JP2004304256A - Wide dynamic range image pickup device - Google Patents

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JP2004304256A
JP2004304256A JP2003091560A JP2003091560A JP2004304256A JP 2004304256 A JP2004304256 A JP 2004304256A JP 2003091560 A JP2003091560 A JP 2003091560A JP 2003091560 A JP2003091560 A JP 2003091560A JP 2004304256 A JP2004304256 A JP 2004304256A
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Hirokazu Kobayashi
寛和 小林
Kazuya Oda
和也 小田
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wide dynamic range image pickup device capable of reducing the capacity of a memory for temporarily storing image signals in signal processing including wide dynamic range processing. <P>SOLUTION: The wide dynamic range image pickup device 10 includes a master photosensitive section and a slave photosensitive section corresponding to each of pixels, and performs signal processing by a signal processor 30 for master photosensitive section data and slave photosensitive section data which can be respectively obtained. Also, a system control unit 16 determines whether each divided region of a photographic image screen is highlight or not by using a result of division photometry in a photometric circuit 82, and applies a result of determination of each divided region as highlight information of each pixel positioned on the divided region. By using the highlight information of each pixel for signal processing in the signal processing section 30, the slave photosensitive section data of a highlight pixel is stored in an image memory 70, and a non-highlight pixel is subjected to signal processing without being stored. Thus, only the effective information is temporarily stored to reduce the using capacity of the memory. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各画素に主感光部および従感光部を配置して広ダイナミックレンジ処理を可能とする広ダイナミックレンジ撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
通常、撮像装置は、被写界の中心部を重視して露出を合わせることで、主要被写体に露出が合うように工夫されている。たとえば、主要被写体が人物であるとき、その人物の顔に露出が合うように自動露出(Auto Exposure:AE)を設計することが好ましい。しかし、広ダイナミックレンジ撮像装置では、人物の顔に合わせた露出条件下においても、主要被写体(人物)の白い服や背景の白い壁などのディテールを失わないように表現することができる。すなわち、主要被写体の明るさは変えずに(主階調を変えずに)、ハイライトディテールを再現することができる。
【0003】
従来から、広ダイナミックレンジ撮像装置は、入射光に対する感度が異なる主感光部と従感光部とを有する固体撮像素子を用いて広ダイナミックレンジ化を実現している。このとき、主感光部は、入射光に対する感度が高い感光部であり、メリハリのある画像を形成するものである。一方、従感光部は、入射光に対する感度が低い感光部であり、通常の露光条件では白飛びしてしまう画像領域、あるいは主感光部の信号が飽和してしまう画像領域の情報まで正確に取得するものである。特許文献1に記載の固体撮像装置では、これらの2種類の感光部からの出力信号を処理することによって広ダイナミックレンジを実現している。
【0004】
たとえば、図5において、理想的な撮像をするときの光電変換特性を示し、固体撮像素子で得られる入射光量を横軸に、またこの入射光量に応じて生成される信号電荷の量を縦軸に示す。このとき、従来の撮像装置では、入射光量がハイライト領域に達すると信号電荷の量が飽和レベルに達する曲線502のように変化し、ハイライト領域における信号電荷の量を測定することができない。一方、特許文献1に記載の固体撮像装置では、従感光部情報保持領域の範囲で入射光量を検出することができる従感光部を用いて広ダイナミックレンジ処理を行うため、入射光量がハイライト領域に達しても飽和しない曲線504のように変化し、広ダイナミックレンジで信号電荷の量を測定することができる。
【0005】
【特許文献1】
特願2002−016835。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特許文献1に記載の固体撮像装置は、各画素が主感光部および従感光部を有し、これらの感光部からの画像信号を処理することによって広ダイナミックレンジを実現している。
【0007】
ところで、固体撮像装置の信号処理では、画像信号を一時蓄積するメモリなどが用いられるが、このメモリの使用容量は、画素数に比例して変化するものである。たとえば、通常の信号処理では、各画素が唯一の感光部を有して画像信号を出力するため、メモリの容量は、画素数×2バイトあれば実用上十分である。
【0008】
しかし、特許文献1に記載の固体撮像装置では、各画素が主感光部および従感光部の2つの感光部を有し、2種類の画像信号を出力するため、信号処理において、通常の2倍のメモリ容量が必要である。
【0009】
他方、通常撮影される被写界では、ハイコントラストシーンは少なく、従感光部データが効果的に利用されないことが多い。たとえば、図5に示される範囲512の付近の入射光量によって、ほとんどの被写界を理想的に撮像することができるため、主感光部データだけで画像を生成することが可能である。また、ハイコントラストシーンにおいて、ハイライト領域は画枠内のごくわずかであり、全画枠に及ぶ従感光部データの中には不必要なデータが多い。したがって、有利な情報の少ない従感光部データのために主感光部データと同量のメモリを備えると無駄が多くなる。
【0010】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、広ダイナミックレンジ処理を含んだ信号処理において、各画素に配置された主感光部および従感光部から得られる画像信号を一時蓄積させるメモリの容量を削減することができる広ダイナミックレンジ撮像装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、行および列方向に配列され、撮像面を形成する各画素に対応する複数の受光部と、この複数の受光部から得られる画像信号を信号処理する信号処理手段とを含み、この複数の受光部は、入射光を光電変換する第1の感光部と、第1の感光部より低い感度を有する第2の感光部とを含み、この信号処理手段は、第1の感光部から得られる第1の画像信号、および第2の感光部から得られる第2の画像信号を信号処理する広ダイナミックレンジ撮像装置は、広ダイナミックレンジ処理が必要であるか否かを判定し、各画素ごとに判定結果を得る判定手段を含み、この信号処理手段は、第1の画像信号を一時蓄積する第1の記憶手段および第2の画像信号を一時蓄積する第2の記憶手段を含み、第2の記憶手段は、この判定手段の判定結果に応じて第2の画像信号を一時蓄積することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明による広ダイナミックレンジ撮像装置の実施例を詳細に説明する。
【0013】
実施例の広ダイナミックレンジ撮像装置10は、図1に示すように、光学系12を介して撮像部24で撮像した画像を、前処理部26、アナログ・ディジタル(A/D)変換器28および信号処理部30で信号処理するように、操作部14を操作してシステム制御部16、光学系駆動部18、タイミング発生器20および撮像駆動部22で各部を制御する装置である。また、このように処理された画像は、表示部32で表示され、または記録部34で記録される。なお、本発明の理解に直接関係のない部分は、図示を省略し、冗長な説明を避ける。
【0014】
また、本装置10における測光では、光学系12を通った入射光を測光するTTL(Through The Lense)測光方式を適用しており、この入射光は撮像部24に取り込まれ、その光量がシステム制御部16で測定される。
【0015】
光学系12には、具体的な構成を図示しないが、レンズ、絞り調整機構、シャッタ機構、ズーム機構および自動焦点調節機構が含まれている。このレンズは、図示しない鏡筒のほぼ前面に配設された光学レンズで、複数のレンズを組み合わせて用いてもよい。絞り調節機構は、開口部の径を変化させて撮像部24への入射光量を調整するものであり、シャッタ機構は、開口部を閉状態として光路を遮断する機械的シャッタである。ズーム機構は、レンズの配置する位置を調節してズームを行うものであり、自動焦点調節機構は、被写界と撮像装置10との距離に応じてピント調節するものである。
【0016】
この光学系12は、駆動信号114によって制御されて、絞り調節機構、シャッタ機構、ズーム機構および自動焦点調節機構が駆動して、所望の被写界像を取り込んで撮像部24の撮像面に入射する光入射機構である。また、測光時には、一度に測光できる幅が限られているため、たとえば、絞りや電子シャッタなどを駆動させて、数回に分けて測光データを得てもよい。なお、以下の説明において、各信号はその現れる接続線の参照番号で特定する。
【0017】
操作部14は、操作者の指示を入力する手操作装置であり、操作者の手操作状態に応じて操作信号104を生成し、システム制御部16に供給する機能を有する。たとえば、レリーズボタン(図示せず)のストローク操作に応じて、操作信号104をシステム制御部16に供給する。
【0018】
本実施例において、このレリーズボタンは、2段押し機能を備えた押しボタンである。レリーズボタンが押されていない状態では、スタンバイの状態であり、これが初期状態である。操作部14は、第1段の半押し状態では、測光を指示し、また、第2段の全押し状態では、撮影を指示する操作信号104をシステム制御部16に供給する。
【0019】
システム制御部16は、操作部14から供給される操作信号104に応動して、本装置全体の動作を制御、統括する制御機能部である。たとえば、本実施例におけるシステム制御部16は、操作信号104に応じて、制御信号106、108、110および112を生成し、それぞれ光学系駆動部18、タイミング発生器20、信号処理部30および記録部34に供給して制御する。
【0020】
本実施例において、システム制御部16は、図2に示すように、読み出し専用メモリ(Read Only Memory:ROM)80、測光回路82および中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)84を有する。たとえば、このROM 80は、本装置10の動作手順が書き込まれるものでよい。システム制御部16は、ユーザの操作に伴って操作部14から供給される情報、すなわち操作信号104とROM 80が有する情報とを用いて各部の動作を制御する制御信号106、108、110および112を生成する。
【0021】
この測光回路82は、CPU 84に制御されて、A/D変換器28より供給される測光信号136から被写界の輝度値を求める回路である。本実施例では、この測光信号136に表される画像を所定の区分数で複数の分割領域に分割して測光する分割測光方式などが有利に適用される。この所定の区分数は、1以上で画素数以下となり、また、設定可能にしてもよい。
【0022】
本発明では特に、システム制御部16は、広ダイナミックレンジ処理が必要であるか否かを判定する機能を有する。たとえば、上記の複数の分割領域のそれぞれにおいて、測光結果がハイライトである領域では、広ダイナミックレンジ処理が必要であり、ハイライトでない領域では当該処理が必要でないと判定する。この判定では、分割領域の測光値を所定の閾値と比較してよく、この閾値を設定可能にしてもよい。本実施例では、各分割領域の判定結果を、その分割領域に位置する各画素のそれぞれの判定結果として適用する。このシステム制御部16は、制御信号110を信号処理部30に供給して、各画素の判定結果、すなわち各画素がハイライトであるか否かを示すハイライト情報を供給する。また、ハイライト情報は、各分割領域のそれぞれがハイライトであるか否かを示すものでもよい。
【0023】
たとえば、測光回路82では、図3に示すように、画枠300の全領域を、8×8に64分割して、64個の被写界輝度積分値が得られるように分割測光を行う。このとき、システム制御部16において、図4に示すように、斜線で示した領域302および304で表される14個の領域がハイライトであると判定され、その他の領域はハイライトでないと判定されるハイライト情報が得られる。
【0024】
光学系駆動部18は、光学系12の駆動を制御する駆動信号114を発生する機能を有し、本実施例では、システム制御部16からの制御信号106に応じて駆動信号114を生成する。
【0025】
タイミング発生器20は、撮像装置10を動作させる基本クロック(システムクロック)を発生する発信機を有して、たとえば、この基本クロック116をシステム制御部16に供給する。また、図1に示していないが、タイミング発生器20は、基本クロックをほとんど全てのブロックに供給すると共に、この基本クロックを分周して様々なタイミング信号も生成する。
【0026】
本実施例において、タイミング発生器20では、システム制御部16から供給される制御信号108に基づいてタイミング信号を生成する。たとえば、垂直同期信号、水平同期信号および電子シャッタパルスを含んだタイミング信号118を生成して撮像駆動部22に供給する。また、前処理部26には相関二重サンプリング回路用のサンプリングパルスを含んだタイミング信号120を供給し、A/D変換器28には変換クロック等のタイミング信号122を供給する。
【0027】
撮像駆動部22は、撮像部24の駆動を制御する駆動信号124を発生する機能を有し、本実施例では、タイミング発生器20からのタイミング信号118に応じて、水平駆動信号、垂直駆動信号およびオーバーフロードレインを含んだ駆動信号124を生成する。
【0028】
撮像部24は、具体的な構成は図示しないが、撮影画像の1画面を形成する撮像面および水平転送路を含み、撮像面は、複数の各画素に対応する受光部、および垂直転送路を備えている。撮像部24は、その撮像面に結像される被写界像を電気信号126に光電変換する機能を有し、本実施例では、たとえば、電荷結合素子(Charge Coupled Device:CCD)や金属酸化膜型半導体(Metal Oxide Semiconductor:MOS)等のいずれのイメージセンサでもよい。
【0029】
この撮像面において、複数の受光部は、行方向および列方向に1つおきに位置をずらして配列する、ハニカム配列を用いるとよく、また、行方向および列方向に1つおきに位置をずらして配列してもよい。本実施例では特に、これらの受光部のそれぞれが、高感度の受光素子である主感光部、および低感度の受光素子である従感光部を備えている。主感光部および従感光部は、入射光を受光した際に、光を受光光量に応じた電気信号に光電変換する光センサであり、たとえば、フォトダイオードが用いられる。
【0030】
本実施例の撮像部24は、駆動信号124に制御されて、各感光部で光電変換によって得た信号電荷を垂直転送路に読み出し、この信号電荷を垂直方向にシフトして水平転送路に供給する。さらに、水平転送路における信号電荷を、図示しない出力回路において、アナログ電気信号126に変換して前処理部26に出力する。また、駆動信号124が測光指示を含むとき、撮像部24では、主感光部の信号電荷のみを読み出すようにしてもよい。
【0031】
前処理部26は、タイミング信号120に制御されて、画像を示すアナログ電気信号126に対して、アナログ信号処理を施す機能を有する。また、前処理部26は、相関二重サンプリング回路(Correlated Double Sampling:CDS)および、ゲインコントロールアンプ(Gain Controlled Amplifer:GCA)を含み、これらの回路等によって処理されたアナログ画像信号128をA/D変換器28に供給する。
【0032】
A/D変換器28は、タイミング発生器20からのタイミング信号122に応じて、前処理部26から供給されるアナログ画像信号128の信号レベルを所定の量子化レベルにより量子化してディジタル画像信号に変換する。このとき、タイミング信号122が測光を指示するとき、変換したディジタル画像信号を測光信号136としてシステム制御部16に供給する。一方、タイミング信号122が撮影を指示するとき、変換したディジタル画像信号130を信号処理部30に供給する。
【0033】
信号処理部30では、入力のディジタル画像信号130に対して後述するディジタル信号処理を施す機能を有し、本実施例では、主感光部データと従感光部データとを含むディジタル画像信号130がA/D変換器28から入力される。また、このディジタル信号処理を施されたディジタル画像信号132および134は、それぞれ表示部32および記録部34に供給される。
【0034】
本実施例では、信号処理部30は、図2に示すように構成されて、システム制御部16から供給される制御信号110に応じてディジタル信号処理を行う。信号処理部30は、画像メモリ50および70を有して、それぞれ主画像信号および従画像信号を一時蓄積する機能を有する。また、主画像信号を処理するホワイトバランス(WB)ゲイン部52およびガンマ(γ)変換部54、ならびに従画像信号を処理するWBゲイン部72およびγ変換部74を有する。さらに、主画像信号と従画像信号とを合成する画像加算部56を有し、また、同時化処理部58、各種補正部60、圧縮/伸張部62および拡大/縮小部64において、合成後の主画像信号を処理する。なお、WBゲイン部52およびガンマ変換部54による処理は、画像加算部56で主画像信号および従画像信号を合成した後で行ってもよい。
【0035】
この画像メモリ50では、主画像信号として主感光部データを蓄積し、一方、画像メモリ70では、従画像信号として従感光部データを蓄積する。本実施例では、画像メモリ50は、全画素の主感光部データを蓄積し、画像メモリ70は、制御信号110に含まれるハイライト情報に応じて、ハイライトである画素のみ従感光部データを蓄積するようにしてよい。たとえば、図4に示すように、斜線で示した領域302および304に位置する画素がハイライトであるとき、主感光部データは、画枠300の全領域について蓄積されるが、従感光部データは、これらの領域302および304のみについて蓄積される。また、画像メモリ70は、画像メモリ50に比べて少ない記憶容量を有するように設計されてよい。
【0036】
WBゲイン部52および72は、それぞれ主画像信号および従画像信号のホワイトバランスを調節する機能を有し、たとえばこれらの画像信号にホワイトバランスゲインを乗じて、ホワイトバランスのとれた画像信号を出力する。
【0037】
γ変換部54および74では、それぞれ主画像信号および従画像信号を、たとえば撮像部24の階調特性に応じて補正する機能を有して、補正した画像信号を出力する。
【0038】
画像加算部56は、画像メモリ50に蓄積された主画像信号、および画像メモリ70に蓄積された従画像信号を合成する機能を有し、合成後の主画像信号を出力して画像メモリ50に蓄積させる。本実施例では、画像加算部56は、制御信号110に含まれるハイライト情報に応じて、このハイライト情報がハイライトである画素では合成処理を行い、ハイライトでない画素では合成処理を行わずに元の主画像信号をそのまま出力して画像メモリ50に蓄積させる。また、画像メモリ70から各画素に対応する従画像信号を取得して、従画像信号がある画素では合成処理を行い、従画像信号がない画素では合成処理を行わないようにしてもよい。
【0039】
同時化処理部58は、合成後の主画像信号を同時化処理する機能を有し、各種補正部60は、この主画像信号を、たとえばシェーディング補正,白黒補正などの処理をする機能を有する。
【0040】
圧縮/伸張部62は、主画像信号に対して、たとえば直交変換を用いたJPEG(Joint Photographic Experts Group)規格での圧縮を施す回路と、この圧縮した画像を再び元のデータに伸張する回路とを有する。圧縮/伸張部62は、システム制御部16の制御信号112により画像記録を制御されて、圧縮した画像データ132をカードI/F90を介して情報記録媒体92に記録する。
【0041】
拡大/縮小部64は、主画像信号に対して、拡大または縮小処理を施す機能を有し、表示部32に画像信号130を出力する。
【0042】
表示部32は、信号処理部30から供給されるディジタル画像信号132に基づいて画像表示する機能を有し、たとえば、液晶表示(Liquid Crystal Display: LCD)パネルなどが用いられる。また、本実施例では、図2に示すように、拡大/縮小部64からディジタル画像信号132が供給される。
【0043】
記録部34は、信号処理部30からディジタル画像信号134を読み込んで記録する機能を有する。本実施例では、図2に示すように、カードインターフェース(I/F)90および情報記録媒体92を有し、圧縮/伸張部62から供給されるディジタル画像信号134をカードI/F90を介して情報記録媒体92に書き込む。情報記録媒体92は、半導体メモリが搭載されたメモリカードや光磁気ディスク等の回転記録体を収容したパッケージなどを用い、着脱可能でもよい。
【0044】
次に、この実施例における広ダイナミックレンジ撮像装置10の動作を、図6の状態遷移図を参照しながら説明する。この撮像装置10がスタンバイの状態(ステップ600)にあるとき、操作者が操作部14のレリーズボタンを操作すると、ステップ602に進み、このボタンが半押しされたかを判定する。このボタンが半押し以上押された場合、分割測光データ評価(ステップ604)に進み、押されていない場合、スタンバイ(ステップ600)に戻る。また、半押しされた場合、測光を指示する操作信号104が操作部14からシステム制御部16に供給される。
【0045】
分割測光データ評価(ステップ604)では、分割測光および各分割領域のそれぞれの測光値の評価が行われる。このとき、システム制御部16において、測光指示を含む制御信号106および108が生成され、それぞれ光学系駆動部18およびタイミング発生器20に供給される。光学系駆動部18では、この制御信号106に応じて測光指示を含む駆動信号114が生成され、光学系12に供給される。タイミング発生器20では、この制御信号108に応じて測光指示を含むタイミング信号118、120および122が生成され、それぞれ撮像駆動部22、前処理部26およびA/D変換器28に供給される。撮像駆動部22では、このタイミング信号118に応じて測光指示を含む駆動信号124が生成され、撮像部24に供給される。
【0046】
光学系12では、被写界からの入射光102が撮像部24に入射し、被写界像が撮像面に結像される。撮像部24では、駆動信号124によって、撮像面上の測光に用いられる信号電荷が読み出され、これによって生じたアナログ電気信号126が前処理部26に供給される。前処理部26では、アナログ電気信号126は、タイミング信号120によって、アナログ信号処理が施され、これによって生じたアナログ画像信号128がA/D変換器28に供給される。A/D変換器28において、アナログ画像信号128は、タイミング信号122によってディジタル画像信号に変換され、このディジタル画像信号は、タイミング信号122が測光も指示するので測光信号136としてシステム制御部16に供給される。
【0047】
この測光信号136は、システム制御部16の測光回路82において、所定の区分数に分割され、各分割領域の測光結果が求められる。さらに、システム制御部16において、各分割領域ごとに測光値がハイライトであるか否かが判定され、この判定結果は、ハイライト情報としてシステム制御部16に保持される。
【0048】
次にステップ606に進み、このレリーズボタンの操作が全押しであるかが判定される。レリーズボタンが全押しである場合、主感光部データ読み出し(ステップ608)へと進み、全押しでない場合、スタンバイ(600)に戻る。また、全押しされた場合、撮影を指示する操作信号104が操作部14からシステム制御部16に供給される。
【0049】
主感光部データ読み出し(608)では、撮像部24における撮像面上の全ての主感光部からデータが読み出される。このとき、システム制御部16において、撮影指示を含む制御信号106、108および110が生成され、それぞれ光学系駆動部18、タイミング発生器20および信号処理部30に供給される。光学系駆動部18では、この制御信号106に応じて撮影指示を含む駆動信号114が生成され、光学系12に供給される。タイミング発生器20では、この制御信号108に応じて撮影指示を含むタイミング信号118、120および122が生成され、それぞれ撮像駆動部22、前処理部26およびA/D変換器28に供給される。撮像駆動部22では、このタイミング信号118に応じて撮影指示を含む駆動信号124が生成され、撮像部24に供給される。
【0050】
光学系12では、被写界からの入射光102が撮像部24に入射し、被写界像が撮像面に結像される。撮像部24では、駆動信号124によって、撮像面上の主感光部の信号電荷が読み出され、これによって生じたアナログ電気信号126が前処理部26に供給させる。前処理部26において、アナログ電気信号126は、タイミング信号120によって、アナログ信号処理が施され、これによって生じたアナログ画像信号128がA/D変換器28に供給される。A/D変換器28において、アナログ画像信号128は、タイミング信号122によってディジタル画像信号130に変換され、ディジタル画像信号130は、タイミング信号122が撮影も指示するので信号処理部30に供給される。
【0051】
次に主感光部データ書き出し(ステップ610)に進み、主感光部データの書き出しが行われる。このとき、ディジタル画像信号130は、信号処理部30で画像メモリ50に書き込まれる。
【0052】
次に従感光部データ読み出し(ステップ612)に進み、撮像部24における撮像面上の全ての従感光部からデータの読み出しが行われる。このとき、主感光部データ読み出し(ステップ608)と同様の処理が行われる。ただし、撮像部24では、従感光部の信号電荷が読み出される。
【0053】
次にステップ614において、各画素がハイライトであるかが判定される。このとき、システム制御部16において、各画素がハイライトであるか否かを示すハイライト情報が制御信号110によって信号処理部30に供給される。信号処理部30では、各画素ごとにハイライト情報を判定し、ハイライトである場合、従感光部データ書き出し(ステップ616)に進み、ディジタル画像信号130が画像メモリ70に書き込まれる。一方、ハイライトでない場合、従感光部データ書き出しOff(ステップ618)に進み、ディジタル画像信号130は、画像メモリ70に書き込まれない。このような判定が全画素に対して行われ、終了したときステップ620からステップ622に進む。
【0054】
次のステップ622でも、ステップ614と同様に、各画素がハイライトであるかが判定される。ステップ622では、ハイライトである場合、広ダイナミックレンジ処理(ステップ624)に進み、信号処理部30において、広ダイナミックレンジ信号処理が行われる。一方、ハイライトでない場合、信号処理部30では、通常処理(ステップ626)が行われる。このような判定が全画素に対して行われ、終了したときステップ628からステップ630に進む。
【0055】
この広ダイナミックレンジ処理(ステップ624)では、画像メモリ50に含まれる主感光部データが、画像メモリ70に含まれる従感光部データを用いて広ダイナミックレンジ信号処理される。まず、主感光部データは、WBゲイン部52およびγ変換部54で処理され、従感光部データは、WBゲイン部72およびγ変換部74で処理される。次に、この主感光部データは、画像加算部56において、従感光部データと合成し、合成後の主感光部データが画像メモリ50に蓄積される。さらに、合成後の主感光部データは、同時化処理部58および各種補正部60において処理されて、画像メモリ50に蓄積される。
【0056】
一方、通常処理(ステップ626)では、画像メモリ50に含まれる主感光部データのみが、通常に信号処理される。まず、主感光部データは、WBゲイン部52およびγ変換部54で処理される。次に、主感光部データは、対応する従感光部データがないので画像加算部56での処理は行われず、同時化処理部58および各種補正部60において処理されて、画像メモリ50に蓄積される。
【0057】
次に、画像保存(ステップ630)において、信号処理を終えた画像信号は、圧縮/伸張部62で圧縮処理される。また、このように処理された記録用画像信号132は、カードI/F90を介して、情報記録媒体92に記録される。本実施例では、次にスタンバイ(600)に戻るが、たとえば、拡大/縮小部64における処理を行い、表示部32に表示してもよい。
【0058】
他の実施例として、広ダイナミックレンジ撮像装置10は、システム制御部16における広ダイナミックレンジ処理が必要か否かの判定を、上記の実施例と異なる方法で行うことができる。このとき、システム制御部16において、各測光結果を相互に比較し、測光値の大きい順に、所定の領域数もしくは画素数、たとえば、全領域もしくは全画素のうちで3分の1だけ広ダイナミックレンジ処理を行うようにする。この実施例では、広ダイナミックレンジ処理を行う画素数が減少するため、画像メモリ70の記憶容量を画像メモリ50より小さくしてよい。
【0059】
また、他の実施例として、広ダイナミックレンジ撮像装置10は、ステップ604の分割測光データ評価において、各分割領域ごとの測光値の評価を行わずに、ステップ608の主感光部データ読み出しにおいて、各画素の主感光部データから測光値を評価することができる。このとき、信号処理部30において、各画素ごとにダイナミックレンジ処理が必要であるか否かを判定することができ、この判定結果に応じて従感光部データを画像メモリ70に記憶する。また、測光回路82では、分割測光ではなく通常の測光を行ってよい。
【0060】
【発明の効果】
このように本発明によれば、広ダイナミックレンジ撮像装置は、広ダイナミックレンジ処理が必要な従感光部画像データのみを蓄積することによって、メモリの使用容量を減少することができる。
【0061】
さらに、信号処理の際に、必要な従感光部画像データが蓄積された領域では、主感光部画像データおよび従感光部画像データを用いて広ダイナミックレンジ処理を行い、またそれ以外の領域では主感光部画像データのみを用いて通常の信号処理を行うことによって、効果的な情報のみを用いて広ダイナミックレンジ処理をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る広ダイナミックレンジ撮像装置の一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1に示す実施例の広ダイナミックレンジ撮像装置が有する信号処理部について詳細に示すブロック図である。
【図3】図1に示す実施例の広ダイナミックレンジ撮像装置において、分割された画像の状況を示す模式図である。
【図4】図1に示す実施例の広ダイナミックレンジ撮像装置において、分割された画像の各分割領域がハイライトであるか否かを示す模式図である。
【図5】従来の固体撮像装置において、広ダイナミックレンジ処理を行う場合、および行わない場合の光電変換効率を示した図である。
【図6】図1に示す実施例の広ダイナミックレンジ撮像装置の動作例を示すフローチャートである
【符号の説明】
10 広ダイナミックレンジ撮像装置
12 光学系
14 操作部
16 システム制御部
18 光学系駆動部
20 タイミング発生器
22 撮像駆動部
24 撮像部
26 前処理部
28 アナログ/ディジタル変換器
30 信号処理部
32 表示部
34 記録部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wide dynamic range imaging apparatus that enables a wide dynamic range process by arranging a main photosensitive portion and a secondary photosensitive portion in each pixel.
[0002]
[Prior art]
Usually, the imaging device is devised so that the main subject is exposed by adjusting the exposure with emphasis on the center of the object scene. For example, when a main subject is a person, it is preferable to design an automatic exposure (AE) so that the face of the person is exposed. However, in a wide dynamic range imaging device, it is possible to express details such as white clothes of the main subject (person) and white walls of the background even under exposure conditions that match the face of the person. That is, highlight details can be reproduced without changing the brightness of the main subject (without changing the main gradation).
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, wide dynamic range imaging devices have achieved a wide dynamic range using a solid-state imaging device having a main photosensitive portion and a secondary photosensitive portion that have different sensitivities to incident light. At this time, the main photosensitive portion is a photosensitive portion having high sensitivity to incident light, and forms a sharp image. On the other hand, the secondary photosensitive unit is a photosensitive unit that is low in sensitivity to incident light, and accurately obtains information on an image area that is overexposed under normal exposure conditions or an image area in which the signal of the main photosensitive unit is saturated. To do. In the solid-state imaging device described in Patent Document 1, a wide dynamic range is realized by processing output signals from these two types of photosensitive units.
[0004]
For example, in FIG. 5, the photoelectric conversion characteristics when performing ideal imaging are shown. The incident light amount obtained by the solid-state imaging device is plotted on the horizontal axis, and the amount of signal charge generated according to this incident light amount is plotted on the vertical axis. Shown in At this time, in the conventional imaging device, when the amount of incident light reaches the highlight region, the amount of signal charge changes as indicated by a curve 502 that reaches a saturation level, and the amount of signal charge in the highlight region cannot be measured. On the other hand, in the solid-state imaging device described in Patent Document 1, since the wide photosensitive range processing is performed using the secondary photosensitive unit that can detect the incident light amount in the range of the secondary photosensitive unit information holding region, the incident light amount is in the highlight region. Even when the value reaches, the curve changes to a curve 504 that does not saturate, and the amount of signal charge can be measured with a wide dynamic range.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application 2002-016835.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the solid-state imaging device described in Patent Document 1 described above, each pixel has a main photosensitive portion and a secondary photosensitive portion, and a wide dynamic range is realized by processing image signals from these photosensitive portions.
[0007]
Incidentally, in the signal processing of the solid-state imaging device, a memory or the like that temporarily stores an image signal is used, and the used capacity of the memory changes in proportion to the number of pixels. For example, in normal signal processing, each pixel has a unique photosensitive portion and outputs an image signal. Therefore, it is practically sufficient if the capacity of the memory is the number of pixels × 2 bytes.
[0008]
However, in the solid-state imaging device described in Patent Document 1, each pixel has two photosensitive parts, a main photosensitive part and a secondary photosensitive part, and outputs two types of image signals. Memory capacity is required.
[0009]
On the other hand, there are few high-contrast scenes in the normally photographed scene, and the secondary photosensitive portion data is often not used effectively. For example, most of the object scene can be ideally imaged by the amount of incident light in the vicinity of the range 512 shown in FIG. 5, so that an image can be generated using only the main photosensitive portion data. In a high-contrast scene, the highlight area is very small in the image frame, and there is a lot of unnecessary data in the sub-photosensitive portion data covering the entire image frame. Therefore, if the same amount of memory as that of the main photosensitive portion data is provided for the slave photosensitive portion data with less advantageous information, the waste is increased.
[0010]
The present invention eliminates the disadvantages of the prior art, and in signal processing including wide dynamic range processing, a memory capacity for temporarily storing image signals obtained from the main photosensitive portion and the secondary photosensitive portion arranged in each pixel. An object of the present invention is to provide a wide dynamic range imaging device capable of reducing the above.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, it includes a plurality of light receiving portions arranged in the row and column directions and corresponding to each pixel forming the imaging surface, and a signal processing means for performing signal processing on image signals obtained from the plurality of light receiving portions. The plurality of light receiving units include a first photosensitive unit that photoelectrically converts incident light, and a second photosensitive unit that has a lower sensitivity than the first photosensitive unit, and the signal processing unit includes the first photosensitive unit. A wide dynamic range imaging apparatus that performs signal processing on the first image signal obtained from the image capturing section and the second image signal obtained from the second photosensitive section, determines whether wide dynamic range processing is necessary, The signal processing means includes a first storage means for temporarily accumulating the first image signal and a second storage means for temporarily accumulating the second image signal. The second storage means is the determination means. Wherein the temporarily storing the second image signal in response to the constant results.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of a wide dynamic range imaging device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0013]
As shown in FIG. 1, the wide dynamic range imaging apparatus 10 according to the embodiment includes an image captured by the imaging unit 24 via the optical system 12, a preprocessing unit 26, an analog / digital (A / D) converter 28, and This is a device that controls the respective units with the system control unit 16, the optical system drive unit 18, the timing generator 20, and the imaging drive unit 22 by operating the operation unit 14 so that the signal processing unit 30 performs signal processing. The image processed in this way is displayed on the display unit 32 or recorded on the recording unit 34. Note that portions not directly related to understanding the present invention are not shown and redundant description is avoided.
[0014]
Further, in the photometry in the present apparatus 10, a TTL (Through The Lens) photometry method for measuring incident light passing through the optical system 12 is applied, and this incident light is taken into the imaging unit 24, and the amount of light is controlled by the system. Measured at section 16.
[0015]
The optical system 12 includes a lens, a diaphragm adjustment mechanism, a shutter mechanism, a zoom mechanism, and an automatic focus adjustment mechanism, although a specific configuration is not illustrated. This lens is an optical lens disposed almost in front of a lens barrel (not shown), and a plurality of lenses may be used in combination. The aperture adjustment mechanism adjusts the amount of light incident on the imaging unit 24 by changing the diameter of the opening, and the shutter mechanism is a mechanical shutter that blocks the optical path by closing the opening. The zoom mechanism adjusts the position of the lens for zooming, and the automatic focus adjustment mechanism adjusts the focus according to the distance between the object scene and the imaging device 10.
[0016]
The optical system 12 is controlled by a drive signal 114 and is driven by an aperture adjustment mechanism, a shutter mechanism, a zoom mechanism, and an automatic focus adjustment mechanism to capture a desired object scene image and enter the imaging surface of the imaging unit 24. This is a light incident mechanism. Further, since the width that can be measured at a time is limited at the time of photometry, for example, the aperture or electronic shutter may be driven to obtain photometric data in several steps. In the following description, each signal is specified by the reference number of the connecting line in which it appears.
[0017]
The operation unit 14 is a manual operation device that inputs an instruction from the operator, and has a function of generating an operation signal 104 according to the manual operation state of the operator and supplying the operation signal 104 to the system control unit 16. For example, the operation signal 104 is supplied to the system control unit 16 in response to a stroke operation of a release button (not shown).
[0018]
In this embodiment, the release button is a push button having a two-step push function. When the release button is not pressed, it is a standby state, which is an initial state. The operation unit 14 supplies the system control unit 16 with an operation signal 104 for instructing photometry in the first-stage half-pressed state, and in the second-stage fully pressed state.
[0019]
The system control unit 16 is a control function unit that controls and controls the overall operation of the apparatus in response to the operation signal 104 supplied from the operation unit 14. For example, the system control unit 16 in this embodiment generates control signals 106, 108, 110, and 112 according to the operation signal 104, and the optical system driving unit 18, the timing generator 20, the signal processing unit 30, and the recording, respectively. It supplies to the part 34 and is controlled.
[0020]
In this embodiment, the system control unit 16 includes a read only memory (ROM) 80, a photometry circuit 82, and a central processing unit (CPU) 84, as shown in FIG. For example, the ROM 80 may be written with the operation procedure of the apparatus 10. The system control unit 16 uses the control signals 106, 108, 110, and 112 that control the operation of each unit using information supplied from the operation unit 14 in accordance with the user's operation, that is, the operation signal 104 and information stored in the ROM 80. Is generated.
[0021]
The photometric circuit 82 is a circuit that is controlled by the CPU 84 and obtains the luminance value of the object scene from the photometric signal 136 supplied from the A / D converter 28. In the present embodiment, a split photometry method or the like in which the image represented by the photometry signal 136 is divided into a plurality of divided areas with a predetermined number of divisions is advantageously applied. The predetermined number of divisions is 1 or more and the number of pixels or less, and may be settable.
[0022]
Particularly in the present invention, the system control unit 16 has a function of determining whether or not wide dynamic range processing is necessary. For example, in each of the plurality of divided areas, it is determined that a wide dynamic range process is necessary in an area where the photometric result is a highlight, and that the process is not necessary in an area that is not a highlight. In this determination, the photometric value of the divided area may be compared with a predetermined threshold value, and this threshold value may be settable. In this embodiment, the determination result of each divided region is applied as the determination result of each pixel located in the divided region. The system control unit 16 supplies the control signal 110 to the signal processing unit 30 to supply the determination result of each pixel, that is, highlight information indicating whether or not each pixel is highlighted. The highlight information may indicate whether each of the divided areas is a highlight.
[0023]
For example, as shown in FIG. 3, the photometric circuit 82 divides the entire area of the image frame 300 into 64 × 8 × 8, and performs divided photometry so that 64 field luminance integrated values can be obtained. At this time, as shown in FIG. 4, the system control unit 16 determines that 14 areas represented by hatched areas 302 and 304 are highlighted, and determines that the other areas are not highlighted. Highlighted information is obtained.
[0024]
The optical system drive unit 18 has a function of generating a drive signal 114 for controlling the drive of the optical system 12. In this embodiment, the optical system drive unit 18 generates the drive signal 114 according to the control signal 106 from the system control unit 16.
[0025]
The timing generator 20 includes a transmitter that generates a basic clock (system clock) for operating the imaging apparatus 10, and supplies the basic clock 116 to the system control unit 16, for example. Although not shown in FIG. 1, the timing generator 20 supplies a basic clock to almost all the blocks, and also divides the basic clock to generate various timing signals.
[0026]
In this embodiment, the timing generator 20 generates a timing signal based on the control signal 108 supplied from the system control unit 16. For example, a timing signal 118 including a vertical synchronization signal, a horizontal synchronization signal, and an electronic shutter pulse is generated and supplied to the imaging drive unit 22. The preprocessing unit 26 is supplied with a timing signal 120 including a sampling pulse for a correlated double sampling circuit, and the A / D converter 28 is supplied with a timing signal 122 such as a conversion clock.
[0027]
The image pickup drive unit 22 has a function of generating a drive signal 124 that controls the drive of the image pickup unit 24. In this embodiment, the image pickup drive unit 22 generates a horizontal drive signal and a vertical drive signal in accordance with the timing signal 118 from the timing generator 20. And a drive signal 124 including an overflow drain.
[0028]
Although the specific configuration is not illustrated, the imaging unit 24 includes an imaging surface and a horizontal transfer path that form one screen of a captured image, and the imaging surface includes a light receiving unit and a vertical transfer path corresponding to a plurality of pixels. I have. The imaging unit 24 has a function of photoelectrically converting an object scene image formed on the imaging surface into an electric signal 126. In this embodiment, for example, a charge coupled device (CCD) or a metal oxide is used. Any image sensor such as a film type semiconductor (Metal Oxide Semiconductor: MOS) may be used.
[0029]
In this imaging surface, it is preferable to use a honeycomb arrangement in which the plurality of light receiving portions are arranged with the positions shifted every other in the row direction and the column direction, and every other position is shifted in the row direction and the column direction. May be arranged. Particularly in this embodiment, each of these light receiving portions includes a main photosensitive portion which is a high sensitivity light receiving element and a secondary photosensitive portion which is a low sensitivity light receiving element. The main photosensitive portion and the secondary photosensitive portion are optical sensors that photoelectrically convert light into an electrical signal corresponding to the amount of received light when receiving incident light. For example, a photodiode is used.
[0030]
The image pickup unit 24 of this embodiment is controlled by the drive signal 124 to read the signal charge obtained by photoelectric conversion in each photosensitive unit to the vertical transfer path, and shift this signal charge in the vertical direction and supply it to the horizontal transfer path. To do. Further, the signal charge in the horizontal transfer path is converted to an analog electric signal 126 and output to the preprocessing unit 26 in an output circuit (not shown). Further, when the drive signal 124 includes a photometry instruction, the imaging unit 24 may read out only the signal charge of the main photosensitive unit.
[0031]
The preprocessing unit 26 is controlled by the timing signal 120 and has a function of performing analog signal processing on the analog electric signal 126 indicating an image. The preprocessing unit 26 includes a correlated double sampling circuit (Correlated Double Sampling: CDS) and a gain control amplifier (Gain Controlled Amplifier: GCA), and the analog image signal 128 processed by these circuits or the like is converted into an A / A signal. This is supplied to the D converter 28.
[0032]
In response to the timing signal 122 from the timing generator 20, the A / D converter 28 quantizes the signal level of the analog image signal 128 supplied from the preprocessing unit 26 with a predetermined quantization level to obtain a digital image signal. Convert. At this time, when the timing signal 122 indicates photometry, the converted digital image signal is supplied to the system control unit 16 as the photometry signal 136. On the other hand, when the timing signal 122 instructs photographing, the converted digital image signal 130 is supplied to the signal processing unit 30.
[0033]
The signal processing unit 30 has a function of performing digital signal processing, which will be described later, on the input digital image signal 130. In this embodiment, the digital image signal 130 including the main photosensitive portion data and the secondary photosensitive portion data is A. / D converter 28 inputs. The digital image signals 132 and 134 that have been subjected to the digital signal processing are supplied to the display unit 32 and the recording unit 34, respectively.
[0034]
In the present embodiment, the signal processing unit 30 is configured as shown in FIG. 2 and performs digital signal processing in accordance with the control signal 110 supplied from the system control unit 16. The signal processing unit 30 includes image memories 50 and 70 and has a function of temporarily storing a main image signal and a sub image signal, respectively. In addition, it has a white balance (WB) gain unit 52 and a gamma (γ) conversion unit 54 that process the main image signal, and a WB gain unit 72 and a γ conversion unit 74 that process the sub image signal. Further, an image adding unit 56 that combines the main image signal and the sub-image signal is provided. In addition, the synchronization processing unit 58, the various correction units 60, the compression / expansion unit 62, and the enlargement / reduction unit 64 perform synthesis. Process the main image signal. Note that the processing by the WB gain unit 52 and the gamma conversion unit 54 may be performed after the main image signal and the sub image signal are combined by the image addition unit 56.
[0035]
The image memory 50 stores main photosensitive portion data as a main image signal, while the image memory 70 stores sub photosensitive portion data as a sub image signal. In this embodiment, the image memory 50 stores the main photosensitive portion data of all the pixels, and the image memory 70 stores the secondary photosensitive portion data only for the pixels that are the highlight in accordance with the highlight information included in the control signal 110. It may be accumulated. For example, as shown in FIG. 4, when the pixels located in the hatched areas 302 and 304 are highlighted, the main photosensitive part data is accumulated for all areas of the image frame 300, but the secondary photosensitive part data. Are accumulated for these regions 302 and 304 only. Further, the image memory 70 may be designed to have a smaller storage capacity than the image memory 50.
[0036]
Each of the WB gain units 52 and 72 has a function of adjusting the white balance of the main image signal and the sub image signal. For example, these image signals are multiplied by a white balance gain, and an image signal with a white balance is output. .
[0037]
The γ conversion units 54 and 74 each have a function of correcting the main image signal and the sub image signal, for example, in accordance with the gradation characteristics of the imaging unit 24, and output corrected image signals.
[0038]
The image adder 56 has a function of combining the main image signal stored in the image memory 50 and the sub image signal stored in the image memory 70, and outputs the combined main image signal to the image memory 50. Accumulate. In the present embodiment, the image adding unit 56 performs composition processing on pixels in which the highlight information is highlighted, and does not perform composition processing on pixels that are not highlights, in accordance with highlight information included in the control signal 110. The original main image signal is output as it is and stored in the image memory 50. Alternatively, the slave image signal corresponding to each pixel may be acquired from the image memory 70, and the synthesis process may be performed on the pixel having the slave image signal, and the synthesis process may not be performed on the pixel having no slave image signal.
[0039]
The synchronization processing unit 58 has a function of synchronizing the combined main image signal, and the various correction units 60 have a function of processing the main image signal such as shading correction and black and white correction.
[0040]
The compression / decompression unit 62 compresses the main image signal in accordance with, for example, JPEG (Joint Photographic Experts Group) standard using orthogonal transformation, and a circuit that decompresses the compressed image to the original data again. Have The compression / decompression unit 62 is controlled to record images by the control signal 112 of the system control unit 16 and records the compressed image data 132 on the information recording medium 92 via the card I / F 90.
[0041]
The enlargement / reduction unit 64 has a function of performing enlargement or reduction processing on the main image signal, and outputs the image signal 130 to the display unit 32.
[0042]
The display unit 32 has a function of displaying an image based on the digital image signal 132 supplied from the signal processing unit 30. For example, a liquid crystal display (LCD) panel or the like is used. In this embodiment, as shown in FIG. 2, a digital image signal 132 is supplied from the enlargement / reduction unit 64.
[0043]
The recording unit 34 has a function of reading and recording the digital image signal 134 from the signal processing unit 30. In this embodiment, as shown in FIG. 2, a card interface (I / F) 90 and an information recording medium 92 are provided, and a digital image signal 134 supplied from the compression / decompression unit 62 is transmitted via the card I / F 90. Write to the information recording medium 92. The information recording medium 92 may be detachable using a package containing a rotating recording body such as a memory card on which a semiconductor memory is mounted or a magneto-optical disk.
[0044]
Next, the operation of the wide dynamic range imaging apparatus 10 in this embodiment will be described with reference to the state transition diagram of FIG. When the imaging device 10 is in the standby state (step 600), if the operator operates the release button of the operation unit 14, the process proceeds to step 602, where it is determined whether this button is half-pressed. If this button is pressed halfway or more, the process proceeds to divided photometry data evaluation (step 604). If not pressed, the process returns to standby (step 600). When the button is half-pressed, an operation signal 104 for instructing photometry is supplied from the operation unit 14 to the system control unit 16.
[0045]
In divided photometric data evaluation (step 604), divided photometry and the evaluation of each photometric value in each divided area are performed. At this time, the system control unit 16 generates control signals 106 and 108 including photometry instructions and supplies them to the optical system driving unit 18 and the timing generator 20, respectively. In the optical system drive unit 18, a drive signal 114 including a photometry instruction is generated according to the control signal 106 and supplied to the optical system 12. In the timing generator 20, timing signals 118, 120, and 122 including photometry instructions are generated according to the control signal 108 and supplied to the imaging drive unit 22, the preprocessing unit 26, and the A / D converter 28, respectively. In the imaging drive unit 22, a drive signal 124 including a photometry instruction is generated according to the timing signal 118 and supplied to the imaging unit 24.
[0046]
In the optical system 12, incident light 102 from the object scene enters the image pickup unit 24, and an object scene image is formed on the image pickup surface. In the imaging unit 24, the signal charge used for photometry on the imaging surface is read by the drive signal 124, and the analog electric signal 126 generated thereby is supplied to the preprocessing unit 26. In the pre-processing unit 26, the analog electric signal 126 is subjected to analog signal processing by the timing signal 120, and an analog image signal 128 generated thereby is supplied to the A / D converter 28. In the A / D converter 28, the analog image signal 128 is converted into a digital image signal by the timing signal 122, and this digital image signal is supplied to the system control unit 16 as the photometric signal 136 because the timing signal 122 also instructs photometry. Is done.
[0047]
The photometric signal 136 is divided into a predetermined number of divisions in the photometric circuit 82 of the system control unit 16, and the photometric result of each divided area is obtained. Further, the system control unit 16 determines whether or not the photometric value is a highlight for each divided region, and the determination result is held in the system control unit 16 as highlight information.
[0048]
Next, the routine proceeds to step 606, where it is determined whether or not the operation of the release button is a full press. If the release button is fully pressed, the process proceeds to main photosensitive portion data reading (step 608). If not, the process returns to standby (600). When the button is fully pressed, an operation signal 104 for instructing photographing is supplied from the operation unit 14 to the system control unit 16.
[0049]
In main photosensitive portion data reading (608), data is read from all main photosensitive portions on the imaging surface of the imaging unit 24. At this time, the system control unit 16 generates control signals 106, 108, and 110 including photographing instructions and supplies them to the optical system driving unit 18, the timing generator 20, and the signal processing unit 30, respectively. In the optical system drive unit 18, a drive signal 114 including a photographing instruction is generated according to the control signal 106 and supplied to the optical system 12. In the timing generator 20, timing signals 118, 120, and 122 including shooting instructions are generated according to the control signal 108 and supplied to the imaging drive unit 22, the preprocessing unit 26, and the A / D converter 28, respectively. In the imaging drive unit 22, a drive signal 124 including a shooting instruction is generated according to the timing signal 118 and supplied to the imaging unit 24.
[0050]
In the optical system 12, incident light 102 from the object scene enters the image pickup unit 24, and an object scene image is formed on the image pickup surface. In the imaging unit 24, the signal charge of the main photosensitive unit on the imaging surface is read by the drive signal 124, and the analog electric signal 126 generated thereby is supplied to the preprocessing unit 26. In the preprocessing unit 26, the analog electric signal 126 is subjected to analog signal processing by the timing signal 120, and an analog image signal 128 generated thereby is supplied to the A / D converter 28. In the A / D converter 28, the analog image signal 128 is converted into the digital image signal 130 by the timing signal 122, and the digital image signal 130 is supplied to the signal processing unit 30 because the timing signal 122 also instructs photographing.
[0051]
Next, the process proceeds to main photosensitive portion data writing (step 610), where main photosensitive portion data is written. At this time, the digital image signal 130 is written into the image memory 50 by the signal processing unit 30.
[0052]
Next, the process proceeds to subordinate photosensitive unit data reading (step 612), and data is read from all the subordinate photosensitive units on the imaging surface of the imaging unit 24. At this time, the same processing as the main photosensitive portion data reading (step 608) is performed. However, in the imaging unit 24, the signal charge of the slave photosensitive unit is read out.
[0053]
Next, in step 614, it is determined whether each pixel is highlighted. At this time, in the system control unit 16, highlight information indicating whether or not each pixel is highlighted is supplied to the signal processing unit 30 by the control signal 110. The signal processing unit 30 determines the highlight information for each pixel, and if it is the highlight, the process proceeds to the secondary photosensitive unit data writing (step 616), and the digital image signal 130 is written to the image memory 70. On the other hand, if it is not a highlight, the process proceeds to sub-photosensitive portion data writing Off (step 618), and the digital image signal 130 is not written to the image memory 70. Such determination is made for all the pixels, and when completed, the process proceeds from step 620 to step 622.
[0054]
In the next step 622, as in step 614, it is determined whether each pixel is highlighted. In step 622, when the highlight is selected, the process proceeds to a wide dynamic range process (step 624), and the signal processor 30 performs the wide dynamic range signal process. On the other hand, if it is not a highlight, the signal processing unit 30 performs normal processing (step 626). Such a determination is performed for all the pixels, and when the determination is completed, the process proceeds from step 628 to step 630.
[0055]
In the wide dynamic range process (step 624), the main photosensitive portion data included in the image memory 50 is subjected to wide dynamic range signal processing using the slave photosensitive portion data included in the image memory 70. First, the main photosensitive portion data is processed by the WB gain portion 52 and the γ converting portion 54, and the secondary photosensitive portion data is processed by the WB gain portion 72 and the γ converting portion 74. Next, the main photosensitive portion data is combined with the secondary photosensitive portion data in the image adding portion 56, and the combined main photosensitive portion data is stored in the image memory 50. Further, the combined main photosensitive portion data is processed by the synchronization processing portion 58 and various correction portions 60 and stored in the image memory 50.
[0056]
On the other hand, in the normal processing (step 626), only the main photosensitive portion data included in the image memory 50 is normally subjected to signal processing. First, the main photosensitive portion data is processed by the WB gain portion 52 and the γ conversion portion 54. Next, since there is no corresponding secondary photosensitive portion data, the main photosensitive portion data is not processed by the image adding portion 56, processed by the synchronization processing portion 58 and various correction portions 60, and stored in the image memory 50. The
[0057]
Next, in the image storage (step 630), the image signal that has been subjected to the signal processing is subjected to compression processing by the compression / expansion unit 62. The recording image signal 132 processed in this way is recorded on the information recording medium 92 via the card I / F 90. In this embodiment, the process returns to standby (600) next, but for example, processing in the enlargement / reduction unit 64 may be performed and displayed on the display unit 32.
[0058]
As another example, the wide dynamic range imaging apparatus 10 can determine whether or not the wide dynamic range process is necessary in the system control unit 16 by a method different from the above example. At this time, the system control unit 16 compares the photometric results with each other, and in the descending order of the photometric value, the wide dynamic range by a predetermined number of areas or pixels, for example, one third of all areas or all pixels. Do processing. In this embodiment, since the number of pixels to be subjected to the wide dynamic range process is reduced, the storage capacity of the image memory 70 may be smaller than that of the image memory 50.
[0059]
As another example, the wide dynamic range imaging apparatus 10 does not evaluate the photometric value for each divided area in the divided photometric data evaluation in step 604, and reads each main photosensitive part data in step 608. The photometric value can be evaluated from the main photosensitive portion data of the pixel. At this time, the signal processing unit 30 can determine whether or not dynamic range processing is necessary for each pixel, and the slave photosensitive unit data is stored in the image memory 70 according to the determination result. The photometric circuit 82 may perform normal photometry instead of split photometry.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the wide dynamic range imaging apparatus can reduce the use capacity of the memory by accumulating only the secondary photosensitive portion image data that needs the wide dynamic range processing.
[0061]
Further, during signal processing, wide dynamic range processing is performed using the main photosensitive portion image data and the secondary photosensitive portion image data in the area where the necessary secondary photosensitive portion image data is accumulated, and in the other areas, the main photosensitive portion image data is processed. By performing normal signal processing using only the photosensitive part image data, wide dynamic range processing can be performed using only effective information.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a wide dynamic range imaging apparatus according to the present invention.
2 is a block diagram illustrating in detail a signal processing unit included in the wide dynamic range imaging apparatus according to the embodiment illustrated in FIG. 1;
3 is a schematic diagram illustrating a state of a divided image in the wide dynamic range imaging apparatus of the embodiment illustrated in FIG. 1. FIG.
4 is a schematic diagram showing whether each divided area of a divided image is a highlight in the wide dynamic range imaging apparatus of the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram illustrating photoelectric conversion efficiency when a wide dynamic range process is performed and when a wide dynamic range process is not performed in a conventional solid-state imaging device.
6 is a flowchart showing an operation example of the wide dynamic range imaging apparatus of the embodiment shown in FIG.
[Explanation of symbols]
10 Wide dynamic range imaging device
12 Optical system
14 Operation unit
16 System controller
18 Optical system drive
20 Timing generator
22 Imaging drive unit
24 Imaging unit
26 Pre-processing section
28 Analog / digital converter
30 Signal processor
32 Display section
34 Recording section

Claims (15)

行および列方向に配列され、撮像面を形成する各画素に対応する複数の受光部と、
該複数の受光部から得られる画像信号を信号処理する信号処理手段とを含み、前記複数の受光部は、入射光を光電変換する第1の感光部と、第1の感光部より低い感度を有する第2の感光部とを含み、
前記信号処理手段は、第1の感光部から得られる第1の画像信号、および第2の感光部から得られる第2の画像信号を信号処理する広ダイナミックレンジ撮像装置において、該装置は、
広ダイナミックレンジ処理が必要であるか否かを判定し、各画素ごとの判定結果を得る判定手段を含み、
前記信号処理手段は、第1の画像信号を一時蓄積する第1の記憶手段および第2の画像信号を一時蓄積する第2の記憶手段を含み、
第2の記憶手段は、前記判定手段の判定結果に応じて第2の画像信号を一時蓄積することを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。
A plurality of light receiving portions arranged in a row and column direction and corresponding to each pixel forming an imaging surface;
Signal processing means for performing signal processing on image signals obtained from the plurality of light receiving sections, wherein the plurality of light receiving sections have a first photosensitive section for photoelectrically converting incident light, and a sensitivity lower than that of the first photosensitive section. A second photosensitive part having
The signal processing means is a wide dynamic range imaging device that performs signal processing on a first image signal obtained from a first photosensitive portion and a second image signal obtained from a second photosensitive portion.
A determination means for determining whether or not wide dynamic range processing is necessary, and obtaining a determination result for each pixel;
The signal processing means includes first storage means for temporarily storing a first image signal and second storage means for temporarily storing a second image signal,
The wide storage range imaging apparatus characterized in that the second storage means temporarily stores the second image signal in accordance with the determination result of the determination means.
請求項1に記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、前記信号処理手段は、第1の画像信号と第2の画像信号とを合成する合成処理手段を含むことを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。2. The wide dynamic range imaging apparatus according to claim 1, wherein the signal processing means includes synthesis processing means for synthesizing the first image signal and the second image signal. 請求項2に記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、前記合成処理手段は、前記判定手段の判定結果に応じて、広ダイナミックレンジ処理が必要であると判定された画素では第1の画像信号と第2の画像信号とを合成して第3の画像信号を出力し、広ダイナミックレンジ処理が必要でないと判定された画素では第1の画像信号をそのまま出力することを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。The wide dynamic range imaging apparatus according to claim 2, wherein the synthesis processing unit includes the first image signal and the first image signal for pixels determined to require wide dynamic range processing according to a determination result of the determination unit. A wide dynamic range image pickup apparatus characterized in that a third image signal is output by combining the two image signals, and the first image signal is output as it is at a pixel determined not to require wide dynamic range processing. . 請求項1ないし3のいずれかに記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、第2の記憶手段は、前記判定手段の判定結果に応じて、広ダイナミックレンジ処理が必要であると判定された画素のみ、第2の画像信号を一時蓄積することを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。In the wide dynamic range imaging device according to any one of claims 1 to 3, the second storage unit is configured to perform only the pixels determined to require the wide dynamic range process according to the determination result of the determination unit. A wide dynamic range imaging apparatus characterized by temporarily storing a second image signal. 請求項4に記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、前記合成処理手段は、第2の画像信号を第2の記憶手段に一時蓄積した画素では第1の画像信号と第2の画像信号とを合成して第3の画像信号を出力し、一時蓄積しない画素では第1の画像信号をそのまま出力することを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。5. The wide dynamic range imaging apparatus according to claim 4, wherein the synthesis processing unit synthesizes the first image signal and the second image signal in a pixel in which the second image signal is temporarily stored in the second storage unit. Then, the third image signal is output, and the first image signal is output as it is for a pixel that is not temporarily stored. 請求項1ないし5のいずれかに記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、該装置は、前記撮像面を所定の区分数で複数の分割領域に分割し、被写界からの入射光量を前記複数の分割領域のそれぞれにおいて測光する分割測光手段を含み、該分割測光手段は、前記複数の分割領域ごとに測光結果を得ることを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。6. The wide dynamic range imaging device according to claim 1, wherein the device divides the imaging surface into a plurality of divided regions by a predetermined number of divisions, and changes the amount of incident light from an object scene. A wide dynamic range imaging apparatus comprising: a divided photometric unit that performs photometry in each of the divided regions, wherein the divided photometric unit obtains a photometric result for each of the plurality of divided regions. 請求項6に記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、該装置は、前記所定の区分数を設定することを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。The wide dynamic range imaging apparatus according to claim 6, wherein the apparatus sets the predetermined number of sections. 請求項6または7に記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、前記分割測光手段は、前記測光結果を第1の画像信号から得ることを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。8. The wide dynamic range imaging apparatus according to claim 6, wherein the divided photometry unit obtains the photometry result from a first image signal. 請求項6ないし8のいずれかに記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、前記判定手段は、前記複数の分割領域のそれぞれにおいて広ダイナミックレンジ処理が必要であるか否かを判定し、該分割領域内に位置する各画素の判定結果として得ることを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。9. The wide dynamic range imaging apparatus according to claim 6, wherein the determination unit determines whether or not wide dynamic range processing is necessary in each of the plurality of divided regions, A wide dynamic range imaging device obtained as a determination result of each pixel located in 請求項9に記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、前記判定手段は、前記測光結果に応じて判定することを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。The wide dynamic range imaging apparatus according to claim 9, wherein the determination unit makes a determination according to the photometric result. 請求項10に記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、前記判定手段は、前記測光結果がハイライトであるか否かを判定し、ハイライトである分割領域は広ダイナミックレンジ処理が必要であり、ハイライトでない分割領域は広ダイナミックレンジ処理が必要でないと判定することを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。The wide dynamic range imaging apparatus according to claim 10, wherein the determination unit determines whether or not the photometric result is a highlight, and the divided region that is a highlight needs a wide dynamic range process. A wide dynamic range imaging apparatus characterized by determining that a wide dynamic range process is not necessary for a divided area that is not light. 請求項11に記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、前記判定手段は、前記測光結果と所定の閾値とを比較してハイライトであるか否かを判定することを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。The wide dynamic range imaging apparatus according to claim 11, wherein the determination unit determines whether or not a highlight is obtained by comparing the photometric result with a predetermined threshold value. . 請求項12に記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、該装置は、前記所定の閾値を設定することを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。The wide dynamic range imaging apparatus according to claim 12, wherein the apparatus sets the predetermined threshold value. 請求項10に記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、前記判定手段は、前記複数の分割領域のうちで、前記測光結果の測光値の大きい順に所定の領域数だけ、広ダイナミックレンジ処理が必要であると判定することを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。11. The wide dynamic range imaging apparatus according to claim 10, wherein the determination unit needs to perform wide dynamic range processing for a predetermined number of regions in descending order of the photometric value of the photometric result among the plurality of divided regions. And a wide dynamic range imaging device. 請求項10に記載の広ダイナミックレンジ撮像装置において、前記判定手段は、前記複数の分割領域のうちで、前記測光結果の測光値の大きい順に全体の3分の1の領域数だけ、広ダイナミックレンジ処理が必要であると判定することを特徴とする広ダイナミックレンジ撮像装置。The wide dynamic range imaging apparatus according to claim 10, wherein the determination unit has a wide dynamic range of the plurality of divided regions by a number of one third of the entire region in descending order of the photometric value of the photometric result. A wide dynamic range imaging apparatus characterized by determining that processing is necessary.
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JP2012028908A (en) * 2010-07-21 2012-02-09 Konica Minolta Opto Inc Image input device

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