JP2008219830A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子を用いた撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus using a solid-state imaging device.
従来の撮像装置において各色チャンネルごとの出力信号比を等しくする技術について説明する。一般的な3板式撮像装置を図5に示す。図5において101は光学色分離部であり、光学像を例えば、緑、赤、青などに色分離する。102a、102b、102cは、それぞれ緑、赤、青チャンネル用の固体撮像素子であり、色分離された光学像をそれぞれの色ごとに電気信号に変換する。103は駆動パルス発生部であり、固体撮像素子を駆動するためのパルスを生成する。104a、104b、104cは、それぞれ緑、赤、青チャンネル用のアナログデジタルコンバーターであり、固体撮像素子から出力される電気信号をデジタル信号に変換する。105は映像信号プロセス部であり、デジタル信号に変換された信号の白バランス補正、非線形処理などを行い、撮像装置から映像信号として出力される。
A technique for equalizing the output signal ratio for each color channel in a conventional imaging apparatus will be described. A general three-plate imaging device is shown in FIG. In FIG. 5,
以上のように構成された一般的な撮像装置では各色ごとの撮像素子に感度の差がある。このため各色ごとの撮像素子の蓄積時間を等しく駆動した場合、個々の撮像素子から出力される信号比が異なることになり、ある色チャンネルの撮像素子にとって最適な蓄積時間であっても、別の色チャンネルの撮像素子にとっては最適な蓄積時間となるとは限らなくなる。例えば撮像装置への入射光量が大きい場合には高感度の色チャンネルの撮像素子は飽和してしまう場合がある。また白バランスを取るために映像信号プロセス部において信号増幅を行う際に、各色チャンネルごとに異なる増幅率にする必要があり、低感度の色チャンネルの信号に対しては増幅率が大きくなるため、ノイズも増幅され、SN比が悪化してしまう。 In a general imaging apparatus configured as described above, there is a difference in sensitivity between imaging elements for each color. For this reason, when the accumulation time of the image sensor for each color is driven equally, the signal ratio output from each image sensor will be different, and even if the accumulation time is optimal for an image sensor of a certain color channel, It is not always the optimum accumulation time for the color channel imaging device. For example, when the amount of light incident on the imaging device is large, the image sensor of a highly sensitive color channel may be saturated. In addition, when performing signal amplification in the video signal processing unit in order to achieve white balance, it is necessary to set a different amplification factor for each color channel, and the amplification factor increases for low-sensitivity color channel signals. Noise is also amplified, and the SN ratio is deteriorated.
この問題を解決するための従来技術としては特許文献1に記載されたものが知られている。この従来技術では、各色チャンネルの固体撮像素子の電荷蓄積時間をそれぞれ独立に設定制御することができる。このため個々の色チャンネルごとの電荷蓄積時間を最適値に設定できる。図6に示すように一般的に感度の高い緑チャンネルの電荷蓄積時間を短くし、一般的に感度の低い青チャンネルの電荷蓄積時間を長くすることで、各チャンネルごとの出力信号比を等しくできる。この結果電荷蓄積量の飽和現象や、SNの悪化を防ぐことができる。
しかしながら、上記の従来の技術では、各色チャンネルごとに蓄積開始時間が異なるため、移動する対象を撮影した場合に、図7に示すように、対象物の境界線で色が滲んでしまう問題点がある。 However, since the accumulation start time is different for each color channel in the above-described conventional technique, there is a problem that when the moving object is photographed, the color blurs at the boundary line of the object as shown in FIG. is there.
本発明では蓄積開始時間と蓄積終了時間をそれぞれの色チャンネルごとに変え、蓄積期間の中心位置を揃えることで、従来技術の課題を解決する。 The present invention solves the problems of the prior art by changing the accumulation start time and accumulation end time for each color channel and aligning the center position of the accumulation period.
本発明の撮像装置は、光学像を緑・赤・青の各像に分離する光学色分離部と、前記緑・赤・青の各像をそれぞれ異なる蓄積時間で蓄積し、それぞれ電気信号に変換して緑・赤・青の各信号を得る固体撮像素子と、前記緑・赤・青用の各固体撮像素子に対してそれぞれ異なるタイミングで駆動するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生部とを備え、前記駆動パルス発生部は、前記緑・赤・青の各像に対する各蓄積時間の中心位置が一致するような駆動パルスを発生することを特徴とするものである。 The imaging apparatus of the present invention stores an optical color separation unit that separates an optical image into green, red, and blue images, and stores the green, red, and blue images with different accumulation times and converts them into electrical signals. A solid-state imaging device that obtains green, red, and blue signals, and a drive pulse generator that generates driving pulses for driving the green, red, and blue solid-state imaging devices at different timings, respectively The drive pulse generator generates drive pulses such that the center positions of the accumulation times for the green, red, and blue images coincide.
また、前記駆動パルス発生部は、前記緑・赤・青用の各固体撮像素子のうち最も感度の低い固体撮像素子に対する蓄積開始時刻を最も早くするとともに蓄積終了時刻を最も遅くし、前記緑・赤・青用の各固体撮像素子のうち最も感度の高い固体撮像素子に対する蓄積開始時刻を最も遅くするとともに蓄積終了時刻を最も早くするようなタイミングで駆動することを特徴とするものである。 Further, the drive pulse generation unit makes the accumulation start time the earliest accumulation time and the latest accumulation end time for the least sensitive solid-state image sensor among the green, red, and blue solid-state image sensors. The red / blue solid-state image pickup device is driven at a timing that makes the accumulation start time for the most sensitive solid-state image pickup device the latest and the accumulation end time the earliest.
また、前記緑・赤・青用の各個体撮像素子の出力信号のタイミングを合わせるためのタイミング調整部を備えたことを特徴とするものである。 In addition, a timing adjustment unit is provided for adjusting the timing of the output signals of the individual image pickup devices for green, red, and blue.
また、本発明の撮像装置は、複数の信号出力経路を持ち、各出力経路ごとに入射光をそれぞれ異なる蓄積時間で蓄積し、それぞれ電気信号に変換して出力経路ごとの信号を得る固体撮像素子と、前記固体撮像素子を各経路ごとにそれぞれ異なるタイミングで駆動するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生部とを備え、前記駆動パルス発生部は、前記各経路ごとの各蓄積時間の中心位置が一致するような駆動パルスを発生することを特徴とするものである。 The imaging apparatus of the present invention has a plurality of signal output paths, accumulates incident light for each output path with different accumulation times, and converts each into an electrical signal to obtain a signal for each output path. And a drive pulse generator for generating drive pulses for driving the solid-state imaging device at different timings for each path, wherein the drive pulse generator is a center position of each accumulation time for each path Drive pulses are generated such that the two coincide with each other.
また、前記固体撮像素子の各経路ごとの信号出力のタイミングを合わせるためのタイミング調整部を備えたことを特徴とするものである。 In addition, a timing adjustment unit for adjusting the timing of signal output for each path of the solid-state imaging device is provided.
各色チャンネルごとに固体撮像素子の蓄積時間が異なる場合において、蓄積開始時刻と、蓄積終了時刻を変えることで、各チャンネルごとの蓄積期間の中心位置を揃えることにより、動く対象を撮影した場合の対象物の境界線の色の滲みを、従来技術に比べて減少させる事が可能となる。 When the accumulation time of the solid-state imaging device is different for each color channel, the target when shooting moving objects by aligning the center position of the accumulation period for each channel by changing the accumulation start time and accumulation end time The blur of the color of the boundary line of the object can be reduced as compared with the prior art.
以下、発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における撮像装置を示す構成図である。図1において、1は光学色分離部であり、撮像対象の光学像を、緑、赤、青の3色に分離する。2a、2b、2cは、分離された光学像を電気信号に変換する、それぞれ緑、赤、青チャンネル用の固体撮像素子である。3は固体撮像素子を駆動するための駆動パルスを発生する、駆動パルス発生部である。それぞれの固体撮像素子の駆動タイミングを個別に設定できるように、駆動パルス発生部は、個々の固体撮像素子に独立して駆動パルスを送出できる。4a、4b、4cはアナログデジタルコンバーターであり、固体撮像素子から出力された電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。5a、5b、5cはタイミング調整部であり、各固体撮像素子から異なる時刻に出力される信号を後段の映像信号処理プロセス部で同時刻に処理できるようにタイミングを揃える。6は映像信号プロセス部であり、各色チャンネルの信号レベルの補正、非線形処理等の信号処理を行い、映像信号として出力する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical color separation unit, which separates an optical image to be imaged into three colors of green, red, and blue. 2a, 2b, and 2c are solid-state image sensors for green, red, and blue channels, respectively, that convert the separated optical images into electrical signals. Reference numeral 3 denotes a drive pulse generator that generates a drive pulse for driving the solid-state imaging device. The drive pulse generator can send drive pulses to each solid-state image sensor independently so that the drive timing of each solid-state image sensor can be set individually.
次に、上記構成の本実施の形態における撮像素子の動作について説明する。各撮像素子の駆動パルスと蓄積タイミングとの関係を図2に示す。この図に示すように、感度の低い色チャンネル(ここでは青チャンネル)の固体撮像素子の蓄積開始時刻を他の色チャンネルより早くし、感度の高い色チャンネル(ここでは緑チャンネル)の固体撮像素子の蓄積開始時刻は遅くする。蓄積終了時刻も感度の高い色チャンネルの固体撮像素子を早くし、感度の低い色チャンネルの固体撮像素子を遅くする。このような動作タイミングにすることで、各色チャンネルの蓄積期間の中心位置を一致させる。これによって動く対象物を撮像したときに、図3に示すように、対象物の境界線の色の滲みを移動方向の前方と後方とに分散させることにより、1箇所あたりの色の滲みの面積が半分になって目立ちにくくなるため、色の滲みを減少させることができる。 Next, the operation of the image sensor in the present embodiment having the above configuration will be described. The relationship between the drive pulse of each image sensor and the accumulation timing is shown in FIG. As shown in this figure, the solid-state image sensor of the color channel with low sensitivity (here, the blue channel) has a higher storage start time than the other color channels, and the solid-state image sensor with high sensitivity of the color channel (here, green channel). The accumulation start time is delayed. As for the accumulation end time, the solid-state image sensor of the color channel with high sensitivity is advanced, and the solid-state image sensor of the color channel with low sensitivity is delayed. By setting such an operation timing, the center positions of the accumulation periods of the respective color channels are matched. When the moving object is imaged in this manner, as shown in FIG. 3, the area of the color blur per place is dispersed by dispersing the blur of the color of the boundary line of the object in the front and rear in the moving direction. The color blur becomes less noticeable and color bleeding can be reduced.
なお以上の説明では光学色分離によって3系統に色分離を行い、3つの固体撮像素子を用いて光電変換を行っているが、これは3系統に限らず2系統以上に分けるようにしてもよい。 In the above description, color separation is performed in three systems by optical color separation, and photoelectric conversion is performed using three solid-state imaging devices. However, this is not limited to three systems, and may be divided into two or more systems. .
(実施の形態2)
図4は本発明の実施の形態2における撮像装置を示す構成図である。以下に、その動作、処理を説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a block diagram showing an imaging apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The operation and processing will be described below.
図4において、7は光学像を電気信号に変換する固体撮像素子である。固体撮像素子7は、緑、赤、青の3つの信号出力経路をもち、各出力経路ごとに独立に駆動できるようになっている。固体撮像素子に入る光学像は光学フィルターによって色分離され、分離された色は各経路ごとに電気信号に変換され出力される。4a、4b、4cはアナログデジタルコンバーターであり、固体撮像素子から出力された電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。8は固体撮像素子を駆動するための駆動パルスを発生する、駆動パルス発生部である。固体撮像素子のそれぞれの経路の駆動タイミングを個別に設定できるように、駆動パルス発生部8は、個々の経路に独立して駆動パルスを送出できる。5a、5b、5cはタイミング調整部であり、各色チャンネルの蓄積終了時間の違いを補正する。各色チャンネルから出力される信号の出力時刻は異なっているため、これを補正する。6は映像信号プロセス部であり、各色チャンネルの信号レベルの補正、非線形処理等の信号処理を行い、映像信号として出力する。
In FIG. 4, 7 is a solid-state image sensor that converts an optical image into an electrical signal. The solid-state imaging device 7 has three signal output paths of green, red, and blue, and can be driven independently for each output path. The optical image entering the solid-state imaging device is color-separated by an optical filter, and the separated color is converted into an electrical signal for each path and output.
次に、上記構成の本実施の形態における撮像装置の動作について説明する。各経路ごとの駆動タイミングは、図2に示す実施の形態1のタイミングと同様に、感度の低い色チャンネルの蓄積開始時刻を他の色チャンネルより早くする、一方感度の高い色チャンネルの蓄積開始時刻は遅くする。蓄積終了時刻も感度の高い色チャンネルを早くし、感度の低い色チャンネルを遅くする。このような動作タイミングにすることで、各色チャンネルの蓄積期間の中心位置を一致させる。これによって、実施の形態1と同様に、動く対象物を撮像したときに対象物の境界線の色の滲みを減少させることができる。 Next, the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment having the above configuration will be described. As with the timing of the first embodiment shown in FIG. 2, the drive timing for each path is such that the accumulation start time of the color channel with low sensitivity is made earlier than the other color channels, while the accumulation start time of the color channel with high sensitivity is set. Will be late. As for the accumulation end time, the color channel with high sensitivity is advanced and the color channel with low sensitivity is delayed. By setting such an operation timing, the center positions of the accumulation periods of the respective color channels are matched. As a result, similar to the first embodiment, it is possible to reduce blurring of the color of the boundary line of the object when the moving object is imaged.
なお以上の説明では光学色分離によって3系統に色分離を行い、3つの固体撮像素子を用いて光電変換を行っているが、これは3系統に限らず2系統以上に分けるようにしてもよい。 In the above description, color separation is performed in three systems by optical color separation, and photoelectric conversion is performed using three solid-state imaging devices. However, this is not limited to three systems, and may be divided into two or more systems. .
本発明にかかる撮像装置は、各色チャンネルごとに固体撮像素子の蓄積時間を違えた撮像装置の画質向上として有用である。 The image pickup apparatus according to the present invention is useful for improving the image quality of an image pickup apparatus in which the accumulation time of the solid-state image pickup element is different for each color channel.
1 光学色分離部
2a〜2c 固体撮像素子
3 駆動パルス発生部
4a〜4c アナログデジタルコンバーター
5a〜5c タイミング調整部
6 映像信号プロセス部
7 固体撮像素子
8 駆動パルス発生部
101 光学色分離部
102a〜102c 固体撮像素子
103 駆動パルス発生部
104a〜104c アナログデジタルコンバーター
105 映像信号プロセス部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical color separation part 2a-2c Solid-state image sensor 3 Drive
Claims (5)
前記緑・赤・青の各像をそれぞれ異なる蓄積時間で蓄積し、それぞれ電気信号に変換して緑・赤・青の各信号を得る固体撮像素子と、
前記緑・赤・青用の各固体撮像素子に対してそれぞれ異なるタイミングで駆動するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生部とを備え、
前記駆動パルス発生部は、前記緑・赤・青の各像に対する各蓄積時間の中心位置が一致するような駆動パルスを発生することを特徴とする撮像装置。 An optical color separation unit that separates the optical image into green, red, and blue images;
A solid-state imaging device that accumulates the green, red, and blue images with different accumulation times and converts them into electrical signals to obtain green, red, and blue signals, and
A drive pulse generator for generating a drive pulse for driving each of the solid-state image sensors for green, red, and blue at different timings,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the drive pulse generator generates a drive pulse such that the center positions of the accumulation times for the green, red, and blue images coincide with each other.
前記固体撮像素子を各経路ごとにそれぞれ異なるタイミングで駆動するための駆動パルスを発生する駆動パルス発生部とを備え、
前記駆動パルス発生部は、前記各経路ごとの各蓄積時間の中心位置が一致するような駆動パルスを発生することを特徴とする撮像装置。 A solid-state imaging device having a plurality of signal output paths, storing incident light for each output path with different storage times, and converting each into an electrical signal to obtain a signal for each output path;
A drive pulse generator for generating a drive pulse for driving the solid-state imaging device at different timing for each path;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the drive pulse generator generates a drive pulse such that the center positions of the accumulation times for the paths match.
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