JP2013026662A - Imaging apparatus and imaging apparatus control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置及び撮像装置の制御方法に関し、特に、固定パターンノイズを除去するために用いて好適なものである。 The present invention relates to an imaging apparatus and an imaging apparatus control method, and is particularly suitable for use in removing fixed pattern noise.
撮像装置では、CMOS等の撮像装子が使用されている。CMOS撮像素子では、周辺回路をオンチップ化することが可能である。そこで、列ごとにオンチップ化された増幅回路を実現する技術や、列ごとに高いS/N比を実現する技術が提案されている。このCMOS撮像素子は、製造プロセスのばらつき等が要因で、各オンチップ回路に特性差が生じ、撮影画像に固定パターンノイズが発生してしまう。前記列ごとにオンチップ化された増幅回路の特性のばらつきであれば、縦筋状の固定パターンノイズが撮影画像に現れる。そこで、前記固定パターンノイズを除去して良好な画像を得ることが必要となる。 In the imaging device, an imaging device such as a CMOS is used. In the CMOS image sensor, the peripheral circuit can be on-chip. Therefore, a technique for realizing an on-chip amplifier circuit for each column and a technique for realizing a high S / N ratio for each column have been proposed. In this CMOS image sensor, a difference in characteristics occurs in each on-chip circuit due to variations in manufacturing processes and the like, and fixed pattern noise occurs in a captured image. If the characteristics of the amplifier circuits on-chip for each column are varied, vertical streaky fixed pattern noise appears in the captured image. Therefore, it is necessary to remove the fixed pattern noise and obtain a good image.
また、撮像装置では、レリーズボタンが操作されると、静止画像を撮影するために、露光動作が実行される。シャッターボタンが操作されてから露光開始(レリーズ)までの期間をレリーズタイムラグと呼ぶ。レリーズタイムラグが長いと、ユーザの意図した場面よりも遅れた時点の場面の画像が記録されてしまう。このため、レリーズタイムラグは短いことが望ましい。 Further, in the imaging apparatus, when the release button is operated, an exposure operation is performed to capture a still image. The period from when the shutter button is operated until the start of exposure (release) is called the release time lag. If the release time lag is long, an image of a scene at a point later than the scene intended by the user is recorded. For this reason, it is desirable that the release time lag is short.
前記固定パターンノイズの除去とレリーズタイムラグの短縮とを両立するため、特許文献1では、非露光状態の画像から、列ごとの補正用データを検出してメモリに記憶し、露光した画像から前記メモリに記憶した補正用データを差し引いている。また、前記補正用データを取得した時に、アンプ雑音等のランダムノイズを除去する必要がある。このランダムノイズを除去するために、非露光状態の画像を複数回取得する必要がある。この点について特許文献1では、レリーズタイムラグを短縮するため、撮影条件に応じて、読み出し回数や蓄積時間を制御している。
In order to achieve both the removal of the fixed pattern noise and the reduction of the release time lag,
特許文献2では、撮像素子の画素を使用しないで、前述した縦筋状の固定パターンノイズ(列ノイズ)を補正するため、撮像素子の画素から垂直出力線に対する出力を止めて、列ノイズの取得動作を行う。この列ノイズの取得動作で画素から信号を読み出さないため、撮像素子の状態を、露光動作のための蓄積状態にすることができ、レリーズタイムラグを短縮することができる。 In Patent Document 2, in order to correct the above-mentioned vertical streak-like fixed pattern noise (column noise) without using pixels of the image sensor, the output from the pixels of the image sensor to the vertical output line is stopped, and column noise is acquired. Perform the action. Since signals are not read from the pixels in this column noise acquisition operation, the state of the image sensor can be changed to the accumulation state for the exposure operation, and the release time lag can be shortened.
しかしながら、特許文献1のように、列ノイズ等の固定パターンノイズの除去のために、非露光状態の画像から、列ごとの補正用データの検出と、開口画像の蓄積とを別のタイミングで行うと、レリーズタイムラグを短縮することの実現が難しくなる。
特許文献2では、開口画像の蓄積動作の前に行われる、複数の画素を同時にリセットする動作について記載がない。もし、固定パターンノイズの除去のための固定パターンノイズの検出動作が、前記複数の画素を同時にリセットする動作と同じタイミングで行われると、電源の変動が大きくなる。このため、固定パターンノイズを検出して得た補正用データの精度が悪くなる可能性がある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、複数の画素の電荷を同時にリセットする構成の撮像装置においても、固定パターンノイズを除去するための補正用信号の精度を保ちつつ、レリーズタイムラグを短縮することを目的とする。
However, as in
In Patent Document 2, there is no description of an operation for simultaneously resetting a plurality of pixels, which is performed before the opening image accumulation operation. If the fixed pattern noise detection operation for removing the fixed pattern noise is performed at the same timing as the operation of simultaneously resetting the plurality of pixels, the fluctuation of the power source becomes large. For this reason, the accuracy of the correction data obtained by detecting the fixed pattern noise may be deteriorated.
The present invention has been made in view of such problems, and in an imaging apparatus configured to simultaneously reset the charges of a plurality of pixels, while maintaining the accuracy of a correction signal for removing fixed pattern noise. The purpose is to shorten the release time lag.
本発明の撮像装置は、2次元マトリクス状に配置された複数の画素を有する撮像素子と、前記複数の画素を同時にリセットしてから、前記複数の画素における電荷の蓄積動作と、前記撮像素子の固定パターンノイズを補正するための補正用信号を前記撮像素子から読み出す補正用信号読み出し動作とを並行して行うように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置の制御方法は、2次元マトリクス状に配置された複数の画素を有する撮像素子を備えた撮像装置の制御方法であって、前記複数の画素を同時にリセットするリセット工程と、前記撮像素子の固定パターンノイズを補正するための補正用信号を前記撮像素子から読み出す補正用信号読み出し工程と、前記複数の画素に電荷を蓄積させる電荷蓄積工程と、前記電荷蓄積工程により蓄積された電荷を画像信号として読み出す画像信号読み出し工程とを有し、前記リセット工程によって前記複数の画素を同時にリセットしてから、前記電荷蓄積工程と、前記補正用信号読み出し制御工程とを並行して行うことを特徴とする。
An imaging device according to the present invention includes an imaging device having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix, a charge accumulation operation in the plurality of pixels after simultaneously resetting the plurality of pixels, And control means for controlling to perform a correction signal reading operation for reading a correction signal for correcting the fixed pattern noise from the image sensor in parallel.
According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for an image pickup apparatus including an image pickup device having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix, wherein the plurality of pixels are simultaneously reset. A correction signal reading step for reading a correction signal for correcting the fixed pattern noise of the image pickup device from the image pickup device, a charge storage step for storing charges in the plurality of pixels, and a charge storage step. An image signal readout step of reading out the generated charges as an image signal, and simultaneously resetting the plurality of pixels by the reset step and then performing the charge accumulation step and the correction signal readout control step in parallel. It is characterized by that.
本発明によれば、複数の画素の電荷を同時にリセットする構成の撮像装置においても、固定パターンノイズを除去するための補正用信号の精度を保ちつつ、レリーズタイムラグを短縮することができる。 According to the present invention, even in an imaging apparatus configured to simultaneously reset the charges of a plurality of pixels, the release time lag can be shortened while maintaining the accuracy of a correction signal for removing fixed pattern noise.
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態について説明する。
図1は、撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
本実施形態では、撮像装置は、画像処理装置100と、メモリカードやハードディスク等の記録媒体200と、レンズユニット300とを有する。これらの各ブロックの詳細について説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the imaging apparatus.
In the present embodiment, the imaging apparatus includes an
まず、画像処理装置100の内部について説明する。
シャッター12は、露光量を制御するものである。撮像素子14は、光学像を電気信号に変換する。撮像素子14は、例えば、CMOS撮像素子である。A/D変換器16は、撮像素子14から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
タイミング発生回路18は、撮像素子14、A/D変換器16及びD/A変換器26に、クロック信号や制御信号を供給する回路であり、システム制御回路50によって制御される。タイミング発生回路18内には、複数画素同時リセット制御回路1801、第1の補正用読み出し制御回路1802、蓄積制御回路1803、画像読み出し制御回路1804、及び第2の補正用読み出し制御回路1805が含まれる。尚、本実施形態では、第2の補正用読みだし制御回路1805を使用しない。
First, the inside of the
The
The
画像処理・補正回路22は、A/D変換器16で得られたデータ(デジタル信号)に対して所定の補正処理や画素補間処理や色変換処理を行う。画像メモリ24には、画像処理・補正回路22で処理されたデータ(画像データ)が記憶される。D/A変換器26は、画像処理・補正回路22から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換する。
画像表示部28は、ライブビュー画像等を表示するものである。画像表示部28は、例えば、TFT方式のLCD(Liquid Crystal Display)である。画像メモリ24に書き込まれた表示用の画像データは、D/A変換器26を介して画像表示部28に表示される。
The image processing /
The
圧縮・伸長回路32は、画像データの圧縮・伸長を行う。
システム制御回路50は、画像処理装置100全体を制御する。システム制御回路50は、周知のCPU等を内蔵する。
モードダイアルスイッチ60は、ユーザが各種の機能撮影モードを設定するためのスイッチである。システム制御回路50は、モードダイアルスイッチ60の操作状態を検知して、自動撮影モード、プログラム撮影モード、シャッター速度優先撮影モード、及び絞り優先撮影モード等の何れかに機能撮影モードを切り替えて設定することが可能である。
The compression /
The
The
シャッタースイッチ(SW2)64は、撮影するときにユーザが操作するスイッチである。システム制御回路50は、シャッタースイッチ(SW2)64の操作状態を検知し、その操作状態に基づいて静止画の撮影を開始させる。
動画記録・ストップスイッチ67は、動画像の記録と停止をするときにユーザが操作するスイッチである。システム制御回路50は、動画記録・ストップスイッチ67の操作状態を検知する。システム制御回路50は、動画記録・ストップスイッチ67が押されたら、動画像の記録を開始し、動画記録、ストップスイッチ67が再度押されたら、動画像の記録を停止する。
The shutter switch (SW2) 64 is a switch operated by the user when shooting. The
The moving image recording / stop switch 67 is a switch operated by the user when recording and stopping a moving image. The
ISO感度設定スイッチ68は、ISO感度を設定するときにユーザが操作するスイッチである。システム制御回路50は、ISO感度設定スイッチ68の操作状態を検知し、その操作状態に基づいて、撮像素子14或いは画像処理・補正回路22におけるゲインの設定を変更することによりISO感度を設定する。
シャッター秒時設定スイッチ69は、シャッター秒時(シャッター12の開閉動作の時間)を設定するときにユーザが操作するスイッチである。システム制御回路50は、シャッター秒時設定スイッチ69の操作状態を検知し、その操作状態に基づいて、シャッター12の開閉タイミングを変更することによりシャッター秒時を設定する。
The ISO
The shutter
電源スイッチ70は、撮像装置の電源のオン・オフをするときにユーザが設定するスイッチである。システム制御回路50は、電源スイッチ70の操作状態を検知し、その操作状態に基づいて、画像処理装置100の電源オン、電源オフの各モードを切り替えることが可能である。また、システム制御回路50は、電源スイッチ70の操作状態に基づいて、画像処理装置100に接続されたレンズユニット300・記録媒体200等の各種付属装置の電源オン、電源オフの各モードも切り替えることが可能である。
The
電源制御部80は、電池検出回路、DC−DCコンバータ、及び通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等を備えて構成されている。システム制御回路50は、電源制御部80を介して、電池の装着の有無、電池の種類、及び電池残量の検出を行い、その検出の結果に基づいてDC−DCコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体200を含む各部に供給する。
電源部86は、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池、Li電池等の二次電池、及びACアダプタ等を備える。コネクタ82は、画像処理装置100の本体側との接続を行うコネクタである。コネクタ84は、電源部86との接続を行うコネクタである。コネクタ82、84により画像処理装置100の本体と電源部86とが相互に電気的に接続される。
The power control unit 80 includes a battery detection circuit, a DC-DC converter, a switch circuit that switches a block to be energized, and the like. The
The power supply unit 86 includes a primary battery such as an alkaline battery or a lithium battery, a secondary battery such as a Li battery, and an AC adapter. The
インターフェース90は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体200とのインターフェースである。コネクタ92は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体との接続を行うコネクタである。
撮像レンズ314からの光線は、ミラー130、132を介して光学ファインダ104に入射される。光学ファインダ104は、ミラー130が光軸にあるときには、入射光を結像する。これにより、ユーザは、撮影する静止画像の構図を確認することが可能である。レンズマウント106は、画像処理装置100とレンズユニット300とを物理的につなぐ接続部分になる。インターフェース120は、レンズユニット300と電気信号で通信するためのインターフェースである。コネクタ122は、画像処理装置100をレンズユニット300と電気的に接続するコネクタである。
The interface 90 is an interface with the
Light rays from the imaging lens 314 are incident on the
次に、レンズユニット300の内部について説明する。
コネクタ322は、レンズユニット300を画像処理装置100と電気的に接続するコネクタである。レンズ制御部320は、コネクタ322を介して、画像処理装置100からの信号を受ける。レンズ制御部320は、この信号により、撮像レンズ314の光軸上での位置を変更しフォーカスを制御する。同じようにレンズ制御部320は、画像処理装置100からの信号を受け、絞り312の大きさを制御する。
続いて記録媒体200の内部について説明する。
記録部207は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される。コネクタ206は、画像処理装置100との接続を行う。
Next, the inside of the
The
Next, the inside of the
The
次に、静止画像を撮影する場合の撮像装置の動作の一例を説明する。
まず、電源スイッチ70が押されたら、システム制御回路50は、撮像装置の電源をオンする。電源が立ちあがった後、ユーザがシャッタースイッチ(SW2)64を押すと、システム制御回路50は、静止画撮影のために各部を制御する。例えば、システム制御回路50は、レンズ制御部320を介して、撮像レンズ314の位置と絞り312の大きさを、ユーザによる設定に基づいて変更する。また、システム制御回路50は、光を撮像素子14に光を導くため、光路にかからないようにミラー130を移動する。さらに、システム制御回路50は、シャッター秒時設定に基づいた期間、シャッター12が開くように、シャッター12の動作を制御する。
Next, an example of the operation of the imaging device when shooting a still image will be described.
First, when the
撮像レンズ314に入射した光線は、絞り312、レンズマウント313、106及びシャッター12を通じて撮像素子14に光学像として結像される。撮像素子14は、結像された光の信号を電気信号に変換する。この電気信号は、システム制御回路50の指示によりA/D変換器16でアナログ信号からデジタル信号に変換される。このデジタル信号は、画像処理・補正回路22で、補正処理、画像処理が施され、画像データとして画像メモリ24に書き込まれる。
画像メモリ24に書き込まれた画像データは、システム制御回路50からの指示に基づき圧縮・伸長回路32で圧縮される。圧縮された画像データは、インターフェース90及びコネクタ92、206を介して記録部207に記録される。
The light beam that has entered the imaging lens 314 is formed as an optical image on the imaging device 14 through the
The image data written in the
図2は、撮像素子14の構成の一例を簡略化して示した図である。図2(a)は、撮像素子14の構成の全体を示す図であり、図2(b)は、撮像素子14の画素203を種類別に示した図である。
図2(a)において、撮像素子14は、2次元マトリクス状に配置された複数の画素203を備えている。ここではマトリクス状の垂直方向の並びを「列」と呼び、水平方向の並びを「行」と呼ぶ。垂直走査回路202は、各行の電荷の読み出しに必要な信号を各画素203の回路に出力し、各画素の画像信号を列出力線の一例である垂直出力線310に信号を出力させる。垂直出力線310に出力された各画素の画像信号は、各垂直出力線310につながっている列回路204を介して水平走査回路201に出力される。水平走査回路201は、1行分の画素203の画像信号の出力を水平方向に順次出力する。本実施形態では、以上のようにして画像信号読み出し動作が行われる。
また、図2(b)に示すように、撮像素子14の画素203は、シャッター12を開けても遮光され露光しない(すなわち、常時遮光された)オプティカルブラック画素部210と、シャッター12を開けると露光する開口画素部220との何れかに属する。
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an example of the configuration of the image sensor 14. FIG. 2A is a diagram illustrating the entire configuration of the image sensor 14, and FIG. 2B is a diagram illustrating the
In FIG. 2A, the imaging device 14 includes a plurality of
Further, as shown in FIG. 2B, the
図3は、画素203の構成の一例を詳細に示す図である。
フォトダイオード304にて発生及び蓄積された電荷は、転送制御信号301に基づく転送スイッチ305の動作によって蓄積容量307に蓄積される。ソースフォロアアンプ308は、蓄積容量307に蓄積された信号電荷を電圧増幅し、増幅電圧に変換する。図3に示す例では、リセットスイッチ306と、蓄積容量307と、ソースフォロアアンプ308とでフローティングディフージョンアンプを構成している。
ソースフォロアアンプ308の出力は、行選択制御信号303に基づく行選択スイッチ309の制御により垂直出力線310に接続される。フォトダイオード304又は蓄積容量307に蓄積されている不要な電荷をリセットする場合には、リセット制御信号302に基づくリセットスイッチ306の制御によりリセットが実行される。転送制御信号301、リセット制御信号302、及び行選択制御信号303は、垂直走査回路202から各行にそれぞれ出力される。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
Charges generated and stored in the
The output of the
図4は、撮像素子の固定パターンノイズの一例を示す図である。
前述した画素信号の読み出し手順のように、ある行の画素203群の出力は、各画素203に接続されている垂直出力線310に出力され、列回路204を介して、水平走査回路201に出力される。その際、1行の各列の画素203の画像信号は、各列の垂直出力線310と列回路204とを通る。撮像素子14の製造ばらつきなどの差から、全ての画素203を遮光して各画素203の画像信号を読み出し、各画素203の画像信号を列ごとに平均すると、各列で、各画素203の画像信号の平均のレベルに差が表れる。これをダークシェーディングレベルと呼ぶ。各列でのダークシェーディングレベルを補正するため、補正データが必要になる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of fixed pattern noise of the image sensor.
As in the pixel signal readout procedure described above, the output of the group of
例えば、図2に示した撮像素子14の特定の列y、zの各画素203の画像信号の平均のレベルを、図4(a)、(b)に示す。撮像素子14を遮光したときのレベルが目標のデジタル値になるように、A/D変換器16や画像処理・補正回路22でレベルを補正する。目標のデジタル値を目標黒レベルとする。
図4(a)に示すように、y列では、全ての画素203を遮光した時の各画素203の画像信号の平均のレベル(出力レベル)が、目標黒レベルよりも大きな値を有する。よって、図4(b)に示すように、目標黒レベルよりも小さな値を持つ補正レベルがy列に対して設定される。一方、z列では、図4(a)に示すように、出力レベルが、目標黒レベルよりも小さな値を有する。よって、図4(b)に示すように、目標黒レベルよりも大きな値を持つ補正レベルがz列に対して設定される。前述の様に、補正後の出力が目標黒レベルになるように、補正用データを持つ。
以下、図1〜図4までで説明した撮像装置、撮像素子の構成・処理、現象を踏まえた上で、本実施形態の撮像装置の動作の一例を説明する。
For example, the average level of the image signal of each
As shown in FIG. 4A, in the y column, the average level (output level) of the image signal of each
Hereinafter, an example of the operation of the imaging apparatus according to the present embodiment will be described based on the imaging apparatus, the configuration / process of the imaging element, and the phenomenon described with reference to FIGS.
図5は、本実施形態の撮像装置の撮像素子14の駆動シーケンスの一例を説明する図である。図5(a)は、上記補正用データを生成するための補正用信号の読み出しの方が、画像を形成するための複数の画素における電荷の蓄積よりも早く終了する場合の撮像素子14の駆動シーケンスの一例を説明する図である。図5(b)は、画像を形成するための複数の画素における電荷の蓄積の方が、上記補正用データを生成するための補正用信号の読み出しよりも早く終了する場合の撮像素子14の駆動シーケンスの一例を説明する図である。図5において、横軸が時間になり、各ブロックが撮像素子14の状態を示している。また、図6は、静止画像を撮影する際の撮像装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
システム制御回路50は、ユーザによりシャッタースイッチ64が押されたことを検知すると、撮像素子14をスタンバイ状態501にする(ステップS601)。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a driving sequence of the image sensor 14 of the imaging apparatus according to the present embodiment. FIG. 5A shows the driving of the image sensor 14 when the reading of the correction signal for generating the correction data is completed earlier than the charge accumulation in a plurality of pixels for forming an image. It is a figure explaining an example of a sequence. FIG. 5B shows the driving of the image sensor 14 when the accumulation of charges in a plurality of pixels for forming an image ends earlier than the reading of the correction signal for generating the correction data. It is a figure explaining an example of a sequence. In FIG. 5, the horizontal axis indicates time, and each block indicates the state of the image sensor 14. FIG. 6 is a flowchart for explaining an example of the operation of the imaging apparatus when taking a still image.
When the
次に、システム制御回路50は、スタンバイ状態501から、撮像素子14の複数の画素を同時にリセットする複数画素同時リセット状態502に必要な設定が終わったら、静止画像を取得するために、撮像素子14を複数画素同時リセット状態502にする。複数画素同時リセット状態502では、システム制御回路50は、複数画素同時リセット制御回路1801を制御して、以下の複数画素同時リセットを実行する(ステップS602)。すなわち、システム制御回路50は、撮像素子14の開口画素部220のリセット制御信号302と転送制御信号301を制御して、本画像を読み出す。このために、システム制御回路50は、複数の画素のそれぞれにおけるフォトダイオード304及び蓄積容量307に蓄積されている不要な電荷を一括してリセット(除去)する。ここでは、複数画素同時リセットの動作を、開口画素部220の画素203について行うようにしているが、オプティカルブラック画素部210の一部又は全ての画素203を共にリセットしてもよい。複数画素同時リセット状態502は、リセット後の電源が安定する期間も含んでいる。
Next, the
複数画素同時リセット状態502では、複数画素同時リセットを行う(選択している)全ての画素203のリセットスイッチ306が動作し、さらに電荷のリセットにより多数の電荷が移動する。このため、電源(電圧)が変動する可能性が高い。よって、複数画素同時リセットを実行しているときには、撮像素子14からの画像信号の読み出し動作をしない方が望ましい。
複数画素同時リセットが終了し、電源等が安定したら、システム制御回路50は、補正用信号読み出し動作と電荷の蓄積動作とを同時に開始する。補正用信号読み出し動作とは、補正用データ読み出し状態503における撮像素子14の固定パターンノイズを補正するための補正用信号を撮像素子14から読み出す動作である。電荷の蓄積動作は、蓄積状態504における撮像素子14の複数の画素のそれぞれで行われる。
In the multiple pixel
When the simultaneous reset of the plurality of pixels is completed and the power supply and the like are stabilized, the
補正用データ読み出し状態503では、システム制御回路50は、第1の補正用読み出し制御回路1802を制御して以下の処理を実行する。システム制御回路50は、常時遮光されている画素203(オプティカルブラック画素部210)の蓄積容量307に蓄積されている電荷を、ソースフォロアアンプ308で増幅電圧に変換する。そして、システム制御回路50は、行選択制御信号303に基づき行選択スイッチ309を制御して、当該画素203の画像信号を垂直出力線310へ出力させる。垂直出力線310に出力された画像信号は、各垂直出力線310に繋がっている列回路204を介して水平走査回路201に出力される。水平走査回路201は、1行分の画像信号を、補正用信号として水平方向に順次出力する。この操作が必要な回数だけ繰り返される(ステップS603、S604)。上記捜査に必要な回数分の遮光状態の画素203の行数がない場合は、一度読んだ遮光状態の画素203の行を繰り返し読み出してもよい。補正用信号の読み出しが終了したら(ステップS604のYes)、読み出し動作を停止する。図5(a)に示すように、補正用信号の読み出しが終了したときに、補正用信号読み出し状態503の処理と並行して実行している蓄積状態504の処理が続いている場合、システム制御回路50は、第1の補正用読み出し制御回路1802の動作を停止させる。
In the correction data read
蓄積状態504では、システム制御回路50は、蓄積制御回路1803を制御して以下の処理を実行する。システム制御回路50は、撮像素子14の画素203の中で、補正用信号読み出し状態503の処理に使用していない画素203に対する転送制御信号301を制御して転送スイッチ305をオフする。そして、システム制御回路50は、ユーザにより設定されているシャッター秒時の期間、シャッター12を開けて露光状態にし、この期間が経過したらシャッター12を閉じる(ステップS605)。シャッター12の動作を終えたら(ステップS606でYes)、システム制御回路50は、蓄積制御回路1803を制御して、蓄積露光を完了する。
図5(b)に示すように、蓄積状態504が完了した後も補正用信号読み出し状態503が続いている場合、画像読み出し状態505に入れる状態(蓄積状態504の処理が完了した状態)で待機しておく。蓄積状態504は、露光しない状態なので蓄積状態504の処理を継続したままでも構わない。
In the
As shown in FIG. 5B, when the correction
以上のようにして並行して実行していた補正用信号読み出し状態503の処理と、蓄積状態504の処理との両方共が終了したら(ステップS807でYes)、画像読み出し状態505の処理に移る(ステップS608)。画像読み出し状態505では、システム制御回路50は、画像読み出し制御回路1804を制御して以下の処理を実行する。まず、システム制御回路50は、転送制御信号301に基づき転送スイッチ305を作動させて、フォトダイオード304にて発生及び蓄積された電荷を蓄積容量307に蓄積させる。システム制御回路50は、蓄積容量307に蓄積された電荷を、ソースフォロアアンプ308で増幅電圧に変換し、行選択制御信号303に基づき行選択スイッチ309を制御して、当該電荷に基づく画像信号を垂直出力線310へ出力させる。垂直出力線310に出力された画像信号は、各垂直出力線310に繋がっている列回路204を介して水平走査回路201に出力される。水平走査回路201は、1行分の画像信号を、撮影画像信号として水平方向に順次出力する。
When both the processing of the correction
以上のように本実施形態では、撮像素子14の開口画素部220を含む領域の複数の画素203に蓄積されている電荷を一括してリセットする処理を行う(複数画素同時リセット状態502)。これが終了してから、遮光されている画素203の画像信号の読み出し(補正用データ読み出し状態503)と、当該画素203以外の画素203に対する電荷の蓄積(蓄積状態504)とを同時に開始し、これらを並行して行う。したがって、電荷蓄積を、補正用データの読み出しを待たずに行える。このため、レリーズタイムラグが短縮できる。さらに補正用データ読み出し状態503の処理を、複数画素同時リセット状態502のときには行わないようにすることで、正確な補正用データの取得が可能になる。複数の画素の電荷を同時にリセットする構成の撮像装置においても、固定パターンノイズ除去用の補正用信号(補正用データ)の精度を保ちつつ、レリーズタイムラグを短縮することができる。
As described above, in the present embodiment, the process of collectively resetting the charges accumulated in the plurality of
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、補正用信号読み出し状態503において、常時遮光されている画素203の画像信号の読み出しを行った。これに対し、本実施形態では、画素203から画像信号の読み出しをせずに垂直出力線310をある電位に固定(クランプ)して、補正用信号を読み出す。このように、本実施形態と第1の実施形態とでは、補正用信号読み出し状態503の処理の一部が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図6に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, in the correction
図7は、画素203及びその周辺の構成の一例を示す図である。また、図8は、静止画像を撮影する際の撮像装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
システム制御回路50は、第2の補正用読み出し制御回路1805を制御して以下を実行する。まず、システム制御回路50は、垂直出力線固定電圧信号701を制御して垂直出力線固定電圧スイッチ702をオンする。システム制御回路50は、垂直出力線310を所定の電位に固定した状態で垂直出力線310の出力を、補正用信号として、列回路204を介して水平走査回路201に出力する。このとき、画素203に蓄積されている電荷の読み出しは停止される。水平走査回路201は、1行分の画像信号の出力を水平方向に順次出力する(ステップS801)。この他の動作は、第1の実施形態と同じである。尚、本実施形態では、第1の補正用読み出し制御回路1802を使用しない。
以上のようにすれば、第1の実施形態で説明した効果に加えて、補正用信号の読み出し動作において、補正用信号を取得するために、撮像素子14にオプティカルブラック画素部210を設ける必要がなくなるという効果が得られる。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
The
As described above, in addition to the effects described in the first embodiment, it is necessary to provide the optical
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態を説明する。第1、第2の実施形態では、常時遮光されている画素203の画像信号の読み出し(補正用信号読み出し状態503)と、当該画素203以外の画素203に対する電荷の蓄積(蓄積状態504)とを同時に開始した。これに対し、本実施形態では、遮光されている画素203の画像信号の読み出し(補正用信号読み出し状態503)の開始を、当該画素203以外の画素203に対する電荷の蓄積(蓄積状態504)よりも遅らせるようにする。このように、本実施形態と、第1、第2の実施形態とは、常時遮光されている画素203の画像信号の読み出し(補正用信号読み出し状態503)の開始のタイミングに関する処理が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第1、第2の実施形態と同一の部分については、図1〜図8に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first and second embodiments, reading of the image signal of the
図9は、本実施形態の撮像装置の撮像素子14の駆動シーケンスの一例を説明する図である。また、図10は、静止画像を撮影する際の撮像装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
システム制御回路50は、補正用信号の読み出しに必要な時間が予めわかっている場合、その時間と、設定された蓄積時間とに基づいて、補正用信号の読み出しを開始するタイミングを決定する。このとき、補正用信号読み出し状態503の開始のタイミングが、蓄積状態504の開始のタイミングよりも後になるようにする。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a driving sequence of the image sensor 14 of the imaging apparatus according to the present embodiment. FIG. 10 is a flowchart for explaining an example of the operation of the imaging apparatus when capturing a still image.
When the time necessary for reading out the correction signal is known in advance, the
本実施形態では、システム制御回路50は、複数画素同時リセット状態502が終了するタイミングと、設定された蓄積時間から、蓄積状態504の終了のタイミングを割り出す。そして、システム制御回路50は、この蓄積状態504の終了のタイミングと同じタイミングで補正用信号読み出し状態503が終了するように、補正用信号読み出し状態503の開始のタイミングを計算する。そして、システム制御回路50は、その計算の結果に基づいて、第1の補正用読み出し制御回路1802の制御を開始させる。第1の補正用読み出し制御回路1802の動作を開始させるまで、第1の補正用読みだし制御回路1802を待機状態にしておく(ステップS1001)。この他の動作は、第1の実施形態と同じである。尚、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、複数画素同時リセットが終了し、電源等が安定すると蓄積状態504における処理が開始されるようにする。
図9では、補正用信号読み出し状態503と蓄積状態504とが同時に終了するように、補正用信号読み出し状態503の処理を開始する場合を例に挙げて示している。
以上のようにすれば、第1、第2の実施形態で説明した効果に加えて、複数の画素203を同時にリセットすることの影響が、補正用信号の読み出しに及ぶことを、より少なくできるという効果が得られる。
尚、補正用信号読み出し状態503と蓄積状態504の処理を同時に終了させる必要はなく、補正用信号読み出し状態503の処理の方が、蓄積状態504の処理よりも前又は後に終了するようにしてもよい。ただし、画像読み出し状態505の処理が開始されるまでに、補正用信号読み出し状態503の処理と蓄積状態504の処理とが終了するようにする。
In the present embodiment, the
FIG. 9 shows an example in which the process of the correction
In this manner, in addition to the effects described in the first and second embodiments, the influence of simultaneously resetting the plurality of
The correction
尚、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
(その他の実施例)
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、まず、以上の実施形態の機能を実現するソフトウェア(コンピュータプログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)が当該コンピュータプログラムを読み出して実行する。
(Other examples)
The present invention is also realized by executing the following processing. That is, first, software (computer program) for realizing the functions of the above embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media. Then, the computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus reads and executes the computer program.
14 撮像素子、100 画像処理装置、203 画素 14 image sensor, 100 image processing device, 203 pixels
Claims (7)
前記複数の画素を同時にリセットしてから、前記複数の画素における電荷の蓄積動作と、前記撮像素子の固定パターンノイズを補正するための補正用信号を前記撮像素子から読み出す補正用信号読み出し動作とを並行して行うように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。 An image sensor comprising a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix;
After simultaneously resetting the plurality of pixels, a charge accumulation operation in the plurality of pixels and a correction signal read operation for reading out a correction signal for correcting fixed pattern noise of the image sensor from the image sensor. Control means for performing control in parallel;
An imaging device comprising:
前記制御手段は、前記オプティカルブラック画素に蓄積された電荷に基づく信号を、前記補正用信号として読み出すことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The image sensor has an optical black pixel that is always shielded from light, and an aperture pixel.
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the control unit reads a signal based on the electric charge accumulated in the optical black pixel as the correction signal.
前記列出力線の電位を所定の電位にクランプするクランプ手段と、を有し、
前記制御手段は、前記複数の画素に蓄積された電荷に基づく信号の前記列出力線への出力が停止された状態で前記クランプ手段により所定の電位にクランプされた前記列出力線の信号を、前記補正用信号として読み出すことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 A plurality of column output lines provided for each column of the two-dimensional matrix, each having a pixel connected to the same column;
Clamping means for clamping the potential of the column output line to a predetermined potential;
The control means outputs a signal of the column output line clamped at a predetermined potential by the clamping means in a state where output to the column output line of a signal based on charges accumulated in the plurality of pixels is stopped. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is read out as the correction signal.
前記複数の画素を同時にリセットするリセット工程と、
前記撮像素子の固定パターンノイズを補正するための補正用信号を前記撮像素子から読み出す補正用信号読み出し工程と、
前記複数の画素に電荷を蓄積させる電荷蓄積工程と、
前記電荷蓄積工程により蓄積された電荷を画像信号として読み出す画像信号読み出し工程とを有し、
前記リセット工程によって前記複数の画素を同時にリセットしてから、前記電荷蓄積工程と、前記補正用信号読み出し工程とを並行して行うことを特徴とする撮像装置の制御方法。 A method for controlling an imaging apparatus having an imaging device including a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix,
A reset step of simultaneously resetting the plurality of pixels;
A correction signal readout step of reading out a correction signal for correcting the fixed pattern noise of the image sensor from the image sensor;
A charge storage step of storing charge in the plurality of pixels;
An image signal readout step of reading out the charge accumulated in the charge accumulation step as an image signal,
An image pickup apparatus control method, comprising: simultaneously resetting the plurality of pixels in the resetting step, and performing the charge accumulation step and the correction signal reading step in parallel.
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