JP2016082300A - Imaging device and signal processing method - Google Patents
Imaging device and signal processing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016082300A JP2016082300A JP2014209012A JP2014209012A JP2016082300A JP 2016082300 A JP2016082300 A JP 2016082300A JP 2014209012 A JP2014209012 A JP 2014209012A JP 2014209012 A JP2014209012 A JP 2014209012A JP 2016082300 A JP2016082300 A JP 2016082300A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- imaging
- area
- line
- imaging signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Studio Devices (AREA)
- Picture Signal Circuits (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
Description
本発明は、撮像装置及び信号処理方法に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and a signal processing method.
従来の撮像装置は、撮像素子から得られた電気信号(撮像信号)をアナログ−デジタル変換(AD変換)処理した後、信号自体の黒レベルを補償するために撮像信号に対してオプティカルブラッククランプ処理(OBクランプ処理)を施す。OBクランプ処理では、AD変換処理後の撮像信号と、撮像素子内の光学的黒領域(OB領域)の撮像信号との差分がとられる。OB領域は、一般には金属で遮光されたフォトダイオード(光電変換素子)で構成されている。OBクランプ処理により、暗電流ノイズ等に起因して撮像信号の黒レベルが変動した場合でも、黒レベルの安定した撮像信号を得ることができる。 A conventional imaging apparatus performs an analog-digital conversion (AD conversion) process on an electrical signal (imaging signal) obtained from an image sensor, and then performs an optical black clamp process on the imaging signal in order to compensate for the black level of the signal itself. (OB clamp processing) is performed. In the OB clamp process, a difference between the image pickup signal after the AD conversion process and the image pickup signal of the optical black area (OB area) in the image pickup element is taken. The OB region is generally composed of a photodiode (photoelectric conversion element) shielded from light by a metal. Even when the black level of the imaging signal fluctuates due to dark current noise or the like by the OB clamping process, an imaging signal with a stable black level can be obtained.
図18にOBクランプ処理を行う一般的なクランプ処理部を示す。クランプ処理部1801のフィルタ部1802は、クランプ処理部1801に入力される撮像信号のうちOB領域の撮像信号が選択的に入力され、OB領域の撮像信号にフィルタ処理を施してノイズを除去する。クランプ処理部1801に入力された撮像信号は、OB領域の撮像信号をフィルタ部1802でフィルタ処理して得られた基準信号(クランプ信号)との差分が加算器1803でとられ、OBクランプ処理が行われる。
FIG. 18 shows a general clamping processing unit that performs OB clamping processing. The
撮像素子内のOB領域は、領域のサイズや撮像素子内での配置場所など撮像素子毎にさまざまである。撮像素子内の有効画素領域の読み出し先頭ラインより早く読み出されるOB領域を有する場合、有効画素領域の撮像信号がクランプ処理部を通過する前にクランプ信号を安定化させることで、安定したクランプレベルでOBクランプ処理を行うことが可能となる。しかし、OB領域を有効画素領域の読み出し先頭ラインより早い読み出しラインに多く設けるためには、撮像素子の総画素数が増すとともに、OB領域のフォトダイオードをアルミニウムで覆う必要があるためにコストが増してしまう。さらに、アルミニウムにより寄生容量が発生し特性が電気的に悪化してしまう。 The OB area in the image pickup element varies for each image pickup element such as the size of the area and the arrangement location in the image pickup element. When having an OB area that is read earlier than the reading start line of the effective pixel area in the image sensor, the clamp signal is stabilized before the imaging signal of the effective pixel area passes through the clamp processing unit, so that a stable clamp level can be obtained. OB clamping processing can be performed. However, in order to provide a large number of OB areas on the readout line earlier than the readout start line of the effective pixel area, the total number of pixels of the image sensor increases, and the photodiode in the OB area must be covered with aluminum, which increases the cost. End up. Furthermore, parasitic capacitance is generated by aluminum, and the characteristics are electrically deteriorated.
図19に撮像素子の一例を示す。撮像素子1901は、その内部に、電気的に保証されない無効領域1902、OB領域1903、及びレンズ等により光学像を結像させ撮像信号を出力する有効画素領域1904を有する。OB領域1903から出力される撮像信号は、図18に示したようなクランプ処理部のフィルタ部に入力される。フィルタ部は、例えばIIR(Infinite Impulse Response)型LPF(Low Pass Filter)であり、OB領域の撮像信号の高周波成分を除去する。1905は、フィルタ部から出力されるクランプ信号であり、フィルタ部の時定数に応じた時間に応じて収束する。図19には、あるフレーム映像から急激に暗電流が増加して高い信号レベルのOB領域の撮像信号が入力された場合のクランプ信号1905を示しており、有効画素領域の先頭ラインがクランプ処理される前のライン位置1906で収束した状態を示している。
FIG. 19 shows an example of an image sensor. The
このようにクランプ処理部のフィルタ部に入力されるOB領域の撮像信号が変動した場合、変動に応じた目標のクランプ信号を出力するためには、フィルタ部の持つ時定数特性に応じた時間を要する。ここで、図19に示したOB領域1903のように、撮像素子内の有効画素領域1904の読み出し先頭ラインより早く読み出されるOB領域1907を有する場合を考える。OB領域1907の撮像信号が有効画素領域1904よりも先行してクランプ処理部のフィルタ部に入力され、クランプ信号が安定した(1906)後に、有効画素領域1904の読み出し先頭ラインの撮像信号がクランプ処理部でクランプされる。したがって、有効画素領域の全領域にわたって安定したクランプレベルのクランプ信号でもって撮像信号をクランプすることができる。
In this way, when the imaging signal of the OB region input to the filter unit of the clamp processing unit varies, in order to output a target clamp signal corresponding to the variation, a time corresponding to the time constant characteristic of the filter unit is required. Cost. Here, let us consider a case where an
信頼できる光学的黒レベルを出力するOB領域が十分に確保できない撮像素子を用いたOBクランプ処理の技術に関して、例えば特許文献1に記載の技術が公開されている。また、OBレベルが急速に変動した場合に、変動したOBレベルに応じて撮像信号へのクランプ信号を切り替える技術に関して、例えば特許文献2に記載の技術が公開されている。
For example, a technique described in
特許文献1に記載の技術では、撮像素子に照射されるイメージサークルを縮小して、光が照射されないイメージサークル外の金属膜で遮光されていない撮像素子領域を、OBレベル信号を出力する基準撮像素子領域として利用する。これにより、安定した十分広い領域のOB領域を確保している。しかし、撮影毎に撮像素子に照射されるイメージサークルを縮小する必要があり、動画像を撮影している場合など常時イメージサークルを固定しないといけない条件下では実施することができない。また、動画像の撮影中に、露光時間や温度条件等の撮影条件の急激な変化によるOBレベルの変動に、特許文献1に記載の技術では高速に追従することができない。
In the technique described in
特許文献2に記載の技術では、撮影モードの変化によるOB領域出力のOBレベルの急激な変化にクランプ信号を高速に追従させるために、予め撮影モード毎に想定される必要なクランプ信号レベルをメモリテーブル等に保持しておく。そして、撮影モードが変化した際、適応するクランプ信号レベルでもって撮像信号をクランプする。しかし、予め想定されるクランプ信号レベルを採用するため、露光時間や温度条件等の撮影条件の組み合わせによっては想定外のOBレベルが出力される場合がある。
In the technique described in
また、特許文献2に記載の技術において、OB領域として、図19に示したような撮像素子内の有効画素領域1904の読み出し先頭ラインより早く読み出されるOB領域1907を持たない又はそのOB領域が狭い撮像素子であった場合を考える。この場合、テーブルに保存された想定のクランプ信号レベルと、必要なクランプ信号レベルとが異なるが、クランプ処理部のフィルタ部でクランプ信号を収束させる時間を確保できないと、有効画素領域全体にわたって適切なクランプ処理が行えない。また、特許文献2に記載の技術では、一般的に同じ撮像素子であっても、撮像素子毎に異なるOB信号特性に、同じ理由で、適切に対応したOBクランプ処理を行うことができない。
In the technique described in
図20に、撮像素子内の有効画素領域の読み出し先頭ラインより早く読み出されるOB領域を有しない撮像素子の例を示す。撮像素子2001は、その内部に、無効領域2002、OB領域2003、及び有効画素領域2004を有する。OB領域2003から出力される撮像信号は、図18に示したようなクランプ処理部のフィルタ部に入力され、フィルタ部によりOB領域の撮像信号の高周波成分が除去される。2005は、フィルタ部から出力されるクランプ信号である。図20には、あるフレーム映像から急激に暗電流が増加して高い信号レベルのOB領域の撮像信号が入力された場合のクランプ信号2005を示しており、有効画素領域の先頭ラインがクランプ処理された後のライン位置2006で収束した状態を示している。
FIG. 20 shows an example of an image sensor that does not have an OB area that is read earlier than the read start line of the effective pixel area in the image sensor. The
OB領域2003のように、撮像素子内の有効画素領域の読み出し先頭ラインより早く読み出されるOB領域を有しない又はそのOB領域が狭い場合、クランプ信号2005のレベルは、有効画素領域の先頭ラインがクランプされた後のタイミングで収束する。その結果、有効画素領域2004の先頭ラインの撮像信号がクランプ処理部の加算器でクランプされている際には、まだ収束していないクランプレベルでクランプされていることになる。したがって、図21に示すように、映像上部の撮像信号が適切なクランプレベルでクランプできずにムラができてしまうことがある。
When there is no OB area that is read earlier than the reading start line of the effective pixel area in the image sensor or the OB area is narrow like the
本発明の目的は、撮像素子内の有効画素領域の読み出し先頭ラインより早く読み出されるOB領域を十分に有していなくとも、有効画素領域全体にわたって適切なクランプレベルで撮像信号をクランプすることができる撮像装置を提供することである。 An object of the present invention is to clamp an imaging signal at an appropriate clamp level over the entire effective pixel area even if the OB area is not sufficiently read out earlier than the reading start line of the effective pixel area in the image sensor. An imaging device is provided.
本発明に係る撮像装置は、有効画素領域及び光学的黒領域を有し、入力される光学像を光電変換して撮像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力される前記撮像信号をアナログ−デジタル変換する変換手段と、前記変換手段により変換された前記撮像信号のうち少なくとも前記光学的黒領域の撮像信号を、前記変換手段により変換された前記撮像信号に付加する補正手段と、前記補正手段を介して入力される前記光学的黒領域の撮像信号を基に、前記変換手段により変換された前記撮像信号に対して黒レベルを基準化するクランプ処理を行うクランプ処理手段とを有することを特徴とする。 An imaging apparatus according to the present invention has an effective pixel area and an optical black area, and photoelectrically converts an input optical image to output an imaging signal, and the imaging signal output from the imaging element. Conversion means for analog-to-digital conversion; correction means for adding at least the imaging signal in the optical black region of the imaging signal converted by the conversion means to the imaging signal converted by the conversion means; Clamp processing means for performing clamp processing for standardizing a black level on the image pickup signal converted by the conversion means based on the image pickup signal of the optical black area input through the correction means. It is characterized by.
本発明によれば、クランプレベルを速やかに収束させることができ、有効画素領域全体にわたって適切なクランプレベルで撮像信号をクランプすることができる。 According to the present invention, the clamp level can be quickly converged, and the imaging signal can be clamped at an appropriate clamp level over the entire effective pixel region.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について説明する。
図2は、本実施形態に係るデジタル撮像装置の概略構成例を示すブロック図である。レンズ駆動部211は、被写体の光学像を結像するための光学レンズ201を駆動させる。レンズ駆動部211は、例えばDCモーター等で構成されている。絞り駆動部210は、レンズ201を透過した光量を調整する絞り機構202を制御する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of the digital imaging apparatus according to the present embodiment. The
撮像素子203は、CMOSイメージセンサやCCDイメージセンサ等であり、被写体の光学像を電気信号に光電変換する。本実施形態では、撮像素子203は、ベイヤ配列の4色(R、Gr、Gb、B)の色フィルタが光電変換素子上に配置されている。増幅器204は、撮像素子203から出力された撮像信号を電気的に増幅する。
The
アナログ−デジタル変換部(AD変換部)205は、撮像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。クランプ処理部206は、撮像信号の黒レベルを固定するためのオプティカルブラッククランプ処理(OBクランプ処理)を行う。クランプ処理部206では、AD変換処理後の撮像信号は、信号自体の黒レベルを補償するために、撮像素子内の光学的黒領域(OB領域)の撮像信号との差分がとられる。OB領域は、例えば金属で遮光された光電変換素子で構成されている。この撮像信号の黒レベルを基準化するOBクランプ処理により、暗電流ノイズ等に起因して撮像信号の黒レベルが変動した場合でも、黒レベルの安定した撮像信号を得ることができる。
An analog-digital conversion unit (AD conversion unit) 205 converts the imaging signal from an analog signal to a digital signal. The
映像信号処理部207は、現像処理、ホワイトバランス処理、ノイズリダクション処理等の信号処理を施すことにより所定の映像信号を生成する。映像信号出力部208は、映像信号処理部207からの出力をビデオ信号等の形式に変換し、映像信号を外部へ出力する。
The video
演算制御部209は、プログラム等を基に撮像装置の各機能部の制御等を行うマイコン(マイクロコントローラ)等の中央演算処理装置である。例えば、演算制御部209は、映像信号処理部207の出力(映像信号)から輝度評価値を算出して、適切な露出レベルとなるようレンズ駆動部211や絞り駆動部210に駆動信号を送信する。演算制御部209は、撮像素子203に所定の露光時間になるよう制御信号を送信し、増幅器204に所定の増幅率を採用するよう制御信号を送信する。
The
また、例えば演算制御部209は、クランプ処理部206に、内部のフィルタ部のもつ時定数を所定の値になるよう制御信号を送信したり、撮像素子203内のOB領域の位置情報を送信したりする。演算制御部209は、映像信号処理部207から映像信号を受け取り、映像のフレーム間で差分を取ることで動き物体を検出したり顔を追尾したりする演算を行い、映像信号に情報を重畳させたりする処理を行う。
Further, for example, the
タイミングジェネレータ(TG)212は、撮像装置を駆動する基準クロックを生成する。タイミングジェネレータ212は、映像の垂直同期信号、水平同期信号、画素単位の駆動信号(ピクセルクロック)を生成し、各モジュールに供給する。クランプ処理部206では、これらタイミング信号と演算制御部209からの情報により、撮像素子203により得られた撮像信号のうちで、特定の領域の撮像信号をOB領域の撮像信号として採用してOBクランプ処理を行う。
A timing generator (TG) 212 generates a reference clock that drives the imaging apparatus. The
次に、OBクランプ処理を行う図2に示したクランプ処理部206について、図1を参照して説明する。クランプ処理部106には、AD変換処理された撮像信号が読み出しライン毎にピクセル単位で入力される。フィルタ部102は、クランプ処理部106に入力される撮像信号のうちOB領域の撮像信号が選択的に入力され、OB領域の撮像信号に対してノイズを除去するフィルタ処理を施す。クランプ処理部106に入力された撮像信号は、OB領域の撮像信号をフィルタ部102でフィルタ処理して得られた基準信号(クランプ信号)との差分が加算器103でとられ、OBクランプ処理が行われる。
Next, the
ここで、本実施形態における撮像素子203は、図3に示すように光電変換素子で構成された撮像素子301で構成されており、その内部に、電気的に保証されない無効領域302、OB領域303、及び有効画素領域304を有する。有効画素領域304は、レンズにより光学像を結像させ撮像信号を出力する画素領域である。OB領域303から出力される撮像信号は、図1に示したクランプ処理部106のフィルタ部102に入力される。
Here, the
フィルタ部102は、例えば1次のIIR型のLPFである。フィルタの時定数をM、フィルタの入力をXn、出力をYnとした場合、下記式(1)でフィルタ特性は表される。
Yn=(1/M)×{Xn+(M−1)×Yn-1} …(1)
ここで、時定数Mを大きくすると、入力Xnに対する出力の応答特性は遅くなるが、OB領域303に画素欠陥等がある場合に、画素欠陥等によるフィルタ出力への影響は小さくなる。逆に、時定数Mを小さくすると、入力Xnに対する出力の応答特性は早くなり、OBレベルの変動に追従しやすくなる。
The
Y n = (1 / M) × {X n + (M−1) × Y n−1 } (1)
Here, when the time constant M is increased, the output response characteristic with respect to the input Xn is delayed, but when there is a pixel defect or the like in the
しかし、時定数Mを小さくすると、撮影条件が高温であったり露光やゲインが大きく変化した場合のようにOB領域の撮像信号の信号レベルがフレーム間で大きく変動する場合に、入力OB信号のレベルの変動に対して出力クランプ信号特性が遅れる。その結果、有効画素領域全体に適切なクランプレベルでもってクランプ処理が施せない場合が発生したり、クランプ後の映像信号にハンチングのような現象が発生したりする。また、OB領域に画素欠陥等がある場合に、フィルタ部102で画素欠陥の影響を除去できずに誤クランプの可能性がある。
However, if the time constant M is reduced, the level of the input OB signal is changed when the signal level of the imaging signal in the OB region varies greatly between frames, such as when the shooting conditions are high or exposure or gain changes greatly. The output clamp signal characteristics are delayed with respect to fluctuations. As a result, there are cases where the entire effective pixel region cannot be clamped with an appropriate clamp level, or a phenomenon such as hunting occurs in the clamped video signal. In addition, when there is a pixel defect or the like in the OB area, the
OB補正部101は、AD変換処理されたデジタル撮像信号がクランプ処理部106に入力される前段に配置されている。すなわち、OB補正部101は、図2に示したAD変換部205とクランプ処理部206との間に設けられる。OB補正部101は、演算制御部104内のOB補正制御部105からの制御信号で動作し、タイミングジェネレータ212からの駆動タイミングにより同期がとられる。図1に示した例では、OB補正制御部105は演算制御部104内に設けているが、演算制御部104とは別に独立して設ける構成であってもよい。
The
図4は、第1の実施形態におけるOB補正部101の構成例を示す図である。OB補正部101は、ラインメモリ405、ラインメモリ406、スルーライン407、入力側撮像信号切り替えスイッチ404、及び出力側撮像信号切り替えスイッチ411を有する。スイッチ404は、撮像信号の入力端子と、ラインメモリ405の入力端子401、スルーライン407の入力端子402、及びラインメモリ406の入力端子403との接続を制御する。また、スイッチ411は、OB補正部101の出力端子と、ラインメモリ405の出力端子408、スルーライン407の出力端子409、及びラインメモリ406の出力端子410との接続を制御する。スイッチ404、411は、OB補正制御部105により切り替え制御される。また、内部の駆動タイミングは、図2に示したタイミングジェネレータ212から供給されるピクセルクロック、垂直同期信号、水平同期信号に同期して駆動する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the
OB補正部101及びOB補正制御部105によるOB補正処理について説明する。図5は、第1の実施形態におけるOB補正処理の例を示すフローチャートである。撮像装置の起動シーケンスのある時点から、OB補正制御部105が起動し(S501)、OB補正制御部105による制御が開始される。OB補正制御部105は、OB補正部101を通過する現在の撮像信号の読み出しラインが、OB領域303の先頭ラインであるか否かを判定する(S502)。
An OB correction process performed by the
現在の撮像信号の読み出しラインがOB領域303の先頭ラインであった場合、OB補正制御部105は、後述する方法で後段のクランプ処理部でクランプするための最適な付加ライン数を演算決定する(S503)。その後、OB補正制御部105が、撮像信号の読み出しラインの位置に応じてスイッチ404及びスイッチ411を制御し(S504)、各ラインの撮像信号は、ラインメモリ405、ラインメモリ406、又はスルーライン407を通過する。
If the current readout line of the imaging signal is the first line of the
ステップS502での判定の結果、現在の撮像信号の読み出しラインがOB領域303の先頭ラインでなかった場合、OB補正制御部105が、現在の読み出しラインの位置に応じてスイッチ404及びスイッチ411を制御する(S504)。これにより、各ラインの撮像信号は、ラインメモリ405、ラインメモリ406、又はスルーライン407を通過する。
If the result of determination in step S502 is that the current readout line of the imaging signal is not the first line of the
ステップS503での付加ライン数演算結果が「1」であった場合の、ステップS504におけるスイッチ制御と、ラインメモリ405、406に保存される撮像信号のライン番号とのタイミングテーブルを図6に示す。また、図7に、合計Nラインで構成された、OB領域303の先頭ラインが「OBライン1」から始まるOB領域303のライン構成の例を示す。
FIG. 6 shows a timing table of the switch control in step S504 and the line numbers of the imaging signals stored in the
図6に示すように、OB補正部101に入力されるOB領域のライン構成は、ライン番号1から始まる合計Nラインで構成されている。それに対して、OB補正部101から出力されるOB領域のライン構成は、合計(N+1)ラインであり、先頭にライン番号1のOB領域が付加された状態である。つまり、OB補正部101への入力は、図7に示したライン構成であるのに対して、OB補正部101からの出力は、図8に示したライン構成となる。このようにOB補正部101は、入力される撮像信号をライン単位で加工して出力する。
As shown in FIG. 6, the line configuration of the OB area input to the
本例では1ラインの付加を行う例を示したが、図5のステップS503での付加ライン数演算結果に応じて付加ライン数は異なり、1ライン以上を付加してもよい。ラインメモリ405、406のメモリサイズは、付加ライン数演算結果に応じてアダプティブに領域が確保されてもよいし、付加ライン数演算結果の最大付加ライン数×2ライン分、予めメモリ領域に確保されていてもよい。
In this example, an example in which one line is added is shown. However, the number of additional lines differs depending on the result of calculating the number of additional lines in step S503 in FIG. 5, and one or more lines may be added. As for the memory size of the
また、付加ライン数演算結果がゼロである場合には、スイッチ404はスルーライン407の入力端子402に、スイッチ411はスルーライン407の出力端子409に接続され、各ラインの撮像信号は、いわゆるスルー状態となる。つまり、各ラインの撮像信号は、ラインメモリ405、406に蓄積されずにOB補正部101をスルーする形になる。また、付加ラインを2回以上繰り返すようにOB補正を行う場合、言い換えれば同じラインの撮像信号を複数回出力する場合、最大付加ライン数×(繰り返し回数分)のメモリを確保すればよい。
When the result of calculating the number of additional lines is zero, the
図9は、図1に示したOB補正部101を通過した後のクランプ処理部106に入力される撮像信号の例を示す図である。OB領域904は、図3に示したOB領域303にOB補正部101で付加されたOB領域903が上部に付加され補正された構成になっている。同様に、有効画素領域905は、図3に示した有効画素領域304にOB補正部101で付加された有効画素領域902が上部に付加された構成になっている。OB領域904は、図1に示したクランプ処理部106のフィルタ部102に入力され、クランプ処理に用いられる。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an imaging signal input to the
906は、フィルタ部102から出力されるクランプ信号であり、フィルタ部102のもつ時定数に応じた時間に応じて収束する。図9には、あるフレーム映像から急激に暗電流が増加して高い信号レベルのOB領域の撮像信号が入力された場合のクランプ信号906を示しており、有効画素領域304の先頭ラインがクランプ処理される前のライン位置907で収束した状態を示している。このようにクランプ処理部106のフィルタ部102に入力されるOB領域の撮像信号が変動した場合、変動に応じた目標のクランプ信号を出力するためには、フィルタ部102のもつ時定数特性に応じた時間を要する。
A
本実施形態において、図3に示した撮像素子301のように、OB領域303が撮像素子内の有効画素領域304の読み出し先頭ラインより早く読み出されるOB領域を有していない又はそのOB領域が狭い場合には以下のようになる。まず、OB補正部101でOB領域303の上部にOB領域903を付加しOB領域を補正する。その結果、補正されたOB領域904のうち、付加されたOB領域903の部分が有効画素領域304よりも先行してクランプ処理部106のフィルタ部102に入力される。この結果、フィルタ部102の出力であるクランプ信号が安定した(907)後に、有効画素領域304の読み出し先頭ラインの撮像信号がクランプ処理部106でクランプされる。したがって、本実施形態によれば、有効画素領域の全領域にわたって安定したクランプレベルのクランプ信号でもって撮像信号をクランプすることができ、例えば図10に示すようにムラ等のない良好な画像を得ることができる。
In the present embodiment, like the
次に、図5のステップS503での付加ライン数の演算決定方法について説明する。図11は、付加ライン数演算処理の例を示すフローチャートである。付加ライン数演算処理を開始すると(S1101)、まず、OB補正制御部105は、前後フレームの撮影パラメータの差分を正規化する。黒レベルは暗電流に起因しており、暗電流は撮像素子の温度T、露光時間S、ゲイン(信号増幅率)Aが大きくなるほど増加する。あるフレームの撮影パラメータEnは、以下の式(2)で表される。
En=Tn+Sn+An
ここで、式(2)の左辺にさらに、図2に示した演算制御部209で処理を行う顔検知の検出条件や動き物体検知の検出条件を追加しても良い。
Next, a method for determining the number of additional lines in step S503 in FIG. 5 will be described. FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of the additional line number calculation process. When the additional line number calculation process is started (S1101), first, the OB
E n = T n + S n + A n
Here, a detection condition for face detection and a detection condition for moving object detection that are processed by the
OB補正制御部105は、式(2)を用いて、現フレームの撮影パラメータEnと前フレームの撮影パラメータEn-1との差分(En−En-1)を取得する(S1102)。次に、OB補正制御部105は、クランプ処理部106のフィルタ部102の時定数Mを取得する(S1103)。そして、OB補正制御部105は、式(2)を用いて導出された撮影パラメータの前後フレーム間の差分(En−En-1)から、暗電流の変化量Imを見積もる。さらに、OB補正制御部105は、フィルタ部102の時定数Mから暗電流の変化量が収束するのに必要とするライン数Lを演算して付加ライン数を決定し(S1104)、付加ライン数演算処理を終了する(S1105)。
OB
また、ステップS503での付加ライン数演算処理で決定された付加ライン数Lがラインメモリの確保量の制限を超えた場合、や、少ない付加ライン数でクランプレベルを入力する黒レベルに追従させたい場合、以下のように制御してもよい。例えば、フィルタ部102へ付加ラインの撮像信号が入力中のみ時定数Mを小さくすることで、少ない付加ラインで、付加ラインがフィルタ入力中にクランプレベルを黒レベルに引き込むことができる。
Further, when the additional line number L determined in the additional line number calculation process in step S503 exceeds the limit of the line memory reservation amount, or the black level for inputting the clamp level with a small additional line number is desired to follow. In this case, the control may be performed as follows. For example, by reducing the time constant M only when the image signal of the additional line is being input to the
(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。以下に説明する第2の実施形態は、前述した第1の実施形態とは、OB補正部101の構成及び制御が異なり、それ以外は第1の実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment described below is different from the first embodiment described above in the configuration and control of the
図12は、第2の実施形態におけるOB補正部101の構成例を示す図である。OB補正部101は、FIFO(First-in First-out)型ラインメモリ1202、スルーライン1203、入力側撮像信号切り替えスイッチ1205、及び出力側撮像信号切り替えスイッチ1204を有する。スイッチ1205は、撮像信号の入力端子と、スルーライン1203の入力端子1207及びラインメモリ1202の入力端子1208との接続を制御する。また、スイッチ1204は、OB補正部101の出力端子と、スルーライン1203の出力端子1209及びラインメモリ1202の出力端子1210との接続を制御する。スイッチ1204、1205は、OB補正制御部105により切り替え制御される。また、OB補正部101内部の駆動タイミングは、図2に示したタイミングジェネレータ212から供給されるピクセルクロック、垂直同期信号、水平同期信号に同期して駆動する。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of the
第2の実施形態におけるOB補正部101及びOB補正制御部105によるOB補正処理について説明する。図13は、第2の実施形態におけるOB補正処理の例を示すフローチャートである。撮像装置の起動シーケンスのある時点から、OB補正制御部105が起動し(S1301)、OB補正制御部105による制御が開始される。OB補正制御部105は、OB補正部101を通過する現在の撮像信号の読み出しラインが、OB領域303の先頭ラインであるか否かを判定する(S1302)。
An OB correction process by the
現在の撮像信号の読み出しラインがOB領域303の先頭ラインであった場合、OB補正制御部105は、第1の実施形態と同様の方法で後段のクランプ処理部でクランプするための最適な付加ライン数を演算決定する(S1303)。その後、OB補正制御部105が、撮像信号の読み出しラインの位置に応じてスイッチ1204及びスイッチ1205を制御し(S1304)、各ラインの撮像信号は、FIFO型ラインメモリ1202又はスルーライン1203を通過する。
When the readout line of the current imaging signal is the first line of the
ステップS1302での判定の結果、現在の撮像信号の読み出しラインがOB領域303の先頭ラインでなかった場合、OB補正制御部105が、現在の読み出しラインの位置に応じてスイッチ1204及びスイッチ1205を制御する(S1304)。これにより、各ラインの撮像信号は、FIFO型ラインメモリ1202又はスルーライン1203を通過する。
If the result of determination in step S1302 is that the current readout line of the imaging signal is not the first line of the
ステップS1303での付加ライン数演算結果が「1」であった場合のFIFO型ラインメモリ1202に保存される撮像信号のライン番号のタイミングテーブルを図14に示す。図14に示すように、OB補正部101に入力されるOB領域のライン構成は、ライン番号1から始まる合計Nラインである。それに対して、OB補正部101から出力されるOB領域のライン構成は、合計(N+1)ラインであり、先頭にライン番号1のOB領域が付加された状態である。
FIG. 14 shows a timing table of the line numbers of the imaging signals stored in the FIFO
本例では1ラインの付加を行う例を示したが、図13のステップS1303での付加ライン数演算結果に応じて付加ライン数は異なる。FIFO型ラインメモリ1202のメモリサイズは、付加ライン数演算結果に応じてアダプティブに領域が確保されてもよいし、付加ライン数演算結果の最大付加ライン数分、予めメモリ領域に確保されていてもよい。付加ライン数演算結果がゼロである場合には、スイッチ1205はスルーライン1203の入力端子1207に、スイッチ1204はスルーライン1203の出力端子1209に接続され、各ラインの撮像信号は、いわゆるスルー状態となる。つまり、各ラインの撮像信号は、FIFO型ラインメモリ1202に蓄積されずにOB補正部101をスルーする形になる。
In this example, one line is added. However, the number of additional lines differs depending on the result of calculating the number of additional lines in step S1303 in FIG. As for the memory size of the FIFO
以上のように、第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、有効画素領域の全領域にわたって安定したクランプレベルのクランプ信号でもって撮像信号をクランプすることができる。また、第2の実施形態では、ラインメモリとしてFIFO型ラインメモリを採用することで、第1の実施形態におけるラインメモリの半分の容量の確保で済む。 As described above, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the imaging signal can be clamped with the clamp signal having a stable clamp level over the entire effective pixel region. Further, in the second embodiment, by adopting a FIFO type line memory as the line memory, it is only necessary to secure half the capacity of the line memory in the first embodiment.
前述した第1の実施形態では、OB補正部101のラインメモリには、OB領域903と無効領域と有効画素領域901を含む撮像素子からの出力をそのまま保存し、出力していた。第2の実施形態では、図15に示すように無効領域と有効画素領域901との撮像信号をOB領域903の撮像信号で繰り返し書き換え送信する。図15に示す領域1505のようにOB領域1503の撮像信号を繰り返し書き換えて(1504)、OB領域を拡大補正してクランプ処理部106に入力する際、フィルタ部102への撮像信号の入力領域が領域1505及び領域303になるように制御する。このような制御で、フィルタ部102の出力であるクランプ信号の収束時間は、OB領域1505の領域が拡大された分、有効画素領域304の読み出し先頭ラインがクランプ処理部106に入力されるタイミングより相対的に早くなる。また、ライン付加領域1505がフィルタ部102に入力中は、フィルタ部102の時定数を小さくすることで、さらに高速にクランプレベルを黒基準レベルに追従することができる。
In the first embodiment described above, the output from the image sensor including the
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、大きなシェーディング特性を含んだ撮像素子であっても適切にクランプ処理できるようにするものである。以下では、第3の実施形態において、前述した第1及び第2の実施形態と異なる点についてのみ説明する。なお、以下では、第2の実施形態と同様のOB補正部101を例に説明するが、第1の実施形態と同様のOB補正部101であっても適用可能である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, even an image sensor including a large shading characteristic can be appropriately clamped. In the following, only the differences of the third embodiment from the first and second embodiments will be described. In the following, an
図19に示した撮像素子1901のように、OB領域として撮像素子内の有効画素領域1904の読み出し先頭ラインより早く読み出されるOB領域1907を有する場合のクランプ処理は前述した。しかし、撮像素子が大きなシェーディング特性を有する場合、特にOB領域の端領域1907のシェーディング特性が大きい傾向がある。OB領域1907のシェーディング特性が大きい場合、シェーディング特性が影響して正常なクランプ処理が行えないことがある。
The clamping process when the
そこで、第3の実施形態として、OB領域1907の先頭を1ラインとし、1ライン目から(X−1)ライン目(Xは2以上の自然数)まではシェーディング特性が大きく、光学的黒レベルの参照領域として適さない特性の撮像素子の場合の例を示す。図16は、第3の実施形態におけるOB補正処理の例を示すフローチャートである。
Therefore, as a third embodiment, the head of the
撮像装置の起動シーケンスのある時点から、OB補正制御部105が起動し(S1601)、OB補正制御部105による制御が開始される。OB補正制御部105は、OB補正部101を通過する現在の撮像信号の読み出しラインが、OB領域1903の先頭ラインからXライン目であるか否かを判定する(S1602)。
The OB
現在の撮像信号の読み出しラインがOB領域1903の先頭ラインからXライン目であった場合、OB補正制御部105は、第1の実施形態と同様の方法で後段のクランプ処理部でクランプするための最適な付加ライン数を演算決定する(S1603)。その後、OB補正制御部105が、撮像信号の読み出しラインの位置に応じてスイッチ1204及びスイッチ1211を制御し(S1604)、各ラインの撮像信号は、FIFO型ラインメモリ1202又はスルーライン1203を通過する。
When the readout line of the current imaging signal is the X-th line from the first line of the
ステップS1602での判定の結果、現在の撮像信号の読み出しラインがOB領域303の先頭からXライン目でなかった場合、OB補正制御部105が、現在の読み出しラインの位置に応じてスイッチ1204及びスイッチ1205を制御する(S1604)。これにより、各ラインの撮像信号は、FIFO型ラインメモリ1202又はスルーライン1203を通過する。
If the result of determination in step S1602 is that the readout line of the current imaging signal is not the X-th line from the beginning of the
ステップS1603での付加ライン数演算結果が「1」であった場合、以上のフローを経た状態で、OB補正部101に入力されるOB領域のライン構成は、図7と同様にライン番号1から始まる合計Nラインである。それに対して、OB補正部101から出力されるOB領域のライン構成は、合計(N+1)ラインであり、図17に示すように先頭ラインからXライン目のOB領域のライン番号Xが付加された状態である。
When the additional line number calculation result in step S1603 is “1”, the line configuration of the OB area input to the
以上のようにOB補正部101で補正された撮像信号を、クランプ処理部106に入力する。そして、フィルタ部102に入力するOB領域の撮像信号をXライン目からとなるように演算制御部104からフィルタ回路102に指令を出すことで、シェーディング特性の大きいOB領域1907の撮像信号を使わずにOBクランプ処理が行われる。さらに、OB補正部101で付加されたラインでフィルタ部102の出力特性が収束することで、有効画像領域全体にわたって適切なクランプ処理を実施することができる。
The imaging signal corrected by the
(本発明の他の実施形態)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
(Other embodiments of the present invention)
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.
なお、前記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
101:OB補正部 102:フィルタ部 103:加算器 104:演算制御部 105:OB補正制御部 106:クランプ処理部 203:撮像素子 204:増幅器 205:AD変換部 206:クランプ処理部 209:演算制御部 212:タイミングジェネレータ 301:撮像素子 302:無効領域 303:OB領域 304:有効画素領域 101: OB correction unit 102: filter unit 103: adder 104: calculation control unit 105: OB correction control unit 106: clamp processing unit 203: imaging device 204: amplifier 205: AD conversion unit 206: clamp processing unit 209: calculation control Unit 212: Timing generator 301: Image sensor 302: Invalid area 303: OB area 304: Effective pixel area
Claims (8)
前記撮像素子から出力される前記撮像信号をアナログ−デジタル変換する変換手段と、
前記変換手段により変換された前記撮像信号のうち少なくとも前記光学的黒領域の撮像信号を、前記変換手段により変換された前記撮像信号に付加する補正手段と、
前記補正手段を介して入力される前記光学的黒領域の撮像信号を基に、前記変換手段により変換された前記撮像信号に対して黒レベルを基準化するクランプ処理を行うクランプ処理手段とを有することを特徴とする撮像装置。 An imaging device having an effective pixel region and an optical black region, photoelectrically converting an input optical image and outputting an imaging signal;
Conversion means for analog-to-digital conversion of the imaging signal output from the imaging element;
Correction means for adding at least the image pickup signal of the optical black region of the image pickup signal converted by the conversion means to the image pickup signal converted by the conversion means;
Clamp processing means for performing clamp processing for standardizing a black level on the image pickup signal converted by the conversion means based on the image pickup signal of the optical black area input through the correction means. An imaging apparatus characterized by that.
前記撮像素子から出力される前記撮像信号をアナログ−デジタル変換する変換手段と、
前記変換手段により変換された後の有効画素領域又は光学的黒領域の撮像信号を、前記光学的黒領域の撮像信号に基づくクランプ信号との差分をとることで黒レベルにクランプするクランプ処理手段と、
前記変換手段により変換された後の撮像信号をライン単位で加工する補正手段と、
前記補正手段を制御する補正制御手段とを有し、
前記補正制御手段は、前記補正手段で前記撮像信号を加工した後、前記クランプ処理手段により前記有効画素領域の撮像信号が黒レベルにクランプするよう前記補正手段を制御することを特徴とする撮像装置。 An imaging device having an effective pixel region and an optical black region, photoelectrically converting an input optical image and outputting an imaging signal;
Conversion means for analog-to-digital conversion of the imaging signal output from the imaging element;
Clamp processing means for clamping the imaging signal of the effective pixel area or the optical black area after being converted by the conversion means to a black level by taking a difference from the clamping signal based on the imaging signal of the optical black area; ,
Correction means for processing the imaging signal after being converted by the conversion means in units of lines;
Correction control means for controlling the correction means,
The correction control means controls the correction means so that the image pickup signal of the effective pixel region is clamped at a black level by the clamp processing means after the image pickup signal is processed by the correction means. .
前記変換工程にて変換された前記撮像信号のうち少なくとも前記光学的黒領域の撮像信号を、前記変換工程にて変換された前記撮像信号に付加する補正工程と、
前記補正工程で処理された前記光学的黒領域の撮像信号を基に、前記変換工程にて変換された前記撮像信号に対して黒レベルを基準化するクランプ処理を行うクランプ処理工程とを有することを特徴とする信号処理方法。 A conversion step of analog-digital conversion of the imaging signal output from an imaging device having an effective pixel area and an optical black area, photoelectrically converting an input optical image and outputting an imaging signal;
A correction step of adding at least the imaging signal of the optical black region of the imaging signal converted in the conversion step to the imaging signal converted in the conversion step;
A clamp processing step of performing a clamp processing for standardizing a black level on the imaging signal converted in the conversion step based on the imaging signal of the optical black region processed in the correction step. A signal processing method characterized by the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014209012A JP2016082300A (en) | 2014-10-10 | 2014-10-10 | Imaging device and signal processing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014209012A JP2016082300A (en) | 2014-10-10 | 2014-10-10 | Imaging device and signal processing method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016082300A true JP2016082300A (en) | 2016-05-16 |
Family
ID=55959174
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014209012A Pending JP2016082300A (en) | 2014-10-10 | 2014-10-10 | Imaging device and signal processing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016082300A (en) |
-
2014
- 2014-10-10 JP JP2014209012A patent/JP2016082300A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5746521B2 (en) | IMAGING DEVICE, ITS CONTROL METHOD, PROGRAM, AND STORAGE MEDIUM | |
JP5715436B2 (en) | Imaging apparatus and control method thereof | |
JP4742652B2 (en) | Imaging device | |
JP6271926B2 (en) | Imaging device, control method thereof, and program | |
JP2008085388A (en) | Imaging apparatus | |
JP6944846B2 (en) | Imaging device, control method of imaging device | |
JP2008113141A (en) | Imaging device and signal processing method | |
US10511792B2 (en) | Image pickup apparatus with flash band compensation technique, control method therefor, and storage medium | |
JP2012134685A (en) | Imaging device | |
JP2007300368A (en) | Solid-state imaging device | |
JP2009171161A (en) | Imaging system and method for controlling imaging system | |
KR101544741B1 (en) | Imaging device method for controlling the imaging device and medium of recording the method | |
JP2008288723A (en) | Imaging apparatus, imaging method, program, and integrated circuit | |
JP2019080261A (en) | Imaging apparatus | |
US10735661B2 (en) | Image pickup apparatus that compensates for flash band, control method therefor, storage medium, and video processing apparatus | |
JP2016082300A (en) | Imaging device and signal processing method | |
JP2011009834A (en) | Imager and imaging method | |
JP5341536B2 (en) | Imaging device | |
JP2010056817A (en) | Imaging apparatus | |
JP2006135425A (en) | Signal processor and processing method of solid state image sensor and imaging apparatus | |
WO2018168458A1 (en) | Image-capture device | |
JP2006262222A (en) | Imaging apparatus | |
JP2012235363A (en) | Imaging apparatus | |
JP2014057196A (en) | Imaging apparatus | |
JP2011135194A (en) | Imaging device, correction control method thereof, correction control program, and recording medium |