JP6703847B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents
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Description
なお、本明細書で説明する「画像」には、「静止画像」及び「動画像(映像)」が含まれる。
図1は、本実施の形態1に係る撮像装置1の概略構成を示すブロック図である。
撮像装置1は、撮像光学系10、撮像素子(Imager)20、アナログフロントエンド(FrontEnd)30、積算回路40、SDRAM50、画像信号処理回路60、制御部(CPU)70、タイミングジェネレータ(TG)80、バス90などを備える。撮像装置1は、例えば、デジタルカメラ、デジタルビデオなどである。
撮像素子20は、結像された被写体像を電気信号に変換する。このとき、撮像素子20は、1フレーム期間に長短の露光時間の画素データを取得する。撮像素子20には、例えば、XYアドレス走査型のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサを用いる。また、撮像素子20は、例えば、ベイヤ(Bayer)配列のカラーフィルタを有する。
プリプロセッサ31は、撮像素子20の出力画素データに、画素欠陥補正やシェーディング補正などの処理を行い、画像信号処理回路60において画像処理が可能な画像データを生成する。
積算回路40は、撮像画像を分割した所定の領域(ブロック)毎に画素値(輝度値)を積算する。
SDRAM50は、画像データ等を一時的に保管する。
このため、画像信号処理回路60は、アンプ61、合成部62などを有する。合成部62は、長時間露光の画素データと短時間露光の画素データとを合成して、画像データとして出力する。
露出演算部71は、積算回路40の積算結果に基づいて、絞り値、シャッタスピード(シャッタタイミング)、ゲイン等の撮影において必要な露出制御のためのパラメータを算出する。
タイミングジェネレータ80は、撮像素子20の動作を制御するタイミング信号を生成する。
撮像装置1は、前述したように、HDR画像を撮像するHDR撮像モードと、フリッカを除去するフリッカ低減モードとを有する。
HDR撮像モードでは、撮像装置1は、最初の2ライン(画素行)で長時間露光をし、次の2ラインで短時間露光をし、更に次の2ラインで長時間露光をするというように、2ライン毎に異なる時間で露光する制御を行い、それぞれの露光時間で得られた2種類の画像を合成してHDR画像を得る。
そして、合成部62は、同一フレーム期間の長短の露光時間の出力画像(I1−n、I2−n)を合成してHDR画像を得ることができる。
図3は、本実施の形態1に係るフリッカ低減モードの撮像方法を説明するための図である。図3は、上から順に、リセット信号(Reset1、Reset2)及び読み出し信号(Readout)、2つの長短の露光時間(t1、t2)、フリッカ光源の輝度変化、撮像素子20の撮像(露光)シーケンス、及び、長短の露光時間の出力画像(I1、I2)を示す。出力画像はフリッカ光源下で撮影して得られたものである。フリッカ光源は50Hz地域における蛍光灯であり、全波整流により100Hzで点滅を繰り返している。
なお、長時間露光画像I1−nの露光時間t1は1フレーム周期時間又は1フレーム周期時間にほぼ等しい時間であることが良い。これにより、長時間露光の画像I1−nの露光時間t1と短時間露光の画像I2−(n−1)の露光時間t2との間に空白時間がなくなり、フリッカをより厳密に低減することができるようになる。
この撮像方法では、3枚の画像、長時間露光画像I1−nと長時間露光画像のI1−(n−1)と短時間露光画像I2−(n−2)とを、例えば、I1−3とI1−2とI2−3とを合成し、I1−4とI1−3とI2−2とを合成してフリッカをキャンセルした画像を生成する。
このように設定すれば、撮像装置1が高速フレームレートで撮像する場合であっても、フリッカを適切に低減することができる。
実施の形態1に係る撮像装置又は撮像方法は、リセット信号(Reset1、Reset2)のタイミングをずらして2種類の露光時間の開始のタイミングをずらし、読み出し信号(Readout)を同じにして読み出しのタイミングを同時とするものであったが、本実施の形態2に係る撮像装置又は撮像方法は、リセット信号から所定時間後に第1のリードアウトを行い、電荷の蓄積(露光)自体は継続し、その後、第2のリードアウトを行うことで、同一フレームで2種類の露光時間の画素データを取得するものである。つまり、実施の形態1では長短の露光時間の終了のタイミングを同時にしたのに対し、本実施の形態2では長短の露光時間の開始のタイミングを同じにし、終了のタイミング(読み出しタイミング)をずらすものである。
図6は、本実施の形態2に係るフリッカ低減モードの撮像方法を説明するための図である。
本実施の形態2に係る撮像方法では、1ラインの中で長短の露光時間の画素データを得ることができ、実施の形態1に係る撮像方法のように、各ラインに長短の露光時間を割り当てる必要がない。
このような構成により、高速のフレームレートを下げることなく、フリッカ現象を低減することができる。
このような構成により、更に高速のフレームレートで撮像するような場合であっても、そのフレームレートを下げることなく、フリッカ現象を低減することができる。
このような構成により、露光時間t1と露光時間t2との間に空白時間がなくなり、フリッカをより厳密に低減することができる。
このような構成により、高速のフレームレートを下げることなく、フリッカ現象を低減することができる。
上記の各実施の形態では、フレームレートを下げることなくフリッカを低減することができるが、例えば、50Hzフリッカに対しては1/100s以上、60Hzフリッカに対しては1/120s以上の実質的な蓄積時間を必要とする。
また、本実施の形態3に係る撮像装置の構成も、実施の形態1に係るものと同様で良く、ここではその説明を省略する。
このような構成により、フリッカ低減の処理を適用できる輝度範囲を広くすることができる。
10 撮像光学系
20 撮像素子(Imager)
30 アナログフロントエンド(FrontEnd)
32、61 アンプ(Amp)
60 画像信号処理回路
62 合成部
70 制御部(CPU)
71 露出演算部
72 露出制御部
80 タイミングジェネレータ(TG)
Claims (6)
- 被写体を撮像して、1フレーム期間に第1の露光時間及び前記第1の露光時間よりも短い第2の露光時間の画素データを取得する撮像部と、
連続するフレーム期間の連続する前記第1の露光時間及び前記第2の露光時間の画素データを合成して1フレーム分の画像データとして出力する合成部とを備え、
前記第1の露光時間と前記第2の露光時間との合計時間が、前記被写体を照らす光源のフリッカ周期時間の2以上の略整数倍である
撮像装置。 - 被写体を撮像して、1フレーム期間に第1の露光時間及び前記第1の露光時間よりも短い第2の露光時間の画素データを取得する撮像部と、
連続するフレーム期間の連続する前記第1の露光時間及び前記第2の露光時間の画素データを合成して1フレーム分の画像データとして出力する合成部とを備え、
前記第1の露光時間と前記第2の露光時間との合計時間が、前記被写体を照らす光源のフリッカ周期時間の略整数倍である
撮像装置であって、
前記第1の露光時間が、前記1フレーム期間時間に等しい
撮像装置。 - 前記合成部は、
連続するフレーム期間の連続する複数の前記第1の露光時間及び前記第2の露光時間の画素データを合成して1フレーム分の画像データとして出力する
請求項1又は請求項2記載の撮像装置。 - 前記合成前の画素データ又は前記合成後の画素データに1倍以下のゲインを乗じる増幅部を更に備える
請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の撮像装置。 - 被写体を撮像して、1フレーム期間に第1の露光時間及び前記第1の露光時間よりも短い第2の露光時間の画素データを取得するステップと、
連続するフレーム期間の連続する前記第1の露光時間及び前記第2の露光時間の画素データを合成して1フレーム分の画像データとして出力するステップとを有し、
前記第1の露光時間と前記第2の露光時間との合計時間が、前記被写体を照らす光源のフリッカ周期時間の2以上の略整数倍である
撮像方法。 - 被写体を撮像して、1フレーム期間に第1の露光時間及び前記第1の露光時間よりも短い第2の露光時間の画素データを取得するステップと、
連続するフレーム期間の連続する前記第1の露光時間及び前記第2の露光時間の画素データを合成して1フレーム分の画像データとして出力するステップとを有し、
前記第1の露光時間と前記第2の露光時間との合計時間が、前記被写体を照らす光源のフリッカ周期時間の略整数倍である
撮像方法であって、
前記第1の露光時間が、前記1フレーム期間時間に等しい
撮像方法。
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