装置320が省略されたものとなる。
或いは、表示コントローラ720として、図16の表示コントローラ300を採用できる。この場合、カメラモジュール400は、図1のカメラモジュール10を採用できる。
携帯電話機700は、表示パネル(広義には電気光学装置)730を含む。表示パネル730として、液晶表示パネルを採用できる。この場合、表示パネル730は、表示ドライバ740によって駆動される。表示パネル730は、複数の走査線、複数のデータ線、複数の画素を含む。表示ドライバ740は、複数の走査線の1又は複数本単位で走査線を選択する走査ドライバの機能を有すると共に、画素データに対応した電圧を複数のデータ線に供給するデータドライバの機能を有する。
表示コントローラ720は、表示ドライバ740に接続され、表示ドライバ740に対してレンズのシェーディングを補正した後の画素データを供給する。
ホスト750は、表示コントローラ720に接続される。ホスト750は、表示コントローラ720を制御する。またホスト750は、アンテナ760を介して受信された画素データを、変復調部770で復調した後、表示コントローラ720に対して供給できる。表示コントローラ720は、この画素データに基づき、表示ドライバ740により表示パネル730に表示させる。
ホスト750は、カメラモジュール710で生成された画素データを変復調部770で変調した後、アンテナ760を介して他の通信装置への送信を指示できる。
ホスト750は、操作入力部780からの操作情報に基づいて画素データの送受信処理、フォーマット変換処理、カメラモジュール710の撮像、表示パネル730の表示処理を行う。
なお、図18では、表示パネル730として液晶表示パネルを例に説明したが、これに限定されるものではない。表示パネル730は、エレクトロクミネッセンス、プラズマディスプレイ装置であってもよく、これらを駆動する表示ドライバに画素データを供給する表示コントローラ、又は該表示コントローラに画素データを供給するカメラモジュールに本実施形態又はその変形例における画像信号処理装置を適用できる。
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば本実施形態又はその変形例では、距離ステップsを図11に示すようにL2/L1として説明したが、その逆数であるL1/L2を距離ステップ設定レジスタ170に設定できるようにしてもよい。
また、本発明のうち従属請求項に係る発明においては、従属先の請求項の構成要件の一部を省略する構成とすることもできる。また、本発明の1の独立請求項に係る発明の要部を、他の独立請求項に従属させることもできる。
10、400、710 カメラモジュール、 12、410 レンズ、
14 撮像素子、 16 A/D変換回路、 18 タイミング発生回路、
100、200、320、430 画像信号処理装置、
110 基準位置設定レジスタ、 120 距離演算部、 130 補正データ設定部、
140 画素データ補正部、 150 画素位置生成部、 152 ラインカウンタ、
154 ピクセルカウンタ、 170 距離ステップレジスタ、
210 中心位置検出部、 212 比較器、 214 ピーク値保持レジスタ、
300、720 表示コントローラ、 310 表示メモリ、 330 カメラI/F、
340 ドライバI/F、 350 ホストI/F、 360 色補間処理部、
420 センサ部、 700 携帯電話機、 730 表示パネル、
740 表示ドライバ、 750 ホスト、 760 アンテナ、 770 変復調部、
780 操作入力部
14 撮像素子、 16 A/D変換回路、 18 タイミング発生回路、
100、200、320、430 画像信号処理装置、
110 基準位置設定レジスタ、 120 距離演算部、 130 補正データ設定部、
140 画素データ補正部、 150 画素位置生成部、 152 ラインカウンタ、
154 ピクセルカウンタ、 170 距離ステップレジスタ、
210 中心位置検出部、 212 比較器、 214 ピーク値保持レジスタ、
300、720 表示コントローラ、 310 表示メモリ、 330 カメラI/F、
340 ドライバI/F、 350 ホストI/F、 360 色補間処理部、
420 センサ部、 700 携帯電話機、 730 表示パネル、
740 表示ドライバ、 750 ホスト、 760 アンテナ、 770 変復調部、
780 操作入力部
Claims (13)
- レンズを通して取り込まれた撮像素子の有効画素領域内の基準位置と前記有効画素領域の各画素の位置との距離を求める距離演算部と、
複数の補正データを記憶し、前記距離演算部によって求められた距離に対応した補正データが読み出される補正データ設定部と、
前記補正データ設定部から補正データを読み出すための距離ステップが設定される距離ステップ設定レジスタと、
前記補正データ設定部から読み出された補正データに基づいて、前記各画素の画素データを補正する画素データ補正部とを含み、
前記距離演算部によって求められた距離と前記距離ステップとの演算結果に対応した補正データを前記補正データ設定部から読み出し、前記画素データ補正部が、該補正データに基づいて前記各画素の画素データを補正することを特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項1において、
前記演算結果は、
前記距離演算部によって求められた距離を被除数、前記距離ステップを除数とする演算結果であることを特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項1又は2において、
前記距離ステップは、
前記補正データ設定部の補正データの保持数の最大値に対応した画像サイズと前記撮像素子の有効画素領域の画像サイズとの比又はその逆数であることを特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
前記有効画素領域内の基準位置が設定される基準位置設定レジスタを含み、
前記距離演算部が、
前記基準位置設定レジスタに設定された基準位置と、前記有効画素領域の各画素の位置と前記基準位置との距離を求めることを特徴とする画像信号処理装置。 - 請求項4において、
前記基準位置は、
前記レンズの光軸位置であることを特徴とする画像信号処理装置。 - レンズのシェーディング補正を行うための画像信号処理方法であって、
レンズを通して取り込まれた撮像素子の有効画素領域内の基準位置と前記有効画素領域の各画素の位置との距離を求め、
複数の補正データを記憶するメモリから補正データを読み出すための距離ステップを設定し、
前記距離と前記距離ステップとの演算結果に対応した補正データを前記メモリから読み出し、
該補正データに基づいて、前記各画素の画素データを補正することを特徴とする画像信号処理方法。 - 請求項6において、
前記演算結果は、
前記距離を被除数、前記距離ステップを除数とする演算結果であることを特徴とする画像信号処理方法。 - 請求項6又は7において、
前記距離ステップは、
前記メモリの補正データの保持数の最大値に対応した画像サイズと前記撮像素子の有効画素領域の画像サイズとの比又はその逆数であることを特徴とする画像信号処理方法。 - 請求項6乃至8のいずれかにおいて、
前記距離を求める前に、前記有効画素領域内の基準位置を設定し、
該基準位置と前記有効画素領域の各画素の位置との距離を求めることを特徴とする画像信号処理方法。 - 請求項9において、
前記基準位置は、
前記レンズの光軸位置であることを特徴とする画像信号処理方法。 - レンズを通して取り込まれた撮像素子の画素データが入力される画素データ入力インタフェースと、
前記画素データ入力インタフェースを介して入力された画素データを補正する請求項1乃至5のいずれか記載の画像信号処理装置と、
前記画像信号処理装置によって補正された画素データが保存される表示メモリと、
前記表示メモリに保存された画素データを、電気光学装置を駆動する表示ドライバに対して出力するためのインタフェース処理を行うドライバインタフェースとを含むことを特徴とする表示コントローラ。 - レンズと、
前記レンズを通して取り込まれた撮像素子の画素データを生成するセンサと、
前記画素データを補正する請求項1乃至5のいずれか記載の画像信号処理装置とを含むことを特徴とするカメラモジュール。 - 表示パネルと、
請求項11記載の表示コントローラと、
前記表示コントローラによって供給される画素データに基づいて前記表示パネルを駆動する表示ドライバとを含むことを特徴とする電子機器。
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JP2005086186A JP2006270553A (ja) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | 画像信号処理装置、画像信号処理方法、表示コントローラ及び電子機器 |
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Cited By (1)
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JP2007171455A (ja) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Olympus Corp | 撮像装置 |
-
2005
- 2005-03-24 JP JP2005086186A patent/JP2006270553A/ja not_active Withdrawn
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