JP2007053464A - Dark shading elimination device and imaging apparatus - Google Patents

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吉造 森
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dark shading elimination device the memory capacity of which required for eliminating a dark shading component can be reduced and to provide an imaging apparatus. <P>SOLUTION: The elimination device includes: a storage means 11 for storing coefficients "a" to "d" of a function for denoting the characteristic of the dark shading component included in an output of an imaging device 22; calculation means 12, 13 for calculating the dark shading component in response to a photographing condition according to the function above, on the basis of the condition of photographing using the imaging device and the coefficients stored in the storage means; and a subtraction means 14 for subtracting a result of the calculation by the calculation means from an output obtained by exposing the imaging device under the photographing condition. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮像素子の出力に含まれるダークシェーディング成分を除去するダークシェーディング除去装置および撮像装置に関する。   The present invention relates to a dark shading removal apparatus and an imaging apparatus that remove dark shading components included in the output of an imaging element.

撮像素子の出力に含まれるダークシェーディング成分を除去するために、少なくとも1ライン分のシェーディング補正データを記憶しておき、露光時の出力からシェーディング補正データを減算することが提案されている(例えば特許文献1を参照)。
特開2003−244513号公報
In order to remove dark shading components contained in the output of the image sensor, it is proposed to store shading correction data for at least one line and subtract the shading correction data from the output during exposure (for example, patents). Reference 1).
JP 2003-244513 A

しかし、上記の装置では、シェーディング補正データを記憶するために必要なメモリの容量が大きく、その削減にも限界があった。
本発明の目的は、ダークシェーディング成分の除去に必要なメモリの容量を削減できるダークシェーディング除去装置および撮像装置を提供することにある。
However, the above-described apparatus has a large memory capacity necessary for storing shading correction data, and there is a limit to the reduction thereof.
An object of the present invention is to provide a dark shading removal apparatus and an imaging apparatus capable of reducing the memory capacity necessary for removing dark shading components.

本発明のダークシェーディング除去装置は、撮像素子の出力に含まれるダークシェーディング成分の特性を表す関数の係数を記憶する記憶手段と、前記撮像素子を用いた撮影の条件と前記記憶手段に記憶されている前記係数とに基づき、前記関数にしたがって、前記撮影の条件に応じた前記ダークシェーディング成分を算出する算出手段と、前記撮像素子を露光したときに得られる前記撮影の条件での前記出力から前記算出手段による算出結果を減算する減算手段とを備えたものである。   The dark shading removal apparatus according to the present invention stores a coefficient of a function representing a characteristic of a dark shading component included in an output of an image sensor, a condition for photographing using the image sensor, and the memory means. And calculating means for calculating the dark shading component according to the shooting condition according to the function based on the coefficient, and the output under the shooting condition obtained when the imaging element is exposed. And subtracting means for subtracting the calculation result by the calculating means.

また、前記算出手段は、前記撮像素子に対する露光が終了した直後から該露光による前記出力を読み出す直前までの間に、前記ダークシェーディング成分を算出することが好ましい。
また、撮影時の温度を検知する検知手段を備え、前記算出手段は、前記撮影の条件のうち前記検知手段が検知した温度を加味して、前記ダークシェーディング成分を算出することが好ましい。
In addition, it is preferable that the calculation unit calculates the dark shading component immediately after the exposure of the imaging element is completed and immediately before the output of the exposure is read out.
In addition, it is preferable that detection means for detecting a temperature at the time of photographing is provided, and the calculation means calculates the dark shading component in consideration of the temperature detected by the detection means among the photographing conditions.

また、前記関数は、前記撮像素子における水平方向の位置と垂直方向の位置との少なくとも一方を変数として含むことが好ましい。
本発明の撮像装置は、被写体像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子の後段に配置された上記のダークシェーディング除去装置とを備えたものである。
The function preferably includes at least one of a horizontal position and a vertical position of the image sensor as a variable.
An image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup element that picks up a subject image, and the above-described dark shading removal apparatus that is disposed at a subsequent stage of the image pickup element.

本発明によれば、ダークシェーディング成分の除去に必要なメモリの容量を削減することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the memory capacity necessary for removing the dark shading component.

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
(第1実施形態)
本実施形態のダークシェーディング除去装置10は、図1に示す通り、例えばデジタルカメラなどの撮像装置20に組み込まれる。撮像装置20には、ダークシェーディング除去装置10の他に、撮影レンズ21、撮像素子22、アナログフロントエンド(AFE)23などが設けられる。ダークシェーディング除去装置10は、AFE23の後段に配置される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the dark shading removal apparatus 10 of this embodiment is incorporated in an imaging apparatus 20 such as a digital camera. In addition to the dark shading removal device 10, the imaging device 20 is provided with a photographing lens 21, an imaging element 22, an analog front end (AFE) 23, and the like. The dark shading removal apparatus 10 is disposed at the subsequent stage of the AFE 23.

被写体からの光は、撮影レンズ21を介して撮像素子22に入射する。撮像素子22の撮像面には、被写体像が形成される。撮像素子22は、例えばCCDセンサやCMOSセンサなどであり、その撮像面に形成された被写体像を撮像する。撮像素子22の出力は、AFE23を介した後、デジタルデータとして本実施形態のダークシェーディング除去装置10の減算部14に導かれる。撮像素子22の露光時の出力は、被写体像に応じたシグナル成分にダークシェーディング成分が重畳したものとなる。   Light from the subject enters the image sensor 22 through the taking lens 21. A subject image is formed on the imaging surface of the imaging element 22. The image sensor 22 is, for example, a CCD sensor or a CMOS sensor, and captures a subject image formed on the imaging surface. The output of the image sensor 22 is guided to the subtraction unit 14 of the dark shading removal apparatus 10 of the present embodiment as digital data after passing through the AFE 23. The output at the time of exposure of the image sensor 22 is obtained by superimposing a dark shading component on a signal component corresponding to a subject image.

本実施形態のダークシェーディング除去装置10では、撮像素子22の出力が減算部14のプラス入力(+)に導かれ、減算部14のマイナス入力(−)には撮影の条件に応じた適切なレベルのダークシェーディング成分が導かれる。このダークシェーディング成分を算出するために、本実施形態のダークシェーディング除去装置10には、メモリ11と補正部12と演算部13とが設けられる。   In the dark shading removal apparatus 10 of the present embodiment, the output of the image sensor 22 is guided to the plus input (+) of the subtracting unit 14, and the minus input (−) of the subtracting unit 14 has an appropriate level according to the shooting conditions. The dark shading component is derived. In order to calculate the dark shading component, the dark shading removal apparatus 10 of the present embodiment is provided with a memory 11, a correction unit 12, and a calculation unit 13.

ここで、撮像素子22の出力に含まれるダークシェーディング成分の特性(以下「DS特性」)は、図2(a)〜(c)に示す通り、撮像素子22の撮像面における水平方向または垂直方向または斜め方向に沿って、そのレベルが単調に減少するような形状を成す。さらに、この減少方向(図2(a)では水平方向)とは直交する方向(図2(a)では垂直方向)に関して、DS特性は、略一定のレベルを示す。   Here, the characteristic of the dark shading component included in the output of the image sensor 22 (hereinafter referred to as “DS characteristic”) is a horizontal direction or a vertical direction on the imaging surface of the image sensor 22 as shown in FIGS. Alternatively, the shape is such that the level decreases monotonously along the oblique direction. Further, the DS characteristic shows a substantially constant level in a direction (vertical direction in FIG. 2A) orthogonal to the decreasing direction (horizontal direction in FIG. 2A).

このように、DS特性は、1方向性を有する。また、レベルの減少方向は、撮像素子22の構造によって異なる。ダークシェーディング成分の発生の原因となる部材は、撮像素子22そのものや、撮像素子22のドライバなどの周辺回路である。例えばCCDセンサの場合、主に水平ドライバやセンサ内の出力アンプが熱源となってダークシェーディング成分が発生する。また、CMOSセンサの場合には、主に撮像素子22の内部の伝搬路にてダークシェーディング成分が発生する。   Thus, the DS characteristic has a unidirectional property. Further, the level decreasing direction varies depending on the structure of the image sensor 22. Members that cause dark shading components are the image sensor 22 itself and peripheral circuits such as a driver of the image sensor 22. For example, in the case of a CCD sensor, a dark shading component is generated mainly by a horizontal driver or an output amplifier in the sensor as a heat source. In the case of a CMOS sensor, a dark shading component is generated mainly in the propagation path inside the image sensor 22.

さらに、素子構造が同じであっても、撮像素子22の個体差に起因してDS特性(大きさや傾斜)は異なる。また、1つの撮像素子22であっても、DS特性は、撮影の条件に応じて変化する。例えば、撮像素子22の後段のAFE23では撮影時のISO感度に応じてゲインを調整するため、そのゲインに応じてDS特性が変化する。
そこで、本実施形態では、撮像素子22のDS特性が撮影時のISO感度に応じて変化する場合を例に、そのダークシェーディング成分の除去について説明する。また、ダークシェーディング成分の方向性は、図2(a)に示す通り、水平方向にレベルが減少していくとする。この場合、垂直方向に関するDS特性は、略一定のレベルを示す。ダークシェーディング成分の方向性は、撮像素子22の開発時に特定される。
Furthermore, even if the element structures are the same, the DS characteristics (size and inclination) are different due to individual differences of the imaging elements 22. Also, even with one image sensor 22, the DS characteristics change according to the shooting conditions. For example, since the gain of the AFE 23 at the subsequent stage of the image sensor 22 is adjusted according to the ISO sensitivity at the time of shooting, the DS characteristic changes according to the gain.
Therefore, in this embodiment, the removal of the dark shading component will be described by taking as an example a case where the DS characteristic of the image sensor 22 changes according to the ISO sensitivity at the time of shooting. The directionality of the dark shading component is assumed to decrease in the horizontal direction as shown in FIG. In this case, the DS characteristic in the vertical direction shows a substantially constant level. The directionality of the dark shading component is specified when the image sensor 22 is developed.

さらに、DS特性の基本形を把握するため、撮像素子22の製造工程では、暗黒撮影を行い、撮像素子22の出力に基づいてダークシェーディング成分の実際のデータ(1画面分)を取得する。そして、ダークシェーディング成分の方向性を考慮し、略一定のレベルを示す方向(ここでは垂直方向)に沿ってデータを積算し、平均化する。その結果、撮像素子22ごとに固有なDS特性の基本形(図2(a)参照)を1ライン分のデータとして得ることができる。   Further, in order to grasp the basic form of the DS characteristic, in the manufacturing process of the image sensor 22, dark photography is performed, and actual data (one screen) of the dark shading component is acquired based on the output of the image sensor 22. Then, in consideration of the directionality of the dark shading component, the data are integrated and averaged along a direction indicating a substantially constant level (here, the vertical direction). As a result, the basic form (see FIG. 2A) of the DS characteristic unique to each image sensor 22 can be obtained as data for one line.

また、撮像素子22の製造工程では、DS特性の基本形(図2(a)参照)のデータを次式(1)の多項式で近似して、DS特性を表す関数として用いる。式(1)のZはダークシェーディング成分のレベル、Xは撮像素子22の水平方向の位置に対応する変数、a〜dは係数である。
Z=a+bX+cX2+dX3 …(1)
DS特性の基本形(図2(a)参照)のデータに対応する係数a〜dを求めるためには、水平方向の各位置Xにおけるデータの各値(ダークシェーディング成分のレベルZ)を式(1)に代入し、最小自乗法を用いて計算すればよい。この計算によって求めた係数a〜dは、例えば、任意の定数e,fを用い、a=e,b=−f,c=f/2,d=−f/6となる。そして、これらの係数a〜dは、本実施形態のダークシェーディング除去装置10のメモリ11(図1)に格納される。
In the manufacturing process of the image sensor 22, data of the basic form of the DS characteristic (see FIG. 2A) is approximated by a polynomial of the following expression (1) and used as a function representing the DS characteristic. In Equation (1), Z is the level of the dark shading component, X is a variable corresponding to the horizontal position of the image sensor 22, and a to d are coefficients.
Z = a + bX + cX 2 + dX 3 (1)
In order to obtain the coefficients a to d corresponding to the data of the basic form of the DS characteristic (see FIG. 2A), each value of data (level Z of the dark shading component) at each position X in the horizontal direction is expressed by the equation (1). ) And calculate using the least squares method. The coefficients a to d obtained by this calculation are, for example, a = e, b = −f, c = f / 2, and d = −f / 6 using arbitrary constants e and f. These coefficients a to d are stored in the memory 11 (FIG. 1) of the dark shading removal apparatus 10 of the present embodiment.

本実施形態では、撮像装置20のレリーズ操作に応じて、撮像素子22に対する露光が行われ(図2)、その後、撮像素子22の出力(露光データ)の読み出しが行われる。撮像素子22から読み出された露光データは、上記の通り、AFE23を介して減算部14のプラス入力(+)に導かれる。
さらに、本実施形態では、レリーズ直後から露光データを読み出す直前までの間(好ましくは露光が終了した直後から露光データの読み出し直前までの間)に、ダークシェーディング除去装置10が次のような処理を行い、撮像素子22を用いた撮影の条件(ここではISO感度)に応じた適切なレベルのダークシェーディング成分を算出して、減算部14のマイナス入力(−)に導く。
In the present embodiment, the image sensor 22 is exposed in accordance with the release operation of the image capturing apparatus 20 (FIG. 2), and then the output (exposure data) of the image sensor 22 is read. The exposure data read from the image sensor 22 is guided to the plus input (+) of the subtractor 14 through the AFE 23 as described above.
Furthermore, in the present embodiment, the dark shading removal apparatus 10 performs the following processing between immediately after the release and immediately before reading the exposure data (preferably immediately after the exposure is completed and immediately before the exposure data is read). Then, an appropriate level of dark shading component is calculated in accordance with the conditions of photographing using the image sensor 22 (here, ISO sensitivity), and is led to the minus input (−) of the subtractor 14.

つまり、ダークシェーディング除去装置10では、レリーズ後の所定のタイミングで、メモリ11から係数a〜dを読み出して、補正部12に入力する。補正部12では、撮影時のISO感度に応じて係数a〜dを補正する。具体的には、ISO感度に応じた係数Gを係数a〜dの各々に乗じて(a←a・G,b←b・G,c←c・G,d←d・G)、その補正を行う。そして、補正後の係数a〜dを演算部13に設定する。   That is, the dark shading removal apparatus 10 reads the coefficients a to d from the memory 11 and inputs them to the correction unit 12 at a predetermined timing after the release. The correction unit 12 corrects the coefficients a to d according to the ISO sensitivity at the time of shooting. Specifically, the coefficient G corresponding to the ISO sensitivity is multiplied by each of the coefficients a to d (a ← a · G, b ← b · G, c ← c · G, d ← d · G), and the correction is performed. I do. Then, the corrected coefficients a to d are set in the calculation unit 13.

このため、演算部13では、次の式(2)の関数にしたがって演算処理を行い、水平方向の各位置Xに対応するダークシェーディング成分のレベルZを算出して、減算部14のマイナス入力(−)に出力する。式(2)の係数Gは撮影時のISO感度に応じた値、係数a〜dはメモリ11から読み出された値に相当する。
Z=G(a+bX+cX2+dX3) …(2)
このレベルZは、撮影時のISO感度に応じた適切なレベルであり、DS特性の基本形(図2(a)参照)のレベルをG倍にしたものである。図4(a)に式(2)の関数から算出したレベルZを例示する。図4(a)には、比較のため、図2(a)の基本形を点線で示した。係数Gは、図4(a)に例示したG>1の場合に限らず、G≦1となることもある。
For this reason, the calculation unit 13 performs calculation processing according to the function of the following equation (2), calculates the level Z of the dark shading component corresponding to each position X in the horizontal direction, and inputs the minus input ( Output to-). The coefficient G in Expression (2) corresponds to a value corresponding to the ISO sensitivity at the time of shooting, and the coefficients a to d correspond to values read from the memory 11.
Z = G (a + bX + cX 2 + dX 3 ) (2)
This level Z is an appropriate level according to the ISO sensitivity at the time of photographing, and is obtained by multiplying the level of the basic form of the DS characteristic (see FIG. 2A) by G times. FIG. 4A illustrates the level Z calculated from the function of Expression (2). In FIG. 4A, the basic shape of FIG. 2A is indicated by a dotted line for comparison. The coefficient G is not limited to the case of G> 1 illustrated in FIG.

なお、ダークシェーディング除去装置10の補正部12と演算部13と減算部14とは、信号処理LSIにて構成される。そして、式(2)の関数による演算は、上記した撮像素子22からの露光データの読み出しと同期して、水平方向の位置Xごとに行われる。このため、減算部14には、露光データの任意の位置Xのレベル(図4(b))と、その位置Xに対応して算出されたレベルZ(式(2)の関数の演算結果)とが、同時に入力される。   The correction unit 12, the calculation unit 13, and the subtraction unit 14 of the dark shading removal apparatus 10 are configured by a signal processing LSI. Then, the calculation by the function of Expression (2) is performed for each position X in the horizontal direction in synchronization with the reading of the exposure data from the image sensor 22 described above. For this reason, the subtracting section 14 has a level at an arbitrary position X of the exposure data (FIG. 4B) and a level Z calculated according to the position X (calculation result of the function of the expression (2)). Are input simultaneously.

減算部14は、プラス入力(+)に導かれた露光データのレベルから、マイナス入力(−)に導かれたダークシェーディング成分のレベルZを減算する。このような減算処理は、水平方向の位置Xごとに行われていく。その結果、露光データに含まれるダークシェーディング成分が除去され、図4(c)に示す被写体像に応じたシグナル成分からなる最終的な撮像データを得ることができる。   The subtracting unit 14 subtracts the level Z of the dark shading component guided to the minus input (−) from the level of the exposure data guided to the plus input (+). Such subtraction processing is performed for each position X in the horizontal direction. As a result, the dark shading component included in the exposure data is removed, and final imaging data including signal components corresponding to the subject image shown in FIG. 4C can be obtained.

上記のように、第1実施形態のダークシェーディング除去装置10では、ダークシェーディング成分の除去に必要なメモリ11として、DS特性を表す関数(式(1))の係数a〜dのみを記憶可能な小容量のメモリを用いることができる。したがって、メモリ11の容量を削減することができ、部品の小型化、低コスト化、省電力を実現できる。
なお、メモリ11に記憶させる係数a〜dは、撮像素子22の製造時に求めた固定値としてもよいし、撮像素子22の経年変化に応じて最適値に更新可能としてもよい。
(第1実施形態の変形例)
上記した第1実施形態では、DS特性を表す関数として式(1)を用い、その係数a〜dをメモリ11に記憶させる例で説明したが、本発明はこれに限定されない。DS特性を表す関数として次式(3)を用い、その係数A,Bをメモリ11に記憶させてもよい。係数A,Bは、例えば、任意の定数e,fを用い、A=e,B=fとなる。
As described above, in the dark shading removal apparatus 10 of the first embodiment, only the coefficients a to d of the function (expression (1)) representing the DS characteristics can be stored as the memory 11 necessary for removing the dark shading component. A small capacity memory can be used. Therefore, the capacity of the memory 11 can be reduced, and the size of the component, the cost reduction, and the power saving can be realized.
The coefficients a to d stored in the memory 11 may be fixed values obtained at the time of manufacturing the image sensor 22 or may be updated to optimum values according to the secular change of the image sensor 22.
(Modification of the first embodiment)
In the first embodiment described above, the example in which the expression (1) is used as a function representing the DS characteristic and the coefficients a to d are stored in the memory 11 has been described. However, the present invention is not limited to this. The following equation (3) may be used as a function representing the DS characteristics, and the coefficients A and B may be stored in the memory 11. As the coefficients A and B, for example, arbitrary constants e and f are used, and A = e and B = f.

Z=A−BX+(B/2)X2−(B/6)X3 …(3)
この場合、補正部12では、ISO感度に応じた係数Gをメモリ11から読み出した係数A,Bに乗じて(A←A・G,B←B・G)、その補正を行う。また、演算部13では、補正後の係数A,Bを用いた関数(式(4))にしたがって演算処理を行う。
Z=G{A−BX+(B/2)X2−(B/6)X3} …(4)
また、上記した第1実施形態では、撮像素子22のDS特性が撮影時のISO感度に応じて変化する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。DS特性が撮影時の温度に応じて変化する場合には、撮影時の温度を加味して適切なレベルのダークシェーディング成分を算出し、減算部14のマイナス入力(−)に導くことが好ましい。撮影時のISO感度と温度との双方に応じてDS特性が変化する場合には、ISO感度と温度との組み合わせに応じた適切なレベルのダークシェーディング成分を算出することが好ましい。さらに、必要に応じて他の撮影条件を組み合わせる場合にも、本発明を適用できる。
(第2実施形態)
ここでは、撮像素子22のDS特性を表す関数として上記の式(3)を用い、その係数A,Bが撮影時の温度Tの関数(式(5),(6))によって表され、この関数の係数αAAABBBをメモリ31(図5)に記憶させる場合を説明する。
Z = A−BX + (B / 2) X 2 − (B / 6) X 3 (3)
In this case, the correction unit 12 multiplies the coefficients A and B read from the memory 11 by the coefficient G corresponding to the ISO sensitivity (A ← A · G, B ← B · G), and performs the correction. The calculation unit 13 performs calculation processing according to a function (equation (4)) using the corrected coefficients A and B.
Z = G {A−BX + (B / 2) X 2 − (B / 6) X 3 } (4)
Further, in the first embodiment described above, the case where the DS characteristic of the image sensor 22 changes according to the ISO sensitivity at the time of shooting has been described as an example, but the present invention is not limited to this. When the DS characteristic changes in accordance with the temperature at the time of shooting, it is preferable to calculate a dark shading component of an appropriate level taking into account the temperature at the time of shooting and to guide it to the minus input (−) of the subtracting unit 14. When the DS characteristic changes according to both ISO sensitivity and temperature at the time of shooting, it is preferable to calculate a dark shading component of an appropriate level according to the combination of ISO sensitivity and temperature. Furthermore, the present invention can also be applied when combining other photographing conditions as necessary.
(Second Embodiment)
Here, the above equation (3) is used as a function representing the DS characteristic of the image sensor 22, and the coefficients A and B are expressed by the function of the temperature T at the time of photographing (equations (5) and (6)). The case where the function coefficients α A , β A , γ A , α B , β B , γ B are stored in the memory 31 (FIG. 5) will be described.

A=αA+βAT+γA2 …(5)
B=αB+βBT+γB2 …(6)
これらの係数αAAABBBを求めるためには、撮像素子22の製造工程において、温度Tを変化させながら暗黒撮影を繰り返し行い、DS特性の基本形のデータを取得する(図6(a))。その後、各々の温度TにおけるDS特性のデータを上記の式(3)によって近似して、係数A,Bを求める。係数A,Bの温度依存性は、例えば図6(b),(c)のようになる。
A = α A + β A T + γ A T 2 (5)
B = α B + β B T + γ B T 2 (6)
In order to obtain these coefficients α A , β A , γ A , α B , β B , γ B , in the manufacturing process of the image sensor 22, dark imaging is repeated while changing the temperature T, and the basic form of the DS characteristics Is acquired (FIG. 6A). Thereafter, the DS characteristic data at each temperature T is approximated by the above equation (3) to obtain the coefficients A and B. The temperature dependence of the coefficients A and B is as shown in FIGS. 6B and 6C, for example.

そして次に、図6(b)のデータを上記の式(5)によって近似して係数αAAAを求め、図6(c)のデータを上記の式(6)によって近似して係数αBBBを求め、得られた係数αAAABBBをメモリ31(図5)に記憶させる。
第2実施形態のダークシェーディング除去装置30は、上記した第1実施形態のダークシェーディング除去装置10のメモリ11,補正部12,演算部33(図1)に代えて、図5に示すメモリ31,補正部32,演算部33を設けたものであり、さらに、撮影時の温度Tを検知するために、温度センサ34を備えている。ここでは、温度センサ34の配置が、ダークシェーディング成分の発生の原因となる部材(例えばCCDセンサの場合には水平ドライバ)の近傍であるとする。この場合、温度センサ34が検知した温度は、撮影時の温度Tと略等しい。
Then, the data of FIG. 6B is approximated by the above equation (5) to obtain the coefficients α A , β A , γ A, and the data of FIG. 6C is approximated by the above equation (6). Thus, the coefficients α B , β B , γ B are obtained, and the obtained coefficients α A , β A , γ A , α B , β B , γ B are stored in the memory 31 (FIG. 5).
A dark shading removal apparatus 30 according to the second embodiment includes a memory 31 shown in FIG. 5 instead of the memory 11, the correction unit 12, and the calculation unit 33 (FIG. 1) of the dark shading removal apparatus 10 according to the first embodiment. A correction unit 32 and a calculation unit 33 are provided, and a temperature sensor 34 is provided to detect a temperature T at the time of photographing. Here, it is assumed that the arrangement of the temperature sensor 34 is in the vicinity of a member (for example, a horizontal driver in the case of a CCD sensor) that causes dark shading components. In this case, the temperature detected by the temperature sensor 34 is substantially equal to the temperature T at the time of shooting.

第2実施形態のダークシェーディング除去装置30では、レリーズ直後から露光データを読み出す直前までの間(好ましくは露光が終了した直後から露光データの読み出し直前までの間)に、撮像素子22を用いた撮影の条件(ここではISO感度と温度T)に応じた適切なレベルのダークシェーディング成分を算出し、減算部14のマイナス入力(−)に導く。   In the dark shading removal apparatus 30 of the second embodiment, shooting using the image sensor 22 is performed immediately after the release until immediately before the exposure data is read (preferably immediately after the exposure is completed and immediately before the exposure data is read). The dark shading component of an appropriate level corresponding to the above condition (here ISO sensitivity and temperature T) is calculated and led to the minus input (−) of the subtracting unit 14.

具体的には、所定のタイミングで、メモリ31から係数αAAABBBを読み出して、補正部32に入力する。補正部32では、撮影時のISO感度に応じた係数Gを乗じることにより、係数αAAABBBを補正する(αA←αA・G,βA←βA・G,γA←γA・G,αB←αB・G,βB←βB・G,γB←γB・G)。そして、補正後の係数αAAABBBを演算部33に設定する。 Specifically, the coefficients α A , β A , γ A , α B , β B , γ B are read from the memory 31 and input to the correction unit 32 at a predetermined timing. The correction unit 32 corrects the coefficients α A , β A , γ A , α B , β B , and γ B by multiplying by a coefficient G corresponding to the ISO sensitivity at the time of shooting (α A ← α A · G, β A ← β A · G, γ A ← γ A · G, α B ← α B · G, β B ← β B · G, γ B ← γ B · G). Then, the corrected coefficients α A , β A , γ A , α B , β B , γ B are set in the calculation unit 33.

このため、演算部33では、まず、温度センサ34が検知した温度Tを次の式(7),(8)に代入して、係数A,Bを求める。式(7),(8)の係数Gは撮影時のISO感度に応じた値、係数αAAABBBはメモリ31から読み出された値に相当する。
A=G(αA+βAT+γA2) …(7)
B=G(αB+βBT+γB2) …(8)
その後、求めた係数A,Bを上記の式(3)に代入し、この関数にしたがって演算処理を行い、水平方向の各位置Xに対応するダークシェーディング成分のレベルZを算出して、減算部14のマイナス入力(−)に出力する。このレベルZは、撮影時のISO感度と温度Tに応じた適切なレベルである。
For this reason, the calculation unit 33 first calculates the coefficients A and B by substituting the temperature T detected by the temperature sensor 34 into the following equations (7) and (8). The coefficient G in the equations (7) and (8) is a value corresponding to the ISO sensitivity at the time of photographing, and the coefficients α A , β A , γ A , α B , β B , and γ B are values read from the memory 31. Equivalent to.
A = G (α A + β A T + γ A T 2 ) (7)
B = G (α B + β B T + γ B T 2 ) (8)
Thereafter, the obtained coefficients A and B are substituted into the above equation (3), and an arithmetic process is performed according to this function to calculate the level Z of the dark shading component corresponding to each position X in the horizontal direction. 14 to the negative input (−). This level Z is an appropriate level according to the ISO sensitivity and temperature T at the time of shooting.

第2実施形態のダークシェーディング除去装置30でも、減算部14は、露光データの任意の位置Xのレベル(図4(b)参照)と、その位置Xに対応して算出されたレベルZ(式(3),(7),(8)の関数の演算結果)との減算処理を、水平方向の位置Xごとに行う。その結果、露光データに含まれるダークシェーディング成分が除去され、被写体像に応じたシグナル成分からなる最終的な撮像データ(図4(c)参照)を得ることができる。   Also in the dark shading removal apparatus 30 of the second embodiment, the subtracting unit 14 determines the level at an arbitrary position X of the exposure data (see FIG. 4B) and the level Z (equation) calculated corresponding to the position X. (3), (7), and (8) calculation results) are subtracted for each horizontal position X. As a result, the dark shading component included in the exposure data is removed, and final imaging data (see FIG. 4C) including a signal component corresponding to the subject image can be obtained.

このように、第2実施形態のダークシェーディング除去装置30では、ダークシェーディング成分の除去に必要なメモリ31として、DS特性を表す関数(式(3),(5),(6))の係数αAAABBBのみを記憶可能な小容量のメモリを用いることができる。したがって、メモリ31の容量を削減することができ、部品の小型化、低コスト化、省電力を実現できる。 As described above, in the dark shading removal apparatus 30 according to the second embodiment, the coefficient α of the function (expressions (3), (5), (6)) representing the DS characteristics is used as the memory 31 necessary for removing the dark shading component. a, β a, γ a, α B, β B, γ B only can be used memory capable of storing a small capacity. Accordingly, the capacity of the memory 31 can be reduced, and the size of the component, the cost reduction, and the power saving can be realized.

なお、メモリ31に記憶させる係数αAAABBBは、撮像素子22の製造時に求めた固定値としてもよいし、撮像素子22の経年変化に応じて最適値に更新可能としてもよい。
(第2実施形態の変形例)
上記した第2実施形態では、温度センサ34をダークシェーディング成分の発生の原因となる部材(例えばCCDセンサの場合には水平ドライバ)の近傍に配置したが、このような配置が困難な場合もある。ダークシェーディング成分を正確に除去するためには、温度センサ34の配置に拘わらず、撮影時の温度Tとして、ダークシェーディング成分の発生の原因となる部材の近傍の温度を把握することが好ましい。
The coefficients α A , β A , γ A , α B , β B , and γ B stored in the memory 31 may be fixed values obtained at the time of manufacturing the image sensor 22, or according to the secular change of the image sensor 22. It may be possible to update to an optimum value.
(Modification of the second embodiment)
In the second embodiment described above, the temperature sensor 34 is arranged in the vicinity of a member (for example, a horizontal driver in the case of a CCD sensor) that causes the generation of dark shading components. However, such arrangement may be difficult. . In order to accurately remove the dark shading component, it is preferable to grasp the temperature in the vicinity of the member that causes the occurrence of the dark shading component as the temperature T at the time of photographing regardless of the arrangement of the temperature sensor 34.

このため、温度センサ34が検知した温度を、ダークシェーディング成分の発生の原因となる部材の温度に変換し、これを撮影時の温度Tとして上記の式(7),(8)に代入することが好ましい。
そこで、図7に示すように、撮像素子22に対する通電時間tと温度センサ34による検知温度T'との関係(T'(t))を事前に求めておき、同様に、通電時間tとダークシェーディング成分の発生の原因となる部材の温度Tとの関係(T(t))も事前に求めておき、 温度の変換式(式(9))を作成した。
For this reason, the temperature detected by the temperature sensor 34 is converted into the temperature of the member that causes the occurrence of the dark shading component, and this is substituted into the above equations (7) and (8) as the temperature T at the time of photographing. Is preferred.
Therefore, as shown in FIG. 7, the relationship (T ′ (t)) between the energization time t for the image sensor 22 and the detected temperature T ′ by the temperature sensor 34 is obtained in advance, and similarly, the energization time t and the dark A relationship (T (t)) with the temperature T of the member that causes the generation of shading components was also obtained in advance, and a temperature conversion equation (Equation (9)) was created.

T(t)=T'(t)−K1・t+(M2−M1)+K2・t …(9)
式(9)のK1とM1は温度センサ34の検知温度T'の特性を表し、K2とM2は上記部材の温度Tの特性を表している。温度センサ34が上記部材から離れているほど、傾きK1の値は小さくなる。また、傾きK1,K2の値は、撮像装置の雰囲気温度の変化に拘わらず一定の値を示すと考えられる。さらに、通電時間t=0における温度差(M2−M1)も、撮像装置の雰囲気温度の変化に拘わらず一定の値を示すと考えられる。
T (t) = T ′ (t) −K1 · t + (M2−M1) + K2 · t (9)
In Equation (9), K1 and M1 represent the characteristics of the detected temperature T ′ of the temperature sensor 34, and K2 and M2 represent the characteristics of the temperature T of the member. The farther the temperature sensor 34 is from the member, the smaller the value of the inclination K1. In addition, the values of the slopes K1 and K2 are considered to show a constant value regardless of the change in the ambient temperature of the imaging device. Further, it is considered that the temperature difference (M2−M1) at the energization time t = 0 also shows a constant value regardless of the change in the ambient temperature of the imaging device.

通電時間tは、例えば、レリーズ操作のタイミングからの経過時間に相当し、撮像素子22に対する露光が終了したときに確定する。ただし、通電時間tの基準は、レリーズ操作のタイミングに限らない。撮像素子22の構造によっては、レリーズ操作とは無関係に、例えば撮像装置を立ち上げたタイミングが通電時間tの基準となることもある。この場合でも、通電時間tが確定するのは、撮像素子22に対する露光が終了したときである。   The energization time t corresponds to, for example, an elapsed time from the timing of the release operation, and is determined when the exposure to the image sensor 22 is completed. However, the reference for the energization time t is not limited to the timing of the release operation. Depending on the structure of the image pickup element 22, for example, the timing at which the image pickup apparatus is started may be a reference for the energization time t regardless of the release operation. Even in this case, the energization time t is determined when the exposure on the image sensor 22 is completed.

この変形例では、通電時間tが確定したときに(つまり撮像素子22に対する露光が終了した直後から露光データの読み出し直前までの間に)、この通電時間tおよび温度センサ34による検知温度T'を上記の変換式(9)に代入し、撮影時の温度Tを求める。その後、この温度Tを上記の式(7),(8)に代入して係数A,Bを求める。したがって、温度センサ34をダークシェーディング成分の発生の原因となる部材(例えばCCDセンサの場合には水平ドライバ)から離れた箇所に配置する場合でも、ダークシェーディング成分を正確に除去することができる。
(全体の変形例)
上記した実施形態では、撮像素子22のダークシェーディング成分のレベルが水平方向に沿って減少する場合(図2(a))を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。その他、ダークシェーディング成分のレベルが垂直方向に沿って減少する場合(図2(b))や斜め方向に沿って減少する場合(図2(c))にも、本発明を適用して、同様の効果を得ることができる。
In this modification, when the energization time t is determined (that is, immediately after the exposure to the image sensor 22 is completed and immediately before the exposure data is read), the energization time t and the temperature T ′ detected by the temperature sensor 34 are set. Substituting into the above conversion equation (9), the temperature T at the time of photographing is obtained. Thereafter, the temperature T is substituted into the above equations (7) and (8) to obtain the coefficients A and B. Therefore, the dark shading component can be accurately removed even when the temperature sensor 34 is arranged at a location away from the member that causes the generation of the dark shading component (for example, a horizontal driver in the case of a CCD sensor).
(Overall modification)
In the embodiment described above, the case where the level of the dark shading component of the image sensor 22 decreases along the horizontal direction (FIG. 2A) has been described as an example, but the present invention is not limited to this. In addition, the present invention is applied to the case where the level of the dark shading component decreases along the vertical direction (FIG. 2B) or decreases along the oblique direction (FIG. 2C). The effect of can be obtained.

垂直方向の場合には、上記した式(1)などの変数Xに代えて、撮像素子22の垂直方向の位置に対する変数Yを用いればよい。また、斜め方向の場合には、上記した式(1)に代えて、変数X,Yを用いた2次元の式(10)を用いればよい。
Z=aX+bXX+cX2+dX3+aY+bYY+cY2+dY3 …(10)
この場合には、係数aX〜dXと係数aY〜dYをメモリ11やメモリ31に記憶させればよい。その他の式(2)〜(4)についても同様に考えればよい。
In the case of the vertical direction, a variable Y with respect to the position of the imaging element 22 in the vertical direction may be used instead of the variable X in the above formula (1). In the case of the oblique direction, a two-dimensional equation (10) using variables X and Y may be used instead of the above equation (1).
Z = a X + b X X + c X X 2 + d X X 3 + a Y + b Y Y + c Y Y 2 + d Y Y 3 (10)
In this case, the coefficients a X to d X and the coefficients a Y to d Y may be stored in the memory 11 or the memory 31. The other formulas (2) to (4) may be considered similarly.

第1実施形態のダークシェーディング除去装置10の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the dark shading removal apparatus 10 of 1st Embodiment. ダークシェーディング成分の特性(DS特性)を説明する図である。It is a figure explaining the characteristic (DS characteristic) of a dark shading component. 撮像素子22の露光/読み出しと、ダークシェーディング除去装置10における係数の読み出し/補正/設定とのタイミングを説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the timing of exposure / reading of the image sensor 22 and reading / correcting / setting of coefficients in the dark shading removal apparatus 10. 補正部12におけるゲイン処理と減算部14における減算処理とを説明する図である。It is a figure explaining the gain process in the correction | amendment part 12, and the subtraction process in the subtraction part. 第2実施形態のダークシェーディング除去装置30の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the dark shading removal apparatus 30 of 2nd Embodiment. DS特性の温度依存性(a)と、式(3)の係数A,Bの温度依存性(b),(c)とを説明する図である。It is a figure explaining the temperature dependence (a) of DS characteristic, and the temperature dependence (b), (c) of the coefficients A and B of Formula (3). 温度の変換式(9)の作成に用いた温度特性を説明する図である。It is a figure explaining the temperature characteristic used for preparation of temperature conversion formula (9).

符号の説明Explanation of symbols

10,30 ダークシェーディング除去装置 ; 11,31 メモリ ;
12,32 補正部 ; 13,33 演算部 ; 14 減算部 ; 22 撮像素子
34 温度センサ
10,30 dark shading removal device; 11,31 memory;
12, 32 correction unit; 13,33 calculation unit; 14 subtraction unit; 22 image sensor 34 temperature sensor

Claims (5)

撮像素子の出力に含まれるダークシェーディング成分の特性を表す関数の係数を記憶する記憶手段と、
前記撮像素子を用いた撮影の条件と前記記憶手段に記憶されている前記係数とに基づき、前記関数にしたがって、前記撮影の条件に応じた前記ダークシェーディング成分を算出する算出手段と、
前記撮像素子を露光したときに得られる前記撮影の条件での前記出力から前記算出手段による算出結果を減算する減算手段とを備えた
ことを特徴とするダークシェーディング除去装置。
Storage means for storing a coefficient of a function representing a characteristic of a dark shading component included in the output of the image sensor;
A calculation unit that calculates the dark shading component according to the shooting condition according to the function based on a shooting condition using the imaging element and the coefficient stored in the storage unit;
A dark shading removal apparatus comprising: a subtracting unit that subtracts a calculation result by the calculating unit from the output under the photographing condition obtained when the image sensor is exposed.
請求項1に記載のダークシェーディング除去装置において、
前記算出手段は、前記撮像素子に対する露光が終了した直後から該露光による前記出力を読み出す直前までの間に、前記ダークシェーディング成分を算出する
ことを特徴とするダークシェーディング除去装置。
In the dark shading removal apparatus of Claim 1,
The dark shading removal apparatus characterized in that the calculation means calculates the dark shading component immediately after the exposure of the image sensor is completed and immediately before the output of the exposure is read.
請求項1に記載のダークシェーディング除去装置において、
撮影時の温度を検知する検知手段を備え、
前記算出手段は、前記撮影の条件のうち前記検知手段が検知した温度を加味して、前記ダークシェーディング成分を算出する
ことを特徴とするダークシェーディング除去装置。
In the dark shading removal apparatus of Claim 1,
Equipped with detection means to detect the temperature during shooting,
The dark shading removal apparatus, wherein the calculation means calculates the dark shading component in consideration of the temperature detected by the detection means among the photographing conditions.
請求項1に記載のダークシェーディング除去装置において、
前記関数は、前記撮像素子における水平方向の位置と垂直方向の位置との少なくとも一方を変数として含む
ことを特徴とするダークシェーディング除去装置。
In the dark shading removal apparatus of Claim 1,
The dark shading removing apparatus, wherein the function includes at least one of a horizontal position and a vertical position of the image sensor as a variable.
被写体像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子の後段に配置された請求項1から請求項4の何れか1項に記載のダークシェーディング除去装置とを備えた
ことを特徴とする撮像装置。
An image sensor for capturing a subject image;
An imaging apparatus comprising: the dark shading removal apparatus according to any one of claims 1 to 4, which is disposed at a subsequent stage of the imaging element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009071400A (en) * 2007-09-11 2009-04-02 Sony Corp Monitoring system
WO2010109539A1 (en) * 2009-03-27 2010-09-30 株式会社島津製作所 Image pickup apparatus
WO2010125609A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 株式会社島津製作所 Light or radiation imaging device

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