JP5397313B2 - Digital camera - Google Patents
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Description
本発明は、撮像素子からの画素信号に含まれるノイズを補正するデジタルカメラに関する。 The present invention relates to a digital camera that corrects noise included in a pixel signal from an image sensor.
従来から、ＣＭＯＳイメージセンサに起因する固定パターンノイズ（ＦＰＮ）を補正するカメラが知られている（たとえば、特許文献１）。このようなカメラにおいて、ライブビュー時や動画撮影モード時には、画像の読出し中にもイメージセンサのフォトダイオードに光が入射する状態となる。このため、高輝度光が入射されるとフォトダイオードに溜まった電荷が漏れ出し、電荷をフォトダイオードに転送するトランスファーゲートスイッチを介さずにフォトダイオードに電荷が移動して、リセットレベルが変動する場合がある。 Conventionally, a camera that corrects fixed pattern noise (FPN) caused by a CMOS image sensor is known (for example, Patent Document 1). In such a camera, at the time of live view or moving image shooting mode, light enters the photodiode of the image sensor even during image reading. For this reason, when high-intensity light is incident, the charge accumulated in the photodiode leaks, the charge moves to the photodiode without passing through the transfer gate switch that transfers the charge to the photodiode, and the reset level fluctuates. There is.
上述のように高輝度光が入射した結果、画素のリセットレベルが変動すると正確なＦＰＮ補正用のデータが取得できず、このような不正確なＦＰＮ補正用データを使ってＦＰＮ補正処理を行うと画質が低下するという問題がある。 As described above, if the reset level of the pixel fluctuates as a result of incidence of high-intensity light, accurate FPN correction data cannot be acquired. If such inaccurate FPN correction data is used, FPN correction processing is performed. There is a problem that the image quality deteriorates.
請求項１に記載の発明によるデジタルカメラは、複数の画素が行列状に配置され、被写体像を撮像して第１画素信号を出力する撮像素子と、撮像素子の信号出力の動作状態の変更を指示する指示手段と、動作状態の変更が指示されたとき、複数の画素で構成される撮像領域のうちの一部の領域である読出領域内の画素行から第２画素信号を読み出す読出手段と、第２画素信号を用いて、第１画素信号の画素列ごとの誤差を補正するための補正値を算出する算出手段と、算出された補正値を用いて第１画素信号に対して補正を施す補正手段と、第１画素信号が読み出されるごとに、読出領域における被写体像が明るさ情報に関する所定条件を満たすか否かを判定する判定手段と、指示手段により動作状態の変更が指示されたときに、判定手段により所定条件が満たされていると判定された場合は、読出領域の位置を変更する変更手段とを備えることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a digital camera in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, an image sensor that captures a subject image and outputs a first pixel signal, and a change in an operation state of signal output of the image sensor. Instruction means for instructing, and readout means for reading out the second pixel signal from a pixel row in a readout area which is a part of an imaging area composed of a plurality of pixels when an instruction to change the operation state is given Calculating means for calculating a correction value for correcting an error for each pixel column of the first pixel signal using the second pixel signal; and correcting the first pixel signal using the calculated correction value. Correction means to be applied, determination means for determining whether or not a subject image in the reading area satisfies a predetermined condition regarding brightness information each time the first pixel signal is read, and a change in operating state is instructed by the instruction means Sometimes in the judgment means If Ri predetermined condition is determined to have been met, characterized in that it comprises a changing means for changing the position of the read area.
本発明によれば、動作状態の変更が指示されたときに所定条件が満たされている場合には、読出領域の位置を変更することができる。 According to the present invention, the position of the reading area can be changed when a predetermined condition is satisfied when the change of the operation state is instructed.
図面を参照して、本発明による一実施の形態におけるカメラを説明する。図１はデジタルカメラ１の要部構成を示す図である。デジタルカメラ１のボディに、撮影レンズＬ１と絞り２０とを備える交換レンズ２が着脱可能に装着されている。カメラ１のボディ側には、クイックリターンミラー１０、焦点板１１、ペンタプリズム１２、接眼レンズ１３、撮像素子１４、焦点検出用センサ１５およびシャッタ２１が設けられている。
A camera according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of the
図２はデジタルカメラ１の制御系のブロック図である。図２において、図１に示した構成要素には同一の符号を付して説明する。デジタルカメラ１の制御系は、撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換回路１６、タイミングジェネレータ１７、制御回路１８、ＬＣＤ駆動回路１９、液晶表示器１９１、操作部３０、およびメモリカードインタフェース３１を備えている。
FIG. 2 is a block diagram of the control system of the
図１を参照して説明すると、交換レンズ２を通過してデジタルカメラ１に入射した被写体光は、シャッタレリーズ前は図１において実線で示すように位置するクイックリターンミラー１０で上方へ導かれて焦点板１１に結像する。焦点板１１に結像された被写体像は、ペンタプリズム１２により接眼レンズ１３へ導かれる。その結果、被写体像が撮影者に観察される。被写体光の一部はクイックリターンミラー１０の半透過領域を透過し、サブミラー１０ａにて下方に反射され、焦点検出用センサ１５へ入射される。レリーズ後はクイックリターンミラー１０が図１の破線で示される位置へ回動し、被写体光が撮像素子１４へ導かれ、その撮像面上に被写体像が結像する。
Referring to FIG. 1, the subject light that has passed through the interchangeable lens 2 and entered the
図２を参照して制御系について詳細に説明する。
撮像素子１４は、行列状に多数配列された画素１４Ｐおよびカラム信号処理回路１４２を有するＸ−Ｙアドレス型の光電変換素子である。なお、撮像素子１４の詳細については後述する。撮像素子１４は、後述する制御回路１８の制御に応じて駆動して撮影レンズＬ１を通して入力される被写体像を撮像し、撮像して得た画素信号を出力する。本実施の形態において、撮像素子１４は、走査ラインごとに順次シャッタを切る方式（いわゆるローリングシャッタ方式）により駆動される。
The control system will be described in detail with reference to FIG.
The
撮像素子１４は、たとえば、ＩＳＯ１００相当〜ＩＳＯ１６００相当の範囲内において撮像感度（露光感度）を所定のステップで変更可能、すなわち撮像素子１４からの画素信号の信号出力の動作状態が変更可能に構成されている。撮像感度とは、撮像素子１４に蓄積される電荷の検出感度、もしくは不図示の増幅回路の増幅利得を変化させる被制御量のことをいう。撮像感度を変更する操作（ゲイン変更操作）は、ユーザにより後述の操作部３０を用いて行われる。
For example, the
カラム信号処理回路１４２はアンプやＡ／Ｄ変換器、ラインメモリなどを画素の列（画素列）ごとに備え、画素１４Ｐから出力される画素信号を入力する。本実施形態におけるカラム信号処理回路１４２は、撮像素子１４の各画素１４Ｐから読み出された垂直方向に隣接する画素信号を所定の加算度合いで加算して、加算された画素信号を出力する。この場合、カラム信号処理回路１４２は、ユーザの操作部３０の加算方法を変更する操作（加算方法変更操作）に応じて、たとえば水平方向もしくは垂直方向に隣接する２個画素や３画素から出力された画素信号を加算する。また、カラム信号処理回路１４２では、上述した動作の他に、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）を行ったり、画素信号にゲインをかけたりする。なお、撮像素子１４に上述した加算処理機能を組み込むことは必須ではなく、撮像素子１４の後段部分、たとえば後述する画像処理部１８１で上記の加算処理を行う構成としてもよい。
The column
Ａ／Ｄ変換回路１６は、撮像素子１４が出力する画素信号にアナログ的な処理をしてからデジタル画素信号に変換する回路である。なお、このＡ／Ｄ変換回路１６が撮像素子１４内に組み込まれているタイプの撮像素子を使用する場合には、Ａ／Ｄ変換回路１６は不要となる。タイミングジェネレータ１７は、制御回路１８の命令に応じて、撮像素子１４とＡ／Ｄ変換回路１６とにタイミング信号を出力し、撮像素子１４とＡ／Ｄ変換回路１６との駆動タイミングを制御する回路である。
The A /
制御回路１８は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有し、デジタルカメラ１の各構成要素を制御したり、各種のデータ処理を実行する演算回路である。制御回路１８は、前述したタイミングジェネレータ１７を制御する。
The
制御回路１８は、画像処理部１８１および圧縮部１８２を有する。画像処理部１８１は、入力したデジタル画素信号に対して、ホワイトバランス処理、ガンマ補正処理、色補間処理、輪郭強調、ビネット補正などの画像処理を施して画像データを生成する。また、図３に示すように、画像処理部１８１は、算出部１８１ａ、補正部１８１ｂ、判定部１８１ｃおよび変更部１８１ｄを機能的に備える。算出部１８１ａは、入力したＦＰＮ画素信号を用いてＦＰＮの補正に用いるＦＰＮデータを算出する。補正部１８１ｂは、入力した通常画素信号に対して、算出部１８１ａにより算出されたＦＰＮ補正値を用いてＦＰＮ補正処理を施す。
The
判定部１８１ｃは、ライブビューモードもしくは動画撮影モードが設定されている場合には、フレームごとの画像データを生成する際に、通常画素信号の出力レベルに基づいて、高輝度被写体が撮影されているか否か、すなわち被写体像が明るさ情報に関する条件を満たすか否かを判定する。さらに、判定部１８１ｃは、高輝度被写体が撮影されていると判定した場合、撮像素子１４上で高輝度被写体に対応する領域（高輝度領域）に、後述するＦＰＮデータ取得領域と重複する部分領域が存在するか否かを判定する。変更部１８１ｄは、判定部１８１ｃにより上記部分領域が存在すると判定された場合に、撮像素子１４上におけるＦＰＮデータ取得領域の位置を部分領域が存在しないように変更する。なお、算出部１８１ａ、補正部１８１ｂ、判定部１８１ｃおよび変更部１８１ｄについては、詳細を後述する。
When the live view mode or the moving image shooting mode is set, the
圧縮部１８２は、画像処理部１８１で画像処理が施されて生成された画像データに対してＪＰＥＧ圧縮処理を実行する回路である。一時メモリ１８３は、画像処理、画像圧縮処理の途中や処理後のデータを一時的に格納するバッファメモリとして使用される揮発性記憶媒体である。
The
メモリカードインタフェース３１は、メモリカード３２が着脱可能なインタフェースである。メモリカードインタフェース３１は、制御回路１８の制御に基づいて、画像データをメモリカード３２に書き込んだり、メモリカード３２に記録されている画像データを読み出す。メモリカード３２はコンパクトフラッシュ（登録商標）やＳＤカードなどの半導体メモリカードである。
The
ＬＣＤ駆動回路１９は、制御回路１８の命令に基づいて液晶表示器１９１を駆動する回路である。液晶表示器１９１は、再生モードにおいて、メモリカード３２に記録されている画像データに基づいて制御回路１８で作成された表示データの表示を行う。また、液晶表示器１９１は、いわゆるライブビュー画像を表示するように構成されている。ライブビューとは、レリーズ前にクイックリターンミラー１０を上方に跳ね上げて撮像素子１４で撮像した画像をリアルタイムに液晶表示器１９１に表示する表示形態であり、一眼レフカメラにおいて採用される撮像モードである。
The
操作部３０は、ユーザの操作を受け付けるスイッチである。操作部３０には、電源スイッチ、レリーズスイッチ、その他の設定メニューの表示切換スイッチ、設定メニュー決定ボタン、上述した撮像感度を変更させるゲイン変更操作のための感度設定スイッチ、上述した画素信号の加算方法を変更させる加算方法変更操作のための加算変更スイッチなどが含まれる。また、操作部３０により、撮影モードとして静止画撮影モードや動画撮影モード、上記のライブビュー画像を表示するためのライブビューモードの設定が可能である。
The
次に、図４を参照しながら、撮像素子１４について詳細に説明する。図４に示すように、それぞれの画素１４Ｐは、画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１、フローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３、トランスファーゲートスイッチ（ＴＸ）１４４、リセットスイッチ（ＲＥＳＥＴ）１４５、画素アンプ（ＡＭＩ）１４６および画素選択スイッチ（ＳＥＬ）１４７が設けられている。また、撮像素子１４は、画素列毎に垂直信号線Ｌｎ、および垂直信号線Ｌｎごとに垂直線選択スイッチ１４８を有する。垂直線選択スイッチ１４８は、画素信号を読み出す画素１４Ｐを画素列毎に選択するためのスイッチである。
Next, the
画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１は、受光した被写体光をその強度に応じて光電変換する。トランスファーゲートスイッチ（ＴＸ）１４４は、画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１と、フローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３との間に設けられる。トランスファーゲートスイッチ（ＴＸ）１４４は、画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１とフローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３との間の電気的接続のオン／オフをスイッチングするスイッチである。トランスファーゲートスイッチ（ＴＸ）１４４がタイミングジェネレータ１７からのタイミング信号に応じてオンされると、画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１で光電変換された電荷はフローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３へ転送される。 The pixel photodiode (PD) 141 photoelectrically converts the received subject light according to its intensity. The transfer gate switch (TX) 144 is provided between the pixel photodiode (PD) 141 and the floating diffusion (FD) 143. The transfer gate switch (TX) 144 is a switch that switches on / off of electrical connection between the pixel photodiode (PD) 141 and the floating diffusion (FD) 143. When the transfer gate switch (TX) 144 is turned on in response to the timing signal from the timing generator 17, the charge photoelectrically converted by the pixel photodiode (PD) 141 is transferred to the floating diffusion (FD) 143.
フローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３は、画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１が光電変換した電荷を電圧に変換するために設けられている。画素選択スイッチ（ＳＥＬ）１４７は、フローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３と垂直信号線Ｌｎの間の電気的接続のオン／オフをスイッチングするスイッチであり、タイミングジェネレータ１７からのタイミング信号に応じてオン／オフを切替える。リセットスイッチ（ＲＥＳＥＴ）１４５は、リセット電圧が基準電圧となるまでフローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３に電圧を印加するためのスイッチである。 The floating diffusion (FD) 143 is provided to convert the electric charge photoelectrically converted by the pixel photodiode (PD) 141 into a voltage. The pixel selection switch (SEL) 147 is a switch that switches on / off of electrical connection between the floating diffusion (FD) 143 and the vertical signal line Ln, and is turned on / off according to a timing signal from the timing generator 17. Is switched. The reset switch (RESET) 145 is a switch for applying a voltage to the floating diffusion (FD) 143 until the reset voltage becomes the reference voltage.
次に、画素信号の読み出しについて通常画素信号の読み出しの場合と、ＦＰＮ（Fixed Pattern Noise）画素信号の読み出しの場合とに分けて説明する。通常画素信号は、静止画撮影モードや動画撮影モードにおいて取得された記録用の画像、もしくはライブビューモードにおいて液晶表示器１９１に表示されるライブビュー画像に対応する画素信号である。ＦＰＮ画素信号は、カラム信号処理回路１４２に起因して撮影画像の縦方向に発生する筋状の固定パターンノイズ（ＦＰＮ）、すなわち撮像素子１４の画素列毎の固定パターンノイズ（ＦＰＮ）を補正するために取得される画素信号である。
Next, pixel signal reading will be described separately for normal pixel signal reading and FPN (Fixed Pattern Noise) pixel signal reading. The normal pixel signal is a pixel signal corresponding to an image for recording acquired in the still image shooting mode or the moving image shooting mode, or a live view image displayed on the liquid crystal display 191 in the live view mode. The FPN pixel signal corrects the streak-like fixed pattern noise (FPN) generated in the vertical direction of the captured image due to the column
−通常画素信号の読み出し−
画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１から電荷を読み出す場合、制御回路１８は、タイミングジェネレータ１７を介して、リセットスイッチ（ＲＥＳＥＴ）１４５をオンさせる。すなわち、フローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３には、リセット電圧が基準電圧となるまで電圧が印加される。そして、制御回路１８は、タイミングジェネレータ１７を介して、トランスファーゲートスイッチ（ＴＸ）１４４をオンさせる。その結果、画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１で光電変換された電荷がフローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３へ転送され、フローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３に蓄積される。すなわち、画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１で光電変換された電荷（輝度レベル）が電圧に変換される。
-Normal pixel signal readout-
When the charge is read from the pixel photodiode (PD) 141, the
制御回路１８は、タイミングジェネレータ１７を介して、垂直線選択スイッチ１４８および画素選択スイッチ（ＳＥＬ）１４７をオンさせると、フローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３の電圧が、画素アンプ（ＡＭＩ）１４６によりゲインされる。そして、ゲインされた電圧は、画素信号として垂直信号線Ｌｎを介してカラム信号処理回路１４２へ入力される。すなわち、垂直線選択スイッチ１４８および画素選択スイッチ（ＳＥＬ）１４７がオンされることにより、画素信号を読み出す画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１が選択され、その画素１４Ｐで受光した信号が光電変換されてカラム信号処理回路１４２に伝達される。
When the
カラム信号処理回路１４２は、このようにして得られた画素信号をＡ／Ｄ変換回路１６へ出力する。画素信号は、Ａ／Ｄ変換回路１６によりデジタル変換された通常画素信号として画像処理部１８１へ入力される。
The column
−ＦＰＮ画素信号の読み出し−
制御回路１８は、タイミングジェネレータ１７を介して、リセットスイッチ（ＲＥＳＥＴ）１４５をオンさせて、フローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３に対して、リセット電圧が基準電圧となるまで電圧を印加させる。そして、制御回路１８は、タイミングジェネレータ１７を介して、垂直線選択スイッチ１４８および画素選択スイッチ（ＳＥＬ）１４７をオンさせる。その結果、フローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３の電圧、すなわち基準電圧が画素アンプ（ＡＭＩ）１４６によりゲインされる。そして、ゲインされた基準電圧は、画素信号として垂直信号線Ｌｎを介してカラム信号処理回路１４２へ入力される。すなわち、画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１とカラム信号処理回路１４２との接続が遮断されているときの信号、すなわち、その画素１４Ｐが受光していない状態における信号（ＦＰＮの一要素）と等価な信号がカラム信号処理回路１４２に伝達される。
-Reading FPN pixel signal-
The
カラム信号処理回路１４２は、制御回路１８によって選択された所定の行（画素行）に含まれる画素フォトダイオード１４１（選択された画素行の画素１４Ｐ毎のトランスファーゲートスイッチ（ＴＸ）１４４はオフされ、かつ画素選択スイッチ（ＳＥＬ）１４７はオンされる）から出力される画素信号を入力する。この場合において、選択されていない画素行に含まれる各画素フォトダイオード１４１の、少なくとも画素選択スイッチ（ＳＥＬ）１４７は、全てオフにされている。
The column
そして、カラム信号処理回路１４２は選択された画素行の画素１４Ｐから得られる画素信号をＦＰＮ画素信号として列毎に保持する。このときのトランスファーゲートスイッチ（ＴＸ）１４４、および画素選択スイッチ（ＳＥＬ）１４７のオンおよびオフは、選択された画素１４Ｐ間でほぼ同時に行われる。カラム信号処理回路１４２は、このようにして得られたＦＰＮ画素信号をＡ／Ｄ変換回路１６へ出力する。ＦＰＮ画素信号は、Ａ／Ｄ変換回路１６によりデジタル変換されたＦＰＮ画素信号として画像処理部１８へ入力される。
The column
画像処理部１８の算出部１８１ａは、画素列ごとに、取得された画素行分のＦＰＮ画素信号のレベルを平均して補正値（ＦＰＮデータ）を算出する。また、算出部１８１ａは、算出したＦＰＮデータを一時メモリ１８３に格納する。
The
なお、ＦＰＮ画素信号を得る際には、上述のように所定の画素行（選択行）の画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１から（選択された画素行の画素１４Ｐ毎のトランスファーゲートスイッチ（ＴＸ）１４４はオフされ、かつ画素選択スイッチ（ＳＥＬ）１４７はオンされる）画素信号を得る方法以外に、次のような方法で得てもよい。たとえば、全ての画素行の画素１４Ｐ（つまり全画素）のトランスファーゲートスイッチ（ＴＸ）１４４を一斉にオフし、かつ所定の画素行（選択行）の画素選択スイッチ（ＳＥＬ）１４７のみを一斉にオンした状態で、ＦＰＮ画素信号を得るようにしてもよい。もしくは、リセットスイッチ（ＲＥＳＥＴ）１４５をオンしてフローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３に基準電圧を印加させる処理と、トランスファーゲートスイッチ（ＴＸ）１４４をオンして画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１で光電変換された電荷をフローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３へ転送させる処理とに要する時間を短時間で行うようにしてもよい。
When obtaining the FPN pixel signal, as described above, from the pixel photodiode (PD) 141 in the predetermined pixel row (selected row) (transfer gate switch (TX) 144 for each
次に、画像処理部１８１におけるＦＰＮ補正処理について、静止画撮影モードが設定されている場合と、ライブビューモードが設定されている場合と、動画撮影モードが設定されている場合とに分けて説明する。
Next, the FPN correction processing in the
−静止画撮影モード−
操作部３０の操作により静止画撮影モードが設定され、レリーズスイッチの全押し操作により撮影が指示されると、制御回路１８は、シャッタ２１により撮像素子１４を遮光した状態でＦＰＮ画素信号を取得する。ＦＰＮ画素信号を取得すると、制御回路１８は、シャッタ２１を開放した状態で撮像素子１４を露光して通常画素信号を取得する。そして、画像処理部１８１の補正部１８１ｂは、ＦＰＮデータを用いて通常画素信号に対してＦＰＮ補正処理を施す。以下、詳細に説明する。
-Still image shooting mode-
When the still image shooting mode is set by operating the
制御回路１８は、タイミングジェネレータ１７に指示して、撮像素子１４を構成する全画素の範囲のうち、たとえば１／３の領域に含まれる画素１４ＰからＦＰＮ画素信号を取得する。図５にＦＰＮ画素信号が読み出される画素１４Ｐが含まれる領域（ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅ）を斜線領域で示す。なお、説明を簡単にするため、撮像素子１４の画素数を３０００×１５００ドットとする。本実施の形態においては、たとえば全画素範囲の中央部１／３の領域に相当する画素（３０００×５００ドット）から出力される画素信号を、画素列ごとに３０００列分読み出す。すなわち、制御回路１８は、タイミングジェネレータ１７を介して、第５０１行から第１０００行までを選択行として、その選択行に含まれる画素１４Ｐに対して、上述したＦＰＮ画素信号の読み出しを行う。その結果、撮像素子１４の第１列〜第３０００列の各画素列について、それぞれ５００個の画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１からＦＰＮ画素信号が読み出され、カラム信号処理回路１４２に入力される。
The
カラム信号処理回路１４２は、全ての画素列、すなわち３０００列分のそれぞれのＦＰＮ画素信号をＡ／Ｄ変換回路１６を介して、画像処理部１８１へ出力する。算出部１８１ａは、上述のようにして入力した３０００列分の画素列ごとのＦＰＮ画素信号（５００画素分）をそれぞれ平均してＦＰＮデータを列毎に算出して、一時メモリ１８３に格納する。
The column
次に、制御回路１８は、クイックリターンミラー１０を図１の破線で示す位置へ回動し、シャッタ２１を開放して、撮影レンズＬ１を通過した被写体光が撮像素子１４に導かれるようにする。さらに、制御回路１８は、タイミングジェネレータ１７を介して、全ての画素１４Ｐに対して、上述した通常画素信号読み出しを行う。すなわち、制御回路１８は、撮像素子１４の全画素１４Ｐから出力される画素信号を通常画素信号として画像処理部１８１に入力させる。補正部１８１ｂは、入力した第１列の通常画素信号から対応する第１列のＦＰＮデータを減算する。補正部１８１ｂは、上記の減算を３０００列分のそれぞれの通常画素信号に対して行うことにより、ＦＰＮ補正処理を施す。
Next, the
図６にＦＰＮ補正処理を概念的に説明する図を示す。図６（ａ）は、通常画素信号における水平方向の画素と、理想的に均一な光量を入射した場合のそれぞれの画素の出力レベル、すなわち輝度を表している。また、図６（ｂ）は、ＦＰＮ画素信号における水平方向の画素と、それぞれの画素の出力レベル、すなわち輝度を表している。ＦＰＮノイズの大きさは各画素列ごとに異なるので、図６（ｂ）に示すように、出力レベルは水平方向の画素のそれぞれにより異なる。通常画素信号には各画素列ごとにＦＰＮノイズが重畳するので、図６（ａ）に示すように、出力レベルは水平方向の画素のそれぞれにより異なり、図６（ｂ）の波形と類似する。ＦＰＮ補正処理により、図６（ａ）に示す出力レベルから図６（ｂ）に示す出力レベルを減算するので、ＦＰＮ補正処理後の水平方向の画素のそれぞれの出力レベルは、図６（ｃ）に示すように平滑になる。 FIG. 6 conceptually illustrates the FPN correction process. FIG. 6A shows the output level, that is, the luminance of the pixels in the horizontal direction in the normal pixel signal and the respective pixels when an ideally uniform amount of light is incident. FIG. 6B shows the pixels in the horizontal direction in the FPN pixel signal and the output level of each pixel, that is, the luminance. Since the magnitude of the FPN noise is different for each pixel column, the output level is different for each pixel in the horizontal direction as shown in FIG. Since FPN noise is superimposed on the normal pixel signal for each pixel column, as shown in FIG. 6A, the output level differs depending on each pixel in the horizontal direction and is similar to the waveform in FIG. 6B. Since the output level shown in FIG. 6B is subtracted from the output level shown in FIG. 6A by the FPN correction process, each output level of the horizontal pixel after the FPN correction process is shown in FIG. As shown in FIG.
ＦＰＮ補正処理の施された画素信号は、画像処理部１８１による上述した画像処理や圧縮部１８２による圧縮処理が施されて、画像データとしてメモリカード３２に記録される。
The pixel signal subjected to the FPN correction processing is subjected to the above-described image processing by the
−ライブビューモード−
ライブビューモードにおいては、制御回路１８は、通常画素信号の取得に先立って、上述したようにＦＰＮ画素信号を取得する。ＦＰＮ画素信号を取得すると、制御回路１８は、撮像素子１４から所定の周期、たとえば１／３０秒周期で通常画素信号を順次読み出させる。そして、補正部１８１ｂは、一時メモリ１８３に格納されているＦＰＮデータを用いて、順次入力されるそれぞれの通常画素信号に対してＦＰＮ補正処理を施す。そして、画像処理部１８１は、ＦＰＮ補正処理が施された画素信号を用いて画像データを生成する。ユーザが操作部３０を操作して、ゲイン変更操作および加算方法変更操作の少なくとも一方により撮像素子１４の動作状態を変更する操作（以後、動作状態変更操作）が行われると、制御回路１８は、新たなＦＰＮ画素信号を取得し、算出部１８１ａは新たに取得されたＦＰＮ画素信号を用いて新たなＦＰＮデータを算出する。補正部１８１ｂは、その後順次入力されるそれぞれの通常画素信号に対して、新たに算出されたＦＰＮデータを用いてＦＰＮ補正処理を施す。
-Live view mode-
In the live view mode, the
また、各フレームに対応する通常画素信号を入力するごとに、判定部１８１ｃは、通常画素信号の出力レベルが所定の閾値以上（たとえば、出力レベルが、その撮像素子１４が出力可能な最大の出力レベルに対して９０パーセント以上の高輝度レベルであるか否か）、すなわち高輝度被写体が撮影されているか否かを判定する。さらに、高輝度被写体が撮影されている場合は、判定部１８１ｃは、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅに高輝度被写体が撮影されているか、すなわち高輝度領域とＦＰＮデータ取得領域Ｒｅとが重複する部分領域が存在するか否かを判定する。換言すると、判定部１８１ｃは、出力レベルが閾値以上の通常画素信号を出力する画素１４ＰがＦＰＮデータ取得領域Ｒｅに含まれるか否かを判定する。部分領域が存在すると判定されたときにユーザにより動作状態変更操作が行われた場合には、変更部１８１ｄは、撮像素子１４上におけるＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置を変更する。
Each time the normal pixel signal corresponding to each frame is input, the
図７を参照しながら、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置変更処理について説明する。図７（ａ）は、撮像素子１４におけるＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置を示す。図７（ａ）では、図５と同様にＦＰＮデータ取得領域Ｒｅが第５０１行目〜第１０００行目に設けられている。図７（ｂ）は、高輝度被写体に対応する高輝度領域ＨＲｅが撮像素子１４上で占有する位置の一例を示す。図７（ｂ）においては、高輝度領域ＨＲｅが第２０１行目〜第６００行目の間に存在する場合を示している。このとき、高輝度領域ＨＲｅとＦＰＮデータ取得領域Ｒｅとが第５０１行目〜第６００行目において重複している。すなわち、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅ内に高輝度被写体に対応する高輝度領域ＨＲｅの一部が部分領域ＰＲｅとして存在している。
The position changing process of the FPN data acquisition area Re will be described with reference to FIG. FIG. 7A shows the position of the FPN data acquisition region Re in the
上記の場合に、変更部１８１ｄは、図７（ｃ）に示すように、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置を変更する。図７（ｃ）においては、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅが第１００１行目〜第１５００行目に占有している。すなわち、変更部１８１ｄは、高輝度領域ＨＲｅから最大距離（画素距離）が確保できるとともに、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅとして５００行分の画素行が確保可能な位置（図７（ｃ）においては撮像素子１４の下端部）にＦＰＮデータ取得領域Ｒｅを設定する。この結果、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅに含まれる全ての画素行が、全画素列（第1列目〜第３０００列目）に亘って、高輝度領域ＨＲｅが存在しない画素行にシフトされる。すなわち、変更部１８１ｄは、ＦＰＮ画素信号を読み出すための画素１４Ｐを画素行単位で変更する。なお、図７（ｃ）においては、高輝度領域ＨＲｅとＦＰＮデータ取得領域Ｒｅとの間には、最大距離として４００行分の画素距離が確保されている。
In the above case, the changing
図７（ｄ）は、高輝度領域ＨＲｅが撮像素子１４において占有する領域が大きい場合を示す。図７（ｄ）においては、高輝度領域ＨＲｅは、たとえば第２０１行目〜第１２００行目の間に存在しているものとする。この場合、変更部１８１ｄは、撮像素子１４の上端部（第１行目〜第２００行目）にＦＰＮデータ取得領域Ｒｅ１を設定し、撮像素子１４の下端部（第１２０１行目〜第１５００行目）にＦＰＮデータ取得領域Ｒｅ２を設定する。
FIG. 7D shows a case where the area occupied by the high luminance area HRe in the
上述したようにして変更部１８１ｃによりＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置が変更されると、制御回路１８は、タイミングジェネレータ１７に指令して、位置が変更されたＦＰＮデータ取得領域Ｒｅに含まれる画素１４ＰからＦＰＮ画素信号を出力させる。すなわち、制御回路１８は、出力レベルが閾値未満の通常画素信号を出力する画素１４ＰからＦＰＮ画素信号を出力させる。以下、図８に示すタイミングチャートを参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅと高輝度領域ＨＲｅとの位置関係は図７（ｂ）に示す場合、位置変更後のＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置は図７（ｃ）に示す場合に対応するものとする。
When the position of the FPN data acquisition region Re is changed by the changing
操作部３０の操作によりライブビューモードが設定されると、制御回路１８は、クイックリターンミラー１０を図１の破線で示す位置へ回動し、シャッタ２１を開放して、撮影レンズＬ１を通過した被写体光が撮像素子１４に導かれるようにする。図５に示すように、制御回路１８は、タイミングジェネレータ１７に指示して、撮像素子１４を構成する全画素１４Ｐのうち、上述した静止画撮影モードにおけるＦＰＮ画素信号読み出しの場合と同様に、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅに含まれる画素１４ＰからＦＰＮ画素信号を読み出させる。カラム信号処理回路１４２は、これら画素列ごとに５００個のＦＰＮ画素信号（ＦＰＮ）をＡ／Ｄ変換回路１６を介して、画像処理部１８１へ出力する。算出部１８１ａは、このＦＰＮ画素信号を平均して画素列毎のＦＰＮデータを算出して、一時メモリ１８３に格納する。
When the live view mode is set by operating the
第１０００行目の画素行に含まれる画素１４ＰからＦＰＮ画素信号が読み出されると、制御回路１８は、第１フレーム目の画像データを得るために、通常画素信号をカラム信号処理回路１４２へ読み出させる。カラム信号処理回路１４２は、読み出した通常画素信号をＡ／Ｄ変換回路１６を介して、画像処理部１８１へ出力する。補正部１８１ｂは、第１列の通常画素信号から、一時メモリ１８３に格納しておいた第１列に対応する上述のＦＰＮデータを減じる。補正部１８１ｂは、上記の減算を３０００列分のそれぞれの通常画素信号に対して行うことにより、ＦＰＮ補正処理を施す。画像処理部１８１は、ＦＰＮ補正処理の施された画素信号に対して、上述した各種の画像処理を施して画像データを生成する。制御回路１８は、ＬＣＤ駆動回路１９に画像データを出力して、画像データに対応する画像を液晶表示器１９１に表示させる。
When the FPN pixel signal is read from the
さらに、判定部１８１ｃは、全ての画素１４Ｐから入力した通常画素信号の信号強度、すなわち出力レベルが所定の閾値以上か否か（たとえば、出力レベルが、その撮像素子１４の画素１４Ｐが出力可能な最大のレベルに対して９０パーセント以上の高輝度レベルであるか否か）を判定する。換言すると、判定部１８１ｃは、高輝度被写体が撮影されているか否かを判定する。なお、上記の閾値は、高輝度の被写体光に照射されることにより画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１に蓄積された電荷がトランスファーゲート（ＴＸ）１４４を介することなくフローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３に移動した場合のＦＰＮ補正値を用いることを防ぐために設けられる。この閾値は予め実験等により計測され、図示しないメモリ等に記録されているものとする。
Further, the
出力レベルが閾値以上（少なくともＦＰＮ画素信号を得るための画素１４Ｐから出力された信号のレベルが上記の閾値以上）の場合、判定部１８１ｃは、出力レベルが閾値以上の通常画素信号を出力した画素（以後、高輝度画素１４Ｐｈ）の画素位置、すなわち座標を検出することにより高輝度領域ＨＲｅを検出する。そして、判定部１８１ｃは、高輝度画素１４Ｐｈの座標がＦＰＮデータ取得領域Ｒｅ、すなわち第５０１行第１列目〜第１０００行第３０００列目に含まれるか否かを判定する。高輝度画素１４Ｐｈの座標がＦＰＮデータ取得領域Ｒｅに含まれる場合、すなわち高輝度領域ＨＲｅとＦＰＮデータ取得領域Ｒｅとが重複する部分領域ＰＲｅが存在する場合、判定部１８１ｃは、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置変更処理が必要であることを示すフラグ（位置変更フラグ）ｉを１に設定する。部分領域ＰＲｅが存在しない場合は、判定部１８１ｃは、位置変更フラグｉを０に設定する。
When the output level is equal to or higher than the threshold value (at least the level of the signal output from the
位置変更フラグｉが１に設定されているときに、ユーザにより操作部３０を介して動作状態変更操作が行われると、変更部１８１ｄは、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置変更処理を行う。この場合、変更部１８１ｄは、図７を参照して説明したようにして、新たなＦＰＮデータ取得領域Ｒｅを設定、換言すると撮像素子１４上でのＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置を変更する。
If the user performs an operation state change operation via the
第１フレーム目の第１５００行（ライン）の通常画素信号の蓄積と読出しが行われた後に、次フレームである第２フレーム目の画像データに対応する通常画素信号の蓄積と読み出しが行われる。第２フレーム目以降の画像データについても、制御回路１８は、第１フレーム目の画像データを取得した場合と同様の処理を行う。すなわち、制御回路１８は、撮像素子１４から通常画素信号を読み出させる。補正部１８１ｂは、一時メモリ１８３に格納したＦＰＮデータを用いて通常画素信号にＦＰＮ補正処理を施し、画像処理部１８１は画像処理を施して画像データを生成する。制御回路１８は、ＬＣＤ駆動回路１９を介して生成した画像データに対応する画像を液晶表示器１９１に表示させる。さらに、判定部１８１ｃは、部分領域ＰＲｅが存在するか否かを判定し、判定結果に応じて位置変更フラグｉを０および１の一方に設定する。
After the normal pixel signals of the 1500th row (line) of the first frame are accumulated and read out, the normal pixel signals corresponding to the image data of the second frame as the next frame are accumulated and read out. For the image data after the second frame, the
図８に示すように、第（Ｍ−１）フレーム目の画像データに対応する画像が液晶表示器１９１に表示されているとき、ユーザによる動作状態変更操作が行われたものとする。なお、第（Ｍ−１）フレーム目の画像データが取得された時点では、位置変更フラグｉが０に設定されている、すなわち高輝度被写体が撮影されていない、もしくは高輝度被写体が撮影されているが高輝度領域ＨＲｅとＦＰＮデータ取得領域Ｒｅとが重複しないものとして説明する。操作部３０から撮像素子１４の動作状態の変更を指示する変更指示信号を入力した場合、変更部１８１ｄは、位置変更フラグｉを確認する。上述したように位置変更フラグｉは０に設定されているので、変更部１８１ｄは、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置変更処理を行わない。その結果、制御回路１８は、撮像素子１４のうち第５０１行目〜第１０００行目に設けられたＦＰＮデータ取得領域Ｒｅに含まれる画素１４ＰからＦＰＮ画素信号を読み出させる。
As shown in FIG. 8, it is assumed that when the image corresponding to the image data of the (M−1) th frame is displayed on the liquid crystal display 191, the user has performed an operation state change operation. Note that when the image data of the (M−1) th frame is acquired, the position change flag i is set to 0, that is, a high-luminance subject is not photographed or a high-luminance subject is photographed. However, it is assumed that the high luminance area HRe and the FPN data acquisition area Re do not overlap. When the change instruction signal for instructing the change of the operation state of the
読み出されたＦＰＮ画素信号に基づいて、算出部１８１ａは新たにＦＰＮデータを生成し、一時メモリ１８３に格納する。第１０００行目の画素行に含まれる画素１４ＰからＦＰＮ画素信号が読み出されると、制御回路１８は、撮像素子１４に対して第Ｍフレーム目の画像データに対応する通常画素信号を読み出させる。そして、補正部１８１ｂは、取得した通常画素信号に対して新たに生成されたＦＰＮデータを用いてＦＰＮ補正処理を施し、画像処理部１８１は第Ｍフレーム目の画像データを生成する。制御回路１８は、第Ｍフレーム目の画像データをＬＣＤ駆動回路１９へ出力して、画像を液晶表示器１９１に表示させる。
Based on the read FPN pixel signal, the
図７に示すように、第（Ｎ−１）フレーム目の画像データに対応する画像が液晶表示器１９１に表示されたとき、ユーザによる動作状態変更操作が行われたものとする。なお、第（Ｎ−１）フレーム目の画像には位置変更フラグｉが１に設定されている、すなわち高輝度被写体が撮影され、かつ高輝度領域ＨＲｅとＦＰＮデータ取得領域Ｒｅとが重複する部分領域ＰＲｅが存在するものとして説明する。操作部３０から撮像素子１４の動作状態の変更を指示する変更指示信号を入力した場合、変更部１８１ｄは位置変更フラグｉを確認する。上述したように位置変更フラグｉは１に設定されているので、変更部１８１ｄはＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置変更処理を行う。すなわち、変更部１８１ｄは第１００１行目〜第１５００行目の間に新たなＦＰＮデータ取得領域Ｒｅを設定する。
As shown in FIG. 7, it is assumed that when the image corresponding to the image data of the (N−1) th frame is displayed on the liquid crystal display 191, the operation state changing operation is performed by the user. Note that the position change flag i is set to 1 in the image of the (N−1) th frame, that is, the portion where the high-luminance subject is photographed and the high-luminance region HRe and the FPN data acquisition region Re overlap. A description will be given assuming that the region PRe exists. When a change instruction signal for instructing a change in the operation state of the
そして、制御回路１８は、第（Ｎ−１）フレーム目の第１５００行（ライン）目の通常画素信号の蓄積と読み出しを行わせた後に、撮像素子１４のうち新たに設定されたＦＰＮデータ取得領域Ｒｅに含まれる画素１４Ｐ（図５においては第１００１行目〜第１５００行目に含まれる画素１４Ｐ）からＦＰＮ画素信号を読み出させる。読み出されたＦＰＮ画素信号に基づいて、算出部１８１ａは新たにＦＰＮデータを生成し、一時メモリ１８３に格納する。第１５００行目の画素行に含まれる画素１４ＰからＦＰＮ画素信号が読み出されると、制御回路１８は、次フレームである第Ｎフレーム目の画像データに対応する通常画素信号の蓄積と読み出しを行わせる。そして、補正部１８１ｂは取得した通常画素信号に対して一時メモリ１８３に格納したＦＰＮデータを用いてＦＰＮ補正処理を施し、画像処理部１８１は第Ｎフレーム目の画像データを生成する。制御回路１８は、第Ｎフレーム目の画像データをＬＣＤ駆動回路１９へ出力して、第Ｎフレーム目の画像を液晶表示器１９１に表示させる。以上の動作が、ライブビューが終了されるまで繰り返される。
Then, the
−動画撮影モード−
操作部３０の操作により動画撮影モードが設定され、レリーズスイッチの全押し操作により撮影が指示されると、制御回路１８は、クイックリターンミラー１０を図１の破線で示す位置へ回動し、動画撮影を開始する。動画撮影モードにおいても、ライブビューモードの場合と同様にして、制御回路１８は、撮像素子１４を構成する全画素１４Ｐから読み出された通常画素信号を用いて、動画像データを生成する。すなわち、図８のライブビューモード時におけるタイミングチャートに示す場合と同様にして、制御回路１８は通常画素信号およびＦＰＮ画素信号を取得する。
-Movie shooting mode-
When the moving image shooting mode is set by operating the
補正部１８１ｂは、ＦＰＮデータを用いて通常画素信号に対してＦＰＮ補正処理を施す。動作状態変更操作が行われたときに位置変更フラグｉが１に設定されている場合には、変更部１８１ｄがＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置変更処理を行う点はライブビューモードの場合と同様である。さらに、新たなＦＰＮデータ取得領域Ｒｅｂ内の画素１４Ｐから出力されたＦＰＮ画素信号に基づいて算出部１８１ａにより算出されたＦＰＮデータを用いて補正部１８１ｂがＦＰＮ補正処理を施す点も、ライブビューモードの場合と同様である。ＦＰＮ補正処理の施された通常画素信号は、画像処理部１８１による上述した画像処理や圧縮部１８２による圧縮処理が施されて、動画像データとしてメモリカード３２に記録される。
The
以上で説明した実施の形態によるデジタルカメラ１によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）撮像素子１４は、行列状に配置した複数の画素１４Ｐを有し、被写体像を撮像して通常画素信号を出力させるようにし、操作部３０は、ユーザによる撮像素子１４の信号出力の動作状態の変更を受け付けて、動作状態の変更を指示する変更指示信号を出力するようにした。制御回路１８は、変更指示信号を入力したとき、複数の画素１４Ｐで構成される撮像領域のうちの一部の領域であるＦＰＮデータ取得領域Ｒｅ内の画素行からＦＰＮ画素信号を読み出すようにした。また、算出部１８１ａは、ＦＰＮ画素信号を用いて、通常画素信号の画素列ごとの誤差を補正するための補正値であるＦＰＮデータを算出し、補正部１８１ｂは、算出されたＦＰＮデータを用いて通常画素信号に対してＦＰＮ補正処理を施すようにした。さらに、判定部１８１ｃは、通常画素信号が読み出されるごとに、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅにおける被写体像が明るさ情報に関する所定条件を満たすか否か、すなわちＦＰＮデータ取得領域Ｒｅに高輝度被写体が撮影されているか否かを判定し、変更部１８１ｄは、動作状態変更操作が行われたときに、判定部１８１ｃにより所定条件が満たされていると判定された場合は、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置を変更するようにした。
According to the
(1) The
図６（ｄ）は、図６（ａ）と同様に、通常画素信号における水平方向の画素と、それじれの画素の出力レベル、すなわち輝度との関係を示す。高輝度被写体が撮影されているときにＦＰＮ画素信号が取得された場合のＦＰＮ画素信号における水平方向の画素と、それぞれの画素の出力レベル（輝度）との関係を図６（ｅ）に示す。高輝度被写体光の入射により画素フォトダイオード（ＰＤ）１４２に蓄積された電荷がトランスファーゲート（ＴＸ）１４４を介さずフローティングディフュージョン（ＦＤ）１４３へ移動する。そのため、画素の出力レベルが変動する。図６（ｅ）においては、図６（ｂ）の出力レベルと比べて、範囲Ｘに含まれる水平方向の画素の出力レベルが変動している状態を示している。そのため、図６（ｄ）に示す通常画素信号に対してＦＰＮ補正処理を施した場合、図６（ｆ）のように水平方向の画素の出力レベルが平滑にならない。すなわち、ＦＰＮ補正処理を施すことにより、かえって画質の低下を招くことになる。 FIG. 6D shows the relationship between the horizontal pixel in the normal pixel signal and the output level of each pixel, that is, the luminance, as in FIG. 6A. FIG. 6E shows the relationship between the pixels in the horizontal direction in the FPN pixel signal and the output level (luminance) of each pixel when the FPN pixel signal is acquired when a high-luminance subject is photographed. The charges accumulated in the pixel photodiode (PD) 142 by the incidence of high-luminance subject light move to the floating diffusion (FD) 143 without passing through the transfer gate (TX) 144. Therefore, the output level of the pixel varies. FIG. 6E shows a state in which the output level of the pixels in the horizontal direction included in the range X varies as compared with the output level of FIG. Therefore, when the FPN correction process is performed on the normal pixel signal shown in FIG. 6D, the output level of the pixel in the horizontal direction is not smooth as shown in FIG. In other words, by performing the FPN correction process, the image quality is deteriorated.
これに対して、判定部１８１ｃによりＦＰＮデータ取得領域Ｒｅに高輝度被写体が撮影されていると判定されると、変更部１８１ｄは、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置を変更する。したがって、高輝度被写体が撮影されたことにより出力レベルの変動したＦＰＮ画素信号が読み出されることを防ぎ、ＦＰＮ補正処理による画質の低下を防止できる。
On the other hand, when the
（２）変更部１８１ｄは、撮像素子１０４上において、被写体像が前記所定条件を満たさない位置、すなわち高輝度被写体が撮影されている高輝度領域ＨＲｅとは異なる位置にＦＰＮデータ取得領域を変更するようにした。すなわち、高輝度領域ＨＲｅに含まれない画素１４Ｐから読み出されたＦＰＮ画素信号を用いて算出部１８１ａによりＦＰＮデータが算出され、補正部１８１ｂによりＦＰＮ補正処理が通常画像信号に対して施される。その結果、ＦＰＮ補正処理の精度が維持され、高画質の画像を取得できる。
(2) The changing
以上で説明した実施の形態によるデジタルカメラ１を次のように変形できる。
（１）変更部１８１ｄは、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅのうちの一部の領域の位置を変更してもよい。たとえば、図９（ａ）に示すＦＰＮデータ取得領域Ｒｅにおいて、図９（ｂ）に示すような高輝度領域ＨＲｅ（第２０１行〜第８００行、第ｍ列〜第３０００列）が存在するものとする。図９（ｂ）においてはＦＰＮデータ取得領域Ｒｅと高輝度領域ＨＲｅとが第５０１行〜第８００行、第ｍ列〜第３０００列の範囲で重複している。したがって、変更部１８１ｄは、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅのうち、第ｍ列〜第３０００列に含まれる一部領域のみ位置を変更すればよい。すなわち、変更部１８１ｄは、図９（ｃ）に示すように、第1のＦＰＮデータ取得領域Ｒｅ１を第５０１行〜第１０００行、第１列〜第（ｍ−１）列の範囲に設定し、第２のＦＰＮデータ取得領域Ｒｅ２を第１００１行〜第１５００行、第ｍ列〜第３０００列の範囲に設定すればよい。
The
(1) The changing
（２）画素１４Ｐから出力される通常画素信号の出力レベルを用いて高輝度被写体が撮影されているか否かを判定するものに代えて、通常画素信号に含まれる色情報に基づいて判定をするものでもよい。この場合、撮像素子１４の撮像面には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）のカラーフィルタが画素１４Ｐの位置に対応するように設けられ、撮像素子１４はＲＧＢ表色系の色情報を有する通常画素信号を出力する。そして、判定部１８１ｃは、入力した通常画素信号のうち、特定の色成分に対応する通常画素信号（たとえば、Ｒ成分信号とＧ成分信号、Ｒ成分信号のみ、Ｇ成分信号のみ、Ｂ成分信号のみ等）の出力レベルが閾値以上か否かを判定すればよい。
(2) Instead of determining whether or not a high-brightness subject is photographed using the output level of the normal pixel signal output from the
（３）ライブビューモードもしくは動画撮影モードにおいて、全ての画素１４Ｐから通常画素信号を読み出すものに代えて、全ての画素１４Ｐのうち所定の画素行に含まれる画素１４Ｐから通常画素信号読み出す間引き読み出しを行ってもよい。図１０に、間引き読み出しされる画素１４Ｐが含まれる画素行の一例を示す。この場合に通常画素信号が読み出される画素１４Ｐが含まれる画素行を斜線領域で示す。すなわち、制御回路１８は、第２行、第５行、・・・、第（３ｎ−１）行（ｎは自然数：ｎ≦５００）を選択行として、その選択行に含まれる画素１４Ｐに対して、上述した通常画素読み出しを行う。その結果、撮像素子１４の各画素列について合計５００個の画素フォトダイオード（ＰＤ）１４１から画素信号が読み出され、カラム信号処理回路１４２に入力される。
(3) In the live view mode or the moving image shooting mode, instead of reading out normal pixel signals from all the
（４）閾値は温度に対応して設定してもよい。この場合、デジタルカメラ１は図示しない温度センサを備えている。温度センサは、撮像素子１４周辺の温度を常時測定し、測定結果である温度信号を図示しないＡ／Ｄ変換回路を介して制御回路１８へ出力する。さらに、所定の温度範囲ごとに閾値が対応付けされたデータが予め図示しないメモリ等に記録されている。判定部１８１ｃは、動作状態変更操作が行われると、入力した温度信号に基づいて、データを参照して閾値を読み出す。そして、判定部１８１ｃは、算出した出力データと読み出した閾値とを比較すればよい。この結果、撮像素子１４近傍の温度変化に応じて通常画素信号の出力レベルに変動が生じた場合であっても、高輝度被写体が撮影されているか否かを判定することができる。
(4) The threshold value may be set corresponding to the temperature. In this case, the
（５）前回のＦＰＮ画素信号取得時の直前に取得された通常画素信号に基づいて算出された出力レベルを閾値としてもよい。図８に示す場合において、第（Ｎ−１）フレーム目の画像が液晶表示器１９１に表示されているときに、動作状態変更操作が行われたものとする。この場合、判定部１８１ｃは、前回のＦＰＮ画素信号取得時の直前、すなわち第（Ｍ−１）フレーム目の画像に対応する通常画素信号の出力レベルを閾値として用いる。そして、判定部１８１ｃは、第（Ｎ−１）フレーム目の通常画素信号の出力レベルと第（Ｍ−１）フレーム目の通常画素信号の出力レベルとを比較すればよい。
(5) The output level calculated based on the normal pixel signal acquired immediately before the previous FPN pixel signal acquisition may be used as the threshold value. In the case illustrated in FIG. 8, it is assumed that the operation state changing operation is performed when the image of the (N−1) th frame is displayed on the liquid crystal display 191. In this case, the
（６）被写体像が高輝度被写体か否かの判定は、通常画素信号を用いるものに限定されない。たとえば、測光センサを備えるデジタルカメラであれば、測光センサから出力される測光信号に基づいて、被写体像が高輝度被写体であるか否かが判定されればよい。この場合のデジタルカメラ１の要部構成図を図１１に示す。なお、図１の要部構成図と同一のものには同一の符号を付与する。
(6) The determination of whether the subject image is a high-luminance subject is not limited to using a normal pixel signal. For example, in the case of a digital camera equipped with a photometric sensor, it may be determined whether the subject image is a high-luminance subject based on a photometric signal output from the photometric sensor. FIG. 11 shows a configuration diagram of a main part of the
図１１に示すように、デジタルカメラ１は、測光センサ３２およびクイックリターンミラー１０に代えてハーフミラー３１を備える。撮影レンズＬ１を介して入射した被写体光は、一部は、ハーフミラー３１の半透過領域を通過してシャッタ２１を介して撮像素子１４へ導かれる。また撮影レンズＬ１を介して入射した被写体光の他の一部はハーフミラー３１により反射されて、ペンタプリズム１２へ導かれる。
As shown in FIG. 11, the
ペンタプリズム１２へ導かれた被写体光の一部は接眼レンズ１３を介してユーザにより観察されるとともに、他の一部は測光センサ３２に入射する。測光センサ３２は、撮影レンズＬ１に対して撮像素子１４と光学的に等価な位置に配設され、撮像面上に結像されている被写体像を撮像し、被写体像の明るさに応じた光電変換信号を測光信号として制御回路１８へ出力する。そして、制御回路１８は、測光センサ３２から出力された測光信号に基づいて被写体の輝度を算出し、予め設定された閾値と比較することにより高輝度被写体が撮影されているか否かを判定すればよい。
A part of the subject light guided to the
（７）変更部１８１ｄは、以下のような場合には、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅを高輝度領域ＨＲｅと重複する位置に変更するものであってもよい。たとえば図１２（ａ）に示すように、撮像素子１４上において高輝度領域ＨＲｅが占有する領域が大きい場合、すなわち高輝度領域ＨＲｅが占有しない位置にＦＰＮデータ取得領域Ｒｅとして５００行分の画素列が確保できない場合である。この場合、変更部１８１ｄは、図１２（ｂ）に示すようにＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの位置を変更すればよい。なお、このとき、制御回路１８は、図１２（ｂ）の部分領域ＰＲｅに含まれる画素１４ＰからのＦＰＮ画素信号の読み出しを禁止するようにしてもよい。
(7) The changing
（８）高輝度被写体が含まれているか否かを判定する高輝度判定の際に、上記実施の形態では撮像素子１４の全ての画素１４Ｐから出力される通常画素信号に基づいて高輝度判定を行うものに代えて、ＦＰＮ画素信号を取得する領域、すなわちＦＰＮデータ取得領域Ｒｅに含まれる画素１４Ｐから出力される通常画素信号のみを用いて高輝度判定を行ってもよい。この場合、画像処理部１８１は、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅの画素１４Ｐからの出力のみを入力して、上述した閾値と比較して判定すればよい。
(8) When performing high-intensity determination for determining whether or not a high-intensity subject is included, in the above embodiment, high-intensity determination is performed based on normal pixel signals output from all the
（９）高輝度判定の手法として上記のものに限定されず、平均値や合計値などを用いてもよい。たとえば、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅに含まれる画素１４Ｐの出力の平均値（平均出力レベル）が、ある閾値（上述の閾値レベルとは異なる平均値用の閾値レベル）を超えている場合に、画像処理部１８１は高輝度被写体が含まれると判定するようにしてもよい。また、たとえば、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅに含まれる画素１４Ｐの出力の合計値（合計出力レベル）が、上記とは別に設けた閾値（合計値用の閾値レベル）を超えている場合に、画像処理部１８１は高輝度被写体が含まれていると判定するようにしてもよい。また、この考え方を、ＦＰＮデータ取得領域Ｒｅのみに限らず、撮像素子１４の全画素（被写体像の画像信号を出力する有効撮像範囲内の画素）に適用するようにしてもよい。
(9) The high brightness determination method is not limited to the above, and an average value, a total value, or the like may be used. For example, when the average value (average output level) of the outputs of the
また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。説明に用いた実施の形態および変形例は、それぞれを適宜組合わせて構成しても構わない。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also within the scope of the present invention. included. The embodiments and modifications used in the description may be configured by appropriately combining them.
１４ 撮像素子、 １４Ｐ 画素、 ３０ 操作部、 １４２ カラム信号処理回路、
１８ 制御回路、 １８１ 画像処理部、 １８１ａ 算出部、 １８１ｂ 補正部、
１８１ｃ 判定部、 １８１ｄ 変更部
14 image sensors, 14P pixels, 30 operation units, 142 column signal processing circuits,
18 control circuit, 181 image processing unit, 181a calculation unit, 181b correction unit,
181c determining unit, 181d changing unit
Claims (6)
前記撮像素子の信号出力の動作状態の変更を指示する指示手段と、
前記動作状態の変更が指示されたとき、前記複数の画素で構成される撮像領域のうちの一部の領域である読出領域内の画素行から第２画素信号を読み出す読出手段と、
前記第２画素信号を用いて、前記第１画素信号の画素列ごとの誤差を補正するための補正値を算出する算出手段と、
前記算出された前記補正値を用いて前記第１画素信号に対して補正を施す補正手段と、
前記第１画素信号が読み出されるごとに、前記読出領域における前記被写体像が明るさ情報に関する所定条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記指示手段により前記動作状態の変更が指示されたときに、前記判定手段により前記所定条件が満たされていると判定された場合は、前記読出領域の位置を変更する変更手段とを備えることを特徴とするデジタルカメラ。 An image sensor in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, picks up a subject image, and outputs a first pixel signal;
Instruction means for instructing a change in an operation state of a signal output of the image sensor;
Reading means for reading a second pixel signal from a pixel row in a reading area which is a part of an imaging area composed of the plurality of pixels when the change of the operation state is instructed;
Calculating means for calculating a correction value for correcting an error for each pixel column of the first pixel signal using the second pixel signal;
Correction means for correcting the first pixel signal using the calculated correction value;
Determination means for determining whether or not the subject image in the reading region satisfies a predetermined condition regarding brightness information each time the first pixel signal is read;
A change means for changing the position of the read area when the determination means determines that the predetermined condition is satisfied when the change of the operation state is instructed by the instruction means. A featured digital camera.
前記判定手段は、前記第１画素信号の大きさが所定の閾値以上の場合に、前記所定条件を満たすと判定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 digital camera according to claim 1, wherein the determination unit determines that the predetermined condition is satisfied when the magnitude of the first pixel signal is equal to or greater than a predetermined threshold.
前記撮像素子から出力される前記画素信号は色情報を含み、
前記判定手段は、前記色情報に含まれる所定の色成分に対応する前記第１画素信号の大きさが所定の閾値以上の場合に、前記所定条件を満たすと判定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 pixel signal output from the image sensor includes color information,
The determination unit determines that the predetermined condition is satisfied when the magnitude of the first pixel signal corresponding to a predetermined color component included in the color information is equal to or greater than a predetermined threshold. .
前記変更手段は、前記撮像素子上において、前記被写体像が前記所定条件を満たさない位置に前記読出領域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 any one of claims 1 to 3,
The digital camera according to claim 1, wherein the changing unit changes the reading area to a position where the subject image does not satisfy the predetermined condition on the image sensor.
前記変更手段は、列毎に同一の行から前記第２画素信号を得るように、該第２画素信号を得る画素を行単位で変更することを特徴とするデジタルカメラ。 The digital camera according to any one of claims 1 to 4,
The digital camera according to claim 1, wherein the changing unit changes the pixel from which the second pixel signal is obtained in units of rows so that the second pixel signal is obtained from the same row for each column.
前記撮像素子の信号出力の動作状態の変更は、前記撮像素子に対する撮像感度の変更、および前記撮像素子に含まれる複数の前記画素の信号を加算して出力する加算方法の変更のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とするデジタルカメラ。
The digital camera according to any one of claims 1 to 5,
The change in the operation state of the signal output of the image pickup device is at least one of a change in image pickup sensitivity for the image pickup device and a change in an addition method for adding and outputting the signals of the plurality of pixels included in the image pickup device. A digital camera characterized by including:
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