JP2000023040A - Solid-state image pickup device and system on-chip solid- state image pickup device - Google Patents
Solid-state image pickup device and system on-chip solid- state image pickup deviceInfo
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- Studio Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、X−Yアドレス方
式の撮像素子を用いた固体撮像装置及び1チップ化した
システムオンチップ(以下、SOCという)型固体撮像
素子に関し、特に電源周期と同期して点滅する蛍光灯な
どのように交流点灯する電灯のもとで撮像画面の輝度や
色相が変化する、いわゆるフリッカの改善に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device using an XY address type image pickup device and a system-on-chip (hereinafter referred to as SOC) type solid-state image pickup device integrated into one chip. The present invention relates to an improvement in so-called flicker in which the brightness and hue of an imaging screen change under an electric lamp that is AC-lit such as a fluorescent lamp that blinks.
【0002】[0002]
【従来の技術】蛍光灯の照明のもとでテレビジョンカメ
ラによる撮影を行うと、テレビジョンカメラの垂直同期
周波数と蛍光灯の明滅周波数との間のずれによって干渉
が生じ、蛍光灯フリッカと呼ばれる現象が発生する。C
CD型撮像装置を用いたカメラでは、ーフレームあるい
はーフィールド単位にて電荷の蓄積を行っている。この
ため、フリッカの影響はフレーム間において生じ、その
補正は比較的簡単であって既に実用化されている。2. Description of the Related Art When an image is taken by a television camera under illumination of a fluorescent lamp, interference occurs due to a difference between a vertical synchronization frequency of the television camera and a blinking frequency of the fluorescent lamp, which is called a fluorescent lamp flicker. The phenomenon occurs. C
In a camera using a CD-type imaging device, charge is accumulated in units of -frame or -field. For this reason, the influence of flicker occurs between frames, and its correction is relatively simple and has already been put to practical use.
【0003】プログレッシブIT型CCDイメージセン
サを例にとると、IT型CCDイメージセンサは素子上
にアナログフレームメモリを有している。フォトダイオ
ードで同ー期間に露光された信号の全画面分を、ー旦素
子上の垂直転送CCDに転送し、1水平ライン分ずつ読
み出していく。このため、IT型CCDイメージセンサ
を用いたNTSC方式のカメラを用いて50Hzの交流
点灯照明化で撮影を行った場合、ほぼ3フィールド周期
で画面全体の輝度及び色相が変化する。[0003] Taking a progressive IT-type CCD image sensor as an example, the IT-type CCD image sensor has an analog frame memory on an element. The entire screen of the signal exposed in the same period by the photodiode is transferred to the vertical transfer CCD on the element, and is read out one horizontal line at a time. For this reason, when shooting is performed by using an NTSC camera using an IT-type CCD image sensor with 50 Hz alternating-current lighting, the luminance and hue of the entire screen change at a cycle of approximately three fields.
【0004】IT型CCDイメージセンサにおいてこの
ようなフリッカを補正する手法として、電子シャッタの
モードで露光時間を1/100秒に設定してフィールド
毎の露光時間を等しくする手法と、フリッカがほぼ3フ
ィールド周期で発生することを利用し、各フィールドの
映像信号の平均値が一定になるように、3フィールド前
の映像信号から現在の輝度及び色相の変動を予測して補
正値を生成しフリッカを抑圧する手法が用いられてい
る。As a method of correcting such flicker in an IT type CCD image sensor, a method of setting an exposure time to 1/100 second in an electronic shutter mode to equalize an exposure time for each field, and a method of almost three flickers. Utilizing the fact that it occurs in the field cycle, the current luminance and hue fluctuations are predicted from the video signal three fields before, so that the average value of the video signal of each field is constant, and a correction value is generated to generate flicker. Suppression techniques are used.
【0005】これに対し、MOS型撮像装置は画素毎に
MOS型トランジスタがスイッチング素子として設けら
れ、X−Yアドレスにより画素を順次走査して読み出す
X−Yアドレス走査型である。このようなMOS型撮像
装置は、CCD型撮像装置と異なり、単一の電源電圧で
駆動が可能で低消費電力であり、かつ通常のMOS型ロ
ジックICと同一のプロセスにより製造が可能であるた
め製造コストが低いという利点がある。On the other hand, the MOS type imaging apparatus is of an XY address scanning type in which a MOS transistor is provided as a switching element for each pixel, and the pixels are sequentially scanned and read out by XY addresses. Since such a MOS type imaging device can be driven by a single power supply voltage, consumes low power, and can be manufactured by the same process as a normal MOS type logic IC, unlike a CCD type imaging device. There is an advantage that the manufacturing cost is low.
【0006】しかしこのMOS型撮像装置では、画素毎
に露光期間が1水平読み出しクロック周期ずつ順次移動
していく。このため、全ての画素で露光しているタイミ
ングは異なっている。よって、各画素が蓄積期間に積分
する蛍光灯照明の光量に違いが生じ、これがフレーム内
においてフリッカとして現れる。図24に、簡略化のた
めに走査方向において同じ露光タイミングを持つような
構造を有するMOS型撮像装置におけるフリッカ生成モ
デルを示す。このフリッカは、蛍光灯の明滅周期と露光
タイミングとのずれを原因として生じる。このため、C
CD型撮像装置とは異なり、電灯線のサイクルが50H
z、60Hzのいずれの場合においても生じる。However, in this MOS type imaging device, the exposure period sequentially moves by one horizontal read clock cycle for each pixel. For this reason, the timings at which all the pixels are exposed are different. Therefore, there is a difference in the amount of fluorescent lamp illumination that each pixel integrates during the accumulation period, and this appears as flicker in the frame. FIG. 24 shows a flicker generation model in a MOS imaging device having a structure having the same exposure timing in the scanning direction for simplification. The flicker occurs due to a difference between the blinking cycle of the fluorescent lamp and the exposure timing. Therefore, C
Unlike CD type imaging device, power line cycle is 50H
It occurs in both cases of z and 60 Hz.
【0007】ここで、1水平ライン分ずつまとめて読み
出すMOS型撮像装置を想定して考えると、この場合は
水平ライン上の露光期間が同じであるため、横縞状の蛍
光灯フリッカが垂直方向において現れる。蛍光灯フリッ
カを補正する1手段としては、図25(b)に示された
ように。露光時間を蛍光灯の明滅周期の1周期あるいは
その整数倍に設定する方式が考えられる。この様に蓄積
時間を設定すると、蛍光灯が明滅していても全ての画素
における蛍光灯成分の積分量が同じになるため、蛍光灯
フリッカを抑圧することができる。[0007] Here, assuming a MOS type image pickup device that collectively reads one horizontal line at a time, in this case, since the exposure period on the horizontal line is the same, the horizontal stripe fluorescent lamp flickers in the vertical direction. appear. As one means for correcting the fluorescent lamp flicker, as shown in FIG. A method is conceivable in which the exposure time is set to one cycle of the flicker cycle of the fluorescent lamp or an integral multiple thereof. When the accumulation time is set in this manner, even when the fluorescent lamp is flickering, the integrated amounts of the fluorescent lamp components in all the pixels are the same, so that the fluorescent lamp flicker can be suppressed.
【0008】しかし、図25(a)に示されたように、
蓄積時間がこれと異なっている場合、図24に示された
ようにラインごとに受ける光量の積分値が異なり、横縞
状の蛍光灯フリッカが発生する。この露光時間を任意に
設定した場合の補正方法として、撮像素子の出力、ある
いは出力を信号処理した映像信号から照明光量の周期的
な変動パターンを抽出し、この変動パターンからフリッ
カ補正値を生成して、輝度信号や色信号の画面の場所毎
の利得を制御してフリッカを補正する方式がある。ある
いは、フリッカ波形をメモリにテンプレートとして保持
し、外部センサにて蛍光灯の明滅を検出してこのテンプ
レートとイメージセンサ出力とで同期をとって補正する
方式も提案されている。[0008] However, as shown in FIG.
If the accumulation time is different from this, as shown in FIG. 24, the integrated value of the amount of light received for each line differs, and a horizontal stripe fluorescent lamp flicker occurs. As a correction method when the exposure time is arbitrarily set, a periodic variation pattern of the illumination light amount is extracted from the output of the image sensor or a video signal obtained by signal processing the output, and a flicker correction value is generated from the variation pattern. Thus, there is a method of controlling the gain of the luminance signal or the color signal for each location on the screen to correct flicker. Alternatively, a method has been proposed in which a flicker waveform is stored as a template in a memory, and flickering of a fluorescent lamp is detected by an external sensor, and correction is performed by synchronizing the template with the image sensor output.
【0009】しかしながら、映像信号からフレーム内の
フリッカ波形を検出するのは、白い壁等を撮影する場合
を除いて、一般的に非常に困難である。映像信号からフ
レーム内のフリッカ成分を抽出するには、フレーム内お
よびフレーム間での積分によるローパス効果、あるいは
アナログ又はデジタルのローパスフィルタを用いてフリ
ッカ成分以外を取り除く手法が取られる。しかし、撮影
被写体中にもフリッカ成分とほぼ同じ周波数帯域のパタ
ーンが混在していることがよくあり、これにより正確な
フリッカ波形の抽出が妨害される。特に撮像装置の画角
を固定した場合には、画面内でのフリッカの移動周期が
ほぼ3フレームである。このため、フレーム間で平均を
取ったとしても、3フレームごとにほぼ同じ場所にフリ
ッカ波形が来るため、絵柄の影響を取り除くことはでき
なかった。However, it is generally very difficult to detect a flicker waveform in a frame from a video signal, except when photographing a white wall or the like. In order to extract a flicker component in a frame from a video signal, a method of removing a component other than the flicker component using an analog or digital low-pass filter or an analog or digital low-pass filter is used. However, a pattern in the same frequency band as the flicker component is often mixed in the photographing subject, which hinders accurate flicker waveform extraction. In particular, when the angle of view of the imaging device is fixed, the moving cycle of flicker within the screen is approximately three frames. For this reason, even if the average is taken between the frames, the flicker waveform comes at almost the same place every three frames, so that the influence of the picture cannot be removed.
【0010】ー方のフリッカ波形をテンプレートとして
有する方式であるが、蛍光灯の明滅波形は蛍光灯点灯器
毎に特有であることが知られている。このため、フリッ
カ補正システムを構築するべく、非常に多数のフリッカ
波形を調査してデータベースを生成したとしても、将来
の蛍光灯点灯器に対応することはできない。[0010] The flicker waveform of the fluorescent lamp is used as a template, and it is known that the blinking waveform of the fluorescent lamp is unique to each fluorescent lamp lighting device. For this reason, even if a very large number of flicker waveforms are investigated and a database is generated in order to construct a flicker correction system, it is not possible to cope with future fluorescent lighting devices.
【0011】このように、MOS型撮像装置ではフリッ
カ波形の抽出がCCD型の場合のように簡単には予測で
きないため、これまで有効な補正手段がなく、蛍光灯フ
リッカが残留してその結果画質が劣化するという問題が
あった。As described above, since the extraction of the flicker waveform cannot be easily predicted in the MOS type image pickup device as in the case of the CCD type, there is no effective correction means so far, and the fluorescent lamp flicker remains, resulting in image quality. However, there is a problem in that the metal is deteriorated.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
はライン単位で蓄積期間の異なる読み出しを行うX−Y
アドレス方式によるMOS型撮像装置を用いて蛍光灯照
明下において撮像した場合、撮像面の場所毎に露光量が
異なることになり、いわゆる蛍光灯フリッカが発生する
という問題があった。As described above, in the prior art, X-Y which performs reading with different accumulation periods on a line-by-line basis.
When an image is picked up under fluorescent lamp illumination using a MOS type image pickup device based on the address method, the exposure amount differs for each location on the image pickup surface, and there is a problem that so-called fluorescent lamp flicker occurs.
【0013】本発明は上記事情に鑑み、蛍光灯の照明下
において任意の蓄積時間で撮像した場合、垂直方向にお
いて輝度および色相が変化するような横縞状蛍光灯フリ
ッカを十分に抑圧して画質を向上させることが可能なX
−Yアドレス方式の固体撮像装置及びSOC型撮像素子
を提供することを目的とする。In view of the above circumstances, the present invention sufficiently suppresses horizontal stripe fluorescent lamp flicker in which luminance and hue change in the vertical direction when imaging is performed for an arbitrary storage time under illumination of a fluorescent lamp to improve image quality. X that can be improved
An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device and an SOC type imaging device of a -Y address system.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置
は、光電変換を行って画素信号を発生する画素が二次元
状に配列されたエリアセンサ部と、前記エリアセンサ部
を第1方向のラインを単位として第1方向に順次選択す
る第1の走査部と、前記第1方向のラインを単位とする
前記画素信号を第2方向に順次選択する第2の走査部
と、前記第1及び第2の走査部により走査されて前記エ
リアセンサ部から読み出された前記画素信号に対して所
定の信号処理を行い映像信号を出力する信号処理部とを
有するX−Yアドレス方式の撮像素子と、光電変換を行
って光量波形を出力する測光素子と、前記撮像素子の露
光期間と、出力された前記光量波形とに基づいて、前記
映像信号の利得を制御する制御値を生成する制御値生成
部と、前記制御値生成部が生成した前記制御値に基づい
て、前記映像信号の利得を制御する利得制御部とを備え
ることを特徴としている。According to the present invention, there is provided a solid-state imaging device comprising: an area sensor section in which pixels for performing a photoelectric conversion to generate a pixel signal are two-dimensionally arranged; A first scanning unit that sequentially selects a line in units of a first direction in a first direction, a second scanning unit that sequentially selects the pixel signal in units of a line of the first direction in a second direction, An X-Y address type image sensor having a signal processing unit that performs predetermined signal processing on the pixel signal scanned by the second scanning unit and read from the area sensor unit and outputs a video signal; A photometric element that performs photoelectric conversion to output a light quantity waveform, a control value generation that generates a control value for controlling a gain of the video signal based on the exposure period of the imaging element and the output light quantity waveform. And the control value generation There based on the generated control values, and further comprising a gain control unit for controlling a gain of said video signal.
【0015】ここで、前記固体撮像装置は前記撮像素子
から出力された前記映像信号をデジタル化するアナログ
−デジタル変換部をさらに備え、前記利得制御部は、デ
ジタル化された前記映像信号を所要の信号形式のデジタ
ル映像信号にするために信号処理を行うとともに、前記
制御値に基づいて前記デジタル映像信号の利得を制御す
るものであってもよい。Here, the solid-state imaging device further includes an analog-to-digital conversion unit that digitizes the video signal output from the imaging device, and the gain control unit converts the digitized video signal into a required signal. Signal processing may be performed to obtain a digital video signal in a signal format, and the gain of the digital video signal may be controlled based on the control value.
【0016】前記制御値生成部は、前記測光素子が出力
した前記光量波形を、前記エリアセンサ部の各ラインご
とに有効電荷蓄積期間にわたって積分し、得られた積分
値に所要の処理を施して前記制御値を生成するものであ
ってよい。The control value generating section integrates the light quantity waveform output by the photometric element over an effective charge accumulation period for each line of the area sensor section, and performs a required process on the obtained integrated value. The control value may be generated.
【0017】前記固体撮像装置は、前記撮像素子から出
力された前記映像信号の信号レベル平均値を測定する信
号レベル測定部をさらに備え、前記制御値生成部は、前
記信号レベル測定部により測定された前記信号レベル平
均値を用いて前記制御値を生成することもできる。The solid-state imaging device further includes a signal level measurement unit for measuring an average signal level of the video signal output from the imaging device, and the control value generation unit is configured to measure the signal level by the signal level measurement unit. The control value may be generated using the averaged signal level.
【0018】また、前記制御値生成部は、前記制御値を
ライン単位で生成し、これに対応するラインの前記映像
信号が前記撮像素子から出力される前に、前記制御値を
前記利得制御部に与えるものであってよい。Further, the control value generation section generates the control value for each line, and outputs the control value to the gain control section before the video signal of the corresponding line is output from the image pickup device. May be given.
【0019】本発明の固体撮像装置は、前記エリアセン
サ部から出力される前記映像信号に含まれるフリッカ成
分の振幅を予め保持する参照テーブルをさらに備え、前
記制御値生成部は、前記測光素子が出力した前記光量波
形をエリアセンサ部の各ライン毎に有効電荷蓄積期間に
わたって積分し、得られた積分波形の振幅が前記参照テ
ーブルが保持している前記映像信号に含まれるフリッカ
成分の振幅と一致するように利得を制御することもでき
る。The solid-state imaging device according to the present invention may further include a reference table for preliminarily holding an amplitude of a flicker component included in the video signal output from the area sensor unit. The output light quantity waveform is integrated over the effective charge accumulation period for each line of the area sensor unit, and the amplitude of the obtained integrated waveform matches the amplitude of the flicker component included in the video signal held by the reference table. The gain can also be controlled so that
【0020】また、前記測光素子から出力された前記光
量波形を与えられ、前記光量波形のうち電源周期に依存
する信号帯域のみを通過させる処理を行った後、前記制
御値生成部に出力するローパスフィルタをさらに備えて
もよい。A low-pass is provided with the light amount waveform output from the photometric element, performs a process of passing only a signal band depending on a power supply cycle in the light amount waveform, and outputs the signal band to the control value generation unit. A filter may be further provided.
【0021】測光素子として、異なる色フィルタが配置
された複数の測光素子を有することもできる。As the photometric element, a plurality of photometric elements in which different color filters are arranged can be provided.
【0022】ここで、前記測光素子の数は前記エリアセ
ンサ部においてカラー画像情報を得るために画素に設け
られている色フィルタの種類と同数であり、前記測光素
子に配置された前記色フィルタは前記エリアセンサ部に
配置された色フィルタと同色あるいはその補色であって
もよい。Here, the number of the photometric elements is the same as the number of types of color filters provided in the pixels for obtaining color image information in the area sensor section, and the color filters arranged in the photometric elements are The color may be the same as the color filter arranged in the area sensor unit or a color complementary thereto.
【0023】この場合、前記制御値生成部が前記測光素
子からそれぞれ出力された前記光量波形を色ごとに分離
し、それぞれの色ごとの光量波形から前記制御装置を生
成するとともに、この分離されたそれぞれの色ごとの出
力レベルの比に応じて白バランスの補正を行うこともで
きる。In this case, the control value generation section separates the light amount waveform output from the photometric element for each color, generates the control device from the light amount waveform for each color, and separates the control device. The white balance can also be corrected according to the ratio of the output level for each color.
【0024】前記測光素子から出力された前記光量波形
を、前記制御値生成部に与えて前記制御値の生成に用い
るとともに、前記エリアセンサ部に入力される光量の制
御又は前記エリアセンサ部の蓄積時間の制御に用いても
よい。The light amount waveform output from the photometric element is applied to the control value generation section to generate the control value, and the control of the light amount input to the area sensor section or the accumulation of the area sensor section is performed. It may be used for controlling time.
【0025】外部から入力されたコマンドに従い、前記
エリアセンサ部から前記画素信号を読み出す画素領域を
設定する読み出し領域設定部をさらに備え、前記制御値
生成部は、前記読み出し領域設定部が設定した画素領域
に基づいて前記制御値を生成することもできる。The image processing apparatus further comprises a read area setting section for setting a pixel area from which the pixel signal is read from the area sensor section in accordance with a command input from the outside, wherein the control value generation section includes a pixel set by the read area setting section. The control value may be generated based on a region.
【0026】本発明のSOC型固体撮像素子は、光電変
換を行って画素信号を発生する画素が二次元状に配列さ
れたエリアセンサ部と、前記エリアセンサ部を第1方向
のラインを単位として第1方向に順次選択する第1の走
査部と、前記第1方向のラインを単位とする前記画素信
号を第2方向に順次選択する第2の走査部と、前記第1
及び第2の走査部により走査されて前記エリアセンサ部
から読み出された前記画素信号に対して所定の信号処理
を行い映像信号を出力する信号処理部とを有するX−Y
アドレス方式の撮像素子と、外部から光量波形を与えら
れるインタフェース部と、前記撮像素子の露光期間と、
前記インタフェース部に与えられた前記光量波形とに基
づいて、前記映像信号の利得を制御する制御値を生成す
る制御値生成部と、前記制御値生成部が生成した前記制
御値に基づいて、前記映像信号の利得を制御する利得制
御部とを備え、前記撮像素子、前記インタフェース部、
前記制御値生成部及び前記利得制御部が同一チップ上に
形成されていることを特徴としている。The SOC type solid-state image pickup device according to the present invention has an area sensor section in which pixels for generating a pixel signal by performing photoelectric conversion are two-dimensionally arranged, and the area sensor section is defined as a line in a first direction. A first scanning unit that sequentially selects in the first direction, a second scanning unit that sequentially selects the pixel signals in units of lines in the first direction in a second direction, and the first scanning unit.
And a signal processing unit that performs predetermined signal processing on the pixel signal scanned by the second scanning unit and read from the area sensor unit, and outputs a video signal.
An image sensor of an address method, an interface unit to which a light amount waveform is externally given, an exposure period of the image sensor,
Based on the light amount waveform given to the interface unit, a control value generation unit that generates a control value for controlling the gain of the video signal, based on the control value generated by the control value generation unit, A gain control unit for controlling the gain of the video signal, the image sensor, the interface unit,
The control value generation unit and the gain control unit are formed on the same chip.
【0027】あるいは、本発明のSOC型固体撮像素子
は、光電変換を行って画素信号を発生する画素が二次元
状に配列されたエリアセンサ部と、前記エリアセンサ部
を第1方向のラインを単位として第1方向に順次選択す
る第1の走査部と、前記第1方向のラインを単位とする
前記画素信号を第2方向に順次選択する第2の走査部
と、前記第1及び第2の走査部により走査されて前記エ
リアセンサ部から読み出された前記画素信号に対して所
定の信号処理を行い映像信号を出力する信号処理部とを
有するX−Yアドレス方式の撮像素子と、光電変換を行
って光量波形を出力する測光素子と、前記撮像素子の露
光期間と、出力された前記光量波形とに基づいて、前記
映像信号の利得を制御する制御値を生成する制御値生成
部と、前記制御値生成部が生成した前記制御値に基づい
て、前記映像信号の利得を制御する利得制御部とを備
え、前記撮像素子、前記測光素子、前記制御値生成部及
び前記利得制御部が同一チップ上に形成されていること
を特徴とする。Alternatively, the SOC type solid-state imaging device according to the present invention includes an area sensor unit in which pixels that generate a pixel signal by performing photoelectric conversion are two-dimensionally arranged, and the area sensor unit is formed of a line in a first direction. A first scanning unit for sequentially selecting a unit in the first direction as a unit, a second scanning unit for sequentially selecting the pixel signal in a second direction in units of the line in the first direction, and the first and second units A signal processing unit that performs predetermined signal processing on the pixel signal read from the area sensor unit by scanning by the scanning unit and outputs a video signal; A photometric element that performs a conversion to output a light amount waveform, an exposure period of the image sensor, and a control value generation unit that generates a control value that controls a gain of the video signal based on the output light amount waveform. , The control value raw A gain control unit that controls the gain of the video signal based on the control value generated by the unit, wherein the imaging element, the photometric element, the control value generation unit, and the gain control unit are formed on the same chip. It is characterized by having been done.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明のー実施の形態につ
いて図を参照して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0029】本発明の第1の実施の形態によるX−Yア
ドレス方式の固体撮像装置は、図1に示されるように、
撮像素子101、タイミング発生部107、測光素子1
03、電子シャッタ設定部104、制御値生成部10
5、利得制御部106を備えている。The XY address type solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG.
Image sensor 101, timing generator 107, photometric device 1
03, electronic shutter setting unit 104, control value generation unit 10
5. The gain control unit 106 is provided.
【0030】撮像素子101は、光を入射されて光電変
換を行い信号電荷を発生して出力する画素がマトリクス
状に配置されたエリアセンサ部201と、このエリアセ
ンサ部201が出力したアナログ画素信号を垂直方向に
転送されて一時的に保持し、ノイズ低減等の処理を行う
アナログ信号処理部204と、エリアセンサ部201を
垂直方向に走査する垂直走査部202と、エリアセンサ
部201を水平方向に走査してアナログ信号処理部20
4に保持された信号を映像信号として出力させる水平走
査部203と、タイミング発生部107が出力したタイ
ミング信号を与えられて、垂直走査部202及び水平走
査部203の動作を制御する垂直水平走査信号発生部2
05とを有している。The image sensor 101 has an area sensor unit 201 in which pixels that receive light, perform photoelectric conversion, generate signal charges, and output the signals are arranged in a matrix, and an analog pixel signal output from the area sensor unit 201. Is transferred in the vertical direction and temporarily held, and an analog signal processing unit 204 that performs processing such as noise reduction, a vertical scanning unit 202 that vertically scans the area sensor unit 201, and a horizontal scanning unit that scans the area sensor unit 201 in the horizontal direction Scans the analog signal processing unit 20
4 for outputting the signal held in 4 as a video signal, and a vertical / horizontal scanning signal for controlling the operations of the vertical scanning unit 202 and the horizontal scanning unit 203 given the timing signal output from the timing generation unit 107. Generator 2
05.
【0031】電子シャッタ設定部104は、アナログ信
号処理部204からの出力をフィードバック信号として
与えられ、電子シャッタ値を設定してタイミング発生部
107及び制御値生成部105に出力するものである。The electronic shutter setting section 104 receives an output from the analog signal processing section 204 as a feedback signal, sets an electronic shutter value, and outputs the electronic shutter value to the timing generation section 107 and the control value generation section 105.
【0032】タイミング発生部107は、与えられた電
子シャッタ値に基づいて、エリアセンサ部201におい
て発生した画素信号を垂直及び水平方向に走査して読み
出すためのタイミングを規定するクロック信号を発生す
るものである。The timing generator 107 generates a clock signal for defining the timing for scanning and reading the pixel signal generated in the area sensor 201 in the vertical and horizontal directions based on the given electronic shutter value. It is.
【0033】測光素子103は、撮像素子101の周辺
に配置されており、撮像素子周辺の光量波形を測定して
測定結果を制御値生成部105に出力するものである。The photometric element 103 is arranged around the image sensor 101, measures a light amount waveform around the image sensor 101, and outputs a measurement result to the control value generator 105.
【0034】制御値生成部105は、電子シャッタ設定
部104が出力した電子シャッタ値とタイミング発生部
107が出力したクロック信号と測光素子103が出力
した光量波形とを与えられ、後述するような処理を行っ
て利得を制御するための制御値信号を出力するものであ
る。The control value generation unit 105 is supplied with the electronic shutter value output from the electronic shutter setting unit 104, the clock signal output from the timing generation unit 107, and the light amount waveform output from the photometric element 103, and performs processing as described later. And outputs a control value signal for controlling the gain.
【0035】利得制御部106はこの制御値信号を与え
られ、撮像素子101からの出力の利得を制御を行うも
のである。The gain control section 106 receives the control value signal and controls the gain of the output from the image sensor 101.
【0036】このような構成を備えた本実施の形態によ
る固体撮像装置は、次のように動作する。エリアセンサ
部201において、光電変換により得られた画素信号
が、垂直走査部202によって1垂直ライン単位で選択
され、アナログ信号処理部204に転送されて一時的に
保持される。アナログ信号処理部204において、ノイ
ズ低減等の処理を受けた後、水平走査部203によって
1水平ライン単位で順次選択され、撮像素子101の外
部へ映像信号として出力される。このようにして、エリ
アセンサ部201の画像情報が垂直方向に転送されて保
持された後、1水平ライン毎に出力されて1画面分の映
像信号が読み出されることになる。ここで、アナログ信
号処理部204では、ノイズ低減の他にガンマ補正や増
幅等の処理が行われる場合もある。The solid-state imaging device according to the present embodiment having such a configuration operates as follows. In the area sensor unit 201, the pixel signals obtained by the photoelectric conversion are selected by the vertical scanning unit 202 in units of one vertical line, transferred to the analog signal processing unit 204, and temporarily held. After undergoing processing such as noise reduction in the analog signal processing unit 204, the signals are sequentially selected in units of one horizontal line by the horizontal scanning unit 203 and output as video signals to the outside of the image sensor 101. In this way, after the image information of the area sensor unit 201 is transferred and held in the vertical direction, it is output for each horizontal line and the video signal for one screen is read. Here, the analog signal processing unit 204 may perform processing such as gamma correction and amplification in addition to noise reduction.
【0037】測光素子103により、撮像素子101周
辺の光量波形が測定され、この波形が制御値生成部10
5に出力される。図24を用いて上述したように、MO
S型撮像装置のフリッカは交流点灯による照明の明滅
と、エリアセンサ部201の信号電荷の蓄積期間のずれ
に原因がある。そこで、測光素子103が測定した光量
波形を、電子シャッタ設定部104が設定した電子シャ
ッタ値に基づいて積分処理を行うことで、画像に現れる
横縞状フリッカの垂直成分と同じ波形を制御値生成部1
05において推定することができる。The photometric element 103 measures a light quantity waveform around the image pickup element 101, and this waveform is used as a control value generation unit 10.
5 is output. As described above with reference to FIG.
The flicker of the S-type imaging device is caused by flickering of the illumination due to AC lighting and a shift in the accumulation period of the signal charges of the area sensor unit 201. Therefore, by integrating the light amount waveform measured by the photometry element 103 based on the electronic shutter value set by the electronic shutter setting unit 104, the same waveform as the vertical component of the horizontal stripe flicker appearing in the image is obtained by the control value generation unit. 1
05 can be estimated.
【0038】フリッカ波形の推定には、図2(a)〜
(c)に示されたような幾つかの方式が考えられる。第
1の方式は、図2(a)のように、エリアセンサ部20
1の水平ライン第1行目が信号電荷の蓄積を開始するタ
イミングに合わせて測光素子103の出力の積分を開始
し、この第1行に設定されている蓄積期間分だけ積分し
た後、積分値I0 をバッファに保存する。この後、電子
シャッタ値により定められる第2行の蓄積開始のタイミ
ングまで待ってから測光素子103の出力の積分を開始
し、積分値I1 をバッファに保存する。このような動作
を繰り返していくことにより、フリッカ波形の推定を行
うことができる。この方式では、複数行のフリッカ値の
測定を平行して行うことはできない。よって、フリッカ
波形データをフリッカ補正を行う前に予め用意しておく
必要がある。For the estimation of the flicker waveform, FIG.
Several schemes as shown in (c) are possible. In the first method, as shown in FIG.
The integration of the output of the photometric element 103 is started in accordance with the timing at which the first horizontal line of the first horizontal line starts accumulating signal charges, and after integrating for the accumulation period set in this first row, the integrated value is obtained. Save I 0 in the buffer. Thereafter, the integral of the output of the photometric device 103 waits until the timing of the accumulation start of the second row defined by the electronic shutter value starts to store the integrated value I 1 in the buffer. By repeating such an operation, the flicker waveform can be estimated. In this method, measurement of flicker values of a plurality of rows cannot be performed in parallel. Therefore, it is necessary to prepare flicker waveform data before performing flicker correction.
【0039】第2の方式は、図2(b)に示されたよう
に、測光素子103からの出力をバッファに一時保存
し、撮像素子のそれぞれの行での蓄積開始時点における
フリッカ位相θt から、現在の電子シャッタ値により決
まる蓄積期間At だけのデータをバッファから読出して
積分演算を行ない、各行のフリッカ成分を順次出力す
る。In the second method, as shown in FIG. 2B, the output from the photometric element 103 is temporarily stored in a buffer, and the flicker phase θ t at the time of starting accumulation in each row of the image sensor. from only the data accumulation period a t which is determined by the current of the electronic shutter value performs integral operation is read from the buffer, and sequentially outputs each line flicker component.
【0040】第3の方式は、図2(c)のように測光素
子からの出力をバッファに一時保存し、それぞれの行に
おける電子シャッタ値により決定される期間のデータを
バッファから読み出して積分し、この積分値を複数個求
めた後、その平均Σx in (x)/xを求める。この手
法によれば、実時間のフリッカ成分の推定を行うことは
できないが、波形の推定精度を上げることが可能であ
る。In the third method, as shown in FIG. 2C, the output from the photometric element is temporarily stored in a buffer, and data of a period determined by the electronic shutter value in each row is read from the buffer and integrated. after determining a plurality of the integrated value and calculate the average Σ x i n (x) / x. According to this method, it is not possible to estimate the flicker component in real time, but it is possible to improve the estimation accuracy of the waveform.
【0041】このようないずれかの方式により推定され
たフリッカ波形を用いて、制御値生成部105によっ
て、フリッカによる信号レベルの変動を補正するフリッ
カ抑圧データが生成される。このデータが利得制御部1
06に与えられて、利得が制御される。制御値生成部1
06において、図3に示されるように、映像信号が撮像
素子から読み出される水平読み出し期間前までに、各ラ
インごとのフリッカ抑圧制御値を利得制御部106に送
って、利得設定を終える必要がある。また、図2(b)
を用いて説明した第2の方式によりフリッカ波形を測定
する場合は、フリッカ補正値の生成と利得制御値の設定
とを、垂直読み出しと水平読み出しとの間に終える必要
がある。Using the flicker waveform estimated by any of the above methods, the control value generation unit 105 generates flicker suppression data for correcting fluctuations in signal level due to flicker. This data is the gain control unit 1
06 to control the gain. Control value generator 1
At 06, as shown in FIG. 3, it is necessary to send the flicker suppression control value for each line to the gain control unit 106 before the horizontal read period in which the video signal is read from the image sensor, and finish the gain setting. . FIG. 2 (b)
When the flicker waveform is measured by the second method described with reference to the above, the generation of the flicker correction value and the setting of the gain control value need to be completed between the vertical reading and the horizontal reading.
【0042】利得制御部106は、制御値生成部105
により設定されたラインごとの利得値に従って、撮像素
子101から読み出される映像信号の利得を変えること
により、横縞状のフリッカを取り除く。The gain control unit 106 includes a control value generation unit 105
By changing the gain of the video signal read from the image sensor 101 according to the gain value for each line set in the above, flickers in the form of horizontal stripes are removed.
【0043】ここで、制御値生成部105に含まれる具
体的な処理ブロックのー例を図4に示す。この制御生成
部105は、積分器301、信号レベル測定部309、
レベル補正部302、信号処理部307、レベル反転部
303を有している。Here, FIG. 4 shows an example of specific processing blocks included in the control value generation unit 105. The control generation unit 105 includes an integrator 301, a signal level measurement unit 309,
It has a level correction unit 302, a signal processing unit 307, and a level inversion unit 303.
【0044】制御値生成部105の積分器301には、
上述したように、測光素子103にて計測された撮像素
子101あるいは固体撮像装置周辺の光量波形と、電子
シャッタ設定部104が設定した電子シャッタ設定値、
タイミング発生部107から出力されたクロック信号と
が入力される。信号レベル測定部309には、信号レベ
ルを測定するために、撮像素子101から出力された映
像信号が入力される。The integrator 301 of the control value generator 105 includes:
As described above, the light amount waveform around the imaging device 101 or the solid-state imaging device measured by the photometry device 103, the electronic shutter setting value set by the electronic shutter setting unit 104,
The clock signal output from the timing generator 107 is input. The video signal output from the image sensor 101 is input to the signal level measurement unit 309 to measure the signal level.
【0045】積分器301が測光素子波形の積分処理を
行い、フリッカ波形の推定を行う。この後、信号レベル
測定部309が映像信号の信号レベル平均値を測定し、
レベル補正部302が積分波形のゲインを調整する。こ
のゲインの調整は、固体撮像装置の制御下にない要因、
例えばレンズの絞りや、撮像面と測光素子との設定位置
のずれによる入射光量の違いで生じる映像信号レベル
と、積分された測光素子信号レベルとの間のずれを補正
するために行われる。また、信号処理部307は必ずし
も必要なものではないが、必要に応じて信号処理部30
7を設けて、補助的な信号処理、例えばレンズによる周
辺光量の低下、いわゆるシェーディングへの対応や、推
定波形の精度を上げるために前フレームにおいて測定さ
れた波形との加算平均等を行い、画像中に現れるフリッ
カ成分の生成を行ってもよい。The integrator 301 integrates the photometric element waveform and estimates the flicker waveform. Thereafter, the signal level measuring unit 309 measures the average signal level of the video signal,
Level correction section 302 adjusts the gain of the integrated waveform. This gain adjustment is due to factors not under the control of the solid-state imaging device,
For example, the correction is performed to correct a shift between a video signal level caused by a difference in the amount of incident light due to a shift in a set position between an image pickup surface and a photometric element and an integrated photometric element signal level. Although the signal processing unit 307 is not always necessary, the signal processing unit 30
7 to perform auxiliary signal processing, for example, to cope with a decrease in peripheral light amount by a lens, so-called shading, and to perform averaging with a waveform measured in a previous frame to increase the accuracy of an estimated waveform. Generation of a flicker component appearing therein may be performed.
【0046】あるいは、撮影を開始する前に予め白色面
を撮り、実際の画像中のフリッカ波形と測光素子103
の出力の積分演算出力波形とのレベルの相違を測定して
テーブルに保存しておき、制御値生成部105内の信号
処理部307で積分信号レベルの補正を行うことも可能
である。Alternatively, before starting the photographing, a white surface is photographed in advance, and the flicker waveform in the actual image and the photometry element 103 are measured.
It is also possible to measure the difference between the level of the output and the output waveform of the integral calculation and store the difference in a table, and correct the integrated signal level in the signal processing unit 307 in the control value generation unit 105.
【0047】このような処理を行った後、レベル反転部
303において図5に示されたように、フリッカ波形F
(t) のレベル変動をなくすようにフリッカ抑圧波形S
(t) を生成し、このS(t) を用いることで、利得制御部
106がフリッカの抑圧を行う。この時、F(t) とS
(t) の間には、F(t) ×S(t) =一定という関係が成り
立っていない。After performing such processing, the level inverting section 303 outputs the flicker waveform F as shown in FIG.
(t) so that the flicker suppression waveform S
By generating (t) and using this S (t), the gain control unit 106 suppresses flicker. At this time, F (t) and S
The relationship of F (t) × S (t) = constant does not hold between (t).
【0048】上述のように、本実施の形態によればライ
ン単位で露光期間の異なる読み出しを行うX−Yアドレ
ス方式による固体撮像装置において、撮像素子の付近に
設けられた測光素子により蛍光灯のフリッカ波形を測定
し、この波形が相殺されるような制御値を生成し、露光
素子から出力された映像信号の利得を制御することで、
垂直方向に輝度及び色相が変化する横縞状フリッカを抑
圧し、画質の劣化を防止することが可能である。As described above, according to the present embodiment, in a solid-state imaging device based on the XY address system in which reading is performed with different exposure periods on a line-by-line basis, a photometric element provided near the imaging device is used to control the fluorescent lamp. By measuring the flicker waveform, generating a control value that cancels out this waveform, and controlling the gain of the video signal output from the exposure element,
It is possible to suppress horizontal stripe-like flicker in which luminance and hue change in the vertical direction, and prevent image quality from deteriorating.
【0049】本発明の第2の実施の形態は、図6に示さ
れたような構成を備え、撮像装置の外部にフリッカセン
サ308を有する点に特徴がある。上記第1の実施の形
態として図1又は図4に示された構成では、制御値生成
部105の内部に測光素子103の出力を積分する機能
を有する。しかし、本実施の形態では、積分器301と
測光素子103とを組み合わせ、固体撮像装置側の電子
シャッタ設定部104から電子シャッタ値を与えられる
フリッカセンサ308を外部素子として備えている。本
実施の形態は、測光素子103の出力を積分する積分器
301がフリッカセンサ308に備えられている点を除
いて上記第1の実施の形態と同様であり、動作の説明を
省略する。The second embodiment of the present invention has a configuration as shown in FIG. 6 and is characterized in that a flicker sensor 308 is provided outside the image pickup apparatus. In the configuration shown in FIG. 1 or FIG. 4 as the first embodiment, the control value generation unit 105 has a function of integrating the output of the photometric element 103. However, in the present embodiment, the integrator 301 and the photometric element 103 are combined, and a flicker sensor 308 that can be given an electronic shutter value from the electronic shutter setting unit 104 of the solid-state imaging device is provided as an external element. This embodiment is the same as the first embodiment except that an integrator 301 for integrating the output of the photometric element 103 is provided in the flicker sensor 308, and the description of the operation is omitted.
【0050】本発明の第3の実施の形態は、図7に示さ
れたように、フリッカ成分の推定を行うデジタル信号処
理部401を備える点に特徴がある。撮像素子101か
ら出力された映像信号が、A/Dコンバータ402bに
よってデジタル化された後、デジタル信号処理部401
に入力される。このデジタル信号処理部401は、映像
信号に対し必要に応じて色補正、解像度変換、圧縮等の
加工を施す。本実施の形態では、デジタル信号処理部4
01に、デジタル化された測光素子103の出力をA/
Dコンバータ402aによりディジタル化したものと電
子シャッタ値とを用いたフリッカ成分の推定と、補正値
の生成と、映像信号の振幅制御によるフリッカ補正を行
うフリッカ補正部404を有し、これによりフリッカ補
正を実現している。The third embodiment of the present invention is characterized in that a digital signal processing unit 401 for estimating a flicker component is provided as shown in FIG. After the video signal output from the image sensor 101 is digitized by the A / D converter 402b, the digital signal processing unit 401
Is input to The digital signal processing unit 401 performs processing such as color correction, resolution conversion, and compression on the video signal as necessary. In the present embodiment, the digital signal processing unit 4
01, the output of the digitized photometric element 103 is A /
A flicker correction unit 404 that performs flicker component estimation, generation of a correction value, and flicker correction by controlling the amplitude of a video signal by using the digital value obtained by the D converter 402a and the electronic shutter value. Has been realized.
【0051】図8に、本発明の第4の実施の形態による
固体撮像装置の構成を示す。この実施の形態は、上記第
1の実施の形態における測光素子103の後段に、ロー
パスフィルタ(LPF)305を入れた点に特徴があ
る。近年の蛍光灯は、50あるいは60Hzの電灯交流
をそのまま使用するのではなく、電灯交流をインバータ
回路により50kHz程度の周波数に上げて使用するイ
ンバータタイプが主流になりつつある。このような蛍光
灯において用いられるインバータ回路は、先ず電灯交流
を整流して直流に変換し、高周波点灯用波形を形成す
る。しかし、この整流は十分でないため、図9に示され
たように振幅変調がかかったような波形になっているこ
とが知られている。この変調成分の振幅が十分に小さい
ときには問題とならない。しかし、この振幅が数パーセ
ント程あると、人間の目に検知できるフリッカとなって
現れる。そこで、本実施の形態ではLPF305を用い
て測光素子103の出力から高周波成分を除くようにし
ている。このLPF305の出力において、依然として
フリッカ成分が認められる場合に、後段の制御値生成部
105及び利得制御部106によって上記第1の実施の
形態と同様にフリッカ補正を行う。FIG. 8 shows a configuration of a solid-state imaging device according to a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is characterized in that a low-pass filter (LPF) 305 is inserted after the photometric element 103 in the first embodiment. In recent years, fluorescent lamps have become the mainstream of inverter types that use an alternating current of 50 or 60 Hz instead of using the alternating current of the lamp as it is, and increase the frequency of the alternating current of the lamp to about 50 kHz by an inverter circuit. The inverter circuit used in such a fluorescent lamp first rectifies the AC of the electric lamp and converts it to DC to form a high-frequency lighting waveform. However, since the rectification is not sufficient, it is known that the waveform has amplitude modulation as shown in FIG. There is no problem when the amplitude of the modulation component is sufficiently small. However, when this amplitude is about several percent, it appears as flicker that can be detected by human eyes. Therefore, in the present embodiment, the high-frequency component is removed from the output of the photometric element 103 using the LPF 305. When a flicker component is still recognized in the output of the LPF 305, flicker correction is performed by the control value generation unit 105 and the gain control unit 106 at the subsequent stage in the same manner as in the first embodiment.
【0052】上記第1〜第4の実施の形態では、測光素
子103の数については特に言及していない。しかし、
蛍光管に使用されている蛍光体の残光特性が色によって
異なる。このため、映像に現れるフリッカ波形が色ごと
に異なり、この相違を補正するには必要な数だけ色フィ
ルタを載せた測光素子を用意するか、あるいは1つの測
光素子の出力から演算によって全ての色成分のフリッカ
波形を推定する必要がある。In the first to fourth embodiments, the number of photometric elements 103 is not particularly mentioned. But,
The persistence characteristics of the phosphor used in the fluorescent tube differ depending on the color. For this reason, the flicker waveform appearing in the video differs for each color. To correct this difference, prepare the necessary number of photometric elements with color filters, or calculate all the colors from the output of one photometric element. It is necessary to estimate the flicker waveform of the component.
【0053】本発明の第5の実施の形態は、図10に示
されたように3つの測光素子701〜703を備えてい
る。ここでは、エリアセンサ部201に、緑、青、赤の
色フィルタが使用されている場合を想定する。このよう
な場合、緑、青、赤の色フィルタを3つの測光素子70
1〜703のそれぞれに使用し、それぞれの色の蛍光灯
波形を得る。The fifth embodiment of the present invention includes three photometric elements 701 to 703 as shown in FIG. Here, it is assumed that green, blue, and red color filters are used in the area sensor unit 201. In such a case, green, blue, and red color filters are added to the three photometric elements 70.
1 to 703 to obtain a fluorescent lamp waveform of each color.
【0054】制御値生成部105は、アナログ信号処理
部204が出力した映像信号に対し、感度補正テーブル
304を使用してそれぞれの色ごとの信号レベルを補正
した後、内蔵する信号レベル測定部にて測定した信号レ
ベル平均値に基づいてゲイン補正を行う。更に制御値生
成部105は、所要の信号処理を行ってフリッカ補正を
行うための制御信号を生成し、利得制御部106に出力
する。The control value generation unit 105 corrects the signal level of each color with respect to the video signal output from the analog signal processing unit 204 using the sensitivity correction table 304, and then sends the corrected signal level to the built-in signal level measurement unit. The gain correction is performed based on the signal level average value measured by the above. Further, the control value generation unit 105 generates a control signal for performing flicker correction by performing required signal processing, and outputs the control signal to the gain control unit 106.
【0055】ここで、感度補正テーブル304は以下の
ようにして用いられる。測光素子701〜703の構造
や基本特性あるいは個体間の特性のばらつきにより、各
色ごとの信号レベルはエリアセンサ部201の出力レベ
ルと一般に相違する。そこで、撮影開始前に測光素子7
01〜703とエリアセンサ部201との感度比をそれ
ぞれの色ごとに測定して感度補正テーブル204に記録
しておき、信号レベルの補正時に適宜読み出して使用す
る。Here, the sensitivity correction table 304 is used as follows. The signal level of each color is generally different from the output level of the area sensor unit 201 due to the structure of the photometric elements 701 to 703, basic characteristics, or variations in characteristics among individuals. Therefore, before the start of the photographing, the photometric element 7
The sensitivity ratio between 01 to 703 and the area sensor unit 201 is measured for each color, recorded in the sensitivity correction table 204, and read out and used as needed when correcting the signal level.
【0056】制御信号が利得制御部106に与えられる
と、アナログ信号処理部204から出力されたアナログ
映像信号中の各色との位相および画像中のライン位置と
の同期を取りながら補正を行う。本実施の形態では、ア
ナログ信号に対して補正を行っているので、制御値生成
部105における位相合わせは複雑である。When the control signal is supplied to the gain control unit 106, the correction is performed while synchronizing the phase with each color in the analog video signal output from the analog signal processing unit 204 and the line position in the image. In the present embodiment, since the correction is performed on the analog signal, the phase adjustment in the control value generation unit 105 is complicated.
【0057】これに対し、図11に示された本発明の第
6の実施の形態は、デジタル信号処理部401がフリッ
カ補正部404を有している。このフリッカ補正部40
4において、制御値の生成と画素の色と位置ごとの利得
制御を行うので、比較的簡単に処理を行うことができ
る。On the other hand, in the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. 11, the digital signal processing unit 401 has the flicker correction unit 404. This flicker correction unit 40
In step 4, since the control value generation and the gain control for each pixel color and position are performed, the processing can be performed relatively easily.
【0058】上記第5及び第6の実施の形態では、エリ
アセンサ部に緑、青、赤の3色の色フィルタを使用し、
さらに測光素子に同様に緑、青、赤の3色の色フィルタ
を使用している。しかしこれに限らず、エリアセンサ部
と測光素子のいずれか一方に補色の赤緑系の色フィルタ
を用いてもよく、あるいは両方に赤緑系の色フィルタを
用いてもよい。In the fifth and sixth embodiments, three color filters of green, blue and red are used in the area sensor section.
Further, three color filters of green, blue and red are similarly used for the photometric element. However, the present invention is not limited to this, and a complementary color red-green color filter may be used for one of the area sensor unit and the photometric element, or a red-green color filter may be used for both.
【0059】本発明の第7の実施の形態として、1つの
測光素子103を用いてカラー画像の補正を行う装置の
構成を図12に示す。ここで、1つの測光素子103で
カラー画像を補正する方式として、2つの方式が考えら
れる。FIG. 12 shows a configuration of an apparatus for correcting a color image using one photometric element 103 as a seventh embodiment of the present invention. Here, two methods can be considered as a method of correcting a color image with one photometric element 103.
【0060】第1の方式は、カラー映像信号を輝度と色
差とに分けて、白色の照明波形を検出するように設定さ
れた測光素子103にて蛍光灯フリッカ波形を検出して
輝度信号を補正する。但し、この方式では蛍光管に使用
されている蛍光体の残光特性が色ごとに違うため、たと
え白色の面を撮影していたとしても、フリッカ波形の谷
の部分、即ち蛍光灯の発光が消えつつある時点において
は画像に色が付いてしまう。The first method divides a color video signal into luminance and color difference, and detects a fluorescent lamp flicker waveform by a photometric element 103 set to detect a white illumination waveform to correct the luminance signal. I do. However, in this method, the afterglow characteristics of the phosphor used in the fluorescent tube are different for each color. Therefore, even if a white surface is photographed, the valley portion of the flicker waveform, that is, the emission of the fluorescent lamp is not emitted. At the time of disappearing, the image is colored.
【0061】そこで、ここでは蛍光体それぞれの色の残
光特性を特性テーブル306に格納しておき、フリッカ
波形の谷の部分において色差成分の補正を行う。蛍光管
に用いられている螢光体は、いずれの蛍光管の製造会社
が使用しているものもほぼ同様な特性を持っている。よ
って、その特性を予め計測して特性テーブル306に格
納していおくことは、容易に可能である。Therefore, here, the afterglow characteristics of the colors of the respective phosphors are stored in the characteristic table 306, and the color difference components are corrected at the valleys of the flicker waveform. The fluorescent material used in the fluorescent tube has almost the same characteristics as those used by any fluorescent tube manufacturer. Therefore, it is easy to measure the characteristics in advance and store the characteristics in the characteristic table 306.
【0062】第2の方式は、単色のフリッカ波形から他
の色のフリッカ波形の推定を行う。まず、いずれかの色
の蛍光灯波形を測定し、この波形と螢光体の色ごとの発
光特性を記録した特性テーブル306のデータから他の
色の蛍光灯波形を推定し、この推定結果を用いてフリッ
カの補正を行う。ここで、蛍光灯波形を測定する色であ
るが、家庭用・オフィス用の蛍光灯は色濃度が高いの
で、青色光の振幅が他の色よりも大きくこの色のフリッ
カが目立つ。従って、青色のフィルタを測光素子103
上に用いるが望ましい。そして、測定した波形から他の
色のフリッカ波形を推定し、それぞれの色の波形が、撮
影中の画像においてどれほどの振幅を有するかを予め知
っておく必要がある。例えば、撮影前に予め白色の壁等
を撮影し、各色のフリッカの振幅を得ておくことが考え
られる。The second method estimates a flicker waveform of another color from a flicker waveform of a single color. First, a fluorescent lamp waveform of any color is measured, and a fluorescent lamp waveform of another color is estimated from the waveform and data of the characteristic table 306 in which the emission characteristics of each color of the phosphor are recorded. Is used to correct flicker. Here, the color of the fluorescent lamp waveform is measured. However, since the fluorescent light for home use and office use has a high color density, the amplitude of blue light is larger than other colors, and flicker of this color is conspicuous. Therefore, the blue filter is connected to the photometric element 103.
Preferably used above. Then, it is necessary to estimate a flicker waveform of another color from the measured waveform, and to know in advance how much the waveform of each color has in the image being captured. For example, it is conceivable that a white wall or the like is photographed in advance before photographing, and the flicker amplitude of each color is obtained.
【0063】本発明の第8の実施の形態として、測光素
子103をフリッカ補正の手段としてだけではなく、他
の目的にも使用する例を示す。As an eighth embodiment of the present invention, an example will be described in which the photometric element 103 is used not only for flicker correction but also for other purposes.
【0064】本実施の形態は図13に示されたような構
成を備え、測光素子103からの出力をレンズ絞り50
1へ与えることで、撮影に適した光量の設定を行うこと
ができる。または、図14に示された本発明の第9の実
施の形態のように、電子シャッタ設定部104に測光素
子103の出力を与えて光量設定を行ってもよい。ある
いは、第8及び第9の実施の形態を組み合わせて、レン
ズ絞り501と電子シャッタ設定部104との双方に測
光素子103の出力を与えて光量設定を行ってもよい。The present embodiment has a configuration as shown in FIG.
By setting the value to 1, it is possible to set the amount of light suitable for shooting. Alternatively, as in the ninth embodiment of the present invention shown in FIG. 14, the output of the photometric element 103 may be given to the electronic shutter setting unit 104 to set the light amount. Alternatively, by combining the eighth and ninth embodiments, the output of the photometric element 103 may be given to both the lens aperture 501 and the electronic shutter setting unit 104 to set the light amount.
【0065】次に、図7に示された第3の実施の形態、
あるいは図11に示された第6の実施の形態におけるデ
ィジタル信号処理部401の構成のー例を図15に示
す。このディジタル信号処理部401は、上述したフリ
ッカ補正を行うフリッカ補正部404と、映像信号の処
理を行う映像信号処理部405の他に、さらに白バラン
ス補正部403を備えている。即ち、測光部103から
の出力を、フリッカ補正部404においてフリッカの補
正を行うのみならず、白バランス補正部403において
白バランスに用いている。Next, a third embodiment shown in FIG.
Alternatively, FIG. 15 shows an example of the configuration of the digital signal processing unit 401 in the sixth embodiment shown in FIG. The digital signal processing unit 401 includes a white balance correction unit 403 in addition to the flicker correction unit 404 that performs the above-described flicker correction and the video signal processing unit 405 that performs processing of a video signal. That is, the output from the photometry unit 103 is used not only for flicker correction in the flicker correction unit 404 but also for white balance in the white balance correction unit 403.
【0066】近年、白バランスは、部品点数の削減とい
う観点から外部測光を行わずに、撮像された画像から色
のバランスを推定して補正を行っている。しかし、測光
素子103を用いた上記実施の形態によるフリッカ補正
システムでは、測光素子103をフリッカ補正と共用す
ることより、白バランス補正を正確に行えると共にデジ
タル信号処理部401全体の構成を簡素化することがで
きる。In recent years, the white balance is corrected by estimating the color balance from a captured image without performing external photometry from the viewpoint of reducing the number of parts. However, in the flicker correction system according to the above-described embodiment using the photometric element 103, the white balance correction can be accurately performed and the overall configuration of the digital signal processing unit 401 is simplified by sharing the photometric element 103 with the flicker correction. be able to.
【0067】図16に、本発明の第10の実施の形態と
して、複数の解像度モードを持つ撮像装置、あるいはエ
リアセンサからの画像の切り出し位置を変えることによ
り手ぶれ補正を行うと共にフリッカ補正を行う撮像装置
の構成を示す。外部からインタフェース(IF)部13
01を介して読み出し領域設定部108にコマンドが入
力され、このコマンドに応じて画像の読み出し領域が設
定される。設定された読み出し領域に関する情報は、撮
像素子101の垂直水平走査信号発生部205に与えら
れて画像を切り出すタイミングが設定される。同時に、
読み出し領域に関する情報が制御値生成部105に与え
られ、後述するようにしてこの情報を用いて読み出し領
域における利得制御値が生成される。FIG. 16 shows, as a tenth embodiment of the present invention, an image pickup apparatus having a plurality of resolution modes or an image pickup apparatus which performs image stabilization and flicker correction by changing the cutout position of an image from an area sensor. 1 shows a configuration of an apparatus. Externally provided interface (IF) unit 13
A command is input to the readout area setting unit 108 via “01”, and an image readout area is set according to the command. Information about the set readout area is given to the vertical / horizontal scanning signal generation unit 205 of the image sensor 101, and the timing of cutting out an image is set. at the same time,
Information about the read area is provided to the control value generation unit 105, and a gain control value in the read area is generated using this information as described later.
【0068】近年、固体撮像素子はデジタルスチルカメ
ラ、PCカメラ、あるいはビデオカメラに至るまで幅広
く使われているが、その用途ごとに様々な画像フォーマ
ットが定義されている。PC向けの静止画に用いられて
いる画像フォーマットは、QVGA(320×24
0)、VGA(640×490)、SVGA(800×
600、1024×768、1280×1024)等が
一般的である。ビデオカンファレンスでは、QCIF
(176×144)、CIF(352×288)等がI
TUの規格として採用されている。In recent years, solid-state imaging devices have been widely used up to digital still cameras, PC cameras, and video cameras, and various image formats have been defined for each application. The image format used for still images for PCs is QVGA (320 × 24
0), VGA (640 × 490), SVGA (800 ×
600, 1024 × 768, 1280 × 1024) and the like. In the video conference, QCIF
(176 × 144), CIF (352 × 288), etc.
It has been adopted as a TU standard.
【0069】しかし、これらの異なるフォーマット毎に
異なる撮像素子を用いて対応するのではなく、包含でき
る解像度モードに対してーつの撮像素子を兼用するのが
一般的である。例えば、VGAフォーマットに用いられ
る撮像素子は、そのエリアセンサ部の中央領域のみを使
用することによってCIFフォーマット用にも用いられ
る。あるいは、より解像度を低下させてもよい場合に
は、サブサンプリングを行ってQCIFフォーマットや
QVGAフォーマットにも対応することができる。However, instead of using different image sensors for each of these different formats, it is common to use one image sensor for resolution modes that can be included. For example, an image sensor used for the VGA format is also used for the CIF format by using only the central region of the area sensor unit. Alternatively, when the resolution may be further reduced, sub-sampling can be performed to support the QCIF format and the QVGA format.
【0070】このように、複数の解像度モードをーつの
撮像素子で実現する場合、垂直方向における映像のスタ
ート位置がモードごとに異なってくる。このため、フリ
ッカ補正を行う場合には、モードに対応して位相合わせ
を行う必要がある。As described above, when a plurality of resolution modes are realized by one image sensor, the start position of the image in the vertical direction differs for each mode. Therefore, when performing flicker correction, it is necessary to perform phase matching in accordance with the mode.
【0071】図17(a)に示すように、フリッカ波形
の推定は撮像素子101のエリアセンサ部201の全域
を使用することを想定している。よって、撮像エリアの
一部分を使用するモードでは、図17(b)のように必
要とされるフリッカ波形を切り出したり、サブサンプリ
ングモードにおいてはこれに合わせてフリッカ波形をサ
ブサンプルする必要がある。As shown in FIG. 17A, the estimation of the flicker waveform assumes that the entire area of the area sensor unit 201 of the image sensor 101 is used. Therefore, in a mode in which a part of the imaging area is used, it is necessary to cut out a required flicker waveform as shown in FIG. 17B, or to subsample the flicker waveform in accordance with the subsampling mode.
【0072】このようなフリッカ波形の切り出し処理や
フリッカ波形のサブサンプル処理をアナログ信号処理部
204において行う場合は、図17(c)に示されたよ
うに、読み出し領域設定部108から制御値生成部10
5へ補正開始パルス及び補正終了パルスを送って、波形
を切り出すタイミングを合わせて補正を行う。When the analog signal processing unit 204 performs such flicker waveform cutout processing and flicker waveform sub-sampling processing, as shown in FIG. Part 10
The correction start pulse and the correction end pulse are sent to 5, and the timing for cutting out the waveform is adjusted to perform the correction.
【0073】しかし、このような処理を、アナログ信号
処理部204の替わりに第3あるいは第6の実施の形態
に示されたようなディジタル信号処理部401を用いて
行うこともできる。この場合には、読み出し領域設定部
108から読み出し位置と解像度情報とをデジタル信号
処理部に送ることにより、選択された解像度モードに対
応することができる。However, such processing can be performed using a digital signal processing unit 401 as shown in the third or sixth embodiment instead of the analog signal processing unit 204. In this case, by sending the read position and the resolution information from the read area setting unit 108 to the digital signal processing unit, it is possible to cope with the selected resolution mode.
【0074】例えば、VGA解像度を有する撮像素子を
用いてCIFモードを選択した場合、図17(d)にお
いて「所定領域の切り出しの場合」として示されたよう
に、補正データバッファの所定部分を読み出す。またQ
CIFモードが選択され、撮像素子101のエリアセン
サ部201における所定領域をサブサンプルする場合に
は、図17(d)において「所定領域の切り出しとサブ
サンプリングされた低解像度の場合」として示されたよ
うに、中央部分のデータをサブサンプルして読み出し、
フリッカ補正に用いる。For example, when the CIF mode is selected by using an image sensor having a VGA resolution, a predetermined portion of the correction data buffer is read out as shown in FIG. . Also Q
In the case where the CIF mode is selected and a predetermined area in the area sensor unit 201 of the image sensor 101 is sub-sampled, this is indicated as “a case where the predetermined area is cut out and sub-sampled at a low resolution” in FIG. So, the data in the central part is subsampled and read out,
Used for flicker correction.
【0075】以上、複数の解像度モードに対応する手段
について述べたが、手ぶれ補正を行う撮像装置において
フリッカ補正を行う場合も、同様にフリッカ補正を行う
ことができる。このような装置は、出画に必要とされる
撮像領域より広い撮像エリアを有する撮像素子を用い
て、画像の切り出し位置を切り替えることによって手ぶ
れ補正を行っているが、このような撮像装置においても
上述した複数モードを有する装置と同様な構成によりフ
リッカ補正を実現することができる。The means corresponding to a plurality of resolution modes has been described above. However, even when flicker correction is performed in an image pickup apparatus that performs camera shake correction, flicker correction can be similarly performed. Such a device performs image stabilization by switching an image cutout position using an image sensor having an imaging area wider than an imaging region required for image output. Flicker correction can be realized by a configuration similar to that of the device having a plurality of modes described above.
【0076】上述した第1〜第10の実施の形態では、
フリッカ補正に必要な構成を、撮像素子101のエリア
センサ部101とは異なる素子に設けている。しかし、
次に述べる第11の実施の形態によるSOC型撮像素子
のように、エリアセンサ部101と同じチップ上にフリ
ッカ補正用の構成要素を組み込むこともできる。In the first to tenth embodiments described above,
The configuration required for flicker correction is provided in an element of the image sensor 101 different from the area sensor unit 101. But,
As in the SOC type image sensor according to the eleventh embodiment described below, a component for flicker correction can be incorporated on the same chip as the area sensor unit 101.
【0077】近年、MOS型撮像素子のー形態であるC
MOSイメージセンサにおいて、周辺回路をイメージセ
ンサと同ーチップ上に作り込む研究および開発が盛んに
行われている。これは、CCD型撮像素子と異なり、M
OS型撮像素子はエリアセンサと周辺回路とを同じMO
Sトランジスタの製造プロセスにより作り込むことが可
能であるためであり、将来は1チップカメラの商品化が
予想されている。In recent years, C, which is a type of MOS image pickup device,
In a MOS image sensor, research and development for forming a peripheral circuit on the same chip as the image sensor have been actively conducted. This is different from the CCD type image pickup device.
The OS type image sensor uses the same MO for the area sensor and the peripheral circuit.
This is because it can be manufactured by the manufacturing process of the S transistor, and the commercialization of the one-chip camera is expected in the future.
【0078】このように、周辺回路を撮像素子上に組み
込んだSOC型撮像素子の例を示す。図18、19、2
0にそれぞれ示された本発明の第11、第12、第13
の実施の形態は、測光素子103以外のフリッカ補正機
能ブロックを1チップの撮像素子1001、1002、
1003上にそれぞれ組み込んでいる。An example of the SOC type image sensor in which the peripheral circuit is incorporated on the image sensor as described above will be described. 18, 19, 2
0, the eleventh, twelfth, and thirteenth of the present invention, respectively.
In the embodiment, the flicker correction function blocks other than the photometric element 103 are provided as one-chip image pickup elements 1001, 1002,
1003 respectively.
【0079】図18に示された第11の実施の形態は、
撮像素子と同ーチップ上にアナログ信号処理機能を有す
るSOC型撮像素子のー例である。外部に設けられた測
光素子103から出力されたアナログデータを専用ポー
ト1201から入力し、これを電子シャッタ設定部10
4が設定した電子シャッタ値に基づいて積分器301が
積分することにより、フリッカ波形を推定する。推定さ
れたフリッカ波形を、補正係数の生成および利得制御値
を生成する制御値生成部105に与え、適当な信号処理
を施して補正データの生成を行う。そして、タイミング
発生部107が出力したパルスに基づいて、利得制御部
106がアナログ信号処理部204から出力された映像
信号と同期を取って利得を変えることによりフリッカ補
正を行う。The eleventh embodiment shown in FIG.
This is an example of an SOC type image sensor having an analog signal processing function on the same chip as the image sensor. Analog data output from the photometric element 103 provided outside is input from a dedicated port 1201 and is input to the electronic shutter setting unit 10.
The integrator 301 integrates based on the electronic shutter value set by 4 to estimate a flicker waveform. The estimated flicker waveform is provided to a control value generation unit 105 that generates a correction coefficient and a gain control value, and performs appropriate signal processing to generate correction data. Then, based on the pulse output from the timing generator 107, the gain controller 106 performs flicker correction by changing the gain in synchronization with the video signal output from the analog signal processor 204.
【0080】図19に示された第12の実施の形態は、
撮像素子と同一のチップ上にフリッカ補正を行うデジタ
ル信号処理部401を組み込んだSOC型撮像素子のー
例である。外部に設けられた測光素子103から出力さ
れた波形データを、アナログ信号の形態のままで専用ポ
ート1202から入力し、チップ上のA/Dコンバータ
402bによりディジタル信号に変換する。さらに、同
ーチップ上に設けられたA/Dコンバータ402aによ
り、波形データをデジタル信号に変換し、デジタル信号
処理部401によりフリッカ補正を行う。The twelfth embodiment shown in FIG.
This is an example of an SOC type image sensor in which a digital signal processing unit 401 for performing flicker correction is incorporated on the same chip as the image sensor. Waveform data output from the photometric element 103 provided outside is input from the dedicated port 1202 in the form of an analog signal, and is converted into a digital signal by the A / D converter 402b on the chip. Further, the A / D converter 402a provided on the same chip converts the waveform data into a digital signal, and the digital signal processing unit 401 performs flicker correction.
【0081】本実施の形態は、アナログ信号処理部20
4から出力されたアナログ映像信号にA/D変換を行う
A/Dコンバータ402aと、測光素子103から出力
されたアナログデータのA/D変換を行うA/Dコンバ
ータ402bとをそれぞれ備えている。しかし、必ずし
も2つのA/Dコンバータを設ける必要はなく、システ
ムを小型化するためにーつのA/D変換器を共用しても
よい。この場合には、共通のA/Dコンバータによりデ
ジタル化した測光素子103の出力データをデジタル信
号処理部401に送り、電子シャッタ設定値を用いて適
当な信号処理を行ってフリッカ補正データを生成する。
そしてタイミング発生部107からのパルスに基づい
て、デジタル映像信号との同期をとりつつフリッカ補正
を行う。In this embodiment, the analog signal processing unit 20
4 includes an A / D converter 402a that performs A / D conversion on the analog video signal output from the photometer 4 and an A / D converter 402b that performs A / D conversion on the analog data output from the photometric element 103. However, it is not always necessary to provide two A / D converters, and one A / D converter may be shared to reduce the size of the system. In this case, the output data of the photometric element 103 digitized by the common A / D converter is sent to the digital signal processing unit 401, and appropriate signal processing is performed using the electronic shutter setting value to generate flicker correction data. .
Then, based on the pulse from the timing generation unit 107, flicker correction is performed while synchronizing with the digital video signal.
【0082】図20に示された第13の実施の形態は、
測光素子103のみならずA/Dコンバータ402bを
素子の外部に配置している。即ち、測光素子103から
出力された波形データを、A/Dコンバータ402bに
よりディジタル信号に変換した後、素子内部のデジタル
信号処理部401において上記第11、第12の実施の
形態と同様に補正処理を行う。The thirteenth embodiment shown in FIG.
The A / D converter 402b as well as the photometric element 103 is arranged outside the element. That is, after the waveform data output from the photometric element 103 is converted into a digital signal by the A / D converter 402b, the correction processing is performed in the digital signal processing unit 401 inside the element in the same manner as in the eleventh and twelfth embodiments. I do.
【0083】本発明の第14の実施の形態によるSOC
型撮像素子は、図21に示されたように撮像素子の外部
に、測光素子103と積分器等のアナログ信号処理部7
04とを組み込んだフリッカセンサ308と、A/Dコ
ンバータ402bとを配置している。撮像素子1004
内の電子シャッタ設定部104が出力した電子シャッタ
設定値が、専用ポート1204を介してフリッカセンサ
308に入力され、この値に従って測光素子103が出
力した波形をアナログ信号処理部704が積分してフリ
ッカ波形を生成し、A/Dコンバータ402bがディジ
タル信号に変換し、専用ポート1205を介して撮像素
子1004に入力する。撮像素子1004はディジタル
信号としてのフリッカ波形を与えられ、上記第11〜第
14の実施の形態と同様にフリッカ補正を行う。The SOC according to the fourteenth embodiment of the present invention
As shown in FIG. 21, the type image sensor is provided outside the image sensor, with a photometric element 103 and an analog signal processor 7 such as an integrator.
04 and a flicker sensor 308 incorporating an A / D converter 402b. Image sensor 1004
The electronic shutter setting value output from the electronic shutter setting unit 104 is input to the flicker sensor 308 via the dedicated port 1204, and the analog signal processing unit 704 integrates the waveform output from the photometric element 103 according to this value and flickers. A / D converter 402b generates a waveform, converts the signal into a digital signal, and inputs the digital signal to image sensor 1004 via dedicated port 1205. The image sensor 1004 is provided with a flicker waveform as a digital signal, and performs flicker correction in the same manner as in the above-described first to fourteenth embodiments.
【0084】本実施の形態では、このようにデジタル信
号としてのフリッカ波形を撮像素子1004に入力して
いる。しかしこのような手法に限らず、アナログ信号の
形態でフリッカ波形を撮像素子に入力し、素子の内部に
おいてA/D変換してフリッカ補正を行ってもよい。In this embodiment, the flicker waveform as a digital signal is input to the image sensor 1004 in this manner. However, the present invention is not limited to such a technique, and a flicker waveform may be input to an image sensor in the form of an analog signal, and A / D conversion may be performed inside the element to perform flicker correction.
【0085】本発明の第15の実施の形態は、図22に
示されたように、測光素子103を含む全てのフリッカ
補正処理用の構成を撮像素子1005として同一のチッ
プに組み込んでいる。本実施の形態においても、フリッ
カ補正処理の動作は他の実施の形態と同様である。但
し、本実施の形態のように撮像素子面に測光素子103
まで搭載すると、測光素子103にまで被写体が結像さ
れる。この結果、測光素子103の出力波形が被写体の
絵柄の影響を受けることとなり、以下のような何らかの
工夫を施して影響を受けないようにする必要がある。In the fifteenth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 22, all the components for flicker correction including the photometric element 103 are incorporated in the same chip as the image sensor 1005. Also in the present embodiment, the operation of the flicker correction processing is the same as in the other embodiments. However, as in the present embodiment, the photometric element 103
When mounted, the subject is imaged up to the photometric element 103. As a result, the output waveform of the photometric element 103 is affected by the picture of the subject, and it is necessary to take some measures as described below so as not to be affected.
【0086】図23(a)〜(c)に、撮像面に結像さ
れた被写体像の影響を減らすための測光素子の構造およ
びそのレイアウトのー例を示す。FIGS. 23A to 23C show an example of the structure of a photometric element for reducing the effect of the subject image formed on the image pickup surface and its layout.
【0087】図23(a)に示された例では、測光素子
1101のサイズがエリアセンサ部の各々の画素110
2よりも大きく配置されている。また、図23(b)に
示された例では、測光素子1104の上部にレンズ11
03が配置されている。このように、測光素子1101
自体のサイズを大きくとるか、あるいは測光素子110
4上にレンズ1103を配置してその開口を十分に広く
取ることにより、測光素子1101上に結像された絵柄
の影響を小さくすることができる。In the example shown in FIG. 23A, the size of the photometric element 1101 is
It is arranged larger than 2. In the example shown in FIG. 23B, the lens 11
03 is arranged. Thus, the photometric element 1101
Either increase the size of itself or
By disposing the lens 1103 on 4 and making the opening sufficiently wide, the influence of the pattern formed on the photometric element 1101 can be reduced.
【0088】図23(c)に示されたものは、複数の測
光素子1107を配置した例である。複数の測光素子1
107からの出力の平均をとることにより、絵柄の影響
を減らすことが可能である。FIG. 23C shows an example in which a plurality of photometric elements 1107 are arranged. Multiple photometric elements 1
By averaging the outputs from 107, it is possible to reduce the influence of the picture.
【0089】[0089]
【発明の効果】上記したように本発明によれば、測光素
子を用いて蛍光灯のフリッカ波形を測定し、撮像素子か
ら出力された映像信号の利得を制御することにより、蛍
光灯照明化における横縞状蛍光灯フリッカを抑圧し、高
度な画質を実現することが可能である。As described above, according to the present invention, the flicker waveform of a fluorescent lamp is measured using a photometric element, and the gain of a video signal output from an image pickup element is controlled, whereby the fluorescent lamp can be illuminated. It is possible to suppress the horizontal stripe fluorescent lamp flicker and realize a high image quality.
【図1】本発明の第1の実施の形態による固体撮像装置
の構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】同固体撮像装置における測光素子の出力波形の
積分処理を示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing an integration process of an output waveform of a photometric element in the solid-state imaging device.
【図3】同固体撮像装置の利得制御部が利得設定を行う
タイミングを示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a timing at which a gain control unit of the solid-state imaging device sets a gain.
【図4】同固体撮像装置の制御値生成部のより詳細な構
成を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a more detailed configuration of a control value generator of the solid-state imaging device.
【図5】同固体撮像装置により推定されたフリッカ波形
とフリッカ補正波形とを示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing a flicker waveform and a flicker correction waveform estimated by the solid-state imaging device.
【図6】本発明の第2の実施の形態によるフリッカセン
サを具備する固体撮像装置の構成を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device including a flicker sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第3の実施の形態によるフリッカ補正
をデジタル信号処理部により行う固体撮像装置の構成を
示すブロック図。FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device that performs flicker correction by a digital signal processing unit according to a third embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第4の実施の形態によるローパスフィ
ルタを具備する固体撮像装置の構成を示すブロック図。FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device including a low-pass filter according to a fourth embodiment of the present invention.
【図9】インバータ型蛍光灯の明滅波形を示すグラフ。FIG. 9 is a graph showing a blinking waveform of an inverter type fluorescent lamp.
【図10】本発明の第5の実施の形態による複数の測光
素子を具備する固体撮像装置の構成を示すブロック図。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device including a plurality of photometric elements according to a fifth embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第6の実施の形態による複数の測光
素子を具備しフリッカ補正をデジタル信号処理部により
行う固体撮像装置の構成を示すブロック図。FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device including a plurality of photometric elements and performing flicker correction by a digital signal processing unit according to a sixth embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第7の実施の形態による特性テーブ
ルを具備する固体撮像装置の構成を示すブロック図。FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device including a characteristic table according to a seventh embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第8の実施の形態による測光素子を
フリッカ補正と光量制御とに共用する固体撮像装置の構
成を示すブロック図。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a solid-state imaging device that shares a photometric element for flicker correction and light amount control according to an eighth embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第9の実施の形態による固体撮像装
置の構成を示すブロック図。FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a solid-state imaging device according to a ninth embodiment of the present invention.
【図15】上記第3又は第6の実施の形態におけるデジ
タル信号処理部において測光素子の出力を白バランス補
正に用いる場合の構成を示すブロック図。FIG. 15 is a block diagram showing a configuration in a case where an output of a photometric element is used for white balance correction in the digital signal processing unit according to the third or sixth embodiment.
【図16】本発明の第10の実施の形態における複数の
解像度モードあるいは手ぶれ補正機能を具備した固体撮
像装置の構成を示すブロック図。FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a solid-state imaging device having a plurality of resolution modes or a camera shake correction function according to a tenth embodiment of the present invention.
【図17】同固体撮像装置においてフリッカ補正データ
を生成する手順を示す説明図。FIG. 17 is an explanatory diagram showing a procedure for generating flicker correction data in the solid-state imaging device.
【図18】本発明の第11の実施の形態による測光素子
を除くフリッカ補正用要素を撮像素子上に組み込んだS
OC型固体撮像素子の構成を示すブロック図。FIG. 18 shows an S in which a flicker correction element excluding a photometric element according to an eleventh embodiment of the present invention is incorporated on an image sensor.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an OC-type solid-state imaging device.
【図19】本発明の第12の実施の形態によるディジタ
ル信号処理部を撮像素子上に組み込んだSOC型固体撮
像素子の構成を示すブロック図。FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of an SOC type solid-state imaging device in which a digital signal processing unit according to a twelfth embodiment of the present invention is incorporated on an imaging device.
【図20】本発明の第13の実施の形態による測光素子
及びA/Dコンバータを除くフリッカ補正用要素を撮像
素子上に組み込んだSOC型固体撮像素子の構成を示す
ブロック図。FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of an SOC type solid-state imaging device in which a flicker correction element excluding a photometric device and an A / D converter according to a thirteenth embodiment of the present invention is incorporated in the imaging device.
【図21】本発明の第14の実施の形態による測光素子
及びアナログ信号処理部を有するフリッカセンサとA/
Dコンバータとを除くフリッカ補正用要素を撮像素子上
に組み込んだSOC型固体撮像素子の構成を示すブロッ
ク図。FIG. 21 shows a flicker sensor having a photometric element and an analog signal processing unit according to a fourteenth embodiment of the present invention, and
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an SOC type solid-state imaging device in which flicker correction elements other than a D converter are incorporated on the imaging device.
【図22】本発明の第15の実施の形態によるフリッカ
補正用要素を撮像素子上に組み込んだSOC型固体撮像
素子の構成を示すブロック図。FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of an SOC type solid-state imaging device in which a flicker correction element according to a fifteenth embodiment of the present invention is incorporated in an imaging device.
【図23】同SOC型固体撮像素子における測光素子と
画素の構造及びレイアウトを示す説明図。FIG. 23 is an explanatory view showing the structure and layout of a photometric element and pixels in the SOC type solid-state imaging device.
【図24】MOS型撮像素子におけるフリッカ発生の原
理を示す説明図。FIG. 24 is an explanatory diagram illustrating the principle of generation of flicker in a MOS image sensor.
【図25】蛍光灯波形と撮像素子における信号電荷の蓄
積時間との関係を示す説明図。FIG. 25 is an explanatory diagram showing a relationship between a fluorescent lamp waveform and a signal charge accumulation time in an image sensor.
101、1106 撮像素子 103、1101、1104、1107 測光素子 104 電子シャッタ設定部 105 制御値生成部 106 利得制御部 107 タイミング発生部 108 読み出し領域設定部 201、1105 エリアセンサ部 202 垂直走査部 203 水平走査部 204 アナログ信号処理部 205 垂直水平走査信号発生部 301 積分器 302 レベル補正部 303 レベル反転部 304 感度補正テーブル 305 ローパスフィルタ 306 特性テーブル 307 信号処理部 308 フリッカセンサ 309 信号レベル測定部 401 デジタル信号処理部 402、402a、402b A/Dコンバータ 403 白バランス補正部 404 フリッカ補正部 405 映像信号処理部 501 レンズ絞り 701〜703 測光素子 705 インタフェース部 1001〜1003 撮像素子 1102 画素 1103 レンズ 1201〜1205 専用ポート 130 IF部 101, 1106 Image sensor 103, 1101, 1104, 1107 Photometry device 104 Electronic shutter setting unit 105 Control value generation unit 106 Gain control unit 107 Timing generation unit 108 Reading area setting unit 201, 1105 Area sensor unit 202 Vertical scanning unit 203 Horizontal scanning Unit 204 analog signal processing unit 205 vertical / horizontal scanning signal generation unit 301 integrator 302 level correction unit 303 level inversion unit 304 sensitivity correction table 305 low-pass filter 306 characteristic table 307 signal processing unit 308 flicker sensor 309 signal level measurement unit 401 digital signal processing Units 402, 402a, 402b A / D converter 403 White balance correction unit 404 Flicker correction unit 405 Video signal processing unit 501 Lens aperture 701 to 703 Photometric element 705 A Interface unit 1001 to 1003 image sensor 1102 pixels 1103 lens 1201 to 1205 only port 130 IF section
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大 井 一 成 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 4M118 AA05 AA10 AB01 BA13 BA14 FA06 FA50 GC08 5C022 AB13 AB15 AB20 AB37 AB51 AC42 AC52 AC55 AC69 5C024 AA01 CA07 CA26 DA01 EA08 FA01 FA08 GA01 GA31 HA02 HA09 HA10 HA14 HA23 JA04 5C065 AA01 BB02 BB21 BB41 CC01 CC09 DD15 EE06 GG03 GG18 GG26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Kazunari Oi 8 Term Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term in the Toshiba Yokohama Office 4M118 AA05 AA10 AB01 BA13 BA14 FA06 FA50 GC08 5C022 AB13 AB15 AB20 AB37 AB51 AC42 AC52 AC55 AC69 5C024 AA01 CA07 CA26 DA01 EA08 FA01 FA08 GA01 GA31 HA02 HA09 HA10 HA14 HA23 JA04 5C065 AA01 BB02 BB21 BB41 CC01 CC09 DD15 EE06 GG03 GG18 GG26
Claims (10)
が二次元状に配列されたエリアセンサ部と、 前記エリアセンサ部を第1方向のラインを単位として第
1方向に順次選択する第1の走査部と、 前記第1方向のラインを単位とする前記画素信号を第2
方向に順次選択する第2の走査部と、 前記第1及び第2の走査部により走査されて前記エリア
センサ部から読み出された前記画素信号に対して所定の
信号処理を行い映像信号を出力する信号処理部とを有す
るX−Yアドレス方式の撮像素子と、 光電変換を行って光量波形を出力する測光素子と、 前記撮像素子の露光期間と、出力された前記光量波形と
に基づいて、前記映像信号の利得を制御する制御値を生
成する制御値生成部と、 前記制御値生成部が生成した前記制御値に基づいて、前
記映像信号の利得を制御する利得制御部と、 を備えることを特徴とする固体撮像装置。1. An area sensor unit in which pixels that generate a pixel signal by performing photoelectric conversion are arranged two-dimensionally, and the area sensor unit is sequentially selected in a first direction in units of a line in the first direction. 1 scanning unit, and the pixel signal in units of the line in the first direction as a second line.
A second scanning unit for sequentially selecting the pixel signals in a direction, and performing predetermined signal processing on the pixel signals scanned by the first and second scanning units and read from the area sensor unit, and outputting a video signal. An X-Y address type image sensor having a signal processing unit that performs a photoelectric conversion, outputs a light amount waveform by performing photoelectric conversion, an exposure period of the image sensor, and the output light amount waveform based on the light amount waveform. A control value generation unit that generates a control value for controlling the gain of the video signal; and a gain control unit that controls the gain of the video signal based on the control value generated by the control value generation unit. A solid-state imaging device characterized by the above-mentioned.
をデジタル化するアナログ−デジタル変換部をさらに備
え、 前記利得制御部は、デジタル化された前記映像信号を所
要の信号形式のデジタル映像信号にするために信号処理
を行うとともに、前記制御値に基づいて前記デジタル映
像信号の利得を制御することを特徴とする請求項1記載
の固体撮像装置。2. An image processing apparatus according to claim 1, further comprising an analog-to-digital conversion unit that digitizes the video signal output from the image sensor, wherein the gain control unit converts the digitized video signal into a digital video signal having a required signal format. 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the signal processing is performed to control the gain of the digital video signal based on the control value.
像信号に含まれるフリッカ成分の振幅を予め保持する参
照テーブルをさらに備え、 前記制御値生成部は、前記測光素子が出力した前記光量
波形を前記エリアセンサ部の各ラインごとに有効電荷蓄
積期間にわたって積分し得られた積分波形の振幅が、前
記参照テーブルが保持している前記映像信号に含まれる
フリッカ成分の振幅と一致するように利得を制御するこ
とを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。3. The image processing apparatus according to claim 2, further comprising: a reference table for preliminarily holding an amplitude of a flicker component included in the video signal output from the area sensor unit, wherein the control value generation unit converts the light amount waveform output from the photometric element. The gain is adjusted so that the amplitude of the integrated waveform obtained by integrating over the effective charge accumulation period for each line of the area sensor unit matches the amplitude of the flicker component included in the video signal held by the reference table. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the control is performed.
を与えられ、前記光量波形のうち電源周期に依存する信
号帯域のみを通過させる処理を行った後、前記制御値生
成部に出力するローパスフィルタをさらに備えることを
特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載された固体
撮像装置。4. A low-pass receiving the light amount waveform output from the photometric element, performing a process of passing only a signal band depending on a power supply cycle in the light amount waveform, and outputting the signal band to the control value generating unit. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a filter.
配置された複数の測光素子を含むことを特徴とする請求
項1乃至4のいずれかに記載された固体撮像装置。5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the photometric device includes a plurality of photometric devices in which different color filters are arranged.
れぞれ出力された前記光量波形を色ごとに分離し、この
色ごとの光量波形に応じて前記制御値を生成するととも
に、この分離されたそれぞれの色ごとの出力レベルの比
に応じて白バランスの補正を行うことを特徴とする請求
項1乃至5のいずれかに記載された固体撮像装置。6. The control value generation section separates the light amount waveforms output from the photometric elements for each color, generates the control value according to the light amount waveforms for each color, and separates the control values. 6. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the white balance is corrected in accordance with a ratio of an output level of each color.
を、前記制御値生成部に与えて前記制御値の生成に用い
るとともに、前記エリアセンサ部に入力される光量の制
御又は前記エリアセンサ部の蓄積時間の制御に用いるこ
とを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載された
固体撮像装置。7. The light amount waveform output from the photometric element is supplied to the control value generation unit to generate the control value, and the control of the light amount input to the area sensor unit or the area sensor unit The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 6, wherein the solid-state imaging device is used for controlling an accumulation time of the solid-state imaging device.
エリアセンサ部から前記画素信号を読み出す画素領域を
設定する読み出し領域設定部をさらに備え、 前記制御値生成部は、前記読み出し領域設定部が設定し
た画素領域に基づいて前記制御値を生成することを特徴
とする請求項1乃至7のいずれかに記載された固体撮像
装置。8. A reading area setting section for setting a pixel area from which the pixel signal is read from the area sensor section in accordance with a command input from the outside, wherein the control value generating section is configured so that the reading area setting section sets the pixel area. The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 7, wherein the control value is generated based on the determined pixel region.
が二次元状に配列されたエリアセンサ部と、 前記エリアセンサ部を第1方向のラインを単位として第
1方向に順次選択する第1の走査部と、 前記第1方向のラインを単位とする前記画素信号を第2
方向に順次選択する第2の走査部と、 前記第1及び第2の走査部により走査されて前記エリア
センサ部から読み出された前記画素信号に対して所定の
信号処理を行い映像信号を出力する信号処理部とを有す
るX−Yアドレス方式の撮像素子と、 外部から光量波形を与えられるインタフェース部と、 前記撮像素子の露光期間と、前記インタフェース部に与
えられた前記光量波形とに基づいて、前記映像信号の利
得を制御する制御値を生成する制御値生成部と、 前記制御値生成部が生成した前記制御値に基づいて、前
記映像信号の利得を制御する利得制御部と、 を備え、前記撮像素子、前記インタフェース部、前記制
御値生成部及び前記利得制御部は同一チップ上に形成さ
れていることを特徴とするシステムオンチップ型固体撮
像素子。9. An area sensor unit in which pixels that generate a pixel signal by performing photoelectric conversion are two-dimensionally arranged, and the area sensor unit is sequentially selected in a first direction in units of a line in the first direction. 1 scanning unit, and the pixel signal in units of the line in the first direction is used as a second unit.
A second scanning unit for sequentially selecting directions, a predetermined signal processing is performed on the pixel signals scanned by the first and second scanning units and read from the area sensor unit, and a video signal is output. An X-Y address type image sensor having a signal processing unit for performing the operation, an interface unit to which a light amount waveform is externally given, an exposure period of the image sensor, and the light amount waveform given to the interface unit. A control value generation unit that generates a control value that controls the gain of the video signal; and a gain control unit that controls the gain of the video signal based on the control value generated by the control value generation unit. A system-on-chip type solid-state imaging device, wherein the imaging device, the interface unit, the control value generation unit, and the gain control unit are formed on the same chip.
素が二次元状に配列されたエリアセンサ部と、 前記エリアセンサ部を第1方向のラインを単位として第
1方向に順次選択する第1の走査部と、 前記第1方向のラインを単位とする前記画素信号を第2
方向に順次選択する第2の走査部と、 前記第1及び第2の走査部により走査されて前記エリア
センサ部から読み出された前記画素信号に対して所定の
信号処理を行い映像信号を出力する信号処理部とを有す
るX−Yアドレス方式の撮像素子と、 光電変換を行って光量波形を出力する測光素子と、 前記撮像素子が撮影を行うときの露光期間と、出力され
た前記光量波形とに基づいて、前記映像信号の利得を制
御する制御値を生成する制御値生成部と、 前記制御値生成部が生成した前記制御値に基づいて、前
記映像信号の利得を制御する利得制御部と、 を備え、前記撮像素子、前記測光素子、前記制御値生成
部及び前記利得制御部は同一チップ上に形成されている
ことを特徴とするシステムオンチップ型固体撮像素子。10. An area sensor unit in which pixels that generate a pixel signal by performing photoelectric conversion are two-dimensionally arranged, and the area sensor unit is sequentially selected in a first direction in units of a line in the first direction. 1 scanning unit, and the pixel signal in units of the line in the first direction is used as a second unit.
A second scanning unit for sequentially selecting the pixel signals in a direction, and performing predetermined signal processing on the pixel signals scanned by the first and second scanning units and read from the area sensor unit, and outputting a video signal. An X-Y address type image sensor having a signal processing unit that performs a photoelectric conversion, a photometric element that outputs a light amount waveform by performing photoelectric conversion, an exposure period when the image sensor performs imaging, and the output light amount waveform A control value generation unit that generates a control value for controlling the gain of the video signal based on the control value generation unit; and a gain control unit that controls the gain of the video signal based on the control value generated by the control value generation unit. And a system-on-chip type solid-state imaging device, wherein the imaging device, the photometry device, the control value generation unit, and the gain control unit are formed on a same chip.
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