JP2013118563A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像素子の暗電流補正に関する。 The present invention relates to dark current correction of an image sensor.
特許文献1には、有効画素領域の周囲にオプティカルブラック領域(Optical Black 領域)を設けた撮像素子が開示されている。この撮像素子を備えた撮像装置は、有効画素領域で発生する暗電流成分を、オプティカルブラック領域の信号に基づき算出している。
しかしながら、太陽や光源などの著しく高輝度な物体の像が有効画素領域内に形成された場合には、その形成領域からオプティカルブラック領域へ向かってノイズ光が漏れ込むことがあるため、算出に失敗する可能性が高い。 However, if an image of an extremely bright object such as the sun or a light source is formed in the effective pixel area, noise light may leak from the formation area toward the optical black area, so the calculation fails. There is a high possibility of doing.
そこで本発明は、暗電流補正に失敗する可能性を低く抑えることのできる撮像装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an imaging apparatus that can reduce the possibility of dark current correction failure.
本発明の撮像装置は、被写体を撮像し、前記被写体に応じた画像信号を生成する撮像部と、撮像時における前記撮像部の駆動条件と、前記撮像時に前記撮像部が生成する画像信号の暗電流成分との関係を示す情報を記憶する記憶部と、撮像時における前記撮像部の駆動条件と、前記記憶部が記憶する前記情報とに基づき、前記撮像時に前記撮像部が生成した画像信号の暗電流成分を算出する算出部と、前記算出部が算出した暗電流成分により前記画像信号の暗電流補正を行う補正部とを備える。 The imaging apparatus of the present invention captures an object and generates an image signal corresponding to the object, a driving condition of the imaging unit at the time of imaging, and darkness of an image signal generated by the imaging unit at the time of imaging. Based on the storage unit that stores information indicating the relationship with the current component, the driving conditions of the imaging unit at the time of imaging, and the information stored in the storage unit, the image signal generated by the imaging unit at the time of imaging A calculation unit that calculates a dark current component; and a correction unit that performs dark current correction of the image signal using the dark current component calculated by the calculation unit.
本発明によれば、暗電流補正に失敗する可能性を低く抑えることのできる撮像装置が実現する。 According to the present invention, an imaging apparatus that can suppress the possibility of dark current correction failure is realized.
[実施形態]
以下、本発明の実施形態としてディジタルカメラを説明する。
[Embodiment]
Hereinafter, a digital camera will be described as an embodiment of the present invention.
図1は、本実施形態のディジタルカメラの構成図である。図1に示すとおりディジタルカメラ10には、撮影レンズ20、メカニカルシャッタ30、撮像素子50、タイミングジェネレータ(TG)70、アナログフロントエンド(AFE)80、画像処理エンジン90、モータドライバ110、温度検出部120、バッファメモリ130、表示部140、操作部150、リムーバブルメモリ160などが備えられる。
FIG. 1 is a configuration diagram of a digital camera according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
撮影レンズ20は、被写体から射出した光束を結像し、撮像素子50の有効画素領域上に被写体像を形成する。
The photographing
メカニカルシャッタ30は、撮影レンズ20と撮像素子50との間の光路上に配置され、撮像素子50に向かう光束の光路を必要に応じて開閉する。このメカニカルシャッタ30は、撮像素子50から一定以上離れた位置に配置されたレンズシャッタ、或いは、撮像素子50の近傍に配置されたフォーカルプレーンシャッタなどである。
The
撮像素子50は、入射光に応じて信号を生成する画素を二次元行列状に配置したCMOSイメージセンサであって、ここでは、信号リセット及び信号読み出しを水平画素行毎に順次に行うCMOSイメージセンサとする。但し、本実施形態の撮像素子50は、必要に応じて、信号リセットのタイミングを全画素間で一致させることも可能である。
The
なお、撮像素子50は、被写体からの光の入射領域(有効画素領域)の周囲に、光の入射しない非有効画素領域(オプティカルブラック領域)を設けていることが望ましい。このオプティカルブラック領域は、黒レベルの設定などに利用することが可能である。但し、本実施形態では、このオプティカルブラック領域を利用しなくとも暗電流補正を行うことができる。
Note that it is desirable that the
TG70は、画像処理エンジン90からの指示に応じて、撮像素子50及びメカニカルシャッタ30に対して駆動信号を供給すると共に、AFE80及び画像処理エンジン90に対して同期信号を供給する。
In response to an instruction from the
なお、TG70は、撮像素子50に供給する駆動信号のパターンを切り替えることにより、撮像素子50の駆動モードを、ドラフトモード(高速読み出しモード)とフレームモード(全画素読み出しモード)との間で切り替えることができる。ドラフトモードは、撮影前確認用のスルー画像を取得するための駆動モードであり、フレームモードは、保存用の詳細画像を取得するための駆動モードである。
The TG 70 switches the drive mode of the
また、TG70は、メカニカルシャッタ30へ供給する駆動信号のパターンを切り替えることにより、メカニカルシャッタ30の開閉パターンを、スルー画像の取得用の開閉パターンと、詳細画像の取得用の開閉パターンとの間で切り替えることができる。
Further, the
また、TG70は、撮像素子50へ供給する駆動信号のパターンを切り替えることにより、撮像素子50の1フレーム当たりの露光時間を切り替えることも可能である。因みに、露光時間は、画像処理エンジン90が指定したTv値(=ユーザが入力したTv値又は自動露出演算で算出されたTv値)に応じた値に設定される。
The TG 70 can also switch the exposure time per frame of the
AFE80は、撮像素子50から出力されるアナログ信号に対してパイプライン処理を施す。AFE80には、CDS回路、ゲイン回路、A/D変換回路などが備えられており、CDS回路は、撮像素子50から出力されるアナログ信号のノイズ成分を相関二重サンプリングによって除去し、ゲイン回路は、ノイズ除去後のアナログ信号を増幅し、A/D変換回路は、増幅後のアナログ信号をディジタル信号へと変換する。
The AFE 80 performs pipeline processing on the analog signal output from the
なお、AFE80のゲイン(ゲイン回路の信号増幅率)は、画像処理エンジン90が指定したSv値(=ユーザが入力したSv値又は自動露出演算で算出されたSv値)に応じた値に設定される。なお、ユーザが入力したSv値とは、所謂「ISO感度」のことである。 The gain of the AFE 80 (the signal amplification factor of the gain circuit) is set to a value corresponding to the Sv value designated by the image processing engine 90 (= the Sv value input by the user or the Sv value calculated by automatic exposure calculation). The The Sv value input by the user is a so-called “ISO sensitivity”.
モータドライバ110は、画像処理エンジン90からの指示に応じて、撮影レンズ20の少なくとも一部を光軸方向へ駆動し、撮影レンズ20のフォーカス位置、ズーム位置などを調整する。また、モータドライバ110は、画像処理エンジン90が指定したAv値(=ユーザが入力したAv値又は自動露出演算で算出されたAv値)に応じて、撮影レンズ20の絞り径を調整する。
In response to an instruction from the
温度検出部120は、撮像素子50の有効画素領域の近傍、又は、撮像素子50の近傍に設けられた温度センサであって、撮像素子50の有効画素領域の温度Tを間接的又は直接的に検出する。
The
バッファメモリ130は、AFE80から画像処理エンジン90へと転送されたディジタル信号を蓄積する。撮像素子50の1フレーム分の信号読み出し期間に亘ってこの蓄積が行われると、バッファメモリ130に1フレーム分のディジタル信号(1フレーム分の画像データ)が蓄積される。
The
表示部140は、画像処理エンジン90からの指示に応じて、各種の画像データを表示する。表示部140が表示する画像データには、撮像素子50が取得したスルー画像の画像データ、撮像素子50が取得した詳細画像の画像データ、リムーバブルメモリ160に格納されていた画像データ、画像処理エンジン90が作成したメニュー表示用の画像データなどがある。
The
操作部150は、レリーズボタン、メニューボタンなど、ユーザが操作可能な各種のスイッチを有している。ユーザは、この操作部150を介して各種の指示をディジタルカメラ10へ入力することができる。例えば、ユーザは、詳細画像の取得時における測光エリアをディジタルカメラ10へ指定することができる。
The
リムーバブルメモリ160は、ディジタルカメラ10が取得した画像データや、他のディジタルカメラが取得した画像データなどを長期に亘って記憶することが可能な不揮発性のメモリである。
The
画像処理エンジン90は、操作部150を介してユーザから入力された指示と、不図示のプログラムとに従い、ディジタルカメラ10の各部を制御する。また、画像処理エンジン90は、AFE80から送出されたディジタル信号に対して信号処理(暗電流補正など)を施したり、バッファメモリ130上の画像データに対して画像処理(階調変換、色変換、ホワイトバランス調整など)を施したりすることもできる。
The
暗電流補正に当たり、画像処理エンジン90は、暗電流補正回路90A、暗電流算出回路90Bとして機能する。図2に示すとおり、暗電流補正回路90Aは、AFE80から出力されるディジタル信号S(v)から、暗電流成分N(v)を減算する回路である。また、暗電流算出回路90Bは、暗電流算出回路90Bが減算すべき暗電流成分N(v)を、撮像素子50の駆動条件に基づき算出する回路である。
In the dark current correction, the
図3は、スルー画像の取得時における各部のタイミングチャートである。図3(A)は、フレーム周期を示しており、図3(B)は、撮像素子50の各水平画素行の信号蓄積期間を示しており、図3(C)は、メカニカルシャッタ30の開閉パターンを示している。なお、図3(B)の白抜き部分は信号蓄積期間を示しており、塗りつぶし部分は信号読み出し期間を示している。
FIG. 3 is a timing chart of each unit at the time of obtaining a through image. 3A shows the frame period, FIG. 3B shows the signal accumulation period of each horizontal pixel row of the
図3に示すとおり、スルー画像の取得時には、フレームレートを保つため、メカニカルシャッタ30は開状態に保たれたままとされ、撮像素子50の露光期間は、撮像素子50の信号がリセットされるタイミングと、撮像素子50の信号が読み出されるタイミングとの組み合わせによって制御される。
As shown in FIG. 3, when acquiring a through image, the
具体的には、スルー画像の取得時には、先ず、メカニカルシャッタ30が開放された状態で(図3の符号a)、撮像素子50の各水平画素行の信号が行番号順にリセットされる(図3の符号b)。よって、各水平画素行は、信号の蓄積を順次に開始する。その後、各水平画素行の信号は、ライン順に読み出される(図3の符号c)。
Specifically, when a through image is acquired, first, the signals of the horizontal pixel rows of the
よって、スルー画像の取得時には、撮像素子50の露光期間は、信号がリセットされるタイミング(符号b)から、信号の読み出しが開始されるタイミング(符号c)までの期間である。この露光期間の長さ(露光時間)が、Tv値に対応している。
Therefore, at the time of acquiring a through image, the exposure period of the
なお、図3には表さなかったが、スルー画像の取得時には、撮像素子50の駆動モードはドラフトモードに設定されるので、信号の読み出し元は、撮像素子50上の全画素ではなく一部の画素のみに制限されるものとする(間引き読み出し)。
Although not shown in FIG. 3, when the through image is acquired, the drive mode of the
以上のとおり、スルー画像の取得時には、全ての水平画素行の間で露光時間は等しくなるが、行番号の大きい水平画素行ほど露光期間の開始タイミングは遅延する。つまり、スルー画像の取得時のシャッタ方式は、所謂ローリングシャッタ方式となる。 As described above, when a through image is acquired, the exposure time is the same among all horizontal pixel rows, but the start timing of the exposure period is delayed as the horizontal pixel row has a larger row number. That is, the shutter method at the time of acquiring a through image is a so-called rolling shutter method.
図4は、詳細画像の取得時における各部のタイミングチャートである。図4(A)は、フレーム周期を示しており、図4(B)は、撮像素子50の各水平画素行の信号蓄積期間を示しており、図4(C)は、メカニカルシャッタ30の開閉パターンを示している。なお、図4(B)の白抜き部分は信号蓄積期間を示しており、塗りつぶし部分は信号読み出し期間を示している。
FIG. 4 is a timing chart of each part at the time of acquiring a detailed image. 4A shows the frame period, FIG. 4B shows the signal accumulation period of each horizontal pixel row of the
図4に示すとおり、詳細画像の取得時には、撮像素子50の有効画素領域の露光期間を画素間で一致させるために、撮像素子50の露光期間は、撮像素子50の信号がリセットされるタイミングと、メカニカルシャッタ30が閉鎖されるタイミングとの組み合わせによって制御される。
As shown in FIG. 4, when acquiring a detailed image, in order to make the exposure period of the effective pixel area of the
具体的に、詳細画像の取得時には、先ず、メカニカルシャッタ30が開放された状態で(図4の符号a)、撮像素子50の各水平画素行の信号が一斉にリセットされる(図3の符号b)。よって、各水平画素行は、信号の蓄積を同時に開始する。その後、メカニカルシャッタ30は、閉鎖される(図4の符号c)。ここで、メカニカルシャッタ30の閉鎖に要する時間は極めて短いとみなせる。よって、各水平画素行の露光期間は、同時に終了する。その後、各水平画素行の信号は、行番号順に読み出される(図4の符号d)。
Specifically, when acquiring a detailed image, first, the signals of the horizontal pixel rows of the
よって、詳細画像の取得時には、有効画素領域の露光期間は、信号がリセットされるタイミング(符号b)から、メカニカルシャッタ30が閉鎖されるタイミング(符号c)までの期間である。この露光期間の長さ(露光時間)が、Tv値に対応している。
Therefore, when acquiring a detailed image, the exposure period of the effective pixel region is a period from the timing at which the signal is reset (symbol b) to the timing at which the
なお、図4には表さなかったが、詳細画像の取得時には、撮像素子50の駆動モードはフレームモードに設定されるので、信号の読み出し元は、撮像素子50上の全画素に設定されるものとする(全画素読み出し)。
Although not shown in FIG. 4, when a detailed image is acquired, the drive mode of the
以上のとおり、詳細画像の取得時には、全ての水平画素行の間で露光時間は等しくなり、露光期間の開始タイミングも等しくなる。つまり、詳細画像の取得時のシャッタ方式は、所謂グローバルシャッタ方式となる。 As described above, when acquiring a detailed image, the exposure time is the same among all the horizontal pixel rows, and the start timing of the exposure period is also the same. That is, the shutter method at the time of acquiring a detailed image is a so-called global shutter method.
しかしながら、行番号の小さい水平画素行ほど早期に信号の読み出しが開始されるので、本実施形態の詳細画像の取得時には、行番号の小さい水平画素行ほど信号蓄積期間の長さ(信号蓄積時間)は短くなる。このように、信号蓄積時間が撮像素子50の有効画素領域上で非一様である場合は、その有効画素領域で発生する暗電流成分も非一様となる。
However, since the readout of the signal is started earlier as the horizontal pixel row has a smaller row number, the length of the signal accumulation period (signal accumulation time) is obtained as the horizontal pixel row has a smaller row number when acquiring a detailed image according to the present embodiment. Becomes shorter. Thus, when the signal accumulation time is non-uniform on the effective pixel region of the
但し、有効画素領域における暗電流成分の分布は、有効画素領域における信号蓄積時間の分布に対応した形状になると考えられる。 However, the distribution of the dark current component in the effective pixel region is considered to have a shape corresponding to the distribution of the signal accumulation time in the effective pixel region.
したがって、本実施形態の詳細画像の取得時のように、行番号の小さい水平画素行ほど信号蓄積時間が短い場合には、行番号の小さい水平画素行ほど、それに含まれる暗電流成分は少なくなると考えられる。 Therefore, when the signal accumulation time is shorter as the horizontal pixel row has a smaller row number as in the case of acquiring a detailed image of the present embodiment, the dark current component included in the horizontal pixel row having a smaller row number decreases. Conceivable.
実際、詳細画像の取得時に有効画素領域で発生する暗電流成分は、図5に示すとおり、有効画素領域における信号蓄積時間の分布に対応している。図5の横軸は、水平画素行の行番号を示しており、図5の縦軸は、v番目の水平画素行で発生する暗電流成分n(v)を示している。この場合、暗電流成分n(v)は、以下の式(1)のとおりvの1次関数で表わされる。 Actually, the dark current component generated in the effective pixel area when acquiring the detailed image corresponds to the distribution of the signal accumulation time in the effective pixel area as shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 5 indicates the row number of the horizontal pixel row, and the vertical axis in FIG. 5 indicates the dark current component n (v) generated in the vth horizontal pixel row. In this case, the dark current component n (v) is represented by a linear function of v as shown in the following formula (1).
n(v)=αv+β …(1)
この式(1)における「β」は、有効画素領域の画素間で共通の暗電流成分(DC成分)であり、式(1)における「αv」は、有効画素領域の画素間で非共通の暗電流成分(非DC成分)である。
n (v) = αv + β (1)
In this equation (1), “β” is a dark current component (DC component) common among the pixels in the effective pixel region, and “αv” in equation (1) is not common among the pixels in the effective pixel region. It is a dark current component (non-DC component).
ここで、温度Tが変化すると、式(1)の係数αは、図6に示すとおり様々に変化する。また、温度Tが変化すると、式(1)の係数βも、図7に示すとおり様々に変化する。しかも、係数βは、温度Tだけでなく、撮像素子50の露光時間(つまりTv値)にも依存する(具体的には、係数βは、温度Tが高いほど大きくなり、Tv値が大きいほど大きくなる。)。 Here, when the temperature T changes, the coefficient α in the equation (1) changes variously as shown in FIG. Further, when the temperature T changes, the coefficient β in the equation (1) also changes variously as shown in FIG. In addition, the coefficient β depends not only on the temperature T but also on the exposure time (that is, the Tv value) of the image sensor 50 (specifically, the coefficient β increases as the temperature T increases, and the Tv value increases). growing.).
また、AFE80を経由した後の水平画素行に着目すると、AFE80のゲインが大きいときほど(つまりSv値が大きいときほど)、それに含まれる暗電流成分も大きくなるはずである。よって、AFEを経由した後のv番目の水平画素行に重畳されている暗電流成分N(v)は、式(2)で表すことができる。
Focusing on the horizontal pixel row after passing through the
N(v)=g(α・v+β) …(2)
但し、係数gは、Sv値が大きいほど大きくなる係数である。
N (v) = g (α · v + β) (2)
However, the coefficient g is a coefficient that increases as the Sv value increases.
そこで、本実施形態の画像処理エンジン90は、図8、図9、図10に示すようなパラメータテーブルを予め記憶している。図8に示すテーブルは、係数αを決定するためのテーブル(α−テーブル)であり、図9に示すテーブルは、係数βを決定するためのテーブル(β−テーブル)であり、図10に示すテーブルは、係数gを決定するためのテーブル(g−テーブル)である。
Therefore, the
図8に示すとおりα−テーブルは、温度T毎に係数αの最適値を格納したテーブルである。なお、温度Tが高いときほど、温度Tの変化による係数αの変化幅は大きくなる傾向にあるので、α−テーブルには、温度Tが高いときの係数αほど多くの値が用意されていることが望ましい。また、図9に示すとおりβ−テーブルは、温度T及びTv値の組み合わせ毎に係数βの最適値を格納したテーブルである。なお、温度Tが高いときほど、温度Tの変化による係数βの変化幅は大きくなる傾向にあるので、β−テーブルには、温度Tが高いときの係数βほど多くの値が用意されていることが望ましい。また、図10に示すとおりg−テーブルは、Sv値毎に係数gの最適値を格納したテーブルである。 As shown in FIG. 8, the α-table is a table that stores the optimum value of the coefficient α for each temperature T. Note that, as the temperature T is higher, the change width of the coefficient α due to the change in the temperature T tends to be larger. Therefore, in the α-table, more values are prepared for the coefficient α when the temperature T is higher. It is desirable. Further, as shown in FIG. 9, the β-table is a table that stores the optimum value of the coefficient β for each combination of the temperature T and the Tv value. Note that, as the temperature T is higher, the change width of the coefficient β due to the change of the temperature T tends to be larger. Therefore, in the β-table, more values are prepared for the coefficient β when the temperature T is higher. It is desirable. Also, as shown in FIG. 10, the g-table is a table that stores the optimum value of the coefficient g for each Sv value.
図11は、撮影に関する画像処理エンジン90の動作フローチャートである。以下、図11の各ステップを説明する。
FIG. 11 is an operation flowchart of the
ステップS10:画像処理エンジン90は、撮像部に対してスルー画像の取得を開始させる(なお、撮像部とは、TG70、撮像素子50、メカニカルシャッタ30、AFE80などの撮像に関する要素を指している。)。
Step S10: The
このときにAFE80から出力されるスルー画像のディジタル信号は、画像処理エンジン90へ順次に入力される。画像処理エンジン90は、AFE80から入力されるディジタル信号に対して所定の信号処理(ライブビュー用の信号処理)を施し、表示部140へ送出する。これによって表示部140には、被写体のライブビュー画像(リアルタイム画像)が表示される。なお、ここでは簡単のため、本ステップにおける信号処理に暗電流補正は含まれないものと仮定する。
At this time, the digital signal of the through image output from the
ステップS11:画像処理エンジン90は、操作部150の状態に基づきレリーズボタンが半押しされたか否かを判別し、半押しされた場合にはステップS12へ移行する。
Step S11: The
ステップS12:画像処理エンジン90は、ループ回数vの最終値yを、詳細画像における水平画素行の総数Vと同じ値に設定する。
Step S12: The
ステップS13:画像処理エンジン90は、温度検出部120の出力を参照し、現時点の温度Tを検出する。
Step S13: The
ステップS14:画像処理エンジン90は、レリーズボタンが半押しされた時点におけるスルー画像のディジタル信号のうち、ユーザが予め指定した測光エリアに対応するディジタル信号を参照することで、そのスルー画像の輝度評価値を算出する。さらに、画像処理エンジン90は、その輝度評価値に基づき自動露出演算を行い、詳細画像の取得時に設定すべきTv値、Sv値、Av値を決定する。
Step S14: The
ステップS15:画像処理エンジン90は、検出した温度Tに応じてα−テーブル(図8)を参照することで、詳細画像の暗電流補正で使用すべき係数αの値を決定する。
Step S15: The
また、画像処理エンジン90は、検出した温度Tと決定したTv値との組み合わせに応じてβ−テーブル(図9)を参照することで、詳細画像の暗電流補正で使用すべき係数βの値を決定する。
Further, the
さらに、画像処理エンジン90は、決定したSv値に応じてg−テーブル(図10)を参照することで、詳細画像の暗電流補正で使用すべき係数gの値を決定する。
Further, the
ステップS16:画像処理エンジン90は、レリーズボタンが全押しされたか否かを判別し、全押しされた場合にはステップS18へ移行し、全押しされなかった場合にはステップS17へ移行する。
Step S16: The
ステップS17:画像処理エンジン90は、レリーズボタンの半押しが解除されたか否かを判別し、解除された場合にはステップS11に移行し、解除されていなかった場合にはステップS16に移行する。
Step S17: The
ステップS18:画像処理エンジン90は、決定したSv値、Tv値、Av値を撮像部の対応箇所(AFE80、TG70、モータドライバ110)へ指定してから、撮像部に対して詳細画像の取得を行わせる。このときにAFE80から出力される詳細画像のディジタル信号は、画像処理エンジン90へ順次に入力される。
Step S18: The
ステップS19:画像処理エンジン90は、ループ回数vを初期値1に設定する。
Step S19: The
ステップS20:画像処理エンジン90は、TG70から供給される同期信号により、撮像素子50のv番目の水平画素行から信号が読み出されたタイミングを認識する。
Step S20: The
ステップS21:画像処理エンジン90は、暗電流算出回路90Bに対してv番目の水平画素行の暗電流成分N(v)を算出させる。暗電流算出回路90Bは、上述した式(2)により暗電流成分N(v)を算出し、それを暗電流補正回路90Aへ与える。なお、算出に当たり、暗電流算出回路90Bは、ステップS15で決定した係数α、β、gの値を使用する。
Step S21: The
ステップS22:画像処理エンジン90は、v番目の水平画素行のディジタル信号S(v)が画像処理エンジン90へ入力されたタイミングで、暗電流補正回路90Aに対し暗電流補正を実行させる。暗電流補正回路90Aは、暗電流算出回路90Bから与えられた暗電流成分N(v)をディジタル信号S(v)から減算することにより、暗電流補正後のディジタル信号S’(v)を生成する。
Step S22: The
ステップS23:画像処理エンジン90は、暗電流補正後のディジタル信号S’(v)を、v番目の水平画素行のディジタル信号としてバッファメモリ130へ書き込む。
Step S23: The
ステップS24:画像処理エンジン90は、ループ回数vが最終値yに到達した否かを判別し、達していなかった場合にはステップS25へ移行し、達していた場合にはステップS26へ移行する。
Step S24: The
ステップS25:画像処理エンジン90は、ループ回数vをインクリメントしてからステップS20へ戻る。したがって、ステップS20〜S23のループは、全ての水平画素行について順次に実行される。
Step S25: The
ステップS26:画像処理エンジン90は、バッファメモリ130に書き込まれた全ての水平画素行のディジタル信号S’(v)、すなわち1フレーム分の詳細画像に対して所定の画像処理(保存用の画像処理)を施してから、リムーバブルメモリ160へ書き込み、フローを終了する。
Step S26: The
以上、本実施形態の画像処理エンジン90は、撮像時における撮像部(TG70、撮像素子50、メカニカルシャッタ30、AFE80などの撮像に関する要素)の駆動条件と、前記撮像時に前記撮像部の有効画素領域が生成する画像信号の暗電流成分との関係を示す情報を記憶する記憶部と、撮像時における前記撮像部の駆動条件と、前記記憶部が記憶する前記情報とに基づき、前記撮像時に前記撮像部の有効画素領域が生成した画像信号の暗電流成分を算出する算出部(暗電流算出回路90B)と、前記算出部が算出した暗電流成分により前記画像信号の暗電流補正を行う補正部(暗電流補正回路90A)とを備える。
As described above, the
したがって、本実施形態の画像処理エンジン90は、暗電流補正にオプティカルブラック領域を使用する必要がない。よって、仮に、有効画素領域内に高輝度な像が形成され、オプティカルブラック領域へノイズ光が漏れ込むような場合であっても、本実施形態の画像処理エンジン90が暗電流補正に失敗することは無い。
Therefore, the
また、前記情報は、撮像時における前記撮像部の温度(T)と、撮像時における前記撮像部の露光時間(Tv)と、撮像時における前記撮像部の信号増幅率(Sv)とのうち少なくとも1つからなる前記駆動条件と、前記暗電流成分との関係を示す。 The information includes at least one of a temperature (T) of the imaging unit at the time of imaging, an exposure time (Tv) of the imaging unit at the time of imaging, and a signal amplification factor (Sv) of the imaging unit at the time of imaging. The relationship between the said one driving condition and the said dark current component is shown.
したがって、本実施形態の画像処理エンジン90は、前記撮像部の駆動条件(温度、露光時間、信号増幅率のうち少なくとも1つ)に応じて変化する暗電流成分を、正しく補正することができる。
Therefore, the
また、前記撮像部は、入射光に応じて画像信号を生成する画素を二次元行列状に配置すると共に、それら画素の信号蓄積時間を画素行ごとに設定することが可能であり、前記演算部は、前記暗電流成分の算出を、前記撮像部の画素行ごとに行う。 Further, the imaging unit can arrange pixels that generate an image signal according to incident light in a two-dimensional matrix, and can set a signal accumulation time of the pixels for each pixel row, and the arithmetic unit Performs the calculation of the dark current component for each pixel row of the imaging unit.
また、前記情報には、前記撮像部の画素行間で非共通の暗電流成分と前記駆動条件との関係を示す第1情報(gα)と、前記撮像部の画素行間で共通の暗電流成分と前記駆動条件との関係を示す第2情報(gβ)とが含まれる。 Further, the information includes first information (gα) indicating a relationship between a dark current component that is not common between pixel rows of the imaging unit and the driving condition, and a dark current component that is common between pixel rows of the imaging unit, Second information (gβ) indicating a relationship with the driving condition is included.
また、前記第1情報(gα)の値は、前記撮像部の温度(T)と、前記撮像部の信号増幅率(Sv)とのうち少なくとも1つに依存し、前記第2情報(gβ)の値は、前記撮像部の温度(T)と、前記撮像部の信号増幅率(Sv)と、前記撮像部の露光時間(Tv)とのうち少なくとも1つに依存する。 The value of the first information (gα) depends on at least one of the temperature (T) of the imaging unit and the signal amplification factor (Sv) of the imaging unit, and the second information (gβ) The value of depends on at least one of the temperature (T) of the imaging unit, the signal amplification factor (Sv) of the imaging unit, and the exposure time (Tv) of the imaging unit.
したがって、本実施形態の画像処理エンジン90は、前記撮像部の駆動条件に応じて変化し、しかも画素行によって異なる値の暗電流成分を、正しく補正することができる。
Therefore, the
また、前記記憶部は、前記第1情報(gα)と前記第2情報(gβ)とのうち少なくとも一部をパラメータテーブルとして記憶する。 In addition, the storage unit stores at least a part of the first information (gα) and the second information (gβ) as a parameter table.
したがって、本実施形態の画像処理エンジン90は、暗電流成分の算出を高速化し、暗電流補正の高速化を図ることができる。
Therefore, the
[実施形態の補足]
なお、上記実施形態のα−テーブル(図8)、β−テーブル(図9)では、温度方向(T方向)の段階数を4としたが、温度の変化による暗電流成分の変化幅が大きい場合には、その段階数を5以上としてもよい。
[Supplement of embodiment]
In the α-table (FIG. 8) and β-table (FIG. 9) of the above embodiment, the number of steps in the temperature direction (T direction) is set to 4, but the change width of the dark current component due to the temperature change is large. In this case, the number of stages may be 5 or more.
また、上記実施形態のβ−テーブル(図9)では、露光時間方向(Tv値方向)の段階数を14としたが、Tv値の変化による暗電流成分の変化幅が大きい場合には、その段階数を15以上としてもよい。 Further, in the β-table (FIG. 9) of the above embodiment, the number of steps in the exposure time direction (Tv value direction) is 14, but when the change width of the dark current component due to the change in Tv value is large, The number of steps may be 15 or more.
また、上記実施形態のg−テーブル(図10)では、感度方向(Sv値方向)の段階数を7としたが、Sv値の変化による暗電流成分の変化幅が大きい場合には、その段階数を8以上としてもよい。 In the g-table (FIG. 10) of the above embodiment, the number of steps in the sensitivity direction (Sv value direction) is set to 7. However, when the change width of the dark current component due to the change in the Sv value is large, that step. The number may be 8 or more.
また、上記実施形態の画像処理エンジン90は、スルー画像に対する暗電流補正を省略したが(上述したステップS10を参照)、スルー画像に対する暗電流補正を行ってもよい。但し、スルー画像の取得時には、撮像素子50における信号蓄積時間は一様となるので、有効画素領域の暗電流成分も一様であるとみなせる。よって、スルー画像に対する暗電流補正では、式(2)において係数αをゼロとおいた式(N=gβ)を使用し、有効画素領域内の画素間で共通の暗電流成分を一括で算出すればよい。
Further, the
また、上記実施形態の撮像部は、詳細画像の取得時における信号蓄積時間を画素行ごとに設定すると共に、スルー画像の取得時における信号蓄積時間を画素間で共通に設定したが、信号蓄積時間を常に画素間で共通に設定してもよい。なお、その場合、前記記憶部が記憶する情報は、前記第2情報(gβ)のみであっても構わない。 In the imaging unit of the above embodiment, the signal accumulation time at the time of acquiring the detailed image is set for each pixel row, and the signal accumulation time at the time of acquiring the through image is set in common between the pixels. May always be set in common between pixels. In this case, the information stored in the storage unit may be only the second information (gβ).
また、上記実施形態では、有効画素領域の温度を検出したが、有効画素領域の温度の代わりに有効画素領域の温度分布を検出してもよい。例えば、撮像素子50上に熱源(熱を発生し易い場所)がある場合には、温度検出部120の配置先を熱源の近傍とし、有効画素領域の各位置の温度を、温度検出部120から各位置までの距離と、温度検出部120の出力とに基づき算出してもよい。或いは、有効画素領域の近傍の複数の位置の各々に温度検出部120を配置することで、有効画素領域の温度分布を検出してもよい。
In the above embodiment, the temperature of the effective pixel region is detected. However, the temperature distribution of the effective pixel region may be detected instead of the temperature of the effective pixel region. For example, when there is a heat source (a place where heat is likely to be generated) on the
また、有効画素領域の温度分布を検出した場合、有効画素領域の暗電流成分の算出では、有効画素領域の暗電流成分の分布が、有効画素領域の信号蓄積時間の分布と、有効画素領域の温度分布との双方によって決まるものとみなせばよい。 In addition, when the temperature distribution of the effective pixel region is detected, in the calculation of the dark current component of the effective pixel region, the distribution of the dark current component of the effective pixel region is the distribution of the signal accumulation time of the effective pixel region and the effective pixel region. It can be considered that it is determined by both the temperature distribution.
また、上記実施形態の画像処理エンジン90は、暗電流補正のタイミングを、AFE80からディジタル信号(水平画素行のディジタル信号)が出力される度としたが、1フレーム分のディジタル信号がバッファメモリ130に蓄積された後としてもよい。但し、暗電流補正のタイミングを、AFE80からディジタル信号が出力される度とした方が、撮影時におけるユーザの待ち時間を短くすることができる。
In the
また、上記実施形態の画像処理エンジン90は、詳細画像の取得時に設定すべきTv値、Av値、Sv値の全部を自動露出演算によって決定したが、それらTv値、Av値、Sv値の少なくとも1つは、ユーザが指定したものであっても構わない。
Further, the
また、上記実施形態の撮像素子50は、信号の読み出しを画素行毎に行ったが、領域毎又は画素毎に行ってもよい。何れの場合であっても、有効画素領域の暗電流成分の算出では、有効画素領域の暗電流成分は、有効画素領域の信号蓄積時間の分布と、有効画素領域の温度分布(又は有効画素領域の温度)とによって決まるものとみなせばよい。
In the
10…ディジタルカメラ、20…撮影レンズ、30…メカニカルシャッタ、50…撮像素子、70…タイミングジェネレータ(TG)、80…アナログフロントエンド(AFE)、90…画像処理エンジン、110…モータドライバ、120…温度検出部、130…バッファメモリ、140…表示部、150…操作部、160…リムーバブルメモリ、90A…暗電流補正回路、90B…暗電流算出回路
DESCRIPTION OF
Claims (10)
撮像時における前記撮像部の駆動条件と、前記撮像時に前記撮像部が生成する画像信号の暗電流成分との関係を示す情報を記憶する記憶部と、
撮像時における前記撮像部の駆動条件と、前記記憶部が記憶する前記情報とに基づき、前記撮像時に前記撮像部が生成した画像信号の暗電流成分を算出する算出部と、
前記算出部が算出した暗電流成分により前記画像信号の暗電流補正を行う補正部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 An imaging unit that images a subject and generates an image signal corresponding to the subject;
A storage unit that stores information indicating a relationship between a driving condition of the imaging unit at the time of imaging and a dark current component of an image signal generated by the imaging unit at the time of imaging;
A calculation unit that calculates a dark current component of an image signal generated by the imaging unit at the time of imaging based on a driving condition of the imaging unit at the time of imaging and the information stored in the storage unit;
A correction unit that performs dark current correction of the image signal using the dark current component calculated by the calculation unit;
An imaging apparatus comprising:
前記情報は、
撮像時における前記撮像部の温度と、撮像時における前記撮像部の露光時間と、撮像時における前記撮像部の信号増幅率とのうち少なくとも1つからなる前記駆動条件と、前記暗電流成分との関係を示す
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1,
The information is
The driving condition consisting of at least one of the temperature of the imaging unit during imaging, the exposure time of the imaging unit during imaging, and the signal amplification factor of the imaging unit during imaging, and the dark current component An imaging apparatus characterized by showing a relationship.
前記撮像部は、
入射光に応じて画像信号を生成する画素を二次元行列状に配置すると共に、それら画素の信号蓄積時間を画素行ごとに設定することが可能であり、
前記演算部は、
前記暗電流成分の算出を、前記撮像部の画素行ごとに行う
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 2,
The imaging unit
It is possible to arrange pixels that generate an image signal according to incident light in a two-dimensional matrix, and to set the signal accumulation time of these pixels for each pixel row,
The computing unit is
The imaging apparatus, wherein the dark current component is calculated for each pixel row of the imaging unit.
前記情報には、
前記撮像部の画素行間で非共通の暗電流成分と前記駆動条件との関係を示す第1情報と、
前記撮像部の画素行間で共通の暗電流成分と前記駆動条件との関係を示す第2情報と、
が含まれることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 3.
The information includes
First information indicating a relationship between a dark current component that is not common between pixel rows of the imaging unit and the driving condition;
Second information indicating a relationship between a dark current component common to the pixel rows of the imaging unit and the driving condition;
An image pickup apparatus comprising:
前記記憶部は、
前記第1情報を、前記撮像部の温度と、前記撮像部の信号増幅率とのうち少なくとも1つに依存する値として記憶し、
前記第2情報を、前記撮像部の温度と、前記撮像部の信号増幅率と、前記撮像部の露光時間とのうち少なくとも1つに依存する値として記憶する
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 4,
The storage unit
Storing the first information as a value depending on at least one of a temperature of the imaging unit and a signal amplification factor of the imaging unit;
The second apparatus stores the second information as a value depending on at least one of a temperature of the imaging unit, a signal amplification factor of the imaging unit, and an exposure time of the imaging unit.
前記記憶部は、
前記第1情報と前記第2情報とのうち少なくとも一部をパラメータテーブルとして記憶する
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 5,
The storage unit
At least a part of the first information and the second information is stored as a parameter table.
前記撮像部は、
入射光に応じて画像信号を生成する画素を二次元行列状に配置すると共に、それら画素の信号蓄積時間を画素間で共通に設定することが可能であり、
前記演算部は、
前記暗電流成分の算出を、前記撮像部の全画素一括で行う
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 2,
The imaging unit
It is possible to arrange pixels that generate image signals according to incident light in a two-dimensional matrix, and to set the signal accumulation time of these pixels in common between the pixels,
The computing unit is
The imaging apparatus, wherein the dark current component is calculated for all pixels of the imaging unit.
前記情報には、
前記撮像部の画素間で共通の暗電流成分と前記駆動条件との関係を示す第2情報が含まれる
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 7,
The information includes
The imaging apparatus characterized by including the 2nd information which shows the relationship between the dark current component common between the pixels of the said imaging part, and the said drive condition.
前記記憶部は、
前記第2情報を、前記撮像部の温度と、前記撮像部の信号増幅率と、前記撮像部の露光時間とのうち少なくとも1つに依存する値として記憶する
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 8,
The storage unit
The second apparatus stores the second information as a value depending on at least one of a temperature of the imaging unit, a signal amplification factor of the imaging unit, and an exposure time of the imaging unit.
前記記憶部は、
前記第2情報の少なくとも1部をパラメータテーブルとして記憶する
ことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 9,
The storage unit
An imaging apparatus, wherein at least a part of the second information is stored as a parameter table.
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- 2011-12-05 JP JP2011265706A patent/JP2013118563A/en active Pending
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