JP2008277894A - Imaging device, imaging method, and integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像素子の駆動方法と信号処理の組み合わせにより、解像度の劣化がなく、動画に対応でき、ダイナミックレンジを拡大することができる撮像装置、撮像方法および集積回路に関するものである。 The present invention relates to an image pickup apparatus, an image pickup method, and an integrated circuit capable of dealing with a moving image and expanding a dynamic range without degradation in resolution by a combination of an image pickup element driving method and signal processing.
近年、撮像装置は、様々な用途に利用されおり、利用される用途によって、撮像装置が取得する撮像画像のS/N比を高めたり、解像度を高くしたり、ダイナミックレンジを上げたりする方法が提案されている。
以下に従来のダイナミックレンジを拡大する機能を有する撮像装置について説明する。
従来、ダイナミックレンジを拡大するための撮像装置として、特開平9−116815号公報に開示されたものが知られている。図4に、この従来の撮像装置の撮像素子部900(CCDによるもの)の概略構成図を示す。撮像素子部900は、縦方向に並べられた高感度画素23と、縦方向に並べられた低感度画素24と、電荷を垂直に転送する垂直CCD25と、水平に電荷を転送する水平CCD26と、所定の電荷量以上をクリップするリミッタ27と、フローティング・ディフィージョン・アンプ構成の電荷検出部28と、から構成される。そして、撮像素子部900において、高感度画素23と低感度画素24とは、水平方向(図4における横方向)に交互に配置されている。つまり、高感度画素23の列と低感度画素24の列とがストライプをなすように、高感度画素23と低感度画素24とが交互に配置されている。
2. Description of the Related Art In recent years, imaging devices have been used for various purposes, and there are methods for increasing the S / N ratio of a captured image acquired by the imaging device, increasing the resolution, and increasing the dynamic range depending on the used application. Proposed.
A conventional imaging apparatus having a function of expanding the dynamic range will be described below.
2. Description of the Related Art Conventionally, an image pickup apparatus for expanding a dynamic range is known as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-116815. FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of an imaging element unit 900 (using a CCD) of this conventional imaging apparatus. The
次に、撮像素子部900を有する従来の撮像装置の動作について説明する
まず、高感度画素23で光電変換されて取得された電荷と、低感度画素24で光電変換されて取得された電荷とが垂直同期信号に同期して、全ての画素から垂直CCD25に転送される。垂直CCD25に転送された電荷は、さらに、水平同期信号に同期して水平CCD26に転送される。水平CCD26に転送された電荷は、電荷検出部28に転送する前にリミッタ27により所定レベル以上の電荷である場合はクリップ処理される。水平CCD26に転送された電荷は、リミッタ27によるクリップ処理がなされた後、電荷検出部28に転送される。このとき、リセットゲートRGに印可されるパルスを、水平CCD26の駆動パルスの周波数の半分で駆動することによって、隣り合う高感度画素からの電荷と低感度画素からの電荷とを加算して生成された出力が、撮像素子部900から出力される。
Next, the operation of the conventional imaging device having the
図5に示すように、高感度画素23および低感度画素24から得られる(出力される)信号量(電荷量)は、光量の増加にしたがって、正比例して増えていくが、リミッタ27で設定された所定量TH1を超えると信号量は一定値D1になり、それ以上増加しない。一方、低感度画素24において、光量が所定量TH1を超えても、低感度画素24から出力される信号量(電荷量)は、一定値D1を超えていない。よって、低感度画素24から出力される信号量(電荷量)は、光量が所定量TH1以上に増加しても、光量に比例して増加する。電荷検出部28により、高感度画素23で取得された電荷による信号と低感度画素24で取得された電荷による信号との2つの画素信号が、加算されて混合される。電荷検出部28により混合された信号(混合後の信号)は、図5のL1に示す特性を有するものとなる。図5のL1に示した光量−信号量特性から分かるように、混合後の信号は、光量が多い場合であっても出力される信号量が飽和することなく、ダイナミックレンジの広い信号として得られる。
As shown in FIG. 5, the signal amount (charge amount) obtained (output) from the high-
また、特開平9−200621号公報に開示されている撮像装置の動作説明用タイミングチャートを図6に示す。
図6は、撮像装置の撮像素子(CCDによる撮像素子)の駆動パルスを示すものである。
この撮像装置では、垂直同期パルスVDに対して、読み出しゲートパルスVG、垂直レジスタ転送パルスVS、および水平レジスタ転送パルスVHを2倍の速度にして、撮像素子を動作させる。
図6に示すように、この撮像装置では、フレームを前後2つに分け、前半のフレームでは長い電荷蓄積時間(図6の通常蓄積時間に相当。)で信号を取り出し、後半のフレームでは短い電荷蓄積時間(図6のシャッター蓄積時間に相当。)で信号を取り出し、その後、両信号を合成する。この方法によれば、前半のフレームでは光量が増えると撮像素子で取得された電荷による信号の出力は飽和するが、後半では飽和しないので、この2種類の信号を合成することで、飽和のない信号を得ることができる。したがって、この方法を用いることで、撮像装置のダイナミックレンジを拡大することができる。
FIG. 6 shows drive pulses for the image pickup device (image pickup device using CCD) of the image pickup apparatus.
In this image pickup apparatus, the image pickup device is operated with the readout gate pulse VG, the vertical register transfer pulse VS, and the horizontal register transfer pulse VH being doubled with respect to the vertical synchronization pulse VD.
As shown in FIG. 6, in this imaging apparatus, the frame is divided into two front and rear, the signal is taken out with a long charge accumulation time (corresponding to the normal accumulation time in FIG. 6) in the first half frame, and the short charge is taken in the second half frame. A signal is extracted at the accumulation time (corresponding to the shutter accumulation time in FIG. 6), and then both signals are combined. According to this method, when the amount of light increases in the first half of the frame, the output of the signal due to the charge acquired by the image sensor is saturated, but in the second half, it is not saturated, so there is no saturation by combining these two types of signals. A signal can be obtained. Therefore, by using this method, the dynamic range of the imaging apparatus can be expanded.
しかしながら、特開平9−116815号公報に開示されている撮像装置では、2画素を加算して1画素の信号を作るために、解像度が劣化する問題点を有している。
また、特開平9−200621号公報に開示されている撮像装置では、1フレーム期間内に1画面分の画像信号を、電荷蓄積時間を変えて2回取得し、取得した2つの画像信号を合成しているので、高速化しにくい。つまり、この撮像装置では、1フレーム期間内に1画面分の画像信号しか取得することができず、1フレーム期間内にN画面分(Nは、N>1の自然数。)の画像信号を取得するといった処理を実現させることが困難である。また、この撮像装置において、1フレーム期間内に動きのある動画を処理する場合、撮像素子で電荷を蓄積させる2つの電荷蓄積時間のタイミングが異なるため、取得した2つの画像信号にはズレが生じており、この取得した2つの画像信号を合成した画像信号により形成される画像を表示装置に表示させると、表示画面上の画像(映像)にズレが生じるという問題点を有している。
However, the imaging apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-116815 has a problem that the resolution deteriorates because two pixels are added to form a signal of one pixel.
In the imaging device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-200261, an image signal for one screen is acquired twice in one frame period while changing the charge accumulation time, and the two acquired image signals are synthesized. Therefore, it is difficult to increase the speed. That is, in this imaging apparatus, only one screen image signal can be acquired within one frame period, and N screen image signals (N is a natural number of N> 1) are acquired within one frame period. It is difficult to realize such processing. In addition, in this imaging apparatus, when a moving moving image is processed within one frame period, the timings of two charge accumulation times for accumulating charges in the imaging element are different, so that the two acquired image signals are misaligned. When an image formed by combining the two acquired image signals is displayed on a display device, there is a problem that an image (video) on the display screen is displaced.
本発明は、上記問題点を解決するもので、解像度の劣化がない映像信号を出力することができ、かつ、所定期間(例えば、フレーム期間やフィールド期間)内に激しく変化するような動画に対しても、映像(画像)ブレの発生を抑制することができる撮像装置、撮像方法および集積回路を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and can output a video signal with no deterioration in resolution, and it can be applied to a moving image that changes drastically within a predetermined period (for example, a frame period or a field period). However, an object of the present invention is to provide an imaging device, an imaging method, and an integrated circuit that can suppress the occurrence of video (image) blurring.
第1の発明は、撮像部と、電荷蓄積時間設定部と、駆動部と、L/S分離部と、飽和検出部と、補正値算出部と、乗算部と、第1補間部と、第1選択部と、第2補間部と、差レベル検出部と、第1選択部と、第3補間部と、第2選択部と、L/S合成部と、を備える撮像装置である。撮像部は、1画素毎に異なる電荷蓄積時間を設定することができる複数の画素により構成される撮像素子であって、画素から構成され第1電荷蓄積時間で電荷を蓄積する第1画素群と、画素から構成され第1電荷蓄積時間より長い時間である第2電荷蓄積時間で電荷を蓄積する第2画素群とを含む撮像素子を有し、被写体からの光を電気信号に変換することで映像信号を取得する。電荷蓄積時間設定部は、第1電荷蓄積時間および第2電荷蓄積時間を設定する。駆動部は、第1電荷蓄積時間および第2電荷蓄積時間に基づいて撮像部を駆動する。L/S分離部は、撮像部から出力される映像信号を、第1電荷蓄積時間により取得された映像信号であるshort信号と、第2電荷蓄積時間により取得された映像信号であるlong信号とに分離する。飽和検出部は、long信号の信号レベルを検出する。補正値算出部は、第1電荷蓄積時間と第2電荷蓄積時間とに基づいて、short信号の信号レベルをlong信号の信号レベルに補正するための補正値を算出する。乗算部は、補正値算出部により算出された補正値を、short信号に乗算することにより修正short信号を取得する。第1補間部は、修正short信号を内挿してlong信号と同タイミングの信号である補間long信号を取得する。第1選択部は、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、long信号を選択し、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する。第2補間部は、long信号を内挿して修正short信号と同タイミングの信号である補間short信号を取得する。差レベル検出部は、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルとの差を検出する。第1選択部は、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、long信号を選択し、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する。第3補間部は、飽和検出部の出力を内挿してshort信号と同タイミングの飽和検出short信号を取得する。第2選択部は、飽和検出short信号により、long信号が所定レベルを超えていると判断された場合、修正short信号を選択し、飽和検出short信号により、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出部により、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていると判断されたときは、修正short信号を選択し、飽和検出short信号により、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出部により、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていないと判断されたときは、補間short信号を選択し、選択された信号を最終short信号として出力する。L/S合成部は、第1選択部から出力される最終long信号と第2選択部から出力される最終short信号とを順次切り替えることにより出力映像信号を生成する。 The first invention includes an imaging unit, a charge accumulation time setting unit, a drive unit, an L / S separation unit, a saturation detection unit, a correction value calculation unit, a multiplication unit, a first interpolation unit, The imaging apparatus includes a first selection unit, a second interpolation unit, a difference level detection unit, a first selection unit, a third interpolation unit, a second selection unit, and an L / S synthesis unit. The imaging unit is an imaging device including a plurality of pixels that can set different charge accumulation times for each pixel, and includes a first pixel group that is configured of pixels and accumulates charges during the first charge accumulation time. And an image sensor including a second pixel group that is configured of pixels and accumulates charges in a second charge accumulation time that is longer than the first charge accumulation time, and converts light from the subject into an electrical signal. Get video signal. The charge accumulation time setting unit sets a first charge accumulation time and a second charge accumulation time. The drive unit drives the imaging unit based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time. The L / S separation unit outputs a video signal output from the imaging unit to a short signal that is a video signal acquired by the first charge accumulation time and a long signal that is a video signal acquired by the second charge accumulation time. To separate. The saturation detector detects the signal level of the long signal. The correction value calculation unit calculates a correction value for correcting the signal level of the short signal to the signal level of the long signal based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time. The multiplication unit obtains a corrected short signal by multiplying the short signal by the correction value calculated by the correction value calculation unit. The first interpolation unit interpolates the corrected short signal to obtain an interpolated long signal that is a signal having the same timing as the long signal. The first selection unit selects the long signal when the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal is equal to or lower than a predetermined value. When the signal level of the long signal exceeds the predetermined value by the saturation detection unit, If it is determined, the interpolated long signal is selected, and the selected signal is acquired as the final long signal. The second interpolation unit interpolates the long signal to obtain an interpolated short signal that is a signal having the same timing as the corrected short signal. The difference level detection unit detects a difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal. The first selection unit selects the long signal when the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal is equal to or lower than a predetermined value. When the signal level of the long signal exceeds the predetermined value by the saturation detection unit, If it is determined, the interpolated long signal is selected, and the selected signal is acquired as the final long signal. The third interpolation unit interpolates the output of the saturation detection unit and obtains the saturation detection short signal at the same timing as the short signal. The second selection unit selects the corrected short signal when it is determined by the saturation detection short signal that the long signal exceeds the predetermined level, and the long signal does not exceed the predetermined level by the saturation detection short signal. If it is determined that the difference level detection unit determines that the difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal exceeds a predetermined value, the corrected short signal is selected, When it is determined by the saturation detection short signal that the long signal does not exceed the predetermined level, the difference level detection unit causes the difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal to exceed the predetermined value. If it is determined that the interpolation short signal is not selected, the interpolation short signal is selected, and the selected short signal is set as the final short signal. To output. The L / S synthesis unit generates an output video signal by sequentially switching the final long signal output from the first selection unit and the final short signal output from the second selection unit.
この撮像装置では、第1電荷蓄積時間で電荷を蓄積する第1画素群と、第2電荷蓄積時間で電荷を蓄積する第2画素群とを含む撮像素子を有する撮像部から出力された映像信号から、L/S分離部によりlong信号とshort信号が取得される。また、long信号が飽和しているか否かを飽和検出部で検出し、long信号が飽和している部分については、short信号をlong信号の信号レベルに補間された補間long信号にすげ替えて最終long信号として第1選択部により出力される。また、第2選択部により、飽和検出short信号に基づいて、long信号が所定レベルを超えていると判断された場合、修正short信号が選択され、飽和検出short信号に基づいて、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出部により、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていると判断されたときは、修正short信号が選択され、飽和検出short信号に基づいて、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出部により、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていないと判断されたときは、補間short信号が選択され、選択された信号が最終short信号として出力される。さらに、L/S合成部により、修正long信号と乗算部から出力される修正short信号とが順次切り替えることにより出力映像信号として出力される。
つまり、この撮像装置では、電荷蓄積時間の長くS/N比の良いlong信号をできるだけ多く使用し、long信号を使用すると、撮像装置からの出力信号の品質が落ちる可能性がある部分のみをshort信号を使用するという処理を行う。したがって、この撮像装置により、解像度の劣化のない映像信号を出力することができ、かつ、所定期間(例えば、フレーム期間やフィールド期間)内に激しく変化するような動画に対しても、映像(画像)ブレの発生を抑制することができるとともに、S/N比の良い映像を出力することができる。
In this imaging apparatus, a video signal output from an imaging unit having an imaging element including a first pixel group that accumulates charges during a first charge accumulation time and a second pixel group that accumulates charges during a second charge accumulation time. From this, a long signal and a short signal are acquired by the L / S separator. Further, the saturation detection unit detects whether or not the long signal is saturated. For the portion where the long signal is saturated, the short signal is replaced with an interpolated long signal interpolated to the signal level of the long signal to obtain the final long. The signal is output by the first selection unit as a signal. Further, when the second selection unit determines that the long signal exceeds a predetermined level based on the saturation detection short signal, the modified short signal is selected, and the long signal is predetermined based on the saturation detection short signal. If it is determined that the level does not exceed the level, and the difference level detection unit determines that the difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal exceeds the predetermined value, the correction is performed. When the short signal is selected and it is determined that the long signal does not exceed the predetermined level based on the saturation detection short signal, the signal level of the corrected short signal and the signal of the interpolated short signal are detected by the difference level detection unit. When it is determined that the level and the difference do not exceed the predetermined value, the interpolation short signal is selected and the selected No. is output as a final short signal. Further, the L / S synthesis unit sequentially outputs the modified long signal and the modified short signal output from the multiplication unit, and outputs the result as an output video signal.
That is, in this imaging device, a long signal having a long charge accumulation time and a good S / N ratio is used as much as possible, and if a long signal is used, only a portion where the quality of the output signal from the imaging device may be deteriorated is short. The process of using a signal is performed. Therefore, this image pickup apparatus can output a video signal that does not deteriorate in resolution, and even a moving image that changes drastically within a predetermined period (for example, a frame period or a field period). ) It is possible to suppress the occurrence of blurring and to output an image with a good S / N ratio.
第2の発明は、第1の発明であって、撮像素子は、複数行かつ複数列の画素から構成され、第1画素群は、奇数列の画素から構成され、第2画素群は、偶数列の画素から構成される、
これにより、奇数列の画素での蓄積電荷から取得された映像信号をshort信号として、かつ、偶数列の画素での蓄積電荷から取得された映像信号をlong信号として取得することができる。
2nd invention is 1st invention, Comprising: An image pick-up element is comprised from the pixel of several rows and several columns, a 1st pixel group is comprised from the pixel of an odd number column, and a 2nd pixel group is an even number Composed of columns of pixels,
Thereby, the video signal acquired from the accumulated charges in the odd-numbered columns of pixels can be acquired as a short signal, and the video signal acquired from the accumulated charges of the even-numbered pixels can be acquired as a long signal.
第3の発明は、第1の発明であって、撮像素子は、複数行かつ複数列の画素から構成され、第1画素群は、偶数列の画素から構成され、第2画素群は、奇数列の画素から構成される。
これにより、偶数列の画素での蓄積電荷から取得された映像信号をshort信号として、かつ、奇数列の画素での蓄積電荷から取得された映像信号をlong信号として取得することができる。
3rd invention is 1st invention, Comprising: An image pick-up element is comprised from the pixel of several rows and several columns, a 1st pixel group is comprised from the pixel of an even number column, and a 2nd pixel group is an odd number Consists of columns of pixels.
As a result, the video signal acquired from the accumulated charge in the even-numbered column pixels can be acquired as a short signal, and the video signal acquired from the accumulated charge in the odd-numbered column pixels can be acquired as the long signal.
第4の発明は、第1の発明であって、撮像素子は、複数行かつ複数列の画素から構成され、第1画素群は、奇数行の画素から構成され、第2画素群は、偶数行の画素から構成される。
これにより、奇数行の画素での蓄積電荷から取得された映像信号をshort信号として、かつ、偶数行の画素での蓄積電荷から取得された映像信号をlong信号として取得することができる。
4th invention is 1st invention, Comprising: An image pick-up element is comprised from the pixel of multiple rows and multiple columns, a 1st pixel group is comprised from the pixel of odd-numbered rows, and a 2nd pixel group is an even number Consists of rows of pixels.
As a result, the video signal acquired from the accumulated charges in the odd-numbered pixels can be acquired as a short signal, and the video signal acquired from the accumulated charges in the even-numbered pixels can be acquired as a long signal.
第5の発明は、第1の発明であって、撮像素子は、複数行かつ複数列の画素から構成され、第1画素群は、偶数行の画素から構成され、第2画素群は、奇数行の画素から構成される。
これにより、偶数行の画素での蓄積電荷から取得された映像信号をshort信号として、かつ、奇数行の画素での蓄積電荷から取得された映像信号をlong信号として取得することができる。
第6の発明は、第1から第5のいずれかの発明であって、撮像素子は、CMOS型イメージセンサーである。
これにより、撮像部の撮像素子としてCMOS型イメージセンサーを用いることで撮像装置を実現することできる。
5th invention is 1st invention, Comprising: An image pick-up element is comprised from the pixel of multiple rows and multiple columns, a 1st pixel group is comprised from the pixel of an even-numbered row, and a 2nd pixel group is an odd number Consists of rows of pixels.
As a result, the video signal acquired from the accumulated charges in the even-numbered pixels can be acquired as a short signal, and the video signal acquired from the accumulated charges in the odd-numbered pixels can be acquired as a long signal.
A sixth invention is any one of the first to fifth inventions, and the imaging device is a CMOS image sensor.
Thereby, an imaging apparatus is realizable by using a CMOS type image sensor as an image pick-up element of an image pick-up part.
第7の発明は、1画素毎に異なる電荷蓄積時間を設定することができる複数の画素により構成される撮像素子であって、画素から構成され第1電荷蓄積時間で電荷を蓄積する第1画素群と、画素から構成され第1電荷蓄積時間より長い時間である第2電荷蓄積時間で電荷を蓄積する第2画素群とを含む撮像素子を有し、被写体からの光を電気信号に変換することで映像信号を取得する撮像部を備える撮像装置に用いられる撮像方法であって、電荷蓄積時間設定ステップと、駆動ステップと、L/S分離ステップと、飽和検出ステップと、補正値算出ステップと、乗算ステップと、第1補間ステップと、第1選択ステップと、第2補間ステップと、差レベル検出ステップと、第1選択ステップと、第3補間ステップと、第2選択ステップと、L/S合成ステップと、を備える。電荷蓄積時間設定ステップでは、第1電荷蓄積時間および第2電荷蓄積時間を設定する。駆動ステップでは、第1電荷蓄積時間および第2電荷蓄積時間に基づいて撮像部を駆動する。L/S分離ステップでは、撮像部から出力される映像信号を、第1電荷蓄積時間により取得された映像信号であるshort信号と、第2電荷蓄積時間により取得された映像信号であるlong信号とに分離する。飽和検出ステップでは、long信号の信号レベルを検出する。補正値算出ステップでは、第1電荷蓄積時間と第2電荷蓄積時間とに基づいて、short信号の信号レベルをlong信号の信号レベルに補正するための補正値を算出する。乗算ステップでは、補正値算出ステップにより算出された補正値を、short信号に乗算することにより修正short信号を取得する。第1補間ステップでは、修正short信号を内挿してlong信号と同タイミングの信号である補間long信号を取得する。第1選択ステップでは、飽和検出ステップにより、long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、long信号を選択し、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する。第2補間ステップでは、long信号を内挿して修正short信号と同タイミングの信号である補間short信号を取得する。差レベル検出ステップでは、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルとの差を検出する。第1選択ステップでは、飽和検出ステップにより、long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、long信号を選択し、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する。第3補間ステップでは、飽和検出ステップでの検出結果を示す出力信号を内挿してshort信号と同タイミングの飽和検出short信号を取得する。第2選択ステップでは、飽和検出short信号により、long信号が所定レベルを超えていると判断された場合、修正short信号を選択し、飽和検出short信号により、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出ステップにより、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていると判断されたときは、修正short信号を選択し、飽和検出short信号により、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出ステップにより、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていないと判断されたときは、補間short信号を選択し、選択された信号を最終short信号として出力する。L/S合成ステップでは、第1選択部から出力される最終long信号と第2選択部から出力される最終short信号とを順次切り替えることにより出力映像信号を生成する。
これにより、第1の発明と同様の効果を奏する撮像方法を実現することができる。
A seventh aspect of the invention is an image pickup device that includes a plurality of pixels that can set different charge accumulation times for each pixel, and is a first pixel that is composed of pixels and accumulates charges during the first charge accumulation time. And an image sensor including a pixel group and a second pixel group configured to store charges in a second charge storage time that is longer than the first charge storage time, and converts light from the subject into an electrical signal. An imaging method used in an imaging apparatus including an imaging unit that acquires a video signal in this manner, a charge accumulation time setting step, a driving step, an L / S separation step, a saturation detection step, and a correction value calculation step, , Multiplication step, first interpolation step, first selection step, second interpolation step, difference level detection step, first selection step, third interpolation step, second selection step, L We include a S synthesis step. In the charge accumulation time setting step, a first charge accumulation time and a second charge accumulation time are set. In the driving step, the imaging unit is driven based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time. In the L / S separation step, the video signal output from the imaging unit includes a short signal that is a video signal acquired by the first charge accumulation time, and a long signal that is a video signal acquired by the second charge accumulation time. To separate. In the saturation detection step, the signal level of the long signal is detected. In the correction value calculation step, a correction value for correcting the signal level of the short signal to the signal level of the long signal is calculated based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time. In the multiplication step, the corrected short signal is obtained by multiplying the short signal by the correction value calculated in the correction value calculating step. In the first interpolation step, an interpolated long signal that is a signal having the same timing as the long signal is obtained by interpolating the corrected short signal. In the first selection step, when it is determined by the saturation detection step that the signal level of the long signal is below a predetermined value, the long signal is selected, and when the signal level of the long signal exceeds the predetermined value by the saturation detection unit If it is determined, the interpolated long signal is selected, and the selected signal is acquired as the final long signal. In the second interpolation step, a long signal is interpolated to obtain an interpolated short signal that is a signal having the same timing as the corrected short signal. In the difference level detection step, a difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal is detected. In the first selection step, when it is determined by the saturation detection step that the signal level of the long signal is below a predetermined value, the long signal is selected, and when the signal level of the long signal exceeds the predetermined value by the saturation detection unit If it is determined, the interpolated long signal is selected, and the selected signal is acquired as the final long signal. In the third interpolation step, an output signal indicating the detection result in the saturation detection step is interpolated to obtain a saturation detection short signal having the same timing as the short signal. In the second selection step, when it is determined by the saturation detection short signal that the long signal exceeds the predetermined level, the corrected short signal is selected, and the long signal does not exceed the predetermined level by the saturation detection short signal. If it is determined that the difference level detection step determines that the difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal exceeds a predetermined value, the corrected short signal is selected, When it is determined by the saturation detection short signal that the long signal does not exceed the predetermined level, the difference level detection step causes the difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal to exceed the predetermined value. If it is determined that it is not, the interpolation short signal is selected, and the selected signal is And outputs it as a short signal. In the L / S synthesis step, an output video signal is generated by sequentially switching the final long signal output from the first selection unit and the final short signal output from the second selection unit.
Thereby, it is possible to realize an imaging method having the same effect as that of the first invention.
第8の発明は、1画素毎に異なる電荷蓄積時間を設定することができる複数の画素により構成される撮像素子であって、画素から構成され第1電荷蓄積時間で電荷を蓄積する第1画素群と、画素から構成され第1電荷蓄積時間より長い時間である第2電荷蓄積時間で電荷を蓄積する第2画素群とを含む撮像素子を有し、被写体からの光を電気信号に変換することで映像信号を取得する撮像部とともに用いられる集積回路であって、電荷蓄積時間設定部と、駆動部と、L/S分離部と、飽和検出部と、補正値算出部と、乗算部と、第1補間部と、第1選択部と、第2補間部と、差レベル検出部と、第1選択部と、第3補間部と、第2選択部と、L/S合成部と、を備える。電荷蓄積時間設定部は、第1電荷蓄積時間および第2電荷蓄積時間を設定する。駆動部は、第1電荷蓄積時間および第2電荷蓄積時間に基づいて撮像部を駆動する。L/S分離部は、撮像部から出力される映像信号を、第1電荷蓄積時間により取得された映像信号であるshort信号と、第2電荷蓄積時間により取得された映像信号であるlong信号とに分離する。飽和検出部は、long信号の信号レベルを検出する。補正値算出部は、第1電荷蓄積時間と第2電荷蓄積時間とに基づいて、short信号の信号レベルをlong信号の信号レベルに補正するための補正値を算出する。乗算部は、補正値算出部により算出された補正値を、short信号に乗算することにより修正short信号を取得する。第1補間部は、修正short信号を内挿してlong信号と同タイミングの信号である補間long信号を取得する。第1選択部は、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、long信号を選択し、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する。第2補間部は、long信号を内挿して修正short信号と同タイミングの信号である補間short信号を取得する。差レベル検出部は、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルとの差を検出する。第1選択部は、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、long信号を選択し、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する。第3補間部は、飽和検出部の出力を内挿してshort信号と同タイミングの飽和検出short信号を取得する。第2選択部は、飽和検出short信号により、long信号が所定レベルを超えていると判断された場合、修正short信号を選択し、飽和検出short信号により、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出部により、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていると判断されたときは、修正short信号を選択し、飽和検出short信号により、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出部により、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていないと判断されたときは、補間short信号を選択し、選択された信号を最終short信号として出力する。L/S合成部は、第1選択部から出力される最終long信号と第2選択部から出力される最終short信号とを順次切り替えることにより出力映像信号を生成する。
この集積回路を、撮像部とともに用いることで、第1の発明と同様の効果を奏する集積回路を実現することができる。
An eighth aspect of the invention is an image pickup device that includes a plurality of pixels that can set different charge accumulation times for each pixel, and is a first pixel that is composed of pixels and accumulates charges during the first charge accumulation time. And an image sensor including a pixel group and a second pixel group configured to store charges in a second charge storage time that is longer than the first charge storage time, and converts light from the subject into an electrical signal. An integrated circuit used together with an imaging unit that acquires a video signal, a charge accumulation time setting unit, a drive unit, an L / S separation unit, a saturation detection unit, a correction value calculation unit, a multiplication unit, A first interpolation unit, a first selection unit, a second interpolation unit, a difference level detection unit, a first selection unit, a third interpolation unit, a second selection unit, an L / S synthesis unit, Is provided. The charge accumulation time setting unit sets a first charge accumulation time and a second charge accumulation time. The drive unit drives the imaging unit based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time. The L / S separation unit outputs a video signal output from the imaging unit to a short signal that is a video signal acquired by the first charge accumulation time and a long signal that is a video signal acquired by the second charge accumulation time. To separate. The saturation detector detects the signal level of the long signal. The correction value calculation unit calculates a correction value for correcting the signal level of the short signal to the signal level of the long signal based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time. The multiplication unit obtains a corrected short signal by multiplying the short signal by the correction value calculated by the correction value calculation unit. The first interpolation unit interpolates the corrected short signal to obtain an interpolated long signal that is a signal having the same timing as the long signal. The first selection unit selects the long signal when the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal is equal to or lower than a predetermined value. When the signal level of the long signal exceeds the predetermined value by the saturation detection unit, If it is determined, the interpolated long signal is selected, and the selected signal is acquired as the final long signal. The second interpolation unit interpolates the long signal to obtain an interpolated short signal that is a signal having the same timing as the corrected short signal. The difference level detection unit detects a difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal. The first selection unit selects the long signal when the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal is equal to or lower than a predetermined value. When the signal level of the long signal exceeds the predetermined value by the saturation detection unit, If it is determined, the interpolated long signal is selected, and the selected signal is acquired as the final long signal. The third interpolation unit interpolates the output of the saturation detection unit and obtains the saturation detection short signal at the same timing as the short signal. The second selection unit selects the corrected short signal when it is determined by the saturation detection short signal that the long signal exceeds the predetermined level, and the long signal does not exceed the predetermined level by the saturation detection short signal. If it is determined that the difference level detection unit determines that the difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal exceeds a predetermined value, the corrected short signal is selected, When it is determined by the saturation detection short signal that the long signal does not exceed the predetermined level, the difference level detection unit causes the difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal to exceed the predetermined value. If it is determined that the interpolation short signal is not selected, the interpolation short signal is selected, and the selected short signal is set as the final short signal. To output. The L / S synthesis unit generates an output video signal by sequentially switching the final long signal output from the first selection unit and the final short signal output from the second selection unit.
By using this integrated circuit together with the imaging unit, an integrated circuit that exhibits the same effect as that of the first invention can be realized.
第9の発明は、撮像部と、電荷蓄積時間設定部と、駆動部と、L/S分離部と、飽和検出部と、補正値算出部と、乗算部と、第1補間部と、第1選択部と、第2補間部と、差レベル検出部と、第1選択部と、第3補間部と、第2選択部と、L/S合成部と、を備える集積回路である。撮像部は、1画素毎に異なる電荷蓄積時間を設定することができる複数の画素により構成される撮像素子であって、画素から構成され第1電荷蓄積時間で電荷を蓄積する第1画素群と、画素から構成され第1電荷蓄積時間より長い時間である第2電荷蓄積時間で電荷を蓄積する第2画素群とを含む撮像素子を有し、被写体からの光を電気信号に変換することで映像信号を取得する。電荷蓄積時間設定部は、第1電荷蓄積時間および第2電荷蓄積時間を設定する。駆動部は、第1電荷蓄積時間および第2電荷蓄積時間に基づいて撮像部を駆動する。L/S分離部は、撮像部から出力される映像信号を、第1電荷蓄積時間により取得された映像信号であるshort信号と、第2電荷蓄積時間により取得された映像信号であるlong信号とに分離する。飽和検出部は、long信号の信号レベルを検出する。補正値算出部は、第1電荷蓄積時間と第2電荷蓄積時間とに基づいて、short信号の信号レベルをlong信号の信号レベルに補正するための補正値を算出する。乗算部は、補正値算出部により算出された補正値を、short信号に乗算することにより修正short信号を取得する。第1補間部は、修正short信号を内挿してlong信号と同タイミングの信号である補間long信号を取得する。第1選択部は、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、long信号を選択し、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する。第2補間部は、long信号を内挿して修正short信号と同タイミングの信号である補間short信号を取得する。差レベル検出部は、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルとの差を検出する。第1選択部は、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、long信号を選択し、飽和検出部により、long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する。第3補間部は、飽和検出部の出力を内挿してshort信号と同タイミングの飽和検出short信号を取得する。第2選択部は、飽和検出short信号により、long信号が所定レベルを超えていると判断された場合、修正short信号を選択し、飽和検出short信号により、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出部により、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていると判断されたときは、修正short信号を選択し、飽和検出short信号により、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出部により、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていないと判断されたときは、補間short信号を選択し、選択された信号を最終short信号として出力する。L/S合成部は、第1選択部から出力される最終long信号と第2選択部から出力される最終short信号とを順次切り替えることにより出力映像信号を生成する。
これにより、第1の発明と同様の効果を奏する集積回路を実現することができる。
The ninth invention includes an imaging unit, a charge accumulation time setting unit, a drive unit, an L / S separation unit, a saturation detection unit, a correction value calculation unit, a multiplication unit, a first interpolation unit, 1 is an integrated circuit including a first selection unit, a second interpolation unit, a difference level detection unit, a first selection unit, a third interpolation unit, a second selection unit, and an L / S synthesis unit. The imaging unit is an imaging device including a plurality of pixels that can set different charge accumulation times for each pixel, and includes a first pixel group that is configured of pixels and accumulates charges during the first charge accumulation time. And an image sensor including a second pixel group that is configured of pixels and accumulates charges in a second charge accumulation time that is longer than the first charge accumulation time, and converts light from the subject into an electrical signal. Get video signal. The charge accumulation time setting unit sets a first charge accumulation time and a second charge accumulation time. The drive unit drives the imaging unit based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time. The L / S separation unit outputs a video signal output from the imaging unit to a short signal that is a video signal acquired by the first charge accumulation time and a long signal that is a video signal acquired by the second charge accumulation time. To separate. The saturation detector detects the signal level of the long signal. The correction value calculation unit calculates a correction value for correcting the signal level of the short signal to the signal level of the long signal based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time. The multiplication unit obtains a corrected short signal by multiplying the short signal by the correction value calculated by the correction value calculation unit. The first interpolation unit interpolates the corrected short signal to obtain an interpolated long signal that is a signal having the same timing as the long signal. The first selection unit selects the long signal when the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal is equal to or lower than a predetermined value. When the signal level of the long signal exceeds the predetermined value by the saturation detection unit, If it is determined, the interpolated long signal is selected, and the selected signal is acquired as the final long signal. The second interpolation unit interpolates the long signal to obtain an interpolated short signal that is a signal having the same timing as the corrected short signal. The difference level detection unit detects a difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal. The first selection unit selects the long signal when the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal is equal to or lower than a predetermined value. When the signal level of the long signal exceeds the predetermined value by the saturation detection unit, If it is determined, the interpolated long signal is selected, and the selected signal is acquired as the final long signal. The third interpolation unit interpolates the output of the saturation detection unit and obtains the saturation detection short signal at the same timing as the short signal. The second selection unit selects the corrected short signal when it is determined by the saturation detection short signal that the long signal exceeds the predetermined level, and the long signal does not exceed the predetermined level by the saturation detection short signal. If it is determined that the difference level detection unit determines that the difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal exceeds a predetermined value, the corrected short signal is selected, When it is determined by the saturation detection short signal that the long signal does not exceed the predetermined level, the difference level detection unit causes the difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal to exceed the predetermined value. If it is determined that the interpolation short signal is not selected, the interpolation short signal is selected, and the selected short signal is set as the final short signal. To output. The L / S synthesis unit generates an output video signal by sequentially switching the final long signal output from the first selection unit and the final short signal output from the second selection unit.
Thus, an integrated circuit that exhibits the same effect as that of the first invention can be realized.
本発明によれば、解像度の劣化のない映像信号を出力することができ、かつ、所定期間(例えば、フレーム期間やフィールド期間)内に激しく変化するような動画に対しても、映像(画像)ブレの発生を抑制することができるとともに、S/N比の良い映像を出力することができる撮像装置、撮像方法および集積回路を実現することができる。 According to the present invention, a video (image) can be output even for a moving image that can output a video signal with no degradation in resolution and changes drastically within a predetermined period (for example, a frame period or a field period). It is possible to realize an imaging device, an imaging method, and an integrated circuit that can suppress the occurrence of blurring and can output an image with a good S / N ratio.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
[第1実施形態]
<撮像装置の構成>
図1に、本発明の第1実施形態に係る撮像装置100の構成図を示す。
撮像装置100は、撮像部1と、撮像部1を駆動するための駆動部2と、電荷蓄積時間の長短によって撮像部1で取得した映像信号を分離するL/S分離部3と、電荷蓄積時間の長い画素から得られるlong信号のレベルが所定のレベルを超えるか否かを検出する飽和検出部4と、電荷蓄積時間によって変動する画素出力レベルを補正する補正値算出部5と、short信号を補正して電荷蓄積時間による信号の低下を補正して修正short信号を得るための乗算部6と、修正short信号を用いて、修正short信号の中間点すなわちlong信号と同タイミングの補間long信号を得るための第1補間部7と、を備える。さらに、撮像装置100は、飽和検出部4での検出結果に基づきlong信号と補間long信号とのいずれかを選択し、最終long信号として出力する第1選択部8と、long信号を用いて、修正long信号間の中間点すなわちshort信号と同タイミングの補間short信号を得るための第2補間部9と、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差を検出し、その差が所定値を超えているか否かを検出する差レベル検出部10と、飽和検出部4からの出力信号のタイミング調整を行う第3補間部11と、差レベル検出部10からの出力信号および第3補間部11からの出力信号に基づき、補間short信号と修正short信号とのいずれかを選択し、最終short信号として出力する第2選択部12と、最終long信号と最終short信号とを順次切り替えて映像信号を得るL/S合成部13と、映像信号をガンマ補正、DTL(ディテール)付加等のカメラ用信号処理を行うプロセス部14と、カメラの同期信号や撮像部1の駆動タイミングを決定させる駆動パルス信号等を発生させるタイミングジェネレータ部15と、を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
<Configuration of imaging device>
FIG. 1 shows a configuration diagram of an
The
撮像部1は、被写体からの光を光電変換により電気信号として取得し、取得した電気信号をL/S分離部3に出力する。
図2に、本発明の撮像装置の撮像部1(CMOS型イメージセンサーの場合)および駆動部2の構成図を示す。図2において、撮像部1は、水平に6画素、垂直に4画素からなり、各画素16は、フォトダイオードを有している。なお、画素数は説明の便宜のためのものであり、この画素数に限定されないことは言うまでもない。
撮像部1は、図2に示すように、縦横に配列された複数個の画素16と、スイッチトランジスタ20と、出力アンプ21と、を備える。画素16は、入射光量に比例した電荷を蓄積し、その蓄積電荷量に応じた電気信号を出力する素子である。撮像部1としては、CMOS型イメージセンサーを用いることが好ましい。
The
FIG. 2 shows a configuration diagram of the imaging unit 1 (in the case of a CMOS image sensor) and the
As shown in FIG. 2, the
駆動部2は、タイミングジェネレータ部15から出力される制御信号(カメラの同期信号や撮像部1の駆動タイミングを決定させる駆動パルス信号等)に基づいて、撮像部1を駆動する。駆動部2は、図2に示すように、第1垂直レジスタ・シャッター17と、第2垂直レジスタ・シャッター18と、水平レジスタ19と、を備える。第1垂直レジスタ・シャッター17は、奇数列の画素16と接続されており、水平ラインアドレスを選択し、選択された水平方向アドレスにある画素16を指定された時間だけ動作させ、電荷を蓄積させる(いわゆる電子シャッター機能を実現させる)。第2垂直レジスタ・シャッター18は、偶数列の画素16と接続されており、水平ラインアドレスを選択し、選択された水平方向アドレスにある画素16を指定された時間だけ動作させ、電荷を蓄積させる(いわゆる電子シャッター機能を実現させる)。
The driving
第1垂直レジスタ・シャッター17および第2垂直レジスタ・シャッター18として、例えば、シフトレジスタ回路を用いることができる。水平レジスタ19は、画素16が形成する列数分だけ設置されるスイッチトランジスタ20と図2に示すように接続されており、垂直ラインアドレスを選択する(水平走査を行う)。水平レジスタ19は、垂直ラインアドレスに対応するスイッチトランジスタ20をON状態とすることで、垂直ラインアドレスを選択する。出力アンプ21は、図2のように、スイッチトランジスタ20と接続されている。出力アンプ21に、第1垂直レジスタ・シャッター17、第2垂直レジスタ・シャッター18および水平レジスタ19により選択されたアドレスの画素16に蓄積された電荷量に対応する電気信号が入力されると、出力アンプ21は、その入力信号を増幅し、出力端子22を介してL/S分離部3へ出力する。
As the first vertical register /
このように構成された撮像部1と駆動部2により、各画素に対応する画素16の電荷蓄積時間を、個別に制御することができるので、1画面分の画像信号を取得するときの電荷蓄積時間を容易に調整することができる。例えば、奇数列に配置されている画素16の電荷蓄積時間を短くし、偶数列に配置されている画素16の電荷蓄積時間を長くすることが容易に可能となる。
以下、説明便宜のため、奇数列に配置されている画素16の電荷蓄積時間を短くし、偶数列に配置されている画素16の電荷蓄積時間を長くした場合について説明する。
L/S分離部3は、画素16の電荷蓄積時間の長短によって、撮像部1から出力される信号を分離する。画素16の電荷蓄積時間が長い場合の撮像部1からの出力信号をlong信号とし、画素16の電荷蓄積時間が短い場合の撮像部1からの出力信号をshort信号とすると、L/S分離部3は、long信号を飽和検出部4、第2補間部9および第1選択部8に出力し、short信号を乗算部6に出力する。また、L/S分離部3には、タイミングジェネレータ部15から制御信号を入力することができ、L/S分離部3は、タイミングジェネレータ部15から制御信号に基づき、long信号およびshort信号を出力する。
Since the
Hereinafter, for convenience of explanation, a case where the charge accumulation time of the
The L /
飽和検出部4は、L/S分離部3から出力されるlong信号を入力とし、電荷蓄積時間の長い画素16から得られるlong信号のレベルが所定のレベルを超えるか否かを検出し、検出結果を第1選択部8に出力する。
補正値算出部5は、電荷蓄積時間によって変動する画素出力レベル(画素16から出力される電気信号の出力レベル)を補正するための補正値を算出する。なお、補正値は、long信号を生成するための画素16の電荷蓄積時間と、short信号を生成するための画素16の電荷蓄積時間とを基に算出する。補正値算出部5は、long信号を生成するための画素16の電荷蓄積時間と、short信号を生成するための画素16の電荷蓄積時間とに関する情報をタイミングジェネレータ部15から取得し、その情報に基づいて、補正値を算出し、算出した補正値を乗算部6に出力する。
The
The correction
乗算部6は、補正値算出部5から出力された補正値と、L/S分離部3から出力されたshort信号とを乗算し、乗算して得られた信号を、修正short信号として、第1補間部7、差レベル検出部10および第2選択部12に出力する。
第1補間部7は、乗算部6から出力された修正short信号を用いて、修正short信号の中間点すなわちlong信号と同タイミングの補間long信号を生成し、生成した補間long信号を第1選択部8に出力する。第1補間部7は、例えば、前後2つの修正short信号に対して平均処理(相加平均、相乗平均等の処理やLPF処理)を行い、補間long信号を生成する。
第1選択部8は、飽和検出部4での検出結果、L/S分離部3から出力されたlong信号、および第1補間部7から出力された補間long信号を入力とし、飽和検出部4により、long信号が所定レベル以下であると判断された場合、long信号を最終long信号として、L/S合成部9に出力し、飽和検出部4により、long信号が所定レベルを超えると判断された場合、補間long信号を最終long信号としてL/S合成部9に出力する。
The
The
The
第2補間部9は、L/S分離部3から出力されたlong信号を用いて、long信号の中間点すなわち修正short信号と同タイミングの補間short信号を生成し、生成した補間short信号を第2選択部12に出力する。第2補間部9は、例えば、前後2つのlong信号に対して平均処理(相加平均、相乗平均等の処理やLPF処理)を行い、補間short信号を生成する。
差レベル検出部10は、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差を検出し、その差が所定値を超えているか否かを検出し、検出結果を第2選択部12に出力する。
第3補間部11は、飽和検出部4からの出力信号を補間short信号および修正short信号のタイミングに一致させて、第2選択部12に出力する。
The
The difference
The
第2選択部12は、差レベル検出部10からの出力信号および第3補間部11からの出力信号を入力とし、最終short信号をL/S合成部13に出力する。
つまり、第2選択部12は、第3補間部により、long信号が所定レベルを超えていると判断された場合、修正short信号を選択し、修正short信号を最終short信号として出力する。そして、第2選択部12は、第3補間部により、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出部10により、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていると判断されたときは、修正short信号を選択し、修正short信号を最終short信号として出力する。そして、第3補間部により、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出部10により、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていないと判断されたときは、補間short信号を選択し、補間short信号を最終short信号として出力する。
The
That is, when the third interpolation unit determines that the long signal exceeds the predetermined level, the
L/S合成部13は、第1選択部8から出力される最終long信号と、第2選択部12から出力される最終short信号と、タイミングジェネレータ部15からの制御信号と、を入力とし、タイミングジェネレータ部15からの制御信号に基づき、最終long信号と最終short信号とを順次切り替えて映像信号としてプロセス部14に出力する。
プロセス部14は、L/S合成部13から出力される映像信号に、ガンマ補正、DTL(ディテール)付加等のカメラ用信号処理を行う。
タイミングジェネレータ部15は、カメラの同期信号や撮像部1の駆動タイミングを決定させる駆動パルス信号等を発生させ、駆動部2に出力する。また、タイミングジェネレータ部15は、出力信号のタイミングを調整するための制御信号を、L/S分離部3およびL/S合成部13に出力する。また、タイミングジェネレータ部15は、long信号を生成するための画素16の電荷蓄積時間と、short信号を生成するための画素16の電荷蓄積時間とに関する情報を補正値算出部5に出力する。なお、電荷蓄積時間設定部の機能は、タイミングジェネレータ部15により実現される。
The L /
The
The
<撮像装置の動作>
以上のように構成された撮像装置100の動作について、図1から図3を用いて説明する。
図3は、図1に示した撮像装置100の各点(a点〜l点)における信号波形を示したタイミングチャート図である。図3の縦軸は信号レベル、横軸は時間である。
まず、図2の撮像部1(CMOS型イメージセンサー)において、奇数列の画素についての電荷蓄積時間が長くなるように設定し、偶数列の画素についての電荷蓄積時間が短くなるように設定する。この設定は、第1垂直レジスタ・シャッター17および第2垂直レジスタ・シャッター18の設定により行われる。撮像部1において、第1垂直レジスタ・シャッター17、および第2垂直レジスタ・シャッター18により、画素ごとに異なる駆動が容易に行えるので、シャッター速度も画素ごとに設定できる。なお、このような画素ごとの制御は、撮像素子にCCDを用いた場合は困難である。
<Operation of imaging device>
The operation of the
FIG. 3 is a timing chart showing signal waveforms at points (points a to l) of the
First, in the imaging unit 1 (CMOS type image sensor) of FIG. 2, the charge accumulation time for odd-numbered columns of pixels is set to be long, and the charge accumulation time for even-numbered columns of pixels is set to be short. This setting is performed by setting the first vertical register /
奇数列の画素から取得された電荷蓄積時間の長い信号および偶数列の画素から取得された電荷蓄積時間の短い信号は、水平レジスタ19により、水平方向に並んだスイッチトランジスタ20がON状態とされることで、出力アンプ21を介して出力端子22へ出力される。この撮像部1(CMOS型イメージセンサー)の出力信号の一例を、図3(a)に示す。
図3において、最上段に記載している番号が奇数番号である部分の信号は、電荷蓄積時間の長いlong信号を示し、偶数番号である部分の信号は、電荷蓄積時間の短いshort信号を示す。撮像部1からの出力信号は、L/S分離部3により、long信号とshort信号とに分離される。図3(b)にL/S分離部3で分離されたlong信号を、図3(c)にL/S分離部3で分離されたshort信号を示す。
The
In FIG. 3, the signal of the portion with the odd number shown in the uppermost row indicates a long signal with a long charge accumulation time, and the signal with the even number indicates a short signal with a short charge accumulation time. . An output signal from the
L/S分離部3から出力されたshort信号は、乗算部6で、補正値算出部5により算出された補正係数(=(長い方の電荷蓄積時間)/(短い方の電荷蓄積時間))を乗算されることにより、修正short信号に変換される。図3(e)に修正short信号を示す。
次に、修正short信号は、第1補間部7で補間され、L/S分離部3から出力されるlong信号と同タイミングの信号に変換される。この変換された信号が補間long信号である。図3(f)にこの補間long信号を示す。なお、ここで、第1補間部7は、例えば、前後2つの修正short信号を平均した信号を生成し、その生成した信号のタイミングをlong信号と一致させることで、補間long信号を生成する。具体的には、図3の(2)の部分の修正short信号と(4)の部分の修正short信号とを加算平均した信号を生成し、その信号のタイミングを、(3)の部分のlong信号と一致させることで、補間long信号を作成する。なお、これ以外にも修正short信号を単にディレーさせて、long信号とタイミングを一致させることで生成した信号を、補間long信号としてもよい。
The short signal output from the L /
Next, the corrected short signal is interpolated by the
第1選択部8により、L/S分離部3から出力されるlong信号および第1補間部7から出力される補間long信号が、飽和検出部4の検出結果(図3(d3)に示す信号がこれに相当。)に基づいて選択されることで、最終long信号が生成される。これについて、図3を用いて説明する。図3において、図3に点線で示した信号レベルを所定値として説明する。long信号が所定値を超えていない(1)、(3)、(5)、(7)、および(9)の部分においては、第1選択部8によりlong信号が選択され、long信号が最終long信号として出力される。long信号が所定値を超える(11)、(13)、および(15)の部分においては、第1選択部8により補間long信号が選択され、補間long信号が修正long信号として出力される。図3(g)に、この最終long信号を示す。
The long signal output from the L /
次に、long信号は、第2補間部9で補間され、乗算部6から出力される修正short信号と同タイミングの信号に変換される。この変換された信号が補間short信号である。図3(h)にこの補間short信号を示す。なお、ここで、第2補間部9は、例えば、前後2つのlong信号を平均した信号を生成し、その生成した信号のタイミングを修正short信号と一致させることで、補間short信号を生成する。具体的には、図3の(1)の部分のlong信号と(3)の部分のlong信号とを加算平均した信号を生成し、その信号のタイミングを、(2)の部分の修正short信号と一致させることで、補間short信号を作成する。なお、これ以外にもlong信号を単にディレー(遅延)させて、修正short信号とタイミングを一致させることで生成した信号を、補間short信号としてもよい。
Next, the long signal is interpolated by the
修正short信号および補間shortは、差レベル検出部10および第2選択部12に入力される。
差レベル検出部10により、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が検出され、その差が所定値を超えているか否かが検出される。そして、差レベル検出部10での検出結果を示す信号が第2選択部12に出力される。
また、第3補間部により、飽和検出部4からの出力信号は、補間short信号および修正short信号のタイミングに一致するようにタイミング調整され、第2選択部12に出力される。第3補間部からの出力信号を図3(j)に示す。
第3補間部により、long信号が所定レベルを超えていると判断された場合、第2選択部12により、修正short信号が選択され、修正short信号が最終short信号として出力される。また、第3補間部により、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出部10により、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていると判断されたときは、第2選択部12により、修正short信号が選択され、修正short信号が最終short信号として出力される。そして、第3補間部により、long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、差レベル検出部10により、修正short信号の信号レベルと補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていないと判断されたときは、第2選択部12により、補間short信号が選択され、補間short信号が最終short信号として出力される。図3(i)に差レベル検出部10の出力信号を、図3(k)に最終short信号を、それぞれ示す。
The corrected short signal and the interpolation short are input to the difference
The
Further, the output signal from the
When the third interpolation unit determines that the long signal exceeds the predetermined level, the
最後に、L/S合成部13により、最終short信号と最終long信号とを順次取り出すことで合成された信号が、映像信号として、L/S合成部13から出力される。図3(l)に、この映像信号を示す。図3(l)から分かるように、撮像部1からの出力信号では、信号レベルが飽和していた(11)、(13)および(15)の部分の信号も飽和することなく再現されており、広いダイナミックレンジが実現されている。つまり、この撮像装置100では、撮像部1のすべての画素の信号が飽和することなく再現されているので、解像度の高い映像信号を得ることができる。
また、本発明の撮像装置100では、電荷蓄積時間の長くS/N比の良いlong信号をできるだけ多く使用し、long信号を使用すると、撮像装置からの出力信号の品質が落ちる可能性がある部分のみをshort信号を使用するという処理を行っている。つまり、本発明の撮像装置100により取得される映像信号は、S/N比が良いものとなる。さらに、1フレーム(またはフィールド)期間内に激しい動きのある映像を、本発明の撮像装置100で処理する場合でも、ダイナミックレンジを拡大させる効果を維持しつつ、映像ブレの発生を効果的に抑制することできる。
Finally, a signal synthesized by sequentially taking out the final short signal and the final long signal by the L /
Further, in the
なお、以上の説明では、long信号とshort信号との処理チャンネルを分離する構成の撮像装置100について説明したが、デジタル処理により、long信号とshort信号を時系列で処理(時分割処理)して、処理チャンネルを分離しない構成としてもよい。
また、撮像部1において、電荷蓄積時間の長短の画素を水平方向に交代に並べた構成のものについて説明したが、電荷蓄積時間の長短の画素を垂直方向に交代に並べる構成にしても同様の効果が得られることは明白である。
3板カメラ装置のように、RGBを別々の撮像部(CMOS型イメージセンサー)で構成される撮像装置に、本発明を適用する場合、撮像装置100において、図1で示した撮像装置100の処理系をRGB別々に3系統設ける構成とすればよい。
In the above description, the
Further, in the
In the case where the present invention is applied to an imaging apparatus configured with RGB separate imaging units (CMOS type image sensors), such as a three-plate camera apparatus, the
また、本発明の撮像装置100では、short信号のレベルを補正する構成としたが、long信号のレベルを補正する構成としても同様の効果が得られるのはいうまでもない。
[他の実施形態]
なお、上記実施形態では、フレームを基準に処理する場合について説明したが、フィールドを基準に処理してもよい。
また、上記実施形態で説明した撮像装置において、各ブロックは、LSIなどの半導体装置により個別に1チップ化されても良いし、一部又は全部を含むように1チップ化されても良い。
なお、ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
Further, although the
[Other Embodiments]
In the above embodiment, the case where processing is performed based on a frame has been described. However, processing may be performed based on a field.
In the imaging device described in the above embodiment, each block may be individually made into one chip by a semiconductor device such as an LSI, or may be made into one chip so as to include a part or the whole.
Here, although LSI is used, it may be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
また、上記実施形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアにより実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。
Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and implementation with a dedicated circuit or a general-purpose processor is also possible. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after manufacturing the LSI or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
Further, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology. Biotechnology can be applied as a possibility.
Moreover, each process of the said embodiment may be implement | achieved by hardware, and may be implement | achieved by software. Further, it may be realized by mixed processing of software and hardware.
なお、本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。 The specific configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention.
本発明に係る撮像装置、撮像方法および集積回路は、解像度を劣化させることなく、S/N比を劣化させることなく、ダイナミックレンジを高めることができ、高ダイナミックレンジが必要なトンネル用やセキュリティ用等の撮像装置、撮像方法および集積回路として有用である。 The imaging apparatus, imaging method, and integrated circuit according to the present invention can increase the dynamic range without degrading the resolution and without degrading the S / N ratio, and for tunnels and security that require a high dynamic range. It is useful as an imaging device, an imaging method, and an integrated circuit.
100 撮像装置
1 撮像部
2 駆動部
3 L/S分離部
4 飽和検出部
5 補正値算出部
6 乗算部
7 第1補間部
8 第1選択部
9 第2補間部
10 差レベル検出部
11 第3補間部
12 第2選択部
13 L/S合成部
14 プロセス部
15 タイミングジェネレータ部
16 画素
17 第1垂直レジスタ・シャッター
18 第2垂直レジスタ・シャッター
19 水平レジスタ・
20 スイッチトランジスタ
21 出力アンプ
22 出力端子
DESCRIPTION OF
20
Claims (9)
前記第1電荷蓄積時間および前記第2電荷蓄積時間を設定する電荷蓄積時間設定部と、
前記第1電荷蓄積時間および前記第2電荷蓄積時間に基づいて前記撮像部を駆動する駆動部と、
前記撮像部から出力される前記映像信号を、前記第1電荷蓄積時間により取得された前記映像信号であるshort信号と、前記第2電荷蓄積時間により取得された前記映像信号であるlong信号とに分離するL/S分離部と、
前記long信号の信号レベルを検出する飽和検出部と、
前記第1電荷蓄積時間と前記第2電荷蓄積時間とに基づいて、前記short信号の信号レベルを前記long信号の信号レベルに補正するための補正値を算出する補正値算出部と、
前記補正値算出部により算出された前記補正値を、前記short信号に乗算することにより修正short信号を取得する乗算部と、
前記修正short信号を内挿してlong信号と同タイミングの信号である補間long信号を取得する第1補間部と、
前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、前記long信号を選択し、前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、前記補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する第1選択部と、
前記long信号を内挿して前記修正short信号と同タイミングの信号である補間short信号を取得する第2補間部と、
前記修正short信号の信号レベルと前記補間short信号の信号レベルとの差を検出する差レベル検出部と、
前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、前記long信号を選択し、前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、前記補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する第1選択部と、
前記飽和検出部の出力を内挿して前記short信号と同タイミングの飽和検出short信号を取得する第3補間部と、
前記飽和検出short信号により、前記long信号が所定レベルを超えていると判断された場合、前記修正short信号を選択し、前記飽和検出short信号により、前記long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、前記差レベル検出部により、前記修正short信号の信号レベルと前記補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていると判断されたときは、前記修正short信号を選択し、前記飽和検出short信号により、前記long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、前記差レベル検出部により、前記修正short信号の信号レベルと前記補間short信号の信号レベルと差が前記所定値を超えていないと判断されたときは、前記補間short信号を選択し、選択された信号を最終short信号として出力する第2選択部と、
前記第1選択部から出力される最終long信号と前記第2選択部から出力される最終short信号とを順次切り替えることにより出力映像信号を生成するL/S合成部と、
を備える撮像装置。 An image sensor comprising a plurality of pixels capable of setting different charge accumulation times for each pixel, the first pixel group comprising the pixels and accumulating charges in a first charge accumulation time, and the pixels And an image sensor that includes a second pixel group that accumulates charges in a second charge accumulation time that is longer than the first charge accumulation time, and converts the light from the subject into an electrical signal to generate an image. An imaging unit for acquiring a signal;
A charge accumulation time setting unit for setting the first charge accumulation time and the second charge accumulation time;
A drive unit that drives the imaging unit based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time;
The video signal output from the imaging unit is converted into a short signal that is the video signal acquired by the first charge accumulation time and a long signal that is the video signal acquired by the second charge accumulation time. An L / S separator to separate;
A saturation detector for detecting a signal level of the long signal;
A correction value calculation unit that calculates a correction value for correcting the signal level of the short signal to the signal level of the long signal based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time;
A multiplier for obtaining a modified short signal by multiplying the short signal by the correction value calculated by the correction value calculator;
A first interpolation unit that interpolates the modified short signal and obtains an interpolated long signal that is a signal having the same timing as the long signal;
When the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal is less than or equal to a predetermined value, the long signal is selected, and the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal exceeds a predetermined value. A first selection unit that selects the interpolated long signal and obtains the selected signal as a final long signal;
A second interpolation unit that interpolates the long signal to obtain an interpolated short signal that is a signal having the same timing as the modified short signal;
A difference level detector for detecting a difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal;
When the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal is less than or equal to a predetermined value, the long signal is selected, and the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal exceeds a predetermined value. A first selection unit that selects the interpolated long signal and obtains the selected signal as a final long signal;
A third interpolation unit for interpolating the output of the saturation detection unit to obtain a saturation detection short signal having the same timing as the short signal;
If it is determined by the saturation detection short signal that the long signal exceeds a predetermined level, the modified short signal is selected, and it is determined by the saturation detection short signal that the long signal does not exceed the predetermined level. If the difference level detection unit determines that the difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal exceeds a predetermined value, the corrected short signal is And when the saturation detection short signal determines that the long signal does not exceed a predetermined level, the difference level detection unit detects the signal level of the corrected short signal and the signal of the interpolated short signal. When it is determined that the level and the difference do not exceed the predetermined value, the interpolation short signal is transmitted. Select a second selection unit for outputting the selected signal as the final short signal,
An L / S synthesis unit that generates an output video signal by sequentially switching a final long signal output from the first selection unit and a final short signal output from the second selection unit;
An imaging apparatus comprising:
請求項1に記載の撮像装置。 The image sensor is configured by the pixels in a plurality of rows and columns, the first pixel group is configured by the pixels in an odd number column, and the second pixel group is configured by the pixels in an even number column.
The imaging device according to claim 1.
請求項1に記載の撮像装置。 The imaging device is configured by a plurality of rows and a plurality of columns of the pixels, the first pixel group is configured by the even columns of the pixels, and the second pixel group is configured by an odd columns of the pixels.
The imaging device according to claim 1.
請求項1に記載の撮像装置。 The imaging device is configured by the pixels in a plurality of rows and columns, the first pixel group is configured by the pixels in odd rows, and the second pixel group is configured by the pixels in even rows.
The imaging device according to claim 1.
請求項1に記載の撮像装置。 The imaging device is configured by the pixels in a plurality of rows and columns, the first pixel group is configured by the pixels in even rows, and the second pixel group is configured by the pixels in odd rows.
The imaging device according to claim 1.
請求項1から5のいずれかに記載の撮像装置。 The image sensor is a CMOS image sensor.
The imaging device according to claim 1.
前記第1電荷蓄積時間および前記第2電荷蓄積時間を設定する電荷蓄積時間設定ステップと、
前記第1電荷蓄積時間および前記第2電荷蓄積時間に基づいて前記撮像部を駆動する駆動ステップと、
前記撮像部から出力される前記映像信号を、前記第1電荷蓄積時間により取得された前記映像信号であるshort信号と、前記第2電荷蓄積時間により取得された前記映像信号であるlong信号とに分離するL/S分離ステップと、
前記long信号の信号レベルを検出する飽和検出ステップと、
前記第1電荷蓄積時間と前記第2電荷蓄積時間とに基づいて、前記short信号の信号レベルを前記long信号の信号レベルに補正するための補正値を算出する補正値算出ステップと、
前記補正値算出ステップにより算出された前記補正値を、前記short信号に乗算することにより修正short信号を取得する乗算ステップと、
前記修正short信号を内挿してlong信号と同タイミングの信号である補間long信号を取得する第1補間ステップと、
前記飽和検出ステップにより、前記long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、前記long信号を選択し、前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、前記補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する第1選択ステップと、
前記long信号を内挿して前記修正short信号と同タイミングの信号である補間short信号を取得する第2補間ステップと、
前記修正short信号の信号レベルと前記補間short信号の信号レベルとの差を検出する差レベル検出ステップと、
前記飽和検出ステップにより、前記long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、前記long信号を選択し、前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、前記補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する第1選択ステップと、
前記飽和検出ステップでの検出結果を示す出力信号を内挿して前記short信号と同タイミングの飽和検出short信号を取得する第3補間ステップと、
前記飽和検出short信号により、前記long信号が所定レベルを超えていると判断された場合、前記修正short信号を選択し、前記飽和検出short信号により、前記long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、前記差レベル検出ステップにより、前記修正short信号の信号レベルと前記補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていると判断されたときは、前記修正short信号を選択し、前記飽和検出short信号により、前記long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、前記差レベル検出ステップにより、前記修正short信号の信号レベルと前記補間short信号の信号レベルと差が前記所定値を超えていないと判断されたときは、前記補間short信号を選択し、選択された信号を最終short信号として出力する第2選択ステップと、
前記第1選択部から出力される最終long信号と前記第2選択部から出力される最終short信号とを順次切り替えることにより出力映像信号を生成するL/S合成ステップと、
を備える撮像方法。 An image sensor comprising a plurality of pixels capable of setting different charge accumulation times for each pixel, the first pixel group comprising the pixels and accumulating charges in a first charge accumulation time, and the pixels And an image sensor that includes a second pixel group that accumulates charges in a second charge accumulation time that is longer than the first charge accumulation time, and converts the light from the subject into an electrical signal to generate an image. An imaging method used in an imaging device including an imaging unit that acquires a signal,
A charge accumulation time setting step for setting the first charge accumulation time and the second charge accumulation time;
A driving step of driving the imaging unit based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time;
The video signal output from the imaging unit is converted into a short signal that is the video signal acquired by the first charge accumulation time and a long signal that is the video signal acquired by the second charge accumulation time. An L / S separation step to separate;
A saturation detection step of detecting a signal level of the long signal;
A correction value calculating step for calculating a correction value for correcting the signal level of the short signal to the signal level of the long signal based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time;
A multiplication step of obtaining a modified short signal by multiplying the short signal by the correction value calculated in the correction value calculating step;
A first interpolation step of interpolating the modified short signal to obtain an interpolated long signal that is a signal having the same timing as the long signal;
When it is determined by the saturation detection step that the signal level of the long signal is less than or equal to a predetermined value, the long signal is selected, and the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal exceeds a predetermined value If so, a first selection step of selecting the interpolated long signal and obtaining the selected signal as a final long signal;
A second interpolation step of interpolating the long signal to obtain an interpolated short signal that is a signal having the same timing as the modified short signal;
A difference level detection step of detecting a difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal;
When it is determined by the saturation detection step that the signal level of the long signal is less than or equal to a predetermined value, the long signal is selected, and the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal exceeds a predetermined value If so, a first selection step of selecting the interpolated long signal and obtaining the selected signal as a final long signal;
A third interpolation step of interpolating an output signal indicating a detection result in the saturation detection step to obtain a saturation detection short signal having the same timing as the short signal;
If it is determined by the saturation detection short signal that the long signal exceeds a predetermined level, the modified short signal is selected, and it is determined by the saturation detection short signal that the long signal does not exceed the predetermined level. When the difference level detection step determines that the difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal exceeds a predetermined value, the corrected short signal is And when it is determined by the saturation detection short signal that the long signal does not exceed a predetermined level, the signal level of the corrected short signal and the signal of the interpolated short signal are determined by the difference level detection step. When it is determined that the level and difference do not exceed the predetermined value, the interpolation Select hort signal, a second selection step of outputting the selected signal as the final short signal,
An L / S synthesis step of generating an output video signal by sequentially switching a final long signal output from the first selection unit and a final short signal output from the second selection unit;
An imaging method comprising:
前記第1電荷蓄積時間および前記第2電荷蓄積時間を設定する電荷蓄積時間設定部と、
前記第1電荷蓄積時間および前記第2電荷蓄積時間に基づいて前記撮像部を駆動する駆動部と、
前記撮像部から出力される前記映像信号を、前記第1電荷蓄積時間により取得された前記映像信号であるshort信号と、前記第2電荷蓄積時間により取得された前記映像信号であるlong信号とに分離するL/S分離部と、
前記long信号の信号レベルを検出する飽和検出部と、
前記第1電荷蓄積時間と前記第2電荷蓄積時間とに基づいて、前記short信号の信号レベルを前記long信号の信号レベルに補正するための補正値を算出する補正値算出部と、
前記補正値算出部により算出された前記補正値を、前記short信号に乗算することにより修正short信号を取得する乗算部と、
前記修正short信号を内挿してlong信号と同タイミングの信号である補間long信号を取得する第1補間部と、
前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、前記long信号を選択し、前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、前記補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する第1選択部と、
前記long信号を内挿して前記修正short信号と同タイミングの信号である補間short信号を取得する第2補間部と、
前記修正short信号の信号レベルと前記補間short信号の信号レベルとの差を検出する差レベル検出部と、
前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、前記long信号を選択し、前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、前記補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する第1選択部と、
前記飽和検出部の出力を内挿して前記short信号と同タイミングの飽和検出short信号を取得する第3補間部と、
前記飽和検出short信号により、前記long信号が所定レベルを超えていると判断された場合、前記修正short信号を選択し、前記飽和検出short信号により、前記long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、前記差レベル検出部により、前記修正short信号の信号レベルと前記補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていると判断されたときは、前記修正short信号を選択し、前記飽和検出short信号により、前記long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、前記差レベル検出部により、前記修正short信号の信号レベルと前記補間short信号の信号レベルと差が前記所定値を超えていないと判断されたときは、前記補間short信号を選択し、選択された信号を最終short信号として出力する第2選択部と、
前記第1選択部から出力される最終long信号と前記第2選択部から出力される最終short信号とを順次切り替えることにより出力映像信号を生成するL/S合成部と、
を備える集積回路。 An image sensor comprising a plurality of pixels capable of setting different charge accumulation times for each pixel, the first pixel group comprising the pixels and accumulating charges in a first charge accumulation time, and the pixels And an image sensor that includes a second pixel group that accumulates charges in a second charge accumulation time that is longer than the first charge accumulation time, and converts the light from the subject into an electrical signal to generate an image. An integrated circuit used together with an imaging unit for acquiring a signal,
A charge accumulation time setting unit for setting the first charge accumulation time and the second charge accumulation time;
A drive unit that drives the imaging unit based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time;
The video signal output from the imaging unit is converted into a short signal that is the video signal acquired by the first charge accumulation time and a long signal that is the video signal acquired by the second charge accumulation time. An L / S separator to separate;
A saturation detector for detecting a signal level of the long signal;
A correction value calculation unit that calculates a correction value for correcting the signal level of the short signal to the signal level of the long signal based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time;
A multiplier for obtaining a modified short signal by multiplying the short signal by the correction value calculated by the correction value calculator;
A first interpolation unit that interpolates the modified short signal and obtains an interpolated long signal that is a signal having the same timing as the long signal;
When the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal is less than or equal to a predetermined value, the long signal is selected, and the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal exceeds a predetermined value. A first selection unit that selects the interpolated long signal and obtains the selected signal as a final long signal;
A second interpolation unit that interpolates the long signal to obtain an interpolated short signal that is a signal having the same timing as the modified short signal;
A difference level detector for detecting a difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal;
When the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal is less than or equal to a predetermined value, the long signal is selected, and the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal exceeds a predetermined value. A first selection unit that selects the interpolated long signal and obtains the selected signal as a final long signal;
A third interpolation unit for interpolating the output of the saturation detection unit to obtain a saturation detection short signal having the same timing as the short signal;
If it is determined by the saturation detection short signal that the long signal exceeds a predetermined level, the modified short signal is selected, and it is determined by the saturation detection short signal that the long signal does not exceed the predetermined level. If the difference level detection unit determines that the difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal exceeds a predetermined value, the corrected short signal is And when the saturation detection short signal determines that the long signal does not exceed a predetermined level, the difference level detection unit detects the signal level of the corrected short signal and the signal of the interpolated short signal. When it is determined that the level and the difference do not exceed the predetermined value, the interpolation short signal is transmitted. Select a second selection unit for outputting the selected signal as the final short signal,
An L / S synthesis unit that generates an output video signal by sequentially switching a final long signal output from the first selection unit and a final short signal output from the second selection unit;
An integrated circuit comprising:
前記第1電荷蓄積時間および前記第2電荷蓄積時間を設定する電荷蓄積時間設定部と、
前記第1電荷蓄積時間および前記第2電荷蓄積時間に基づいて前記撮像部を駆動する駆動部と、
前記撮像部から出力される前記映像信号を、前記第1電荷蓄積時間により取得された前記映像信号であるshort信号と、前記第2電荷蓄積時間により取得された前記映像信号であるlong信号とに分離するL/S分離部と、
前記long信号の信号レベルを検出する飽和検出部と、
前記第1電荷蓄積時間と前記第2電荷蓄積時間とに基づいて、前記short信号の信号レベルを前記long信号の信号レベルに補正するための補正値を算出する補正値算出部と、
前記補正値算出部により算出された前記補正値を、前記short信号に乗算することにより修正short信号を取得する乗算部と、
前記修正short信号を内挿してlong信号と同タイミングの信号である補間long信号を取得する第1補間部と、
前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、前記long信号を選択し、前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、前記補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する第1選択部と、
前記long信号を内挿して前記修正short信号と同タイミングの信号である補間short信号を取得する第2補間部と、
前記修正short信号の信号レベルと前記補間short信号の信号レベルとの差を検出する差レベル検出部と、
前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値以下であると判断された場合、前記long信号を選択し、前記飽和検出部により、前記long信号の信号レベルが所定値を超えると判断された場合、前記補間long信号を選択し、選択された信号を最終long信号として取得する第1選択部と、
前記飽和検出部の出力を内挿して前記short信号と同タイミングの飽和検出short信号を取得する第3補間部と、
前記飽和検出short信号により、前記long信号が所定レベルを超えていると判断された場合、前記修正short信号を選択し、前記飽和検出short信号により、前記long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、前記差レベル検出部により、前記修正short信号の信号レベルと前記補間short信号の信号レベルと差が所定値を超えていると判断されたときは、前記修正short信号を選択し、前記飽和検出short信号により、前記long信号が所定レベルを超えていないと判断された場合であって、前記差レベル検出部により、前記修正short信号の信号レベルと前記補間short信号の信号レベルと差が前記所定値を超えていないと判断されたときは、前記補間short信号を選択し、選択された信号を最終short信号として出力する第2選択部と、
前記第1選択部から出力される最終long信号と前記第2選択部から出力される最終short信号とを順次切り替えることにより出力映像信号を生成するL/S合成部と、
を備える集積回路。 An image sensor comprising a plurality of pixels capable of setting different charge accumulation times for each pixel, the first pixel group comprising the pixels and accumulating charges in a first charge accumulation time, and the pixels And an image sensor that includes a second pixel group that accumulates charges in a second charge accumulation time that is longer than the first charge accumulation time, and converts the light from the subject into an electrical signal to generate an image. An imaging unit for acquiring a signal;
A charge accumulation time setting unit for setting the first charge accumulation time and the second charge accumulation time;
A drive unit that drives the imaging unit based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time;
The video signal output from the imaging unit is converted into a short signal that is the video signal acquired by the first charge accumulation time and a long signal that is the video signal acquired by the second charge accumulation time. An L / S separator to separate;
A saturation detector for detecting a signal level of the long signal;
A correction value calculation unit that calculates a correction value for correcting the signal level of the short signal to the signal level of the long signal based on the first charge accumulation time and the second charge accumulation time;
A multiplier for obtaining a modified short signal by multiplying the short signal by the correction value calculated by the correction value calculator;
A first interpolation unit that interpolates the modified short signal and obtains an interpolated long signal that is a signal having the same timing as the long signal;
When the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal is less than or equal to a predetermined value, the long signal is selected, and the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal exceeds a predetermined value. A first selection unit that selects the interpolated long signal and obtains the selected signal as a final long signal;
A second interpolation unit that interpolates the long signal to obtain an interpolated short signal that is a signal having the same timing as the modified short signal;
A difference level detector for detecting a difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal;
When the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal is less than or equal to a predetermined value, the long signal is selected, and the saturation detection unit determines that the signal level of the long signal exceeds a predetermined value. A first selection unit that selects the interpolated long signal and obtains the selected signal as a final long signal;
A third interpolation unit for interpolating the output of the saturation detection unit to obtain a saturation detection short signal having the same timing as the short signal;
If it is determined by the saturation detection short signal that the long signal exceeds a predetermined level, the modified short signal is selected, and it is determined by the saturation detection short signal that the long signal does not exceed the predetermined level. If the difference level detection unit determines that the difference between the signal level of the corrected short signal and the signal level of the interpolated short signal exceeds a predetermined value, the corrected short signal is And when the saturation detection short signal determines that the long signal does not exceed a predetermined level, the difference level detection unit detects the signal level of the corrected short signal and the signal of the interpolated short signal. When it is determined that the level and the difference do not exceed the predetermined value, the interpolation short signal is transmitted. Select a second selection unit for outputting the selected signal as the final short signal,
An L / S synthesis unit that generates an output video signal by sequentially switching a final long signal output from the first selection unit and a final short signal output from the second selection unit;
An integrated circuit comprising:
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JP2007115759A JP2008277894A (en) | 2007-04-25 | 2007-04-25 | Imaging device, imaging method, and integrated circuit |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012054661A (en) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Sony Corp | Imaging apparatus, signal processing method, and program |
JP2013537020A (en) * | 2010-09-01 | 2013-09-26 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | High dynamic range image sensor |
-
2007
- 2007-04-25 JP JP2007115759A patent/JP2008277894A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2013537020A (en) * | 2010-09-01 | 2013-09-26 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | High dynamic range image sensor |
US8994843B2 (en) | 2010-09-01 | 2015-03-31 | Qualcomm Incorporated | High dynamic range image sensor |
JP2016096558A (en) * | 2010-09-01 | 2016-05-26 | クゥアルコム・インコーポレイテッドQualcomm Incorporated | High dynamic range image sensor |
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