JP2012235342A - Imaging apparatus and electronic camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画質劣化の要因となる横筋ノイズを抑制する撮像装置及びその撮像装置を備える電子カメラに関する。 The present invention relates to an imaging apparatus that suppresses horizontal stripe noise that causes image quality degradation, and an electronic camera including the imaging apparatus.
従来、CMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)型のイメージセンサは、一般的に水平ライン毎に同時に画素信号をサンプリングして読み出している(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) type image sensor generally samples and reads out a pixel signal simultaneously for each horizontal line (see, for example, Patent Document 1).
水平ライン毎の読み出し動作では、例えば、A/D変換用の基準電圧波形が水平ライン毎に変動した場合、水平ライン毎に信号レベルが変動するため、横筋ノイズが発生することが知られている。この横筋ノイズは、画像の画質劣化の要因となる。 In the read operation for each horizontal line, for example, when the reference voltage waveform for A / D conversion fluctuates for each horizontal line, it is known that the horizontal stripe noise occurs because the signal level fluctuates for each horizontal line. . This horizontal stripe noise becomes a cause of image quality degradation.
そこで、特許文献1では、A/D変換後の画素信号を演算処理することで横筋ノイズを抑制している。
Therefore, in
しかし、特許文献1では、画素信号のサンプリング前に混入するノイズに起因する横筋ノイズの抑制に対しては、十分に考慮されていない。
However,
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、画素信号のサンプリング前に混入するノイズに起因する横筋ノイズを抑制する手段を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide means for suppressing horizontal stripe noise caused by noise mixed before sampling of a pixel signal.
第1の発明に係る撮像装置は、画素部と、サンプルホールド部と、サンプリング調整部とを備える。画素部は、それぞれが入射光を光電変換して画素信号を生成する複数の画素が二次元状に配置され、複数の前記画素から前記画素信号のランダムアクセス読み出しが可能である。サンプルホールド部は、画素信号のサンプリングを行うと共に、サンプリングされた信号値を保持する。サンプリング調整部は、複数の画素を複数の画素群にグループ化し、サンプルホールド部に画素群単位で読み出された画素信号を順次サンプリングさせる。そして、サンプリング調整部は、画素配列において画素群の読み出し順が非連続となるように指定する。 An imaging apparatus according to a first invention includes a pixel unit, a sample hold unit, and a sampling adjustment unit. In the pixel portion, a plurality of pixels each generating a pixel signal by photoelectrically converting incident light are two-dimensionally arranged, and random access readout of the pixel signal from the plurality of pixels is possible. The sample hold unit samples the pixel signal and holds the sampled signal value. The sampling adjustment unit groups a plurality of pixels into a plurality of pixel groups, and causes the sample hold unit to sequentially sample the pixel signals read out in units of pixel groups. Then, the sampling adjustment unit specifies that the readout order of the pixel groups in the pixel array is discontinuous.
第2の発明は、第1の発明において、サンプリング調整部は、画素配列において同一ラインに属する画素群の読み出し順が非連続となるように指定する。 In a second aspect based on the first aspect, the sampling adjustment unit specifies that the readout order of the pixel groups belonging to the same line in the pixel array is discontinuous.
第3の発明は、第1又は第2の発明において、サンプリング調整部は、サンプルホールド部に画素信号を順次サンプリングさせると共に、画素信号をサンプリングするタイミングを画素群単位で変更させる。 In a third aspect based on the first or second aspect, the sampling adjustment unit causes the sample hold unit to sequentially sample the pixel signals, and changes the timing for sampling the pixel signals in units of pixel groups.
第4の発明に係る撮像装置は、画素部と、サンプルホールド部と、サンプリング調整部とを備える。画素部は、それぞれが入射光を光電変換して画素信号を生成する複数の画素が二次元状に配置され、複数の画素から画素信号のランダムアクセス読み出しが可能である。サンプルホールド部は、画素信号のサンプリングを行うと共に、サンプリングされた信号値を保持する。サンプリング調整部は、複数の画素を複数の画素群にグループ化して各々の画素群が出力する画素信号の読み出し順序を画素配列のライン単位に指定し、サンプルホールド部にライン単位で読み出された画素信号を順次サンプリングさせると共に、画素信号をサンプリングするタイミングを画素群単位で変更させる。 An imaging device according to a fourth invention includes a pixel unit, a sample hold unit, and a sampling adjustment unit. In the pixel portion, a plurality of pixels each generating a pixel signal by photoelectrically converting incident light are two-dimensionally arranged, and a random access readout of a pixel signal is possible from the plurality of pixels. The sample hold unit samples the pixel signal and holds the sampled signal value. The sampling adjustment unit groups a plurality of pixels into a plurality of pixel groups, specifies the readout order of pixel signals output from each pixel group in line units of the pixel array, and reads out the line units in the sample hold unit The pixel signals are sequentially sampled, and the timing for sampling the pixel signals is changed for each pixel group.
第5の発明に係る電子カメラは、撮影光学系と、請求項1から請求項4の何れか1項に記載の撮像装置とを備える。 An electronic camera according to a fifth aspect includes a photographing optical system and the imaging device according to any one of the first to fourth aspects.
本発明によれば、画素信号のサンプリング前に混入するノイズに起因する横筋ノイズを抑制する手段を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide means for suppressing horizontal stripe noise caused by noise mixed before sampling of pixel signals.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、電子カメラ1の内部構成を説明するブロック図である。図1に示す通り電子カメラ1は、撮影レンズ10と、イメージセンサ11と、タイミングジェネレータ(以下、「TG」という)12と、アナログフロントエンド部(以下、「AFE」という)13と、画像処理部14、RAM(Random Access Memory)15と、ROM(Read Only Memory)16と、表示部17と、記録インターフェース部(以下、「記録I/F部」という。)18と、操作部19と、レリーズ釦20と、CPU(Central Processing Unit)21と、バス22とを備える。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an internal configuration of the
このうち、AFE13、画像処理部14、RAM15、ROM16、表示部17、記録I/F部18及びCPU21は、バス22を介して互いに接続されている。
Among these, the AFE 13, the
撮影レンズ10は、フォーカスレンズやズームレンズを含む複数のレンズ群で構成されている。なお、簡単のため、図1では、撮影レンズ10を1枚のレンズとして図示する。この撮影レンズ10は、CPU21の指示により不図示のレンズ駆動装置によって制御される。
The taking
イメージセンサ11は、撮影レンズ10による被写体像を撮像し、信号電荷に応じたアナログの画素信号を生成する。本実施形態では、イメージセンサ11は、XYアドレス走査方式によるCMOS型の撮像素子である。
The
TG12は、画素信号の読み出しを制御する。具体的には、CPU21からの指示に従いイメージセンサ11及びAFE13の各々へ向けて制御信号を送信し、駆動タイミングを制御する。
The
AFE13は、イメージセンサ11が生成する画素信号に対して信号処理を施すアナログフロントエンド回路である。このAFE13は、撮像感度(いわゆるISO感度に相当する)の調整(ゲイン調整)やA/D変換等を行う。
The AFE 13 is an analog front end circuit that performs signal processing on pixel signals generated by the
画像処理部14は、RAM15に記録されている画像データを読み出し、各種の画像処理(階調変換処理、ホワイトバランス処理等)を施す。RAM15は、このAFE13が出力するデジタル化された画像信号を画像データとして一時的に記録する。ROM16は、電子カメラ1の制御を行うプログラム等を予め記憶している不揮発性のメモリである。
The
表示部17は、静止画像、スルー画像及び電子カメラ1の操作メニュー等を表示する。表示部17には、液晶ディスプレイ等を適宜選択して用いることができる。
The
記録I/F部18は、着脱自在の記録媒体30との間の記録処理のためのインターフェースを提供する。記録I/F部18には、着脱自在の記録媒体30を接続するためのコネクタ(不図示)が形成されている。そして、記録I/F部18は、CPU21からの指示により、そのコネクタに接続された記録媒体30にアクセスして静止画像の記録処理等を行う。この記録媒体30は、例えば、不揮発性のメモリカードである。図1では、コネクタに接続された後の記録媒体30を示している。
The recording I /
操作部19は、例えば、コマンド選択用のコマンドダイヤル、電源ボタン等を有している。そして、操作部19は、電子カメラ1を操作するための指示入力を受け付ける。
The
レリーズ釦20は、半押し操作の指示入力と全押し操作(撮影動作開始)の指示入力とを受け付ける。
The
CPU21は、電子カメラ1の統括的な制御を行うプロセッサである。CPU21は、ROM16に予め格納されたシーケンスプログラムを実行することにより電子カメラ1の各部を制御する。
The CPU 21 is a processor that performs overall control of the
次に、本発明の一実施形態である撮像装置100について説明する。図2は、撮像装置100の内部構成を説明するブロック図である。撮像装置100は、イメージセンサ11と、TG12と、AFE13とを有する。なお、撮像装置100は、イメージセンサ11内部に、TG12やAFE13を内蔵しても良い。
Next, the
イメージセンサ11は、画素部11aと、増幅回路11bと、サンプル&ホールド回路(以下、「S&H回路」という)11cと、出力アンプ11dとを有する。
The
図3は、イメージセンサ11の概略構成を示す図である。画素部11aには、それぞれが入射光を光電変換して画素信号を生成する複数の画素31が二次元状に配置されている。そして、画素部11aは、複数の画素31から画素信号のランダムアクセス読み出しができる。また、この画素部11aの受光面は、撮像領域に隣接してオプティカルブラック領域(以下、「OB領域」という)が構成される。なお、図3において、画素部11aは、簡単のため、4行4列の2次元状に配置された複数の画素31を示しているが、実際には、画素部11aは、例えば、1千万画素からなる多数の画素を有する。画素部11aには、各々の画素31にR(赤)、G(緑)、B(青)の3色のカラーフィルタの何れかがベイヤー配列で配置されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of the
イメージセンサ11は、さらに、隣り合う2列の画素31の間に1本ずつ配置された複数の垂直信号線32と、後述する各種制御信号(パルス信号)によって複数の画素31を行(画素群)毎に駆動する垂直走査回路33と、同一行の複数の画素31(画素群)に対して垂直走査回路33から出力される各種制御信号を供給するための複数の信号線からなる複数の行信号線34と、S&H回路11cを駆動する水平走査回路35と、S&H回路11cから出力される画素信号を出力アンプ11dに導く水平信号線36とを備える。
The
増幅回路11bは、画素部11aが出力する画素信号を増幅する。S&H回路11cは、増幅回路11bから出力された画素信号(画素31で光電変換された光電流成分と、暗電流成分とを含む光信号)又はリセット時の暗電流成分の画素信号(暗信号)をサンプリングし、そのサンプリングした画素信号の値を電圧として保持(ホールド)する。画素部11aの画素31とS&H回路11cとの内部構成の詳細については後述する。出力アンプ11dは、光信号及び暗信号を増幅する。
The amplifier circuit 11b amplifies the pixel signal output from the pixel unit 11a. The S &
図2に示すTG12は、サンプリング調整部12aとレジスタ12bとを有する。サンプリング調整部12aは、複数の画素を複数の画素群にグループ化する。そして、サンプリング調整部12aは、画素配列において画素群の読み出し順が非連続となるように指定する。例えば、サンプリング調整部12aは、画素配列において同一ラインに属する画素群の読み出し順が非連続となるように指定する。そして、サンプリング調整部12aは、S&H回路11cに画素群単位で読み出された画素信号を順次サンプリングさせる。ここで、同一ラインとは、例えば、画素部11aの水平方向(X方向)の1行又は垂直方向(Y方向)の一列を意味する。サンプリング調整部12aは、画素信号の読み出しの順序を、撮像領域において縦、横、斜めの任意の方向に非連続で行っても良い。
The
レジスタ12bは、TG12用のメモリであって、画素群単位で画素信号を読み出す順序を示すデータを記録する。このデータは、換言すると、S&H回路11cに画素群単位で読み出された画素信号をサンプリングさせる順序を示すデータである。
The register 12b is a memory for the
AFE13は、CDS(相関二重サンプリング回路)13aと、アナログゲイン部13bと、A/D変換部13cとを有する。
The
CDS(相関二重サンプリング回路)13aは、イメージセンサ11から読み出される光信号と暗信号との差分をとり、リセットノイズ、1/fノイズによるノイズ等を除去する。アナログゲイン部13bは、差分後の画素信号のゲイン調整を行う。A/D変換部13cは、ゲイン調整された後のアナログの画素信号をデジタルの画像信号に変換する。
The CDS (correlated double sampling circuit) 13a takes a difference between an optical signal read from the
次に、イメージセンサ11の画素部11aの画素31とS&H回路11cとの内部構成ついて説明する。図4は、画素部11aの画素31の回路構成例を説明する図である。画素部11aの各画素は、フォトダイオード(PD)と、フローティングディフュージョン(FD)と、転送トランジスタ(TX)と、リセットトランジスタ(FDRST)と、増幅トランジスタ(AMP)と、選択トランジスタ(SEL)と、電源(VDD)とを有する。画素部11aのトランジスタ(TX、FDRST、AMP及びSEL)は、nMOSトランジスタで構成されている。
Next, the internal configuration of the pixel 31 of the pixel portion 11a of the
また、画素部11aは、垂直信号線32と、転送信号線51と、リセット信号線52と、選択信号線53とを有する。なお、図3に示す垂直走査回路33は、例えば、TG12からの制御信号(駆動パルス)を受けて、画素部11aの画素の行毎に、転送パルス(ΦTX)、リセットパルス(ΦFDRST)及び選択パルス(ΦSEL)をそれぞれ出力する。
The pixel unit 11 a includes a
フォトダイオード(PD)は、光電変換により入射光に応じた信号電荷を生成し、その信号電荷を蓄積する。転送トランジスタ(TX)は、TG12から転送信号線51を介して転送パルス(ΦTX)を受けた場合、フォトダイオード(PD)に蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョン(FD)に転送する。フローティングディフュージョン(FD)は、信号電荷を受け取って電圧に変換する。増幅トランジスタ(AMP)は、フローティングディフュージョン(FD)の電圧に応じた画素信号を増幅して出力する。リセットトランジスタ(FDRST)は、TG12からリセット信号線52を介してリセットパルス(ΦFDRST)を受けた場合、フローティングディフュージョン(FD)の電圧をリセットする。選択トランジスタ(SEL)は、TG12から選択信号線53を介して選択パルス(ΦSEL)を受けた場合、増幅トランジスタ(AMP)の画素信号を電流として読み出す。さらに、選択トランジスタ(SEL)は、その画素信号を垂直信号線32を介して増幅回路11bへ出力する。
The photodiode (PD) generates a signal charge corresponding to incident light by photoelectric conversion, and accumulates the signal charge. When receiving a transfer pulse (ΦTX) from the
図5は、イメージセンサ11のS&H回路11cの回路構成例を説明する図である。図5において、S&H回路11cは、光信号用蓄積容量C−Sigと、暗信号用蓄積容量C−Darkと、光信号用サンプリングスイッチSW1と、暗信号用サンプリングスイッチSW2とを有する。
FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration example of the S &
光信号用サンプリングスイッチSW1(以下、「スイッチSW1」という。)は、サンプリング調整部12aから水平走査回路35を介して受け付けた制御信号に従って選択された画素からの光信号を電圧として光信号用蓄積容量C−Sigに蓄積させるスイッチ素子である。スイッチSW1は、例えば、nMOSトランジスタで構成されている。また、スイッチSW1は、サンプリング調整部12aから水平走査回路35を介して光信号用のサンプリング制御信号(ΦSW1)が供給される。そして、スイッチSW1は、サンプリング制御信号(ΦSW1)がハイレベルの場合にオンし、サンプリング制御信号(ΦSW1)がローレベルの場合にオフとなる。光信号用蓄積容量C−Sigは、スイッチSW1がオンになると、光信号を電圧として蓄積する。また、サンプリング調整部12aは、光信号の読み出しの制御信号を水平走査回路35を介してS&H回路11cに送信することにより、光信号用蓄積容量C−Sigに蓄積された光信号は、出力アンプ11dへ出力される。
The optical signal sampling switch SW1 (hereinafter referred to as “switch SW1”) stores an optical signal as a voltage using an optical signal from a pixel selected according to a control signal received from the sampling adjustment unit 12a via the
暗信号用サンプリングスイッチSW2(以下、「スイッチSW2」という。)は、リセット時の暗信号を電圧として暗信号用蓄積容量C−Darkに蓄積させるスイッチ素子である。スイッチSW2は、スイッチSW1と同様、nMOSトランジスタで構成されている。また、スイッチSW2は、サンプリング調整部12aから水平走査回路35を介して暗信号用のサンプリング制御信号(ΦSW2)が供給される。そして、スイッチSW2は、サンプリング制御信号(ΦSW2)がハイレベルの場合にオンし、サンプリング制御信号(ΦSW2)がローレベルの場合にオフとなる。暗信号用蓄積容量C−Darkは、スイッチSW2がオンになると、暗信号を電圧として蓄積する。サンプリング調整部12aは、暗信号の読み出しの制御信号を水平走査回路35を介してS&H回路11cに送信することにより、暗信号用蓄積容量C−Darkに蓄積された暗信号は、出力アンプ11dへ出力される。
The dark signal sampling switch SW2 (hereinafter referred to as “switch SW2”) is a switch element that accumulates the dark signal at the time of reset as a voltage in the dark signal storage capacitor C-Dark. The switch SW2 is composed of an nMOS transistor, like the switch SW1. The switch SW2 is supplied with a dark signal sampling control signal (ΦSW2) from the sampling adjustment section 12a via the
なお、本実施形態における撮像装置100は、S&H回路11cによる画素信号のサンプリング前に混入するノイズに起因する横筋ノイズを抑制することを特徴とする。そこで、ここでは、横筋ノイズの発生について簡単に説明する。図6及び図7は、横筋ノイズの発生を説明する概念図である。
Note that the
図6(a)は、イメージセンサ11の画素部11aが出力する画素信号(光信号)の一例を模式的に示す図である。図6(a)では、説明の便宜上、画素部11aの水平ラインにおける1ライン毎の光信号を、1ラインで表している。また、図6(a)において、水平ラインnH、(n+1)H、(n+2)H、(n+3)Hの各ライン番号は、間隔があいていることとする。図6(b)は、横筋ノイズの要因になる外部駆動信号1の一例を模式的に示す図である。また、図6(c)は、横筋ノイズの要因になる外部駆動信号2の一例を模式的に示す図である。なお、図6(a)に示す光信号は、外部駆動信号1及び外部駆動信号2の影響を受けていない状態を表している。
FIG. 6A is a diagram schematically illustrating an example of a pixel signal (optical signal) output from the pixel unit 11 a of the
図7(a)は、図6(a)に示す光信号に対して、図6(b)に示す外部駆動信号1と図6(c)に示す外部駆動信号2とが重畳された場合の光信号を模式的に示す図である。ここで、S&H回路11cは、画素部11aの水平ラインにおいて1ライン毎に、光信号をサンプリングしている。図7(a)では、図中、S&H回路11cのSW1がサンプリングするタイミングを矢印で示す。このサンプリングするタイミングは、ライン毎に同じであることとする。
FIG. 7A shows a case where the
ここで、図7(a)に示す光信号は、外部駆動信号1や外部駆動信号2の信号のレベル値が急変する箇所でいわゆるクロストークを発生することにより、サンプリングするタイミングに応じてノイズが重畳される。図7(a)では、一例として水平ラインnH、(n+2)Hにおいて、サンプリングするタイミングSW1でノイズを拾っている。そのため、図7(a)に示す光信号は、水平ラインnH、(n+2)Hでノイズが重畳されることとなる。
Here, in the optical signal shown in FIG. 7A, noise is generated in accordance with the sampling timing by generating so-called crosstalk at a location where the level values of the
また、図7(b)は、暗信号(不図示)に対して、外部駆動信号1と外部駆動信号2とが重畳された場合の暗信号を模式的に示す図である。なお、ここでは、外部駆動信号1と外部駆動信号2とは、図6に示す外部駆動信号1及び外部駆動信号2と時間的にずれて重畳されていることとする。ここで、S&H回路11cは、画素部11aの1ライン毎に、暗信号をサンプリングしている。図7(b)では、図中、S&H回路11cのSW2がサンプリングするタイミングを矢印で示す。このサンプリングするタイミングは、ライン毎に同じであることとする。図7(b)に示す暗信号は、一例としてサンプリングするタイミングSW2において、ノイズ信号を拾わないため、ノイズは発生しないこととなる。
FIG. 7B is a diagram schematically showing a dark signal when the
図7(c)は、図7(a)に示す光信号から図7(b)に示す暗信号との差分CDSをとって、静止画像を生成した場合の概念図を示す。実際には、図7(c)の静止画像は、全てのラインに亘って差分をとった後の状態を示している。図7(c)では、例えば、水平ラインnH、(n+2)Hで横筋ノイズが発生することとなる。 FIG. 7C shows a conceptual diagram when a still image is generated by taking the difference CDS from the optical signal shown in FIG. 7A to the dark signal shown in FIG. 7B. Actually, the still image of FIG. 7C shows a state after taking the difference over all the lines. In FIG. 7C, for example, horizontal stripe noise occurs on the horizontal lines nH and (n + 2) H.
次に、本実施形態における電子カメラ1の動作を説明する。図8は、電子カメラ1の動作の一例を示すフローチャートである。ここでは、電子カメラ1の電源がオンされた後、操作部19が静止画像の撮影モードの指示入力を受け付けると、CPU21は、図8に示すフローチャートを開始させる。
Next, the operation of the
ステップS101:CPU21は、レリーズ釦20を介して、全押し操作の指示入力(レリーズ操作)の有無を判定する。全押し操作の指示入力(レリーズ操作)の操作を受け付けない場合、CPU21は、再度ステップS101の処理を繰り返す。全押し操作の指示入力(レリーズ操作)の操作を受け付けた場合、CPU21は、ステップS102に移行する。
Step S101: The CPU 21 determines whether or not there is an instruction input (release operation) for a full press operation via the
ステップS102:CPU21は、アドレス指定によりライン毎に電荷蓄積時間を制御するローリングシャッタ方式でイメージセンサ11を駆動して、静止画撮影を行わせる。ただし、CPU21は、全画素の電荷の蓄積が終了してから画素信号を読み出させることとする。
Step S102: The CPU 21 drives the
なお、CPU21は、全画素の電荷蓄積時間を同一のタイミングで制御するグローバルシャッタ方式でイメージセンサ11を駆動して、静止画撮影を行わせても良い。この場合、画素部11aの全画素のフォトダイオード(PD)は、同一のタイミングで露光して光電変換により入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積する。その後、CPU21は、画素信号を読み出させることとする。
Note that the CPU 21 may drive the
ステップS103:CPU21は、TG12のサンプリング調整部12aに画素群単位でサンプリング順序の指定を行うための指示を出す。サンプリング調整部12aは、レジスタ12bを参照し、画素群単位で光信号を読み出す順序を示すデータを指定する。
Step S103: The CPU 21 instructs the sampling adjustment unit 12a of the
図9は、画素群単位で光信号を読み出す順序を概念的に説明する図である。なお、図9では、説明をわかりやすくするため、各R、G、Bの単位画素が4行8列の二次元状に並んだ画素部(図9(a))を用いる。そして、サンプリング調整部12aは、2画素を画素群の単位として光信号を画素部11aから増幅回路11bに出力させる。なお、画素群の単位は、2画素に限られず、N画素(Nは、自然数)であって良い。 FIG. 9 is a diagram conceptually illustrating the order of reading out optical signals in units of pixel groups. In FIG. 9, for easy understanding, a pixel portion (FIG. 9A) in which R, G, and B unit pixels are arranged in a two-dimensional form of 4 rows and 8 columns is used. Then, the sampling adjustment unit 12a outputs an optical signal from the pixel unit 11a to the amplifier circuit 11b using two pixels as a unit of the pixel group. The unit of the pixel group is not limited to two pixels, and may be N pixels (N is a natural number).
ここで、サンプリング調整部12aは、画素部11aを複数の画素群にグループ化し、
同一ラインに属する画素群の読み出し順が非連続となるように指定する。例えば、サンプリング調整部12aは、一例として図9(b)に示す通り、2画素を画素群の単位として、(a)から(p)までの16のブロックにグループ化する。そして、サンプリング調整部12aは、各ブロック(画素群)が出力する光信号を読み出す順序を指定する。ここで、サンプリング調整部12aは、例えば、1ライン毎に順次読み出す順序を図9(c)に示す数字の順序に指定すると、生成する静止画像は、横筋ノイズが発生しやすくなる。そこで、本実施形態では、サンプリング調整部12aは、例えば、各ブロック(画素群)が出力する光信号を読み出す順序を図9(d)に示す数字の順序に指定する。これにより、生成する静止画像は、横筋ノイズの要因となるノイズが画面全体に分散されるため、横筋ノイズが抑制されることとなる。なお、サンプリング調整部12aは、ノイズを画像全体に分散させるため、各ブロックが隣接して読み出さないように読み出し順序を指定することが好ましい。また、サンプリング調整部12aは、乱数計算等の統計的な手法により読み出し順序を指定しても良い。また、サンプリング調整部12aがグループ化するブロックは、図9(d)のように横2列に限られず、縦2列毎等、任意にグループ化しても良い。
Here, the sampling adjustment unit 12a groups the pixel unit 11a into a plurality of pixel groups,
Designation is made so that the readout order of pixel groups belonging to the same line is discontinuous. For example, as shown in FIG. 9B, for example, the sampling adjustment unit 12a groups two pixels into 16 blocks from (a) to (p) using a pixel group as a unit. Then, the sampling adjustment unit 12a designates the order of reading the optical signals output from each block (pixel group). Here, for example, if the sampling adjustment unit 12a designates the order of reading sequentially for each line in the numerical order shown in FIG. 9C, the generated still image is likely to generate horizontal stripe noise. Therefore, in the present embodiment, the sampling adjustment unit 12a specifies, for example, the order of reading the optical signals output from each block (pixel group) in the numerical order shown in FIG. Thereby, since the noise which becomes a factor of a horizontal stripe noise is disperse | distributed to the whole screen, the horizontal stripe noise will be suppressed. In order to disperse noise over the entire image, the sampling adjustment unit 12a preferably specifies the reading order so that the blocks do not read adjacently. Further, the sampling adjustment unit 12a may specify the reading order by a statistical method such as random number calculation. Further, the blocks to be grouped by the sampling adjustment unit 12a are not limited to two horizontal rows as shown in FIG. 9D, but may be arbitrarily grouped every two vertical columns.
ステップS104:サンプリング調整部12aは、水平走査回路(不図示)を介して、指定した順序に従って、画素群の画素信号(光信号)を読み出すための選択パルス(ΦSEL)を送信する。これにより、画素部11aは、指定された画素群の光信号を出力する。なお、サンプリング調整部12aは、指定された画素群の光信号を出力させる前に、指定された画素群の行に対応するリセット時の暗信号を読み出すための選択パルス(ΦSEL)も送信する。これにより、画素部11aは、指定されたリセット時の暗信号を出力する。 Step S104: The sampling adjustment unit 12a transmits a selection pulse (ΦSEL) for reading out the pixel signals (optical signals) of the pixel group in the specified order via a horizontal scanning circuit (not shown). Thereby, the pixel unit 11a outputs the optical signal of the designated pixel group. Note that the sampling adjustment unit 12a also transmits a selection pulse (ΦSEL) for reading out a dark signal at the time of reset corresponding to the row of the designated pixel group before outputting the optical signal of the designated pixel group. Thereby, the pixel unit 11a outputs a dark signal at the time of designated reset.
ステップS105:サンプリング調整部12aは、S&H回路11cにサンプル&ホールド処理の指示を出す。S&H回路11cは、先ず、増幅回路11bから出力された暗信号をサンプリングし、そのサンプリングした暗信号を電圧としてホールドする。続いて、S&H回路11cは、増幅回路11bから出力された画素群の光信号をサンプリングし、そのサンプリングした光信号を電圧としてホールドする。
Step S105: The sampling adjustment unit 12a instructs the S &
ステップS106:サンプリング調整部12aは、S&H回路11cにサンプリングした光信号及び暗信号の出力の指示を出す。S&H回路11cは、光信号及び暗信号を所定のタイミングで出力アンプ11dへ出力する。さらに、出力アンプ11dは、光信号及び暗信号を増幅する。増幅された画素信号(光信号及び暗信号)は、AFE13のCDS13aに出力される。CDS13aは、光信号と暗信号との差分をとることにより、リセットノイズ、1/fノイズによるノイズ等を除去する。CDS13aで処理された画素信号は、アナログゲイン部13bでゲイン調整が行われる。A/D変換部13cは、ゲイン調整が行われた画素信号をデジタルの画像信号に変換する。このデジタルの画像信号は、RAM15に一時的に記録される。
Step S106: The sampling adjustment unit 12a instructs the S &
ステップS107:CPU21は、指定した順序で全ての画素群の画素信号(光信号)を読み出したか否かの判定を行う。CPU21は、指定した順序で全ての画素群の光信号を読み出していない場合(ステップS107:No)、ステップS104に戻る。一方、CPU21は、指定した順序で全ての画素群の光信号を読み出した場合(ステップS107:Yes)、ステップS108に移行する。 Step S107: The CPU 21 determines whether or not the pixel signals (light signals) of all the pixel groups have been read in the designated order. When the CPU 21 has not read out the optical signals of all the pixel groups in the designated order (step S107: No), the CPU 21 returns to step S104. On the other hand, when the CPU 21 reads out the optical signals of all the pixel groups in the designated order (step S107: Yes), the CPU 21 proceeds to step S108.
図10は、画素群の光信号のサンプリングのタイミングチャートの一例を示す図である。図10(a)は、比較のため、図9(c)に示す読み出し順序で光信号の読み出しを行った場合を示す。図10(b)は、図9(d)に示す読み出し順序で光信号の読み出しを行った場合を示す。なお、簡単のため、図10では、光信号の1つの波形は、2画素分に対応するように描かれている。また、説明をわかりやすくするため、横筋ノイズの要因となる外部駆動信号は、周期性のある信号として描かれている。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a timing chart of sampling of the optical signal of the pixel group. FIG. 10A shows a case where optical signals are read in the reading order shown in FIG. 9C for comparison. FIG. 10B shows a case where optical signals are read in the reading order shown in FIG. For simplicity, in FIG. 10, one waveform of the optical signal is drawn so as to correspond to two pixels. Further, for easy understanding, the external drive signal that causes the horizontal stripe noise is depicted as a signal having periodicity.
図10(a)の場合、外部駆動信号は、ブロック(a、b、c、d)及び(i、j、k、l)における光信号をサンプリングするタイミング(サンプリングポイント、図中、上向きの矢印)で光信号とクロストークを起こして、光信号に横筋ノイズの要因となるノイズを重畳させる。そのため、この読み出し順序では、連続して光信号にそのノイズが重畳されるので、横筋ノイズの発生が起きやすくなる。 In the case of FIG. 10A, the external drive signal is the timing (sampling point, upward arrow in the figure) for sampling the optical signals in the blocks (a, b, c, d) and (i, j, k, l). ) Causes crosstalk with the optical signal, and superimposes noise that causes horizontal stripe noise on the optical signal. Therefore, in this reading order, the noise is continuously superimposed on the optical signal, so that horizontal stripe noise is likely to occur.
一方、図10(b)の場合、外部駆動信号は、ブロック(a、j、c、l)及び(b、k、e、n)におけるサンプリングポイントで光信号とクロストークを起こして、光信号に横筋ノイズの要因となるノイズを重畳させる。しかし、この読み出し順序では、そのノイズが画像全体に分散されることになるので、横筋ノイズの発生が抑制される。 On the other hand, in the case of FIG. 10B, the external drive signal causes crosstalk with the optical signal at the sampling points in the blocks (a, j, c, l) and (b, k, e, n). Noise that causes horizontal stripe noise is superimposed on the. However, in this reading order, the noise is distributed over the entire image, so that the occurrence of horizontal stripe noise is suppressed.
ステップS108:CPU21の画像処理部14は、RAM15に記録されている静止画像の画像データを読み出して、各種の画像処理(階調変換処理、ホワイトバランス処理等)を施す。これにより、CPU21は、記録用の静止画像を生成する。
Step S108: The
図11は、記録用の静止画像の一例を示す図である。図11(a)は、比較のため、1ライン単位で画素信号を読み出した場合の静止画像を示す。この場合、画素信号のサンプリング前に混入するノイズが1行に連続して重畳することで、静止画像に横筋ノイズが現れる。一方、図11(b)は、指定された画素群の順序で画素信号を読み出した場合の静止画像を示す。この場合、上記のように画像全体にノイズが分散し静止画像の横筋ノイズが抑制される。 FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a still image for recording. FIG. 11A shows a still image when pixel signals are read out in units of one line for comparison. In this case, the horizontal streak noise appears in the still image by continuously superimposing the noise mixed before sampling the pixel signal on one line. On the other hand, FIG. 11B shows a still image when pixel signals are read in the order of the designated pixel group. In this case, as described above, noise is dispersed throughout the image, and horizontal stripe noise in the still image is suppressed.
ステップS109:CPU21は、記録I/F部18を介して、記録用の静止画像を記録媒体30に記録する。
Step S 109: The CPU 21 records a recording still image on the
以上より、本実施形態の電子カメラ1は、撮像装置100を備えることにより、画素信号のサンプリング前に混入するノイズを画像全体に分散させるため、画質劣化の要因となる横筋ノイズを抑制することができる。
(第1変形例)
次に本実施形態の電子カメラ1の第1変形例について説明する。第1変形例では、サンプリング調整部12aが、イメージセンサ11の画素部11aを複数の画素群の領域にグループ化して各々の画素群が出力する光信号を読み出す順序をライン毎に指定する。この場合、サンプリング調整部12aは、S&H回路11cに光信号をライン単位で順次サンプリングさせると共に、光信号をサンプリングするタイミング(サンプリングポイント)を画素群毎に変更させる。
As described above, since the
(First modification)
Next, a first modification of the
図12は、第1変形例を説明する図である。図12(a)は、画素群の光信号の出力波形を示している。S&H回路11cは、例えば、サンプリングポイントを(1)から(3)の何れかに指定してSW1をオンする。これにより、TG12が画素部11aにライン単位の光信号の出力を指示しても、S&H回路11cは、図12(b)に示すようにサンプリングポイントを画素群毎に変更することで、横筋ノイズの発生は抑制されやすくなる。なお、第1変形例は、さらに暗信号の読み出しにも適用しても良い。
(第2変形例)
次に本実施形態の電子カメラ1の第2変形例について説明する。第2変形例では、サンプリング調整部12aは、S&H回路11cに光信号を順次サンプリングさせると共に、光信号をサンプリングするタイミング(サンプリングポイント)を画素群毎に変更させる。すなわち、図8に示すフローチャートのステップS105の処理において、S&H回路11cは、さらに図12(a)に示すようにサンプリングポイントを画素群毎に変更する。これにより、ステップS105の処理と比較して、S&H回路11cによる光信号のサンプリング前に混入するノイズが画像全体にさらに分散されるため、横筋ノイズの発生はさらに抑制されやすくなる。なお、第2変形例では、さらに暗信号の読み出しにも適用しても良い。
FIG. 12 is a diagram illustrating a first modification. FIG. 12A shows the output waveform of the optical signal of the pixel group. For example, the S &
(Second modification)
Next, a second modification of the
1・・・電子カメラ、11a・・・画素部、11c・・・S&H回路、12a・・・サンプリング調整部、100・・・撮像装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記画素信号のサンプリングを行うと共に、サンプリングされた信号値を保持するサンプルホールド部と、
複数の前記画素を複数の画素群にグループ化し、前記サンプルホールド部に画素群単位で読み出された前記画素信号を順次サンプリングさせるサンプリング調整部と、を備え、
前記サンプリング調整部は、
画素配列において前記画素群の読み出し順が非連続となるように指定することを特徴とする撮像装置。 A plurality of pixels, each of which photoelectrically converts incident light to generate a pixel signal, are two-dimensionally arranged, and a pixel unit capable of random access readout of the pixel signal from the plurality of pixels,
A sample and hold unit for sampling the pixel signal and holding the sampled signal value;
A sampling adjustment unit that groups the plurality of pixels into a plurality of pixel groups, and that sequentially samples the pixel signals read in units of pixel groups in the sample and hold unit;
The sampling adjustment unit includes:
An image pickup apparatus, wherein the pixel group is designated so that a reading order of the pixel group is not continuous.
前記サンプリング調整部は、画素配列において同一ラインに属する画素群の読み出し順が非連続となるように指定することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1,
The imaging apparatus is characterized in that the sampling adjustment unit specifies that the readout order of pixel groups belonging to the same line in the pixel array is discontinuous.
前記サンプリング調整部は、前記サンプルホールド部に前記画素信号を順次サンプリングさせると共に、前記画素信号をサンプリングするタイミングを画素群単位で変更させることを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to claim 1 or 2,
The sampling adjustment unit causes the sample-and-hold unit to sequentially sample the pixel signals, and changes the timing for sampling the pixel signals in units of pixel groups.
前記画素信号のサンプリングを行うと共に、サンプリングされた信号値を保持するサンプルホールド部と、
複数の前記画素を複数の画素群にグループ化して各々の前記画素群が出力する前記画素信号の読み出し順序を画素配列のライン単位に指定し、前記サンプルホールド部に前記ライン単位で読み出された前記画素信号を順次サンプリングさせると共に、前記画素信号をサンプリングするタイミングを画素群単位で変更させるサンプリング調整部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 A plurality of pixels, each of which photoelectrically converts incident light to generate a pixel signal, are two-dimensionally arranged, and a pixel unit capable of random access readout of the pixel signal from the plurality of pixels,
A sample and hold unit for sampling the pixel signal and holding the sampled signal value;
A plurality of the pixels are grouped into a plurality of pixel groups, the readout order of the pixel signals output from each pixel group is designated in units of lines of a pixel array, and the pixels are read out in units of lines by the sample hold unit A sampling adjustment unit that sequentially samples the pixel signals and changes the timing of sampling the pixel signals in units of pixel groups;
An imaging apparatus comprising:
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の撮像装置と、
を備えることを特徴とする電子カメラ。 Photographic optics,
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4,
An electronic camera comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011103080A JP2012235342A (en) | 2011-05-02 | 2011-05-02 | Imaging apparatus and electronic camera |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011103080A JP2012235342A (en) | 2011-05-02 | 2011-05-02 | Imaging apparatus and electronic camera |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2012235342A true JP2012235342A (en) | 2012-11-29 |
Family
ID=47435229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011103080A Withdrawn JP2012235342A (en) | 2011-05-02 | 2011-05-02 | Imaging apparatus and electronic camera |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012235342A (en) |
-
2011
- 2011-05-02 JP JP2011103080A patent/JP2012235342A/en not_active Withdrawn
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