JP5343736B2 - Digital camera - Google Patents

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

本発明はデジタルカメラに関する。   The present invention relates to a digital camera.

1行ごとに電荷蓄積制御を行うローリングシャッター(スリットローリングシャッターとも云う)方式の撮像素子を用いたカメラでは、撮像時にカメラが横方向にぶれると撮像画像に歪み(ローリングシャッター歪み)が発生するため、撮像素子の撮像面の広い領域から画像信号を読み出して記憶し、読み出した領域のの中央部分を表示等に供する画像の領域とするとともに、行ごとに横方向のブレ量に応じて画像の領域をずらしてブレ補正を行うようにしたデジタルカメラが知られている(例えば、特許文献1参照)。   In a camera using a rolling shutter (also referred to as a slit rolling shutter) image sensor that controls charge accumulation for each row, distortion (rolling shutter distortion) occurs in the captured image if the camera shakes in the horizontal direction during imaging. The image signal is read out and stored from a wide area on the imaging surface of the image sensor, and the central portion of the read area is used as an image area for display or the like. There is known a digital camera that performs blur correction by shifting an area (see, for example, Patent Document 1).

特開2007−264074号公報参照See JP 2007-264074 A

しかしながら、上述した従来のデジタルカメラでは、広い読み出し領域の画像信号をいったんメモリに取り込まなければならないため、記憶容量の大きなメモリが必要になる上に、メモリに取り込んだ広い読み出し領域の画像信号の中央部のみを画像領域として用いるため、画像として用いない画像信号まで信号処理をしなければならず、信号処理に負担がかかるという問題がある。   However, in the conventional digital camera described above, an image signal in a wide readout area must be once taken into the memory, so that a memory with a large storage capacity is required and the center of the image signal in the wide readout area taken into the memory is required. Since only a part is used as an image region, signal processing must be performed even for an image signal that is not used as an image, and there is a problem that a load is imposed on the signal processing.

本願発明は、被写体像を受光して画像信号を出力する有効画素列と、画像信号に対する黒レベルを決定するための黒レベル信号を出力する非有効画素列とを含む複数の画素が行方向と列方向の二次元状に配置された画像信号を出力する撮像素子と、撮像素子から出力された画像信号を、後段の処理回路に受け渡す前に、該画像信号に対して所定の前段補正処理を行う前段処理回路と、カメラの行方向における変位を検出する検出手段と、を有し、前段処理回路は、撮像素子から出力される行ごとの画像信号の中から画像信号の取り込み範囲を、検出手段により検出された変位に応じて、行ごとに画素列単位で設定する設定手段と、撮像素子の行ごとの出力信号の中から、設定手段により設定された取り込み範囲の信号を取り込んだ後に、非有効画素列の信号の中から所定範囲の信号を取り込む取り込み手段と、を含むことを特徴とする。 In the present invention, a plurality of pixels including an effective pixel column that receives a subject image and outputs an image signal and a non-effective pixel column that outputs a black level signal for determining a black level for the image signal are arranged in a row direction. an imaging element for outputting the images signals arranged in a column direction of the two-dimensionally, an image signal output from the image pickup device, before passing to the subsequent processing circuit, a predetermined pre-stage correction on the image signal a pre-processing circuit for performing processing, a detection means for detecting displacement in the row direction of the camera, a pre-processing circuit is in either et picture image signal of the image signal of each line output from the imaging device captures The setting means for setting the range in units of pixel columns for each row according to the displacement detected by the detection means, and the signal of the capture range set by the setting means from the output signal for each row of the image sensor after I write takes, non-perforated And capture means for capturing a signal of a predetermined range from the signals of the pixel column, characterized in that it comprises a.

本発明によれば、撮像素子から取り込んだ画像信号を記憶するためのメモリの容量を低減できる上に、撮像素子から出力される信号の内、画像を作成するために必要な最小限の画像信号を処理するだけでよく、信号処理の負担を軽減することができる。   According to the present invention, the capacity of a memory for storing an image signal captured from an image sensor can be reduced, and the minimum image signal necessary for creating an image out of signals output from the image sensor. It is only necessary to process the signal, and the burden of signal processing can be reduced.

一実施の形態のデジタルカメラの構成を示す図The figure which shows the structure of the digital camera of one embodiment イメージセンサーから1行ごとに出力される画像信号(生データ(RAW DATA))から、画像を形成するために必要な1行分の画像信号を取り込むシーケンスを示すタイミングチャートA timing chart showing a sequence for fetching an image signal for one row necessary for forming an image from an image signal (raw data (RAW DATA)) output for each row from the image sensor. 図2に示す各行の画像信号を各画像信号の先端を揃えて上下に並べた図FIG. 2 is a diagram in which the image signals of each row shown in FIG. 2 are arranged vertically with the tips of the image signals aligned. 画像を形成するために必要な1行分の画像信号を並べて表示画面に表示した状態を示す図The figure which shows the state which displayed the image signal of 1 line required in order to form an image side by side on a display screen 図2〜図4に示すようなローリングシャッター歪みが発生したときに、一実施の形態の歪み補正を実施しなかった場合に表示画面に表示される画像(a)と、一実施の形態の歪み補正を実施した場合に表示画面に表示される画像(b)とを示す図When the rolling shutter distortion as shown in FIGS. 2 to 4 occurs, the image (a) displayed on the display screen when the distortion correction according to the embodiment is not performed, and the distortion according to the embodiment. The figure which shows the image (b) displayed on a display screen when correction | amendment is implemented 一実施の形態のイメージセンサー出力の取り込み処理を示すフローチャートThe flowchart which shows the taking-in processing of the image sensor output of one embodiment

図1は一実施の形態のデジタルカメラの構成を示す図である。図1において、本願発明と直接関係のないデジタルカメラの機器、回路および装置の図示と説明を省略する。なお、本願発明はコンパクトデジタルカメラ、一眼レフデジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどのあらゆるデジタルカメラに適用することができる。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a digital camera according to an embodiment. In FIG. 1, illustration and description of devices, circuits, and apparatuses of a digital camera that are not directly related to the present invention are omitted. The present invention can be applied to any digital camera such as a compact digital camera, a single-lens reflex digital camera, and a digital video camera.

図1を参照して一実施の形態のデジタルカメラの構成を説明する。イメージセンサー1は行方向と列方向の二次元状に画素が配列された撮像素子であり、撮像光学系2により撮像面に結像された被写体の像を撮像して画像信号に変換する。この一実施の形態では、1行ごとに電荷蓄積制御を行うローリングシャッター方式の撮像素子として、CMOSイメージセンサーを例に挙げて説明する。ブレ検出センサー3は、カメラを正位置に構えた場合の水平方向(横方向)のブレ量(変位量)Δxi(iはイメージセンサー1の画素配列行の番号であり、i=1,2,3,・・)を検出するセンサーであり、加速度センサーなどを用いることができる。上述したように、イメージセンサー1は1行ごとに電荷蓄積制御(電荷の蓄積開始(蓄積電荷のリセット)と終了、蓄積電荷(画像信号)の出力など)を行うが、イメージセンサー1の画素配列行の方向はブレ検出センサー3のブレ検出方向すなわち水平方向と同一方向である。   A configuration of a digital camera according to an embodiment will be described with reference to FIG. The image sensor 1 is an imaging element in which pixels are arranged in a two-dimensional manner in the row direction and the column direction. The image sensor 1 captures an image of a subject formed on the imaging surface by the imaging optical system 2 and converts it into an image signal. In this embodiment, a CMOS image sensor will be described as an example of a rolling shutter imaging device that performs charge accumulation control for each row. The shake detection sensor 3 is a horizontal (lateral) shake amount (displacement amount) Δxi (i is a pixel array row number of the image sensor 1 when the camera is held at the normal position, and i = 1, 2, 3,...), And an acceleration sensor or the like can be used. As described above, the image sensor 1 performs charge accumulation control (charge accumulation start (reset of accumulated charge) and termination, output of accumulated charge (image signal), etc.) for each row. The direction of the row is the same direction as the direction of motion detection of the motion detection sensor 3, ie, the horizontal direction.

デジタルフロントエンド(DFE)4は信号処理ICであり、後段の信号処理回路(ASIC)5による画像処理を行う前の信号処理、すなわちイメージセンサー1からの画像信号Sigに対するクランプ処理、AGC処理(自動利得調整)、シェージング処理などの前段補正処理を画像信号に対して施す前段の処理回路である。信号処理回路(ASIC)5は画像処理ICであり、前段の処理回路すなわちデジタルフロントエンド(DFE)4による処理後の画像信号に対して画像に関する処理、すなわちホワイトバランス処理、ガンマ補正、色補間、輪郭強調、ビネット補正、圧縮/伸張などを行う後段の処理回路である。TG(タイミングジェネレーター)6は、イメージセンサー1、DFE4および信号処理回路5に対して電荷蓄積、蓄積信号の読み出し、A/D変換、画像処理などの各種処理のタイミングを制御する。   A digital front end (DFE) 4 is a signal processing IC, and performs signal processing before image processing by a subsequent signal processing circuit (ASIC) 5, that is, clamping processing and AGC processing (automatic processing for the image signal Sig from the image sensor 1). This is a pre-stage processing circuit that performs pre-stage correction processing such as gain adjustment) and shading processing on the image signal. A signal processing circuit (ASIC) 5 is an image processing IC, and processing related to an image, that is, white balance processing, gamma correction, color interpolation, and processing on the image signal after processing by the processing circuit in the previous stage, that is, the digital front end (DFE) 4, This is a subsequent processing circuit that performs edge enhancement, vignette correction, compression / decompression, and the like. A TG (timing generator) 6 controls the timing of various processes such as charge accumulation, readout of accumulated signals, A / D conversion, and image processing for the image sensor 1, the DFE 4, and the signal processing circuit 5.

記録媒体7はメモリカードなどの着脱可能なメモリであり、画像を記録する。また、フレームメモリ8はフレーム画像を記憶するメモリである。モニター9はスルー画像や再生画像を表示するカラーLCDである。CPU10はDFE4、信号処理回路5、TG6、記録媒体7、フレームメモリ8、モニター9を制御し、カメラの各種演算やシーケンス制御、表示制御などを行うとともに、後述するイメージセンサー出力取り込みプログラムを実行してローリングシャッター歪みを補正しながらイメージセンサー1の出力信号を取り込む処理を行う。操作装置11には、使用者がカメラを操作するための各種操作部材が含まれる。   The recording medium 7 is a detachable memory such as a memory card, and records an image. The frame memory 8 is a memory for storing frame images. The monitor 9 is a color LCD that displays a through image and a reproduced image. The CPU 10 controls the DFE 4, the signal processing circuit 5, the TG 6, the recording medium 7, the frame memory 8, and the monitor 9, performs various calculations of the camera, sequence control, display control, etc., and executes an image sensor output capturing program described later. Then, processing for capturing the output signal of the image sensor 1 is performed while correcting the rolling shutter distortion. The operation device 11 includes various operation members for the user to operate the camera.

次に、図2〜図5を参照して一実施の形態のローリングシャッター歪みを補正しながらイメージセンサー1の出力信号を取り込む方法を説明する。図2は、イメージセンサー1から1行ごとに出力される画像信号(生データ(RAW DATA))から、画像を形成するために必要な水平方向1行分の画像信号を取り込むシーケンスを示すタイミングチャートである。イメージセンサー1は、図2(a)に示す水平同期信号HD(図1参照)パルスの立ち下がりエッジに同期して、図2(d)に示すように各行の画素列の蓄積電荷に応じた信号(画像信号)Sigを出力する。そして、第1行から第n行(i=n)までの画像信号を出力して1フレーム分の画像信号を出力した後、垂直同期信号VDパルス(図1参照)に同期してふたたび第1行へ戻り、次のフレームの画像信号を出力する。   Next, a method for capturing the output signal of the image sensor 1 while correcting the rolling shutter distortion according to the embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a timing chart showing a sequence for fetching an image signal for one horizontal line necessary for forming an image from an image signal (raw data (RAW DATA)) output from the image sensor 1 for each line. It is. The image sensor 1 synchronizes with the falling edge of the horizontal synchronization signal HD (see FIG. 1) pulse shown in FIG. 2A in accordance with the accumulated charge in the pixel column of each row as shown in FIG. A signal (image signal) Sig is output. Then, after outputting the image signals from the first row to the n-th row (i = n) and outputting the image signal for one frame, the first row is again synchronized with the vertical synchronization signal VD pulse (see FIG. 1). Return to the line and output the image signal of the next frame.

図2では、イメージセンサー1から出力される第1行、第i行および第(i+k)行の画像信号(生データ(RAW DATA))Sigから、画像を形成するために必要な水平方向1行分の画像信号を取り込む様子を示し、他の行における画像信号の取り込みの図示を省略する。ここで、第1行の画像信号の取り込み時点では手ブレなどに起因したカメラのブレはなく、第i行の画像信号の取り込み時点でカメラの右方向へのブレ量Δxiが発生し、第(i+k)行の画像信号の取り込み時点でカメラの左方向へのブレ量Δxi+kが発生したと仮定する。信号処理回路(ASIC)5は、図1に示すようにCPU10を介してブレ量Δxi(i=1〜n)[m]を入力し、次式により水平方向のブレ量Δxiに起因するローリングシャッター歪みを補正するための画素単位のシフト量Zi[pix]を算出する。
Zi=g(Δxi) ・・・(1)
(1)式において、g( )は、水平方向のブレ量Δxi[m]から歪み補正用シフト量Zi[pix]へ換算する関数である。図2に示す例では、第i行のブレ量Δxiに対してシフト量Ziが算出され、第(i+k)行のブレ量Δxi+kに対してはシフト量Zi+kが算出される。
In FIG. 2, the horizontal direction necessary for forming an image from the image signals (raw data (RAW DATA)) Sig of the first row, i-th row and (i + k) -th row output from the image sensor 1. A state in which an image signal for one row is captured is illustrated, and illustration of capturing an image signal in another row is omitted. Here, there is no camera shake due to camera shake or the like at the time of capturing the image signal of the first row, and a camera shake amount Δxi in the right direction of the camera occurs at the time of capturing the image signal of the i-th row. It is assumed that a camera shake amount Δxi + k in the left direction of the camera occurs at the time when the image signal of i + k) row is captured. As shown in FIG. 1, the signal processing circuit (ASIC) 5 inputs a blur amount Δxi (i = 1 to n) [m] via the CPU 10, and a rolling shutter caused by the horizontal blur amount Δxi by the following equation. A shift amount Zi [pix] for each pixel for correcting the distortion is calculated.
Zi = g (Δxi) (1)
In equation (1), g () is a function for converting the horizontal blur amount Δxi [m] into the distortion correction shift amount Zi [pix]. In the example shown in FIG. 2, the shift amount Zi is calculated for the blur amount Δxi of the i-th row, and the shift amount Zi + k is calculated for the blur amount Δxi + k of the (i + k) -th row. .

手ブレなどに起因したカメラのブレは水平方向の“右方向と左方向”に発生し、これに応じて画像の水平方向1行分の画像信号の取り込み範囲を、行方向の“左方向と右方向”へそれぞれシフトする必要がある。そこで、イメージセンサー1の画素配列行ごとの出力信号列の中央部分から水平方向1行分の画像信号を取り込むことにし、ローリングシャッター歪みを補正するために画像信号の取り込み範囲を左右にシフトするため、イメージセンサー1の出力信号列の左右にこのシフト代を設ける。   Camera shake caused by camera shake occurs in the “right and left directions” in the horizontal direction, and in response to this, the image signal capture range for one horizontal line of the image is reduced to the “left direction in the row direction. It is necessary to shift each “right”. Therefore, in order to capture an image signal for one horizontal line from the central portion of the output signal sequence for each pixel array row of the image sensor 1, and to shift the image signal capturing range left and right to correct rolling shutter distortion. The shift margin is provided on the left and right of the output signal train of the image sensor 1.

図2(d)において、Zhは、画像の水平方向1行分に必要な画像信号の範囲(図2(d)に右上がりの斜線で示す領域の範囲)を画素数単位で表したものである。カメラのブレ量Δxiが0の場合(図2の第1行の場合)には、画像信号の取り込み範囲Zhを左右にシフトする必要はなく、シフト量Ziは0である。この場合には、水平同期信号HDパルスの立ち下がりから所定画素数Zo分だけ遅れた時点から画像を形成するために必要な水平方向1行分の画像信号の取り込みを開始し、Zh画素分の画像信号を取り込んだ時点で画像信号の取り込みを終了する。Zh画素分の画像信号の取り込み範囲の前後の領域は、ローリングシャッター歪みを補正するために画像信号の取り込み範囲を左右にシフトするためのシフト代である。   In FIG. 2 (d), Zh represents the range of the image signal required for one horizontal line of the image (the range of the area indicated by the diagonal line rising to the right in FIG. 2 (d)) in units of the number of pixels. is there. When the camera shake amount Δxi is 0 (in the case of the first row in FIG. 2), it is not necessary to shift the image signal capture range Zh to the left and right, and the shift amount Zi is 0. In this case, the capturing of the image signal for one horizontal line necessary for forming an image is started from the time when the predetermined number of pixels Zo is delayed from the falling edge of the horizontal synchronizing signal HD pulse. When the image signal is captured, the capture of the image signal is terminated. The regions before and after the image signal capturing range for Zh pixels are shift allowances for shifting the image signal capturing range to the left and right in order to correct rolling shutter distortion.

また図2(b)において、HD_strtは、水平方向1行分の画像信号の取り込みを開始させるためのパルス信号である。カメラのブレ量Δxiが0の場合(図2の第1行の場合)、信号処理回路(ASIC)5は、水平同期信号HDパルスの立ち下がりからZo画素分だけ遅れた時点においてHD_strtパルスを発生し(図2(b)参照)、DFE4はこのHD_strtパルスの立ち下がりに同期して画像を形成するために必要な水平方向1行分の画像信号の取り込みを開始する。   In FIG. 2B, HD_strt is a pulse signal for starting the capturing of image signals for one horizontal line. When the camera shake amount Δxi is 0 (in the case of the first row in FIG. 2), the signal processing circuit (ASIC) 5 generates an HD_strt pulse when it is delayed by Zo pixels from the falling edge of the horizontal synchronization signal HD pulse. However (see FIG. 2B), the DFE 4 starts capturing the image signals for one horizontal line necessary for forming an image in synchronization with the falling edge of the HD_strt pulse.

次に、カメラが“右側”にΔxiだけぶれた第i行において、信号処理回路5は上記(1)式によりシフト量Ziを算出する。そして、信号処理回路5は、図2(b)に示すようにHDパルスの立ち下がりから(Zo−Zi)画素分だけ遅れた時点においてHD_strtパルスを発生し、DFE4はこのHD_strtパルスの立ち下がりに同期して画像を形成するために必要な水平方向1行分の画像信号(Zh画素分の画像信号)の取り込みを開始する。つまり、ブレ量Δxが0の場合よりも、画像信号の取り込み範囲が行方向の“左側”にZi画素分だけシフトされる。   Next, in the i-th row in which the camera is shaken to the right side by Δxi, the signal processing circuit 5 calculates the shift amount Zi by the above equation (1). Then, as shown in FIG. 2B, the signal processing circuit 5 generates an HD_strt pulse at a time point delayed by (Zo−Zi) pixels from the falling edge of the HD pulse, and the DFE 4 follows the falling edge of the HD_strt pulse. Acquisition of image signals for one horizontal line (image signals for Zh pixels) necessary for forming an image in synchronization is started. That is, the image signal capture range is shifted to the “left side” in the row direction by Zi pixels, compared to when the blur amount Δx is zero.

逆に、カメラが“左側”にΔxi+dだけぶれた第(i+k)行において、信号処理回路5は上記(1)式によりシフト量Zi+kを算出する。そして、信号処理回路5は、図2(b)に示すようにHDパルスの立ち下がりから(Zo+Zi+k)画素分だけ遅れた時点においてHD_strtパルスを発生し、DFE4はこのHD_strtパルスの立ち下がりに同期して画像を形成するために必要な水平方向1行分の画像信号(Zh画素分の画像信号)の取り込みを開始する。つまり、ブレ量Δxが0の場合よりも、画像信号の取り込み範囲が行方向の“右側”にZi+k画素分だけシフトされる。   On the contrary, in the (i + k) th row in which the camera is shaken to the “left side” by Δxi + d, the signal processing circuit 5 calculates the shift amount Zi + k by the above equation (1). Then, as shown in FIG. 2B, the signal processing circuit 5 generates an HD_strt pulse at a time point delayed by (Zo + Zi + k) pixels from the falling edge of the HD pulse, and the DFE 4 follows the falling edge of the HD_strt pulse. Acquisition of image signals for one horizontal line (image signals for Zh pixels) necessary for forming an image in synchronization is started. That is, the image signal capturing range is shifted to the “right side” in the row direction by Zi + k pixels, compared to when the blur amount Δx is 0.

図3は、図2に示す各行の画像信号を各画像信号の先端を揃えて上下に並べたものである。カメラのブレ量Δxが0の場合(ここでは第1行目)の画像信号取り込み範囲(図3に右上がりの斜線で示す領域の範囲)Zhを基準にして、カメラのブレ量Δxとブレ方向に応じて画像信号の取り込み範囲Zhが行方向の左側または右側にシフトする。   FIG. 3 is a diagram in which the image signals in each row shown in FIG. 2 are arranged vertically with the tips of the image signals aligned. When the camera shake amount Δx is 0 (here, the first row), the camera signal shake amount Δx and the camera shake direction with reference to the image signal capture range Zh (the range indicated by the oblique line rising to the right in FIG. 3) Zh Accordingly, the image signal capture range Zh shifts to the left or right in the row direction.

図4は、各行のZh画素分の画像信号をモニター9の表示画面9aに表示した状態を示す。各行のZh画素分の画像信号は、イメージセンサー1から行ごとに出力される画像信号の中から画像の水平方向1行分の画像信号(Zh画素分)を取り込む際に、カメラの水平方向のブレ量Δxiとブレ方向に応じて画像信号の取り込み範囲を行方向にシフト量Ziだけシフトして取り込んだものである。したがって、各行のZh画素分の画像信号を表示画面9aの左端を基準に上下に並べて生成される1枚の画像は、カメラブレに起因するローリングシャッター歪みが補正された画像となる。   FIG. 4 shows a state in which image signals for Zh pixels in each row are displayed on the display screen 9 a of the monitor 9. The image signal for Zh pixels in each row is taken in the horizontal direction of the camera when the image signal for one row in the horizontal direction of the image (for Zh pixels) is captured from the image signals output from the image sensor 1 for each row. The image signal capture range is shifted by the shift amount Zi in the row direction according to the blur amount Δxi and the blur direction. Therefore, one image generated by arranging the image signals for Zh pixels in each row vertically with reference to the left end of the display screen 9a is an image in which rolling shutter distortion due to camera shake is corrected.

図5は、図2〜図4に示すようなローリングシャッター歪みが発生した場合に、上述した一実施の形態の歪み補正を実施しなかった場合に表示画面9aに表示される画像(a)と、上述した一実施の形態の歪み補正を実施した場合に表示画面9aに表示される画像(b)とを比較して示す。ローリングシャッター歪みの補正を行わない場合には、カメラのブレ量Δxiとブレ方向に応じて画像が歪んでいる。   FIG. 5 shows an image (a) displayed on the display screen 9a when the rolling shutter distortion as shown in FIGS. 2 to 4 occurs and the distortion correction according to the embodiment described above is not performed. FIG. 7 shows a comparison with the image (b) displayed on the display screen 9a when the distortion correction according to the embodiment described above is performed. When the rolling shutter distortion is not corrected, the image is distorted according to the camera shake amount Δxi and the camera shake direction.

このように、一実施の形態では、イメージセンサー1から1行ごとに出力される画像信号の中から、信号処理回路(ASIC)5によりカメラのブレ量Δxiとブレ方向に応じて画像を形成するために必要な水平方向1行分の画像信号の取り込み範囲を決定し、DFE4により取り込み範囲の画像信号のみを取り込み、信号処理回路5により取り込んだ画像信号に各種処理を施してフレームメモリ8に記憶する。したがって、イメージセンサー1から1行ごとに出力される画像信号の内の、表示などに供せられる画像の水平方向1行分に必要な画像信号のみに各種処理を施すので、従来のようにイメージセンサー1から出力されるすべての画像信号に各種処理を施した後、画像を形成するために必要な水平方向1行分の画像信号を抽出する場合に比べて、画像信号に対する処理の負担が軽減される。   Thus, in one embodiment, an image is formed by the signal processing circuit (ASIC) 5 according to the camera shake amount Δxi and the camera shake direction from the image signals output from the image sensor 1 for each row. The image signal capturing range for one horizontal line necessary for the determination is determined, only the image signal in the capturing range is captured by the DFE 4, and various processes are performed on the captured image signal by the signal processing circuit 5 and stored in the frame memory 8. To do. Accordingly, various processes are performed only on the image signal necessary for one horizontal line of the image provided for display or the like among the image signals output from the image sensor 1 for each row, so that the image is processed as in the conventional case. Compared to extracting the image signal for one horizontal line necessary for forming an image after performing various processes on all the image signals output from the sensor 1, the processing load on the image signal is reduced. Is done.

また、画像を形成するために必要な水平方向1行分の画像信号のみを取り込んでフレームメモリ8に記憶するので、従来のようにイメージセンサーから出力される行ごとの画像信号をすべてフレームメモリに記憶するのに比べ、フレームメモリ8の記憶容量を低減することができる。   In addition, since only the image signal for one horizontal line necessary for forming an image is captured and stored in the frame memory 8, all the image signals for each row output from the image sensor are stored in the frame memory as in the prior art. Compared to storing, the storage capacity of the frame memory 8 can be reduced.

次に、主に黒レベルの決定(画像信号に含まれる暗電流の除去にも使われる)に用いられるオプティカルブラック画素(OB画素)の出力を取り込む方法を説明する。イメージセンサー1には、被写体像に応じた画像信号を出力する有効画素の他に、有効画素の画像信号に対する黒レベルを決定するための黒レベル信号を出力するOB画素(非有効画素)が配列されている。イメージセンサー1からは、1行ごとに、有効画素の画像信号が出力された後にOB画素の黒レベル信号が出力される。上述したように、従来はイメージセンサーから出力される信号をすべていったんフレームメモリに記憶し、その中から有効画素の画像信号を抽出するとともに、OB画素の黒レベル信号を抽出していたが、この一実施の形態では有効画素の画像信号の内の、表示等に供する画像の水平方向1行分に必要な範囲しか取り込まないため、OB画素の黒レベル信号はそのままでは取り込まれない。   Next, a method of capturing the output of an optical black pixel (OB pixel) used mainly for determining the black level (also used for removing dark current included in the image signal) will be described. In the image sensor 1, in addition to effective pixels that output an image signal corresponding to the subject image, OB pixels (non-effective pixels) that output a black level signal for determining a black level for the image signal of the effective pixel are arranged. Has been. The image sensor 1 outputs the black level signal of the OB pixel after outputting the image signal of the effective pixel for each row. As described above, all the signals output from the image sensor are once stored in the frame memory, and the image signal of the effective pixel is extracted from the signal, and the black level signal of the OB pixel is extracted. In one embodiment, only a range necessary for one horizontal line of an image used for display or the like among image signals of effective pixels is captured, so that the black level signal of the OB pixel is not captured as it is.

そこで、この一実施の形態では、イメージセンサー1の1行ごとの出力信号の内の、予め定めた範囲(期間)のOB画素の黒レベル信号を取り込む。図1〜図3に示すように、信号処理回路(ASIC)5は、水平同期信号HDの立ち下がりから所定時間後、ここでは画素数に換算した所定画素数Bo後にOB画素の黒レベル信号の取り込みを開始させるためのOB_strtパルスを出力し、DFE4は、このOB_strtパルスの立ち下がりに同期してイメージセンサー1の黒レベル信号の取り込みを開始し、所定画素数Bh分の黒レベル信号を取り込んだ後、黒レベル信号の取り込みを終了する。このような黒レベル信号の取り込み動作を1行ごとに繰り返す。   Therefore, in this embodiment, a black level signal of an OB pixel in a predetermined range (period) in the output signal for each row of the image sensor 1 is captured. As shown in FIGS. 1 to 3, the signal processing circuit (ASIC) 5 receives a black level signal of the OB pixel after a predetermined time from the falling edge of the horizontal synchronizing signal HD, here after a predetermined number of pixels Bo converted into the number of pixels. An OB_strt pulse for starting capturing is output, and the DFE 4 starts capturing the black level signal of the image sensor 1 in synchronization with the falling edge of the OB_strt pulse, and captures a black level signal for a predetermined number of pixels Bh. Thereafter, the capturing of the black level signal is terminated. Such a black level signal capturing operation is repeated for each row.

これにより、イメージセンサー1から1行ごとに出力される信号の内の、表示などに供せられる画像の水平方向1行分に必要な画像信号のみを取り込みながら、1行ごとに必要最小限の黒レベル信号を取り込むことができ、画像信号と黒レベル信号に対する信号処理および画像処理の負担とフレームメモリの記憶容量を低減しつつ、有効画素の画像信号に含まれる黒レベル信号の決定を行うことができる。   As a result, of the signals output from the image sensor 1 for each row, only the image signals necessary for one row in the horizontal direction of the image provided for display or the like are captured, and the minimum necessary for each row. The black level signal can be captured, and the determination of the black level signal included in the image signal of the effective pixel is performed while reducing the signal processing and image processing burden on the image signal and the black level signal and the storage capacity of the frame memory. Can do.

図6は、一実施の形態のイメージセンサー出力の取り込み処理を示すフローチャートである。使用者が操作装置11によりライブビューモードまたは動画モードを設定すると、CPU10は図6に示すプログラムの実行を開始する。ステップ1において、ブレ検出センサー3によりカメラの水平方向のブレ量Δxi(iはイメージセンサー1の水平方向の行数でi=1〜n)とブレ方向を検出する。続くステップ2では、信号処理回路(ASIC)5により、上記(1)式によりカメラの水平方向のブレ量Δxiに起因するローリングシャッター歪みを補正するための画像信号の取り込み範囲のシフト量Zi[pix](シフト量の正負がシフト方向を示す)演算する。   FIG. 6 is a flowchart illustrating image sensor output capturing processing according to an embodiment. When the user sets the live view mode or the moving image mode using the operation device 11, the CPU 10 starts executing the program shown in FIG. In step 1, the camera shake detection sensor 3 detects the camera shake amount Δxi (i is the number of rows in the image sensor 1 in the horizontal direction, i = 1 to n) and the camera shake direction. In the subsequent step 2, the signal processing circuit (ASIC) 5 shifts the image signal capturing range shift amount Zi [pix for correcting the rolling shutter distortion caused by the camera shake amount Δxi in the horizontal direction by the above equation (1). ] (The sign of the shift amount indicates the shift direction).

ステップ3において、DFE4により、イメージセンサー1から出力される画像信号の内、上記演算結果のシフト量Zi[pix]とシフト方向で決まるシフト位置からZh画素分の画像信号を取り込む。ステップ4において、信号処理回路5により、取り込んだZh画素分の画像信号に上述した各種の信号処理と画像処理を施し、フレームメモリ8に記憶する。次に、ステップ5で、イメージセンサー1から出力される黒レベル信号の内、上述した所定位置からBh画素分の黒レベル信号を取り込む。   In step 3, the image signal for Zh pixels is captured by the DFE 4 from the shift position determined by the shift amount Zi [pix] and the shift direction of the calculation result among the image signals output from the image sensor 1. In step 4, the signal processing circuit 5 performs the above-described various signal processing and image processing on the captured image signals for Zh pixels and stores them in the frame memory 8. Next, in step 5, among the black level signals output from the image sensor 1, a black level signal for Bh pixels is captured from the predetermined position described above.

ステップ6において、1フレーム画像分の画像信号と黒レベル信号の取り込みを終了したか、つまり、第1行から第n行までの行ごとの画像信号と黒レベル信号の取り込みを終了したか否かを判別し、取り込みが終了していない場合はステップ1へ戻って上述した処理を繰り返し、取り込みが終了したらセンサー出力の取り込み処理を終了する。   In step 6, whether the capturing of the image signal and the black level signal for one frame image has been completed, that is, whether the capturing of the image signal and the black level signal for each row from the first row to the n-th row has been completed. If the capturing is not completed, the process returns to step 1 to repeat the above-described processing. When the capturing is completed, the sensor output capturing process is terminated.

なお、上述した一実施の形態では、第i行の水平同期信号HDの同期して検出したカメラのブレ量Δxiとブレ方向に基づいて、第i行の画像信号の取り込み範囲のシフト量Ziとシフト方向を演算し、第i行の画像信号の取り込み範囲をシフトする例を示した。しかし、実際にはカメラのブレの周期は行間隔(水平同期信号HDの時間間隔)に比べて遅いため、ブレを検出した時点の行と実際に歪み補正をする行とが一致しなくても、実際の画像上ではそのような歪み補正の誤差は認識されず、問題はないと考えられる。つまり、第i行の水平同期信号HDに同期して検出したカメラのブレ量Δxiとブレ方向に基づいて、画像信号の取り込み範囲のシフト量Ziとシフト方向を演算し、例えば第(i+1)行あるいは第(i+2)の画像信号の取り込み範囲をシフトしても問題はない。換言すれば、カメラのブレ量Δxiとブレ方向の検出を1行ごと(水平同期信号HDごと)に行わず、数行ごとに行っても問題はない。   In the above-described embodiment, the shift amount Zi of the capturing range of the image signal of the i-th row is determined based on the camera shake amount Δxi and the shake direction detected in synchronization with the i-th horizontal synchronization signal HD. An example is shown in which the shift direction is calculated to shift the capture range of the image signal in the i-th row. However, since the camera shake cycle is actually slower than the line interval (the time interval of the horizontal sync signal HD), even if the line at the time of detecting the blur does not match the line that actually corrects the distortion. On the actual image, such distortion correction error is not recognized, and it is considered that there is no problem. That is, the shift amount Zi and the shift direction of the image signal capture range are calculated based on the camera shake amount Δxi and the shake direction detected in synchronization with the horizontal synchronization signal HD in the i-th row, for example, the (i + 1) -th row. Alternatively, there is no problem even if the capturing range of the (i + 2) th image signal is shifted. In other words, there is no problem even if the camera shake amount Δxi and the camera shake direction are not detected for each line (for each horizontal synchronization signal HD) but for every several lines.

なお、上述した実施の形態とそれらの変形例において、実施の形態と変形例とのあらゆる組み合わせが可能である。   In the above-described embodiments and their modifications, all combinations of the embodiments and the modifications are possible.

上述した実施の形態とその変形例によれば以下のような作用効果を奏することができる。まず、複数の画素が行方向と列方向の二次元状に配置され、複数の画素にて撮像されて光電変換された被写体像の画像信号を出力するイメージセンサー1と、イメージセンサー1から出力された画像信号を、後段の信号処理回路(ASIC)5に受け渡す前に、該画像信号に対して所定の前段補正処理を行うデジタルフロントエンド(DFE)4と、カメラの行方向における変位を検出するブレ検出センサー3と、を有し、デジタルフロントエンド(DFE)4は、イメージセンサー1から出力される行ごとの画像信号の中から、被写体像の画像を形成するのに必要な画像信号の取り込み範囲を、ブレ検出センサー3により検出された変位に応じて、行ごとに画素列単位で設定する処理と、イメージセンサー1の行ごとの出力信号の中から、設定された取り込み範囲の信号を取り込む処理とを行うようにしたので、イメージセンサー1から出力される信号の内の、画像を形成するために必要な最小限の信号を取り込むことができ、イメージセンサー1から取り込んだ画像信号を記憶するためのフレームメモリ8の容量を低減できる上に、イメージセンサー1から出力される信号の内、画像を作成するために必要な最小限の画像信号を処理するだけでよく、デジタルフロントエンドDFE4および信号処理回路(ASIC)5における信号処理の負担を軽減することができる。
また、上記取り込み機能の設定範囲と、その設定された取り込み範囲の信号を取り込む機能とをデジタルフロントエンド4に持たせたので、イメージセンサー1側は従来通りの構成のままで(複雑化、大型化、コストアップさせることなく)上記機能を実現することができる。
According to the above-described embodiment and its modifications, the following operational effects can be achieved. First, a plurality of pixels are arranged two-dimensionally in the row direction and the column direction, and output from the image sensor 1 that outputs an image signal of a subject image captured and photoelectrically converted by the plurality of pixels. Before the image signal is transferred to the signal processing circuit (ASIC) 5 in the subsequent stage, a digital front end (DFE) 4 that performs a predetermined upstream correction process on the image signal and the displacement in the row direction of the camera are detected. And a digital front end (DFE) 4 that outputs image signals necessary for forming an image of a subject image from image signals for each row output from the image sensor 1. In accordance with the displacement detected by the blur detection sensor 3, the capture range is set from the processing for setting the pixel column unit for each row and the output signal for each row of the image sensor 1. Since the processing for capturing the signal in the captured range is performed, the minimum signal necessary for forming an image among the signals output from the image sensor 1 can be captured. In addition to reducing the capacity of the frame memory 8 for storing the image signal captured from the image sensor, only the minimum image signal necessary for creating an image out of the signals output from the image sensor 1 is processed. It is possible to reduce the burden of signal processing in the digital front end DFE 4 and the signal processing circuit (ASIC) 5.
In addition, since the digital front end 4 has a setting range for the capturing function and a function for capturing a signal within the set capturing range, the image sensor 1 side remains in the conventional configuration (complexity, large size). The above functions can be realized without increasing the cost and cost.

また、一実施の形態とその変形例によれば、イメージセンサー1の行ごとに、有効画素列の信号の中から取り込み範囲の信号を取り込むとともに、OB画素列(非有効画素列)の信号の中から所定範囲の信号を取り込むようにしたので、画像信号と黒レベル信号に対する信号処理および画像処理の負担とフレームメモリの記憶容量を低減しつつ、有効画素の画像信号に対する黒レベル信号の決定を行うことができる。   In addition, according to the embodiment and the modification thereof, for each row of the image sensor 1, the signal of the capture range is captured from the signal of the effective pixel column, and the signal of the OB pixel column (ineffective pixel column) is captured. Since a predetermined range of signals is captured from the inside, it is possible to determine the black level signal for the image signal of the effective pixel while reducing the signal processing and image processing load for the image signal and the black level signal and the storage capacity of the frame memory. It can be carried out.

1;イメージセンサー、3;ブレ検出センサー、4;デジタルフロントエンド(DFE)、5;信号処理回路(ASIC)、6;タイミングジェネレーター(TG)、10;CPU DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Image sensor, 3; Shake detection sensor, 4; Digital front end (DFE), 5; Signal processing circuit (ASIC), 6; Timing generator (TG), 10; CPU

Claims (4)

被写体像を受光して画像信号を出力する有効画素列と、前記画像信号に対する黒レベルを決定するための黒レベル信号を出力する非有効画素列とを含む複数の画素が行方向と列方向の二次元状に配置された画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た画像信号を、後段の処理回路に受け渡す前に、該画像信号に対して所定の前段補正処理を行う前段処理回路と、
カメラの前記行方向における変位を検出する検出手段と、を有し、
前記前段処理回路は、
前記撮像素子から出力される前記行ごとの前記画像信号の中から画像信号の取り込み範囲を、前記検出手段により検出された前記変位に応じて、前記行ごとに画素列単位で設定する設定手段と、
前記撮像素子の前記行ごとの出力信号の中から、前記設定手段により設定された前記取り込み範囲の信号を取り込んだ後に、前記非有効画素列の信号の中から所定範囲の信号を取り込む取り込み手段と、を含むことを特徴とするデジタルカメラ。
A plurality of pixels including a valid pixel column that receives a subject image and outputs an image signal and a non-valid pixel column that outputs a black level signal for determining a black level for the image signal are arranged in a row direction and a column direction. an imaging element for outputting the images signals arranged in two dimensions,
A pre-processing circuit that performs a predetermined pre-correction processing on the image signal before passing the image signal output from the image sensor to a post-processing circuit;
Detecting means for detecting displacement in the row direction of the camera,
The pre-processing circuit is
Setting the capture range in either et picture image signal of the image signal of each of the lines output from the imaging device, in accordance with the detected said displaced by said detecting means, for setting the pixel column basis for each said row Means,
From the output signal of each of the rows of the image sensor, after I Captures signals set the capture range by the setting unit captures to capture the signal of a predetermined range from among the signals of the effective pixel columns And a digital camera.
請求項1に記載のデジタルカメラにおいて、
前記設定手段は、
前記変位が検出されない場合には、前記有効画素列の信号の内の中央部近傍を含む範囲を前記取り込み範囲として設定し、
前記変位が検出される場合には、その変位量と変位方向に応じて、前記取り込み範囲を前記行方向においてシフトすることを特徴とするデジタルカメラ。
The digital camera according to claim 1 , wherein
The setting means includes
If the displacement is not detected, set the range including the vicinity of the center of the signal of the effective pixel column as the capture range,
When the displacement is detected, the capturing range is shifted in the row direction according to the displacement amount and the displacement direction.
請求項2に記載のデジタルカメラにおいて、
前記撮像素子は、前記行ごとの水平同期信号に呼応して前記行ごとの信号の出力を開始し、
前記設定手段は、
前記変位が検出されていない場合には、前記水平同期信号の発生から所定時間後に前記取り込み範囲を設定し、
前記変位が検出されている場合には、前記変位の量と方向に応じて前記所定時間を変更することを特徴とするデジタルカメラ。
The digital camera according to claim 2 ,
The image sensor starts outputting a signal for each row in response to a horizontal synchronization signal for each row,
The setting means includes
If the displacement is not detected, set the capture range after a predetermined time from the generation of the horizontal synchronization signal,
When the displacement is detected, the predetermined time is changed according to the amount and direction of the displacement.
請求項2または請求項3に記載のデジタルカメラにおいて、
前記取り込み手段は、前記変位の有無とは無関係に、前記撮像素子の前記複数の行内の所定位置にある前記非有効画素の信号を取り込むことを特徴とするデジタルカメラ。
The digital camera according to claim 2 or claim 3 ,
The digital camera according to claim 1, wherein the capturing unit captures the signal of the ineffective pixel at a predetermined position in the plurality of rows of the image sensor regardless of the presence or absence of the displacement.
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