JP2012049791A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は撮像装置に関し、特に光電変換により入射光を電気信号に変換する撮像素子を有する撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly to an imaging apparatus having an imaging element that converts incident light into an electrical signal by photoelectric conversion.
従来から、デジタルカメラなどの撮像装置には、入射光を電気信号に変換する撮像素子が備えられている。また、近年では、複数種類の光電変換特性を有する撮像素子が提案されている。例えば、入射光量に基づいて入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作が入射光量により切り換わるリニアログ変換型センサが提案されている。 Conventionally, an imaging device such as a digital camera has been provided with an imaging device that converts incident light into an electrical signal. In recent years, image sensors having a plurality of types of photoelectric conversion characteristics have been proposed. For example, a linear log conversion type sensor is proposed in which a linear conversion operation for linearly converting incident light into an electrical signal based on an incident light amount and a logarithmic conversion operation for logarithmic conversion are switched depending on the incident light amount.
リニアログ変換型センサは、画素単位でリニアからログに変換特性が切り替わるポイント(変曲点)が、ログ特性をもたらすゲートを構成するトランジスタの特性のばらつきによりばらつく。この結果、得られる画像にノイズが含まれることとなる。また、変曲点のばらつきは、周囲の温度の影響を受けて変化する。 In the linear log conversion type sensor, the point (inflection point) at which the conversion characteristic is switched from linear to log in units of pixels varies due to variations in characteristics of transistors that constitute the log characteristics. As a result, noise is included in the obtained image. Further, the variation of the inflection point changes under the influence of the ambient temperature.
このような変曲点のばらつき補正の方法としては、例えば特許文献1には、事前に測定した特性計測結果に基づいて補正を行う方法が開示されている。
As a method for correcting the variation of such an inflection point, for example,
以上説明したように、従来はリニアログ変換型センサで構成される撮像素子を有する撮像装置においては、従来は、撮像装置の製造段階で、光電変換特性や温度特性を測定し、その結果に基づいて変曲点のばらつきを補正する構成を採っていたので、初期調整に時間がかかり、製造コストが増大するという問題があった。 As described above, conventionally, in an imaging apparatus having an imaging element composed of a linear log conversion type sensor, conventionally, photoelectric conversion characteristics and temperature characteristics are measured at the manufacturing stage of the imaging apparatus, and based on the results. Since the configuration for correcting the variation of the inflection point is adopted, there is a problem that the initial adjustment takes time and the manufacturing cost increases.
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、画素出力のばらつき補正のための初期調整に時間を要することがなく、製造コストを低減した撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide an image pickup apparatus that does not require time for initial adjustment for correcting pixel output variation and reduces manufacturing costs. And
本発明に係る撮像装置の第1の態様は、光電変換素子で構成される複数の画素を有し、光電変換により入射光を電気信号に変換する撮像素子と、前記複数の画素間の出力のばらつきを補正するばらつき補正部とを備え、前記ばらつき補正部は、前記撮像素子において第1の蓄積時間で蓄積された電荷に基づいて出力される第1の出力と、前記撮像素子において前記第1の蓄積時間より短い第2の蓄積時間で蓄積された電荷に基づいて出力される第2の出力とを受け、各画素ごとに前記第1および第2の出力から、入射光量に対する出力を表す光電変換特性上のデータを取得し、取得した複数の画素についての前記第1および第2の蓄積時間の比と、前記第1および第2の蓄積時間における出力値より、各画素での光電変換特性を推定し、推定された前記光電変換特性に基づいて前記複数の画素間のばらつきを補正する。 A first aspect of an imaging apparatus according to the present invention includes a plurality of pixels configured by photoelectric conversion elements, an imaging element that converts incident light into an electrical signal by photoelectric conversion, and an output between the plurality of pixels. A variation correction unit that corrects variations, wherein the variation correction unit outputs a first output based on the charge accumulated in the first accumulation time in the imaging element, and the first in the imaging element. A second output that is output based on the charge accumulated in the second accumulation time shorter than the first accumulation time, and from each of the first and second outputs for each pixel, Data on conversion characteristics is acquired, and a photoelectric conversion characteristic at each pixel is obtained from a ratio of the first and second accumulation times for the obtained plurality of pixels and an output value at the first and second accumulation times. Estimate and estimate Correcting the variation among the plurality of pixels based on the photoelectric conversion characteristics were.
本発明に係る撮像装置の第2の態様は、前記光電変換特性が、複数の特性が変曲点を境に連続的に変化する特性を有し、前記光電変換特性上のデータに基づいて、算出された前記光電変換特性の未知係数、オフセット値および前記変曲点の位置を使用して推定される。 In a second aspect of the imaging apparatus according to the present invention, the photoelectric conversion characteristic has a characteristic that a plurality of characteristics continuously change at an inflection point, and based on data on the photoelectric conversion characteristic, The calculated unknown coefficient of the photoelectric conversion characteristic, the offset value, and the position of the inflection point are used for estimation.
本発明に係る撮像装置の第3の態様は、前記第1の蓄積時間は、画像データの1フレーム分の蓄積時間に相当し、前記第1の出力のみ画像データの生成に用いる。 In the third aspect of the imaging apparatus according to the present invention, the first accumulation time corresponds to an accumulation time for one frame of image data, and only the first output is used for generating image data.
本発明に係る撮像装置の第4の態様は、前記第1の蓄積時間に対する前記第2の蓄積時間の比が、複数種類設定され、所定のサイクルで変更される。 In a fourth aspect of the imaging apparatus according to the present invention, a plurality of types of ratios of the second accumulation time with respect to the first accumulation time are set and changed in a predetermined cycle.
本発明に係る撮像装置の第5の態様は、前記撮像装置が温度センサを有し、温度変化を検出した場合には推定された前記光電変換特性を破棄し、再度取得した前記光電変換特性上のデータに基づいて、各画素での光電変換特性を推定する。 According to a fifth aspect of the imaging apparatus of the present invention, the imaging apparatus has a temperature sensor, and when the temperature change is detected, the estimated photoelectric conversion characteristic is discarded, and the acquired photoelectric conversion characteristic is obtained again. Based on the data, the photoelectric conversion characteristics at each pixel are estimated.
本発明に係る撮像装置の第1の態様によれば、各画素ごとに第1および第2の出力から、入射光量に対する出力を表す光電変換特性上のデータを取得し、取得した複数の画素についての前記第1および第2の蓄積時間の比と、前記第1および第2の蓄積時間における出力値より、各画素での光電変換特性を推定し、推定された光電変換特性に基づいて複数の画素間のばらつきを補正するので、撮像装置の製造段階で、光電変換特性や温度特性を測定するなどの初期調整が不要となり、製造コストを低減できる。 According to the first aspect of the imaging apparatus of the present invention, data on photoelectric conversion characteristics representing an output with respect to the incident light amount is acquired from the first and second outputs for each pixel, and the acquired plurality of pixels A photoelectric conversion characteristic at each pixel is estimated from a ratio of the first and second accumulation times and an output value at the first and second accumulation times, and a plurality of values are calculated based on the estimated photoelectric conversion characteristics. Since variations between pixels are corrected, initial adjustment such as measurement of photoelectric conversion characteristics and temperature characteristics becomes unnecessary at the manufacturing stage of the imaging apparatus, and manufacturing costs can be reduced.
本発明に係る撮像装置の第2の態様によれば、光電変換特性の未知係数、オフセット値および変曲点の位置を取得することで、光電変換特性を推定することができる。 According to the second aspect of the imaging apparatus of the present invention, the photoelectric conversion characteristic can be estimated by acquiring the unknown coefficient, offset value, and inflection point of the photoelectric conversion characteristic.
本発明に係る撮像装置の第3の態様によれば、撮像のその、その場での光電変換特性の推定が可能となる。 According to the third aspect of the imaging apparatus according to the present invention, it is possible to estimate the photoelectric conversion characteristics at the spot of imaging.
本発明に係る撮像装置の第4の態様によれば、撮像シーンの明るさが頻繁に変わるような場合に対応できる。 According to the 4th aspect of the imaging device which concerns on this invention, it can respond to the case where the brightness of an imaging scene changes frequently.
本発明に係る撮像装置の第5の態様によれば、どのような温度環境下においても事前のデータ取得なしにその場のデータで常に適切な特性係数が算出可能となる。 According to the fifth aspect of the imaging apparatus according to the present invention, it is possible to always calculate an appropriate characteristic coefficient with the data on the spot without acquiring data in advance under any temperature environment.
<実施の形態>
<装置構成>
図1に、本実施形態に係る撮像装置1の全体構成を示す。図1に示すように、撮像装置1はレンズ系2および絞り3を介して、撮像素子4の撮像面で入射光を受光する構成となっている。これらレンズ系2および絞り3としては、従来から公知のものが用いられている。
<Embodiment>
<Device configuration>
FIG. 1 shows an overall configuration of an
ここで、本発明の撮像素子は複数種類の変換特性によって入射光を電気信号に変換する複数の画素を有する撮像素子であり、複数の変換特性の出力信号が切換点を介して連続的に変化するようになっている。 Here, the imaging device of the present invention is an imaging device having a plurality of pixels that convert incident light into an electric signal by a plurality of types of conversion characteristics, and an output signal of the plurality of conversion characteristics continuously changes via a switching point. It is supposed to be.
撮像素子4は、入射光量に基づいて入射光を電気信号に線形変換する線形変換動作と対数変換する対数変換動作との切り換えが可能なリニアログ変換型センサで構成されている。なお、撮像素子4の出力信号は変曲点を介してリニア領域からログ領域に連続的に変化する構成となっている。ここで、「変曲点」とは線形変換動作と対数変換動作との境界を意味し、複数種類の変換特性を有する撮像素子の出力信号の「切換点」の下位概念となる語である。
The
なお、複数種類の変換特性を有する撮像素子4としては、出力信号がリニア領域からログ領域に連続的に変化するリニアログ変換型センサに限られるものではなく、出力信号がログ領域からリニア領域に連続的に変化するものや、出力信号に傾きが異なる複数の線形領域を有するものでも適用可能であり、また3種類以上の出力特性を有する撮像素子であっても本発明を適用可能である。
The
撮像素子4は、図2に示すように、行列配置(マトリクス配置)された複数の画素G11〜Gmn(但しn,mは1以上の整数)を有している。
As shown in FIG. 2, the
各画素G11〜Gmnは、入射光を光電変換して電気信号を出力する光電変換素子で構成されている。これら画素G11〜Gmnは、入射光量に基づいて電気信号への変換動作を切り換えるようになっており、後述のように、所定入射光量未満の入射光量に対しては入射光を線形変換する線形変換動作を、所定入射光量以上の入射光量に対しては入射光を対数変換する対数変換動作を行うようになっている。 Each of the pixels G11 to Gmn is composed of a photoelectric conversion element that photoelectrically converts incident light and outputs an electrical signal. These pixels G11 to Gmn are configured to switch the conversion operation to an electric signal based on the incident light quantity. As will be described later, the linear conversion for linearly converting the incident light with respect to the incident light quantity less than the predetermined incident light quantity. As for the operation, a logarithmic conversion operation for logarithmically converting incident light is performed for an incident light amount equal to or greater than a predetermined incident light amount.
これら画素G11〜Gmnのレンズ系2側には、ベイヤ配列のRGB原色フィルタが実装されている。なお、色フィルタの種類はこれに限定されず、各画素G11〜Gmnにシアン(Cyan)、マゼンタ(Magenta)およびイエロー(Yellow)などの他の色フィルタを設けることとしてもよい。また、色フィルタを実装しない構成としてもよい。
A Bayer array RGB primary color filter is mounted on the
また、画素G11〜Gmnには、図2に示すように、電源ライン5や信号印加ラインLA1〜LAn,LB1〜LBn,LC1〜LCn、信号読出ラインLD1〜LDmが接続されている。なお、画素G11〜Gmnには、クロックラインやバイアス供給ラインなどのラインも接続されているが、図2ではこれらの図示を省略している。
Further, as shown in FIG. 2, a
信号印加ラインLA1〜LAn,LB1〜LBn,LC1〜LCnは、画素G11〜Gmnに信号φv,φVPS(図3参照)を与えるようになっている。これら信号印加ラインLA1〜LAn,LB1〜LBn,LC1〜LCnには、垂直走査回路6が接続されている。この垂直走査回路6は、後述のタイミング生成回路22(図1参照)からの信号に基づいて信号印加ラインLA1〜LAn,LB1〜LBn,LC1〜LCnに信号を印加するものであり、信号を印加する対象の信号印加ラインLA1〜LAn,LB1〜LBn,LC1〜LCnをX方向に順次切り換えるようになっている。
The signal application lines LA1 to LAn, LB1 to LBn, and LC1 to LCn supply signals φv and φVPS (see FIG. 3) to the pixels G11 to Gmn. A
信号読出ラインLD1〜LDmには、各画素G11〜Gmnで生成された電気信号が導出されるようになっている。これら信号読出ラインLD1〜LDmには定電流源D1〜Dmおよび選択回路S1〜Smが接続されている。 The electric signals generated by the pixels G11 to Gmn are derived from the signal readout lines LD1 to LDm. Constant current sources D1 to Dm and selection circuits S1 to Sm are connected to these signal read lines LD1 to LDm.
定電流源D1〜Dmの一端(図中下側の端部)には、直流電圧VPSが印加されるようになっている。 A DC voltage VPS is applied to one end of the constant current sources D1 to Dm (lower end in the figure).
選択回路S1〜Smは、各信号読出ラインLD1〜LDmを介して画素G11〜Gmnから与えられるノイズ信号と撮像時の電気信号とをサンプルホールドするものである。これら選択回路S1〜Smには水平走査回路7および補正回路8が接続されている。水平走査回路7は、電気信号をサンプルホールドして補正回路8に送信する選択回路S1〜Smを、Y方向に順次切り換えるものである。また、補正回路8は、選択回路S1〜Smから送信されるノイズ信号および撮像時の電気信号に基づき、当該電気信号からノイズ信号を除去するものである。
The selection circuits S1 to Sm sample-hold the noise signals given from the pixels G11 to Gmn and the electric signals at the time of imaging through the signal readout lines LD1 to LDm. A horizontal scanning circuit 7 and a
なお、選択回路S1〜Smおよび補正回路8としては、特開2001−223948号公報に開示のものを用いることができる。また、本実施形態においては、選択回路S1〜Smの全体に対して補正回路8を1つのみ設けることとして説明するが、選択回路S1〜Smの各々に対して補正回路8を1つずつ設けることとしてもよい。
As the selection circuits S1 to Sm and the
続いて、画素G11〜Gmnについて説明する。各画素G11〜Gmnは、図3に示すように、フォトダイオードPおよびトランジスタT1〜T3を備えている。なお、トランジスタT1〜T3は、バックゲートの接地されたNチャネルのMOSトランジスタである。 Subsequently, the pixels G11 to Gmn will be described. Each of the pixels G11 to Gmn includes a photodiode P and transistors T1 to T3 as shown in FIG. The transistors T1 to T3 are N-channel MOS transistors whose back gates are grounded.
フォトダイオードPには、レンズ系2および絞り3を通過した光が当たるようになっている。このフォトダイオードPのカソードPkには直流電圧VPDが印加されており、アノードPAにはトランジスタT1のドレインT1DおよびゲートT1Gと、トランジスタT2のゲートT2Gとが接続されている。
The light passing through the
トランジスタT1のソースT1Sには信号印加ラインLC(図2のLC1〜LCnに相当)が接続されており、この信号印加ラインLCから信号φVPSが入力されるようになっている。ここで、信号φVPSは2値の電圧信号であり、より詳細には、入射光量が所定値を超えたときにトランジスタT1をサブスレッショルド領域で動作させるための電圧値VHと、トランジスタT1を導通状態にする電圧値VLとの2つの値をとるようになっている。 A signal application line LC (corresponding to LC1 to LCn in FIG. 2) is connected to the source T1S of the transistor T1, and a signal φVPS is input from the signal application line LC. Here, the signal φVPS is a binary voltage signal, and more specifically, the voltage value VH for operating the transistor T1 in the subthreshold region when the incident light quantity exceeds a predetermined value, and the transistor T1 in the conductive state. The voltage value VL is set to two values.
撮像素子4は、入射光量が所定の閾値を超えたときは各画素G11〜GmnのトランジスタT1をサブスレッショルド領域で動作させることによって、入射光を自然対数で対数変換した電圧として読み出すことができるようになっている。これにより、撮像素子4の出力信号は、図4に示すように、入射光量に応じて線形領域および対数領域が連続的に変化するようになっている。すなわち、画素G11〜Gmnは、入射光量に基づいて電気信号への変換動作を切り換えるようになっており、図4に実線で示すように、所定入射光量th未満の入射光量に対しては入射光を線形変換する線形変換動作を、所定入射光量th以上の入射光量に対しては入射光を対数変換する対数変換動作を行うようになっている。
When the amount of incident light exceeds a predetermined threshold, the
また、図3に示すように、トランジスタT2のドレインT2Dには直流電圧VPDが印加されており、トランジスタT2のソースT2Sは行選択用のトランジスタT3のドレインT3Dに接続されている。 As shown in FIG. 3, a DC voltage VPD is applied to the drain T2D of the transistor T2, and the source T2S of the transistor T2 is connected to the drain T3D of the row selection transistor T3.
更に、トランジスタT3のゲートT3Gには信号印加ラインLA(図2のLA1〜LAnに相当)が接続されており、信号印加ラインLAから信号φVが入力されるようになっている。また、トランジスタT3のソースT3Sは信号読出ラインLD(図2のLD1〜LDmに相当)に接続されている。 Further, a signal application line LA (corresponding to LA1 to LAn in FIG. 2) is connected to the gate T3G of the transistor T3, and a signal φV is input from the signal application line LA. The source T3S of the transistor T3 is connected to a signal read line LD (corresponding to LD1 to LDm in FIG. 2).
なお、以上のような画素G11〜Gmnとしては、特開2002−77733号公報、特開2006−303768号公報あるいは本願出願人による特許出願2009−24261号に開示のものを用いることができる。 As the pixels G11 to Gmn as described above, those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-77733, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-303768, or Japanese Patent Application No. 2009-24261 by the present applicant can be used.
ここで、再び図1の説明に戻る。撮像素子4には、アンプ9およびA/Dコンバータ10が電気的に接続されており、A/Dコンバータ10には判定回路11、近接画素メモリ13およびばらつき補正部14が各々電気的に接続されている。これら判定回路11、近接画素メモリ13およびばらつき補正部14は相互に電気的に接続されている。また、判定回路11およびばらつき補正部14の各々には、ばらつき補正データメモリ12が電気的に接続されている。
Here, it returns to description of FIG. 1 again. An
アンプ9は、従来から公知のものが用いられるようになっており、撮像素子4により光電変換された信号を増幅するようになっている。
As the
A/Dコンバータ10は、アンプ9において増幅された電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するようになっている。
The A / D converter 10 converts the electric signal amplified by the
判定回路11は、各画素G11〜Gmnの出力信号の補正手段を判定する補正手段判定部11a、各画素G11〜Gmnの出力信号値の特性を判定する出力特性判定部11bおよび各画素G11〜Gmnの出力信号値の色を判定する色判定部11cを備えて構成されている。
The
近接画素メモリ13には、近接画素間の補間処理を行うための画素データが一時的に格納されるようになっている。
The
ばらつき補正部14は、各画素G11〜Gmn間の出力のばらつきを補正するものであり、メモリ補正部14aおよび補間補正部14bを備えて構成されている。
The
また、ばらつき補正部14には、黒基準補正部15、線形化部16および画像処理部17がこの順に電気的に接続されている。
Further, the black
黒基準補正部15は、デジタル信号の最低レベルを設定するものである。
The black
線形化部16は、特性変換部としての機能を果たすものであり、複数種類の変換特性を有する撮像素子4の出力信号を一つの変換特性により統一的に変換された状態に変換するようになっている。本実施形態の線形化部16は、後述する出力特性制御回路21から制御装置19を介して送信される変曲点情報に基づき、撮像素子4の出力信号のうち対数領域を線形変換された状態の電気信号に変換するようになっている。
The
画像処理部17は、画素G11〜Gmnからの電気信号全体により構成される画像データに対して、ホワイトバランス処理、色補間処理、色補正処理、階調変換および色空間変換などの画像処理を行うようになっている。
The
また、線形化部16には評価値算出部18を介して制御装置19が電気的に接続されている。
In addition, a
評価値算出部18は、画像処理部17でのホワイトバランス処理(AWB処理)に用いられるAWB評価値や、後述する露光制御処理部20での(AE処理)に用いられるAE評価値を算出するようになっている。
The evaluation
制御装置19は、CPUおよびRAMなどを備えて構成されており、撮像装置1の各構成部分を制御するようになっている。制御装置19には、判定回路11、ばらつき補正データメモリ12、近接画素メモリ13、ばらつき補正部14および線形化部16が電気的に接続されている。
The
また、制御装置19には、露光制御処理部20を介して絞り3が電気的に接続されている。更に、制御装置19には、出力特性制御回路21を介して撮像素子4および判定回路11の各々が電気的に接続されていると共に、タイミング生成回路22を介して撮像素子4および判定回路11の各々が電気的に接続されている。
Further, the
露光制御処理部20は、絞り制御機構などにより構成され、評価値算出部18の出力信号などのフィードバックを受けながら制御装置19からの制御信号により絞り3を制御するようになっている。
The exposure control processing unit 20 is configured by an aperture control mechanism or the like, and controls the
出力特性制御回路21は、撮像素子4の出力信号の線形領域および対数領域の割合(変曲点の位置)を決定するようになっている。この変曲点情報は、出力特性判定部11bに出力されると共に、制御装置19を介して線形化部16に出力される。線形領域および対数領域の割合は、上記のように撮像素子4の各画素G11〜Gmnに印加する電圧(出力特性制御電圧)の調整や出力特性制御用のレジスタ設定により変更することが可能となっている。
The output
タイミング生成回路22は、撮像素子4の撮影動作を制御するようになっている。すなわち、制御装置19からの撮影制御信号に基づいて所定のタイミングパルス(画素駆動信号、水平同期信号、垂直同期信号、水平走査回路駆動信号、垂直走査回路駆動信号など)を生成して撮像素子4に出力するようになっている。また、タイミング生成回路22はAD変換用のタイミング信号も生成するようになっている。
The
図3に示す素子構成において、トランジスタT2、T3は読み出しのためのスイッチ機能を担っている。光電変換特性を決定付けているのはトランジスタT1の特性である。このトランジスタのアナログ的な動作域で直線領域から対数領域に移る変曲点th、Hの位置の変動、および対数領域の傾きや係数が撮像素子ごとにばらつくことが発生する。 In the element configuration shown in FIG. 3, the transistors T2 and T3 have a switching function for reading. It is the characteristics of the transistor T1 that determine the photoelectric conversion characteristics. In the analog operation range of the transistor, an inflection point th, a change in the position of H moving from the linear region to the logarithmic region, and the inclination and coefficient of the logarithmic region vary from one imaging device to another.
図5には、入射光量に対する出力特性を示しており、光電変換素子ごとに線形領域および対数領域がばらつくことを示しており、対数部の傾きc1、c2、c3、変曲点の位置d1、d2、d3がばらつくことを示している。また、トランジスタの特性が温度により変動することでこれらの値は環境に応じて変動し、ノイズの原因となる。 FIG. 5 shows the output characteristics with respect to the amount of incident light, and shows that the linear region and the logarithmic region vary for each photoelectric conversion element. The logarithmic slopes c1, c2, c3, the inflection point position d1, This shows that d2 and d3 vary. Further, since the characteristics of the transistor fluctuate with temperature, these values fluctuate depending on the environment and cause noise.
<本発明の概要>
本発明に係る撮像装置においては、これらのばらつき特性を調整・キャリブレーション工程で取得し、メモリ等に保存して補正に用いるのではなく、撮像のその場、その場での動作状況に応じて各画素の明るさの変動した画像データを収集保存し、保存した画像データを用いてばらつき特性を測定する。そして、測定したばらつき特性を用いて補正を行うことで良好な画像を得るものである。なお、本願発明に係るばらつき特性の測定および補正は、図1におけるばらつき補正部14において主として実行される。
<Outline of the present invention>
In the imaging apparatus according to the present invention, these variation characteristics are acquired in an adjustment / calibration process, stored in a memory or the like, and not used for correction. Image data with varying brightness of each pixel is collected and stored, and variation characteristics are measured using the stored image data. A good image is obtained by performing correction using the measured variation characteristic. It should be noted that the measurement and correction of the variation characteristic according to the present invention is mainly executed in the
<装置動作>
<ばらつき特性の測定>
図2を用いて説明した撮像素子4は通常動作においては図6に示すような動作により画像出力を行う。
<Device operation>
<Measurement of variation characteristics>
The
すなわち、まず、各画素で光電変換を行って電荷の蓄積を行い、所定の蓄積時間Tの後、蓄積された電荷を電圧として読出す。図6における通常蓄積動作として示される1つのブロックが1フレームを表し、その蓄積時間T(第1の蓄積時間)は1/30秒に相当する。また、読出動作として示される1つのブロック(フレーム)における読み出し時間は1/30秒に相当する。 That is, first, photoelectric conversion is performed in each pixel to accumulate charges, and after a predetermined accumulation time T, the accumulated charges are read as a voltage. One block shown as the normal accumulation operation in FIG. 6 represents one frame, and the accumulation time T (first accumulation time) corresponds to 1/30 second. Further, the read time in one block (frame) shown as the read operation corresponds to 1/30 second.
このように、1/30秒で蓄積した全画素の電荷を、次の1/30秒で読み出して画像を生成する。この結果、30枚/秒の画像が生成されて、動画としての録画、表示などに用いられる。 Thus, the charges of all the pixels accumulated in 1/30 seconds are read out in the next 1/30 seconds to generate an image. As a result, an image of 30 images / second is generated and used for recording and displaying as a moving image.
この際の蓄積時間Tは1/30秒を最大(最速)として、通常は露出コントロールで決定されるが、撮像素子4では一般の撮像素子と比較して広いダイナミックレンジを有するので、1/30秒固定に制御し、画像取り込みを行う。
The accumulation time T at this time is 1/30 seconds as the maximum (fastest) and is usually determined by exposure control. However, since the
このような通常動作中において1フレーム分の時間を使用してばらつき特性の測定のための蓄積動作を行う。 During such normal operation, an accumulation operation for measuring variation characteristics is performed using a time of one frame.
具体的には、図7に示すようなタイミングでばらつき特性測定のための蓄積動作を行う。すなわち、通常動作を行っている中で、例えば15フレームに1フレーム、あるいは30フレームに1フレームの割合で通常の蓄積時間Tよりも短い蓄積時間(T/N)(第2の蓄積時間)での蓄積を行う。これを測定時蓄積動作と呼称する。 Specifically, an accumulation operation for measuring variation characteristics is performed at a timing as shown in FIG. That is, during the normal operation, for example, at a rate of 1 frame per 15 frames or 1 frame per 30 frames, the accumulation time (T / N) (second accumulation time) is shorter than the normal accumulation time T. Accumulate. This is referred to as a measurement accumulation operation.
ここで、この測定時蓄積動作によって得られた画像データは、直後の通常動作によって得られた画像データと2枚1セットで用いるので、測定時蓄積動作は、例えば図7に示すように、直前の通常動作で蓄積した画像データの読出動作の終わりに近い時間帯で行うことが考えられる。また、測定時蓄積動作は、図8に示すように直前の通常動作で蓄積した画像データの読出動作の始まりに近い時間帯で行っても良い。 Here, since the image data obtained by the accumulation operation at the time of measurement is used as a set of two pieces of image data obtained by the normal operation immediately after the measurement, the accumulation operation at the time of measurement is performed immediately before, for example, as shown in FIG. It is conceivable to perform in a time zone close to the end of the reading operation of the image data stored in the normal operation. Further, the accumulation operation at the time of measurement may be performed in a time zone close to the start of the reading operation of the image data accumulated in the immediately preceding normal operation as shown in FIG.
この2枚1セットの画像データは入力時間が極めて近い時間間隔で得られた画像データとして捉えることができ、ほぼ同じシーンでありながら、入射光量(光量×蓄積時間)が1/Nになった画像データと捉えることができる。すなわち、測定時蓄積動作によって得られた各画素の出力は通常蓄積動作によって得られた各画素の出力の1/Nの出力を示すことになる。 This set of two sets of image data can be regarded as image data obtained at very short intervals of input time, and the incident light quantity (light quantity × accumulation time) has become 1 / N in almost the same scene. It can be understood as image data. That is, the output of each pixel obtained by the accumulation operation during measurement indicates 1 / N output of the output of each pixel obtained by the normal accumulation operation.
図9は、このようにして得られた出力を光電変換特性上に示す図である。以下、この特性に基づいて、ばらつき特性検出の方法についてもっとも簡単なモデルでの説明を行う。 FIG. 9 is a diagram showing the output obtained in this way on the photoelectric conversion characteristics. In the following, based on these characteristics, the variation characteristic detection method will be described with the simplest model.
図9においては3つの異なる光電変換特性が示されており、それぞれの特性を推定して、ばらつきを補正するものとする。また、図9に示す3つの光電変換特性は、リニア領域からログ領域に変異する変曲点の位置がそれぞれ異なり、またログ領域の傾きが異なる特性を示すものとする。なお、3つの光電変換特性においてy=c1Lnx+d1で表されるログ領域を有する特性を特性P、y=c2Lnx+d2で表されるログ領域を有する特性を特性Q、y=c3Lnx+d3で表されるログ領域を有する特性を特性Rと呼称する。また、3つの光電変換特性のリニア領域は共通の数式y=axで表される。 In FIG. 9, three different photoelectric conversion characteristics are shown, and each characteristic is estimated to correct variations. In addition, the three photoelectric conversion characteristics shown in FIG. 9 are characteristics in which the positions of the inflection points that change from the linear area to the log area are different and the inclination of the log area is different. In the three photoelectric conversion characteristics, a characteristic having a log area represented by y = c1Lnx + d1 is a characteristic P, a characteristic having a log area represented by y = c2Lnx + d2, a characteristic Q, and a log area represented by y = c3Lnx + d3 The characteristic possessed is called characteristic R. Further, the linear regions of the three photoelectric conversion characteristics are expressed by a common formula y = ax.
ある一様なセル面照度αを与えるシーンの撮像において、通常動作時には3つの光電変換特性でそれぞれA1,A2,A3のログ領域の出力が得られる。 In the imaging of a scene that gives a certain cell surface illuminance α, the log region outputs A1, A2, and A3 can be obtained with three photoelectric conversion characteristics during normal operation.
一方、ばらつき特性測定のための蓄積動作において積分時間を1/Nとした場合の出力として3つの異なる光電変換特性を持つセンサの出力は、リニア領域では同じAとなる。この2つの積分時間の異なる積分時にセンサが受ける光量比はN:1の割合となる。 On the other hand, the outputs of sensors having three different photoelectric conversion characteristics as outputs when the integration time is set to 1 / N in the accumulation operation for measuring the variation characteristics are the same A in the linear region. The ratio of the amount of light received by the sensor during integration with different two integration times is a ratio of N: 1.
次に時間が経過し、一様なセル面照度βを与えるシーンの撮像に遷移した場合、このシーンでの通常動作時には3つの光電変換特性でそれぞれB1,B2,B3のログ領域の出力が得られる。この出力が得られたシーンと同じ状態であると仮定できるシーンでの積分時間を1/Nとした場合、3つの異なる光電変換特性を持つセンサの出力はリニア領域では同じBとなる。 Next, when time has passed and transition is made to imaging of a scene that gives uniform cell surface illuminance β, during normal operation in this scene, the output of the log areas B1, B2, and B3 is obtained with three photoelectric conversion characteristics, respectively. It is done. If the integration time in a scene that can be assumed to be in the same state as the scene from which this output is obtained is 1 / N, the outputs of sensors having three different photoelectric conversion characteristics are the same B in the linear region.
こうしてリニア領域2点、それに対応するログ領域2点の出力データが各画素で揃った段階で各画素の特性解析が可能となる。 In this way, the characteristics of each pixel can be analyzed when the output data of two points in the linear region and two points in the log region corresponding to the linear region are aligned.
まず、A:Bの比からα、βの照度比が算出できる。また、ばらつき測定動作時と通常動作時の入射光量比は1:Nであるから、測定各ポイントはα×T/Nを基準とすると、その比ですべての点がプロット可能となる。 First, the illuminance ratio of α and β can be calculated from the ratio of A: B. Further, since the incident light quantity ratio during the variation measurement operation and the normal operation is 1: N, all points can be plotted with the ratio of each measurement point based on α × T / N.
ここで、ログ領域の2点、A1、B1については、それぞれ以下の数式(1)、(2)で表される。 Here, the two points in the log area, A1 and B1, are represented by the following formulas (1) and (2), respectively.
上記数式(1)、(2)より、特性Pのc1およびd1は、それぞれ以下の数式(3)、(4)で表される。 From the above formulas (1) and (2), c1 and d1 of the characteristic P are expressed by the following formulas (3) and (4), respectively.
同様に特性Qのc2およびd2は、それぞれ以下の数式(5)、(6)で表される。 Similarly, c2 and d2 of the characteristic Q are expressed by the following formulas (5) and (6), respectively.
また、特性Rのc3およびd3は、それぞれ以下の数式(7)、(8)で表される。 Also, c3 and d3 of the characteristic R are expressed by the following formulas (7) and (8), respectively.
また、A点の出力値は、本来はN倍された値であり、照度αに蓄積時間Tを掛けた値に等しくなるので、以下の数式(9)が導かれる。 Also, the output value at point A is originally a value multiplied by N, and is equal to the value obtained by multiplying the illuminance α by the accumulation time T, so the following formula (9) is derived.
以上より、各画素の光電変換特性における未知係数が算出可能となる。この結果、リニア領域を表す直線y=axと、各ログ特性曲線との交点である変曲点位置も算出可能となる。 As described above, the unknown coefficient in the photoelectric conversion characteristic of each pixel can be calculated. As a result, the inflection point position that is the intersection of the straight line y = ax representing the linear region and each log characteristic curve can also be calculated.
ここで、リニア領域にオフセット成分bを持ち、リニア領域が数式y=ax+bで表される場合にも、第3のデータとしてばらつき測定動作時と通常動作時がともにリニア領域であるシーンの2つの出力値p,qを入力すればbが算出でき、それに基づいて同様の他のシーンデータから各画素の特性が算出可能となる。 Here, even if the linear region has an offset component b and the linear region is expressed by the equation y = ax + b, the third data includes two scenes in which the variation measurement operation and the normal operation are both linear regions. If the output values p and q are input, b can be calculated, and based on this, the characteristics of each pixel can be calculated from other similar scene data.
すなわち、以下の数式(10)〜(14)によってbを算出することができる。 That is, b can be calculated by the following mathematical formulas (10) to (14).
なお、各ログ特性曲線の未知係数および、各ログ特性曲線との交点である変曲点位置の算出は先に説明した通りである。 The calculation of the unknown coefficient of each log characteristic curve and the inflection point position that is the intersection of each log characteristic curve is as described above.
また、以上においては簡単化のため、それぞれが一様な照度をセンサ面に与える2つのシーンを撮像するものとして説明を行ったが、上述した特性係数算出の過程でわかるように、各画素で特性がログ領域から1/Nの積分時間でリニア領域に特性が移るような照度状態であれば、このばらつき測定動作時と通常動作時という連続動作で得られたリニア領域の2点と、それに関係付けられたログ領域2点の出力および照度関係が把握でき、各ログ特性曲線の未知係数、直線特性とログ特性曲線の交点である変曲点の位置が算出可能である。 Further, in the above description, for simplification, the description has been made on the assumption that each of the two scenes is given a uniform illuminance on the sensor surface. However, as can be understood from the above-described characteristic coefficient calculation process, If the characteristic is an illuminance state where the characteristic shifts from the log area to the linear area with an integration time of 1 / N, two points of the linear area obtained by the continuous operation of the dispersion measuring operation and the normal operation, and It is possible to grasp the output and the illuminance relationship between the two log areas related to each other, and to calculate the unknown coefficient of each log characteristic curve and the position of the inflection point that is the intersection of the linear characteristic and the log characteristic curve.
そこで通常動作時に異なる積分時間、すなわち1/Nの積分時間のばらつき測定動作を交えて動作を継続する。この間、画素ごとに通常動作にはログ領域であると想定される出力値のセットを、ばらつき測定動作時にはリニア特性であると想定される出力値のセットを記憶させておく。 Therefore, the operation is continued with a measurement operation for different integration times, i.e., 1 / N integration time variations, during normal operation. During this time, for each pixel, a set of output values that are assumed to be a log area for normal operation and a set of output values that are assumed to be linear characteristics during the variation measurement operation are stored.
シーンが変わると各画素の出力値に変動が起こり、異なる出力値のセットのデータ、すなわち異なる照度下での出力値が得られる。これを繰り返し全画素にわたって特性係数算出可能になったか否かを判定して、もし出力値のデータセットが十分にたまっていなければ通常動作およびばらつき測定動作の組み合わせを繰り返す。 When the scene changes, the output value of each pixel fluctuates, and data of different output value sets, that is, output values under different illuminances are obtained. This is repeated to determine whether or not the characteristic coefficient can be calculated for all pixels. If the output value data set is not sufficient, the combination of the normal operation and the variation measuring operation is repeated.
この際も2組のデータセットが最低必要となるが、最小セット数は2組であり、より多くのデータセットに基づいてリニア領域の傾き、オフセット、ログ領域の傾き、オフセットなどの特性係数を算出するほうが精度的には望ましい。 In this case, two data sets are required at a minimum, but the minimum number of sets is two, and the characteristic coefficients such as the slope of the linear area, the offset, the slope of the log area, and the offset are calculated based on more data sets. It is more accurate to calculate.
そこでメモリの許す限界までのデータセットを残し、これらのデータセットから統計的に求めてもよい。 Therefore, data sets up to the limit allowed by the memory may be left and statistically obtained from these data sets.
なお、以上の説明においてはセンサの特性をリニア領域とログ領域の両特性が変曲点を境にして切り替わり、当該変曲点が画素ごとにばらつくものとしたが本発明の適用はこれに限定されるものではなく、同様に2係数でモデル化される特性への変化であれば、未知数も同様に2つとなるため、数学的には解を求めることができる。 In the above description, the characteristics of the sensor are switched at the inflection point between the characteristics of the linear region and the log region, and the inflection point varies from pixel to pixel. However, the application of the present invention is limited to this. Similarly, if the change is to a characteristic that is similarly modeled by two coefficients, the number of unknowns is also two, so that a solution can be obtained mathematically.
例えば、傾きの異なる2種類のリニア領域を有するような光電変換特性で同様に特性係数の算出が可能である。 For example, the characteristic coefficient can be calculated in the same manner with photoelectric conversion characteristics having two types of linear regions with different inclinations.
以上説明した光電変換特性の特性係数の算出のためのデータセットの蓄積方法について、図10に示すフローチャートを用いて説明する。 A data set accumulation method for calculating the characteristic coefficient of the photoelectric conversion characteristic described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
図10に示すように、特性測定ルーチンを開始すると、ステップS1においてデータ(出力値)セット数のカウントを初期化する。ここで、各画素のデータをT(i、j)で表し、iおよびjは、各画素のX、Y座標を表す。 As shown in FIG. 10, when the characteristic measurement routine is started, the count of the number of data (output value) sets is initialized in step S1. Here, the data of each pixel is represented by T (i, j), and i and j represent the X and Y coordinates of each pixel.
次に、14フレーム分の通常動作を行う(ステップS2)。 Next, normal operation for 14 frames is performed (step S2).
次に、ばらつき測定のための測定時蓄積動作を、通常の蓄積時間の1/Nでの時間で行う(ステップS3)。 Next, a measurement accumulation operation for variation measurement is performed for a time of 1 / N of the normal accumulation time (step S3).
ここまでの段階で得られた全画素のデータを出力メモリOUT2に保存する(ステップS4)。なお、X座標の最大値をXmax、Y座標の最大値をYmaxと表し、X=1〜Xmax、Y=1〜Ymaxの各画素データを保存する。なお、出力メモリOUT2は、図1を用いて説明したばらつき補正データメモリ12に含まれる。
Data of all pixels obtained up to this stage is stored in the output memory OUT2 (step S4). The maximum value of the X coordinate is represented as Xmax, the maximum value of the Y coordinate is represented as Ymax, and pixel data of X = 1 to Xmax and Y = 1 to Ymax are stored. The output memory OUT2 is included in the variation
なお、出力については、通常の画像システムにおいては等間隔で、1/30秒間で1フレームの出力が供給される。このようなシステムに適合させるために1/32秒の積分時間で15フレームの通常動作を行うものとし、ばらつき測定のための1/Nの積分を1回分盛り込む。このため、1秒間には30フレームの通常動作が行われ、これを等間隔で出力することで通常の画像システムと同等の機能を果たすことが可能である。この動作の実現のためには、1画面分の記憶容量のメモリを余分に備えていれば可能で、デジタル画像データシステムにおいては極めて容易に実現可能である。 As for the output, in an ordinary image system, an output of one frame is supplied at equal intervals in 1/30 seconds. In order to adapt to such a system, a normal operation of 15 frames is performed with an integration time of 1/32 seconds, and 1 / N integration for variation measurement is included once. For this reason, a normal operation of 30 frames is performed in one second, and it is possible to perform the same function as a normal image system by outputting this at equal intervals. This operation can be realized by providing an extra memory having a storage capacity for one screen, and can be realized very easily in a digital image data system.
次に、ステップS5において測定時蓄積動作の直後の通常動作(1フレーム分)を行い、ステップS6〜S9に示すようにX、Y座標で規定される画素のデータ(出力値)を、X、Y座標の初期値から出力メモリOUT1に保存する(ステップS10)。なお、出力メモリOUT1は、図1を用いて説明したばらつき補正データメモリ12に含まれる。
Next, in step S5, a normal operation (for one frame) immediately after the measurement accumulation operation is performed. As shown in steps S6 to S9, pixel data (output values) defined by the X and Y coordinates are changed to X, The initial value of the Y coordinate is stored in the output memory OUT1 (step S10). The output memory OUT1 is included in the variation
次に、出力メモリOUT1に保存した測定時蓄積動作の直後の通常動作で得られた画素のデータについて、予め定めた閾値th2との比較を行い、当該画素のデータの方が大きい場合には当該データはログ領域で測定されたものと判定し、閾値th2以下であればリニア領域で測定されたものと判定する(ステップS11)。この場合は、ステップS15に進む。 Next, the pixel data obtained in the normal operation immediately after the measurement accumulation operation stored in the output memory OUT1 is compared with a predetermined threshold th2. If the pixel data is larger, It is determined that the data is measured in the log area, and if it is equal to or less than the threshold th2, it is determined that the data is measured in the linear area (step S11). In this case, the process proceeds to step S15.
一方、ログ領域で測定されたものと判定された場合は、出力メモリOUT2に保存された測定時蓄積動作で得られた画素のデータ、ステップS10でデータを保存した画素と同じX、Y座標の画素のデータを読み出し(ステップS12)、予め定めた閾値th1との比較を行い、当該画素のデータの方が小さい場合には当該データはリニア領域で測定されたものと判定し、閾値th1以上であればログ領域で測定されたものと判定する(ステップS13)。この場合は、ステップS15に進む。 On the other hand, if it is determined that the measurement is performed in the log area, the pixel data obtained by the accumulation operation during measurement stored in the output memory OUT2, the same X and Y coordinates as the pixel in which the data was stored in step S10 are stored. The pixel data is read (step S12) and compared with a predetermined threshold value th1. If the pixel data is smaller, it is determined that the data is measured in the linear region, and the threshold value th1 or higher. If there is, it is determined that it is measured in the log area (step S13). In this case, the process proceeds to step S15.
なお、ステップS11での閾値th2と、ステップS13での閾値th1とは、同じ値であっても良いが、異なる値としても良い。 Note that the threshold value th2 in step S11 and the threshold value th1 in step S13 may be the same value, or may be different values.
一方、リニア領域で測定されたものと判定された場合は、ステップS11でログ領域で測定されたものと判定された画素のデータとセットにして、すでに記憶されたデータセットとの比較を行う(ステップS14)。この比較で、すでに記憶されたデータセットとは異なるデータセットと判明した場合は、新たなデータセットとして記憶するとともに、積分時間比Nおよび記憶セット数T(i、j)1つインクリメント(T(i、j)=T(i、j)+1)して記憶する。 On the other hand, when it is determined that the measurement is performed in the linear region, the pixel data determined to be measured in the log region in step S11 is set as a set and compared with the data set that has already been stored ( Step S14). If the comparison reveals that the data set is different from the previously stored data set, the data set is stored as a new data set, and the integration time ratio N and the number of stored sets T (i, j) are incremented by one (T ( i, j) = T (i, j) +1) and store.
次に、ステップS15において、X座標(i)が最大値(Xmax)となるまで座標を変更したか否かの判定を行い、最大値に達している場合は、X座標(i)を初期値に戻す(ステップS16)。一方、最大値に達していない場合はステップS9に進み、X座標(i)を1つインクリメントして、ステップS10以下の動作を繰り返す。 Next, in step S15, it is determined whether or not the coordinate has been changed until the X coordinate (i) reaches the maximum value (Xmax). If the coordinate has reached the maximum value, the X coordinate (i) is set to the initial value. (Step S16). On the other hand, if the maximum value has not been reached, the process proceeds to step S9, the X coordinate (i) is incremented by 1, and the operations in and after step S10 are repeated.
次に、ステップS17において、Y座標(j)が最大値(Ymax)となるまで座標を変更したか否かの判定を行い、最大値に達していない場合はステップS8に進み、Y座標(j)を1つインクリメントして、ステップS9以下の動作を繰り返す。一方、最大値に達している場合は、記憶されたデータセット数(T(i、j))が2セット以上であるか否かの判定を行い(ステップS18)、記憶されたデータセット数が2セット以上であれば、特性推定ルーチンへ進み(ステップS19)、数式(1)〜(14)を用いて説明したような処理を経て、ログ特性曲線の未知係数、リニア領域を表す直線の未知係数、オフセット値およびログ特性曲線とリニア領域を表す直線との交点である変曲点位置を算出して、光電変換特性の推定を行う。 Next, in step S17, it is determined whether or not the coordinate has been changed until the Y coordinate (j) reaches the maximum value (Ymax). If the maximum value has not been reached, the process proceeds to step S8, where the Y coordinate (j ) Is incremented by 1, and the operations in and after step S9 are repeated. On the other hand, if the maximum value has been reached, it is determined whether or not the number of stored data sets (T (i, j)) is two or more (step S18). If there are two sets or more, the process proceeds to the characteristic estimation routine (step S19), and the unknown coefficient of the log characteristic curve and the unknown of the straight line representing the linear region are processed through the processes described using the equations (1) to (14). An inflection point position that is an intersection of a coefficient, an offset value, a log characteristic curve, and a straight line representing a linear region is calculated, and photoelectric conversion characteristics are estimated.
このようにして得られた光電変換特性に基づいて、図1に示したばらつき補正部14において各画素間の出力のばらつきの補正が実行される。なお、ばらつき補正の方法は、特開2008−28623号公報に開示の方法を使用すれば良い。
Based on the photoelectric conversion characteristics obtained in this manner, the
<効果>
以上説明したように、通常動作を行っている中で、通常の蓄積時間Tよりも短い蓄積時間(T/N)での測定時蓄積動作を行い、測定時蓄積動作と、その直後の通常動作によって得られた2枚1セットの画像データに基づいて光電変換特性を推定し、推定された光電変換特性を用いて画素出力の補正を行うので、撮像装置の製造段階で、光電変換特性や温度特性を測定するなどの初期調整が不要となり、製造コストを低減できる。
<Effect>
As described above, during the normal operation, the accumulation operation at the time of measurement with the accumulation time (T / N) shorter than the normal accumulation time T is performed, and the accumulation operation at the time of measurement and the normal operation immediately after that are performed. The photoelectric conversion characteristics are estimated based on one set of two sets of image data obtained by the above, and the pixel output is corrected using the estimated photoelectric conversion characteristics. Initial adjustment such as measurement of characteristics is unnecessary, and the manufacturing cost can be reduced.
なお、以上の説明においては、一般シーンの撮像時におけるばらつき測定動作を説明したが、同じ考えがキャリブレーション環境や事前のデータ収集環境においても使用可能なことはいうまでもない。 In the above description, the variation measuring operation at the time of imaging a general scene has been described. However, it is needless to say that the same idea can be used in a calibration environment or a prior data collection environment.
キャリブレーション環境の場合は、被写体の明るさを多数設定してデータを入力し、光電変換特性を算出する必要があるが、本発明を用いることで設定しなければならない環境の明るさ条件が大幅に減少することができ、高速にデータ収集が可能となる。 In the case of a calibration environment, it is necessary to calculate the photoelectric conversion characteristics by setting a lot of subject brightness and inputting data. However, the brightness conditions of the environment that must be set by using the present invention are greatly increased. The data can be collected at high speed.
<変形例1>
以上の説明においては、積分時間比Nは固定値としたが固定値である必要はなく、複数の既知値を所定のサイクルで変更して使用しても良い。
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In the above description, the integration time ratio N is a fixed value, but it is not necessary to be a fixed value. A plurality of known values may be changed and used in a predetermined cycle.
ばらつき測定動作において、例えば、Nの値が16、64および256となるように3つの値を順に繰り返し、それぞれのNに従った積分時間内でばらつき測定用のデータを取得するようにしても良い。 In the variation measurement operation, for example, three values may be sequentially repeated so that the value of N becomes 16, 64, and 256, and data for variation measurement may be acquired within the integration time according to each N. .
このような方法を採る場合でも、図10のステップS14において説明したように積分時間比Nも記録しておくことで特性係数の算出が可能である。 Even when such a method is adopted, the characteristic coefficient can be calculated by recording the integration time ratio N as described in step S14 of FIG.
積分時間比Nを大きくすると、測定時蓄積動作に要する時間が短くなるので、明るいシーンの撮像に適しているが、暗いシーンの撮像には適しておらず、積分時間比Nを大きな値に固定していると、撮像シーンの明るさが頻繁に変わるような場合には対応できなくなる。しかし、積分時間比Nを随時に変更するように構成することで、このような場合に対応できる。 When the integration time ratio N is increased, the time required for the accumulation operation during measurement is shortened. Therefore, it is suitable for imaging a bright scene, but is not suitable for imaging a dark scene, and the integration time ratio N is fixed to a large value. If this is the case, it will not be possible to deal with the case where the brightness of the imaging scene changes frequently. However, such a case can be dealt with by changing the integration time ratio N as needed.
<変形例2>
リニアログ変換型センサにおける光電変換特性のばらつきの原因の1つとしては、当該センサを構成する半導体素子の温度変化による素子特性の変化が考えられる。温度変化が生じると、測定した光電変換特性の係数の値も変化するために補正の効果がなくなってしまう。
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One possible cause of variations in photoelectric conversion characteristics in a linear log conversion sensor is a change in element characteristics due to a temperature change in a semiconductor element constituting the sensor. When a temperature change occurs, the value of the measured photoelectric conversion characteristic coefficient also changes, so that the correction effect is lost.
そこでシステム内、できればセンサ上に温度センサを設け、前回の特性係数算出時の温度から所定温度以上の温度変化が生じた場合には、新たな特性係数算出のためのデータ取得および特性推定ルーチンを起動する構成とすれば良い。 Therefore, if a temperature sensor is provided in the system, preferably on the sensor, and a temperature change of a predetermined temperature or more has occurred from the temperature at the previous calculation of the characteristic coefficient, a data acquisition and characteristic estimation routine for calculating a new characteristic coefficient is provided. What is necessary is just to set it as the structure to start.
これにより、どのような温度環境下においても事前のデータ取得なしにその場のデータで常に適切な特性係数が算出可能となり、適切な特性補正が施されたシステムが構築可能となる。 As a result, an appropriate characteristic coefficient can always be calculated from the in-situ data without any prior data acquisition under any temperature environment, and a system with appropriate characteristic correction can be constructed.
1 撮像装置
4 撮像素子
14 ばらつき補正部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記複数の画素間の出力のばらつきを補正するばらつき補正部と、を備えた撮像装置であって、
前記ばらつき補正部は、
前記撮像素子において第1の蓄積時間で蓄積された電荷に基づいて出力される第1の出力と、
前記撮像素子において前記第1の蓄積時間より短い第2の蓄積時間で蓄積された電荷に基づいて出力される第2の出力とを受け、
各画素ごとに前記第1および第2の出力から、入射光量に対する出力を表す光電変換特性上のデータを取得し、
取得した複数の画素についての前記第1および第2の蓄積時間の比と、前記第1および第2の蓄積時間における出力値より、各画素での光電変換特性を推定し、推定された前記光電変換特性に基づいて前記複数の画素間のばらつきを補正する、撮像装置。 An image sensor that has a plurality of pixels composed of photoelectric conversion elements and converts incident light into an electrical signal by photoelectric conversion;
A variation correction unit that corrects variations in output among the plurality of pixels, and an imaging device comprising:
The variation correction unit
A first output that is output based on the charge accumulated in the first accumulation time in the imaging device;
Receiving a second output that is output based on the charge accumulated in the second accumulation time shorter than the first accumulation time in the imaging element;
From the first and second outputs for each pixel, data on photoelectric conversion characteristics representing an output with respect to an incident light amount is acquired,
A photoelectric conversion characteristic in each pixel is estimated from a ratio of the first and second accumulation times for the obtained plurality of pixels and an output value in the first and second accumulation times, and the estimated photoelectric An imaging apparatus that corrects variations among the plurality of pixels based on conversion characteristics.
前記第1の出力のみ画像データの生成に用いる、請求項1記載の撮像装置。 The first accumulation time corresponds to an accumulation time for one frame of image data,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein only the first output is used for generating image data.
温度変化を検出した場合には推定された前記光電変換特性を破棄し、再度取得した前記光電変換特性上のデータに基づいて、各画素での光電変換特性を推定する、請求項1記載の撮像装置。 The imaging device has a temperature sensor;
The imaging according to claim 1, wherein when the temperature change is detected, the estimated photoelectric conversion characteristic is discarded, and the photoelectric conversion characteristic at each pixel is estimated based on the data on the photoelectric conversion characteristic acquired again. apparatus.
Priority Applications (1)
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