JP2008182419A - 位相調整装置およびデジタルカメラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像素子2によるアナログ撮像信号Saを画素毎に変換して得られたデジタル撮像信号Sdが入力され、デジタル撮像信号に基づいて撮像用のパルスの位相を調整する位相調整装置であって、第1の画素領域内の複数の画素についてデジタル撮像信号の輝度レベルを検出する輝度レベル検出部11と、第2の画素領域内の複数の画素についてデジタル撮像信号の画素間の信号ばらつきを示す分散を算出する分散演算部12と、被写体照射部14の発光パターンを制御する機能を有するとともに、輝度レベル検出部と分散演算部の演算結果に応じてパルスの最適位相を求めて位相調整を行うタイミング調整部13とを備える。
【選択図】図1
Description
第1の画素領域内の複数の画素について前記デジタル撮像信号の輝度レベルを検出する輝度レベル検出部と、
第2の画素領域内の複数の画素について前記デジタル撮像信号の画素間の信号ばらつきを示す分散を算出する分散演算部と、
被写体照射部の発光パターンを制御する機能を有するとともに、前記輝度レベル検出部と前記分散演算部の演算結果に応じて前記パルスの最適位相を求めて位相調整を行うタイミング調整部とを備えたものである。
撮像素子と、
前記撮像素子で得られたアナログ撮像信号について相関二重サンプリングを行うことにより画素毎の信号レベルを決定する相関二重サンプリング部と、
前記相関二重サンプリング部から出力された撮像信号の振幅を調整する自動利得制御部と、
前記自動利得制御部によって振幅が調整された撮像信号をデジタル値に変換してデジタル撮像信号とするAD変換器と、
前記AD変換器による前記デジタル撮像信号を入力とする請求項1から請求項8までのいずれかに記載の位相調整装置と、
前記位相調整装置によって調整された位相に基づいて、撮像に用いられるパルスを生成するタイミングジェネレータとを備えた構成のデジタルカメラがある。
図1は本発明の実施の形態1におけるデジタルカメラの全体的な構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるデジタルカメラは、被写体像を撮像素子2上に集光するための光学レンズ1と、光学レンズ1によって集光された被写体像を撮像する撮像素子(MOSイメージセンサ)2と、撮像素子2から出力されるアナログ撮像信号Saに所定の処理を加えてデジタル撮像信号Sdに変換するアナログフロントエンド10と、アナログフロントエンド10から出力されるデジタル撮像信号Sdに所定の処理(色補正、YC処理等)を加えて映像信号を生成するDSP(Digital Signal Processor)20とを備えている。撮像素子2は複数の画素を有しており、これらの複数の画素は、被写体の撮像に用いられる有効画素領域と、有効画素領域の周辺に遮光された状態で配置されてOB(OpticalBlack)レベルの検出に用いられるOB画素領域とから構成されている。
図6は本発明の実施の形態2におけるデジタルカメラでの撮像素子2の構成を示している。図6において、実施の形態1の図4におけるのと同じ符号は同一構成要素を指している。26はリセット用シフトレジスタ24と信号電荷読出し制御部25との間に介挿されて信号電荷読出し制御部25に対するリセットパルスRTiの伝達を許容する状態と禁止する状態とをライン単位で設定するリセットマスク制御部である。
位相調整には必ずしも1フレーム分のデータは必要ではない。画素数が充分に多い高画素の撮像素子を用いる場合などには、図12に示すように、位相調整に必要な部分のデータのみを読み出して、その他のデータを高速読み出しするように構成する。ここで、高速読み出しとは、垂直シフトレジスタ23を高速にシフト動作させることにより、データを読み捨てることである。本実施の形態では、図1で点線で示すように、DSP20内に、デジタル撮像信号Sdの一部分を選択して通常読み出しし、位相調整に用いる読み出し選択部15を設けるものとする。通常読み出し時の垂直周期がP1であるとする。位相調整に際して、位相調整に必要なデータのみを通常読み出しにより読み出し、その他は高速読み出しによりデータを読み捨てることにより、垂直周期をP2のように短縮でき、位相調整を高速化することができる。本実施の形態は、実施の形態1(発光パターン制御)または実施の形態2(リセットパルスマスク制御)とは無関係に成立する。
図14は本発明の実施の形態4におけるデジタルカメラの全体構成を示す図である。撮像素子2等の画素は、製造に起因した欠陥画素を有している場合がある。このような欠陥画素では入射光の光量によらず信号レベルが最大値か最小値近辺に固定されていることが多い。したがって、欠陥画素の値は仮に各パルスの検出領域内にあったとしても、位相調整には使用しないようにすることが望ましい。本実施の形態では、欠陥画素検出手段16において欠陥画素を検出し、その欠陥画素のアドレスをあらかじめ記憶手段17に記憶しておき、読み出し選択部15は記憶手段17に記憶されているアドレスの画素を選択しないようにする。このようにすることにより、データの読み出し範囲内で欠陥画素を選択しないことにより、欠陥画素を位相調整に使用しないようにすることができ、位相調整の精度が向上する。
図15は本発明の実施の形態5におけるアナログフロントエンド10を示す図である。自動利得制御部4はゲイン切替制御部4aを備える。相関二重サンプリング部3からの出力に対して、データ毎にゲインAまたはゲインBのいずれを適用するかをゲイン切替制御部4aで選択切替し、AD変換器5に出力する。このようにすることで、明部データD1と暗部データD2に異なるゲインをかけることができ、暗部データD2には大きなゲインBをかけて、その分散を検出しやすくすることができる。
2 撮像素子(MOSイメージセンサ)
3 相関二重サンプリング部(CDS)
4 自動利得制御部(AGC)
4a ゲイン切替制御部
5 AD変換器(ADC)
6 タイミングジェネレータ(TG)
7 垂直ドライバ
10 アナログフロントエンド
11 輝度レベル検出部
12 分散演算部
13 タイミング調整部
14 被写体照射部
15 読み出し選択部
16 欠陥画素検出手段
17 記憶手段
18 画像処理部
20 DSP
21 光電変換素子
22 エリアセンサ
23 垂直シフトレジスタ
24 リセット用シフトレジスタ
25 信号電荷読出し制御部
26 水平シフトレジスタ
27 リセットマスク制御部
30 表示部
PL 発光パルス
RTi リセットパルス
RDi 読出しタイミング信号
Claims (13)
- 撮像素子で得られたアナログ撮像信号を画素毎にデジタル値に変換することにより得られるデジタル撮像信号が入力され、前記デジタル撮像信号に基づいて撮像に用いられるパルスの位相を調整する位相調整装置であって、
第1の画素領域内の複数の画素について前記デジタル撮像信号の輝度レベルを検出する輝度レベル検出部と、
第2の画素領域内の複数の画素について前記デジタル撮像信号の画素間の信号ばらつきを示す分散を算出する分散演算部と、
被写体照射部の発光パターンを制御する機能を有するとともに、前記輝度レベル検出部と前記分散演算部の演算結果に応じて前記パルスの最適位相を求めて位相調整を行うタイミング調整部とを備えた位相調整装置。 - 前記タイミング調整部は、前記輝度レベルを検出するための明部データと前記分散を算出するための暗部データとを1フレーム内で複数の露出パターンを用いて取得するように、前記被写体照射部の発光パターンを制御する請求項1に記載の位相調整装置。
- 前記タイミング調整部は、位相調整の対象である前記撮像素子として、リセット用シフトレジスタのリセットパルスをいずれのラインに対してマスクするかを任意に設定可能なリセットマスク制御部を有する撮像素子を対象とし、前記リセット用シフトレジスタに対してライン毎にリセットパルスの有無を制御することで、1フレーム内で前記輝度レベル算出用の明部データと前記分散算出用の暗部データを取得する請求項2に記載の位相調整装置。
- 前記タイミング調整部は、前記撮像素子がベイヤー配列のカラーフィルタを有している場合には、前記撮像素子の最終出力信号が2nライン単位(nは正の整数)で前記リセットパルスのマスク・非マスクを設定するように前記リセットマスク制御部を制御する請求項3に記載の位相調整装置。
- 前記タイミング調整部は、前記撮像素子における垂直シフトレジスタを任意の速度でシフトする機能を有する請求項1に記載の位相調整装置。
- さらに、前記デジタル撮像信号の一部分を選択する読み出し選択部を有し、前記読み出し選択部によって選択した部分を通常読み出しして位相調整に用いる請求項5に記載の位相調整装置。
- さらに、前記撮像素子における欠陥画素を検出する欠陥画素検出部を有し、前記読み出し選択部は前記欠陥画素検出部で検出された画素は選択しない請求項6に記載の位相調整装置。
- 撮像素子と、
前記撮像素子で得られたアナログ撮像信号について相関二重サンプリングを行うことにより画素毎の信号レベルを決定する相関二重サンプリング部と、
前記相関二重サンプリング部から出力された撮像信号の振幅を調整する自動利得制御部と、
前記自動利得制御部によって振幅が調整された撮像信号をデジタル値に変換してデジタル撮像信号とするAD変換器と、
前記AD変換器による前記デジタル撮像信号を入力とする請求項1から請求項7までのいずれかに記載の位相調整装置と、
前記位相調整装置によって調整された位相に基づいて、撮像に用いられるパルスを生成するタイミングジェネレータとを備えたデジタルカメラ。 - 前記位相調整装置は、さらに発光パターンが制御可能な被写体照射部を有し、前記タイミング調整部は、前記被写体照射部の発光パターンを制御する機能を有する請求項8に記載のデジタルカメラ。
- 前記タイミング調整部は、前記輝度レベルを検出するための明部データと前記分散を算出するための暗部データとを1フレーム内で複数の露出パターンを用いて取得するように、前記被写体照射部の発光パターンを制御する請求項9に記載のデジタルカメラ。
- 前記タイミング調整部は、位相調整の対象である前記撮像素子として、リセット用シフトレジスタのリセットパルスをいずれのラインに対してマスクするかを任意に設定可能なリセットマスク制御部を有する撮像素子を対象とし、前記リセット用シフトレジスタに対してライン毎にリセットパルスの有無を制御することで、1フレーム内で前記輝度レベル算出用の明部データと前記分散算出用の暗部データを取得する請求項10に記載のデジタルカメラ。
- 前記自動利得制御部は、さらに、前記明部データと前記暗部データとでゲインを切り替えるゲイン切替制御部を有する請求項8に記載のデジタルカメラ。
- さらに、表示部を有し、前記表示部の表示の有無に応じて前記ゲイン切替制御部のゲイン切り替えの有無を決定する請求項12に記載のデジタルカメラ。
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