JP2007214775A - Imaging apparatus having image processor, and camera using the apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、黒レベル調整用画像信号処理装置を有する撮像装置、及び同装置を用いたカメラに関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus having an image signal processing apparatus for black level adjustment, and a camera using the apparatus.
従来、一般的にCMOSセンサなどの固体撮像装置は出力信号の基準として、遮光した画素からの信号(以下、オプティカルブラック信号、又はOB信号と称する)を出力する。そして、固体撮像装置の出力信号を処理する回路において、OB信号から所定の黒レベル調整値(有効画素の出力信号から暗電流成分などを除去するために減算する値を示す)を生成する。そして、有効画素の出力信号を黒レベル調整値にてOBクランプ、すなわち源算してその後のデジタル値への変換などの信号処理を行う。通常OB信号を出力する遮光画素は、図16に示すとおり、固体撮像素子上部に配置された水平画素ラインと、有効画素が配置された各水平ラインの先頭部分もしくは最終部分に数画素設けられている。これらは、それぞれを垂直OB(Optical Black)画素1401、水平OB画素1402と称する。
Conventionally, a solid-state imaging device such as a CMOS sensor generally outputs a signal from a light-shielded pixel (hereinafter referred to as an optical black signal or an OB signal) as a reference for an output signal. Then, in a circuit that processes the output signal of the solid-state imaging device, a predetermined black level adjustment value (indicating a value to be subtracted to remove the dark current component from the output signal of the effective pixel) is generated from the OB signal. Then, the output signal of the effective pixel is subjected to OB clamping with the black level adjustment value, that is, source calculation and subsequent signal processing such as conversion to a digital value. As shown in FIG. 16, the light-shielded pixels that normally output an OB signal are provided in a horizontal pixel line arranged above the solid-state imaging device and several pixels at the head portion or the last portion of each horizontal line where effective pixels are arranged. Yes. These are referred to as a vertical OB (Optical Black)
次に図13を用いて、従来のOBクランプ信号処理の一例を説明する。図13は、従来のOBクランプのブロック構成図である。101は固体撮像素子、102は固体撮像素子101からの画像信号を最初に受けるアナログ信号処理ブロックである。主に、映像信号を相関二重サンプリングするCDS回路や信号の振幅レベルを調整する可変ゲインコントロール回路(PGA回路)から成る。アナログ信号処理ブロック102の出力は、黒レベル調整値によりOBクランプするための加減算回路103に入力し、その後、デジタル値に変換するためのA/D変換器104に入力する。OB信号はデジタル値に変換され、黒レベル調整値を生成するためにフィードバックループに入力する。フィードバックループは、OB信号判定ブロック106とD/A変換器105からなる。OB信号判定ブロック106は、A/D変換器104で変換されたOB信号と予め設定した任意の信号とを比較する。比較の結果、OB信号が任意の信号の範囲内であれば、OB信号に応じて黒レベル調整用のD/A変換器105を設定する。D/A変換器105内には、更新された黒レベル調整値が記憶可能なメモリが内蔵されている。
Next, an example of conventional OB clamp signal processing will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a block diagram of a conventional OB clamp.
そしてD/A変換器105の出力を加減算回路103に入力し、アナログ信号処理ブロック102の出力に対して加減算することで有効画素の出力を黒レベル調整値でクランプ(減算)する。更に固体撮像素子の垂直OB画素202及び水平OB画素203と黒レベル調整の関係を図14にて説明する。垂直OBラインにて、垂直OB画素202の、黒レベル調整パルス(OB信号を取り込むタイミングを規定するためのパルス)がLowとなる箇所のOB出力を用いて、複数回黒レベル調整を行う。それにより、徐々に黒レベル調整値を合わせていく。垂直OB画素202で黒レベル調整を行う回数が多ければ多いほど母数が増える為、正確に黒レベル調整ができる。
The output of the D /
有効画素ラインでは、更に水平OB画素203にて再度黒レベル調整を行い、その後に続く有効画素201の出力を黒レベル調整値にてクランプ、つまり減算し、画像のダイナミックレンジを確保する。
In the effective pixel line, the black level adjustment is performed again in the
さらに、従来例として、欠陥による異常なOB画素をその出力値から判別し、クランプに利用しない方法の具体的な一例を示す。固体撮像素子の出力をデジタル値に変換するA/D変換器の分解能を12bitとした場合、A/D変換器の出力フルスケールは0LSBから、2の12乗から1を引いた4095LSBである。この場合、黒レベルとしては100LSBから300LSB程度の範囲が選択される。例えば、垂直OB画素の読出期間での黒レベル調整で、OB画素出力を十分引き込む。そして、その後に水平OB画素領域において黒レベル調整値から、たとえば10LSB以上ずれた出力の画素を欠陥画素と判別し黒レベル調整に利用しない。これにより、欠陥画素によるクランプの誤動作を防ぎ、出力画像の品位を保つことが可能である。 Furthermore, as a conventional example, a specific example of a method of discriminating abnormal OB pixels due to defects from their output values and not using them for clamping will be shown. When the resolution of the A / D converter that converts the output of the solid-state imaging device into a digital value is 12 bits, the output full scale of the A / D converter is 4095LSB obtained by subtracting 1 from 2 12 to 0LSB. In this case, a range of about 100 LSB to about 300 LSB is selected as the black level. For example, the OB pixel output is sufficiently drawn by adjusting the black level during the reading period of the vertical OB pixel. After that, in the horizontal OB pixel area, a pixel having an output shifted by, for example, 10 LSB or more from the black level adjustment value is determined as a defective pixel and is not used for black level adjustment. Thereby, it is possible to prevent the malfunction of the clamp due to the defective pixel and to maintain the quality of the output image.
また、特許文献1には、有効画素領域と光学的黒(OB)領域との間に黒レベルの差が生じた場合、適当なオフセット量を黒レベル調整量に加算してOB領域の信号を零とする技術が開示されている。そのオフセット量は、利得回路のゲインや素子の蓄積時間、1フレームを読み出す時間、周囲環境温度、などから決めたオフセット量のオフセットテーブルから参照して決定される。また、デジタル変換された光学的黒(OB)領域の出力を積算平均し、その結果のレベルに基づいて有効画素領域の基準レベルを調節するペデスタル調整手段が開示されている。
Further, in
また、特許文献2には、固体撮像素子には、画素信号の水平方向の明暗むら(水平シェーディングとも称する)が存在し、露光時間や温度等の撮像条件によって発生することが開示されている。従来の技術にて、水平シェーディングが存在する固体撮像素子の黒レベル調整・クランプを行う例を図15をもって説明する。
垂直OBの301、302、303、はそれぞれ垂直OB画素の出力が小さい部分、垂直OB画素の出力が中くらいの部分、垂直OB画素の出力が大きい部分にあたる。
The
該領域301から、黒レベル調整パルスがLowとなる箇所のOB出力を用いて、複数回黒レベル調整を行い、徐々に黒レベルを合わせていく。しかしながら、垂直OBラインの垂直OB画素領域303は、水平シェーディングによって正確な黒レベルを反映しておらず、OB出力が大きくなっている。したがって、垂直OBラインでは最終的に、正確に黒レベルを反映していない該領域303の出力に黒レベルが調整されてしまう。
From this
その後、有効画素ラインにおいて、水平OB画素領域203の、水平シェーディングの影響を受けていないOB出力の小さい領域にて引き続き黒レベル調整を行う。しかしながら、黒レベル調整値は垂直OB画素領域303の出力よりやや小さい値にしかならない。したがって、その黒レベル調整値でそのままクランプを行う為に有効画素領域201から得られる画像信号が正しい値より小さくなってしまう。
Thereafter, in the effective pixel line, the black level adjustment is continuously performed in a region where the OB output is small in the horizontal
有効画素ラインの黒レベル調整が進むにつれ、水平OB画素領域203における黒レベル調整値は、徐々に水平OB画素出力を反映した値に近づいていく。しかしながら、それまでに上部の有効画素の出力がクランプされてしまうため、得られる画像は上部が暗くなってしまうことになる。
As the black level adjustment of the effective pixel line proceeds, the black level adjustment value in the horizontal
また、上記とは逆向きの水平シェーディングにより、垂直OBラインが、左から303、302,301の順に並んでいる場合を考える。この場合は、垂直OBラインでは最終的に、OB出力の小さい値に黒レベルが調整される。しかしながら、水平OB画素領域203は、領域303と同様にOB出力の大きい値である。
Also, consider a case where vertical OB lines are arranged in the order of 303, 302, and 301 from the left by horizontal shading in the opposite direction to the above. In this case, the black level is finally adjusted to a small value of the OB output in the vertical OB line. However, like the
したがって、有効画素ラインの黒レベル調整が進むにつれ、黒レベル調整値が徐々に水平OB画素領域203の値に近づいて行く。したがって、得られる画像は相対的に上部が明るく、下部が暗くなってしまう。
Accordingly, as the black level adjustment of the effective pixel line proceeds, the black level adjustment value gradually approaches the value of the horizontal
また、垂直OBラインにて欠陥画素のスキップを行った場合では、垂直OB画素領域303・垂直OB画素領域302のOBは欠陥画素と判定されスキップされ、OB出力の小さい垂直OB画素領域301のOB出力のみで黒レベルが調整される。垂直OBラインでは最終的に、OB出力の小さい値に黒レベルが調整される。しかしながら、水平OB画素領域203は、領域303と同様にOB出力の大きい値である。よって水平OB画素領域のOB出力は全て欠陥画素と判定されてスキップされる。よって全ての有効画素ラインにおいてクランプはOB出力の小さい値から調整された黒レベル調整値で一律に行われてしまう。
When a defective pixel is skipped in the vertical OB line, the OBs in the vertical
この場合、垂直シェーディングが存在しても、全ての有効画素ラインにおいて一律の黒レベル調整値でクランプが行われる。したがって、得られる画像は垂直シェーディングが補正されなくなってしまう。
従来の構成では、画素信号の水平方向の明暗むらにより垂直OB画素領域中に正確な黒レベルを反映していない領域を有する場合、黒レベル調整値がずれたまま有効画素の信号にOBクランプを行うこととなる。その結果、本来得られるはずの画像信号から信号レベルがずれてしまう問題があった。 In the conventional configuration, when the vertical OB pixel region has an area that does not reflect the accurate black level due to uneven brightness in the horizontal direction of the pixel signal, the OB clamp is applied to the signal of the effective pixel while the black level adjustment value is shifted. Will be done. As a result, there is a problem that the signal level is deviated from the image signal that should originally be obtained.
本発明はかかる課題に鑑み、明暗むらによる画像の信号レベルのずれを防ぎ、高品質な画像信号を得ることが可能となる画像信号処理装置を用いた撮像装置、カメラを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus and a camera using an image signal processing apparatus that can prevent a signal level shift of an image due to uneven brightness and obtain a high-quality image signal. To do.
本発明は、かかる課題を解決するために、
遮光されていない画素で形成された有効撮像領域と遮光画素で形成された非有効撮像領域を有する固体撮像素子と、該有効撮像領域の有効画素信号と該非有効撮像領域の遮光画素信号が入力される画像信号処理装置と、を有する撮像装置において、
前記画像信号処理装置は、前記遮光画素信号を保持及び更新する保持手段と、前記保持手段に保持された遮光画素信号と、該保持された遮光画素信号とは異なる遮光画素信号と、を比較する比較手段と、
前記比較手段から得られた比較結果に基づき判定する判定手段と、を有し、
前記保持手段は、前記判定手段の判定結果に応答して、遮光画素信号を保持しないように制御されることにより達成される。
In order to solve this problem, the present invention provides
A solid-state image sensor having an effective imaging area formed of pixels that are not shielded and an ineffective imaging area formed of shaded pixels, an effective pixel signal of the effective imaging area, and a shaded pixel signal of the ineffective imaging area are input. In an imaging device having an image signal processing device,
The image signal processing apparatus compares a holding unit that holds and updates the light-shielded pixel signal, a light-shielded pixel signal held in the holding unit, and a light-shielded pixel signal different from the held light-shielded pixel signal. A comparison means;
Determination means based on a comparison result obtained from the comparison means,
The holding means is achieved by controlling not to hold the light-shielded pixel signal in response to the determination result of the determination means.
上記発明の構成により、撮像条件の変化によって水平シェーディングが発生した際には、自動的に垂直OBの特定箇所(正確な黒レベルを反映している付近。例えば行先頭付近。)のみを黒レベル調整に用いることが可能となる。そのため水平シェーディングが発生しても、正確な黒レベル調整値を得てクランプを行える。したがって、画像全体からみた部分的な画像信号出力のずれを防ぐことができ、高品質な画像信号を得ることが可能となる。 With the configuration of the above invention, when horizontal shading occurs due to a change in imaging conditions, the black level is automatically applied only to a specific portion of the vertical OB (near the point where the accurate black level is reflected, for example, near the beginning of the line). It can be used for adjustment. Therefore, even if horizontal shading occurs, it is possible to obtain an accurate black level adjustment value and perform clamping. Therefore, it is possible to prevent a partial image signal output shift from the viewpoint of the entire image, and to obtain a high-quality image signal.
一方、水平シェーディングがない場合には、垂直OB画素領域全体を利用して安定した黒レベル調整を行える。 On the other hand, when there is no horizontal shading, stable black level adjustment can be performed using the entire vertical OB pixel region.
[実施形態1]
最初に、本発明の概念図である図1を用いて説明する。
[Embodiment 1]
First, a description will be given with reference to FIG. 1 which is a conceptual diagram of the present invention.
図1において、一方端のみに矢印がついた実線は画素信号の出力線を表し、矢印はその信号出力の向きを表す。点線は制御信号の出力線を表している。 In FIG. 1, a solid line with an arrow at only one end represents an output line of a pixel signal, and an arrow represents the direction of the signal output. A dotted line represents an output line of the control signal.
固体撮像装置101は、オプティカルブラック(以下、OBとも略する)信号を出力する遮光画素よりなるOB信号を有する非撮像領域15と、有効画素領域20からなる。
The solid-
画像信号処理装置30は、有効画素信号を補正する補正手段40と、有効画素信号を補正する値を保持する第2保持手段80と、異なるOB信号の大小関係を比較する比較手段60と、比較結果により予め決められた基準を満たすか判定する判定手段70と、を構成の一部とする。更に、画像信号処理装置30は、比較する一方のOB信号を保持し比較手段60に出力する第1保持手段50と、判定結果に基づき上記構成を制御する制御手段90と、を構成として含む。 The image signal processing apparatus 30 includes a correction unit 40 that corrects an effective pixel signal, a second holding unit 80 that holds a value for correcting the effective pixel signal, a comparison unit 60 that compares the magnitude relationships of different OB signals, and a comparison. A determination unit 70 that determines whether a predetermined criterion is satisfied based on the result is a part of the configuration. Further, the image signal processing apparatus 30 includes a first holding unit 50 that holds one OB signal to be compared and outputs the signal to the comparison unit 60, and a control unit 90 that controls the above configuration based on the determination result.
具体的な信号処理方法の一例を以下に説明する。 An example of a specific signal processing method will be described below.
固体撮像装置101の例えば最上行に設けられた遮光画素のOB信号を第1保持手段50に入力し保持する(複数OB信号の平均値でもよい)。その後、同じ行の異なる遮光画素のOB信号を比較手段60に入力する。比較手段60は、両OB信号の大小関係を比較する。比較手段60より得られた比較結果を判定手段70に入力する。判定手段70は、予め決められた条件に比較結果が該当するか否かを判定する。該当しない場合は、第1保持手段50に保持されているOB信号を第2保持手段80に入力、更新するように制御手段90により制御される。そして、比較結果が予め決められた条件に該当しない間、上記動作を繰り返す。
For example, the OB signal of the light-shielded pixel provided in the uppermost row of the solid-
該当する場合は、新たな遮光画素のOB信号を第1保持手段50に入力しないように制御手段90によって制御される。なお、本図では示していないが、上記決められた条件に該当した遮光画素行の次行以降の遮光画素の信号で上記動作を再開する。 When this is the case, the control unit 90 controls the OB signal of the new light-shielded pixel so as not to be input to the first holding unit 50. Although not shown in the figure, the above-described operation is restarted with a signal of a light-shielded pixel subsequent to the light-shielded pixel row corresponding to the determined condition.
上記動作の結果、有効撮像領域20の有効画素から出力された画素信号を、第2保持手段80に最終的に保持された値を用いて補正手段40により補正して、撮像装置10の外部へ順次出力する。 As a result of the above operation, the pixel signal output from the effective pixel in the effective imaging region 20 is corrected by the correction unit 40 using the value finally held in the second holding unit 80 and is then sent to the outside of the imaging device 10. Output sequentially.
次に本発明の実施形態1を、図2、図3を使い詳細に説明する。図2は、本実施形態のブロック構成図である。101は固体撮像素子である。102は固体撮像素子101からの画像信号を最初に受けるアナログ信号処理ブロックである。主に、映像信号を相関二重サンプリングするCDS回路や信号の振幅レベルを調整する可変ゲインコントロール回路(PGA回路)から成る。アナログ信号処理ブロック102の出力は黒レベルを調整するための加減算回路103に入力し、その後、デジタル値に変換するためのA/D変換器104に入力する。
Next,
107は黒レベル調整パルスを供給するタイミング発生器である。108はラインごとに黒レベル調整パルスのアサート回数を数える黒レベル調整パルスカウンタである。109は水平シェーディング発生の判定結果を保持する水平シェーディング判定レジスタである。
A
110は、108と109の出力を参照して黒レベル調整の許可信号を平均値レジスタ405、比較器401に出力する黒レベル調整許可判定部である。
遮光画素からのOB信号がデジタル値に変換された信号は、黒レベル調整許可判定部110により黒レベル調整が許可された場合、フィードバックループに入力される。
The signal obtained by converting the OB signal from the light-shielded pixel into a digital value is input to the feedback loop when the black level adjustment
黒レベル調整の許可動作は、黒レベル調整パルスカウンタ108、水平シェーディング判定レジスタ109、黒レベル調整許可判定部110にて行われる。
The black level adjustment permission operation is performed by the black level
タイミング発生器107が黒レベル調整パルスをアサート(例えばLow)すると黒レベル調整パルスカウンタ108がカウントアップする。黒レベル調整許可判定部110は黒レベル調整パルスカウンタ108のカウントアップと、水平シェーディング判定レジスタ109から、水平シェーディングが発生したか否かを参照する。そして、フィードバックループにて黒レベル調整を許可するかを判断する。
When the
水平シェーディングが発生していなければ、黒レベル調整パルスカウンタ108のカウントアップのたびに黒レベル調整の許可信号を出力する。その結果、フィードバックループに新たなOB信号を取込み黒レベル調整を行わせることとなる。
If horizontal shading has not occurred, a black level adjustment permission signal is output each time the black level
水平シェーディングが発生していた場合は、行先頭のみ黒レベル調整を行う。つまり黒レベル調整パルスカウンタ108のカウントアップを受け、黒レベル調整パルスカウンタ値が所定値未満であれば、行先頭であると判断して黒レベル調整の許可信号を出力する。
If horizontal shading has occurred, the black level is adjusted only at the beginning of the line. That is, when the black level
黒レベル調整パルスカウンタ108が所定値以上であれば行先頭ではないと判断させるため、黒レベル調整の許可信号は出力せず、フィードバックループは黒レベル調整を行わない。
If the black level
フィードバックループの構成は下記の複数の構成よりなる。 The configuration of the feedback loop includes the following plurality of configurations.
401は、取込んだOB出力と、前に取込んだ複数OB出力の平均値の中で最も小さい値である絶対最小平均値と、を比較する比較器である。402は、取込んだOB出力の絶対値が絶対最小平均値より大であると、比較器401が判断した回数を数えるカウンタである。403は、カウンタ402の値から水平シェーディング発生の判定を行う水平シェーディング判定ブロックである。判定結果は、水平シェーディング判定レジスタ109に出力される。404は、D/Aコンバータ105に黒レベル調整値を出力する黒レベル調整レジスタである。105は、黒レベル調整値をアナログ変換するD/Aコンバータである。
黒レベル調整許可判定部110から黒レベル調整の許可信号が出力される毎に、前もって決められた任意の数のOB出力について、比較器401によって絶対最小平均値を比較する。そして、OB出力の絶対値が絶対最小平均値より大である回数をカウンタ402にてカウントする。
Every time a black level adjustment permission signal is output from the black level adjustment
水平シェーディング判定ブロック403では、カウンタ402のカウント値と任意の設定値を比較し、カウント値が任意の設定値より小であれば水平シェーディングが発生していないとみなす。平均値レジスタ405の保持する、現在取込んだ複数のOB信号の平均値を利用して黒レベル調整レジスタ404の保持する黒レベル調整値を更新する。カウント値が任意の設定値より大であれば水平シェーディングが発生しているとみなし、黒レベル調整レジスタ404の黒レベル調整値は更新されずに保持される。そして水平シェーディングが発生したことを水平シェーディング判定レジスタ109に保持させる。
In the horizontal
D/Aコンバータ105は、黒レベル調整値をアナログ変換し、加減算回路103にアナログ変換された黒レベル調整値を供給する。
The D /
水平シェーディング判定ブロック403にて水平シェーディングが発生していないと判定した場合に限り、絶対最小平均値レジスタ409の更新動作を以下の様に行う。
Only when the horizontal
平均値レジスタ405の保持するOB信号の平均値の絶対値と絶対最小平均閾値レジスタ410の保持する値を比較器406にて比較する。大きい方の値を絶対最小平均値レジスタ409に代入する。
The
図3は、本実施形態における水平シェーディングの判定動作を説明したフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart illustrating the horizontal shading determination operation in the present embodiment.
最初に、S1において、カウンタ402の判定回数を示すカウンタNをゼロにリセットする。
First, in S1, a counter N indicating the number of determinations of the
次にS2において、黒レベル調整パルスをトリガとして、任意個数(本例ではL個)のOB画素の個別出力と、絶対最小平値レジスタ409にホールドされている絶対最小平均値との大小関係を比較する。
Next, in S2, the black level adjustment pulse is used as a trigger, and the magnitude relationship between the individual outputs of an arbitrary number (L in this example) of OB pixels and the absolute minimum average value held in the absolute minimum
次にS3において、OB出力が絶対最小平均値より大きいOB画素の個数(N)を数える。そして、L個の比較が終了後、S5で、個数(N)が任意の設定値(M)以上であるか比較する。 Next, in S3, the number (N) of OB pixels whose OB output is larger than the absolute minimum average value is counted. Then, after the L comparisons are completed, it is compared in S5 whether the number (N) is equal to or larger than an arbitrary set value (M).
OB画素の個数(N)が任意の設定値(M)より大きいならば、水平シェーディングが発生しているとS6で判定し、以降、行先頭付近の黒レベル調整パルスのみで黒レベル調整をする。OB画素の個数(N)が任意の設定値(M)以下ならば、水平シェーディングが発生していないとS7で判定する。 If the number of OB pixels (N) is larger than an arbitrary set value (M), it is determined in S6 that horizontal shading has occurred, and thereafter, black level adjustment is performed only with a black level adjustment pulse near the beginning of the row. . If the number (N) of OB pixels is equal to or less than an arbitrary set value (M), it is determined in S7 that horizontal shading has not occurred.
そして、黒レベル調整値を変更して、保持されていた絶対最小平均値に算出済みのOB平均値を代入する。上記判定動作を、S6で水平シェーディングが発生していると判定されなければ、垂直OBラインが終了するまで繰り返す。 Then, the black level adjustment value is changed, and the calculated OB average value is substituted for the held absolute minimum average value. If it is not determined in S6 that horizontal shading has occurred, the above determination operation is repeated until the vertical OB line is completed.
上記判定動作が終了後は、水平OB画素領域203にて黒レベル調整を行いつつ、同行の有効画素をその時点での黒レベル調整値にてクランプし、画像信号を出力させる。図4は、水平シェーディングが存在する場合に、本実施形態の黒レベル調整・クランプを行う例を示した図である。
After the determination operation is completed, while performing black level adjustment in the horizontal
垂直OB画素領域301、302、303は、それぞれ垂直OB画素出力が小さい部分、垂直OB画素出力が中くらいの部分、垂直OB画素出力が大きい部分にあたる。
The vertical
701の黒レベル調整パルスがLowとなる箇所にて黒レベル調整許可判定部110が黒レベル調整を許可し、任意の数のOB画素出力の平均値を、最小平均値として保持する。図3で説明した判定動作を行った結果、702の箇所で、出力が複数のOB画素の絶対最小平均値より大きいOB画素の個数が任意の設定値を越えたと仮定する。
The black level adjustment
設定値を越えたため、水平シェーディング発生と判定して、黒レベル調整レジスタの更新を行わず、水平シェーディング判定レジスタ109に水平シェーディングが発生したことを保持させる。以降、黒レベル調整許可判定部110は、図中点線とした黒レベル調整パルスがLowとなっても黒レベル調整許可の信号を出力しない。したがって、図中実線とした行先頭の黒レベル調整パルスだけをトリガとして、その部分のOB画素の出力のみから黒レベル調整を行う。
Since the set value is exceeded, it is determined that horizontal shading has occurred, and the black level adjustment register is not updated, and the horizontal
よって、黒レベル調整を行う箇所は、垂直OB画素の出力が小さい部分301のみとなるため、安定した正確な黒レベル調整値となる。その結果、次に水平OB画素領域203にて黒レベル調整を行い、クランプを行った際に有効画素201から安定した画像を得られる。
Therefore, the black level adjustment is performed only in the
図5は、図4と同様に702の箇所で水平シェーディングが発生した場合を示した例である。但し、水平シェーディング発生と判定した以降は、図中の実線のように黒レベル調整パルスの行先頭付近の複数個(本図では各行2個分)をトリガとしてOB出力から黒レベル調整を行っている。図5では図4と比べて、水平シェーディングが発生していないと考えられる箇所における黒レベル調整回数が増えるため、より正確に黒レベル調整ができる。
FIG. 5 is an example showing a case where horizontal shading occurs at a
図6は、図4とは水平シェーディングの発生の向きが逆の場合である。垂直OB画素領域301、302、303はそれぞれ垂直OB画素出力の大きい部分、垂直OB画素出力の中くらいの部分、垂直OB画素出力の小さい部分にあたる例である。
FIG. 6 is a case where the direction of occurrence of horizontal shading is opposite to that in FIG. The vertical
701の黒レベル調整パルスがLowとなる箇所(複数のOB画素が含まれる)にて、該複数のOB画素出力の平均値を、最小平均値として保持する。したがって、702の箇所でOB画素の出力がOBの絶対最小平均値より大きいOB画素の個数が任意の設定値を越え、水平シェーディング発生と判定することとなる。
At a portion where the black
よって図中実線とした行先頭の黒レベル調整パルスだけをトリガとして、その部分のOB画素の出力のみから黒レベル調整を行う。 Therefore, only the black level adjustment pulse at the head of the line indicated by the solid line in the figure is used as a trigger, and black level adjustment is performed only from the output of the OB pixel in that portion.
よって2行目以降は、黒レベル調整を行う箇所は、垂直OB画素の出力が大きい部分702のみとなる。したがって、安定した黒レベル調整値となり、次に水平OB画素領域203にて黒レベル調整を行い、クランプを行った際に有効画素201から安定した画像を得られる。
Therefore, after the second row, the black level adjustment is performed only in the
[実施形態2]
本発明の実施形態2を、図7を使い詳細に説明する。図7は、本実施形態のブロック構成図である。
[Embodiment 2]
本実施形態では、水平シェー-ディング発生の検出対象であるOB画素出力の平均値と、前もって保持されている絶対最小平均値と、を比較する点が特徴である。 The present embodiment is characterized in that the average value of the OB pixel output, which is the detection target for occurrence of horizontal shading, is compared with the absolute minimum average value held in advance.
実施形態1と比べて、異なる点について以下に説明する。 Differences from the first embodiment will be described below.
平均値レジスタ405の保持するOB画素出力の平均値の絶対値と絶対最小平均値レジスタ409の保持する値を比較器401で比較する。OB画素出力の平均値の絶対値が絶対最小平均値レジスタ409の保持する値より大きい場合は水平シェーディングが発生していると判定する。逆に小さい場合は水平シェーディングが発生していないと判定する。
The
次に、本実施形態における水平シェーディングの判定動作を説明する。 Next, the horizontal shading determination operation in this embodiment will be described.
最初に、判定回数を示すカウンタNをゼロにリセットする。 First, a counter N indicating the number of determinations is reset to zero.
次に、水平シェーディングの判定を行う対象である、任意個数(本例ではL個)のOB画素出力の平均値と、それまでにホールドされていたOB画素出力の絶対最小平均値との大小関係を比較する。 Next, the magnitude relationship between the average value of an arbitrary number (L in this example) of OB pixel outputs, which are targets for horizontal shading determination, and the absolute minimum average value of the OB pixel outputs held so far Compare
OB画素出力の平均値が、それまでにホールドされていたOB画素出力の絶対最小平均値より大きければ、水平シェーディングが発生している判定する。その場合は、行先頭付近の黒レベル調整パルスのみで黒レベル調整を行う。 If the average value of the OB pixel output is larger than the absolute minimum average value of the OB pixel output held so far, it is determined that horizontal shading has occurred. In that case, the black level adjustment is performed only with the black level adjustment pulse near the head of the line.
また、OB画素出力の平均値が、ホールドされていたOB画素出力の絶対最小平均値以下であれば、水平シェーディングが発生していないと判定する。その場合は、黒レベル調整値を変更して、保持されていたOBの絶対最小平均値にOB画素の平均値を置き換える。 If the average value of the OB pixel output is equal to or less than the absolute minimum average value of the held OB pixel output, it is determined that horizontal shading has not occurred. In that case, the black level adjustment value is changed, and the average value of the OB pixels is replaced with the held absolute minimum average value of the OB.
水平シェーディングが発生していると判定されなければ、上記判定動作を垂直OBラインが終了するまで繰り返す。 If it is not determined that horizontal shading has occurred, the above determination operation is repeated until the vertical OB line ends.
上記判定動作が終了後は、水平OBラインからは、水平OB画素領域にて黒レベル調整を行い、有効画素をクランプして画像信号を出力させる。本実施形態の優れた点は、信号の大小関係を比較する回数が少なくて済み、短時間で水平シューディング発生の判定が可能となる点である。上記以外は、実施形態1と共通なので説明を省略する。 After the determination operation is completed, the black level is adjusted in the horizontal OB pixel area from the horizontal OB line, the effective pixels are clamped, and an image signal is output. The advantage of this embodiment is that the number of comparisons of signal magnitudes can be reduced, and the occurrence of horizontal pudging can be determined in a short time. Other than the above, the description is omitted because it is common to the first embodiment.
[実施形態3]
本発明の実施形態3を、図8を用いて説明する。
[Embodiment 3]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図8は、本実施形態の構成を表したブロック構成図である。 FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the present embodiment.
本実施形態は、実施形態1の平均値レジスタ部405の前にOBキズ検出部1001を加えた例である。
The present embodiment is an example in which an OB scratch detection unit 1001 is added before the average
OBキズとは製造工程上の問題にて異常があるOB画素であり、OBキズのあるOB画素の出力であるOBレベルは、正常なOB画素のOBレベルと異なってしまう。よって、OBキズのあるOB画素のOBレベルを平均値レジスタ部405の平均値算出に用いると、平均値にずれが発生してしまう。
An OB scratch is an OB pixel that is abnormal due to a problem in the manufacturing process, and an OB level that is an output of an OB pixel having an OB scratch is different from an OB level of a normal OB pixel. Therefore, if the OB level of an OB pixel having an OB defect is used for calculating the average value of the average
よって、OBキズ検出1001によってOBキズを検出し、平均値算出に用いないようにする。OBキズ検出の手段は特定しないが、前OB値との比較や、前OB平均値との比較により行う、などが考えられる。 Therefore, the OB scratch is detected by the OB scratch detection 1001 and is not used for the average value calculation. The means for detecting OB scratches is not specified, but it is conceivable to perform comparison with the previous OB value or comparison with the previous OB average value.
したがって、OBキズ検出部1001により、OB画素の平均値を算出する前に、キズのあるOB画素の出力を取り除くことができ、より正確な水平シェーディングの発生検出が可能になる。上記以外は、実施形態1と共通なので説明は省略する。 Therefore, the OB flaw detection unit 1001 can remove the output of the flawed OB pixel before calculating the average value of the OB pixels, and more accurately detect the occurrence of horizontal shading. Other than the above, the description is omitted because it is common to the first embodiment.
[実施形態4]
本発明の実施形態4を、図9を用いて説明する。
[Embodiment 4]
Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG.
図9は、本実施形態の構成を表したブロック構成図である。 FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the present embodiment.
本実施形態は、実施形態1と異なり、黒レベルを調整するための加減算回路103をA/D変換器104の後段に設けた例である。したがって、デジタル信号上で黒レベル調整を行う。デジタル信号上で黒レベル調整を行う利点は、フィードバックループが全てデジタル値で処理されるため、外部からのノイズや電源電圧変動の影響を受けづらいことが挙げられる。
Unlike the first embodiment, the present embodiment is an example in which an adder /
上記以外は、実施形態1と共通なので説明は省略する。 Other than the above, the description is omitted because it is common to the first embodiment.
[実施形態5]
本発明の実施形態5を、図10を用いて説明する。
[Embodiment 5]
図10は、本実施形態の構成を表したブロック構成図である。 FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the present embodiment.
本実施形態は、水平シェーディングの判定を行う対象である任意個数のOB画素の個別出力と、絶対最小平均値とランダムノイズを考慮した許容値との加算値と、の大小関係を比較している例である。 The present embodiment compares the magnitude relationship between an individual output of an arbitrary number of OB pixels that are targets of horizontal shading determination, and an added value of an absolute minimum average value and an allowable value considering random noise. It is an example.
絶対最小平均値レジスタ409の出力と、ランダムノイズを考慮した許容値が保持された許容値レジスタ1201の出力を、加算器1202によって加算し、その加算値を比較器401に入力している。
The output of the absolute minimum
前記許容値を加算する利点は以下の通りである。固体撮像素子101或いはA/D変換器104のランダムノイズが大きい場合、OB画素出力レベルやOB画素出力レベルの平均値は、ランダムノイズの影響を受けてしまう場合がある。その場合、水平シェーディングが発生していないにもかかわらず、水平シェーディング判定403にて水平シェーディングが発生していると誤って判定されてしまうことがある。
The advantages of adding the allowable values are as follows. When the random noise of the solid-
しかしながら本実施形態であれば、ランダムノイズを考慮して許容値を設定し加算するので、ランダムノイズによる水平シェーディングの誤判定を防ぐことができる。 However, according to the present embodiment, since an allowable value is set and added in consideration of random noise, an erroneous determination of horizontal shading due to random noise can be prevented.
上記以外は、実施形態1と共通なので説明は省略する。 Other than the above, the description is omitted because it is common to the first embodiment.
[実施形態6]
本発明の実施形態6を、図11、図12を用いて説明する。固体撮像素子と本発明の画像信号処理装置をスチルカメラ1300又は固体撮像システムに適用した場合である実施形態6について詳述する。固体撮像システムは、固体撮像素子を用いた撮像システムであり、以下のスチルカメラ1300と同等の実施形態となる。
[Embodiment 6]
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Embodiment 6 in which the solid-state imaging device and the image signal processing device of the present invention are applied to a still
図14は、本発明の実施形態4の固体撮像素子と画像信号処理装置をスチルビデオカメラ1300に適用した場合を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram illustrating a case where the solid-state imaging device and the image signal processing device according to the fourth embodiment of the present invention are applied to a still
1301はレンズのプロテクトとメインスイッチを兼ねるバリア、1302は被写体の光学像を固体撮像素子1304に結像させるレンズ、1303はレンズ1302を通った光量を可変するための絞り、である。1304はレンズ1302で結像された被写体を画像信号として取り込むための固体撮像素子、1305はアナログ信号処理を行なう撮像信号処理回路、である。
1306は固体撮像素子1304より出力される画像信号のアナログ−ディジタル変換を行うA/D変換器である。1307はA/D変換器1306より出力された画像データに各種の補正を行い、データを圧縮する信号処理部である。信号処理部1307には、本発明の実施形態4の加減算回路103、黒レベル調整レジスタ404、など画像信号処理装置に相当する構成が含まれる。したがって、OB浮きに対する実施形態4のクランプ補正がそのまま行われる。1309は固体撮像素子104、撮像信号処理回路105、A/D変換器106、信号処理部107に、各種タイミング信号を出力するタイミング発生部である。1310は各種演算とスチルビデオカメラ全体を制御する全体制御・演算部である。1311は記録媒体に記録または読み出しを行うための記録媒体制御I/F部である。1312は画像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体である。1308は外部コンピュータ等と通信する為の外部I/F部である。
次に、図12は実施形態1の固体撮像素子と画像信号処理装置をスチルビデオカメラ1300に適用した場合を示すブロック図である。実施形態1の発明を行うときの図11との違いは、D/A変換器1313と加減算回路1314を付加したもので行う点である。このとき、信号処理部1307は、黒レベル調整レジスタ404、など本発明の画像信号処理装置に相当する構成を含む。これにより、OB浮きに対する実施形態1のOBクランプ動作がそのまま行われる。
Next, FIG. 12 is a block diagram showing a case where the solid-state imaging device and the image signal processing apparatus of
次に、前述の構成における撮影時のスチルビデオカメラ1300の動作について説明する。
Next, the operation of the still
バリア1301がオープンされると不図示のメイン電源がオンされ、次に不図示のコントロール系の電源がオンし、更にA/D変換器1306などの撮像系回路の電源がオンされる。
When the
続いて、露光量を制御する為に、全体制御・演算部1310は絞り1303を開放にし、固体撮像素子1304から出力された信号はA/D変換器1306で変換された後、信号処理部1307に入力される。ここで、実施形態1又は実施形態4の処理及び他の処理が行われる。
Subsequently, in order to control the exposure amount, the overall control /
このデータを基に露出の演算を全体制御・演算部1310で行う。この測光を行った結果により明るさを判断し、その結果に応じて全体制御・演算部1310は絞りを制御する。
Based on this data, exposure calculation is performed by the overall control /
次に、固体撮像素子1304から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を全体制御・演算部1310で行う。その後、レンズ1302を駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断した時は、再びレンズ1302を駆動し測距を行う。そして、合焦が確認された後に本露光を始める。
Next, based on the signal output from the solid-
露光が終了すると、固体撮像素子1304から出力された画像信号はA/D変換器1306でA/D変換され、信号処理部1307で実施形態1か実施形態4の補正処理及び他の処理がされる。全体制御・演算部1310によりメモリ部1315に書き込まれる。
When the exposure is completed, the image signal output from the solid-
その後、メモリ部1315に蓄積されたデータは、全体制御・演算部1310の制御により記録媒体制御I/F部1311を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体1312に記録される。
また、外部I/F部1311を通り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
Thereafter, the data stored in the
Further, the image processing may be performed by directly inputting to a computer or the like through the external I / F unit 1311.
本発明は、固体撮像素子による画像を利用する装置及び産業において利用される可能性がある。 The present invention may be used in an apparatus and an industry that use an image by a solid-state imaging device.
10 撮像装置
15 非撮像領域(遮光画素)
20 有効撮像領域(非遮光画素)
30 画像信号処理装置
40 補正手段
50 第1保持手段
60 比較手段
70 判定手段
80 第2保持手段
90 制御手段
101 固体撮像素子
102 アナログ信号処理ブロック
103 加減算回路
104 A/D変換器
105 D/A変換器
106 OBレベル判定ブロック
107 タイミング発生器
108 黒レベル調整パルスカウンタ
109 黒レベル調整許可判定部
110 水平シェーディング判定レジスタ
201 有効画素領域
202 垂直OB画素領域
203 水平OB画素領域
301 垂直OB画素領域(信号小)
302 垂直OB画素領域(信号中)
303 垂直OB画素領域(信号大)
401、406 比較器
402 カウンタ
403 水平シェーディング判定ブロック
404 黒レベル調整レジスタ
405 平均値レジスタ
407,408 スイッチ
409 絶対最小平均値レジスタ
410 絶対最小平均閾値レジスタ
701、702 黒レベル調整パルス
1001 OBキズ検出ブロック
1201 許容値レジスタ
1202 加算器
1300 スチルカメラ、スチルビデオカメラ
1301 バリア
1302 レンズ
1303 絞り
1304 固体撮像素子
1305 撮像信号処理回路
1306 A/D変換器
1307 信号処理部
1308 外部1/F部
1309 タイミング発生部
1310 全体制御・演算部
1311 記録媒体制御1/F部
1312 記録媒体
1313 D/A変換器
1314 加減算回路
1315 メモリ部
1401 垂直OB画素
1402 水平OB画素
1403 有効画素
10
20 Effective imaging area (non-shading pixels)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 Image signal processor 40 Correction | amendment means 50 1st holding means 60 Comparison means 70 Determination means 80 2nd holding means 90 Control means 101 Solid-
302 Vertical OB pixel area (during signal)
303 Vertical OB pixel area (large signal)
401, 406
Claims (10)
前記画像信号処理装置は、
前記遮光画素信号を保持及び更新する保持手段と、
前記保持手段に保持された遮光画素信号と、該保持された遮光画素信号とは異なる遮光画素信号と、を比較する比較手段と、
前記比較手段から得られた比較結果に基づき判定する判定手段と、を有し、
前記保持手段は、前記判定手段の判定結果に応答して、遮光画素信号を保持しないように制御されることを特徴とする撮像装置。 A solid-state image sensor having an effective imaging area formed of pixels that are not shielded and an ineffective imaging area formed of shaded pixels, an effective pixel signal of the effective imaging area, and a shaded pixel signal of the ineffective imaging area are input. In an imaging device having an image signal processing device,
The image signal processing apparatus includes:
Holding means for holding and updating the shading pixel signal;
Comparison means for comparing the light-shielded pixel signal held in the holding means with a light-shielded pixel signal different from the held light-shielded pixel signal;
Determination means based on a comparison result obtained from the comparison means,
The image pickup apparatus, wherein the holding unit is controlled not to hold the light-shielded pixel signal in response to a determination result of the determination unit.
前記判定手段は、前記平均値より、絶対値が大きい前記保持手段を経由していない遮光画素信号の数が、予め決められた数を超えるか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The comparison means compares an average value of a plurality of light-shielded pixel signals held in the holding means with a light-shielded pixel signal not passing through the holding means,
2. The determination unit according to claim 1, wherein the determination unit determines whether or not the number of light-shielded pixel signals not passing through the holding unit having an absolute value larger than the average value exceeds a predetermined number. The imaging device described in 1.
前記判定手段は、前記保持手段に保持された複数の遮光画素信号の平均値より、前記保持手段を経由していない複数の遮光画素信号の平均値が大きいか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The comparing means compares an average value of a plurality of light-shielded pixel signals held in the holding means with an average value of a plurality of light-shielded pixel signals not passing through the holding means,
The determination unit determines whether an average value of a plurality of light-shielded pixel signals not passing through the holding unit is larger than an average value of a plurality of light-shielded pixel signals held in the holding unit. The imaging device according to claim 1.
前記判定手段は、前記平均値に比較結果を調整するための補正を行った値より、絶対値が大きい前記保持手段を経由していない遮光画素信号の数が、予め決められた数を超えるか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The comparison unit compares a value obtained by adjusting a comparison result with an average value of a plurality of light-shielded pixel signals held in the holding unit and a light-shielded pixel signal that does not pass through the holding unit. And
The determination means determines whether the number of light-shielded pixel signals not passing through the holding means having a larger absolute value than the value obtained by correcting the average value for adjusting the comparison result exceeds a predetermined number. The imaging apparatus according to claim 1, wherein it is determined whether or not.
前記判定手段は、前記保持手段に保持された前記平均値に比較結果を調整するための補正を行った値より、前記保持手段を経由していない複数の遮光画素信号の平均値が大きいか否かを判定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The comparison means includes a value obtained by performing correction for adjusting a comparison result on an average value of a plurality of light-shielded pixel signals held in the holding means, and an average of a plurality of light-shielded pixel signals not passing through the holding means. Compare values,
The determination unit determines whether an average value of a plurality of light-shielded pixel signals not passing through the holding unit is larger than a value obtained by correcting the average value held in the holding unit to adjust a comparison result. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup device is determined.
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