JP2017118342A - Imaging apparatus - Google Patents
Imaging apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017118342A JP2017118342A JP2015252197A JP2015252197A JP2017118342A JP 2017118342 A JP2017118342 A JP 2017118342A JP 2015252197 A JP2015252197 A JP 2015252197A JP 2015252197 A JP2015252197 A JP 2015252197A JP 2017118342 A JP2017118342 A JP 2017118342A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pixel
- signal
- imaging device
- solid
- black level
- 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.)
- Granted
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 28
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、ダミー画素を用いて有効画素の黒レベルを取得する撮影装置に関する。 The present invention relates to a photographing apparatus that acquires a black level of an effective pixel using a dummy pixel.
撮影装置には、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の固体撮像素子が搭載されている。この種の固体撮像素子の出力信号には、感度や撮影時温度、露光時間等に依存して暗電流が発生する。そのため、有効画素の黒レベルのオフセット成分がばらつく。そこで、固体撮像素子には、光電変換素子を持つ通常の有効画素以外に、光電変換素子を遮光膜にて遮光したオプティカルブラック(以下、OB(Optical Black)と記す。)画素が形成されている。 A solid-state imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor is mounted on the photographing apparatus. A dark current is generated in the output signal of this type of solid-state imaging device depending on sensitivity, temperature at the time of photographing, exposure time, and the like. Therefore, the black level offset component of the effective pixel varies. Therefore, in addition to normal effective pixels having photoelectric conversion elements, optical black (hereinafter referred to as OB (Optical Black)) pixels in which the photoelectric conversion elements are shielded by a light shielding film are formed in the solid-state imaging device. .
OB画素の出力信号には、感度や撮影時温度、露光時間等に依存して有効画素の出力信号と同等の暗電流成分が含まれる。そのため、OB画素の信号出力レベルを黒レベルとしてクランプし、クランプされた黒レベルで有効画素の出力信号を減算することにより、暗電流に起因する黒レベルのオフセット成分の、フレーム間やフィールド間のばらつきが抑えられる。 The output signal of the OB pixel includes a dark current component equivalent to the output signal of the effective pixel depending on sensitivity, shooting temperature, exposure time, and the like. Therefore, the signal output level of the OB pixel is clamped as a black level, and the output signal of the effective pixel is subtracted from the clamped black level, so that the offset component of the black level caused by the dark current is between frames or between fields. Variability is suppressed.
また、光電変換素子を持たないダミー画素を持つ固体撮像素子も知られている。ダミー画素の信号出力レベルを黒レベルとしてクランプすることにより、OB画素が画素欠陥を持つ場合に起こり得る不適正なクランプが避けられる。 A solid-state imaging device having dummy pixels that do not have photoelectric conversion elements is also known. By clamping the signal output level of the dummy pixel as a black level, improper clamping that can occur when the OB pixel has a pixel defect is avoided.
特許文献1に、ダミー画素の信号出力レベルを黒レベルとしてクランプすることが可能な具体的構成例が記載されている。特許文献1には、ダミー画素の出力信号に基づきクランプされた有効画素の出力信号に対してOB画素とダミー画素との信号出力差を加算又は減算することによって黒レベルを調整する構成が例示されている。
OB画素は、固体撮像素子の小型化や有効画素領域の大面積化を達成するため、配置可能な数に制約がある。そのため、例えば、制約上少数しか配置されなかったOB画素の出力信号を例えば平均化して黒レベルとしてクランプした場合であっても、有効画素の出力信号の黒レベルを精度良く補正することが難しいという問題が指摘される。 The number of OB pixels that can be arranged is limited in order to achieve a reduction in the size of the solid-state imaging device and an increase in the effective pixel area. Therefore, for example, it is difficult to accurately correct the black level of the output signal of the effective pixel even when the output signal of the OB pixel that has been arranged in a small number due to restrictions is averaged and clamped as a black level. Problems are pointed out.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、OB画素が少数しか配置されてない構成であっても、有効画素信号の黒レベルを精度良く取得するのに好適に構成された撮影装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to obtain the black level of an effective pixel signal with high accuracy even in a configuration in which only a small number of OB pixels are arranged. It is an object to provide a suitably configured photographing apparatus.
本発明の一実施形態に係る撮影装置は、光電変換素子を持たない複数のダミー画素を持つ固体撮像素子と、撮影条件に応じて、各ダミー画素の読み出し回数を複数回に設定し、設定された回数だけ読み出された各ダミー画素の信号のうちの少なくとも一部の信号に基づいて、固体撮像素子の有効画素の黒レベルを補正するための基準黒レベル信号を取得する取得手段とを備える。 An imaging apparatus according to an embodiment of the present invention is set by setting a solid-state imaging device having a plurality of dummy pixels that do not have photoelectric conversion elements, and setting the number of readings of each dummy pixel to a plurality of times according to imaging conditions. Acquisition means for acquiring a reference black level signal for correcting the black level of the effective pixel of the solid-state imaging device based on at least a part of the signals of each dummy pixel read out a number of times. .
また、本発明の一実施形態において、取得手段は、各ダミー画素より出力される信号を、設定された回数だけA/D変換し、A/D変換された複数回分の信号に基づいて所定の基準値を計算し、計算された基準値を基準黒レベル信号として取得する構成としてもよい。 In one embodiment of the present invention, the acquisition unit performs A / D conversion on the signal output from each dummy pixel a set number of times, and performs predetermined processing based on the A / D converted signal for a plurality of times. The reference value may be calculated, and the calculated reference value may be acquired as a reference black level signal.
また、本発明の一実施形態に係る撮影装置は、有効画素の出力信号に含まれる暗電流成分を推定する推定手段と、推定された暗電流成分に基づいて、各ダミー画素に基づいて取得された基準黒レベル信号を補正する補正手段とを備える構成としてもよい。 In addition, the imaging apparatus according to an embodiment of the present invention is acquired based on each dummy pixel based on an estimation unit that estimates a dark current component included in an output signal of an effective pixel, and the estimated dark current component. It is also possible to provide a correction means for correcting the reference black level signal.
また、本発明の一実施形態に係る撮影装置は、固体撮像素子に入射される光の量を制御するためのメカニカルシャッタを備える構成としてもよい。この構成において、取得手段は、各ダミー画素の少なくとも一部の読み出しをメカニカルシャッタが開いている期間に行ってもよい。 Moreover, the imaging device according to an embodiment of the present invention may include a mechanical shutter for controlling the amount of light incident on the solid-state imaging device. In this configuration, the acquisition unit may read at least part of each dummy pixel during a period in which the mechanical shutter is open.
また、本発明の一実施形態において、取得手段は、固体撮像素子の全ての有効画素を読み出した後に各ダミー画素の読み出しを行う構成としてもよい。 In one embodiment of the present invention, the acquisition unit may read each dummy pixel after reading all effective pixels of the solid-state imaging device.
また、本発明の一実施形態において、固体撮像素子は、複数のオプティカルブラック画素を持つ構成としてもよい。この構成において、取得手段は、撮影条件が所定の条件を満たすとき、各ダミー画素に基づいて基準黒レベル信号を取得し、撮影条件が所定の条件を満たさないとき、各ダミー画素の信号に代えて、各オプティカルブラック画素の信号を読み出し、読み出された各オプティカルブラック画素の信号に基づいて基準黒レベル信号を取得してもよい。 In one embodiment of the present invention, the solid-state imaging device may have a plurality of optical black pixels. In this configuration, the acquisition unit acquires the reference black level signal based on each dummy pixel when the shooting condition satisfies a predetermined condition, and replaces the signal of each dummy pixel when the shooting condition does not satisfy the predetermined condition. Thus, the signal of each optical black pixel may be read, and the reference black level signal may be acquired based on the read signal of each optical black pixel.
ここで、上記の所定の条件は、例えば、
固体撮像素子に設定されているISO感度が所定感度を超えている、
固体撮像素子の撮影時温度が所定温度を超えている、
固体撮像素子の露光時間が所定時間を超えている、
の少なくとも1つを含む。
Here, the predetermined condition is, for example,
The ISO sensitivity set for the solid-state image sensor exceeds a predetermined sensitivity,
The shooting temperature of the solid-state image sensor exceeds the specified temperature,
The exposure time of the solid-state image sensor exceeds a predetermined time,
At least one of the following.
また、本発明の一実施形態において、取得手段は、各ダミー画素の信号を読み出す場合には各オプティカルブラック画素の読み出し行数を初期的に設定されている読み出し行数から減らし、各オプティカルブラック画素の信号を読み出す場合には各ダミー画素の読み出し行数を初期的に設定されている読み出し行数から減らす構成としてもよい。 In one embodiment of the present invention, when the signal of each dummy pixel is read, the acquisition unit reduces the number of read rows of each optical black pixel from the initially set number of read rows, and each optical black pixel When the above signal is read, the number of read rows of each dummy pixel may be reduced from the initially set number of read rows.
本発明の一実施形態によれば、OB画素が少数しか配置されてない構成であっても、有効画素信号の黒レベルを精度良く取得するのに好適に構成された撮影装置が提供される。 According to an embodiment of the present invention, there is provided an imaging apparatus that is suitably configured to accurately acquire the black level of an effective pixel signal even when only a small number of OB pixels are arranged.
以下、本発明の一実施形態に係る撮影装置について図面を参照しながら説明する。以下においては、本発明の一実施形態として、デジタル一眼レフカメラについて説明する。なお、撮影装置は、デジタル一眼レフカメラに限らず、例えば、ミラーレス一眼カメラ、コンパクトデジタルカメラ、ビデオカメラ、カムコーダ、タブレット端末、PHS(Personal Handy phone System)、スマートフォン、フィーチャフォン、携帯ゲーム機など、撮影機能を有する別の形態の装置に置き換えてもよい。 An imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following, a digital single lens reflex camera will be described as an embodiment of the present invention. Note that the photographing apparatus is not limited to a digital single lens reflex camera, but includes, for example, a mirrorless single lens camera, a compact digital camera, a video camera, a camcorder, a tablet terminal, a PHS (Personal Handy phone System), a smartphone, a feature phone, a portable game machine, and the like. The apparatus may be replaced with another type of apparatus having a photographing function.
[撮影装置1の構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る撮影装置1の構成を示すブロック図である。図1に示されるように、撮影装置1は、撮影レンズ系10(撮影レンズ11及び12)を備えている。撮影レンズ11と撮影レンズ12との間には絞り13が配置されている。撮影レンズ系10の後方には、ミラー14が配置されている。ミラー14はハーフミラーであり、ハーフミラー面が撮影レンズ系10の光軸AXに対して約45°をなす姿勢で配置されている。
[Configuration of the photographing apparatus 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a photographing
被写体からの光束(被写体光束)は、撮影レンズ系10を透過してミラー14に入射される。ミラー14の後方には、ミラー14側から順に、フォーカルプレーンシャッタ15、固体撮像素子16が配置されている。ミラー14の上方には、ミラー14側から順に、拡散板(焦点板又はピント板)18、ペンタプリズム17が配置されている。
A luminous flux from the subject (subject luminous flux) passes through the taking
ミラー14に入射された被写体光束の一部はミラー14により反射され、拡散板18を介してペンタプリズム17に入射される。拡散板18は、固体撮像素子16の撮像面と等価な位置に配置されている。そのため、拡散板18には、撮影レンズ系10を通過した被写体光束が結像する。ペンタプリズム17は、複数の反射面を持ち、拡散板18に結像して入射した被写体像を各反射面で反射させることで正立像とし、接眼レンズ19に向けて射出する。接眼レンズ19は、拡散板18上に結像されてペンタプリズム17により正立化された被写体像を、撮影者の観察に適する虚像に再結像する。これにより、撮影者は、接眼レンズ19を覗くことで被写体像を観察することができる。
Part of the subject luminous flux incident on the
操作部材32には、電源スイッチやレリーズスイッチ、撮影モードスイッチ、ズームスイッチなど、ユーザが撮影装置1を操作するために必要な各種スイッチが含まれる。ユーザにより電源スイッチが押されると、図示省略されたバッテリから撮影装置1の各種回路に電源ラインを通じて電源供給が行われる。CPU(Central Processing Unit)31は電源供給後、所定のメモリ領域(不図示)にアクセスして制御プログラムを読み出してワークエリアにロードし、ロードされた制御プログラムを実行することにより、撮影装置1全体の制御を行う。
The
CPU31は、TTL(Through The Lens)露出計等の測光センサ26で測定された測光値に基づき適正露出が得られるように、絞り駆動回路22を介して絞り13を駆動制御する。状態表示装置33(例えばLCD(Liquid Crystal Display))には、撮影モードやその時点での適正な露光時間、F値等が表示される。
The
レリーズスイッチが半押し操作されると、CPU31は、AF(Autofocus)センサ25の検出結果に基づきレンズ制御回路21を介して、光軸AX上における撮影レンズ11と撮影レンズ12の位置及び位置関係を制御する。これにより、撮影レンズ系10の合焦状態が調整される。次いで、レリーズスイッチが全押し操作されると、CPU31は、シャッタ駆動回路24を介してフォーカルプレーンシャッタ15を駆動制御すると共にミラー14をクイックリターンさせる。すなわち、CPU31は、フォーカルプレーンシャッタ15の先幕走行開始直前から後幕走行終了直後の期間に限り、ミラー駆動回路23を介してミラー14をアップすることにより、撮影レンズ系10の光軸AXと平行な光路からミラー14を退避させる。
When the release switch is pressed halfway, the
撮影レンズ系10を透過した被写体光束は、フォーカルプレーンシャッタ15が開いている期間、固体撮像素子16の撮像面上で結像される。固体撮像素子16は、例えばCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサであり、撮像面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積する。固体撮像素子16は、蓄積された電荷をフローティングディフュージョンアンプにて電圧(ここでは「画素信号」と記す。)に変換し、変換された画素信号をA/D変換回路27に出力する。A/D変換回路27は、入力された画素信号をA/D変換してDSP(Digital Signal Processor)41に出力する。
The subject luminous flux that has passed through the
DSP41は、固体撮像素子16の電荷蓄積動作及び画素信号の読み出し動作を制御すると共に、A/D変換回路27より入力される画素信号に対して所定の信号処理を施す。具体的には、DSP41は、A/D変換回路27より入力される画素信号に対して色補間、マトリクス演算、Y/C分離等の所定の信号処理を施して輝度信号Y、色差信号Cb、Crを生成し、JPEG(Joint Photographic Experts Group)等の所定のフォーマットで圧縮する。バッファメモリ42は、例えば、DSP41による処理の実行時、処理データの一時的な保存場所として用いられる。
The
カードインタフェース43のカードスロットにはメモリカード50が着脱可能に装填される。DSP41は、カードインタフェース43を介してメモリカード50と通信可能である。DSP41は、生成された圧縮画像信号(撮影画像データ)をメモリカード50(又は撮影装置1に備えられる不図示の内蔵メモリ)に保存する。
A
また、DSP41は、Y/C分離後の信号に所定の信号処理を施して、フレームメモリ(不図示)にフレーム単位でバッファリングする。DSP41は、バッファリングされた信号を所定のタイミングで各フレームメモリから掃き出して所定のフォーマットのビデオ信号に変換し、モニタインタフェース44を介してLCD制御回路45に出力する。LCD制御回路45は、DSP41より入力される撮影画像データを基に液晶を変調制御すると共にバックライト47を発光制御する。これにより、被写体の撮影画像がLCD46の表示画面に表示される。ユーザは、適正なピントで撮影された適正な輝度のリアルタイムのスルー画をLCD46の表示画面を通じて視認することができる。
Further, the
[撮像面の画素配置]
図2(a)は、固体撮像素子16の撮像面の構成を模式的に示す図である。図2(a)に示されるように、固体撮像素子16の撮像面上には、有効画素領域16A、OB画素領域16B及びダミー画素領域16Cが形成されている。
[Pixel arrangement on the imaging surface]
FIG. 2A is a diagram schematically illustrating the configuration of the imaging surface of the solid-
有効画素領域16Aは、撮影された被写体の画像を形成するための領域であり、被写体の情報を電気的に蓄積して信号出力する光電変換素子を備えた複数の有効画素が配列されている。
The
OB画素領域16Bは、有効画素領域16Aに配列された有効画素と同一の構造に遮光膜(例えばアルミ遮光膜)を被膜したもの(OB画素)が複数配列された領域であり、撮影画像中に黒点として現れないように有効画素領域外に配置されている。なお、本実施形態において、OB画素領域16Bは、矩形の有効画素領域16Aの四辺を囲う領域となっているが、別の実施形態では、有効画素領域16Aの一辺だけ又は二辺だけ又は三辺だけに接する領域であってもよい。
The
OB画素は、有効画素と同一の光電変換素子を持つ。そのため、OB画素より出力される画素信号(以下、「OB画素信号」と記す。)には、感度や撮影時温度、露光時間等に依存して有効画素の画素信号(以下、「有効画素信号」と記す。)と同等の暗電流成分が含まれる。例えば、不図示のクランプ回路により、OB画素領域16Bの少なくとも一部の領域内に含まれるOB画素信号の平均レベルがOB検波値(基準黒レベル信号)として計算される。クランプ回路は、OB検波値を黒レベルとしてクランプし、クランプされた黒レベルで有効画素信号を減算することにより、暗電流に起因する黒レベルのオフセット成分の、フレーム間やフィールド間のばらつきを抑えることができる。
The OB pixel has the same photoelectric conversion element as the effective pixel. Therefore, the pixel signal output from the OB pixel (hereinafter referred to as “OB pixel signal”) depends on the sensitivity, shooting temperature, exposure time, and the like. The dark current component equivalent to "." Is included. For example, the average level of the OB pixel signal included in at least a part of the
なお、各画素の出力は、一度読み出されるとリセットされる。そのため、有効画素と同等の暗電流成分の情報を得るには、物理的な手段としてOB画素が必要となる。ここで、黒レベルの真値に対するOB検波値(基準黒レベル信号)のばらつきは、OB画素のノイズ量とサンプル数によって決まる。そのため、OB検波値(基準黒レベル信号)のばらつきを低減するには、OB画素の数を増やすことが望ましい。しかし、固体撮像素子の小型化や有効画素領域の大面積化の要請に応えるため、OB画素の数を容易には増やすことができない。 Note that the output of each pixel is reset once read. Therefore, in order to obtain information on dark current components equivalent to effective pixels, OB pixels are required as physical means. Here, the variation of the OB detection value (reference black level signal) with respect to the true value of the black level is determined by the noise amount of the OB pixel and the number of samples. Therefore, in order to reduce the variation in the OB detection value (reference black level signal), it is desirable to increase the number of OB pixels. However, the number of OB pixels cannot be easily increased in order to meet the demand for downsizing the solid-state imaging device and increasing the effective pixel area.
ダミー画素領域16Cは、光電変換素子を持たない複数のダミー画素が配列された領域であり、本実施形態では、OB画素領域16Bより外側に配置されている。本実施形態では、黒レベルの検波値(基準黒レベル信号)のばらつきを抑えるため、ダミー画素より出力される画素信号(以下、「ダミー画素信号」と記す。)が利用される。
The
[画像生成処理]
次に、ばらつきの抑えられた検波値(基準黒レベル信号)に基づいて黒レベルを補正する処理を含む画像生成処理について説明する。図3は、本発明の一実施形態に係る撮影装置1による画像生成処理のフローチャートを示す図である。図3に示される画像生成処理は、例えば、レリーズスイッチが全押しされた時点で開始される。
[Image generation processing]
Next, an image generation process including a process of correcting the black level based on the detection value (reference black level signal) with suppressed variation will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating a flowchart of image generation processing by the
[図3のS11(露光の開始)]
本処理ステップS11では、設定された条件下で固体撮像素子16の露光が開始される。設定される条件には、例えば、露光時間、F値、ISO感度等が挙げられる。これらの条件は、AE(Automatic Exposure)プログラムに従い自動で又はユーザによる操作部材32の操作に応じて設定される。
[S11 in FIG. 3 (Start of Exposure)]
In this processing step S11, exposure of the solid-
[図3のS12(露光の終了)]
本処理ステップS12では、設定された条件下での固体撮像素子16の露光が終了される。
[S12 in FIG. 3 (End of Exposure)]
In this process step S12, the exposure of the solid-
[図3のS13(撮影条件の判定)]
本処理ステップS13では、所定の撮影条件が満たされるか否かが判定される。ここで判定される撮影条件には、例えば、次の3つの条件のうち少なくとも1つの条件が含まれる。
・固体撮像素子16に設定されているISO感度が所定感度を超えている。
・固体撮像素子16の撮影時温度が所定温度を超えている。
・固体撮像素子16の露光時間が所定時間を超えている。
[S13 in FIG. 3 (Determination of Shooting Conditions)]
In this processing step S13, it is determined whether or not a predetermined photographing condition is satisfied. The imaging conditions determined here include, for example, at least one of the following three conditions.
The ISO sensitivity set for the solid-
The photographing temperature of the solid-
The exposure time of the solid-
固体撮像素子16の撮影時温度は、固体撮像素子16の基板に取り付けられた温度センサ28の出力レベルに基づいて検知される。なお、温度センサ28は、固体撮像素子16に内蔵されたものであってもよい。
The photographing temperature of the solid-
[図3のS14(OB検波値の取得)]
本処理ステップS14は、処理ステップS13(撮影条件の判定)にて所定の撮影条件が満たされないと判定された場合(S13:NO)に実行される。
[S14 in FIG. 3 (Ob detection value acquisition)]
This process step S14 is executed when it is determined in process step S13 (determination of shooting conditions) that a predetermined shooting condition is not satisfied (S13: NO).
本処理ステップS14では、黒レベルの検波値(基準黒レベル信号)のばらつきよりも暗電流に起因する黒レベルのオフセット成分のばらつきを優先して抑えるため、有効画素信号と同等の暗電流成分が含まれるOB画素信号に基づいてOB検波値(基準黒レベル信号)が取得される。例示的には、OB画素領域16Bの少なくとも一部の領域内に含まれるOB画素信号がA/D変換回路27においてA/D変換されると、バッファメモリ42にバッファされる。次いで、バッファされたこれらのOB画素信号の平均値が計算され、計算された平均値がOB検波値(基準黒レベル信号)として取得される。なお、OB画素信号の平均値に代えて、OB画素領域16Bの少なくとも一部の領域内に含まれるOB画素信号から求められる1つの代表値をOB検波値(基準黒レベル信号)としてもよい。
In this processing step S14, in order to preferentially suppress the variation in the black level offset component caused by the dark current over the variation in the black level detection value (reference black level signal), a dark current component equivalent to the effective pixel signal is generated. An OB detection value (reference black level signal) is acquired based on the included OB pixel signal. For example, when an OB pixel signal included in at least a part of the
[図3のS15(ダミー検波値の取得)]
本処理ステップS15は、処理ステップS13(撮影条件の判定)にて所定の撮影条件が満たされると判定された場合(S13:YES)に実行される。
[S15 in FIG. 3 (Dummy Detection Value Acquisition)]
This processing step S15 is executed when it is determined in processing step S13 (determination of imaging conditions) that a predetermined imaging condition is satisfied (S13: YES).
本処理ステップS15では、暗電流に起因する黒レベルのオフセット成分のばらつきよりも黒レベルの検波値(基準黒レベル信号)のばらつきを優先して抑えるため、A/D変換回路27による各ダミー画素信号のA/D変換の回数が所定の回数(2以上の回数)に設定される。これにより、A/D変換回路27では、固体撮像素子16より入力されるダミー画素信号毎にA/D変換が複数回行われる。なお、それ以外の画素に対するA/D変換は、通常通り一回行われる。複数回A/D変換された各回分のダミー画素信号はバッファメモリ42にバッファされる。次いで、バッファされた複数回分のダミー画素信号に基づいて所定の基準値(ここでは平均値)が計算され、計算された平均値がダミー検波値(基準黒レベル信号)として取得される。なお、平均値は、バッファされた複数回分の全てのダミー画素信号でなく、その中の一部のダミー画素信号だけを用いて計算されてもよい。
In this processing step S15, each dummy pixel by the A /
図2(b)は、固体撮像素子16の各読み出しラインを概念的に示す図である。図2(b)に示されるように、本処理ステップS15では、ダミー画素ラインが複数回読み出されることにより(複数回A/D変換されることにより)、ダミー画素ラインが擬似的に増加される。すなわち、ダミー画素のサンプル数が擬似的に増加されるため、固体撮像素子を大型化したり有効画素領域の面積を低減したりすることなく、ダミー検波値(基準黒レベル信号)の計算精度が向上する。
FIG. 2B is a diagram conceptually showing each readout line of the solid-
補足すると、ダミー画素信号は、ダミー画素が光電変換素子を持たないことから、光電変換素子に由来するノイズを含まない。そのため、OB画素信号よりもノイズが少なく、この点も、ダミー検波値(基準黒レベル信号)の計算精度の向上に寄与する。 Supplementally, the dummy pixel signal does not include noise derived from the photoelectric conversion element because the dummy pixel does not have the photoelectric conversion element. Therefore, there is less noise than the OB pixel signal, and this point also contributes to improving the calculation accuracy of the dummy detection value (reference black level signal).
なお、ダミー画素信号には暗電流成分が含まれないため、そのままのダミー検波値(基準黒レベル信号)では有効画素信号に含まれる暗電流成分を除去することができない。そこで、本実施形態では、撮影時温度や露光時間等の撮影条件から有効画素信号に含まれる暗電流成分が推定され、推定された暗電流成分がダミー検波値(基準黒レベル信号)に加算されることによって基準黒レベル信号が補正される。これにより、適正な基準黒レベル信号が取得される。なお、暗電流成分の推定方法としては、例示的には、調整工程にて求められた暗電流成分とその時の撮影条件(感度、温度、露光時間等)がメモリに保存され、撮影時の撮影条件と調整工程時の撮影条件の比率から暗電流成分が推定されるものが挙げられる。 Since the dark pixel component is not included in the dummy pixel signal, the dark current component included in the effective pixel signal cannot be removed with the dummy detection value (reference black level signal) as it is. Therefore, in this embodiment, the dark current component included in the effective pixel signal is estimated from shooting conditions such as shooting temperature and exposure time, and the estimated dark current component is added to the dummy detection value (reference black level signal). Thus, the reference black level signal is corrected. Thereby, an appropriate reference black level signal is acquired. As an estimation method of the dark current component, for example, the dark current component obtained in the adjustment process and the shooting conditions (sensitivity, temperature, exposure time, etc.) at that time are stored in the memory, and shooting at the time of shooting is performed. One in which the dark current component is estimated from the ratio between the conditions and the photographing conditions at the adjustment step is mentioned.
また、有効画素信号とダミー画素信号との間には、暗電流成分以外に個体毎のオフセット成分が潜在的に含まれている。この種のオフセット成分の情報は、予め取得され、例えば工場出荷時等に不図示のメモリに保持されている。ダミー検波値(基準黒レベル信号)の計算後、メモリに保持されたオフセット成分の情報が読み出されて、ダミー検波値(基準黒レベル信号)に含まれるオフセット成分が除去される。 Further, an offset component for each individual is potentially included in addition to the dark current component between the effective pixel signal and the dummy pixel signal. This type of offset component information is acquired in advance, and is held in a memory (not shown) at the time of factory shipment, for example. After the calculation of the dummy detection value (reference black level signal), the information of the offset component held in the memory is read, and the offset component contained in the dummy detection value (reference black level signal) is removed.
[図3のS16(有効画素信号の補正)]
本処理ステップS16では、処理ステップS14(OB検波値の取得)又は処理ステップS15(ダミー検波値の取得)にて取得された基準黒レベル信号に基づいて有効画素信号の黒レベルが補正される。
[S16 in FIG. 3 (correction of effective pixel signal)]
In this processing step S16, the black level of the effective pixel signal is corrected based on the reference black level signal acquired in processing step S14 (obtain OB detection value) or processing step S15 (acquisition of dummy detection value).
[図3のS17(撮影画像データの生成及び保存)]
本処理ステップS17では、黒レベル補正後の有効画素信号に基づいて撮影画像データが生成され、生成された撮影画像データがメモリカード50(又は撮影装置1に備えられる不図示の内蔵メモリ)に保存される。
[S17 in FIG. 3 (Generation and Storage of Captured Image Data)]
In this processing step S17, captured image data is generated based on the effective pixel signal after the black level correction, and the generated captured image data is stored in the memory card 50 (or a built-in memory (not shown) provided in the imaging apparatus 1). Is done.
図4は、撮影装置1による撮影時の駆動シーケンスを示す図である。図4(a)は、フォーカルプレーンシャッタ15の動作タイミングを示し、図4(b)は、VD(Vertical Driving pulse)のタイミングを示し、図4(c)〜(f)は、各画素の読み出しタイミングを示す。
FIG. 4 is a diagram illustrating a driving sequence at the time of photographing by the photographing
図4(c)は、図3の処理ステップS14(OB検波値の取得)の実行時における各画素の読み出しタイミングを示す。図4(c)に示されるように、処理ステップS14(OB検波値の取得)の実行時には、ダミー画素の読み出し行数が初期的に設定されている読み出し行数から設定可能な最小行数に設定される。ここでは、0行に設定されるため、ダミー画素信号の読み出し(A/D変換)が行われない。具体的には、後幕走行が終了してフォーカルプレーンシャッタ15が閉じると、ダミー画素の読み出し行が0行に設定され、次いで、OB画素信号、有効画素信号の読み出しが順次行われる。図4(c)の例では、ダミー画素信号が読み出されない分、トータルの読み出し時間が短縮される。
FIG. 4C shows the readout timing of each pixel at the time of executing the processing step S14 (obtain OB detection value) of FIG. As shown in FIG. 4C, at the time of execution of the processing step S14 (obtain OB detection value), the number of read rows of dummy pixels is changed from the initially set number of read rows to the minimum number of rows that can be set. Is set. Here, since the 0th row is set, readout of the dummy pixel signal (A / D conversion) is not performed. Specifically, when the trailing curtain travel is completed and the
図4(d)は、図3の処理ステップS15(ダミー検波値の取得)の実行時における各画素の読み出しタイミングを示す。図4(d)に示されるように、処理ステップS15(ダミー検波値の取得)の実行時には、OB画素の読み出し行数が初期的に設定されている読み出し行数から設定可能な最小行数に設定される。ここでは、0行に設定されるため、OB画素信号の読み出し(A/D変換)が行われない。具体的には、後幕走行が終了してフォーカルプレーンシャッタ15が閉じると、ダミー画素信号が読み出され、次いで、OB画素の読み出し行が0行に設定されると、最期に、有効画素信号の読み出しが行われる。図4(d)の例においても、OB画素信号が読み出されない分、トータルの読み出し時間が短縮される。
FIG. 4D shows the readout timing of each pixel at the time of executing the processing step S15 (acquisition of dummy detection values) in FIG. As shown in FIG. 4D, when the processing step S15 (acquisition of dummy detection value) is executed, the number of read rows of the OB pixel is changed from the initially set number of read rows to the minimum settable number of rows. Is set. Here, since the 0th row is set, reading of the OB pixel signal (A / D conversion) is not performed. Specifically, when the trailing curtain travel is finished and the
図4(e)は、図4(d)の変形例を示す。ダミー画素は光電変換素子を持たないため、フォーカルプレーンシャッタ15が開いている期間であっても感光しない。そのため、ダミー画素信号は、連写時など、フォーカルプレーンシャッタ15が開いている状態であっても読み出すことができる。
FIG. 4 (e) shows a modification of FIG. 4 (d). Since the dummy pixel does not have a photoelectric conversion element, it is not exposed to light even when the
そこで、図4(e)の例では、フォーカルプレーンシャッタ15が閉じ切る前に、ダミー画素信号の読み出しが開始される。すなわち、フォーカルプレーンシャッタ15が閉じ切る前に、ダミー画素領域16C内の少なくとも一部のダミー画素が読み出される。これにより、フォーカルプレーンシャッタ15が閉じてから有効画素信号の読み出しが完了にするまでの時間が短縮される。かかる時間が短縮されることにより、例えば連写可能なコマ数を増加させることができる。
Therefore, in the example of FIG. 4E, the reading of the dummy pixel signal is started before the
図4(f)は、図4(d)の変形例を示す。有効画素信号がダミー画素信号よりも後に読み出されると、読み出し動作時の発熱によって固体撮像素子16等の回路周辺の出力が浮き、有効画素信号の画素値が浮くことがある。これにより、画質が劣化する虞がある。
FIG. 4F shows a modification of FIG. When the effective pixel signal is read after the dummy pixel signal, the output around the circuit such as the solid-
そこで、図4(f)の例では、有効画素信号がダミー画素信号よりも前に読み出される。これにより、発熱に伴う有効画素信号の画素値の浮きが抑えられて、画素値の浮きによる画質の劣化が抑えられる。 Therefore, in the example of FIG. 4F, the effective pixel signal is read before the dummy pixel signal. Thereby, the floating of the pixel value of the effective pixel signal due to heat generation is suppressed, and the deterioration of the image quality due to the floating of the pixel value is suppressed.
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。 The above is the description of the exemplary embodiments of the present invention. Embodiments of the present invention are not limited to those described above, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the embodiment of the present application also includes an embodiment that is exemplarily specified in the specification or a combination of obvious embodiments and the like as appropriate.
1 撮影装置
10 撮影レンズ系
11、12 撮影レンズ
13 絞り
14 ミラー
15 フォーカルプレーンシャッタ
16 撮像素子
17 ペンタプリズム
18 拡散板
19 接眼レンズ
21 レンズ制御回路
22 絞り駆動回路
23 ミラー駆動回路
24 シャッタ駆動回路
25 AFセンサ
26 測光センサ
27 A/D変換回路
28 温度センサ
31 CPU
32 操作部材
33 状態表示装置
41 DSP
42 バッファメモリ
43 カードインタフェース
44 モニタインタフェース
45 LCD制御回路
46 LCD
47 バックライト
50 メモリカード
DESCRIPTION OF
32 Operation member 33
42
47
Claims (8)
撮影条件に応じて、各前記ダミー画素の読み出し回数を複数回に設定し、設定された回数だけ読み出された各ダミー画素の信号のうちの少なくとも一部の信号に基づいて、前記固体撮像素子の有効画素の黒レベルを補正するための基準黒レベル信号を取得する取得手段と、
を備える、
撮影装置。 A solid-state image sensor having a plurality of dummy pixels not having a photoelectric conversion element;
The number of times of reading out each dummy pixel is set to a plurality of times according to shooting conditions, and the solid-state imaging device is based on at least a part of signals of each dummy pixel read out for the set number of times. Acquisition means for acquiring a reference black level signal for correcting the black level of the effective pixels of
Comprising
Shooting device.
前記各ダミー画素より出力される信号を、設定された回数だけA/D変換し、
A/D変換された複数回分の信号に基づいて所定の基準値を計算し、
計算された基準値を前記基準黒レベル信号として取得する、
請求項1に記載の撮影装置。 The acquisition means includes
The signal output from each dummy pixel is A / D converted a set number of times,
A predetermined reference value is calculated based on A / D converted signals for a plurality of times,
Obtaining the calculated reference value as the reference black level signal;
The imaging device according to claim 1.
推定された暗電流成分に基づいて、前記各ダミー画素に基づいて取得された基準黒レベル信号を補正する補正手段と、
を備える、
請求項1又は請求項2に記載の撮影装置。 Estimating means for estimating a dark current component included in the output signal of the effective pixel;
Correction means for correcting the reference black level signal acquired based on each dummy pixel based on the estimated dark current component;
Comprising
The imaging device according to claim 1 or 2.
を備え、
前記取得手段は、
前記各ダミー画素の少なくとも一部の読み出しを前記メカニカルシャッタが開いている期間に行う、
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の撮影装置。 A mechanical shutter for controlling the amount of light incident on the solid-state image sensor;
The acquisition means includes
Reading at least part of each of the dummy pixels during a period when the mechanical shutter is open,
The imaging device according to any one of claims 1 to 3.
前記固体撮像素子の全ての有効画素を読み出した後に前記各ダミー画素の読み出しを行う、
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の撮影装置。 The acquisition means includes
Reading each dummy pixel after reading all effective pixels of the solid-state imaging device,
The imaging device according to any one of claims 1 to 3.
複数のオプティカルブラック画素を持ち、
前記取得手段は、
前記撮影条件が所定の条件を満たすとき、前記各ダミー画素に基づいて前記基準黒レベル信号を取得し、
前記撮影条件が所定の条件を満たさないとき、前記各ダミー画素の信号に代えて、前記各オプティカルブラック画素の信号を読み出し、読み出された各オプティカルブラック画素の信号に基づいて前記基準黒レベル信号を取得する、
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の撮影装置。 The solid-state imaging device is
It has multiple optical black pixels,
The acquisition means includes
When the shooting condition satisfies a predetermined condition, the reference black level signal is acquired based on each dummy pixel,
When the shooting condition does not satisfy a predetermined condition, instead of the signal of each dummy pixel, the signal of each optical black pixel is read, and the reference black level signal is based on the read signal of each optical black pixel To get the
The imaging device according to any one of claims 1 to 5.
前記固体撮像素子に設定されているISO感度が所定感度を超えている、
前記固体撮像素子の撮影時温度が所定温度を超えている、
前記固体撮像素子の露光時間が所定時間を超えている、
の少なくとも1つを含む、
請求項6に記載の撮影装置。 The predetermined condition is:
ISO sensitivity set for the solid-state imaging device exceeds a predetermined sensitivity,
The shooting temperature of the solid-state imaging device exceeds a predetermined temperature,
The exposure time of the solid-state image sensor exceeds a predetermined time,
Including at least one of
The imaging device according to claim 6.
前記各ダミー画素の信号を読み出す場合には前記各オプティカルブラック画素の読み出し行数を初期的に設定されている読み出し行数から減らし、
前記各オプティカルブラック画素の信号を読み出す場合には前記各ダミー画素の読み出し行数を初期的に設定されている読み出し行数から減らす、
請求項6又は請求項7に記載の撮影装置。 The acquisition means includes
When reading the signal of each dummy pixel, the number of read lines of each optical black pixel is reduced from the initially set number of read lines,
When reading the signal of each optical black pixel, the number of read rows of each dummy pixel is reduced from the initially set number of read rows.
The imaging device according to claim 6 or 7.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015252197A JP6656584B2 (en) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Imaging equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015252197A JP6656584B2 (en) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Imaging equipment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017118342A true JP2017118342A (en) | 2017-06-29 |
JP6656584B2 JP6656584B2 (en) | 2020-03-04 |
Family
ID=59234554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015252197A Active JP6656584B2 (en) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | Imaging equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6656584B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020202409A1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社ニコン | Image capture element and image capture device |
WO2020202414A1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社ニコン | Image capture device and control program |
WO2020202413A1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社ニコン | Image capture element and image capture device |
-
2015
- 2015-12-24 JP JP2015252197A patent/JP6656584B2/en active Active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020202409A1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社ニコン | Image capture element and image capture device |
JPWO2020202409A1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | ||
WO2020202414A1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社ニコン | Image capture device and control program |
WO2020202413A1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 株式会社ニコン | Image capture element and image capture device |
JP7380678B2 (en) | 2019-03-29 | 2023-11-15 | 株式会社ニコン | Image sensor and imaging device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6656584B2 (en) | 2020-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008199486A (en) | Single lens reflex type electronic imaging device | |
JP6175748B2 (en) | Imaging device | |
JP2016058771A (en) | Imaging device and imaging method | |
JP6656584B2 (en) | Imaging equipment | |
JP6960755B2 (en) | Imaging device and its control method, program, storage medium | |
JP2005064699A (en) | Camera | |
JP2009086490A (en) | Imaging apparatus | |
JP6393091B2 (en) | Imaging apparatus, control method therefor, program, and storage medium | |
JP2012133172A (en) | Camera | |
JP6758964B2 (en) | Control device, image pickup device, control method, program, and storage medium | |
JP5423140B2 (en) | Photometric device and imaging device | |
JP2012063664A (en) | Photometric device and electronic camera | |
JP2014206711A (en) | Imaging apparatus, and control method therefor | |
JP2010224290A (en) | Camera | |
JP2009055287A (en) | Imaging apparatus and imaging method | |
JP6852453B2 (en) | Image signal processing device and imaging device | |
JP2016010008A (en) | Imaging device and noise correction method | |
JP2015104102A (en) | Photographing apparatus and pixel signal processing method | |
JP2014025967A (en) | Imaging device and camera system | |
JP2013044997A (en) | Imaging apparatus | |
JP2013044996A (en) | Imaging apparatus | |
JP2005079941A (en) | Noise suppressor of digital camera | |
JP2017138346A (en) | Imaging device | |
JP5228893B2 (en) | Imaging device | |
JP2016142776A (en) | Imaging device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20170717 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181009 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190712 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190722 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190821 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200106 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200119 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6656584 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |