JP6705054B2 - Imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device.

フィールド間における黒レベルのオフセットを解消して綺麗な画像を得ることが出来る撮像装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art There is known an image pickup apparatus capable of eliminating a black level offset between fields to obtain a beautiful image (see, for example, Patent Document 1).

この公報には、「撮像センサは、撮像エリアと、光電変換素子構造を有する前OB部と、光電変換素子構造を有さない後OB部と、水平転送部に形成されたダミー画素部とを有する。黒レベルのクランプは、後OB部の出力信号に基づいて実行される。そして、これら前OB部、後OB部及びダミー画素部からそれぞれ黒レベル信号が取り出され、例えば撮像センサの温度が高温となった場合、後OB部の出力信号と前OB部の出力信号との差分を、有効画素出力信号に加算して黒レベル補正を行う。」と記載されている。なお、OBは、オプティカルブラックの略である。 In this publication, "the image sensor includes an image pickup area, a front OB section having a photoelectric conversion element structure, a rear OB section having no photoelectric conversion element structure, and a dummy pixel section formed in a horizontal transfer section. The black level is clamped on the basis of the output signal of the rear OB section, and the black level signals are extracted from the front OB section, the rear OB section, and the dummy pixel section, for example, the temperature of the image sensor is detected. When the temperature becomes high, the black level correction is performed by adding the difference between the output signal of the rear OB section and the output signal of the front OB section to the effective pixel output signal." OB is an abbreviation for optical black.

特開2007−27845号公報JP, 2007-27845, A

黒レベル調整を行うには、黒レベルを検出する必要がある。黒レベルの検出方法においては、画面領域やフィールドなどの位置情報、あるいはゲインレベルや露光時間などの条件ごとに異なる黒レベルを検出して、個別に補正することが考えられる。 To adjust the black level, it is necessary to detect the black level. In the black level detection method, it is conceivable to detect different black levels depending on position information such as screen areas and fields, or conditions such as gain level and exposure time, and individually correct the black levels.

しかしながら、特許文献1には、広いダイナミックレンジの被写体を飽和や黒潰れなしで撮像するために、フィールド(偶数行/奇数行)もしくはフレームごとに個別の露光時間を設定して複数回撮像するWide Dynamic Range(WDR)撮像について記載がない。 However, in Patent Document 1, in order to capture an image of a subject having a wide dynamic range without saturation or underexposure, an individual exposure time is set for each field (even number row/odd number row) or frame to capture a plurality of images. There is no description about Dynamic Range (WDR) imaging.

黒レベルの検出精度を高めるために、複数フィールドもしくはフレームに渡って、オプティカルブラック画素やダミー画素の画素値を積算する場合がある。その場合、WDR撮像と組み合わせると、撮像条件の異なるフィールドもしくはフレームの黒レベルが混ざって検出されてしまい、むしろ精度が悪化してしまうことがある。この場合、黒レベルは正常に補正されず、被写体の輝度に対する、画素信号出力値の関係がずれてしまい、黒浮きや黒潰れが発生してしまう、という課題があった。 In order to increase the black level detection accuracy, pixel values of optical black pixels and dummy pixels may be integrated over a plurality of fields or frames. In that case, when combined with WDR imaging, black levels of fields or frames with different imaging conditions are mixed and detected, which may rather deteriorate the accuracy. In this case, the black level is not normally corrected, and the relationship of the pixel signal output value with respect to the brightness of the subject is deviated, and there is a problem that black floating or black crushing occurs.

本発明の目的は、異なる撮像条件を用いる場合に黒レベルに基づく補正精度を向上することができる撮像装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image pickup apparatus capable of improving the correction accuracy based on the black level when different image pickup conditions are used.

上記目的を達成するために、本発明は、撮像条件に応じた第1データを出力する撮像用の第1画素部と、前記撮像条件に応じた第2データを出力する黒レベルの検出用の第2画素部とを有する撮像素子と、前記撮像条件を周期的に切り替える撮像条件制御部と、前記撮像条件ごとに設けられ、前記撮像条件ごとの前記第2データに基づいて前記撮像条件ごとの前記黒レベルを検出する黒レベル検出部から構成される黒レベル検出システムと、前記撮像条件ごとの前記黒レベルに基づいて前記撮像条件ごとの前記第1データを補正する補正部と、を備える。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first pixel portion for image pickup that outputs first data according to an image pickup condition and a black pixel detection portion that outputs second data according to the image pickup condition. An imaging device having a second pixel unit, an imaging condition control unit that periodically switches the imaging conditions, an imaging condition control unit that is provided for each imaging condition, and for each imaging condition based on the second data for each imaging condition. A black level detection system including a black level detection unit that detects the black level, and a correction unit that corrects the first data for each imaging condition based on the black level for each imaging condition.

本発明によれば、異なる撮像条件を用いる場合に黒レベルに基づく補正精度を向上することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, the correction accuracy based on the black level can be improved when different imaging conditions are used. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

比較例としての撮像装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the imaging device as a comparative example. 実施形態1の撮像装置の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of an image pickup apparatus according to a first embodiment. 実施形態2の撮像装置の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an image pickup apparatus according to a second embodiment. 変形例の撮像装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the imaging device of a modification.

以下、図面を用いて、本発明の実施形態1及び2による撮像装置の構成及び動作について説明する。 Hereinafter, the configuration and operation of the imaging device according to the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(比較例)
図1に比較例としての撮像装置100の構成図を示す。
(Comparative example)
FIG. 1 shows a block diagram of an image pickup apparatus 100 as a comparative example.

撮像装置100は、センサ部110、DSP部120(DSP: Digital Signal Processor)より構成される。 The image pickup apparatus 100 includes a sensor unit 110 and a DSP unit 120 (DSP: Digital Signal Processor).

センサ部110は、有効画素部111、OB画素部112(OB: Optical Black)、AFE部113(AFE: Analog Front End)、BL補正部114(BL: Black Level)、ノイズ補正部115、ペデスタル部116、センサ・シーケンサ部117より構成される。 The sensor unit 110 includes an effective pixel unit 111, an OB pixel unit 112 (OB: Optical Black), an AFE unit 113 (AFE: Analog Front End), a BL correction unit 114 (BL: Black Level), a noise correction unit 115, and a pedestal unit. 116 and a sensor/sequencer unit 117.

撮像装置100は、例えば車載カメラ等であり、広いダイナミックレンジの映像を取得するために、多重露光によるWDR映像を撮像・処理することを特徴とする。また、車載カメラは、広い温度保証範囲が要求されることが特徴である。 The image pickup apparatus 100 is, for example, a vehicle-mounted camera, and is characterized by picking up and processing a WDR image by multiple exposure in order to obtain an image with a wide dynamic range. Further, the on-vehicle camera is characterized in that a wide temperature guarantee range is required.

センサ部110は、Complementary MOS(CMOS)やCharge Coupled Device(CCD)などの構成で画像を撮像するイメージセンサである。 The sensor unit 110 is an image sensor that takes an image with a configuration such as Complementary MOS (CMOS) or Charge Coupled Device (CCD).

有効画素部111は、被写体(たとえば車載センサであれば、道路状況など)方向から来る輝度に光電変換と電圧変換を適用する画素が、マトリクス状や、ハニカム状などの配置で2次元上に配置されたものである。 In the effective pixel portion 111, pixels that apply photoelectric conversion and voltage conversion to the brightness coming from the direction of the subject (for example, in the case of a vehicle-mounted sensor, etc.) are arranged two-dimensionally in a matrix or honeycomb arrangement. It was done.

OB画素部112は、暗電流を検出可能なように遮光された画素、あるいは、暗電流を含まず、読み出し系統の信号の特性を検出するためのダミー画素、を並べたものである。 The OB pixel unit 112 is an array of pixels that are shielded so that a dark current can be detected, or dummy pixels that do not contain a dark current and that detect the characteristics of a signal of a readout system.

AFE部113は、電圧値を、A/D変換により、デジタル画像データに変換する。 The AFE unit 113 converts the voltage value into digital image data by A/D conversion.

センサBL検出部118は、OB画素部112から出力されてAFE部により変換されたデジタル画像データ内の空間方向、もしくは、複数フレームまたはフィールド期間における時間方向で平均値、中央値、メディアン値等の処理を適用して、「黒レベル」と呼ばれる数値を出力する。この黒レベルは、有効画素部111より出力された映像をAFE部113でデジタル変換した、デジタル画像データについて、遮光等により、光が入ってこない場合の画素値のレベルを検出したものである。 The sensor BL detection unit 118 outputs an average value, a median value, a median value, etc. in the spatial direction in the digital image data output from the OB pixel unit 112 and converted by the AFE unit, or in the time direction in a plurality of frames or field periods. Apply processing to output a number called the "black level". The black level is obtained by digitally converting the image output from the effective pixel unit 111 by the AFE unit 113, and detecting the level of the pixel value when light does not enter the digital image data due to light shielding or the like.

BL補正部114は、センサBL検出部118より出力された黒レベルを、センサ・シーケンサ部117経由で受け取り、黒レベルを、有効画像データより減算補正した画像データを出力する。黒レベルを減算することで、遮光時の画素値のレベルを、ゼロなどの基準値に補正する。 The BL correction unit 114 receives the black level output from the sensor BL detection unit 118 via the sensor sequencer unit 117, and outputs image data obtained by subtracting and correcting the black level from the effective image data. By subtracting the black level, the level of the pixel value when light is shielded is corrected to a reference value such as zero.

ノイズ補正部115は、BL補正部114の出力する画像データについて、空間方向・もしくは時間方向で画像フィルタ処理を実施して、ノイズを補正する。 The noise correction unit 115 performs image filter processing on the image data output by the BL correction unit 114 in the spatial direction or the time direction to correct noise.

ペデスタル部116は、ノイズ補正部115の出力する画像データに、所定の画素値を加算して出力する。 The pedestal unit 116 adds a predetermined pixel value to the image data output by the noise correction unit 115 and outputs the image data.

センサ・シーケンサ部117は、アナログゲイン・露光時間等の撮像条件を、後述するDSP・シーケンサ部124より受け取り、指定された撮像条件を実現できるように、センサ部内の各部の動作内容と動作タイミングを制御する。また、多重露光によるWDR撮像を実現するために、フィールドごとあるいはフレームごとに撮像条件を切り替えて撮像することができる。 The sensor/sequencer unit 117 receives the imaging conditions such as the analog gain and the exposure time from the DSP/sequencer unit 124, which will be described later, and sets the operation content and operation timing of each unit in the sensor unit so that the specified imaging conditions can be realized. Control. Further, in order to realize WDR imaging by multiple exposure, imaging conditions can be switched for each field or each frame for imaging.

DSP部120は、前処理部121、WDR合成部122、後処理部123、DSP・シーケンサ部124より構成される。DSP部は、センサ部110により撮像された画像データを入力とする。 The DSP unit 120 includes a pre-processing unit 121, a WDR combining unit 122, a post-processing unit 123, and a DSP/sequencer unit 124. The DSP unit receives the image data picked up by the sensor unit 110.

前処理部121は、センサ部110の出力する画像データに対して、ノイズ除去・ペデスタルの加算・デジタルゲイン処理などの画像処理を適用する。例えばセンサ部110として既製品を用いて、DSP部を自社で設計するなど、設計時の事情によって、センサ部110内で、同じ目的となるデジタル画像処理が重複している場合もあり得る。 The preprocessing unit 121 applies image processing such as noise removal, pedestal addition, and digital gain processing to the image data output from the sensor unit 110. For example, there is a case in which digital image processing for the same purpose is duplicated in the sensor unit 110 due to designing circumstances, such as using an off-the-shelf product as the sensor unit 110 and designing the DSP unit in-house.

WDR合成部122は、前処理部121の出力する画像データを入力として、個別の撮像条件で撮像された複数の画像を合成して、広いダイナミックレンジとなる1枚の画像を作り出して出力する。 The WDR synthesizing unit 122 receives the image data output from the pre-processing unit 121 as an input, synthesizes a plurality of images captured under individual image capturing conditions, and creates and outputs one image having a wide dynamic range.

後処理部123は、WDR合成部122の出力する画像データを入力とする。後処理部123は、例えば車載カメラにおいては、例えば、車両、歩行者、障害物、標識、標示、白線等を検知して、その検知箇所と内容を出力する。 The post-processing unit 123 receives the image data output by the WDR synthesis unit 122 as an input. For example, in the vehicle-mounted camera, the post-processing unit 123 detects a vehicle, a pedestrian, an obstacle, a sign, a sign, a white line, and the like, and outputs the detected location and content.

DSP部120の別の構成としては、WDR合成部122における合成をせず、後処理部123で、撮像条件ごとに個別に認識処理を実施する場合もある。一般的に、合成する場合には、後処理部123の処理量を減らすことができ、合成しない場合には、後処理部123の検知精度を向上させることができる。 As another configuration of the DSP unit 120, the WDR synthesizing unit 122 may not perform synthesis, and the post-processing unit 123 may perform recognition processing individually for each imaging condition. Generally, when combining, the processing amount of the post-processing unit 123 can be reduced, and when not combining, the detection accuracy of the post-processing unit 123 can be improved.

DSP・シーケンサ部124は、多重露光の撮像条件の指定を含む、撮像装置全体の動作を制御する。 The DSP/sequencer unit 124 controls the operation of the entire image pickup apparatus including the designation of the image pickup conditions for multiple exposure.

次に、図1に示した比較例の撮像装置100の課題を説明する。 Next, problems of the image pickup apparatus 100 of the comparative example shown in FIG. 1 will be described.

有効画素部111、及びOB画素部112のうち画素に繋がっている領域に関しては、CMOSイメージセンサの一般的な特性として温度上昇に応じて、黒レベルが上昇する。
また、一般的に、高い温度、高倍率のアナログゲイン、長い露光時間、の3要素の1つもしくは複数が揃ったときに、黒レベルの上昇量が大きくなる、という特性となっている。
The black level of the effective pixel portion 111 and the OB pixel portion 112, which are connected to the pixels, increases as the temperature rises as a general characteristic of the CMOS image sensor.
Further, generally, when one or more of the three elements of high temperature, high-magnification analog gain, and long exposure time are prepared, the black level increase amount becomes large.

また、一般的に、センサ部110のノイズ(特にダークノイズと呼ばれる、遮光状態で検出されるノイズ)が多い場合には、複数フレームに渡って、OB画素部の出力信号値を平均処理することによって、ノイズの影響を少なくして、精度よく黒レベルを測定することがある。例えば、一般的には、毎フレームの黒レベルを検出して、時間(つまりフレームもしくはフィールド方向)のFIRフィルタ(FIR: Finite Impulse Response)もしくはIIRフィルタ(IIR: Infinite Impulse Response)によって、さらに平均処理を実施することで、1フレームで検出する場合よりもノイズを減らして精度よく黒レベルを検出する手法をとることがある。 In general, when the sensor unit 110 has a lot of noise (particularly, dark noise, which is detected in a light-shielded state), the output signal value of the OB pixel unit is averaged over a plurality of frames. The black level may be accurately measured by reducing the influence of noise. For example, generally, the black level of each frame is detected, and further averaged by a time (that is, frame or field direction) FIR filter (FIR: Finite Impulse Response) or IIR filter (IIR: Infinite Impulse Response). By implementing the above method, a method of reducing the noise and detecting the black level more accurately than in the case of detecting in one frame may be taken.

しかしながら、撮像装置100において、多重露光によるWDR撮像を実現する場合においては、上記のように複数のフレームもしくはフィールドを利用した黒レベルの検出方法をとった場合において、多重露光の露光条件(たとえば、高倍率ゲインと長時間露光の組み合わせによる露光条件1と、低倍率ゲインと短時間露光の組み合わせによる露光条件2と)では、露光条件ごとに本来の黒レベルが異なるため、撮像条件の異なるフィールドもしくはフレームの黒レベルが混ざって検出されてしまい、むしろ精度が悪化してしまう。この場合、黒レベルは正常に補正されず、被写体の輝度に対する、画素信号出力値の関係がずれてしまい、黒浮きや黒潰れが発生してしまう、という課題があった。 However, in the case of implementing WDR imaging by multiple exposure in the image pickup apparatus 100, when the black level detection method using a plurality of frames or fields is adopted as described above, the exposure condition of multiple exposure (for example, In the exposure condition 1 by the combination of the high magnification gain and the long time exposure, and the exposure condition 2 by the combination of the low magnification gain and the short time exposure, the original black level is different for each exposure condition. The black levels of the frame are mixed and detected, and the accuracy deteriorates. In this case, the black level is not corrected normally, and the relationship of the pixel signal output value with respect to the brightness of the subject is deviated, resulting in black floating or black crushing.

(実施形態1)
図2に本実施形態の撮像装置200の構成図の例を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 2 shows an example of a configuration diagram of the image pickup apparatus 200 of the present embodiment.

撮像装置200は、センサ部110と、DSP部220、とから構成される。 The imaging device 200 includes a sensor unit 110 and a DSP unit 220.

センサ部110は、比較例である図1のセンサ部110と同じ構成である。すなわち、撮像素子10は、撮像条件に応じた第1データを出力する撮像用の有効画素部111(第1画素部)と、撮像条件に応じた第2データを出力する黒レベルの検出用のOB画素部112(第2画素部)とを有する。なお、撮像条件は、露光時間、ゲインのうち少なくとも1つを含むようにしてもよい。これにより、黒レベルと相関のある撮像パラメータを撮像条件として用いることができる。 The sensor unit 110 has the same configuration as the sensor unit 110 of FIG. 1 which is a comparative example. That is, the image pickup device 10 includes an effective pixel portion 111 (first pixel portion) for image pickup that outputs first data according to the image pickup condition, and a black level detection portion that outputs second data according to the image pickup condition. And an OB pixel portion 112 (second pixel portion). The imaging condition may include at least one of the exposure time and the gain. Thereby, the imaging parameter correlated with the black level can be used as the imaging condition.

DSP部220は、前処理部121、WDR合成部122、後処理部123、DSP BL検出部1(221)、DSP BL検出部2(222)、DSP・シーケンサ部223、とから構成される。 The DSP unit 220 includes a pre-processing unit 121, a WDR synthesis unit 122, a post-processing unit 123, a DSP BL detection unit 1 (221), a DSP BL detection unit 2 (222), and a DSP/sequencer unit 223.

前処理部121、WDR合成部122、後処理部123については、図1の比較例の構成と同じ構成である。 The pre-processing unit 121, the WDR synthesis unit 122, and the post-processing unit 123 have the same configuration as that of the comparative example in FIG.

DSP BL 検出部1(221)は、センサ部110の出力する画像データから、黒レベルを検出する。同様に、DSP BL 検出部2(222)は、センサ部110の出力する画像データから、黒レベルを検出する。これらの検出部は、撮像条件ごとに個別に用意されることが特徴である。本実施形態においては、撮像条件が2つである場合を例示している。 The DSP BL detection unit 1 (221) detects the black level from the image data output by the sensor unit 110. Similarly, the DSP BL detection unit 2 (222) detects the black level from the image data output from the sensor unit 110. These detection units are characterized in that they are individually prepared for each imaging condition. In the present embodiment, the case where there are two imaging conditions is illustrated.

換言すれば、黒レベル検出システム230は、黒レベル検出部としてのDSP BL 検出部1(221)及びDSP BL 検出部2(222)から構成される。DSP BL 検出部1(221)及びDSP BL 検出部2(222)はそれぞれ、撮像条件ごとに設けられ、撮像条件ごとにOB画素部112(第2画素部)から出力される第2データに基づいて撮像条件ごとの黒レベルを検出する。 In other words, the black level detection system 230 is composed of the DSP BL detection unit 1 (221) and the DSP BL detection unit 2 (222) as the black level detection unit. The DSP BL detection unit 1 (221) and the DSP BL detection unit 2 (222) are provided for each imaging condition, and based on the second data output from the OB pixel unit 112 (second pixel unit) for each imaging condition. To detect the black level for each imaging condition.

DSP・シーケンサ部223は、比較例の図1のDSP・シーケンサ部124と同じ処理をする他に、撮像条件に応じて、どの検出部を動作させるかを制御する。また、DSP・シーケンサ部223は、DSP BL検出部1(221)もしくは2(222)の検出する黒レベルについて、同じ撮像条件のときに撮像された有効画像データを補正するようにセンサ・シーケンサ部117に対して、タイミングごとに異なる黒レベルを出力する。 The DSP/sequencer unit 223 performs the same processing as the DSP/sequencer unit 124 of FIG. 1 of the comparative example, and controls which detection unit is operated according to the imaging conditions. Further, the DSP/sequencer unit 223 corrects the effective image data imaged under the same imaging condition for the black level detected by the DSP BL detection unit 1 (221) or 2 (222). A different black level is output to 117 at each timing.

なお、図1のDSP・シーケンサ部124と同様に、DSP・シーケンサ部223(撮像条件制御部)は、撮像条件を周期的に切り替える。BL補正部114(補正部)は、撮像条件ごとの黒レベルに基づいて、撮像条件ごとに有効画素部111から出力される第1データを補正する。WDR合成部122(合成部)は、撮像条件ごとに補正された第1データを合成する。これにより、合成された第1データが示す画像において黒浮き及び黒潰れが抑制される。 Note that, similarly to the DSP/sequencer unit 124 of FIG. 1, the DSP/sequencer unit 223 (imaging condition control unit) periodically switches the imaging conditions. The BL correction unit 114 (correction unit) corrects the first data output from the effective pixel unit 111 for each imaging condition based on the black level for each imaging condition. The WDR synthesis unit 122 (synthesis unit) synthesizes the first data corrected for each imaging condition. As a result, black floating and black crushing are suppressed in the image represented by the combined first data.

あるいは、別の構成として、黒レベルの補正について、BL補正部114ではなく、前処理部121で実施する構成としても良い。例えば、BL補正部114が、撮像条件の切り替わりに応じて補正量を切り替えられないセンサ部110の仕様となっている場合などには、前処理部121で実施することとなる。 Alternatively, as another configuration, the black level correction may be performed by the preprocessing unit 121 instead of the BL correction unit 114. For example, when the BL correction unit 114 has the specifications of the sensor unit 110 that cannot switch the correction amount according to the switching of the imaging conditions, the pre-processing unit 121 performs the correction.

(実施形態1における動作)
次に、本実施形態の構成である撮像装置200の動作を説明する。多重露光、特に本実施形態では例として、高倍率ゲインと長時間露光の組み合わせによる露光条件1(撮像条件1)と、低倍率ゲインと短時間露光の組み合わせによる露光条件2(撮像条件2)と、の2重露光の構成とする。例えば、露光条件1と2が1フレームごとに交互に切り替える動作タイミングが、DSP/シーケンサ部223によって指定されるとする。
(Operation in Embodiment 1)
Next, the operation of the image pickup apparatus 200 having the configuration of this embodiment will be described. Multiple exposure, particularly in the present embodiment, as an example, exposure condition 1 (imaging condition 1) based on a combination of high-magnification gain and long-time exposure, and exposure condition 2 (imaging condition 2) based on a combination of low-magnification gain and short-time exposure , And double exposure. For example, it is assumed that the DSP/sequencer unit 223 specifies the operation timing at which the exposure conditions 1 and 2 are alternately switched for each frame.

このとき、DSP BL検出部1(221)は、露光条件1の期間にOB画素部112より出力された画素値の空間方向の平均処理をして黒レベルを検出し、それをFIRもしくはIIRフィルタによって時間方向に平均して、露光条件1の場合の黒レベルを検出する。 At this time, the DSP BL detection unit 1 (221) detects the black level by averaging the pixel values output from the OB pixel unit 112 in the spatial direction during the exposure condition 1 and detects the black level. Then, the black level under the exposure condition 1 is detected by averaging in the time direction.

同様に、DSP BL検出部2(222)は、露光条件2の期間にOB画素部112より出力された画素値の空間方向の平均処理をして黒レベルを検出し、それをFIRもしくはIIRフィルタによって時間方向に平均して、露光条件2の場合の黒レベルを検出する。 Similarly, the DSP BL detection unit 2 (222) detects the black level by averaging the pixel values output from the OB pixel unit 112 in the spatial direction during the exposure condition 2 and detects the black level, and detects the black level. Then, the black level under the exposure condition 2 is detected by averaging in the time direction.

換言すれば、それぞれの黒レベル検出部は、撮像条件ごとに黒レベルを平均化する。これにより、撮像条件ごとに検出された黒レベルが平均化において互いに干渉することがない。 In other words, each black level detection unit averages the black levels for each imaging condition. This prevents the black levels detected for each imaging condition from interfering with each other in averaging.

露光条件1、2それぞれの場合の黒レベルは、DSP・シーケンサ部223、センサ・シーケンサ部117を通じて、BL補正部114に出力される。BL補正部114は、有効画素部111において露光条件1で撮像された画像データがAFE部113より出力されるタイミングでは、露光条件1の場合の黒レベルを減算して補正する。同様に、BL補正部114は、有効画素部111において露光条件2で撮像された画像データがAFE部113より出力されるタイミングでは、露光条件2の場合の黒レベルを減算して補正する。 The black level under each of the exposure conditions 1 and 2 is output to the BL correction unit 114 via the DSP/sequencer unit 223 and the sensor/sequencer unit 117. The BL correction unit 114 corrects by subtracting the black level under the exposure condition 1 at the timing when the image data captured under the exposure condition 1 in the effective pixel unit 111 is output from the AFE unit 113. Similarly, the BL correction unit 114 subtracts and corrects the black level under the exposure condition 2 at the timing when the image data captured under the exposure condition 2 in the effective pixel unit 111 is output from the AFE unit 113.

上述のように、本実施形態1によれば、多重露光の露光条件ごとに、適切な黒レベルを検出して、黒レベルの補正を実施することができる。そのため、高温時においても被写体の輝度に対する、画素信号出力値の関係が崩れず、黒浮きや黒潰れが発生することを防ぐことができる、という効果がある。 As described above, according to the first embodiment, it is possible to detect an appropriate black level for each exposure condition of multiple exposure and correct the black level. Therefore, there is an effect that the relationship of the pixel signal output value with respect to the brightness of the subject is not broken even at high temperature, and it is possible to prevent the occurrence of black floating or black crushing.

すなわち、異なる撮像条件を用いる場合に黒レベルに基づく補正精度を向上することができる。 That is, the correction accuracy based on the black level can be improved when different imaging conditions are used.

(実施形態2)
図3に本実施形態の撮像装置300(ステレオカメラ)の構成図の例を示す。
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows an example of a configuration diagram of the image pickup apparatus 300 (stereo camera) of the present embodiment.

本実施形態では、撮像素子10が2つ(複数)あり、黒レベル検出システム230がそれぞれの撮像素子10に対して設けられる。 In the present embodiment, there are two (a plurality of) image pickup devices 10, and the black level detection system 230 is provided for each image pickup device 10.

本実施形態によれば、多重露光の露光条件(撮像条件)ごと、かつ撮像素子10ごとに、適切な黒レベルを検出して、黒レベルの補正を実施することができる。 According to the present embodiment, it is possible to detect an appropriate black level for each exposure condition (imaging condition) of multiple exposure and for each image sensor 10 and perform the correction of the black level.

(変形例)
図4に変形例の撮像装置300A(ステレオカメラ)の構成図の例を示す。
(Modification)
FIG. 4 shows an example of a configuration diagram of an image pickup apparatus 300A (stereo camera) of a modified example.

本変形例では、撮像素子10が2つあり、黒レベル検出システム230は、一方の撮像素子10(第1撮像素子)に対してのみ設けられる。BL補正部114(補正部)は、黒レベル検出システム230によって検出される撮像条件ごとの黒レベルに基づいて、撮像条件ごとに撮像素子10(第1撮像素子及び第2撮像素子)の第1画素部112から出力される第1データを補正する。これにより、それぞれの撮像素子10から出力される第1データの補正をそろえることができる。 In this modification, there are two image pickup devices 10, and the black level detection system 230 is provided only for one image pickup device 10 (first image pickup device). The BL correction unit 114 (correction unit), based on the black level for each imaging condition detected by the black level detection system 230, the first of the imaging device 10 (first imaging device and second imaging device) for each imaging condition. The first data output from the pixel unit 112 is corrected. Thereby, the correction of the first data output from each of the image pickup devices 10 can be made uniform.

なお、撮像素子10が3つ以上ある場合、1つの黒レベル検出システム230によって検出される撮像条件ごとの黒レベルに基づいて、すべての撮像素子10の第1画素部112から出力される第1データが補正される。 In addition, when there are three or more image pickup devices 10, the first pixel units 112 of all the image pickup devices 10 output based on the black level for each image pickup condition detected by one black level detection system 230. The data is corrected.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those including all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add/delete/replace other configurations with respect to a part of the configurations of the respective embodiments.

実施形態1の撮像装置200は、センサ部(カメラ部)が1つからなる単眼の画像処理カメラを示し、実施形態2の撮像装置300および変形例の撮像装置300Aは、センサ部が2つからなるステレオカメラを示すが、センサ部の数は任意である。 The imaging apparatus 200 of the first embodiment shows a monocular image processing camera having one sensor section (camera section), and the imaging apparatus 300 of the second embodiment and the modified imaging apparatus 300A have two sensor sections. However, the number of sensor units is arbitrary.

上記実施形態では、センサ部110(撮像部)は、撮像素子10を有し、画像を撮像する。また、DSP部220(画像処理部)は、画像を処理する。ここで、黒レベル検出システム230は、センサ部110に設けられてもよい。一方、BL補正部114(補正部)は、DSP部220に設けられてもよい。例えば、前述したように、前処理部121がBL補正部114の機能を実施するようにしてもよい。これにより、例えば、設計に応じて、黒レベル検出システム230及びBL補正部114の配置場所を変更することができる。 In the above-described embodiment, the sensor unit 110 (imaging unit) includes the image sensor 10 and captures an image. Further, the DSP unit 220 (image processing unit) processes an image. Here, the black level detection system 230 may be provided in the sensor unit 110. On the other hand, the BL correction unit 114 (correction unit) may be provided in the DSP unit 220. For example, as described above, the preprocessing unit 121 may perform the function of the BL correction unit 114. Thereby, for example, the arrangement positions of the black level detection system 230 and the BL correction unit 114 can be changed according to the design.

撮像条件は、撮像装置の周囲の温度を含むようにしてもよい。撮像装置の周囲の温度は、例えば、温度センサによって測定される。 The imaging condition may include the temperature around the imaging device. The temperature around the imaging device is measured by, for example, a temperature sensor.

また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。 Further, the above-described respective configurations, functions and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Further, each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by a processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as a program, a table, and a file that realizes each function can be placed in a memory, a recording device such as a hard disk or SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.

なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。 The embodiment of the present invention may have the following aspects.

(1)撮影に用いられる有効画素と、ブラックレベルを検出するのに用いられるブラックレベル検出用画素と、を有する撮像素子と、前記ブラックレベル検出用画素からの信号に基づいてブラックレベルを検出するブラックレベル検出部と、前記ブラックレベルに基づいて前記有効画素からの信号を補正する補正部と、前記撮像素子の撮像パラメータを制御する撮像パラメータ制御部と、を備え、前記ブラックレベル検出部は、異なる撮像パラメータ毎に設けた複数のブラックレベル検出部を有する、撮像装置。 (1) An image sensor having an effective pixel used for photographing and a black level detecting pixel used for detecting a black level, and a black level is detected based on a signal from the black level detecting pixel. A black level detection unit, a correction unit that corrects a signal from the effective pixel based on the black level, and an imaging parameter control unit that controls an imaging parameter of the image sensor, the black level detection unit, An imaging apparatus having a plurality of black level detection units provided for different imaging parameters.

(2)前記補正部は、前記複数のブラックレベル検出部で検出された複数のブラックレベルに基づいて前記有効画素からの信号を補正する、(1)に記載の撮像装置。 (2) The imaging device according to (1), wherein the correction unit corrects the signal from the effective pixel based on the plurality of black levels detected by the plurality of black level detection units.

(3)前記撮像パラメータは、少なくとも露光時間、ゲイン、の何れかである、(1)に記載の撮像装置。 (3) The imaging device according to (1), wherein the imaging parameter is at least one of exposure time and gain.

(4)前記撮像素子は、複数有し、前記ブラックレベル検出部は、複数の撮像素子毎に設けられた、(1)の撮像装置。 (4) The image pickup device according to (1), wherein the image pickup device has a plurality of image pickup devices, and the black level detection unit is provided for each of the plurality of image pickup devices.

(5)一方の撮像素子のブラックレベル検出部で検出されたブラックレベルを、他方の撮像素子の補正部での補正に用いる、(4)の撮像装置。 (5) The image pickup device according to (4), wherein the black level detected by the black level detection unit of one image pickup device is used for correction by the correction unit of the other image pickup device.

(6)前記撮像素子を有する撮像部と、前記撮像部から取得した画像に基づいて画像処理する画像処理部と、を有し、前記ブラックレベル検出部は、前記撮像部又は前記画像処理部に有する、(1)の撮像装置。 (6) An image pickup unit including the image pickup device, and an image processing unit that performs image processing based on an image acquired from the image pickup unit, wherein the black level detection unit is the image pickup unit or the image processing unit. The imaging device of (1) which has.

上記(1)〜(6)によれば、黒レベルの検出精度を高めるために、複数フィールドもしくはフレームに渡って、オプティカルブラック画素やダミー画素の画素値を積算する場合であっても、撮像条件ごとに個別に黒レベルを検出することができる。各撮像条件ごとに、正しい黒レベルを検出して、補正することができるので、黒浮きや黒潰れが発生せず、被写体の輝度に対する、画素信号出力値の関係がずれないという効果がある。 According to the above (1) to (6), in order to improve the detection accuracy of the black level, even if the pixel values of the optical black pixels and the dummy pixels are integrated over a plurality of fields or frames, the imaging condition is The black level can be detected individually for each. Since the correct black level can be detected and corrected for each imaging condition, black floating or black crushing does not occur, and there is an effect that the relationship of the pixel signal output value with respect to the brightness of the subject does not shift.

10…撮像素子、100…撮像装置(比較例)、110…センサ部(比較例)、111…有効画素部、112…オプティカルブラック(OB)画素部、113…Analog Front End(AFE)部、114…ブラックレベル(BL)補正部、115…ノイズ補正部、116…ペデスタル部、117…センサ・シーケンサ部、118…センサBL検出部、120…Digital Signal Processor(DSP)部(比較例)、121…前処理部、122…Wide Dinamic Range(WDR)合成部、123…後処理部、124…DSP・シーケンサ部、200…撮像装置(実施形態1)、220…DSP部、221…DSP BL検出部、1222…DSP BL検出部、2223…DSP・シーケンサ部、230…黒レベル検出システム、300…撮像装置(実施形態2)、300A…撮像装置(変形例)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Imaging element, 100... Imaging device (comparative example), 110... Sensor part (comparative example), 111... Effective pixel part, 112... Optical black (OB) pixel part, 113... Analog Front End (AFE) part, 114 Black level (BL) correction unit, 115... Noise correction unit, 116... Pedestal unit, 117... Sensor/sequencer unit, 118... Sensor BL detection unit, 120... Digital Signal Processor (DSP) unit (comparative example), 121... Pre-processing unit, 122... Wide Dynamic Range (WDR) combining unit, 123... Post-processing unit, 124... DSP/sequencer unit, 200... Imaging device (Embodiment 1), 220... DSP unit, 221... DSP BL detection unit, 1222... DSP BL detection unit, 2223... DSP/sequencer unit, 230... Black level detection system, 300... Imaging device (Embodiment 2), 300A... Imaging device (modification).

Claims (8)

撮像条件に応じた第1データを出力する撮像用の第1画素部と、前記撮像条件に応じた第2データを出力する黒レベルの検出用の第2画素部とを有する撮像素子と、
前記撮像条件を周期的に切り替える撮像条件制御部と、
前記撮像条件ごとに設けられ、前記撮像条件ごとの前記第2データに基づいて前記撮像条件ごとの前記黒レベルを検出する黒レベル検出部から構成される黒レベル検出システムと、
前記撮像条件ごとの前記黒レベルに基づいて前記撮像条件ごとの前記第1データを補正する補正部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
An image pickup device having a first pixel portion for image pickup that outputs first data according to the image pickup condition, and a second pixel portion for detecting black level that outputs second data according to the image pickup condition,
An imaging condition control unit that periodically switches the imaging condition,
A black level detection system which is provided for each of the imaging conditions, and includes a black level detection unit which detects the black level for each of the imaging conditions based on the second data for each of the imaging conditions;
A correction unit that corrects the first data for each of the imaging conditions based on the black level for each of the imaging conditions;
An imaging device comprising:
請求項1に記載の撮像装置であって、
前記撮像条件は、
露光時間、ゲインのうち少なくとも1つを含む
ことを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1, wherein
The imaging conditions are
An imaging device comprising at least one of an exposure time and a gain.
請求項1に記載の撮像装置であって、
前記撮像素子は、
複数あり、
前記黒レベル検出システムは、
それぞれの前記撮像素子に対して設けられる
ことを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1, wherein
The image sensor is
There are multiple,
The black level detection system,
An imaging device provided for each of the imaging devices.
請求項1に記載の撮像装置であって、
前記撮像素子は、
少なくとも2つあり、
前記黒レベル検出システムは、
第1撮像素子に対してのみ設けられ、
前記補正部は、
前記黒レベル検出システムによって検出される前記撮像条件ごとの前記黒レベルに基づいて、前記撮像条件ごとに第1撮像素子及び第2撮像素子の前記第1画素部から出力される前記第1データを補正する
ことを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1, wherein
The image sensor is
There are at least two,
The black level detection system,
Provided only for the first image sensor,
The correction unit is
Based on the black level for each of the image capturing conditions detected by the black level detection system, the first data output from the first pixel section of the first image sensor and the second image sensor for each of the image capturing conditions is output. An imaging device characterized by correction.
請求項1に記載の撮像装置であって、
前記撮像素子を有し、画像を撮像する撮像部と、
前記画像を処理する画像処理部と、を備え、
前記黒レベル検出システムは、
前記撮像部又は前記画像処理部に設けられる
ことを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1, wherein
An image pickup section having the image pickup element, for picking up an image;
An image processing unit that processes the image,
The black level detection system,
An imaging device provided in the imaging unit or the image processing unit.
請求項5に記載の撮像装置であって、
前記補正部は、
前記撮像部又は前記画像処理部に設けられる
ことを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 5, wherein
The correction unit is
An imaging device provided in the imaging unit or the image processing unit.
請求項1に記載の撮像装置であって、
それぞれの前記黒レベル検出部は、
前記撮像条件ごとに前記黒レベルを平均化する
ことを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1, wherein
Each of the black level detectors,
An image pickup apparatus, wherein the black level is averaged for each of the image pickup conditions.
請求項1に記載の撮像装置であって、
前記撮像条件ごとに補正された前記第1データを合成する合成部を備える
ことを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to claim 1, wherein
An imaging apparatus comprising: a combining unit that combines the first data corrected for each of the imaging conditions.
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