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JP2007174266A - Imaging device - Google Patents

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JP2007174266A
JP2007174266A JP2005369184A JP2005369184A JP2007174266A JP 2007174266 A JP2007174266 A JP 2007174266A JP 2005369184 A JP2005369184 A JP 2005369184A JP 2005369184 A JP2005369184 A JP 2005369184A JP 2007174266 A JP2007174266 A JP 2007174266A
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JP
Japan
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pixel data
difference
pixel
exposure
value
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2005369184A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsuya Nakamura
淳哉 中村
Haruhisa Kurane
治久 倉根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】イメージセンサ(光電変換素子)からの電荷(画素信号)の読み出しを、非破壊読み出し方式を用いて行う場合の画質劣化を低減するのに好適な撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置1を、光電変換素子等から構成されるイメージセンサと、イメージセンサからの画素信号を非破壊読み出し方式で読み出し、当該画素信号の画素データを出力する撮像処理部10と、撮像処理部10から出力されるOB領域の画素データ、最小露光時間時の画素データ等の各種画素データに基づき、OB差分画素データ及び最小露光画素データを生成すると共に、これら生成した画素データに基づき通常露光時間時の画素データからノイズ成分を除去した差分画素データを生成する画像処理部12と、撮像処理部10から出力される各種画素データ、OB差分画素データ、最小露光画素データ及び前記差分画素データを記憶するフレームメモリ14とを含んだ構成とした。
【選択図】図1
An image pickup apparatus suitable for reducing image quality deterioration when a charge (pixel signal) is read from an image sensor (photoelectric conversion element) using a non-destructive reading method is provided.
An image sensor includes an image sensor configured by a photoelectric conversion element, an image processing unit that reads out a pixel signal from the image sensor by a nondestructive readout method, and outputs pixel data of the pixel signal; OB difference pixel data and minimum exposure pixel data are generated based on various pixel data such as pixel data of the OB area output from the imaging processing unit 10 and pixel data at the minimum exposure time, and based on the generated pixel data. An image processing unit 12 that generates differential pixel data obtained by removing noise components from pixel data during normal exposure time, various pixel data output from the imaging processing unit 10, OB differential pixel data, minimum exposure pixel data, and the differential pixel And a frame memory 14 for storing data.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、光電変換素子からの電荷の読み出しを非破壊で読み出すことが可能な撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus capable of reading charges from a photoelectric conversion element in a nondestructive manner.

従来、撮像装置のイメージセンサ(光電変換素子)からの電荷の読み出し方式としては、破壊読み出し方式と非破壊読み出し方式とがある。
ここで、破壊読み出し方式は、光電変換素子から電荷(画素信号)を読み出すときに、当該光電変換素子に蓄積された電荷を空にするリセット処理を行うものである。
また、非破壊読み出し方式は、光電変換素子から電荷(画素信号)を読み出すときに、当該光電変換素子に蓄積された電荷を空にせず蓄積状態を維持したままで読み出すものである。つまり、電荷読み出し時にリセット処理を行わないため、設定された露光時間に至るまで、電荷の蓄積途中において、何度でも電荷の読み出しを行うことができる。従って、非破壊読み出し方式には、多段階露光を容易に実現することができるという利点がある。
Conventionally, there are a destructive readout method and a non-destructive readout method as a method for reading out charges from an image sensor (photoelectric conversion element) of an imaging apparatus.
Here, the destructive readout method performs a reset process for emptying the charge accumulated in the photoelectric conversion element when the charge (pixel signal) is read from the photoelectric conversion element.
In the non-destructive readout method, when charge (pixel signal) is read from a photoelectric conversion element, the charge stored in the photoelectric conversion element is read without being emptied. That is, since the reset process is not performed at the time of reading the charge, the charge can be read as many times as necessary during the charge accumulation until the set exposure time is reached. Therefore, the nondestructive readout method has an advantage that multistage exposure can be easily realized.

また、光電変換素子から読み出された電荷(画素信号)には、光電変換素子等の画素を構成する各素子の特性(画素構造からくる分光特性など)のバラツキなどが原因で発生するノイズが混入し、このノイズが撮像画像の画質を著しく悪化させるという問題がある。一般に、破壊読み出しを用いて電荷を読み出す方式を用いる場合は、読み出した電荷(画素信号)と、当該読み出し後のリセット処理直後の電荷(画素信号)との差分をとって、前記ノイズを除去することが行われる。つまり、撮像時の露光時間で露光された状態で得た画素信号と、リセット直後の略遮光状態時(暗時)に得た画素信号との差分をとることによって前記ノイズを画素信号から除去し、画質改善を行っている。   In addition, the charge (pixel signal) read out from the photoelectric conversion element includes noise generated due to variations in characteristics of each element constituting the pixel such as the photoelectric conversion element (spectral characteristics etc. coming from the pixel structure). There is a problem in that this noise significantly deteriorates the image quality of the captured image. In general, when a method of reading charges using destructive readout is used, the noise is removed by taking the difference between the readout charge (pixel signal) and the charge (pixel signal) immediately after the reset process after the readout. Is done. In other words, the noise is removed from the pixel signal by taking the difference between the pixel signal obtained in the exposure state at the exposure time at the time of imaging and the pixel signal obtained in the substantially light-shielded state immediately after reset (in the dark). The image quality has been improved.

一方、非破壊読み出しを用いて光電変換素子から電荷(画素信号)を読み出す撮像装置としては、例えば、特許文献1に記載の撮像装置がある。
特許文献1に記載の撮像装置は、複数の各画素が増幅型の光電変換素子を備えた撮像装置において、露光時間の異なる複数の画素信号を読み出し、露光時間の長い一の画素信号の中から飽和画素信号を検出した場合に、該飽和画素信号を露光時間のより短い該画素の非飽和画素信号と置換するものである。
特開平5―22670号公報
On the other hand, as an imaging device that reads electric charges (pixel signals) from a photoelectric conversion element using nondestructive readout, for example, there is an imaging device described in Patent Document 1.
The imaging apparatus described in Patent Document 1 reads out a plurality of pixel signals having different exposure times in an imaging apparatus in which each of the plurality of pixels includes an amplification type photoelectric conversion element, and from among the one pixel signals having a long exposure time. When a saturated pixel signal is detected, the saturated pixel signal is replaced with the unsaturated pixel signal of the pixel having a shorter exposure time.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-22670

しかしながら、上記特許文献1の従来技術にあっては、画素信号の読み出し時にリセットを行わない非破壊読み出し方式を用いており、前述した破壊読み出し方式のように、リセット直後の暗時の信号を取得してノイズを除去するといった画質改善処理を行っていないため、光電変換素子等の画素を構成する素子の特性のバラツキが原因で発生するノイズによって、撮像画像の画質が悪化するといった問題があった。   However, the conventional technique of Patent Document 1 uses a non-destructive readout method that does not perform resetting when reading pixel signals, and obtains a dark signal immediately after reset as in the destructive readout method described above. Therefore, there is a problem that the image quality of the captured image is deteriorated due to noise generated due to variations in characteristics of elements constituting the pixels such as the photoelectric conversion elements. .

また、上記特許文献1の従来技術において、例えば、暗時(例えば、最小露光時間時)の画素信号を撮像前に取得してこれを予め記憶しておき、この記憶された暗時の画素信号を用いて撮像時の画素信号からノイズを除去するという方法が考えられるが、このような方法を用いると、暗時の画素信号をリアルタイムに変更することができないため、長時間の撮像時や周囲環境の変化(例えば、温度変化)等によって各素子の特性が変化してノイズの状態が変わってしまうような場合に、ノイズ除去精度が低下してしまうという問題があった。   In the prior art disclosed in Patent Document 1, for example, a pixel signal in the dark (for example, at the minimum exposure time) is acquired before imaging and stored in advance, and the stored pixel signal in the dark is stored. It is possible to remove noise from the pixel signal at the time of imaging using this method. However, if such a method is used, the pixel signal at the time of darkness cannot be changed in real time. There has been a problem that the noise removal accuracy is lowered when the characteristics of each element changes due to environmental changes (for example, temperature changes) or the like, and the state of noise changes.

そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、イメージセンサ(光電変換素子)からの電荷(画素信号)の読み出しを、非破壊読み出し方式を用いて行う場合の画質劣化を低減するのに好適な撮像装置を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the conventional technology, and reading out charges (pixel signals) from an image sensor (photoelectric conversion element) is nondestructive reading. An object of the present invention is to provide an image pickup apparatus suitable for reducing image quality degradation when the method is used.

〔形態1〕 上記目的を達成するために、形態1の撮像装置は、
露光した光を電荷に変換して蓄積する光電変換素子が複数マトリクス状に配設された光電変換部と、前記光電変換部における前記光電変換素子の構成する画素からの電荷の読み出しを非破壊で行う撮像手段とを備えた撮像装置であって、
設定可能な最小露光時間での露光時に読み出した電荷に対応する画素データである最小露光画素データを取得する最小露光画素データ取得手段と、
所定露光時間での露光時に読み出した電荷に対応する各画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記取得した各最小露光画素データの画素値との差分値を算出し、当該算出した差分値からなる差分画素データを生成する差分画素データ生成手段と、を備えることを特徴としている。
[Mode 1] In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to mode 1
A photoelectric conversion unit in which a plurality of photoelectric conversion elements for converting exposed light into electric charges and storing them are arranged in a matrix, and non-destructive reading of charges from pixels constituting the photoelectric conversion elements in the photoelectric conversion unit An imaging device comprising imaging means for performing,
Minimum exposure pixel data acquisition means for acquiring minimum exposure pixel data, which is pixel data corresponding to charges read at the time of exposure with a settable minimum exposure time;
The difference value between the pixel value of each pixel data corresponding to the electric charge read at the time of exposure with a predetermined exposure time and the pixel value of each acquired minimum exposure pixel data corresponding to each pixel data is calculated, and the calculated Difference pixel data generation means for generating difference pixel data composed of difference values.

このような構成であれば、最小露光画素データ取得手段によって、設定可能な最小露光時間での露光時に読み出した電荷に対応する画素データである最小露光画素データを取得することが可能であり、差分画素データ生成手段によって、所定露光時間での露光時に読み出した電荷に対応する各画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記取得した各最小露光画素データの画素値との差分値を算出し、当該算出した差分値からなる差分画素データを生成することが可能である。   With such a configuration, the minimum exposure pixel data acquisition unit can acquire minimum exposure pixel data that is pixel data corresponding to the electric charge read out during exposure with a settable minimum exposure time. The pixel data generation means calculates a difference value between the pixel value of each pixel data corresponding to the charge read at the time of exposure with a predetermined exposure time and the pixel value of each acquired minimum exposure pixel data corresponding to each pixel data. It is possible to calculate and generate difference pixel data including the calculated difference value.

従って、動画像の撮像前に、例えば、電子シャッタ機能等により設定できる最小露光時間の画素データを暗時の画素データとして取得し、この最小露光画素データを、例えば、画像撮影時の通常の露光時間で読み出した画素データから減じて、各素子のバラツキ等が原因で生じる固定パターンノイズを通常露光時の画素データからほぼ除去することが可能となるので、撮像画像の画質を改善することができるという効果が得られる。   Therefore, before capturing a moving image, for example, pixel data having a minimum exposure time that can be set by an electronic shutter function or the like is acquired as pixel data in the dark, and the minimum exposure pixel data is obtained by, for example, normal exposure at the time of image capturing. By subtracting from the pixel data read out over time, fixed pattern noise caused by variations in each element can be almost removed from the pixel data during normal exposure, so that the image quality of the captured image can be improved. The effect is obtained.

ここで、上記「最小露光時間」は、例えば、電子シャッタ機能等により}設定できる最小の露光時間が望ましいが、上記差分画素データから構成される撮像画像の画質が劣化しない範囲であれば最小でなくても良い。
また、上記「撮像手段」は、例えば、CMOS技術を用いて構成されており、CMOS技術を利用したイメージセンサとしては、閾値変調型撮像素子(VMIS(Threshold Voltage Modulation Image Sensor))などがある。
Here, the “minimum exposure time” is preferably the minimum exposure time that can be set, for example, by an electronic shutter function or the like, but is minimum if the image quality of the captured image composed of the difference pixel data does not deteriorate. It is not necessary.
The “imaging means” is configured by using, for example, CMOS technology, and examples of an image sensor using the CMOS technology include a threshold modulation image sensor (VMIS (Threshold Voltage Modulation Image Sensor)).

また、上記「固定パターンノイズ」には、長時間露光時に問題になる暗電流シェーディングや、画素ごとのセンサ感度の違いによって発生するものなどがある。イメージセンサは、露光によって発生した電荷の量から、逆に露光量を求めることができるが、露光しない状態でも時間に比例して蓄積される電荷があり、これを暗電流という。なお、暗電流の原因は、主にシリコン表面で発生する熱励起がある。また、光電効果による電子の励起は、光エネルギーだけでなく熱エネルギーによっても生じ、一般に、5〜8℃上昇する毎に暗電流は倍増する。 また、画素ごとのセンサ感度の違いは、開口率やフォトダイオードの厚みの製造時に生じるバラツキなどが原因で生じる。   Further, the “fixed pattern noise” includes dark current shading which is a problem during long exposure, and noise generated due to a difference in sensor sensitivity for each pixel. The image sensor can obtain the exposure amount on the contrary from the amount of the charge generated by the exposure, but there is a charge that is accumulated in proportion to the time without exposure, which is called dark current. The cause of dark current is mainly thermal excitation generated on the silicon surface. In addition, excitation of electrons due to the photoelectric effect is caused not only by light energy but also by thermal energy, and in general, the dark current doubles every time the temperature rises by 5 to 8 ° C. Also, the difference in sensor sensitivity for each pixel is caused by variations that occur during the manufacturing of the aperture ratio and the thickness of the photodiode.

〔形態2〕 更に、形態2の撮像装置は、形態1記載の撮像装置において、
(N−1)種類(Nは2以上の自然数)の露光時間に対応し、当該各種類毎の露光時間での露光時に読み出した前記画素のライン毎の電荷に対応する画素データを前記各種類毎にそれぞれ独立に記憶し、且つ当該記憶した画素データを前記各種類毎にそれぞれ独立に出力する(N−1)個の第1〜第(N−1)出力チャンネルと、
前記(N−1)種類の露光時間に対する露光において、前記最小露光時間での露光時の前記画素のライン毎の電荷を読み出すと共に当該読み出した電荷に対応する画素データを記憶し、且つ当該記憶した画素データを出力する第N出力チャンネルと、を備え、
前記最小露光画素データ取得手段は、前記第N出力チャンネルを介して出力される前記最小露光画素データを取得するようになっており、
前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第N−1出力チャンネルから出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出し、当該算出した差分値からなる差分画素データを生成するようになっていることを特徴としている。
[Embodiment 2] Furthermore, an imaging apparatus according to Embodiment 2 is the imaging apparatus according to Embodiment 1,
(N-1) The pixel data corresponding to the charge for each line of the pixel read at the time of exposure with the exposure time for each type corresponding to the exposure time of each type (N is a natural number of 2 or more). (N-1) first to (N-1) output channels for storing each of them independently and outputting the stored pixel data independently for each type;
In the exposure for the (N-1) types of exposure time, the charge for each line of the pixel at the time of exposure with the minimum exposure time is read, and pixel data corresponding to the read charge is stored and stored. An Nth output channel for outputting pixel data;
The minimum exposure pixel data acquisition means acquires the minimum exposure pixel data output via the Nth output channel;
The difference pixel data generation unit includes pixel values of pixel data corresponding to (N-1) types of exposure times output from the first to (N-1) th output channels for each line of the pixels, The difference value with the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum pixel data acquisition unit corresponding to each pixel data is calculated, and difference pixel data composed of the calculated difference value is generated. It is a feature.

このような構成であれば、第1〜第(N−1)出力チャンネルによって、(N−1)種類(Nは2以上の自然数)の露光時間に対応し、当該各種類毎の露光時間での露光時に読み出した前記画素のライン毎の電荷に対応する画素データを前記各種類毎にそれぞれ独立に記憶し、且つ当該記憶した画素データを前記各種類毎にそれぞれ独立に出力することが可能であり、第N出力チャンネルによって、前記N−1種類の露光時間に対する露光において、前記最小露光時間での露光時の前記画素のライン毎の電荷を読み出すと共に当該読み出した電荷に対応する画素データを記憶し、且つ当該記憶した画素データを出力することが可能である。   With such a configuration, the first to (N-1) th output channels correspond to (N-1) types (N is a natural number of 2 or more) of exposure time, and the exposure time for each type. The pixel data corresponding to the charges for each line of the pixels read during the exposure can be stored independently for each type, and the stored pixel data can be output independently for each type. Yes, the Nth output channel reads out the charges for each line of the pixels at the time of exposure with the minimum exposure time and stores the pixel data corresponding to the read charges in the exposure for the N-1 types of exposure times. In addition, the stored pixel data can be output.

また、前記最小露光画素データ取得手段は、前記第N出力チャンネルを介して出力される前記最小露光画素データを取得することが可能であり、前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルからそれぞれ出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出し、当該算出した差分値からなる差分画素データを生成することが可能である。   Further, the minimum exposure pixel data acquisition means can acquire the minimum exposure pixel data output via the Nth output channel, and the difference pixel data generation means can obtain each pixel line. , Pixel values of pixel data respectively corresponding to (N-1) types of exposure times output from the first to (N-1) th output channels, and acquisition of the minimum pixel data corresponding to each pixel data. It is possible to calculate a difference value from the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the means, and generate difference pixel data including the calculated difference value.

従って、それぞれが独立した第1〜第(N−1)チャンネルを介して(N−1)種類の各露光時間毎の画素データを取得できる一方、第1〜第(N−1)チャンネルとは独立した第N出力チャンネルを介して最小露光時間時の画素データを取得することができるので、画像撮像時において、(N−1)種類の各露光時間毎の電荷の読み出しと同じ露光区間において、最小露光時間時の電荷の読み出しを行うことができるので、最小露光時間時(暗時)の画素データをリアルタイムに変更してこれを差分画素データの生成に用いることができ、これにより、周辺環境の変化等によってノイズの状態が変化しても、この変化したノイズにリアルタイムに対応することができるという効果が得られる。   Therefore, (N-1) types of pixel data for each exposure time can be acquired via the independent first to (N-1) th channels, while the first to (N-1) th channels are the same. Since the pixel data at the minimum exposure time can be acquired via the independent Nth output channel, at the time of image capturing, in the same exposure section as the reading of the charge for each (N-1) type of exposure time, Since the charge can be read at the minimum exposure time, the pixel data at the minimum exposure time (in the dark) can be changed in real time and used for the generation of the difference pixel data. Even if the state of the noise changes due to a change in the noise, etc., it is possible to deal with the changed noise in real time.

〔形態3〕 更に、形態3の撮像装置は、形態2の撮像装置において、
前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される、前記最小露光時間での露光時の電荷に対応する画素データを取得し、前記第N出力チャンネルを介して出力される、前記最小露光時間での露光時の電荷に対応する画素データを取得し、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルの各出力チャンネル毎に、当該各出力チャンネルを介して取得した最小露光時の画素データの画素値と、前記第N出力チャンネルを介して取得した最小露光時の画素データの画素値との差分値を算出し、当該差分値からなる最小露光差分画素データを生成する最小露光差分画素データ生成手段と、
前記最小露光差分画素データを記憶する最小露光差分画素データ記憶手段と、を備え、
前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小露光画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該各画素データの差分値と、当該各画素データに対応する前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶された最小露光差分画素データの値との差分値を算出し、当該差分値からなる差分画素データを生成するようになっていることを特徴としている。
[Mode 3] Furthermore, the imaging device of mode 3 is the imaging device of mode 2,
Pixel data corresponding to the charge during the exposure with the minimum exposure time, which is output through the first to (N-1) th output channels, is acquired and output through the Nth output channel. Pixel data corresponding to the charge during exposure with the minimum exposure time is acquired, and the minimum exposure acquired via each output channel for each output channel of the first to (N-1) th output channels. The difference value between the pixel value of the pixel data at the time and the pixel value of the pixel data at the minimum exposure obtained via the Nth output channel is calculated, and the minimum exposure difference pixel data including the difference value is generated. Exposure difference pixel data generating means;
Minimum exposure difference pixel data storage means for storing the minimum exposure difference pixel data,
The difference pixel data generation means stores pixel data corresponding to (N-1) types of exposure times output via the first to (N-1) th output channels for each line of the pixels. A difference value between the pixel value and the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum exposure pixel data acquisition unit corresponding to the pixel data is calculated, and the difference value of the pixel data and the pixel data are calculated. A difference value with respect to the value of the minimum exposure difference pixel data stored in the minimum exposure difference pixel data storage unit corresponding to is calculated, and difference pixel data composed of the difference value is generated. Yes.

このような構成であれば、最小露光差分画素データ生成手段によって、 前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される、前記最小露光時間での露光時の電荷に対応する画素データを取得し、前記第N出力チャンネルを介して出力される、前記最小露光時間での露光時の電荷に対応する画素データを取得し、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルの各出力チャンネル毎に、当該各出力チャンネルを介して取得した最小露光時の画素データの画素値と、前記第N出力チャンネルを介して取得した最小露光時の画素データの画素値との差分値を算出し、当該差分値からなる最小露光差分画素データを生成することが可能であり、最小露光差分画素データ記憶手段によって、前記最小露光差分画素データを記憶することが可能である。   With such a configuration, the minimum exposure difference pixel data generation unit corresponds to the charge at the time of exposure with the minimum exposure time output through the first to (N-1) th output channels. Pixel data is obtained, and pixel data corresponding to the charge during exposure at the minimum exposure time output through the Nth output channel is obtained, and the first to (N-1) th output channels are obtained. For each output channel, the difference value between the pixel value of the pixel data at the minimum exposure obtained via each output channel and the pixel value of the pixel data at the minimum exposure obtained via the Nth output channel is calculated. It is possible to calculate and generate the minimum exposure difference pixel data including the difference value, and the minimum exposure difference pixel data can be stored by the minimum exposure difference pixel data storage means. It is.

また、前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小露光画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該各画素データの差分値と、当該各画素データに対応する前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶された最小露光差分画素データの値との差分値を算出し、当該差分値からなる差分画素データを生成することが可能である。   Further, the difference pixel data generation means is a pixel corresponding to each of (N-1) types of exposure times output via the first to (N-1) th output channels for each line of the pixels. Calculating a difference value between the pixel value of the data and the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum exposure pixel data acquisition unit corresponding to the pixel data, and the difference value of the pixel data It is possible to calculate a difference value from the value of the minimum exposure difference pixel data stored in the minimum exposure difference pixel data storage unit corresponding to the pixel data, and generate difference pixel data including the difference value.

従って、(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データから、各画素の特性のバラツキが原因で生じるノイズに加え、第1〜第(N−1)出力チャンネル並びに第N出力チャンネルにおいてそれぞれ発生するノイズを除去することが可能となるので、撮像画像の画質をより改善することができるという効果が得られる。   Accordingly, in addition to the noise generated due to the variation in the characteristics of each pixel from the pixel data corresponding to each of the (N-1) types of exposure time, in the first to (N-1) output channels and the Nth output channel. Since it is possible to remove the noises generated, the effect of further improving the image quality of the captured image can be obtained.

〔形態4〕 更に、形態4の撮像装置は、形態3の撮像装置において、
前記画素のラインの所定の1ライン分の前記最小露光差分画素データを前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶するようになっており、
前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小露光画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該各画素データの差分値と、前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶された1ライン分の最小露光差分画素データの値との差分値を算出し、当該差分値からなる差分画素データを生成するようになっていることを特徴としている。
[Mode 4] Furthermore, the imaging device of mode 4 is the imaging device of mode 3,
The minimum exposure difference pixel data for a predetermined one line of the pixel lines is stored in the minimum exposure difference pixel data storage means,
The difference pixel data generation means stores pixel data corresponding to (N-1) types of exposure times output via the first to (N-1) th output channels for each line of the pixels. While calculating a difference value between the pixel value and the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum exposure pixel data acquisition unit corresponding to the pixel data, the difference value of the pixel data and the minimum exposure difference A difference value with the value of the minimum exposure difference pixel data for one line stored in the pixel data storage means is calculated, and difference pixel data composed of the difference value is generated.

このような構成であれば、前記画素のラインの所定の1ライン分の前記最小露光差分画素データを前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶することが可能であり、前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小露光画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該各画素データの差分値と、前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶された1ライン分の最小露光差分画素データの値との差分値を算出し、当該差分値からなる差分画素データを生成することが可能である。   With this configuration, it is possible to store the minimum exposure difference pixel data for a predetermined line of the pixel lines in the minimum exposure difference pixel data storage unit, and the difference pixel data generation unit , Pixel values of pixel data respectively corresponding to (N-1) types of exposure times output via the first to (N-1) th output channels for each line of the pixels, and the respective pixels The difference value between the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum exposure pixel data acquisition unit corresponding to the data is calculated, and the difference value of each pixel data is stored in the minimum exposure difference pixel data storage unit. It is possible to calculate a difference value with respect to the value of the minimum exposure difference pixel data for one line and generate difference pixel data including the difference value.

ここで、本発明者らは、実験を行って、上記形態2の構成の撮像装置によって撮像した画像に、第1〜第(N−1)出力チャンネル並びに第N出力チャンネルにおいてそれぞれ発生するノイズが原因で複数の縦縞が発生するのを確認した。つまり、第1〜第(N−1)出力チャンネル並びに第N出力チャンネルにおいて発生するノイズは、ラインメモリを構成する特定の素子において発生していることになり、更に縦縞が発生するということは、同じようなノイズが、全ラインの同じ画素位置の画素データに対して発生していることになる。従って、本形態の構成のように、1ライン分の最小露光差分画素データを記憶する構成であれば、全ラインに対して第1〜第(N−1)出力チャンネル並びに第N出力チャンネルにおいて発生するノイズを低減することが可能であり、これにより、1ライン分の最小露光差分画素データのみを記憶するだけで良くなるので、第1〜第(N−1)出力チャンネル並びに第N出力チャンネルにおいて発生するノイズを低減できると共に、最小露光差分画素データを記憶するのに必要なメモリ容量を低減することができるという効果が得られる。   Here, the present inventors have conducted experiments, and noises generated in the first to (N−1) th output channels and the Nth output channel are respectively detected in the images captured by the imaging apparatus having the configuration of the second aspect. It was confirmed that multiple vertical stripes were generated. That is, noise generated in the first to (N-1) th output channels and the Nth output channel is generated in a specific element constituting the line memory, and further vertical stripes are generated. Similar noise is generated for pixel data at the same pixel position in all lines. Accordingly, if the configuration is such that the minimum exposure difference pixel data for one line is stored as in the configuration of the present embodiment, it occurs in the first to (N-1) output channels and the Nth output channel for all lines. Noise can be reduced, and only the minimum exposure difference pixel data for one line needs to be stored. Therefore, in the first to (N-1) th output channels and the Nth output channel, The noise generated can be reduced, and the memory capacity necessary for storing the minimum exposure difference pixel data can be reduced.

〔形態5〕 更に、形態5の撮像装置は、形態3の撮像装置において、
前記画素のラインの全ライン数よりも少ない複数ライン分の前記最小露光差分画素データを前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶するようになっており、
前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小露光画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該各画素データの差分値と、前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶された複数ライン分の最小露光差分画素データのいずれかの値との差分値を算出し、当該差分値からなる差分画素データを生成するようになっていることを特徴としている。
[Embodiment 5] Furthermore, the imaging device of Embodiment 5 is the imaging device of Embodiment 3,
The minimum exposure difference pixel data for a plurality of lines smaller than the total number of lines of the pixel is stored in the minimum exposure difference pixel data storage means,
The difference pixel data generation means stores pixel data corresponding to (N-1) types of exposure times output via the first to (N-1) th output channels for each line of the pixels. While calculating a difference value between the pixel value and the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum exposure pixel data acquisition unit corresponding to the pixel data, the difference value of the pixel data and the minimum exposure difference A difference value with any value of the minimum exposure difference pixel data for a plurality of lines stored in the pixel data storage means is calculated, and difference pixel data including the difference value is generated. Yes.

このような構成であれば、前記画素のラインの全ライン数よりも少ない複数ライン分の前記最小露光差分画素データを前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶することが可能であり、前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小露光画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該各画素データの差分値と、前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶された複数ライン分の最小露光差分画素データのいずれかの値との差分値を算出し、当該差分値からなる差分画素データを生成することが可能である。   With such a configuration, the minimum exposure difference pixel data for a plurality of lines smaller than the total number of lines of the pixels can be stored in the minimum exposure difference pixel data storage unit, and the difference pixels The data generation means includes pixel values of pixel data respectively corresponding to (N-1) types of exposure times output via the first to (N-1) th output channels for each line of the pixels. Calculating a difference value between the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum exposure pixel data acquisition unit corresponding to the pixel data and storing the difference value of the pixel data and the minimum exposure difference pixel data It is possible to calculate a difference value with any value of the minimum exposure difference pixel data for a plurality of lines stored in the means and generate difference pixel data composed of the difference value .

ここで、本発明者らは、実験を行って、上記形態4の構成の撮像装置によって撮像した画像は、形態2の構成のように第1〜第(N−1)出力チャンネル並びに第N出力チャンネルにおいて発生するノイズを、このノイズに対して低減させる処理を何もしないときよりは低減させることができたが、上記形態3の構成のように、全ライン分の最小露光差分画素データを用いたときよりも低減できていないことを確認した。そこで、本形態の構成のように、複数ライン分の最小露光差分画素データを記憶するようにし、これら複数ライン分の最小露光差分画素データを、例えば、最小露光差分画素データと同じライン及びその近傍のラインに対して適用するなど、複数ライン分の最小露光差分画素データを用いることで形態4の構成よりもノイズを低減させることができた。従って、本形態の構成であれば、全ライン分の最小露光差分画素データを記憶するよりもメモリ容量を低減できると共に、1ライン分の最小露光差分画素データを用いるよりもノイズを低減できるという効果が得られる。   Here, the inventors conducted an experiment, and the images captured by the imaging device having the configuration of the fourth aspect are the first to (N-1) output channels and the Nth output as in the configuration of the second aspect. Although noise generated in the channel can be reduced as compared with the case where no processing for reducing this noise is performed, the minimum exposure difference pixel data for all lines is used as in the configuration of the third embodiment. It was confirmed that it was not reduced more than when it was. Therefore, as in the configuration of the present embodiment, the minimum exposure difference pixel data for a plurality of lines is stored, and the minimum exposure difference pixel data for the plurality of lines is, for example, the same line as the minimum exposure difference pixel data and its vicinity. By using the minimum exposure difference pixel data for a plurality of lines, such as by applying to the line, noise can be reduced as compared with the configuration of the fourth aspect. Therefore, with the configuration of this embodiment, the memory capacity can be reduced as compared with storing the minimum exposure difference pixel data for all lines, and the noise can be reduced as compared with using the minimum exposure difference pixel data for one line. Is obtained.

〔形態6〕 更に、形態6の撮像装置は、形態2乃至5のいずれか1の撮像装置において、
前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される、前記光電変換部の光学的黒となる領域の光電変換素子の電荷に対応した画素データを取得し、前記第N出力チャンネルを介して出力される、前記光学的黒となる領域の光電変換素子の電荷に対応した画素データを取得し、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルの各出力チャンネル毎に、当該各出力チャンネルを介してそれぞれ取得した光学的黒となる領域の画素データの画素値と、前記第N出力チャンネルを介して取得した光学的黒となる領域の画素データの画素値との差分値に基づく値からなるOB差分画素データを生成するOB差分画素データ生成手段と、を備え、
前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該各画素データの差分値に、OB差分画素データの値を加算し、当該加算結果からなる差分画素データを生成するようになっていることを特徴としている。
[Mode 6] Furthermore, the imaging device of mode 6 is the imaging device of any one of modes 2 to 5,
Pixel data corresponding to the charges of the photoelectric conversion elements in the optical black region of the photoelectric conversion unit, which are output through the first to (N-1) th output channels, respectively, are acquired, and the Nth output Obtaining pixel data corresponding to the charges of the photoelectric conversion element in the optically black region output through the channel, and for each output channel of the first to (N-1) th output channels, A difference value between the pixel value of the pixel data of the optical black area acquired through each output channel and the pixel value of the pixel data of the optical black area acquired through the Nth output channel. OB difference pixel data generation means for generating OB difference pixel data consisting of values based on
The difference pixel data generation means stores pixel data corresponding to (N-1) types of exposure times output via the first to (N-1) th output channels for each line of the pixels. The difference value between the pixel value and the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum pixel data acquisition unit corresponding to the pixel data is calculated, and the difference value of the pixel data is calculated as the difference value of the OB difference pixel data. It is characterized in that values are added and difference pixel data composed of the addition result is generated.

このような構成であれば、OB差分画素データ生成手段によって、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される、前記光電変換部の光学的黒となる領域の光電変換素子の電荷に対応した画素データを取得し、前記第N出力チャンネルを介して出力される、前記光学的黒となる領域の光電変換素子の電荷に対応した画素データを取得し、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルの各出力チャンネル毎に、当該各出力チャンネルを介してそれぞれ取得した光学的黒となる領域の画素データの画素値と、前記第N出力チャンネルを介して取得した光学的黒となる領域の画素データの画素値との差分値に基づく値からなるOB差分画素データを生成することが可能であり、前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該各画素データの差分値に、OB差分画素データの値を加算し、当該加算結果からなる差分画素データを生成することが可能である。   If it is such a structure, the photoelectric conversion of the area | region used as the optical black of the said photoelectric conversion part each output via the said 1st-(N-1) output channel by the OB difference pixel data generation means Pixel data corresponding to the charge of the element is acquired, pixel data corresponding to the charge of the photoelectric conversion element in the optical black region, which is output through the Nth output channel, is acquired, For each output channel of the (N-1) th output channel, the pixel value of the pixel data of the optical black area acquired through each output channel and the optical acquired through the Nth output channel. OB difference pixel data having a value based on a difference value from the pixel value of the pixel data of a region that is a target black can be generated, and the difference pixel data generation unit can generate the difference pixel data for each line of the pixels. , Pixel values of pixel data respectively corresponding to (N-1) types of exposure times output through the first to (N-1) th output channels, and the minimum pixel corresponding to each pixel data. The difference value with the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the data acquisition means is calculated, the value of the OB difference pixel data is added to the difference value of each pixel data, and the difference pixel data formed from the addition result is obtained. It is possible to generate.

ここで、本発明者らは、実験を行って、第1〜(N−1)出力チャンネルからそれぞれ出力されるN−1種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出したときに、差分値がマイナスの値になるときがあることを確認した。マイナスの画素値は画像処理において通常は存在し得ない値であり、このようなマイナス値となる値は予め「0」に固定するなどの処置がとられるため、例えば、この部分が点となって画像に出現するなど画質を劣化させる要因となる。また、差分値を算出したときにマイナス値になる要因の一つとしては、第1〜第(N−1)出力チャンネル並びに第N出力チャンネルを介して読み出したOB(オプティカルブラック)領域の画素信号のレベル差によるものがある。そこで、本形態の構成のように、OB領域の画素信号を用いて、例えば、第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ取得したOB領域の全画素信号の画素値の各出力チャンネル毎の平均値と第N出力チャンネルを介して取得したOB領域の全画素信号の画素値の平均値との差分値、第1〜第(N−1)出力チャンネルを介して取得したOB領域の画素信号の画素値の各出力チャンネル毎の最大値と最小値との差分と、第N出力チャンネルを介して取得したOB領域の画素信号の画素値の最大値と最小値との差分との差分などを算出するなど、OB領域の画素信号の画素値の差分値に基づく値を算出してOB差分画素データを生成し、この値を、第1〜第(N−1)出力チャンネルを介して出力されるN−1種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値に加算して差分画素データを生成することで、OB領域の画素信号のレベル差が原因で画素値がマイナスになるのを防ぐことができるという効果が得られる。   Here, the present inventors conducted an experiment, the pixel values of the pixel data respectively corresponding to the N-1 types of exposure times respectively output from the first to (N-1) output channels, and the respective pixels. When the difference value with the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum pixel data acquisition unit corresponding to the data was calculated, it was confirmed that the difference value might be a negative value. A negative pixel value is a value that cannot normally exist in image processing. Since such a negative value is fixed to “0” in advance, for example, this portion becomes a point. Appearing in the image, causing the image quality to deteriorate. Further, as one of the factors that become a negative value when the difference value is calculated, the pixel signal in the OB (optical black) area read through the first to (N-1) output channels and the Nth output channel is used. There is a difference in level. Therefore, as in the configuration of the present embodiment, each output of the pixel values of all the pixel signals in the OB area obtained through the first to (N-1) th output channels, for example, using the pixel signals in the OB area. The difference value between the average value for each channel and the average value of the pixel values of all the pixel signals in the OB area acquired via the Nth output channel, the OB area acquired via the first to (N-1) th output channels And the difference between the maximum value and the minimum value for each output channel of the pixel value of the pixel signal, and the difference between the maximum value and the minimum value of the pixel value of the pixel signal in the OB area acquired via the Nth output channel. OB difference pixel data is generated by calculating a value based on the difference value of the pixel value of the pixel signal in the OB area, such as calculating a difference, and this value is passed through the first to (N-1) output channels. N-1 types of exposure time output The difference pixel data is generated by adding the difference value between the pixel value of the corresponding pixel data and the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum pixel data acquisition unit corresponding to the pixel data, thereby generating OB There is an effect that the pixel value can be prevented from becoming negative due to the level difference of the pixel signals in the region.

以下、本発明に係る撮像装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図1〜図7は、本発明に係る撮像装置1の実施の形態を示す図である。
この撮像装置1は、1フレーム期間(1回の露光区間)に2種類の露光時間(通常露光時間≫最小露光時間)で画像を撮像可能な電子シャッタ機能を備えた撮像素子を備える。また、この撮像素子からは、画素列毎に順次、光電変換された画素信号が出力される。
Embodiments of an imaging apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1-7 is a figure which shows embodiment of the imaging device 1 which concerns on this invention.
The imaging apparatus 1 includes an imaging device having an electronic shutter function capable of capturing an image with two types of exposure times (normal exposure time >> minimum exposure time) in one frame period (one exposure section). In addition, this image sensor sequentially outputs pixel signals that have been subjected to photoelectric conversion for each pixel column.

以下、図1に基づき、本発明に係る撮像装置1の概略構成を説明する。ここで、図1は、本発明に係る撮像装置1の概略構成を示すブロック図である。
撮像装置1は、図1に示すように、光電変換素子等から構成されるイメージセンサ10a(後述)と、イメージセンサ10aからの画素信号を非破壊読み出し方式で読み出し、当該画素信号の画素データを出力する撮像処理部10と、撮像処理部10から出力される各種画素データに基づき、OB差分画素データ及び最小露光画素データを生成すると共に、これら生成した画素データに基づきノイズ成分を除去した差分画素データを生成する画像処理部12と、撮像処理部10から出力される各種画素データ、OB差分画素データ、最小露光画素データ及び前記差分画素データを記憶するフレームメモリ14とを含んで構成される。
Hereinafter, a schematic configuration of the imaging apparatus 1 according to the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the imaging apparatus 1 according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the imaging device 1 reads an image sensor 10a (described later) composed of photoelectric conversion elements and the like and a pixel signal from the image sensor 10a by a nondestructive readout method, and obtains pixel data of the pixel signal. Based on the imaging processing unit 10 to be output and various pixel data output from the imaging processing unit 10, the OB difference pixel data and the minimum exposure pixel data are generated, and the difference pixel from which the noise component is removed based on the generated pixel data The image processing unit 12 generates data, and includes various pixel data output from the imaging processing unit 10, OB difference pixel data, minimum exposure pixel data, and a frame memory 14 that stores the difference pixel data.

また、本実施の形態における撮像装置1は、図1に示すホストシステム2からの各種制御信号に基づき、OB差分画素データ生成処理、最小露光画素データ生成処理、差分画素データ生成処理等の各種処理が制御され且つ実行される。
更に、図2に基づき、撮像装置1の内部構成を説明する。ここで、図2は、本発明に係る撮像装置1の内部構成を示すブロック図である。
The imaging apparatus 1 according to the present embodiment also performs various processes such as an OB difference pixel data generation process, a minimum exposure pixel data generation process, and a difference pixel data generation process based on various control signals from the host system 2 illustrated in FIG. Are controlled and executed.
Furthermore, the internal configuration of the imaging apparatus 1 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the imaging apparatus 1 according to the present invention.

図2に示すように、撮像処理部10は、イメージセンサ10aと、露光時間設定用レジスタ10bと、第1のAFE(Analog Front End)10cと、第2のAFE10dとを含んで構成される。
イメージセンサ10aは、被写体からの光を撮像レンズ(不図示)でセンサセルアレイ(不図示)に集光し、その集光量に応じた電荷をセンサセルアレイの各画素に蓄積させる。また、イメージセンサ10aは、タイミング制御部12f(後述)から出力される駆動信号(ピクセルクロック、水平同期信号及び垂直同期信号)に基づいて、センサセルアレイの各画素列に蓄積されている電荷群を電圧群に順次変換し、異なる2種類の露光時間の各種類毎に、その変換された電圧群を、一方の露光時間の電圧群は、第1水平転送部(不図示)の有する、第1ラインメモリを含んで構成される第1出力チャンネル(以下、CH1と称す)を介して第1のAFE10cに順次出力させ、他方の露光時間の電圧群は、第2水平転送部(不図示)の有する、第2ラインメモリを含んで構成される第2出力チャンネル(以下、CH2と称す)を介して第2のAFE10dに順次出力させる。また、本実施の形態においては、非破壊読み出し方式で各画素からの電荷の読み出しを行うことによって、電子シャッタ機能による1回の露光区間(通常露光時間)において、各画素列の最小露光時間(設定可能な最小時間)での露光時の電荷群と、通常露光時間(ユーザ等によって任意に設定可能)での露光時の電荷群とを読み出すようになっている。
As shown in FIG. 2, the imaging processing unit 10 includes an image sensor 10a, an exposure time setting register 10b, a first AFE (Analog Front End) 10c, and a second AFE 10d.
The image sensor 10a condenses light from a subject on a sensor cell array (not shown) with an imaging lens (not shown), and accumulates charges corresponding to the amount of light collected in each pixel of the sensor cell array. Further, the image sensor 10a determines the charge group accumulated in each pixel column of the sensor cell array based on drive signals (pixel clock, horizontal synchronization signal, and vertical synchronization signal) output from the timing control unit 12f (described later). The voltage groups are converted into voltage groups sequentially, and the converted voltage groups are provided for each of the two different types of exposure times. The voltage group of one exposure time is a first horizontal transfer section (not shown). The first AFE 10c is sequentially output via a first output channel (hereinafter referred to as CH1) configured to include a line memory, and the other exposure time voltage group is supplied to a second horizontal transfer unit (not shown). The second AFE 10d is sequentially output via a second output channel (hereinafter referred to as CH2) configured to include the second line memory. Further, in the present embodiment, by reading out charges from each pixel by the non-destructive readout method, the minimum exposure time (each exposure time) of each pixel column in one exposure section (normal exposure time) by the electronic shutter function is achieved. A charge group at the time of exposure with a minimum settable time and a charge group at the time of exposure with a normal exposure time (which can be arbitrarily set by a user or the like) are read out.

以下、図3に基づき、撮像処理部10におけるイメージセンサ10aの露光時間の制御方法、及びイメージセンサ10aからの画素信号の読み出し方法について説明する。ここで、図3は、撮像処理部10における各画素のライン毎の露光及び画素信号の非破壊読み出し動作の一例を示す図である。
ここで、本発明の露光時間の制御は、センサセルアレイに対して、蓄積電荷を空にするためのクリアラインを設定し、このクリアラインを基準として、露光時間設定用レジスタ10bに書き込まれる通常露光時間の画素信号の非破壊読み出しを行う第1読み出しラインを設定すると共に、露光時間設定用レジスタ10bに予め書き込まれている最小露光時間時の画素信号の非破壊読み出しを行う第2読み出しラインを設定し、1回の露光区間(通常露光時間)において、通常露光時間時の画素信号及び最小露光時間時の画素信号の非破壊読み出しが実行されるように行われる。つまり、これら第1読み出しライン及び第2読み出しラインは、図3に示すように、所定位置の画素のライン(例えば、第1ライン)にクリアラインが設定されると、当該クリアラインから最小露光時間分の時間を空けて第2読み出しラインが第1ラインの画素信号を読み出すように設定され、クリアラインから通常露光時間分の時間を空けて第1ラインの画素信号を読み出すように第1読み出しラインが設定される。なお、本実施の形態において、通常露光時間時の画素信号は、CH1の第1ラインメモリに読み出されて第1のAFE10cに出力されそこでデジタルデータ(以下、画素データと称す)に変換される。一方、最小露光時間時の画素信号は、CH2の第2ラインメモリに読み出されて第2のAFE10dに出力されそこでデジタルデータ(画素データ)に変換される。
Hereinafter, a method for controlling the exposure time of the image sensor 10a in the imaging processing unit 10 and a method for reading a pixel signal from the image sensor 10a will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the exposure for each line of each pixel and the nondestructive readout operation of the pixel signal in the imaging processing unit 10.
Here, the control of the exposure time according to the present invention sets a clear line for emptying the stored charge for the sensor cell array, and the normal exposure written in the exposure time setting register 10b with this clear line as a reference. A first readout line for performing non-destructive readout of the pixel signal of time is set, and a second readout line for performing non-destructive readout of the pixel signal at the minimum exposure time written in advance in the exposure time setting register 10b is set. In a single exposure section (normal exposure time), nondestructive readout of the pixel signal at the normal exposure time and the pixel signal at the minimum exposure time is performed. That is, as shown in FIG. 3, when the clear line is set to the pixel line (for example, the first line) at a predetermined position, the first read line and the second read line are set to the minimum exposure time from the clear line. The first readout line is set so that the second readout line reads out the pixel signal of the first line after a time of minutes, and the pixel signal of the first line is read out from the clear line after a period of time corresponding to the normal exposure time. Is set. In the present embodiment, the pixel signal at the normal exposure time is read to the first line memory of CH1 and output to the first AFE 10c, where it is converted into digital data (hereinafter referred to as pixel data). . On the other hand, the pixel signal at the minimum exposure time is read to the second line memory of CH2 and output to the second AFE 10d, where it is converted into digital data (pixel data).

また、上記第1読み出しライン及び第2読み出しラインの画素信号の読み出しタイミングの制御は、図3に示すように、各画素のライン毎に、クリアライン、第2読み出しライン及び第1読み出しラインを順次走査し(図3では上方向)、クリアラインにおける電荷のクリア後に、このクリア後の画素のラインに対して、第2読み出しラインにおいて最小露光時間時の画素信号の非破壊読み出しを行い、クリアラインにおける電荷のクリア後で通常露光時間が経過した画素のラインに対して、第1読み出しラインにおいて通常露光時間時の画素信号の非破壊読み出しを行う。このような手順で、センサセルアレイの全画素のラインに対して、各画素のライン毎に、電荷のクリア及び最小露光時の画素信号の非破壊読み出しを順次行うと共に、当該最小露光時の画素信号の非破壊読み出しが行われた画素のラインに対して通常露光時の画素信号の読み出しを順次行う。従って、CH1及びCH2から出力される画素データには、少なくとも「通常露光時間−最小露光時間」の時間差が生じることになる。   In addition, as shown in FIG. 3, the control of the readout timing of the pixel signals of the first readout line and the second readout line is performed sequentially for the clear line, the second readout line, and the first readout line for each pixel line. After scanning (upward in FIG. 3) and clearing the charge in the clear line, non-destructive readout of the pixel signal at the minimum exposure time is performed in the second readout line for the pixel line after clearing, and the clear line Non-destructive readout of the pixel signal at the normal exposure time is performed on the first readout line with respect to the pixel line for which the normal exposure time has elapsed after clearing the charge at. In such a procedure, for all the pixel lines of the sensor cell array, for each pixel line, the pixel signal at the minimum exposure is sequentially cleared and the pixel signal at the minimum exposure is non-destructively read out. The pixel signals at the time of normal exposure are sequentially read out for the pixel lines on which non-destructive reading has been performed. Accordingly, a time difference of at least “normal exposure time−minimum exposure time” occurs in the pixel data output from CH1 and CH2.

図2に戻って、露光時間設定用レジスタ10bは、電子シャッタ機能における露光時間(電荷蓄積時間)を指定するためのレジスタで、本実施の形態においては、当該露光時間設定用レジスタ10bに書き込まれた露光時間に基づきCH1及びCH2の各チャンネルに対応した読み出しラインに対して最小露光時間及び通常露光時間がそれぞれ設定される。この通常露光時間による露光が上記1回の露光区間となる。   Returning to FIG. 2, the exposure time setting register 10b is a register for designating an exposure time (charge accumulation time) in the electronic shutter function, and is written in the exposure time setting register 10b in the present embodiment. Based on the exposure time, the minimum exposure time and the normal exposure time are set for the readout lines corresponding to the channels CH1 and CH2, respectively. The exposure with the normal exposure time is the one-time exposure section.

第1のAFE10c及び第2のAFE10dは、第1水平転送部のCH1及び第2水平転送部のCH2を介して出力される異なる2種類の露光時間にそれぞれ対応する電圧(アナログデータ)を、デジタルデータ(画素データ)に変換する。そして、第1のAFE10c及び第2のAFE10dは、その生成された画素データを画像処理部12の第1バッファ12c(後述)及び第2バッファ12d(後述)にそれぞれ出力する。   The first AFE 10c and the second AFE 10d digitally output voltages (analog data) corresponding to two different types of exposure times output via CH1 of the first horizontal transfer unit and CH2 of the second horizontal transfer unit, respectively. Convert to data (pixel data). Then, the first AFE 10c and the second AFE 10d output the generated pixel data to a first buffer 12c (described later) and a second buffer 12d (described later) of the image processing unit 12, respectively.

画像処理部12は、通信部12aと、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bと、第1バッファ12cと、第2バッファ12dと、差分処理部12eと、フレームメモリアクセス部12fとを含んで構成される。
通信器12aは、上記ホストシステム2からの各種制御信号を受信する機能と、イメージセンサ10aに駆動制御信号を送信する機能と、露光時間設定用レジスタ10bに露光時間設定信号を送信する機能と、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bにモード設定信号を送信する機能とを有している。ここで、処理モードとは、第1バッファ12c及び第2バッファ12d並びに差分処理部12eの動作状態の組み合わせを示すものである。更に、ホストシステム2に対して、第1バッファ12c及び第2バッファ12d並びに差分処理部12eの各処理状態を示すステータス信号を送信する機能を有している。
The image processing unit 12 includes a communication unit 12a, a processing mode setting register and status register 12b, a first buffer 12c, a second buffer 12d, a difference processing unit 12e, and a frame memory access unit 12f. Composed.
The communicator 12a has a function of receiving various control signals from the host system 2, a function of transmitting a drive control signal to the image sensor 10a, a function of transmitting an exposure time setting signal to the exposure time setting register 10b, It has a function of transmitting a mode setting signal to the processing mode setting register and status register 12b. Here, the processing mode indicates a combination of operation states of the first buffer 12c, the second buffer 12d, and the difference processing unit 12e. Further, the host system 2 has a function of transmitting a status signal indicating each processing state of the first buffer 12c, the second buffer 12d, and the difference processing unit 12e.

処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bは、第1バッファ12c及び第2バッファ12d並びに差分処理部12eに実行させる処理モードを指定するためのレジスタであると共に、第1バッファ12c及び第2バッファ12d並びに差分処理部12eの各処理状態を示すステータスを書き込むレジスタである。なお、通信器12aは、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに、ホストシステム2から送られてきたモード設定信号に基づくモード情報を書き込んで処理モードを指定し、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに書き込まれたステータス情報をステータス信号としてホストシステム2に送信する。   The processing mode setting register and status register 12b are registers for designating a processing mode to be executed by the first buffer 12c, the second buffer 12d, and the difference processing unit 12e, and the first buffer 12c and the second buffer 12d. A register for writing a status indicating each processing state of the difference processing unit 12e. The communication device 12a writes the mode information based on the mode setting signal sent from the host system 2 to the processing mode setting register and status register 12b to specify the processing mode, and sets the processing mode setting register and status. The status information written in the register for register 12b is transmitted to the host system 2 as a status signal.

ここで、本実施の形態において、上記処理モードには、イメージセンサ10aのOB(オプティカルブラック)領域の画素データからOB差分画素データを生成するOB差分画素データ生成モード、最小露光時間時のCH1及びCH2からの画素データの差分値からなる最小露光差分画素データを生成する最小露光差分画素データ生成モード、通常露光時の画素データから各種ノイズ成分を除去した差分画素データを生成する差分画素データ生成モードの3つのモードがある。   Here, in the present embodiment, the processing mode includes an OB difference pixel data generation mode for generating OB difference pixel data from pixel data in an OB (optical black) area of the image sensor 10a, CH1 at the minimum exposure time, and CH1. Minimum exposure difference pixel data generation mode for generating minimum exposure difference pixel data composed of difference values of pixel data from CH2, and difference pixel data generation mode for generating difference pixel data obtained by removing various noise components from pixel data during normal exposure There are three modes.

第1バッファ12c及び第2バッファ12dは、第1のAFE10c及び第2のAFE10dからそれぞれ出力される画素データを一次的に保存し、当該保存した画素データと当該画素データを保存するフレームメモリ14のアドレスをフレームメモリアクセス部12gに出力する機能を有している。
差分処理部12eは、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに書き込まれた処理モードに応じて、OB差分画素データ、最小露光差分画素データ及び差分画素データのいずれか1の生成処理を実行する。
The first buffer 12c and the second buffer 12d temporarily store the pixel data output from the first AFE 10c and the second AFE 10d, respectively, and the stored pixel data and the frame memory 14 that stores the pixel data. It has a function of outputting an address to the frame memory access unit 12g.
The difference processing unit 12e executes generation processing of any one of the OB difference pixel data, the minimum exposure difference pixel data, and the difference pixel data according to the processing mode written in the processing mode setting register and the status register 12b. .

具体的には、OB差分画素データ生成モードであれば、撮像処理部10からイメージセンサ10aのOB領域の画素データをCH1及びCH2のそれぞれを介して取得し、このOB領域の画素データに基づきOB差分画素データを生成する。
また、最小露光差分画素データ生成モードであれば、最小露光時間時の画素データをCH1及びCH2を介してそれぞれ取得し、各画素毎に、CH1を介して取得した画素データの画素値から、CH2を介して取得したCH1と同じ画素に対応する画素データの画素値を減算した差分値を算出し、当該差分値からなる最小露光差分画素データを生成する。
Specifically, in the OB difference pixel data generation mode, the pixel data of the OB area of the image sensor 10a is acquired from the imaging processing unit 10 through each of CH1 and CH2, and OB based on the pixel data of this OB area. Difference pixel data is generated.
Also, in the minimum exposure difference pixel data generation mode, pixel data at the minimum exposure time is acquired via CH1 and CH2, and for each pixel, the pixel value of the pixel data acquired via CH1 is calculated as CH2. The difference value obtained by subtracting the pixel value of the pixel data corresponding to the same pixel as CH1 acquired via is calculated, and the minimum exposure difference pixel data including the difference value is generated.

また、差分画素データ生成モードであれば、1回の露光区間において、ユーザ等によって任意に設定される通常露光時間時の画素データを各ライン毎にCH1を介して取得し、予め設定された最小露光時間時の画素データを各ライン毎にCH2を介して取得し、各画素毎に、CH1を介して取得した画素データの画素値から、CH2を介して取得したCH1と同じ画素に対応する画素データの画素値を減算した差分値を算出し、この差分値に、OB差分画素データ生成モードで生成したOB差分画素データの値を加算すると共に、この加算後の値から、最小露光差分画素データ生成モード生成した最小露光差分画素データの値を減算して差分画素データを生成する。   In addition, in the differential pixel data generation mode, pixel data at the normal exposure time arbitrarily set by the user or the like in one exposure section is acquired for each line via CH1, and a preset minimum Pixel data at the time of exposure is acquired for each line via CH2, and for each pixel, a pixel corresponding to the same pixel as CH1 acquired via CH2 from the pixel value of the pixel data acquired via CH1 A difference value obtained by subtracting the pixel value of the data is calculated, and the value of the OB difference pixel data generated in the OB difference pixel data generation mode is added to the difference value, and the minimum exposure difference pixel data is calculated from the value after the addition. Difference pixel data is generated by subtracting the value of the minimum exposure difference pixel data generated in the generation mode.

タイミング制御部12fは、駆動信号(ピクセルクロック、水平同期信号、垂直同期信号)を生成し、それをイメージセンサ10aに出力すると共に、同期信号を第1バッファ12c及び第2バッファ12dに出力する。また、タイミング制御部12fは、水平同期信号、垂直同期信号から、撮像処理部10から出力される画素信号の、撮像素子における画素位置(画素列(ライン)番号、画素番号)が分かるので、その画素列(ライン)番号(以下、「アドレス情報」とも呼ぶ。)を生成し、そのアドレス情報を第1バッファ12c及び第2バッファ12dに出力する。   The timing control unit 12f generates a drive signal (pixel clock, horizontal synchronization signal, vertical synchronization signal), outputs it to the image sensor 10a, and outputs the synchronization signal to the first buffer 12c and the second buffer 12d. The timing control unit 12f knows the pixel position (pixel column (line) number, pixel number) of the pixel signal output from the imaging processing unit 10 in the imaging device from the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal. A pixel column (line) number (hereinafter also referred to as “address information”) is generated, and the address information is output to the first buffer 12c and the second buffer 12d.

フレームメモリアクセス部12gは、第1バッファ12c及び第2バッファ12d並びに差分処理部12eと、フレームメモリ14との間のデータの送受信を管理する機能を有している。つまり、フレームメモリアクセス部12gは、第1バッファ12c及び第2バッファ12d並びに差分処理部12eのいずれかから読み出し指令が出力されると、その出力された読み出し指令が示す画素データ(各種差分画素データを含む)をフレームメモリ14から読み出し、その画素データを読み出し指令の出力元に出力する。また、第1バッファ12c及び第2バッファ12d並びに差分処理部12eのいずれかから書き込み指令が出力されると、その出力された書き込み指令が示す画素データ(各種差分画素データを含む)をフレームメモリ14に書き込む。   The frame memory access unit 12g has a function of managing data transmission / reception between the first buffer 12c, the second buffer 12d, the difference processing unit 12e, and the frame memory 14. That is, when a read command is output from any of the first buffer 12c, the second buffer 12d, and the difference processing unit 12e, the frame memory access unit 12g outputs pixel data (various difference pixel data) indicated by the output read command. And the pixel data is output to the output source of the read command. When a write command is output from any of the first buffer 12c, the second buffer 12d, and the difference processing unit 12e, pixel data (including various difference pixel data) indicated by the output write command is stored in the frame memory 14. Write to.

フレームメモリ14は、図2に示すように、CH1を介して取得した通常露光時間時の画素データ(撮像領域の全ライン分)、CH2を介して取得した通常露光時間時の画素データ(撮像領域の全ライン分)、第1差分画素データ(撮像領域の全ライン分)、OB差分画素データ、最小露光差分画素データ(撮像領域の全ライン分)、第2差分画素データ(撮像領域の全ライン分)を記憶可能な容量を有したメモリであり、フレームメモリアクセス部12gから読み出し要求があると、その要求が示す画素データを読み出させる。また、フレームメモリ14は、フレームメモリアクセス部12gから書き込み要求があると、その書き込み要求が示す画素データを書き込ませる。   As shown in FIG. 2, the frame memory 14 includes pixel data at the normal exposure time acquired via CH1 (for all lines of the imaging region), and pixel data at the normal exposure time acquired via CH2 (imaging region). ), First difference pixel data (for all lines of the imaging region), OB difference pixel data, minimum exposure difference pixel data (for all lines of the imaging region), second difference pixel data (all lines of the imaging region) If a read request is received from the frame memory access unit 12g, the pixel data indicated by the request is read out. Further, when there is a write request from the frame memory access unit 12g, the frame memory 14 causes the pixel data indicated by the write request to be written.

更に、図4に基づき、OB差分画素データの生成処理の流れを説明する。ここで、図4は、OB差分画素データの生成処理を示すフローチャートである。
OB差分画素データの生成処理は、ホストシステム2からのモード設定信号に基づき、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに、OB差分画素データ生成モードのデータ取得モード情報が設定される(書き込まれる)ことにより開始される処理である。ここで、通信器12aは、ホストシステム2からのモード設定信号に加え、ホストシステム2からの駆動信号をイメージセンサ10aに送信し、且つホストシステム2からの露光時間設定信号を露光時間設定用レジスタ10bに送信する。この露光時間設定信号は、OB差分画素データ生成モードにおけるCH1の第1読み出しラインに対する露光時間を設定するためのもので、ここでは、例えば、最小露光時間に設定する。なお、このCH1に対する露光時間の情報は、CH2の最小露光時間と同様に予め露光時間設定用レジスタ10bに記憶しておいても良い。
Furthermore, the flow of OB difference pixel data generation processing will be described with reference to FIG. Here, FIG. 4 is a flowchart showing the generation process of the OB difference pixel data.
In the OB difference pixel data generation process, the data acquisition mode information of the OB difference pixel data generation mode is set (written) in the processing mode setting register and status register 12b based on the mode setting signal from the host system 2. ). Here, the communicator 12a transmits a drive signal from the host system 2 to the image sensor 10a in addition to the mode setting signal from the host system 2, and the exposure time setting signal from the host system 2 is an exposure time setting register. To 10b. This exposure time setting signal is used to set the exposure time for the first readout line of CH1 in the OB difference pixel data generation mode. Here, for example, the exposure time setting signal is set to the minimum exposure time. Note that the exposure time information for CH1 may be stored in advance in the exposure time setting register 10b in the same manner as the minimum exposure time for CH2.

上記のように各種設定がなされると、図4に示すように、まずステップS100に移行して、第1バッファ12c及び第2バッファ12dにおいて、撮像処理部10のCH1及びCH2を介してイメージセンサ10aのOB領域の画素データを取得し、当該取得した画素データをフレームメモリアクセス部12gを介してフレームメモリ14に記憶してステップS102に移行する。   When various settings are made as described above, as shown in FIG. 4, first, the process proceeds to step S <b> 100, and in the first buffer 12 c and the second buffer 12 d, the image sensor is connected via CH <b> 1 and CH <b> 2 of the imaging processing unit 10. The pixel data of the OB area 10a is acquired, the acquired pixel data is stored in the frame memory 14 via the frame memory access unit 12g, and the process proceeds to step S102.

ステップS102では、第1バッファ12c及び第2バッファ12dにおいて、OB領域の画素データの取得処理が終了したか否かを判定し、終了したと判定された場合(Yes)は、ステップS104に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS100に移行して取得処理を続行する。
ステップS104に移行した場合は、第1バッファ12c及び第2バッファ12dにおいて、データ取得処理の終了を示すステータス信号を、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12b並びに通信器12aを介してホストシステム2に送信してステップS106に移行する。
In step S102, the first buffer 12c and the second buffer 12d determine whether or not the process for obtaining the pixel data of the OB region has ended. If it is determined that the processing has ended (Yes), the process proceeds to step S104. If not (No), the process proceeds to step S100 and the acquisition process is continued.
When the processing proceeds to step S104, the first buffer 12c and the second buffer 12d send a status signal indicating the end of the data acquisition process to the host system 2 via the processing mode setting register and status register 12b and the communication device 12a. And the process proceeds to step S106.

ステップS106では、差分処理部12eにおいて、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに、OB差分画素データ生成モードのデータ生成モード情報が設定されたか否か(書き込まれたか否か)を判定し、設定されたと判定された場合(Yes)は、ステップS108に移行し、そうでない場合(No)は、設定されるまで待機する。
ステップS108に移行した場合は、差分処理部12eにおいて、ステップS100で取得し且つフレームメモリ14に記憶された各チャンネル毎のOB領域の画素データをフレームメモリアクセス部12gを介して読み出し、当該読み出したOB領域の画素データに基づきOB差分画素データを生成し、当該生成したOB差分画素データを、フレームメモリアクセス部12gを介してフレームメモリ14に記憶してステップS110に移行する。
In step S106, the difference processing unit 12e determines whether or not the data generation mode information of the OB difference pixel data generation mode is set in the processing mode setting register and the status register 12b (whether or not the data is written). If it is determined that it has been set (Yes), the process proceeds to step S108. If not (No), the process waits until it is set.
When the process proceeds to step S108, the difference processing unit 12e reads out the pixel data of the OB area for each channel acquired in step S100 and stored in the frame memory 14 via the frame memory access unit 12g, and reads the read out data. The OB difference pixel data is generated based on the pixel data of the OB area, the generated OB difference pixel data is stored in the frame memory 14 via the frame memory access unit 12g, and the process proceeds to step S110.

ステップS110では、差分処理部12eにおいて、OB差分画素データの生成処理が終了したか否かを判定し、終了したと判定された場合(Yes)は、ステップS112に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS108に移行してOB差分画素データの生成処理を続行する。
ステップS112に移行した場合は、差分処理部12eにおいて、OB差分画素データの生成処理の終了を示すステータス信号を、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12b並びに通信器12aを介してホストシステム2に送信して処理を終了する。ここで、ホストシステム2は、OB差分画素データの生成処理の終了を示すステータス信号を受信すると、最小露光差分画素データ生成モードのデータ取得モードを示すモード設定信号を通信器12aを介して、撮像処理部12に送信する。撮像処理部12は、通信器12aで受信したデータ取得モードを示すモード信号に基づき、データ取得モード情報を処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12b並びに通信器12aに設定し(書き込み)、最小露光差分画素データ生成モードのデータ取得モードへと移行する。なお、本実施の形態において、上記OB差分画素データの生成処理は、電源投入後にバッチ処理として1回だけ行われる処理である。
In step S110, the difference processing unit 12e determines whether or not the generation processing of the OB difference pixel data has ended. If it is determined that the processing has ended (Yes), the process proceeds to step S112, and otherwise (No ) Goes to step S108 and continues the generation process of the OB difference pixel data.
When the process proceeds to step S112, the difference processing unit 12e sends a status signal indicating the end of the OB difference pixel data generation process to the host system 2 via the processing mode setting register, the status register 12b, and the communication device 12a. Send and finish the process. Here, when the host system 2 receives the status signal indicating the end of the generation processing of the OB difference pixel data, it captures the mode setting signal indicating the data acquisition mode in the minimum exposure difference pixel data generation mode via the communication device 12a. It transmits to the processing unit 12. The imaging processing unit 12 sets (writes) the data acquisition mode information in the processing mode setting register, the status register 12b, and the communication device 12a based on the mode signal indicating the data acquisition mode received by the communication device 12a, and the minimum exposure. The mode shifts to the data acquisition mode of the difference pixel data generation mode. In the present embodiment, the OB difference pixel data generation process is a process that is performed only once as a batch process after the power is turned on.

更に、図5に基づき、最小露光差分画素データ生成処理の流れを説明する。ここで、図5は、最小露光差分画素データ生成処理を示すフローチャートである。
最小露光差分画素データの生成処理は、ホストシステム2からのモード設定信号に基づき、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに、最小露光差分画素データ生成モードのデータ取得モード情報が設定される(書き込まれる)ことにより開始される処理である。ここで、通信器12aは、ホストシステム2からのモード設定信号に加え、ホストシステム2からの駆動信号をイメージセンサ10aに送信し、且つホストシステム2からの露光時間設定信号を露光時間設定用レジスタ10bに送信する。この露光時間設定信号は、最小露光差分画素データ生成モードにおけるCH1の第1読み出しラインに対する露光時間を設定するためのもので、ここでは、最小露光時間に設定する。なお、このCH1に対する露光時間の情報は、CH2の最小露光時間と同様に予め露光時間設定用レジスタ10bに記憶しておいても良い。
Furthermore, the flow of the minimum exposure difference pixel data generation process will be described based on FIG. Here, FIG. 5 is a flowchart showing the minimum exposure difference pixel data generation processing.
In the generation processing of minimum exposure difference pixel data, data acquisition mode information of the minimum exposure difference pixel data generation mode is set in the processing mode setting register and status register 12b based on the mode setting signal from the host system 2 ( This is a process started by writing. Here, the communication device 12a transmits a drive signal from the host system 2 to the image sensor 10a in addition to the mode setting signal from the host system 2, and the exposure time setting signal from the host system 2 as an exposure time setting register. To 10b. This exposure time setting signal is used to set the exposure time for the first readout line of CH1 in the minimum exposure difference pixel data generation mode, and is set to the minimum exposure time here. Note that the exposure time information for CH1 may be stored in advance in the exposure time setting register 10b in the same manner as the minimum exposure time for CH2.

上記のように各種設定がなされると、図5に示すように、まずステップS200に移行して、第1バッファ12c及び第2バッファ12dにおいて、撮像処理部10のCH1及びCH2を介して、イメージセンサ10aの最小露光時間での露光時の画素データをそれぞれ順次取得し、当該取得した画素データをフレームメモリアクセス部12gを介してフレームメモリ14に記憶してステップS202に移行する。   When various settings are made as described above, as shown in FIG. 5, first, the process proceeds to step S <b> 200, and the image is transmitted via the CH <b> 1 and CH <b> 2 of the imaging processor 10 in the first buffer 12 c and the second buffer 12 d. Pixel data at the time of exposure with the minimum exposure time of the sensor 10a is sequentially acquired, and the acquired pixel data is stored in the frame memory 14 via the frame memory access unit 12g, and the process proceeds to step S202.

ステップS202では、第1バッファ12c及び第2バッファ12dにおいて、H1及びCH2を介して、1フレーム分(撮像領域の画素の全ライン分)の最小露光時間で露光時の画素データの取得処理が終了したか否かを判定し、終了したと判定された場合(Yes)は、ステップS204に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS200に移行して取得処理を続行する。   In step S202, the pixel data acquisition process at the time of exposure is completed in the first buffer 12c and the second buffer 12d with a minimum exposure time of one frame (for all lines of pixels in the imaging region) via H1 and CH2. If it is determined that the process has been completed (Yes), the process proceeds to step S204. If not (No), the process proceeds to step S200 and the acquisition process is continued.

ステップS204に移行した場合は、第1バッファ12c及び第2バッファ12dにおいて、データ取得処理の終了を示すステータス信号を、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12b並びに通信器12aを介してホストシステム2に送信してステップS206に移行する。
ステップS206では、差分処理部12eにおいて、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに、最小露光差分画素データ生成モードのデータ生成モード情報が設定されたか否か(書き込まれたか否か)を判定し、設定されたと判定された場合(Yes)は、ステップS208に移行し、そうでない場合(No)は、設定されるまで待機する。
When the process proceeds to step S204, the first buffer 12c and the second buffer 12d send a status signal indicating the end of the data acquisition process to the host system 2 via the processing mode setting register and status register 12b and the communication device 12a. And the process proceeds to step S206.
In step S206, the difference processing unit 12e determines whether the data generation mode information of the minimum exposure difference pixel data generation mode is set (whether written) in the processing mode setting register and the status register 12b. If it is determined that it is set (Yes), the process proceeds to step S208. If not (No), the process waits until it is set.

ステップS208に移行した場合は、差分処理部12eにおいて、ステップS200で取得し且つフレームメモリ14に記憶された各チャンネル毎の1フレーム分の画素データをフレームメモリアクセス部12gを介して読み出し、当該読み出した画素データに基づき最小露光差分画素データを生成し、当該生成した最小露光差分画素データを、フレームメモリアクセス部12gを介してフレームメモリ14に記憶してステップS210に移行する。   When the process proceeds to step S208, the difference processing unit 12e reads out the pixel data for one frame for each channel acquired in step S200 and stored in the frame memory 14 via the frame memory access unit 12g, and performs the reading. The minimum exposure difference pixel data is generated based on the pixel data, and the generated minimum exposure difference pixel data is stored in the frame memory 14 via the frame memory access unit 12g, and the process proceeds to step S210.

ステップS210では、差分処理部12eにおいて、最小露光差分画素データの生成処理が終了したか否かを判定し、終了したと判定された場合(Yes)は、ステップS212に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS208に移行して最小露光差分画素データの生成処理を続行する。
ステップS212に移行した場合は、差分処理部12eにおいて、最小露光差分画素データの生成処理の終了を示すステータス信号を、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12b並びに通信器12aを介してホストシステム2に送信して処理を終了する。ここで、ホストシステム2は、最小露光差分画素データの生成処理の終了を示すステータス信号を受信すると、通常撮影モードを示すモード設定信号を通信器12aを介して、撮像処理部12に送信する。撮像処理部12は、通信器12aで受信したデータ取得モードを示すモード設定信号に基づき、通常撮影モード情報を処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12b並びに通信器12aに設定し(書き込み)、通常撮影モードへと移行する。なお、本実施の形態において、上記最小露光差分画素データの生成処理は、電源投入後にバッチ処理として1回だけ行われる処理である。
In step S210, the difference processing unit 12e determines whether or not the minimum exposure difference pixel data generation process has ended. If it is determined that the difference exposure unit 12e has ended (Yes), the process proceeds to step S212; In No), the process proceeds to step S208, and the generation process of the minimum exposure difference pixel data is continued.
When the process proceeds to step S212, the difference processing unit 12e sends a status signal indicating the end of the generation process of the minimum exposure difference pixel data to the host system 2 via the processing mode setting register, the status register 12b, and the communication device 12a. To finish the process. Here, when the host system 2 receives the status signal indicating the end of the generation processing of the minimum exposure difference pixel data, the host system 2 transmits a mode setting signal indicating the normal shooting mode to the imaging processing unit 12 via the communication device 12a. The imaging processing unit 12 sets (writes) the normal shooting mode information in the processing mode setting register, the status register 12b, and the communication device 12a based on the mode setting signal indicating the data acquisition mode received by the communication device 12a. Switch to shooting mode. In the present embodiment, the minimum exposure difference pixel data generation process is a process that is performed only once as a batch process after the power is turned on.

更に、図6に基づき、差分画素データ生成処理の流れを説明する。ここで、図6は、差分画素データ生成処理を示すフローチャートである。
差分画素データ生成処理は、ホストシステム2からのモード設定信号に基づき、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに、通常撮影モード情報が設定される(書き込まれる)ことにより開始される処理である。ここで、通信器12aは、ホストシステム2からのモード設定信号に加え、ホストシステム2からの駆動信号をイメージセンサ10aに送信し、且つホストシステム2からの露光時間設定信号を露光時間設定用レジスタ10bに送信する。この露光時間設定信号は、CH1の第1読み出しラインに対する露光時間を設定するためのもので、ここでは、例えば、最小露光時間に設定する。
ここで、通信器12aは、ホストシステム2からのモード設定情報(信号)の設定に加え、ホストシステム2からの駆動信号をイメージセンサ10aに送信し、且つホストシステム2からの露光時間設定信号を露光時間設定用レジスタ10bに送信する。この露光時間設定信号は、CH1の第1読み出しラインに対する露光時間を設定するためのもので、ここでは、露光時間として、ユーザ等によって指定される任意の露光時間(通常露光時間)が設定される。
Further, the flow of the difference pixel data generation process will be described based on FIG. Here, FIG. 6 is a flowchart showing the difference pixel data generation processing.
The difference pixel data generation processing is processing that is started when normal shooting mode information is set (written) in the processing mode setting register and status register 12b based on the mode setting signal from the host system 2. . Here, the communication device 12a transmits a drive signal from the host system 2 to the image sensor 10a in addition to the mode setting signal from the host system 2, and the exposure time setting signal from the host system 2 as an exposure time setting register. To 10b. This exposure time setting signal is used to set the exposure time for the first readout line of CH1, and is set to, for example, the minimum exposure time here.
Here, in addition to the setting of mode setting information (signal) from the host system 2, the communication device 12 a transmits a drive signal from the host system 2 to the image sensor 10 a and receives an exposure time setting signal from the host system 2. It transmits to the exposure time setting register 10b. This exposure time setting signal is for setting the exposure time for the first readout line of CH1, and here, an arbitrary exposure time (normal exposure time) designated by the user or the like is set as the exposure time. .

上記のように各種設定がなされると、図6に示すように、まずステップS300に移行して、イメージセンサ10aにおいて、露光時間設定用レジスタ10bに設定されたCH1用の露光時間に基づき、当該CH1の読み出しラインに通常露光時間を設定してステップS302に移行する。
ステップS302では、イメージセンサ10aにおいて、露光時間設定用レジスタ10bに設定されたCH2用の露光時間に基づき、当該CH2の読み出しラインに最小露光時間を設定してステップS304に移行する。
When various settings are made as described above, as shown in FIG. 6, first, the process proceeds to step S300, and the image sensor 10a performs the relevant operation based on the exposure time for CH1 set in the exposure time setting register 10b. The normal exposure time is set in the CH1 readout line, and the process proceeds to step S302.
In step S302, in the image sensor 10a, based on the exposure time for CH2 set in the exposure time setting register 10b, the minimum exposure time is set in the readout line for CH2, and the process proceeds to step S304.

ステップS304では、第1バッファ12c及び第2バッファ12dにおいて、撮像処理部10のCH2を介して、最小露光時間での露光時のイメージセンサ10aの1フレーム分の画素データを画素のライン毎に順次取得し、CH1を介して通常露光時間での露光時のイメージセンサ10aの1フレーム分の画素データを画素のライン毎に順次取得してステップS306に移行する。   In step S304, in the first buffer 12c and the second buffer 12d, the pixel data for one frame of the image sensor 10a at the time of exposure with the minimum exposure time is sequentially supplied for each pixel line via CH2 of the imaging processing unit 10. The pixel data for one frame of the image sensor 10a at the time of exposure with the normal exposure time is sequentially acquired for each pixel line via CH1, and the process proceeds to step S306.

ステップS306では、第1バッファ12c及び第2バッファ12dにおいて、ステップS304においてCH1及びCH2を介して取得した通常露光時間及び最小露光時間の画素データをフレームメモリアクセス部12gを介してフレームメモリ14に記憶してステップS308に移行する。
ステップS308では、差分処理部12eにおいて、CH1を介して取得した通常露光時の画素データ(以下、通常露光画素データと称す)と、CH2を介して取得した最小露光時の画素データ(以下、最小露光画素データと称す)とを、画素のライン毎にフレームメモリアクセス部12gを介してフレームメモリ14から読み出してステップS310に移行する。
In step S306, in the first buffer 12c and the second buffer 12d, the pixel data of the normal exposure time and the minimum exposure time acquired via CH1 and CH2 in step S304 are stored in the frame memory 14 via the frame memory access unit 12g. Then, the process proceeds to step S308.
In step S308, the difference processing unit 12e obtains pixel data during normal exposure (hereinafter referred to as normal exposure pixel data) acquired through CH1, and pixel data during minimum exposure (hereinafter referred to as minimum) acquired through CH2. Exposure pixel data) is read from the frame memory 14 via the frame memory access unit 12g for each pixel line, and the process proceeds to step S310.

ステップS310では、差分処理部12eにおいて、ステップS308で読み出したライン単位の画素データの各画素データ毎に、CH1の通常露光画素データの画素値から、この画素データと同じ画素位置のCH2の最小露光画素データの画素値を減算した差分値を算出し、当該差分値からなる第1差分画素データを生成してステップS312に移行する。   In step S310, for each pixel data of the line unit pixel data read out in step S308, the difference processing unit 12e calculates the minimum exposure of CH2 at the same pixel position as the pixel data from the pixel value of the normal exposure pixel data of CH1. A difference value obtained by subtracting the pixel value of the pixel data is calculated, first difference pixel data including the difference value is generated, and the process proceeds to step S312.

ステップS312では、差分処理部12eにおいて、ステップS310で生成した第1差分画素データを、フレームメモリアクセス部12gを介してフレームメモリ14に記憶してステップS314に移行する。
ステップS314では、差分処理部12eにおいて、画素のライン毎の第1差分画素データ、OB差分画素データ及び画素のライン毎の最小露光差分画素データを、フレームメモリアクセス部12gを介してフレームメモリ14から読み出してステップS316に移行する。
In step S312, the difference processing unit 12e stores the first difference pixel data generated in step S310 in the frame memory 14 via the frame memory access unit 12g, and proceeds to step S314.
In step S314, the difference processing unit 12e obtains the first difference pixel data for each pixel line, the OB difference pixel data, and the minimum exposure difference pixel data for each pixel line from the frame memory 14 via the frame memory access unit 12g. Read out and proceed to step S316.

ステップS316では、差分処理部12eにおいて、ステップS314で読み出したライン単位の第1差分画素データの各画素データ毎に、当該第1差分画素データの画素値から、この画素データと同じ画素位置の最小露光差分画素データの画素値を減算した差分値を算出し、この差分値にOB差分画素データの画素値を加算した加算結果からなる第2差分画素データを生成してステップS318に移行する。   In step S316, in the difference processing unit 12e, for each pixel data of the first difference pixel data in units of lines read in step S314, the minimum pixel position of the same pixel position as the pixel data is determined from the pixel value of the first difference pixel data. The difference value obtained by subtracting the pixel value of the exposure difference pixel data is calculated, the second difference pixel data including the addition result obtained by adding the pixel value of the OB difference pixel data to the difference value is generated, and the process proceeds to step S318.

ステップS318では、差分処理部12eにおいて、ステップS316で生成した第2差分画素データを、フレームメモリアクセス部12gを介してフレームメモリ14に記憶してステップS320に移行する。
ステップS320では、フレームメモリアクセス部12gにおいて、ステップS318でフレームメモリ14に記憶された第2差分画素データをホストシステム2に出力してステップS322に移行する。
In step S318, the difference processing unit 12e stores the second difference pixel data generated in step S316 in the frame memory 14 via the frame memory access unit 12g, and proceeds to step S320.
In step S320, the frame memory access unit 12g outputs the second difference pixel data stored in the frame memory 14 in step S318 to the host system 2 and proceeds to step S322.

ステップS322では、差分処理部12eにおいて、1フレーム分の画素の全ラインに対して、第1差分画素データ生成処理、第2差分画素データの生成処理及び第2差分画素データの出力処理が終了したか否かを判定し、終了したと判定された場合(Yes)は、ステップS300に移行し、そうでない場合(No)は、ステップS304に移行する。
ここで、図7は、通常撮影モードにおける、第1差分画素データの生成処理、第2差分画素データの生成処理及び第2差分画素データの出力処理のパイプライン処理の流れを示す図である。なお、第1差分画素データの生成処理(図7中の処理1)は、図6のフローチャートにおけるステップS304〜S310の処理に該当し、第2差分画素データの生成処理(図7中の処理2)は、図6のフローチャートにおけるステップS312〜318の処理に該当し、第2差分画素データの出力処理(図7中の処理3)は、ステップS322の処理に該当する。
In step S322, the difference processing unit 12e completes the first difference pixel data generation process, the second difference pixel data generation process, and the second difference pixel data output process for all lines of pixels for one frame. If it is determined that the process has been completed (Yes), the process proceeds to step S300. If not (No), the process proceeds to step S304.
Here, FIG. 7 is a diagram illustrating a flow of pipeline processing of the first difference pixel data generation processing, the second difference pixel data generation processing, and the second difference pixel data output processing in the normal shooting mode. The first difference pixel data generation process (process 1 in FIG. 7) corresponds to the processes in steps S304 to S310 in the flowchart of FIG. 6, and the second difference pixel data generation process (process 2 in FIG. 7). ) Corresponds to the processing of steps S312 to S318 in the flowchart of FIG. 6, and the output processing of the second difference pixel data (processing 3 in FIG. 7) corresponds to the processing of step S322.

本実施の形態においては、図7に示すように、上記処理1、処理2及び処理3がパイプライン処理される。
具体的には、処理1が開始されると、まず、CH1を介して取得した通常露光時のイメージセンサ10aの撮像領域における第1ラインの画素データと、同様にCH2を介して取得した最小露光時の第1ラインの画素データとから第1ラインに対する第1差分画素データが生成される。第1ラインに対する第1差分画素データが生成されると、次いで、CH1を介して取得した通常露光時の第2ラインの画素データと、CH2を介して取得した最小露光時の第2ラインの画素データとから第2ラインに対する第1差分画素データが生成される。つまり、イメージセンサ10aの撮像領域における第1ライン〜第nライン(nは撮像領域の最大ライン数)の各ラインに対応した画素データに対して、各ライン毎に処理1が順次行われる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the processing 1, processing 2 and processing 3 are pipeline processed.
Specifically, when the process 1 is started, first, the pixel data of the first line in the imaging region of the image sensor 10a at the time of normal exposure acquired through CH1, and the minimum exposure acquired through CH2 as well. First difference pixel data for the first line is generated from the pixel data of the first line at that time. When the first difference pixel data for the first line is generated, the pixel data of the second line at the time of normal exposure acquired through CH1, and the pixel of the second line at the time of minimum exposure acquired through CH2. First difference pixel data for the second line is generated from the data. That is, the process 1 is sequentially performed for each line on the pixel data corresponding to each of the first to nth lines (n is the maximum number of lines in the imaging region) in the imaging region of the image sensor 10a.

一方、処理1において、第1ラインに対する第1差分画素データが生成され且つこの生成された第1差分画素データがフレームメモリ14に記憶されると、処理2が開始され、フレームメモリ14に記憶された、第1ラインに対する第1差分画素データと、OB差分画素データと、第1ラインに対応する最小露光差分画素データとから第1ラインに対する第2差分画素データが生成される。第1ラインに対する第2差分画素データが生成され、且つ第2ラインに対する第1差分画素データがフレームメモリ14に記憶されると、次いで、第2ラインに対する第1差分画素データと、OB差分画素データと、第2ラインに対応する最小露光差分画素データとから第2ラインに対する第2差分画素データが生成される。つまり、処理1に追随して、第1ライン〜第nラインの第1差分画素データに対して、各ライン毎に処理2が順次行われる。   On the other hand, when the first difference pixel data for the first line is generated in the process 1 and the generated first difference pixel data is stored in the frame memory 14, the process 2 is started and stored in the frame memory 14. Second difference pixel data for the first line is generated from the first difference pixel data for the first line, the OB difference pixel data, and the minimum exposure difference pixel data corresponding to the first line. When the second difference pixel data for the first line is generated and the first difference pixel data for the second line is stored in the frame memory 14, the first difference pixel data for the second line and the OB difference pixel data are then stored. Then, second difference pixel data for the second line is generated from the minimum exposure difference pixel data corresponding to the second line. That is, following the process 1, the process 2 is sequentially performed for each line on the first difference pixel data of the first line to the nth line.

更に、第2処理において、第1ラインに対する第2差分画素データが生成され且つこの生成された第1差分画素データがフレームメモリ14に記憶されると、処理3が開始され、フレームメモリ14に記憶された、第1ラインに対する第2差分画素データをホストシステム2に出力する。第1ラインに対する第2差分画素データが出力され、且つ第2ラインに対する第2差分画素データがフレームメモリ14に記憶されると、次いで、第2ラインに対する第2差分画素データがホストシステム2に出力される。つまり、処理2に追随して、第1ライン〜第nラインの第2差分画素データに対して、各ライン毎に処理3が順次行われる。   Further, in the second process, when the second difference pixel data for the first line is generated and the generated first difference pixel data is stored in the frame memory 14, the process 3 is started and stored in the frame memory 14. The second difference pixel data for the first line is output to the host system 2. When the second difference pixel data for the first line is output and the second difference pixel data for the second line is stored in the frame memory 14, the second difference pixel data for the second line is then output to the host system 2. Is done. That is, following the process 2, the process 3 is sequentially performed for each line on the second difference pixel data of the first line to the nth line.

このように、上記処理1〜処理3は、パイプライン処理方式で実行される。
次に、本実施形態の撮像装置1の実際の動作を説明する。
撮像装置1は、電源が投入され、且つホストシステム2からのOB差分画素データの生成処理モードにおけるデータ取得モードのモード設定信号を通信器12aが受信すると、当該受信したモード設定信号に基づき、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに、当該データ取得モードの情報が設定される(書き込まれる)。
As described above, the processes 1 to 3 are executed by the pipeline processing method.
Next, the actual operation of the imaging apparatus 1 of the present embodiment will be described.
When the communication device 12a receives the mode setting signal of the data acquisition mode in the generation processing mode of the OB difference pixel data from the host system 2 when the power is turned on, the imaging device 1 performs processing based on the received mode setting signal. The data acquisition mode information is set (written) in the mode setting register and status register 12b.

処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに前記データ取得モードの情報が設定されると、撮像処理部10は、CH1及びCH2に対応する第1及び第2読み出しラインに対して、それぞれ最小露光時間を設定する。一方、第1バッファ12c及び第2バッファ12dは、CH1及びCH2を介して、イメージセンサ10aのOB領域の最小露光時間時の画素データを取得し、当該取得した画素データをフレームメモリ14に記憶する(ステップS100)、第1バッファ12c及び第2バッファ12dは、OB領域の画素データを全て取得し且つフレームメモリ14に記憶すると(ステップS102の「Yes」の分岐)、取得処理終了を示すステータス信号を処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12b並びに通信器12aを介してホストシステム2に送信する(ステップ104)。   When the information on the data acquisition mode is set in the processing mode setting register and the status register 12b, the imaging processing unit 10 sets the minimum exposure time for the first and second readout lines corresponding to CH1 and CH2, respectively. Set. On the other hand, the first buffer 12c and the second buffer 12d acquire pixel data at the minimum exposure time of the OB area of the image sensor 10a via CH1 and CH2, and store the acquired pixel data in the frame memory 14. (Step S100) When the first buffer 12c and the second buffer 12d acquire all the pixel data of the OB area and store them in the frame memory 14 ("Yes" branch in Step S102), a status signal indicating the end of the acquisition process Is transmitted to the host system 2 via the processing mode setting register and status register 12b and the communication device 12a (step 104).

そして、ホストシステム2からのOB差分画素データの生成処理モードにおけるデータ生成モードのモード設定信号を通信器12aが受信し、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに、当該データ生成モードの情報が設定される(書き込まれる)と(ステップS106の「Yes」の分岐)、差分処理部12eにおいて、OB差分画素データの生成処理が実行される(ステップS108)。   Then, the communication device 12a receives a data generation mode setting signal in the generation processing mode of the OB difference pixel data from the host system 2, and information on the data generation mode is stored in the processing mode setting register and the status register 12b. When set (written) (the branch of “Yes” in step S106), the difference processing unit 12e executes generation processing of OB difference pixel data (step S108).

本実施の形態においては、まず、CH1を介して取得したOB領域の画素データの画素値の平均値を算出し、次いで、CH2を介して取得したOB領域の画素データの画素値の平均値を算出する。そして、CH1の前記平均値から、CH2の前記平均値を減算した差分値を算出し、当該差分値からなる画素データをOB差分画素データとしてフレームメモリ14に記憶する。このようにして、OB差分画素データが生成され且つフレームメモリ14に記憶されると(ステップS110の「Yes」の分岐)、差分処理部12eは、生成処理終了を示すステータス信号を処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12b並びに通信器12aを介してホストシステム2に送信する(ステップ112)。   In the present embodiment, first, the average value of the pixel values of the pixel data of the OB area acquired via CH1 is calculated, and then the average value of the pixel values of the pixel data of the OB area acquired via CH2 is calculated. calculate. Then, a difference value obtained by subtracting the average value of CH2 from the average value of CH1 is calculated, and pixel data including the difference value is stored in the frame memory 14 as OB difference pixel data. When the OB difference pixel data is generated and stored in the frame memory 14 in this way (the branch of “Yes” in step S110), the difference processing unit 12e uses a status signal indicating the end of the generation process for setting the processing mode. The data is transmitted to the host system 2 via the register and status register 12b and the communication device 12a (step 112).

一方、ホストシステム2は、通信器12aを介して、差分処理部12eからのOB差分画素データの生成処理終了を示すステータス信号を受信すると、通信器12aを介して、最小露光差分画素データの生成モードにおけるデータ取得モード情報を処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに設定する。
処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに最小露光差分画素データの生成モードにおけるデータ取得モード情報が設定されると、撮像処理部10は、CH1及びCH2に対応する第1及び第2読み出しラインに対して、それぞれ最小露光時間を設定する。一方、第1バッファ12c及び第2バッファ12dは、CH1及びCH2を介して、イメージセンサ10aの各画素の最小露光時間時の画素データを取得し、当該取得した画素データをフレームメモリ14に記憶する(ステップS200)、第1バッファ12c及び第2バッファ12dは、1フレーム分の最小露光時間時の画素データを全て取得し且つフレームメモリ14に記憶すると(ステップS202の「Yes」の分岐)、取得処理終了を示すステータス信号を処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12b並びに通信器12aを介してホストシステム2に送信する(ステップ204)。
On the other hand, when the host system 2 receives the status signal indicating the end of the generation processing of the OB difference pixel data from the difference processing unit 12e via the communication device 12a, the host system 2 generates the minimum exposure difference pixel data via the communication device 12a. Data acquisition mode information in the mode is set in the processing mode setting register and status register 12b.
When the data acquisition mode information in the generation mode of the minimum exposure difference pixel data is set in the processing mode setting register and the status register 12b, the imaging processing unit 10 sets the first and second readout lines corresponding to CH1 and CH2. On the other hand, a minimum exposure time is set for each. On the other hand, the first buffer 12c and the second buffer 12d acquire pixel data at the minimum exposure time of each pixel of the image sensor 10a via CH1 and CH2, and store the acquired pixel data in the frame memory 14. (Step S200), the first buffer 12c and the second buffer 12d acquire all the pixel data at the time of the minimum exposure time for one frame and store it in the frame memory 14 (the branch of “Yes” in Step S202). A status signal indicating the end of processing is transmitted to the host system 2 via the processing mode setting register and status register 12b and the communication device 12a (step 204).

そして、ホストシステム2からの最小露光差分画素データの生成処理モードにおけるデータ生成モードのモード設定信号を通信器12aを受信し、処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに、当該データ生成モードの情報が設定される(書き込まれる)と(ステップS206の「Yes」の分岐)、差分処理部12eにおいて、最小露光差分画素データの生成処理が実行される(ステップS208)。   Then, the communication device 12a receives a data generation mode mode setting signal from the host system 2 in the minimum exposure difference pixel data generation processing mode, and the processing mode setting register and status register 12b store the data generation mode information. Is set (written) ("Yes" branch of step S206), the difference processing unit 12e executes a process of generating minimum exposure difference pixel data (step S208).

本実施の形態においては、各ラインの画素データに対して、各画素毎に、CH1を介して取得した画素データの画素値から、CH2を介して取得した当該画素データと同じ画素位置の画素データの画素値を減算した差分値を算出し、当該差分値からなる画素データを最小露光差分画素データとしてフレームメモリ14に記憶する。このように、最小露光時間(略遮光状態)で、CH1及びCH2を介してそれぞれ別々に取得した画素データの差分値を算出することで、CH1及びCH2のラインメモリの特性のバラツキによるノイズ成分からなる信号を得ることができる。   In the present embodiment, with respect to the pixel data of each line, for each pixel, pixel data of the same pixel position as the pixel data acquired via CH2 from the pixel value of the pixel data acquired via CH1. A difference value obtained by subtracting the pixel values of the pixel values is calculated, and pixel data including the difference values is stored in the frame memory 14 as minimum exposure difference pixel data. In this way, by calculating the difference value of the pixel data separately acquired via CH1 and CH2 with the minimum exposure time (substantially light-shielded state), the noise component due to the variation in the characteristics of the line memories of CH1 and CH2 can be obtained. Can be obtained.

上記のようにして、1フレーム分の画素データに対して最小露光差分画素データが生成され且つフレームメモリ14に記憶されると(ステップS210の「Yes」の分岐)、差分処理部12eは、生成処理終了を示すステータス信号を処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12b並びに通信器12aを介してホストシステム2に送信する(ステップ212)。   As described above, when the minimum exposure difference pixel data is generated for the pixel data for one frame and stored in the frame memory 14 (the branch of “Yes” in Step S210), the difference processing unit 12e generates A status signal indicating the end of processing is transmitted to the host system 2 via the processing mode setting register and status register 12b and the communication device 12a (step 212).

一方、ホストシステム2は、通信器12aを介して、差分処理部12eからの最小露光差分画素データの生成処理終了を示すステータス信号を受信すると、通信器12aを介して、通常撮影モード情報を処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに設定する。
処理モード設定用レジスタ及びステータス用レジスタ12bに通常撮影モード情報が設定されると、撮像処理部10は、CH1に対応する第1読み出しラインに対して、ホストシステム2からの露光時間設定信号によって露光時間設定用レジスタ10bに設定された通常露光時間を設定し(ステップS300)、CH2に対応する第2読み出しラインに対して、露光時間設定用レジスタ10bに予め設定されている最小露光時間を設定する(ステップS302)。
On the other hand, when the host system 2 receives the status signal indicating the end of the generation processing of the minimum exposure difference pixel data from the difference processing unit 12e via the communication device 12a, the host system 2 processes the normal shooting mode information via the communication device 12a. The mode setting register and status register 12b are set.
When the normal shooting mode information is set in the processing mode setting register and the status register 12b, the imaging processing unit 10 exposes the first readout line corresponding to CH1 by the exposure time setting signal from the host system 2. The normal exposure time set in the time setting register 10b is set (step S300), and the minimum exposure time set in advance in the exposure time setting register 10b is set for the second readout line corresponding to CH2. (Step S302).

CH1及びCH2に対応する第1及び第2読み出しラインに対してそれぞれ露光時間が設定されると、第1バッファ12cは、CH1を介してイメージセンサ10aの各画素の通常露光時間時の画素データを各ライン毎に順次取得すると共に、第2バッファ12dは、CH2を介してイメージセンサ10aの各画素の最小露光時間時の画素データを各ライン毎に順次取得して(ステップS304)、それぞれ取得した画素データをフレームメモリ14に記憶する(ステップS306)。前述したように、各画素のラインに対しては、電子シャッタ機能による通常露光時間の露光区間において、最小露光時間時及び通常露光時間時の画素信号をそれぞれCH1及びCH2を介して非破壊で読み出す。   When the exposure time is set for each of the first and second readout lines corresponding to CH1 and CH2, the first buffer 12c stores the pixel data at the normal exposure time of each pixel of the image sensor 10a via CH1. The second buffer 12d sequentially acquires the pixel data at the time of the minimum exposure time of each pixel of the image sensor 10a for each line through CH2 (Step S304), and sequentially acquires each line. Pixel data is stored in the frame memory 14 (step S306). As described above, for the line of each pixel, pixel signals at the minimum exposure time and normal exposure time are read non-destructively through CH1 and CH2, respectively, in the exposure section of the normal exposure time by the electronic shutter function. .

そして、差分処理部12eにおいて、CH1を介してイメージセンサ10aの通常露光時間時の第1ラインの画素データが取得され且つフレームメモリ14に記憶されたことを確認すると、第1差分画素データの生成処理(上記処理1)が開始され、フレームメモリ14から、CH1を介して取得した第1ラインの通常露光時間時の画素データと、CH2を介して取得した第1ラインの最小露光時間時の画素データとを読み出し(ステップS308)、各画素毎に、通常露光時間時の画素データの画素値から、この画素データと同じ画素位置の最小露光時間時の画素データの画素値を減算した差分値を算出し、当該差分値からなる画素データを生成し(ステップS310)、これを第1差分画素データとしてフレームメモリ14に記憶する(ステップS312)。このように、CH2を介して最小露光時間(略遮光状態)の露光時に取得した画素データと、CH1を介して通常露光時間の露光時に取得した画素データとの差分値を算出することで、イメージセンサ10aの各画素を構成する素子の特性のバラツキによるノイズ成分を除去した画素信号を得ることができる。   When the difference processing unit 12e confirms that the pixel data of the first line at the normal exposure time of the image sensor 10a is acquired and stored in the frame memory 14 via the CH1, the first difference pixel data is generated. The processing (the processing 1 above) is started, and the pixel data at the normal exposure time of the first line acquired via the CH1 from the frame memory 14 and the pixels at the minimum exposure time of the first line acquired via the CH2 (Step S308), and for each pixel, a difference value obtained by subtracting the pixel value of the pixel data at the minimum exposure time at the same pixel position as the pixel data from the pixel value of the pixel data at the normal exposure time. Calculate and generate pixel data composed of the difference value (step S310), and store this in the frame memory 14 as first difference pixel data ( Step S312). Thus, by calculating the difference value between the pixel data acquired at the exposure of the minimum exposure time (substantially light-shielded state) through CH2 and the pixel data acquired at the exposure of the normal exposure time through CH1, the image is obtained. It is possible to obtain a pixel signal from which a noise component due to variation in characteristics of elements constituting each pixel of the sensor 10a is removed.

上記のような第1差分画素データの生成処理及びその記憶処理は、撮像画像の1フレーム分の画素のラインである第1ライン〜第nラインまで各ライン毎に順次行われる。
更に、差分処理部12eにおいて、第1ラインに対する第1差分画素データが生成され且つフレームメモリ14に記憶されたことを確認すると、第2差分画素データの生成処理(上記処理2)が開始され、フレームメモリ14から、第1ラインに対応する第1差分画素データ、OB差分画素データ及び第1ラインに対応する最小露光差分画素データを読み出し(ステップS314)、第1ラインの第1差分画素データの各画素毎に、第1差分画素データの画素値から、この画素データと同じ画素位置の最小露光差分画素データの画素値を減算した差分値を算出し、当該差分値にOB差分画素データの画素値を加算して第2差分画素データを生成する(ステップS316)。そして、この生成した第2差分画素データをフレームメモリ14に記憶する(ステップS318)。このように、イメージセンサ10aの各画素を構成する素子の特性のバラツキによるノイズ成分が除去された第1差分画素データから、最小露光差分画素データの画素値を減算することで、CH1及びCH2のラインメモリの特性のバラツキによるノイズ成分を更に除去することができる。更に、このCH1及びCH2のラインメモリの特性のバラツキによるノイズ成分が除去された画素データの画素値に対して、OB差分画素データの値を加算することで、CH1及びCH2のラインメモリにおいて、それぞれ読み出したOB領域の画素データにレベル差が生じるときに、ノイズ成分を除去した各画素データの画素値がマイナスの値になることを防ぐことができる。
The generation process and the storage process of the first difference pixel data as described above are sequentially performed for each line from the first line to the n-th line, which is a pixel line for one frame of the captured image.
Further, when the difference processing unit 12e confirms that the first difference pixel data for the first line has been generated and stored in the frame memory 14, the second difference pixel data generation process (the process 2) is started. First difference pixel data corresponding to the first line, OB difference pixel data, and minimum exposure difference pixel data corresponding to the first line are read from the frame memory 14 (step S314), and the first difference pixel data of the first line is read. For each pixel, a difference value obtained by subtracting the pixel value of the minimum exposure difference pixel data at the same pixel position as the pixel data from the pixel value of the first difference pixel data is calculated, and the pixel of the OB difference pixel data is added to the difference value. The values are added to generate second difference pixel data (step S316). Then, the generated second difference pixel data is stored in the frame memory 14 (step S318). Thus, by subtracting the pixel value of the minimum exposure difference pixel data from the first difference pixel data from which the noise component due to the variation in the characteristics of the elements constituting each pixel of the image sensor 10a is removed, the values of CH1 and CH2 are subtracted. It is possible to further remove noise components due to variations in line memory characteristics. Further, by adding the value of the OB difference pixel data to the pixel value of the pixel data from which the noise component due to the variation in the characteristics of the CH1 and CH2 line memories is removed, in the CH1 and CH2 line memories, respectively. When a level difference occurs in the pixel data of the read OB area, it is possible to prevent the pixel value of each pixel data from which the noise component has been removed from becoming a negative value.

上記のような第2差分画素データの生成処理及びその記憶処理は、撮像画像の1フレーム分の画素のラインである第1ライン〜第nラインまで各ライン毎に順次行われる。
なお更に、フレームメモリアクセス部12gにおいて、第1ラインに対する第2差分画素データが生成され且つフレームメモリ14に記憶されたことを確認すると、ホストシステム2からのピクセルクロック、水平同期信号及び垂直同期信号に同期して、第1ラインに対する第2差分画素データをホストシステム2に出力する(ステップS320)。
The generation process and the storage process of the second difference pixel data as described above are sequentially performed for each line from the first line to the n-th line, which is a pixel line for one frame of the captured image.
Further, when it is confirmed in the frame memory access unit 12g that the second differential pixel data for the first line has been generated and stored in the frame memory 14, the pixel clock, horizontal synchronization signal, and vertical synchronization signal from the host system 2 are confirmed. The second difference pixel data for the first line is output to the host system 2 in synchronization with (step S320).

上記のような第2差分画素データの出力処理は、第1ライン〜第nラインまで各ライン毎に順次行われ、第nラインまで処理が終了すると(ステップS322の「Yes」の分岐)、再びCH1及びCH2の露光時間の設定処理(変更なしの場合はスルーしても良い)に移行し、通常撮影モードにおける上記処理1〜処理3をパイプライン処理によって繰り返し行う。   The output process of the second difference pixel data as described above is sequentially performed for each line from the first line to the n-th line, and when the process is completed up to the n-th line (“Yes” branch of step S322), the process is again performed. The process shifts to the CH1 and CH2 exposure time setting process (may be through if there is no change), and the processes 1 to 3 in the normal photographing mode are repeated by pipeline processing.

なお、イメージセンサ10aやCH1及びCH2のラインメモリにおいて生じるノイズは環境の変化(特に温度変化)によって変わるので、例えば、温度センサ等の周囲の環境の変化を測定できるセンサによって周囲の温度等の環境の変化を測定し、測定値に大きな変化があった場合などに、通常撮影モードの移行前にバッチ処理で生成される上記OB差分画素データ及び最小露光差分画素データを生成し直すことで、環境の変化にも対応することが可能である。   Note that noise generated in the image sensors 10a and the line memories of CH1 and CH2 changes due to environmental changes (particularly temperature changes). When the measurement value is measured and there is a large change in the measured value, the OB difference pixel data and the minimum exposure difference pixel data generated by the batch processing before the transition to the normal photographing mode are regenerated, It is possible to respond to changes in

このように、本実施の形態の撮像装置1では、非破壊読み出し方式で読み出した画素データから、イメージセンサ10aの各画素を構成する素子の特性のバラツキによるノイズ成分を除去するようにし、CH1及びCH2のラインメモリの特性のバラツキによるノイズ成分を除去するようにしたので、これにより、非破壊読み出し方式で読み出した画素信号を用いて生成される撮像画像の画質を改善することが可能である。   As described above, in the imaging device 1 according to the present embodiment, noise components due to variations in characteristics of elements constituting each pixel of the image sensor 10a are removed from the pixel data read by the nondestructive readout method, and CH1 and Since the noise component due to the variation in the characteristics of the CH2 line memory is removed, it is possible to improve the image quality of the captured image generated using the pixel signal read by the non-destructive readout method.

また、イメージセンサ10aの各画素を構成する素子の特性のバラツキによるノイズ成分及びCH1及びCH2のラインメモリの特性のバラツキによるノイズ成分が除去された画素データに対して、OB差分画素データの値を加算するようにしたので、これにより、CH1及びCH2のラインメモリにおいて、それぞれ読み出したOB領域の画素データにレベル差が生じるときに、前記ノイズ成分を除去後の各画素データの画素値がマイナスの値になることを防ぐことができるので、OB領域の画素データのチャンネル間のレベル差による画質劣化を防ぐことが可能である。   Further, the value of the OB difference pixel data is set for the pixel data from which the noise component due to the characteristic variation of the elements constituting each pixel of the image sensor 10a and the noise component due to the characteristic variation of the CH1 and CH2 line memories are removed. As a result, in the CH1 and CH2 line memories, when the level difference occurs in the pixel data of the read OB area, the pixel value of each pixel data after removing the noise component is negative. Since it can be prevented from becoming a value, it is possible to prevent image quality deterioration due to a level difference between channels of pixel data in the OB area.

上記実施の形態において、撮像処理部10は、形態1の撮像手段に対応し、画像処理部12における撮像処理部10からの最小露光時間時の画素データの取得処理は、形態1乃至形態5のいずれか1の最小露光画素データ取得手段に対応し、画像処理部12における最小露光差分画素データの生成処理は、形態3の最小露光差分画素データ生成手段に対応し、画像処理部12におけるOB差分画素データの生成処理は、形態6のOB差分画素データ生成手段に対応し、画像処理部12における第1差分画素データ及び第2差分画素データの生成処理は、形態1乃至6のいずれか1の差分画素データ生成手段に対応し、フレームメモリ14は、形態3乃至5のいずれか1の最小露光差分画素データ記憶手段に対応する。   In the above-described embodiment, the imaging processing unit 10 corresponds to the imaging unit of mode 1, and pixel data acquisition processing at the minimum exposure time from the imaging processing unit 10 in the image processing unit 12 is that of mode 1 to mode 5. The minimum exposure difference pixel data generation process in the image processing unit 12 corresponding to any one of the minimum exposure pixel data acquisition means corresponds to the minimum exposure difference pixel data generation means in the form 3, and the OB difference in the image processing unit 12 The pixel data generation process corresponds to the OB difference pixel data generation unit of the sixth aspect, and the generation process of the first difference pixel data and the second difference pixel data in the image processing unit 12 is any one of the first to sixth aspects. Corresponding to the difference pixel data generation means, the frame memory 14 corresponds to the minimum exposure difference pixel data storage means of any one of forms 3 to 5.

なお、上記実施の形態において、通常露光時の画素信号を読み出す第1出力チャンネル1つと、最小露光時の画素信号を読み出す第2出力チャンネル1つとの計2つの出力チャンネルを有する構成としたが、これに限らず、設定する露光時間の種類に応じて、例えば、(N−1)種類(Nは2以上の自然数)の露光時間にそれぞれ対応した第1〜第(N−1)出力チャンネルの複数チャンネルと、最小露光時間に対応した第Nチャンネルとを備える構成としても良い。これにより、1フレーム期間に、複数種類の露光時間で露光を行う多段露光によってHDRデータを生成するような場合にも対応することができる。   In the above-described embodiment, the first output channel for reading the pixel signal at the time of normal exposure and the second output channel for reading the pixel signal at the time of the minimum exposure have a total of two output channels. Not limited to this, depending on the type of exposure time to be set, for example, (N-1) types (N-1) of the first to (N-1) output channels respectively corresponding to the exposure time (N is a natural number of 2 or more). A configuration including a plurality of channels and an Nth channel corresponding to the minimum exposure time may be employed. Accordingly, it is possible to cope with a case where HDR data is generated by multi-stage exposure in which exposure is performed with a plurality of types of exposure times in one frame period.

また、上記実施の形態においては、最小露光差分画素データを、イメージセンサ10aの撮像領域の画素全てに対して生成してフレームメモリ14に記憶するようにしたが、これに限らず、前述したように各出力チャンネルで生じるノイズは、画像に縦縞を発生させる特性があるので、イメージセンサ10aのセンサセルの所定の1ライン分に対する最小露光差分画素データを生成し、これを第1差分画素データの各ラインに繰り返し用いて第2差分画素データを生成する構成としても良いし、イメージセンサ10aのセンサセルの所定の複数ライン分(但し、最大ライン数よりも少ない)に対する最小露光差分画素データを生成し、これらを第1差分画素データの各ラインに割り振って用い第2差分画素データを生成する構成としても良い。複数ライン分の最小露光差分画素データを生成する場合は、例えば、センサセルの撮像領域の画素のラインを均等に上中下の3つの領域に分けて、それぞれの領域から1ラインずつ任意の画素のラインを選択し、これら選択した画素のラインに対してのみ最小露光差分画素データを生成する。そして、上中下の3つの領域から選択された各ラインの最小露光差分画素データを、それぞれ同じ領域に含まれる各第1差分画素データに対して用いて第2差分画素データを生成する。このように、最小露光差分画素データを、イメージセンサ10aの撮像領域の画素全てに対して生成せずに、1ライン、又は複数ライン分だけ生成することで、最小露光差分画素データの記憶に必要なメモリの容量を低減することができ、撮像装置1のコストを低減することが可能である。   In the above embodiment, the minimum exposure difference pixel data is generated for all the pixels in the imaging region of the image sensor 10a and stored in the frame memory 14. However, the present invention is not limited to this. Since the noise generated in each output channel has a characteristic of generating vertical stripes in the image, the minimum exposure difference pixel data for a predetermined one line of the sensor cell of the image sensor 10a is generated, and this is used as the first difference pixel data. It is good also as composition which generates the 2nd difference pixel data repeatedly using for a line, and generates the minimum exposure difference pixel data for predetermined plural lines (however, less than the maximum number of lines) of the sensor cell of image sensor 10a, It is good also as a structure which allocates these to each line of 1st difference pixel data, and produces | generates 2nd difference pixel data.When generating the minimum exposure difference pixel data for a plurality of lines, for example, the pixel line of the imaging region of the sensor cell is equally divided into three regions of upper, middle, and lower, and one line from each region A line is selected, and minimum exposure difference pixel data is generated only for the selected pixel line. Then, the second difference pixel data is generated by using the minimum exposure difference pixel data of each line selected from the upper, middle, and lower three regions for each first difference pixel data included in the same region. Thus, it is necessary to store the minimum exposure difference pixel data by generating only one line or a plurality of lines without generating the minimum exposure difference pixel data for all the pixels in the imaging region of the image sensor 10a. Therefore, the capacity of the memory can be reduced, and the cost of the imaging device 1 can be reduced.

また、上記実施の形態においては、OB差分画素データを、CH1及びCH2を介して取得したOB領域の画素データのそれぞれの平均値の差分値とする例を説明したが、これに限らず、例えば、CH1に対応するOB領域の画素データの最大値と最小値との差分値から、CH2に対応するOB領域の画素データの最大値と最小値との差分値を減算した差分値からなるデータをOB差分画素データとするなど他の値としても良い。   In the above-described embodiment, the example in which the OB difference pixel data is the difference value of the average values of the pixel data of the OB area acquired via CH1 and CH2 is described. , Data consisting of a difference value obtained by subtracting the difference value between the maximum value and the minimum value of the pixel data in the OB region corresponding to CH2 from the difference value between the maximum value and the minimum value of the pixel data in the OB region corresponding to CH1. Other values such as OB difference pixel data may be used.

本発明に係る撮像装置1の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an imaging apparatus 1 according to the present invention. 本発明に係る撮像装置1の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the imaging device 1 which concerns on this invention. 撮像処理部10における各画素のライン毎の露光及び画素信号の非破壊読み出し動作の一例を示す図である。3 is a diagram illustrating an example of exposure for each line of each pixel and non-destructive readout operation of a pixel signal in the imaging processing unit 10. FIG. OB差分画素データの生成処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the production | generation process of OB difference pixel data. 最小露光差分画素データ生成処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the minimum exposure difference pixel data generation process. 差分画素データ生成処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a difference pixel data generation process. 通常撮影モードにおける、第1差分画素データの生成処理、第2差分画素データの生成処理及び第2差分画素データの出力処理のパイプライン処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of the pipeline process of the production | generation process of 1st difference pixel data, the production | generation process of 2nd difference pixel data, and the output process of 2nd difference pixel data in normal imaging | photography mode.

符号の説明Explanation of symbols

1は撮像装置、2はホストシステム、10は撮像処理部、12は画像処理部、14はフレームメモリ、10aはイメージセンサ、10bは露光時間設定用レジスタ、10cは第1のAFE、10dは第2のAFE、12aは通信器、12bは処理モード設定用及びステータス用レジスタ、12cは第1バッファ、12dは第2バッファ、12eは差分処理部、12fはタイミング制御部、12gはフレームメモリアクセス部 Reference numeral 1 denotes an imaging apparatus, 2 denotes a host system, 10 denotes an imaging processing unit, 12 denotes an image processing unit, 14 denotes a frame memory, 10a denotes an image sensor, 10b denotes an exposure time setting register, 10c denotes a first AFE, and 10d denotes a first 2 AFE, 12a is a communication device, 12b is a processing mode setting and status register, 12c is a first buffer, 12d is a second buffer, 12e is a differential processing unit, 12f is a timing control unit, and 12g is a frame memory access unit.

Claims (6)

露光した光を電荷に変換して蓄積する光電変換素子が複数マトリクス状に配設された光電変換部と、前記光電変換部における前記光電変換素子の構成する画素からの電荷の読み出しを非破壊で行う撮像手段とを備えた撮像装置であって、
設定可能な最小露光時間での露光時に読み出した電荷に対応する画素データである最小露光画素データを取得する最小露光画素データ取得手段と、
所定露光時間での露光時に読み出した電荷に対応する各画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記取得した各最小露光画素データの画素値との差分値を算出し、当該算出した差分値からなる差分画素データを生成する差分画素データ生成手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
A photoelectric conversion unit in which a plurality of photoelectric conversion elements for converting exposed light into electric charges and storing them are arranged in a matrix, and non-destructive reading of charges from pixels constituting the photoelectric conversion elements in the photoelectric conversion unit An imaging device comprising imaging means for performing,
Minimum exposure pixel data acquisition means for acquiring minimum exposure pixel data, which is pixel data corresponding to charges read at the time of exposure with a settable minimum exposure time;
The difference value between the pixel value of each pixel data corresponding to the electric charge read at the time of exposure with a predetermined exposure time and the pixel value of each acquired minimum exposure pixel data corresponding to each pixel data is calculated, and the calculated An image pickup apparatus comprising: difference pixel data generation means for generating difference pixel data composed of difference values.
(N−1)種類(Nは2以上の自然数)の露光時間に対応し、当該各種類毎の露光時間での露光時に読み出した前記画素のライン毎の電荷に対応する画素データを前記各種類毎にそれぞれ独立に記憶し、且つ当該記憶した画素データを前記各種類毎にそれぞれ独立に出力する(N−1)個の第1〜第(N−1)出力チャンネルと、
前記(N−1)種類の露光時間に対する露光において、前記最小露光時間での露光時の前記画素のライン毎の電荷を読み出すと共に当該読み出した電荷に対応する画素データを記憶し、且つ当該記憶した画素データを出力する第N出力チャンネルと、を備え、
前記最小露光画素データ取得手段は、前記第N出力チャンネルを介して出力される前記最小露光画素データを取得するようになっており、
前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第N−1出力チャンネルから出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出し、当該算出した差分値からなる差分画素データを生成するようになっていることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
(N-1) The pixel data corresponding to the charge for each line of the pixel read at the time of exposure with the exposure time for each type corresponding to the exposure time of each type (N is a natural number of 2 or more). (N-1) first to (N-1) output channels for storing each of them independently and outputting the stored pixel data independently for each type;
In the exposure for the (N-1) types of exposure time, the charge for each line of the pixel at the time of exposure with the minimum exposure time is read, and pixel data corresponding to the read charge is stored and stored. An Nth output channel for outputting pixel data;
The minimum exposure pixel data acquisition means acquires the minimum exposure pixel data output via the Nth output channel;
The difference pixel data generation unit includes pixel values of pixel data corresponding to (N-1) types of exposure times output from the first to (N-1) th output channels for each line of the pixels, The difference value with the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum pixel data acquisition unit corresponding to each pixel data is calculated, and difference pixel data composed of the calculated difference value is generated. The imaging apparatus according to claim 1, wherein:
前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される、前記最小露光時間での露光時の電荷に対応する画素データを取得し、前記第N出力チャンネルを介して出力される、前記最小露光時間での露光時の電荷に対応する画素データを取得し、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルの各出力チャンネル毎に、当該各出力チャンネルを介して取得した最小露光時の画素データの画素値と、前記第N出力チャンネルを介して取得した最小露光時の画素データの画素値との差分値を算出し、当該差分値からなる最小露光差分画素データを生成する最小露光差分画素データ生成手段と、
前記最小露光差分画素データを記憶する最小露光差分画素データ記憶手段と、を備え、
前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小露光画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該各画素データの差分値と、当該各画素データに対応する前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶された最小露光差分画素データの値との差分値を算出し、当該差分値からなる差分画素データを生成するようになっていることを特徴とする請求項2記載の撮像装置。
Pixel data corresponding to the charge during the exposure with the minimum exposure time, which is output through the first to (N-1) th output channels, is acquired and output through the Nth output channel. Pixel data corresponding to the charge during exposure with the minimum exposure time is acquired, and the minimum exposure acquired via each output channel for each output channel of the first to (N-1) th output channels. The difference value between the pixel value of the pixel data at the time and the pixel value of the pixel data at the minimum exposure obtained via the Nth output channel is calculated, and the minimum exposure difference pixel data including the difference value is generated. Exposure difference pixel data generating means;
Minimum exposure difference pixel data storage means for storing the minimum exposure difference pixel data,
The difference pixel data generation means stores pixel data corresponding to (N-1) types of exposure times output via the first to (N-1) th output channels for each line of the pixels. A difference value between the pixel value and the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum exposure pixel data acquisition unit corresponding to the pixel data is calculated, and the difference value of the pixel data and the pixel data are calculated. A difference value with the value of the minimum exposure difference pixel data stored in the minimum exposure difference pixel data storage unit corresponding to the difference value is calculated, and difference pixel data composed of the difference value is generated. The imaging device according to claim 2.
前記画素のラインの所定の1ライン分の前記最小露光差分画素データを前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶するようになっており、
前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小露光画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該各画素データの差分値と、前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶された1ライン分の最小露光差分画素データの値との差分値を算出し、当該差分値からなる差分画素データを生成するようになっていることを特徴とする請求項3記載の撮像装置。
The minimum exposure difference pixel data for a predetermined one line of the pixel lines is stored in the minimum exposure difference pixel data storage means,
The difference pixel data generation means stores pixel data corresponding to (N-1) types of exposure times output via the first to (N-1) th output channels for each line of the pixels. While calculating a difference value between the pixel value and the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum exposure pixel data acquisition unit corresponding to the pixel data, the difference value of the pixel data and the minimum exposure difference A difference value with respect to a value of minimum exposure difference pixel data for one line stored in the pixel data storage means is calculated, and difference pixel data including the difference value is generated. 3. The imaging device according to 3.
前記画素のラインの全ライン数よりも少ない複数ライン分の前記最小露光差分画素データを前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶するようになっており、
前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小露光画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該各画素データの差分値と、前記最小露光差分画素データ記憶手段に記憶された複数ライン分の最小露光差分画素データのいずれかの値との差分値を算出し、当該差分値からなる差分画素データを生成するようになっていることを特徴とする請求項3記載の撮像装置。
The minimum exposure difference pixel data for a plurality of lines smaller than the total number of lines of the pixel is stored in the minimum exposure difference pixel data storage means,
The difference pixel data generation means stores pixel data corresponding to (N-1) types of exposure times output via the first to (N-1) th output channels for each line of the pixels. While calculating a difference value between the pixel value and the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum exposure pixel data acquisition unit corresponding to the pixel data, the difference value of the pixel data and the minimum exposure difference A difference value with any value of the minimum exposure difference pixel data for a plurality of lines stored in the pixel data storage means is calculated, and difference pixel data composed of the difference value is generated. The imaging device according to claim 3.
前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される、前記光電変換部の光学的黒となる領域の光電変換素子の電荷に対応した画素データを取得し、前記第N出力チャンネルを介して出力される、前記光学的黒となる領域の光電変換素子の電荷に対応した画素データを取得し、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルの各出力チャンネル毎に、当該各出力チャンネルを介してそれぞれ取得した光学的黒となる領域の画素データの画素値と、前記第N出力チャンネルを介して取得した光学的黒となる領域の画素データの画素値との差分値に基づく値からなるOB差分画素データを生成するOB差分画素データ生成手段と、を備え、
前記差分画素データ生成手段は、前記画素のライン毎に、前記第1〜第(N−1)出力チャンネルを介してそれぞれ出力される(N−1)種類の露光時間にそれぞれ対応する画素データの画素値と、当該各画素データに対応する前記最小画素データ取得手段で取得した最小露光画素データの画素値との差分値を算出すると共に、当該各画素データの差分値に、OB差分画素データの値を加算し、当該加算結果からなる差分画素データを生成するようになっていることを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置。
Pixel data corresponding to the charges of the photoelectric conversion elements in the optical black region of the photoelectric conversion unit, which are output through the first to (N-1) th output channels, respectively, are acquired, and the Nth output Obtaining pixel data corresponding to the charges of the photoelectric conversion element in the optically black region output through the channel, and for each output channel of the first to (N-1) th output channels, A difference value between the pixel value of the pixel data of the optical black area acquired through each output channel and the pixel value of the pixel data of the optical black area acquired through the Nth output channel. OB difference pixel data generation means for generating OB difference pixel data consisting of values based on
The difference pixel data generation means stores pixel data corresponding to (N-1) types of exposure times output via the first to (N-1) th output channels for each line of the pixels. The difference value between the pixel value and the pixel value of the minimum exposure pixel data acquired by the minimum pixel data acquisition unit corresponding to the pixel data is calculated, and the difference value of the pixel data is calculated as the difference value of the OB difference pixel data. 6. The image pickup apparatus according to claim 2, wherein values are added and difference pixel data including the addition result is generated.
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