JP6748979B2 - Imaging device and control method thereof - Google Patents
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Description
本開示は、撮像装置及びその制御方法に関する。 The present disclosure relates to an imaging device and a control method thereof.
有機光電変換素子を用いた撮像素子として、特許文献1に記載の技術が知られている。 The technique described in Patent Document 1 is known as an image sensor using an organic photoelectric conversion element.
撮像装置において、暗電流に起因する黒レベルの変化を補正するための処理が行われている。具体的には、撮像装置は、本画像から、遮光状態で撮影した遮光画像を差し引くことで、暗電流の影響を低減する。 In the image pickup apparatus, processing for correcting a change in black level due to dark current is performed. Specifically, the imaging device reduces the influence of dark current by subtracting the light-shielded image captured in the light-shielded state from the main image.
しかしながら、本画像の撮影時と遮光画像の撮影時とで、例えば温度が変化することにより暗電流量が変化する場合がある。この場合には、上記の補正により暗電流の影響を完全になくすことができない。 However, the dark current amount may change due to, for example, a temperature change between when the main image is captured and when the light-shielded image is captured. In this case, the effect of dark current cannot be completely eliminated by the above correction.
そこで、本開示は、暗電流量の影響を低減できる撮像装置又はその制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present disclosure to provide an imaging device or a control method thereof that can reduce the influence of the dark current amount.
本開示の一態様に係る撮像装置は、非破壊読み出しが可能な撮像素子と、光を前記撮像素子に集光する撮像系と、前記撮像系の光を遮光する遮光部と、前記撮像素子で得られた本画像から補正用画像を差し引くことで補正後画像を生成する補正部とを備え、前記補正部は、遮光状態の1回の露光により前記撮像素子で得られ、それぞれ露光時間が異なる複数の遮光画像を非破壊読み出しを用いて取得し、前記複数の遮光画像の少なくとも一つを用いて前記補正用画像を生成する。 An imaging device according to an aspect of the present disclosure includes an imaging device capable of nondestructive readout, an imaging system that collects light on the imaging device, a light blocking unit that blocks light of the imaging system, and the imaging device. A correction unit that generates a corrected image by subtracting the correction image from the obtained main image, the correction unit being obtained by the image pickup device by one exposure in a light-shielded state, and the exposure times are different from each other. A plurality of light-shielded images is acquired using nondestructive readout, and the correction image is generated using at least one of the plurality of light-shielded images.
本開示は、暗電流量の影響を低減できる撮像装置又はその制御方法を提供できる。 The present disclosure can provide an imaging device or a control method thereof that can reduce the influence of the dark current amount.
本開示の一態様に係る撮像装置は、非破壊読み出しが可能な撮像素子と、光を前記撮像素子に集光する撮像系と、前記撮像系の光を遮光する遮光部と、前記撮像素子で得られた本画像から補正用画像を差し引くことで補正後画像を生成する補正部とを備え、前記補正部は、遮光状態の1回の露光により前記撮像素子で得られ、それぞれ露光時間が異なる複数の遮光画像を非破壊読み出しを用いて取得し、前記複数の遮光画像の少なくとも一つを用いて前記補正用画像を生成する。 An imaging device according to an aspect of the present disclosure includes an imaging device capable of nondestructive readout, an imaging system that collects light on the imaging device, a light blocking unit that blocks light of the imaging system, and the imaging device. A correction unit that generates a corrected image by subtracting the correction image from the obtained main image, the correction unit being obtained by the image pickup device by one exposure in a light-shielded state, and the exposure times are different from each other. A plurality of light-shielded images is acquired using nondestructive readout, and the correction image is generated using at least one of the plurality of light-shielded images.
これによれば、温度変化等に起因して生じる、本露光時と遮光露光時との暗電流量の差を低減できる。よって、暗電流量の影響を低減し、補正後画像の画質を改善できる。 According to this, it is possible to reduce the difference in the amount of dark current between the main exposure and the light-shielding exposure, which is caused by a temperature change or the like. Therefore, the influence of the dark current amount can be reduced and the image quality of the corrected image can be improved.
例えば、前記補正部は、前記複数の遮光画像のうち、当該遮光画像の画素値と、前記本画像に含まれる遮光領域の画素値との差が閾値未満の遮光画像から前記補正用画像を生成してもよい。 For example, the correction unit generates the correction image from the light-shielded image in which the difference between the pixel value of the light-shielded image and the pixel value of the light-shielded area included in the main image is less than a threshold value among the plurality of light-shielded images. You may.
これによれば、本画像と暗電流量の差が少ない遮光画像を用いて補正用画像を生成できるので、本画像と補正用画像との暗電流量の差を低減できる。 According to this, since the correction image can be generated using the light-shielded image having a small difference in dark current amount from the main image, it is possible to reduce the difference in dark current amount between the main image and the correction image.
例えば、前記補正部は、前記差が前記閾値未満になるまで、前記非破壊読み出しを繰り返し、前記差が前記閾値未満になった遮光画像を前記補正用画像として選択してもよい。 For example, the correction unit may repeat the non-destructive reading until the difference becomes less than the threshold value and select a light-shielded image having the difference less than the threshold value as the correction image.
これによれば、不必要な非破壊読み出しが行われることを抑制できる。 According to this, it is possible to suppress unnecessary non-destructive reading.
例えば、前記補正部は、読み出した前記遮光画像の画素値と、前記本画像に含まれる遮光領域の画素値との差が閾値未満になるまで、前記非破壊読み出しを繰り返し、前記差が前記閾値未満になった場合、破壊読み出しにより前記撮像素子から遮光画像を取得し、前記破壊読み出しにより取得された前記遮光画像を前記補正用画像として選択してもよい。 For example, the correction unit repeats the non-destructive read until the difference between the pixel value of the read light-shielded image and the pixel value of the light-shielded area included in the main image is less than a threshold value, and the difference is the threshold value. If it is less than the above, a light-shielded image may be acquired from the image sensor by destructive reading, and the light-shielded image acquired by the destructive reading may be selected as the correction image.
これによれば、暗電流量をより正確に示す補正用画像を得ることができるので、補正後画像の画質を向上できる。 According to this, since it is possible to obtain a correction image that more accurately indicates the amount of dark current, it is possible to improve the image quality of the corrected image.
例えば、前記補正部は、前記複数の遮光画像のうち、前記差が前記閾値未満の複数の遮光画像を加算平均することで前記補正用画像を生成してもよい。 For example, the correction unit may generate the correction image by averaging a plurality of light-shielded images in which the difference is less than the threshold value among the plurality of light-shielded images.
これによれば、例えば、信号読み出し経路等において発生するランダムノイズを低減することができる。 According to this, for example, random noise generated in the signal reading path or the like can be reduced.
例えば、前記補正部は、前記差が前記閾値未満になるまで、第1間隔で前記非破壊読み出しを繰り返し、前記差が前記閾値未満になった場合、前記第1間隔より短い第2間隔で前記非破壊読み出しを繰り返し、前記第2間隔での前記破壊読み出しにより取得された複数の遮光画像を加算平均することで前記補正用画像を生成してもよい。 For example, the correction unit repeats the nondestructive read at a first interval until the difference becomes less than the threshold value, and when the difference becomes less than the threshold value, the correction unit makes a second interval shorter than the first interval. The correction image may be generated by repeating non-destructive reading and averaging a plurality of light-shielded images acquired by the destructive reading at the second interval.
これによれば、本画像との暗電流量の差が少ない複数の遮光画像を用いて補正用画像を生成できるので、本画像と補正用画像との暗電流量の差を低減できる。 According to this, since the correction image can be generated using a plurality of light-shielded images having a small difference in dark current amount from the main image, the difference in dark current amount between the main image and the correction image can be reduced.
例えば、前記補正部は、前記複数の遮光画像のうち、当該遮光画像の前記遮光領域の画素値と、前記本画像に含まれる前記遮光領域の画素値との前記差が前記閾値未満の遮光画像から前記補正用画像を生成してもよい。 For example, the correction unit is a light-shielded image in which the difference between the pixel value of the light-shielded area of the light-shielded image and the pixel value of the light-shielded area included in the main image is less than the threshold value among the plurality of light-shielded images. The correction image may be generated from
これによれば、これにより、暗電流量が類似する遮光画像を精度よく選択できる。 According to this, it is possible to accurately select the light-shielded images having similar dark current amounts.
例えば、前記撮像素子は、有機センサであってもよい。 For example, the image sensor may be an organic sensor.
本開示の一態様に係る制御方法は、非破壊読み出しが可能な撮像素子と、光を前記撮像素子に集光する撮像系と、前記撮像系の光を遮光する遮光部とを備える撮像装置の制御方法であって、前記撮像素子で得られた本画像から補正用画像を差し引くことで補正後画像を生成する補正ステップを含み、前記補正ステップでは、遮光状態の1回の露光により前記撮像素子で得られ、それぞれ露光時間が異なる複数の遮光画像を非破壊読み出しを用いて取得し、前記複数の遮光画像の少なくとも一つを用いて前記補正用画像を生成する。 A control method according to an aspect of the present disclosure relates to an imaging device including an image sensor capable of nondestructive readout, an image capturing system that collects light on the image capturing element, and a light blocking unit that blocks light of the image capturing system. A control method, which includes a correction step of generating a corrected image by subtracting a correction image from a main image obtained by the image sensor, wherein the correction step is performed by one exposure in a light-shielded state. The non-destructive readout is used to obtain a plurality of light-shielded images each having a different exposure time, and the correction image is generated using at least one of the plurality of light-shielded images.
これによれば、温度変化等に起因して生じる、本露光時と遮光露光時との暗電流量の差を低減できる。よって、暗電流量の影響を低減し、補正後画像の画質を改善できる。 According to this, it is possible to reduce the difference in the amount of dark current between the main exposure and the light-shielding exposure, which is caused by a temperature change or the like. Therefore, the influence of the dark current amount can be reduced and the image quality of the corrected image can be improved.
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 Note that these comprehensive or specific aspects may be realized by a recording medium such as a system, a method, an integrated circuit, a computer program or a computer-readable CD-ROM, and the system, the method, the integrated circuit, the computer program. And may be realized by any combination of recording media.
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present disclosure. Therefore, the numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions of constituent elements, connection forms, and the like shown in the following embodiments are examples and are not intended to limit the present disclosure. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, the constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present disclosure will be described as arbitrary constituent elements.
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。 It should be noted that each drawing is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Further, in each of the drawings, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted or simplified.
(実施の形態1)
[撮像装置の構成]
まず、本開示の実施の形態に係る撮像装置の構成を説明する。図1は、本実施の形態に係る撮像装置100の構成を示すブロック図である。また、図2A及び図2Bは、撮像装置100の外観の例を示す図である。例えば、図2A及び図2Bに示すように、撮像装置100は、デジタルスチルカメラ又はデジタルビデオカメラ等のカメラである。
(Embodiment 1)
[Configuration of imaging device]
First, the configuration of the imaging device according to the embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the
図1に示す撮像装置100は、撮像素子101と、制御部102と、表示部103と、記憶部104と、撮像系106と、遮光部107とを備える。撮像素子101は、入射光を電気信号(画像)に変換し、得られた電気信号を出力する固体撮像素子(固体撮像装置)であり、例えば、有機光電変換素子を用いた有機センサである。
The
制御部102は、撮像素子101の制御を行う。また、制御部102は、撮像素子101で得られた画像に対して各種信号処理を施し、得られた画像を表示部103に表示したり、記憶部104に記憶したりする。なお、制御部102から出力された画像は、図示しない入出力インタフェースを介して撮像装置100の外部に出力されてもよい。
The
また、制御部102は、撮像素子101で得られた画像を補正する補正部105を備える。
The
撮像系106は、例えば、1又は複数のレンズを含み、撮像装置100の外部からの光を撮像素子101に集光する。
The
遮光部107は、例えば、メカシャッタであり、撮像系106の光を遮光する。
The
[撮像素子の構成]
次に、撮像素子101の構成を説明する。図3は、撮像素子101の構成を示すブロック図である。
[Configuration of image sensor]
Next, the configuration of the
図3に示す撮像素子101は、行列状に配置された複数の画素(単位画素セル)201と、垂直走査部202と、カラム信号処理部203と、水平読み出し部204と、行毎に設けられている複数のリセット制御線205と、行毎に設けられている複数のアドレス制御線206と、列毎に設けられている複数の垂直信号線207と、水平出力端子208とを備える。
The
複数の画素201の各々は、入射光に応じた信号を、対応する列に設けられている垂直信号線207に出力する。
Each of the plurality of
垂直走査部202は、複数のリセット制御線205を介して複数の画素201をリセットする。また、垂直走査部202は、複数のアドレス制御線206を介して、複数の画素201を行単位で順次選択する。
The
カラム信号処理部203は、複数の垂直信号線207に出力された信号に信号処理を行い、当該信号処理により得られた複数の信号を水平読み出し部204へ出力する。例えば、カラム信号処理部203は、相関二重サンプリングに代表される雑音抑圧信号処理及び、アナログ/デジタル変換処理等を行う。
The column
水平読み出し部204は、複数のカラム信号処理部203で信号処理された後の複数の信号を順次水平出力端子208に出力する。
The
以下、画素201の構成を説明する。図4は、画素201の構成を示す回路図である。
Hereinafter, the configuration of the
図4に示すように画素201は、光電変換部211と、電荷蓄積部212と、リセットトランジスタ213と、増幅トランジスタ214(ソースフォロアトランジスタ)と、選択トランジスタ215とを備える。
As shown in FIG. 4, the
光電変換部211は、入射光を光電変換することにより信号電荷を生成する。光電変換部211の一端には電圧Voeが印加されている。具体的には、光電変換部211は、有機材料で構成される光電変換層を含む。なお、この光電変換層は、有機材料で構成される層と無機材料で構成される層とを含んでもよい。
The
電荷蓄積部212は、光電変換部211に接続されており、光電変換部211で生成された信号電荷を蓄積する。なお、電荷蓄積部212は、専用の容量素子ではなく、配線容量等の寄生容量で構成されてもよい。
The
リセットトランジスタ213は、信号電荷の電位をリセットするために用いられる。リセットトランジスタ213のゲートはリセット制御線205に接続されており、ソースは電荷蓄積部212に接続されており、ドレインにはリセット電圧Vresetが印加される。
The
なお、ドレイン及びソースの定義は、一般的に回路動作に依存するものであり、素子構造からは特定できない場合が多い。本実施の形態では、便宜的にソース及びドレインの一方をソースと呼び、ソース及びドレインの他方をドレインと呼ぶが、本実施の形態におけるドレインをソース、ソースをドレインと置き換えてもよい。 Note that the definitions of the drain and the source generally depend on the circuit operation, and in many cases cannot be specified from the element structure. In this embodiment, for convenience, one of the source and the drain is referred to as a source and the other of the source and the drain is referred to as a drain. However, the drain in this embodiment may be replaced with the source and the source may be replaced with the drain.
増幅トランジスタ214は、電荷蓄積部212の電圧を増幅することで、当該電圧に応じた信号を垂直信号線207へ出力する。増幅トランジスタ214のゲートは電荷蓄積部212に接続されており、ドレインに電源電圧Vddまたは接地電圧Vssが印加される。
The
選択トランジスタ215は、増幅トランジスタ214と直列に接続されており、増幅トランジスタ214が増幅した信号を垂直信号線207に出力するか否かを切り替える。選択トランジスタ215のゲートはアドレス制御線206に接続されており、ドレインは増幅トランジスタ214のソースに接続されており、ソースは垂直信号線207に接続されている。
The
また、例えば、電圧Voe、リセット電圧Vreset及び電源電圧Vddは、全画素201で共通に用いられる電圧である。
Further, for example, the voltage Voe, the reset voltage Vreset, and the power supply voltage Vdd are voltages commonly used by all the
また、有機センサの特徴として、非破壊読み出しと、電子ND(Neutral Density)制御とがある。非破壊読み出しとは、露光期間中に画像データを読み出し、引き続き露光を継続する処理である。従来の読み出し(以下、破壊読み出しと呼ぶ)では、読み出しを行う際には露光を終了する必要があった。つまり、1回の露光により1枚の画像しか得ることができなかった。これに対して、非破壊読み出しを用いることで、露光期間中に、その時刻までに露光された画像データを読み出し、引き続き露光を継続することができる。これにより、1回の露光で露光時間の異なる複数の画像を得ることができる。 Further, as a feature of the organic sensor, there are nondestructive readout and electronic ND (Neutral Density) control. Non-destructive reading is a process of reading image data during the exposure period and continuing exposure. In the conventional reading (hereinafter, referred to as destructive reading), it is necessary to end the exposure when reading. That is, only one image could be obtained by one exposure. On the other hand, by using the non-destructive reading, it is possible to read the image data exposed by that time and continue the exposure during the exposure period. This makes it possible to obtain a plurality of images with different exposure times with one exposure.
また、電子ND制御とは、電気的に撮像素子の透過率を制御する処理である。ここで透過率とは、入射光のうち電気信号に変換される光の割合を意味する。つまり、透過率を0%に設定することで、電気的に遮光を実現できる。具体的には、図4に示す電圧Voeが制御されることで透過率が制御される。これにより、メカシャッタを用いることなく、電気的に露光を終了させることができる。 The electronic ND control is a process of electrically controlling the transmittance of the image sensor. Here, the transmittance means the ratio of light converted into an electric signal in incident light. That is, by setting the transmittance to 0%, it is possible to electrically block light. Specifically, the transmittance is controlled by controlling the voltage Voe shown in FIG. As a result, the exposure can be electrically terminated without using the mechanical shutter.
なお、撮像素子101は、メカッシャを備え、電子ND制御とメカシャッタによる遮光とを併用してもよいし、メカシャッタによる遮光のみが用いられてもよい。
The
また、ここでは、撮像素子101が有機センサである例を述べるが、撮像素子101は、非破壊読み出し、又は電子ND制御を実現できればよく、有機センサ以外であってもよい。つまり、光電変換部211に含まれる光電変換層は無機材料で構成されてもよい。例えば、光電変換層はアモルファスシリコン又はカルコパイライト系半導体等で構成されてもよい。
Although an example in which the
[撮像装置の動作]
次に、本実施の形態に係る撮像装置100の動作を説明する。図5は、撮像装置100の動作の流れを示すフローチャートである。図6は、撮像装置100の動作を説明するための図である。例えば、この動作は、夜空又は夜景などを長秒露光する際に用いられる。
[Operation of imaging device]
Next, the operation of the
図5に示すように、撮像装置100は、まず、本画像121を撮影する(S101)。具体的には、図6に示すように、時刻t1から通常の露光が行われ、その後、破壊読み出しにより本画像121が読み出される。
As shown in FIG. 5, the
次に、撮像装置100は、時刻t2において、補正用画像141を生成するための遮光露光を開始する(S102)。具体的には、遮光露光とは、遮光状態において露光を行うことであり、例えば、上述した電子ND制御、又は、メカシャッタにより遮光が行われる。また、このような遮光状態において撮影された遮光画像131は、暗電流量に相当する画素値(輝度値)を示す。
Next, the
次に、撮像装置100は、この遮光露光期間中に予め定められた回数の非破壊読み出しを行うことで、複数の遮光画像131を生成する(S103)。具体的には、撮像装置100は、露光開始後、所定の時間T3が経過した後、予め定められた周期T4で非破壊読み出しを繰り返し行う。
Next, the
また、遮光露光の露光時間T2は、予め定められており、例えば、本露光時間T1より長い。 The exposure time T2 for the light-shielding exposure is predetermined and is longer than the main exposure time T1, for example.
図7は、本画像121の一例を示す図である。図8は、複数の遮光画像131の一例を示す図である。図7に示すように、本画像121は、入射光に応じた電気信号を出力するための有効領域122と、常に遮光されているOB(オプティカル・ブラック)領域(遮光領域とも呼ぶ)123とを含む。同様に、遮光画像131も、有効領域132とOB領域133とを含む。また、複数の遮光画像131は、互いに露光時間が異なるため暗電流量(黒レベル)を示す輝度値が異なる。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the
次に、撮像装置100は、複数の遮光画像131から、本画像121に含まれるOB領域123の画素値(輝度値)と、OB領域133の画素値が近い遮光画像131を、補正用画像141として選択する(S104)。つまり、撮像装置100は、複数の遮光画像131のうち、当該遮光画像131の画素値と、本画像121に含まれるOB領域123の画素値との差が、予め定められた閾値未満の遮光画像131を選択する。例えば、撮像装置100は、当該差が最も小さい遮光画像131を選択する。
Next, the
また、この差は、例えば、OB領域123の複数の画素値の平均値と、OB領域133の複数の画素値の平均値との差である。なお、平均値の代わりに、最大値、最小値又は中央値等が用いられてもよい。また、比較に用いられる領域は、OB領域全体であってもよいし、OB領域の一部のみが用いられてもよいし、OB領域に含まれる特定の一画素が用いられてもよい。なお、比較に用いられる領域は同一の領域であることが好ましい。
The difference is, for example, the difference between the average value of the pixel values of the
次に、撮像装置100は、図9に示すように、本画像121から補正用画像141を差し引くことで補正後画像142を生成する(S105)。具体的には、本画像121の各画素の画素値から補正用画像141の同位置の画素の画素値が減算される。これにより、長秒露光時等における暗電流の影響が低減される。
Next, as shown in FIG. 9, the
また、長秒露光時等においては、本露光時と遮光露光時とにおいて環境(例えば温度)が変化する場合がある。これにより、本露光と遮光露光との露光時間を同一にした場合でも、検出される暗電流量が異なる場合がある。一方で、本実施の形態のように、非破壊読み出しにより得られた互いに露光時間の異なる複数の遮光画像131から、OB領域の画素値が近い遮光画像131を補正用画像141として選択することで、本露光時と遮光露光時の暗電流量に差が生じることを抑制できる。
In addition, during long-time exposure or the like, the environment (for example, temperature) may change between the main exposure and the light-shielding exposure. As a result, even when the exposure times of the main exposure and the light-shielding exposure are the same, the detected dark current amount may differ. On the other hand, as in the present embodiment, by selecting, as the correction image 141, the light-shielded
なお、図6において、非破壊読み出しの周期T4が一定である例を示しているが一定でなくてもよい。例えば、露光時間が本露光の露光時間T1に近づく時刻における非破壊読み出しの間隔を短くしてもよい。 Although FIG. 6 shows an example in which the non-destructive read cycle T4 is constant, it does not have to be constant. For example, the nondestructive read interval at the time when the exposure time approaches the exposure time T1 of the main exposure may be shortened.
また、図6では、所定時間経過後に、非破壊読み出しを行っているが、露光開始から周期的に非破壊読み出しを行ってもよい。 Further, in FIG. 6, the nondestructive read is performed after a predetermined time has passed, but the nondestructive read may be periodically performed from the start of the exposure.
また、図6では、複数の遮光画像131の全てが非破壊読み出しにより得られているが、最後の1回の読み出しは破壊読み出しであってもよい。
Further, in FIG. 6, all of the plurality of light-shielded
以上のように、本実施の形態に係る撮像装置100は、非破壊読み出しが可能な撮像素子101と、光を撮像素子101に集光する撮像系106と、撮像系106の光を遮光する遮光部107と、撮像素子101で得られた本画像121から補正用画像141を差し引くことで補正後画像142を生成する補正部105とを備える。補正部105は、遮光状態の1回の露光により撮像素子101で得られ、それぞれ露光時間が異なる複数の遮光画像131を非破壊読み出しを用いて取得し、複数の遮光画像131の少なくとも一つを用いて補正用画像141を生成する。
As described above, the
これにより、温度変化等に起因して生じる、本露光時と遮光露光時との暗電流量の差を低減できる。よって、暗電流の影響を低減できるので、補正後画像142の画質を改善できる。
As a result, it is possible to reduce the difference in dark current amount between the main exposure and the light-shielding exposure, which is caused by a temperature change or the like. Therefore, the influence of dark current can be reduced, and the image quality of the corrected
なお、撮像系106の光を遮光する機能は、メカッシャを用いた手法に限らず、電子ND制御等の他の機構を用いた手法であってもよい。つまり、撮像系106の光を遮光する遮光部とは、図1に示す遮光部107(メカシャッタ等)に限らず、電子ND制御等を行うための機構であってもよい。
The function of blocking the light of the
また、補正部105は、複数の遮光画像131のうち、当該遮光画像131の画素値と、本画像121に含まれる遮光領域(OB領域123)の画素値との差が閾値未満の遮光画像131から補正用画像141を生成する。これにより、本画像121と暗電流量の差が少ない遮光画像131を用いて補正用画像141を生成できるので、本画像121と補正用画像141との暗電流量の差を低減できる。
In addition, the
また、補正部105は、複数の遮光画像131のうち、当該遮光画像131の遮光領域(OB領域133)の画素値と、本画像121に含まれる遮光領域(OB領域123)の画素値との差が閾値未満の遮光画像から補正用画像141を生成する。つまり、同じ領域の画素値が比較される。これにより、暗電流量が類似する遮光画像131を精度よく選択できる。
Further, the
(実施の形態2)
本実施の形態では、上記実施の形態1の変形例について説明する。なお、以下では、先の実施の形態との相違点を主に説明し、重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a modification of the first embodiment will be described. In the following, differences from the previous embodiment will be mainly described, and redundant description will be omitted.
実施の形態1では、遮光露光の露光期間T2及び非破壊読み出しされる遮光画像131の数が予め定められている例を述べた。本実施の形態では、動的に遮光画像131の暗電流量を判定し、本画像121と暗電流量が類似する遮光画像131が得られたタイミングで露光を終了する。これにより、実施の形態1に比べ、不必要な非破壊読み出しが行われることを抑制できる。
The first embodiment has described the example in which the exposure period T2 of the light-shielding exposure and the number of the light-shielding
図10は、本実施の形態に係る撮像装置100の動作の流れを示すフローチャートである。図11は、この動作を説明するための図である。まず、撮像装置100は、実施の形態1と同様に、本画像121を撮影し、時刻t2において遮光露光を開始する(S112)。
FIG. 10 is a flowchart showing a flow of operations of the
次に、撮像装置100は、遮光露光期間中に非破壊読み出しを行う(S113)。次に、撮像装置100は、非破壊読み出しにより得られた遮光画像131のOB領域133の画素値と、本画像121のOB領域123の画素値とが近いかを判定する(S114)。具体的には、撮像装置100は、遮光画像131のOB領域133の画素値と、本画像121のOB領域123の画素値との差が予め定められた閾値未満かを判定する。
Next, the
当該差が閾値未満でない場合には(S114でNo)、再度、非破壊読み出しが行われ(S113)、同様の判定処理が再度行われる(S114)。 If the difference is not less than the threshold value (No in S114), nondestructive read is performed again (S113), and the same determination process is performed again (S114).
一方、当該差が閾値未満の場合には(S114でYes)、撮像装置100は、遮光露光を終了するとともに(S115)、最後に非破壊読み出しにより読み出した遮光画像131を補正用画像141として選択する(S116)。例えば、図11に示す例では、時刻t3において、上記差が閾値未満と判定され、この遮光画像131が補正用画像141として選択される。
On the other hand, when the difference is less than the threshold value (Yes in S114), the
次に、撮像装置100は、本画像121から補正用画像141を差し引くことで補正後画像142を生成する(S117)。
Next, the
このように、補正部105は、遮光画像131の画素値と、本画像121に含まれるOB領域123の画素値との差が閾値未満になるまで、非破壊読み出しを繰り返し、当該差が閾値未満になった遮光画像131を補正用画像141として選択する。
In this way, the
これにより、実施の形態1に比べ、不必要な非破壊読み出しが行われることを抑制できる。 As a result, it is possible to suppress unnecessary nondestructive reading as compared with the first embodiment.
なお、撮像装置100は、上記差が閾値未満になった場合に、破壊読み出しを行い、得られた画像を補正用画像141として用いてもよい。図12は、この場合の撮像装置100の動作を示すフローチャートである。図13は、この動作を説明するための図である。
It should be noted that the
図12に示す処理は、図10に示す処理に対して、ステップS116の代わりにステップS116Aを含む。つまり、撮像装置100は、上記差が閾値未満の場合には(S114でYes)、遮光露光を終了するとともに(S115)、破壊読み出しにより補正用画像141を取得する(S116A)。
The process shown in FIG. 12 includes step S116A instead of step S116 in the process shown in FIG. That is, when the difference is less than the threshold value (Yes in S114), the
例えば、図13に示す例では、時刻t3において、上記差が閾値未満と判定される。その後、撮像装置100は、破壊読み出しにより補正用画像141を取得する。なお、図13では、判定の直後に破壊読み出しが行われているが、直後でなくてもよい。
For example, in the example shown in FIG. 13, it is determined that the difference is less than the threshold value at time t3. Then, the
このように、補正部105は、遮光画像131の画素値と、本画像121に含まれるOB領域123の画素値との差が閾値未満になるまで、非破壊読み出しを繰り返し、当該差が閾値未満になった場合、破壊読み出しにより撮像素子101から遮光画像を取得し、当該破壊読み出しにより取得された遮光画像を補正用画像141として選択する。
In this way, the
ここで、一般に、非破壊読み出しでは、破壊読み出し時に行われるノイズ除去処理等の一部の処理が行われない。つまり、破壊読み出しで得られた画像は、非破壊読み出しで得られた画像よりも画質が高い。よって、非破壊読み出しで得られた画像を判定処理のみに用い、破壊読み出しで得られた画像を補正用画像141として用いることで、暗電流量をより正確に示す補正用画像141を得ることができる。これにより、補正後画像142の画質も向上できる。
Here, in general, in nondestructive reading, some processing such as noise removal processing performed during destructive reading is not performed. That is, the image obtained by the destructive read has higher image quality than the image obtained by the non-destructive read. Therefore, by using the image obtained by the non-destructive read only for the determination process and using the image obtained by the destructive read as the correction image 141, the correction image 141 showing the dark current amount more accurately can be obtained. it can. Thereby, the image quality of the corrected
(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態1及び2の変形例について説明する。実施の形態1及び2では、非破壊読み出し又は破壊読み出しで得られた1枚の遮光画像131をそのまま補正用画像141として用いる例を述べた。本実施の形態では、複数の遮光画像131を用いて補正用画像141を生成する例について説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a modification of the first and second embodiments will be described. In the first and second embodiments, an example in which one light-shielded
図14は、実施の形態1の変形例の動作を示すフローチャートである。図14に示す処理は、図5に示す処理に対して、ステップS104の代わりにステップS104Aを含む。図15は、この動作を説明するための図である。 FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the modification of the first embodiment. The process shown in FIG. 14 includes step S104A instead of step S104 in the process shown in FIG. FIG. 15 is a diagram for explaining this operation.
ステップS104Aでは、撮像装置100は、非破壊読み出しで得られた複数の遮光画像131から、本画像121に含まれるOB領域123の画素値と、OB領域133の画素値が近い複数の遮光画像131を用いて補正用画像141を生成する(S104A)。
In step S104A, the
例えば、撮像装置100は、複数の遮光画像131のうち、当該遮光画像131の画素値と、本画像121に含まれるOB領域123の画素値との差が、予め定められた閾値未満の複数の遮光画像131を用いて、補正用画像141を生成する。例えば、補正部105は、複数の遮光画像131のうち、上記差が閾値未満の複数の遮光画像131を加算平均することで補正用画像141を生成する。
For example, the
例えば、図15に示す例では、時刻t3及びt4において読み出された遮光画像131に対して、上記差が閾値未満と判定される。そしてこの2枚の遮光画像131を用いて補正用画像141が生成される。
For example, in the example shown in FIG. 15, the difference is determined to be less than the threshold for the light-shielded
このように、加算平均を行うことで、例えば、信号読み出し経路において発生するランダムノイズを低減することができる。なお、複数の画像を用いてランダムノイズを低減する方法は、加算平均に限らない。例えば、ランダムノイズが発生している画素の画素値は、他の複数の画像の同一位置の画素の画素値から離れた値となる。よって、撮像装置100は、このような画像間の各画素の画素値のばらつきに基づき、各画像の各画素にランダムノイズが発生しているか否かを判定し、ランダムノイズが発生していない画素のみを組み合わせて補正用画像141を生成してもよい。または、撮像装置100は、ランダムノイズが発生している画素を除いた複数の遮光画像131の加算平均により補正用画像141を生成してもよい。
By performing the averaging in this way, for example, random noise generated in the signal reading path can be reduced. Note that the method of reducing random noise using a plurality of images is not limited to arithmetic averaging. For example, the pixel value of a pixel in which random noise is generated is a value distant from the pixel values of pixels at the same position in other plural images. Therefore, the
また、実施の形態1の変形例と同様に、複数の遮光画像131には、破壊読み出しされた画像が含まれてもよい。
Further, as in the modified example of the first embodiment, the plurality of light-shielded
次に、実施の形態2に対して同様の変形例を適用した場合について説明する。図16は、この場合の撮像装置100の動作を示すフローチャートである。図17は、この動作を説明するための図である。
Next, a case where the same modification is applied to the second embodiment will be described. FIG. 16 is a flowchart showing the operation of the
図16に示す処理は、図12に示す処理に対して、ステップS116Aの代わりにステップS116B及びS116Cを含む。 The process shown in FIG. 16 includes steps S116B and S116C instead of step S116A in the process shown in FIG.
撮像装置100は、上記差が閾値未満の場合には(S114でYes)、遮光露光を終了するとともに(S115)、連続的に非破壊読み出しを行った後、破壊読み出しを行うことで、複数の遮光画像131を取得する(S116B)。次に、撮像装置100は、ステップS116Bで得られた複数の遮光画像131を用いて補正用画像141を生成する。なお、補正用画像141を生成方法は、例えば、上記ステップS104Aと同様である。
When the difference is less than the threshold value (Yes in S114), the
また、図15に示すように、上記差が閾値未満であると判定された後(時刻t3以降)の非破壊読み出しの間隔T5は、それ以前の非破壊読み出しの間隔T4より短い。つまり、補正部105は、上記差が閾値未満になるまで、第1間隔T4で非破壊読み出しを繰り返し、上記差が閾値未満になった場合、第1間隔より短い第2間隔T5で非破壊読み出しを繰り返し、第2間隔T5での破壊読み出しにより取得された複数の遮光画像131を加算平均することで補正用画像141を生成してもよい。
Further, as shown in FIG. 15, the nondestructive read interval T5 after the difference is determined to be less than the threshold value (after time t3) is shorter than the nondestructive read interval T4 before that. That is, the
これにより、本画像121との暗電流量の差が少ない複数の遮光画像131を用いて補正用画像141を生成できるので、本画像121と補正用画像141との暗電流量の差を低減できる。
Accordingly, the correction image 141 can be generated using the plurality of light-shielded
なお、図17に示す例では、最後に破壊読み出しが行われているが行われなくてもよい。また、図17に示す例では、露光終了後に連続した非破壊読み出しが行われているが、露光中に非破壊読み出しが行われてもよい。 In the example shown in FIG. 17, the destructive read is performed last, but it may not be performed. Further, in the example shown in FIG. 17, continuous nondestructive reading is performed after the exposure is completed, but nondestructive reading may be performed during the exposure.
以上、本開示の実施の形態に係る撮像装置について説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。 Although the imaging device according to the embodiment of the present disclosure has been described above, the present disclosure is not limited to this embodiment.
例えば、上記実施の形態に係る撮像装置に含まれる各処理部は典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。 For example, each processing unit included in the imaging device according to the above-described embodiment is typically realized as an LSI that is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include some or all of them.
また、集積回路化はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後にプログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、又はLSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。 Further, the integrated circuit is not limited to the LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after the LSI is manufactured, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
また、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, each component may be realized by dedicated hardware or by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded in a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
また、本開示は、撮像装置により実行される制御方法として実現されてもよい。 In addition, the present disclosure may be realized as a control method executed by the imaging device.
また、上記回路図に示す回路構成は、一例であり、本開示は上記回路構成に限定されない。つまり、上記回路構成と同様に、本開示の特徴的な機能を実現できる回路も本開示に含まれる。また、上記で用いた数字は、全て本開示を具体的に説明するために例示するものであり、本開示は例示された数字に制限されない。 Further, the circuit configuration shown in the above circuit diagram is an example, and the present disclosure is not limited to the above circuit configuration. That is, similarly to the above circuit configuration, a circuit capable of realizing the characteristic function of the present disclosure is also included in the present disclosure. Moreover, all the numbers used above are examples for specifically explaining the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the exemplified numbers.
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。 Also, the division of functional blocks in the block diagram is an example, and multiple functional blocks can be realized as one functional block, one functional block can be divided into multiple, and some functions can be transferred to other functional blocks. May be. Also, the functions of a plurality of functional blocks having similar functions may be processed in parallel or in time division by a single piece of hardware or software.
また、フローチャートにおける各ステップが実行される順序は、本開示を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時(並列)に実行されてもよい。 In addition, the order in which the steps in the flowchart are executed is an example for specifically describing the present disclosure, and may be an order other than the above. In addition, some of the above steps may be executed simultaneously (in parallel) with other steps.
以上、一つまたは複数の態様に係る撮像装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。 Although the imaging device according to one or more aspects has been described above based on the embodiment, the present disclosure is not limited to this embodiment. As long as it does not depart from the gist of the present disclosure, various modifications made by those skilled in the art to the present embodiment, and forms constructed by combining the components in different embodiments are also included in the scope of one or more aspects. May be included within.
本開示は、デジタルスチルカメラ又はデジタルビデオカメラ等の撮像装置に適用できる。 The present disclosure can be applied to an imaging device such as a digital still camera or a digital video camera.
100 撮像装置
101 撮像素子
102 制御部
103 表示部
104 記憶部
105 補正部
106 撮像系
107 遮光部
121 本画像
122、132 有効領域
123、133 OB領域
131 遮光画像
141 補正用画像
142 補正後画像
201 画素
202 垂直走査部
203 カラム信号処理部
204 水平読み出し部
205 リセット制御線
206 アドレス制御線
207 垂直信号線
208 水平出力端子
211 光電変換部
212 電荷蓄積部
213 リセットトランジスタ
214 増幅トランジスタ
215 選択トランジスタ
100
Claims (9)
光を前記撮像素子に集光する撮像系と、
前記撮像系の光を遮光する遮光部と、
前記撮像素子で得られた本画像から補正用画像を差し引くことで補正後画像を生成する補正部とを備え、
前記補正部は、
遮光状態の1回の露光により前記撮像素子で得られ、それぞれ露光時間が異なる複数の遮光画像を非破壊読み出しを用いて取得し、
前記複数の遮光画像の少なくとも一つを用いて前記補正用画像を生成する
撮像装置。 An image sensor capable of non-destructive readout,
An image pickup system that collects light on the image pickup element,
A light blocking portion for blocking the light of the imaging system,
A correction unit that generates a corrected image by subtracting the correction image from the main image obtained by the image sensor,
The correction unit is
A plurality of light-shielded images obtained by the image pickup device by exposure in a light-shielded state and having different exposure times are acquired by using nondestructive readout,
An imaging device that generates the correction image using at least one of the plurality of light-shielded images.
前記複数の遮光画像のうち、当該遮光画像の画素値と、前記本画像に含まれる遮光領域の画素値との差が閾値未満の遮光画像から前記補正用画像を生成する
請求項1記載の撮像装置。 The correction unit is
The image for correction is generated from a light-shielded image in which a difference between a pixel value of the light-shielded image and a pixel value of a light-shielded area included in the main image is less than a threshold value among the plurality of light-shielded images. apparatus.
前記差が前記閾値未満になるまで、前記非破壊読み出しを繰り返し、
前記差が前記閾値未満になった遮光画像を前記補正用画像として選択する
請求項2記載の撮像装置。 The correction unit is
Repeating the non-destructive read until the difference is less than the threshold,
The imaging device according to claim 2, wherein a light-shielded image in which the difference is less than the threshold value is selected as the correction image.
読み出した前記遮光画像の画素値と、前記本画像に含まれる遮光領域の画素値との差が閾値未満になるまで、前記非破壊読み出しを繰り返し、
前記差が前記閾値未満になった場合、破壊読み出しにより前記撮像素子から遮光画像を取得し、
前記破壊読み出しにより取得された前記遮光画像を前記補正用画像として選択する
請求項1記載の撮像装置。 The correction unit is
The non-destructive reading is repeated until the difference between the pixel value of the read light-shielded image and the pixel value of the light-shielded area included in the main image is less than a threshold value,
If the difference is less than the threshold, to obtain a light-shielded image from the image sensor by destructive readout,
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the light-shielded image acquired by the destructive reading is selected as the correction image.
前記複数の遮光画像のうち、前記差が前記閾値未満の複数の遮光画像を加算平均することで前記補正用画像を生成する
請求項2記載の撮像装置。 The correction unit is
The image pickup apparatus according to claim 2, wherein the correction image is generated by averaging a plurality of light-shielded images in which the difference is less than the threshold value among the plurality of light-shielded images.
前記差が前記閾値未満になるまで、第1間隔で前記非破壊読み出しを繰り返し、
前記差が前記閾値未満になった場合、前記第1間隔より短い第2間隔で前記非破壊読み出しを繰り返し、
前記第2間隔での前記非破壊読み出しにより取得された複数の遮光画像を加算平均することで前記補正用画像を生成する
請求項5記載の撮像装置。 The correction unit is
Repeating the non-destructive read at a first interval until the difference is less than the threshold,
When the difference is less than the threshold value, the nondestructive read is repeated at a second interval shorter than the first interval,
Imaging device according to claim 5, wherein generating the correction image by averaging a plurality of dark frame obtained by the non-destructive readout in the second interval.
前記複数の遮光画像のうち、当該遮光画像の前記遮光領域の画素値と、前記本画像に含まれる前記遮光領域の画素値との前記差が前記閾値未満の遮光画像から前記補正用画像を生成する
請求項2記載の撮像装置。 The correction unit is
Of the plurality of light-shielded images, the correction image is generated from the light-shielded image in which the difference between the pixel value of the light-shielded area of the light-shielded image and the pixel value of the light-shielded area included in the main image is less than the threshold value. The image pickup apparatus according to claim 2.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の撮像装置。 The imaging device, the serial placement of the imaging device any one of claims 1 to 7 is an organic sensor.
前記撮像素子で得られた本画像から補正用画像を差し引くことで補正後画像を生成する補正ステップを含み、
前記補正ステップでは、
遮光状態の1回の露光により前記撮像素子で得られ、それぞれ露光時間が異なる複数の遮光画像を非破壊読み出しを用いて取得し、
前記複数の遮光画像の少なくとも一つを用いて前記補正用画像を生成する
制御方法。 A control method for an image pickup device, comprising: an image pickup device capable of nondestructive readout; an image pickup system that collects light on the image pickup device; and a light blocking unit that blocks light of the image pickup system,
Including a correction step of generating a corrected image by subtracting the correction image from the main image obtained by the image sensor,
In the correction step,
A plurality of light-shielded images obtained by the image sensor by light exposure in a light-shielded state and having different exposure times are acquired by using nondestructive readout,
A control method for generating the correction image using at least one of the plurality of light-shielded images.
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