JP2015029195A - Imaging device and control method for imaging device - 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、画像を撮像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 capturing an image.
近年、携帯電話やPDA等の電子機器では、その電子機器本来の機能に加え、撮影機能を有するタイプが増加している。このような撮影機能付きの電子機器には、カメラモジュールと呼ばれる小型の撮像装置が搭載される。また、撮影機能を主機能とするデジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置においても、今なお小型化が進んでいる。
カメラモジュール等の小型の撮像装置は、複数の光学部品からなる光学系と、ズーム調整等のために光学部品を移動させるアクチュエータと、光学系により結像された被写体像を光電変換することで画像信号を生成する撮像素子とを備える。撮像素子としては、CCDセンサやCMOSセンサ等のイメージセンサが代表的である。
In recent years, electronic devices such as mobile phones and PDAs are increasing in number having a photographing function in addition to the original functions of the electronic device. Such an electronic device with a photographing function is equipped with a small imaging device called a camera module. In addition, downsizing of an imaging apparatus such as a digital camera or a video camera whose main function is an imaging function is still in progress.
A small imaging device such as a camera module is an image obtained by photoelectrically converting an optical system composed of a plurality of optical components, an actuator for moving the optical components for zoom adjustment, etc., and a subject image formed by the optical system. An image sensor for generating a signal. Typical image sensors include image sensors such as CCD sensors and CMOS sensors.
従来から、レンズを駆動するためのアクチュエータとして、PWM駆動方式のステッピングモータを用いた場合、イメージセンサから出力される画像信号にノイズがのるという問題がある。特に、撮像素子としてCMOSセンサを用いると、CMOSセンサとステッピングモータとの物理的な距離が近い場合、ステッピングモータから発生するノイズ(電磁波)が、空間的にCMOSセンサの出力に被ることがある。これは、フォトダイオードに蓄積された電荷を画素単位で電圧に変換して信号を読み出す、というCMOSセンサに特有の動作に起因する。ノイズを発生させないためには、CMOSセンサとステッピングモータとの物理的な距離を遠ざけることが根本的な対策となる。 Conventionally, when a PWM driving stepping motor is used as an actuator for driving a lens, there is a problem that noise is added to an image signal output from an image sensor. In particular, when a CMOS sensor is used as the image sensor, noise (electromagnetic waves) generated from the stepping motor may spatially affect the output of the CMOS sensor when the physical distance between the CMOS sensor and the stepping motor is short. This is due to an operation peculiar to a CMOS sensor in which charges accumulated in the photodiode are converted into a voltage for each pixel and a signal is read out. In order not to generate noise, a fundamental measure is to increase the physical distance between the CMOS sensor and the stepping motor.
ところがカメラモジュールや小型の撮像装置では、小型化の要求に応えるため、光学部品等の駆動対象物を駆動させるステッピングモータと、ステッピングモータからのノイズを受けやすいCMOSセンサとの距離を近くせざるを得ない場合も多い。
そのため、特許文献1〜3の技術が提案されている。
特許文献1では、撮像素子から電荷の信号を読み出すタイミングで、アクチュエータのPWM駆動周波数を変更することにより、アクチュエータの駆動によって発生する磁気が撮像素子の出力信号に影響を与えることを抑える。
特許文献2では、撮像素子から電荷の信号を読み出し時に、ノイズ成分の読み込みタイミングと信号成分の読み込みタイミングとの時間差がアクチュエータのPWM駆動周波数fの逆数の整数倍となるように設定する。
特許文献3では、まず、電源回路の動作に伴って発生するノイズの周波数と温度との対応関係を示す情報をメモリに記憶する。その後、温度検出部の検出結果と、ノイズの周波数と温度との対応関係を示す情報と、に基づいてノイズの周波数を推定し、推定したノイズの周波数に応じて駆動信号の駆動周波数を変更する。
However, in order to meet the demand for miniaturization in camera modules and small imaging devices, it is necessary to reduce the distance between a stepping motor that drives a driving object such as an optical component and a CMOS sensor that is susceptible to noise from the stepping motor. There are many cases where it cannot be obtained.
Therefore, the techniques of
In
In
In
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、PWM駆動周波数のみを変更すると、アクチュエータが発振する等して所望の動作に支障が生じる可能性がある。このため、PWM駆動周波数を変更した場合にはアクチュエータのサーボ特性も同時に変更する必要がある。また、撮像素子の駆動モードによって異なるPWM駆動周波数を設定する場合には、それぞれのPWM駆動周波数に対応するサーボ特性を予め知っておく必要がある。このため、撮像装置の開発過程において多大な検討負荷を発生させることになる。
However, in the technique described in
特許文献2には、電源回路のスイッチングノイズのように、ノイズ発生源の動作周波数に個体毎にばらつきがあったり、温度等の要因で動作周波数が変動したりする場合の対応については開示されていない。また、特許文献2には、異なる複数の駆動周波数をそれぞれ持っている複数のレンズ駆動部が存在する場合の手法についても開示されていない。また、一つのレンズ駆動部で時間によって異なる駆動周波数で駆動する場合の手法についても開示されていない。
また、一般的に用いられているカラムAD型の撮像素子で用いられているシングルスロープ積分型AD変換を行う場合、ゲインの設定を変更すると、参照信号となるランプ波形の傾きが変わる。このため、画像信号をAD変換するタイミングがゲイン設定毎に変わってしまう。しかしながら、特許文献2には、カラムAD型の撮像素子の構成の対応については開示されておらず、ゲインの変更に対応できない。
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228561 discloses a countermeasure for a case where the operating frequency of a noise generation source varies from individual to individual, such as switching noise of a power supply circuit, or the operating frequency varies due to factors such as temperature. Absent. Further,
In addition, when performing single slope integration type AD conversion used in a column AD type image sensor that is generally used, if the gain setting is changed, the slope of the ramp waveform serving as the reference signal changes. For this reason, the timing for AD conversion of the image signal changes for each gain setting. However,
特許文献3に記載の技術では、ノイズ周波数の温度特性を予め測定してメモリに記憶しておく必要がある。ノイズ周波数の温度依存は、個体によってばらつきがあるのに加えて、温度センサによる温度検出の精度も、個体によってばらつきがある。このため、それら全てを網羅する情報をメモリに記憶することは現実的ではない。
In the technique described in
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、撮影画像に記録されるノイズを、容易に且つ確実に低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to easily and reliably reduce noise recorded in a captured image.
本発明の撮像装置の第1の態様は、入射した光を光電変換する光電変換手段をそれぞれが有する複数の画素が行列状に配列されて構成される画素部と、前記画素から、当該画素の電位をリセットした際の信号であるリセット信号の読み出しと、当該画素に蓄積された信号である蓄積信号の読み出しと、を行う読み出し手段と、前記読み出し手段による前記読み出しのタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えた固体撮像素子を有し、前記読み出し手段により読み出された信号に基づいて画像データを生成する撮像装置であって、前記画像データに対する周波数解析を行う周波数解析手段と、前記周波数解析手段による前記周波数解析の結果に基づいて、スイッチング動作を行うトランジスタを含む回路のスイッチング動作周波数を導出する周波数導出手段と、前記周波数導出手段により導出されたスイッチング動作周波数に対応するように、前記画素の電位をリセットした際の信号の読み出しのタイミングと、前記画素に蓄積された信号の読み出しのタイミングとの間隔を決定する制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明の撮像装置の第2の態様は、入射した光を光電変換する光電変換手段をそれぞれが有する複数の画素が行列状に配列されて構成される画素部と、前記画素から、当該画素の電位をリセットした際の信号であるリセット信号の読み出しと、当該画素に蓄積された信号である蓄積信号の読み出しと、を行う読み出し手段と、前記読み出し手段による前記読み出しのタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えた固体撮像素子を有し、前記読み出し手段により読み出された信号に基づいて画像データを生成する撮像装置であって、前記レンズをそれぞれ異なる駆動周波数で駆動させる複数のレンズ駆動手段と、前記異なる駆動周波数の逆数の最小公倍数に対応するように、前記画素の電位をリセットした際の信号の読み出しのタイミングと、前記画素に蓄積された信号の読み出しのタイミングとの間隔を決定する制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明の撮像装置の第3の態様は、入射した光を光電変換する光電変換手段をそれぞれが有する複数の画素が行列状に配列されて構成される画素部と、前記画素から、当該画素の電位をリセットした際の信号であるリセット信号の読み出しと、当該画素に蓄積された信号である蓄積信号の読み出しと、を行う読み出し手段と、前記読み出し手段による前記読み出しのタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えた固体撮像素子を有し、前記読み出し手段により読み出された信号に基づいて画像データを生成する撮像装置であって、前記レンズの駆動周波数を時間の経過とともに変更させて前記レンズを駆動させるレンズ駆動手段と、前記レンズの現在の駆動周波数に係る情報を判定する判定手段と、前記判定手段により判定された前記情報から得られる前記レンズの駆動周波数に対応するように、前記画素の電位をリセットした際の信号の読み出しのタイミングと、前記画素に蓄積された信号の読み出しのタイミングとの間隔を決定する制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明の撮像装置の第4の態様は、入射した光を光電変換する光電変換手段をそれぞれが有する複数の画素が行列状に配列されて構成される画素部と、前記画素から、当該画素の電位をリセットした際の信号であるリセット信号の読み出しと、当該画素に蓄積された信号である蓄積信号の読み出しと、を行う読み出し手段と、前記読み出し手段による前記読み出しのタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えた固体撮像素子を有し、前記読み出し手段により読み出された信号に基づいて画像データを生成する撮像装置であって、前記タイミング制御手段により制御される前記読み出しのタイミングを決定する制御手段を有し、前記読み出し手段は、前記画素から出力されたアナログの前記信号をデジタルの信号にAD変換するAD変換手段を有し、前記AD変換手段は、前記画素から出力されたアナログの前記信号と、時間の経過とともに値が変化する参照信号とを比較する比較手段と、前記参照信号の出力が開始されてから、前記アナログの前記信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるまでカウント動作を行うカウント手段と、を有し、前記制御手段は、前記参照信号の単位時間当たりの値の変化量を変更することで前記AD変換におけるゲインを設定し、設定したゲインに基づいて、前記アナログの前記リセット信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、前記アナログの前記蓄積信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、の間隔を決定することを特徴とする。
According to a first aspect of the imaging apparatus of the present invention, a pixel unit configured by arranging a plurality of pixels each having a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts incident light and arranged in a matrix, and the pixel, Reading means for reading a reset signal that is a signal when the potential is reset and reading of an accumulation signal that is a signal accumulated in the pixel, and timing control means for controlling the timing of the reading by the reading means An imaging device that generates image data based on a signal read by the reading unit, the frequency analyzing unit performing frequency analysis on the image data, and the frequency Based on the result of the frequency analysis by the analysis means, the switching operation frequency of the circuit including the transistor that performs the switching operation is calculated. Output frequency deriving means, signal readout timing when resetting the potential of the pixel so as to correspond to the switching operation frequency derived by the frequency deriving means, and readout of the signal accumulated in the pixel Control means for determining an interval with respect to timing.
According to a second aspect of the imaging apparatus of the present invention, a pixel unit configured by a plurality of pixels each having photoelectric conversion means for photoelectrically converting incident light is arranged in a matrix, and the pixel includes: Reading means for reading a reset signal that is a signal when the potential is reset and reading of an accumulation signal that is a signal accumulated in the pixel, and timing control means for controlling the timing of the reading by the reading means And a plurality of lens driving means for driving the lenses at different driving frequencies, respectively, and generating image data based on a signal read by the reading means And a signal readout timing when the pixel potential is reset so as to correspond to the least common multiple of the reciprocal of the different driving frequencies. And having a grayed, and control means for determining the distance between the timing of the read of the stored signal to the pixel.
According to a third aspect of the imaging apparatus of the present invention, a pixel unit configured by arranging a plurality of pixels each having photoelectric conversion means for photoelectrically converting incident light and arranged in a matrix, and the pixel, Reading means for reading a reset signal that is a signal when the potential is reset and reading of an accumulation signal that is a signal accumulated in the pixel, and timing control means for controlling the timing of the reading by the reading means And an image pickup device that generates image data based on a signal read by the reading unit, wherein the lens driving frequency is changed over time, and the lens Lens driving means for driving the lens, determination means for determining information relating to the current driving frequency of the lens, and before the determination by the determination means Control means for determining an interval between a signal readout timing when the potential of the pixel is reset and a readout timing of the signal accumulated in the pixel so as to correspond to the driving frequency of the lens obtained from information It is characterized by having.
According to a fourth aspect of the imaging apparatus of the present invention, there is provided a pixel portion configured by arranging a plurality of pixels each having photoelectric conversion means for photoelectrically converting incident light in a matrix, and from the pixels, Reading means for reading a reset signal that is a signal when the potential is reset and reading of an accumulation signal that is a signal accumulated in the pixel, and timing control means for controlling the timing of the reading by the reading means And an image pickup apparatus that generates image data based on a signal read by the reading unit, and determines the read timing controlled by the timing control unit An analog-to-digital signal that is converted from the analog signal output from the pixel into a digital signal; The AD conversion means starts to output the reference signal and a comparison means for comparing the analog signal output from the pixel with a reference signal whose value changes with time. Count means for performing a counting operation until the value of the analog signal and the value of the reference signal become the same, and the control means is configured to determine a value per unit time of the reference signal. A gain in the AD conversion is set by changing a change amount. Based on the set gain, a timing at which the value of the analog reset signal and the value of the reference signal become the same, and the analog The interval between the value of the accumulated signal and the timing at which the value of the reference signal becomes the same is determined.
本発明によれば、撮影画像に記録されるノイズを、容易に且つ確実に低減することを目的とする。 According to the present invention, it is an object to easily and reliably reduce noise recorded in a captured image.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態を説明する。
図1は、本実施形態の撮像装置の構成の一例を示す図である。撮像装置の一例として、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等がある。
図1において、撮像装置は、撮像光学系101、撮像素子部107、レンズ駆動部114、撮像光学系センサ(位置センサ)113、及び信号処理部111を備える。また、撮像装置は、表示部119、記録再生部120、動き検出センサ118、及び制御部115を備える。
撮像光学系101は、倍率を変更するレンズ102と、フォーカシングをするフォーカスレンズ104と、固体撮像素子の撮像面上に形成される光学像の位置を撮像面上で移動させる補正レンズ駆動部105と、を備える。また、撮像光学系101は、固体撮像素子の撮像面への露光量を機械的に調節するメカニカルシャッター106と、固体撮像素子の撮像面上に形成される光学像の光量を調節する絞り機構103と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment. As an example of the imaging apparatus, there are a digital still camera, a digital video camera, and the like.
In FIG. 1, the imaging apparatus includes an imaging optical system 101, an imaging element unit 107, a lens driving unit 114, an imaging optical system sensor (position sensor) 113, and a signal processing unit 111. In addition, the imaging apparatus includes a display unit 119, a recording / reproducing unit 120, a motion detection sensor 118, and a
The imaging optical system 101 includes a lens 102 that changes magnification, a focus lens 104 that performs focusing, a correction lens driving unit 105 that moves the position of an optical image formed on the imaging surface of the solid-state imaging device, and an imaging surface. . Further, the imaging optical system 101 includes a mechanical shutter 106 that mechanically adjusts the exposure amount on the imaging surface of the solid-state imaging device, and a diaphragm mechanism 103 that adjusts the light amount of an optical image formed on the imaging surface of the solid-state imaging device. And.
補正レンズ駆動部105は、例えば光軸が撮像光学系101の光軸と一致するように設けられた補正レンズ105aと、補正レンズ105aを撮像光学系101の光軸に対して直交する方向に変位させるアクチュエータ105bと、を備える。補正レンズ駆動部105は、アクチュエータ105bにより、補正レンズ105aを撮像光学系101の光軸に対して直交する方向に移動して、レンズ101及びフォーカスレンズ104と、固体撮像素子との相対的な位置関係を光軸に対して変位させる。具体的に補正レンズ駆動部105は、例えば入射端板に対する出射端板の傾斜角度を変位させて、固体撮像素子の撮像面上に形成される光学像の位置を、固体撮像素子の撮像面上で移動させる。 For example, the correction lens driving unit 105 displaces the correction lens 105 a provided so that the optical axis coincides with the optical axis of the imaging optical system 101, and the correction lens 105 a in a direction orthogonal to the optical axis of the imaging optical system 101. And an actuator 105b to be operated. The correction lens driving unit 105 moves the correction lens 105a in a direction orthogonal to the optical axis of the imaging optical system 101 by the actuator 105b, and the relative positions of the lens 101, the focus lens 104, and the solid-state imaging device. The relationship is displaced with respect to the optical axis. Specifically, the correction lens driving unit 105 displaces the inclination angle of the output end plate with respect to the incident end plate, for example, and sets the position of the optical image formed on the image pickup surface of the solid-state image pickup device on the image pickup surface of the solid-state image pickup device. Move with.
補正レンズ105a又は可変頂角プリズムユニットを駆動するアクチュエータ105bは、主にマグネットとコイルとを備える。アクチュエータ105bは、コイルに対して電流を流し、コイルから発生する磁場によって、コイルに対して電磁力を発生させることによって、補正レンズ105aを駆動させる。このときに発生する電磁気が撮影する画像の横筋状のノイズの原因となる。
レンズ駆動部114は、例えばステッピングモータを有し、後述する制御部115からのレンズ制御信号に基づいて、レンズ101と、フォーカスレンズ104と、補正レンズ駆動部105のアクチュエータ105bと、を駆動する。また、レンズ駆動部114は、制御部115からの絞り制御信号に基づいて、絞り機構103を駆動する。レンズ101、フォーカスレンズ104及び補正レンズ駆動部105を駆動する場合の駆動方式として、例えば、PWM(Pulse Width Modulation)方式を用いることができる。PWM方式による制御は、駆動電圧の振幅を一定にして、一定周期内で、矩形波状に変化するパルスの時間幅を変化させるパルス制御法である。
The actuator 105b that drives the correction lens 105a or the variable apex angle prism unit mainly includes a magnet and a coil. The actuator 105b drives the correction lens 105a by passing an electric current through the coil and generating an electromagnetic force with respect to the coil by a magnetic field generated from the coil. Electromagnetism generated at this time causes horizontal streak noise in the image to be taken.
The lens driving unit 114 includes, for example, a stepping motor, and drives the lens 101, the focus lens 104, and the actuator 105b of the correction lens driving unit 105 based on a lens control signal from the
尚、本実施形態では、フォーカスレンズ104と補正レンズ駆動部105が、共にPWM方式で駆動する場合を例に挙げて説明するが、フォーカスレンズ104と補正レンズ駆動部105の駆動方式は、これに限定されるものではない。また、本実施形態では、コイル等の磁気を発生するレンズ駆動部114により発生するノイズの画像への影響を抑制する場合を中心として説明する。しかしながら、コイル以外にも、例えば、電源系のDDコンバータや液晶パネル等から発生する周期性をもったノイズも同様の方法で回避することができる。尚、PWM駆動の場合にノイズの影響が受けやすい理由は、PWM駆動の場合、電圧の立上り動作又は立下り動作で磁束の変化が最大となり、この結果、電磁誘導による誘導電圧の変動が大きくなるためである。位置センサ113は、レンズ101やフォーカスレンズ104のレンズ位置、補正レンズ駆動部105の変位状態(補正レンズ105aの変位位置や補正角)、及び絞り機構103の設定位置、を検出して位置信号を制御部115に供給する。
メカニカルシャッター用ドライバ112は、静止画撮影時の露光時に適正な露光量とするため、制御部115から送られたシャッター開閉信号に基づいて、メカニカルシャッター106を開閉駆動する。
In this embodiment, the focus lens 104 and the correction lens driving unit 105 are both driven by the PWM method. However, the driving method of the focus lens 104 and the correction lens driving unit 105 is described here. It is not limited. Further, in the present embodiment, the description will focus on the case where the influence of noise generated by the lens driving unit 114 that generates magnetism, such as a coil, on the image is suppressed. However, in addition to the coil, for example, noise having periodicity generated from a power system DD converter, a liquid crystal panel, or the like can be avoided by the same method. The reason why noise is easily affected in the case of PWM drive is that the change in magnetic flux is maximized in the rise or fall operation of the voltage in PWM drive, and as a result, the fluctuation of the induced voltage due to electromagnetic induction becomes large. Because. The
The mechanical shutter driver 112 opens and closes the mechanical shutter 106 based on a shutter open / close signal sent from the
撮像素子部107は、固体撮像素子を有し、撮像光学系101によって固体撮像素子の撮像面上に形成された光学像を電気信号に変換する。撮像素子部107は、固体撮像素子で撮影された画像データに対応する電気信号の出力を行うため、各種の駆動パルスを生成する。また、撮像素子部107は、固体撮像素子の電荷蓄積時間を制御する電子シャッターパルス等を生成する。
撮像素子部107は、固体撮像素子から出力された電気信号(画像信号)に対して、CDS(Correlated Double Sampling)処理を行ってノイズを除去する。また、撮像素子部107は、固体撮像素子から出力された電気信号を所望の信号レベルとする利得制御処理(AGC(Automatic Gain Control))処理を行う。この方法では、サンプリングする直前の状態の信号レベル(リセットレベル)を一度読み出して記憶しておき、ついで、サンプリング後の信号レベルを読み出し、それらを差し引きすることでノイズを除去する。更に、撮像素子部107は、ノイズ除去処理や利得制御が行われたアナログの電気信号をデジタルの画像信号に変換して、信号処理部111に出力する。
The imaging element unit 107 includes a solid-state imaging element, and converts an optical image formed on the imaging surface of the solid-state imaging element by the imaging optical system 101 into an electrical signal. The image sensor unit 107 generates various drive pulses in order to output an electrical signal corresponding to the image data captured by the solid-state image sensor. The image sensor unit 107 also generates an electronic shutter pulse that controls the charge accumulation time of the solid-state image sensor.
The image sensor unit 107 performs CDS (Correlated Double Sampling) processing on the electrical signal (image signal) output from the solid-state image sensor to remove noise. In addition, the image sensor unit 107 performs gain control processing (AGC (Automatic Gain Control)) processing for setting the electrical signal output from the solid-state image sensor to a desired signal level. In this method, the signal level (reset level) immediately before sampling is read once and stored, then the signal level after sampling is read and subtracted to remove noise. Furthermore, the image sensor unit 107 converts an analog electric signal subjected to noise removal processing and gain control into a digital image signal and outputs the digital image signal to the signal processing unit 111.
信号処理部111は、解像度変換処理、及び圧縮伸張処理等のカメラ信号処理を行う。具体的には、撮像素子部107から供給された画像信号に対して、固体撮像素子における欠陥画素の信号を補正する欠陥補正処理と、レンズの周辺の光量低下を補正するシェーディング補正処理と、ホワイトバランス調整や輝度補正等の処理と、を行う。また、信号処理部111は、解像度変換処理において、カメラ信号処理がなされた画像信号、あるいは伸張復号化された画像信号を所定の解像度に変換する。信号処理部111は、圧縮伸張処理において、カメラ信号処理後の画像信号や解像度変換処理が行われた画像信号を圧縮符号化して、例えばJPEG方式の符号化信号を生成する。また、信号処理部111は、圧縮伸張処理において、JPEG方式の符号化信号を伸張復号化する。尚、圧縮伸張処理では、JPEG方式とは異なる方式で、静止画の画像信号の圧縮符号化を行うようにしてもよい。 The signal processing unit 111 performs camera signal processing such as resolution conversion processing and compression / decompression processing. Specifically, for the image signal supplied from the image sensor unit 107, a defect correction process for correcting a signal of a defective pixel in the solid-state image sensor, a shading correction process for correcting a decrease in the amount of light around the lens, and a white Processing such as balance adjustment and luminance correction is performed. In the resolution conversion process, the signal processing unit 111 converts the image signal that has been subjected to camera signal processing or the image signal that has been subjected to decompression decoding into a predetermined resolution. In the compression / decompression process, the signal processing unit 111 compresses and encodes the image signal after the camera signal process and the image signal subjected to the resolution conversion process to generate, for example, a JPEG encoded signal. Further, the signal processing unit 111 decompresses and decodes the JPEG encoded signal in the compression / decompression process. In the compression / decompression process, a still image signal may be compressed and encoded by a method different from the JPEG method.
制御部115は、撮像装置の各構成要素を制御する。制御部115は、動き検出センサ118で検出された動きに基づいて、補正レンズ駆動部105のアクチュエータ105bを駆動するための制御信号をレンズ駆動部114へ送る。この制御信号に基づいてレンズ駆動部114がアクチュエータ105bを駆動して、補正レンズ105aを撮像光学系101の光軸に対して直交する方向に移動することにより、手振れによる画像のブレを補正することができる。また、本実施形態では、制御部115は、レンズ駆動部114から駆動周波数を取得して、情報記録部116に一時的に保存する。本実施形態では、レンズ駆動部114における駆動周波数がノイズ周波数となる。
このノイズ周波数の情報は、撮像素子部107内にあるタイミング制御回路に届けられる。この後、画素の信号の読み出しタイミングを変更することで磁気ノイズを除去する。この点の詳細については後述する。
The
Information on the noise frequency is delivered to a timing control circuit in the image sensor unit 107. Thereafter, magnetic noise is removed by changing the readout timing of the pixel signal. Details of this point will be described later.
表示部119は、信号処理部111から送られた画像データを表示するためのディスプレイである。また、記録再生部120は、画像データを記録すると共に、記録した画像データを再生する処理を行う。操作部117は、シャッターボタン等の各種操作部を含むものである。また、静止画モード、動画モード等のモード切換ボタンも操作部117に含まれる。動き検出センサ118は、手振れ等の撮像装置の動きを検出するセンサである。
撮像素子部107が備える固体撮像素子としては、例えばCCD(Charge Coupled Devices)型イメージセンサがある。また、撮像素子部107が備える固体撮像素子としては、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の撮像素子がある。本実施形態では、撮像素子部107が備える固体撮像素子としてCMOS型イメージセンサを用いた場合を例に挙げて説明する。
The display unit 119 is a display for displaying the image data sent from the signal processing unit 111. The recording / playback unit 120 records image data and performs processing for playing back the recorded image data. The
As a solid-state image sensor provided in the image sensor unit 107, for example, there is a CCD (Charge Coupled Devices) type image sensor. Moreover, as a solid-state image sensor with which the image sensor section 107 is provided, there is an image sensor such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensor. In the present embodiment, a case where a CMOS image sensor is used as a solid-state image sensor included in the image sensor unit 107 will be described as an example.
近年、CCDイメージセンサに代わる固体撮像素子として、CMOSイメージセンサが注目を集めている。
一般的にCCDイメージセンサでは、CCD画素の製造に専用のプロセスを必要とすることと、その動作には複数の電源電圧が必要であることと、複数の周辺ICを組み合わせて動作させる必要があることと、から、システムが複雑化する。CMOSイメージセンサが注目を集めている理由の1つとして、CMOSイメージセンサがこれらの問題を克服している点が挙げられる。
また、CMOSイメージセンサは、その製造プロセスとして一般的なCMOS型集積回路と同様の製造プロセスを用いることが可能であり、また単一電源での駆動が可能である。また、CMOSプロセスを用いたアナログ回路や論理回路をCMOSイメージセンサと同一のチップ内に混在させることができるため、周辺ICの数を減らすことができる。
In recent years, a CMOS image sensor has attracted attention as a solid-state imaging device that replaces a CCD image sensor.
In general, a CCD image sensor requires a dedicated process for manufacturing a CCD pixel, requires a plurality of power supply voltages for its operation, and requires a plurality of peripheral ICs to be operated in combination. This complicates the system. One reason why CMOS image sensors are attracting attention is that CMOS image sensors overcome these problems.
In addition, the CMOS image sensor can use the same manufacturing process as a general CMOS integrated circuit as its manufacturing process, and can be driven by a single power source. In addition, since analog circuits and logic circuits using a CMOS process can be mixed in the same chip as the CMOS image sensor, the number of peripheral ICs can be reduced.
CCDイメージセンサの出力回路は、フローティングディフュージョン(Floating Diffusion:浮遊拡散層)を有するFDアンプを用いた1チャネル(ch)での出力が主流である。これに対して、CMOSイメージセンサは、画素毎にFDアンプを持ち合わせており、その出力は、画素アレイの中のある1行を選択し、選択した行の画素の信号を同時に列方向へ読み出す列並列出力型が主流である。画素内に配置されたFDアンプでは十分な駆動能力を得られない場合があるため、データレートを下げる。したがって、列並列出力型の出力が有利である。列並列出力型CMOSイメージセンサの信号出力回路として様々なものが提案されている。一方、CCDイメージセンサの電荷を読み出すには、バケツリレーによって電荷を増幅器に転送する必要があるため、画素から信号を読み出すのにある程度の時間が必要になる。
以上のように、CMOSイメージセンサは、大きなメリットを複数持ち合わせている。
The output circuit of the CCD image sensor is mainly output in one channel (ch) using an FD amplifier having a floating diffusion (floating diffusion layer). On the other hand, the CMOS image sensor has an FD amplifier for each pixel, and its output is a column that selects one row in the pixel array and simultaneously reads out the signals of the pixels in the selected row in the column direction. Parallel output type is the mainstream. Since the FD amplifier arranged in the pixel may not be able to obtain sufficient driving capability, the data rate is lowered. Therefore, a column parallel output type output is advantageous. Various signal output circuits for column parallel output type CMOS image sensors have been proposed. On the other hand, in order to read out the charge of the CCD image sensor, it is necessary to transfer the charge to the amplifier by a bucket relay, so that it takes some time to read out the signal from the pixel.
As described above, the CMOS image sensor has a plurality of significant advantages.
CMOSイメージセンサの画像信号の読み出しで用いられる手法として、次の手法がある。すなわち、フォトダイオード等の光電変換素子で生成した光信号となる信号電荷を、その近傍に配置したMOSスイッチを介して容量(コンデンサ)に一時的にサンプリングし、サンプリングした容量を読み出す方法がある。
サンプリング回路においては、通常、サンプリングした容量の値に逆相関を有するノイズが含まれる。画素回路においては、信号電荷をサンプリングする容量(コンデンサ)に転送する際は、ポテンシャル勾配を利用して、信号電荷を完全転送するため、このサンプリング過程においてノイズは発生しない。しかし、サンプリング過程の前の容量の電圧レベルをある基準値にリセットする際にノイズがのる。
As a technique used for reading an image signal of a CMOS image sensor, there is the following technique. That is, there is a method in which a signal charge, which is an optical signal generated by a photoelectric conversion element such as a photodiode, is temporarily sampled in a capacitor (capacitor) via a MOS switch arranged in the vicinity thereof, and the sampled capacitance is read out.
In the sampling circuit, noise having an inverse correlation with the value of the sampled capacitance is usually included. In the pixel circuit, when the signal charge is transferred to the capacitor (capacitor) for sampling, the signal charge is completely transferred using the potential gradient, so that no noise is generated in this sampling process. However, noise occurs when the voltage level of the capacitor before the sampling process is reset to a certain reference value.
図2は、4つのトランジスタで構成されるCMOSイメージセンサの画素回路の一例を示す図である。
画素回路は、光電変換素子として例えばフォトダイオード201を有する。画素回路は、1個のフォトダイオード201に対して、転送トランジスタ202、増幅トランジスタ203、選択トランジスタ204、及びリセットトランジスタ205の4つのトランジスタを能動素子として有する。尚、画素回路では、フォトダイオード201と、フォトダイオード201に対応する能動素子(転送トランジスタ202、増幅トランジスタ203、選択トランジスタ204、リセットトランジスタ205)を有する画素がマトリックス状(行列状)に配置される。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a pixel circuit of a CMOS image sensor including four transistors.
The pixel circuit includes, for example, a
フォトダイオード201は、入射した光を電荷に光電変換する。
転送トランジスタ202は、フォトダイオード201とフローティングディフュージョンFDとの間に接続される。転送トランジスタ202は、転送制御線LTxを通じてそのゲート(転送ゲート)に駆動信号が与えられることで、フォトダイオード201で光電変換された電荷をフローティングディフュージョンFDに転送する。
リセットトランジスタ205は、電源ラインLVDDとフローティングディフュージョンFDとの間に接続される。リセットトランジスタ205は、リセット制御線LRSTを通して、そのゲートにリセット信号が与えられることで、フローティングディフュージョンFDの電位を電源ラインLVDDの電位にリセットする。より具体的には、画素をリセットするときは、転送トランジスタ202をオンし、フォトダイオード201に溜まった電荷を掃き出し、次に転送トランジスタ202をオフにして、フォトダイオード201が光信号を電荷に変換し、蓄積する。
The
The
The
フローティングディフュージョンFDには、増幅トランジスタ203のゲートが接続される。増幅トランジスタ203は、選択トランジスタ204を介して信号線LSGNに接続され、画素の外の定電流源206とソースフォロアを構成する。
選択制御線LSELを通してアドレス信号が選択トランジスタ204のゲートに与えられると、選択トランジスタ204がオンする。選択トランジスタ204がオンすると、増幅トランジスタ203は、フローティングディフュージョンFDの電位を増幅して、その電位に応じた電圧を出力(垂直)信号線LSGNに出力する。垂直信号線LSGNを通じて、各画素から出力された信号電圧は、画素信号読み出し回路に出力される。
The gate of the
When an address signal is applied to the gate of the
実際の画素信号の読み出し時には、リセットトランジスタ205をオンしてフローティングディフュージョンFDをリセットする。その後、リセットトランジスタ205をオフし、そのときのフローティングディフュージョンFDの電圧をリセット信号として増幅トランジスタ203、選択トランジスタ204を通して出力する。このときの出力をP相出力とする。
次に、転送トランジスタ202をオンして、フォトダイオード201に蓄積された電荷をフローティングディフュージョンFDに転送する。そして、そのときのフローティングディフュージョンFDの電圧を蓄積信号として増幅トランジスタ203、選択トランジスタ204を通じて出力する。このときの出力をD相出力とする。
これらの動作は、例えば、転送トランジスタ202、リセットトランジスタ205、及び選択トランジスタ204の各ゲートが行単位で接続されていることから、1行分の各画素について同時に並列的に行われる。
このような列並列出力型CMOSイメージセンサの画素信号読み出し回路の最も進んだ形態の1つが、列毎にアナログ−デジタル変換装置を備え、デジタル信号として画素信号を取り出すタイプである。以下の説明では、このアナログ−デジタル変換装置を必要に応じて列並列型ADC(Analog Digital Converter)と称する。
When the actual pixel signal is read, the
Next, the
These operations are performed simultaneously in parallel for each pixel of one row because, for example, the gates of the
One of the most advanced forms of the pixel signal readout circuit of such a column parallel output type CMOS image sensor is a type in which an analog-digital conversion device is provided for each column and a pixel signal is taken out as a digital signal. In the following description, this analog-digital converter is referred to as a column parallel ADC (Analog Digital Converter) as necessary.
図3は、列並列型ADCを搭載した固体撮像素子300(CMOSイメージセンサ)の構成の一例を示す図である。
図3に示すように、固体撮像素子300は、画素部301、垂直走査回路302、水平転送走査回路303、タイミング制御回路304、及びADC群305を有する。また、固体撮像素子300は、デジタル−アナログ変換装置(DAC(Digital‐Analog Converter))306、アンプ回路(S/A)307、及び信号処理回路308を有する。尚、以下の説明では、デジタル−アナログ変換装置306を必要に応じてDAC306と称する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a solid-state imaging device 300 (CMOS image sensor) on which a column parallel ADC is mounted.
As shown in FIG. 3, the solid-
画素部301は、例えば図2で説明したような画素がマトリックス状に配置されて構成される。また、画素部301には、画素部301の信号を順次読み出すための制御回路として、以下の回路が配置される。すなわち、画素部301には、内部クロックを生成するタイミング制御回路304と、行アドレスや行走査を制御する垂直走査回路302と、列アドレスや列走査を制御する水平転送走査回路303と、が配置される。
前述したように、画素信号の読み出し時には、リセットトランジスタ205をオンしてフローティングディフュージョンFDをリセットする。そして、リセットトランジスタ205をオフし、そのときのフローティングディフュージョンFDの電圧を増幅トランジスタ203、選択トランジスタ204を通してP相出力として出力する。次に、転送トランジスタ202をオンして、フォトダイオード201に蓄積された電荷をフローティングディフュージョンFDに転送する。そして、そのときのフローティングディフュージョンFDの電圧を増幅トランジスタ203、選択トランジスタ204を通してD相出力として出力する。
The
As described above, when the pixel signal is read, the
ADC群305において、D相出力とP相出力との差分を画像信号とすることで、画素毎の出力のDC成分のバラツキだけでなく、フローティングディフュージョンFDのリセットノイズも画素信号から除去することができる。
ADC群305には、コンパレータ305aと、カウンタ305bと、ラッチ305cとを有するADCが、画素部301内の画素のマトリックスの列ごとに配列される。コンパレータ305aは、DAC306により生成される参照電圧を階段状に変化させたランプ波形である参照電圧Vslopと、行線毎に画素から出力信号線LSGNを経由して得られるアナログの画素信号Vslとを比較する。カウンタ305bは、このコンパレータ305aにおける比較の時間をカウントする。ラッチ305cは、カウンタ305bによるカウントの結果を保持する。
In the
In the
ADC群305は、nビットのデジタル信号変換機能を有する。コンパレータ305aと、カウンタ305bと、ラッチ305cとを備えたADCが、垂直信号線LSGN毎に配置されることで列並列ADCブロックを構成する。各ラッチ305cの出力は、水平転送線309に接続される。水平転送線309のビット幅と同数のアンプ回路307及び信号処理回路308が配置される。
図4は、図3の画素部301に含まれる一列の画素(の一部)と、ADC群305に含まれるADCの1つを示す図である。図5Aは、ノイズを除去できない場合の図4の主な信号の出力波形の一例を示す図であり、図5Bは、ノイズを除去できる場合の図4の主な信号の出力波形の一例を示す図である。
The
FIG. 4 is a diagram illustrating (a part of) one column of pixels included in the
図5A、図5Bに示すように、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差をΔTとし、以下の説明では、必要に応じて単に時間差ΔTと称する。ADC群305においては、垂直信号線LSGNに読み出されたアナログの画像信号である画素出力(電位Vsl)は、列毎に配置されたコンパレータ305aで、参照電圧Vslopと比較される。参照電圧Vslopは、図5A及び図5Bに示すように、ある傾きを持って線形に変化するスロープ波形(ランプ波形)を有する。このとき、コンパレータ305aと同様に列毎に配置されたカウンタ305bが動作する。ランプ波形のある参照電圧Vslopとカウンタ305bのカウント値とが一対一の対応を取りながら変化することで、垂直信号線LSGNの電位(アナログの画素信号)Vslがデジタルの画素信号に変換される。参照電圧Vslopの変化は、電圧の変化を時間の変化に変換するものであり、その時間をある周期(クロック)でカウントすることで、アナログ値がデジタル値に変換される。そして、アナログの信号である垂直信号線LSGNの電位Vslと参照電圧Vslopとが交わったとき、コンパレータ305aの出力が反転する。これによりカウンタ305bの入力クロックを停止し、AD変換が完了する。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the time difference between the P-phase output timing and the D-phase output timing is ΔT, and in the following description, it is simply referred to as the time difference ΔT as necessary. In the
図5AのP相期間において、アナログ信号である垂直信号線LSGNの電位Vslと参照電圧Vslopとが等しくなると、コンパレータ305aの出力は"H"レベルから"L"レベルに反転する。そして、このコンパレータ305aの極性反転を受けて、カウンタ305bはカウント動作を停止して、ラッチ305cは、P相出力(ΔV)に対応するカウント値を保持する。
次に、D相期間において、アナログ信号である垂直信号線LSGNの電位Vslと参照電圧Vslopとが等しくなると、コンパレータ305aの出力は"H"レベルから"L"レベルに反転する。そして、このコンパレータ305aの極性反転を受けて、カウンタ305bはカウント動作を停止して、ラッチ305cは、図5Aに示す出力電圧Voutに対応するカウント値を保持する。図5Aに示すように、この出力電圧Voutは、D相期間でコンパレータ305aが極性反転した時のD相出力からP相出力(=ΔV)を差し引いた値である。これにより、D相出力とP相出力との差分である出力電圧Voutを得ることができる。
In the P-phase period of FIG. 5A, when the potential Vsl of the vertical signal line LSGN, which is an analog signal, becomes equal to the reference voltage Vslop, the output of the
Next, in the D phase period, when the potential Vsl of the vertical signal line LSGN, which is an analog signal, becomes equal to the reference voltage Vslop, the output of the
以上のAD変換期間が終了した後、水平転送走査回路303により、ラッチ305cに保持されたデータ(出力電圧)が、水平転送線309、アンプ回路307を経て信号処理回路308に入力され、2次元画像が生成される。このようにして、列並列出力処理が行われる。
ところが、補正レンズ駆動部105のアクチュエータ105b、又はレンズ101、フォーカスレンズ104を駆動するためのレンズ駆動部114等から発生された磁気が、垂直信号線LSGN等にノイズとして加わる場合がある。具体的には、任意の駆動デバイスがPWM駆動している場合、駆動デバイスのコイルから発生する磁束が、CMOSイメージセンサの信号線を貫通する。これにより当該信号線内で電磁誘導による磁気が発生し、当該信号線にノイズが発生する。
After the above AD conversion period is completed, the data (output voltage) held in the
However, there is a case where magnetism generated from the actuator 105b of the correction lens driving unit 105 or the lens driving unit 114 for driving the lens 101 and the focus lens 104 is applied to the vertical signal line LSGN as noise. Specifically, when an arbitrary driving device is PWM-driven, the magnetic flux generated from the coil of the driving device penetrates the signal line of the CMOS image sensor. Thereby, magnetism by electromagnetic induction is generated in the signal line, and noise is generated in the signal line.
列並列ADCを搭載した固体撮像素子300は、水平方向1ライン分のAD変換を同時に行うため、このノイズが加わると、水平方向1ライン分の全ての信号にノイズの影響が生じてしまう。このとき、画像としては、横筋状のノイズとして表れるため、視覚的にもノイズの影響が目立ち、画質の低下が生じる。本実施形態では、P相出力とD相出力に同じレベルでノイズが生じるようにAD変換のタイミングを変更することで、ノイズの影響を画素信号から除去し、この横筋状のノイズの発生を抑止する。
Since the solid-
図5A及び図5Bでは、一例として、アクチュエータの駆動によるノイズ波形Nを示す。図5Aに示す場合は、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとでノイズ波形Nのレベル(位相)が異なるため、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの差分にはノイズの影響が大きく含まれてしまう。
そこで、本実施形態では、図5Bに示すように、D相出力のタイミングをずらすことによって、ノイズ波形Nのレベル(位相)をP相出力のタイミングとD相出力のタイミングとで一致させる。すなわち、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔTを、ノイズ周波数の逆数の整数倍に一致させる。そうすればノイズがP相出力のタイミングとD相出力のタイミングに与える影響は同相となるため、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの差分をとると、ノイズの影響をキャンセルすることができる。P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔTを、ノイズ周波数の逆数の整数倍に完全に一致させる事ができない場合でも、当該時間差ΔTをノイズ周波数の逆数の整数倍に近づけることでノイズを低減することができる。
すなわち、以下の(1)式を満たす場合に、ノイズを除去することができる。
ΔT=n/f ・・・(1)
ここで、nは整数、fはレンズ駆動部114等のノイズ周波数である。
5A and 5B show a noise waveform N due to driving of the actuator as an example. In the case shown in FIG. 5A, since the level (phase) of the noise waveform N differs between the P-phase output timing and the D-phase output timing, the difference between the P-phase output timing and the D-phase output timing is the noise level. The impact is greatly included.
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5B, the level (phase) of the noise waveform N is matched between the P-phase output timing and the D-phase output timing by shifting the D-phase output timing. That is, the time difference ΔT between the timing of the P-phase output and the timing of the D-phase output is matched with an integer multiple of the reciprocal of the noise frequency. Then, the influence of noise on the P-phase output timing and the D-phase output timing is the same phase. Therefore, if the difference between the P-phase output timing and the D-phase output timing is taken, the influence of the noise is canceled. Can do. Even when the time difference ΔT between the timing of the P-phase output and the timing of the D-phase output cannot be completely matched with an integer multiple of the reciprocal of the noise frequency, the time difference ΔT is made close to an integer multiple of the reciprocal of the noise frequency. Noise can be reduced.
That is, noise can be removed when the following expression (1) is satisfied.
ΔT = n / f (1)
Here, n is an integer, and f is a noise frequency of the lens driving unit 114 and the like.
図6は、レンズ駆動部114が1つでノイズ周波数が1つである場合に、磁気ノイズを除去する方法の一例を説明するフローチャートである。
まず、ステップS601において、制御部115は、情報記録部116に格納された"レンズ駆動部114が発生させる既知のノイズ周波数fの値"を読み込む。
次に、ステップS602において、制御部115は、(1)式の計算を行い、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔTを算出する。
次に、ステップS603において、制御部115は、タイミング制御回路304が出力するP相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの間隔が、ステップS602で算出した時間差ΔTになる(又は近づく)ように同期パルスを設定する(図5Bを参照)。タイミング制御回路304は、このように設定した同期パルスを、DAC306、垂直走査回路302、及び水平転送走査回路303に送る。
FIG. 6 is a flowchart for explaining an example of a method for removing magnetic noise when there is one lens driving unit 114 and one noise frequency.
First, in step S <b> 601, the
Next, in step S602, the
Next, in step S603, the
以上のように本実施形態では、ノイズの周期が、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔTを、ノイズ周波数fの逆数の整数倍になるように、D相期間における参照電圧Vslopの出力を開始するタイミングを調整した。したがって、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔTが、ノイズ周波数fの逆数の整数倍を保ったまま、出力電圧Voutを出力する事が可能になる。よって、事前に様々な状況を想定した設定を行うことなく、撮影された画像に記録されるノイズを、低減することができる。また、以下の各実施形態に示すように、撮影された画像に様々な状況で発生するノイズを、低減することができる。したがって、撮影された画像に記録されるノイズを、容易に且つ確実に低減することができる。 As described above, in this embodiment, the reference voltage in the D-phase period is such that the period of noise is a time difference ΔT between the P-phase output timing and the D-phase output timing, which is an integral multiple of the reciprocal of the noise frequency f. The timing for starting the output of Vslop was adjusted. Therefore, the output voltage Vout can be output while the time difference ΔT between the P-phase output timing and the D-phase output timing is maintained as an integer multiple of the reciprocal of the noise frequency f. Therefore, it is possible to reduce noise recorded in a captured image without performing settings that assume various situations in advance. Further, as shown in the following embodiments, it is possible to reduce noise generated in various situations in a captured image. Therefore, it is possible to easily and reliably reduce the noise recorded in the photographed image.
本実施形態では、時間差ΔTの演算を制御部115が行うものとして説明を行ったが、事前に時間差ΔTの演算を行った結果を情報記録部116に格納し、それを読み出して実行してもよい。例えば、時間差ΔTの演算をタイミング制御回路304で実行するようにしてもよい。いずれの方法であっても、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔTが、ノイズ周波数fの逆数の整数倍を保ったまま、出力電圧Voutを出力する事が可能になる。
また、本実施形態では、レンズ駆動部114がPWMによる駆動方式で駆動する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、レンズ駆動部114の駆動方式はこれに限らず他の駆動方式でも構わない。例えば、レンズ駆動部114の駆動方式は、位相差検出方式、PZD(Piezo Drive)等であっても、本実施形態で説明したのと同様にしてノイズを除去する事ができる。
In the present embodiment, the
In the present embodiment, the case where the lens driving unit 114 is driven by a PWM driving method has been described as an example. However, the driving method of the lens driving unit 114 is not limited to this, and other driving methods may be used. For example, even if the driving method of the lens driving unit 114 is a phase difference detection method, PZD (Piezo Drive), or the like, noise can be removed in the same manner as described in the present embodiment.
また、撮像装置は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラに限定されない。例えば、本実施形態で説明した撮像装置を小型のカメラモジュールとして構成し、携帯電話、PDA、携帯型ゲーム機、携帯型映像又は音声プレーヤ/レコーダ、ボイスレコーダ、電子手帳等の各種の携帯機器に搭載することができる。さらに、かかる小型のカメラモジュールは、PC、PDA等の情報処理装置、オーディオ機器、記録/再生装置、情報家電、ドアフォン装置、認証装置、ロボット、玩具、リモートコントローラ等、撮像素子を搭載した任意の電子機器に搭載することができる。また、本実施形態の撮像装置は、例えば、デジタルカメラ(スチールカメラ、一眼レフカメラ等)、デジタルビデオカメラ、監視カメラ等、撮像機能を主機能するカメラ自体にも適用できる。 The imaging device is not limited to a digital camera or a digital video camera. For example, the imaging apparatus described in the present embodiment is configured as a small camera module, and is used in various portable devices such as a mobile phone, a PDA, a portable game machine, a portable video or audio player / recorder, a voice recorder, and an electronic notebook. Can be installed. In addition, such a small camera module includes an information processing device such as a PC and a PDA, an audio device, a recording / playback device, an information home appliance, a door phone device, an authentication device, a robot, a toy, a remote controller, etc. Can be mounted on electronic equipment. In addition, the imaging apparatus according to the present embodiment can be applied to a camera that mainly functions as an imaging function, such as a digital camera (a still camera, a single-lens reflex camera, or the like), a digital video camera, or a surveillance camera.
(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。前述した第1の実施形態では、レンズ駆動部114が1つである場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、複数の異なるレンズ駆動部が、各々異なるノイズ周波数で駆動する場合について説明する。このように本実施形態と第1の実施形態とでは、複数の異なるレンズ駆動部が、各々異なるノイズ周波数で駆動することによる構成及び動作が主として異なる。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 described above, the case where there is one lens driving unit 114 has been described as an example. On the other hand, in this embodiment, a case where a plurality of different lens driving units are driven at different noise frequencies will be described. Thus, the present embodiment and the first embodiment are mainly different in configuration and operation by driving a plurality of different lens driving units at different noise frequencies. Therefore, in the description of the present embodiment, the same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.
図7は、本実施形態の撮像装置の構成の一例を示す図である。本実施形態の撮像装置は、図1に示した第1の実施形態の撮像装置のレンズ駆動部114の代わりに、2つのレンズ駆動部114a、114bを備えたものである。図8は、レンズ駆動部114a、114bが2つで、それぞれ異なるノイズ周波数で駆動する場合に、磁気ノイズを除去する方法の一例を説明するフローチャートである。尚、本実施形態の説明では、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔTをΔT'と表記する。また、レンズ駆動部114a、114bがそれぞれ既知のノイズ周波数f1、f2で動作しているものとする。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment. The imaging apparatus of this embodiment includes two lens driving units 114a and 114b instead of the lens driving unit 114 of the imaging apparatus of the first embodiment shown in FIG. FIG. 8 is a flowchart for explaining an example of a method for removing magnetic noise when two lens driving units 114a and 114b are driven at different noise frequencies. In the description of the present embodiment, the time difference ΔT between the P-phase output timing and the D-phase output timing is expressed as ΔT ′. Further, it is assumed that the lens driving units 114a and 114b operate at known noise frequencies f1 and f2, respectively.
まず、ステップS801において、制御部115は、情報記録部116に格納された"レンズ駆動部114a及びレンズ駆動部114bが発生させる既知のノイズ周波数f1、f2の値"を読み込む。
次に、ステップS802において、制御部115は、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔT'を、ステップS801で取得したノイズ周波数f1、f2の逆数1/f1、1/f2の最小公倍数として算出する。
First, in step S801, the
Next, in step S802, the
次に、ステップS803において、制御部115は、タイミング制御回路304が出力するP相出力のタイミングとD相出力のタイミングの関係が、ステップS802で算出した時間差ΔT'になる(又は近づく)ように同期パルスを設定する(図5Bを参照)。タイミング制御回路304は、このように設定した同期パルスを、DAC306、垂直走査回路302、及び水平転送走査回路303に送る。
尚、ここでは、レンズ駆動部114a、114bが2つで、それぞれ異なるノイズ周波数で駆動している場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これらの数は2に限定されない。すなわち、各々異なるレンズ駆動部がn個(nは任意の自然数)存在し、それぞれ異なるノイズ周波数f1、f2、・・・、fnで駆動している場合も、図8のフローチャートと同様にして同期パルスを設定することができる。この場合には、まず、ステップS801において、それぞれのレンズ駆動部114が発生させる既知のノイズ周波数f1、f2、・・・、fnを取得する。そして、ステップS802において、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔT'を、ノイズ周波数f1、f2、・・・、fnの逆数1/f1、1/f2、・・・、1/fnの最小公倍数として算出する。
Next, in step S803, the
Here, the case where there are two lens driving units 114a and 114b, which are driven at different noise frequencies, has been described as an example. However, these numbers are not limited to two. That is, even when there are n different lens driving units (n is an arbitrary natural number) and driving is performed at different noise frequencies f1, f2,..., Fn, synchronization is performed in the same manner as in the flowchart of FIG. Pulse can be set. In this case, first, in step S801, known noise frequencies f1, f2,..., Fn generated by the respective lens driving units 114 are acquired. In step S802, the time difference ΔT ′ between the P-phase output timing and the D-phase output timing is set to the
以上のように本実施形態によれば、各々異なるノイズ周波数で駆動する複数のレンズ駆動部が存在する場合でも、第1の実施形態で説明したのと同様に、撮影された画像に記録されるノイズを、容易に且つ確実に低減することができる。 As described above, according to the present embodiment, even when there are a plurality of lens driving units that are driven at different noise frequencies, the recorded image is recorded as described in the first embodiment. Noise can be easily and reliably reduced.
本実施形態では、時間差ΔT'の演算を制御部115が行うものとして説明を行ったが、事前に時間差ΔT'の演算を行った結果を情報記録部116に格納し、それを読み出して実行してもよい。例えば、時間差ΔT'の演算をタイミング制御回路304で実行するようにしてもよい。いずれの方法であっても、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔT'が、ノイズ周波数f1、f2、・・・、fnの逆数の最小公倍数の整数倍を保ったまま、出力電圧Voutを出力する事が可能になる。
また、本実施形態では、時間差ΔT'を、ノイズ周波数f1、f2、・・・、fnの逆数1/f1、1/f2、・・・、1/fnの最小公倍数とした。しかしながら、時間差ΔT'を、ノイズ周波数f1、f2、・・・、fnの逆数1/f1、1/f2、・・・、1/fnの最小公倍数の整数倍としてもよい。
また、本実施形態でも、第1の実施形態で説明した種々の変形例を採用できる。
In the present embodiment, the description has been made on the assumption that the
In the present embodiment, the time difference ΔT ′ is the least common multiple of the
Also in the present embodiment, various modifications described in the first embodiment can be employed.
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第2の実施形態では、複数の異なるレンズ駆動部が、各々異なるノイズ周波数で駆動する場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、1つのレンズ駆動部が時間によって異なる複数のノイズ周波数で駆動する場合について説明する。このように本実施形態と第1、第2の実施形態とは、1つのレンズ駆動部が時間によって異なる複数のノイズ周波数で駆動することによる構成及び動作が主として異なる。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 second embodiment, the case where a plurality of different lens driving units are driven at different noise frequencies has been described as an example. In contrast, in the present embodiment, a case where one lens driving unit is driven at a plurality of noise frequencies that vary with time will be described. As described above, the present embodiment and the first and second embodiments are mainly different in configuration and operation by driving one lens driving unit with a plurality of noise frequencies that vary with time. Therefore, in the description of the present embodiment, the same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.
本実施形態の撮像装置の構成の一例は、図1に示したものと同じである。ここでは、例えば、動作モードの切り替えによって、レンズ駆動部114のノイズ周波数が変化する場合を例に挙げて説明を行う。
図9は、ノイズ周波数の時間遷移と、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔTの時間推移の一例を示す図である。図9(a)では、横軸が時間を表し、縦軸がノイズ周波数を表す。図9(b)では、横軸が時間を表し、縦軸が時間差ΔTを表す図である。
An example of the configuration of the imaging apparatus of the present embodiment is the same as that shown in FIG. Here, for example, the case where the noise frequency of the lens driving unit 114 changes by switching the operation mode will be described as an example.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the time transition of the noise frequency and the time transition of the time difference ΔT between the P-phase output timing and the D-phase output timing. In FIG. 9A, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents noise frequency. In FIG. 9B, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents time difference ΔT.
図9に示す例では、動作開始から時刻t1までは、レンズ駆動部114は、ノイズ周波数fで動作するモードAで駆動し、時刻t1からt2までは時刻0からt1までのノイズ周波数fの2倍のノイズ周波数2×fで動作するモードBで駆動するものとする。モードAのときの時間差ΔT1は、以下の(2)式で表され、モードBのときの時間差ΔT2は、以下の(3)式で表される。となる。
ΔT1=n/f ・・・(2)
ΔT2=m/(2×f) ・・・(3)
ここで、n、mはそれぞれ任意の整数である。
In the example shown in FIG. 9, the lens driving unit 114 is driven in the mode A that operates at the noise frequency f from the start of operation to time t1, and from time t1 to t2, the noise frequency f is 2 from
ΔT1 = n / f (2)
ΔT2 = m / (2 × f) (3)
Here, n and m are each an arbitrary integer.
図10は、1つのレンズ駆動部114が時間によって異なる複数のノイズ周波数f1、f2で駆動する場合に、磁気ノイズを除去する方法の一例を説明するフローチャートである。尚、図10では、操作部117の入力モード切替スイッチの設定等によって、動作開始時にはAモードで動作しているものとする。
まず、ステップS1001において、制御部115は、撮像装置(レンズ駆動部114)における現在のモードがAモード及びBモードの何れであるか判定する。この判定の結果、現在のモードがモードAであれば、すなわち電源ONから時間t1が経過していなければ、現在のモードがAモードであると判定し、ステップS1002へ進む。
FIG. 10 is a flowchart for explaining an example of a method for removing magnetic noise when one lens driving unit 114 is driven at a plurality of noise frequencies f1 and f2 that vary with time. In FIG. 10, it is assumed that the operation is in the A mode at the start of the operation due to the setting of the input mode changeover switch of the
First, in step S1001, the
ステップS1002において、制御部115は、情報記録部116に格納された"レンズ駆動部114が発生させる既知のノイズ周波数fの値"を読み込む。
次に、ステップS1103において、制御部115は、(2)式の計算を行い、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔT1を算出する。
In step S <b> 1002, the
Next, in step S1103, the
次に、ステップS1004において、制御部115は、タイミング制御回路304が出力するP相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの間隔が、ステップS1003で算出した時間差ΔT1になる(又は近づく)ように同期パルスを設定する。タイミング制御回路304は、このように設定した同期パルスを、DAC306、垂直走査回路302、及び水平転送走査回路303に送る。
Next, in step S1004, the
この後、ステップS1001に戻り、制御部115は、再度モードの判定を行い、モードが切り替わるまで、ステップS1001〜S1004の処理を繰り返す。そして、ステップS1001において、電源ONから時刻t1が経過して現在のモードがモードBに切り替わったと判定されると、ステップS1005へ進む。
ステップS1005に進むと、制御部115は、情報記録部116に格納された"レンズ駆動部114が発生させる既知のノイズ周波数2×fの値"を読み込む。
次に、ステップS1006において、制御部115は、(3)式の計算を行い、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔT2を算出する。
Thereafter, the process returns to step S1001, and the
In step S1005, the
Next, in step S1006, the
次に、ステップS1007において、制御部115は、タイミング制御回路304が出力するP相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの間隔が、ステップS1006で算出した時間差ΔT2になる(又は近づく)ように同期パルスを設定する。タイミング制御回路304は、このように設定した同期パルスを、DAC306、垂直走査回路302、及び水平転送走査回路303に送る。
この後、ステップS1001に戻り、制御部115は、再度モードの判定を行い、モードが切り替わるまで、ステップS1001、S1005〜S1107の処理を繰り返す。
Next, in step S1007, the
Thereafter, the process returns to step S1001, and the
以上のように本実施形態によれば、1つのレンズ駆動部が時間によって異なる複数のノイズ周波数で駆動する場合でも、第1、第2の実施形態で説明したのと同様に、撮影された画像に記録されるノイズを、容易に且つ確実に低減することができる。 As described above, according to the present embodiment, even when one lens driving unit is driven at a plurality of noise frequencies that vary depending on time, the captured image is the same as described in the first and second embodiments. Can be easily and reliably reduced.
本実施形態では、時間差ΔT1、ΔT2の演算を制御部115が行うものとして説明を行ったが、事前に時間差ΔT1、ΔT2の演算を行った結果を情報記録部116に格納し、それを読み出して実行してもよい。例えば、時間差ΔT1、ΔT2の演算をタイミング制御回路304で実行するようにしてもよい。いずれの方法であっても、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差ΔT1、ΔT2が、ノイズ周波数f、2×fの逆数の整数倍を保ったまま、出力電圧Voutを出力する事が可能になる。
In the present embodiment, description has been made on the assumption that the
また、本実施形態では、2つのモードの切替をする場合について述べたが、モード切り替えがk個(k:任意の整数)の場合でも、本実施形態で説明したのと同様の方法で実現することができる。例えば、図10のステップS1001において、現在のモードが、k個のモードの何れであるかを判定し、判定したモードに対するノイズ周波数の逆数の整数倍を算出し、その値を、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの時間差とすればよい。
また、本実施形態でも、第1、第2の実施形態で説明した種々の変形例を採用できる。
In the present embodiment, the case of switching between two modes has been described. However, even when the number of mode switching is k (k: any integer), the same method as described in the present embodiment is used. be able to. For example, in step S1001 in FIG. 10, it is determined which of the k modes is the current mode, an integer multiple of the reciprocal of the noise frequency for the determined mode is calculated, and the value is calculated as the P-phase output. The time difference between the timing and the D-phase output timing may be used.
Also in this embodiment, various modifications described in the first and second embodiments can be adopted.
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。第1〜第3の実施形態では、レンズ駆動部114の駆動周波数がノイズ周波数である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、レンズを駆動するアクチュエータの他にも、電源回路の電圧制御用のトランジスタのスイッチング動作によっても同様なノイズが発生する場合がある。具体的には、電源回路がスイッチング動作をしている場合、電源回路のコイルから発生する磁束が、CMOSイメージセンサの信号線を貫通する。これにより当該信号線内で電磁誘導による磁気が発生し、当該信号線にノイズが発生する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the first to third embodiments, the case where the driving frequency of the lens driving unit 114 is a noise frequency has been described as an example. However, in addition to the actuator for driving the lens, similar noise may be generated by the switching operation of the voltage control transistor of the power supply circuit. Specifically, when the power supply circuit performs a switching operation, the magnetic flux generated from the coil of the power supply circuit penetrates the signal line of the CMOS image sensor. Thereby, magnetism by electromagnetic induction is generated in the signal line, and noise is generated in the signal line.
電源回路のスイッチング動作周波数は個体毎にばらつきがあり、また温度等の要因で変動する。このため、ノイズの影響をキャンセル出来るP相出力のタイミングとD相出力のタイミングとを一意的には決められない。
そこで、本実施形態では、撮像装置自身で画像を撮像し、その画像のデータを周波数解析することにより、電源回路のスイッチング動作周波数をノイズ周波数fとして特定する。ノイズ周波数fが特定できれば、第1の実施形態で説明したように、(1)式により時間差ΔTを算出し、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとの間隔が、算出した時間差ΔTになる(又は近づく)ように同期パルスを設定できる。これにより、画像に記録されるノイズを軽減させることが出来る。
以上のように本実施形態と第1〜3の実施形態とは、ノイズの発生源が異なることによる構成及び動作が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第1〜第3の実施形態と同一の部分については、図1〜図10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。
The switching operation frequency of the power supply circuit varies from individual to individual, and fluctuates due to factors such as temperature. For this reason, the timing of the P-phase output and the timing of the D-phase output that can cancel the influence of noise cannot be uniquely determined.
Therefore, in the present embodiment, an image is picked up by the image pickup apparatus itself, and the frequency of the data of the image is analyzed to specify the switching operation frequency of the power supply circuit as the noise frequency f. If the noise frequency f can be identified, as described in the first embodiment, the time difference ΔT is calculated by the equation (1), and the interval between the P-phase output timing and the D-phase output timing is calculated as the calculated time difference ΔT. The synchronization pulse can be set to be (or approach). Thereby, the noise recorded on an image can be reduced.
As described above, the present embodiment and the first to third embodiments are mainly different in configuration and operation due to different sources of noise. Therefore, in the description of the present embodiment, the same parts as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.
図11は、電源回路のスイッチング動作周波数をノイズ周波数fとして導出する方法の一例を説明するフローチャートである。ここでは、電源回路のスイッチング動作周波数の公称値が2.5MHz(2500kHz)であり、10%の個体ばらつきがあるものとする。
最初に、制御部115は、ノイズ周波数検出用の第1の駆動モードでの撮影を指示する。この指示に基づいて撮影が実行されると、固体撮像素子300から画像信号が出力され信号処理部111(メモリ)に一時的に記憶される。画像信号には、電源回路のスイッチング動作の影響でノイズが混入している。そこで、制御部115は、この画像信号に対して周波数解析を行うことによりノイズ周波数fを特定する。ここでは、他の影響を抑制するため、固体撮像素子300(の各画素)への光の入力を遮断して黒画像を撮影するのが望ましい。通常の撮像装置では、メカニカルシャッター106を閉じることで光を遮断することが出来る。
FIG. 11 is a flowchart for explaining an example of a method for deriving the switching operation frequency of the power supply circuit as the noise frequency f. Here, the nominal value of the switching operation frequency of the power supply circuit is 2.5 MHz (2500 kHz), and there is an individual variation of 10%.
First, the
ノイズ周波数検出用の画像信号のデータとしては、固体撮像素子300の垂直方向の1列分のデータが最低限あればよい。これは、列並列型ADCを搭載した固体撮像素子300は、水平方向の1ライン分のAD変換を同時に行うため、このノイズが加わると水平方向の1ライン分の全ての信号に同じようにノイズの影響が表れるからである。尚、2次元の画像信号のデータを用いて、水平方向の1ライン分のデータを平均化した後に、垂直方向の離散データを生成しても良い。
As the data of the image signal for noise frequency detection, it is sufficient that the data for one column in the vertical direction of the solid-
第1の駆動モードでは、HD周期(水平同期期間)が500kHzである。したがって、第1の駆動モードで電源回路がスイッチング動作をした場合に得られる画像信号のデータは、サンプリング周波数が500kHzの離散データになる。そこで、ステップS1102において、制御部115は、この離散データに対して、離散フーリエ変換(DFT)を実行してピークの現れる周波数を導出する。
図12は、スイッチング動作周波数と、離散フーリエ変換でピークの現れる周波数との関係の一例を示す図である。ここでは、第1の駆動モードで電源回路のスイッチングがスイッチング動作をした場合に得られる画像信号のデータに対して離散フーリエ変換を実行した結果から、150kHzのピークが現れたとして説明を行う。
In the first drive mode, the HD cycle (horizontal synchronization period) is 500 kHz. Therefore, image signal data obtained when the power supply circuit performs a switching operation in the first drive mode is discrete data having a sampling frequency of 500 kHz. Therefore, in step S1102, the
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a relationship between a switching operation frequency and a frequency at which a peak appears in the discrete Fourier transform. Here, description will be made assuming that a peak of 150 kHz appears as a result of performing discrete Fourier transform on the image signal data obtained when the switching of the power supply circuit performs the switching operation in the first drive mode.
画像信号には電源回路のスイッチング動作周波数のノイズが混入しており、前述したようにスイッチング動作周波数は2500kHz近傍であることが分かっている。ナイキスト周波数は、250kHzであるため、前記150kHzのピークは折り返しが見えていると考えてよい。従って、制御部115は、第1の駆動モードで電源回路のスイッチングがスイッチング動作をした場合に得られる画像信号のデータから、スイッチング動作周波数は2350kHz又は2650kHzであると判断できる。
The image signal is mixed with noise of the switching operation frequency of the power supply circuit, and as described above, it is known that the switching operation frequency is around 2500 kHz. Since the Nyquist frequency is 250 kHz, it can be considered that the 150 kHz peak is visible. Therefore, the
次に、ステップS1103において、制御部115は、ノイズ周波数検出用の第2の駆動モードでの撮影を指示する。この指示に基づいて撮影が実行されると、前述したのと同様に、固体撮像素子300から画像信号のデータが出力され信号処理部111(メモリ)に一時的に記憶される。
第2の駆動モードでは、HD周期(水平同期期間)が490kHzである。したがって、第2の駆動モードで電源回路がスイッチング動作をした場合に得られる画像信号のデータは、サンプリング周波数が490kHzの離散データになる。そこで、ステップS1104において、制御部115は、この離散データに対して、離散フーリエ変換(DFT)を実行してピークの現れる周波数を導出する。ここでは、第2の駆動モードで電源回路のスイッチングがスイッチング動作をした場合に得られる画像データに対して離散フーリエ変換を実行した結果から、100kHzのピークが現れたとする。そうすると、制御部115は、第2の駆動モードで電源回路のスイッチングがスイッチング動作をした場合に得られる画像データから、スイッチング動作周波数は2350kHzであると判断できる。
Next, in step S1103, the
In the second drive mode, the HD cycle (horizontal synchronization period) is 490 kHz. Therefore, image signal data obtained when the power supply circuit performs a switching operation in the second drive mode is discrete data having a sampling frequency of 490 kHz. Therefore, in step S1104, the
次に、ステップS1105において、制御部115は、ステップS1102、S1104の結果から、スイッチング動作周波数を導出する。前述した例では、第1、第2の駆動モードで撮影した時の結果を合わせると、制御部115は、スイッチング動作周波数は2350kHzであると判断することができる。本実施形態ではこのようにして周波数導出処理が実現される。そして、このようにして導出されたスイッチング動作周波数をノイズ周波数fとして用いて、例えば、図6のステップS602、S603の処理を行う。
Next, in step S1105, the
ここで、ノイズ周波数(スイッチング動作周波数)を検出するための撮影は、少なくとも撮像装置の製造工程において一度、撮像装置個々に実行するものとする。ただし、必ずしもこのようにする必要はなく、例えば、撮像装置の起動時に毎回実行するようにしてもよい。また、ユーザが任意のタイミングで撮影のタイミングを設定できるようにしてもよい。また、電源回路又はその付近等に取り付けられた温度センサを備えた撮像装置であれば、温度センサの温度の検出結果に応じて(例えば、温度センサの温度が所定の範囲を超えて変動している場合に)撮影を実行してもよい。 Here, imaging for detecting a noise frequency (switching operation frequency) is performed for each imaging device at least once in the manufacturing process of the imaging device. However, it is not always necessary to do this. For example, it may be executed every time the imaging apparatus is activated. Further, the user may be able to set the shooting timing at an arbitrary timing. In addition, in the case of an imaging apparatus including a temperature sensor attached to a power supply circuit or the vicinity thereof, for example, according to the temperature sensor temperature detection result (for example, the temperature of the temperature sensor fluctuates beyond a predetermined range). Shooting) may be performed.
以上のように本実施形態では、撮像装置自身で画像(黒画像)を、水平同期期間を異ならせて撮影し、それらの画像データを周波数解析することにより電源回路のスイッチング動作周波数を特定し、当該スイッチング動作周波数をノイズ周波数fとする。したがって、電源回路のスイッチング動作により発生するノイズが画像に記録されることを、電源回路(スイッチング素子)の個体差等によりスイッチング動作周波数が変更している場合でも抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, the imaging device itself captures an image (black image) with a different horizontal synchronization period, specifies the switching operation frequency of the power supply circuit by analyzing the frequency of the image data, The switching operation frequency is a noise frequency f. Therefore, it is possible to suppress the noise generated by the switching operation of the power supply circuit from being recorded in the image even when the switching operation frequency is changed due to individual differences of the power supply circuits (switching elements).
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。本実施形態では、固体撮像素子300のAD変換回路におけるゲインの設定を変更した際に画像に記録されるノイズを抑制する場合について説明する。このように本実施形態と第1〜第4の実施形態とは、ノイズの発生源が異なることによる構成及び動作が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第1〜第4の実施形態と同一の部分については、図1〜図12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。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a case will be described in which noise recorded in an image is suppressed when the gain setting in the AD conversion circuit of the solid-
シングルスロープ積分型といわれるAD変換方式においては、コンパレータ305aに供給する参照信号(参照電圧Vslop)の傾きを変えることで、AD変換の処理対象のアナログ信号に対してゲイン調整を加えた結果のデジタル信号を得ることができる。
参照電圧Vslopは、全体的にある傾きを持って線形に変化する波形をもつものであればよく、その変化が滑らかなスロープ状を呈するものであってもよいし、階段上に順次変化するものであってもよい。
In the AD conversion method referred to as a single slope integration type, the result of applying gain adjustment to an analog signal to be processed by AD conversion by changing the slope of the reference signal (reference voltage Vslop) supplied to the
The reference voltage Vslop only needs to have a waveform that changes linearly with a certain slope as a whole. The reference voltage Vslop may have a smooth slope shape or change sequentially on the stairs. It may be.
図13は、本実施形態の固体撮像素子300の構成と、固体撮像素子300のAD変換回路のゲインを調整するための制御部115の構成の一例を示す図である。尚、図13では、表記の都合上、構成の一部を省略している。
タイミング制御回路304は、各部の動作に必要なクロックや所定タイミングのパルス信号を供給するタイミングジェネレータTGの機能を有する。また、タイミング制御回路304は、マスタークロックCLKや、動作モード等を指令するデータdataを入力すると共に、固体撮像素子300の情報を含むデータdataを出力する通信インタフェースの機能を有する。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of the solid-
The
タイミング制御回路304は、入力したクロック(マスタークロック)CLKやクロック変換回路1301で生成された高速クロックに基づいて内部クロックを生成する。クロック変換回路1301で生成された高速クロックを源とする信号を用いることで、AD変換処理等を高速に動作させることができる。また、高速クロックを用いて、高速の計算を必要とする動き抽出や圧縮処理を行うことができる。また、図示しないカラム処理部から出力されるパラレルデータをシリアルデータ化してデバイス外部に画像データを出力することもできる。こうすることで、AD変換されたデジタルデータのビット分よりも少ない端子で高速動作出力する構成を採ることができる。
The
クロック変換回路1301は、タイミング制御回路304に入力されたマスタークロックCLKの周波数よりも高速のクロック周波数のパルス信号を生成する逓倍回路を内蔵する。クロック変換回路1301は、例えば、タイミング制御回路304から、低速クロックを受け取り、それを元にして2倍以上高い周波数のクロックを生成する。クロック変換回路1301の逓倍回路としては、周知の様々な回路を利用することができる。
The
タイミング設定部1302は、周期的なノイズの低減を行うための参照信号(参照電圧Vslop)の出力の開始のタイミングを決定する。この詳細については後述する。
ノイズ情報記憶部1303は、固体撮像素子300に影響を与えるノイズ源のノイズ情報を記憶する。本実施形態では、ノイズ情報は、撮像装置内で発生する各ノイズ周波数(又は周期)、撮像装置外で発生する既知のノイズ周波数(又は周期)、及び各ノイズ情報を基に算出されたノイズの低減のためのタイミング情報等である。
The
The noise
ノイズ検出部1304は、撮影された画像に現れる周期的なノイズを検出する。ノイズ検出部1304で検出したノイズに係るノイズ情報は、ノイズ情報記憶部1303に保持される。
ゲイン設定部1305は、撮影された画像に基づいて、固体撮像素子300のAD変換回路のゲインを決定する。また、撮像装置においてマニュアルモードが設定されている場合、ゲイン設定部1305は、ユーザの操作部117の操作によって指示されるゲインの値を設定する。
目標輝度設定部1306はノイズを低減させる画像の輝度値を決定する。
The
The
The target
図14は、DAC306の出力波形の一例を示す図である。
DAC306は、タイミング制御回路304から、DA変換駆動用のカウントクロックDAC_CLKの供給を受ける。そして、DAC306は、カウントクロックDAC_CLKに同期して、例えば線形的に減少する階段状のランプ波形を生成し、カラムAD回路のコンパレータ305aにAD変換用の参照電圧Vslopを供給する。
ここで、DAC306は、ゲイン設定部1305からの"参照電圧Vslopの初期値を指示する情報"に基づき初期電圧を設定する。また、DAC306は、参照電圧Vslopの傾き(単位時間当たりの変化量)を指示する情報に基づき、1クロック当たりの電圧変化分であるステップ幅ΔRAMPを設定し、単位時間(カウントクロック)ごとに1ずつカウント値を変化させる。実際には、カウントクロックDAC_CLKの最大カウント数(例えば10ビットで1024等)に対しての最大電圧幅を設定する。尚、初期電圧を設定するための回路構成はどのようなものであってもよい。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an output waveform of the
The
Here, the
図14に示すように、カウントクロックCNT_CLK当りの参照電圧Vslopのステップ幅ΔRAMPが1ビット分解能となる。
カウントクロックDAC_CLKの周波数が一定の場合、参照電圧Vslopの傾きが急なときは1ビット分解能が粗になるが、参照電圧Vslopの傾きが緩やかなときはステップ幅ΔRAMPが小さく1ビット分解能が精密になる。つまり、参照電圧Vslopの傾きが急なときはステップ幅ΔRAMPに対するカウントクロック数が少なくなり、AD変換回路のゲインが小さくなる。これに対し、参照電圧Vslopの傾きが緩やかなときはステップ幅ΔRAMPに対するカウントクロック数が多くなり、AD変換回路のゲインが大きくなる。
As shown in FIG. 14, the step width ΔRAMP of the reference voltage Vslop per count clock CNT_CLK is 1-bit resolution.
When the frequency of the count clock DAC_CLK is constant, the 1-bit resolution becomes rough when the slope of the reference voltage Vslop is steep, but when the slope of the reference voltage Vslop is gentle, the step width ΔRAMP is small and the 1-bit resolution is precise. Become. That is, when the slope of the reference voltage Vslop is steep, the number of count clocks with respect to the step width ΔRAMP decreases, and the gain of the AD conversion circuit decreases. On the other hand, when the slope of the reference voltage Vslop is gentle, the number of count clocks with respect to the step width ΔRAMP increases, and the gain of the AD conversion circuit increases.
一方、参照電圧Vslopの傾きが一定の場合、カウントクロックDAC_CLKの周波数が高いときはステップ幅ΔRAMPが小さく1ビット分解能が精密になる。つまり、カウントクロックDAC_CLKの周波数が低いときは、ステップ幅ΔRAMPに対するカウントクロック数が少なくなり、AD変換回路のゲインが小さくなる。これに対して、カウントクロックDAC_CLKの周波数が高いときは、ステップ幅ΔRAMPに対するカウントクロック数が大きくなり、AD変換回路のゲインが大きくなる。
以上のいずれの方式でも、単位時間当たりの参照電圧Vslopの変化量に対するカウントククロック数を調整することで、AD変換時にゲインの調整ができる。尚、図示しないが双方の方式を組み合わせてもよい。このように、カウントクロックDAC_CLKの周波数を上げることでAD変換回路のゲインを上げることができる。また、単位カウントクロックDAC_CLK当たりの参照電圧Vslopの変化率を変更して参照電圧Vslopの傾きを変更することで、AD変換回路のゲインを上げてもよい。本実施形態では、何れの方式も採用することができる。
On the other hand, when the slope of the reference voltage Vslop is constant, the step width ΔRAMP is small and the 1-bit resolution is precise when the frequency of the count clock DAC_CLK is high. That is, when the frequency of the count clock DAC_CLK is low, the number of count clocks with respect to the step width ΔRAMP is reduced, and the gain of the AD conversion circuit is reduced. On the other hand, when the frequency of the count clock DAC_CLK is high, the number of count clocks for the step width ΔRAMP increases, and the gain of the AD conversion circuit increases.
In any of the above methods, the gain can be adjusted during AD conversion by adjusting the number of count clocks with respect to the change amount of the reference voltage Vslop per unit time. Although not shown, both methods may be combined. Thus, the gain of the AD converter circuit can be increased by increasing the frequency of the count clock DAC_CLK. Further, the gain of the AD converter circuit may be increased by changing the change rate of the reference voltage Vslop per unit count clock DAC_CLK to change the slope of the reference voltage Vslop. In this embodiment, any method can be adopted.
図15Aは、ノイズ除去できない場合の参照電圧Vslopの出力開始のタイミングの一例を示す図であり、図15Bは、ノイズ除去できる場合の参照電圧Vslopの出力開始のタイミングの一例を示す図である。
図15において、時刻t0、t3は、P相、D相夫々における参照電圧Vslopの出力開始のタイミングである。時刻t1、t2は、ゲインG1、G2夫々におけるP相出力(P相における垂直信号線LSGNの電位Vsl)を確定するタイミングである。時刻t4、t5は、ゲインG1、G2夫々におけるD相出力(D相における垂直信号線LSGNの電位Vsl)を確定するタイミングである。
参照電圧1501は、ゲインG1での参照電圧Vslop(の波形)を示し、参照電圧1502は、ゲインG2での参照電圧Vslop(の波形)を示す。
信号値VPは、P相出力(P相における垂直信号線LSGNの電位Vsl)であり、信号値VDは、D相出力(P相における垂直信号線LSGNの電位Vsl)である。初期電圧設定値V0は、参照電圧Vslopの初期値(初期電圧)である。
FIG. 15A is a diagram illustrating an example of the output start timing of the reference voltage Vslop when the noise cannot be removed, and FIG. 15B is a diagram illustrating an example of the output start timing of the reference voltage Vslop when the noise can be removed.
In FIG. 15, times t0 and t3 are timings for starting output of the reference voltage Vslop in each of the P phase and the D phase. Times t1 and t2 are timings for determining the P-phase output (the potential Vsl of the vertical signal line LSGN in the P-phase) at each of the gains G1 and G2. Times t4 and t5 are timings for determining the D-phase output (the potential Vsl of the vertical signal line LSGN in the D-phase) in each of the gains G1 and G2.
The
The signal value VP is a P-phase output (the potential Vsl of the vertical signal line LSGN in the P phase), and the signal value VD is a D-phase output (the potential Vsl of the vertical signal line LSGN in the P phase). The initial voltage setting value V0 is an initial value (initial voltage) of the reference voltage Vslop.
参照電圧1501、1502が信号値VP、VDと一致すると、コンパレータ305aの出力が反転し、信号値が確定する。
図15Aに示すように、参照電圧1501、1502の出力開始のタイミングが同じ場合、ゲインG1のときとゲインG2のときとで、コンパレータ305aが信号値VD、VP(D相出力、P相出力)を確定するタイミングの間隔が異なる。また、信号値とゲインの設定によって、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとでノイズ波形Nのレベル(位相)が異なる(図15Aの差Y1、Y2を参照)。このため、P相出力とD相出力との差分にはノイズの影響が大きく含まれてしまう。
When the
As shown in FIG. 15A, when the output start timings of the
そこで、図15Bに示すように、D相における参照電圧1501、1502の出力開始のタイミングをずらすことによって、任意の信号値に対するノイズ波形Nのレベル(位相)を、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングとで一致させる。この場合、ノイズがP相出力とD相出力に与える影響は同相となるため、P相出力とD相出力との差分をとると、ノイズの影響をキャンセルすることができる。
Therefore, as shown in FIG. 15B, by shifting the output start timing of the
図15Bにおいて、時刻tDG1(0)は、D相における参照電圧Vslopの出力開始のタイミングである。時刻tDG1(VD)は、D相出力を確定するタイミングである。AD変換回路のゲインの値に応じて、ノイズを低減させるためには、ノイズ波形Nの周期TNに対して以下の(4)式の関係を満たせばよい。
tDG1(VD)−tPG1(VP)=TN×n ・・・(4)
ただし、nは整数である。図15Bでは、nは「3」である。
In FIG. 15B, time tDG1 (0) is the timing of starting to output the reference voltage Vslop in the D phase. Time tDG1 (VD) is a timing for determining the D-phase output. In order to reduce the noise in accordance with the gain value of the AD conversion circuit, the following relationship (4) should be satisfied with respect to the period TN of the noise waveform N.
tDG1 (VD) −tPG1 (VP) = TN × n (4)
However, n is an integer. In FIG. 15B, n is “3”.
また、ゲインG1の場合、P相出力を確定するタイミングtPG1(VP)と、D相出力を確定するタイミングtDG1(VP)は、それぞれ以下の(5)式、(6)式の関係を有する。
tPG1(VP)=t0+(VP―V0)/ΔRAMP(G1)+(VN―VP)/ΔRAMP(G1) ・・・(5)
tDG1(VD)=tDG1(0)+(VP―V0)/ΔRAMP(G1)+(VD―VP)/ΔRAMP(G1)+(VN―VD)/ΔRAMP(G1) ・・・(6)
ただし、ΔRAMP(G1)は、ゲインG1のときの参照電圧Vslopのステップ幅ΔRAMPである。また、VNは対象となる周期的なノイズの影響による変動電圧であり、例えば、磁気ノイズの影響による信号変動電圧である。
In the case of the gain G1, the timing tPG1 (VP) for determining the P-phase output and the timing tDG1 (VP) for determining the D-phase output have the following relations (5) and (6), respectively.
tPG1 (VP) = t0 + (VP−V0) / ΔRAMP (G1) + (VN−VP) / ΔRAMP (G1) (5)
tDG1 (VD) = tDG1 (0) + (VP−V0) / ΔRAMP (G1) + (VD−VP) / ΔRAMP (G1) + (VN−VD) / ΔRAMP (G1) (6)
However, ΔRAMP (G1) is the step width ΔRAMP of the reference voltage Vslop when the gain is G1. Further, VN is a fluctuation voltage due to the influence of the target periodic noise, for example, a signal fluctuation voltage due to the influence of magnetic noise.
ノイズ波形Nの周期TNに一致するとき、以下の(7)式が成り立つ。
VN−VD=VN−VP ・・・(7)
したがって、D相における参照電圧Vslopの出力開始のタイミングは、以下の(8)式で表される。
tDG1(0)=TN×n−(VD―VP)/ΔRAMP(G1) ・・・(8)
(8)式は、以下のことを表す。すなわち、P相における参照電圧Vslopの出力開始のタイミング(時刻t0)から、n×ノイズ波形の周期−(目標輝度値/単位クロック当たりの参照信号の変化率(ゲイン設定))の時間の経過後にD相における参照電圧Vslopの出力を開始すればよい。
When coincident with the period TN of the noise waveform N, the following expression (7) is established.
VN−VD = VN−VP (7)
Therefore, the output start timing of the reference voltage Vslop in the D phase is expressed by the following equation (8).
tDG1 (0) = TN × n− (VD−VP) / ΔRAMP (G1) (8)
Formula (8) represents the following. That is, after the elapse of time of (n × noise waveform period− (target luminance value / rate of change of reference signal per unit clock (gain setting))) from the timing of starting the output of the reference voltage Vslop in the P phase (time t0). The output of the reference voltage Vslop in the D phase may be started.
D相における参照電圧Vslopの出力開始のタイミング(時刻tDG1(0))は、タイミング設定部1302でゲインの変更の度にその都度算出することができる。この他、例えば、ノイズ情報記憶部1303に、D相における参照電圧Vslopの出力開始タイミング(時刻tDG1(0))を目標輝度値毎に予めテーブルとして記憶させてもよい。また、目標輝度値が予め判明している場合は、当該目標輝度値に対応する"D相における参照電圧Vslopの出力開始タイミング(時刻tDG1(0))"をノイズ情報記憶部1303に予め記憶してもよい。
また、撮影画像に応じて目標輝度値を変更する場合は、直前の撮影画像から、対象とする目標輝度値を算出し、その都度、D相における参照電圧Vslopの出力開始タイミング(時刻tDG1(0))を算出してもよい。
The timing for starting the output of the reference voltage Vslop in the D phase (time tDG1 (0)) can be calculated each time the gain is changed by the
When the target brightness value is changed according to the captured image, the target brightness value is calculated from the immediately preceding captured image, and the output start timing of the reference voltage Vslop in the D phase (time tDG1 (0 )) May be calculated.
ここでは、参照信号Vslopが、画像の行単位で共通である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、画素の特定の領域毎に異なる参照信号Vslopを生成してもよい。例えば、センサの構成によっては、感度の異なるRGBの画素毎に異なる参照信号Vslopを生成してもよい。このようにする場合、参照信号Vslopごとに、D相における参照電圧Vslopの出力開始のタイミング(時刻tDG1(0))の遅延量を変えればよい。 Here, the case where the reference signal Vslop is common for each row of the image has been described as an example. However, a different reference signal Vslop may be generated for each specific area of the pixel. For example, depending on the configuration of the sensor, a different reference signal Vslop may be generated for each of RGB pixels having different sensitivities. In this case, the delay amount of the output start timing (time tDG1 (0)) of the reference voltage Vslop in the D phase may be changed for each reference signal Vslop.
次に、撮像装置が動作している時の参照電圧Vslopの出力開始のタイミングの変更の一例について説明する。
図16は、撮像装置が動作している時の参照電圧Vslopの出力開始のタイミングを変更する方法の一例を説明するフローチャートである。
撮像装置の動作が開始するとまず、ステップS1601において、ゲイン設定部1305は、ゲインの設定を行う。撮像装置の撮影モードがオート設定の場合、ゲイン設定部1305は、例えば、撮影画像の輝度情報を基に、最適なゲインの設定を行う。また、撮像装置の撮影モードがマニュアル設定の場合、例えば、ユーザが操作部117を操作して選択するISO感度の設定等に応じたゲインの設定を行う。本実施形態では、このようにしてゲイン情報取得処理が行われる。
Next, an example of changing the output start timing of the reference voltage Vslop when the imaging apparatus is operating will be described.
FIG. 16 is a flowchart for explaining an example of a method for changing the output start timing of the reference voltage Vslop when the imaging apparatus is operating.
When the operation of the imaging apparatus starts, first, in step S1601, the
次に、ステップS1602において、目標輝度設定部1306は、周期的なノイズを低減させるための目標輝度値の設定を行う。目標輝度値は、ゲインの設定毎に固定値にしてもよいし、撮影画像毎に変更しても構わない。撮影画像毎に目標輝度値を変更する場合、目標輝度値の検出エリアは、撮影画像全体であってもよいし、撮像画像内の所定の一部の領域であってもよい。例えば、このような検出エリア内の各画素の輝度の積分値、平均値、最大値又は最小値等を目標輝度値として算出することができる。
Next, in step S1602, the target
図17は、撮影画像の一例を概念的に示す図である。図18は、図17に示す撮影画像の輝度値のヒストグラム(図18(a))と、輝度値と画素信号のS/N比との関係(図18(b))を示す図である。
図17において、撮影画像1701には、被写体の内、壁等の、色・輝度が一様な被写体1702と、人の顔等の主被写体1703とが含まれる。
この場合、ユーザが選択する主被写体1703の輝度値(の積分値、平均値、最大値又は最小値等)を目標輝度値に設定することができる。
また、例えば、撮影画像1701に対して、図18(a)に示す様に、撮影画像1701全体のヒストグラムを取得し、ピークとなる輝度値を目標輝度値として設定することができる。
FIG. 17 is a diagram conceptually illustrating an example of a captured image. FIG. 18 is a diagram illustrating a histogram (FIG. 18A) of luminance values of the captured image shown in FIG. 17 and a relationship (FIG. 18B) between the luminance value and the S / N ratio of the pixel signal.
In FIG. 17, a photographed
In this case, the luminance value (integral value, average value, maximum value, minimum value, etc.) of the main subject 1703 selected by the user can be set as the target luminance value.
Further, for example, as shown in FIG. 18A, a histogram of the entire captured
一般に、図18(b)に示す様に、輝度値が低いほど画素信号のS/N比が下がるため、ノイズの影響は低輝度で目立つ。また、ゲインが大きい場合には、ノイズ量も、ゲインの増大分に応じた倍率で増加するため、ノイズの影響はより顕著となる。ヒストグラムにおいて、複数の輝度値でピークが立つ場合は、最もS/N比が低くなる輝度値を目標輝度値として選んでもよい。
また、前述したように、列並列ADCを搭載した固体撮像素子300は、水平方向の1ライン分のAD変換を同時に行うため、ノイズが加わると水平方向の1ライン分の全ての信号にノイズの影響が生じる。このとき、画像としては、横筋状のノイズとして表れるため、視覚的にもノイズの影響が目立ち、画質の低下が生じてしまう。
In general, as shown in FIG. 18B, since the S / N ratio of the pixel signal decreases as the luminance value decreases, the influence of noise is conspicuous at low luminance. Further, when the gain is large, the noise amount also increases at a magnification corresponding to the increase in gain, so that the influence of noise becomes more prominent. In the histogram, when peaks occur at a plurality of luminance values, the luminance value with the lowest S / N ratio may be selected as the target luminance value.
Further, as described above, the solid-
ここで、AD変換のタイミングは、輝度値に依存するため、輝度値が分散した被写体の場合、重畳されるノイズ量も輝度値に応じて分散される。これにより、画像に現れるノイズはランダムノイズに近くなり、固定パターンとしては目立ちにくくなる。
しかし、輝度値が等しい均一面では、水平方向にノイズ量が揃うため、画像ではノイズが固定パターンとして現れ、ユーザが容易に認識しやすい。そこで、画像内の色や輝度の均一面を抽出し、この領域の輝度値(の積分値、平均値、最大値又は最小値等)を、ノイズを低減する目標輝度値として設定してもよい。尚、撮影画像から輝度の均一面を抽出して目標輝度値を得るための画素領域の抽出方法については、本旨から外れるため省略するが、公知の画像処理方法で容易に実現できる。
本実施形態では、以上のようにして目標輝度値取得処理が行われる。
Here, since the AD conversion timing depends on the luminance value, in the case of a subject in which the luminance value is dispersed, the amount of noise to be superimposed is also distributed according to the luminance value. As a result, noise appearing in the image is close to random noise, and is less noticeable as a fixed pattern.
However, since the amount of noise is uniform in the horizontal direction on a uniform surface having the same luminance value, the noise appears as a fixed pattern in the image and is easily recognized by the user. Therefore, a uniform surface of color and luminance in the image may be extracted, and the luminance value (integrated value, average value, maximum value, minimum value, etc.) of this region may be set as a target luminance value for reducing noise. . Note that a pixel area extraction method for obtaining a target luminance value by extracting a uniform luminance surface from a captured image is omitted because it is out of the scope of the present invention, but can be easily realized by a known image processing method.
In the present embodiment, the target luminance value acquisition process is performed as described above.
図16の説明に戻り、ステップS1603において、タイミング設定部1302は、ゲイン設定部1305からゲイン変更指令を受けると、ノイズ情報記憶部1303からノイズ周波数の情報を取得する。また、タイミング設定部1302は、タイミング制御回路304から通信・タイミング制御からDAC_CLK、CNT_CLKの情報を取得する。そして、タイミング設定部1302は、これらの情報を基にD相における参照電圧Vslopの出力開始のタイミングを決定する。
ノイズ情報記憶部1303に記憶するのは、ノイズ周波数ではなく、ノイズの周期であってもよい。また、目標輝度値及びゲインの設定値に応じた"D相における参照電圧Vslopの出力開始のタイミングであってもよい。また、ここでは、ノイズ情報記憶部1303にノイズ源の周波数の情報を予め記憶したが、例えばノイズ検出部1304により、撮影画像からノイズ周波数を検出し、タイミング設定部1302が当該ノイズ周波数の情報を取得してもよい。
本実施形態では、以上のようにしてノイズ周波数情報取得処理が行われる。
Returning to the description of FIG. 16, when the
What is stored in the noise
In the present embodiment, the noise frequency information acquisition process is performed as described above.
次に、ステップS1604において、タイミング設定部1302は、ステップS1602、S1603で設定したゲインと目標輝度値とに基づき、D相における参照信号Vslopの出力開始のタイミングを変更する。このタイミングは、前述したように、「n×ノイズ波形の周期TN−目標輝度値Y/単位クロック当たりの参照信号の変化率」で求める事ができる。
次に、ステップS1605において、制御部115は、撮影を指示する。この指示に基づいて撮影が行われる。撮影する画像は、動画像でも静止画像でも構わない。
In step S1604, the
Next, in step S1605, the
次に、ステップS1606において、制御部115は、ノイズ周波数が変更されたか否かを判定する。この判定の結果、ノイズ周波数が変更された場合には、ステップS1603に戻り、再度ノイズ周波数を取得する。
固体撮像素子300に影響を与えるノイズ源が複数ある場合、対象となるノイズ周波数に応じて参照信号Vslopの出力開始のタイミングを設定し直す。
撮影モード毎に駆動するデバイスが決まっている時は、撮影モードが変更されたか事をもってノイズ周波数が変更されたと判断してもよい。ノイズ情報記憶部1303に撮影モード毎のノイズ周波数をテーブルに持たせてもよい。例えば、ストロボ充電時のスイッチング回路のスイッチング周波数をノイズ周波数としてノイズ情報記憶部1303に記憶しておき、ストロボ撮影モードでは、このノイズ周波数を取得する。また、例えば、手ぶれ補正用のレンズの駆動コイルのPWM駆動周波数をノイズ周波数としてノイズ情報記憶部1303に記憶しておき、静止画撮影モードでは、このノイズ周波数を取得する。
Next, in step S1606, the
When there are a plurality of noise sources that affect the solid-
When the device to be driven for each shooting mode is determined, it may be determined that the noise frequency has been changed depending on whether the shooting mode has been changed. The noise
ステップS1606の判定の結果、ノイズ周波数が変更されていない場合、ステップS1607に進み、制御部115は、目標輝度値が変更されたか否かを判定する。この判定の結果、目標輝度値が変更された場合には、ステップS1602に戻って目標輝度値を再度設定する。そして、目標輝度値が変更されていないと判定されると、ステップS1608に進む。
ステップS1608に進むと、制御部115は、ゲインの設定が変更されたか否かを判定する。この判定の結果、ゲインが変更された場合には、ステップS1601に戻ってゲインを再度設定する。一方、ゲインが変更されていない場合には、ステップS1609に進み、制御部115は、撮影が終了したか否かを判定する。この判定の結果、撮影が終了していない場合には、ステップS1605へ戻り、撮影が終了するまで、処理を継続する。
If the result of determination in step S1606 is that the noise frequency has not been changed, processing proceeds to step S1607 and the
In step S1608, the
このような固体撮像素子300のAD変換回路のゲインの設定と、目標輝度値の設定と、それらに応じた参照電圧Vslopの出力開始のタイミングの変更と、を撮影が終了するまで繰り返し行う。この結果、ゲインの設定に応じて、ノイズ波形の周期に合わせた参照電圧の出力のタイミングが、動的に適切に設定・変更される。したがって、固体撮像素子300から出力される画像データに、ノイズ源からのノイズが混入することを抑制することができる。
Such setting of the gain of the AD conversion circuit of the solid-
以上のように本実施形態では、固体撮像素子300のAD変換回路のゲインが変更されても、ゲインと、ノイズ周波数と、目標輝度値とを設定することにより、P相出力のタイミングとD相出力のタイミングを、ノイズ波形の周期に合わせることができる。これによって、ゲインが変更された場合でも、第1〜第3の実施形態で説明したのと同様に、撮影された画像に記録されるノイズを、容易に且つ確実に低減することができる。
また、本実施形態でも、第1〜第3の実施形態で説明した種々の変形例を採用できる。
As described above, in the present embodiment, even if the gain of the AD conversion circuit of the solid-
Also in the present embodiment, various modifications described in the first to third embodiments can be employed.
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.
101 撮像光学系、115 制御部、300 固体撮像素子 101 imaging optical system, 115 control unit, 300 solid-state imaging device
Claims (20)
前記画素から、当該画素の電位をリセットした際の信号であるリセット信号の読み出しと、当該画素に蓄積された信号である蓄積信号の読み出しと、を行う読み出し手段と、
前記読み出し手段による前記読み出しのタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えた固体撮像素子を有し、
前記読み出し手段により読み出された信号に基づいて画像データを生成する撮像装置であって、
前記画像データに対する周波数解析を行う周波数解析手段と、
前記周波数解析手段による前記周波数解析の結果に基づいて、スイッチング動作を行うトランジスタを含む回路のスイッチング動作周波数を導出する周波数導出手段と、
前記周波数導出手段により導出されたスイッチング動作周波数に対応するように、前記画素の電位をリセットした際の信号の読み出しのタイミングと、前記画素に蓄積された信号の読み出しのタイミングとの間隔を決定する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。 A pixel unit configured by arranging a plurality of pixels each having photoelectric conversion means for photoelectrically converting incident light; and
Reading means for reading out a reset signal that is a signal when the potential of the pixel is reset from the pixel, and reading out an accumulated signal that is a signal accumulated in the pixel;
Timing control means for controlling the timing of the reading by the reading means, and a solid-state imaging device,
An imaging device that generates image data based on a signal read by the reading unit,
Frequency analysis means for performing frequency analysis on the image data;
A frequency deriving unit for deriving a switching operation frequency of a circuit including a transistor performing a switching operation based on the result of the frequency analysis by the frequency analyzing unit;
The interval between the signal readout timing when the pixel potential is reset and the readout timing of the signal accumulated in the pixel is determined so as to correspond to the switching operation frequency derived by the frequency deriving means. And an imaging device.
前記周波数導出手段は、前記異なる複数の水平同期期間で得られた前記画像データのそれぞれに対する周波数解析の結果に基づいて、前記回路のスイッチング動作周波数を導出することを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。 The frequency analysis means performs frequency analysis for each of the image data obtained in different horizontal synchronization periods,
The frequency deriving means derives a switching operation frequency of the circuit based on a result of frequency analysis for each of the image data obtained in the plurality of different horizontal synchronization periods. The imaging device described in 1.
前記画素から、当該画素の電位をリセットした際の信号であるリセット信号の読み出しと、当該画素に蓄積された信号である蓄積信号の読み出しと、を行う読み出し手段と、
前記読み出し手段による前記読み出しのタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えた固体撮像素子を有し、
前記読み出し手段により読み出された信号に基づいて画像データを生成する撮像装置であって、
前記レンズをそれぞれ異なる駆動周波数で駆動させる複数のレンズ駆動手段と、
前記異なる駆動周波数の逆数の最小公倍数に対応するように、前記画素の電位をリセットした際の信号の読み出しのタイミングと、前記画素に蓄積された信号の読み出しのタイミングとの間隔を決定する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。 A pixel unit configured by arranging a plurality of pixels each having photoelectric conversion means for photoelectrically converting incident light; and
Reading means for reading out a reset signal that is a signal when the potential of the pixel is reset from the pixel, and reading out an accumulated signal that is a signal accumulated in the pixel;
Timing control means for controlling the timing of the reading by the reading means, and a solid-state imaging device,
An imaging device that generates image data based on a signal read by the reading unit,
A plurality of lens driving means for driving the lenses at different driving frequencies;
Control means for determining an interval between the signal readout timing when the potential of the pixel is reset and the readout timing of the signal accumulated in the pixel so as to correspond to the least common multiple of the reciprocal of the different driving frequencies An imaging device comprising:
前記画素から、当該画素の電位をリセットした際の信号であるリセット信号の読み出しと、当該画素に蓄積された信号である蓄積信号の読み出しと、を行う読み出し手段と、
前記読み出し手段による前記読み出しのタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えた固体撮像素子を有し、
前記読み出し手段により読み出された信号に基づいて画像データを生成する撮像装置であって、
前記レンズの駆動周波数を時間の経過とともに変更させて前記レンズを駆動させるレンズ駆動手段と、
前記レンズの現在の駆動周波数に係る情報を判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された前記情報から得られる前記レンズの駆動周波数に対応するように、前記画素の電位をリセットした際の信号の読み出しのタイミングと、前記画素に蓄積された信号の読み出しのタイミングとの間隔を決定する制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。 A pixel unit configured by arranging a plurality of pixels each having photoelectric conversion means for photoelectrically converting incident light; and
Reading means for reading out a reset signal that is a signal when the potential of the pixel is reset from the pixel, and reading out an accumulated signal that is a signal accumulated in the pixel;
Timing control means for controlling the timing of the reading by the reading means, and a solid-state imaging device,
An imaging device that generates image data based on a signal read by the reading unit,
Lens driving means for driving the lens by changing the driving frequency of the lens over time;
Determining means for determining information relating to a current driving frequency of the lens;
The timing of reading the signal when the potential of the pixel is reset and the timing of reading the signal accumulated in the pixel so as to correspond to the driving frequency of the lens obtained from the information determined by the determining means And a control means for determining an interval between the imaging device and the image pickup apparatus.
同一の行に配置された前記画素から出力されたアナログの前記信号を並列的にデジタルの信号に変換することを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の撮像装置。 The readout means includes AD conversion means for converting the analog signal output from the pixel into a digital signal for each column of the pixels arranged in a matrix.
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the analog signals output from the pixels arranged in the same row are converted into digital signals in parallel.
前記参照信号の出力が開始されてから、前記アナログの前記信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるまでカウント動作を行うカウント手段と、
を前記行列状に配置された画素の列ごとに有し、
前記間隔は、前記アナログの前記リセット信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、前記アナログの前記蓄積信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、の間隔であることを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。 The AD conversion means compares the analog signal output from the pixel with a reference signal whose value changes with time, and
Counting means for performing a counting operation until the value of the analog signal and the value of the reference signal are the same after the output of the reference signal is started;
For each column of pixels arranged in the matrix,
The interval is a timing at which the value of the analog reset signal and the value of the reference signal are the same; a timing at which the value of the analog accumulated signal and the value of the reference signal are the same; The imaging apparatus according to claim 6, wherein the imaging apparatus is an interval of
前記画素から、当該画素の電位をリセットした際の信号であるリセット信号の読み出しと、当該画素に蓄積された信号である蓄積信号の読み出しと、を行う読み出し手段と、
前記読み出し手段による前記読み出しのタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えた固体撮像素子を有し、
前記読み出し手段により読み出された信号に基づいて画像データを生成する撮像装置であって、
前記タイミング制御手段により制御される前記読み出しのタイミングを決定する制御手段を有し、
前記読み出し手段は、前記画素から出力されたアナログの前記信号をデジタルの信号にAD変換するAD変換手段を有し、
前記AD変換手段は、前記画素から出力されたアナログの前記信号と、時間の経過とともに値が変化する参照信号とを比較する比較手段と、
前記参照信号の出力が開始されてから、前記アナログの前記信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるまでカウント動作を行うカウント手段と、を有し、
前記制御手段は、前記参照信号の単位時間当たりの値の変化量を変更することで前記AD変換におけるゲインを設定し、設定したゲインに基づいて、前記アナログの前記リセット信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、前記アナログの前記蓄積信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、の間隔を決定することを特徴とする撮像装置。 A pixel unit configured by arranging a plurality of pixels each having photoelectric conversion means for photoelectrically converting incident light; and
Reading means for reading out a reset signal that is a signal when the potential of the pixel is reset from the pixel, and reading out an accumulated signal that is a signal accumulated in the pixel;
Timing control means for controlling the timing of the reading by the reading means, and a solid-state imaging device,
An imaging device that generates image data based on a signal read by the reading unit,
Control means for determining the timing of the reading controlled by the timing control means;
The readout means has AD conversion means for AD converting the analog signal output from the pixel into a digital signal,
The AD conversion means compares the analog signal output from the pixel with a reference signal whose value changes with time, and
Counting means for performing a counting operation until the value of the analog signal and the value of the reference signal are the same after the output of the reference signal is started,
The control means sets a gain in the AD conversion by changing a change amount of a value per unit time of the reference signal, and based on the set gain, the value of the analog reset signal, and the reference An image pickup apparatus characterized by determining an interval between a timing at which a signal value becomes the same, a timing at which the analog accumulated signal value and the reference signal value become the same.
前記信号に混入するノイズの周波数に係る情報を取得するノイズ周波数情報取得手段と、
前記画像データの目標輝度値に係る情報を取得する目標輝度値取得手段と、を有し、
前記制御手段は、前記目標輝度値に係る情報と、前記ノイズの周波数に係る情報と、前記ゲインに係る情報とに基づいて、前記アナログの前記リセット信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、前記アナログの前記蓄積信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、の間隔を決定することを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。 Gain information acquisition means for acquiring information relating to the gain;
Noise frequency information acquisition means for acquiring information related to the frequency of noise mixed in the signal;
Target luminance value acquisition means for acquiring information relating to the target luminance value of the image data,
Based on the information on the target luminance value, the information on the noise frequency, and the information on the gain, the control means determines whether the value of the analog reset signal and the value of the reference signal are The imaging apparatus according to claim 8, wherein an interval between the same timing and the timing at which the analog accumulated signal value and the reference signal value become the same is determined.
前記AD変換手段は、同一の行に配置された前記画素から出力されたアナログの前記信号を並列的にデジタルの信号に変換することを特徴とする請求項8又は9に記載の撮像装置。 The comparing means and the counting means are arranged for each column of pixels arranged in the matrix,
The imaging apparatus according to claim 8, wherein the AD conversion unit converts the analog signal output from the pixels arranged in the same row into a digital signal in parallel.
前記画素から、当該画素の電位をリセットした際の信号であるリセット信号の読み出しと、当該画素に蓄積された信号である蓄積信号の読み出しと、を行う読み出し手段と、
前記読み出し手段による前記読み出しのタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えた固体撮像素子を有し、
前記読み出し手段により読み出された信号に基づいて画像データを生成する撮像装置の制御方法であって、
前記画像データに対する周波数解析を行う周波数解析工程と、
前記周波数解析工程による前記周波数解析の結果に基づいて、スイッチング動作を行うトランジスタを含む回路のスイッチング動作周波数を導出する周波数導出工程と、
前記周波数導出工程により導出されたスイッチング動作周波数に対応するように、前記画素の電位をリセットした際の信号の読み出しのタイミングと、前記画素に蓄積された信号の読み出しのタイミングとの間隔を決定する制御工程と、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 A pixel unit configured by arranging a plurality of pixels each having photoelectric conversion means for photoelectrically converting incident light; and
Reading means for reading out a reset signal that is a signal when the potential of the pixel is reset from the pixel, and reading out an accumulated signal that is a signal accumulated in the pixel;
Timing control means for controlling the timing of the reading by the reading means, and a solid-state imaging device,
A method for controlling an imaging apparatus that generates image data based on a signal read by the reading unit,
A frequency analysis step for performing frequency analysis on the image data;
A frequency deriving step of deriving a switching operation frequency of a circuit including a transistor that performs a switching operation based on the result of the frequency analysis by the frequency analysis step;
The interval between the signal readout timing when the pixel potential is reset and the readout timing of the signal accumulated in the pixel is determined so as to correspond to the switching operation frequency derived by the frequency deriving step. A method for controlling the imaging apparatus.
前記周波数導出工程は、前記異なる複数の水平同期期間で得られた前記画像データのそれぞれに対する周波数解析の結果に基づいて、前記回路のスイッチング動作周波数を導出することを特徴とする請求項11又は12に記載の撮像装置の制御方法。 The frequency analysis step performs frequency analysis for each of the image data obtained in different horizontal synchronization periods,
13. The frequency deriving step derives a switching operation frequency of the circuit based on a result of frequency analysis for each of the image data obtained in the plurality of different horizontal synchronization periods. The control method of the imaging device described in 1.
前記画素から、当該画素の電位をリセットした際の信号であるリセット信号の読み出しと、当該画素に蓄積された信号である蓄積信号の読み出しと、を行う読み出し手段と、
前記読み出し手段による前記読み出しのタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えた固体撮像素子を有し、
前記読み出し手段により読み出された信号に基づいて画像データを生成する撮像装置の制御方法であって、
前記レンズをそれぞれ異なる駆動周波数で駆動させる複数のレンズ駆動工程と、
前記異なる駆動周波数の逆数の最小公倍数に対応するように、前記画素の電位をリセットした際の信号の読み出しのタイミングと、前記画素に蓄積された信号の読み出しのタイミングとの間隔を決定する制御工程と、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 A pixel unit configured by arranging a plurality of pixels each having photoelectric conversion means for photoelectrically converting incident light; and
Reading means for reading out a reset signal that is a signal when the potential of the pixel is reset from the pixel, and reading out an accumulated signal that is a signal accumulated in the pixel;
Timing control means for controlling the timing of the reading by the reading means, and a solid-state imaging device,
A method for controlling an imaging apparatus that generates image data based on a signal read by the reading unit,
A plurality of lens driving steps for driving the lenses at different driving frequencies;
A control step for determining an interval between a signal readout timing when the potential of the pixel is reset and a readout timing of the signal accumulated in the pixel so as to correspond to the least common multiple of the reciprocal of the different driving frequencies. And a method for controlling the imaging apparatus.
前記画素から、当該画素の電位をリセットした際の信号であるリセット信号の読み出しと、当該画素に蓄積された信号である蓄積信号の読み出しと、を行う読み出し手段と、
前記読み出し手段による前記読み出しのタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えた固体撮像素子を有し、
前記読み出し手段により読み出された信号に基づいて画像データを生成する撮像装置の制御方法であって、
前記レンズの駆動周波数を時間の経過とともに変更させて前記レンズを駆動させるレンズ駆動工程と、
前記レンズの現在の駆動周波数に係る情報を判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された前記情報から得られる前記レンズの駆動周波数に対応するように、前記画素の電位をリセットした際の信号の読み出しのタイミングと、前記画素に蓄積された信号の読み出しのタイミングとの間隔を決定する制御工程と、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 A pixel unit configured by arranging a plurality of pixels each having photoelectric conversion means for photoelectrically converting incident light; and
Reading means for reading out a reset signal that is a signal when the potential of the pixel is reset from the pixel, and reading out an accumulated signal that is a signal accumulated in the pixel;
Timing control means for controlling the timing of the reading by the reading means, and a solid-state imaging device,
A method for controlling an imaging apparatus that generates image data based on a signal read by the reading unit,
A lens driving step of driving the lens by changing the driving frequency of the lens over time; and
Determining means for determining information relating to a current driving frequency of the lens;
The timing of reading the signal when the potential of the pixel is reset and the timing of reading the signal accumulated in the pixel so as to correspond to the driving frequency of the lens obtained from the information determined by the determining means And a control step of determining an interval between the imaging device and the imaging device.
同一の行に配置された前記画素から出力されたアナログの前記信号を並列的にデジタルの信号に変換することを特徴とする請求項11〜15の何れか1項に記載の撮像装置の制御方法。 The readout step includes an AD conversion step of converting the analog signal output from the pixel into a digital signal for each column of pixels arranged in a matrix.
16. The method of controlling an imaging apparatus according to claim 11, wherein the analog signals output from the pixels arranged in the same row are converted into digital signals in parallel. .
前記行列状に配置された画素の列ごとに、前記参照信号の出力が開始されてから、前記アナログの前記信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるまでカウント動作を行うカウント工程と、を有し、
前記間隔は、前記アナログの前記リセット信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、前記アナログの前記蓄積信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、の間隔であることを特徴とする請求項16に記載の撮像装置の制御方法。 In the AD conversion step, for each column of pixels arranged in a matrix, a comparison step of comparing the analog signal output from the pixel with a reference signal whose value changes with time,
A counting step of performing a counting operation until the value of the analog signal and the value of the reference signal are the same after the output of the reference signal is started for each column of pixels arranged in a matrix And having
The interval is a timing at which the value of the analog reset signal and the value of the reference signal are the same; a timing at which the value of the analog accumulated signal and the value of the reference signal are the same; The image pickup apparatus control method according to claim 16, wherein the image pickup apparatus has an interval of
前記画素から、当該画素の電位をリセットした際の信号であるリセット信号の読み出しと、当該画素に蓄積された信号である蓄積信号の読み出しと、を行う読み出し手段と、
前記読み出し手段による前記読み出しのタイミングを制御するタイミング制御手段と、を備えた固体撮像素子を有し、
前記読み出し手段により読み出された信号に基づいて画像データを生成する撮像装置の制御方法であって、
前記タイミング制御手段により制御される前記読み出しのタイミングを決定する制御工程を有し、
前記読み出し工程は、前記画素から出力されたアナログの前記信号をデジタルの信号にAD変換するAD変換工程を有し、
前記AD変換工程は、前記画素から出力されたアナログの前記信号と、時間の経過とともに値が変化する参照信号とを比較する比較工程と、
前記参照信号の出力が開始されてから、前記アナログの前記信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるまでカウント動作を行うカウント工程と、を有し、
前記制御工程は、前記参照信号の単位時間当たりの値の変化量を変更することで前記AD変換におけるゲインを設定し、設定したゲインに基づいて、前記アナログの前記リセット信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、前記アナログの前記蓄積信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、の間隔を決定することを特徴とする撮像装置の制御方法。 A pixel unit configured by arranging a plurality of pixels each having photoelectric conversion means for photoelectrically converting incident light; and
Reading means for reading out a reset signal that is a signal when the potential of the pixel is reset from the pixel, and reading out an accumulated signal that is a signal accumulated in the pixel;
Timing control means for controlling the timing of the reading by the reading means, and a solid-state imaging device,
A method for controlling an imaging apparatus that generates image data based on a signal read by the reading unit,
A control step of determining the timing of the reading controlled by the timing control means;
The readout step includes an AD conversion step of AD converting the analog signal output from the pixel into a digital signal,
The AD conversion step compares the analog signal output from the pixel with a reference signal whose value changes with time, and
A counting step of performing a counting operation until the value of the analog signal is the same as the value of the reference signal after the output of the reference signal is started,
The control step sets a gain in the AD conversion by changing a change amount of a value per unit time of the reference signal, and based on the set gain, the value of the analog reset signal, and the reference An imaging apparatus control method, comprising: determining an interval between a timing at which a signal value is the same, a timing at which the analog accumulated signal value and the reference signal value are the same.
前記信号に混入するノイズの周波数に係る情報を取得するノイズ周波数情報取得工程と、
前記画像データの目標輝度値に係る情報を取得する目標輝度値取得工程と、を有し、
前記制御工程は、前記目標輝度値に係る情報と、前記ノイズの周波数に係る情報と、前記ゲインに係る情報とに基づいて、前記アナログの前記リセット信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、前記アナログの前記蓄積信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるタイミングと、の間隔を決定することを特徴とする請求項18に記載の撮像装置の制御方法。 A gain information acquisition step of acquiring information relating to the gain;
A noise frequency information acquisition step of acquiring information relating to a frequency of noise mixed in the signal;
A target luminance value acquisition step of acquiring information related to the target luminance value of the image data,
In the control step, the value of the analog reset signal and the value of the reference signal are based on information on the target luminance value, information on the frequency of the noise, and information on the gain. 19. The method of controlling an image pickup apparatus according to claim 18, wherein an interval between the same timing and a timing at which the analog accumulated signal value and the reference signal value become the same is determined. .
前記カウント工程は、前記行列状に配置された画素の列ごとに、前記参照信号の出力が開始されてから、前記アナログの前記信号の値と、前記参照信号の値とが同じになるまでカウント動作を行い、
前記AD変換工程は、同一の行に配置された前記画素から出力されたアナログの前記信号を並列的にデジタルの信号に変換することを特徴とする請求項18又は19に記載の撮像装置の制御方法。 In the comparison step, for each column of pixels arranged in a matrix, the analog signal output from the pixel is compared with a reference signal whose value changes over time,
The counting step counts until the value of the analog signal and the value of the reference signal become the same after the output of the reference signal is started for each column of pixels arranged in a matrix. Perform the action
The control of an imaging apparatus according to claim 18 or 19, wherein the AD conversion step converts the analog signal output from the pixels arranged in the same row into a digital signal in parallel. Method.
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JP2017085474A (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-18 | オリンパス株式会社 | Solid state imaging element and imaging apparatus |
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2013
- 2013-07-30 JP JP2013157778A patent/JP2015029195A/en active Pending
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