JP2007037051A - Imaging apparatus and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は撮像装置及びその制御方法に関し、特に、撮像装置の撮像素子が持つ固体パターンノイズを補正する技術に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and a control method thereof, and more particularly to a technique for correcting solid pattern noise of an imaging element of the imaging apparatus.
一般的に、デジタルカメラなどの撮像装置は、CCDやCMOSなどの撮像素子を駆動して、レンズを介して受光面に入射された被写体像を電気信号に変換し、得られた画像信号をメモリカードなどの記録媒体に記録する。また、撮像素子の受光面とレンズの間にはメカシャッタが設けられており、メカシャッタの開閉状態を制御することで、受光面は露光状態または遮光状態となる。特に、暗いシーンでの撮影などでは、光量を確保するためにメカシャッタを比較的長い時間、開放状態として撮像素子に蓄積される電荷を確保することがある。しかし、長時間の露光を行うと、撮像素子周辺で発生する高速パルスや、撮像素子の構造に起因して発生するノイズ(以下、固定パターンノイズ)の影響が非常に大きくなる。 In general, an imaging device such as a digital camera drives an imaging device such as a CCD or CMOS to convert an object image incident on a light receiving surface via a lens into an electrical signal, and stores the obtained image signal in a memory. Record on a recording medium such as a card. A mechanical shutter is provided between the light receiving surface of the image sensor and the lens, and the light receiving surface is brought into an exposure state or a light shielding state by controlling the open / close state of the mechanical shutter. In particular, when shooting in a dark scene, the mechanical shutter may be kept open for a relatively long time to ensure the amount of light, and charge accumulated in the image sensor may be secured. However, if exposure is performed for a long time, the influence of high-speed pulses generated around the image sensor and noise (hereinafter, fixed pattern noise) generated due to the structure of the image sensor becomes very large.
そこで、従来のデジタルカメラは、画像信号に含まれる固定パターンノイズを除去するため、以下のような補正処理を行っている(例えば、特許文献1参照)。すなわち、ユーザがシャッタボタンを押下すると、まずメカシャッタを開いた露光状態で撮像素子から画像信号(以下、「本画像信号」と呼ぶ。)を取得し、メモリに格納する。その後、メカシャッタを閉じた遮光状態で本画像信号と同じ時間、撮像素子で電荷の蓄積を行って画像信号(以下、「黒画像信号」と呼ぶ。)を取得し、メモリに格納する。その後、メモリから本画像信号と黒画像信号を読み出し、本画像信号から黒画像信号を減算して、得られた補正画像信号をメモリに格納する。 Therefore, the conventional digital camera performs the following correction processing in order to remove fixed pattern noise included in the image signal (see, for example, Patent Document 1). That is, when the user presses the shutter button, first, an image signal (hereinafter referred to as “main image signal”) is acquired from the image sensor in an exposure state in which the mechanical shutter is opened, and stored in the memory. Thereafter, charges are accumulated by the image sensor for the same time as the main image signal in the light-shielded state with the mechanical shutter closed, and an image signal (hereinafter referred to as “black image signal”) is obtained and stored in the memory. Thereafter, the main image signal and the black image signal are read from the memory, the black image signal is subtracted from the main image signal, and the obtained corrected image signal is stored in the memory.
しかしながら、上記補正処理を行う従来のデジタルカメラでは、本画像信号と黒画像信号をそれぞれメモリに記憶するため、補正処理を行わないデジタルカメラに比べて、より多くのメモリ領域が必要となる。特に、近年は撮像素子の多画素化が進んでいるため、黒画像信号を格納するためにメモリ領域を割いてしまうと、多くのメモリ領域を用いる連続撮影といったその他の機能が制限されてしまう可能性がある。 However, in the conventional digital camera that performs the correction process, the main image signal and the black image signal are stored in the memory, so that a larger memory area is required compared to a digital camera that does not perform the correction process. In particular, in recent years, since the number of pixels of an image sensor has been increased, if a memory area is divided to store a black image signal, other functions such as continuous shooting using a large number of memory areas may be limited. There is sex.
そこで、撮像素子から黒画像信号を取得すると同時に、メモリに格納された本画像信号を読み出し、本画像信号から黒画像信号を減算して、得られた補正画像信号をメモリに格納することが考えられる。 Therefore, it is conceivable to acquire the black image signal from the image sensor and simultaneously read the main image signal stored in the memory, subtract the black image signal from the main image signal, and store the obtained corrected image signal in the memory. It is done.
しかし、この場合には、撮像素子から黒画像信号を取得する処理に同期して、メモリからの本画像信号の読み出しと、補正画像信号の格納とを行う必要があるため、メモリに対する単位時間あたりのデータ転送量が非常に大きくなる。上述のとおり、撮像素子の多画素化が進んでいるため、画像信号のデータ量は大きくなる傾向にあり、メモリが接続されるデータバスの帯域によっては、こうした補正処理が実現できない場合がある。 However, in this case, since it is necessary to read the main image signal from the memory and store the corrected image signal in synchronization with the process of acquiring the black image signal from the image sensor, The amount of data transfer becomes very large. As described above, since the number of pixels in the image sensor is increasing, the data amount of the image signal tends to increase, and such correction processing may not be realized depending on the bandwidth of the data bus to which the memory is connected.
特に、3CCD方式のデジタルカメラなど、撮像素子を複数備える撮像装置では、画像信号のデータ量がさらに大きくなるため、こうした補正処理を実現するのは困難となる。 In particular, in an image pickup apparatus including a plurality of image pickup elements such as a 3CCD digital camera, the amount of image signal data is further increased, so that it is difficult to realize such correction processing.
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、撮像素子が複数チャンネルを介して画像信号を出力する撮像装置において、本画像信号と黒画像信号とから補正画像信号を生成する際に必要なメモリの容量を削減すると共に、メモリが接続されるデータバスの帯域が補正処理に必要な帯域となるように保障することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is necessary for generating a corrected image signal from a main image signal and a black image signal in an imaging apparatus in which an image sensor outputs an image signal via a plurality of channels. An object of the present invention is to reduce the capacity of the memory and to ensure that the bandwidth of the data bus to which the memory is connected becomes a bandwidth necessary for the correction processing.
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、入射する被写体の光学像を光電変換して画像信号を生成し、生成した画像信号を複数のチャンネルを介して出力する撮像手段と、前記撮像手段の受光面を露光状態または遮光状態に切り替えるシャッタ手段と、前記シャッタ手段による露光状態で前記撮像手段で生成される第1の画像信号を前記複数のチャンネルから並行して出力し、前記シャッタ手段による遮光状態で前記撮像手段で生成される第2の画像信号を前記複数のチャンネル間で時分割で前記撮像手段から出力するように制御する制御手段と、前記第1の画像信号を並行して記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された第1の画像信号と、前記第2の画像信号とに基づいて、第3の画像信号を取得する演算手段とを有し、前記記憶手段の前記第1の画像信号を記憶した領域に、対応する前記第3の画像信号を記憶する。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention includes an imaging unit that photoelectrically converts an optical image of an incident subject to generate an image signal, and outputs the generated image signal through a plurality of channels; A shutter unit that switches a light receiving surface of the imaging unit to an exposure state or a light shielding state; and a first image signal generated by the imaging unit in an exposure state by the shutter unit is output in parallel from the plurality of channels; Control means for controlling the second image signal generated by the imaging means in a light-shielded state by the means to be output from the imaging means in a time-sharing manner among the plurality of channels, and the first image signal in parallel. Storage means, and a calculation means for obtaining a third image signal based on the first image signal and the second image signal stored in the storage means, A region for storing the first image signal memory means, stores the third image signals corresponding.
また、入射する被写体の光学像を光電変換して画像信号を生成し、生成した画像信号を複数のチャンネルを介して出力する撮像手段と、前記撮像手段の受光面を露光状態または遮光状態に切り替えるシャッタ手段と、前記複数チャンネルから並行して出力される画像信号を並行して記憶可能な記憶手段とを有する撮像装置の本発明の制御方法は、前記シャッタ手段による露光状態で前記撮像手段で生成される第1の画像信号を前記複数のチャンネルから並行して出力する第1の出力ステップと、前記第1の出力ステップで出力された前記第1の画像信号を並行して記憶する第1の記憶ステップと、前記シャッタ手段による遮光状態で前記撮像手段で生成される第2の画像信号を前記複数のチャンネル間で時分割で前記撮像手段から出力する第2の出力ステップと、前記第1の記憶ステップで記憶された第1の画像信号と、前記第2の出力ステップで出力された前記第2の画像信号とに基づいて、第3の画像信号を取得する演算ステップと、前記記憶手段の前記第1の画像信号を記憶した領域に、対応する前記第3の画像信号を記憶する第2の記憶ステップと有する。 In addition, an optical image of an incident subject is photoelectrically converted to generate an image signal, and the generated image signal is output via a plurality of channels, and a light receiving surface of the imaging unit is switched between an exposure state and a light shielding state. The control method of the present invention for an image pickup apparatus having shutter means and storage means capable of storing image signals output in parallel from the plurality of channels in parallel is generated by the image pickup means in an exposure state by the shutter means. A first output step for outputting the first image signal to be output from the plurality of channels in parallel, and a first output step for storing the first image signal output in the first output step in parallel. A second step of storing the second image signal generated by the imaging means in a light-shielded state by the shutter means and outputting from the imaging means in a time division manner among the plurality of channels; Obtaining a third image signal based on the output step, the first image signal stored in the first storage step, and the second image signal output in the second output step And a second storage step of storing the corresponding third image signal in the area of the storage means storing the first image signal.
また、別の構成によれば、本発明の撮像装置は、入射する被写体の光学像を光電変換して画像信号を生成し、生成した画像信号を複数のチャンネルを介して並行して出力する撮像手段と、前記撮像手段の受光面を露光状態または遮光状態に切り替えるシャッタ手段と、前記シャッタ手段による露光状態または遮光状態のいずれか一方の状態で前記撮像手段から得られる第1の画像信号を、複数のバスを介して並行して記憶する複数の記憶手段と、前記記憶手段に記憶された第1の画像信号と、前記シャッタ手段による露光状態または遮光状態の他方の状態で前記撮像手段から得られる第2の画像信号とに基づいて、第3の画像信号を取得する演算手段とを有し、前記記憶手段の前記第1の画像信号を記憶した領域に、対応する前記第3の画像信号を記憶する。 According to another configuration, the imaging apparatus of the present invention photoelectrically converts an optical image of an incident subject to generate an image signal, and outputs the generated image signal in parallel via a plurality of channels. A first image signal obtained from the imaging means in any one of an exposure state or a light shielding state by the shutter means, a shutter means for switching the light receiving surface of the imaging means to an exposure state or a light shielding state, Obtained from the imaging means in a plurality of storage means for storing in parallel via a plurality of buses, a first image signal stored in the storage means, and an exposure state or a light shielding state by the shutter means. Calculation means for obtaining a third image signal based on the second image signal, and the third image corresponding to the area of the storage means storing the first image signal. And stores the issue.
また、入射する被写体の光学像を光電変換して画像信号を生成し、生成した画像信号を複数のチャンネルを介して並行して出力する撮像手段と、前記撮像手段の受光面を露光状態または遮光状態に切り替えるシャッタ手段と、前記複数チャンネルから並行して出力される画像信号を、複数のバスを介して並行して記憶可能な複数の記憶手段とを有する撮像装置の本発明の制御方法は、前記シャッタ手段による露光状態または遮光状態のいずれか一方の状態で前記撮像手段で生成される第1の画像信号を前記複数のチャンネルから並行して出力する第1の出力ステップと、前記第1の出力ステップで出力された前記第1の画像信号を、複数のバスを介して複数の記憶手段に並行して記憶する第1の記憶ステップと、前記シャッタ手段による露光状態または遮光状態の他方の状態で前記撮像手段で生成される第2の画像信号を前記複数のチャンネルから並行して出力する第2の出力ステップと、前記第1の記憶ステップで記憶された第1の画像信号と、前記第2の出力ステップで出力された第2の画像信号とに基づいて、第3の画像信号を取得する演算ステップと、前記記憶手段の前記第1の画像信号を記憶した領域に、対応する前記第3の画像信号を記憶する第2の記憶ステップと有する。 In addition, an optical image of an incident subject is photoelectrically converted to generate an image signal, and the generated image signal is output in parallel via a plurality of channels, and a light receiving surface of the imaging unit is exposed or shielded. The control method of the present invention for an imaging apparatus having shutter means for switching to a state and a plurality of storage means capable of storing image signals output in parallel from the plurality of channels in parallel via a plurality of buses, A first output step for outputting, in parallel from the plurality of channels, a first image signal generated by the imaging unit in either one of an exposure state or a light shielding state by the shutter unit; A first storage step for storing the first image signal output in the output step in parallel in a plurality of storage means via a plurality of buses; and exposure by the shutter means A second output step for outputting the second image signal generated by the imaging means in parallel from the plurality of channels in the other state of the state or the light-shielding state, and the first stored in the first storage step A calculation step of obtaining a third image signal based on the first image signal and the second image signal output in the second output step; and storing the first image signal of the storage means And a second storage step for storing the corresponding third image signal in the area.
本発明によれば、撮像素子が複数チャンネルを介して画像信号を出力する撮像装置において、本画像信号と黒画像信号とから補正画像信号を生成する際に必要なメモリの容量を削減すると共に、メモリが接続されるデータバスの帯域が補正処理に必要な帯域となるように保障することができる。 According to the present invention, in an image pickup apparatus in which an image pickup device outputs an image signal via a plurality of channels, the memory capacity required for generating a corrected image signal from the main image signal and the black image signal is reduced. It is possible to ensure that the bandwidth of the data bus to which the memory is connected is the bandwidth required for the correction process.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
<第1の実施形態>
本第1の実施形態では、3CCD方式の撮像素子を備えるデジタルカメラに代表される撮像装置について説明する。この撮像装置は、3チャンネルの画像信号を同時に取得した後、1チャンネルずつ時分割で固定パターンノイズに対する補正処理を行って、補正画像信号をメモリに格納する構成を有する。なお、以下の説明では撮像素子がCCDであるものとして説明するが、CCDイメージセンサ以外に、MOSイメージセンサ、CdS−Se密着型イメージセンサ、a−Si(アモルファスシリコン)密着型イメージセンサ、バイポーラ密着型イメージセンサ等があり、いずれを用いてもよい。
<First Embodiment>
In the first embodiment, an image pickup apparatus typified by a digital camera including a 3CCD image pickup device will be described. This image pickup apparatus has a configuration in which after acquiring image signals of three channels at the same time, correction processing for fixed pattern noise is performed in a time division manner for each channel and the corrected image signal is stored in a memory. In the following description, it is assumed that the imaging device is a CCD. However, in addition to the CCD image sensor, a MOS image sensor, a CdS-Se contact image sensor, an a-Si (amorphous silicon) contact image sensor, a bipolar contact sensor. There are type image sensors, and any of them may be used.
図1は、第1の実施形態における撮像装置100の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the
撮像装置100において102はCPUであり、バス101を介して、RAM103、ROM104、キー操作処理部(KEY)105、入力画像処理エンジン(INPUT)111、出力画像処理エンジン(OUTPUT)121と接続されている。更に、レンズ制御部(LENS)140、3つのアナログフロントエンド(AFE)144〜146にも接続されている。CPU102はROM104に格納されている制御プログラムを基に動作し、動作時の一時的な情報の格納場所としてRAM103を用いる。
In the
画像記録装置100には、図示しないが、モードダイヤルやシャッタボタン、十字キーといった操作キーがあり、ユーザによるキー操作の状態は、キー操作処理部105で保持される。CPU102の制御プログラムは、定期的に操作キーの操作の状態をキー操作処理部105より取得する。そして、CPU102の制御プログラムは取得した操作キーの操作状態に基づき、レンズ制御部140と、AFE144〜146と、入力画像処理エンジン111と、出力画像処理エンジン121とを制御して、後述する静止画記録処理を行う。なお、これらの制御は、後述する入力画像処理エンジン111からの一定周期の割り込みに同期して行われる。
Although not shown, the
AFE144〜146は制御プログラムの制御に基づいて動作し、それぞれがCCD141〜143を駆動して取得したR、G、Bチャンネルの画像信号を、入力画像処理エンジン111に出力する。
The AFEs 144 to 146 operate based on the control of the control program, and output R, G, and B channel image signals acquired by driving the
入力画像処理エンジン111はCPU102の制御プログラムによる制御に基づいて動作するASIC(Application Specific IC)である。入力画像処理エンジン111は一定周期でアサートされるHD(水平同期)信号と、VD(垂直同期)信号を生成する。VD信号のアサート時には、入力画像処理エンジン111はCPU102に対して割り込みを行う。また、AFE144、145、146より入力されたR、G、Bチャンネルの画像信号に対する信号処理を行う。ここで、信号処理を行うための一時的な画像信号の格納場所として2つのRAM114、115を用いる。
The input
そして、入力画像処理エンジン111は、信号処理を行って得られた出力画像信号を出力画像処理エンジン121に出力する。更に、信号処理を行って得られた記録画像信号をJPEGコーデック112により符号化し、メモリカード制御部(CARD)116を介して、図示しないメモリカード・スロットにセットされたメモリカードに書き込む。
Then, the input
出力画像処理エンジン121はCPU102の制御プログラムによる制御に基づいて動作するASICであり、入力画像処理エンジン111より入力された画像信号に対する信号処理を行う。ここで、信号処理を行うための一時的な画像信号の格納場所としてRAM124を用いる。また、信号処理を行って得られた出力画像信号は、LCD制御部126から不図示のLCD画面へ出力されたり、ビデオ出力制御部128から不図示のビデオ出力端子へ出力されたりする。また、信号処理を行って得られた出力画像信号は、磁気テープ記録制御部(TAPE)125から不図示の磁気テープへ記録したり、通信制御部(1394)129において所定の通信フォーマットに変換された後、不図示の通信出力端子へ出力されたりする。さらに、発音制御部(SPEAKER)127は、不図示のスピーカーに警告音を鳴らしたり、画像信号とともに音声が記録されていた場合は、音声再生を行う。
The output
図2は、画像記録装置100の光学系の構成を示すブロック図である。レンズ150から入射した被写体像は、プリズム152によりR、G、Bの3原色に分光され、CCD141、142、143の受光面がそれぞれ露光される。プリズム152とレンズ150との間にはメカシャッタ151が設けられている。CPU102の制御プログラムがレンズ制御部140によってメカシャッタ151の開閉状態を制御することで、CCD141、142、143の受光面は露光状態または遮光状態となる。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the optical system of the
次に、本発明の第1の実施形態において入力画像処理エンジン111で行われる静止画記録処理について説明する。
Next, the still image recording process performed by the input
なお、ユーザは制御プログラムによってLCD画面に表示されたメニュー表示により、対話的に十字キーを操作することで、予め静止画記録時のシャッタ速度を設定しておくことができる。入力されたシャッタ速度は、CCD141〜143における電荷の蓄積時間(または、撮像装置の露光時間)に相当する。シャッタ速度が比較的遅い(つまり、露光時間が長い)場合には、撮像素子周辺で発生する高速パルスや、撮像素子の構造に起因して発生するノイズを補正する補正処理を行う。これに対し、シャッタ速度が比較的速い(つまり、露光時間が短い)場合には、こういったノイズの影響が少ないため、補正処理を行わない。補正処理を行うか否かの判断は、シャッタ速度が予め設定された所定時間よりも長いか短いかを判定した結果に基づいて行われ、この判断基準となる所定時間は、例えばCCD141〜143の特性等により適宜変更することが可能である。
Note that the user can set the shutter speed at the time of recording a still image in advance by interactively operating the cross key by the menu display displayed on the LCD screen by the control program. The input shutter speed corresponds to the charge accumulation time (or the exposure time of the imaging device) in the
[補正処理なし]
まず、上記構成を有する画像記録装置100における、補正処理を行わない静止画記録処理について説明する。
[No correction]
First, the still image recording process in which the correction process is not performed in the
画像記録装置100のモードダイヤルが静止画記録モードを選択している状態において、ユーザがシャッタボタンを押下することにより、CPU102の制御プログラムは静止画記録処理を開始する。
When the user presses the shutter button while the mode dial of the
図4は補正処理を行わない静止画記録処理のタイミングチャートである。補正処理を行わない場合は、3つのCCD141、142、143及びAFE144、145、146の制御方法は同一であるため、図4ではそれらの制御に関する信号をまとめて記述している。CPU102の制御プログラムはAFE144〜146を制御して、CCD141〜143のリセットを指示するSUB信号と、CCD141〜143に蓄積された電荷の読み出しを指示するSG信号をCCD141〜143に送る。
FIG. 4 is a timing chart of a still image recording process in which no correction process is performed. When the correction process is not performed, the control methods of the three
CCD141〜143はSUB信号を受けると、それまでに蓄積された電荷をクリアして、その後SG信号を受けるまでの期間に電荷の蓄積を行い、SG信号を受けると蓄積された電荷を各CCD141〜143の内部の図示しない伝送路にそれぞれ格納する。伝送路に格納された電荷は、入力画像処理エンジン111からAFE144〜146を介して送られる水平同期(HD)信号、垂直同期(VD)信号に同期して画像信号として取得され、AFE144〜146においてA/D変換され、入力画像処理エンジン111へと入力される。
When the
なお、ユーザがシャッタボタンを押下する以前に取得された画像信号は、プレビュー画像として入力画像処理エンジン111で処理される。なお、プレビュー画像の処理内容は一般的なものであって、本発明の目的とは異なるのでここでは説明を割愛する。ユーザがシャッタボタンを押下する(t11)と、次のSG信号が送られた時点(t13)で、直前のSUB信号が送られて(t12)からCCD141〜143に蓄積された電荷が伝送路に格納される。従って、t12で送られるSUB信号は、次のSG信号が送られるまでの時間(t12〜t13)が、上述した予め設定されたシャッタ速度に対応した時間となるように、そのタイミングが制御される。勿論、SUB信号ではなく、SG信号のタイミングを制御するようにしてもよい。また、SG信号のタイミング(t13)に同期して、CPU102の制御プログラムはレンズ制御部140に対してメカシャッタ151を閉じる命令を出し、CCD141〜143を遮光状態にする。
Note that an image signal acquired before the user presses the shutter button is processed by the input
上述したようにして伝送路に格納された電荷は、所定の期間(t13〜t14)にそれぞれAFE144〜146を介して本画像信号として入力画像処理エンジン111に入力される。
The charge stored in the transmission path as described above is input to the input
補正処理を行わない静止画記録では、入力画像処理エンジン111に入力された本画像信号は、一時的にRAM114、115に格納される。図3はRAM114、115のメモリマップを示しており、領域301がRAM114に割り当てられ、領域302がRAM115に割り当てられる。メモリマップは複数のフレームによって構成されており、フレームによって格納する画像信号の種類が異なる。まず、AFE144、145、146から入力されたR、G、B各チャンネルの本画像信号は、R、G、BチャンネルのRAWデータとしてそれぞれ、領域302のRAW_R、RAW_G、RAW_Bフレームに格納される。このとき、本画像信号の取得期間に、3チャンネル分のRAWデータの書き込みがRAM115に対して発生する。入力画像処理エンジン111とRAM115を接続するバスは、最低限このデータ転送速度を満たす帯域を持つ必要がある。
In still image recording without correction processing, the main image signal input to the input
続いて、RAM115の領域302に格納されたR、G、BチャンネルのRAWデータは、入力画像処理エンジン111により色空間変換、γ処理、解像度変換などの画像処理が行われ、YCCデータとして領域302のYCCフレームに格納される。YCCデータは入力画像エンジン111内部のJPEGコーデック112により符号化され、JPEGデータとして領域301、302にまたがるJPEGフレームに格納される。JPEGデータはカード制御部116を介して、図示しないメモリカード・スロットにセットされたメモリカードに書き込まれる。一方、YCCデータに対し、入力画像処理エンジン111によりレベル変換、解像度変換などの画像処理が行われ、出力画像データとして領域301のVFR0フレーム(またはVFR1フレーム)に格納される。そして、出力画像データは入力画像処理エンジン111を介して、出力画像処理エンジン121に出力される。
Subsequently, the RAW data of the R, G, and B channels stored in the
[補正処理あり]
次に、本第1の実施形態における補正処理を行う静止画記録処理について説明する。
[With correction processing]
Next, the still image recording process for performing the correction process in the first embodiment will be described.
図5は本第1の実施形態における補正処理を行う静止画記録処理のタイミングチャートである。補正処理を行う場合には、3つのCCD141、142、143とそれらに対するAFE144、145、146の制御方法が異なるため、図5ではそれらの制御に関する信号を別々に記述している。
FIG. 5 is a timing chart of still image recording processing for performing correction processing in the first embodiment. When correction processing is performed, the control methods of the three
ユーザがシャッタボタンを押下するまでは、図4を参照して説明した補正処理を行わない場合と同じ制御方法によりプレビュー画像を取得する処理を行う。ユーザがシャッタボタンを押下する(t21)と、CPU102の制御プログラムは、SUB信号を送り(t22)、CCD141〜143の電荷をクリアする。そして、予め設定されたシャッタ速度に対応する時間経過後、SG信号を送る(t23)。このようにして、SUB信号が送られた時点から、次のSG信号が送られるまで(t22〜t23)に蓄積された電荷が転送路に格納されることになる。また、SG信号のタイミング(t23)に同期して、CPU102の制御プログラムはレンズ制御部140に対してメカシャッタ151を閉じる命令を出し、CCD141〜143を遮光状態にする。
Until the user presses the shutter button, a process for acquiring a preview image is performed by the same control method as that in the case where the correction process described with reference to FIG. 4 is not performed. When the user presses the shutter button (t 21 ), the control program of the
上述したようにして伝送路に格納された電荷は、所定の期間(t23〜t25)にそれぞれAFE144〜146を介して本画像信号として入力画像処理エンジン111に入力される。
The charges stored in the transmission path as described above are input to the input
入力画像処理エンジン111に入力された本画像信号は、補正処理を行わない静止画記録の場合と同様に、R、G、B各チャンネルのRAWデータとして、図3に示す領域302のRAW_R、RAW_G、RAW_Bフレームにそれぞれ格納される。
As in the case of still image recording without correction processing, the main image signal input to the input
続いて、CCD141〜143をメカシャッタ151により遮光した状態で画像信号(黒画像信号)を取得する。本画像信号の取得は3つのAFE144、145、146から同時に行っていたのに比べ、黒画像信号の取得は3つCCD141〜143からの画像信号の出力タイミングが互いに重ならないように、時間差を設けて行う。
Subsequently, an image signal (black image signal) is acquired in a state where the
まず、t23で本画像信号を伝送路に格納した後、RチャンネルのAFE144に対してSUB信号を送り(t24)、本画像信号と同じ蓄積時間をおいてSG信号を送り(t28)、蓄積された電荷をCCD141の伝送路に格納する。そして、伝送路に格納された電荷は、所定の期間(t28〜t29)にAFE144を介してRチャンネルの黒画像信号として入力画像処理エンジン111に入力される。
First, after storing this image signal to the transmission path at t 23, it sends a SUB signal to AFE144 R channel (t 24), sends the SG signal at a same accumulation time as this image signal (t 28) The accumulated charge is stored in the transmission path of the
一方、RチャンネルのCCD141の電荷蓄積開始(t24)後、画像信号の取得期間(t28〜t29)と等しい位相差を設けて、GチャンネルのAFE145に対してSUB信号を送り(t26)、CCD142の電荷蓄積を開始する。そして、本画像信号と同じ蓄積時間をおいてSG信号を送り(t29)、蓄積された電荷をCCD142の伝送路に格納する。このように、位相差を設けて制御することで、Rチャンネルの黒画像信号の取得を終えると同時にGチャンネルの黒画像信号を取得することができる。そして、伝送路に格納された電荷は、所定の期間(t29〜t30)にAFE145を介してGチャンネルの黒画像信号として入力画像処理エンジン111に入力される。
On the other hand, after the charge accumulation of the R-
更に、GチャンネルのCCD142の電荷蓄積開始(t26)後、画像信号の取得期間(t29〜t30)と等しい位相差を設けて、BチャンネルのAFE146に対してSUB信号を送り(t27)、CCD143の電荷蓄積を開始する。そして、本画像信号と同じ蓄積時間をおいてSG信号を送り(t30)、蓄積された電荷をCCD143の伝送路に格納する。このように、位相差を設けて制御することで、Bチャンネルの黒画像信号の取得を終えると同時にBチャンネルの黒画像信号を取得することができる。そして、伝送路に格納された電荷は、所定の期間(t30〜t31)にAFE146を介してBチャンネルの黒画像信号として入力画像処理エンジン111に入力される。
Further, after the charge accumulation of the G-
図6は図3の領域302のRAW_R、RAW_G、RAW_Bに格納された本画像信号のR、G、B各チャンネルのRAWデータの画像を示す図である。それぞれ、CCD141〜143が持つ固定パターンノイズの影響が、画像に白線や白点などの形で表れている。補正処理を行わない場合には、これらのRAWデータから得られるYCCデータは図7のようになり、記録画像にも固定パターンノイズが大いに影響を及ぼす。
FIG. 6 is a diagram showing an image of RAW data of each channel of R, G, and B of the main image signal stored in RAW_R, RAW_G, and RAW_B in the
図8はCCD141、142、143から取得したR、G、Bチャンネルの黒画像信号の画像を示す図であり、それぞれの固定パターンノイズのみが取得されている。図5のRチャンネルの黒画像信号の取得(t28)に同期して、入力画像処理エンジン111はRAW_Rフレームに格納されたRチャンネルの本画像信号を読み出し、本画像信号から黒画像信号の減算を行う。そして減算して得られたRチャンネルの補正画像信号を新たなRAWデータとして、再びRAW_Rフレームに格納する。
FIG. 8 is a diagram showing images of black image signals of R, G, and B channels acquired from the
同様に、G、Bチャンネルの黒画像信号の取得(t29、t30)に同期して、G、Bチャンネルの本画像信号を読み出し、本画像信号から黒画像信号の減算を行う。そして、減算して得られら補正画像信号を新たなRAWデータとして、再びRAW_G、RAW_Bフレームに格納する。 Similarly, in synchronization with the acquisition of the black image signals of the G and B channels (t 29 , t 30 ), the main image signals of the G and B channels are read and the black image signal is subtracted from the main image signals. Then, the corrected image signal obtained by the subtraction is stored again in the RAW_G and RAW_B frames as new RAW data.
このとき、R、G、B各チャンネルの黒画像信号の取得期間に、1チャンネル分のRAWデータの読み出し(補正前)と書き込み(補正後)が、RAM115に対して発生する。しかしながら、入力画像処理エンジン111とRAM115を接続するバスは上述の通り、最低限でもR、G、B3チャンネル分のRAWデータの書き込みを満たす帯域を持っている。そのため、読み出しと書き出しのバスに対する負荷がほぼ同じであるとすれば、この条件は自動的に満たされる。
At this time, reading (before correction) and writing (after correction) of RAW data for one channel occur in the
図9はR、G、Bチャンネルの補正されたRAWデータを示す図である。補正前のRAWデータ(図6)に比べ、固定パターンノイズの影響による白線や白点などが除去された画像となる。 FIG. 9 is a diagram showing the corrected RAW data of the R, G, and B channels. Compared with the RAW data before correction (FIG. 6), the image is obtained by removing white lines and white spots due to the influence of fixed pattern noise.
これ以降の処理は、補正処理を行わない静止画記録と同様である。即ち、補正されたR、G、BチャンネルのRAWデータに対して、入力画像処理エンジン111により色空間変換、γ処理、解像度変換などの画像処理が行われ、YCCデータとして領域302のYCCフレームに格納される。なお、図10は、補正された後のYCCデータの画像を示す図であり、図7と比較して、固定パターンノイズの影響による白線や白点などが除去された画像となる。
The subsequent processing is the same as still image recording without correction processing. That is, the corrected R, G, and B channel RAW data is subjected to image processing such as color space conversion, γ processing, and resolution conversion by the input
上記の通り本第1の実施形態によれば、黒画像信号の読み出しをチャンネル間でずらして行うことで、補正処理を各チャンネル毎に処理することが可能となる。このように、補正処理の為に使用するメモリの容量を増やすことなく、また、メモリが接続されるデータバスの帯域条件内で、補正処理を実行することが可能となる。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to perform the correction process for each channel by performing reading of the black image signal by shifting between the channels. Thus, the correction process can be executed without increasing the capacity of the memory used for the correction process and within the bandwidth condition of the data bus to which the memory is connected.
なお、上記図5に示す例では、各チャンネル毎に黒画像取得時に、電荷を蓄積するタイミングを異ならせる場合について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、CCD141〜143において同時に電荷を蓄積し、蓄積した電荷を垂直転送部に保持しておき、垂直転送部から読み出すタイミングをチャンネル間でずらすようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 5 described above, the case where the charge accumulation timing is changed for each channel when acquiring a black image has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, charges may be accumulated simultaneously in the
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
第2の実施形態の画像記録装置は、第1の実施形態の画像記録装置に比べ、3チャンネル同時に補正処理を行う点と、チャンネルによって本画像信号と補正画像信号を複数のメモリに分けて格納する点が異なる。 Compared to the image recording apparatus of the first embodiment, the image recording apparatus of the second embodiment stores the main image signal and the corrected image signal in a plurality of memories according to the point that correction processing is performed simultaneously for three channels and the channel. The point to do is different.
[補正処理なし]
上記第1の実施形態における補正処理を行わない静止画記録処理と同様である。ただし、本画像信号を格納するRAW_R、RAW_G、RAW_Bフレームは、図3に示す構成と異なり、図12を参照して後述するように、RAM114、115に振り分けられている。
[No correction]
This is the same as the still image recording process in which the correction process is not performed in the first embodiment. However, unlike the configuration shown in FIG. 3, the RAW_R, RAW_G, and RAW_B frames for storing the main image signal are allocated to the
[補正処理あり]
図11は本第2の実施形態における補正処理を行う静止画記録のタイミングチャートである。3つのCCD141、142、143およびAFE144、145、146の制御方法が同一のため、図11ではそれらに対する信号をまとめて記述している。
[With correction processing]
FIG. 11 is a timing chart of still image recording for performing the correction processing in the second embodiment. Since the control methods of the three
ユーザがシャッタボタンを押下するまでは、図4を参照して説明した補正処理を行わない場合と同じ制御方法によりプレビュー画像を取得する処理を行う。ユーザがシャッタボタンを押下する(t41)と、CPU102の制御プログラムは、SUB信号を送り(t42)、CCD141〜143の電荷をクリアする。そして、予め設定されたシャッタ速度に対応する時間経過後、SG信号を送る(t43)。このようにして、SUB信号が送られた時点から、次のSG信号が送られるまで(t42〜t43)に蓄積された電荷が転送路に格納されることになる。また、SG信号のタイミング(t43)に同期して、CPU102の制御プログラムはレンズ制御部140に対してメカシャッタ151を閉じる命令を出し、CCD141〜143を遮光状態にする。
Until the user presses the shutter button, a process for acquiring a preview image is performed by the same control method as that in the case where the correction process described with reference to FIG. 4 is not performed. When the user presses the shutter button (t 41 ), the control program of the
上述したようにして伝送路に格納された電荷は、所定の期間(t43〜t45)にそれぞれAFE144〜146を介して本画像信号として入力画像処理エンジン111に入力される。
The charge stored in the transmission path as described above is input to the input
入力画像処理エンジン111に入力された本画像信号は、一時的にRAM114、115に格納される。図12は、本第2の実施形態におけるRAM114、115のメモリマップを示しており、領域401がRAM114に割り当てられ、領域402がRAM115に割り当てられる。第1の実施形態の図3に示すメモリマップとの違いは、3チャンネルのRAWデータ格納用フレームのうち、RAW_Rフレームのみ他のフレームと異なるRAM114の領域401に割り当てられている点である。
The main image signal input to the input
すなわち、AFE144、145、146から入力されたR、G、B各チャンネルの本画像信号は、R、G、BチャンネルのRAWデータとしてそれぞれ、領域401のRAW_Rフレームと、領域402のRAW_G、RAW_Bフレームに格納される。このとき、本画像信号の取得期間に、RAM114に対しては1チャンネル分のRAWデータの書き込みが、RAM115に対しては2チャンネル分のRAWデータの書き込みが発生する。入力画像処理エンジン111とRAM114及び115を接続するバスは、最低限このデータ転送速度を満たす帯域を持つ必要がある。
That is, the main image signals of the R, G, and B channels input from the
続いて、CCD141〜143をメカシャッタ151により遮光した状態で画像信号(黒画像信号)を取得する。本第2の実施形態では、まず、t43で本画像信号を伝送路に格納した後、AFE144〜146に対してSUB信号を送り(t44)、本画像信号と同じ蓄積時間をおいてSG信号を送り(t46)、蓄積された電荷をCCD141〜143の伝送路にそれぞれ格納する。そして、伝送路に格納された電荷は、所定の期間(t46〜t47)にAFE144〜146を介してR、G、B各チャンネルの黒画像信号として入力画像処理エンジン111に入力される。
Subsequently, an image signal (black image signal) is acquired in a state where the
次に、上述した黒画像信号の取得(t46)に同期して、入力画像処理エンジン111はRAW_R、RAW_G、RAW_Bフレームに格納された3チャンネル分の本画像信号を読み出し、それぞれの本画像信号から黒画像信号の減算を行う。そして減算して得られた3チャンネル分の補正画像信号を新たなRAWデータとして再びRAW_R、RAW_G、RAW_Bフレームに格納する。
Next, in synchronization with the above-described black image signal acquisition (t 46 ), the input
このとき、黒画像信号の取得期間に、RAM114に対しては1チャンネル分のRAWデータの読み出し(補正前)と書き込み(補正後)が、RAM115に対しては2チャンネル分のRAWデータの読み出し(補正前)と書き込み(補正後)が発生する。入力画像処理エンジン111とRAM115を接続するバスは、最低限2チャンネル分のRAWデータの読み出しと書き込みのデータ転送速度を同時に満たす帯域を持つ必要がある。3チャンネル分のRAWフレームを1つのRAMに割り付けた場合には、3チャンネル分のRAWデータの読み出しと書き込みのデータ転送速度を同時に満たす必要がある。そのため、本第2の実施形態で示すようにRAWフレームを2つのRAMに振り分けたほうがバス帯域の観点から見て有利である。
At this time, during the black image signal acquisition period, RAW data for one channel is read (before correction) and written (after correction) to the
なお、上記第1の実施形態および第2の実施形態では一例として、先に本画像信号を取得してメモリに格納し、後で黒画像信号を取得しながら上記メモリより本画像信号を読み出して補正処理を行う場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、先に黒画像信号をRAM114、115に格納しておき、後で本画像信号を取得しながらRAM114、115より黒画像信号を読み出して補正処理を行うようにしてもよい。
In the first and second embodiments, as an example, the main image signal is first acquired and stored in the memory, and the black image signal is acquired later and the main image signal is read from the memory. The case where the correction process is performed has been described. However, the present invention is not limited to this. First, the black image signal is stored in the
また、本第2の実施形態では一例として、2つのメモリに画像信号を振り分けて格納するデジタルカメラについて説明したが、3つ以上のメモリに振り分けることも勿論可能である。また、1つのメモリが複数のバスインターフェイスを備える場合にインターフェイスごとに振り分けるようにしてもよい。 In the second embodiment, as an example, a digital camera that distributes and stores image signals in two memories has been described. However, it is of course possible to distribute to three or more memories. Further, when one memory includes a plurality of bus interfaces, it may be distributed for each interface.
また、上記第1の実施形態および第2の実施形態では一例として、撮影する色ごとにチャンネルを分ける3CCD方式の撮像素子を持つデジタルカメラについて説明した。この構成以外にも、撮像素子の画素やラインの位置、ダイナミックレンジなどによってチャンネルを分けるような場合にも、本発明を適用することが可能である。 In the first and second embodiments, as an example, a digital camera having a 3CCD image sensor that divides a channel for each color to be photographed has been described. In addition to this configuration, the present invention can also be applied to a case where channels are divided according to the position of a pixel or line of an image sensor, a dynamic range, or the like.
100 撮像装置
101 バス
102 CPU
103 RAM
104 ROM
105 キー操作処理部
111 入力画像処理エンジン
112 JPEGコーデック
114、115 RAM
116 メモリカード制御部
121 出力画像処理エンジン
124 RAM
125 テープ制御部
126 LCD制御部
127 スピーカー制御部
128 ビデオ出力制御部
129 1394入出力制御部
140 レンズ制御部
141〜143 CCD
144〜146 AFE
150 レンズ
151 メカシャッタ
152 プリズム
100
103 RAM
104 ROM
105 Key
116 Memory
125
144-146 AFE
150
Claims (8)
前記撮像手段の受光面を露光状態または遮光状態に切り替えるシャッタ手段と、
前記シャッタ手段による露光状態で前記撮像手段で生成される第1の画像信号を前記複数のチャンネルから並行して出力し、前記シャッタ手段による遮光状態で前記撮像手段で生成される第2の画像信号を前記複数のチャンネル間で時分割で前記撮像手段から出力するように制御する制御手段と、
前記第1の画像信号を並行して記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された第1の画像信号と、前記第2の画像信号とに基づいて、第3の画像信号を取得する演算手段とを有し、
前記記憶手段の前記第1の画像信号を記憶した領域に、対応する前記第3の画像信号を記憶することを特徴とする撮像装置。 Imaging means for photoelectrically converting an optical image of an incident subject to generate an image signal, and outputting the generated image signal via a plurality of channels;
Shutter means for switching the light receiving surface of the imaging means to an exposure state or a light shielding state;
A first image signal generated by the imaging unit in an exposure state by the shutter unit is output in parallel from the plurality of channels, and a second image signal generated by the imaging unit in a light-shielded state by the shutter unit. Control means for controlling to output from the imaging means in time division between the plurality of channels,
Storage means for storing the first image signal in parallel;
Computation means for obtaining a third image signal based on the first image signal stored in the storage means and the second image signal;
An image pickup apparatus, wherein the corresponding third image signal is stored in an area of the storage means in which the first image signal is stored.
前記撮像手段の受光面を露光状態または遮光状態に切り替えるシャッタ手段と、
前記シャッタ手段による露光状態または遮光状態のいずれか一方の状態で前記撮像手段から得られる第1の画像信号を、複数のバスを介して並行して記憶する複数の記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された第1の画像信号と、前記シャッタ手段による露光状態または遮光状態の他方の状態で前記撮像手段から得られる第2の画像信号とに基づいて、第3の画像信号を取得する演算手段とを有し、
前記記憶手段の前記第1の画像信号を記憶した領域に、対応する前記第3の画像信号を記憶することを特徴とする撮像装置。 An imaging unit that photoelectrically converts an optical image of an incident subject to generate an image signal, and outputs the generated image signal in parallel via a plurality of channels;
Shutter means for switching the light receiving surface of the imaging means to an exposure state or a light shielding state;
A plurality of storage means for storing the first image signal obtained from the imaging means in either one of an exposure state and a light shielding state by the shutter means in parallel via a plurality of buses;
Based on the first image signal stored in the storage means and the second image signal obtained from the imaging means in the other state of exposure or light shielding by the shutter means, a third image signal is obtained. And an arithmetic means for acquiring,
An image pickup apparatus, wherein the corresponding third image signal is stored in an area of the storage means in which the first image signal is stored.
前記シャッタ手段による露光状態で前記撮像手段で生成される第1の画像信号を前記複数のチャンネルから並行して出力する第1の出力ステップと、
前記第1の出力ステップで出力された前記第1の画像信号を並行して記憶する第1の記憶ステップと、
前記シャッタ手段による遮光状態で前記撮像手段で生成される第2の画像信号を前記複数のチャンネル間で時分割で前記撮像手段から出力する第2の出力ステップと、
前記第1の記憶ステップで記憶された第1の画像信号と、前記第2の出力ステップで出力された前記第2の画像信号とに基づいて、第3の画像信号を取得する演算ステップと、
前記記憶手段の前記第1の画像信号を記憶した領域に、対応する前記第3の画像信号を記憶する第2の記憶ステップと
有することを特徴とする制御方法。 An imaging unit that photoelectrically converts an optical image of an incident subject to generate an image signal, and outputs the generated image signal through a plurality of channels, and a shutter unit that switches a light receiving surface of the imaging unit to an exposure state or a light shielding state And an imaging device control method having storage means capable of storing image signals output in parallel from the plurality of channels in parallel,
A first output step for outputting in parallel from the plurality of channels a first image signal generated by the imaging means in an exposure state by the shutter means;
A first storage step for storing in parallel the first image signal output in the first output step;
A second output step of outputting a second image signal generated by the imaging unit in a light-shielded state by the shutter unit from the imaging unit in a time-sharing manner between the plurality of channels;
A calculation step of obtaining a third image signal based on the first image signal stored in the first storage step and the second image signal output in the second output step;
A control method comprising: a second storage step of storing the corresponding third image signal in an area of the storage means storing the first image signal.
前記シャッタ手段による露光状態または遮光状態のいずれか一方の状態で前記撮像手段で生成される第1の画像信号を前記複数のチャンネルから並行して出力する第1の出力ステップと、
前記第1の出力ステップで出力された前記第1の画像信号を、複数のバスを介して複数の記憶手段に並行して記憶する第1の記憶ステップと、
前記シャッタ手段による露光状態または遮光状態の他方の状態で前記撮像手段で生成される第2の画像信号を前記複数のチャンネルから並行して出力する第2の出力ステップと、
前記第1の記憶ステップで記憶された第1の画像信号と、前記第2の出力ステップで出力された第2の画像信号とに基づいて、第3の画像信号を取得する演算ステップと、
前記記憶手段の前記第1の画像信号を記憶した領域に、対応する前記第3の画像信号を記憶する第2の記憶ステップと
有することを特徴とする制御方法。 An imaging unit that photoelectrically converts an optical image of an incident subject to generate an image signal, and outputs the generated image signal in parallel through a plurality of channels; and a light receiving surface of the imaging unit in an exposure state or a light shielding state An image pickup apparatus control method comprising: a shutter unit for switching; and a plurality of storage units capable of storing image signals output in parallel from the plurality of channels in parallel via a plurality of buses,
A first output step for outputting, in parallel from the plurality of channels, a first image signal generated by the imaging unit in either one of an exposure state or a light shielding state by the shutter unit;
A first storage step for storing the first image signal output in the first output step in parallel in a plurality of storage means via a plurality of buses;
A second output step of outputting a second image signal generated by the imaging means in parallel from the plurality of channels in the other state of the exposure state or the light shielding state by the shutter means;
A calculation step of obtaining a third image signal based on the first image signal stored in the first storage step and the second image signal output in the second output step;
A control method comprising: a second storage step of storing the corresponding third image signal in an area of the storage means storing the first image signal.
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