JP6229436B2 - Imaging apparatus and imaging method - Google Patents
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Description
本発明は、デジタルカメラなどに適用可能な撮像装置に関し、特に、撮像素子からの画素信号読み出し処理に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus applicable to a digital camera or the like, and more particularly to a pixel signal readout process from an imaging element.
撮像素子によって撮影を行うデジタルカメラなどでは、被写体を広いダイナミックレンジで撮像することが要求される。撮像素子のダイナミックレンジを拡大する方法としては、低感度と高感度の画素を混合配列させる方法などがあり、また、複数の画素を加算して出力する方法なども知られている。 In a digital camera or the like that captures an image using an image sensor, it is required to image a subject with a wide dynamic range. As a method for expanding the dynamic range of the image pickup device, there is a method in which low-sensitivity and high-sensitivity pixels are mixed and arranged, and a method in which a plurality of pixels are added and output is also known.
低感度画素と高感度画素を用いた撮像素子の場合、遮光領域(OB)画素から読み出されるOB画素信号に基づく有効画素値の補正を適正にするため、高輝度画素に対応して配置されるOB画素信号を利用して、低輝度画素に対応して配置されるOB画素信号の出力を算出し、黒レベル補正を行う(特許文献1参照)。 In the case of an image sensor using low-sensitivity pixels and high-sensitivity pixels, the image sensor is arranged corresponding to high-luminance pixels in order to properly correct effective pixel values based on OB pixel signals read from the light-shielding region (OB) pixels. Using the OB pixel signal, an output of the OB pixel signal arranged corresponding to the low luminance pixel is calculated, and black level correction is performed (see Patent Document 1).
一方、画素加算処理では、撮影状況に応じて、複数の隣接画素をまとめて加算し、1画素として出力する加算処理方法が知られている(特許文献2参照)。そこでは、R、G、Bのカラーフィルタエレメントを画素垂直方向にストライプ配列させた測光用(AE用)撮像素子を、カメラの光学ファインダ内に配置する。そして、R、G、Bそれぞれ垂直方向に沿って隣接する5画素を加算し、1画素として出力する。これによって感度が上がり、低輝度側での感度特性が向上する。 On the other hand, in pixel addition processing, there is known an addition processing method in which a plurality of adjacent pixels are added together and output as one pixel according to the shooting situation (see Patent Document 2). In this case, a photometric (AE) image sensor in which R, G, and B color filter elements are arranged in stripes in the pixel vertical direction is disposed in the optical viewfinder of the camera. Then, R pixels, G pixels, and B pixels that are adjacent to each other along the vertical direction are added and output as one pixel. This increases the sensitivity and improves the sensitivity characteristic on the low luminance side.
特許文献2に開示された画素加算処理では、受光面全体に対して一様な画素加算処理を施している。これは、低輝度側での感度特性を向上させるが、ダイナミックレンジを広げる効果は得られない。
In the pixel addition process disclosed in
したがって、画素加算を用いた撮像素子の画素信号読み出し処理において、低輝度から高輝度全体に渡ったダイナミックレンジの拡大を実現できる画素加算処理が求められる。 Therefore, in the pixel signal readout process of the image sensor using pixel addition, a pixel addition process that can realize the expansion of the dynamic range from the low luminance to the entire high luminance is required.
また、従来の画素加算処理では、画素加算によって出力された画素信号に対するOB画素信号の出力レベルが十分に考慮されていない。そのため、黒レベルに基づく画素値補正を適正に行うことができず、暗電流成分を確実に除去することが難しい。 Further, in the conventional pixel addition process, the output level of the OB pixel signal with respect to the pixel signal output by the pixel addition is not sufficiently considered. Therefore, pixel value correction based on the black level cannot be performed properly, and it is difficult to reliably remove the dark current component.
したがって、画素加算を用いた撮像素子の画素信号読み出し処理において、暗電流成分を適切に除去する画素値の黒レベル補正が求められる。 Therefore, in the pixel signal reading process of the image sensor using pixel addition, black level correction of the pixel value that appropriately removes the dark current component is required.
本発明の撮像装置は、垂直方向および水平方向に沿ってマトリクス配置された複数の有効画素と、複数の有効画素の行および列の少なくとも一方に沿って配置された複数のOB(オプティカルブラック)画素とを有する撮像素子と、複数の画素の中で隣り合う画素の画素信号およびOB画素信号を、加算して読み出し可能な撮像素子駆動部と、撮像素子の所定の列および行の少なくとも一方に対し、有効画素信号およびOB画素信号の加算数を設定する画素加算設定部と、有効画素信号を、対応するOB画素信号に基づいて補正する画素信号補正部とを備える。 An imaging apparatus according to the present invention includes a plurality of effective pixels arranged in a matrix along the vertical direction and the horizontal direction, and a plurality of OB (optical black) pixels arranged along at least one of a row and a column of the plurality of effective pixels. An image pickup device having an image pickup device, an image pickup device driving unit capable of adding and reading out pixel signals and OB pixel signals of adjacent pixels among a plurality of pixels, and at least one of predetermined columns and rows of the image pickup device A pixel addition setting unit that sets the number of additions of the effective pixel signal and the OB pixel signal, and a pixel signal correction unit that corrects the effective pixel signal based on the corresponding OB pixel signal.
そして画素加算設定部は、有効画素領域の所定の列および行の少なくとも一方に対し、画素領域によって異なる画素信号の加算数を設定し、画素信号補正部が、設定された加算数に応じたOB画素信号によって、有効画素信号を補正する。 Then, the pixel addition setting unit sets an addition number of pixel signals different depending on the pixel region for at least one of the predetermined column and row of the effective pixel region, and the pixel signal correction unit sets the OB corresponding to the set addition number. The effective pixel signal is corrected by the pixel signal.
本発明では、1フレーム/フィールド分相当もしくはその一部の有効画素信号において、少なくとも一部あるいは全体の列/行方向に対し、一様な加算数ではなく、異なる加算数による画素信号読み出しが行われる。 In the present invention, in the effective pixel signal corresponding to one frame / field or a part of the effective pixel signal, pixel signals are read out by different addition numbers instead of a uniform addition number in at least a part or the entire column / row direction. Is called.
これによって、感度の異なる複数の出力画素信号が得られ、ダイナミックレンジが拡大される。ただし、加算しない画素信号読み出しについては、ここでは加算数「1」と規定している。 Thereby, a plurality of output pixel signals having different sensitivities are obtained, and the dynamic range is expanded. However, pixel signal readout without addition is defined as the addition number “1” here.
さらに本発明では、有効画素の加算数に合わせて対応するOB画素信号を求める。加算数に応じたOB画素信号が得られることにより、加算後の有効画素値は、加算分の暗電流成分に対応するOB画素信号に基づいて補正される。 Furthermore, in the present invention, a corresponding OB pixel signal is obtained in accordance with the number of effective pixels added. By obtaining an OB pixel signal corresponding to the number of additions, the effective pixel value after the addition is corrected based on the OB pixel signal corresponding to the dark current component for the addition.
例えば撮像素子駆動部は、OB画素信号を、対応する有効画素信号の加算数分だけ加算して読み出すことができる。また、画素信号補正部が、読み出された一連のOB画素信号の代表値に対し、対応する有効画素信号の加算数を乗じることも可能である。 For example, the image sensor driving unit can add and read the OB pixel signal by the number of additions of the corresponding effective pixel signal. In addition, the pixel signal correction unit can multiply the representative value of the read series of OB pixel signals by the number of additions of the corresponding effective pixel signals.
撮像素子に、列または行に沿って同色の色要素が配置されたカラーフィルタが配置されている場合、画素加算設定部は、同色の色要素が並ぶ列または行に対し、異なる加算数を設定すればよい。 When the image sensor has a color filter in which color elements of the same color are arranged along the columns or rows, the pixel addition setting unit sets different addition numbers for the columns or rows in which the color elements of the same color are arranged. do it.
撮像装置をカメラに配置し、撮像素子から読み出される画素信号に基づいて、撮影、記録時に被写体像が形成される撮影用撮像素子の露出制御が行われるようにしてもよい。 An imaging device may be arranged in a camera, and exposure control of a photographic imaging element in which a subject image is formed during shooting and recording may be performed based on pixel signals read from the imaging element.
本発明の他の態様における撮像方法は、垂直方向および水平方向に沿ってマトリクス配置された複数の有効画素と、複数の有効画素の行および列の少なくとも一方に沿って配置された複数のOB(オプティカルブラック)画素とを有する撮像素子と、複数の画素の中で隣り合う画素の画素信号およびOB画素を、加算して読み出し可能な撮像素子駆動部とを備えた撮像装置の撮像方法である。 An imaging method according to another aspect of the present invention includes a plurality of effective pixels arranged in a matrix along the vertical direction and the horizontal direction, and a plurality of OBs arranged along at least one of the rows and columns of the plurality of effective pixels ( This is an imaging method of an imaging apparatus including an imaging device having (Optical Black) pixels, and an imaging device driving unit capable of adding and reading out pixel signals and OB pixels of adjacent pixels among a plurality of pixels.
そして、撮像素子の列および行の少なくとも一方に対し、有効画素信号およびOB画素信号の加算数を設定する画素加算設定し、有効画素信号を、対応するOB画素信号に基づいて補正する撮像方法において、有効画素領域の所定の列および行の少なくとも一方に対し、画素領域によって異なる画素信号の加算数を設定し、設定された加算数に応じたOB画素信号によって、有効画素信号を補正する。 In an imaging method in which pixel addition setting for setting the number of additions of effective pixel signals and OB pixel signals is performed on at least one of the columns and rows of the imaging elements, and the effective pixel signals are corrected based on the corresponding OB pixel signals. The addition number of pixel signals different depending on the pixel area is set for at least one of the predetermined column and row of the effective pixel area, and the effective pixel signal is corrected by the OB pixel signal corresponding to the set addition number.
本発明によれば、撮像素子から画素信号を加算して読み出すとき、暗電流成分を確実に除去することができる。 According to the present invention, when a pixel signal is added from an image sensor and read out, a dark current component can be reliably removed.
以下では、図面を参照して本実施形態であるデジタルカメラについて説明する。 Below, the digital camera which is this embodiment is demonstrated with reference to drawings.
図1は、第1の実施形態であるデジタルカメラのブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of a digital camera according to the first embodiment.
デジタルカメラ10は、撮影レンズ20を本体15へ着脱自在に装着可能な一眼レフ型カメラであり、撮影モード、再生モードなどがモードダイヤル/ボタン(図示せず)の操作によって設定可能である。撮影モードでは、被写体からの反射光が、絞り22、撮影レンズ20を通過し、その一部がクイックリターンミラー24によって光学ファインダ12の方向へ導かれる。また、反射光の一部は、クイックリターンミラー24を透過し、ハーフミラー26によってAFセンサ32へ導かれる。
The
光学ファインダ12に入射した光が結像されることにより、ユーザは接眼レンズ(図示せず)を通じて被写体像を確認することができる。また、光学ファインダ12の傍に配置されたAEセンサ34の受光面にも、被写体像が形成される。
When the light incident on the
DSPによって構成される信号処理装置40は、シャッタ27、イメージセンサ駆動部28、LCD48、タイミングジェネレータ(図示せず)などに制御信号を出力し、ボタンスイッチ45によって検出される入力操作等に基づき、撮影画像の記録動作、再生表示、合焦動作などカメラ全体の動作制御を行う。カメラ動作制御のプログラムは、不揮発性メモリ44に記憶されている。
The
レリーズボタン19が半押しされると、合焦動作、露出演算処理が実行される。合焦動作では、AFセンサ32によって検出される位相差に基づき、撮影レンズ20がAFドライバ(図示せず)によって駆動される。また、信号処理装置40に設けられた露出制御部50では、AEセンサ34によって検出される被写体の明るさ(露光量)に基づき、自動露出演算処理が実行される。AEセンサ34は、ここでは電荷転送型の固体撮像素子であるCCDによって構成されている。
When the
レリーズボタン19がさらに全押しされると、一連の記録動作処理が実行される。すなわち、クイックリターンミラー24、ハーフミラー26が光路から退避するとともに、絞り22、シャッタ27が設定された露出値に基づいて駆動される。これにより、被写体像がイメージセンサ30の受光面に形成される。
When the
イメージセンサ30は、例えば、電荷転送型撮像素子のCCD、あるいはX−Yアドレス型撮像素子のCMOSセンサが適用可能である。また、イメージセンサ30の受光面上にはカラーフィルタ(ここでは図示せず)が配置されている。イメージセンサ30で生じた一連の画素信号は、イメージセンサ駆動部28によって信号処理装置40へ送られる。
As the
信号処理装置40は、イメージセンサ30から出力される一フレーム分の画素信号に対してホワイトバランス調整などの画像信号処理などを施し、静止画像データを生成する。生成された静止画像データは、内部メモリ42へ一時的に格納された後、圧縮/非圧縮状態でメモリカードなどの外部メモリ46に記録される。
The
露出制御部50は、イメージセンサ駆動部28、AEセンサ34を駆動するAEセンサ駆動部29に対し制御信号を出力し、イメージセンサ30、AEセンサ34に対する駆動信号の出力タイミング等を調整可能である。AEセンサ駆動部29では、隣り合う画素間で画素信号が加算して読み出されるように、駆動信号を出力することができる。
The
露出制御部50は、AEセンサ34の露光量が被写体の明るさに適正な露光量となるように露出制御し、露出値(以下、測光用露出値という)を調整可能である。具体的には、AEセンサ34では、電子シャッタ機能による露光時間が調整される。また、AEセンサ34から読み出される画素信号のゲイン値が調整可能である。
The
さらに、露出制御部50は、顔検出モードが設定されると、測光時、AEセンサ34において、従来公知の方法で被写体の顔検出することが可能である。例えばユーザは、LCD48に入力設定画面が表示された状態で、顔検出モードを設定することが可能である。
Furthermore, when the face detection mode is set, the
本実施形態では、ダイナミックレンジを拡大するように、異なる加算数によって画素信号を読み出す。以下、図2〜6を用いて、AEセンサ34における画素信号の加算処理について説明する。なお、便宜上、「画素信号の加算」と「画素加算」両方の用語を使って説明する。
In the present embodiment, pixel signals are read with different addition numbers so as to expand the dynamic range. Hereinafter, pixel signal addition processing in the
図2は、AEセンサ34の一部画素配列および一部回路構成を示した図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a partial pixel array and a partial circuit configuration of the
上述したように、AEセンサ34はCCDで構成されており、複数のフォトダイオード(画素)PDが垂直方向、水平方向に沿ってマトリクス状に配置されている。ここでは、6行4列から成る24個の画素PDが図示されており、画素PDは、マトリクス配置の列方向に沿ってそれぞれ符号「A1〜A6」、「B1〜B6」、「C1〜C6」、「D1〜D6」で表されている(以下、画素に生じた画素信号に対しても、同じ符号を用いる)。
As described above, the
カラーフィルタ35は、それぞれスペクトルピークの異なるR、G1、G2、Bの色要素から成るフィルタアレイであり、画素A1〜A6、B1〜B6、C1〜C6、D1〜D6に対向配置されている。同色の色要素R、G1、G2、Bは、列方向/垂直方向に沿って並んでいる。光電変換によって各フォトダイオードPDに生じた電荷は、垂直転送部VTによって水平転送部HTに転送され、水平転送部HTからアンプAPを経由して出力される。 The color filter 35 is a filter array composed of R, G1, G2, and B color elements having different spectral peaks, and is disposed opposite to the pixels A1 to A6, B1 to B6, C1 to C6, and D1 to D6. The color elements R, G1, G2, and B of the same color are arranged along the column direction / vertical direction. The electric charge generated in each photodiode PD by photoelectric conversion is transferred to the horizontal transfer unit HT by the vertical transfer unit VT, and is output from the horizontal transfer unit HT via the amplifier AP.
図3は、画素信号加算処理を示した図である。ここでは、図2に示した24個の画素領域における画素信号加算を示しており、他の画素領域においても同様の処理が施される。 FIG. 3 is a diagram illustrating pixel signal addition processing. Here, pixel signal addition in the 24 pixel regions shown in FIG. 2 is shown, and similar processing is performed in the other pixel regions.
画素信号加算は、同色の色要素が並ぶ垂直方向/列方向に沿って行われる。そして、2画素加算する画素領域と、そのまま画素信号を読み出す画素領域とを交互に規定する。画素領域R1、R3では、垂直方向に隣り合う画素信号(A1、A2)、(B1、B2)、(C1、C2)、(D1、D2)が、それぞれ加算されながら読み出される。 Pixel signal addition is performed along the vertical direction / column direction in which color elements of the same color are arranged. Then, a pixel area where two pixels are added and a pixel area where the pixel signal is read out are defined alternately. In the pixel regions R1 and R3, pixel signals (A1, A2), (B1, B2), (C1, C2), and (D1, D2) adjacent in the vertical direction are read out while being added.
一方、画素(A3、B3、C3、D3)および(A6、B6、C6、D6)に対しては、隣接画素と加算せず、そのまま垂直転送される。その結果、読み出された画素信号は、4行分の画素信号として出力される。例えば、第1列の画素信号は、4つの画素信号A1’、A2’、A3’、A4’として外部に出力される。他の第2列〜第4列、およびそれ以外の列についても同様の画素加算処理が行われる。 On the other hand, the pixels (A3, B3, C3, D3) and (A6, B6, C6, D6) are vertically transferred without being added to the adjacent pixels. As a result, the read pixel signals are output as pixel signals for four rows. For example, the pixel signals in the first column are output to the outside as four pixel signals A1 ', A2', A3 ', A4'. Similar pixel addition processing is performed for the other second to fourth columns and other columns.
読み出された画素信号は、加算数ごとに分離され、1フレーム分の画素信号データが加算数ごとに生成される。その結果、1フレーム分の画素データから、感度の異なる2つの1フレーム相当の画素データが形成される。なお、加算数ごとに分離しないで画素データを形成することも可能である。 The read pixel signal is separated for each addition number, and pixel signal data for one frame is generated for each addition number. As a result, pixel data corresponding to two frames with different sensitivities is formed from the pixel data for one frame. Note that it is also possible to form pixel data without separation for each addition number.
なお、隣接画素と加算しない画素信号読み出しを、ここでは「加算数“1”による画素信号読み出し」と定義する。以下用いられる「1画素加算」、「加算数1」という用語は、画素加算なしを意味する。
Note that pixel signal readout that is not added to adjacent pixels is defined herein as “pixel signal readout using the addition number“ 1 ””. The terms “1-pixel addition” and “
図4は、画素信号読み出し処理時の駆動信号のタイミングチャートを示した図である。 FIG. 4 is a diagram showing a timing chart of drive signals at the time of pixel signal readout processing.
各画素に生じた画素信号は、駆動信号F0によって垂直転送部VTに転送される。そして、6行目の画素信号が駆動信号F1によって読み出された後、駆動信号F2によって第4、5行目の画素信号がまとまって読み出される。同様に、第3行目の画素信号がそのまま読み出される一方、第1、2行目の画素信号がまとまって読み出される。このような駆動信号の制御が、画素領域に応じて異なる可算数を設定することに相当し、その加算の仕方は露出制御部50に従う。
The pixel signal generated in each pixel is transferred to the vertical transfer unit VT by the drive signal F0. Then, after the pixel signals of the sixth row are read by the drive signal F1, the pixel signals of the fourth and fifth rows are read together by the drive signal F2. Similarly, the pixel signals in the third row are read out as they are, while the pixel signals in the first and second rows are read out together. Such control of the drive signal corresponds to setting a different countable number depending on the pixel area, and the addition is performed in accordance with the
図5は、AEセンサ34の感度特性を示した図である。図6は、異なる加算数の画素信号加算によるダイナミックレンジ拡大を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing sensitivity characteristics of the
図5では、1画素加算(加算なし)、2画素加算の入出力関係、すなわち入射光量と出力電圧値との関係を示す直線を、それぞれP1、P2で表している。図5に示すグラフは、対数スケールで表されている。 In FIG. 5, straight lines indicating the input / output relationship of 1-pixel addition (no addition) and 2-pixel addition, that is, the relationship between the amount of incident light and the output voltage value are denoted by P1 and P2, respectively. The graph shown in FIG. 5 is represented on a logarithmic scale.
直線P1、P2から明らかなように、2画素加算による露光量は、1画素に比べて2倍になる。そのため、AEセンサ34に対して入力値IN1の光が入力すると、出力値OUT1と、その2倍の出力値OUT2がAEセンサ34から得られる。
As is apparent from the straight lines P1 and P2, the exposure amount by the addition of two pixels is doubled as compared to one pixel. Therefore, when light of the input value IN1 is input to the
また、同じ出力値OUT2が得られるときの入力値IN1と入力値IN2との比が2倍である場合、その2倍の分だけダイナミックレンジが相違することになる。この入力差が、ダイナミックレンジ拡大幅となる。 If the ratio between the input value IN1 and the input value IN2 when the same output value OUT2 is obtained is twice, the dynamic range is different by twice that ratio. This input difference is the dynamic range expansion width.
図6では、画素加算なし(加算数1)のダイナミックレンジと画素加算ありのダイナミックレンジを示している。画素加算ありの感度は、画素加算なしに比べ、その加算数に応じて増加する。そのため、画素加算なしと画素加算ありの感度両方をもつことにより、被写体の暗部と高輝度部の両方をカバーするダイナミックレンジを得ることが可能となる。 FIG. 6 shows a dynamic range without pixel addition (addition number 1) and a dynamic range with pixel addition. The sensitivity with pixel addition increases in accordance with the number of additions compared to without pixel addition. Therefore, by having both the sensitivity without pixel addition and the sensitivity with pixel addition, it is possible to obtain a dynamic range that covers both the dark portion and the high luminance portion of the subject.
このように第1の実施形態によれば、CCDで構成されるAEセンサ34において、列方向に同色の色要素が並ぶカラーフィルタ35が配設される。そして、画素信号を読み出すとき、イメージセンサ駆動部28により、各列方向に対し、隣り合う画素信号を加算して(加算数2)読み出す処理と、そのまま加算しないで(加算数1)画素信号を読み出す処理を、隣接する画素領域で交互に実行する。
As described above, according to the first embodiment, the color filter 35 in which the color elements of the same color are arranged in the column direction is disposed in the
加算数を交互に切り替えて画素信号読み出しを行うことにより、隣接する画素の間で感度差が生じる。この感度差がダイナミックレンジの拡大をもたらす。その結果、低輝度〜高輝度の被写体までカバーするダイナミックレンジを得ることができる。 By alternately switching the number of additions and performing pixel signal readout, a sensitivity difference occurs between adjacent pixels. This sensitivity difference leads to an expansion of the dynamic range. As a result, it is possible to obtain a dynamic range that covers a low-brightness to high-brightness subject.
また、異なる加算数の画素領域を隣り合わせで設定することにより、同じ構図の被写体で感度の異なる1フレーム相当画素データを得ることになり、撮影レンズによって捉えられた被写体全体を拡大されたダイナミックレンジでカバーすることができる。2つの画素データは、同じタイミングで取得されたものであるため、被写体が動体であっても明るさを適切に検出することができる。これは、時系列的に露出を変えながら撮影する構成では得らない効果をもたらす。さらに、AEセンサ受光面全体に対し、一律に加算数の異なる画素領域を設定することにより、撮影領域全体に対してダイナミックレンジ拡大させることができる。 Also, by setting pixel regions with different addition numbers next to each other, pixel data equivalent to one frame with different sensitivity is obtained for a subject with the same composition, and the entire subject captured by the photographic lens is expanded with an expanded dynamic range. Can be covered. Since the two pieces of pixel data are obtained at the same timing, the brightness can be appropriately detected even if the subject is a moving object. This brings about an effect that cannot be obtained with a configuration in which shooting is performed while changing the exposure in time series. Furthermore, the dynamic range can be expanded with respect to the entire imaging region by setting pixel regions having different addition numbers uniformly over the entire AE sensor light receiving surface.
また、列方向のみに関して異なる可算数を設定することにより、2つの感度特性を持つ出力を得ることになり、画素信号読み出し後の輝度演算処理が容易となる。特に、カラーフィルタの同色の色要素が並ぶ列もしくは行方向に関して異なる加算数を設定することにより、各色の明るさに対し、ダイナミックレンジ拡大を得ることができる。 Further, by setting different countable numbers only in the column direction, an output having two sensitivity characteristics can be obtained, and the luminance calculation processing after pixel signal readout becomes easy. In particular, by setting different addition numbers in the column or row direction in which color elements of the same color of the color filter are arranged, the dynamic range can be expanded for the brightness of each color.
次に、図7、8を用いて、第2の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。第2の実施形態では、AEセンサがCMOSセンサによって構成される。それ以外の構成については、第1の実施形態と実質的に同じである。 Next, a digital camera according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the AE sensor is constituted by a CMOS sensor. About another structure, it is substantially the same as 1st Embodiment.
図7は、第2の実施形態におけるAEセンサの画素配列および回路構成を示した図である。図8は、第2の実施形態における駆動信号のタイミングチャートを示した図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a pixel array and a circuit configuration of the AE sensor according to the second embodiment. FIG. 8 is a timing chart of drive signals in the second embodiment.
AEセンサ134は、X−Yアドレス型撮像素子であるCMOSセンサによって構成されており、図7では、その一部となる4行×4列(画素A1〜A4、B1〜B4、C1〜C4、D1〜D4)の画素配列134Rが図示されている。第1の実施形態と同様、各列に沿って同色の色要素が並ぶカラーフィルタ(図示せず)が配置されている。
The
フォトダイオードを含む画素信号生成/出力回路S1が、各画素として構成される。また、隣接する画素間での画素信号出力を接続するスイッチ回路S2が列方向に設けられている。スイッチ回路S2がON状態になると、列方向に沿った隣接画素間で画素信号が加算される。 A pixel signal generation / output circuit S1 including a photodiode is configured as each pixel. Further, a switch circuit S2 for connecting pixel signal outputs between adjacent pixels is provided in the column direction. When the switch circuit S2 is turned on, pixel signals are added between adjacent pixels along the column direction.
加算数1(画素加算なし)における画素信号読み出しの場合、ライン(行)に沿って画素信号をそのまま順次読み出し、1ライン(行)ずつ画素信号が順次読み出されていく。一方、加算数2によって画素信号を読み出す場合、2ライン分画素信号が加算されながら読み出される。
In the case of pixel signal reading with the addition number 1 (no pixel addition), the pixel signals are sequentially read out along the lines (rows) as they are, and the pixel signals are read out sequentially for each line (row). On the other hand, when the pixel signal is read out with the
第2の実施形態では、加算数2の画素信号読み出しと加算数1(画素加算なし)の画素信号読み出しとを交互に行うのではなく、加算数2の画素信号読み出しと、加算数1の画素信号読み出しを2回続けて行う。これを列方向に沿って繰り返し行う。
In the second embodiment, pixel signal readout of
図8に示すように、第1行の画素信号を読み出した後、第2、3行の画素信号を加算して読み出し、第4行ではそのまま画素信号を読み出す。このように、各列に沿って感度差の生じる画素信号読み出しを行うことにより、ダイナミックレンジが拡大する。 As shown in FIG. 8, after reading out the pixel signals of the first row, the pixel signals of the second and third rows are added and read out, and the pixel signals are read out as they are in the fourth row. Thus, the dynamic range is expanded by performing pixel signal readout in which a sensitivity difference occurs along each column.
次に、図9、10を用いて、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、列方向だけでなく、行方向あるいは列、行両方向に沿って、加算数の異なる画素領域を設けた構成になっている。イメージセンサは、第2の実施形態と同様、CMOSセンサが適用される。なお、CCDを用いてもよい。 Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, pixel regions having different addition numbers are provided not only in the column direction but also in the row direction or both the column and row directions. As in the second embodiment, a CMOS sensor is applied to the image sensor. A CCD may be used.
図9は、第3の実施形態における1つの画素加算処理を示した図である。 FIG. 9 is a diagram showing one pixel addition process in the third embodiment.
図9には、AEセンサの一部画素配列134’R(6行×4列の)が図示されており、水平方向、すなわち行方向に沿って同色の色要素が並んだカラーフィルタ135’が配置される。そして、行方向に関し、異なる加算数によって画素加算処理が行われる。
FIG. 9 shows a
具体的には、加算数2の隣り合う列方向に沿った画素領域R1、R4の間に、加算数1の画素領域R2、R3が2つ設けられる。その結果、読み出される画素信号は、行方向に沿って4つの画素信号A1’〜A4’となる。図8に示すように、AEセンサ134では、行方向に関しても、隣接画素間で画素信号を加算可能にするスイッチ回路が設けられており、加算数に応じて加算数1、加算数2の画素信号読み出しが行われる。なお、CCDを適用した場合、水平転送部を用いることによって、画素信号加算が可能である。
Specifically, two pixel regions R2 and R3 with the
図10A、10Bは、それぞれ、列、行方向に沿った画素信号加算処理を示した図である。ここでは、行、列の両方向に対し、異なる加算数による画素信号加算を行う。列方向については、第1の実施形態のように、加算数1、加算数2の画素信号読み出しを交互に行う。それに加え、行方向に対し、加算数1、加算数2の画素信号読み出しを交互に行う。その結果、全体的に3つの異なる加算数1、2、4に基づく画素信号が出力される。
10A and 10B are diagrams illustrating pixel signal addition processing along the column and row directions, respectively. Here, pixel signal addition is performed with different numbers of additions in both the row and column directions. For the column direction, pixel signal readout with the
あるいは、図10Bに示すように、列方向に対して可算数1、加算数2の画素信号加算を行う一方、行方向に対し、可算数1、可算数3の画素信号加算を行うことも可能である。その結果、全体的に4つの異なる加算数1、2、3、6に基づく画素信号が出力される。
Alternatively, as shown in FIG. 10B, pixel signal addition of
列方向に対して可算数が1:k、行方向に対して加算数が1:l(k、lは2以上の整数)となるように画素領域を交互に設定した場合、加算数の比が1:k:k×lとなる画素信号が出力可能となる。なお、図10A、10Bのような画素加算を行う場合、カラーフィルタを設けない撮像素子で構成するのがよい。 When the pixel areas are alternately set so that the countable number is 1: k in the column direction and the addition number is 1: l (k, l is an integer of 2 or more) in the row direction, the ratio of the addition numbers Becomes a 1: k: k × l pixel signal. In addition, when performing pixel addition like FIG. 10A and 10B, it is good to comprise by the image pick-up element which does not provide a color filter.
このような行、列方向に沿って任意の加算数を設定することは、露出制御部50がイメージセンサ駆動部28を制御することにより、可能となる。加算数の設定に関しては、あらかじめ撮影に関するプログラムによって自動的に切り替え設定するようにしてもよい。例えば、ユーザの入力操作によって加算数を設定する構成にすることも可能である。
It is possible to set an arbitrary number of additions along such row and column directions by controlling the image
そして、画素加算なしと画素加算ありの画素領域を設定するだけでなく、画素加算数2、画素加算数4など、異なる加算数を設定しても、ダイナミックレンジ拡大をもたらす。一般的に言えば、第1〜第3の実施形態においては、列方向および/または行方向に対し,加算数mと加算数nの異なる画素信号加算を行えばよい。ただし、m、nは、m≧1、m<nを満たす整数である。
In addition to setting pixel areas without pixel addition and with pixel addition, even if different addition numbers such as
第1〜第3の実施形態では、AEセンサ受光面全体に対して異なる加算数での画素信号読み出し処理を行っているが、受光面の一部において行うことも可能である。 In the first to third embodiments, pixel signal readout processing with different addition numbers is performed on the entire light receiving surface of the AE sensor, but it is also possible to perform the processing on a part of the light receiving surface.
AEセンサとしてCCDを用いた第1の実施形態では、水平転送部へ画素信号を転送するときに画素信号を加算しているが、垂直転送部内、水平転送部内で画素信号を加算することも可能であり、あるいは、出力部において画素信号を加算してもよい。 In the first embodiment using a CCD as the AE sensor, the pixel signal is added when the pixel signal is transferred to the horizontal transfer unit. However, it is also possible to add the pixel signal in the vertical transfer unit or the horizontal transfer unit. Alternatively, the pixel signal may be added at the output unit.
第2、第3の実施形態のようにX−Yアドレス型撮像素子を用いる場合、列方向、行方向の代わりに、斜め方向に異なる加算数の画素領域を設定することも可能である。この場合、色要素を市松状に配置したカラーフィルタを用いることができる。ただし、斜め方向に沿って加算数を設定しても、列、行方向に沿って異なる加算数が設定されたこととなる。カラーフィルタを配置しない撮像素子を適用してもよい。 When the XY address type image sensor is used as in the second and third embodiments, it is possible to set pixel regions having different addition numbers in the diagonal direction instead of the column direction and the row direction. In this case, a color filter in which color elements are arranged in a checkered pattern can be used. However, even if the addition number is set along the diagonal direction, a different addition number is set along the column and row directions. You may apply the image pick-up element which does not arrange | position a color filter.
次に、図11〜14を用いて、第4の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。第4の実施形態では、撮影状況、被写体の露出量等に従い、画素加算の設定を切り替え、変更する。それ以外の構成については、第1〜第3の実施形態と実質的に同じである。 Next, a digital camera according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. In the fourth embodiment, the pixel addition setting is switched and changed according to the shooting situation, the exposure amount of the subject, and the like. Other configurations are substantially the same as those in the first to third embodiments.
第4の実施形態におけるデジタルカメラの回路構成は、図1に示す第1の実施形態であるデジタルカメラの回路構成と実質的に同じである。AEセンサ34によって測光処理が実行される。撮影レンズ20によって捉えられる被写体像は、レリーズボタン19に対する操作によってイメージセンサ30に形成され、静止画像データが記録される。そして、記録時のイメージセンサ30に対する露出値が、AEセンサ34によって検出された被写体像の明るさに基づいて設定される。
The circuit configuration of the digital camera according to the fourth embodiment is substantially the same as the circuit configuration of the digital camera according to the first embodiment shown in FIG. Photometry processing is executed by the
図11は、一連の記録動作処理を示したフローチャートである。図12は、図11のステップS103における測光処理のサブルーチンである。 FIG. 11 is a flowchart showing a series of recording operation processing. FIG. 12 is a photometric processing subroutine in step S103 of FIG.
レリーズボタン19が半押しされると、AF動作処理とともに、被写体像の明るさが検出される。(S101〜S103)。そして、シャッタースピード、絞り値など、イメージセンサ30に対する露出値が決定される(S104)。なお、電源ON状態になると、ステップS103の処理と同様、被写体像の明るさが検出される。
When the
被写体像の明るさ検出、すなわち測光処理においては、必要に応じて、ダイナミックレンジを拡大する画素信号加算処理を実行する。そして、AEセンサ34の露出調整を行い、AEセンサ34の露出値(測光露出値)を修正、補正して、被写体像の明るさを最終的に計測する。このとき、画素信号加算は行われない。
In the brightness detection of the subject image, that is, the photometric processing, pixel signal addition processing for expanding the dynamic range is executed as necessary. Then, the exposure of the
レリーズボタン19が全押しされると、シャッタ開閉などの露出制御、画像データ生成といった一連の記録動作処理が実行される(S105〜S107)。このとき、設定されたイメージセンサ30に対する露出値に基づいて、記録動作が行われる。
When the
図12を用いて、AEセンサ34を用いた測光処理を詳述する。本実施形態では、異なる加算数を設定せず、すべての画素領域において加算数1(画素加算なし)の「1:1画素信号読み出し処理)と、加算数1と加算数3の画素領域を列方向に沿って交互に設定する「1:3画素信号読み出し処理」と、加算数1と加算数19の画素領域を列方向に沿って交互に設定する「1:19画素信号読み出処理」のいずれかが、撮影状況に合わせて選択的に実行される。
A photometric process using the
測光処理が開始されると、フラグIF、前回の露光量との差を表す露光量差ΔEvが初期設定され、IF=1、ΔEv=0に定められる(S201)。そして、測光終了でなければ、初期フラグIF=1であるか否かが判断される(S202、S203)。 When the photometric process is started, the flag IF and the exposure amount difference ΔEv representing the difference from the previous exposure amount are initialized and set to IF = 1 and ΔEv = 0 (S201). If the metering is not finished, it is determined whether or not the initial flag IF = 1 (S202, S203).
初期フラグIFは、一連の撮影動作の中で1回目の測光処理であるか否かを判断するフラグであり、初期フラグIF=1である場合、IF=0に設定された後、ダイナミックレンジを大きく拡大するため、1:19画素信号読み出処理を行うステップS208へ進む。 The initial flag IF is a flag for determining whether or not the first photometric process is performed in a series of photographing operations. When the initial flag IF = 1, after setting IF = 0, the dynamic range is set. In order to enlarge greatly, it progresses to step S208 which performs a 1:19 pixel signal read-out process.
ステップS208では、AEセンサの露出値としてあらかじめ定められた初期値が設定され、ステップS209、S210では、1:19画素信号読み出処理を実行する。ここでは、露出として電子シャッタ機能による露光時間が調整される。AEセンサ34から出力された画素領域全体の画素信号は、露出演算に応じた検波データに変換され、検波データから代表値(平均値など)が算出される(S211、S212)。そして、代表値と目標値との差を表すΔEvが算出される(S223)。
In step S208, a predetermined initial value is set as the exposure value of the AE sensor. In steps S209 and S210, a 1:19 pixel signal reading process is executed. Here, the exposure time by the electronic shutter function is adjusted as the exposure. The pixel signal of the entire pixel region output from the
後述する、被写体輝度の急激な変化がない状態においては、2回目の測光時において、画素加算なしの1:1画素信号読み出し処理を行うステップへ進む(S203、S206)。そして、算出されたΔEvに基づいてAEセンサ34の露出値が補正された後(S218)、1:1画素信号読み出し処理が実行される(S219、S220)。これによって、被写体像の明るさを正確に表す代表値が検出される(S221、S222)。
In a state where there is no sudden change in subject brightness, which will be described later, the process proceeds to a step of performing a 1: 1 pixel signal reading process without pixel addition at the second photometry (S203, S206). Then, after the exposure value of the
図13は、測光開始時の画素加算処理を示した図である。 FIG. 13 is a diagram showing pixel addition processing at the start of photometry.
AEセンサ測光開始時には、被写体の実際の明るさは計測してみるまで判断できない。そこで、1:19画素信号読み出し処理を実行することにより、異なる感度をもつ2つの1フレーム相当画素データが得られる。これによって、ダイナミックレンジが低輝度から高輝度までカバーされる。 At the start of AE sensor photometry, the actual brightness of the subject cannot be determined until it is measured. Therefore, by executing the 1:19 pixel signal reading process, two pieces of pixel data corresponding to one frame having different sensitivities can be obtained. As a result, the dynamic range is covered from low luminance to high luminance.
そして、最初に初期値と設定したAEセンサ34の露光時間、ゲインといった測光露出値を、求められた露光量差ΔEvに応じて補正する。次の測光時には、1:1画素信号読み出し処理を実行する。これにより、被写体像の明るさに適した露出条件でAEセンサ34から画素信号が読み出され、輝度値を精度よく検出することができる。
Then, the photometric exposure values such as the exposure time and gain of the
一方で、測光中に被写体像の輝度が急変した場合、検波データが飽和状態になる場合も生じ、被写体像の明るさを適切に測定できない。そこで、被写体の輝度が所定の範囲を超えた場合、被写体像の急激な輝度変化があったと判断し、1:19の画素信号読み出し処理を行ってダイナミックレンジを拡大させる。 On the other hand, if the brightness of the subject image changes suddenly during photometry, the detection data may become saturated, and the brightness of the subject image cannot be measured appropriately. Therefore, if the luminance of the subject exceeds a predetermined range, it is determined that there is a sudden luminance change in the subject image, and the dynamic range is expanded by performing a 1:19 pixel signal readout process.
具体的には、露光量差ΔEvの絶対値が閾値TE以上である場合、顔検出モードが設定されていない状況において、ステップS208〜S212の処理へ進む。これにより、測光開始時と同じように、露光量差ΔEvが求められる。そして、露光量差ΔEvが閾値TEより小さくなると、画素加算を行わない1:1画素信号読み出し処理を行うステップS218〜S222へ進む。これにより、被写体像の明るさが精度よく検出される。 Specifically, when the absolute value of the exposure amount difference ΔEv is greater than or equal to the threshold value TE, the process proceeds to steps S208 to S212 in a situation where the face detection mode is not set. Thereby, the exposure amount difference ΔEv is obtained in the same manner as at the start of photometry. When the exposure amount difference ΔEv becomes smaller than the threshold value TE, the process proceeds to steps S218 to S222 in which a 1: 1 pixel signal reading process without pixel addition is performed. Thereby, the brightness of the subject image is detected with high accuracy.
図14は、被写体輝度急変時の画素加算処理を示した図である。通常測光によって1;1画素信号読み出し処理を行っているときに被写体輝度が急変すると、1:19画素信号出し処理によってダイナミックレンジが拡大される。そして、AEセンサ34の露出条件を補正、修正した後、1:1画素信号読み出し処理によって被写体像の輝度を測定する。
FIG. 14 is a diagram showing a pixel addition process at the time of sudden change in subject brightness. If the subject brightness changes abruptly while the 1; 1 pixel signal readout process is performed by normal photometry, the dynamic range is expanded by the 1:19 pixel signal output process. Then, after correcting and correcting the exposure conditions of the
一方、顔検出モードが設定されている場合、AEセンサ34の受光面は複数の領域に分割される。画素加算数が大きいと、解像度が低下して顔を検出することができない恐れがある。そのため、顔検出モードが設定されている状態で被写体輝度が急激に変化した場合、加算数の比較的少ない1:3画素信号読み出し処理を行う。
On the other hand, when the face detection mode is set, the light receiving surface of the
具体的には、ステップS207において顔検出モードが設定されていると判断されると、加算数3の1:3画素信号読み出し処理が実行される(S213〜S217)。このような比較的小さい加算数を設定することにより、顔認識可能な状況を維持しながらダイナミックレンジを拡大する。 Specifically, when it is determined in step S207 that the face detection mode is set, a 1: 3 pixel signal reading process with an addition number of 3 is executed (S213 to S217). By setting such a relatively small number of additions, the dynamic range is expanded while maintaining the situation where face recognition is possible.
このように第4の実施形態によれば、測光処理開始のとき、加算数1:19の画素信号読み出し処理を実行し、被写体輝度を算出する。そして、露光量差ΔEvを求め、AEセンサ34の露光時間を調整した後、画素加算なしの1:1画素信号読み出し処理を実行する。このとき得られる被写体輝度に基づいて、イメージセンサ30に対する露出値が演算される。
As described above, according to the fourth embodiment, when the photometry process is started, the pixel signal readout process of the addition number 1:19 is executed to calculate the subject luminance. Then, after obtaining the exposure amount difference ΔEv and adjusting the exposure time of the
また、被写体輝度が急激に変化した場合においても、加算数1:19の画素信号読み出し処理を実行し、AEセンサ34の露出値を調整した後、画素加算なしの1:1画素信号読み出し処理を実行する。さらに、顔検出モードが設定されている場合、加算数の相対的に小さい1:3画素信号読み出し処理を実行する。
Further, even when the subject brightness changes abruptly, the pixel signal readout process with the addition number of 1:19 is executed, the exposure value of the
このように撮影状況、被写体変化、測光モードなどに応じて加算数を切り替えることにより、被写体の明るさを瞬時に測定することが可能となる。特に、2以上の加算数について異なる加算数を切り替え設定することにより、ダイナミックレンジ拡大幅を細かく設定することができる。また、電源ON状態になると、電源ONに合わせて1:19画素信号読み出し処理が実行される。これにより、電源ONから素早く撮影動作に移ることができる。 As described above, the brightness of the subject can be instantaneously measured by switching the number of additions according to the shooting state, subject change, photometry mode, and the like. In particular, the dynamic range expansion width can be finely set by switching and setting different addition numbers for two or more addition numbers. When the power is turned on, a 1:19 pixel signal readout process is executed in accordance with the power on. Thereby, it is possible to quickly move to the photographing operation from the power ON.
ここでは測光開始時、被写体輝度の急激変化において、1:19画素信号読み出し処理は1回のみであるが、2回、3回と繰り返しフィードバック制御を行うように設定してもよい。特に、露光量差ΔEvが許容値以下に収まるように露出調整してもよい。 Here, at the start of photometry, the 1:19 pixel signal readout process is performed only once in the rapid change in subject brightness, but the feedback control may be performed repeatedly twice or three times. In particular, the exposure may be adjusted so that the exposure amount difference ΔEv falls within an allowable value.
画素加算読み出しについては、第3の実施形態のように、行方向、あるいは列方向に沿って異なる加算数を設定することができる。 For pixel addition readout, different addition numbers can be set along the row direction or the column direction as in the third embodiment.
加算数については、3、19以外の数値を設定することも可能である。また、AEセンサの受光面全体に対し同じ加算数(1に限定されない)で画素信号を読み出す処理も含めて切り替え設定するように構成しても良い。例えば、受光面全体に対して加算数3、5、9のいずれかを撮影状況に応じて設定してもよく、列/行方向に沿って異なる加算数を設けた画素信号読み出し処理までをさらに含めて(1:3、1:19など)、その中から選択的に加算数を設定することが可能である。列、行に対し一様な加算数を設定した場合においても、被写体によってはダイナミックレンジ拡大の効果があることから、2以上の一様な加算数、画素領域に応じて異なる加算数の設定を撮影状況に応じて使い分けることにより、様々なダイナミックレンジ拡大を実現することができる。
Regarding the addition number, a numerical value other than 3 and 19 can be set. In addition, the entire light receiving surface of the AE sensor may be configured to be switched and set to include a process of reading pixel signals with the same addition number (not limited to 1). For example, any of the
次に、図15〜17を用いて、第5の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。第5の実施形態では、OB画素による暗電流除去処理において、加算数を考慮した画素値補正を行う。それ以外の構成については、第1の実施形態と実質的に同じである。 Next, the digital camera which is 5th Embodiment is demonstrated using FIGS. In the fifth embodiment, pixel value correction is performed in consideration of the number of additions in dark current removal processing by OB pixels. About another structure, it is substantially the same as 1st Embodiment.
図15は、第5の実施形態におけるAEセンサの画素配列を示した図である。 FIG. 15 is a diagram illustrating a pixel array of the AE sensor according to the fifth embodiment.
AEセンサ234には、有効画素領域234Aと、遮光されたOB(オプティカルブラック)画素領域234Bが設けられている。有効画素領域234Aを構成する画素から読み出される画素信号に基づいて被写体像の輝度データを算出する。一方、OB画素領域の画素から読み出される画素信号に基づき、有効画素信号に含まれる暗電流成分が除去される。図15には、有効画素領域234Aの右側、下側に配列されたOB画素の一部OB1〜OB6、OB7〜OB10が図示されている。
The
図16は、列方向に沿った異なる加算数による画素信号読み出し処理を示した図である。図17は、行方向に沿った異なる加算数による画素信号読み出し処理を示した図である。第1の実施形態と同様、列方向もしくは行方向に沿って加算数1、加算数2の画素領域が交互に設定されている。
FIG. 16 is a diagram illustrating pixel signal readout processing with different addition numbers along the column direction. FIG. 17 is a diagram illustrating pixel signal readout processing with different addition numbers along the row direction. Similar to the first embodiment, pixel regions of
本実施形態では、加算数に応じてOB画素信号も加算して出力する。具体的には、A1+A2、B1+B2・・の出力画素信号に対し、OB1画素信号、OB2画素信号を加算して出力する。一方、A3、B3、・・の出力画素信号に対しては、OB3画素信号がそのまま出力される。 In the present embodiment, an OB pixel signal is also added and output according to the number of additions. Specifically, the OB1 pixel signal and the OB2 pixel signal are added to the output pixel signals A1 + A2, B1 + B2,. On the other hand, the OB3 pixel signal is output as it is for the output pixel signals A3, B3,.
そして、A1+A2、B1+B2・・の出力画素信号それぞれから、OB1+OB2画素信号を除算し、画素値補正を行う。一方、A3、B3、・・の出力画素信号については、OB3画素信号をそのまま引く。他の画素配列においても、同様のOB画素値の修正、補正が行われる。 Then, the OB1 + OB2 pixel signal is divided from the output pixel signals A1 + A2, B1 + B2,. On the other hand, for the output pixel signals of A3, B3,. Similar correction and correction of OB pixel values are performed in other pixel arrays.
このように第5の実施形態では、有効画素に対し、列あるいは行方向に沿って加算数1、加算数2の画素信号読み出しを交互に行う。一方、OB画素についても、対応する有効画素の加算数に応じた画素信号読み出しを行う。そして、有効画素信号からOB画素信号を引くことにより、暗電流成分を取り除く。
As described above, in the fifth embodiment, pixel signals of
なお、隣り合うOB画素信号を加算する代わりに、1つのOB画素信号に対し加算数を乗じる構成にしてもよい。例えば、OB画素信号の画素値を2倍にし、暗電流成分を除去するように構成してもよい。 In addition, instead of adding adjacent OB pixel signals, a configuration may be used in which one OB pixel signal is multiplied by the number of additions. For example, the pixel value of the OB pixel signal may be doubled to remove the dark current component.
また、列すべてのOB画素信号の平均値OBAを算出し、加算数2の出力画素信号に対しOBAに2倍を乗じて画素値を修正し、加算数1の出力画素信号に対してはそのまま平均値OBAを使用する構成にしてもよい。
Further, the average value OBA of the OB pixel signals of all the columns is calculated, the pixel value is corrected by multiplying the output pixel signal of the
図17には、行方向に沿って異なる加算数による画素信号読み出し処理時のOB画素信号の読み出しを示している。A1+B1、A2+B2、・・の列にある画素信号については、OB7画素信号とOB8画素信号とを加算し、画素値を補正する。C1、C2、・の画素信号については、そのままOB9画素信号によって画素値を補正する。 FIG. 17 shows reading of an OB pixel signal at the time of pixel signal reading processing with different addition numbers along the row direction. For the pixel signals in the columns A1 + B1, A2 + B2,..., The OB7 pixel signal and the OB8 pixel signal are added to correct the pixel value. For the pixel signals of C1, C2,..., The pixel values are corrected as they are using the OB9 pixel signal.
第1〜第5の実施形態では、一眼レフカメラにおける測光センサを用いて画素加算処理を行っているが、コンパクトカメラなどの光学ファインダ内に設けられない外付けAEセンサにも適用可能である。また、撮影用撮像素子で被写体の明るさを検出するカメラに対しても、撮影用撮像素子に画素加算処理を適用することもできる。 In the first to fifth embodiments, pixel addition processing is performed using a photometric sensor in a single-lens reflex camera, but it can also be applied to an external AE sensor that is not provided in an optical viewfinder such as a compact camera. In addition, the pixel addition process can be applied to the imaging element for a camera that detects the brightness of the subject using the imaging element for imaging.
10 デジタルカメラ
29 AEセンサ駆動部
30 イメージセンサ(撮影用撮像素子)
40 信号処理装置
50 露出制御部
34、134、134’、234 AEセンサ(撮像素子、測光用撮像素子)
DESCRIPTION OF
40
Claims (6)
複数の有効画素の中で隣り合う有効画素の有効画素信号および複数のOB画素の中で隣り合うOB画素のOB画素信号を、加算して読み出し可能な撮像素子駆動部と、
前記撮像素子の所定の列および行の少なくとも一方に対し、加算して読み出される有効画素信号の加算数を設定する画素加算設定部と、
有効画素信号を、対応するOB画素信号に基づいて補正する画素信号補正部とを備え、
前記画素加算設定部が、有効画素領域の所定の列および行の少なくとも一方に対し、画素領域によって異なる有効画素信号の加算数を設定し、
前記撮像素子駆動部が、前記画素加算設定部により設定された、画像領域によって異なる加算数に応じて有効画素信号を読み出すとともに、OB画素信号を、対応する有効画素信号の加算数に応じて読み出し、
前記画素信号補正部が、設定された加算数に応じて読み出されたOB画素信号によって、対応する有効画素信号を補正することを特徴とする撮像装置。 An imaging device having a plurality of effective pixels arranged in a matrix along the vertical direction and the horizontal direction, and a plurality of OB (optical black) pixels arranged along at least one of a row and a column of the plurality of effective pixels; ,
A plurality of the OB pixel signal OB pixels adjacent in the effective pixel signal and the plurality of OB pixels in the effective pixel adjacent in the effective pixel, and readable image sensor driving unit adds,
To at least one of the predetermined column and row of the imaging device, a pixel addition setting unit for setting the addition number of the effective pixel No. signal to be read by adding,
A pixel signal correction unit that corrects an effective pixel signal based on a corresponding OB pixel signal;
The pixel addition setting unit sets the number of additions of effective pixel signals that differ depending on the pixel region, for at least one of a predetermined column and row of the effective pixel region,
The image sensor driving unit reads out an effective pixel signal according to the number of additions set by the pixel addition setting unit and varies depending on the image area, and reads out an OB pixel signal according to the number of additions of the corresponding effective pixel signal. ,
The image pickup apparatus, wherein the pixel signal correction unit corrects a corresponding effective pixel signal based on an OB pixel signal read according to a set addition number.
前記画素信号補正部が、読み出された一連のOB画素信号の代表値に対し、対応する有効画素信号の加算数を乗じることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 Instead of reading out an OB pixel signal according to the number of corresponding effective pixel signals added, the image sensor driving unit reads out the OB pixel signal as it is without pixel addition,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the pixel signal correction unit multiplies the representative value of the read series of OB pixel signals by the number of additions of the corresponding effective pixel signals.
前記画素加算設定部が、同色の色要素が並ぶ列または行に対し、異なる加算数を設定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のカメラ。 The image sensor is provided with a color filter in which color elements of the same color are arranged along columns or rows,
4. The camera according to claim 1, wherein the pixel addition setting unit sets different addition numbers for columns or rows in which color elements of the same color are arranged.
前記撮像素子から読み出される画素信号に基づいて、撮影時に被写体像が形成される撮影用撮像素子の露出制御が行われることを特徴とするカメラ。 A camera comprising the imaging device according to claim 1,
A camera in which exposure control of an image pickup device for photographing on which a subject image is formed at the time of photographing is performed based on a pixel signal read from the image pickup device.
前記撮像素子の列および行の少なくとも一方に対し、加算して読み出される有効画素信号の加算数を設定する画素加算設定し、
有効画素信号を、対応するOB画素信号に基づいて補正する撮像方法において、
有効画素領域の所定の列および行の少なくとも一方に対し、画素領域によって異なる有効画素信号の加算数を設定し、
前記画素加算設定部により設定された、画像領域によって異なる加算数に応じて有効画素信号を読み出すとともに、OB画素信号を、対応する有効画素信号の加算数に応じて読み出し、
設定された加算数に応じて読み出されたOB画素信号によって、有効画素信号を補正することを特徴とする撮像方法。
An imaging device having a plurality of effective pixels arranged in a matrix along the vertical direction and the horizontal direction, and a plurality of OB (optical black) pixels arranged along at least one of a row and a column of the plurality of effective pixels; , image pickup apparatus having an OB pixel signal OB pixels adjacent in the effective pixel signal and the plurality of OB pixels in the effective pixel adjacent in the plurality of effective pixels and readable image sensor driving unit adds An imaging method of
To at least one of the columns and rows of the imaging element, and a pixel addition setting sets the addition number of the effective pixel No. signal to be read by adding,
In an imaging method for correcting an effective pixel signal based on a corresponding OB pixel signal,
For at least one of the predetermined columns and rows of the effective pixel area, set the number of additions of effective pixel signals that differ depending on the pixel area,
The effective pixel signal is read according to the number of additions that differ depending on the image area set by the pixel addition setting unit, and the OB pixel signal is read according to the addition number of the corresponding effective pixel signal,
An imaging method, wherein an effective pixel signal is corrected by an OB pixel signal read according to a set addition number.
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