JP2007027845A - Imaging apparatus - Google Patents
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Images
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Abstract
Description
本発明は、CCD(charge coupled device)イメージセンサのような撮像センサを備える撮像装置に関し、特に撮像センサにより取得された画像データの黒レベル調整を的確に行えるようにした撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an image pickup apparatus including an image pickup sensor such as a CCD (charge coupled device) image sensor, and more particularly to an image pickup apparatus that can accurately adjust the black level of image data acquired by the image pickup sensor.
近年、デジタルカメラ等の撮像装置においては数百万画素を超過するような高画素化が進み、このような撮像装置に搭載される撮像センサの高密度化が招来されている。かかる高密度化により、一画素当りの感度は低下し、その分だけ撮像センサの出力に対する増幅率が上昇する傾向にある。また、高画素撮像センサでは多フィールド読み出し方式が主流となっているが、前記高密度化により垂直転送部の転送容量も小さくなることから、ダイナミックレンジを確保するために読み出しフィールド数が増加する傾向にある。 In recent years, in an imaging apparatus such as a digital camera, an increase in the number of pixels exceeding several million pixels has progressed, and an increase in the density of imaging sensors mounted on such an imaging apparatus has been invited. Due to such high density, the sensitivity per pixel decreases, and the amplification factor for the output of the image sensor tends to increase correspondingly. In addition, the multi-field readout method has become the mainstream in high-pixel imaging sensors, but the transfer capacity of the vertical transfer unit becomes smaller due to the higher density, so the number of readout fields tends to increase to ensure a dynamic range. It is in.
ところで、撮像センサは自身の温度上昇等に起因して(温度上昇に応じて)暗電流が発生することがある。従って、例えば5フィールド程度の多フィールド読み出し方式を採用した場合、1番目に読み出されるフィールドと5番目に読み出されるフィールドとでは、その読み出し間における撮像センサの発熱により、撮像センサの出力に占める暗電流の割合が異なるものとなる。 By the way, the imaging sensor may generate a dark current due to its own temperature rise or the like (in response to the temperature rise). Therefore, for example, when a multi-field readout method of about 5 fields is adopted, the dark current occupying the output of the imaging sensor due to heat generation of the imaging sensor during the readout between the first readout field and the fifth readout field. The ratio of will be different.
従来、上記暗電流の影響を除くために、撮像センサが備える光電変換素子部の一部に対して光学的遮光構造を施与してなるオプチカルブラック部(光学的な黒)を設けて、撮像エリアの画素部分からセンサ出力を得ると同時にこのオプチカルブラック部からも出力(遮光出力)を得て、遮光出力基準に黒レベルを固定(クランプ)する方法が知られている。この方法によれば、多フィールド読み出しにおいてフィールド間の暗電流レベルが異なっていても、各々のフィールドが有するオプチカルブラック部で夫々のフィールド画素信号について黒レベルのクランプを行うようにすれば、前記暗電流レベル差に基づく黒レベルのオフセットを実質的に問題とならない範囲に抑制することができる。 Conventionally, in order to eliminate the influence of the dark current, an optical black part (optical black) formed by applying an optical light shielding structure to a part of a photoelectric conversion element part included in an image sensor is provided and imaged. A method is known in which a sensor output is obtained from a pixel portion of an area and an output (light-shielding output) is obtained from the optical black portion, and a black level is fixed (clamped) to a light-shielding output reference. According to this method, even if the dark current level between fields is different in multi-field readout, if the black level is clamped for each field pixel signal in the optical black portion of each field, the dark level is increased. The black level offset based on the current level difference can be suppressed to a range that does not substantially cause a problem.
一方、光電変換素子部の一部をオプチカルブラック部とすると、該オプチカルブラック部分において画素欠陥が存在した場合に不適正なクランプが行われる不具合が有る等の理由により、昨今は光電変換素子構造を備えないオプチカルブラック部を搭載した撮像センサが主流となりつつある。このような撮像センサにおいては、撮像センサの温度変化や露光時間等の要因によって、撮像エリアとオプチカルブラック部とで暗電流レベルが異なっていることが多々有る。これに加え、多フィールド読み出しの場合は前述のフィールド間における暗電流レベル差が重畳されることから、フィールド間における黒レベルのオフセットが顕在化する場合がある。例えば、多フィールド読み出しにおいて高感度設定で長時間露光を行ったような場合、光電変換素子構造を備えないオプチカルブラック部の出力情報のみに基づきクランプ動作を行うと、横筋状のノイズが発生するという問題がある。 On the other hand, if a part of the photoelectric conversion element part is an optical black part, the photoelectric conversion element structure has recently been changed due to a problem that improper clamping is performed when a pixel defect exists in the optical black part. Imaging sensors equipped with optical black parts that are not provided are becoming mainstream. In such an imaging sensor, the dark current level often differs between the imaging area and the optical black portion due to factors such as temperature change of the imaging sensor and exposure time. In addition to this, in the case of multi-field readout, the dark current level difference between the above-described fields is superimposed, so that the black level offset between the fields may become apparent. For example, when a long exposure is performed with a high sensitivity setting in multi-field readout, if a clamping operation is performed based only on output information of an optical black portion that does not have a photoelectric conversion element structure, horizontal streak noise is generated. There's a problem.
なお、特許文献1には、撮像センサの撮像領域を2分割して各々の領域から画像信号を読み出し、これらを合成して一枚の画像を形成するように構成された撮像装置において、撮像センサの水平転送部にダミー画素を設け、そのダミー画素信号に基づいてクランプ動作を行うことで、撮像領域間の黒レベルオフセットを解消する技術が開示されている。しかしながら、特許文献1の撮像装置において多フィールド読み出しを行うようにした場合、いずれのフィールドにおいても同じダミー画素信号に基づいてクランプ動作が行われることになるので、結局、フィールド間における黒レベルオフセットの問題を解消することはできない。
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、黒レベルを的確にクランプできる撮像装置を提供することを目的とする。特に、光電変換素子構造を備えないオプチカルブラック部を搭載した撮像センサを採用し、該撮像センサから多フィールド読み出し方式で出力を読み出すように構成された撮像装置において、フィールド間における黒レベルのオフセットを解消(適正に補正)して綺麗な画像を得ることが出来る撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an imaging apparatus capable of accurately clamping a black level. In particular, in an imaging apparatus that employs an imaging sensor equipped with an optical black portion that does not have a photoelectric conversion element structure and that reads an output from the imaging sensor using a multi-field readout method, the black level offset between fields is reduced. An object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can eliminate (correctly correct) and obtain a beautiful image.
本発明の請求項1にかかる撮像装置は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子部と、所定のオプチカルブラック部とを有する撮像センサと、前記オプチカルブラック部からの出力情報に基づき所定の画像処理を行うことが可能とされた画像処理手段とを備える撮像装置であって、前記オプチカルブラック部として、少なくとも第1の出力特性を有する第1オプチカルブラック部と、前記第1の出力特性とは異なる第2の出力特性を有する第2オプチカルブラック部とが備えられ、前記画像処理手段は、前記第1オプチカルブラック部及び第2オプチカルブラック部の双方から出力情報を取得可能とされていることを特徴とする。 An imaging apparatus according to a first aspect of the present invention is based on an imaging sensor having a photoelectric conversion element section that generates a signal charge according to the amount of received light, a predetermined optical black section, and output information from the optical black section. An imaging apparatus comprising image processing means capable of performing predetermined image processing, wherein the optical black portion includes a first optical black portion having at least a first output characteristic, and the first output. A second optical black portion having a second output characteristic different from the characteristics, and the image processing means is capable of acquiring output information from both the first optical black portion and the second optical black portion. It is characterized by being.
この構成によれば、画像処理手段は、互いに異なる出力特性を有する第1オプチカルブラック部及び第2オプチカルブラック部の双方から出力情報を取得することができる。従って、例えば画像データの黒レベルに関連する情報を、少なくとも2種類取得することができ、これらを適宜、画像処理手段における所定の画像処理に反映することができるようになる。 According to this configuration, the image processing unit can acquire output information from both the first optical black portion and the second optical black portion having different output characteristics. Therefore, for example, at least two types of information related to the black level of the image data can be acquired, and these can be appropriately reflected in predetermined image processing in the image processing means.
本発明の請求項2にかかる撮像装置は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子部と、所定のオプチカルブラック部と、黒レベルに準ずる出力情報を発生可能な模擬黒レベル画素部とを有する撮像センサと、前記オプチカルブラック部及び模擬黒レベル画素部の双方から出力情報を取得し、該出力情報に基づき所定の画像処理を行うことが可能とされた画像処理手段とを備えることを特徴とする。 An imaging apparatus according to a second aspect of the present invention includes a photoelectric conversion element section that generates a signal charge according to the amount of received light, a predetermined optical black section, and a simulated black level pixel section that can generate output information equivalent to a black level. And image processing means capable of acquiring output information from both the optical black portion and the simulated black level pixel portion and performing predetermined image processing based on the output information. It is characterized by.
この構成によれば、画像処理手段は、オプチカルブラック部と、黒レベルに準ずる出力情報を発生可能な模擬黒レベル画素部との双方から出力情報を取得することができる。従って、例えば画像データの黒レベルに関連する情報を、少なくとも2種類取得することができ、これらを適宜、画像処理手段における所定の画像処理に反映することができるようになる。 According to this configuration, the image processing means can acquire output information from both the optical black portion and the simulated black level pixel portion capable of generating output information in accordance with the black level. Therefore, for example, at least two types of information related to the black level of the image data can be acquired, and these can be appropriately reflected in predetermined image processing in the image processing means.
本発明の請求項3にかかる撮像装置は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子部と、所定のオプチカルブラック部と、水平転送部に形成されたダミー画素部とを有する撮像センサと、前記オプチカルブラック部及びダミー画素部からの出力情報に基づき所定の画像処理を行うことが可能とされた画像処理手段とを備える撮像装置であって、前記オプチカルブラック部は、前オプチカルブラック部及び後オプチカルブラック部を含み、前記画像処理手段は、前記ダミー画素部及び/又は前オプチカルブラック部と、前記後オプチカルブラック部とから出力情報を取得可能とされていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an imaging sensor including a photoelectric conversion element unit that generates a signal charge according to the amount of received light, a predetermined optical black unit, and a dummy pixel unit formed in a horizontal transfer unit. And an image processing means capable of performing predetermined image processing based on output information from the optical black portion and the dummy pixel portion, wherein the optical black portion is a previous optical black portion And the rear optical black portion, wherein the image processing means can acquire output information from the dummy pixel portion and / or the front optical black portion and the rear optical black portion.
この構成によれば、画像処理手段は、ダミー画素部及び/又は前オプチカルブラック部と、前記後オプチカルブラック部とから出力情報を取得することができる。従って、例えば画像データの黒レベルに関連する情報を、少なくとも2種類(ダミー画素部と後オプチカルブラック部、或いは前オプチカルブラック部と後オプチカルブラック部)乃至は3種類取得することができ、これらを適宜、画像処理手段における所定の画像処理に反映することができるようになる。 According to this configuration, the image processing unit can acquire output information from the dummy pixel portion and / or the front optical black portion and the rear optical black portion. Therefore, for example, at least two types of information related to the black level of the image data (dummy pixel portion and rear optical black portion, or front optical black portion and rear optical black portion) or three types can be acquired. As appropriate, it can be reflected in predetermined image processing in the image processing means.
上記構成において、前オプチカルブラック部又は後オプチカルブラック部のいずれかが、光電変換素子構造を有するオプチカルブラック部であることが望ましい(請求項4)。光電変換素子構造を有するオプチカルブラック部は、撮像エリアを構成する光電変換素子部の一部に対して光学的遮光構造を施与してなるオプチカルブラック部であることから、暗電流などの発生挙動は撮像エリアと等価的である。従って、光電変換素子構造を有するオプチカルブラック部からの出力情報を参照すれば(例えば、光電変換素子構造を具備しないオプチカルブラック部からの出力情報に対する出力差を取得しておけば)、撮像センサの温度上昇時や長時間露光時等において取得された画像データに対して、適切な画像処理(黒レベル調整等)が行えるようになる。 In the above configuration, it is desirable that either the front optical black portion or the rear optical black portion is an optical black portion having a photoelectric conversion element structure. The optical black part with a photoelectric conversion element structure is an optical black part formed by applying an optical shading structure to a part of the photoelectric conversion element part that constitutes the imaging area. Is equivalent to the imaging area. Therefore, if the output information from the optical black part having the photoelectric conversion element structure is referred to (for example, if the output difference with respect to the output information from the optical black part not having the photoelectric conversion element structure is acquired), the imaging sensor Appropriate image processing (black level adjustment, etc.) can be performed on image data acquired during a temperature rise or long exposure.
また、前記画像処理手段において、前記ダミー画素部及び/又は前オプチカルブラック部から得られる第1出力情報及び/又は第2出力情報と、前記後オプチカルブラック部から得られる第3出力情報とが、画像データの黒レベル調整のための情報として利用可能とされていることが望ましい(請求項5)。現状で汎用されている撮像センサは、後オプチカルブラック部が、光電変換素子構造を有さないオプチカルブラック部である。また、前オプチカルブラック部は、光電変換素子構造を有するオプチカルブラック部である。さらに、ダミー画素部は、逆光等の悪条件下でも光が入射することがない水平転送部に設けられた画素部である。このような撮像センサの構成において、画素欠陥に起因する誤差が発生しない後オプチカルブラック部から得られる第3出力情報をベースとしつつ、ダミー画素部から得られる第1出力情報、又は前オプチカルブラック部から得られる第2出力情報を併用することで、或いは第1、第2出力情報の双方を併用することで、例えば多フィールド読み出しにおけるフィールド間の黒レベル調整(黒レベル補正)を的確に行えるようになる。 In the image processing means, the first output information and / or second output information obtained from the dummy pixel portion and / or the front optical black portion, and the third output information obtained from the rear optical black portion, It is desirable that the information can be used as information for black level adjustment of image data. In an imaging sensor that is widely used at present, the rear optical black portion is an optical black portion that does not have a photoelectric conversion element structure. The front optical black portion is an optical black portion having a photoelectric conversion element structure. Furthermore, the dummy pixel unit is a pixel unit provided in a horizontal transfer unit in which light does not enter even under adverse conditions such as backlight. In such a configuration of the image sensor, the first output information obtained from the dummy pixel portion or the previous optical black portion is based on the third output information obtained from the post optical black portion in which an error due to a pixel defect does not occur. By using together the second output information obtained from the above, or by using both the first and second output information together, for example, black level adjustment (black level correction) between fields in multi-field readout can be performed accurately. become.
この場合、前記撮像センサの温度情報を取得可能な温度検出手段を有し、前記画像処理手段は、前記温度検出手段から与えられる温度情報に基づいて、前記第1出力情報〜第3出力情報のいずれか若しくは複数を選択して、画像データの黒レベル調整のための情報として利用する構成とすることができる(請求項6)。この構成によれば、画像処理手段において、撮像センサの温度状態に応じて、前記第1出力情報〜第3出力情報の中から適切な情報を用いて、或いはこれらの情報の差分を用いて、画像データの黒レベル調整が行われるようになる。 In this case, the image sensor has temperature detection means capable of acquiring temperature information of the imaging sensor, and the image processing means has the first output information to the third output information based on the temperature information given from the temperature detection means. Either or a plurality of them can be selected and used as information for adjusting the black level of the image data. According to this configuration, in the image processing unit, according to the temperature state of the imaging sensor, using appropriate information from the first output information to the third output information, or using a difference between these information, The black level of the image data is adjusted.
或いは、前記撮像センサの露光時間を制御する露光時間制御手段を有し、前記画像処理手段は、前記露光時間制御手段により設定された露光時間情報に基づいて、前記第1出力情報〜第3出力情報のいずれか若しくは複数を選択して、画像データの黒レベル調整のための情報として利用する構成とすることができる(請求項7)。この構成によれば、画像処理手段において、露光時間制御手段により設定された露光時間情報に応じて、前記第1出力情報〜第3出力情報の中から適切な情報を用いて、或いはこれらの情報の差分を用いて、画像データの黒レベル調整が行われるようになる。 Alternatively, exposure time control means for controlling an exposure time of the image sensor is provided, and the image processing means is configured to output the first output information to the third output based on the exposure time information set by the exposure time control means. Any one or a plurality of pieces of information can be selected and used as information for adjusting the black level of the image data. According to this configuration, in the image processing unit, according to the exposure time information set by the exposure time control unit, using appropriate information from the first output information to the third output information, or the information The black level of the image data is adjusted using the difference.
さらに、前記撮像センサの感度を設定する感度設定手段を有し、前記画像処理手段は、前記感度設定手段により設定された感度情報に基づいて、前記第1出力情報〜第3出力情報のいずれか若しくは複数を選択して、画像データの黒レベル調整のための情報として利用する構成とすることができる(請求項8)。この構成によれば、画像処理手段において、感度設定手段により設定された感度情報に応じて、前記第1出力情報〜第3出力情報の中から適切な情報を用いて、或いはこれらの情報の差分を用いて、画像データの黒レベル調整が行われるようになる。 The image processing unit further includes sensitivity setting means for setting sensitivity of the imaging sensor, and the image processing means is any one of the first output information to the third output information based on sensitivity information set by the sensitivity setting means. Alternatively, a plurality can be selected and used as information for adjusting the black level of the image data. According to this configuration, in the image processing means, according to the sensitivity information set by the sensitivity setting means, using appropriate information from the first output information to the third output information, or the difference between these information Is used to adjust the black level of the image data.
上記請求項3、4の構成において、前記光電変換素子部からの出力情報に対するクランプ動作は、光電変換素子構造を有さないオプチカルブラック部からの出力情報に基づいて行われるように構成されていることが望ましい(請求項9)。この構成によれば、光電変換素子構造を有さないオプチカルブラック部からの出力情報に基づきクランプ動作が行われるので、画素欠陥の影響を受けずに画像データの黒レベルをクランプできる。
In the configurations of
また、上記請求項3、4、9のいずれかの構成において、その出力情報がクランプ動作に用いられるオプチカルブラック部と、クランプ動作に用いられないオプチカルブラック部若しくはダミー画素部との、基準出力値の差分を記憶する記憶手段を有し、前記画像処理手段は、前記差分をオフセット補正情報として用いることが望ましい(請求項10)。この構成によれば、工場出荷時等において記憶手段に格納された差分情報に基づき、画像データの黒レベル調整等を行うことが可能となる。
The reference output value of the optical black portion whose output information is used for the clamping operation and the optical black portion or the dummy pixel portion which is not used for the clamping operation in the configuration of any one of
上記請求項1〜10のいずれかの構成において、前記撮像センサの出力情報が、複数フィールド読み出し方式で読み出されるものであることが好ましい(請求項11)。この構成によれば、多フィールド読み出しにおけるフィールド間のオフセット補正を行えるようになる。
In the configuration according to any one of
また、上記請求項5の構成において、前記撮像センサの出力情報が、複数フィールド読み出し方式で読み出されるものであって、前記第1出力情報〜第3出力情報のいずれか若しくは複数が、フィールド間の黒レベル調整のための情報として利用されることが望ましい(請求項12)。この構成によれば、第1出力情報〜第3出力情報、或いはその差分情報を用いて、多フィールド読み出しにおけるフィールド間の黒レベルオフセットの補正を行えるようになる。
Further, in the configuration of
請求項1に記載の発明によれば、互いに異なる出力特性を有する第1オプチカルブラック部及び第2オプチカルブラック部の双方から出力情報を取得して画像処理に反映できるので、撮像センサの撮像状態に応じた適切な画像処理を行えるようになる。 According to the first aspect of the present invention, output information can be acquired from both the first optical black portion and the second optical black portion having different output characteristics and reflected in image processing. Appropriate image processing can be performed accordingly.
請求項2に記載の発明によれば、オプチカルブラック部と、黒レベルに準ずる出力情報を発生可能な模擬黒レベル画素部との双方から出力情報を取得して画像処理に反映できるので、撮像センサの撮像状態に応じた適切な画像処理を行えるようになる。 According to the second aspect of the present invention, the output information can be acquired from both the optical black portion and the simulated black level pixel portion capable of generating output information according to the black level and reflected in the image processing. Appropriate image processing according to the imaging state can be performed.
請求項3に記載の発明によれば、ダミー画素部及び/又は前オプチカルブラック部と、前記後オプチカルブラック部とから出力情報を取得して画像処理に反映できるので、撮像センサの撮像状態に応じた適切な画像処理を行えるようになる。 According to the third aspect of the present invention, output information can be acquired from the dummy pixel portion and / or the front optical black portion and the rear optical black portion and reflected in the image processing. Appropriate image processing can be performed.
請求項4に記載の発明によれば、撮像センサの温度上昇時や長時間露光時(高感度撮影時)等において取得された画像データに対して、適切な画像処理(黒レベル調整等)が行えるので、綺麗な画像を得ることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, appropriate image processing (black level adjustment, etc.) is performed on image data acquired when the temperature of the image sensor rises, when exposed for a long time (high sensitivity shooting), or the like. Because it can, you can get a beautiful image.
請求項5に記載の発明によれば、現状で汎用されている撮像センサの構成を利用して、複数種類の黒レベルに関する情報を取得でき、画像処理手段でこれら情報を活用して画像処理(黒レベル調整等)を行うことで、綺麗な画像を得ることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to acquire information on a plurality of types of black levels by using a configuration of an imaging sensor that is currently widely used, and image processing (image processing ( By performing black level adjustment etc., a beautiful image can be obtained.
請求項6に記載の発明によれば、撮像センサの温度状態に応じて画像データの黒レベル調整が的確に行え、温度変化に関わらず綺麗な画像を得ることができる。 According to the sixth aspect of the invention, the black level of the image data can be accurately adjusted according to the temperature state of the image sensor, and a beautiful image can be obtained regardless of the temperature change.
請求項7に記載の発明によれば、露光時間に応じて画像データの黒レベル調整が的確に行え、露光時間の長短に関わらず綺麗な画像を得ることができる。 According to the seventh aspect of the invention, the black level of the image data can be accurately adjusted according to the exposure time, and a beautiful image can be obtained regardless of the length of the exposure time.
請求項8に記載の発明によれば、設定された感度に応じて画像データの黒レベル調整が的確に行え、感度の設定度合いに関わらず綺麗な画像を得ることができる。 According to the eighth aspect of the invention, the black level of the image data can be accurately adjusted according to the set sensitivity, and a beautiful image can be obtained regardless of the degree of sensitivity setting.
請求項9に記載の発明によれば、汎用撮像センサの構成をそのまま利用してクランプ動作を行わせることができ、タイミングパルスの供給について複雑化を避けることができるので、コストダウンを図ることができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the clamping operation can be performed by using the configuration of the general-purpose imaging sensor as it is, and the complexity of the supply of the timing pulse can be avoided, so that the cost can be reduced. it can.
請求項10に記載の発明によれば、画像データの黒レベル調整等を的確に行うことができるようになる。 According to the tenth aspect of the present invention, it is possible to accurately adjust the black level of image data.
請求項11に記載の発明によれば、多フィールド読み出しにおけるフィールド間のオフセット補正が的確に行えることから、多フィールド読み出し方式を採用した撮像装置において綺麗な画像を得ることができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, offset correction between fields can be accurately performed in multi-field readout, so that a clear image can be obtained in an imaging apparatus employing a multi-field readout scheme.
請求項12に記載の発明によれば、多フィールド読み出しにおけるフィールド間の黒レベルオフセットの補正を行えることから、多フィールド読み出し方式を採用した撮像装置において筋状ノイズ等が発生しない綺麗な画像を得ることができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, since the black level offset between fields in multi-field readout can be corrected, a clear image that does not cause streak noise or the like is obtained in an imaging apparatus that employs the multi-field readout scheme. be able to.
以下、本発明に係る撮像装置の実施形態について、デジタルカメラを例示して詳細に説明する。
(カメラ構造の説明)
図1は本発明の撮像装置の実施形態にかかるデジタルカメラ1の外観図であって、同図(a)は当該デジタルカメラの正面図、(b)は上面図、(c)は側面図、及び(d)は背面図をそれぞれ示している。
Hereinafter, an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention will be described in detail using a digital camera as an example.
(Explanation of camera structure)
1A and 1B are external views of a
これらの図において、カメラボディ100の正面側には撮影レンズ200が設けられ、また背面側には、その上部に配置された電子ビューファインダー窓402と、この電子ビューファインダー窓402の下方に配置されたLCD(Liquid Crystal Display)等の表示モニタ304とが設けられている。これら電子ビューファインダー窓402及び表示モニタ304は、再生モード(PLAYモード)においては、内蔵する記録媒体に記録された記録画像を再生表示させ、記録モード(RECモード)においては、撮影待機中にビデオ撮影された被写体の電子映像(ライブビュー画像)を表示させるものである。なお、これらの表示に際しては、電子ビューファインダー窓402若しくは表示モニタ304のいずれかを選択して表示させることが可能とされている。
In these drawings, a photographing
カメラボディ100の上面側には、撮影を指示するためのシャッターボタン101と、前述の再生モード(PLAYモード)と記録モード(RECモード)との切り換えを行うための撮影モード切り換えスイッチ102と、電子ビューファインダー窓402及び表示モニタ304に表示させる電子映像を拡大表示させるためのモニタ拡大スイッチ103と、後述する撮像センサ303の感度を設定する感度切替スイッチ104とが設けられている。
On the upper surface side of the
上記シャッターボタン101は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。静止画撮影モードにおいてシャッターボタン101が半押し(S1)されると、被写体の静止画を撮影するための準備動作(露出制御値の設定や焦点調節等の準備動作)が実行され、シャッターボタン101が全押し(S2)されると、撮影動作(撮像センサを露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカード等に記録する一連の動作)が実行される。なお、シャッターボタン101の半押し操作は、図略のスイッチS1がオンされることにより検出され、シャッターボタン101の全押し操作は、図略のスイッチS2がオンされることにより検出される。
The
またカメラボディ100の背面側には、電源ON/OFFと、電子ビューファインダーとモニタとの表示切換スイッチとを兼ねたスライドスイッチからなるメインスイッチ105が設けられている。さらに、このメインスイッチ105の右側方には、再生モード時において記録画像をコマ送りするスイッチ、及び撮影レンズ200のズームスイッチ等としての機能を果たすプッシュスイッチ群106が配置されている。
On the rear side of the
図2は、デジタルカメラ1の概略構造を示す断面図である。本実施形態に係るデジタルカメラ1は、基本的には、箱形のカメラボディ100と、このカメラボディ100に設けられた撮影レンズ200と、カメラボディ100内部の背面側に設けられた撮像部300と、カメラボディ100内部の上側に配置された電子ビューファインダー400と、温度センサ41(温度検出手段)を備えて構成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic structure of the
撮影レンズ200は、図示しない光源下にある被写体からの反射光(入射光)Aをカメラボディ100内の撮像面に取り込むためのものであり、カメラボディ100の前面側に配置されている。撮影レンズ200は、複数のレンズ群からなる撮影光学系201とこの撮影光学系201に介装されて入射光量を規制する光学絞り202とを備え、これらの撮影光学系201と光学絞り202は鏡胴203内の所定の位置に保持されている。
The
カメラボディ100は、撮影レンズ200で被写体光像を取り込むための暗箱を構成し、光電変換素子で被写体光像を画像信号に光電変換して取り込み、その画像信号に所定の信号処理を行って画像メモリやメモリカード等の記録媒体に記録し、また、その記録画像を再生するものである。また前述した通り、カメラボディ100の背面側には、LCD等の表示モニタ304が設けられている。
The
カメラボディ100内には、撮像部300が内蔵されており、該撮像部300は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子部と、所定のオプチカルブラック部とを有する撮像センサ303を含んでいる。前記撮像センサ303は、撮影レンズ200の光軸B上であって、カメラボディ100背面の近傍位置に配置されている。
An
この撮像センサ303としては、例えばフォトダイオード等で構成される複数の光電変換素子がマトリックス状に2次元配列され、各光電変換素子の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばR(赤),G(緑),B(青)のカラーフィルタが1:2:1の比率で配設されてなるベイヤー配列のCCD(Charge Coupled Device)カラーエリアセンサを用いることができる。かかるCCDカラーエリアセンサとしては、インターライン転送方式を採用したプログレッシブスキャン(順次走査)型のCCD、或いはメカニカルシャッターと併用するインターレーススキャン(飛び越し走査)型のCCD等を用いることができる。該撮像センサ303は、撮影光学系201により結像された被写体の光像をR(赤),G(緑),B(青)各色成分のアナログの電気信号(画像信号)に変換し、R,G,B各色の画像信号として出力する。この撮像センサ303で得られた信号は、複数フィールド読み出し方式により読み出される(図5に基づき後述)。なお、撮像センサ303の前面には、撮像センサ303のモワレを除去する所定厚みの光学ローパスフィルター305が配設されている。
As this
また、撮像センサ303として、上述した光電変換素子部に加え、複数種類の黒レベルの出力情報を得るためのオプチカルブラック部と、水平転送部に形成されたダミー画素部とを備えるものが用いられる。前記オプチカルブラック部は、撮像センサ303における撮像エリアの周縁部に設けられ、また前記ダミー画素部は、撮像センサ303の水平転送部に設けられる。このオプチカルブラック部、及びダミー画素部については後記で詳述する。
In addition to the above-described photoelectric conversion element unit, the
電子ビューファインダー400は、被写体光像を接眼部に導いて当該接眼部から実際に撮影される画像を確認できるようにするもので、プリズム401と、結像された被写体画像をユーザーが確認するための接眼部となる電子ビューファインダー窓402と、プリズム401の下方に配置された透過型の小型液晶モニタ403と、小型液晶モニタ403の照明用の光源404とを備えている。小型液晶モニタ403にはビデオ撮像された画像(ライブビュー画像)が表示可能とされ、プリズム401は、小型液晶モニタ403の表示画像を反射して電子ビューファインダー窓402に導くよう構成されている。
The
温度センサ41は、カメラボディ100の内部温度、特に撮像センサ303の温度を検出するためのものである。この温度センサ41により検出される撮像センサ303の温度情報は、画像データの黒レベル調整のための情報として活用される。なお、撮像センサ303に温度検出用端子が備えられている場合は、温度センサ41を用いる代わりに、温度検出用端子の出力を用いるようにしても良い。
The
(デジタルカメラの電気的な構成の説明)
次に、本実施形態に係るデジタルカメラ1の電気的な構成について説明する。図3は、本実施形態に係るデジタルカメラ1による撮像処理ブロック図である。同図においては、上記図1、図2に示した部材と同一部材には同一の番号を付している。このデジタルカメラ1は、カメラ制御部(カメラ制御CPU(Central Processing Unit)500、操作部501、シャッタ・絞りドライバ502、ズーム/フォーカスモータドライバ503、タイミングジェネレータ504、AFE(アナログフロントエンド)505、画像処理部(画像処理CPU)600、画像メモリ700及びメモリカード800を備えて構成されている。
(Description of the electrical configuration of the digital camera)
Next, an electrical configuration of the
カメラ制御部500は、CPU(Central Processing Unit)等からなり、デジタルカメラ1の撮影動作を集中制御するものである。すなわちカメラ制御部500は、操作部501から与えられる指示信号に基づいて、シャッタ・絞りドライバ502、ズーム/フォーカスモータドライバ503及びタイミングジェネレータ504を制御して撮影を行わせ、AFE505、画像処理部600、表示モニタ304及び小型液晶モニタ403を制御して、撮影画像に対して所定の画像処理を行った後、その撮影画像をメモリカード800に記録させたり、表示モニタ304や小型液晶モニタ403に表示させたりする。
The
また、カメラ制御部500は、電子ファインダーモードでの撮影待機中において、撮像センサ303で取り込まれる画像信号から画面内に予め設定された所定の測光エリアに含まれる画像信号を抽出し、その画像信号を用いて撮影時の露出制御値を算出するとともに、この算出結果と予め設定されたプログラム線図とを用いて、光学絞り202(図2参照)の絞り値と撮像センサ303の電荷蓄積時間(露光時間(シャッタースピード))とを設定する。
Further, the
この他、カメラ制御部500は、撮像センサ303の温度情報、露光時間情報、或いは設定感度情報等に応じて、出力特性の異なるオプチカルブラック部、ダミー画素部(模擬黒レベル画素部)からの出力情報を利用して、画像データに対して適宜な黒レベル補正を行わせる制御を行う。すなわち、カメラ制御部500は、後述の画像処理部600と協働して画像処理手段を構成し、画像データの黒レベル調整を行う処理を実行する。この点については、図8、図13等に基づいて後記で詳述する。
In addition, the
操作部501は、カメラボディ100に設けられた各種操作ボタンの操作情報をカメラ制御部500に入力するためのスイッチである。この操作部501には、上述したシャッターボタン101、撮影モード切り換えスイッチ102、メインスイッチ105、プッシュスイッチ群106に対応するスイッチなどが含まれる。
The
シャッタ・絞りドライバ502は、撮影レンズ200内の光学絞り202の駆動を制御するものである。シャッタ・絞りドライバ502は、カメラ制御部500から入力される絞り値に基づいて光学絞り202の開口量を所定の開口量に設定する。また、シャッタの駆動制御も行う。
The shutter /
ズーム/フォーカスモータドライバ503は、撮影レンズ200の撮影光学系201の焦点距離を調整するズームやフォーカスレンズを駆動するフォーカスモーターの駆動を制御するものである。ズーム/フォーカスモータドライバ503は、カメラ制御部500から入力される焦点距離の設定信号に基づいて、ズーム/フォーカスモーターの駆動動作を制御する。
The zoom /
タイミングジェネレータ504は、撮像センサ303の撮影動作(露光に基づく電荷蓄積や蓄積電荷の読出し等)やAFE505の動作等を制御するタイミングパルスを発生するものである。例えばタイミングジェネレータ504は、カメラ制御部500からの撮影制御信号に基づいて所定のタイミングパルス(垂直転送パルス、水平転送パルス、電荷掃き出しパルス等)を生成して撮像センサ303に出力し、ライブビュー時には、例えば1/30(秒)毎にフレーム画像を取り込み、順次、AFE505に出力させる。この結果、撮影時には撮像センサ303の露光動作に連動して電荷が蓄積され(すなわち、被写体光像を画像信号に光電変換させ)、その蓄積電荷が電圧に変換されてAFE505に出力される。そして、AFE505及び画像処理部600で所定の信号処理が行なわれた後、メモリカード800に記録される。一方、撮影待機中における各フレーム画像は、AFE505及び画像処理部600で所定の画像処理が行なわれた後、電子ファインダーモードになっていれば、小型液晶モニタ403に表示される。
The
また、タイミングジェネレータ504は、AFE505に対し、ノイズ除去のためのサンプリング信号や、オプチカルブラック部の出力信号(OB電位)をクランプさせるためのOBクランプタイミング信号等を生成して送信する。さらに、本実施形態にかかる撮像センサは、後記の図6で説明するように、出力特性の異なるオプチカルブラック部並びにダミー画素部を有する撮像センサ303を用いているが、タイミングジェネレータ504は、これらの部位から出力される信号をそれぞれ黒レベル信号として検出するための黒レベル検出タイミング信号を発生する。
In addition, the
AFE505は、撮像センサ303から出力される画像信号(CCDエリアセンサの各画素で受光されたアナログ信号群)に所定の信号処理を施した後、デジタル信号に変換して出力するものである。このAFE505には、CDS回路(相関二重サンプリング回路)506、AGC回路507及びA/D変換回路508が備えられている。なお、該AFE505には他の機能部も備えられているが、この点については、図7に基づいて後述する。
The
CDS回路506は、アナログ画像信号に含まれるリセット雑音を低減するものである。すなわち、撮像センサ303に備えられているリセットゲートによるリセット動作の直後に検出される基準電圧と信号電圧とをサンプリングし、両者の差を求めて信号電圧を得るものである。AGC回路507は、アナログ画像信号のレベルを補正するものである。A/D変換回路508はアナログ画像信号を、例えば14ビットのデジタル画像信号(画像データ)に変換するものである。
The
画像処理部600は、AFE505から入力される画像データに対して所定の信号処理を行って画像ファイルを作成すると共に、信号処理後のデジタル画像の表示モニタ304への再生表示やメモリカード800への記録を制御するものである。なお、デジタル画像処理部600へ取り込まれた画像データは、撮像センサ303の読み出しに同期して画像メモリ700に一旦書き込まれ、以後この画像メモリ700に書き込まれた画像データにアクセスして、デジタル画像処理部600の各ブロックにおいて処理が行なわれる。この
画像処理部600には、黒レベル補正部601、画素補間部602、解像度変換部603、ホワイトバランス制御部604、シェーディング補正部605、ガンマ補正部606、画像圧縮/伸長部607、ビデオエンコーダ608、メモリカードドライバ609が備えられている。
The
黒レベル補正部601は、AFE505(A/D変換回路508)にてA/D変換して入力されるR,G,Bの各デジタル画像信号の黒レベルを、基準の黒レベルに補正するものである。具体的には、黒レベル補正部601は、AFE505から入力されるデジタル画像信号の黒レベル(暗信号レベル)を、基準の値(例えば、A/D変換後のデジタル信号レベルで0)に補正するために、AFE505から入力されるデジタル画像信号の画像信号レベルをSD1とし、また当該デジタル画像信号の暗信号レベルをSD2とするときに、SD1−SD2の演算を行う。
The black
本実施形態にかかる黒レベル補正部601においては、後記で詳述するが、前記暗信号レベルSD2を撮像センサ303の温度、露光時間、或いは設定感度等によって適宜調整する点に特徴を有する。例えば、撮像センサ303の出力信号を多フィールド読み出し方式で読み出す場合において、フィールド間で前記暗信号レベルSD2を調整し、最適な前記暗信号レベルSD2を各々のフィールド画像出力に対して与えることで、フィールド間における黒レベルのオフセットを除去し横筋状ノイズの発生を防止する機能を果たす。なお、黒レベル補正部601による黒レベル補正方法としては、撮像センサ303の読み出し1ライン毎にその都度補正を行う方法、或いは1つの読み出しフィールド全体の黒レベル補正値の平均値を算出し当該読み出しフィールド画像出力に前記平均値を用いて一律的な補正を行う方法等を採用することができる。
As described in detail later, the black
画素補間部602は、R,G,Bの各色成分毎にフレーム画像において不足している画素位置のデータを補間するものである。この画素補間部602は、高帯域まで画素を持つGの色成分のフレーム画像については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、メディアン(中間値)フィルターを用いて、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データのうち、最大値と最小値とを除去した画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。また、R,Bの色成分については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。
The
解像度変換部603は、設定された記録画像画素数へ解像度を変換するものである。すなわち、画素補間後の画像データに対し、水平又は垂直方向の圧縮、或いは間引きを行う等して、所定の記録画像画素数へ解像度変換する。また、モニタ表示用の画像を生成する場合においても、この解像度変換部603にて水平画素の間引きを行う等して、LCD表示モニタ304や電子ビューファインダー400の小型液晶モニタ403での表示用の低解像度画像が作成される。
The
ホワイトバランス制御部604は、R,Bの色成分の画像データについて、それぞれカメラ制御部500によって設定されたWB調整データに基づいてレベル補正を行うことで、画素補間された画像データのホワイトバランス(WB)調整を行うものである。すなわち、ホワイトバランス制御部604は、撮影被写体において輝度や彩度データ等から本来白色であると推定される部分を特定し、その部分のR,G,Bそれぞれの色成分の平均と、G/R比及びG/B比とを求め、これをR,Bの補正ゲインとしてレベル補正する。
The white
シェーディング補正部605は、画像の濃度(明るさ)ムラを除去するための信号処理を行うものである。具体的にはシェーディング補正部605は、撮像センサ303の各画素出力に対するゲイン(増幅率)をムラに応じて変化させることで、光量低下等を補う処理を行う。
The
ガンマ補正部606は、WB調整された画像データの階調特性を、表示モニタ304や外部出力されるモニターテレビ等の階調特性に補正するものである。すなわちガンマ補正部606は、画像データのレベルを色成分毎に所定のガンマ特性を用いて非線形変換すると共にオフセット調整する。その変換・調整後の画像データは、画像メモリ700に格納される。
The
画像圧縮/伸長部607は、メモリカード800に記録すべき撮像画像を構成する画像データを圧縮し、或いはメモリカード800から表示モニタ304又は電子ビューファインダー用の小型液晶モニタ403に再生表示させる画像を構成する画像データを伸長するものである。記録時に圧縮処理を行うのは、メモリカード800へ記録すべき撮像画像のデータ数を低減することでメモリカード800の記録容量を高めるためである。
The image compression /
ビデオエンコーダ608は、表示モニタ304及び小型液晶モニタ403がNTSC方式若しくはPAL方式のビデオ信号に基づいて駆動される場合、表示モニタ304及び小型液晶モニタ403に表示すべき画像データをNTSC方式若しくはPAL方式の画像信号に変換して表示モニタ304及び小型液晶モニタ403に出力する。
When the
メモリカードドライバ609は、画像圧縮/伸長部607で圧縮処理された画像データを、メモリカード800へ書き込むための処理を行うものである。
The
画像メモリ700は、画像データに所定のデジタル画像処理を行うために当該画像データを一時、保存するメモリである。画像メモリ700は少なくとも3枚分の画像が記憶可能な容量を有し、撮像画像はR,G,Bの各色成分に分離された状態で記憶される。メモリカード800は、上述のように圧縮された画像データを記録して保存しておくためのメモリであって、その交換により画像データを外部保存等することが可能なメディアである。
The
このような構成において、記録モードのプレビュー時においては、画像メモリ700に格納されたガンマ補正後の各コマのフレーム画像(例えば640×240画素の低解像度画像)がビデオエンコーダ608に読み出され、NTSC方式若しくはPAL方式の画像信号に変換されて表示モニタ304又は小型液晶モニタ403にフィールド画像として出力される。また撮像画像の記録時においては、画像メモリ700からガンマ補正後の撮像画像の画像データが読み出され、画像圧縮/伸長部607により設定された記録解像度に、例えばJPEG方式で該画像データが圧縮される。この圧縮された画像データは、メモリカードドライバ609を介してメモリカード800に記録される。なお、前記画像記録の際、前述の指定された解像度の画像とリンクさせて、再生表示用のスクリーンネイル画像(VGA;640×480画素のグラフィック画像)を作成し、併せてメモリカード800に記録しておくことが望ましい。
In such a configuration, when previewing in the recording mode, the frame image of each frame after gamma correction (for example, a low resolution image of 640 × 240 pixels) stored in the
さらに、撮像画像の再生時においては、メモリカード800に記録された撮像画像(圧縮画像)が、メモリカードドライバ609を介して画像圧縮/伸長部607に読み出され、元の画像サイズに解凍された後、ビデオエンコーダ608でNTSC方式若しくはPAL方式の画像信号に変換されて表示モニタ304又は小型液晶モニタ403に出力される。この場合、前述のスクリーンネイル画像(VGA)を表示させるようにすれば、比較的高速な再生画像表示が行えるので好ましい。
Further, when the captured image is reproduced, the captured image (compressed image) recorded on the
(黒レベル補正に関する詳細説明)
以上がデジタルカメラ1の全般的な説明であるが、本実施形態においては、撮像センサ303の温度情報、露光時間情報、或いは設定感度情報等に応じて、多フィールド読み出しされた各々のフィールド画像データに対して、最適な黒レベル補正を行うようにする点に特徴を有する。以下、この特徴点に関連する構成につき詳述する。
(Detailed explanation about black level correction)
The above is a general description of the
図4は、本実施形態で用いられる撮像センサ303(インターライン転送方式のCCDカラーエリアセンサ)の電気的構成を簡略的に示すブロック図である。撮像センサ303は、半導体基板3030上に搭載された撮像エリア部3031を備え、該撮像エリア部3031は、行列状に配列され、入射される光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄積する複数のセンサ部303S(光電変換素子部)と、センサ部303Sに蓄積された信号電荷を読み出すゲートとなる読み出しゲート部303Gと、センサ部303Sの垂直列ごとに設けられ、読み出しゲート部303Gを介して読み出された信号電荷を垂直転送する垂直転送部(垂直CCD)303Vとから構成されている。この撮像エリア部3031の下側には、垂直転送部303Vから1ラインに相当する信号電荷が順次転送される水平転送部(水平CCD)303Hが配置されている。
FIG. 4 is a block diagram schematically showing an electrical configuration of the image sensor 303 (interline transfer type CCD color area sensor) used in the present embodiment. The
また、撮像センサ303は縦型オーバーフロードレイン構造を備えており、その半導体基板3030にはオーバーフロードレイン端子3051、垂直転送パルス入力端子3052、及び水平転送パルス入力端子3053が設けられている。ここでタイミングジェネレータ504は、前記オーバーフロードレイン端子3051に電荷掃き出しパルスを供給してセンサ部303Sに蓄積された過剰な信号電荷を掃き出させる。その一方で、電荷読み出しパルスを前記読み出しゲート部303Gに与えて、蓄積された信号電荷を垂直転送部303Vへ移動させる。
The
さらにタイミングジェネレータ504は、例えば4相の垂直転送パルスφV1,φV2,φV3,φV4を前記垂直転送パルス入力端子3052に供給して、センサ部303Sから移転された信号電荷を、垂直転送部303Vから水平転送部303Hへ転送させると共に、例えば2相の水平転送パルスφH1,φH2を前記水平転送パルス入力端子3053へ供給して、水平転送部303Hの転送先側端部に設けられた電荷電圧変換部303T(フローティングデフュージョン部)へ信号電荷を転送させる。このようにして水平転送されてきた信号電荷は、電荷電圧変換部303Tにて順次電圧信号に変換されて、AFE505へ送出される。なお、半導体基板3030にはバイアス電圧Vsubが印加可能とされており、このバイアス電圧Vsubの電圧値により前記センサ部303Sの飽和信号電荷量が定められるよう構成されている。
Further, the
撮像センサ303の信号電荷は、多フィールド読み出し方式により読み出される。図5は、当該撮像センサ303における信号電荷の読み出し方式の一例を示す模式図であって、ここではセンサ部303Sの信号電荷(画素信号)を3回に分けて転送する3フィールド読み出し方式について例示している。この場合、垂直方向の3画素単位で読み出しが別々に行われる。すなわち、図5(a)に示すように、第1フィールドでは第2ライン、第5ライン、第8ライン・・・の各画素信号が読み出される。同様に、図5(b)に示すように、第2フィールドでは第3ライン、第6ライン、第9ライン・・・の各画素信号が読み出され、図5(c)に示すように、第3フィールドでは第1ライン、第4ライン、第7ライン・・・の各画素信号が読み出されるものである。
The signal charge of the
このようにして読み出された各フィールド画像は、AFE505を経てデジタル変換された後、一旦画像メモリ700に格納され、画像記録時等にこれら第1〜第3フィールド画像が合成されて1枚のフレーム画像が生成される。このような多フィールド読み出し方式の撮像センサ303によれば、一回の読み出し(1フィールドの読み出し)で転送される電荷量が少なくなり、その分垂直転送部303Vの面積を小さくできることから、相対的にセンサ部303Sの面積を大きくして高感度化を図ることができる。
Each field image read out in this way is digitally converted through the
本実施形態では、黒レベル信号を取得するためのオプチカルブラック部と、ダミー画素部が備えられている撮像センサ303が用いられる。図6は、前記オプチカルブラック部及びダミー画素部の配置関係を説明するための模式図である。図6に示すように、この撮像センサ303には、そのセンサ本体部303A(上記撮像エリア部3031と略一致する)に配置され有効画素信号を出力する撮像エリア31と、該撮像エリア31の周縁部分に形成されたオプチカルブラック(OB)部32と、水平転送部303Hの出口近傍に設けられたダミー画素部33(模擬黒レベル画素部)とが備えられている。
In the present embodiment, an
上記OB部32は、図6に示すように撮像エリア31の周縁部分を取り囲むように設けられている。OB部32は、ラインすべてが光学的遮光部分とされた下垂直OB部321及び上垂直OB部322と、各ラインの水平方向の両端部を光学的遮光部分として構成された前OB部323及び後OB部324とからなる。なお、前OB部323及び後OB部324の出力信号は、1ラインの読み出しを行った際に、そのライン出力の先頭と末尾に位置する態様で読み出されることによる。
The
上記の前OB部323(第1オプチカルブラック部)と後OB部324(第2オプチカルブラック部)とは、異なるOB構造を有している。すなわち、前OB部323は図4に示したセンサ部303Sを有する構造(光電変換素子構造を有する構造)であるのに対し、後OB部324にはセンサ部303Sが具備されておらず(光電変換素子構造を有さない構造)、CCD等で構成されたOB部とされている。そして、この後OB部324からの出力信号が、後述のOBクランプ回路514(図7参照)において、黒レベル電位を示すOB電位としてクランプされる。すなわち、後OB部324の領域から出力される信号レベルを「黒」と扱うことで、画像データの色レベルが規定化されるものである。このように、光電変換素子構造を有さない後OB部324の出力信号をクランプするのは、画素欠陥(センサ部303Sの白飛びや黒抜け)の影響で不適正な電位がクランプされるのを抑止するためである。
The front OB part 323 (first optical black part) and the rear OB part 324 (second optical black part) have different OB structures. In other words, the
このように、前OB部323と後OB部324とは、異なるOB構造を有していることから、それぞれの出力特性は結果的に異なったものとなる。上述の通り、撮像エリア31から読み出される有効画素信号(画像データ)の黒レベルは、撮像センサ303の温度状態や露光時間により変動する。つまり、光電変換素子構造を有する前OB部323からの出力信号(黒レベル信号)は、撮像エリア31と同様に温度状態や露光時間により変動するものとなる(第1の出力特性)。
As described above, since the
これに対して、光電変換素子構造を有さない後OB部324からの出力信号は、上述の撮像センサ303の温度状態や露光時間にはさほど依存性はない(第2の出力特性)。このことが、有効画素信号の黒レベルと、クランプされるOB電位との間でオフセットが生じてしまう要因となる。すなわち、撮像エリア31から出力される有効画素信号の黒レベルが撮像センサ303の温度状態や露光時間により変動しても、後OB部324からの出力信号は変動しないことから、有効画素信号を真の黒レベルとは乖離したレベルでサンプリングすることになるからである。かかる乖離が、多フィールド読み出しの場合はフィールド間で顕著となる場合があり、横筋状のノイズの発生原因となることは前述した通りである。
On the other hand, the output signal from the
一方、光電変換素子構造を有する前OB部323からの出力信号(出力情報)は、有効画素信号と等価的に変動することから、欠陥画素の問題はあるものの、撮像センサ303の温度状態や露光時間によっては黒レベル調整のために有用であるということができる。従って、本実施形態では、画像処理部600の黒レベル補正部601での黒レベル補正において、前OB部323からの出力信号と後OB部324からの出力信号との出力差を考慮することで、フィールド間における黒レベル調整が行われる。例えば、前記出力差を、後OB部324からの出力信号に基づきクランプされた有効画素信号(画像データ)に対して加算(減算)することで、つまり前述の暗信号レベルSD2を前記出力差に基づき調整して、フィールド間における黒レベルオフセットを解消させる補正が行うことが可能となる。或いは、前OB部323からの出力信号そのものを暗信号レベルSD2として、黒レベル補正を行うことが可能となる。
On the other hand, the output signal (output information) from the
次に、ダミー画素部33は、水平転送部303Hを構成するCCDの一部を利用したものであり、かかるダミー画素部33からの出力信号は、模擬的な黒レベル信号と扱うことができる。すなわち、水平転送部303Hには光電変換素子構造が備えられていないことから、その出力信号(信号電荷転送前の出力信号)を抽出した場合、常時黒レベルに近い信号が出力されていると扱うことができるからである。
Next, the
このダミー画素部33は、強い光が入射した場合におけるノイズ発生の可能性において、前OB部323及び後OB部324と相違する。つまり、光電変換素子構造を有する前OB部323及び後OB部324は、撮像エリア31に隣接していることから、遮光されているとはいえ、逆光状態で撮影したような場合においては感光してしまうことがある。また、後OB部324は、光電変換素子構造を有さないものの、強い光が当たるとノイズ的な出力が生じてしまうことがある。
This
一方、ダミー画素部33は、水平転送部303Hに形成されていることから、どのような強い光が撮像センサ303に向けて入射されても光が当たることはない。このことは、逆光状態で撮影したような場合において、ダミー画素部33の出力信号を利用することの有用性を示しているということができる。すなわち、逆光撮影時に、前OB部323及び後OB部324の出力信号を基準に黒レベル調整を行ったのでは、感光若しくはノイズにより黒レベルが飛んでしまう可能性があるが、ダミー画素部33の出力信号を基準とすれば、そのような危惧は無い。
On the other hand, since the
従って、本実施形態では、画像処理部600の黒レベル補正部601での黒レベル補正において、ダミー画素部33からの出力信号と後OB部324からの出力信号との出力差を考慮することで、フィールド間における黒レベル調整が行われる。例えば、輝度ヒストグラム等から逆光状態であることが検知されたような場合に、前記出力差を、後OB部324からの出力信号に基づきクランプされた有効画素信号(画像データ)に対して加算(減算)することで、つまり前述の暗信号レベルSD2を前記出力差に基づき調整して、黒レベルを調整する補正が行うことが可能となる。或いは、ダミー画素部33からの出力信号そのものを暗信号レベルSD2として、黒レベル補正を行うことが可能となる。
Therefore, in this embodiment, in the black level correction in the black
次に、黒レベル補正に関連深い部分の構成について説明する。図7は、黒レベル補正に関連深い部分である、AFE505と画像処理部600の一部の回路構成を示すブロック図である。図7に示すように、AFE505には既述のCDS回路506、AGC回路507及びA/D変換回路508のほか、クランプ部511が備えられている。このクランプ部511は、タイミングジェネレータ504から与えられるOBクランプタイミング信号に応じて、撮像センサ303の電荷電圧変換部303Tから出力される信号電圧をクランプするもので、第1スイッチ512(SW1)と、D/A変換回路513と、OBクランプ回路514とから構成されている。また、画像処理部600には、第2スイッチ611(SW2)と、黒レベルデータ保持部612とが備えられている。
Next, the configuration of a portion deeply related to black level correction will be described. FIG. 7 is a block diagram showing circuit configurations of a part of the
第1スイッチ512は、タイミングジェネレータ504からOBクランプタイミング信号が与えられると、A/D変換回路508の出力信号を取り出してOBクランプ回路514へ向けて送るフィードバックループをONとさせるスイッチ回路である。D/A変換回路513は、A/D変換回路508の出力信号を再びアナログ信号に戻す変換回路である。OBクランプ回路514は、第1スイッチ512がONとされた状態の出力信号(本実施形態では後OB部324からの出力信号)に相当するアナログ信号電圧をクランプし、これを現状における黒レベル信号としてCDS回路506にフィードバックする。このようにして、AFE505内で、後OB部324からの出力信号に基づき黒レベルを固定化する処理が、OBクランプタイミング信号が与えられる周期で実行されるものである。
The
これに加え、タイミングジェネレータ504からは、黒レベル検出タイミング信号が発生され、これに基づき、前OB部323、後OB部324及びダミー画素部33からの出力信号を記録させる処理が行われる。すなわち、第2スイッチ611は、前記黒レベル検出タイミング信号に応じてONとされ、画像処理部600に入力された画像データを黒レベルデータ保持部612に取り込ませるスイッチ回路である。黒レベルデータ保持部612は、RAM等のメモリ部材からなり、第2スイッチ611がONの状態で入力されるデータを一時的に格納するものである。
In addition to this, a black level detection timing signal is generated from the
前記黒レベル検出タイミング信号は、前OB部323、後OB部324及びダミー画素部33からの出力信号が画像処理部600に入力されるタイミングで与えられ、これにより黒レベルデータ保持部612には、各々の部位から読み出された3種類の黒レベル信号が格納されることとなる。この黒レベルデータ保持部612に格納された3種類の黒レベル信号が、後述の黒レベル補正制御部54の制御下で適宜用いられ、黒レベル補正部601により画像データの黒レベルが調整されるものである。
The black level detection timing signal is given when the output signals from the
図8は、カメラ制御部500の、黒レベル補正に関連深い機能構成を示した機能ブロック図である。このカメラ制御部500には、黒レベル補正のために機能的に、クランプ制御部52、黒レベル記録制御部53、黒レベル補正制御部54及びテーブル記憶部55が備えられている。これら機能部は、カメラ制御部500を構成するCPUが、当該デジタルカメラ1に備えられているROM等に格納されている制御プログラム(ファームウェア)を適宜読み出すことにより機能する。
FIG. 8 is a functional block diagram showing a functional configuration deeply related to the black level correction of the
クランプ制御部52は、AFE505のクランプ部511に、後OB部324の出力電圧(OB電位)をクランプさせるための制御信号を生成して、タイミングジェネレータ504に与えるものである。タイミングジェネレータ504は、この制御信号を受けて、前記OBクランプタイミング信号を生成する。
The
黒レベル記録制御部53は、第2スイッチ611をON−OFF動作させて黒レベルデータ保持部612に上述した3種類の黒レベル信号を格納させるための制御信号を生成して、タイミングジェネレータ504に与えるものである。タイミングジェネレータ504は、この制御信号を受けて、前記黒レベル検出タイミング信号を生成する。
The black level
黒レベル補正制御部54は、画像処理部600の黒レベル補正部601において、撮影状況等に応じて適切な画像データの黒レベル調整を行わせるための制御信号を生成するもので、機能的に、温度情報取得部541、露光時間情報取得部542、感度情報取得部543、逆光判定部544及び黒レベル補正式設定部545を備えている。
The black level
温度情報取得部541は、撮像センサ303の近傍に配置されている温度センサ41(温度検出手段)から、撮像センサ303の温度(推定)情報を取得する。かかる温度情報は、センサ部303S(光電変換素子部)及び光電変換素子構造を有する前OB部323の暗電流レベルに影響を与えるため、黒レベル補正において有用な情報となる。
The temperature
露光時間情報取得部542は、例えばプレ撮影画像で取得された被写体の輝度等から算出される露出評価値に基づき撮像センサ303の露光時間を決定する図略の自動露出制御機構(AE;露光時間制御手段)から、露光時間情報を取得する。この露光時間情報は、前OB部323の出力信号に重畳されるノイズ量に影響を与えるため、黒レベル補正において有用な情報となる。すなわち、長時間露光になると、光電変換素子構造を有する前OB部323の出力信号に重畳されるノイズが多くなることから、この出力信号はノイズ的に不利になる傾向がある。
The exposure time
感度情報取得部543は、感度切替スイッチ104(感度設定手段;図1(b)参照)で設定されたISO感度等の感度設定情報を取得する。このISO感度の設定状況も、露光時間等に影響を与えることがあるため、黒レベル補正のための情報として取得される。
The sensitivity
逆光判定部544は、撮影された画像が逆光シーンであるか否かを判定するものである。例えば逆光判定部544は、撮影画像を複数の領域に分割し、分割した領域毎に輝度を測定し、ある閾値以上の明るい領域と閾値以下の暗い領域の比率を求めることにより、逆光シーンであるか否かを判定する。この逆光判定部544による判定情報は、例えば前OB部323の出力情報を用いるか、ダミー画素部33の出力情報を用いるかの選別のために用いることができる。
The
黒レベル補正式設定部545は、上記温度情報取得部541、露光時間情報取得部542、感度情報取得部543及び逆光判定部544からそれぞれ得られる情報に基づいて、黒レベル補正部601に対して黒レベル調整のための最適な黒レベル補正式を設定する。つまり、黒レベルデータ保持部612に格納されている3種類の黒レベル情報を活用して、画像データに対して最適な黒レベル調整を行う。
The black level correction
この黒レベル補正式設定方法は、撮像センサ303の特性等により異なり、一義的に定まるものではないが、例えば下記(a)〜(d)のような条件をベースとして行うことができる。ここで、ダミー画素部33からの出力情報を第1出力情報、前OB部323からの出力情報を第2出力情報、後OB部324からの出力情報を第3出力情報とする。そして、前記第3出力情報に基づきAFE505でクランプ動作が行われているものとする。
This black level correction formula setting method varies depending on the characteristics of the
(a)温度情報取得部541で取得された撮像センサ303の温度情報により、撮像センサ303の温度が所定の温度範囲よりも上昇していると判定される場合(或いは下回っている場合)、後OB部324における暗電流レベルが撮像エリア31の暗電流レベルと異なる可能性が高く、一方光電変換素子構造を有する前OB部323は撮像エリア31の暗電流レベルと等価である可能性が高いことから、この場合は第2出力情報を用いる。例えば、第3出力情報と第2出力情報との出力差(この出力差情報は黒レベルデータ保持部612に格納されている)を、黒レベル補正部601において有効画素出力に加算できるような黒レベル補正式を設定する。一方、撮像センサ303の温度が所定の定常範囲内であるときは、第3出力情報を用いる。
(A) When the temperature information of the
(b)露光時間情報取得部542で取得された露光時間が所定時間よりも長い場合、撮像エリア31の長時間露光により、前OB部323の出力信号はノイズ的に不利になるため、長時間露光の場合は第3出力情報を用いる。一方、短時間露光の場合は、他の条件を考慮して、必要に応じて第1出力情報及び又は第2出力情報を用いる。
(B) When the exposure time acquired by the exposure time
(c)感度情報取得部543で取得された設定感度が比較的低い場合(例えばISO100相当の感度)、シャッタースピードが相対的に長くなり、長時間露光の場合と略同一に扱えるので、この場合は第3出力情報を用いる。一方、設定感度が比較的高い場合(例えばISO400相当の感度)、シャッタースピードが相対的に短くなり、短時間露光の場合と略同一に扱えるので、この場合は必要に応じて第1出力情報及び又は第2出力情報を用いる。
(C) When the set sensitivity acquired by the sensitivity
(d)逆光判定部544にて逆光シーンであると判定された場合、前OB部323及び後OB部324が感光し黒レベルが乱れる可能性があることから、この場合は感光の危惧がないダミー画素部33からの第1出力情報を用いる。
(D) If the
以上のような条件をベースとし、黒レベル補正式設定部545により、撮影状況に応じて上記第1〜第3出力情報のいずれか若しくは複数が選択され、撮影状況に合致した黒レベル調整のための最適な黒レベル補正式が設定される。上述したように、クランプ用に活用される後OB部324からの第3出力情報と、第1、第2出力情報との出力差を加算するような黒レベル補正式を用いても良いが、所定の関数等を用いた黒レベル補正式としても良い。例えば、前記出力差を加算した黒レベル値Xに対して、1フィールド全体の黒レベル平均値並びにその標準偏差(S/N比)を考慮して、フィールド間のS/N比を補償できるよう1以外の係数aを乗じる(a・X)ようにしても良い。或いは、0以外の所定のオフセット補正値bを持たせるようにしても良い(X+b,若しくはa・X+b)。
Based on the above conditions, the black level correction
テーブル記憶部55は、その出力情報がクランプ動作に用いられる後OB部324と、クランプ動作に用いられない前OB部323若しくはダミー画素部33との、基準出力値の差分(出力差)を記憶するものである。このような差分データは、デジタルカメラ1の工場出荷時等において、テーブル記憶部55に予め格納される。テーブル記憶部55に格納されている差分データは、例えば前記第3出力情報と、第1、第2出力情報との出力差を検出するに際してのオフセット補正情報(初期的な基準出力値の差を控除するための補正情報)として用いられる。これにより、画像データの黒レベル調整を的確に行うことができる。
The
(デジタルカメラの動作の説明)
続いて、本実施形態にかかるデジタルカメラ1の動作について説明する。図9は、デジタルカメラ1の一連の撮像処理を示すフローチャートである。図9に示すように、デジタルカメラ1の電源がオンされると(ステップS1でYES)、カメラ制御部500(図3参照)は、撮影モードに設定されているか否かを判定する(ステップS2)。再生モードに設定されているときには(ステップS2でNO)、カメラ制御部500は、メモリカード800等に記憶されている画像を表示モニタ304に再生表示する処理を行う(ステップS3)。一方、撮影モードに設定されているときには(ステップS2でYES)、表示モニタ304若しくは小型液晶モニタ403に、撮像センサ303の撮像動作により得られる画像をライブビュー画像として表示させる(ステップS4)。
(Description of digital camera operation)
Next, the operation of the
次にカメラ制御部500は、シャッターボタン101の半押し操作(S1:ON)が行われたか否かを判定し(ステップS5)、半押し操作が行われていない場合には、該半押し操作が行われるまで待機する(ステッS5でNO)。そして、シャッターボタン101の半押し操作が行われると(ステップS5でYES)、カメラ制御部500は、被写体の輝度に基づいて露出制御値(シャッタースピード及び絞り値)を決定するAE制御を行わせるとともに(ステップS6)、例えば位相差検出方式により焦点調節を行うAF制御を行わせる(ステップS7)。
Next, the
AE制御及びAF制御が完了すると、カメラ制御部500は、シャッターボタン101の操作状態を判定する。すなわち、シャッターボタン101の半押し操作が解除されたか否かを判定し(ステップS8)、解除された場合には(ステップS8でYES)、ステップS5の処理に戻る。一方、解除されていない場合には(ステップS8でNO)、シャッターボタン101の全押し操作(S2:ON)が行われたか否かを判定し(ステップS9)、シャッターボタン101の全押し操作が行われていない場合には(ステップS9でNO)、ステップS8の処理に戻る。
When the AE control and the AF control are completed, the
シャッターボタン101の全押し操作が行われると(ステップS9でYES)、カメラ制御部500は、メカシャッタ若しくは電子シャッタを所定時間「開」とし、ステップS6で設定された露出制御値で、撮像センサ303に撮像動作(露光動作)を行わせる(ステップS10)。そして、カメラ制御部500は、タイミングジェネレータ504を介して信号電荷の読み出し(画像転送)を開始させる(ステップS11)。
When the
読み出された信号電荷は、電荷電圧変換され、AFE505に入力される。このAFE505で、アナログ信号処理、並びにA/D変換処理が行われる(ステップS12)。なお、AFE505内では、黒レベルを固定するためのクランプ処理がクランプ部511(図7参照)により実行される。
The read signal charge is subjected to charge-voltage conversion and input to the
A/D変換後のデジタル画像データは、画像処理部600へ転送される。このデジタル画像データは、一時的に画像メモリ700に格納される。そして、黒レベル補正制御部54の制御下で、黒レベル補正部601にて前記画像データの黒レベル調整が行われる(ステップS13)。引き続きカメラ制御部500は、画素補間部602、解像度変換部603、ホワイトバランス制御部604、シェーディング補正部605及びガンマ補正部606で所定の画像処理を実行させる(ステップS14)。
The digital image data after A / D conversion is transferred to the
しかる後、この画像処理された画像データに対して、画像圧縮/伸長部607に圧縮処理等を行わせた上で、メモリカード800にその画像を記録させる(ステップS15)。そして、カメラ制御部500は、デジタルカメラ1の電源がオフされるまで(ステップS16でNO)、ステップS2〜S15までの処理を繰り返し行い、電源がオフされると(ステップS16でYES)、処理を終了させる。以上が、デジタルカメラ1による一連の撮像処理である。
Thereafter, the image compression /
次に、黒レベル補正に関連する動作について説明する。図10は、上記ステップS13の黒レベル補正に関連する動作を示すフローチャート、図11はOBクランプ動作を示すフローチャート、図12は、黒レベル補正で用いられる黒レベル信号の検出タイミングを示すタイムチャートである。 Next, operations related to black level correction will be described. FIG. 10 is a flowchart showing the operation related to the black level correction in step S13, FIG. 11 is a flowchart showing the OB clamping operation, and FIG. 12 is a time chart showing the detection timing of the black level signal used in the black level correction. is there.
図10に示すように、先ずクランプ制御部52(図8参照)の制御下で、AFE505のクランプ部511(図7参照)により、後OB部324の出力信号(OB電位)に基づき黒レベルを固定化するOBクランプ動作が実行される(ステップS21)。このOBクランプ動作の詳細を図11に基づき説明すると、クランプ制御部52はOBクランプタイミングであるか否かを判定し(ステップS211)、OBクランプタイミングでない場合は待機する(ステップS211でNO)。OBクランプタイミングである場合(ステップS211でYES)、タイミングジェネレータ504を介して第1スイッチ512に、OBクランプタイミング信号が与え、第1スイッチ512をONとする(ステップS212)。
As shown in FIG. 10, first, under the control of the clamp control unit 52 (see FIG. 8), the black level is set based on the output signal (OB potential) of the
前記OBクランプタイミング信号は、後OB部324の出力信号がA/D変換回路508から出力されるタイミング同期して与えられる。これにより、後OB部324の出力信号が抽出され、クランプ部511に取り込まれる(ステップS213)。そして、抽出された後OB部324の出力信号は、D/A変換回路513によりアナログ信号に戻される(ステップS214)。このアナログ信号はOBクランプ回路514に入力され、OBクランプ回路514はこのアナログ信号電圧をクランプし(ステップS215)、これを現状における黒レベル信号としてCDS回路506にフィードバックする(ステップS216)。このような黒レベルのクランプが、OBクランプタイミング信号が与えられる周期で実行される。
The OB clamp timing signal is given in synchronization with the timing at which the output signal of the
図10に戻って、上述の黒レベルのクランプ処理に並行して、黒レベル記録制御部53により、黒レベル補正のための黒レベル信号検出処理が実行される。図12のタイムチャートを参照しつつ説明すると、任意のn番目の画素ラインを基準にした場合、時刻t1でタイミングジェネレータ504から黒レベル検出タイミング信号(サンプリング信号)が、後OB部324からの出力信号が出力されるタイミングで第2スイッチ611に与えられ、これによりn−1ラインの後OB部324の出力信号dn−1(第3出力情報)が検出される(ステップS22)。つまり、黒レベルデータ保持部612に、前記出力信号dn−1が記録される。なお、時刻t1はOBクランプタイミング信号が第1スイッチ512与えられるタイミングと同期している。
Returning to FIG. 10, in parallel with the above-described black level clamping processing, the black level
同様に、ダミー画素部33からの出力信号anが出力される時刻t2のタイミングで、黒レベル検出タイミング信号が第2スイッチ611に与えられ、前記出力信号an(第1出力情報)が黒レベルデータ保持部612に記録される(ステップS23)。また、前OB部323からの出力信号bnが出力される時刻t3のタイミングで、黒レベル検出タイミング信号が第2スイッチ611に与えられ、これによりnラインの前OB部323の出力信号bn(第2出力情報)が黒レベルデータ保持部612に記録される(ステップS24)。そして、前記出力信号dn−1に対する出力信号an又は出力信号bnの出力差を加算した黒レベル値Xも、黒レベルデータ保持部612に記録される(ステップS25)。
Similarly, at time t2 the output signal a n from the
nラインにおける有効画素出力信号Cnが出力される時刻t4からは、黒レベル補正制御部54にて、黒レベル補正用の演算式を設定する動作が実行される(ステップS26)。ここでは、上述したように、撮像センサ303の温度情報、露光時間情報、感度情報及び逆光であるか否か等に基づいて、前記出力信号dn−1、出力信号an及び出力信号bnのいずれか若しくは複数を選択して補正式を設定する。つまり、撮影状況等に応じて、前記出力信号dn−1、出力信号an及び出力信号bnのいずれかをそのまま黒レベル補正用として用いたり、前記出力差を加算した黒レベル値Xを用いたり、或いは前述の係数aやオフセット補正値bを用いた補正式(a・X+b)を設定したりする。例えば1ライン毎に黒レベル補正を行う場合、上記のようにして設定された黒レベル補正式を用いて、黒レベル補正部601により前記nラインの有効画素出力信号Cnに対して黒レベル調整が行われるものである(ステップS27)。
From time t4 when the effective pixel output signal C n is output on the n- th line, the black level
その後、有効画素出力信号Cnの出力が終わる時刻t5に、n+1ラインのクランプのため、並びに黒レベル補正のために、OBクランプタイミング信号及び黒レベル検出タイミング信号が第1スイッチ512及び第2スイッチ611に与えられ(ステップS21,ステップS22へのリターン)、同様な動作が繰り返される。すなわち、時刻t5でクランプ動作並びにnラインの後OB部324の出力信号dnが黒レベルデータ保持部612に記録され、また時刻t6でn+1ラインにおけるダミー画素部33からの出力信号an+1が、時刻t7でn+1ラインにおける前OB部323の出力信号bn+1が、それぞれ黒レベルデータ保持部612に記録される。そして、n+1ラインの有効画素出力信号Cn+1に対して黒レベル調整が行われるものである。
After that, at the time t5 when the output of the effective pixel output signal C n ends, the OB clamp timing signal and the black level detection timing signal are changed to the
図13は、上記ステップS26における黒レベル補正式設定処理の一例を示すフローチャートである。黒レベル補正式の設定にあたり、黒レベル補正制御部54にデジタルカメラ1の各種情報が取得される。すなわち、温度情報取得部541により撮像センサ303の温度情報が取得され(ステップS31)、露光時間情報取得部542により露光時間情報が取得され(ステップS32)、また感度情報取得部543により設定感度情報が取得される(ステップS33)。
FIG. 13 is a flowchart showing an example of the black level correction formula setting process in step S26. In setting the black level correction formula, various information of the
そして、黒レベル補正式設定部545により、取得した各種情報を元に、所定のマトリクス判定が実行される。ここでは、設定感度がISO100相当でシャッタースピードが1秒以上であるか否か(ステップS34)と、撮像センサ303の温度tが、30度<t<60度の範囲内であるか否か(ステップS35)とが判定される例を示している。
Then, the black level correction
上記ステップS34で「YES」の場合、長時間露光であることから、黒レベル補正式設定部545は、ノイズ面で有利である光電素子変換構造を有さない後OB部324の出力信号を黒レベル補正用に使用することを決定する(ステップS36)。また、上記ステップS35で「YES」の場合、撮像センサ303の温度が定常範囲内であり、後OB部324の暗電流レベルと撮像エリア31の暗電流レベルとに乖離がさほど生じないことから、同様に後OB部324の出力信号を使用することを決定する(ステップS36)。
If “YES” in the step S34, it means that the exposure is long time, so the black level correction
これに対し、上記ステップS34で「NO」の場合、及び上記ステップS35で「NO」の場合、後OB部324の出力信号を使用すると、暗電流レベルの乖離等の不具合が生じることから、黒レベル補正式設定部545は、後OB部324の出力信号を使用しない決定を行う。
On the other hand, if “NO” in step S34 and “NO” in step S35, use of the output signal of the
そして、逆光判定部544による逆光シーンであるか否かの判定結果を取得し(ステップS37)、逆光シーンである場合は(ステップS37でYES)、光が当たる危惧がないダミー画素部33の出力信号を用いる決定を行う(ステップS38)。一方、逆光シーンでない場合は(ステップS37でNO)、撮像エリア31の暗電流レベルと等価である光電変換素子構造を有する前OB部323の出力信号を使用する決定を行う(ステップS39)。ここで、ダミー画素部33又は前OB部323の「出力信号を使用する」とは、例えば後OB部324の出力信号に基づきクランプされている有効画素出力信号に対して、後OB部324の出力信号とダミー画素部33又は前OB部323の出力信号との出力差を加算することを意味する。なお、上記温度範囲、ISO感度やシャッタースピードは一例であり、撮像センサ303の特性等に応じて適宜設定すれば良い。
Then, the determination result of whether or not it is a backlight scene by the
以上説明したデジタルカメラ1によれば、画素欠陥に起因する誤差が発生しない後OB部324から得られる出力情報をベースとしつつ、ダミー画素部33から得られる出力情報、又は前OB部323から得られる出力情報を併用することで、多フィールド読み出しにおけるフィールド間の黒レベル調整(黒レベル補正)を的確に行えるようになる。すなわち、図5に示したような第1〜第3フィールド画像の読み出しが順次行われる場合において、その読み出し期間中に撮像センサ303の温度が上昇した場合でも、各フィールドで温度に応じた的確な黒レベル補正が行われるので、第1〜第3フィールド画像を合成しても横筋状のノイズが発生することはない。
According to the
以上、本発明の実施態様につき説明したが、かかる実施形態は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種構成の追加、変更を伴うことが可能である。例えば、次のような変形実施態様を取ることができる。 The embodiments of the present invention have been described above. However, such embodiments can be accompanied by additions and changes of various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modified embodiments can be taken.
(1)上記実施形態では、光電変換素子構造を有する後OB部324、光電変換素子構造を有さない前OB部323及びダミー画素部33の3つの部分から、3種類の黒レベル信号を取得する例について説明したが、後OB部324及び前OB部323の2つの部分から、或いは後OB部324及びダミー画素部33の2つの部分から、2種類の黒レベル信号のみを取得する構成としても良い。また、下垂直OB部321及び上垂直OB部322の出力信号を適宜用いるようにしても良い。
(1) In the above embodiment, three types of black level signals are acquired from the three parts of the
(2)また、光電変換素子構造を有するOB部が、前OB部323ではなく、後OB部324であっても良い。また、AFE505における黒レベルクランプ用に、光電変換素子構造を有さない後OB部324の出力信号を用いるようにしても良い。
(2) Further, the OB portion having the photoelectric conversion element structure may be the
(3)黒レベル補正式の設定の一例につき、図13に例示したが、最も適した補正条件は撮像センサ303の種類や特性により異なり、一意的な設定は困難な場合がある。従って、種々の条件(撮像センサの温度、露光時間、設定感度等)をパラメータとする黒レベル補正データを標準テーブル化し、これをデジタルカメラ1に備えられているROM等に予め格納しておき、黒レベル補正式設定部545において前記標準テーブルを参照して黒レベル補正式を設定するように構成しても良い。
(3) An example of setting the black level correction formula is illustrated in FIG. 13, but the most suitable correction condition varies depending on the type and characteristics of the
(4)本実施形態では、3フィールド読み出しの場合を例示したが、2フィールド読み出し、或いは4フィールド読み出し方式が採用されたデジタルカメラ1であっても良い。勿論、多フィールド読み出しが採用されていないデジタルカメラ1であっても、本発明は適用可能である。
(4) In the present embodiment, the case of three-field reading has been illustrated, but the
(5)上記実施形態では、本発明の撮像装置の例としてデジタルカメラ1を例示して説明したが、CCDやCMOS等の各種撮像センサを用いたデジタルビデオカメラ、撮像部を備えたセンシング装置等にも適用することができる。なお、CMOSセンサの場合、ダミー画素部を設けることができないので、この場合は前OB及び後OBの出力に基づき黒レベル補正を行えば良い。
(5) In the above embodiment, the
1 デジタルカメラ
303 撮像センサ
31 撮像エリア(光電変換素子部)
32 オプチカルブラック部
323 前オプチカルブラック部(前OB部/第1オプチカルブラック部)
324 後オプチカルブラック部(後OB部/第2オプチカルブラック部)
33 ダミー画素部(模擬黒レベル画素部)
303H 水平転送部
41 温度センサ(温度検出手段)
500 カメラ制御部(画像処理手段の一部)
504 タイミングジェネレータ
505 アナログフロントエンド(AFE)
511 クランプ部
52 クランプ制御部
53 黒レベル記録制御部
54 黒レベル補正制御部
600 画像処理部(画像処理手段の一部)
601 黒レベル補正部
612 黒レベルデータ保持部
DESCRIPTION OF
32 Optical
324 Rear optical black part (rear OB part / second optical black part)
33 Dummy pixel part (simulated black level pixel part)
303H
500 Camera control unit (part of image processing means)
504
511
601 Black
Claims (12)
前記オプチカルブラック部からの出力情報に基づき所定の画像処理を行うことが可能とされた画像処理手段とを備える撮像装置であって、
前記オプチカルブラック部として、少なくとも第1の出力特性を有する第1オプチカルブラック部と、前記第1の出力特性とは異なる第2の出力特性を有する第2オプチカルブラック部とが備えられ、
前記画像処理手段は、前記第1オプチカルブラック部及び第2オプチカルブラック部の双方から出力情報を取得可能とされていることを特徴とする撮像装置。 An imaging sensor having a photoelectric conversion element section that generates a signal charge according to the amount of received light, and a predetermined optical black section;
An image processing apparatus comprising: image processing means capable of performing predetermined image processing based on output information from the optical black portion;
As the optical black part, a first optical black part having at least a first output characteristic and a second optical black part having a second output characteristic different from the first output characteristic are provided,
The imaging apparatus, wherein the image processing means is capable of acquiring output information from both the first optical black portion and the second optical black portion.
前記オプチカルブラック部及び模擬黒レベル画素部の双方から出力情報を取得し、該出力情報に基づき所定の画像処理を行うことが可能とされた画像処理手段とを備えることを特徴とする撮像装置。 An imaging sensor having a photoelectric conversion element unit that generates a signal charge according to the amount of received light, a predetermined optical black unit, and a simulated black level pixel unit capable of generating output information according to a black level;
An imaging apparatus comprising: image processing means capable of acquiring output information from both the optical black portion and the simulated black level pixel portion and performing predetermined image processing based on the output information.
前記オプチカルブラック部及びダミー画素部からの出力情報に基づき所定の画像処理を行うことが可能とされた画像処理手段とを備える撮像装置であって、
前記オプチカルブラック部は、前オプチカルブラック部及び後オプチカルブラック部を含み、
前記画像処理手段は、前記ダミー画素部及び/又は前オプチカルブラック部と、前記後オプチカルブラック部とから出力情報を取得可能とされていることを特徴とする撮像装置。 An imaging sensor including a photoelectric conversion element unit that generates a signal charge according to the amount of received light, a predetermined optical black unit, and a dummy pixel unit formed in a horizontal transfer unit;
An image processing apparatus comprising image processing means capable of performing predetermined image processing based on output information from the optical black portion and the dummy pixel portion,
The optical black part includes a front optical black part and a rear optical black part,
The imaging apparatus, wherein the image processing means is capable of acquiring output information from the dummy pixel portion and / or the front optical black portion and the rear optical black portion.
前記画像処理手段は、前記温度検出手段から与えられる温度情報に基づいて、前記第1出力情報〜第3出力情報のいずれか若しくは複数を選択して、画像データの黒レベル調整のための情報として利用することを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 Having temperature detection means capable of acquiring temperature information of the imaging sensor;
The image processing means selects one or more of the first output information to the third output information based on temperature information given from the temperature detection means, and uses it as information for adjusting the black level of the image data. The imaging apparatus according to claim 5, wherein the imaging apparatus is used.
前記画像処理手段は、前記露光時間制御手段により設定された露光時間情報に基づいて、前記第1出力情報〜第3出力情報のいずれか若しくは複数を選択して、画像データの黒レベル調整のための情報として利用することを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 Exposure time control means for controlling the exposure time of the image sensor;
The image processing means selects one or more of the first output information to the third output information based on the exposure time information set by the exposure time control means, and adjusts the black level of the image data. The imaging apparatus according to claim 5, wherein the imaging apparatus is used as information on the image.
前記画像処理手段は、前記感度設定手段により設定された感度情報に基づいて、前記第1出力情報〜第3出力情報のいずれか若しくは複数を選択して、画像データの黒レベル調整のための情報として利用することを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 Sensitivity setting means for setting the sensitivity of the imaging sensor;
The image processing unit selects any one or a plurality of the first output information to the third output information based on the sensitivity information set by the sensitivity setting unit, and information for adjusting the black level of the image data The imaging apparatus according to claim 5, wherein the imaging apparatus is used as an imaging apparatus.
前記画像処理手段は、前記差分をオフセット補正情報として用いることを特徴とする請求項3、4、9のいずれかに記載の撮像装置。 Storage means for storing a difference in reference output value between an optical black portion whose output information is used for a clamping operation and an optical black portion or a dummy pixel portion which is not used for a clamping operation;
The imaging apparatus according to claim 3, wherein the image processing unit uses the difference as offset correction information.
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