JP2016029756A - Imaging device - Google Patents

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device capable of appropriately correcting a residual image phenomenon caused by an electric charge gradually mixed in a signal charge in driving for reading signals of a still image.SOLUTION: An imaging device comprises: an image pickup element in which pixels each including a photoelectric conversion part are arranged like a matrix; light-shielding means for optically shielding the image pickup element; control means for controlling the activation of the image pickup element, reading out a first pixel signal accumulated by the photoelectric conversion part in a state of being exposed to light, and further reading out an optically shielded pixel signal accumulated by the photoelectric conversion part in a state of being optically shielded; and residual image correcting means for calculating a residual image amount based on a time from the start of accumulation of the optically shielded pixel signal until the readout of the first pixel signal, a time from the start of accumulation of the first pixel signal until the readout of the first pixel signal, and a time from the start of accumulation of the first pixel signal until the readout of the optically shielded pixel signal for each pixel, and subtracting the residual image amount from the first pixel signal for each pixel.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に画像信号の補正に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly to correction of an image signal.

近年、デジタルカメラなどに用いられる撮像素子では、ライブビュー(以下、LV)表示機能や動画撮影機能などにおいて、所定のフレームレートで画像信号を読み出し続けて、滑らかな動画像を得ることができる。   In recent years, an image sensor used for a digital camera or the like can obtain a smooth moving image by continuously reading an image signal at a predetermined frame rate in a live view (hereinafter referred to as LV) display function or a moving image shooting function.

LV表示や動画撮影での画像信号の読み出しには、ローリング電子シャッタ駆動が多く用いられる。ローリング電子シャッタ駆動は、撮像素子に行列状に配置された画素を1行または数行を単位として順次走査して、画素毎の光電変換部であるフォトダイオード(以下、PD)から信号を読み出す方式である。さらに、ローリング電子シャッタでは、読み出しの走査と同様に、1行または数行を単位として順次走査してPDの信号電荷をリセットすることで、各PDのリセットから信号読み出しの時間が全ての行で等しくなり、画面内で均一な任意の蓄積時間を制御することができる。   Rolling electronic shutter drive is often used for reading image signals in LV display and moving image shooting. Rolling electronic shutter drive is a method of reading signals from a photodiode (hereinafter referred to as PD), which is a photoelectric conversion unit for each pixel, by sequentially scanning pixels arranged in a matrix on the image sensor in units of one or several rows. It is. Further, in the rolling electronic shutter, similarly to the readout scanning, the signal charge of the PD is reset by sequentially scanning in units of one row or several rows, so that the signal readout time from the reset of each PD is all rows. Any storage time that is equal and uniform within the screen can be controlled.

ところで、特許文献1では、撮像素子の画素内に蓄積された信号電荷の一部が残存して、次のフレーム期間での撮像時において、その残留電荷に起因した残像が発生し、撮像画質が低下してしまう、という問題について述べられている。   By the way, in Patent Document 1, a part of the signal charge accumulated in the pixels of the image sensor remains, and an afterimage due to the residual charge is generated at the time of imaging in the next frame period, and the imaging image quality is improved. It describes the problem of deteriorating.

特開2013−98825号公報JP 2013-98825 A

この問題の発生メカニズムについて、特許文献1では、以下のように述べられている。撮像装置を成す真性半導体層には多数の欠陥順位が存在しており、信号電荷の読み出し期間の終了直後においては、これらの欠陥準位に電荷が捕獲(トラップ)された状態となっている。ところが、読み出し期間からある程度の時間が経過すると、欠陥準位にトラップされていた電荷が真性半導体層から光電変換素子の外部に放出される。この結果、画素内に信号電荷の一部が残存してしまう(残留電荷が発生してしまう)。   The generation mechanism of this problem is described in Patent Document 1 as follows. The intrinsic semiconductor layer constituting the imaging device has a large number of defect orders. Immediately after the end of the signal charge readout period, charges are trapped at these defect levels. However, when a certain amount of time elapses from the reading period, the charge trapped in the defect level is released from the intrinsic semiconductor layer to the outside of the photoelectric conversion element. As a result, a part of the signal charge remains in the pixel (residual charge is generated).

このように、例えばデジタルカメラのLV表示(あるいは動画撮影)の状態から静止画撮影をした時、LV表示中に発生して欠陥準位にトラップされていた信号電荷が、静止画像の読み出し駆動中に、時間の経過とともに放出されると、静止画像に残像が発生するという問題がある。   Thus, for example, when a still image is shot from the state of LV display (or moving image shooting) of the digital camera, the signal charge generated during the LV display and trapped in the defect level is being driven to read out the still image. In addition, there is a problem that an afterimage occurs in a still image when it is released over time.

そこで、本発明は、このような問題を鑑みて、静止画信号の読み出し駆動中に信号電荷に徐々に混ざる電荷により生じる残像現象を、適切に補正する撮像装置を提供することを目的とする。   Therefore, in view of such a problem, an object of the present invention is to provide an imaging apparatus that appropriately corrects an afterimage phenomenon caused by charges that are gradually mixed with signal charges during read driving of a still image signal.

本発明の撮像装置の構成は、光電変換部を備えた画素が、行列状に複数配置された撮像素子と、前記撮像素子を遮光可能な遮光手段と、前記撮像素子を駆動制御して、前記光電変換部に露光状態で蓄積された第1の画素信号を読み出し、さらに前記光電変換部に遮光状態で蓄積された遮光画素信号を読み出す制御手段と、前記画素毎の、前記遮光画素信号、及び前記第1の画素信号の蓄積開始から前記第1の画素信号の読み出しまでの時間、及び前記第1の画素信号の蓄積開始から前記遮光画素信号の読み出しまでの時間、を元に残像量を算出し、前記残像量を前記第1の画素信号から前記画素毎に減算する残像補正手段と、を備えたことを特徴とする。   The configuration of the imaging apparatus according to the present invention includes: an imaging element in which a plurality of pixels each including a photoelectric conversion unit are arranged in a matrix; a light shielding unit that can shield the imaging element; and driving and controlling the imaging element. Control means for reading out the first pixel signal accumulated in the photoelectric conversion unit in the exposure state, and further reading out the light-shielded pixel signal accumulated in the light-shielding state in the photoelectric conversion unit, the light-shielded pixel signal for each pixel, and The afterimage amount is calculated based on the time from the start of accumulation of the first pixel signal to the readout of the first pixel signal and the time from the start of accumulation of the first pixel signal to the readout of the light-shielded pixel signal. And an afterimage correction unit that subtracts the afterimage amount for each pixel from the first pixel signal.

本発明によれば、静止画信号の読み出し駆動中に信号電荷に徐々に混ざる電荷によって生じる残像現象を、適切に補正する撮像装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus that appropriately corrects an afterimage phenomenon caused by a charge that is gradually mixed with a signal charge during driving for reading a still image signal.

本発明の実施例に係る、撮像装置の構成を示すシステムブロック図である。It is a system block diagram which shows the structure of the imaging device based on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る、撮像素子の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the image pick-up element based on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る、画素の構成と読み出しに係る回路を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the circuit concerning the structure of pixel, and reading based on the Example of this invention. 本発明の実施例1に係る、LV表示状態から静止画撮影を行う時の、垂直走査と時刻の関係、および信号量と時刻の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a vertical scanning and time, and the relationship between a signal amount and time when performing a still image photography from the LV display state according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例に係る、撮像装置の制御フローおよび画像信号の処理フローを示す図である。It is a figure which shows the control flow of an imaging device and the processing flow of an image signal based on the Example of this invention. 本発明の実施例2に係る、LV表示状態から静止画撮影を行う時の、垂直走査と時刻の関係、および信号量と時刻の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a vertical scanning and time, and the relationship between a signal amount and time when performing still image photography from the LV display state according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施例3に係る、LV表示状態から静止画撮影を行う時の、垂直走査と時刻の関係、および信号量と時刻の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a vertical scanning and time, and the relationship between a signal amount and time when performing a still image photography from the LV display state according to Embodiment 3 of the present invention.

以下に、本発明の好ましい実施例を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[実施例1]
図1は、本発明の実施例に係る、撮像装置の構成を示すシステムブロック図である。図1において、101はフォーカスレンズ、ズームレンズ、更には絞りなどで構成される光学系である。102は撮像素子であり、光学系101で結像された光学像を受光する。103は、不図示のAF制御部から出力される光学系駆動情報に応じて、光学系101のフォーカスレンズ位置を制御信号により制御する光学系駆動部である。104はアナログフロントエンド(以下、AFE)である。AFE104は、AD変換器を含み、基準黒レベルの調整及びアナログ/デジタル変換処理等を行う。
[Example 1]
FIG. 1 is a system block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 101 denotes an optical system including a focus lens, a zoom lens, and a diaphragm. Reference numeral 102 denotes an image sensor that receives an optical image formed by the optical system 101. Reference numeral 103 denotes an optical system drive unit that controls the focus lens position of the optical system 101 by a control signal in accordance with optical system drive information output from an AF control unit (not shown). Reference numeral 104 denotes an analog front end (hereinafter referred to as AFE). The AFE 104 includes an AD converter, and performs reference black level adjustment, analog / digital conversion processing, and the like.

但し、撮像素子102が、AD変換器を内包する構成であれば、AFE104は必ずしもAD変換器を含まない。105はデジタルフロントエンド(以下、DFE)であり、各画素のデジタル出力を受けて画素の並び替え等をデジタル処理している。106はデジタル信号処理部であり、DFE105から得られた画像信号に対して、色変換、ホワイトバランス補正、ガンマ補正等の画像処理、解像度変換処理、画像圧縮処理等を行い、表示部108や記録媒体109に処理後の画像信号を出力する。107は記憶部であり、デジタル信号処理部106の作業用メモリとして、あるいは連続撮影等のバッファーメモリとしても使用される。   However, if the image sensor 102 includes an AD converter, the AFE 104 does not necessarily include the AD converter. A digital front end (hereinafter referred to as DFE) 105 receives the digital output of each pixel and performs digital processing such as pixel rearrangement. A digital signal processing unit 106 performs image processing such as color conversion, white balance correction, and gamma correction, resolution conversion processing, image compression processing, and the like on the image signal obtained from the DFE 105, and performs display unit 108 and recording. The processed image signal is output to the medium 109. A storage unit 107 is used as a working memory for the digital signal processing unit 106 or as a buffer memory for continuous shooting or the like.

本発明において、記憶部107は、静止画信号と補正用黒画像信号の一時格納用の画像メモリとして用いられる。108は表示部であり、デジタル信号処理部106から受けたLV表示中の連続画像や、撮影後の静止画像がプレビュー表示される。109は記録媒体であり、本実施例においては、残像補正済みの画像データが記録される。   In the present invention, the storage unit 107 is used as an image memory for temporarily storing a still image signal and a correction black image signal. Reference numeral 108 denotes a display unit that displays a preview of a continuous image received from the digital signal processing unit 106 during LV display and a still image after shooting. Reference numeral 109 denotes a recording medium. In this embodiment, image data that has been subjected to afterimage correction is recorded.

図2は、本発明の実施例に係る、撮像素子102の構成を示す模式図である。図2に示すように、本発明の撮像素子102は、画素部201、垂直走査手段202、読み出し部203、水平走査手段204、垂直信号線206を含む構成である。画素部201には、光学系101により結像された光学像を受光する画素205が、行列状に複数配置されている。説明のため、垂直方向6行、水平方向8列、のみを示したが、実際にはさらに多くの画素205によって画素部201は構成される。   FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the image sensor 102 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the image sensor 102 according to the present invention includes a pixel unit 201, a vertical scanning unit 202, a reading unit 203, a horizontal scanning unit 204, and a vertical signal line 206. In the pixel unit 201, a plurality of pixels 205 that receive an optical image formed by the optical system 101 are arranged in a matrix. For the sake of explanation, only 6 rows in the vertical direction and 8 columns in the horizontal direction are shown.

垂直走査手段202は、画素部201の行を垂直方向に順次選択し、各画素205の信号を読み出し部203にサンプリングする。読み出し部203は、列毎のゲインアンプやAD変換器等を含む構成であり、垂直走査手段202によって選択された行の信号をサンプリングする。水平走査手段204は、読み出し部203にサンプリングされた各画素205の信号を、水平方向に順次選択することによって、後段のAFE104などの回路へ出力する。垂直信号線206は、各画素205の信号を読み出し部203へ出力可能な構成となっている。   The vertical scanning unit 202 sequentially selects the rows of the pixel unit 201 in the vertical direction, and samples the signal of each pixel 205 to the reading unit 203. The reading unit 203 includes a gain amplifier for each column, an AD converter, and the like, and samples the signal of the row selected by the vertical scanning unit 202. The horizontal scanning unit 204 outputs the signal of each pixel 205 sampled by the reading unit 203 to a circuit such as the subsequent AFE 104 by sequentially selecting in the horizontal direction. The vertical signal line 206 is configured to output the signal of each pixel 205 to the reading unit 203.

図3は、本発明の実施例に係る、画素205の構成と読み出しに係る回路を示す模式図である。説明のため、1つの画素205と、その信号の出力経路のみを示した。図3において、301はPDである。PD301は、受光量に応じた信号電荷を生成して蓄積する光電変換部として機能する。302は転送スイッチであり、303はフローティングディフュージョン(以下、FD)である。転送スイッチ302は、信号パルスPTXにより駆動され、PD301で蓄積された電荷を、FD303に転送する。FD303は、PD301から転送された電荷を保持する電荷保持部として機能する。また、FD303は、保持した電荷を電位信号に変換する電荷電位変換部としても機能する。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of the pixel 205 and a circuit related to readout according to the embodiment of the present invention. For the sake of explanation, only one pixel 205 and its signal output path are shown. In FIG. 3, reference numeral 301 denotes a PD. The PD 301 functions as a photoelectric conversion unit that generates and accumulates signal charges according to the amount of received light. Reference numeral 302 denotes a transfer switch, and 303 denotes a floating diffusion (hereinafter referred to as FD). The transfer switch 302 is driven by the signal pulse PTX and transfers the electric charge accumulated in the PD 301 to the FD 303. The FD 303 functions as a charge holding unit that holds charges transferred from the PD 301. The FD 303 also functions as a charge-potential conversion unit that converts the held charge into a potential signal.

304はリセットスイッチである。リセットスイッチ304は、信号パルスPRESにより駆動され、FD303に、保持された電荷を排出可能な構成となっている。305は信号出力部であり、307は定電流源である。信号出力部305は、FD303の電位に基づく信号を、画素205の画素信号として出力する。信号出力部305は、定電流源307と共にソースフォロワ回路を構成している。306は選択スイッチである。選択スイッチ306は、信号パルスPSELによって駆動され、信号出力部305と垂直信号線206を接続する。垂直信号線206に出力された信号出力部305の信号は、読み出し部203で垂直信号線206毎にサンプリングされた後、さらに後段のAFE104などの回路へ出力される。   Reference numeral 304 denotes a reset switch. The reset switch 304 is driven by a signal pulse PRES and has a configuration capable of discharging the electric charge held in the FD 303. Reference numeral 305 denotes a signal output unit, and reference numeral 307 denotes a constant current source. The signal output unit 305 outputs a signal based on the potential of the FD 303 as a pixel signal of the pixel 205. The signal output unit 305 constitutes a source follower circuit together with the constant current source 307. Reference numeral 306 denotes a selection switch. The selection switch 306 is driven by the signal pulse PSEL and connects the signal output unit 305 and the vertical signal line 206. The signal of the signal output unit 305 output to the vertical signal line 206 is sampled for each vertical signal line 206 by the reading unit 203 and then output to a circuit such as the subsequent AFE 104.

図4は、実施例1における、LV表示状態から静止画撮影を行う時の、垂直走査と時刻の関係(図4(a))、および信号量と時刻の関係(図4(b)、(c)、(d))を示す図である。但し、図4(a)、(b)、(c)、(d)の横軸の時刻は一致するように図示している。   4 shows the relationship between vertical scanning and time (FIG. 4 (a)) and the relationship between signal amount and time (FIG. 4 (b), ( It is a figure which shows c) and (d)). However, the time on the horizontal axis of FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D is illustrated so as to match.

図4(b)は、特にPD301で光電変換によって生成された電荷による信号量を示す図である。ここで、以下の説明では、PD301で光電変換によって生成された電荷による信号成分を、光信号と呼ぶこととする。また、図4(c)は、PD301の信号電荷に徐々に混ざって残像を発生させる電荷による信号量を示す図である。ここで、以下の説明では、PD301の光信号電荷に徐々に混ざって残像を発生させる電荷による信号成分を、残像信号と呼び、光信号と区別する。また、図4(d)は、画素205から読み出し部203へ読み出される画素信号量を示す図であり、光信号量と残像信号量の和となっている。   FIG. 4B is a diagram showing a signal amount due to charges generated by photoelectric conversion in the PD 301 in particular. Here, in the following description, a signal component due to charges generated by photoelectric conversion in the PD 301 is referred to as an optical signal. FIG. 4C is a diagram showing the signal amount due to the charge that is gradually mixed with the signal charge of the PD 301 to generate an afterimage. Here, in the following description, a signal component due to charge that is gradually mixed with the optical signal charge of the PD 301 to generate an afterimage is referred to as an afterimage signal and is distinguished from an optical signal. FIG. 4D is a diagram showing the pixel signal amount read from the pixel 205 to the reading unit 203, and is the sum of the optical signal amount and the afterimage signal amount.

図4(a)において、401は垂直方向のリセット走査を示している。402は、LV表示用の画像信号読み出し走査を示している。従って、リセット走査401からLV表示画像読み出し402の間が、PD301の行毎の蓄積時間を表している。403は、静止画撮影のための電子先幕シャッタ走査である。電子先幕シャッタ走査403では、PD301の行毎のリセット状態を順次解除することで、信号電荷蓄積の開始タイミングを電子的に制御している。   In FIG. 4A, 401 indicates reset scanning in the vertical direction. Reference numeral 402 denotes an image signal readout scan for LV display. Therefore, the interval between the reset scan 401 and the LV display image reading 402 represents the accumulation time for each row of the PD 301. Reference numeral 403 denotes electronic front curtain shutter scanning for still image shooting. The electronic front curtain shutter scan 403 electronically controls the start timing of signal charge accumulation by sequentially releasing the reset state of each row of the PD 301.

404は、不図示のメカニカルシャッタによる後幕走査である。メカニカルシャッタは、撮像素子102と光学系101の間に配置されて、撮像素子102の露光/遮光状態を制御する。メカニカルシャッタは、図4(a)の404に図示したように、走行速度が時間によって変化する性質を持つので、電子先幕シャッタ403は、後幕メカニカルシャッタ404の走行カーブに合わせて、行毎にリセット状態を解除するように制御される。従って、電子先幕シャッタ403と後幕メカニカルシャッタ404によって、画素部201の面内で蓄積時間を同じとする静止画の露光期間407が制御される。   Reference numeral 404 denotes rear curtain scanning by a mechanical shutter (not shown). The mechanical shutter is disposed between the image sensor 102 and the optical system 101 and controls the exposure / light-shielding state of the image sensor 102. Since the mechanical shutter has a property that the traveling speed changes with time as illustrated in 404 of FIG. 4A, the electronic front curtain shutter 403 is arranged line by line in accordance with the traveling curve of the rear curtain mechanical shutter 404. It is controlled to release the reset state. Therefore, the electronic front curtain shutter 403 and the rear curtain mechanical shutter 404 control a still image exposure period 407 having the same accumulation time within the surface of the pixel unit 201.

405は、静止画信号の読み出し走査である。静止画信号読み出し405では、後幕メカニカルシャッタ404によって遮光された後に、PD301に蓄積されている信号電荷を行毎に順次読み出している。この時、静止画信号読み出し405で読み出される信号は、本発明の課題とする残像現象に関して未補正状態の信号である。静止画信号には、前述したように、半導体の欠陥等にトラップされていた電荷が徐々に混ざることで、残像信号を含み得るが、本発明では、後述する補正用黒画像の信号を元に残像信号量を算出して、補正減算処理される。   Reference numeral 405 denotes scanning for reading a still image signal. In the still image signal readout 405, the signal charges accumulated in the PD 301 after being shielded by the rear curtain mechanical shutter 404 are sequentially read out row by row. At this time, the signal read by the still image signal reading 405 is a signal in an uncorrected state with respect to the afterimage phenomenon which is the subject of the present invention. As described above, a still image signal may include an afterimage signal by gradually mixing charges trapped in a semiconductor defect or the like, but in the present invention, it is based on a correction black image signal to be described later. Afterimage signal amount is calculated, and correction subtraction processing is performed.

ここで、静止画信号読み出し405で、PD301の電荷がFD303へ転送されると、PD301に蓄積されている電荷は一旦無くなる。また、PD301から転送されてFD303に保持される電荷は、読み出し部203に画素毎の信号としてサンプリングされた後は、リセットスイッチ304を介して電源SVDDに排出される。   Here, when the charge of the PD 301 is transferred to the FD 303 in the still image signal reading 405, the charge accumulated in the PD 301 is once lost. The charge transferred from the PD 301 and held in the FD 303 is sampled as a signal for each pixel by the reading unit 203 and then discharged to the power supply SVDD through the reset switch 304.

406は、補正用黒画像信号読み出し走査である。補正用黒画信号像読み出し走査406では、静止画信号読み出し走査405の後に、徐々にPD301に到達し蓄積された残像信号量を取得することを目的として、遮光状態の信号を読み出している。本発明は、補正用黒画像を読み出して得られた信号を元に残像信号量を算出して、静止画信号から残像信号を減算補正処理することで、補正済み画像信号を得る事ができる。尚、後幕メカニカルシャッタ404による遮光状態は、この補正用黒画像読み出し406の走査終了まで維持されている。   Reference numeral 406 denotes a correction black image signal readout scan. In the correction black image signal image reading scan 406, after the still image signal reading scan 405, a signal in a light-shielded state is read in order to gradually reach the PD 301 and acquire the accumulated afterimage signal amount. According to the present invention, a corrected image signal can be obtained by calculating an afterimage signal amount based on a signal obtained by reading out a correction black image and subtracting and correcting the afterimage signal from the still image signal. The light shielding state by the rear curtain mechanical shutter 404 is maintained until the scanning of the correction black image reading 406 is completed.

図4(b)は、図4(a)に示すn行目のある1画素に着目した時の、光信号量と時刻の関係の例を示す図である。時刻T0で、画素部201のn行目が電子先幕シャッタ403によって走査されると、露光期間407における光信号電荷の蓄積が開始される。n行目の画素の光信号量L(t)は、時刻T0からT1の期間で、蓄積時間に依存して増加していく様子を示している。   FIG. 4B is a diagram showing an example of the relationship between the amount of optical signal and time when attention is paid to one pixel in the n-th row shown in FIG. When the n-th row of the pixel unit 201 is scanned by the electronic front curtain shutter 403 at time T0, accumulation of optical signal charges in the exposure period 407 is started. The optical signal amount L (t) of the pixel in the n-th row is shown to increase depending on the accumulation time in the period from time T0 to T1.

時刻T1で、n行目の画素が後幕メカニカルシャッタ404によって遮光されると、光信号量の増加はストップするが、時刻T1までに生成された光信号電荷は、時刻T2までPD301中に蓄積されたままである。従って、L(T1)=L(T2)である。PD301の光信号電荷は、時刻T2の静止画信号読み出し走査405で読み出される時に、FD303へ転送されて無くなる。尚、時刻T2における残像信号を含まない光信号量L(T2)=L(T1)に従って読み出される画素信号こそが、本発明の目的としている残像成分の信号が補正された画像信号に相当している。   When the pixel in the nth row is shielded by the rear curtain mechanical shutter 404 at time T1, the increase in the amount of optical signal stops, but the optical signal charge generated by time T1 is accumulated in the PD 301 until time T2. It has been done. Therefore, L (T1) = L (T2). The optical signal charge of the PD 301 is transferred to the FD 303 and disappears when it is read by the still image signal reading scan 405 at time T2. Note that the pixel signal read according to the optical signal amount L (T2) = L (T1) not including the afterimage signal at time T2 corresponds to the image signal in which the afterimage component signal which is the object of the present invention is corrected. Yes.

図4(c)は、図4(a)に示すn行目のある1画素に着目した時の、残像信号量と時刻の関係の例を示す図である。   FIG. 4C is a diagram illustrating an example of a relationship between an afterimage signal amount and time when attention is paid to one pixel in the n-th row illustrated in FIG.

時刻T0で、電子先幕シャッタ403によってPD301の行毎のリセット状態が解除されると、LV表示中に撮像素子の半導体層の欠陥準位にトラップされた電荷が徐々に湧き出して、PD301に蓄積され始める。   When the reset state for each row of the PD 301 is released by the electronic front curtain shutter 403 at time T0, charges trapped in the defect level of the semiconductor layer of the image sensor during LV display gradually flow out to the PD 301. It starts to accumulate.

ここで、残像信号量N(t)は、以下の式1に示す時刻tの関数に依存して増加する。
N(t)=N0 ×[1−exp{−(t−T0)/τ}] ・・・式1
(但し、以下の説明では、T0=0、とする。従って、N(T0)=0、である)
式1で、τは時定数であり、N0は1画素の半導体中の欠陥等にトラップされた電荷の総量である。残像信号量N(t)は、光信号量L(t)とは異なり、時刻T1で、n行目の画素205が後幕メカニカルシャッタ404によって遮光されても、式1に従って増加し続ける。そして、PD301中にある残像信号電荷は、時刻T2の静止画信号読み出し走査405で読み出される時、FD303へ転送されて一旦は無くなるが、時刻T0から時刻T2までの期間に、欠陥準位から放出されずトラップされたままの電荷は、時刻T2の後、さらに湧き出してくる。
Here, the afterimage signal amount N (t) increases depending on the function of the time t shown in the following Expression 1.
N (t) = N0 × [1-exp {− (t−T0) / τ}] Equation 1
(However, in the following description, T0 = 0. Therefore, N (T0) = 0)
In Equation 1, τ is a time constant, and N0 is the total amount of charges trapped in a defect or the like in the semiconductor of one pixel. Unlike the optical signal amount L (t), the afterimage signal amount N (t) continues to increase according to Equation 1 even when the pixel 205 in the nth row is shielded by the rear curtain mechanical shutter 404 at time T1. Then, the afterimage signal charge in the PD 301 is transferred to the FD 303 when it is read out by the still image signal reading scan 405 at time T2, but is temporarily lost, but is discharged from the defect level during the period from time T0 to time T2. The trapped electric charges are further springed out after time T2.

時刻T2の後から、PD301に蓄積された残像信号電荷は、時刻T3の補正用黒画像信号読み出し走査406で、補正用黒画像信号として読み出される時に、FD303へ転送されて一旦は無くなる。そして、時刻T3においても、欠陥準位から放出されずトラップされたままの電荷は、時刻T3の後、さらに湧き出してくる。   After the time T2, the afterimage signal charge accumulated in the PD 301 is transferred to the FD 303 and temporarily disappears when it is read out as a correction black image signal in the correction black image signal readout scanning 406 at time T3. At time T3, the trapped charges that are not released from the defect level and are trapped further spring out after time T3.

図4(d)は、画素205から読み出し部203へ読み出される画素信号量を示す図であり、光信号量と残像信号量の和となっている。残像信号量N(t)は、時刻T0から光信号量L(t)と混ざり始め、時間の経過とともに増加する。時刻T1で、後幕メカニカルシャッタに遮光されると、光信号量の増加はL(T1)でストップするが、残像信号量は式1に従って増加を続ける。   FIG. 4D is a diagram illustrating the amount of pixel signal read from the pixel 205 to the reading unit 203, and is the sum of the amount of optical signal and the amount of afterimage signal. The afterimage signal amount N (t) starts to be mixed with the optical signal amount L (t) from time T0 and increases with time. When the rear curtain mechanical shutter blocks light at time T1, the increase in the optical signal amount stops at L (T1), but the afterimage signal amount continues to increase according to Equation 1.

時刻T2で、n行目の画素信号S(T2)が、静止画信号として読み出される時、S(T2)は光信号量L(T2)と残像信号量N(T2)の和となっている。時刻T2で、静止画信号S(T2)が読み出されると、PD301に蓄積されていた電荷は、転送スイッチ302を介して、一旦全て転送される。しかしながら、前述したように、時刻T2以降にも、さらに長い時間をかけてPD301に到達する残像信号電荷が存在する。   When the pixel signal S (T2) in the n-th row is read as a still image signal at time T2, S (T2) is the sum of the optical signal amount L (T2) and the afterimage signal amount N (T2). . When the still image signal S (T2) is read at time T2, all the charges accumulated in the PD 301 are once transferred via the transfer switch 302. However, as described above, there is an afterimage signal charge that reaches the PD 301 over a longer time after the time T2.

時刻T3で、n行目の画素信号S(T3)が補正用黒画像の読み出し走査406によって読み出される。時刻T3で、補正用黒画像信号として読み出された画素信号S(T3)は、後幕メカニカルシャッタ404による遮光状態で読み出される画素信号であるため、画素で光電変換されて生成した電荷は含まない。従って、補正用黒画像信号S(T3)は、静止画信号読み出し405の後に、時刻T2からT3の時間に湧き出して発生した電荷に伴う残像電荷量N(T3)に等しいとみなせる。   At time T3, the pixel signal S (T3) in the nth row is read out by the correction black image reading scan 406. The pixel signal S (T3) read out as the black image signal for correction at time T3 is a pixel signal read out in a light-shielded state by the rear curtain mechanical shutter 404, and therefore includes charges generated by photoelectric conversion at the pixel. Absent. Therefore, the correction black image signal S (T3) can be regarded as being equal to the afterimage charge amount N (T3) associated with the charge generated after the still image signal readout 405 and from the time T2 to the time T3.

本発明では、補正用黒画像を読み出す事によって得られる信号S(T3)を用いて、静止画信号S(T2)に混入している残像信号量N(T2)を算出し、露光期間407で光電変換された電荷による光信号量(すなわち補正済み画像信号量に相当する)L(T2)を得る。   In the present invention, an afterimage signal amount N (T2) mixed in the still image signal S (T2) is calculated using the signal S (T3) obtained by reading the correction black image, and the exposure period 407 An optical signal amount (that is, equivalent to the corrected image signal amount) L (T2) due to the photoelectrically converted charge is obtained.

光信号量L(T2)は、式2で表される。
L(T2) = S(T2) − N(T2) ・・・式2
上述したように、補正用黒画像信号S(T3)は、残像電荷量N(T3)に等しいとみなせるため、式3が得られる。
The optical signal amount L (T2) is expressed by Equation 2.
L (T2) = S (T2) −N (T2) Equation 2
As described above, since the correction black image signal S (T3) can be regarded as being equal to the afterimage charge amount N (T3), Expression 3 is obtained.

S(T3) = N(T3) ・・・式3
ここで、N(T2)、N(T3)を用いて、式1より、式4・式5が得られる。
N(T2) = N0 ×{1−exp(−T2/τ)} ・・・式4
N(T2)+N(T3) = N0 ×{1−exp(−T3/τ)} ・・・式5
式3、式4、式5より、N0が式6に従って算出できる。
N0 = S(T3)/{exp(−T2/τ)−exp(−T3/τ)} ・・・式6
次に、式4、式6より、N(T2)は式7に従って算出できる。
S (T3) = N (T3) Equation 3
Here, Equations 4 and 5 are obtained from Equation 1 using N (T2) and N (T3).
N (T2) = N0 × {1-exp (−T2 / τ)} Expression 4
N (T2) + N (T3) = N0 × {1-exp (−T3 / τ)} Expression 5
From Equation 3, Equation 4, and Equation 5, N0 can be calculated according to Equation 6.
N0 = S (T3) / {exp (−T2 / τ) −exp (−T3 / τ)} Expression 6
Next, from Equations 4 and 6, N (T2) can be calculated according to Equation 7.

N(T2) = S(T3)×{1−exp(−T2/τ)}
/{exp(−T2/τ)−exp(−T3/τ)} ・・・式7
そして、式2、式7より、補正済み静止画信号L(T2)は、式8によって算出される。
L(T2) = S(T2) − S(T3)×{1−exp(−T2/τ)}
/{exp(−T2/τ)−exp(−T3/τ)} ・・・式8
以上のように、式7に従って、補正用黒画像を読み出す事によって得られる残像信号量、量S(T3)=N(T3)と、静止画信号量S(T2)を用いて、残像信号量N(T2)を算出できる。そして、式8に従って、残像信号成分を除いた、補正済み画像の信号量相当の光信号量L(T2)を得ることができる。なお、上記の説明では図4のn行目の画素205に注目して説明したが、T0、T1、T2、T3の実際の各時刻は、撮像装置および撮像素子102を駆動するために設定されるパラメータに従って、画素205毎に固定値をとるため、式8に従えば、全ての画素205に関して、光信号量L(T2)を算出することが可能である。
N (T2) = S (T3) × {1-exp (−T2 / τ)}
/ {Exp (-T2 / τ) -exp (-T3 / τ)} Equation 7
Then, the corrected still image signal L (T2) is calculated by Expression 8 from Expression 2 and Expression 7.
L (T2) = S (T2) −S (T3) × {1-exp (−T2 / τ)}
/ {Exp (-T2 / τ) -exp (-T3 / τ)} Equation 8
As described above, the afterimage signal amount is obtained by using the afterimage signal amount, amount S (T3) = N (T3) and the still image signal amount S (T2) obtained by reading out the correction black image according to Expression 7. N (T2) can be calculated. Then, according to Expression 8, an optical signal amount L (T2) corresponding to the signal amount of the corrected image excluding the afterimage signal component can be obtained. In the above description, the description has been made by paying attention to the pixel 205 in the n-th row in FIG. 4, but actual times of T0, T1, T2, and T3 are set to drive the imaging device and the imaging element 102. Since the fixed value is taken for each pixel 205 in accordance with the parameters, the optical signal amount L (T2) can be calculated for all the pixels 205 according to Equation 8.

また、補正用黒画像信号を読み出す時は、静止画信号を読み出す時よりも、読み出し部203のゲインアンプの増幅率を上げて読み出してもよい。このように駆動することで、残像信号電荷量が微小な場合でも、ゲインアンプによって残像信号電荷量に応じた補正用黒画像信号を増幅して読み出す事ができるので、残像量の算出精度の向上が期待できる。但し、この場合、静止画信号の増幅率と補正用黒画素像信号の増幅率の比に応じて、補正用黒画像信号S(T3)を換算した後に、補正済み画像信号を算出する必要がある。   Further, when the correction black image signal is read out, the gain of the gain amplifier of the reading unit 203 may be read out higher than when the still image signal is read out. By driving in this way, even when the afterimage signal charge amount is small, the correction black image signal corresponding to the afterimage signal charge amount can be amplified and read out by the gain amplifier, so that the accuracy of calculating the afterimage amount is improved. Can be expected. However, in this case, it is necessary to calculate the corrected image signal after converting the correction black image signal S (T3) according to the ratio between the amplification factor of the still image signal and the correction black pixel image signal. is there.

図5は、本発明の撮像装置の制御フローおよび画像信号の処理フローを示す図である。まず、不図示のメカニカルシャッタが開き(ステップ501)、撮像素子102に駆動設定信号を与える(ステップ502)ことにより、LV表示機能を起動する(ステップ503)。   FIG. 5 is a diagram showing a control flow and an image signal processing flow of the imaging apparatus of the present invention. First, a mechanical shutter (not shown) is opened (step 501), and a drive setting signal is given to the image sensor 102 (step 502) to activate the LV display function (step 503).

ステップ503では、撮影に先立って露光量を制御するため、ステップ504にてレリーズスイッチが押されるまで、連続的に露出制御が行われ、またLV表示画像も更新される。以上により、露出が確認された後、レリーズスイッチが押されると静止画撮影が開始される。   In step 503, exposure control is performed continuously until the release switch is pressed in step 504, and the LV display image is also updated in order to control the exposure amount prior to shooting. As described above, after the exposure is confirmed, when the release switch is pressed, still image shooting is started.

その後は、図4(a)を用いて説明したように、LV表示画像の読み出し走査402が終わり、電子先幕シャッタ走査403により画素のリセット状態が1行毎に順次解除される(ステップ505)ことで、静止画撮影の露光(ステップ506)状態となり、画素毎に入射した光量に応じた信号電荷(光信号電荷)がPD301に蓄積される。そして、設定された蓄積時間が経過すると後幕メカニカルシャッタ走査404によって撮像素子102が遮光状態となり(ステップ507)、露光期間407が終了する。その後、各画素から読み出されてAFE104でAD変換された(ステップ508)信号は、静止画信号として、記憶部107に一時格納される(ステップ509)。   Thereafter, as described with reference to FIG. 4A, the readout scanning 402 of the LV display image is completed, and the pixel reset state is sequentially released for each row by the electronic front curtain shutter scanning 403 (step 505). Thus, the exposure (step 506) is performed for still image shooting, and signal charges (photo signal charges) corresponding to the amount of light incident on each pixel are accumulated in the PD 301. When the set accumulation time has elapsed, the image sensor 102 is shielded from light by the second curtain mechanical shutter scanning 404 (step 507), and the exposure period 407 ends. Thereafter, the signal read from each pixel and AD-converted by the AFE 104 (step 508) is temporarily stored in the storage unit 107 as a still image signal (step 509).

次に、後幕メカニカルシャッタ404で遮光された状態は維持したまま、続けて補正用黒画像信号として、各画素の出力信号を読み出し、AFE104でAD変換して(ステップ510)、記憶部107に一時格納される(ステップ511)。   Next, the output signal of each pixel is read as a black image signal for correction while maintaining the state of being shielded from light by the rear curtain mechanical shutter 404, and AD converted by the AFE 104 (step 510). Temporarily stored (step 511).

次に、ステップ509、およびステップ511で記憶部107に格納された静止画信号と、補正用黒画像信号を元に、残像信号成分が補正された補正済み画像を得るための信号処理が行われる。   Next, signal processing for obtaining a corrected image in which the afterimage signal component is corrected is performed based on the still image signal stored in the storage unit 107 in step 509 and step 511 and the correction black image signal. .

まず、デジタル信号処理部106により、画素カウント初期値m=0が与えられる(ステップ512)。次に、対象の1画素の残像補正済み画像信号を、前述した式9に従って算出する(ステップ513)。次に画素カウントmをインクリメントして(ステップ514)、撮像素子の全ての画素数Mに到達するまで、同様の演算を行う(ステップ515)。   First, the digital signal processing unit 106 gives a pixel count initial value m = 0 (step 512). Next, an afterimage corrected image signal of one target pixel is calculated according to the above-described equation 9 (step 513). Next, the pixel count m is incremented (step 514), and the same calculation is performed until all the number of pixels M of the image sensor is reached (step 515).

最後に、ステップ516で、算出される全画素の残像補正済み画像信号を、記録媒体109に記録して一連の撮影動作が完了する。   Finally, in step 516, the calculated afterimage corrected image signals of all the pixels are recorded on the recording medium 109, and a series of photographing operations is completed.

以上述べたように、本実施例によれば、静止画信号を読み出した後に、続けて遮光状態で補正用黒画像信号を読み出す。そして、静止画信号と補正用黒画像信号を用いて、静止画信号に含まれる残像電荷による信号成分を除いた信号量を、補正済み画像信号として算出することで、適切に残像補正された良好な画像を得ることができる。例えば、本実施例の撮像装置によれば、LV表示状態からの静止画撮影における、残像現象による画質劣化を低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, after the still image signal is read out, the correction black image signal is read out in a light-shielded state. Then, by using the still image signal and the correction black image signal, the signal amount excluding the signal component due to the afterimage charge included in the still image signal is calculated as the corrected image signal, so that the afterimage correction is appropriately performed. Can be obtained. For example, according to the imaging apparatus of the present embodiment, it is possible to reduce image quality degradation due to an afterimage phenomenon in still image shooting from the LV display state.

[実施例2]
次に本発明の実施例2について説明する。実施例2では、補正用黒画像を行方向に間引いて読み出す事で、読み出し走査時間を短縮し、静止画撮影開始から残像補正済み画像信号を得るための処理時間を短縮したことに特徴がある。
[Example 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is characterized in that the reading scan time is shortened by reading out the correction black image in the row direction, and the processing time for obtaining the afterimage corrected image signal from the start of still image shooting is reduced. .

図6は、実施例2における、LV表示状態から静止画撮影を行う時の、垂直走査と時刻の関係(図6(a))、および信号量と時刻の関係(図6(b)、(c)、(d))を示す図である。但し、図6(a)、(b)、(c)、(d)の横軸の時刻は一致するように図示している。図6(b)は、光信号量を示す図である。図6(c)は、残像信号量を示す図である。図6(d)は、画素205から読み出し部203へ読み出される画素信号量を示す図であり、光信号量と残像信号量の和となっている。   6 shows the relationship between vertical scanning and time (FIG. 6 (a)) and the relationship between signal amount and time (FIG. 6 (b), ( It is a figure which shows c) and (d)). However, the time on the horizontal axis of FIGS. 6A, 6B, 6C, and 6D is illustrated so as to match. FIG. 6B shows the amount of optical signal. FIG. 6C shows the amount of afterimage signal. FIG. 6D is a diagram showing the amount of pixel signal read from the pixel 205 to the reading unit 203, and is the sum of the amount of optical signal and the amount of afterimage signal.

図6では、実施例1の図4と同じ箇所は、同じ記号を付し、説明は省略する。図6(a)において、601は補正用黒画像の垂直間引き走査を示している。実施例1では、補正用黒画像の取得のために、静止画と同様に全行を走査していたが、実施例2では、これを垂直間引き走査として読み出す事で、画像の読み出しにかかる時間を短縮している。垂直間引き走査では、例えば、3行に1行、または5行に1行といった割合で、読み出す行の数を減らすことができる。   In FIG. 6, the same portions as those in FIG. 4 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 6A, reference numeral 601 denotes vertical thinning scanning of the correction black image. In the first embodiment, all the rows are scanned in the same manner as the still image in order to obtain the correction black image. However, in the second embodiment, the time required to read out the image by reading out this as a vertical thinning scan. Is shortened. In the vertical thinning scanning, for example, the number of rows to be read can be reduced at a rate of one row in three rows or one row in five rows.

実施例2では、静止画信号を読み出した画素と、同じアドレスの補正用黒画像信号の画素から、必ずしも信号が読み出されていないので、静止画信号のアドレスに最も近いアドレスから読み出された補正用黒画像信号を用いて、実施例1と同様に残像補正済み画像信号を算出すればよい。   In the second embodiment, since the signal is not necessarily read out from the pixel of the correction black image signal having the same address as the pixel from which the still image signal is read out, it is read out from the address closest to the address of the still image signal. The afterimage-corrected image signal may be calculated using the correction black image signal as in the first embodiment.

実施例2においても、静止画信号を読み出した後に、続けて補正用黒画像信号を読み出す。そして、静止画信号と補正用黒画像信号を用いて、静止画信号に含まれる残像信号量を除いた信号量を、補正済み画像信号として算出することで、適切に残像補正された良好な画像を得ることができる。   Also in the second embodiment, after the still image signal is read out, the correction black image signal is read out subsequently. Then, by using the still image signal and the black image signal for correction to calculate the signal amount excluding the afterimage signal amount included in the still image signal as a corrected image signal, a good image that has been appropriately afterimage-corrected Can be obtained.

[実施例3]
次に本発明の実施例3について説明する。実施例3では、補正用黒画像を行方向に間引いて読み出し走査時間を短縮し、さらに補正用黒画像信号を異なる時刻で2回読み出す事で、読み出し走査時間を短縮し、残像信号がより精度よく補正された補正済み画像信号を得ることに特徴がある。
[Example 3]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, the correction black image is thinned out in the row direction to shorten the readout scanning time, and the correction black image signal is read out twice at different times, thereby shortening the readout scanning time and making the afterimage signal more accurate. It is characterized by obtaining a corrected image signal that is well corrected.

図7は、実施例3における、LV表示状態から静止画撮影を行う時の、垂直走査と時刻の関係(図7(a))、および信号量と時刻の関係(図7(b)、(c)、(d))を示す図である。但し、図7(a)、(b)、(c)、(d)の横軸の時刻は一致するように図示している。図7(b)は、光信号量を示す図である。図7(c)は、残像信号量を示す図である。図7(d)は、画素205から読み出し部203へ読み出される画素信号量を示す図であり、光信号量と残像信号量の和となっている。   FIG. 7 shows the relationship between vertical scanning and time (FIG. 7 (a)) and the relationship between signal amount and time (FIG. 7 (b), ( It is a figure which shows c) and (d)). However, the time on the horizontal axis of FIGS. 7A, 7B, 7C, and 7D is illustrated so as to match. FIG. 7B shows the amount of optical signal. FIG. 7C shows the amount of afterimage signal. FIG. 7D is a diagram showing the pixel signal amount read from the pixel 205 to the reading unit 203, and is the sum of the optical signal amount and the afterimage signal amount.

図7では、実施例1の図4と同じ箇所は、同じ記号を付し、説明は省略する。図7(a)において、701は補正用黒画像読み出しの1回目の走査を示している。702は補正用黒画像読み出しの2回目の走査を示している。補正用黒画像読み出しは、実施例2と同様に各々垂直間引き走査で読み出す例を図示している。   In FIG. 7, the same portions as those in FIG. 4 of the first embodiment are denoted by the same symbols, and the description thereof is omitted. In FIG. 7A, reference numeral 701 denotes the first scan for reading the correction black image. Reference numeral 702 denotes the second scan of the correction black image readout. The correction black image reading is illustrated as an example of reading by vertical thinning scanning as in the second embodiment.

実施例3では、補正用黒画像を読み出す事によって得られる信号S(T3)およびS(T4)を用いて、静止画信号S(T2)に含まれる残像電荷量N(T2)を算出し、露光期間407で光電変換された電荷による光信号量(すなわち補正済み画像信号量に相当する)L(T2)を得る。   In Example 3, an afterimage charge amount N (T2) included in the still image signal S (T2) is calculated using the signals S (T3) and S (T4) obtained by reading the correction black image. An optical signal amount (that is, corresponding to the corrected image signal amount) L (T2) due to the electric charge photoelectrically converted in the exposure period 407 is obtained.

まず、実施例3も、実施例1と同様に、補正用黒画像読み出し走査701で読み出された信号S(T3)、と時刻T0、T2、T3を用いて、式7に従ってN(T2)が算出できる。   First, similarly to the first embodiment, the third embodiment also uses the signal S (T3) read by the correction black image reading scan 701 and the times T0, T2, and T3, and N (T2) according to Expression 7. Can be calculated.

さらに、実施例3では、補正用黒画像読み出し走査702で読み出された信号S(T4)は、以下の式9の関係がある。   Further, in the third embodiment, the signal S (T4) read out by the correction black image reading scan 702 has the relationship of the following Expression 9.

S(T4) = N(T4) ・・・式9
ここで、N(T2)、N(T3)、N(T4)を用いて、式1より、式10、式11が得られる。
S (T4) = N (T4) Equation 9
Here, Expressions 10 and 11 are obtained from Expression 1 using N (T2), N (T3), and N (T4).

N(T2)+N(T3) = N0 ×{1−exp(−T3/τ)} ・・・式10
N(T2)+N(T3)+N(T4) = N0 ×{1−exp(−T4/τ)}
・・・式11
式9、式10、式11より、N0が式12に従って算出できる。
N (T2) + N (T3) = N0 × {1-exp (−T3 / τ)} Expression 10
N (T2) + N (T3) + N (T4) = N0 × {1-exp (−T4 / τ)}
... Formula 11
From Formula 9, Formula 10, and Formula 11, N0 can be calculated according to Formula 12.

N0=S(T4)/{exp(−T3/τ)−exp(−T4/τ)} ・・・式12
次に、式4、式12より、N(T2)は式13に従って算出できる。
N0 = S (T4) / {exp (−T3 / τ) −exp (−T4 / τ)} Expression 12
Next, from Equation 4 and Equation 12, N (T2) can be calculated according to Equation 13.

N(T2) = S(T4)×{1−exp(−T3/τ)}
/{exp(−T3/τ)−exp(−T4/τ)} ・・・式13
このように、実施例3では、2つの補正用黒画像の信号S(T3)及びS(T4)を用いて、式7及び式13に従う2つ方法でN(T2)が算出できる。最後に、算出された2つのN(T2)を、例えば平均化した値を用いて、式2に従えば残像補正済み画像信号に相当する光信号量L(T2)が算出できる。
N (T2) = S (T4) × {1-exp (−T3 / τ)}
/ {Exp (−T3 / τ) −exp (−T4 / τ)} Expression 13
As described above, in the third embodiment, N (T2) can be calculated by two methods according to Expression 7 and Expression 13 using the signals S (T3) and S (T4) of the two correction black images. Finally, the optical signal amount L (T2) corresponding to the afterimage-corrected image signal can be calculated according to Equation 2 using, for example, a value obtained by averaging the two calculated N (T2).

残像信号電荷は、式1で示したように、指数関数曲線に従って増加するため、補正用黒画像信号に含まれるその他のノイズ(ランダムノイズ成分など)が、残像補正済み信号の算出精度に大きな誤差を与え得る。従って、補正用黒画像の読み出し回数を増やして、その他のノイズの影響を抑えることで、残像補正済み信号の算出精度を上げることができる。実施例3では、補正用黒画像信号を異なる時刻で2回読み出す事で、実施例1より精度よく残像成分が補正された補正済み画像信号が得られる。   Since the afterimage signal charge increases according to the exponential function curve as shown in Equation 1, other noise (such as a random noise component) included in the correction black image signal causes a large error in the calculation accuracy of the afterimage corrected signal. Can give. Accordingly, the calculation accuracy of the afterimage-corrected signal can be increased by increasing the number of times the correction black image is read and suppressing the influence of other noises. In the third embodiment, the corrected black image signal is read twice at different times, thereby obtaining a corrected image signal in which the afterimage component is corrected with higher accuracy than in the first embodiment.

但し、本実施例では、補正用黒画像として信号読み出しを2回行ったが、算出精度をさらに上げるために、3回以上読み出しを行ってもよい。   However, in this embodiment, the signal readout is performed twice as the correction black image. However, in order to further increase the calculation accuracy, the readout may be performed three times or more.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

上記説明では、撮像素子102は、CMOS型撮像素子である構成を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、CCD型撮像素子である構成にも適用可能である。   In the above description, the configuration in which the image sensor 102 is a CMOS image sensor has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a configuration that is a CCD image sensor.

また、上記説明では、LV中から電子先幕走査を伴う静止画撮影を行う時に、残像成分が補正された補正済み画像を得る例を説明したが、残像現象を発生させるような高輝度な被写体が無い場合は、残像成分の補正処理は必ずしも実行する必要はない。   In the above description, an example of obtaining a corrected image in which an afterimage component is corrected when taking a still image with electronic front curtain scanning from LV has been described. However, a high-luminance subject that causes an afterimage phenomenon is described. If there is no, there is no need to execute the afterimage component correction process.

例えば、静止画撮影処理前のLV中の最終フレームの信号出力レベルに応じて、高輝度の被写体の有無を確認し、一定の輝度を超える光源を検出した時のみ、本発明の補正処理を実行するようにしてもよい。また、例えば、撮像装置が、図1には不図示の光源検出部を備えていて、光源検出部が一定の輝度を超える光源を検出した時のみ、本発明の補正処理を実行するようにしてもよい。   For example, according to the signal output level of the last frame in the LV before the still image shooting process, the presence / absence of a high-luminance subject is confirmed, and the correction process of the present invention is executed only when a light source exceeding a certain luminance is detected. You may make it do. Further, for example, the imaging apparatus includes a light source detection unit (not shown in FIG. 1), and the correction process of the present invention is executed only when the light source detection unit detects a light source exceeding a certain luminance. Also good.

また、上記説明では、LV中から電子先幕走査を伴う静止画撮影を行う時の制御方法を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、LV中からメカニカルシャッタの先幕を伴う静止画撮影においても、本発明が適用可能である。また、例えば、静止画の連続撮影時においても、本発明が適用可能である。   In the above description, the control method when taking a still image with electronic front curtain scanning from LV is described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to still image shooting from LV with a mechanical shutter front curtain. Further, for example, the present invention can be applied even during continuous shooting of still images.

101 光学系、102 撮像素子、103 光学系駆動部、104 AFE、
105 DFE、106 デジタル信号処理部、107 記憶部、108 表示部、
109 記録媒体、201 画素部、202 垂直走査手段、203 読み出し部、
204 水平走査手段、205 画素、206 垂直信号線、301 PD、
302 転送スイッチ、303 FD、304 リセットスイッチ、
305 信号出力部、306 選択スイッチ、307 定電流源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Optical system, 102 Image sensor, 103 Optical system drive part, 104 AFE,
105 DFE, 106 Digital signal processing unit, 107 Storage unit, 108 Display unit,
109 recording medium, 201 pixel unit, 202 vertical scanning means, 203 reading unit,
204 horizontal scanning means, 205 pixels, 206 vertical signal lines, 301 PD,
302 Transfer switch, 303 FD, 304 Reset switch,
305 signal output unit, 306 selection switch, 307 constant current source

Claims (6)

光電変換部を備えた画素が、行列状に複数配置された撮像素子と、
前記撮像素子を遮光可能な遮光手段と、
前記撮像素子を駆動制御して、前記光電変換部に露光状態で蓄積された第1の画素信号を読み出し、さらに前記光電変換部に遮光状態で蓄積された遮光画素信号を読み出す制御手段と、
前記画素毎の、前記遮光画素信号、及び前記第1の画素信号の蓄積開始から前記第1の画素信号の読み出しまでの時間、及び前記第1の画素信号の蓄積開始から前記遮光画素信号の読み出しまでの時間、を元に残像量を算出し、前記残像量を前記第1の画素信号から前記画素毎に減算する残像補正手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
An image sensor in which a plurality of pixels each including a photoelectric conversion unit are arranged in a matrix;
A light shielding means capable of shielding the image sensor;
Control means for driving and controlling the image sensor to read out the first pixel signal accumulated in the photoelectric conversion unit in an exposure state, and further to read out the light-shielded pixel signal accumulated in the light-shielding state in the photoelectric conversion unit;
For each pixel, the time from the start of accumulation of the light-shielded pixel signal and the first pixel signal to the readout of the first pixel signal, and the readout of the light-shielded pixel signal from the start of accumulation of the first pixel signal An afterimage correction unit that calculates an afterimage amount based on the time until and subtracts the afterimage amount for each pixel from the first pixel signal;
An imaging apparatus comprising:
光電変換部を備えた画素が、行列状に複数配置された撮像素子と、
前記撮像素子を遮光可能な遮光手段と、
前記撮像素子を駆動制御して、前記光電変換部に露光状態で蓄積された第1の画素信号を読み出し、さらに前記光電変換部に遮光状態で蓄積された遮光画素信号を複数フレーム読み出す制御手段と、
前記画素毎の、複数フレームの前記遮光画素信号、及び前記第1の画素信号の蓄積開始から前記第1の画素信号の読み出しまでの時間、及び前記第1の画素信号の蓄積開始から複数フレームの前記遮光画素信号の読み出しまでの時間、を元に残像量を算出し、前記残像量を前記第1の画素信号から前記画素毎に減算する残像補正手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
An image sensor in which a plurality of pixels each including a photoelectric conversion unit are arranged in a matrix;
A light shielding means capable of shielding the image sensor;
Control means for driving and controlling the imaging device to read out the first pixel signal accumulated in the photoelectric conversion unit in the exposure state, and further reading out a plurality of frames of the light-shielded pixel signal accumulated in the light-shielding state in the photoelectric conversion unit; ,
For each pixel, a plurality of frames of the light-shielded pixel signal, a time from the start of accumulation of the first pixel signal to the reading of the first pixel signal, and a plurality of frames from the start of accumulation of the first pixel signal. An afterimage correction unit that calculates an afterimage amount based on the time until the light-shielded pixel signal is read, and subtracts the afterimage amount for each pixel from the first pixel signal;
An imaging apparatus comprising:
前記残像補正手段は、前記残存量の増加曲線を近似した所定の式を用いて前記残像量を算出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the afterimage correction unit calculates the afterimage amount using a predetermined formula that approximates the increase curve of the remaining amount. 前記撮像素子は、
前記第1の画素信号及び前記遮光画素信号を増幅するゲインアンプをさらに備え、前記ゲインアンプの増幅率は、前記遮光画素信号を読み出す時に、前記第1の画素信号を読み出す時よりも大きいことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の撮像装置。
The image sensor is
A gain amplifier for amplifying the first pixel signal and the light-shielded pixel signal; and an amplification factor of the gain amplifier is greater when reading the light-shielded pixel signal than when reading the first pixel signal. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the imaging apparatus is characterized.
前記撮像装置は、高輝度被写体を検出する検出部をさらに備え、前記制御手段は、前記検出部で高輝度被写体が検出されない時、前記遮光画素信号の読み出さないことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の撮像装置。   The imaging device further includes a detection unit that detects a high-luminance subject, and the control unit does not read out the light-shielded pixel signal when the high-luminance subject is not detected by the detection unit. The imaging device according to claim 4. 前記検出部は、前記第1の画素信号の読み出しの前のフレームで、少なくとも一部の前記画素が一定の信号レベルを超えた時、高輝度被写体を検出したとすることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 The detection unit detects a high-luminance subject when at least some of the pixels exceed a certain signal level in a frame before reading out the first pixel signal. 5. The imaging device according to 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10321075B2 (en) 2016-11-16 2019-06-11 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus and imaging system

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