JP2015104102A - Photographing apparatus and pixel signal processing method - Google Patents
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本発明は、オプティカルブラック(以下、「OPB」と記す。)画素より出力される画素信号を用いて有効画素の画素信号の黒レベルを補正する撮影装置及び該有効画素の画素信号の黒レベルを補正する画素信号処理方法に関する。 The present invention relates to a photographing apparatus for correcting a black level of a pixel signal of an effective pixel using a pixel signal output from an optical black (hereinafter referred to as “OPB”) pixel, and a black level of the pixel signal of the effective pixel. The present invention relates to a pixel signal processing method to be corrected.
撮影装置には、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の撮像素子が搭載されている。撮像素子の各画素の出力には、発生不可避な固定パターンノイズが潜在的に含まれる。 An imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor is mounted on the photographing apparatus. The output of each pixel of the image sensor potentially includes fixed pattern noise that is unavoidable.
この種の固定パターンノイズを除去するため、撮像素子の有効画素領域外にOPB画素を配置した構成が知られている。かかる構成では、OPB画素より出力される画素信号が基準黒レベル信号として取得され、取得された基準黒レベル信号を用いて有効画素の画素信号の黒レベルが補正される。 In order to remove this type of fixed pattern noise, a configuration in which OPB pixels are arranged outside the effective pixel region of the image sensor is known. In such a configuration, the pixel signal output from the OPB pixel is acquired as the reference black level signal, and the black level of the pixel signal of the effective pixel is corrected using the acquired reference black level signal.
しかし、OPB画素は、撮像素子の大型化や有効画素領域の大面積化を達成するため、配置可能な数に制約がある。少数のOPB画素の画素信号を平均化して基準黒レベル信号を求めたとしても、基準黒レベル信号に含まれるランダムノイズの影響を十分に抑えることができない。そこで、特許文献1及び2に、ランダムノイズによる基準黒レベル信号の劣化を抑えることが可能な具体的構成例が記載されている。
However, the number of OPB pixels that can be arranged is limited in order to achieve an increase in the size of the image sensor and an increase in the area of the effective pixel region. Even if the pixel signals of a small number of OPB pixels are averaged to obtain the reference black level signal, the influence of random noise included in the reference black level signal cannot be sufficiently suppressed. Therefore,
例えば、画素の増幅トランジスタで発生するランダムノイズは、増幅トランジスタの容量、ゲート幅及びゲート長の積の平方根に反比例する。特許文献1に記載の撮影装置は、OPB画素の画素信号に含まれるランダムノイズを抑圧するため、有効画素よりもOPB画素の増幅トランジスタの容量、ゲート幅及びゲート長を大きくしている。
For example, random noise generated in the amplification transistor of the pixel is inversely proportional to the square root of the product of the capacitance, gate width, and gate length of the amplification transistor. In the imaging apparatus described in
特許文献2に記載の撮影装置は、OPB画素ラインを複数回読み出してOPB画素ラインを擬似的に増やすことにより、OPB画素の画素信号に含まれているノイズ(ランダムノイズを含む。)の検出・補正精度を向上させている。 The imaging apparatus described in Patent Document 2 detects and includes noise (including random noise) included in the pixel signal of the OPB pixel by reading the OPB pixel line a plurality of times and artificially increasing the OPB pixel line. The correction accuracy is improved.
しかし、特許文献1に記載の構成では、OPB画素として割り当てられた画素に遮光膜を施すだけでなく、有効画素として割り当てられた画素に対して画素自体の構造を変えなければならない。また、高画素化に伴い画素密度が高くなるほどゲート幅及びゲート長を大きくすることが難しいという欠点を抱えている。また、特許文献2に記載の構成では、ノイズを検出し、検出されたノイズを補正するというノイズ検出・補正回路が必要となる。また、OPB画素ラインを複数回読み出す必要があるため、処理に時間が掛かるという問題が指摘される。
However, in the configuration described in
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ランダムノイズによる基準黒レベル信号の劣化を抑えるのに好適な撮影装置及び画素信号処理方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a photographing apparatus and a pixel signal processing method suitable for suppressing deterioration of a reference black level signal due to random noise. .
本実施形態の撮影装置は、有効画素領域とOPB画素領域を有する撮像素子と、OPB画素領域の画素より出力されるOPB画素信号を複数回A/D変換する変換手段と、A/D変換された複数回分のOPB画素信号を加算する加算手段と、加算手段により加算されたOPB画素信号の平均レベルを計算し、計算された平均レベルに基づいて、有効画素領域の画素より出力される有効画素信号の黒レベルを補正するための基準黒レベル信号を取得する基準黒レベル信号取得手段とを備える。 The imaging apparatus of the present embodiment includes an imaging device having an effective pixel area and an OPB pixel area, conversion means for A / D converting the OPB pixel signal output from the pixels in the OPB pixel area, and A / D conversion. An addition means for adding OPB pixel signals for a plurality of times, an average level of the OPB pixel signal added by the addition means, and an effective pixel output from a pixel in the effective pixel area based on the calculated average level Reference black level signal acquisition means for acquiring a reference black level signal for correcting the black level of the signal.
撮影装置は、基準黒レベル信号取得手段により取得された基準黒レベル信号に基づいて有効画素信号の黒レベルを補正する黒レベル補正手段を備える構成としてもよい。 The photographing apparatus may include a black level correction unit that corrects the black level of the effective pixel signal based on the reference black level signal acquired by the reference black level signal acquisition unit.
撮影装置は、所定の撮影条件が満たされるか否かを判定する判定手段を備える構成としてもよい。この構成において、所定の撮影条件が満たされない場合には、変換手段は、OPB画素信号を一回だけA/D変換する。また、基準黒レベル信号取得手段は、A/D変換された一回分のOPB画素信号に基づいて基準黒レベル信号を取得する。 The photographing apparatus may include a determination unit that determines whether or not a predetermined photographing condition is satisfied. In this configuration, when the predetermined photographing condition is not satisfied, the conversion unit A / D converts the OPB pixel signal only once. Further, the reference black level signal acquisition means acquires a reference black level signal based on the A / D converted one-time OPB pixel signal.
所定の撮影条件は、例えば、撮像素子に設定されているISO感度が所定感度を超えている、撮像素子の温度が所定温度を超えている、撮像素子の露光時間が所定時間を超えている、の少なくとも1つを含む。 The predetermined shooting conditions are, for example, the ISO sensitivity set in the image sensor exceeds a predetermined sensitivity, the temperature of the image sensor exceeds a predetermined temperature, the exposure time of the image sensor exceeds a predetermined time, At least one of the following.
変換手段は、撮像素子に設定されているISO感度、撮像素子の温度、撮像素子の露光時間の少なくとも1つに応じてOPB画素信号のA/D変換の実施回数を変更する構成としてもよい。 The conversion means may be configured to change the number of times the A / D conversion of the OPB pixel signal is performed according to at least one of the ISO sensitivity set in the image sensor, the temperature of the image sensor, and the exposure time of the image sensor.
本実施形態の画素信号処理方法は、有効画素領域とOPB画素領域を有する撮像素子より出力される画素信号を処理する方法であり、OPB画素領域の画素より出力されるOPB画素信号を複数回A/D変換する変換ステップと、A/D変換された複数回分のOPB画素信号を加算する加算ステップと、加算ステップにて加算されたOPB画素信号の平均レベルを計算し、計算された平均レベルに基づいて、有効画素領域の画素より出力される有効画素信号の黒レベルを補正するための基準黒レベル信号を取得する基準黒レベル信号取得ステップとを含む。 The pixel signal processing method according to the present embodiment is a method for processing a pixel signal output from an imaging device having an effective pixel region and an OPB pixel region. The OPB pixel signal output from a pixel in the OPB pixel region is A multiple times. A conversion step for / D conversion, an addition step for adding a plurality of A / D converted OPB pixel signals, and calculating an average level of the OPB pixel signals added in the addition step, and calculating the calculated average level And a reference black level signal acquisition step of acquiring a reference black level signal for correcting the black level of the effective pixel signal output from the pixel in the effective pixel region.
本実施形態によれば、ランダムノイズによる基準黒レベル信号の劣化を抑えるのに好適な撮影装置及び画素信号処理方法が提供される。 According to the present embodiment, a photographing apparatus and a pixel signal processing method suitable for suppressing deterioration of a reference black level signal due to random noise are provided.
以下、本発明の実施形態の撮影装置について図面を参照しながら説明する。以下においては、本発明の一実施形態として、デジタル一眼レフカメラについて説明する。なお、撮影装置は、デジタル一眼レフカメラに限らず、例えば、ミラーレス一眼カメラ、コンパクトデジタルカメラ、カムコーダ、タブレット端末、PHS(Personal Handy phone System)、スマートフォン、フィーチャフォン、携帯ゲーム機など、撮影機能を有する別の形態の装置に置き換えてもよい。 Hereinafter, a photographing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a digital single lens reflex camera will be described as an embodiment of the present invention. Note that the photographing device is not limited to a digital single lens reflex camera, but includes, for example, a mirrorless single lens camera, a compact digital camera, a camcorder, a tablet terminal, a PHS (Personal Handy phone System), a smartphone, a feature phone, a portable game machine, and the like. It may be replaced with another form of device having
[撮影装置1の構成]
図1は、本実施形態の撮影装置1の構成を示すブロック図である。図1に示されるように、撮影装置1は、撮影レンズ系10(撮影レンズ11及び12)を備えている。撮影レンズ11と撮影レンズ12との間には絞り13が配置されている。撮影レンズ系10の後方には、ミラー14が配置されている。ミラー14はハーフミラーであり、ハーフミラー面が撮影レンズ系10の光軸AXに対して約45°をなす姿勢で配置されている。
[Configuration of the photographing apparatus 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the photographing
被写体からの光束(被写体光束)は、撮影レンズ系10を透過してミラー14に入射される。ミラー14の後方には、ミラー14側から順に、フォーカルプレーンシャッタ15、撮像素子16が配置されている。ミラー14の上方には、ミラー14側から順に、拡散板(焦点板又はピント板)18、ペンタプリズム17が配置されている。
A luminous flux from the subject (subject luminous flux) passes through the taking
ミラー14に入射された被写体光束の一部はミラー14により反射され、拡散板18を介してペンタプリズム17に入射される。拡散板18は、撮像素子16の撮像面と等価な位置に配置されている。そのため、拡散板18には、撮影レンズ系10を通過した被写体光束が結像する。ペンタプリズム17は、複数の反射面を持ち、拡散板18に結像して入射した被写体像を各反射面で反射させることで正立像とし、接眼レンズ19に向けて射出する。接眼レンズ19は、拡散板18上に結像されてペンタプリズム17により正立化された被写体像を、撮影者の観察に適する虚像に再結像する。これにより、撮影者は、接眼レンズ19を覗くことで被写体像を観察することができる。
Part of the subject luminous flux incident on the
操作部材32には、電源スイッチやレリーズスイッチ、撮影モードスイッチ、ズームスイッチなど、ユーザが撮影装置1を操作するために必要な各種スイッチが含まれる。ユーザにより電源スイッチが押されると、図示省略されたバッテリから撮影装置1の各種回路に電源ラインを通じて電源供給が行われる。CPU(Central Processing Unit)31は電源供給後、所定のメモリ領域(不図示)にアクセスして制御プログラムを読み出してワークエリアにロードし、ロードされた制御プログラムを実行することにより、撮影装置1全体の制御を行う。
The
CPU31は、TTL(Through The Lens)露出計等の測光センサ26で測定された測光値に基づき適正露出が得られるように、絞り駆動回路22を介して絞り13を駆動制御する。状態表示装置33(例えばLCD(Liquid Crystal Display))には、撮影モードやその時点での適正な露光時間、F値等が表示される。
The
レリーズスイッチが半押し操作されると、CPU31は、AF(Autofocus)センサ25の検出結果に基づきレンズ制御回路21を介して、光軸AX上における撮影レンズ11と撮影レンズ12の位置及び位置関係を制御する。これにより、撮影レンズ系10の合焦状態が調整される。次いで、レリーズスイッチが全押し操作されると、CPU31は、シャッタ駆動回路24を介してフォーカルプレーンシャッタ15を駆動制御すると共にミラー14をクイックリターンさせる。すなわち、CPU31は、フォーカルプレーンシャッタ15の先膜走行開始直前から後幕走行終了直後の期間に限り、ミラー駆動回路23を介してミラー14をアップすることにより、撮影レンズ系10の光軸AXと平行な光路からミラー14を退避させる。
When the release switch is pressed halfway, the
撮影レンズ系10を透過した被写体光束は、フォーカルプレーンシャッタ15が開いている期間、撮像素子16の撮像面上で結像される。撮像素子16は、例えばCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサであり、撮像面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積する。撮像素子16は、蓄積された電荷をフローティングディフュージョンアンプにて電圧(ここでは「画素信号」と記す。)に変換し、変換された画素信号をA/D変換回路27に出力する。A/D変換回路27は、入力された画素信号をA/D変換してDSP(Digital Signal Processor)41に出力する。
The subject luminous flux that has passed through the
DSP41は、撮像素子16の電荷蓄積動作及び画素信号の読み出し動作を制御すると共に、A/D変換回路27より入力される画素信号に対して所定の信号処理を施す。具体的には、DSP41は、A/D変換回路27より入力される画素信号に対して色補間、マトリクス演算、Y/C分離等の所定の信号処理を施して輝度信号Y、色差信号Cb、Crを生成し、JPEG(Joint Photographic Experts Group)等の所定のフォーマットで圧縮する。バッファメモリ42は、例えば、DSP41による処理の実行時、処理データの一時的な保存場所として用いられる。
The
カードインタフェース43のカードスロットにはメモリカード50が着脱可能に装填される。DSP41は、カードインタフェース43を介してメモリカード50と通信可能である。DSP41は、生成された圧縮画像信号(撮影画像データ)をメモリカード50(又は撮影装置1に備えられる不図示の内蔵メモリ)に保存する。
A
また、DSP41は、Y/C分離後の信号に所定の信号処理を施して、フレームメモリ(不図示)にフレーム単位でバッファリングする。DSP41は、バッファリングされた信号を所定のタイミングで各フレームメモリから掃き出して所定のフォーマットのビデオ信号に変換し、モニタインタフェース44を介してLCD制御回路45に出力する。LCD制御回路45は、DSP41より入力される撮影画像データを基に液晶を変調制御すると共にバックライト47を発光制御する。これにより、被写体の撮影画像がLCD46の表示画面に表示される。ユーザは、適正なピントで撮影された適正な輝度のリアルタイムのスルー画をLCD46の表示画面を通じて視認することができる。
Further, the
[撮像面の画素配置]
図2は、撮像素子16の撮像面の構成を概略的に示す図である。図2に示されるように、撮像素子16の撮像面上の画素領域は、有効画素が配列された有効画素領域16Aと、OPB画素が配列されたOPB画素領域16Bに大別される。OPB画素は、有効画素領域16Aに配列された有効画素と同一構造の画素に遮光膜(例えばアルミ遮光膜)を被膜したものであり、外光から完全に遮蔽されている。OPB画素領域16Bは、撮影画像中に黒点として現れないように有効画素領域外に配置されている。なお、本実施形態において、OPB画素領域16Bは、矩形の有効画素領域16Aの四辺を囲う領域となっているが、別の実施形態では、有効画素領域16Aの一辺だけ又は二辺だけ又は三辺だけに接する領域であってもよい。
[Pixel arrangement on the imaging surface]
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the configuration of the imaging surface of the
[画像生成フロー]
有効画素の画素信号(以下、「有効画素信号」と記す。)の黒レベルは、OPB画素より出力される画素信号(以下、「OPB画素信号」と記す。)を用いて補正される。以下、黒レベルの補正処理を含む画像生成フローの詳細を説明する。図3は、本実施形態の撮影装置1による画像生成フローを示す。図3に示される画像生成フローは、レリーズスイッチが全押しされた時点で開始される。
[Image generation flow]
The black level of the pixel signal of the effective pixel (hereinafter referred to as “effective pixel signal”) is corrected using a pixel signal output from the OPB pixel (hereinafter referred to as “OPB pixel signal”). The details of the image generation flow including the black level correction process will be described below. FIG. 3 shows an image generation flow by the photographing
[図3のS11(露光の開始)]
本処理ステップS11では、設定された条件下で撮像素子16の露光が開始される。設定される条件には、例えば、露光時間、F値、ISO感度等が挙げられる。これらの条件は、AE(Automatic Exposure)プログラムに従い自動で又はユーザによる操作部材32の操作に応じて設定される。
[S11 in FIG. 3 (Start of Exposure)]
In this processing step S11, exposure of the
[図3のS12(露光の終了)]
本処理ステップS12では、設定された条件下での撮像素子16の露光が終了される。
[S12 in FIG. 3 (End of Exposure)]
In this process step S12, the exposure of the
[図3のS13(撮影条件の判定)]
本処理ステップS13では、所定の撮影条件が満たされるか否かが判定される。ここで判定される撮影条件には、例えば、次の3つの条件のうち少なくとも1つの条件が含まれる。
・撮像素子16に設定されているISO感度が所定感度を超えている。
・撮像素子16の温度が所定温度を超えている。
・撮像素子16の露光時間が所定時間を超えている。
なお、撮像素子16の温度は、撮像素子16の基板に取り付けられた温度センサ28の出力レベルに基づいて検知される。
[S13 in FIG. 3 (Determination of Shooting Conditions)]
In this processing step S13, it is determined whether or not a predetermined photographing condition is satisfied. The imaging conditions determined here include, for example, at least one of the following three conditions.
The ISO sensitivity set for the
-The temperature of the
The exposure time of the
The temperature of the
[図3のS14(複数回のA/D変換)]
ランダムノイズは、撮像素子16のISO感度が高かったり、撮像素子16の温度が上昇したり、撮像素子16の露光時間が長秒化したりするほど大きくなる。例えば、撮像素子16のISO感度が2倍になるとランダムノイズも約2倍に増加する。
[S14 in FIG. 3 (multiple A / D conversions)]
Random noise increases as the ISO sensitivity of the
本処理ステップS14は、図3の処理ステップS13(撮影条件の判定)にて所定の撮影条件が満たされると判定された場合(処理ステップS13でYES判定であり、例えばISO感度1600以上の場合)に実行される。具体的には、本処理ステップS14では、A/D変換回路27が、撮像素子16より入力されるOPB画素信号毎にA/D変換を複数回行い、次いで、各有効画素信号に対してA/D変換を一回行う。複数回A/D変換された各回分のOPB画素信号はDSP41を介してバッファメモリ42に転送されてOPB画素毎に加算・バッファされる。また、一回A/D変換された各有効画素信号はDSP41を介してバッファメモリ42に転送されてバッファされる。
This processing step S14 is performed when it is determined in processing step S13 (determination of photographing conditions) in FIG. 3 that a predetermined photographing condition is satisfied (YES in processing step S13, for example, ISO sensitivity of 1600 or higher). To be executed. Specifically, in this processing step S14, the A /
[図3のS15(基準黒レベル信号の取得)]
本処理ステップS15では、有効画素信号の黒レベルを補正するための基準黒レベル信号が取得される。具体的には、加算・バッファされたOPB画素信号毎に平均値(以下、「平均OPB画素信号」と記す。)が計算される。計算された全ての平均OPB画素信号の中から選択される1つの代表値又は平均OPB画素信号の平均値(全ての平均OPB画素信号を加算し平均化して得た値)が基準黒レベル信号として取得される。
[S15 in FIG. 3 (Acquisition of Reference Black Level Signal)]
In this processing step S15, a reference black level signal for correcting the black level of the effective pixel signal is acquired. Specifically, an average value (hereinafter, referred to as “average OPB pixel signal”) is calculated for each OPB pixel signal added and buffered. One representative value selected from all the calculated average OPB pixel signals or an average value of the average OPB pixel signals (a value obtained by adding and averaging all the average OPB pixel signals) is used as the reference black level signal. To be acquired.
ここで、A/D変換回路27では、抵抗ノイズ及びkT/Cノイズのために内部的にある程度のrms(root mean square)ノイズ(入力換算ノイズ)が生じる。同じDCレベルを複数回A/D変換した場合の入力換算ノイズの分布は正規分布に従う。
Here, in the A /
全てのOPB画素信号の出力レベルをXと定義した場合を考える。この場合、A/D変換後のOPB画素信号の分布は、A/D変換時のノイズの影響により平均X、分散Vの正規分布を示す。更に、各OPB画素信号に対してA/D変換を二回行いそれらを加算することを考える。一回目の平均、分散をそれぞれX1、V1と定義し、二回目の平均、分散をそれぞれ、X2、V2と定義すると、一回目と二回目の分布を加算した場合の正規分布の平均、分散はそれぞれ、性質(再生性)上、X1+X2、V1+V2となる。X1=X2=X、V1=V2=Vと考えると、平均2X、分散2Vの正規分布となる。 Consider a case where the output levels of all OPB pixel signals are defined as X. In this case, the distribution of the OPB pixel signal after A / D conversion shows a normal distribution with an average X and a variance V due to the influence of noise during A / D conversion. Further, consider that A / D conversion is performed twice for each OPB pixel signal and added. If the average and variance of the first time are defined as X1 and V1, respectively, and the average and variance of the second time are defined as X2 and V2, respectively, the average and variance of the normal distribution when the first and second distributions are added are These are X1 + X2 and V1 + V2 due to their properties (reproducibility). Considering X1 = X2 = X and V1 = V2 = V, a normal distribution with an average of 2X and a variance of 2V is obtained.
一般に、分散の平方根をとったもの(標準偏差)がノイズとして表される。そのため、一回目と二回目の正規分布を加算したときのノイズは√(2V)となり、平均化(2で除算)したときのノイズは1/√(2V)となる。一方、出力レベルは、平均化(2で除算)によりXとなる。すなわち、分布を加算して平均化すると、OPB画素信号の出力レベルはその前後で変わらない(1倍である)一方、ノイズは減少する(1/√(2)倍となる)。ノイズは、加算をn回繰り返すほど減少する(1/√(n)倍となる)。なお、正規分布の再生性については、例えば、非特許文献1(平成25年11月13日検索、インターネット<URL:http://www43.atwiki.jp/actuary-seminar?cmd=upload&act=open&pageid=13&file=reproductive_property.pdf>)にて参照することができる。 In general, a value obtained by taking the square root of the variance (standard deviation) is expressed as noise. Therefore, the noise when the first and second normal distributions are added is √ (2V), and the noise when averaged (divided by 2) is 1 / √ (2V). On the other hand, the output level becomes X by averaging (division by 2). That is, when the distributions are added and averaged, the output level of the OPB pixel signal does not change before and after (1 time), while the noise decreases (1 / √ (2) times). Noise decreases as the addition is repeated n times (1 / √ (n) times). Regarding the reproducibility of the normal distribution, for example, Non-Patent Document 1 (searched on November 13, 2013, Internet <URL: http://www43.atwiki.jp/actuary-seminar?cmd=upload&act=open&pageid= 13 & file = reproductive_property.pdf>).
なお、ランダムノイズは、上述したように、撮像素子16のISO感度が高かったり、撮像素子16の温度が上昇したり、撮像素子16の露光時間が長秒化したりするほど大きくなる。そこで、同一のOPB画素信号に対するA/D変換の実施の回数は、少なくとも1つの条件がノイズに不利に働くほど(ISO感度が高いほど、撮像素子16の温度が高いほど、露光時間が長秒化するほど)増やしてもよい。
As described above, the random noise increases as the ISO sensitivity of the
[図3のS16(通常のA/D変換)]
図3の処理ステップS13(撮影条件の判定)にて所定の撮影条件が満たされないと判定された場合(S13:NO)、ランダムノイズの発生が多くないものとみなされる。この場合、本処理ステップS16において、A/D変換回路27は、処理負荷軽減のため、撮像素子16より入力される各画素(OPB画素・有効画素)の画素信号に対してA/D変換を一回だけ行う。一回A/D変換された各画素信号はDSP41を介してバッファメモリ42に転送されてバッファされる。
[S16 in FIG. 3 (Normal A / D Conversion)]
When it is determined in the processing step S13 (determination of shooting conditions) in FIG. 3 that the predetermined shooting conditions are not satisfied (S13: NO), it is considered that there is not much random noise. In this case, in this processing step S16, the A /
[図3のS17(基準黒レベル信号の取得)]
本処理ステップS17では、有効画素信号の黒レベルを補正するための基準黒レベル信号が取得される。具体的には、バッファメモリ42にバッファされた全てのOPB画素信号の中から選択される1つの代表値又はOPB画素信号の平均値(全てのOPB画素信号を加算し平均化して得た値)が基準黒レベル信号として取得される。
[S17 in FIG. 3 (Acquisition of Reference Black Level Signal)]
In this processing step S17, a reference black level signal for correcting the black level of the effective pixel signal is acquired. Specifically, one representative value selected from all OPB pixel signals buffered in the
なお、ユーザは、操作部材32を介して図3の処理ステップS13(撮影条件の判定)の実行の可否を設定することができる。当該判定処理の実行がOFFに設定されると、処理ステップS12(露光の終了)の次は、処理ステップS13(撮影条件の判定)が実行されることなく、処理ステップS16(通常のA/D変換)以降が順次実行される。 Note that the user can set whether or not to execute the processing step S13 (determination of imaging conditions) in FIG. When the execution of the determination process is set to OFF, the process step S13 (determination of the photographing condition) is not executed after the process step S12 (exposure end), and the process step S16 (normal A / D) is executed. (Conversion) and subsequent steps are sequentially executed.
[図3のS18(有効画素信号の補正)]
本処理ステップS18では、図3の処理ステップS15又はS17(基準黒レベル信号の取得)にて取得された基準黒レベル信号に基づいて有効画素信号の黒レベルが補正される。
[S18 in FIG. 3 (correction of effective pixel signal)]
In this processing step S18, the black level of the effective pixel signal is corrected based on the reference black level signal acquired in the processing step S15 or S17 (acquisition of the reference black level signal) in FIG.
[図3のS19(撮影画像データの生成及び保存)]
本処理ステップS19では、DSP41が黒レベル補正後の有効画素信号に基づいて撮影画像データを生成し、生成された撮影画像データをメモリカード50(又は撮影装置1に備えられる不図示の内蔵メモリ)に保存する。これにより、図3の画像生成フローが終了する。
[S19 in FIG. 3 (Generation and Storage of Captured Image Data)]
In this processing step S19, the
このように、図3の画像生成フローでは、同一のOPB画素信号に対してA/D変換が複数回行われて各回の出力が加算され平均化されることにより、各OPB画素信号に含まれるノイズが減少する。そのため、精度の高い基準黒レベル信号が取得される。また、従来の処理に対して各OPB画素信号のA/D変換が複数回行われるだけであるため、処理時間の増加が極力抑えられると共にノイズの検出及び検出ノイズの補正を行うというノイズ検出・補正回路も必要とならない。また、OPB画素と有効画素との構造自体を変える必要もない。OPB画素のゲート幅及びゲート長を大きくする必要もないため、高画素化に伴う画素の高密度化で不利になる問題も避けられる。 As described above, in the image generation flow of FIG. 3, A / D conversion is performed a plurality of times for the same OPB pixel signal, and the outputs of each time are added and averaged to be included in each OPB pixel signal. Noise is reduced. Therefore, a highly accurate reference black level signal is acquired. In addition, since the A / D conversion of each OPB pixel signal is only performed a plurality of times with respect to the conventional processing, an increase in processing time is suppressed as much as possible, and noise detection and detection noise correction are performed. No correction circuit is required. Further, it is not necessary to change the structure of the OPB pixel and the effective pixel itself. Since there is no need to increase the gate width and gate length of the OPB pixel, the disadvantage of increasing the pixel density accompanying the increase in the number of pixels can be avoided.
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。 The above is the description of the exemplary embodiments of the present invention. Embodiments of the present invention are not limited to those described above, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the embodiment of the present application also includes an embodiment that is exemplarily specified in the specification or a combination of obvious embodiments and the like as appropriate.
本実施形態では、撮像素子16、A/D変換回路27及びバッファメモリ42が別体の要素として構成されているが、別の実施形態では、A/D変換回路27及びバッファメモリ42は撮像素子16に搭載されたものであってもよい。
In the present embodiment, the
1 撮影装置
10 撮影レンズ系
11、12 撮影レンズ
13 絞り
14 ミラー
15 フォーカルプレーンシャッタ
16 撮像素子
17 ペンタプリズム
18 拡散板
19 接眼レンズ
21 レンズ制御回路
22 絞り駆動回路
23 ミラー駆動回路
24 シャッタ駆動回路
25 AFセンサ
26 測光センサ
27 A/D変換回路
28 温度センサ
31 CPU
32 操作部材
33 状態表示装置
41 DSP
42 バッファメモリ
43 カードインタフェース
44 モニタインタフェース
45 LCD制御回路
46 LCD
47 バックライト
50 メモリカード
DESCRIPTION OF
32 Operation member 33
42
47
Claims (8)
前記OPB画素領域の画素より出力されるOPB画素信号を複数回A/D変換する変換手段と、
A/D変換された複数回分のOPB画素信号を加算する加算手段と、
前記加算手段により加算されたOPB画素信号の平均レベルを計算し、計算された平均レベルに基づいて、前記有効画素領域の画素より出力される有効画素信号の黒レベルを補正するための基準黒レベル信号を取得する基準黒レベル信号取得手段と、
を備える、
撮影装置。 An image sensor having an effective pixel area and an optical black (hereinafter referred to as “OPB”) pixel area;
Conversion means for A / D converting the OPB pixel signal output from the pixels in the OPB pixel region a plurality of times;
Adding means for adding a plurality of A / D converted OPB pixel signals;
A reference black level for calculating the average level of the OPB pixel signal added by the adding means and correcting the black level of the effective pixel signal output from the pixel in the effective pixel area based on the calculated average level. Reference black level signal acquisition means for acquiring a signal;
Comprising
Shooting device.
を備える、
請求項1に記載の撮影装置。 Black level correction means for correcting the black level of the effective pixel signal based on the reference black level signal;
The imaging device according to claim 1.
を備え、
前記所定の撮影条件が満たされない場合には、
前記変換手段は、
前記OPB画素信号を一回だけA/D変換し、
前記基準黒レベル信号取得手段は、
A/D変換された一回分のOPB画素信号に基づいて前記基準黒レベル信号を取得する、
請求項1又は請求項2に記載の撮影装置。 A determination means for determining whether or not a predetermined photographing condition is satisfied;
If the predetermined shooting condition is not satisfied,
The converting means includes
A / D-convert the OPB pixel signal only once,
The reference black level signal acquisition means includes
Obtaining the reference black level signal based on a single OPB pixel signal subjected to A / D conversion;
The imaging device according to claim 1 or 2.
前記撮像素子に設定されているISO感度が所定感度を超えている、
前記撮像素子の温度が所定温度を超えている、
前記撮像素子の露光時間が所定時間を超えている、
の少なくとも1つを含む、
請求項3に記載の撮影装置。 The predetermined shooting conditions are:
ISO sensitivity set for the image sensor exceeds a predetermined sensitivity,
The temperature of the image sensor exceeds a predetermined temperature,
The exposure time of the image sensor exceeds a predetermined time,
Including at least one of
The imaging device according to claim 3.
前記撮像素子に設定されているISO感度、該撮像素子の温度、該撮像素子の露光時間の少なくとも1つに応じてOPB画素信号のA/D変換の実施回数を変更する、
請求項1から請求項4の何れか一項に記載の撮影装置。 The converting means includes
Changing the number of A / D conversions of the OPB pixel signal according to at least one of the ISO sensitivity set for the image sensor, the temperature of the image sensor, and the exposure time of the image sensor;
The imaging device according to any one of claims 1 to 4.
前記OPB画素領域の画素より出力されるOPB画素信号を複数回A/D変換する変換ステップと、
A/D変換された複数回分のOPB画素信号を加算する加算ステップと、
前記加算ステップにて加算されたOPB画素信号の平均レベルを計算し、計算された平均レベルに基づいて、前記有効画素領域の画素より出力される有効画素信号の黒レベルを補正するための基準黒レベル信号を取得する基準黒レベル信号取得ステップと、
を含む、
画素信号処理方法。 In a pixel signal processing method for processing a pixel signal output from an imaging device having an effective pixel region and an OPB pixel region,
A conversion step of A / D converting the OPB pixel signal output from the pixels in the OPB pixel region a plurality of times;
An addition step of adding a plurality of A / D converted OPB pixel signals;
An average level of the OPB pixel signal added in the adding step is calculated, and a reference black for correcting the black level of the effective pixel signal output from the pixel in the effective pixel area based on the calculated average level. A reference black level signal acquisition step for acquiring a level signal;
including,
Pixel signal processing method.
を含む、
請求項6に記載の画素信号処理方法。 A black level correction step of correcting a black level of the effective pixel signal based on the reference black level signal,
The pixel signal processing method according to claim 6.
を含み、
前記所定の撮影条件が満たされない場合には、
前記変換ステップにて、
前記OPB画素信号が一回だけA/D変換され、
前記基準黒レベル信号取得ステップにて、
A/D変換された一回分のOPB画素信号に基づいて前記基準黒レベル信号が取得される、
請求項6又は請求項7に記載の画素信号処理方法。 A determination step of determining whether or not a predetermined shooting condition is satisfied,
If the predetermined shooting condition is not satisfied,
In the conversion step,
The OPB pixel signal is A / D converted only once,
In the reference black level signal acquisition step,
The reference black level signal is acquired based on a single OPB pixel signal subjected to A / D conversion.
The pixel signal processing method according to claim 6 or 7.
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