JP2016039461A - Imaging device and control method of the same - Google Patents

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祥 宮崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a frequency of noise without a significant increase in processing time even though there is no mechanism for directly detecting a frequency of a noise source.SOLUTION: An imaging device comprises: an imaging element (102) for converting an optical image of a subject to an image signal to output the image signal; a total control part (106) for setting a drive period for scanning pixels in each scan line of the imaging element; and an image processing part (105) for detecting a frequency of noise superimposed on the output signal by a signal output from the imaging element and the drive period set by setting means. The total control part sets a first drive period for scanning some predetermined pixels of each scan line of the imaging element as the drive period when the image processing part performs detection.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus and a control method thereof.

従来の撮像素子では、フォトダイオードに蓄積された電荷を読出し回路で電気信号に変換し、変換した電気信号を増幅して出力している。この過程において、撮像素子では、画質を悪化させる要因となるノイズが発生してしまう。代表的なものとして、画素の読出し回路でのリセットノイズや、読出し回路を構成する部品のばらつきに起因するノイズ、画素部で発生する暗電流によるノイズが知られている。   In a conventional imaging device, charges accumulated in a photodiode are converted into an electric signal by a readout circuit, and the converted electric signal is amplified and output. In this process, noise that causes a deterioration in image quality occurs in the image sensor. As a typical example, reset noise in a pixel readout circuit, noise due to variations in components constituting the readout circuit, and noise due to dark current generated in a pixel portion are known.

これらのノイズを低減するために、以下のように電荷を読出す撮像素子が知られている。まず、フォトダイオードから電荷を読み出す前に、フォトダイオードを除いた画素内の後段の回路及び、画素の読出し回路をリセットし、このリセット動作時に生じるノイズ成分(N信号)を読み出す。次に、フォトダイオードに蓄積された電荷(S信号)を、画素内の後段の回路に転送して読み出す。そして、読出したS信号からN信号を減算することで(以下、「S−N動作」と呼ぶ。)、ノイズ成分を除去する。   In order to reduce these noises, an image sensor that reads out charges as described below is known. First, before reading out the charge from the photodiode, the subsequent circuit in the pixel excluding the photodiode and the pixel readout circuit are reset, and the noise component (N signal) generated during the reset operation is read out. Next, the charge (S signal) accumulated in the photodiode is transferred to a subsequent circuit in the pixel and read out. Then, the noise component is removed by subtracting the N signal from the read S signal (hereinafter referred to as “S-N operation”).

しかしながら、N信号とS信号ではサンプリングタイミングが異なるため、撮像素子の画像読出し期間に、周期的なノイズが撮像素子へ供給される電源ラインやグラウンドラインに重畳すると、S−N動作により画像に縞状のノイズが発生することが知られている。これは、画像読出し時に電源の変動によりN信号とS信号の転送時の基準電圧に差が出ると、S−N動作を行った際、この差が画像の出力信号のオフセットとなるためである。読出しは1行単位で行われるので、オフセットが読み出す行によって異なると、それが画像に横縞状のパターンノイズ(横縞)となって現れる。   However, since the sampling timing differs between the N signal and the S signal, if periodic noise is superimposed on the power supply line or ground line supplied to the image sensor during the image reading period of the image sensor, the image is striped by the SN operation. It is known that noise of the shape occurs. This is because if a difference occurs in the reference voltage when transferring the N signal and the S signal due to fluctuations in the power supply during image reading, this difference becomes an offset of the output signal of the image when the SN operation is performed. . Since reading is performed in units of one line, if the offset differs depending on the line to be read, it appears as horizontal stripe pattern noise (horizontal stripes) in the image.

この様な画像に発生する横縞を補正するために、画像信号を出力する遮光されていない画素領域の他に、遮光されている画素領域である水平オプティカルブラック(HOB)領域の出力を用いて補正する方法が知られている。例えば、HOB領域では、行方向に平均値を算出してオフセット分を抽出し、このオフセット値を列方向に複数行分の移動平均したものを補正値として生成する。このようにして生成された補正値を画像の出力信号から減算することで、オフセット成分を補正し、横縞ノイズを補正することができる。   In order to correct the horizontal stripes generated in such an image, correction is performed by using the output of the horizontal optical black (HOB) area, which is a light-shielded pixel area, in addition to the non-light-shielded pixel area for outputting an image signal. How to do is known. For example, in the HOB area, an average value is calculated in the row direction to extract an offset, and a value obtained by moving and averaging the offset value for a plurality of rows in the column direction is generated as a correction value. By subtracting the correction value thus generated from the output signal of the image, the offset component can be corrected and the horizontal stripe noise can be corrected.

このようにHOB領域からの信号を用いた補正は、HOB領域のランダムノイズや微小傷の影響により、過補正や誤補正にならないように、補正値にある程度の移動平均フィルタをかけて補正を行う必要がある。このため、低周波の横縞除去には効果のある補正であるが、高周波の横縞は完全に除去することができない。したがって、横縞を発生させるノイズ源の周波数によっては前述の補正では充分な効果が得られない場合がある。   As described above, the correction using the signal from the HOB area is performed by applying a certain moving average filter to the correction value so as not to be overcorrected or erroneously corrected due to the influence of random noise or micro-scratches in the HOB area. There is a need. For this reason, although correction is effective for removing low-frequency horizontal stripes, high-frequency horizontal stripes cannot be completely removed. Therefore, depending on the frequency of the noise source that generates the horizontal stripes, the above correction may not provide a sufficient effect.

例えば、ノイズ源となる撮像素子に供給される電源の電源駆動用の発振回路周波数が温度変化の影響等で変動してしまうと、撮像素子の基準電圧のノイズの周波数も変動してしまう。ノイズの周波数の変動により画像に発生する横縞の周波数が高周波側に変化した場合、横縞が残ってしまう場合がある。   For example, if the frequency of an oscillation circuit for driving a power source supplied to an image sensor serving as a noise source fluctuates due to a change in temperature or the like, the noise frequency of the reference voltage of the image sensor also fluctuates. When the frequency of the horizontal stripes generated in the image changes to the high frequency side due to the fluctuation of the noise frequency, the horizontal stripes may remain.

上記した問題に対して、特許文献1では、電源ノイズの周波数と温度の関係から電源ノイズの周波数を予測し、予測した周波数から、画像の1行読出し期間(以下、「HD期間」と呼ぶ)を電源ノイズの周波数の定数倍になるように変更する技術を提案されている。これにより、電源ノイズのばらつきによって発生する縞状のノイズを抑制している。   With respect to the above-described problem, in Patent Document 1, the frequency of the power supply noise is predicted from the relationship between the frequency of the power supply noise and the temperature, and the one-line readout period of the image (hereinafter referred to as “HD period”) from the predicted frequency. Has been proposed to change the frequency to be a constant multiple of the power noise frequency. Thereby, striped noise generated due to variations in power supply noise is suppressed.

特開2010−141799号公報JP 2010-141799 A

しかしながら、特許文献1に開示された従来技術では、交換レンズ等のアクセサリ内部に備えたアクチュエータや電源回路から発生する磁気ノイズや電波ノイズ等、撮像装置の外部のノイズ源から入ってくるノイズに対しては対応することが困難だった。   However, in the prior art disclosed in Patent Document 1, magnetic noise or radio wave noise generated from an actuator or power supply circuit provided in an accessory such as an interchangeable lens is used for noise coming from a noise source outside the imaging apparatus. It was difficult to respond.

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、大幅に処理時間を増大することなく、画像信号に重畳するノイズの周波数を検出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 detect the frequency of noise superimposed on an image signal without significantly increasing the processing time.

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、被写体の光学像を画像信号に変換して出力する撮像素子と、前記撮像素子の各走査線の画素を走査する駆動周期を設定する設定手段と、前記撮像素子から出力された信号と、前記設定手段により設定された駆動周期とから、前記出力された信号に重畳したノイズの周波数を検出する検出手段とを有し、前記検出手段により検出を行う場合に、前記設定手段は、前記駆動周期として、前記撮像素子の各走査線の予め決められた一部の画素を走査するための第1の駆動周期を設定する。   In order to achieve the above object, an image pickup apparatus according to the present invention is configured to set an image pickup device that converts an optical image of a subject into an image signal and outputs the image signal, and a driving cycle for scanning pixels of each scanning line of the image pickup device. Means for detecting the frequency of the noise superimposed on the output signal from the signal output from the image sensor and the drive cycle set by the setting means, and the detection means When performing detection, the setting unit sets a first driving cycle for scanning a predetermined part of pixels of each scanning line of the image sensor as the driving cycle.

本発明によれば、大幅に処理時間を増大することなく、画像信号に重畳するノイズの周波数を検出することができる。   According to the present invention, it is possible to detect the frequency of noise superimposed on an image signal without significantly increasing the processing time.

本発明の実施の形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. 実施の形態における撮像素子の画素領域を示す図。FIG. 6 illustrates a pixel region of an imaging element in an embodiment. 実施の形態における撮像素子の1画素及び読出し回路の概略等価回路図。1 is a schematic equivalent circuit diagram of one pixel of an image sensor and a readout circuit in an embodiment. 本実施形態における撮像素子の通常の読み出し動作を示すタイミングチャート。6 is a timing chart illustrating a normal reading operation of the image sensor according to the present embodiment. 画像読出し時、電源ラインにノイズが混入した場合にS−N動作で生じるオフセットについて示す図。The figure which shows about the offset which arises by SN operation | movement when noise mixes into a power supply line at the time of image reading. ノイズの周波数とHD期間、及び横縞の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the frequency of noise, HD period, and horizontal stripes. 撮像素子の読出し列数を変更させた場合の読出し領域とHD期間との関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the relationship between the read-out area | region at the time of changing the number of read-out lines of an image pick-up element, and HD period. 第1の実施形態における撮像装置の動作を示すフローチャート。6 is a flowchart illustrating an operation of the imaging apparatus according to the first embodiment. 第1の実施形態におけるノイズの周波数とHD期間及び、横縞の周期(行数)の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the frequency of noise in 1st Embodiment, HD period, and the period (number of rows) of a horizontal stripe. 第2の実施形態における撮像装置の動作を示すフローチャート。9 is a flowchart showing the operation of the imaging apparatus according to the second embodiment. 第2の実施形態における撮像装置に接続されるアクセサリとバラツキ、読出し列数の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the accessory connected to the imaging device in 2nd Embodiment, variation, and the number of read-out columns.

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置100の概略構成を示すブロック図である。図1において、周知の撮影用レンズ(以下、単に「レンズ」と呼ぶ。)101には不図示のモータが備えられ、焦点を合わせることにより、撮像素子102の受光面に被写体の光学像を結像させる。撮像素子102は、レンズ101により結像された被写体の光学像を画像信号として取り込み、後述するノイズ除去処理してから出力する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a well-known photographic lens (hereinafter simply referred to as “lens”) 101 is provided with a motor (not shown), and an optical image of a subject is formed on the light receiving surface of the image sensor 102 by focusing. Let me image. The image sensor 102 captures an optical image of the subject formed by the lens 101 as an image signal, and outputs it after performing noise removal processing described later.

ここで、撮像素子102の構成について説明する。図2に示すように、撮像素子102の画素領域200は2次元状に配列された複数の画素から成り、露光される領域である有効画素領域201と、遮光された領域である水平オプティカルブラック(HOB)領域202(遮光領域)とに分かれている。   Here, the configuration of the image sensor 102 will be described. As shown in FIG. 2, the pixel area 200 of the image sensor 102 includes a plurality of pixels arranged two-dimensionally, and an effective pixel area 201 that is an exposed area and a horizontal optical black (a light-shielded area). HOB) area 202 (light-shielding area).

図3は、第1の実施形態における撮像素子102の1画素及び読出し回路の概略等価回路図を示す。画素301は、フォトダイオード(PD)302、転送スイッチ303、フローティングディフュージョン部(FD)304、増幅トランジスタ305、リセットスイッチ306、選択スイッチ307を含む。画素301から読出された信号は、垂直出力線308を介して、読出し回路に入力される。垂直出力線308には定電流源309が接続されている。   FIG. 3 is a schematic equivalent circuit diagram of one pixel of the image sensor 102 and the readout circuit in the first embodiment. The pixel 301 includes a photodiode (PD) 302, a transfer switch 303, a floating diffusion portion (FD) 304, an amplification transistor 305, a reset switch 306, and a selection switch 307. A signal read from the pixel 301 is input to the reading circuit via the vertical output line 308. A constant current source 309 is connected to the vertical output line 308.

読出し回路は、クランプコンデンサ310、読出し回路をリセットするためのリセット電源に接続するためのリセットスイッチ311、容量CTN及びCTS、容量CTN及びCTSへの書き込みを制御するスイッチ312及び313を含む。更に、容量CTN及びCTSに書き込まれた信号を差動アンプ320へ転送するためのスイッチ314及び315を含む。なお、読出し回路は、同じ列に配列された複数の画素により共有される。   The read circuit includes a clamp capacitor 310, a reset switch 311 for connecting to a reset power supply for resetting the read circuit, capacitors CTN and CTS, and switches 312 and 313 for controlling writing to the capacitors CTN and CTS. Furthermore, switches 314 and 315 for transferring signals written in the capacitors CTN and CTS to the differential amplifier 320 are included. Note that the readout circuit is shared by a plurality of pixels arranged in the same column.

図4は、図3に示す構成を有する画素及び読出し回路における、通常の1画素分の読出し動作を示すタイミングチャートである。ここでは、予め決められた露光時間が終了して、PD302に電荷が蓄積されているものとする。時刻t1において、水平同期信号SYNCが立ち上がるとともに、選択された行(走査線)の制御信号φSELがLからHとなる。これにより選択された行の選択スイッチ307がオンし、選択された行の画素を走査して得られた信号を垂直出力線308に出力することが可能となる。   FIG. 4 is a timing chart showing a normal readout operation for one pixel in the pixel and readout circuit having the configuration shown in FIG. Here, it is assumed that a predetermined exposure time has ended and charges are accumulated in the PD 302. At time t1, the horizontal synchronization signal SYNC rises, and the control signal φSEL for the selected row (scanning line) changes from L to H. As a result, the selection switch 307 in the selected row is turned on, and a signal obtained by scanning the pixels in the selected row can be output to the vertical output line 308.

時刻t2では、リセットパルス信号φRESがLからHとなり、リセットスイッチ306がオンし、FD304の電位がリセットされる。時刻t3には、リセットパルス信号φRESがHからLとなり、リセットスイッチ306がオフし、FD304のリセットが解除される。このときのFD304の電位は、垂直出力線308に増幅トランジスタ305を介してノイズ成分(N信号)として読み出され、クランプコンデンサ310に入力される。時刻t4で制御信号φTN1をHにしてスイッチ312をオンして、クランプされたN信号を容量CTNへ書き込む。その後、時刻t5で制御信号φTN1をLとしてスイッチ312をオフし、容量CTNへのN信号の書き込みを終了する。   At time t2, the reset pulse signal φRES changes from L to H, the reset switch 306 is turned on, and the potential of the FD 304 is reset. At time t3, the reset pulse signal φRES changes from H to L, the reset switch 306 is turned off, and the reset of the FD 304 is released. The potential of the FD 304 at this time is read out as a noise component (N signal) to the vertical output line 308 via the amplification transistor 305 and input to the clamp capacitor 310. At time t4, the control signal φTN1 is set to H, the switch 312 is turned on, and the clamped N signal is written into the capacitor CTN. Thereafter, at time t5, the control signal φTN1 is set to L, the switch 312 is turned off, and the writing of the N signal to the capacitor CTN is completed.

次に、時刻t6で制御信号φTS1をHとし、スイッチ313をオンにして、容量CTSに信号を書き込み可能な状態とする。続いて、時刻t7で転送パルス信号φTXをHとして、PD302に蓄積された電荷(S信号)をFD304へ読み出す。そして、時刻t8で転送パルス信号φTXをLとする。これにより、FD304には、S信号にノイズ成分が重畳した信号(S+N信号)が保持されることになる。FD304に保持されたS+N信号は、増幅トランジスタ305により電圧に変換されて垂直出力線308に現れ、クランプコンデンサ310によりクランプされた後、容量CTSに書き込まれる。時刻t9で制御信号φTS1をHからLに切り替えてスイッチ313をオフし、容量CTSへの書き込みを終了する。ここまでの動作で、容量CTNにはN信号が、また、容量CTSには、S+N信号が保持される。   Next, at time t6, the control signal φTS1 is set to H, the switch 313 is turned on, and a signal can be written to the capacitor CTS. Subsequently, at time t7, the transfer pulse signal φTX is set to H, and the charge (S signal) accumulated in the PD 302 is read to the FD 304. At time t8, the transfer pulse signal φTX is set to L. As a result, the FD 304 holds a signal (S + N signal) in which a noise component is superimposed on the S signal. The S + N signal held in the FD 304 is converted into a voltage by the amplification transistor 305, appears on the vertical output line 308, is clamped by the clamp capacitor 310, and is written in the capacitor CTS. At time t9, the control signal φTS1 is switched from H to L, the switch 313 is turned off, and writing to the capacitor CTS is completed. Through the operations so far, the N signal is held in the capacitor CTN and the S + N signal is held in the capacitor CTS.

そして、時刻t10で、φTS2及びφTN2を同時にオンすることで、容量CTN及び容量CTSに保持されたN信号及びS+N信号が同時に差動アンプ320に出力され、その差分であるS信号が出力される(S−N動作)。時刻t11で、φTS2及びφTN2をオフにすると共に、制御信号φSELをHからLとして、選択スイッチ307をオフし、選択された行の画素の読み出しを終了する。このように差分動作を行うことにより、画素や読出し回路毎に異なるノイズを撮像動作毎に除去し、画像に発生するノイズを低減させることができる。   At time t10, φTS2 and φTN2 are simultaneously turned on, so that the N signal and the S + N signal held in the capacitor CTN and the capacitor CTS are simultaneously output to the differential amplifier 320, and the S signal that is the difference between them is output. (SN operation). At time t11, φTS2 and φTN2 are turned off, the control signal φSEL is changed from H to L, the selection switch 307 is turned off, and the reading of the pixels in the selected row is completed. By performing the differential operation in this manner, noise that differs for each pixel or readout circuit can be removed for each imaging operation, and noise generated in an image can be reduced.

図1の説明に戻り、A/D変換部103は、撮像素子102から出力される画像信号のアナログ−デジタル変換を行う。信号処理部104は、A/D変換部103より出力された画像データに対して、各種補正やデータの圧縮等を行う。また、信号処理部104は、図2に示す撮像素子102のHOB領域202から得られる信号を用いて、垂直方向のシェーディング(オフセット)を取得する。そして、垂直方向に複数画素単位で移動平均演算を行って補正値を算出し、算出した補正値を有効画素領域201の画素の出力信号から減算することにより、横縞の補正を行う。   Returning to the description of FIG. 1, the A / D conversion unit 103 performs analog-digital conversion of the image signal output from the image sensor 102. The signal processing unit 104 performs various corrections, data compression, and the like on the image data output from the A / D conversion unit 103. Further, the signal processing unit 104 acquires a shading (offset) in the vertical direction using a signal obtained from the HOB area 202 of the image sensor 102 illustrated in FIG. Then, a moving average calculation is performed in units of a plurality of pixels in the vertical direction to calculate a correction value, and the calculated correction value is subtracted from the output signal of the pixel in the effective pixel region 201, thereby correcting horizontal stripes.

タイミング発生部113は、撮像素子102、A/D変換部103、信号処理部104に各種駆動タイミングパルスを出力する。画像処理部105は、信号処理部104から出力された画像信号に対して、所定の画素補間処理や色変換処理を行うとともに、必要に応じて撮像した画像データを用い、所定の演算処理を行う。また、画像処理部105では横縞強度の検出及びノイズの周波数の算出も実施する。ここで、横縞強度とは、例えば、横縞の振幅の最大値で判断する。メモリ部107は画像データを一時的に記憶する。   The timing generator 113 outputs various drive timing pulses to the image sensor 102, A / D converter 103, and signal processor 104. The image processing unit 105 performs predetermined pixel interpolation processing and color conversion processing on the image signal output from the signal processing unit 104, and performs predetermined arithmetic processing using image data captured as necessary. . The image processing unit 105 also detects the horizontal stripe intensity and calculates the noise frequency. Here, the horizontal stripe strength is determined by, for example, the maximum value of the horizontal stripe amplitude. The memory unit 107 temporarily stores image data.

全体制御部106は撮像装置100全体を制御する。記録媒体109は画像データを記録するための着脱可能な半導体メモリ等からなる。フラッシュ発光部111はAF補助光の投光やフラッシュ調光を行う。電源部115は電池などから供給された電圧を所望の電圧に変換するDC−DCコンバータ回路を介し、必要な電圧を、必要な期間、各部に供給する。表示部108は、例えばTFT方式のLCDからなる。温度計110(温度検出手段)は、撮影環境における周囲温度やカメラ内部(撮像素子周辺等)の温度を測定する。   The overall control unit 106 controls the entire imaging apparatus 100. The recording medium 109 includes a removable semiconductor memory for recording image data. The flash light emitting unit 111 performs AF auxiliary light projection and flash light control. The power supply unit 115 supplies a necessary voltage to each unit for a necessary period through a DC-DC converter circuit that converts a voltage supplied from a battery or the like into a desired voltage. The display unit 108 is made of, for example, a TFT type LCD. The thermometer 110 (temperature detection means) measures the ambient temperature in the shooting environment and the temperature inside the camera (such as around the image sensor).

次に、ノイズと画像に現れる横縞との関係について説明する。図5は、第1の実施形態に関わる、画像読出し時に撮像素子102の基準電圧に周期的なノイズが混入した際のS−N動作で生じるオフセット成分について示す。撮像素子102では、上述したように、N信号を読み出すタイミングと、S+N信号を読出すタイミングが異なるため(Δt)、読み出し時に基準電圧の変動があると、行毎に出力信号にオフセットが生じる。このオフセットによって画像に周期的な横縞(信号の強度の周期的な変動)が生じる。   Next, the relationship between noise and horizontal stripes appearing in the image will be described. FIG. 5 shows an offset component generated in the SN operation when periodic noise is mixed in the reference voltage of the image sensor 102 at the time of image reading according to the first embodiment. In the image sensor 102, as described above, the timing for reading the N signal and the timing for reading the S + N signal are different (Δt), and if the reference voltage varies during reading, an offset occurs in the output signal for each row. This offset causes periodic horizontal stripes (periodic fluctuations in signal strength) in the image.

このようなS−N動作時に正弦波状のノイズが重畳した時の横縞Yは、次式によって表すことができる。   The horizontal stripe Y when the sinusoidal noise is superimposed during such SN operation can be expressed by the following equation.

Figure 2016039461
Figure 2016039461

上記の式(1)のうち、画像に発生する横縞の周波数は、第2項の

Figure 2016039461
In the above equation (1), the frequency of the horizontal stripes generated in the image is the second term.
Figure 2016039461

によって定まる。つまり、ノイズの周波数fと1行読出し周期(HD期間)THによって、横縞の周波数は変化する。また、式(2)から、画像の横縞の周波数は、周波数fの正弦波をHD期間THの逆数fh=1/THでサンプリングした場合と等しくなるということが言える。
なお、サンプリング定理によりナイキスト周波数f/2よりも高い周波数は折り返される。
It depends on. That is, the frequency of the horizontal stripes varies depending on the noise frequency f and the one-row readout cycle (HD period) TH. Further, from the equation (2), it can be said that the frequency of the horizontal stripe of the image is equal to the case where the sine wave of the frequency f is sampled at the reciprocal f h = 1 / TH of the HD period TH.
Note that a frequency higher than the Nyquist frequency f h / 2 is folded by the sampling theorem.

具体例を図6を参照して説明する。図6はノイズの周波数と1行読出し周期(HD期間)及び、発生する横縞の関係を示す概念図である。図6(a)はノイズの周波数が撮像素子のHD期間の2倍の逆数より小さい場合を示した図である。図6(b)はノイズの周波数がHD期間の2倍の逆数の場合を示した図である。   A specific example will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a conceptual diagram showing the relationship between noise frequency, one-row readout cycle (HD period), and generated horizontal stripes. FIG. 6A is a diagram illustrating a case where the noise frequency is smaller than the reciprocal of twice the HD period of the image sensor. FIG. 6B is a diagram showing a case where the noise frequency is an inverse of twice the HD period.

画像出力はノイズの周波数をHD期間の逆数の周波数でサンプリングしたものである。したがって、図6(a)で示している通り、サンプリング定理よりノイズの周波数がHD期間の2倍の逆数より小さい場合には、ノイズの周波数と、画像の横縞周波数が一対一で対応するため、横縞周波数からノイズの周波数を検出することができる。一方、図6(b)で示している通り、ノイズの周波数がHD期間の2倍の逆数より大きい場合にはエイリアシングが発生し、横縞周波数からノイズの周波数を正確に検出することができない。   The image output is obtained by sampling the frequency of noise at the reciprocal frequency of the HD period. Therefore, as shown in FIG. 6A, when the noise frequency is smaller than the inverse of twice the HD period according to the sampling theorem, the noise frequency and the horizontal stripe frequency of the image correspond one-to-one. The frequency of noise can be detected from the horizontal stripe frequency. On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the noise frequency is larger than the inverse of twice the HD period, aliasing occurs, and the noise frequency cannot be accurately detected from the horizontal stripe frequency.

従って、横縞の周波数は次式(3)により求めることができる。   Therefore, the frequency of the horizontal stripe can be obtained by the following equation (3).

Figure 2016039461
Figure 2016039461

また、サンプリング定理よりノイズの周波数fとHD期間THの関係が以下に示す式(4)のようであれば、画像の横縞の周波数とノイズの周波数fは一対一で対応する。
f < 1 / (2×TH) …(4)
If the relationship between the noise frequency f and the HD period TH is expressed by the following equation (4) based on the sampling theorem, the horizontal stripe frequency of the image and the noise frequency f have a one-to-one correspondence.
f <1 / (2 × TH) (4)

以上説明したように、ノイズと画像に現れる横縞の関係はノイズの周波数fとHD期間THの関係により変化し、ノイズの周波数fとHD期間THの関係が式(4)を満足する場合は画像に現れる横縞の周波数からノイズの周波数fを算出可能であることが分かる。また、ノイズの周波数fとHD期間THの関係が式(4)を満足しない場合には、画像に現れる横縞の周波数はノイズの周波数fと一致しないことが分かる。つまり、ノイズの周波数とHD期間THの関係が式(4)を満足するようにHD期間TH(第1の駆動周期)を設定することにより、画像に現れる横縞からノイズの周波数を検出することが可能である。   As described above, the relationship between the noise and the horizontal stripes appearing in the image changes depending on the relationship between the noise frequency f and the HD period TH, and when the relationship between the noise frequency f and the HD period TH satisfies Expression (4), the image It can be seen that the noise frequency f can be calculated from the frequency of the horizontal stripes appearing in FIG. In addition, when the relationship between the noise frequency f and the HD period TH does not satisfy Expression (4), it can be seen that the frequency of the horizontal stripes appearing in the image does not coincide with the noise frequency f. That is, by setting the HD period TH (first drive cycle) so that the relationship between the noise frequency and the HD period TH satisfies Expression (4), the noise frequency can be detected from the horizontal stripes appearing in the image. Is possible.

以下、具体例を用いて、HD期間THを変更することにより、画像出力からノイズの周波数を検出する方法について説明する。一例として、撮像素子102の画素領域200のサイズは4000行、6000列であるものとし、HD期間THは23.4μsecとする。この場合、撮像素子102の出力から検出可能なノイズの周波数fの最大値は約21kHzである。   Hereinafter, a method for detecting the noise frequency from the image output by changing the HD period TH will be described using a specific example. As an example, the size of the pixel region 200 of the image sensor 102 is 4000 rows and 6000 columns, and the HD period TH is 23.4 μsec. In this case, the maximum value of the noise frequency f detectable from the output of the image sensor 102 is about 21 kHz.

読み出し列数を変化させることにより、HD期間THを変化させると、撮像素子102の出力から検出可能なノイズの周波数の上限値が変化する。例えば、読み出し列数を320行にすることにより、HD期間THは1.25μsecになり、検出可能なノイズの周波数も同時に21kHzから400kHzになる。   When the HD period TH is changed by changing the number of read columns, the upper limit value of the frequency of noise that can be detected from the output of the image sensor 102 changes. For example, by setting the number of read columns to 320, the HD period TH is 1.25 μsec, and the detectable noise frequency is simultaneously changed from 21 kHz to 400 kHz.

図7に撮像素子102の読出し列数を変更させた場合の読出し領域とHD期間との関係の一例を示す。図7(b)に示す通り、全列を読み出す場合はHD期間は長く、既に説明した図6(b)に示すように画像出力の横縞の周期からノイズの周波数を検出できない状態である。これに対し、図7(a)は撮像素子102の一部の列のみを読み出す場合の撮像素子102内の読出し領域とHD期間の一例である。HD期間はノイズの周波数を検出するのに充分な時間まで短縮されており、図6(a)に示したように画像出力の横縞からノイズの周波数を検出することができる。   FIG. 7 shows an example of the relationship between the readout area and the HD period when the number of readout columns of the image sensor 102 is changed. As shown in FIG. 7B, when all the columns are read out, the HD period is long, and as shown in FIG. 6B, the noise frequency cannot be detected from the horizontal stripe period of the image output. On the other hand, FIG. 7A shows an example of the readout area and the HD period in the image sensor 102 when only a part of the columns of the image sensor 102 is read. The HD period is shortened to a time sufficient to detect the noise frequency, and the noise frequency can be detected from the horizontal stripes of the image output as shown in FIG.

次に、本発明の第1の実施形態におけるノイズ周波数検出処理について、図8のフローチャートに従って説明する。ノイズ周波数検出処理を開始すると、S101では画像処理部105が、ノイズの周波数を検出するためのHD期間THを決定する。ここでは初期値として、例えば、読み出し列数320列、HD期間TH=1.25μsecを設定する。この読出し列数320列は、撮像素子102の特性を元に予め決定される値であり、例えば、読出し列数は、標準誤差の値を基準に決定することができる。一例として、撮像素子102のゲインを16倍にした際のダークノイズの標準偏差が16であったとすると、標準誤差は標準偏差をサンプル数の正の平方根で割った値である。標準誤差を1以下にしたい場合、約250個のサンプルを得れば良いため、250列以上であれば満足できることが分かる。   Next, noise frequency detection processing in the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. When the noise frequency detection process is started, in S101, the image processing unit 105 determines an HD period TH for detecting the noise frequency. Here, for example, the number of read columns is set to 320 and the HD period TH = 1.25 μsec is set as the initial value. The number of read columns 320 is a value determined in advance based on the characteristics of the image sensor 102. For example, the number of read columns can be determined on the basis of the standard error value. As an example, assuming that the standard deviation of dark noise when the gain of the image sensor 102 is 16 is 16, the standard error is a value obtained by dividing the standard deviation by the positive square root of the number of samples. When the standard error is desired to be 1 or less, it is sufficient to obtain about 250 samples.

S102において全体制御部106は、S101で決定されたHD期間THを用いて、撮像素子102の読み出しを行う。S103において、画像処理部105はS102で得られた撮像素子102の出力における横縞の周波数の情報からノイズの周波数を算出する。具体的には、信号処理部104からの出力に対し、画像処理部105が垂直方向へのシェーディングを演算し、その演算結果に対してさらにFFT(高速フーリエ変換)をかけ、ノイズの周波数を算出する。   In S102, the overall control unit 106 reads out the image sensor 102 using the HD period TH determined in S101. In step S103, the image processing unit 105 calculates a noise frequency from the horizontal stripe frequency information in the output of the image sensor 102 obtained in step S102. Specifically, the image processing unit 105 performs shading in the vertical direction on the output from the signal processing unit 104, and further performs FFT (Fast Fourier Transform) on the calculation result to calculate the noise frequency. To do.

次に、S104で横縞強度が10LSB以上であるか否かを判定する。10LSB未満の場合にはS111に進んでノイズ周波数検出フローを終了し、10LSB以上である場合はS105に進む。S105では、画像処理部105が、S101で設定したノイズ周波数検出用のHD期間THではなく、実際の画像撮影に使用可能なHD期間THで撮影を行った場合に画像に現れる横縞の周波数を推定し、実際の画像撮影に用いるHD期間TH(第2の駆動周期)を決定する。   Next, in S104, it is determined whether the horizontal stripe strength is 10 LSB or more. If it is less than 10LSB, the process proceeds to S111 to end the noise frequency detection flow, and if it is 10LSB or more, the process proceeds to S105. In S105, the image processing unit 105 estimates the frequency of the horizontal stripes that appear in the image when shooting is performed in the HD period TH that can be used for actual image shooting, instead of the noise frequency detection HD period TH set in S101. Then, the HD period TH (second drive cycle) used for actual image shooting is determined.

ここで、ノイズの周波数が33kHzという結果がS103で得られている場合における、検出されたノイズの周波数とHD期間及び、横縞の周期(行数)の関係を図9に示す。図9(a)に示す例では、ノイズの周波数33kHzでは、HD期間を実際の撮影で用いる初期値の23.4μsecでは、横縞の周期は4行周期であるが、30.3μsecでは、500行以上である。HOB領域202からの信号を用いた横縞補正の効果が得られる横縞の周期(行数)を15行とすると、図9(a)の30μsec周辺を拡大した図9(b)から、28.4μsecから32.2μsecの間にHD期間THを設定すれば良いことが分かる。   Here, FIG. 9 shows the relationship between the detected noise frequency, HD period, and horizontal stripe period (number of rows) when the result that the noise frequency is 33 kHz is obtained in S103. In the example shown in FIG. 9A, at a noise frequency of 33 kHz, the horizontal stripe period is a 4-line period at the initial value of 23.4 μsec used in actual shooting, but at 30.3 μsec, the line is 500 lines. That's it. If the horizontal stripe period (number of rows) in which the effect of horizontal stripe correction using the signal from the HOB region 202 is obtained is 15 rows, 28.4 μsec is obtained from FIG. 9B in which the periphery of 30 μsec in FIG. 9A is enlarged. It can be seen that the HD period TH should be set between 1 and 32.2 μsec.

S106ではS105で算出したHD期間THに変更することにより、所望の横縞の周期の範囲内となっているか否かを確認する。具体的には、画像処理部105はS103の演算結果から得られたHD期間THのうち、横縞の周期が最大になるHD期間TH、ここでは30.3μsecに設定し、かつ、処理時間を短縮するために一部の行のみ読出しを行う。例えば、読み出し行数を120行に設定し、撮像素子102から出力を得る。   In S106, by changing to the HD period TH calculated in S105, it is confirmed whether or not it is within the range of a desired horizontal stripe period. Specifically, the image processing unit 105 sets the HD period TH in which the horizontal stripe period is maximum among the HD periods TH obtained from the calculation result of S103, here 30.3 μsec, and shortens the processing time. In order to do this, only some rows are read out. For example, the number of readout rows is set to 120, and an output is obtained from the image sensor 102.

S107において、画像処理部105はS107で得られた出力の横縞の周期を求める。S108において、画像処理部105は、S107の演算結果がHOB領域202からの信号に基づいて所望の通りの補正が得られる周期(上述した例では15行以上)かどうかを判定する。S108で判定の結果、所望の通りの補正が得られる周期行数であった場合、画像処理部105はHD期間THをS105で算出した値、ここでは30.3μsecの設定を保持し、記録用画像の撮影をする時の設定値として、処理を終了する。   In S107, the image processing unit 105 obtains the period of the horizontal stripes of the output obtained in S107. In S <b> 108, the image processing unit 105 determines whether or not the calculation result in S <b> 107 is a cycle (15 or more rows in the above example) in which a desired correction is obtained based on the signal from the HOB area 202. As a result of the determination in S108, if the number of periodic rows is such that the desired correction is obtained, the image processing unit 105 holds the value calculated in S105 for the HD period TH, here 30.3 μsec, and is used for recording. The processing is terminated as a setting value for shooting an image.

上記ようにして設定したHD期間THで記録用画像を取得することにより、設定前の状態で撮影した場合に画像に現れていたHOB領域202からの信号に基づく横縞補正が効かない高周波の横縞を、補正の効く低周波の横縞に変更することが可能になる。   By acquiring an image for recording in the HD period TH set as described above, high-frequency horizontal stripes that are not subjected to horizontal stripe correction based on the signal from the HOB area 202 that appears in the image when shooting in the state before the setting are obtained. It becomes possible to change to a low frequency horizontal stripe which is effective for correction.

一方、S108で補正可能な行数以上では無いという結果が得られた場合、横縞は想定しているノイズによる周波数では無く、エイリアシングが発生しているということになる。この場合、ノイズの周波数を検出する際のHD期間を短縮するために読出し列数を削減し、出力を取得するため、S110へ移行する。S111では現在設定されている読出し列数が80列かどうか確認する。1回目の判定では、S102で320列と設定しているのでS102に戻り、読出し列数を320列から80列に変更する。   On the other hand, if a result indicating that the number of rows is not more than the correctable number is obtained in S108, the horizontal stripe is not the frequency due to the assumed noise but aliasing has occurred. In this case, in order to shorten the HD period when detecting the noise frequency, the number of read columns is reduced, and in order to acquire the output, the process proceeds to S110. In S111, it is confirmed whether or not the currently set number of read columns is 80. In the first determination, since 320 columns are set in S102, the process returns to S102, and the number of read columns is changed from 320 columns to 80 columns.

80列に変更する場合、サンプル数が320に比べ4分の1になり、標準誤差が4倍になる。つまり、標準誤差が1.78となって1を超えるため、横縞強度の閾値も10LSBから12LSBに変更する。第1の実施形態では、誤差を少なくするため、最初は320列を選択し、320列読出し時のHD期間の設定では読み出せない周波数のノイズが入った場合にのみ、読出し列数を変更する。   In the case of changing to 80 columns, the number of samples is 1/4 compared to 320, and the standard error is quadrupled. That is, since the standard error is 1.78 and exceeds 1, the threshold value of the horizontal stripe strength is also changed from 10LSB to 12LSB. In the first embodiment, in order to reduce errors, 320 columns are initially selected, and the number of read columns is changed only when noise having a frequency that cannot be read by setting the HD period when reading 320 columns is input. .

S102以降の処理は先に説明した通りであり、読出し列数を80列に変更して同様の処理を行う。320列から80列に変更したことによりサンプリング周期が4分の1になり、検出可能なノイズの周波数の最大値が4倍になる。この条件で再び出力を得、S108の確認結果がHOB領域202からの信号に基づく横縞補正可能な行数以上と判断されない場合、再びS110へ移行する。ここでは80列設定になっているため、これ以上列数を削減することはできないので、ノイズの周波数の検出は困難と判断し、処理を終了する。   The processing after S102 is as described above, and the same processing is performed by changing the number of read columns to 80 columns. By changing from 320 columns to 80 columns, the sampling period is reduced to a quarter, and the maximum value of the detectable noise frequency is quadrupled. If the output is obtained again under this condition and the confirmation result in S108 is not determined to be equal to or greater than the number of rows that can be corrected by the horizontal stripe based on the signal from the HOB area 202, the process proceeds to S110 again. Since 80 columns are set here, the number of columns cannot be reduced any more, so that it is determined that it is difficult to detect the noise frequency, and the process is terminated.

以上述べたように、ノイズ源の駆動周波数を検出する機構を撮像装置内に備えていない場合でも、読出し列数を変更してHD期間THを変更することにより得られる撮像素子の出力から、横縞ノイズの周波数を検出することが可能となる。また、読出し列数を撮像素子の特性に合わせて減少させることにより、撮像素子のバラツキを抑えた横縞周波数を検出することが可能となる。また、検出した横縞の周波数をHOB領域からの信号に基づく補正が効く低周波側の周波数に変化させることができたかどうかを確認する際、読出す行数を全体の一部とすることにより検出結果の確認時間を低減することができる。また、確認の結果、補正が効く低周波側の周波数に変化させることができなかった場合には読出し列数をさらに削減させることにより、検出可能なノイズの周波数の上限を変更することができる。   As described above, even when the imaging apparatus does not have a mechanism for detecting the driving frequency of the noise source, the horizontal stripes are obtained from the output of the imaging device obtained by changing the number of readout columns and changing the HD period TH. It becomes possible to detect the frequency of noise. Further, by reducing the number of read columns in accordance with the characteristics of the image sensor, it is possible to detect the horizontal stripe frequency with suppressed variation of the image sensor. In addition, when confirming whether the frequency of the detected horizontal stripe can be changed to a frequency on the low frequency side where correction based on the signal from the HOB region is effective, detection is performed by setting the number of rows to be read as a part of the whole. The result confirmation time can be reduced. Further, as a result of confirmation, if the frequency cannot be changed to the low frequency side where correction is effective, the upper limit of the frequency of detectable noise can be changed by further reducing the number of read columns.

<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、横縞の発生源となるノイズ源の駆動周波数の概略の値を予め入手可能な場合について説明する。撮像装置100に着脱可能なアクセサリには、撮像装置100側で装着を検出可能なものがある。例えばレンズの場合、第1の実施形態で説明した撮像装置100内の全体制御部106がレンズと通信を実施することにより、レンズについての情報を取得することが可能である。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, a case will be described in which an approximate value of the driving frequency of a noise source serving as a horizontal stripe generation source is available in advance. Some accessories that can be attached to and detached from the imaging apparatus 100 can detect attachment on the imaging apparatus 100 side. For example, in the case of a lens, the overall control unit 106 in the imaging apparatus 100 described in the first embodiment can communicate with the lens to acquire information about the lens.

第2の実施形態ではレンズを装着した場合について説明する。レンズ内(アクセサリ内)の電源駆動用の発振回路の周波数は個体によりバラツキがある。また、同じ個体であっても温度変化によっても駆動周波数が変動する。そのため、画像に発生する横縞の周波数も変化してしまう。ここでは、装着されたレンズの基本的な駆動周波数が33kHzであって、±10%の範囲でバラつき、下限値が29.7kHzで上限値は36.3kHzである場合を例にとって説明する。   In the second embodiment, a case where a lens is mounted will be described. The frequency of the oscillation circuit for driving the power supply in the lens (within the accessory) varies depending on the individual. Further, even if the same individual is used, the drive frequency varies depending on the temperature change. Therefore, the frequency of horizontal stripes generated in the image also changes. Here, an example will be described in which the basic drive frequency of the mounted lens is 33 kHz, varies within a range of ± 10%, the lower limit is 29.7 kHz, and the upper limit is 36.3 kHz.

第1の実施形態と同様に、ノイズ周波数検出時の読出し列数が320列でHD期間が1.25μsecであったとすると、検出可能な周波数の上限は400kHzである。読出し列数を減少させると1行毎のサンプル数が減少するため、誤差が大きくなる。そのため、検出したいノイズの周波数の上限が分かっている場合には読出し列数の削減量を必要最小限にすることで誤差を最小にすることができる。つまり、検出可能な周波数の上限は、HD期間をTHとすると、1/(2×TH)であるから1/(2×TH)>36.3kHzとなるHD期間THを選択すれば良いことが分かる。   As in the first embodiment, if the number of read columns at the time of noise frequency detection is 320 and the HD period is 1.25 μsec, the upper limit of the detectable frequency is 400 kHz. When the number of read columns is reduced, the number of samples per row is reduced, and the error becomes large. Therefore, when the upper limit of the frequency of noise to be detected is known, the error can be minimized by minimizing the amount of reduction in the number of read columns. In other words, since the upper limit of the detectable frequency is 1 / (2 × TH) where the HD period is TH, an HD period TH satisfying 1 / (2 × TH)> 36.3 kHz may be selected. I understand.

ここで、図10のフローチャートを参照して、第2の実施形態における動作について説明する。なお、第2の実施形態における撮像装置の構成は、第1の実施形態で説明したものと同様の構成を有するため、ここでは説明を省略する。   Here, the operation in the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the configuration of the imaging apparatus according to the second embodiment has the same configuration as that described in the first embodiment, and thus description thereof is omitted here.

ノイズの周波数の検出を開始すると、S201において全体制御部106は撮像装置100に装着されているレンズ101(アクセサリ)を検出し(装着検出手段)、レンズ101と通信を行って、レンズ情報を得る。第2の実施形態ではレンズ情報はレンズ101の種類を指し、装着されているレンズ101がレンズAである、という情報を全体制御部106が得る。   When the detection of the noise frequency is started, in S201, the overall control unit 106 detects the lens 101 (accessory) attached to the imaging apparatus 100 (attachment detection means), communicates with the lens 101, and obtains lens information. . In the second embodiment, the lens information indicates the type of the lens 101, and the overall control unit 106 obtains information that the mounted lens 101 is the lens A.

S202において、全体制御部106は検出されたレンズAについての情報がメモリ部107にあるかどうか、確認する。S202で情報が無いと全体制御部106が判断した場合はS213へ移行し、レンズ101の種別によらず、第1の実施形態と同様に、ノイズ検出用のHD期間を予め決められた値に設定する。   In step S <b> 202, the overall control unit 106 confirms whether information about the detected lens A is in the memory unit 107. When the overall control unit 106 determines that there is no information in S202, the process proceeds to S213, and the noise detection HD period is set to a predetermined value as in the first embodiment, regardless of the type of the lens 101. Set.

一方、S202で装着しているレンズに関する情報があると判断された場合、S203において、全体制御部106はHD期間THを決定する。例えば、図11のような情報をメモリ部107が持っていた場合、レンズAは駆動周波数が33kHzで個体バラツキが10%であることが分かる。   On the other hand, if it is determined in S202 that there is information regarding the lens mounted, the overall control unit 106 determines the HD period TH in S203. For example, when the memory unit 107 has information as shown in FIG. 11, it can be seen that the lens A has a driving frequency of 33 kHz and an individual variation of 10%.

ノイズ周波数検出用の画像出力を取得する時の読出し列数が320列の場合、検出可能なノイズの周波数上限は0.4MHzのため、320列読出しで検出が可能である。読出し列数が320列のときのHD期間THは1.25μsecである。33kHzが10%でバラついた場合、最大で36.3kHz、最小で29.7kHzとなり、最大周波数を検出することが可能なHD期間は、1/(2*TH)>36.3kHzを満足するHD期間THであって、TH<13.77μsecである。全列数が6000列、全列を読み出した時のHD期間は23.4μsecであるから、読出し列数を3520列に設定することでHD期間THが13.75μsecになり、検出可能周波数上限は36.3kHzとなる。   When the number of readout columns when acquiring an image output for noise frequency detection is 320, the upper limit of the frequency of noise that can be detected is 0.4 MHz, and detection is possible by readout of 320 columns. The HD period TH when the number of read columns is 320 is 1.25 μsec. When 33 kHz varies at 10%, the maximum is 36.3 kHz and the minimum is 29.7 kHz. The HD period during which the maximum frequency can be detected satisfies 1 / (2 * TH)> 36.3 kHz. The HD period TH and TH <13.77 μsec. Since the total number of columns is 6000, and the HD period when all the columns are read out is 23.4 μsec, setting the number of read columns to 3520 columns makes the HD period TH 13.75 μsec, and the upper limit of the detectable frequency is 36.3 kHz.

つまり、レンズAに対しては3520列を読み出す、といった情報をメモリ部107に持たせておくことで撮像素子102の出力を取得する削減列数を最小にすることができる。これにより横縞の周波数検出の際、誤差成分を最小にすることができる。   That is, by providing the memory unit 107 with information such as reading out 3520 columns for the lens A, the number of reduced columns for obtaining the output of the image sensor 102 can be minimized. Thereby, the error component can be minimized when the frequency of the horizontal stripe is detected.

S203またはS213の後、S103に進み、横縞周波数からノイズの周波数の検出を行う。なお、S103からS108で行われる処理は、第1の実施形態で図8のフローチャートのS103からS108で行われる処理と同様であるため説明を省略する。   After S203 or S213, the process proceeds to S103 to detect the noise frequency from the horizontal stripe frequency. Note that the processing performed from S103 to S108 is the same as the processing performed from S103 to S108 in the flowchart of FIG. 8 in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

次にS211において、画像処理部105がS108における演算結果がHOB領域202からの信号に基づく補正で効果が得られる周期かどうかを判定する。その結果、画像処理部105がHOB領域202からの信号に基づく補正で効果が得られないと判断した場合はS213へ移行し、第1の実施形態の初期値と同じ、通常用の読出し列数である320行に設定し、再度ノイズ検出を行う。S211にてHOB領域202からの信号に基づく補正で効果が得られる周期であると判定された場合には、実際に撮影する際のHD期間THをS106で求めた値に保持し、処理を終了する。   In step S <b> 211, the image processing unit 105 determines whether the calculation result in step S <b> 108 is a cycle in which an effect can be obtained by correction based on a signal from the HOB area 202. As a result, if the image processing unit 105 determines that the correction based on the signal from the HOB area 202 is not effective, the process proceeds to S213, where the number of read columns for normal use is the same as the initial value of the first embodiment. The 320th line is set, and noise detection is performed again. If it is determined in S211 that the period is such that the correction based on the signal from the HOB area 202 is effective, the HD period TH at the time of actual shooting is held at the value obtained in S106, and the process ends. To do.

上記の通り第2の実施形態によれば、ノイズ源の周波数情報を取得可能な構成である場合に、誤差成分が極力少ない状態でノイズの周波数を検出することが可能になる。   As described above, according to the second embodiment, when the frequency information of the noise source can be acquired, it is possible to detect the frequency of the noise with as few error components as possible.

また、第2の実施形態では概略のノイズの周波数が検出可能なレンズに対して、必ず読出し列数を変更する例を示したが、必ずしも全ての条件において、変更する必要はない。例えば、ノイズの概略周波数が充分低く、予め設定されている検出用の読出し列数が充分確保されている場合には、予め設定されている値を用いる構成としても良い。つまり、概略のノイズの周波数が高く、予め設定されている読出し列数では不足している場合にのみ、取得した概略のノイズの周波数により読出し列数を決定すれば良い。こうすることで読出し列数が不足する場合においても、検出精度の劣化を極力抑えつつ、ノイズの周波数の検出が可能となる。また、検出に要する時間の増大も削減することができる。   In the second embodiment, an example in which the number of readout columns is always changed for a lens capable of detecting a rough noise frequency has been described. However, it is not always necessary to change under all conditions. For example, when the approximate frequency of noise is sufficiently low and a preset number of read-out columns for detection is sufficiently secured, a preset value may be used. That is, only when the approximate noise frequency is high and the preset number of read columns is insufficient, the number of read columns may be determined based on the acquired approximate noise frequency. In this way, even when the number of read columns is insufficient, it is possible to detect the noise frequency while suppressing deterioration in detection accuracy as much as possible. In addition, an increase in time required for detection can be reduced.

また、アクセサリ情報としてレンズのみが挙げられているが、その他のアクセサリに対しても同様にアクセサリ情報を持たせることで対応することが可能である。   Further, only the lens is listed as the accessory information, but it is possible to deal with other accessories by providing the accessory information in the same manner.

101:レンズ、102:撮像素子、106:全体制御部、104:信号処理部、105:画像処理部、110:温度計、113:タイミング発生部、115:電源部   101: Lens, 102: Image sensor, 106: Overall control unit, 104: Signal processing unit, 105: Image processing unit, 110: Thermometer, 113: Timing generation unit, 115: Power supply unit

Claims (11)

被写体の光学像を画像信号に変換して出力する撮像素子と、
前記撮像素子の各走査線の画素を走査する駆動周期を設定する設定手段と、
前記撮像素子から出力された信号と、前記設定手段により設定された駆動周期とから、前記出力された信号に重畳したノイズの周波数を検出する検出手段とを有し、
前記検出手段により検出を行う場合に、前記設定手段は、前記駆動周期として、前記撮像素子の各走査線の予め決められた一部の画素を走査するための第1の駆動周期を設定することを特徴とする撮像装置。
An image sensor that converts an optical image of a subject into an image signal and outputs the image signal;
Setting means for setting a driving cycle for scanning pixels of each scanning line of the image sensor;
Detection means for detecting the frequency of noise superimposed on the output signal from the signal output from the image sensor and the drive cycle set by the setting means;
When performing detection by the detection unit, the setting unit sets, as the driving cycle, a first driving cycle for scanning a predetermined part of pixels of each scanning line of the image sensor. An imaging apparatus characterized by the above.
前記検出手段は、前記撮像素子から出力された信号の強度が、前記走査線に対して垂直な方向に周期的に変動している場合に、該変動の周波数と、前記第1の駆動周期とに基づいて前記ノイズの周波数を検出することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   When the intensity of the signal output from the image sensor periodically fluctuates in a direction perpendicular to the scanning line, the detection means includes the fluctuation frequency and the first driving period. The imaging device according to claim 1, wherein the frequency of the noise is detected based on the frequency. 前記撮像素子は、被写体の光学像を画像信号に変換して出力する2次元状に配列された複数の画素からなる有効画素領域と、遮光された複数の画素からなる遮光領域とを有し、前記撮像装置は、
前記有効画素領域の画素から出力された画像信号を、それぞれ、前記遮光領域の同じ走査線の画素から出力された信号を用いて補正する補正手段を更に有し、
前記変動の周波数は、ノイズの周波数と各走査線の画素を走査する駆動周期とに応じて変化し、
前記設定手段は、前記検出手段により検出された前記ノイズの周波数に基づいて、前記変動の周波数が前記補正手段により補正することが可能な周期の範囲内となる第2の駆動周期を設定することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
The imaging element has an effective pixel region composed of a plurality of pixels arranged in a two-dimensional manner for converting an optical image of a subject into an image signal and outputting the image signal, and a light shielding region composed of a plurality of light-shielded pixels, The imaging device
Correction means for correcting the image signals output from the pixels in the effective pixel region using the signals output from the pixels on the same scanning line in the light shielding region,
The frequency of the variation changes according to the frequency of noise and the driving cycle for scanning the pixels of each scanning line,
The setting means sets, based on the noise frequency detected by the detection means, a second drive cycle in which the fluctuation frequency falls within a range of a cycle that can be corrected by the correction means. The imaging apparatus according to claim 2.
前記第2の駆動周期で前記撮像素子の一部の走査線を走査した場合の前記変動の周波数が、前記補正手段により補正することが可能な周波数の範囲内にあるかどうかを判定する判定手段を更に有し、
前記判定手段により、前記補正手段により補正することが可能な周波数の範囲内に無いと判定された場合に、前記設定手段により前記第1の駆動周期より短い第3の駆動周期を設定し、前記検出手段によりノイズの周波数を検出することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
Determining means for determining whether the frequency of the fluctuation when scanning a part of scanning lines of the image sensor in the second driving cycle is within a frequency range that can be corrected by the correcting means. Further comprising
When the determination unit determines that the frequency is not within the frequency range that can be corrected by the correction unit, the setting unit sets a third drive cycle shorter than the first drive cycle, The imaging apparatus according to claim 3, wherein the noise frequency is detected by a detection unit.
前記検出手段により検出を行う場合に、前記設定手段は、前記撮像素子の特性に基づいて前記第1の駆動周期を設定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。   5. The method according to claim 1, wherein when the detection is performed by the detection unit, the setting unit sets the first driving cycle based on characteristics of the imaging element. 6. Imaging device. 温度検出手段を更に有し、
前記設定手段は、前記温度検出手段の出力に応じて前記第1の駆動周期を設定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。
A temperature detecting means;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the setting unit sets the first driving cycle according to an output of the temperature detection unit.
前記設定手段は、前記第1の駆動周期をTHとした場合に、検出しようとするノイズの周波数fの上限に対し、f<1/(2×TH)となる前記第1の駆動周期を設定することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。   The setting means sets the first drive cycle such that f <1 / (2 × TH) with respect to the upper limit of the frequency f of the noise to be detected when the first drive cycle is TH. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is an image pickup apparatus. 前記撮像装置に着脱可能なアクセサリの装着を検出する装着検出手段と、
前記アクセサリ内のノイズ源の周波数情報を記録した記録手段とを更に有し、
前記設定手段は、前記装着検出手段により前記アクセサリの装着が検出された際に、前記アクセサリに対応する前記周波数情報に基づいて前記第1の駆動周期を設定することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。
A mounting detection means for detecting the mounting of an accessory detachable from the imaging device;
Recording means for recording frequency information of a noise source in the accessory;
The setting means sets the first drive cycle based on the frequency information corresponding to the accessory when the attachment detection means detects the attachment of the accessory. 8. The imaging device according to any one of items 7.
前記周波数情報は、前記アクセサリ内の発振回路の駆動周波数及びバラツキに関する情報を含むことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 8, wherein the frequency information includes information related to a driving frequency and variation of an oscillation circuit in the accessory. 前記設定手段は、前記周波数情報が示す周波数が予め決められたノイズの周波数より高い場合に、前記周波数情報に基づいて、前記第1の駆動周期を設定することを特徴とする請求項8または9に記載の撮像装置。   The said setting means sets the said 1st drive period based on the said frequency information, when the frequency which the said frequency information shows is higher than the frequency of the predetermined noise, The said 1st drive period is set. The imaging device described in 1. 設定手段が、被写体の光学像を画像信号に変換して出力する撮像素子の各走査線の画素のうち、予め決められた一部の画素を走査する第1の駆動周期を設定する設定工程と、
検出手段が、前記第1の駆動周期で走査して前記撮像素子から読出した信号と、前記第1の駆動周期とから、前記読出した信号に重畳したノイズの周波数を検出する検出工程と
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
A setting step in which a setting unit sets a first driving cycle for scanning a predetermined part of the pixels of each scanning line of the imaging device that converts an optical image of the subject into an image signal and outputs the image signal; ,
A detecting unit configured to detect a frequency of noise superimposed on the read signal from the signal read from the imaging element by scanning in the first drive period and the first drive period; And a method of controlling the imaging apparatus.
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