JP2007036332A - Imaging apparatus and drive method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置及びその駆動方法に関し、特に、撮像素子の暗ノイズ補正を行う撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and a driving method thereof, and more particularly, to an imaging apparatus that performs dark noise correction of an imaging element.
電子カメラ、スキャナ、ビデオカメラ等の撮像装置では、CCD(Charge Coupled Device)に代表される撮像素子により、被写体光学像を画像信号化して画像形成が行われる。これらの撮像装置では、暗ノイズ(熱雑音)と呼ばれる撮像素子で生ずる暗電流に起因する画像ノイズを発生させることがある。暗ノイズは、画像再現性や画質に大きな影響を与えるため、高品位な画像形成を実現するには補正等の操作によりその影響を除去する必要がある。そして、撮像装置の分野では暗ノイズを効率よく補正する技術がこれまでも種々検討されてきた。 In an imaging apparatus such as an electronic camera, a scanner, and a video camera, an image is formed by converting a subject optical image into an image signal by an imaging device typified by a CCD (Charge Coupled Device). In these imaging apparatuses, there is a case where image noise caused by dark current generated in an imaging element called dark noise (thermal noise) is generated. Since dark noise has a large effect on image reproducibility and image quality, it is necessary to remove the influence by operations such as correction in order to realize high-quality image formation. Various techniques for efficiently correcting dark noise have been studied in the field of imaging devices.
ここで、一般的に行われている暗ノイズの補正方法について説明する。 Here, a dark noise correction method generally performed will be described.
最初に、CCDの構成、及びその駆動方法について説明する。 First, the configuration of the CCD and its driving method will be described.
撮像素子には、種々のタイプのものが知られているが、例えば、縦型オーバーフロードレイン型CCDの構成を図7を用いて説明する。図7(a)はCCD50の画素構成を示す模式図であり、図7(b)は受光領域52を走査する任意の水平ラインのCCD出力信号を示す模式図である。
Various types of imaging devices are known. For example, the configuration of a vertical overflow drain CCD will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a schematic diagram showing a pixel configuration of the
CCD50は、図7(a)に示す様に、被写体の光学像を画像信号に変換する受光領域52と、暗ノイズ検出用の画像信号を形成する遮光領域53(以下、遮光領域53をOB領域;Optical Black領域ともいう)とを有し、遮光領域53は受光領域52の周囲に配置された構造を有する。
As shown in FIG. 7A, the
CCD50は、受光領域52とOB領域53各々に光電変換部に該当するフォトダイオード51を画素単位で配置している。フォトダイオード51は、図7(a)に示す様に、垂直シフトレジスタ(垂直CCD)54と接続し、さらに、垂直シフトレジスタ54は、CCD50の下部に設けられた水平シフトレジスタ(水平CCD)55と接続する。
In the
OB領域53に設けられたフォトダイオード51は、光学的に完全に遮光されており、熱により生ずる暗ノイズに起因する電荷信号のみが形成される。なお、本発明では暗ノイズに起因する電荷信号のことも画像信号と呼ぶ。
The photodiode 51 provided in the
次に、上記構成のCCD50の駆動方法について説明する。CCD50の駆動方法には、一般に「ライブビューモード」と「静止画モード」と呼ばれる2つの駆動モードがある。ライブビューモードは、CCD50から定期的な間隔で画素間引きを行いながら画像信号を出力し、撮影における画角等を決定するもので、最終的に画像表示部へと表示するモードである。静止画モードは、CCD50を駆動する際に垂直シフトレジスタ54の高速転送による電荷掃き出し期間が存在するモードで、通常、静止画を撮影する際に用いられるモードであり、「静止画撮影モード」として用いられる。
Next, a driving method of the
ライブビューモードにおいては、フォトダイオード51で生成された電荷信号は、CCD50を駆動させるタイミングジェネレータから出力された電荷読み出しパルスφTG1、またはφTG3により垂直シフトレジスタ54に読み出される。読み出された電荷信号は、タイミングジェネレータから出力された垂直転送パルスφV1乃至φV4により垂直方向に転送される。また、タイミングジェネレータは水平1ライン分の電荷信号が各垂直シフトレジスタ54から水平シフトレジスタ55に与えられる毎に水平転送パルスφH1、φH2を水平シフトレジスタ55に出力する。この水平転送パルスφH1、φH2に応答して水平1ライン分に相当する電荷信号が水平方向に転送される。水平転送された電荷信号は、出力部57を経て外部に出力される。この様にして、各々のフォトダイオード51で生成された1画面分に相当する電荷信号がCCD50から出力される。CCD50から出力された画像信号は、図7(b)に示す様に、前縁からダミー画素信号、前段OB信号、画像信号、後段OB信号より構成されるCCD出力信号となる。
In the live view mode, the charge signal generated by the photodiode 51 is read to the vertical shift register 54 by the charge read pulse φTG1 or φTG3 output from the timing generator that drives the
一方、静止画モードにおいては、フォトダイオード51に蓄積された電荷が垂直シフトレジスタ54に読み出される前に、垂直シフトレジスタ54に発生した不要電荷の高速掃き出し動作が行われる。垂直シフトレジスタ54には、暗ノイズやスミア、ブルーミング等の影響により、不要電荷が発生し留まる場合がある。そして、フォトダイオード51に蓄積された電荷信号を垂直シフトレジスタ54に読み出す前に、垂直シフトレジスタ54に留まっている不要電荷を掃き出しておかないと不要電荷が画像ノイズとして発生する。そのため、垂直シフトレジスタ54に留まっている不要電荷を一気に掃き出すための高速掃き出し期間が設けられている。高速掃き出しを終えると、フォトダイオード51に蓄積された電荷信号は、垂直シフトレジスタ54に読み出され、その後上述のライブビューモードで行われた動作と同様の動作を経て、CCD50より画像信号が出力される。
On the other hand, in the still image mode, before the charges accumulated in the photodiode 51 are read out to the vertical shift register 54, an unnecessary charge generated in the vertical shift register 54 is quickly swept out. In the vertical shift register 54, unnecessary charges may remain due to the influence of dark noise, smear, blooming, and the like. If unnecessary charges remaining in the vertical shift register 54 are not swept out before the charge signal accumulated in the photodiode 51 is read out to the vertical shift register 54, unnecessary charges are generated as image noise. Therefore, a high-speed sweeping period is provided for sweeping out unnecessary charges remaining in the vertical shift register 54 at once. When the high-speed sweep is completed, the charge signal accumulated in the photodiode 51 is read out to the vertical shift register 54, and then the image signal is output from the
ここで、CCD50から読み出された画像信号に対して通常行われている暗ノイズの補正方法について説明する。
Here, a dark noise correction method that is normally performed on an image signal read from the
暗ノイズ補正は、ライブビューモードにおいては、通常、図7(a)に示すCCD50の撮像面右端のOB領域を構成する画素(図では2画素分しか図示していないが、数十画素分に相当する)で発生した暗ノイズを抽出し、抽出した暗ノイズレベルに応じて画像信号の補正が行われる。具体的には、図示しない水平クランプ信号に基づいて、図7(b)に示すCCD出力信号の後段OB信号より暗ノイズの抽出が行われ、抽出された暗ノイズに基づいて画像信号の黒レベルを基準電位とする黒レベル基準電圧を設定する。この様に設定された黒レベル基準電圧に基づいてCDS(相関二重サンプリング)回路でクランプ動作が行われることにより、暗ノイズ補正が行われる。
In the live view mode, the dark noise correction is normally performed on pixels constituting the OB area at the right end of the imaging surface of the
しかしながら、静止画モードにおいては、上述の高速掃き出し期間が存在により、高精度の暗ノイズ補正を行うことが出来ず、画像信号にVサグと呼ばれる段差が発生する場合がある。 However, in the still image mode, due to the existence of the above-described high-speed sweep-out period, high-precision dark noise correction cannot be performed, and a step called V sag may occur in the image signal.
静止画モードにおける暗ノイズの補正動作を、図3を用いて説明する。図3(a)は垂直同期信号(VD)を、図3(b)は読出し動作モードを、図3(c)は暗ノイズレベルを、図3(d)はクランプ信号(CLP)を、さらに、図3(e)はクランプ電位を示す。 The dark noise correction operation in the still image mode will be described with reference to FIG. 3A shows the vertical synchronization signal (VD), FIG. 3B shows the read operation mode, FIG. 3C shows the dark noise level, FIG. 3D shows the clamp signal (CLP), FIG. 3 (e) shows the clamp potential.
CCD50を静止画モードで駆動した場合、図3(b)に示す様に、垂直シフトレジスタ54の高速掃き出し期間tcが存在する。この高速掃き出し期間tcでは、垂直シフトレジスタ54を高速転送することにより、出力部57を介して暗ノイズやスミア等のノイズ成分を排出するので、図3(d)に示す様に、クランプ動作を停止させている。また、図3(b)に示す様に、高速掃き出し期間tcの後、画像信号の読出しが開始され最初にCCD50の撮像面下部のOB領域を構成する画素(十数画素分に相当)の読み出しが行われる。この下部OB信号読み出し期間tb1でも、図3(d)に示す様に、通常クランプ動作は停止している。したがって、クランプ動作を停止している高速掃き出し期間tcと下部OB信号読み出し期間tb1におけるクランプ電位は、図3(e)に示す様に、非常に低くなっている。
When the
一方、垂直シフトレジスタ54に発生する暗ノイズの量は、温度に大きく影響するものである。すなわち、撮像装置の使用時間が長くなり消費電力が増大して発熱したり、撮像装置が使用される環境温度が高くなるといった理由で、垂直シフトレジスタ54に発生する暗ノイズの量が増大する。このため、高速掃き出し期間tcで行われる高速掃き出し動作が暗ノイズの発生に追従できなくなり、高速掃き出し期間tcでも暗ノイズが蓄積されることになる。そして、図3(c)に示す様に、下部OB信号読み出し期間tb1終了時には暗ノイズレベルはVobまで達している。 On the other hand, the amount of dark noise generated in the vertical shift register 54 greatly affects the temperature. That is, the amount of dark noise generated in the vertical shift register 54 increases because the use time of the image pickup device becomes longer and the power consumption increases to generate heat or the environmental temperature in which the image pickup device is used increases. For this reason, the high-speed sweep operation performed in the high-speed sweep-out period tc cannot follow the generation of dark noise, and the dark noise is accumulated even in the high-speed sweep-out period tc. As shown in FIG. 3C, the dark noise level reaches Vob at the end of the lower OB signal read period tb1.
この様な状態で、下部OB信号読み出し期間tb1終了後、クランプ動作を行う画像信号読み出し期間tsに移ると、図3(d)に示す様に、クランプ動作を開始するもののクランプ回路の時定数の大きさによっては暗ノイズレベルVobに相当するクランプ電位を瞬時に得ることは困難である。また、クランプ電位は、図3(e)に実線で示す様に、本来はクランプ動作の開始後、瞬時に暗ノイズレベルVobに相当するクランプ電位Vcpまで達しなければならないが、クランプ回路の時定数の大きさによっては追従が困難になり、破線で示す様に徐々に上昇して必要とするクランプ電位に到達するようになる。そして、この間の電位差がVサグ(段差)として画像信号に発生し、画像品質を大きく損ねる要因となる。 In this state, when the lower OB signal readout period tb1 ends and the image signal readout period ts in which the clamping operation is performed is started, as shown in FIG. 3D, the time constant of the clamping circuit is started although the clamping operation is started. Depending on the magnitude, it is difficult to instantaneously obtain a clamp potential corresponding to the dark noise level Vob. In addition, as indicated by a solid line in FIG. 3E, the clamp potential must reach the clamp potential Vcp corresponding to the dark noise level Vob instantaneously after the start of the clamp operation. Depending on the size, tracking becomes difficult, and as shown by the broken line, it gradually rises to reach the required clamp potential. The potential difference between them is generated as a V sag (step) in the image signal, which is a factor that greatly impairs the image quality.
この様に、静止画モードにおいては、画像信号にVサグが発生して画像品質に影響を与えることになるので、適切な暗ノイズの補正操作等によりその影響を軽減させなくてはならない。そして、撮像装置の分野では、暗ノイズ補正を精度よく行えるようにした技術がこれまでも種々検討されてきた。 In this way, in the still image mode, V sag is generated in the image signal and affects the image quality. Therefore, the influence must be reduced by an appropriate dark noise correction operation or the like. In the field of imaging devices, various techniques have been studied so far that enable dark noise correction with high accuracy.
例えば、暗ノイズ補正手段としてアナログクランプ部とデジタルクランプ部を備え、CCDの駆動モードに応じて、デジタルクランプ部の動作をフィールドクランプとラインクランプの2つの動作モードから選択し、静止画モードでの駆動時にはラインクランプ動作を選択することにより静止画モードにおけるVサグ(段差)の発生を抑制させる技術がある(例えば、特許文献1参照)。
ところで、近年、撮像装置の高性能化に伴って撮像素子の高画素化や高密度化が加速しているが、その一方で、画素サイズを小さくすることにより感度低下が発生し、これが画像性能に大きな影響を及ぼしている。そして、この感度低下を補うために、多フィールド読み出しが可能なCCDが用いられる様になってきた。多フィールド読み出しは、フォトダイオードで生成された電荷を読み出す際に、通常行われているフレーム読み出し(フォトダイオードで生成された電荷を2回に分割して読み出す2フィールド読み出しと呼ばれるフレーム読み出し方法)よりも更に分割数を増やし、3フィールド以上に分割して読み出しを行う方法である。 By the way, in recent years, with the increase in performance of image pickup apparatuses, the increase in the number of pixels and the increase in density of the image pickup element have been accelerated. It has a great influence on. In order to compensate for this decrease in sensitivity, a CCD capable of multi-field readout has been used. Multi-field readout is based on the normal frame readout (frame readout method called two-field readout, which reads out the charges generated by the photodiode in two steps) when reading out the charges generated by the photodiode. In this method, the number of divisions is further increased, and reading is performed by dividing into three or more fields.
このような多フィールド読み出しでは、複数回に分割して読み出された画像信号を合成して1枚の画像を形成するので、各々のフィールドで読み出された画像信号の信号レベルを合わせる必要がある。特に、画像信号の基準となる黒レベルは、精度良く合わせなければならず、画像信号の黒レベルに影響を及ぼすことになる暗ノイズ補正は確実に行わなければならない。 In such multi-field reading, the image signals read out divided into a plurality of times are combined to form a single image, so it is necessary to match the signal levels of the image signals read out in each field. is there. In particular, the black level that serves as the reference for the image signal must be matched with high accuracy, and dark noise correction that affects the black level of the image signal must be reliably performed.
また、暗ノイズや暗ノイズ補正時のクランプミスに起因するVサグ(段差)は、撮影感度の影響を受けるものである。すなわち、撮影感度が高い場合は、信号処理回路のゲインが高く設定されるので、暗ノイズやVサグ(段差)が増幅されて画像信号上に大きなノイズとなって現れる。 Further, the V sag (step) caused by dark noise or a clamping error during dark noise correction is affected by the photographing sensitivity. That is, when the photographing sensitivity is high, the gain of the signal processing circuit is set high, so that dark noise and V sag (step) are amplified and appear as large noise on the image signal.
さらに、暗ノイズの量は、前述したように温度の影響を受けるので、撮像素子の温度が高くなるほど、暗ノイズの量が増大することになる。 Further, since the amount of dark noise is affected by temperature as described above, the amount of dark noise increases as the temperature of the image sensor increases.
したがって、暗ノイズの補正は、温度や撮影感度に応じて、これらの要因からの影響を受けないような条件下で行う必要がある。とりわけ、多フィールド読み出しが可能なCCDでは、暗ノイズの補正を確実に行ってフィールド間の信号レベルを精度良く合わせなければならない。 Therefore, it is necessary to correct dark noise under conditions that are not affected by these factors, depending on temperature and photographing sensitivity. In particular, in a CCD capable of multi-field readout, dark noise must be corrected reliably to match the signal level between fields with high accuracy.
前述の特許文献1は、CCDを静止画モードで駆動した場合には、ラインクランプ動作を行うことにより静止画モードにおけるVサグ(段差)の発生を抑制する様にしている。しかしながら、多フィールド読み出しが可能なCCDにおいては、最初に読み出されるフィールドよりも、後から読み出されるフィールドの方が電荷の蓄積時間が長くなるので暗ノイズの量も多くなる。すなわち、クランプ動作開始時点の暗ノイズレベルが後から読み出されるフィールドほど高くなってしまうのである。
In the above-mentioned
ここで、多フィールド読み出し時における暗ノイズの変化の様子を、図4を用いて説明する。図4の(a)乃至(e)は、図3における(a)乃至(e)と同じ信号、暗ノイズレベル等を示す。 Here, how the dark noise changes during multi-field readout will be described with reference to FIG. 4A to 4E show the same signals, dark noise levels, and the like as in FIGS. 3A to 3E.
暗ノイズの量は、電荷の蓄積時間が長くなるほど増大することより、暗ノイズレベルは、図4(c)に示す様に、第1フィールドにおける暗ノイズレベルVobよりも第2フィールドにおける暗ノイズレベルVob2の方が高くなり、さらに第2フィールドにおける暗ノイズレベルVob2よりも第3フィールドにおける暗ノイズレベルVob3の方が高くなる。この様に、暗ノイズレベルが高くなった場合には、ラインクランプ動作を行っても、瞬時に適正なクランプ電位を得ることが困難になるものと考えられる。 Since the amount of the dark noise increases as the charge accumulation time becomes longer, the dark noise level is higher than the dark noise level Vob in the first field, as shown in FIG. 4C. Vob2 is higher, and the dark noise level Vob3 in the third field is higher than the dark noise level Vob2 in the second field. As described above, when the dark noise level becomes high, it is considered that it is difficult to instantaneously obtain an appropriate clamp potential even if the line clamp operation is performed.
また、暗ノイズや暗ノイズ補正時のクランプミスに起因するVサグ(段差)は、温度や撮影感度に大きく影響されるものであるが、特許文献1には、温度や撮影感度の影響に係わらず、暗ノイズ補正を安定して行えるようにすることを示唆するものではなかった。
Further, the V sag (step) caused by dark noise or a clamping error at the time of dark noise correction is greatly influenced by temperature and photographing sensitivity, but
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、多フィールド読み出しが可能なCCDを備えた撮像装置において、温度や撮影感度等の影響を受けずに暗ノイズ補正を安定して行えるようにすることにより、高品位な画像形成が可能な撮像装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and enables an image pickup apparatus including a CCD capable of multi-field readout to stably perform dark noise correction without being affected by temperature, shooting sensitivity, and the like. Accordingly, an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of forming a high-quality image and a driving method thereof.
上記目的は、下記の請求項1乃至6のいずれか1項に記載の発明によって達成される。
The object is achieved by the invention described in any one of
(請求項1)
多フィールド読み出しが可能なCCDエリアセンサと、
前記CCDエリアセンサで生成された画像信号をクランプするクランプ手段と、
前記クランプ手段の作動を制御するクランプ制御手段と、
前記CCDエリアセンサの温度を検知する検知手段、または、
前記CCDエリアセンサの撮影感度を設定する撮影感度設定手段と、を有する撮像装置であって、
前記CCDエリアセンサの垂直シフトレジスタに充満する不要電荷を掃き出してから、前記CCDエリアセンサで生成された前記画像信号の読み出しを行う、静止画モードにて前記CCDエリアセンサを駆動させる場合、
前記クランプ制御手段は、前記検知手段により検知された前記CCDエリアセンサの温度、または、前記撮影感度設定手段により設定された撮影感度に基づいて、少なくとも第2フィールドにおける前記クランプ手段の作動を制御することを特徴とする撮像装置。
(Claim 1)
CCD area sensor capable of multi-field readout;
Clamping means for clamping an image signal generated by the CCD area sensor;
Clamp control means for controlling the operation of the clamp means;
Detection means for detecting the temperature of the CCD area sensor, or
A photographing sensitivity setting means for setting a photographing sensitivity of the CCD area sensor;
When the CCD area sensor is driven in a still image mode, the image signal generated by the CCD area sensor is read out after sweeping out unnecessary charges filling the vertical shift register of the CCD area sensor.
The clamp control means controls the operation of the clamp means in at least the second field based on the temperature of the CCD area sensor detected by the detection means or the photographing sensitivity set by the photographing sensitivity setting means. An imaging apparatus characterized by that.
(請求項2)
前記クランプ制御手段は、前記クランプ手段が前記画像信号に対して行うクランプの領域、または、クランプの周期を変動させる様に、前記クランプ手段の作動を制御するものであることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
(Claim 2)
The clamp control means controls the operation of the clamp means so as to change a clamp area or a clamp cycle performed by the clamp means on the image signal. The imaging apparatus according to 1.
(請求項3)
前記クランプ制御手段は、
前記CCDエリアセンサの温度、または、設定された撮影感度が高くなるほど、
前記クランプ手段が前記画像信号に対して行うクランプの領域を広げる様に、または、クランプの周期を遅らせる様に、前記クランプ手段の作動を制御することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
(Claim 3)
The clamp control means includes
The higher the temperature of the CCD area sensor or the set shooting sensitivity,
The imaging apparatus according to
(請求項4)
多フィールド読み出しが可能なCCDエリアセンサを有する撮像装置の駆動方法であって、
前記CCDエリアセンサの垂直シフトレジスタに充満する不要電荷を掃き出してから、前記CCDエリアセンサで生成された画像信号の読み出しを行う、静止画モードにて前記CCDエリアセンサを駆動する際に、
少なくとも第2フィールドにおいては、前記CCDエリアセンサの温度、または、撮影感度に基づいて、前記CCDエリアセンサで生成された前記画像信号のクランプ処理を行うことを特徴とする撮像装置の駆動方法。
(Claim 4)
A driving method of an imaging apparatus having a CCD area sensor capable of multi-field readout,
When driving the CCD area sensor in the still image mode, the image signal generated by the CCD area sensor is read after unnecessary charges filling the vertical shift register of the CCD area sensor are swept out.
At least in the second field, the image signal generated by the CCD area sensor is clamped on the basis of the temperature of the CCD area sensor or the photographing sensitivity.
(請求項5)
前記画像信号に対して行うクランプの領域、または、クランプの周期を変動させて、クランプ処理を行うことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置の駆動方法。
(Claim 5)
5. The method of driving an imaging apparatus according to claim 4, wherein clamping processing is performed by changing a clamp area or a clamp cycle performed on the image signal.
(請求項6)
前記CCDエリアセンサの温度、または、撮影感度が高くなるほど、
前記画像信号に対して行うクランプの領域を広げて、又はクランプの周期を遅くして、クランプ処理を行うことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置の駆動方法。
(Claim 6)
The higher the temperature of the CCD area sensor or the shooting sensitivity,
6. The method of driving an imaging apparatus according to claim 5, wherein the clamping process is performed by expanding a clamp area to be performed on the image signal or delaying a clamp cycle.
請求項1、4に記載の発明によれば、多フィールド読み出しが可能なCCDエリアセンサを静止画モードで駆動する際に、CCDエリアセンサの温度または撮影感度に基づいてクランプ手段の作動を制御できる様にした。したがって、静止画モードにおいて、温度や撮影感度に応じた最適なクランプ方法で暗ノイズの補正が行えることにより、従来除去が困難であったVサグ(段差)の発生を抑制することができる様になった。その結果、多フィールド読み出しにおいて、温度や撮影感度等に影響されずにフィールド間の画像信号の信号レベルを高い精度で合わせることが可能になり、高品位な画像を形成することが可能な撮像装置及びその駆動方法の提供を可能にした。 According to the first and fourth aspects of the present invention, when the CCD area sensor capable of multi-field reading is driven in the still image mode, the operation of the clamping means can be controlled based on the temperature of the CCD area sensor or the photographing sensitivity. I did it. Therefore, in still image mode, dark noise can be corrected with an optimum clamping method according to temperature and shooting sensitivity so that generation of V sag (step), which has been difficult to remove in the past, can be suppressed. became. As a result, in multi-field readout, it is possible to match the signal level of the image signal between fields with high accuracy without being affected by temperature, imaging sensitivity, etc., and an imaging device capable of forming a high-quality image And a driving method thereof can be provided.
請求項2、5に記載の発明によれば、CCDエリアセンサの温度または撮影感度に基づいて、クランプ手段が画像信号に対して行うクランプの領域やクランプの周期を変動させる様にした。したがって、温度や撮影感度に応じて最適なクランプ領域またはクランプ周期でクランプを行えることにより、温度や撮影感度等の影響を受けずに暗ノイズ補正を確実に行えるようになった。 According to the second and fifth aspects of the present invention, the clamp area and the clamp cycle performed by the clamp unit on the image signal are changed based on the temperature of the CCD area sensor or the photographing sensitivity. Therefore, it is possible to reliably perform dark noise correction without being affected by temperature, photographing sensitivity, etc., by performing clamping with an optimum clamping region or clamping cycle according to temperature and photographing sensitivity.
請求項3、6に記載の発明によれば、CCDエリアセンサの温度または撮影感度が高くなる程、クランプ手段が画像信号に対して行うクランプの領域を広くする様に、またはクランプの周期を遅くする様にした。したがって、暗ノイズやVサグ(段差)が発生し易いとされる高温や高感度時に、画像信号の広い領域をクランプ、または画像信号をゆっくりクランプすることにより、暗ノイズ補正を確実に行える様になった。その結果、多フィールド読み出しにおいて、温度や撮影感度等に影響されずにフィールド間の画像信号の信号レベルを高い精度で合わせることができる様になった。 According to the third and sixth aspects of the present invention, as the temperature of the CCD area sensor or the photographing sensitivity increases, the clamping unit performs a wider clamping area on the image signal, or the clamping cycle is delayed. I did it. Therefore, it is possible to reliably correct dark noise by clamping a wide area of the image signal or slowly clamping the image signal at high temperature and high sensitivity, where dark noise and V sag (step) are likely to occur. became. As a result, in multi-field readout, the signal level of the image signal between fields can be matched with high accuracy without being affected by temperature, photographing sensitivity, and the like.
本発明に係る撮像装置の具体的な実施形態としては、デジタルカメラが代表的であるが、この他にカメラ付きの携帯電話機や、デジタルビデオカメラ等も含まれる。 As a specific embodiment of the imaging apparatus according to the present invention, a digital camera is typical, but a mobile phone with a camera, a digital video camera, and the like are also included.
本発明に係る撮像装置の代表的な実施形態の1つであるデジタルカメラの外観を図1を用いて説明する。図1(a)は本発明に係るデジタルカメラ1の側面図、図1(b)は背面図である。図1(a)に示す様に、デジタルカメラ1は、カメラ本体部2、及びレンズユニット3から構成される。
The appearance of a digital camera, which is one of the representative embodiments of the imaging apparatus according to the present invention, will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a side view of a
レンズユニット3は、図示しないマクロズームからなる撮影レンズ、絞り、及びシャッタ等から構成される。
The
カメラ本体部2は、LCD(Liquid Crystal Display;液晶表示素子)からなるLCDモニタ211、EVF(Electronic View Finder;電子ビューファインダ)210、及びデジタルカメラ1を図示しないパーソナルコンピュータに接続する外部接続端子を有しており、後述するCCDエリアセンサ241で取り込まれた画像信号に所定の信号処理を施し、LCDモニタ211やEVF210への画像表示や、後述するメモリカード277などの記録媒体への画像記録、あるいはパーソナルコンピュータへの画像の転送といった処理を行う。
The
図1(a)に示す様に、カメラ本体部2の上面には、必要時にホップアップされる内蔵フラッシュ212が設けられている。
As shown in FIG. 1A, a built-in
また、図1(b)に示す様に、カメラ本体部2の背面の略中央部には撮影画像の表示や記録画像の再生表示、またはメニュー画面や、各種状態表示等のGUI表示を行うLCDモニタ211とEVF210が設けられている。
Further, as shown in FIG. 1B, an LCD for displaying a photographed image, reproducing a recorded image, or displaying a GUI such as a menu screen or various statuses is displayed at a substantially central portion on the back of the
カメラ本体部2の上面には、図1(b)に示す様に、シャッタボタン201と、シャッタボタン201の近くにデジタルカメラ1の動作モードを設定するモード設定ダイアル203が設けられている。モード設定ダイアル203で設定されるデジタルカメラ1の動作モードには、「静止画モード」、「動画モード」、「再生モード」等がある。
On the upper surface of the
例えば、静止画モードは、撮影待機状態から露光制御のプロセスを経て撮影にいたる写真撮影を行うモードであり、再生モードは、メモリカード277に記録された撮影画像をLCDモニタ211やEVF210に再生表示するモードである。
For example, the still image mode is a mode for taking a picture from the standby state to the shooting through the exposure control process, and the reproduction mode is a reproduction display of the photographed image recorded on the
また、カメラ本体部2の背面上部には、図1(b)に示す様に、メインスイッチ202と、メインスイッチ202の近くには、デジタルズームのズーム倍率を変更する為のデジタルズームボタン209が設けられている。
Further, as shown in FIG. 1B, a
また、カメラ本体部2の背面下部には、図1(b)に示す様に、LCDモニタ211にメニューを表示する為のメニューボタン207と、メニューボタン207の近くには、LCDモニタ211に画像を表示する為のクイックビューボタン208が設けられている。
Further, as shown in FIG. 1B, a menu button 207 for displaying a menu on the
さらに、カメラ本体部2の背面の略中央部には、各種設定を行うための選択/決定ボタン206が設けられている。選択/決定ボタン206は、各種設定の選択を行うためのジョグダイアル(十字キー)204と、ジョグダイアル(十字キー)204で選択された設定を確定するための決定ボタン205から構成される。
Furthermore, a selection /
また、選択/決定ボタン206は、デジタルカメラ1の撮影感度を設定するものである。具体的には、例えば、LCDモニタ211で表示されるメニュー画面上で撮影感度設定モードに入る。撮影感度には、例えばISO50からISO400があり、ジョグダイアル204を操作して所望の撮影感度を選択する。次に、決定ボタン205を操作してジョグダイアル204で選択された撮影感度を確定する。そして、選択/決定ボタン206で選択された撮影感度に基づいて、後述するカメラ制御CPU291がAGC回路243のゲイン調整を行う。このように、選択/決定ボタン206は、本発明に係る撮像装置における撮影感度設定手段として機能するものである。
The selection /
次に、デジタルカメラ1の制御系について図2を用いて説明する。図2は本発明に係るデジタルカメラ1の制御系のブロック図である。なお、図2では図1に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与してある。
Next, the control system of the
CCDエリアセンサ241(以下、CCD241と略称する。)は、R(赤)光、G(緑)光、B(青)光の各色透過フィルタをピクセル単位(画素単位)で市松模様状に配置させたカラーエリア撮像センサで、レンズユニット3により結像された被写体光像を光電変換して、R(赤)光、G(緑)光、B(青)光の各色成分の画像信号(各画素単位で受光された画素信号の信号列からなる信号)を生成するものであり、多フィールド読み出しが可能なインターライン型素子構造からなる。
The CCD area sensor 241 (hereinafter abbreviated as CCD 241) arranges each color transmission filter of R (red) light, G (green) light, and B (blue) light in a checkered pattern in pixel units (pixel units). The subject light image formed by the
また、CCD241は、図7(a)に示す様に、受光領域52とOB領域53各々に、フォトダイオード51を画素単位で配置している。フォトダイオード51は、図7(a)に示す様に垂直シフトレジスタ54と接続され、さらに、垂直シフトレジスタ54は、CCD241の下部に設けられた水平シフトレジスタ55と接続され、フォトダイオード51に蓄積された電荷信号は、これらの部位を介して、出力部57で増幅されて外部に出力される。
In the
タイミングジェネレータ248は、後述する基準クロック発生部271から送信される基準クロックに基づいて、CCD241の駆動制御信号を生成するものである。タイミングジェネレータ246で生成される駆動制御信号には、例えば、CCD241における露出開始、及び終了タイミングを制御する積分開始/終了のタイミング信号、各画素の受光信号の読出制御信号(水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等)等のクロック信号が挙げられ、これらのクロック信号がCCD241に供給されるとCCD241では各クロック信号に対応した駆動制御が行われる。
The
また、タイミングジェネレータ248は、後述する基準クロック発生部271から送信される基準クロックに基づいて、後述する信号処理回路242内のCDS回路243、スイッチ回路246で使用されるクランプ信号を生成する。そして、タイミングジェネレータ248で生成されるクランプ信号の形態、及び周期は、後述するカメラ制御CPU291によって制御される。
The
次に、信号処理回路242は、CDS回路243、AGC回路244、A/D変換器245、スイッチ回路246、黒レベル基準電圧設定部247より構成され、これらの構成部を介して画像信号に所定の処理が行われる。以下、信号処理回路242で行われる画像信号への所定の処理について説明する。
Next, the signal processing circuit 242 includes a
CDS(相関二重サンプリング)回路243は、CCD241から読み出された画像信号より読出し時に発生するノイズを低減させたり、黒レベル基準電圧設定部247で生成された黒レベル基準電圧に基づいてOBクランプ動作を行って暗ノイズの補正を行うものである。
A CDS (correlated double sampling)
AGC(自動利得制御)回路244は、選択/決定ボタン206で設定された撮影感度に基づいて、CDS回路243で処理された画像信号のゲイン調整を行い撮影感度の制御を行うものである。
An AGC (automatic gain control)
A/D変換器245は、AGC回路244から入力された画像信号を構成する各画素信号をデジタル信号に変換するものである。A/D変換器245は、基準クロック発生部271から入力されるA/D変換用クロックに基づき、アナログ信号の各画素信号を例えば14ビットのデジタル信号に変換する。
The A /
スイッチ回路246は、タイミングジェネレータ248から送出されたクランプ信号に基づいて、AGC回路244から出力された画像信号から、画像信号中に含まれる暗ノイズ成分より構成されるOB領域の画像信号、又はダミー画素信号を抽出する。
The
黒レベル基準電圧設定部247は、スイッチ回路246で抽出された画像信号、またはダミー画素信号に基づいて、CDS回路243での暗ノイズ補正を行う際に使用される黒レベル基準電圧を生成するものである。
The black level reference
すなわち、タイミングジェネレータ248、CDS回路243、スイッチ回路246、黒レベル基準電圧設定部247は、本発明に係る撮像装置におけるクランプ手段として機能するものである。
That is, the
この様な構成により、本発明では、多フィールド読み出しが可能なCCD241を静止画モードで駆動する際に、温度や撮影感度に応じて最適なクランプ方法を選択し、選択されたクランプ方法で暗ノイズを補正することにより、従来除去が困難であったVサグ(段差)の発生を抑制する様にデジタルカメラ1で行われるクランプ動作を制御する。なお、温度や撮影感度に基づいたクランプ動作制御の詳細な説明は後述する。
With such a configuration, in the present invention, when the
この様に、CCD241で読み出された画像信号は、信号処理回路242所定の処理が施されて、デジタル画像信号に変換される。デジタル化された画像信号は、画像処理CPU261に取り込まれて所定の処理が行われる。
In this manner, the image signal read out by the
画像処理CPU261は、マイクロコンピュータからなり、デジタルカメラ1で行われる画像信号処理動作を統括的に制御するものである。以下、画像処理CPU261で行われるデジタル画像信号への処理について説明する。
The
最初に、画像処理CPU261に取り込まれた画像信号は、CCD241から出力される画像信号の読出しに同期して画像メモリ275に書き込まれる。すなわち、画像処理CPU261で行われる処理に使用されるデジタル画像信号は、画像メモリ275にいったん記録したものを画像メモリ275から取り出し、各ブロックにおける処理に使用される。
First, the image signal captured by the
画像処理CPU261は、図2に示す様に、例えば黒レベル補正部263、画素補間部264、解像度変換部265、ホワイトバランス制御部266、ガンマ補正部267、マトリックス演算部268、シェーディング補正部269、画像圧縮部270等からなる画像処理部262、及び基準クロック発生部271から構成され、画像処理部262は画像メモリ275より取り出したデジタル画像信号に周知の画像信号処理を施すものである。そして、これらの部位で所定の処理を施されたデジタル画像信号は、再度、画像メモリ275に格納される。
As shown in FIG. 2, the
基準クロック発生部271は、デジタルカメラ1の駆動制御に使用される基準クロックを生成し、これを各回路に供給する回路である。本発明における基準クロックの具体例としては、タイミングジェネレータ246に使用される基準クロックや、A/D変換器245に使用されるA/D変換用クロックなどが挙げられ、基準クロック発生部271でこれらのクロックを生成する。
The reference clock generation unit 271 is a circuit that generates a reference clock used for driving control of the
次に、LCDモニタ211は、CCD241で取り込まれた画像信号の表示や、GUI表示を行う。
Next, the
LCD駆動回路279は、画像処理CPU261により画像メモリ275から読み出された画像信号を一時記憶するバッファメモリ(VRAM)を備えており、該画像信号をフィールド画像としてLCDモニタ211に画像表示させる。
The LCD drive circuit 279 includes a buffer memory (VRAM) that temporarily stores an image signal read from the image memory 275 by the
温度センサ293は、CCD241の近傍に設けられ、CCD241の温度を検出するものであり、検出した温度情報を後述するカメラ制御CPU291に送出する。すなわち、温度センサ293は、本発明に係る撮像装置における検知手段として機能するものである。
The
カメラ制御CPU291は、マイクロコンピュータからなり、後述のスイッチ群295の各スイッチ操作によるスイッチ信号に基づき、カメラ本体部2、及びレンズユニット3の各部材の駆動をシーケンシャルに制御してデジタルカメラ1の撮影動作を統括制御する。
The
また、カメラ制御CPU291は、静止画モードにおいて、温度センサ293で検出されたCCD241の温度または選択/決定ボタン206で選択された撮影感度に基づいて、タイミングジェネレータ248、CDS回路243、スイッチ回路246、黒レベル基準電圧設定部247等で行われるクランプ動作の制御を行うものである。すなわち、カメラ制御CPU291は、本発明に係る撮像装置におけるクランプ制御手段として機能するものである。なお、温度や撮影感度に基づくクランプ動作制御の詳細な説明については後述する。
In addition, the
この様に、デジタルカメラ1では、画像処理CPU261においてCCD241より取り込まれた画像信号に前述した様な信号処理を行い、これらの処理を行った画像信号を画像メモリ275に記録するようになっている。
As described above, in the
本発明に係るデジタルカメラ1は、モード設定ダイアル203で設定したモードの下でCCD241より取り込まれた画像信号を画像メモリ275に記録、あるいは、LCDモニタ211やEVF210に表示する。
The
撮影待機状態(例えば、モード設定ダイアル203で「静止画モード」に設定した状態)では、画像信号が例えば1/30秒毎等の所定間隔でCCD241より信号処理回路242を経て画像処理CPU261取り込まれている。取り込まれた画像信号は、前述の様に、画像処理CPU261中の画像処理部262の黒レベル補正部263からシェーディング補正部269にかけての部位で所定の信号処理が施され、その後、デジタル画像信号として画像メモリ275に記録される。そして、画像メモリ275に記録された画像信号を読み出し、読み出された画像信号をLCD駆動回路279やEVF駆動回路280を介してフィールド画像としてLCDモニタ211やEVF210で画像表示する。
In a shooting standby state (for example, a state in which the
また、画像記録時は、設定された記録解像度の画像とするために画像信号を画像処理CPU261中の画像処理部262の画像圧縮部270で圧縮処理し、得られた圧縮画像はメモリカードドライバ276を介してメモリカード277に記録される。
Further, at the time of image recording, the image signal is compressed by the
再生モード(モード設定ダイアル203で「再生モード」に設定した状態)では、メモリカード277より読み出された画像信号は、画像処理CPU261で所定の信号処理が施され、LCD駆動回路279やEVF駆動回路286を介してLCDモニタ211やEVF210に表示する
なお、図2中のスイッチ群295は、図1のシャッタボタン201、メインスイッチ202、モード設定ダイアル203、選択/決定ボタン206、メニューボタン207、クイックビューボタン208、デジタルズームボタン209等に対応するスイッチである。
In the reproduction mode (the state in which “reproduction mode” is set by the mode setting dial 203), the image signal read from the
ここで、静止画モード時のクランプ動作制御について説明する。 Here, the clamp operation control in the still image mode will be described.
従来行われている静止画モード時のクランプ動作においては、上述した様に、高速掃き出し期間tc、及び下部OB信号読み出し期間tb1中は、クランプ動作を停止している。そして、下部OB信号読み出し期間tb1終了後、画像信号読み出し期間tsに移ると、図3(d)に示す様に、クランプ動作を開始するが、クランプ動作を停止していた期間中に、図3(c)に示す様に、温度の影響により増大しVobまで蓄積された暗ノイズレベルに相当するクランプ電位Vcpを瞬時に得ることは、クランプ回路の時定数の大きさによって困難であった。本来、クランプ電位は、図3(e)に実線で示す様に、クランプ動作を開始すると瞬時に暗ノイズレベルVobに相当するクランプ電位Vcpまで達しなければならないが、クランプ回路の時定数の大きさによって追従が出来ず、破線で示す様に徐々に上昇して本来必要とするクランプ電位に到達する。そしてこの間の電位差がVサグ(段差)として画像信号に発生し、画像品質を大きく損なっていた。 In the conventional clamping operation in the still image mode, as described above, the clamping operation is stopped during the high-speed sweep-out period tc and the lower OB signal readout period tb1. Then, after the end of the lower OB signal readout period tb1, when the image signal readout period ts starts, the clamp operation starts as shown in FIG. 3D, but during the period when the clamp operation is stopped, as shown in FIG. As shown in (c), it is difficult to instantaneously obtain a clamp potential Vcp corresponding to the dark noise level that is increased by the influence of temperature and accumulated up to Vob due to the time constant of the clamp circuit. Originally, as indicated by the solid line in FIG. 3E, the clamp potential must instantaneously reach the clamp potential Vcp corresponding to the dark noise level Vob when the clamp operation is started, but the magnitude of the time constant of the clamp circuit Cannot follow, and gradually rises as shown by the broken line to reach the originally required clamp potential. The potential difference between them occurs as a V sag (step) in the image signal, and the image quality is greatly impaired.
また、暗ノイズや暗ノイズ補正時のクランプミスに起因するVサグ(段差)は、撮影感度に大きく影響されるものである。すなわち、撮影感度が高い場合は、信号処理回路のゲインが高く設定されることにより、暗ノイズやVサグ(段差)は、増幅されて画像信号に大きなノイズとして現れていた。 Further, the V sag (step) due to dark noise or a clamping error at the time of dark noise correction is greatly influenced by the photographing sensitivity. That is, when the imaging sensitivity is high, the gain of the signal processing circuit is set high, so that dark noise and V sag (step) are amplified and appear as large noise in the image signal.
さらに、多フィールド読み出しが可能なCCDにおいては、最初に読み出されるフィールドよりも後から読み出されるフィールドの方が電荷の蓄積時間が長くなることにより暗ノイズの量も多くなる。すなわち、クランプ動作開始時点の暗ノイズレベルは後から読み出されるフィールド程高くなる。この様に暗ノイズレベルが高くなった場合には、瞬時に適正なクランプ電位を得る事はますます難しく、フィールド間の画像信号の信号レベルを高い精度で合わせることが非常に困難であった。 Further, in a CCD capable of multi-field readout, the amount of dark noise increases due to the longer charge accumulation time in the field read out later than the field read out first. That is, the dark noise level at the start of the clamp operation becomes higher as the field is read later. When the dark noise level becomes high in this way, it is increasingly difficult to obtain an appropriate clamp potential instantaneously, and it is very difficult to match the signal level of the image signal between fields with high accuracy.
本発明は、多フィールド読み出しが可能なCCDを静止画モードで駆動する際に、温度や撮影感度に応じて最適なクランプ方法を選択して、選択したクランプ方法により暗ノイズの補正を行うことにより、従来除去が困難であったVサグ(段差)の発生を抑制する様にデジタルカメラ1で行われるクランプ動作を制御するものである。
According to the present invention, when a CCD capable of multi-field readout is driven in a still image mode, an optimum clamping method is selected according to temperature and photographing sensitivity, and dark noise is corrected by the selected clamping method. The clamping operation performed by the
ここで、本発明に係るデジタルカメラ1における、静止画モード時のクランプ動作制御について図5を用いて詳細に説明する。
Here, the clamp operation control in the still image mode in the
図5(a)は、垂直同期信号(VD)を示す。図5(b)は、読出し動作モードを示す。図5(c)は暗ノイズレベルを示す。図5(d)はクランプ信号(CLP)を示す。図5(e)は、クランプ電位を示す。 FIG. 5A shows a vertical synchronization signal (VD). FIG. 5B shows a read operation mode. FIG. 5C shows the dark noise level. FIG. 5D shows a clamp signal (CLP). FIG. 5E shows the clamp potential.
従来は、下部OB信号読み出し期間tb1終了後、画像信号読み出し期間tsに移った時点からクランプ動作を開始していたが、本発明に係るデジタルカメラ1においては、暗ノイズやVサグ(段差)が大きく発生する高温、高感度時には、図5(d)に示す様に、高速掃き出し期間tc終了後、下部OB信号読み出し期間tb1に移った時点からクランプ動作を開始する様にしている。
Conventionally, after the lower OB signal readout period tb1, the clamping operation is started from the time when the image signal readout period ts is started. However, in the
クランプ動作開始直後は、上述した様にクランプ回路の時定数の大きさによって瞬時に適正なクランプ電位を得る事は困難である。したがって、画像信号読み出し期間tsに移行する前にクランプ電位を安定させる為に、高速掃き出し期間tc終了直後からクランプ動作を開始させて、図5(e)に示す様に、画像信号に影響を及ぼさない下部OB信号読み出し期間tb1中にクランプ電位を暗ノイズレベルに追従させて安定させ、画像信号読み出し期間tsに移った時点には、暗ノイズレベルVobに相当するクランプ電位Vcpが得られる様にしている。 Immediately after the start of the clamp operation, it is difficult to instantaneously obtain an appropriate clamp potential depending on the magnitude of the time constant of the clamp circuit as described above. Therefore, in order to stabilize the clamp potential before shifting to the image signal readout period ts, the clamp operation is started immediately after the end of the high-speed sweep-out period tc, and the image signal is affected as shown in FIG. The clamp potential is made to follow and stabilize the dark noise level during the lower OB signal readout period tb1, and the clamp potential Vcp corresponding to the dark noise level Vob is obtained at the time when the image signal readout period ts is reached. Yes.
具体的には、カメラ制御CPU291は、表1に示す様に、予め温度または撮影感度に応じて最適なクランプ動作モードを複数種設定しておき、温度センサ293で検出されたCCD241の温度または選択/決定ボタン206で選択された撮影感度に基づいて、複数種のクランプ動作モードより最適なクランプ動作モードを選択する。そして、選択されたクランプ動作モードに基づいて、タイミングジェネレータ248、CDS回路243、スイッチ回路246、黒レベル基準電圧設定部247等で行われるクランプ動作の制御を行う。
Specifically, as shown in Table 1, the
ここで、表1中のクランプ動作モードA1乃至A8について図6を用いて説明する。図6(a)は、CCD50におけるクランプ領域を示す。図6(b)は、クランプ動作モードA1乃至A6に各々対応するクランプ信号CLP1乃至CLP6を示す。
Here, clamp operation modes A1 to A8 in Table 1 will be described with reference to FIG. FIG. 6A shows a clamp area in the
クランプ動作モードA1は、図6(b)に示すクランプ信号CLP1にて、図6(a)に示す、後段OB領域OB1で生成された後段OB信号を抽出して、画像信号のクランプを行う。 In the clamp operation mode A1, the post-stage OB signal generated in the post-stage OB area OB1 shown in FIG. 6A is extracted by the clamp signal CLP1 shown in FIG. 6B, and the image signal is clamped.
クランプ動作モードA2は、クランプ動作モードA1で抽出された信号に加えて、図6(b)に示すクランプ信号CLP2にて、図6(a)に示す、前段OB領域OB2で生成された前段OB信号も抽出して、画像信号のクランプを行う。 In the clamp operation mode A2, in addition to the signal extracted in the clamp operation mode A1, the previous stage OB generated in the previous stage OB area OB2 shown in FIG. The signal is also extracted and the image signal is clamped.
クランプ動作モードA3は、クランプ動作モードA2で抽出された信号に加えて、図6(b)に示すクランプ信号CLP3にて、図6(a)に示す、下部OB領域の一部OB3(例えば後段OB部)で生成された下部OB信号も抽出して、画像信号のクランプを行う。 In the clamp operation mode A3, in addition to the signal extracted in the clamp operation mode A2, a clamp signal CLP3 shown in FIG. 6B is used to display a part OB3 (for example, a rear stage) of the lower OB region shown in FIG. The lower OB signal generated by the OB unit) is also extracted and the image signal is clamped.
クランプ動作モードA4は、クランプ動作モードA3で抽出された信号に加えて、図6(b)に示すクランプ信号CLP4にて、図6(a)に示す、下部OB領域OB4生成された下部OB信号も抽出して、画像信号のクランプを行う。 In the clamp operation mode A4, in addition to the signal extracted in the clamp operation mode A3, the clamp signal CLP4 shown in FIG. 6B is used to generate the lower OB signal generated in the lower OB area OB4 shown in FIG. Are also extracted and the image signal is clamped.
クランプ動作モードA5は、クランプ動作モードA4で抽出された信号に加えて、図6(b)に示すクランプ信号CLP5にて、図6(a)に示す、ダミー画素DMで生成されたダミー画素信号も抽出して、画像信号のクランプを行う。 In the clamp operation mode A5, in addition to the signal extracted in the clamp operation mode A4, a dummy pixel signal generated by the dummy pixel DM shown in FIG. 6A is obtained by a clamp signal CLP5 shown in FIG. Are also extracted and the image signal is clamped.
クランプ動作モードA6は、図6(b)に示す様に、クランプ動作モードA5における、下部OB信号読み出し期間tb1中のクランプ信号の周期tw1よりも遅い周期tw2のクランプ信号CLP6にて、クランプ動作モードA5で抽出する信号と同じ信号を抽出して、画像信号のクランプを行う。 In the clamp operation mode A6, as shown in FIG. 6B, the clamp operation mode A6 includes a clamp signal CLP6 having a cycle tw2 that is later than the cycle tw1 of the clamp signal in the lower OB signal readout period tb1 in the clamp operation mode A5. The same signal as the signal extracted in A5 is extracted, and the image signal is clamped.
クランプ動作モードA7は、クランプ動作モードA6が、下部OB信号読み出し期間tb1中に行うクランプ動作よりもさらに遅い周期で画像信号のクランプを行う。 In the clamp operation mode A7, the clamp of the image signal is performed at a slower cycle than the clamp operation performed in the lower OB signal readout period tb1 in the clamp operation mode A6.
クランプ動作モードA8は、クランプ動作モードA7が、下部OB信号読み出し期間tb1中に行うクランプ動作よりもさらに遅い周期で画像信号のクランプを行う。 In the clamp operation mode A8, the image signal is clamped at a slower cycle than the clamp operation performed in the lower OB signal readout period tb1 in the clamp operation mode A7.
なお、クランプ動作モードA6乃至A8における画像信号読み出し期間ts中のクランプ信号の周期は、クランプ動作モードA1乃至A5における画像信号読み出し期間ts中のクランプ信号の周期と同じ周期である。 Note that the period of the clamp signal during the image signal readout period ts in the clamp operation modes A6 to A8 is the same period as the period of the clamp signal during the image signal readout period ts in the clamp operation modes A1 to A5.
この様に、温度または撮影感度に応じて最適なクランプ動作モードにてクランプ動作を行うことにより、暗ノイズの補正を確実に行える様にしている。 As described above, the dark noise can be reliably corrected by performing the clamping operation in the optimum clamping operation mode according to the temperature or the photographing sensitivity.
例えば、暗ノイズの影響が比較的少ない常温、または低感度、例えば、温度が20℃乃至30℃近傍、撮影感度がISO50に設定されている様な場合には、通常行われている後段OB信号または後段OB信号に加えて前段OB信号とを用いたクランプ動作で充分に暗ノイズを補正することができるので、カメラ制御CPU291はクランプ動作モードA1、またはA2を選択し、選択したクランプ動作モードに基づいてタイミングジェネレータ248、CDS回路243、スイッチ回路246、黒レベル基準電圧設定部247等で行われるクランプ動作の制御を行って、暗ノイズの補正を行う。
For example, in a case where the influence of dark noise is relatively low or at a low sensitivity, for example, when the temperature is set to 20 ° C. to 30 ° C. and the photographing sensitivity is set to
また、温度あるいは撮影感度が高くなり暗ノイズが増大する様な場合には、通常行われるクランプ動作では、クランプ動作開始直後は、上述した様にクランプ回路の時定数の大きさによって瞬時に適正なクランプ電位を得る事は困難である。この場合、画像信号読み出し期間tsに移行する前にクランプ電位を安定させるため、カメラ制御CPU291でクランプ動作モードA3、A4、またはA5を選択し、選択したクランプ動作モードに基づいて高速掃き出し期間tc終了直後からクランプ動作を開始させる。このようにすることで、画像信号に影響を及ぼさない下部OB信号読み出し期間tb1中にクランプ電位を暗ノイズレベルに追従させて安定させることができるので、画像信号読み出し期間tsに移った時点には暗ノイズレベルVobに相当するクランプ電位Vcpが得られる。
Also, when the temperature or shooting sensitivity increases and dark noise increases, in the normal clamping operation, immediately after the start of the clamping operation, an appropriate value is instantaneously determined depending on the size of the time constant of the clamping circuit as described above. It is difficult to obtain a clamp potential. In this case, in order to stabilize the clamp potential before shifting to the image signal readout period ts, the
さらに、温度または撮影感度が高くなると、暗ノイズが急激に増大するが、クランプ動作モードA6またはA7で、画像信号に対して行うクランプの周期を遅くし、ゆっくりとクランプすることで急激に増大する暗ノイズにクランプ電位を追従させることができる様になり、暗ノイズを確実に補正することができる。 Further, as the temperature or photographing sensitivity increases, the dark noise increases rapidly. However, in the clamp operation mode A6 or A7, the clamp cycle performed on the image signal is slowed down, and increases rapidly by slowly clamping. The clamp potential can be made to follow the dark noise, and the dark noise can be reliably corrected.
この様に、本発明に係る撮像装置では、多フィールド読み出しが可能なCCDエリアセンサを静止画モードで駆動する際に、温度や撮影感度に応じて最適なクランプ方法を選択して、選択したクランプ方法により暗ノイズの補正を行うことにより、従来除去が困難であったVサグ(段差)の発生を抑制することができる様になる。その結果、多フィールド読み出しにおいて、温度や撮影感度等に影響されずにフィールド間の画像信号の信号レベルを高い精度で合わせることが可能になり、高品位な画像を形成することができる様になる。 As described above, in the imaging apparatus according to the present invention, when a CCD area sensor capable of multi-field readout is driven in the still image mode, an optimum clamping method is selected according to the temperature and the imaging sensitivity, and the selected clamping method is selected. By correcting dark noise by the method, it is possible to suppress the occurrence of V sag (step), which has been difficult to remove in the past. As a result, in multi-field readout, the signal level of the image signal between fields can be matched with high accuracy without being affected by temperature, photographing sensitivity, etc., and a high-quality image can be formed. .
1 デジタルカメラ
2 カメラ本体部
201 シャッタボタン
202 メインスイッチ
203 モード設定ダイアル
204 ジョグダイアル(十字キー)
205 決定ボタン
206 選択/決定ボタン
207 メニューボタン
208 クイックビューボタン
209 デジタルズームボタン
210 電子ビューファインダ(EVF)
211 LCDモニタ
212 内蔵フラッシュ
241 CCDエリアセンサ
242 信号処理回路
243 CDS回路
244 AGC回路
245 A/D変換器
246 スイッチ回路
247 黒レベル基準電圧設定部
248 タイミングジェネレータ
251 絞り/シャッタ駆動回路
252 フォーカス/ズームモータ駆動回路
261 画像処理CPU
262 画像処理部
263 黒レベル補正部
264 画素補完部
265 解像度変換部
266 ホワイトバランス制御部
267 ガンマ補正部
268 マトリックス演算部
269 シェーディング補正部
270 画像圧縮部
271 基準クロック発生部
275 画像メモリ
276 メモリカードドライバ
277 メモリカード
278 外部通信I/F
279 LCD駆動回路
280 EVF駆動回路
291 カメラ制御CPU
292 フラッシュ制御回路
293 温度センサ
295 スイッチ群(シャッタボタン他)
3 レンズユニット
351 フォーカス/ズームモータ
352 絞り
50 CCD
51 フォトダイオード
52 受光領域
53 遮光領域
54 垂直シフトレジスタ(垂直CCD)
55 水平シフトレジスタ(水平CCD)
56 ダミー画素
57 出力部
1
205
211
262
279
292
3
51
55 Horizontal shift register (horizontal CCD)
56 Dummy pixel 57 Output section
Claims (6)
前記CCDエリアセンサで生成された画像信号をクランプするクランプ手段と、
前記クランプ手段の作動を制御するクランプ制御手段と、
前記CCDエリアセンサの温度を検知する検知手段、または、
前記CCDエリアセンサの撮影感度を設定する撮影感度設定手段と、を有する撮像装置であって、
前記CCDエリアセンサの垂直シフトレジスタに充満する不要電荷を掃き出してから、前記CCDエリアセンサで生成された前記画像信号の読み出しを行う、静止画モードにて前記CCDエリアセンサを駆動させる場合、
前記クランプ制御手段は、前記検知手段により検知された前記CCDエリアセンサの温度、または、前記撮影感度設定手段により設定された撮影感度に基づいて、少なくとも第2フィールドにおける前記クランプ手段の作動を制御することを特徴とする撮像装置。 CCD area sensor capable of multi-field readout;
Clamping means for clamping an image signal generated by the CCD area sensor;
Clamp control means for controlling the operation of the clamp means;
Detection means for detecting the temperature of the CCD area sensor, or
A photographing sensitivity setting means for setting a photographing sensitivity of the CCD area sensor;
When the CCD area sensor is driven in a still image mode, the image signal generated by the CCD area sensor is read out after sweeping out unnecessary charges filling the vertical shift register of the CCD area sensor.
The clamp control means controls the operation of the clamp means in at least the second field based on the temperature of the CCD area sensor detected by the detection means or the photographing sensitivity set by the photographing sensitivity setting means. An imaging apparatus characterized by that.
前記CCDエリアセンサの温度、または、設定された撮影感度が高くなるほど、
前記クランプ手段が前記画像信号に対して行うクランプの領域を広げる様に、または、クランプの周期を遅らせる様に、前記クランプ手段の作動を制御することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The clamp control means includes
The higher the temperature of the CCD area sensor or the set shooting sensitivity,
The imaging apparatus according to claim 2, wherein the operation of the clamping unit is controlled so as to widen a clamping region performed on the image signal by the clamping unit or to delay a clamping cycle. .
前記CCDエリアセンサの垂直シフトレジスタに充満する不要電荷を掃き出してから、前記CCDエリアセンサで生成された画像信号の読み出しを行う、静止画モードにて前記CCDエリアセンサを駆動する際に、
少なくとも第2フィールドにおいては、前記CCDエリアセンサの温度、または、撮影感度に基づいて、前記CCDエリアセンサで生成された前記画像信号のクランプ処理を行うことを特徴とする撮像装置の駆動方法。 A driving method of an imaging apparatus having a CCD area sensor capable of multi-field readout,
When driving the CCD area sensor in the still image mode, the image signal generated by the CCD area sensor is read after unnecessary charges filling the vertical shift register of the CCD area sensor are swept out.
At least in the second field, the image signal generated by the CCD area sensor is clamped on the basis of the temperature of the CCD area sensor or the photographing sensitivity.
前記画像信号に対して行うクランプの領域を広げて、又はクランプの周期を遅くして、クランプ処理を行うことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置の駆動方法。 The higher the temperature of the CCD area sensor or the shooting sensitivity,
6. The method of driving an imaging apparatus according to claim 5, wherein the clamping process is performed by expanding a clamp area to be performed on the image signal or delaying a clamp cycle.
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- 2005-07-22 JP JP2005212368A patent/JP2007036332A/en active Pending
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