JP2007074363A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に関し、特に撮像素子の黒レベル補正を行う撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly to an imaging apparatus that performs black level 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、画像信号の基準となる黒レベルを安定させる必要がある。黒レベルは、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安定させる必要がある。そして、撮像装置の分野では黒レベル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, it is necessary to stabilize the black level that is the reference of the image signal. The black level has a great influence on image reproducibility and image quality, and therefore it is necessary to stabilize the operation by operations such as correction in order to realize high-quality image formation. Various techniques for efficiently correcting the black level have been studied in the field of imaging devices.
ここで一般的に行われている黒レベルの補正方法について説明する。 Here, a black level correction method generally performed will be described.
最初にCCDの構成、および駆動方法について説明する。 First, the configuration of the CCD and the 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、たとえば縦型オーバーフロードレイン型CCDの構成を、図5を用いて説明する。図5(a)は、CCD50の画素構成を示す模式図である。図5(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、およびクランプ信号を示す模式図である。なお、実際のCCD出力信号は、図5(b)に示す信号波形に対して、上下が反転した信号波形であるが、ここでは便宜上この様に図示している。
Various types of imaging devices are known. For example, the configuration of a vertical overflow drain type CCD will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a schematic diagram illustrating a pixel configuration of the
CCD50は、図5(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、黒レベル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. 5A, 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5(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 OB region 53 is optically completely shielded from light, and only a charge signal resulting from dark noise caused by heat is formed. In the present invention, a charge signal caused by dark noise is also called an image signal.
次に、この様な構成のCCD50の駆動方法について説明する。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5(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。
Next, a method for driving the
ここで、この様にしてCCD50から読み出された画像信号に対して、通常行われている黒レベルの補正方法について説明する。
Here, a black level correction method that is normally performed on the image signal read from the
黒レベル補正は、通常、図5(a)に示すCCD50の撮像面右端のOB領域を構成する画素(図では水平方向に2画素しか図示していないが、数十画素分に相当)で生成されたOB信号を抽出して、抽出したOB信号レベルに応じて、画像信号の補正が行われる。具体的には、図5(b)に示す水平クランプ信号に基づいて、CCD出力信号から後段OB信号の抽出を行い、抽出されたOB信号レベル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。この様にして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、黒レベル補正が行なわれる。
The black level correction is usually generated with pixels constituting the OB area at the right end of the imaging surface of the
通常、この様にして、黒レベルの補正が行われている。そして、撮像装置の分野では黒レベル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。 Normally, the black level is corrected in this way. Various techniques for efficiently correcting the black level have been studied in the field of imaging devices.
たとえば黒レベル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、撮像装置の多機能、高性能化が進展するに伴い、ズーム性能の高倍率化が求められる様になってきた。そして、このニーズに対して、従来の光学ズームに加えてデジタルズームを併用した撮像装置が種々検討されている。 By the way, in recent years, as the multi-function and high performance of the image pickup apparatus have progressed, higher zoom performance has been required. In response to this need, various imaging devices that use a digital zoom in addition to the conventional optical zoom have been studied.
しかしながら、部分読み出しモードにて、撮像面の一部の領域の画像信号を読み出し、読み出した画像信号を電気的に拡大するデジタルズームなどにおいては、不要な領域の画像信号を、高速に垂直転送を行い掃き出す様にしている。そして、この高速転送期間においては、黒レベル補正を行なうクランプ動作を停止させていることより、精度良く黒レベル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 partial readout mode, the image signal of a part of the imaging surface is read out, and in the digital zoom that electrically expands the readout image signal, the image signal of the unnecessary area is vertically transferred at high speed. I try to sweep it out. In this high-speed transfer period, since the clamping operation for black level correction is stopped, black level correction cannot be performed accurately, and a step called V sag may occur in the image signal. .
ここで、デジタルズーム時における黒レベルの補正動作を、図3を用いて説明する。図3(a)は、デジタルジーム時、撮像面における画像信号の読み出し領域を示す。図3(b)は、垂直同期信号(VD)を示す。図3(c)は、CCD出力信号を示す。図3(d)は、クランプ信号(CLP)を示す。図3(e)は、クランプ電位、およびOBレベルを示す。 Here, the black level correction operation during digital zoom will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows an image signal readout area on the imaging surface in the digital game. FIG. 3B shows the vertical synchronization signal (VD). FIG. 3C shows a CCD output signal. FIG. 3D shows a clamp signal (CLP). FIG. 3E shows the clamp potential and the OB level.
デジタルズーム時には、図3(a)に示す様に、CCD50の撮像面下部71、および上部81の電荷を掃き出し、中央部61の電荷のみを読み出している。
At the time of digital zoom, as shown in FIG. 3A, charges on the lower and
CCD50から読み出される画像信号は、図3(c)に示す様に、画面下部71の掃き出し期間ta1、および画面上部81の掃き出し期間tbには出力されず、画面中央部61の読み出し期間trのみに出力される。そして、掃き出し期間ta1、および掃き出し期間tbでは、図3(d)に示す様に、クランプ動作を停止させている。したがって、クランプ動作を停止している掃き出し期間ta1、および掃き出し期間tbにおけるクランプ電位は、図3(e)に示す様に、不安定なふらついた電位になっている。
As shown in FIG. 3C, the image signal read from the
この様な状態で、掃き出し期間ta1終了後、クランプ動作を行う読み出し期間tr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図3(e)に示す、OB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。本来、クランプ電位は、図3(e)に実線で示す様に、クランプ動作の開始後、瞬時にOBレベルVobに相当するクランプ電位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変化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 such a state, after the sweeping period ta1 ends, when the period moves to the reading period tr in which the clamping operation is performed, as shown in FIG. 3D, although the clamping operation is started, depending on the size of the time constant of the clamping circuit, It is difficult to instantaneously obtain a clamp potential corresponding to the OB level Vob shown in 3 (e). Originally, as indicated by a solid line in FIG. 3E, the clamp potential must reach the clamp potential corresponding to the OB level Vob instantly after the start of the clamp operation. However, depending on the time constant of the clamp circuit, Becomes difficult to follow and gradually changes as shown by the broken line 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、部分読み出しモードにて、画像信号を読み出すデジタルズームなどにおいては、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、適切な黒レベル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。 As described above, in the digital zoom or the like for reading an image signal in the partial reading mode, a V sag is generated in the image signal and affects the image quality. Therefore, the influence is exerted by an appropriate black level correction operation or the like. Must be reduced.
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、部分読み出しモードにて、画像信号を読み出すデジタルズームなどにおいては、クランプ動作に長時間、停止期間が存在することにより、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。
In the above-mentioned
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、撮像装置の高価格化や複雑化を招くことなく、部分読み出しモードにて、撮像面の一部の領域の画像信号を読み出すデジタルズームなどにおいて、安定して黒レベル補正を行い、高品位な画像を形成することが可能な撮像装置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 in a digital zoom or the like that reads an image signal of a partial area of the imaging surface in the partial readout mode without causing an increase in price or complexity of the imaging device. An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of stably correcting the black level and forming a high-quality image.
上記目的は、下記の(1)乃至(5)のいずれか1項に記載の発明によって達成される。 The above object is achieved by the invention described in any one of (1) to (5) below.
(1) 被写体光像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子と、
前記撮像素子で生成された画像信号をクランプするクランプ手段と、
前記撮像素子の駆動を制御する駆動制御信号、および、前記クランプ手段で用いられるクランプ信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記駆動信号生成手段の作動を制御する駆動信号制御手段と、
前記画像信号に基づいて前記撮像素子に取り込まれた画像を表示する表示手段と該画像を記録する記録手段のうちの少なくとも一方、を有する撮像装置であって、
前記撮像素子上の所定領域の一部で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成する部分読み出しモードで前記撮像素子を駆動させ、生成された画像信号を前記表示手段に表示、または、前記記録手段に記録する場合、
前記駆動信号制御手段は、前記撮像素子で垂直方向への読み出しを行うときに、前記所定領域の前方領域で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成する様に、前記駆動信号生成手段の作動を制御することを特徴とする撮像装置。
(1) an image sensor that photoelectrically converts a subject light image to generate an image signal;
Clamping means for clamping an image signal generated by the imaging device;
A drive control signal for controlling driving of the image sensor, and a drive signal generating means for generating a clamp signal used in the clamp means;
Drive signal control means for controlling the operation of the drive signal generation means;
An imaging apparatus having at least one of display means for displaying an image captured by the imaging element based on the image signal and recording means for recording the image,
The image sensor is driven in a partial read mode in which a charge photoelectrically converted in a part of a predetermined region on the image sensor is read and an image signal is generated, and the generated image signal is displayed on the display unit, or When recording on recording means,
The drive signal control unit is configured to read the charge photoelectrically converted in a region in front of the predetermined region and generate an image signal when performing reading in the vertical direction with the image sensor. An imaging device characterized by controlling operation.
(2) 前記撮像素子は、高速垂直転送動作が可能なCCDエリアセンサであることを特徴とする(1)項に記載の撮像装置。 (2) The imaging device according to (1), wherein the imaging device is a CCD area sensor capable of high-speed vertical transfer operation.
(3) 前記所定領域は、前記撮像素子の垂直読み出し方向の中央部に位置することを特徴とする(1)項または(2)項に記載の撮像装置。 (3) The imaging device according to (1) or (2), wherein the predetermined area is located in a central portion of the imaging element in a vertical reading direction.
(4) 前記所定領域の前方領域が、少なくとも5水平ラインからなる領域であることを特徴とする(1)乃至(3)項のいずれか1項に記載の撮像装置。 (4) The imaging apparatus according to any one of (1) to (3), wherein a front area of the predetermined area is an area including at least five horizontal lines.
(5) 前記撮像素子は遮光領域を有するものであり、
前記遮光領域で生成された画像信号を、前記クランプ手段によりクランプすることを特徴とする(1)項に記載の撮像装置。
(5) The image sensor has a light shielding region,
The image pickup apparatus according to item (1), wherein the image signal generated in the light shielding region is clamped by the clamping means.
前記手段の(1)、(2)に記載の発明では、部分読み出しモードで撮像素子上の所定領域の一部で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成し、生成された画像信号に基づいて撮像素子に取り込まれた画像を表示または記録する場合に、表示または記録対象となる所定領域に加えて、撮像素子の垂直の読み出し方向に対して所定領域の前方に位置する領域で光電変換された電荷も読み出して画像信号を生成し、生成された画像信号をクランプする様にした。 In the inventions described in (1) and (2) of the means described above, in the partial readout mode, the photoelectrically converted charge is read out in a part of a predetermined area on the image sensor to generate an image signal, and the generated image signal When displaying or recording an image captured on the basis of the image sensor, photoelectric conversion is performed in an area located in front of the predetermined area with respect to the vertical reading direction of the image sensor in addition to the predetermined area to be displayed or recorded. The generated charge is also read out to generate an image signal, and the generated image signal is clamped.
すなわち、クランプ動作開始直後に適正なクランプ電位を瞬時に得ることが困難であるという問題に対し、表示や記録の対象となる撮像素子上の所定領域で生成された画像信号を読み出す前にクランプ電位を安定させられるようにした。つまり、クランプミスの影響を考慮しなくてもよい領域で生成された画像信号を読み出した時点からクランプ動作を開始できる様にしたので、所定領域で生成された画像信号を読み出す時点ではクランプ電位が安定し、適正なクランプ電位が得られる。 That is, for the problem that it is difficult to instantaneously obtain an appropriate clamp potential immediately after the start of the clamp operation, the clamp potential is read before reading the image signal generated in a predetermined area on the image sensor to be displayed or recorded. Was made stable. In other words, since the clamping operation can be started from the time point when the image signal generated in the area that does not need to consider the influence of the clamping mistake is read out, the clamp potential is set when the image signal generated in the predetermined area is read out. Stable and appropriate clamp potential can be obtained.
その結果、部分読み出しモードにおいて、除去が困難だったVサグ(段差)の発生を抑制できる様になり、高品位な画像形成が可能な撮像装置の提供を可能にした。特に、高速垂直転送動作が可能なCCDエリアセンサにおいて好適である。 As a result, it is possible to suppress the occurrence of V sag (step) that is difficult to remove in the partial readout mode, and it is possible to provide an imaging apparatus capable of forming a high-quality image. Particularly, it is suitable for a CCD area sensor capable of high-speed vertical transfer operation.
前記手段の(3)に記載の発明では、部分読み出しモードで撮像素子の垂直読み出し方向の中央部に位置する領域で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成するので、読み出された画像信号を拡大するデジタルズームなどでのVサグ発生を抑制して高品位の画像形成を可能にした。 In the invention described in (3) of the above means, the image signal is generated by reading out the photoelectrically converted charge in the region located in the central portion in the vertical reading direction of the image sensor in the partial reading mode. High-quality image formation is made possible by suppressing the occurrence of V-sag during digital zoom that expands the signal.
前記手段の(4)に記載の本発明によれば、部分読み出しモードにて、画像信号を読み出す場合、画像の表示、または記録の対象である所定領域で生成された画像信号を読み出す前に、読み出される画像信号は、少なくとも5水平ラインからなる様にしているので、この期間にクランプ動作を安定させることができる様になる。 According to the present invention described in (4) of the above means, when the image signal is read out in the partial read mode, before reading out the image signal generated in the predetermined area to be displayed or recorded, Since the read image signal is composed of at least 5 horizontal lines, the clamping operation can be stabilized during this period.
前記手段の(5)に記載の本発明によれば、クランプ手段は、撮像素子から出力される画像信号の基準となる遮光領域で生成された画像信号をクランプする様にした。したがって、黒レベルの補正を精度良く行なうことができる様になる。 According to the present invention described in (5) of the above means, the clamping means clamps the image signal generated in the light shielding region which becomes the reference of the image signal output from the image sensor. Therefore, the black level can be corrected with high accuracy.
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.
図1を用いて、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、およびレンズユニット3から構成される。
The appearance of a digital camera that is one of the representative embodiments of the imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 1A is a side view of the
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、およ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、およびデジタルカメラ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 camera
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。すなわち、LCDモニタ211、EVF210は、本発明に係る撮像装置における表示手段として機能するものである。
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の近くには、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。
As shown in FIG. 1B, a
たとえば、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 shot 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
さらに、カメラ本体部2の背面の略中央部には、各種設定を行う為の選択/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為のジョグダイアル(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為の決定ボタン205から構成される。
Further, a 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、本発明に係わるデジタルカメラ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た。
Next, the control system of the
CCDエリアセンサ241(以下、CCD241と略称する。)は、本発明における撮像素子に該当し、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。
The CCD area sensor 241 (hereinafter abbreviated as CCD 241) corresponds to the image sensor in the present invention, and each color transmission filter for R (red) light, G (green) light, and B (blue) light is set in pixel units (pixels). A color area imaging sensor arranged in a checkered pattern in unit), and subject light image formed by the
CCD241は、図5(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5(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
また、CCD241で行なわれる画像信号の読み出し動作には、たとえば、「ライブビュー読み出しモード」、「静止画読み出しモード」、「部分読み出しモード」などがある。
The image signal readout operation performed by the
ライブビュー読み出しモードは、CCD241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為に、最終的にLCDモニタ211やEVF210へ表示するモードである。静止画読み出しモードは、CCD241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る。部分読み出しモードは、CCD241の所定領域の一部で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成し、不要な領域の電荷は高速に掃き出すモードであり、読み出した画像信号を、たとえば、電気的に拡大するデジタルズーム処理などを行い、最終的にLCDモニタ211やEVF210への表示、または、メモリカード277への記録を行なうモードである。そして、それぞれの読み出し動作モードで必要な、読み出し信号は、後述するタイミングジェネレータ248で生成される。
The live view readout mode is a mode in which image signals are output from 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248で生成される駆動制御信号には、たとえば、CCD241における露出開始、およ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)など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。
The
タイミングジェネレータ248で生成される駆動制御信号、およびクランプ信号の形態は、前述した画像信号の読み出し動作モードに応じて、後述するカメラ制御CPU291によって制御される。すなわち、タイミングジェネレータ248は、本発明に係る撮像装置における駆動信号生成手段として機能するものである。
The form of the drive control signal and clamp signal generated by 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黒レベル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、CDS回路243で処理された画像信号のゲイン調整を行うものである。
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たとえば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OB領域の画像信号、又はダミー画素信号を抽出する。
Based on the clamp signal sent from 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での黒レベル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。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。
The black level reference
この様な構成において、本発明は、CCD241を部分読み出しモードで駆動する際に、最適な読み出し方法、およびクランプ方法を用いて黒レベル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で行われる画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作を制御するものである。画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作の制御の詳細については後述する。
In such a configuration, 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で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 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、たとえば黒レベル補正部263、画素補間部264、デジタルズーム制御部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などからなる画像処理部262、およ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
ここで、デジタルズーム制御部265は、部分読み出しモードにて、CCD241から読み出された画像信号を、デジタルズームボタン209で設定されたデジタルズーム倍率に応じて拡大を行い、一画像の画像信号を生成するものである。
Here, the digital zoom control unit 265 enlarges the image signal read from 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248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
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
次に、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。
Next, the
また、カメラ制御CPU291は、モード設定ダイアル203、またはデジタルズームボタン209で設定された画像信号の読み出し動作モードに応じて、タイミングジェネレータ248の作動を制御して、画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作を制御する。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駆動信号制御手段として機能するものである。画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作の制御の詳細については後述する。
Further, 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。すなわち、メモリカード277は、本発明に係る撮像装置における記録手段として機能するものである。
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など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、部分読み出しモードにて、画像信号を読み出すデジタルズーム作動時に行なわれる、画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作について説明する。 Here, an image signal reading operation and a clamping operation performed when the digital zoom operation for reading an image signal in the partial reading mode will be described.
従来行われている部分読み出しモード時の、画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作においては、前述した様に、図3(a)に示す様に、画面下部71の掃き出し期間ta1、および画面上部81の掃き出し期間tb中はクランプ動作を停止している。そして画面下部71の掃き出し期間ta1終了後、画面中央部61の画像信号読み出し期間trに移ると、図3(d)に示す様に、クランプ動作を開始するが、図3(e)に示すOBレベルVobに相当するクランプ電位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OBレベルVobに相当するクランプ電位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変化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 image signal readout operation and clamp operation in the partial readout mode, as described above, as shown in FIG. 3A, the sweep period ta1 of the screen
本発明は、CCD241を部分読み出しモードで駆動する際に、最適な読み出し方法、およびクランプ方法を用いて黒レベル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で行われる画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作を制御するものである。
In the present invention, when the
ここで、本発明に係わるデジタルカメラ1において、部分読み出しモードにて、画像信号を読み出すデジタルズーム作動時に行なわれる、画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作を、図4を用いて説明する。図4(a)は、デジタルズーム時、撮像面における画像信号の読み出し領域を示す。図4(b)は、垂直同期信号(VD)を示す。図4(c)は、CCD出力信号を示す。図4(d)は、クランプ信号(CLP)を示す。図4(e)は、クランプ電位、およびOBレベルを示す。
Here, in the
従来は、前述した様に、画面下部71の掃き出し期間ta1終了後、画像の表示、または記録の対象である所定領域、すなわち図3(a)に示す、画面中央部61で光電変換された電荷の読み出し期間trに、移った時点から図3(d)に示す様に、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、画像の表示、または記録の対象である所定領域、すなわち図4(a)に示す、画面中央部61に加えて、所定領域の前方に位置する領域62で光電変換された電荷も読み出して画像信号を生成する。そしてこの画像信号の読み出し期間trxに、移った時点から図4(d)に示す様に、クランプ動作を開始する様にしている。
Conventionally, as described above, after the sweeping period ta1 of the
すなわち、前述した様にクランプ動作開始直後は、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、画像の表示、または記録の対象となる画面中央部61(所定領域)で生成された画像信号を読み出す期間trに移行する前にクランプ電位を安定させる為に、クランプミスの影響を考慮しなくてもよい領域62で生成された画像信号の読み出しを行なう、読み出し期間trx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。なお、期間trx中にクランプ電位を安定させる為に、領域62は少なくとも5水平ラインからなるものとする。
That is, as described above, immediately after the start of the clamp operation, it is difficult to instantaneously obtain an appropriate clamp potential due to the size of the time constant of the clamp circuit. Therefore, in order to stabilize the clamp potential before shifting to the period tr for reading the image signal generated at the screen center 61 (predetermined area) to be displayed or recorded, the influence of the clamping error is taken into consideration. The clamp operation is started from the time when the image signal generated in the
したがって画面中央部61(所定領域)で生成された画像信号を読み出す期間trに移った時点では、クランプ電位がOBレベルVobまで追従して適正なクランプ電位が得られる様になる。その結果、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。 Accordingly, at the time when the period tr when the image signal generated in the screen center portion 61 (predetermined region) is read out, the clamp potential follows the OB level Vob so that an appropriate clamp potential can be obtained. As a result, it is possible to suppress the occurrence of V sag (step) that was difficult to remove.
この様に、本発明に係わる撮像装置では、撮像素子を部分読み出しモードで駆動する際に、最適な読み出し方法、およびクランプ方法を用いて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り、高品位な画像を形成することが可能な撮像装置の提供を可能にした。 As described above, in the image pickup apparatus according to the present invention, when the image pickup element is driven in the partial read mode, it is difficult to remove conventionally by correcting dark noise using the optimum read method and clamp method. Further, the occurrence of V sag (step) can be suppressed, and an imaging apparatus capable of forming a high-quality image can be provided.
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。たとえば、前述の実施の形態においては、撮像素子としてCCDエリアセンサを用いて説明したが、CMOSエリアセンサを用いてもよい。 The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be changed or improved as appropriate. For example, in the above-described embodiment, the CCD area sensor is used as the image sensor, but a CMOS area sensor may be used.
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 デジタルズーム制御部
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
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 Flash control circuit 295 Switch group (shutter button, etc.)
3
51
55 Horizontal shift register (horizontal CCD)
56 Dummy pixel 57 Output section
Claims (5)
前記撮像素子で生成された画像信号をクランプするクランプ手段と、
前記撮像素子の駆動を制御する駆動制御信号、および、前記クランプ手段で用いられるクランプ信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記駆動信号生成手段の作動を制御する駆動信号制御手段と、
前記画像信号に基づいて前記撮像素子に取り込まれた画像を表示する表示手段と該画像を記録する記録手段のうちの少なくとも一方、を有する撮像装置であって、
前記撮像素子上の所定領域の一部で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成する部分読み出しモードで前記撮像素子を駆動させ、生成された画像信号を前記表示手段に表示、または、前記記録手段に記録する場合、
前記駆動信号制御手段は、前記撮像素子で垂直方向への読み出しを行うときに、前記所定領域の前方領域で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成する様に、前記駆動信号生成手段の作動を制御することを特徴とする撮像装置。 An image sensor that photoelectrically converts a subject light image to generate an image signal;
Clamping means for clamping an image signal generated by the imaging device;
A drive control signal for controlling driving of the image sensor, and a drive signal generating means for generating a clamp signal used in the clamp means;
Drive signal control means for controlling the operation of the drive signal generation means;
An imaging apparatus having at least one of display means for displaying an image captured by the imaging element based on the image signal and recording means for recording the image,
The image sensor is driven in a partial read mode in which a charge photoelectrically converted in a part of a predetermined region on the image sensor is read and an image signal is generated, and the generated image signal is displayed on the display unit, or When recording on recording means,
The drive signal control unit is configured to read the charge photoelectrically converted in a region in front of the predetermined region and generate an image signal when performing reading in the vertical direction with the image sensor. An imaging device characterized by controlling operation.
前記遮光領域で生成された画像信号を、前記クランプ手段によりクランプすることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The image sensor has a light shielding region,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the image signal generated in the light-shielding region is clamped by the clamping unit.
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