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JP2011071709A - Electronic camera - Google Patents

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JP2011071709A
JP2011071709A JP2009220547A JP2009220547A JP2011071709A JP 2011071709 A JP2011071709 A JP 2011071709A JP 2009220547 A JP2009220547 A JP 2009220547A JP 2009220547 A JP2009220547 A JP 2009220547A JP 2011071709 A JP2011071709 A JP 2011071709A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pixel
light
region
electronic camera
pixels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2009220547A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taro Makigaki
太郎 牧垣
Naoaki Yorita
直晶 寄田
Saeko Samejima
冴映子 鮫島
Tsutomu Nishizawa
務 西澤
Yuko Nakata
佑子 中田
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.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2009220547A priority Critical patent/JP2011071709A/en
Publication of JP2011071709A publication Critical patent/JP2011071709A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic camera which suitably eliminates dark-current noise from an image obtained through regular photographing. <P>SOLUTION: The electronic camera includes an imaging device which has an effective pixel area where pixels for photoelectrically converting object light into signal charge are arranged two-dimensionally, wherein two or more pixels among the pixels arranged in the effective pixel area are constituted of light-shielding pixels for shielding the object light; a setting section for dividing and setting the effective pixel area into a plurality of areas so as to make each of the areas include the light-shielding pixels; and a correcting section for correcting the pixel value of pixels included in the areas by area, on the basis of the pixel value of the light-shielding pixels included in the areas which are divided and set by the setting section at imaging by the imaging device. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子カメラに関するものである。   The present invention relates to an electronic camera.

一般に提供される電子カメラの一形態であるデジタルカメラにおいては、CCDやCMOSなどの撮像素子が用いられるのが一般的である。このような撮像素子を用いたデジタルカメラを用いて撮像する場合、照射される被写体光を光電変換する本撮影と、被写体光を遮光した状態で撮影を行う遮光撮影とが実行される。これら撮影の後、本撮影にて得られた画像(以下、本画像)に対する補正処理を、遮光撮影にて得られた画像(以下、遮光画像)を用いて実行することで、暗電流に基づくノイズ成分(以下、暗電流ノイズ)を除去した画像を取得することが可能となる。   In a digital camera which is a form of a commonly provided electronic camera, an image sensor such as a CCD or a CMOS is generally used. When imaging is performed using a digital camera using such an image sensor, main shooting in which the subject light to be irradiated is photoelectrically converted and light-shielded shooting in which shooting is performed while the subject light is shielded are executed. After these shootings, correction processing for an image obtained by actual shooting (hereinafter referred to as “main image”) is executed using an image obtained by shading shooting (hereinafter referred to as “light-shielded image”). An image from which noise components (hereinafter referred to as dark current noise) are removed can be acquired.

特許第3359314号公報Japanese Patent No. 3359314

上述した遮光撮影は、本撮影の前後で実行されるのが一般的である。例えば本撮影前に遮光撮影を行う場合、レリーズボタンの操作から本撮影が実行されるまでのタイムラグが生じてしまい、ユーザが意図する構図となるタイミングでレリーズボタンを操作しても、実際に得られる本画像は、ユーザが意図する構図とはならない。逆に、本撮影後に遮光撮影を行う場合、連続撮影や、長時間露光による撮影には適していない。特に長時間露光による撮影の場合、本撮影と同一時間の露光時間にて遮光撮影を行うことになるが、長時間露光における撮像素子の温度が撮影開始時よりも上昇してしまうなど、本露光時とは異なる条件下で遮光撮影が行われてしまうことから、暗電流ノイズを適切に除去した本画像を取得することができない。   The above-described light-shielding photographing is generally performed before and after the main photographing. For example, when light-shielded shooting is performed before actual shooting, there is a time lag from the release button operation until main shooting is performed, and even if the release button is operated at the timing that the user intends, the actual gain can be obtained. The actual image to be displayed does not have the composition intended by the user. Conversely, when light-shielding shooting is performed after main shooting, it is not suitable for continuous shooting or shooting with long exposure. In particular, in the case of shooting with long exposure, light-shielding shooting is performed with the same exposure time as the main shooting, but the exposure of the image sensor during the long exposure is higher than at the start of shooting. Since light-shielded shooting is performed under different conditions, it is not possible to acquire a main image from which dark current noise has been appropriately removed.

本発明は、本撮影により得られた画像に対して暗電流ノイズを適切に除去することができるようにした電子カメラを提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide an electronic camera that can appropriately remove dark current noise from an image obtained by actual photographing.

上述した課題を解決するために、本発明の電子カメラは、被写体光を信号電荷に光電変換する画素が二次元に配置された有効画素領域を有し、前記有効画素領域に配置された画素のいずれか2以上の画素が、前記被写体光が遮光される遮光画素からなる撮像素子と、前記遮光画素がそれぞれの領域に含まれるように、前記有効画素領域を複数の領域に分割設定する設定部と、前記撮像素子による撮像時に、前記設定部により分割設定された領域に含まれる前記遮光画素の画素値に基づいて、該領域に含まれる画素の画素値を前記領域毎に補正する補正部と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an electronic camera of the present invention has an effective pixel area in which pixels that photoelectrically convert subject light into signal charges are two-dimensionally arranged, and the pixels arranged in the effective pixel area A setting unit that divides and sets the effective pixel region into a plurality of regions such that any two or more pixels include an image sensor including a light-shielded pixel that blocks the subject light, and the light-shielded pixel. And a correction unit that corrects the pixel values of the pixels included in the region for each region based on the pixel values of the light-shielding pixels included in the region divided and set by the setting unit during imaging by the imaging device. , Provided.

なお、前記遮光画素は、前記有効画素領域に対して離散的に配置されることが好ましい。   Note that the light-shielding pixels are preferably arranged discretely with respect to the effective pixel region.

また、前記撮像素子の前記有効画素領域は、複数回の露光に基づいて生成されており、前記設定部は、前記複数回の露光における各露光範囲に基づいて、前記有効画素領域を分割することが好ましい。   The effective pixel area of the image sensor is generated based on multiple exposures, and the setting unit divides the effective pixel area based on each exposure range in the multiple exposures. Is preferred.

また、この他に、前記設定部は、前記有効画素領域の中心の領域と、それ以外の領域とをそれぞれ分割領域として設定することが好ましい。   In addition to this, it is preferable that the setting unit sets a central region of the effective pixel region and other regions as divided regions.

また、前記遮光画素は、前記有効画素領域が複数の領域に分割されたときに、隣接する領域との境界近傍に多く配置されることが好ましい。   In addition, it is preferable that a large number of the light-shielding pixels be arranged near the boundary between adjacent regions when the effective pixel region is divided into a plurality of regions.

また、前記補正部は、前記領域のそれぞれに含まれる前記遮光画素の画素値を用いたフィッティング処理を行うことで該領域に含まれる全ての画素の画素値に対する補正値を求め、求めた画素毎の補正値を用いて、撮像時に得られた各画素の画素値を補正することが好ましい。   Further, the correction unit obtains correction values for the pixel values of all the pixels included in the region by performing a fitting process using the pixel values of the light-shielding pixels included in each of the regions. It is preferable to correct the pixel value of each pixel obtained at the time of imaging using this correction value.

また、前記撮像素子は、前記有効画素領域の周縁部に、前記被写体光が遮光される遮光画素領域を、さらに備え、前記補正部は、各領域に含まれる前記遮光画素の画素値の他に、前記遮光画素領域に含まれる画素の画素値を用いて、分割された領域のそれぞれに含まれる画素の画素値を補正することが好ましい。   The imaging device further includes a light-shielding pixel region that shields the subject light from the periphery of the effective pixel region, and the correction unit includes a pixel value of the light-shielding pixel included in each region. Preferably, the pixel value of the pixel included in each of the divided regions is corrected using the pixel value of the pixel included in the light-shielding pixel region.

また、前記遮光画素の画素値を、該遮光画素の周縁の画素の画素値を用いて補間する補間処理部を、さらに備えていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the image processing apparatus further includes an interpolation processing unit that interpolates the pixel value of the light-shielded pixel using the pixel value of the peripheral pixel of the light-shielded pixel.

本発明によれば、本撮影により得られた画像に対して暗電流ノイズを適切に除去することができる。   According to the present invention, dark current noise can be appropriately removed from an image obtained by actual photographing.

本発明を実施したデジタルカメラの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the digital camera which implemented this invention. 複数回の露光により形成された有効画素領域を示す図である。It is a figure which shows the effective pixel area | region formed by multiple times of exposure. 撮像素子の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of an image pick-up element. カラーフィルタ及び遮光フィルタの配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of arrangement | positioning of a color filter and a light shielding filter. 撮影時のデジタルカメラの内部の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process inside a digital camera at the time of imaging | photography. 有効画素領域を中央の領域からなる分割領域と、周端の領域からなる分割領域との2つの分割領域に分割した場合を示す図である。It is a figure which shows the case where an effective pixel area | region is divided | segmented into two divided areas of the divided area which consists of a center area | region, and the divided area which consists of the area | region of a peripheral edge. 遮光膜に設けられる開口部の上面を塞ぐことで遮光画素を生成した場合の撮像素子の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of an image pick-up element at the time of producing | generating a light shielding pixel by closing the upper surface of the opening part provided in a light shielding film. 有効画素領域の他に、遮光画素領域を備えた撮像素子の場合の各分割領域を示す図である。It is a figure which shows each division area in the case of the image pick-up element provided with the light-shielding pixel area other than the effective pixel area.

図1は、本発明を用いたデジタルカメラ10の一例を示す。周知のように、デジタルカメラ10は、撮像光学系15によって取り込まれた被写体光を撮像素子16によって光電変換し、光電変換後の電気信号(画像信号)に基づいた画像データを取得する。撮像光学系15は、図示を省略したズームレンズやフォーカスレンズなどを含むレンズ群から構成される。これらズームレンズやフォーカスレンズは図示を省略したレンズ駆動機構によって光軸L方向に移動する。   FIG. 1 shows an example of a digital camera 10 using the present invention. As is well known, the digital camera 10 photoelectrically converts the subject light captured by the imaging optical system 15 by the imaging element 16 and acquires image data based on the electrical signal (image signal) after the photoelectric conversion. The imaging optical system 15 includes a lens group including a zoom lens, a focus lens, and the like that are not shown. These zoom lens and focus lens are moved in the direction of the optical axis L by a lens driving mechanism (not shown).

撮像素子16は、例えばCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)などから構成される。以下、撮像素子16としてCCDが用いられる場合について説明する。撮像素子16は、ステッパーなど半導体の製造設備において、露光領域をずらしながら複数回の露光を行う分割露光が行われることによって製造される。なお、図2は、撮像素子16の撮像面に形成される有効画像領域21が、3回の露光を行うことで形成される場合について示している。なお、有効画素領域21は、画像形成に必要となる領域である。図2における符号22,23,24は、各露光における露光範囲を示している。   The image pickup device 16 is configured by, for example, a charge coupled device (CCD), a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS), or the like. Hereinafter, a case where a CCD is used as the imaging element 16 will be described. The image sensor 16 is manufactured by performing divided exposure in which a plurality of exposures are performed while shifting an exposure region in a semiconductor manufacturing facility such as a stepper. FIG. 2 shows a case where the effective image area 21 formed on the imaging surface of the imaging element 16 is formed by performing exposure three times. The effective pixel area 21 is an area necessary for image formation. Reference numerals 22, 23, and 24 in FIG. 2 indicate exposure ranges in the respective exposures.

図3に示すように、撮像素子16は、フォトダイオードなどの受光素子26が半導体基板27の上面にマトリクス状に配置される。この半導体基板27には、受光素子26の他に、不図示のトランジスタ、ゲート部、垂直転送部、水平転送部及び出力アンプなどが設けられる。   As shown in FIG. 3, in the image sensor 16, light receiving elements 26 such as photodiodes are arranged in a matrix on the upper surface of a semiconductor substrate 27. In addition to the light receiving element 26, the semiconductor substrate 27 is provided with a transistor (not shown), a gate portion, a vertical transfer portion, a horizontal transfer portion, an output amplifier, and the like.

受光素子26が配列された半導体基板27の上面には、遮光幕28が設けられる。この遮光膜28は、半導体基板27に設けられる各受光素子26の上部が開口された格子状から形成される。受光素子26が開口されることで、マイクロレンズアレイ30の各マイクロレンズを通過した被写体光が、後述するカラーフィルタアレイ29を介して各受光素子26に集光される。この遮光膜28の上面には、カラーフィルタアレイ29が設けられる。   A light shielding curtain 28 is provided on the upper surface of the semiconductor substrate 27 on which the light receiving elements 26 are arranged. The light shielding film 28 is formed in a lattice shape in which upper portions of the light receiving elements 26 provided on the semiconductor substrate 27 are opened. By opening the light receiving element 26, subject light that has passed through each microlens of the microlens array 30 is condensed on each light receiving element 26 via a color filter array 29 described later. A color filter array 29 is provided on the upper surface of the light shielding film 28.

図4に示すように、カラーフィルタアレイ29は、R色のカラーフィルタ29a、G色のカラーフィルタ29b、B色のカラーフィルタ29cが周知のベイヤー配列によって配置される。また、遮光フィルタ29dは、ベイヤー配列によって配置された各カラーフィルタのうち、G色のカラーフィルタが配置される位置に、且つ離散的に配置される。なお、図4においては、遮光フィルタ29dは「OB(Optical Black)」で示している。例えば撮像素子16の有効画素領域21の画素数が、x方向6000×4000の計24Mpixelとなる場合には、この遮光フィルタ29dは、x方向及びy方向にそれぞれ12画素間隔で配置される。例えば、(x,y)=(2,3)の位置に遮光フィルタ29dが配置された場合、この遮光フィルタ29dを基準すると、(x,y)=(14,3)、(x,y)=(2,15)、(x,y)=(14,15)、・・・の位置に、他の遮光フィルタが配置される。このカラーフィルタアレイ29の上面には、上述したカラーフィルタ及び遮光フィルタに対応付けられて配列された複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイ30が設けられる。   As shown in FIG. 4, in the color filter array 29, an R color filter 29a, a G color filter 29b, and a B color filter 29c are arranged in a known Bayer array. The light shielding filter 29d is discretely arranged at the position where the G color filter is arranged among the color filters arranged by the Bayer arrangement. In FIG. 4, the light shielding filter 29 d is indicated by “OB (Optical Black)”. For example, when the number of pixels in the effective pixel area 21 of the image sensor 16 is 24 Mpixels in the x direction of 6000 × 4000, the light shielding filters 29d are arranged at 12 pixel intervals in the x direction and the y direction, respectively. For example, when the light shielding filter 29d is disposed at the position of (x, y) = (2, 3), with reference to the light shielding filter 29d, (x, y) = (14, 3), (x, y) = (2,15), (x, y) = (14,15),... On the upper surface of the color filter array 29, a microlens array 30 including a plurality of microlenses arranged in association with the color filter and the light shielding filter described above is provided.

このような撮像素子16に被写体光が照射されると、被写体光はマイクロレンズアレイ30の各マイクロレンズによって集光され、カラーフィルタアレイ29に照射される。このとき、R色光、G色光、B色光のいずれかの色光に色分解される。色分解された光は受光素子26に照射され、各受光素子26によって光電変換される。一方、マイクロレンズアレイ30を通過した被写体光のうち、遮光フィルタ29dに到達した光は、遮光フィルタ29dによって吸収される。このため、遮光フィルタ29dに対応する位置となる受光素子26においては、通過した被写体光を受光することができない。このような遮光フィルタ29dによって被写体光が遮光される受光素子26においては、被写体光を受光する他の受光素子26の受光時間と同一の時間内に発生するノイズ成分の信号電荷が蓄積される。   When subject light is irradiated to such an image pickup device 16, the subject light is collected by each microlens of the microlens array 30 and irradiated to the color filter array 29. At this time, color separation is performed into one of R color light, G color light, and B color light. The color-separated light is applied to the light receiving elements 26 and is photoelectrically converted by the respective light receiving elements 26. On the other hand, of the subject light that has passed through the microlens array 30, light that has reached the light shielding filter 29d is absorbed by the light shielding filter 29d. For this reason, the light-receiving element 26 located at a position corresponding to the light-shielding filter 29d cannot receive the subject light that has passed. In the light receiving element 26 where the subject light is shielded by the light shielding filter 29d, signal charges of noise components generated within the same time as the light receiving time of the other light receiving elements 26 that receive the subject light are accumulated.

以下では、R色のカラーフィルタ29aにより色分解されたR光を受光する受光素子26をR画素、G色のカラーフィルタ29bにより色分解されたG光を受光する受光素子26をG画素、B色のカラーフィルタ29cにより色分解されたB光を受光する受光素子26をB画素と称し、遮光フィルタ29dにより被写体光が遮光される受光素子26を遮光画素と称して説明する。また、各画素から出力される信号電荷量を画素値と称して説明する。なお、各画素の信号電荷は、出力アンプを介することにより画像信号としてAFE(Analog Front End)回路36に出力される。なお、撮像素子16としてCMOSを用いる場合には、このAFE回路36は、撮像素子16内部に設けられていてもよい。   In the following description, the light receiving element 26 that receives the R light separated by the R color filter 29a is an R pixel, the light receiving element 26 that receives the G light separated by the G color filter 29b is a G pixel, and B The light receiving element 26 that receives the B light color-separated by the color filter 29c is referred to as a B pixel, and the light receiving element 26 that blocks the subject light by the light blocking filter 29d is referred to as a light shielding pixel. Further, the signal charge amount output from each pixel will be described as a pixel value. The signal charge of each pixel is output to an AFE (Analog Front End) circuit 36 as an image signal through an output amplifier. When CMOS is used as the image sensor 16, the AFE circuit 36 may be provided inside the image sensor 16.

図1に戻って、ドライバ35は、撮像素子16の駆動を制御する。なお、撮像素子16の駆動を制御するとは、撮像素子16の各画素における信号電荷の蓄積、及び蓄積された信号電荷の出力を制御することが挙げられる。以下、撮像素子16から出力される信号電荷を画像信号と称して説明する。また、この他に、ドライバ35は、撮像素子16の全画素を駆動するか、一部の画素を駆動するかを制御する。つまり、撮影時には撮像素子16の全画素を駆動させることにより画像信号を取得し、非撮影時には撮像素子16の一部の画素を選択的に用いる、所謂間引き制御により画像信号を取得する。   Returning to FIG. 1, the driver 35 controls the driving of the image sensor 16. Controlling the driving of the image sensor 16 includes controlling the accumulation of signal charges in each pixel of the image sensor 16 and the output of the accumulated signal charges. Hereinafter, the signal charge output from the image sensor 16 will be described as an image signal. In addition, the driver 35 controls whether to drive all the pixels of the imaging device 16 or some of the pixels. In other words, the image signal is acquired by driving all the pixels of the image sensor 16 at the time of shooting, and the image signal is acquired by so-called thinning control that selectively uses a part of the pixels of the image sensor 16 at the time of non-shooting.

AFE回路36は、図示しないAGC回路やCDS回路を含んで構成される。AFE回路36は、入力された画像信号に対してゲインコントロール、雑音除去などのアナログ処理を施した後、図示しないA/D変換回路により、アナログの信号をデジタルの信号に変換する。デジタルの画像信号は、DFE回路37に出力される。   The AFE circuit 36 includes an AGC circuit and a CDS circuit (not shown). The AFE circuit 36 performs analog processing such as gain control and noise removal on the input image signal, and then converts the analog signal into a digital signal by an A / D conversion circuit (not shown). The digital image signal is output to the DFE circuit 37.

DFE(Digital Front End)回路37は、入力された画像信号に対してノイズ補正処理や欠陥補正処理を行う。このDFE回路37は、ノイズ補正部38、欠陥補正部39の機能を有している。なお、このノイズ補正部38や欠陥補正部39の機能は、DFE回路37に設ける必要はなく、例えば画像処理回路42の機能として設けることも可能である。   A DFE (Digital Front End) circuit 37 performs noise correction processing and defect correction processing on the input image signal. The DFE circuit 37 has functions of a noise correction unit 38 and a defect correction unit 39. Note that the functions of the noise correction unit 38 and the defect correction unit 39 do not need to be provided in the DFE circuit 37, and may be provided as a function of the image processing circuit 42, for example.

ノイズ補正部38は、フィッティング演算処理、各画素における暗電流ノイズ値の算出処理、各画素の画素値に対する減算処理などのノイズ補正処理を実行する。なお、このノイズ補正処理は、後述する分割領域毎に実行される。   The noise correction unit 38 performs noise correction processing such as fitting calculation processing, dark current noise value calculation processing for each pixel, and subtraction processing for the pixel value of each pixel. This noise correction process is executed for each divided area described later.

フィッティング演算処理は、周知のように、例えば物体表面の形状や分布状態などの近似直線又は近似曲線を求める演算処理である。本実施形態では、このフィッティング演算処理を行うことによって、暗電流ノイズの分布状態を示す近似直線又は近似曲線を算出する。上述したように、遮光画素は、被写体光が遮光される画素であることから、この遮光画素の画素値は、暗電流成分(以下、暗電流ノイズ)の値となる。また、遮光画素の位置座標は、予め内蔵メモリ53に記憶させておけばよい。   As is well known, the fitting calculation process is a calculation process for obtaining an approximate straight line or approximate curve such as the shape and distribution state of the object surface, for example. In the present embodiment, by performing this fitting calculation process, an approximate straight line or an approximate curve indicating the dark current noise distribution state is calculated. As described above, since the light-shielded pixel is a pixel in which the subject light is shielded, the pixel value of the light-shielded pixel is a value of a dark current component (hereinafter, dark current noise). Further, the position coordinates of the light-shielding pixels may be stored in the built-in memory 53 in advance.

例えば、このフィッティング演算処理では、以下に示す(1)式が用いられる。   For example, in this fitting calculation process, the following equation (1) is used.

f(x,y)=k13+k22y+k32+k4xy2+k5xy+k6x+k73+k82+k9y+k10・・・・(1)
但し、f(x,y)は、遮光画素の画素値、x,yは有効画素領域におけるx座標、y座標である。これら遮光画素の位置座標と画素値とを、上述した(1)式に代入した後、各係数k1〜k10を例えば最小二乗法などを用いて求めることで、暗電流ノイズの分布状態を示す近似直線又は近似曲線が求められる。
f (x, y) = k 1 x 3 + k 2 x 2 y + k 3 x 2 + k 4 xy 2 + k 5 xy + k 6 x + k 7 y 3 + k 8 y 2 + k 9 y + k 10 (1)
Here, f (x, y) is the pixel value of the light-shielded pixel, and x and y are the x coordinate and y coordinate in the effective pixel region. After substituting the position coordinates and pixel values of these light-shielding pixels into the above-described equation (1), the coefficients k 1 to k 10 are obtained by using, for example, the least square method, so that the dark current noise distribution state is determined. An approximate straight line or an approximate curve is obtained.

各画素における暗電流ノイズ値の算出処理は、上述したフィッティング演算処理を行うことで得られる近似直線又は近似曲線に、各画素の位置座標を代入し、該画素における暗電流ノイズ値を求める処理である。   The calculation process of the dark current noise value in each pixel is a process of substituting the position coordinates of each pixel into the approximate straight line or approximate curve obtained by performing the above-described fitting calculation process, and obtaining the dark current noise value in the pixel. is there.

各画素の画素値に対する減算処理は、算出された暗電流ノイズ値を用いて、対応する画素の画素値を減算する処理である。この減算処理を画素毎に実行することで、暗電流ノイズが除去された画像信号が取得される。   The subtraction process for the pixel value of each pixel is a process of subtracting the pixel value of the corresponding pixel using the calculated dark current noise value. By executing this subtraction process for each pixel, an image signal from which dark current noise has been removed is acquired.

欠陥補正部39は、暗電流ノイズが除去された画像信号に対する欠陥補正処理を実行する。この欠陥補正処理は、例えば白点などの画素や上述した遮光画素に対する処理である。例えば白点などの画素は、その画素値が他の画素の画素値に比べてより高い値となることから、予め白点となる画素の画素値を統計や実験などにより求めることで閾値を設定する。欠陥補正部39は、全画素のうち、閾値よりも高い画素値となる画素を欠陥画素として特定する。また、遮光画素の場合には、これら画素の位置情報を内蔵メモリ53に記憶させておき、該位置情報を参照する。この位置情報から特定される遮光画素を欠陥画素として特定する。   The defect correction unit 39 performs defect correction processing on the image signal from which dark current noise has been removed. This defect correction process is, for example, a process for pixels such as white spots and the above-described light-shielded pixels. For example, a pixel such as a white point has a higher pixel value than the pixel value of other pixels, so the threshold value is set by calculating the pixel value of the pixel that is the white point in advance through statistics or experimentation. To do. The defect correction unit 39 identifies a pixel having a pixel value higher than the threshold value as a defective pixel among all the pixels. In the case of a light-shielded pixel, the position information of these pixels is stored in the built-in memory 53, and the position information is referred to. The light-shielded pixel specified from this position information is specified as a defective pixel.

これら欠陥画素を特定した後、欠陥補正部39は、欠陥画素の周縁に位置する同色画素のいずれかの画素の画素値を、欠陥画素の画素値として置換する、或いは、欠陥画素の周縁に位置する同色画素の画素値の平均を欠陥画素の画素値として置換する。なお、遮光画素を欠陥画素とした場合には、遮光画素が配置された位置が、ベイヤー配列上、R色、G色、B色のいずれかの画素となるかを特定した上で、特定された色の画素を欠陥画素の周縁から抽出してあげればよい。   After identifying these defective pixels, the defect correction unit 39 replaces the pixel value of any pixel of the same color pixel located at the periphery of the defective pixel with the pixel value of the defective pixel, or is positioned at the periphery of the defective pixel. The average of the pixel values of the same color pixels is replaced with the pixel value of the defective pixel. When the light-shielded pixel is a defective pixel, the position where the light-shielded pixel is arranged is specified after specifying whether the position is the R color, G color, or B color pixel on the Bayer array. The extracted pixels may be extracted from the periphery of the defective pixel.

上述した欠陥補正処理が実行された画像信号は、バッファメモリ41にRAWデータとして記録される。なお、符号40はタイミングジェネレータ(TG)であり、TG40は、ドライバ35、AFE回路36及びDFE回路37の駆動タイミングを制御するために設けられる。   The image signal that has been subjected to the defect correction process described above is recorded as RAW data in the buffer memory 41. Reference numeral 40 denotes a timing generator (TG), and the TG 40 is provided to control the drive timing of the driver 35, the AFE circuit 36, and the DFE circuit 37.

画像処理回路42は、バッファメモリ41に記憶されたRAWデータに対して、ホワイトバランス処理、色補間処理、輪郭補償処理、ガンマ処理などの画像処理を施す。これら処理の後、画像処理回路42は、予め設定された圧縮率を用いた圧縮符号化処理を施す。この圧縮符号化処理が実行されることで、例えばJPEG方式の圧縮画像データが生成される。また、画像処理回路42は、解像度変更処理を行うことによってサムネイル画像データを生成する。   The image processing circuit 42 performs image processing such as white balance processing, color interpolation processing, contour compensation processing, and gamma processing on the RAW data stored in the buffer memory 41. After these processes, the image processing circuit 42 performs a compression encoding process using a preset compression rate. By executing this compression encoding process, for example, JPEG compressed image data is generated. Further, the image processing circuit 42 generates thumbnail image data by performing resolution changing processing.

メディアスロット44は、メモリカードや光学ディスク、或いは磁気ディスクなどの記憶媒体45が着脱自在となっている。この記憶媒体45には、静止画像や動画像などの画像ファイルを記録することが可能となる。例えば画像ファイルが静止画像に基づくものであれば、画像処理回路42にて生成された圧縮画像データ、サムネイル画像データの他に、撮影時の撮影条件を示す情報やデジタルカメラ10の情報が一つにまとめられたExif形式の画像ファイルからなる。   In the media slot 44, a storage medium 45 such as a memory card, an optical disk, or a magnetic disk is detachable. The storage medium 45 can record image files such as still images and moving images. For example, if the image file is based on a still image, in addition to the compressed image data and thumbnail image data generated by the image processing circuit 42, there is one piece of information indicating the shooting conditions at the time of shooting and information of the digital camera 10. It consists of Exif format image files compiled in

LCD46は、表示装置の一形態であって、スルー画像や、撮影時に得られた画像を表示する。また、この他に、LCD46は、デジタルカメラ10の設定を行う際の設定用の画像を表示する。なお、符号47は、LCD46の駆動制御を行う表示制御回路である。   The LCD 46 is a form of a display device, and displays a through image and an image obtained at the time of shooting. In addition, the LCD 46 displays an image for setting when the digital camera 10 is set. Reference numeral 47 denotes a display control circuit that performs drive control of the LCD 46.

CPU51は、バス52を介して、バッファメモリ41、画像処理回路42、メディアスロット44、表示制御回路47、内蔵メモリ53などと電気的に接続される。このCPU51は、内蔵メモリ53に記憶された制御プログラム(図示省略)を実行することで、デジタルカメラ10の各部を統括的に制御する。このCPU51にはレリーズボタン54、設定操作部55などが接続されており、CPU51は、これら操作部材における操作要求や制御プログラムに基づいて、デジタルカメラ10の各部を制御する。   The CPU 51 is electrically connected to the buffer memory 41, the image processing circuit 42, the media slot 44, the display control circuit 47, the built-in memory 53, and the like via the bus 52. The CPU 51 controls each part of the digital camera 10 by executing a control program (not shown) stored in the built-in memory 53. A release button 54, a setting operation unit 55, and the like are connected to the CPU 51. The CPU 51 controls each unit of the digital camera 10 based on operation requests and control programs on these operation members.

CPU51は、上述した制御プログラムを実行することで、設定部55としての機能を有している。設定部55は、有効画素領域21を分割することで得られる複数の領域(以下、分割領域と称す)を設定する。内蔵メモリ53には、複数回の露光のそれぞれにおける露光範囲を示す露光情報が予め記憶されている。設定部55は、内蔵メモリ53から上述した露光情報を読み出すことによって、上述した分割領域の設定を実行する。これにより、各分割領域は、製造時に実行された複数回の露光における露光範囲にあわせて設定される。なお、図2に示すように、3回の露光によって有効画素領域が生成される場合には、これら露光における露光範囲(図2中符号22,23,24の領域)が各分割領域となる。なお、分割領域が設定されると、設定部55は、各分割領域を示すアドレスデータを画像処理回路42に出力する。これにより、分割領域毎の画像補正が実行される。   The CPU 51 has a function as the setting unit 55 by executing the control program described above. The setting unit 55 sets a plurality of areas (hereinafter referred to as divided areas) obtained by dividing the effective pixel area 21. The built-in memory 53 stores in advance exposure information indicating an exposure range in each of a plurality of exposures. The setting unit 55 reads the exposure information described above from the built-in memory 53, thereby executing the above-described setting of the divided areas. Thereby, each divided area is set in accordance with an exposure range in a plurality of exposures performed at the time of manufacture. As shown in FIG. 2, when an effective pixel region is generated by three exposures, the exposure ranges in these exposures (regions 22, 23, and 24 in FIG. 2) are divided regions. When the divided areas are set, the setting unit 55 outputs address data indicating each divided area to the image processing circuit 42. Thereby, image correction for each divided region is executed.

以下、設定部55による分割領域の設定は、撮像処理が実行されたことを受けて実行される場合について説明するが、設定部55による分割領域の設定は、デジタルカメラ10の出荷時や、デジタルカメラ10の主電源をオンとしたときに実行される起動処理時に実行してもよい。   Hereinafter, the setting of the divided area by the setting unit 55 will be described when it is executed in response to the execution of the imaging process. However, the setting of the divided area by the setting unit 55 is performed at the time of shipment of the digital camera 10 or digitally. You may perform at the time of the starting process performed when the main power supply of the camera 10 is turned on.

次に、撮影時のデジタルカメラ10の内部の処理の流れについて図5のフローチャートに基づいて説明する。この図5のフローチャートはデジタルカメラ10が撮影待機状態となる場合を契機にして実行される。   Next, the flow of processing inside the digital camera 10 at the time of shooting will be described based on the flowchart of FIG. The flowchart in FIG. 5 is executed when the digital camera 10 enters a shooting standby state.

ステップS101は、レリーズボタン54が操作されたか否かを判定する処理である。レリーズボタン54が操作されると、その操作信号がCPU51に入力される。CPU51は、レリーズボタン54からの操作信号が入力されたか否かを判定する。CPU51が、レリーズボタン54からの操作信号が入力されたと判定した場合には、ステップS101の判定処理がYesとなり、ステップS102に進む。一方、CPU51が、レリーズボタン54からの操作信号が入力されていないと判定した場合には、ステップS101の判定処理がNoとなる。この場合は、ステップS101における判定処理がYesとなるまで、撮影待機状態が継続される。   Step S101 is processing for determining whether or not the release button 54 has been operated. When the release button 54 is operated, the operation signal is input to the CPU 51. The CPU 51 determines whether or not an operation signal from the release button 54 has been input. If the CPU 51 determines that the operation signal from the release button 54 has been input, the determination process in step S101 is Yes, and the process proceeds to step S102. On the other hand, when the CPU 51 determines that the operation signal from the release button 54 is not input, the determination process in step S101 is No. In this case, the shooting standby state is continued until the determination process in step S101 is Yes.

ステップS102は、撮像処理である。なお、撮像処理については周知であることから、ここでは詳細を省略する。この撮像処理が行われることで、撮像素子16から画像信号が出力される。この画像信号は、AFE回路36、DFE回路37の順で入力される。これにより、撮像素子16から出力されるアナログの画像信号がデジタルの画像信号に変換される。   Step S102 is an imaging process. Since the imaging process is well known, the details are omitted here. By performing this imaging process, an image signal is output from the imaging element 16. This image signal is input in the order of the AFE circuit 36 and the DFE circuit 37. Thereby, the analog image signal output from the image sensor 16 is converted into a digital image signal.

ステップS103は、分割領域を設定する処理である。CPU51は、内蔵メモリ53から、露光情報を読み出して分割領域を設定する。この設定の後、CPU51は、各分割領域を示すアドレスデータをDFE回路37に出力する。以下、ステップS104からステップS107までの処理がノイズ補正処理となる。   Step S103 is processing for setting a divided area. The CPU 51 reads out exposure information from the built-in memory 53 and sets a divided area. After this setting, the CPU 51 outputs address data indicating each divided area to the DFE circuit 37. Hereinafter, the processing from step S104 to step S107 is noise correction processing.

ステップS104は、フィッティング演算処理である。ステップS103の処理が実行されることで、分割領域毎のアドレスデータが画像処理回路42に入力される。これを受けて、DFE回路37は内蔵メモリ53に記憶された遮光画素の位置情報を読み出した後、各分割領域に対するフィッティング演算を実行する。図2に示すように、有効画素領域21が3回の露光により生成される場合には、それぞれの露光における露光領域22,23,24がそれぞれ分割領域として設定される。まず、設定された分割領域のうち、図中左側の分割領域に対するフィッティング演算が実行される。上述したように、フィッティング演算処理は、上述した(1)式と、対応する分割領域に含まれる遮光画素の位置座標及び画素値とを用いて実行される。これにより、(1)式に示す係数k1〜k10の値が算出され、分割領域に発生する暗電流ノイズの分布を示す近似直線又は近似曲線が求められる。 Step S104 is a fitting calculation process. By executing the processing in step S103, the address data for each divided area is input to the image processing circuit. In response to this, the DFE circuit 37 reads the position information of the light-shielded pixels stored in the built-in memory 53 and then executes a fitting operation for each divided region. As shown in FIG. 2, when the effective pixel region 21 is generated by three exposures, the exposure regions 22, 23, and 24 in each exposure are set as divided regions. First, of the set divided areas, a fitting operation is performed on the left divided area in the figure. As described above, the fitting calculation process is executed using the above-described equation (1) and the position coordinates and pixel values of the light-shielded pixels included in the corresponding divided area. Thereby, the values of the coefficients k 1 to k 10 shown in the equation (1) are calculated, and an approximate straight line or an approximate curve indicating the distribution of dark current noise generated in the divided areas is obtained.

ステップS105は、分割領域の各画素における暗電流ノイズ値を算出する処理である。ステップS104において、暗電流ノイズの分布を示す近似直線又は近似曲線が求められている。画像処理回路42は、求められた近似直線又は近似曲線に各画素の位置座標を代入することで、対象となる画素における暗電流ノイズ値を算出する。なお、これら値は、例えばバッファメモリ41に記憶される。なお、算出された暗電流ノイズ値は、求めた画素(詳細には、位置座標)と対応付けて記録される。   Step S105 is processing for calculating a dark current noise value in each pixel of the divided area. In step S104, an approximate straight line or an approximate curve indicating the distribution of dark current noise is obtained. The image processing circuit 42 calculates the dark current noise value in the target pixel by substituting the position coordinates of each pixel into the obtained approximate straight line or approximate curve. These values are stored in the buffer memory 41, for example. Note that the calculated dark current noise value is recorded in association with the obtained pixel (specifically, position coordinates).

ステップS106は、全ての分割領域に対する暗電流ノイズ値が算出されたか否かを判定する処理である。全ての分割領域に対して、暗電流ノイズ値が算出されている場合には、このステップS106の判定はYesとなり、ステップS107に進む。一方、分割領域のいずれかに対してのみ、暗電流ノイズ値が算出されている場合には、このステップS106の判定はNoとなり、ステップS104に戻る。この場合、全ての分割領域に含まれる画素における暗電流ノイズ値が算出されるまで、ステップS104及びステップS105の処理が繰り返し実行される。   Step S106 is processing for determining whether or not dark current noise values for all the divided regions have been calculated. If dark current noise values have been calculated for all the divided areas, the determination in step S106 is Yes, and the process proceeds to step S107. On the other hand, when the dark current noise value is calculated only for one of the divided areas, the determination in step S106 is No, and the process returns to step S104. In this case, the processes in step S104 and step S105 are repeatedly executed until the dark current noise values in the pixels included in all the divided areas are calculated.

ステップS107は、各画素の画素値に対する減算処理である。このステップS107の処理が実行される場合、ステップS104及びステップS105の処理、つまり有効画素領域の全画素に対する暗電流ノイズ値が算出されている。DFE回路37は、これら暗電流ノイズ値を用いて入力された画像信号を補正する。つまり、各画素の画素値から、対応する暗電流ノイズ値を減算する。これにより、暗電流ノイズが除去された画像信号となる。   Step S107 is a subtraction process for the pixel value of each pixel. When the process of step S107 is executed, the dark current noise values for all the pixels in the effective pixel region are calculated, that is, the processes of step S104 and step S105. The DFE circuit 37 corrects the input image signal using these dark current noise values. That is, the corresponding dark current noise value is subtracted from the pixel value of each pixel. Thereby, an image signal from which dark current noise is removed is obtained.

ステップS108は、欠陥補正処理を実行する処理である。DFE回路37は、暗電流ノイズが除去された画像信号に対する欠陥補正処理を実行する。例えば、画像信号に基づく各画素の画素値のうち、予め設定された閾値を超過する画素値となる画素を欠陥画素として特定する。また、DFE回路37は、内蔵メモリ53に記憶された位置情報を読み出すことにより、有効画素領域21における遮光画素を欠陥画素として特定する。そして、DFE回路37は、欠陥画素として特定された画素に対して欠陥補正処理を実行する。この欠陥補正処理としては、遮光画素がベイヤー配列におけるG色画素の位置に配置されている場合には、遮光画素に近接するG色の画素の画素値の平均を求めて遮光画素の画素値とする、又は近接するG色の画素のいずれかの画素値を、そのまま遮光画素の画素値とするなどの方法が挙げられる。なお、この欠陥補正処理が施された画像信号は、バッファメモリ41にRAWデータとして記録される。   Step S108 is processing for executing defect correction processing. The DFE circuit 37 executes defect correction processing on the image signal from which dark current noise has been removed. For example, among the pixel values of each pixel based on the image signal, a pixel having a pixel value exceeding a preset threshold is specified as a defective pixel. In addition, the DFE circuit 37 reads out the position information stored in the built-in memory 53, thereby specifying the light-shielded pixel in the effective pixel region 21 as a defective pixel. Then, the DFE circuit 37 performs a defect correction process on the pixel specified as the defective pixel. As the defect correction processing, when the light-shielded pixel is arranged at the position of the G color pixel in the Bayer array, the average of the pixel values of the G color pixels adjacent to the light shield pixel is obtained to obtain the pixel value of the light shield pixel. For example, the pixel value of any of the adjacent G color pixels may be used as the pixel value of the light-shielded pixel as it is. Note that the image signal subjected to the defect correction processing is recorded as RAW data in the buffer memory 41.

ステップS109は、画像処理を実行する処理である。画像処理回路42は、バッファメモリ41に記憶されたRAWデータに対して、ホワイトバランス処理、色補間処理部、輪郭補償処理、ガンマ処理などの画像処理を施す。画像処理回路42は、これら処理の後、予め設定された圧縮率を用いた圧縮符号化処理を行い、例えばJPEG方式の圧縮画像データを生成する。また、この他に、解像度変更処理を行うことによってサムネイル画像データを生成する。   Step S109 is processing for executing image processing. The image processing circuit 42 performs image processing such as white balance processing, a color interpolation processing unit, contour compensation processing, and gamma processing on the RAW data stored in the buffer memory 41. After these processes, the image processing circuit 42 performs a compression encoding process using a preset compression rate, and generates, for example, JPEG compressed image data. In addition, thumbnail image data is generated by performing resolution changing processing.

ステップS110は、画像ファイルを記録する処理である。CPU51は、ステップS109により生成された圧縮画像データやサムネイル画像データの他に、撮影条件を示す情報やカメラ機種などの情報をまとめた画像ファイルを記憶媒体45に書き込む。この処理が終了することで、1回の撮影が終了する。   Step S110 is processing for recording an image file. In addition to the compressed image data and thumbnail image data generated in step S <b> 109, the CPU 51 writes an image file in which information indicating shooting conditions and information such as a camera model are collected in the storage medium 45. When this process ends, one shooting is completed.

本発明においては、有効画素領域に遮光画素を離散的に配置していることから、撮影時に、画像データと暗電流ノイズの値とを同時に取得することができる。また、取得された暗電流ノイズの値と遮光画素の位置座標とを用いてフィッティング演算を行うことで、暗電流ノイズの分布状態を示す近似直線や近似曲線を求めることが可能となり、結果として、各画素の暗電流ノイズの値を算出することができる。これによれば、従来のように、被写体光を受光することで撮影を行う本撮影の前後に、被写体光を遮光して撮影を行う遮光撮影を行わずに済む。これによれば、本撮影に対するタイムラグの発生や、連続して本撮影を行うことができないなどの欠点を解消することができる。また、本発明においては、画像データと暗電流ノイズの値とを同一の環境下で取得することができるので、撮影により得られる画像データから暗電流ノイズを適切に除去することが可能となる。   In the present invention, since the light-shielding pixels are discretely arranged in the effective pixel region, the image data and the value of the dark current noise can be acquired simultaneously at the time of shooting. In addition, by performing the fitting calculation using the acquired dark current noise value and the position coordinates of the light-shielded pixels, it is possible to obtain an approximate straight line or an approximate curve indicating the dark current noise distribution state. The value of the dark current noise of each pixel can be calculated. According to this, as in the prior art, it is not necessary to perform the light-shielded photographing in which the subject light is shielded before and after the main photographing for photographing by receiving the subject light. According to this, it is possible to solve the drawbacks such as the occurrence of a time lag with respect to the main shooting and the inability to continuously perform the main shooting. In the present invention, since the image data and the dark current noise value can be acquired in the same environment, the dark current noise can be appropriately removed from the image data obtained by photographing.

また、複数回の露光により生成される撮像素子の場合には、露光時の露光範囲に合わせて、分割領域を設定している。つまり、複数の露光により生成される撮像素子においては、それぞれの露光における露光範囲毎に受光特性や出力特性などの特性が異なってしまう場合がある。このような露光範囲毎に特性が異なってしまうと、例えば単一色の壁などを撮像することで得られる画像においては、隣り合う露光範囲の境界の画素の画素値は、その特性の違いに起因した段差が生じてしまうことになる。このため、各露光範囲を分割領域として設定することで、各分割領域における暗電流ノイズの分布状態を把握することができ、結果的に暗電流ノイズを適切に除去することができる。これによれば、上述した隣り合う露光範囲の境界における段差の発生を抑止し、且つ暗電流ノイズを適切に除去した画像データを取得することが可能となる。   In the case of an image sensor generated by a plurality of exposures, the divided areas are set in accordance with the exposure range at the time of exposure. That is, in an image sensor generated by a plurality of exposures, characteristics such as light reception characteristics and output characteristics may be different for each exposure range in each exposure. If the characteristics differ for each exposure range, for example, in an image obtained by imaging a single color wall, the pixel value of the pixel at the boundary of the adjacent exposure range is caused by the difference in the characteristics. Will result in a step. For this reason, by setting each exposure range as a divided area, it is possible to grasp the distribution state of dark current noise in each divided area, and as a result, dark current noise can be appropriately removed. According to this, it is possible to acquire image data in which the occurrence of a step at the boundary between adjacent exposure ranges described above is suppressed and dark current noise is appropriately removed.

さらに、カラーフィルタアレイ29における遮光フィルタ29dの配置例として、撮像素子16の有効画素領域21の画素数が、x方向6000×4000の計24Mpixelとなる場合に、x方向及びy方向にそれぞれ12画素間隔で配置される例を取り上げている。遮光フィルタ29dをこのように配置することで、例えばスルー画像の表示(所謂ライブビュー表示)や動画撮影時に用いる間引き処理において遮光画素以外の画素を用いることができるので、結果的に画像信号を高速読み出しすることができる。   Furthermore, as an arrangement example of the light shielding filter 29d in the color filter array 29, when the number of pixels in the effective pixel region 21 of the image sensor 16 is 24 Mpixels in the x direction of 6000 × 4000, 12 pixels in each of the x direction and the y direction. Takes an example of being arranged at intervals. By disposing the light shielding filter 29d in this way, pixels other than the light shielding pixels can be used in, for example, a through image display (so-called live view display) or a thinning process used in moving image shooting. Can be read.

本実施形態では、複数回の露光を行う際の各露光範囲に合わせた分割領域を設定しているが、これに限定する必要はない。図6に示すように、例えば有効画素領域21の周端部の領域61に配置される画素の特性と、中心近傍の領域62に配置される画素の特性とは異なる場合があることから、このような場合には、有効画素領域21の中心近傍の領域と、有効画素領域21の周端部の領域との2つ領域から設定することも可能である。   In the present embodiment, the divided areas are set in accordance with each exposure range when performing multiple exposures, but it is not necessary to limit to this. As shown in FIG. 6, for example, the characteristics of the pixels arranged in the peripheral region 61 of the effective pixel area 21 may be different from the characteristics of the pixels arranged in the region 62 near the center. In such a case, it is also possible to set from two regions, a region near the center of the effective pixel region 21 and a region at the peripheral edge of the effective pixel region 21.

また、デジタルカメラ10に取り付けられた撮像素子16の周辺の環境条件によっては、有効画素領域21に含まれる一部の画素と、残りの画素とが異なる特性となる場合がある。なお、撮像素子16の周辺の環境条件としては、例えば撮像素子16周辺の環境温度が挙げられる。この場合、撮像素子16、或いはその周辺となる箇所に温度センサを設け、この温度センサにより検出される環境温度に応じて、分割領域を設定することも可能である。   Further, depending on the environmental conditions around the image sensor 16 attached to the digital camera 10, some pixels included in the effective pixel region 21 may have different characteristics from the remaining pixels. The environmental conditions around the image sensor 16 include, for example, the environmental temperature around the image sensor 16. In this case, it is also possible to provide a temperature sensor in the image sensor 16 or in the vicinity thereof, and set the divided areas according to the environmental temperature detected by the temperature sensor.

本実施形態では、カラーフィルタアレイ29におけるR色のカラーフィルタ29a、G色のカラーフィルタ29b、B色のカラーフィルタ29cの各色カラーフィルタをベイヤー配列により配列した場合を例に挙げているが、これに限定される必要はない。   In the present embodiment, an example in which the color filters of the R color filter 29a, the G color filter 29b, and the B color filter 29c in the color filter array 29 are arranged in a Bayer arrangement is described as an example. It is not necessary to be limited to.

本実施形態では、ベイヤー配列されたカラーフィルタアレイ29のG色のカラーフィルタ29bが配置される箇所に遮光フィルタ29dを配置し、また、この遮光フィルタ29dをx方向、及びy方向にそれぞれ12画素おきに配置した場合について説明しているが、これに限定される必要はなく、12画素置き以外の間隔で配置する、または近接する遮光フィルタ間の間隔をそれぞれ異なる画素数としてもよい。また、この他に、隣り合う少なくとも2つ以上のフィルタをそれぞれ遮光フィルタとしてもよい。また、この他に、遮光フィルタ29dは、G色のカラーフィルタ29bが配置される位置の他に、R色のカラーフィルタ29a又はB色のカラーフィルタ29cが配置される位置に配置してもよい。さらに、遮光画素は、例えば隣り合う分割領域の境界近傍に対しては、他の箇所よりも多く配置することも可能である。   In the present embodiment, the light shielding filter 29d is disposed at a position where the G color filter 29b of the color filter array 29 arranged in the Bayer array is disposed, and the light shielding filter 29d is disposed for 12 pixels in the x direction and the y direction, respectively. However, the present invention is not limited to this, and may be arranged at intervals other than every 12 pixels, or intervals between adjacent light shielding filters may be different from each other. In addition to this, at least two or more adjacent filters may each be a light shielding filter. In addition, the light shielding filter 29d may be disposed at a position where the R color filter 29a or the B color filter 29c is disposed, in addition to the position where the G color filter 29b is disposed. . Furthermore, it is also possible to arrange more light-shielding pixels, for example, near the boundary between adjacent divided regions than in other locations.

本実施形態では、1つの撮像素子に用いられるカラーフィルタアレイに遮光フィルタを用いた場合について説明しているが、これに限定される必要はなく、例えば、R色、G色、B色の画像データを個別に取得する3つの撮像素子を備えている場合には、いずれかの撮像素子に用いられるカラーフィルタアレイに、上述した遮光画素を配置することも可能である。   In the present embodiment, a case where a light shielding filter is used for a color filter array used for one image sensor is described. However, the present invention is not limited to this. For example, R, G, and B color images are used. In the case where three image sensors that individually acquire data are provided, the above-described light-shielded pixels can be arranged in a color filter array used in any one of the image sensors.

本実施形態では、ベイヤー配列されたフィルタアレイのG色のカラーフィルタ29bが配置される位置に遮光フィルタ29dを配置することで遮光画素を形成しているが、これに限定される必要はなく、遮光フィルタの代わりに、図7に示すように、受光素子26の上面に位置する遮光膜28の開口部分(図中符号66)の上方、或いは開口部分66自体を被覆部材65により遮蔽してもよい。   In this embodiment, the light shielding pixels are formed by disposing the light shielding filter 29d at the position where the G color filter 29b of the filter array arranged in the Bayer array is disposed. However, the present invention is not limited to this. Instead of the light shielding filter, as shown in FIG. 7, the opening portion 66 of the light shielding film 28 located on the upper surface of the light receiving element 26 (reference numeral 66 in the figure) or the opening portion 66 itself may be shielded by the covering member 65. Good.

また、図示は省略するが、例えば遮光膜28に形成される開口部分66や、受光素子27の上面などに遮光用のシャッタを設けた撮像素子や、カラーフィルタアレイの代わりに、G色、B色、及びBK(黒)色のいずれかの色を表示することが可能な液晶パネルやELパネルを用いた撮像素子を用いることも可能である。なお、液晶パネルやELパネルを用いる場合には、これらパネルが組み込まれた撮像素子の他に、これらパネルと、カラーフィルタアレイを備えていない撮像素子とを個別に配置することも可能である。   Although not shown, for example, an opening 66 formed in the light-shielding film 28, an image sensor provided with a light-shielding shutter on the upper surface of the light-receiving element 27, or the like, instead of a color filter array, G color, B It is also possible to use an image pickup device using a liquid crystal panel or an EL panel capable of displaying any one of color and BK (black) color. In the case of using a liquid crystal panel or an EL panel, in addition to the image sensor in which these panels are incorporated, it is also possible to separately arrange these panels and an image sensor that does not include a color filter array.

例えば受光素子26の上面にシャッタを設ける場合には、撮影時の撮影モードや撮影条件によって、遮光画素となる画素の位置を変更できるようにしてもよい。この場合、長時間露光を用いた撮影を行う場合には、有効画素領域21に含まれる画素のいずれかが遮光画素となるように、一部のシャッタを閉じるように制御し、長時間露光よりも短い露光時間からなる撮影を行う場合には、遮光画素を配置しないように、全てのシャッタを開放すればよい。   For example, when a shutter is provided on the upper surface of the light receiving element 26, the position of a pixel serving as a light-shielded pixel may be changed depending on the shooting mode and shooting conditions at the time of shooting. In this case, when shooting using long exposure, control is performed so that some shutters are closed so that any of the pixels included in the effective pixel region 21 is a light-shielded pixel. When shooting with a short exposure time, all the shutters may be opened so as not to arrange the light-shielding pixels.

本実施形態では、有効画素領域21のみが形成された撮像素子16について説明しているが、これに限定される必要はなく、図8に示すように、有効画素領域71の周縁部に、被写体光が遮光される遮光画素からなる遮光画素領域72,73が配置されている撮像素子16であっても良い。この場合、有効画素領域21を露光範囲にあわせて、つまり図に示す直線L1及びL2によって分割することで分割領域を設定する。左方の分割領域については遮光画素領域72が隣接していることから、遮光画素領域の近傍となる分割領域74と、それ以外の分割領域75との2つの領域に分割設定する。同様にして、右方の分割領域については遮光画素領域73が隣接していることから、遮光画素領域の近傍となる分割領域76と、それ以外の分割領域77との2つの領域に分割設定する。この場合、遮光画素領域72に隣り合う分割領域74に対しては、遮光画素領域72に含まれる画素の画素値を用いて、遮光画素領域73に隣り合う分割領域75に対しては、遮光画素領域73に含まれる画素の画素値を用いて、それぞれ暗電流ノイズ除去を行い、それ以外の分割領域75,77,78に対しては、本発明のノイズ除去処理を行うことも可能である。   In the present embodiment, the image pickup device 16 in which only the effective pixel region 21 is formed is described. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. The imaging element 16 may be provided with the light-shielding pixel regions 72 and 73 including light-shielding pixels that shield light. In this case, the divided region is set by dividing the effective pixel region 21 in accordance with the exposure range, that is, by dividing the effective pixel region 21 by the straight lines L1 and L2. Since the light-blocking pixel area 72 is adjacent to the left-side divided area, the divided area 74 is divided into two areas: a divided area 74 near the light-shielded pixel area and the other divided areas 75. Similarly, since the light-shielded pixel area 73 is adjacent to the right divided area, the divided area 76 is divided into two areas: a divided area 76 in the vicinity of the light-shielded pixel area and another divided area 77. . In this case, for the divided region 74 adjacent to the light-shielded pixel region 72, the pixel value of the pixel included in the light-shielded pixel region 72 is used, and for the divided region 75 adjacent to the light-shielded pixel region 73, the light-shielded pixel. It is also possible to perform dark current noise removal using the pixel values of the pixels included in the region 73 and perform the noise removal processing of the present invention on the other divided regions 75, 77, 78.

本発明においては、デジタルカメラを例に取り上げたが、カメラ機能を有する携帯電話機や、携帯型ゲーム機器などの携帯型端末機に用いることも可能である。また、この他に、図1に示すノイズ補正部38、欠陥補正部39、設定部55の機能や、図5のフローチャートの処理を行う機能を有する画像処理装置であってもよい。この場合、画像処理装置においては、RAWデータに対する画像処理を実行することになるが、RAWデータの付帯情報として、遮光画素の位置情報を付加しておけばよい。   In the present invention, a digital camera is taken as an example, but it can also be used for a portable terminal such as a mobile phone having a camera function or a portable game device. In addition, an image processing apparatus having the functions of the noise correction unit 38, the defect correction unit 39, and the setting unit 55 shown in FIG. 1 and the function of performing the processing of the flowchart of FIG. In this case, the image processing apparatus performs image processing on the RAW data. However, it is only necessary to add the position information of the light-shielded pixels as the incidental information of the RAW data.

また、この他に、図1に示すノイズ補正部38、欠陥補正部39、設定部55の機能や、図5のフローチャートの処理を実行するためのプログラムであってもよい。なお、このプログラムは、メモリカード、光学ディスク、磁気ディスクなどのコンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されていることが好ましい。この場合には、このプログラムをコンピュータにインストールすることで、コンピュータを画像処理装置として用いることが可能となる。   In addition, the program may be a program for executing the functions of the noise correction unit 38, the defect correction unit 39, and the setting unit 55 shown in FIG. 1, or the processing of the flowchart of FIG. Note that this program is preferably stored in a computer-readable storage medium such as a memory card, an optical disk, or a magnetic disk. In this case, the computer can be used as an image processing apparatus by installing this program in the computer.

10…デジタルカメラ、16…撮像素子、37…DFE回路、38…ノイズ補正部、39…欠陥補正部、41…バッファメモリ、42…画像処理回路、51…CPU、55…設定部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Digital camera, 16 ... Image sensor, 37 ... DFE circuit, 38 ... Noise correction part, 39 ... Defect correction part, 41 ... Buffer memory, 42 ... Image processing circuit, 51 ... CPU, 55 ... Setting part

Claims (8)

被写体光を信号電荷に光電変換する画素が二次元に配置された有効画素領域を有し、前記有効画素領域に配置された画素のいずれか2以上の画素が、前記被写体光が遮光される遮光画素からなる撮像素子と、
前記遮光画素がそれぞれの領域に含まれるように、前記有効画素領域を複数の領域に分割設定する設定部と、
前記撮像素子による撮像時に、前記設定部により分割設定された領域に含まれる前記遮光画素の画素値に基づいて、該領域に含まれる画素の画素値を前記領域毎に補正する補正部と、
を備えたことを特徴とする電子カメラ。
A pixel that photoelectrically converts subject light into signal charge has an effective pixel region that is two-dimensionally arranged, and any two or more of the pixels disposed in the effective pixel region are shielded from shielding the subject light. An image sensor consisting of pixels;
A setting unit configured to divide and set the effective pixel region into a plurality of regions such that the light-shielding pixels are included in each region;
A correction unit that corrects the pixel value of the pixel included in the region for each region based on the pixel value of the light-shielding pixel included in the region divided and set by the setting unit during imaging by the imaging device;
An electronic camera characterized by comprising:
請求項1に記載の電子カメラにおいて、
前記遮光画素は、前記有効画素領域に対して離散的に配置されることを特徴とする電子カメラ。
The electronic camera according to claim 1,
The electronic camera, wherein the light shielding pixels are discretely arranged with respect to the effective pixel region.
請求項1又は2に記載の電子カメラにおいて、
前記撮像素子の前記有効画素領域は、複数回の露光に基づいて生成されており、
前記設定部は、前記複数回の露光における各露光範囲に基づいて、前記有効画素領域を分割することを特徴とする電子カメラ。
The electronic camera according to claim 1 or 2,
The effective pixel area of the image sensor is generated based on a plurality of exposures,
The electronic camera according to claim 1, wherein the setting unit divides the effective pixel area based on each exposure range in the plurality of exposures.
請求項1又は2に記載の電子カメラにおいて、
前記設定部は、前記有効画素領域の中心の領域と、それ以外の領域とをそれぞれ分割領域として設定することを特徴とする電子カメラ。
The electronic camera according to claim 1 or 2,
The electronic camera according to claim 1, wherein the setting unit sets a central region of the effective pixel region and other regions as divided regions.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電子カメラにおいて、
前記遮光画素は、前記有効画素領域が複数の領域に分割されたときに、隣接する領域との境界近傍に多く配置されることを特徴とする電子カメラ。
The electronic camera according to any one of claims 1 to 4,
The electronic camera according to claim 1, wherein a large number of the light-shielding pixels are arranged near a boundary with an adjacent region when the effective pixel region is divided into a plurality of regions.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電子カメラにおいて、
前記補正部は、前記領域のそれぞれに含まれる前記遮光画素の画素値を用いたフィッティング処理を行うことで該領域に含まれる全ての画素の画素値に対する補正値を求め、求めた画素毎の補正値を用いて、撮像時に得られた各画素の画素値を補正することを特徴とする電子カメラ。
The electronic camera according to any one of claims 1 to 5,
The correction unit obtains correction values for the pixel values of all pixels included in the region by performing a fitting process using the pixel values of the light-shielded pixels included in each of the regions, and performs correction for each obtained pixel. An electronic camera characterized by correcting a pixel value of each pixel obtained at the time of imaging using a value.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電子カメラにおいて、
前記撮像素子は、前記有効画素領域の周縁部に、前記被写体光が遮光される遮光画素領域を、さらに備え、
前記補正部は、各領域に含まれる前記遮光画素の画素値の他に、前記遮光画素領域に含まれる画素の画素値を用いて、分割された領域のそれぞれに含まれる画素の画素値を補正することを特徴とする電子カメラ。
The electronic camera according to any one of claims 1 to 6,
The imaging device further includes a light-shielding pixel region where the subject light is shielded at a peripheral portion of the effective pixel region,
The correction unit corrects the pixel value of each pixel included in each of the divided regions using the pixel value of the pixel included in the light-shielded pixel region in addition to the pixel value of the light-shielded pixel included in each region. An electronic camera characterized by
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電子カメラにおいて、
前記遮光画素の画素値を、該遮光画素の周縁の画素の画素値を用いて補間する補間処理部を、さらに備えていることを特徴とする電子カメラ。
The electronic camera according to any one of claims 1 to 7,
An electronic camera, further comprising: an interpolation processing unit that interpolates the pixel value of the light-shielded pixel using a pixel value of a peripheral pixel of the light-shielded pixel.
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