JP6700751B2 - 撮像装置、撮像装置の制御方法およびプログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。同図において、撮像素子100は、撮影光学系で形成された被写体の光学像を電気信号に光電変換する。撮像素子100は後述する中央処理装置103等によって制御され、静止画または動画を撮影する。アナログフロントエンド(以下、これをAFEと称する)101は、撮像素子100から出力されたアナログの画像信号に対して、ゲイン調整や所定の量子化ビットに対応してデジタル変換を行う。タイミングジェネレータ(以下、これをTGと称する)102は、撮像素子100及びAFE101の駆動タイミングを制御する。本実施形態では、撮像素子100の外部にAFE101、TG102を配置しているが、それらは撮像素子内に内蔵される構成であってもかまわない。
図4(a)は、加算読み出し動作により撮像素子100のj行目の画素から信号を読み出す動作のタイミングを示している。時刻T1において、リセット信号ΦR(j)をHにする。次に、時刻T2において、制御信号ΦTXA(j)とΦTXB(j)をHにして、j行目の画素100fのPD100h、100gをリセットする。
次に、分割読み出し動作について図4(b)を用いて説明する。図4(b)は、分割読み出し動作により撮像素子100のj行目の画素から信号を読み出す動作のタイミングを示している。時刻T1においてリセット信号ΦR(j)をHにする。続いて、時刻T2においてΦTXA(j)とΦTXB(j)をHにして、j行目の画素301のPD100h、100gをリセットする。次に、時刻T3で制御信号ΦTXA(j)とΦTXB(j)をLにすると、PD100h、100gは電荷蓄積を開始する。続いて、時刻T4で行選択信号ΦS(j)をHにすると、行選択スイッチ306がオン状態となって垂直信号線308に接続され、ソースフォロアアンプ305が動作状態となる。
本発明の第2の実施形態に係る係数配置を、図10を参照して説明する。なお、本実施形態の撮像装置の構成は、第1の実施形態における構成と同様であるため、ここでの説明を省略する。第2の実施形態は、ノイズ低減回路407の加重加算平均の計算方法において第1の実施形態と異なる。
本発明の第3の実施形態に係わる係数配置を、図11を参照して説明する。なお、本実施形態の撮像装置の構成は、第1の実施形態における構成と同様であるため、ここでの説明を省略する。第3の実施形態は、ノイズ低減回路407の加重加算平均の計算方法において第2の実施形態と異なる。
本発明の第4の実施形態に係る係数配置を、図14を参照して説明する。なお、本実施形態の撮像装置の構成は、第一の実施形態における構成と同様であるため、ここでの説明を省略する。第4の実施形態は、ノイズ低減回路407の加重加算平均の計算に使用する画素とその係数において異なる。
100a 画素アレイ
100b 読み出し回路
100c 水平走査回路
100d 垂直走査回路
100e 出力回路
100f、100i マイクロレンズ
100h、100g、100j、100k、100m、100n 光電変換部
404 減算回路
405 ラインメモリ
406 演算制御回路
407 ノイズ低減回路
Claims (28)
- 撮像素子を有し、
前記撮像素子の第1の領域に含まれる画素に対して、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第1の読み出し動作を行い、前記第1の領域とは異なる第2の領域に含まれる画素に対して、前記第1の読み出し動作とは異なる、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第2の読み出し動作を行う読み出し手段と、
前記第1の領域と前記第2の領域から得られた信号に基づく画像信号に対して補正を行う補正手段と、を有し、
前記補正手段は、前記補正の処理対象となる画素の周辺に位置する複数の周辺画素から得られた画像信号と、該複数の周辺画素のそれぞれに対応する係数を用いて、前記補正を行うものであって、同じ前記補正の処理対象となる画素に対して補正を行うとしても、同じ前記周辺画素に対して、該周辺画素が前記第1の読み出し動作と前記第2の読み出し動作のどちらが実行されたかに応じて、該周辺画素に対応する係数を変更することを特徴とする撮像装置。 - 前記読み出し手段は、前記第1の領域において、前記画像信号を得るために前記第1の読み出し動作を行い、前記第2の領域において、前記画像信号と位相差検出のための信号を得るために前記第2の読み出し動作を行うことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記補正手段は、前記複数の周辺画素から得られた前記画像信号に前記複数の周辺画素のそれぞれに対応する係数を乗算し、該乗算によって得られた値を加算した値を用いて、前記補正を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。
- 前記係数が、予め定められた複数の係数からいずれかの係数を選択することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
- 前記補正手段は、前記補正の処理対象となる画素の画像信号と、前記補正の処理対象となる画素に対応する係数も用いて、前記補正を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記補正の処理対象となる画素に対応する係数と、前記複数の周辺画素に対応する係数が異なることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
- 前記補正の処理対象となる画素に対応する係数が、前記複数の周辺画素に対応する係数より大きいことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
- 前記複数の周辺画素のそれぞれに対応する係数は、前記補正に用いる前記複数の周辺画素の個数によって変わることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第2の読み出し動作で読み出した信号に基づく画像信号に含まれるノイズレベルが、前記第1の読み出しで読み出した信号に基づく画像信号に含まれるノイズレベルに対して、異なることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第2の読み出し動作で読み出した信号に基づく画像信号に含まれるノイズレベルが、前記第1の読み出し動作で読み出した信号に基づく画像信号に含まれるノイズレベルよりも高くなることを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
- 前記補正の処理対象となる画素に対応する係数は、前記複数の周辺画素に対応する係数と前記複数の周辺画素のノイズ量とに基づくことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記複数の周辺画素に対応する係数が、該周辺画素のノイズ量が小さいほど、小さいことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記補正手段は前記撮像素子に含まれる画素に対して順に前記補正を行うものであって、
前記複数の周辺画素のうち、前記補正手段によって前記補正が行われた画像信号に対しては、共通の係数を用いて、前記補正を行うことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記読み出し手段は、前記第1の読み出し動作と前記第2の読み出し動作のどちらを実行するかを、前記撮像素子のライン単位で切り替えることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子の少なくとも前記第2の領域に含まれるそれぞれの画素は、複数の光電変換部を有することを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第1の領域に含まれるそれぞれの画素は、複数の光電変換部を有し、
前記第1の読み出し動作は、前記画素における複数の光電変換部のうち、2つ以上の光電変換部の信号を加算して読み出すことを特徴とする請求項15に記載の撮像装置。 - 前記第1の領域に含まれるそれぞれの画素は、複数の光電変換部を有し、
前記第1の読み出し動作は、前記画素における複数の光電変換部の全部の信号を加算して読みだすことを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第2の読み出し動作は、前記第2の領域に含まれる画素における複数の光電変換部のうち、
異なる組み合わせの複数の光電変換部の信号を加算して読み出すか、
異なる1つ1つの光電変換部の信号を該光電変換部に存在する画素にある他の光電変換部に対し独立に読み出すか、または、
第1の個数の光電変換部の信号を加算して読み出し、前記第1の個数よりも少ない第2の個数の光電変換部の信号を加算して該光電変換部に存在する画素にある他の光電変換部に対し独立に読み出すか、もしくは、いずれか1つの光電変換部の信号を該光電変換部に存在する画素にあるほかの光電変換部に対し独立に読み出すことを特徴とする請求項15に記載の撮像装置。 - 前記画素における複数の光電変換部のうち、2つ以上の光電変換部の信号を加算して読み出すことで得られた信号を、前記画像信号とする請求項15乃至18のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記画素における前記複数の光電変換部の一部の光電変換部の信号を、前記画素にある他の光電変換部に対し独立に読み出す処理を、前記画素において複数回にわたって行い、前記処理において前記画素におけるすべての前記光電変換部の信号を読み出し、前記光電変換部の信号を合成したものを前記画像信号とすることを特徴とする請求項15乃至18のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記読み出し手段は、同じ画素に対して、第1の読み出し動作と前記第2の読み出し動作とを切り替えることが可能であることを特徴とする請求項1乃至20のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子に被写体までの距離を検出するための焦点検出領域を設定する設定手段を有し、
前記読み出し手段は、設定された前記焦点検出領域の位置に応じて、夫々の画素に対して、前記第1の読み出し動作を実行するか、または前記第2の読み出し動作を実行するのかを切り替えることを特徴とする請求項21に記載の撮像装置。 - 前記読み出し手段によって読み出された信号に基づく画像信号に基づいて、被写体の位置を検出する検出手段を有し、
前記読み出し手段は、前記被写体の位置に応じて、それぞれの画素に対して前記第1の読み出し動作を実行するか、または前記第2の読み出し動作を実行するのかを切り替えることを特徴とする請求項21または22に記載の撮像装置。 - 撮像素子を備えた撮像装置において、
撮像素子の第1の領域に含まれる画素に対して、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第1の読み出し動作を行い、前記第1の領域とは異なる第2の領域に含まれる画素に対して、前記第1の読み出し動作とは異なる、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第2の読み出し動作を行う読み出しステップと、
前記第1の領域と前記第2の領域から得られた信号に基づく画像信号に対して補正を行う補正ステップとを含み、
前記補正ステップでは、前記補正の処理対象となる画素の周辺に位置する複数の周辺画素から得られた画像信号と、該複数の周辺画素のそれぞれに対応する係数を用いて、前記補正を行うものであって、同じ前記補正の処理対象となる画素に対して補正を行うとしても、同じ前記周辺画素に対して、該周辺画素が前記第1の読み出し動作と前記第2の読み出し動作のどちらが実行されたかに応じて、該周辺画素に対応する係数を変更することを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 撮像素子を備えた撮像装置のコンピュータに動作させるプログラムにおいて、
前記コンピュータに、
撮像素子の第1の領域に含まれる画素に対して、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第1の読み出し動作を行い、前記第1の領域とは異なる第2の領域に含まれる画素に対して、前記第1の読み出し動作とは異なる、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第2の読み出し動作を行う読み出しステップと、
前記第1の領域と前記第2の領域から得られた信号に基づく画像信号に対して補正を行う補正ステップとを行わせ、
前記補正ステップでは、前記補正の処理対象となる画素の周辺に位置する複数の周辺画素から得られた画像信号と、該複数の周辺画素のそれぞれに対応する係数を用いて、前記補正を行うものであって、同じ前記補正の処理対象となる画素に対して補正を行うとしても、同じ前記周辺画素に対して、該周辺画素が前記第1の読み出し動作と前記第2の読み出し動作のどちらが実行されたかに応じて、該周辺画素に対応する係数を変更することを特徴とするプログラム。 - 撮像素子を有し、
前記撮像素子の第1の領域に含まれる画素に対して、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第1の読み出し動作を行い、前記第1の領域とは異なる第2の領域に含まれる画素に対して、前記第1の読み出し動作とは異なる、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第2の読み出し動作を行う読み出し手段と、
前記第1の領域と前記第2の領域から得られた信号に基づく画像信号に対して補正を行う補正手段と、を有し、
前記補正手段は、前記補正の処理対象となる画素の周辺に位置する複数の周辺画素から得られた画像信号と、該複数の周辺画素のそれぞれに対応する係数を用いて、前記補正を行うものであって、前記複数の周辺画素のそれぞれが前記第1の読み出し動作と前記第2の読み出し動作のどちらが実行されたかに応じて、前記複数の周辺画素のそれぞれに対応する係数を変更し、
前記読み出し手段は、前記第1の読み出し動作と前記第2の読み出し動作のどちらを実行するかを、前記撮像素子のライン単位で切り替えることを特徴とする撮像装置。 - 撮像素子を備えた撮像装置において、
前記撮像素子の第1の領域に含まれる画素に対して、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第1の読み出し動作を行い、前記第1の領域とは異なる第2の領域に含まれる画素に対して、前記第1の読み出し動作とは異なる、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第2の読み出し動作を行う読み出しステップと、
前記第1の領域と前記第2の領域から得られた信号に基づく画像信号に対して補正を行う補正ステップと、を含み、
前記補正ステップでは、前記補正の処理対象となる画素の周辺に位置する複数の周辺画素から得られた画像信号と、該複数の周辺画素のそれぞれに対応する係数を用いて、前記補正を行うものであって、前記複数の周辺画素のそれぞれが前記第1の読み出し動作と前記第2の読み出し動作のどちらが実行されたかに応じて、前記複数の周辺画素のそれぞれに対応する係数を変更し、
前記読み出しステップでは、前記第1の読み出し動作と前記第2の読み出し動作のどちらを実行するかを、前記撮像素子のライン単位で切り替えることを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 撮像素子を備えた撮像装置のコンピュータに動作させるプログラムにおいて、
前記コンピュータに、
前記撮像素子の第1の領域に含まれる画素に対して、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第1の読み出し動作を行い、前記第1の領域とは異なる第2の領域に含まれる画素に対して、前記第1の読み出し動作とは異なる、蓄積された電荷に応じた信号を読み出す第2の読み出し動作を行う読み出しステップと、
前記第1の領域と前記第2の領域から得られた信号に基づく画像信号に対して補正を行う補正ステップと、を行わせ、
前記補正ステップでは、前記補正の処理対象となる画素の周辺に位置する複数の周辺画素から得られた画像信号と、該複数の周辺画素のそれぞれに対応する係数を用いて、前記補正を行うものであって、前記複数の周辺画素のそれぞれが前記第1の読み出し動作と前記第2の読み出し動作のどちらが実行されたかに応じて、前記複数の周辺画素のそれぞれに対応する係数を変更し、
前記読み出しステップでは、前記第1の読み出し動作と前記第2の読み出し動作のどちらを実行するかを、前記撮像素子のライン単位で切り替えることを特徴とするプログラム。
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