JP2016100879A - Imaging apparatus and image processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像用画素および機能画素が配置された撮像素子の暗電流を検知する撮像装置、画像処理方法に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and an image processing method for detecting dark current of an imaging element in which image pixels and functional pixels are arranged.
光学系により結像された光学像を電気信号に変換する撮像装置において、異なる暗電流特性を有する領域から構成された有効画素部の暗電流を補正する技術は、従来より提案されている。 In an imaging apparatus that converts an optical image formed by an optical system into an electric signal, a technique for correcting a dark current of an effective pixel portion formed of regions having different dark current characteristics has been conventionally proposed.
例えば、日本国特開2009−284424号公報には、分割露光によって製造された撮像素子の、分割露光領域毎の暗電流特性の差を補正する技術が記載されている。すなわち、ステッパーを利用して半導体集積回路のマスクパターンを縮小しシリコン基板に焼き付ける際に、ステッパーの露光可能範囲には限界があるために、撮像素子を複数の領域に分割して各分割領域単位で露光処理を行うことになる。このとき、分割領域毎に暗電流特性を含む特性が相違してしまうことがある。そこで、該公報に記載の技術では、予め各領域の暗電流特性とオプティカルブラック(OB)領域の暗電流特性との相関関係をテーブルデータとして記憶しておき、OB領域の画素出力とそのテーブルデータを用いて、OB領域と各領域の暗電流特性の差を算出して補正するものとなっている。 For example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-284424 describes a technique for correcting a difference in dark current characteristics for each divided exposure region of an image sensor manufactured by divided exposure. That is, when the mask pattern of a semiconductor integrated circuit is reduced using a stepper and printed on a silicon substrate, the exposure range of the stepper is limited, so the image sensor is divided into a plurality of regions and each divided region unit Thus, the exposure process is performed. At this time, characteristics including dark current characteristics may be different for each divided region. Therefore, in the technique described in the publication, the correlation between the dark current characteristics of each area and the dark current characteristics of the optical black (OB) area is stored as table data in advance, and the pixel output of the OB area and the table data thereof are stored. Is used to calculate and correct the difference in dark current characteristics between the OB area and each area.
ところで近年、画像を取得するための画像用画素とは画素特性が異なる機能画素を配置する撮像装置が提案されている。具体的な一例としては、瞳の一部を通過した光束を結像して光電変換する第1の位相差画素と、瞳の他の一部を通過した光束を結像して光電変換する第2の位相差画素と、を撮像領域内に離散的に配置した像面位相差AF撮像素子が挙げられる。このような像面位相差AF撮像素子は、第1の位相差画素から得られた画素信号と、第2の位相差画素から得られた画素信号と、に基づいて位相差検出を行い、位相差AFなどに利用するようになっている。 In recent years, there has been proposed an imaging device in which functional pixels having pixel characteristics different from those of image pixels for acquiring an image are arranged. As a specific example, a first phase difference pixel that images and photoelectrically converts a light beam that has passed through a part of the pupil, and a first phase difference pixel that photoelectrically converts a light beam that has passed through another part of the pupil and formed an image. An image plane phase difference AF image pickup device in which two phase difference pixels are discretely arranged in the image pickup region can be used. Such an image plane phase difference AF imaging element performs phase difference detection based on the pixel signal obtained from the first phase difference pixel and the pixel signal obtained from the second phase difference pixel, and the position is detected. It is used for phase difference AF.
こうした構成の場合にも、画像用画素と位相差画素とに暗電流特性の相違が発生する。この点について、本発明の実施形態に係る図7を参照して説明する。 Even in such a configuration, a difference in dark current characteristics occurs between the image pixel and the phase difference pixel. This point will be described with reference to FIG. 7 according to the embodiment of the present invention.
位相差画素等の機能画素PxAと画像用画素PxPとを比較すると、機能画素PxAには、図7には示していない撮像光学系からマイクロレンズ52を介してフォトダイオード53に至る光路上に、光束の一部を遮光する遮光部54が設けられている。こうした遮光部54は、例えば、配線を形成する際の金属膜(例えば、アルミ膜)などにより形成され、つまり帯電性のある材質により形成されている。このために、例えばフォトダイオード53で発生した電荷59により遮光部54が帯電することがある。従って、機能画素PxAと画像用画素PxPとでは静電容量が異なり、発生する暗電流の特性も異なってくる。
When comparing the functional pixel PxA such as a phase difference pixel and the image pixel PxP, the functional pixel PxA has an optical path from the imaging optical system (not shown in FIG. 7) to the
このように、機能画素は、画像用画素と比較して、機能を生じさせるための回路や機能画素専用の処理を行う処理回路、あるいは部材等が組み込まれているために、OB領域等の遮光状態でもリーク電流から微小な電荷を帯びて暗電流が増える傾向にあり、画像用画素とは異なる量の暗電流が発生することになる。従って、画像用画素と機能画素との暗電流差を考慮することなく画像処理を行うと、機能画素位置のみ画素値が例えば高くなり、偽色などが発生してしまう。 As described above, the functional pixel includes a circuit for generating a function, a processing circuit that performs processing dedicated to the functional pixel, a member, or the like as compared with the image pixel. Even in the state, the dark current tends to increase due to a minute charge from the leak current, and an amount of dark current different from that of the image pixel is generated. Therefore, when image processing is performed without considering the dark current difference between the image pixel and the functional pixel, the pixel value increases only at the functional pixel position, for example, and a false color is generated.
こうした暗電流特性の相違に対応するための技術として、例えば日本国特開2012−95061号公報には、受光画素領域とOB領域とを備える像面位相差AF撮像素子において、OB領域の一部に、暗電流を測定するための位相差検出画素が配置される位相差検出画素暗電流測定領域と、暗電流を測定するための画像生成画素が配置される画像生成画素暗電流測定領域と、を設けることが記載されている。ここに、位相差検出画素暗電流測定領域で検出された信号は平均化され、位相差検出画素の信号から暗電流ノイズを除去するために用いられる。また、画像生成画素暗電流測定領域で検出された信号は、画素R、画素G、画素B毎に平均化され、各画素R、画素G、画素Bから暗電流ノイズを除去するために用いられる。 As a technique for coping with such a difference in dark current characteristics, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-95061 discloses a part of an OB region in an image plane phase difference AF imaging device including a light receiving pixel region and an OB region. A phase difference detection pixel dark current measurement region in which a phase difference detection pixel for measuring dark current is disposed, an image generation pixel dark current measurement region in which an image generation pixel for measuring dark current is disposed, It is described to provide. Here, the signals detected in the phase difference detection pixel dark current measurement region are averaged and used to remove dark current noise from the signal of the phase difference detection pixel. Further, the signals detected in the image generation pixel dark current measurement region are averaged for each of the pixels R, G, and B, and are used to remove dark current noise from the pixels R, G, and B. .
上記日本国特開2009−284424号公報に記載の技術は、異なる構造の画素が混在する撮像装置による暗電流差を想定したものではないために、該公報の技術をそのまま適用しようとしても、異なる構造の画素が混在する撮像装置から得られた画像の画質劣化を効果的に抑制することはできない。 The technology described in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-284424 is not assumed to be a dark current difference due to an imaging device in which pixels having different structures are mixed. It is impossible to effectively suppress image quality deterioration of an image obtained from an imaging device in which pixels having a structure are mixed.
また、上記日本国特開2012−95061号公報に記載の技術は、機能画素と、画像用画素と、でそれぞれ別個に暗電流ノイズ補正処理を行わなければならず、従来の暗電流を補正する構成とは異なる回路等を用いる必要があり、既存の構成を利用することができなかった。 Further, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-95061 requires dark current noise correction processing separately for functional pixels and image pixels, and corrects the conventional dark current. It is necessary to use a circuit or the like different from the configuration, and the existing configuration cannot be used.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、既存の暗電流を補正する構成を利用可能としながら、画素構造の違いにより発生する暗電流差の影響を軽減することができる撮像装置、画像処理方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an imaging device and an image that can reduce the influence of a dark current difference caused by a difference in pixel structure while making it possible to use a configuration for correcting an existing dark current. It aims to provide a processing method.
本発明のある態様による撮像装置は、画像形成用の画像用画素が水平方向および垂直方向にマトリクス状に配置された領域内に画像形成以外に用いる機能画素が配置された有効画素領域と、該有効画素領域の周辺に配置されており、上記有効画素領域の画像用画素と同じ構造の画像用画素と、上記有効画素領域の機能画素と同じ構造の機能画素と、が遮光して配置された遮光画素領域と、を有する撮像素子と、上記遮光画素領域の画像用画素の暗電流と、上記遮光画素領域の機能画素の暗電流と、を検知する暗電流検知部と、を備えている。 An imaging apparatus according to an aspect of the present invention includes an effective pixel region in which functional pixels used for other than image formation are arranged in a region in which image pixels for image formation are arranged in a matrix in the horizontal direction and the vertical direction, Arranged around the effective pixel area, the image pixels having the same structure as the image pixels in the effective pixel area and the functional pixels having the same structure as the functional pixels in the effective pixel area are arranged in a light-shielded manner. An imaging device having a light-shielding pixel region, and a dark current detection unit that detects a dark current of an image pixel in the light-shielding pixel region and a dark current of a functional pixel in the light-shielding pixel region.
本発明のある態様による画像処理方法は、画像形成用の画像用画素が水平方向および垂直方向にマトリクス状に配置された領域内に画像形成以外に用いる機能画素が配置された有効画素領域と、該有効画素領域の周辺に配置されており、上記有効画素領域の画像用画素と同じ構造の画像用画素と、上記有効画素領域の機能画素と同じ構造の機能画素と、が遮光して配置された遮光画素領域と、を有する撮像素子から出力された画像信号を処理する画像処理方法であって、上記画像信号から、上記遮光画素領域の画像用画素の暗電流と、上記遮光画素領域の機能画素の暗電流と、を検知する暗電流検知ステップと、上記暗電流検知ステップにより検知された、上記遮光画素領域の機能画素の暗電流と、上記遮光画素領域の画像用画素の暗電流と、の差分である暗電流差を算出する暗電流差算出ステップと、上記有効画素領域の機能画素から読み出された画素信号を、上記暗電流差に基づいて補正する暗電流差補正ステップと、を有している。 An image processing method according to an aspect of the present invention includes an effective pixel area in which functional pixels used for other than image formation are arranged in an area in which image pixels for image formation are arranged in a matrix in the horizontal and vertical directions; An image pixel having the same structure as the image pixel in the effective pixel region and a functional pixel having the same structure as the functional pixel in the effective pixel region are disposed in the vicinity of the effective pixel region and shielded from light. An image processing method for processing an image signal output from an image sensor having a light-shielded pixel region, wherein the dark current of the image pixel in the light-shielded pixel region and the function of the light-shielded pixel region are obtained from the image signal. A dark current detection step for detecting a dark current of a pixel; a dark current of a functional pixel in the light-shielded pixel region detected by the dark current detection step; a dark current of an image pixel in the light-shielded pixel region; A dark current difference calculating step for calculating a dark current difference that is a difference between the dark current difference and a dark current difference correcting step for correcting a pixel signal read from the functional pixel in the effective pixel region based on the dark current difference. Have.
本発明の撮像装置、画像処理方法によれば、既存の暗電流を補正する構成を利用可能としながら、画素構造の違いにより発生する暗電流差の影響を軽減することができる。 According to the imaging apparatus and the image processing method of the present invention, it is possible to reduce the influence of a dark current difference generated due to a difference in pixel structure while making it possible to use a configuration for correcting an existing dark current.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
[実施形態1]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
図1から図16は本発明の実施形態1を示したものであり、図1は撮像装置1の構成を示すブロック図である。
1 to 16 show the first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the
この撮像装置1は、レンズ11と、絞り12と、メカニカルシャッタ13と、駆動部14と、撮像素子15と、A−AMP16と、ADC17と、バス18と、DRAM19と、画像処理部21と、焦点検出部22と、撮像制御部23と、ビデオエンコーダ24と、ROM25と、操作部26と、CPU27と、を備えている。
The
レンズ11は、フォーカスレンズを含みフォーカス位置を調節可能に構成されていて、被写体OBJの光学像を撮像素子15上に結像するための撮影光学系である。
The
絞り12は、撮影光束の通過範囲を規定することにより、レンズ11により結像される被写体像の明るさやボケ量などを制御するものである。
The
メカニカルシャッタ13は、レンズ11と撮像素子15との間に配置されていて、撮像素子15に到達する光束の通過時間を規制することにより、露出を制御するためのものである。
The mechanical shutter 13 is disposed between the
駆動部14は、レンズ11、絞り12、およびメカニカルシャッタ13を駆動制御するものである。すなわち、駆動部14は、レンズ11のフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行い、絞り12を駆動して絞り開口径を調節し、メカニカルシャッタ13を駆動して開放動作と閉じ動作とを行う。
The
撮像素子15は、レンズ11を介して結像された光学像を光電変換して電気的な画像信号を生成する撮像部である。この撮像素子15は、例えば、原色ベイヤー配列のカラーフィルタを備えた単板カラー撮像素子として構成されていて、1画素につきRGB色成分の内の何れか1色の色成分のみが得られる画像が生成される。
The
さらに、本実施形態の撮像素子15は、画像形成用の画像用画素(図5に示す画素R,Gr,Gb,B)が水平方向および垂直方向にマトリクス状に配置された領域内に画像形成以外に用いる機能画素(図5に示す機能画素A、機能画素B)が配置されたものとなっている。ここに、本実施形態では機能画素A,Bとして、像面位相差AF用の位相差画素が配置されているものとする。ただし、機能画素は位相差画素に限るものでないことは勿論であり、その他の任意の機能を備えたものを適用可能である。
Furthermore, the
さらに、本実施形態の撮像素子15は、画素加算(ビニングとも呼ばれる)と画素間引きとの少なくとも一方を行う駆動モードを含む複数の駆動モードにより動作可能に構成されているものとする。
Furthermore, the
A−AMP16は、撮像素子15から出力されるアナログの画像信号を増幅するアナログアンプである。
The
ADC17は、A−AMP16により増幅されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号(以下では適宜、画像データという)に変換するものである。ここで変換された画像データ(RAW画像データなどと呼ばれる)は、DRAM19に保存される。
The
バス18は、撮像装置1内のある部分から他の部分へ命令やデータ等を転送する転送路である。ここに図1に示す例では、バス18に、ADC17と、DRAM19と、画像処理部21と、焦点検出部22と、撮像制御部23と、ビデオエンコーダ24と、ROM25と、CPU27と、フラッシュメモリ3と、が接続されている。
The bus 18 is a transfer path that transfers commands, data, and the like from one part in the
DRAM19は、処理中の画像データや各種のデータ等を一時的に記憶する記憶部である。 The DRAM 19 is a storage unit that temporarily stores image data being processed, various data, and the like.
画像処理部21は、DRAM19から画像データを読み出すと共に、必要に応じて処理パラメータやその他の各種のデータを読み出して、画像データに後で図2等を参照して説明するような各種の画像処理(例えば、表示用の画像処理、あるいは記録用の画像処理)を行うものである。ここで画像処理部21により画像処理された表示用画像データまたは記録用画像データは、DRAM19に再び保存される。ここに表示用画像データは、後述するビデオエンコーダ24により処理されてLCD/TV2に表示される。このLCD/TV2は、例えば液晶表示素子やテレビモニタ等として構成され、撮像装置1に内蔵されたものであっても、撮像装置1の外部に接続されたものであっても何れでも構わない。また、記録用画像データは、フラッシュメモリ3等の記録媒体に記録される。このフラッシュメモリ3は、撮像装置1に内蔵されたものであっても、撮像装置1に対して着脱自在のメモリカード等であっても何れでも構わない。
The
焦点検出部22は、DRAM19から画像データに含まれる位相差画素の画素信号を読み出して位相差検出を行い、被写体までの距離に対応するフォーカス位置を示すフォーカス情報を生成するものである。ここで生成されたフォーカス情報は、DRAM19に保存される。なお、ここでは焦点検出部22は、位相差画素の画素信号に基づいて位相差検出を行ったが、これに加えてさらに、画像用画素の画素信号に基づいてコントラストAF等を行っても構わない。
The
撮像制御部23は、CPU27の指令に基づいて、撮像素子15の駆動モード(例えば、読み出し方式等)を制御するものである。ここに、撮像素子15の駆動モードとしては、例えば、全画素読出モード、2×2画素加算読出モード、3×3画素加算読出モードなどが挙げられる。
The
ビデオエンコーダ24は、DRAM19から表示用画像データを読み出して表示用の画像信号を生成し出力するものである。このビデオエンコーダ24から出力された画像信号は、上述したように、LCD/TV2に表示される。
The
ROM25は、この撮像装置1の動作に必要な各種の処理プログラムや規定の設定値、処理パラメータなどを不揮発に記憶するものであり、例えば、追記可能、あるいは書き換え可能なメモリとして構成されている。このROM25に記憶されている情報には、機能画素の配置情報と、撮像素子15の駆動モードの情報と、が含まれている。さらに、このROM25には、後述する例えば図15および図16に示すような混合率情報がテーブルデータとして予め記憶されていても良い。
The
操作部26は、この撮像装置1に対する操作入力を行うためのユーザインタフェースであり、撮像装置1の電源をオン/オフするための電源ボタン、撮影開始を指示するための撮影ボタン、撮影モード等を設定するためのモード設定ボタン、その他各種の設定ボタンなどが含まれている。
The
CPU27は、この撮像装置1内の各部を統合的に制御する制御部である。例えば、CPU27は、焦点検出部22により検出されたフォーカス位置へレンズ11を駆動するように駆動部14へ指令を送信する。また、CPU27は、DRAM19から画像データを読み出して、適切な露出条件、つまりシャッタ速度、絞り値(いわゆるF値)、ISO感度などを算出し、算出した値を駆動部14、撮像制御部23、A−AMP16等へ設定して各駆動制御を行わせる。そして、CPU27は、撮像制御部23を介して撮像素子15に撮像動作を行わせ、取得された画像データを画像処理部21に処理させ、ビデオエンコーダ24を介してLCD/TV2に表示させ、あるいはフラッシュメモリ3に記録する。
The
次に、図2は画像処理部21の構成を示すブロック図である。
Next, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
画像処理部21は、プレ暗電流補正部31と、暗電流補正部32と、ホワイトバランス(WB)補正処理部33と、同時化処理部34と、輝度特性変換部35と、エッジ強調処理部36と、ノイズリダクション(NR)処理部37と、色再現処理部38と、を備えている。
The
プレ暗電流補正部31は、遮光画素領域15b,15c(図4参照)の画素信号に基づいて、画像用画素と機能画素との暗電流差を算出する。そして、プレ暗電流補正部31は、算出した暗電流差に基づいて、有効画素領域15a(図4参照)の画像用画素R,Gr,Gb,Bの画素信号と機能画素A,Bの画素信号との間の暗電流差の補正を、機能画素A,Bに対して行う。
The pre dark
暗電流補正部32は、プレ暗電流補正部31により補正された有効画素領域15aの画像データに対して、従来と同様に、画像用画素R,Gr,Gb,Bから読み出された画素信号と、機能画素A,Bから読み出された画素信号と、を区別することなく、画像用画素の暗電流成分として検知された暗電流ノイズを低減する処理を行う。
The dark
すなわち、暗電流補正部32は、後述する暗電流検知部41により検知された遮光画素領域15b,15cの画像用画素の暗電流に基づいて、有効画素領域15aの画像用画素の暗電流を補正すると共に、後述する暗電流差補正部42による補正後の有効画素領域15aの機能画素の暗電流をさらに補正する。
That is, the dark
WB補正処理部33は、白色の被写体が白色として見えるように、画像のRGB各色成分のカラーバランスを補正する。
The WB
同時化処理部34は、1画素につきRGB成分の内の1色成分のみが得られているベイヤー配列のRAW画像データに対して、着目画素に存在しない色成分を周辺画素から補間して求めることにより、1画素につきRGBの3色成分が揃った画像データを生成する処理(デモザイキング処理ともいう)を行う。
The
輝度特性変換部35は、画像の輝度成分の階調変換を行う。
The luminance
エッジ強調処理部36は、画像中のエッジ成分を抽出してエッジ強調係数を乗算し、元の画像に加算することでエッジ強調を行う。
The edge
NR処理部37は、周波数に応じたコアリング処理などを画像データに行うことにより、ランダムノイズや周期性ノイズなどを低減するノイズ低減処理を行う。
The
色再現処理部38は、画像の色再現を行う。
The color
図3を参照してプレ暗電流補正部31の構成を説明する前に、図4〜図7を参照して撮像素子15の構成についてより詳細に説明する。まず、図4は撮像素子15の構成を示す図である。
Before describing the configuration of the pre-dark
撮像素子15は、有効画素領域15aと、有効画素領域15aの周辺に配置された遮光画素領域15b,15cと、を有している。
The
図5は、有効画素領域15aの画素構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a pixel configuration of the
有効画素領域15aは、図5に示すように、画像形成用の画像用画素R,Gr,Gb,Bが、水平方向および垂直方向にマトリクス状に配置されている。ここに、画像用画素Rは赤色光透過カラーフィルタが配設された画素、画像用画素Grは画像用画素Rと同一水平ラインに配置され緑色光透過カラーフィルタが配設された画素、画像用画素Gbは画像用画素Bと同一水平ラインに配置され緑色光透過カラーフィルタが配設された画素、画像用画素Bは青色光透過カラーフィルタが配設された画素である。
As shown in FIG. 5, in the
そして、有効画素領域15aは、画像用画素R,Gr,Gb,Bがマトリクス状に配置された領域内に、画像形成以外に用いる機能画素A,Bが、例えば水平方向および垂直方向に一定周期の規則で離散的に配置されている。
The
具体的に図5に示す例では、機能画素Aと機能画素Bとの何れもが、水平方向に4画素に1画素の割合で周期的に配置され、かつ、垂直方向にも4画素に1画素の割合で周期的に配置された規則となっている。 Specifically, in the example shown in FIG. 5, both the functional pixel A and the functional pixel B are periodically arranged at a ratio of 1 pixel per 4 pixels in the horizontal direction, and 1 in 4 pixels also in the vertical direction. The rule is that the pixels are arranged periodically at a ratio of pixels.
なお、ここでは機能画素A,Bが一定周期の規則で離散的に配置されている例を示したが、これに限らず、例えば有効画素領域15aの一部の領域に配置されているタイプのものであっても構わない。
Here, an example is shown in which the functional pixels A and B are discretely arranged according to a regular cycle rule. However, the present invention is not limited to this. For example, the functional pixels A and B may be of a type arranged in a part of the
また、遮光画素領域として、図4に示す構成例では、有効画素領域15aの水平方向の周辺(水平方向の辺縁近傍)に配置された水平遮光画素領域15bと、有効画素領域15aの垂直方向の周辺(垂直方向の辺縁近傍)に配置された垂直遮光画素領域15cと、が設けられている。ただし、例えば水平遮光画素領域15bと垂直遮光画素領域15cとの何れか一方のみを撮像素子15に設ける構成であっても構わない。
In addition, in the configuration example illustrated in FIG. 4, as the light-shielding pixel region, the horizontal light-shielding
これらの遮光画素領域15b,15cには、例えば図6に示すように、有効画素領域15aの画像用画素R,Gr,Gb,Bと同じ構造の画像用画素と、有効画素領域15aの機能画素A,Bと同じ構造の機能画素と、が配置されている。
For example, as shown in FIG. 6, the light-shielding
ここに、図6は、水平遮光画素領域15b内に決定した算出領域15dにおける画像用画素および機能画素の配置例を示す図である。この図6に示す3×n画素配列[(m,i)〜(m+2,i+n−1)]の算出領域15dの内の、(m+1)ラインには機能画素Aが、(m+2)ラインには機能画素Bが、それぞれ配置され、mラインには例えば画像用画素Gb,Bが交互に配置されている。さらに、図示はしないが、例えば(m−1)ラインには、画像用画素R,Grが交互に配置されている。
FIG. 6 is a diagram showing an arrangement example of image pixels and functional pixels in the
図示のように、遮光画素領域15b,15cの機能画素A,Bは、有効画素領域15aの機能画素A,Bとは異なる規則で配置されていて、図6に示す具体例では、水平遮光画素領域15bに配置されている画像用画素および機能画素は、配置範囲内において水平方向に隙間なく(未配置の画素位置がないように)それぞれ連続的に配置されている(図6は配置範囲の一部として設定された算出領域15dを示している)。同様に、垂直遮光画素領域15cに配置されている画像用画素および機能画素は、配置範囲内において垂直方向に隙間なく(未配置の画素位置がないように)それぞれ連続的に配置されている。
As shown in the figure, the functional pixels A and B in the light-shielded
さらに具体的に、遮光画素領域15b,15cの画像用画素R,Gr,Gb,Bは、画像用画素Rと画像用画素Grとが同一ラインとなるように、かつ画像用画素Gbと画像用画素Bとが同一ラインとなるように配置され、機能画素A,Bが同一ライン上に存在しない点を除いて、有効画素領域15aの画像用画素R,Gr,Gb,Bの配置と同様である。
More specifically, the image pixels R, Gr, Gb, and B in the light-shielded
一方、遮光画素領域15b,15cの機能画素A,Bは、ある水平ラインに機能画素Aのみが水平方向に隙間なく配置され、他の水平ラインに機能画素Bのみが水平方向に隙間なく配置されている。このような構成により、水平遮光画素領域15b内の画像用画素と機能画素とを独立に読み出すことができるようになっている。
On the other hand, in the functional pixels A and B of the light-shielding
そして、水平遮光画素領域15bの場合には、画像用画素の水平方向の配置範囲と、機能画素の水平方向の配置範囲と、が水平方向に同一範囲となるようにし、垂直遮光画素領域15cの場合には、画像用画素の垂直方向の配置範囲と、機能画素の垂直方向の配置範囲と、が垂直方向に同一範囲となるようにしている。
In the case of the horizontal light-shielding
続いて、図7は遮光画素領域15b,15cにおける機能画素PxAと画像用画素PxPの断面構造を示す図である。
Next, FIG. 7 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the functional pixel PxA and the image pixel PxP in the light-shielding
遮光画素領域15b,15cは、レンズ11側に遮光膜51が設けられることで、被写体光束を遮光している。
The light-shielding
画像用画素PxPは、被写体光束を集光することで開口率を上げるためのマイクロレンズ52と、Rフィルタ、Gフィルタ、Bフィルタの何れかのカラーフィルタ56pと、フォトダイオード53と、を備えている。この画像用画素PxPが上述した画像用画素R,G(GrまたはGb),Bの何れに該当するかは、カラーフィルタ56pの透過スペクトル帯域によって決まる。
The image pixel PxP includes a
機能画素PxAは、画像用画素PxPのカラーフィルタ56pが透明フィルタ(白色フィルタ)56aに置き替わり、さらに、レンズ11の瞳を通過して入射する光束の瞳の一部を制限するためにフォトダイオード53の一部を遮光する遮光部54が、例えば配線層57に設けられている。この機能画素PxAが上述した機能画素A,Bの何れに該当するかは、画素開口における遮光部54の配置(遮光部54が画素開口のどの部分を遮光するか)によって決まる。
In the functional pixel PxA, the
また、配線層57には、例えばさらに、画素が機能画素PxAと画像用画素PxPとの何れであるか(あるいはさらにその種類)を識別するための回路55等が形成されている。
In the
このような構成において、遮光部54は、配線層57に設けられていることから分かるように、例えば、配線を形成する際の金属膜(例えば、アルミ膜)などにより形成され、つまり帯電性のある材質により形成されている。このために、フォトダイオード53で発生した電荷59により帯電し、機能画素PxAと画像用画素PxPとでは静電容量が異なることになる。こうして、機能画素PxAと画像用画素PxPとでは発生する暗電流の特性が異なってくる。
In such a configuration, as can be seen from the fact that the light-shielding
上述したプレ暗電流補正部31は、このような機能画素PxAと画像用画素PxPとの暗電流特性の差を補正するためのものである。
The pre-dark
図3はプレ暗電流補正部31の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the pre-dark
プレ暗電流補正部31は、遮光画素領域(図4に示す水平遮光画素領域15bと垂直遮光画素領域15cとの少なくとも一方)の画像用画素(例えば、図6のmラインに配置された画素)の暗電流と、遮光画素領域の機能画素(例えば、図6の(m+1)ラインに配置された機能画素Aまたは(m+2)ラインに配置された機能画素B)の暗電流と、を検知して暗電流差を算出する暗電流検知部41と、有効画素領域15aの機能画素A,Bから読み出された画素信号を、算出された暗電流差に基づいて補正する暗電流差補正部42と、を備えている。
The pre-dark
ここに、暗電流検知部41は算出領域決定部43と暗電流差算出部44とを備え、暗電流差補正部42は暗電流周期算出部45と暗電流差減算部46とを備えている。
Here, the dark
算出領域決定部43は、遮光画素領域15b,15c内のどの座標位置の画素を暗電流の算出に用いるかを決定するものである。
The calculation
まず、算出領域決定部43は、算出領域15dを、水平遮光画素領域15bと垂直遮光画素領域15cとの何れに設定するかを決定する。
First, the calculation
そして、算出領域決定部43は、水平遮光画素領域15bについては水平方向における同一領域に対して画像用画素および機能画素の各暗電流を検知するように、垂直遮光画素領域15cについては垂直方向における同一領域に対して画像用画素および機能画素の各暗電流を検知するように、算出領域15dを決定する。
Then, the calculation
このように算出領域決定部43は、画像用画素の暗電流を検知する領域の画素位置と、機能画素の暗電流を検知する領域の画素位置と、を水平方向または垂直方向に一致させることにより、水平方向または垂直方向のシェーディング特性をキャンセルすることができるようにしている。
In this way, the calculation
このときさらに、算出領域決定部43が、水平遮光画素領域15bまたは垂直遮光画素領域15cを複数に分割して、分割した領域毎に算出領域15dを設定するようにしても良い。具体的に、例えば水平遮光画素領域15bから暗電流を検知する場合には、水平遮光画素領域15bを水平方向位置が異なる(列番号が異なる)複数の部分領域に分割して、分割した部分領域のそれぞれに対して算出領域15dを決定し、暗電流差算出部44にそれぞれの算出領域15dの暗電流差を算出させる。そして、暗電流差補正部42により有効画素領域15aの暗電流差を補正する際に、水平方向位置が対応する算出領域15dに基づき算出された暗電流差を用いるようにすれば良い。垂直遮光画素領域15cから暗電流を検知する場合にも、水平が垂直に置き換わるだけで同様である。
At this time, the calculation
また、算出領域決定部43は、算出領域15dを、撮像素子15に対する熱源の位置と、熱源の温度と、撮像素子15の駆動モード(この駆動モードの情報は、上述したように、ROM25から取得される)と、の内の少なくとも一つに応じて動的に決定すると良い。
Further, the calculation
例えば、撮像素子15の近傍に熱源が存在する場合に、撮像装置1の使用時間に応じて熱源の温度が上昇した場合には、熱源に近い部分を使用しないように、熱源の位置や温度に応じて算出領域15dを変更すると良い。暗電流は温度に応じて発生量が変化するために、ある温度の画素領域で検知した暗電流を、他の温度の画素領域の暗電流を除去するのに用いるのは適切でないからである。
For example, when there is a heat source in the vicinity of the
このときにはさらに、熱源の位置や温度に応じて、水平遮光画素領域15bと垂直遮光画素領域15cとの何れを用いて算出領域15dを決定するかも、算出領域決定部43が判断すると良い。
At this time, the calculation
また、算出領域決定部43が算出領域15dを動的に決定する要因である撮像素子15の駆動モードとしては、例えば、駆動モードによって変化することがある電子シャッタの幕速の大小が挙げられる。具体的に、例えば全画素読出モード時には全ての水平ラインから画素信号を読み出すために幕速が遅くなるが、加算読出モード時や間引き読出モード時(あるいは加算と間引きを組み合わせたモード時)には撮像素子15から出力されるライン数が少なくなるために幕速が早くなる。そして、画素信号を読み出すときには、読出用の電圧や電流をライン毎に順次印加することになるために、幕速が遅いと最初の読み出しラインと最後の読出ラインとで暗電流特性に差異が発生する可能性がある。従って、幕速が早い場合には水平遮光画素領域15bと垂直遮光画素領域15cとの何れを算出領域15dの決定に用いても良いが、幕速が遅い場合には複数ラインにまたがる垂直遮光画素領域15cを用いることなく水平遮光画素領域15bのみを算出領域15dの決定に用いる、等を算出領域決定部43が判断すると良い。
In addition, examples of the drive mode of the
暗電流差算出部44は、算出領域決定部43で決定された算出領域15dの画素値を用いて、遮光画素領域15b,15cの機能画素の暗電流と、遮光画素領域15b,15cの画像用画素の暗電流と、の差分である暗電流差を算出する。
The dark current
具体的に、暗電流差算出部44は、例えば次の数式1に示すように、遮光画素領域15b,15cにおける機能画素Aのk列目における画素信号Ia(k)と画像用画素のk列目における画素信号Ip(k)とを用いて、機能画素Aと画像用画素との暗電流差DIaを算出する。
[数1]
Specifically, the dark current
[Equation 1]
同様に、暗電流差算出部44は、例えば次の数式2に示すように、遮光画素領域15b,15cにおける機能画素Bのk列目における画素信号Ib(k)と画像用画素のk列目における画素信号Ip(k)とを用いて、機能画素Bと画像用画素との暗電流差DIbを算出する。
[数2]
Similarly, the dark current
[Equation 2]
なお、これら数式1,2においては、画像用画素の暗電流の算出を、画素の色を区別することなく行っているが、後段の暗電流補正部32で用いることを考慮して、まず各色毎に算出するようにしても良い。この場合には、算出した色毎の画像用画素の暗電流は、暗電流補正部32での処理用に一旦保存しておき、その後にさらに各色の平均値(サンプル数に応じた重み付け平均値など)を取ることで画像用画素の暗電流を算出すれば良い。
In these
また、ここでは各1ライン分の画像用画素および機能画素A,B、つまり、例えば図6に示したような水平方向に連続する1ライン分の、画像用画素i〜(i+n−1)、機能画素Ai〜A(i+n−1)、および機能画素Bi〜B(i+n−1)を用いて暗電流差を算出したが、後述するように複数ライン分の画像用画素および機能画素A,Bが設けられている場合には、複数ライン分のデータを用いることでサンプル数を多くして、ランダムノイズをより一層低減するようにしても構わない。 Also, here, image pixels and functional pixels A and B for one line, that is, image pixels i to (i + n−1) for one line continuous in the horizontal direction as shown in FIG. The dark current difference was calculated using the functional pixels Ai to A (i + n−1) and the functional pixels Bi to B (i + n−1). As described later, the image pixels and the functional pixels A and B for a plurality of lines are used. May be used, the number of samples can be increased by using data for a plurality of lines to further reduce random noise.
あるいは、水平方向に連続する画素信号を用いるのに代えて、次のような配置の画素を用いて暗電流差を算出するようにしても良い。 Alternatively, instead of using pixel signals that are continuous in the horizontal direction, the dark current difference may be calculated using pixels having the following arrangement.
すなわち、有効画素領域15aの機能画素Aは、図5に示すように例えば水平方向4画素に1画素の割合で配置され、同様に、有効画素領域15aの機能画素Bも例えば水平方向4画素に1画素の割合で配置されている。そして、有効画素領域15aの機能画素Aと、水平遮光画素領域15bの機能画素Aとは、同一列に配置されている機能画素A同士の方が、異なる列に配置されている機能画素A間よりも暗電流の相関性が高いと考えられる。同様に、機能画素Bについても、有効画素領域15aと水平遮光画素領域15bとで同一列に配置されている方が暗電流の相関性が高いと考えられる。
That is, as shown in FIG. 5, the functional pixels A in the
そこで、水平遮光画素領域15bについては、暗電流検知部41が、有効画素領域15aの機能画素A,Bの水平方向の画素位置と同一の画素位置の機能画素A,Bの各暗電流を検知して、暗電流差算出部44が画像用画素の暗電流との各暗電流差を算出するようにしても良い。
Therefore, for the horizontal light-shielding
同様に、有効画素領域15aと垂直遮光画素領域15cとについても、同一行に配置されている画素同士の方が暗電流の相関性が高いと考えられる。そこで、垂直遮光画素領域15cについては、暗電流検知部41が、有効画素領域15aの機能画素A,Bの垂直方向の画素位置と同一の画素位置の機能画素A,Bの各暗電流を検知して、暗電流差算出部44が画像用画素の暗電流との各暗電流差を算出するようにしても良い。
Similarly, with regard to the
この場合には、遮光画素領域15b,15cの機能画素は、水平遮光画素領域15bに配置されている場合には有効画素領域15aの機能画素の水平方向の画素位置と同一の画素位置に少なくとも配置され、垂直遮光画素領域15cに配置されている場合には有効画素領域15aの機能画素の垂直方向の画素位置と同一の画素位置に少なくとも配置されていれば足りる(従って、上述したような連続的な配置でなくても構わないが、連続的な配置であることを妨げるものでもない)。
In this case, the functional pixels in the light-shielded
暗電流周期算出部45は、ROM25から機能画素の配置情報と撮像素子15の駆動モードの情報とを取得して、加算読出モード時や間引き読出モード時(あるいは加算と間引きを組み合わせたモード時)に、加算後または間引き後に読み出される画素信号中に、どのような周期どのような割合で機能画素の暗電流成分が含まれていて、暗電流差算出部44により算出された暗電流差をどのような割合で用いて補正すれば良いかを算出するものである。
The dark current
暗電流差減算部46は、暗電流周期算出部45により算出された画素毎の割合の暗電流差を、有効画素領域15aから読み出された画素信号(機能画素の画素信号、または機能画素の画素信号が混入された加算信号など)から減算するものである。
The dark current
これら暗電流周期算出部45および暗電流差減算部46の処理については、後で図11〜図16を参照してより詳細に説明する。
The processes of the dark current
図8は、撮像装置1における静止画撮影処理を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing still image shooting processing in the
例えばメカニカルシャッタ13を開放してライブビューを行っている状態で、撮影ボタンが押圧されることにより撮像装置1の図示しないメイン処理からこの静止画撮影処理に入ると、まず、CPU27が上述したように露出条件を算出して各部へ設定する(ステップS1)。
For example, when the still image shooting process is started from the main process (not shown) of the
次に、焦点検出部22により検出されたフォーカス位置になるように、駆動部14がレンズ11内のフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う(ステップS2)。
Next, the
続いて、メカニカルシャッタ13を一旦閉じてから開くことにより、あるいは撮像素子15の画素リセットを終了することにより、画像の露光を開始する(ステップS3)。 Subsequently, exposure of the image is started by closing and opening the mechanical shutter 13 once or by completing the pixel reset of the image sensor 15 (step S3).
ステップS3において露光を開始した時点から、シャッタ速度で定められた露光時間が経過したら、メカニカルシャッタ13を閉じるか、あるいは撮像素子15の各画素の電荷をフォトダイオードから撮像素子15内のメモリへ転送することにより、露光を終了する(ステップS4)。
When the exposure time determined by the shutter speed has elapsed from the start of exposure in step S3, the mechanical shutter 13 is closed or the charge of each pixel of the
露光が終了したら、水平遮光画素領域15bおよび垂直遮光画素領域15cの画像用画素の画素信号を撮像素子15から読み出して、A−AMP16およびADC17により処理した後に、DRAM19に記憶する(ステップS5)。
When the exposure is completed, the pixel signals of the image pixels in the horizontal light-shielding
同様に、水平遮光画素領域15bおよび垂直遮光画素領域15cの機能画素の画素信号を撮像素子15から読み出して、A−AMP16およびADC17により処理した後に、DRAM19に記憶する(ステップS6)。このように、遮光画素領域15b,15cの機能画素の画素信号と画像用画素の画素信号とを独立に取得している。
Similarly, the pixel signals of the functional pixels in the horizontal light-shielding
さらに、有効画素領域15aの各画素の画素信号を撮像素子15から読み出して、A−AMP16およびADC17により処理した後に、DRAM19に記憶する(ステップS7)。
Further, the pixel signal of each pixel in the
なお、ステップS5〜S7の処理は、上述した順序で行うに限るものではなく、適宜の順序で行っても構わない。 Note that the processing of steps S5 to S7 is not limited to the order described above, and may be performed in an appropriate order.
そして、画像処理部21が、後で図9を参照して説明するような画像処理を行う(ステップS8)。
Then, the
その後、CPU27が画像用画素の暗電流情報と機能画素の暗電流情報とを必要に応じて含むファイルヘッダを作成して、さらに、作成したファイルヘッダと画像データとを含む画像ファイルを作成する(ステップS9)。
Thereafter, the
ここに、記録対象となる画像ファイルには、画像処理部21により記録用に画像処理され必要に応じて例えばJPEG圧縮が施されたJPEGファイル等と、RAW画像データを含むRAW画像ファイルと、がある。
Here, the image file to be recorded includes, for example, a JPEG file subjected to image processing for recording by the
これらの内の、JPEGファイル等の場合には、既に暗電流が除去された画像データを含む画像ファイルであるために、暗電流情報の記録は必須ではない(ただし、暗電流情報の記録を妨げるものではない)。 Of these, in the case of a JPEG file or the like, since it is an image file including image data from which dark current has already been removed, recording of dark current information is not essential (however, recording of dark current information is hindered). Not a thing).
これに対して、RAW画像ファイルの場合には、後でパーソナルコンピュータ等の機器においてアプリケーションを実行し画像処理(いわゆるRAW現像処理)を行うことが前提であるために、暗電流情報を例えばファイルヘッダに含めておくことが必要になる(ただし、必ずしもファイルヘッダに含める必要はなく、その他の形式の付随情報としても構わない)。 On the other hand, in the case of a RAW image file, since it is premised on that an application is executed later on a device such as a personal computer to perform image processing (so-called RAW development processing), dark current information is used as, for example, a file header. (However, it is not always necessary to include it in the file header, and other types of accompanying information may be used.)
このとき、記録するRAW画像データとして、例えば、次の2種類のRAW画像データが考えられる。 At this time, as the RAW image data to be recorded, for example, the following two types of RAW image data can be considered.
まず、第1のRAW画像データは、ADC17によりデジタル信号に変換されただけのRAW画像データである。この場合には、RAW画像データに含まれる有効画素領域15aから読み出された画素信号は、画像用画素と機能画素とで暗電流特性に相違が生じたままである。従って、このときには、遮光画素領域15b,15cの画像用画素の暗電流の情報(例えば、画像用画素の暗電流の平均値)と、遮光画素領域15b,15cの機能画素の暗電流の情報(例えば、機能画素の暗電流の平均値)と、をファイルヘッダに例えばExifファイルフォーマットに従った形式で含めて、RAW画像ファイルとして記録することになる。ただし、画像用画素の暗電流の情報および機能画素の暗電流の情報を記録するのに代えて、画像用画素の暗電流の情報および画像用画素と機能画素との暗電流差の情報を記録するようにしても構わない。
First, the first RAW image data is RAW image data that has only been converted into a digital signal by the
次に、第2のRAW画像データは、ADC17によりデジタル信号に変換された後に、プレ暗電流補正部31によりプレ暗電流補正が行われたRAW画像データである。このRAW画像データは、有効画素領域15aの画像用画素から読み出された画素信号と、暗電流差補正部42により補正された有効画素領域15aの機能画素の画素信号と、を含んで構成されていて、画像用画素と機能画素との暗電流特性の相違が既に補正されている。従って、このときには、遮光画素領域15b,15cの画像用画素の暗電流の情報(例えば、画像用画素の暗電流の平均値)をファイルヘッダに含めてRAW画像ファイルとして記録すれば足りることになる。
Next, the second RAW image data is RAW image data that has been pre-dark current corrected by the pre-dark current correcting
この第2のRAW画像データを採用する場合には、機能画素の暗電流情報と画像用画素の暗電流情報との両方をRAW画像ファイルに記録する必要がなくなるだけでなく、機能画素の暗電流と画像用画素の暗電流とを区別しない従来のRAW現像処理をそのまま適用することができるために、画像ファイルの汎用性が高くなる利点がある。 When the second RAW image data is adopted, not only the dark current information of the functional pixels and the dark current information of the image pixels need not be recorded in the RAW image file, but also the dark current of the functional pixels is not necessary. Since the conventional RAW development processing that does not distinguish between the image current and the dark current of the image pixel can be applied as it is, there is an advantage that the versatility of the image file is enhanced.
その後、作成された画像ファイルをフラッシュメモリ3に記録してから(ステップS10)、この処理から図示しないメイン処理に復帰する。 Thereafter, after the created image file is recorded in the flash memory 3 (step S10), the process returns to the main process (not shown).
図9は、図8のステップS8における画像処理の詳細を示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing details of the image processing in step S8 of FIG.
この処理を開始すると、プレ暗電流補正部31が、後で図10を参照して説明するように、プレ暗電流補正処理を行う(ステップS21)。
When this process is started, the pre-dark
次に、暗電流補正部32が、上述したように、プレ暗電流補正部31により補正された有効画素領域15a(図4参照)の画像データに対して、画像用画素R,Gr,Gb,Bから読み出された画素信号と、機能画素A,Bから読み出された画素信号と、を区別することなく、画像用画素の暗電流成分として検知された暗電流ノイズを低減する暗電流補正処理を行う(ステップS22)。
Next, as described above, the dark
続いて、上述したように、WB補正処理部33がホワイトバランス補正処理を行い(ステップS23)、同時化処理部34が同時化処理を行い(ステップS24)、輝度特性変換部35が画像の輝度成分の階調変換処理を行い(ステップS25)、エッジ強調処理部36がエッジ強調処理を行い(ステップS26)、NR処理部37がノイズ低減処理を行い(ステップS27)、色再現処理部38が画像の色再現処理を行って(ステップS28)、この処理から図8に示す処理にリターンする。
Subsequently, as described above, the WB
図10は、図9のステップS21におけるプレ暗電流補正処理の詳細を示すフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart showing details of the pre-dark current correction process in step S21 of FIG.
プレ暗電流補正部31がこの処理を開始すると、まず、算出領域決定部43が例えば遮光画素領域15b内に上述したように算出領域15dを決定して、決定した算出領域15dから画像用画素の画素値および機能画素の画素値を取得する(ステップS31)。
When the pre-dark
次に、算出領域15d内の画像用画素ライン(例えば図6に示すmライン)の平均画素値と、機能画素A,Bライン(例えば図6に示す(m+1),(m+2)ライン)の平均画素値との差分を、上述した数式1,2に示すように算出する(ステップS32)。このときには、上述したように、水平画素位置または垂直画素位置が同一の領域同士の画素値を用いる。
Next, the average pixel value of the image pixel line (for example, m line shown in FIG. 6) in the
続いて、例えばDRAM19から混合率情報を取得する(ステップS33)。この混合率情報は、画素加算や画素間引きが行われて出力される信号中に、機能画素Aの画素信号または機能画素Bの画素信号がどのような混合率で含まれているかを示す情報である。この混合率情報は、ROM25に予め記憶されている機能画素の配置情報と、現在設定されている加算読出モード等と、に基づいて随時に計算しDRAM19に記憶させた情報であっても良いし、製造時等にROM25にテーブルデータとして予め記憶されている情報であっても構わない。
Subsequently, for example, the mixing ratio information is acquired from the DRAM 19 (step S33). This mixing ratio information is information indicating at what mixing ratio the pixel signal of the functional pixel A or the pixel signal of the functional pixel B is included in a signal that is output after pixel addition or pixel thinning. is there. The mixing ratio information may be information calculated at any time based on the functional pixel arrangement information stored in advance in the
ここで、図11〜図16を参照して混合率情報について説明する。 Here, the mixing ratio information will be described with reference to FIGS.
図11は有効画素領域15aの画素Gbに対する2×2画素加算の例を示す図、図12は2×2画素加算により得られる加算信号の例を示す図である。なお、図11〜図14においては、画素Rに縦方向のハッチング、画素Gr,Gbに左上から右下方向のハッチング、画素Bに横方向のハッチングを付している。また、図11〜図14には、左上に画素R、右上に画素Gr、左下に画素Gb、右下に画素Bが配置された2×2画素ブロックを単位として、行方向番号と列方向番号とを付している。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of 2 × 2 pixel addition to the pixel Gb in the
画素加算は同一色の画素同士で行われるために、2×2画素加算の場合には、4×4画素ブロックから2×2画素ブロックの加算信号が得られる。具体的に、図11に示すような画素Gbに対する2×2画素加算の例では、加算領域AA22内における2×2=4個の画素Gb同士の加算が行われる。 Since pixel addition is performed between pixels of the same color, in the case of 2 × 2 pixel addition, an addition signal of a 2 × 2 pixel block is obtained from a 4 × 4 pixel block. Specifically, in the example of 2 × 2 pixel addition for the pixel Gb as shown in FIG. 11, 2 × 2 = 4 pixels Gb in the addition area AA22 are added.
すなわち例えば、(行方向番号,列方向番号)=(1,1)ブロック中の機能画素Aと、(1,2)ブロック中の画像用画素Gbと、(2,1)ブロック中の画像用画素Gbと、(2,2)ブロック中の画像用画素Gbと、の画素加算が行われて加算信号が生成される。従って、この場合には、図12の(1,1)ブロックに示すように、加算信号中に機能画素Aの画素信号が1画素分混合されていることになる。ここに、図12および後述する図14においてAまたはBの後に付した数字は、機能画素Aの画素信号または機能画素Bの画素信号が何画素分混合されているかを示している。 That is, for example, (row direction number, column direction number) = (1,1) functional pixel A in the block, (1,2) image pixel Gb in the block, and (2,1) image in the block. Pixel addition of the pixel Gb and the image pixel Gb in the (2, 2) block is performed to generate an addition signal. Therefore, in this case, as shown in the block (1, 1) in FIG. 12, the pixel signal of the functional pixel A is mixed for one pixel in the addition signal. Here, in FIG. 12 and FIG. 14 to be described later, the numbers given after A or B indicate how many pixel signals of the functional pixel A or the pixel signal of the functional pixel B are mixed.
また、図11に示す(1,1)ブロック、(1,2)ブロック、(2,1)ブロック、および(2,2)ブロック中の画素R,Gr,Bに関しては、機能画素が含まれていないために、図12の(1,1)ブロックに示すように、機能画素の画素信号の混合はない。 In addition, functional pixels are included in the pixels R, Gr, and B in the (1,1) block, (1,2) block, (2,1) block, and (2,2) block shown in FIG. Therefore, there is no mixing of the pixel signals of the functional pixels as shown in the block (1, 1) in FIG.
同様にして図11に示す各画素の2×2画素加算を行うと、図12に示すような加算信号が得られる。この図12に示すような、加算信号におけるどの画素位置に、機能画素A,Bが何画素分混合されているかを示す情報が混合率情報である。なお、2×2=4画素加算において例えば機能画素Aが1画素含まれている場合の混合率情報として、混合画素数1に代えて、混合割合である1/4を用いても勿論構わない。 Similarly, when 2 × 2 pixel addition of each pixel shown in FIG. 11 is performed, an addition signal as shown in FIG. 12 is obtained. As shown in FIG. 12, information indicating how many functional pixels A and B are mixed at which pixel position in the addition signal is mixing ratio information. In addition, in the addition of 2 × 2 = 4 pixels, for example, as a mixing rate information when one functional pixel A is included, it is of course possible to use a mixing ratio of 1/4 instead of the number of mixing pixels of 1. .
次に、図13は有効画素領域15aの画素Gbに対する3×3画素加算の例を示す図、図14は3×3画素加算により得られる加算信号の例を示す図である。なお、この図13には、出力する加算信号の画素数を調整するなどの関係上、行方向番号1のブロックラインについては加算出力の対象としない例を示している。
Next, FIG. 13 is a diagram showing an example of 3 × 3 pixel addition to the pixel Gb in the
この3×3画素加算の場合には、6×6画素ブロックから2×2画素ブロックの加算信号が得られる。具体的に、図13に示すような画素Gbに対する3×3画素加算の例では、加算領域AA33内における3×3=9個の画素Gb同士の加算が行われる。 In the case of this 3 × 3 pixel addition, a 2 × 2 pixel block addition signal is obtained from the 6 × 6 pixel block. Specifically, in the example of 3 × 3 pixel addition to the pixel Gb as shown in FIG. 13, 3 × 3 = 9 pixels Gb in the addition area AA33 are added.
すなわち例えば、(2,1)ブロック、(2,2)ブロック、(2,3)ブロック、(3,2)ブロック、(4,1)ブロック、(4,2)ブロック、および(4,3)ブロック中の画像用画素Gbと、(3,1)ブロックおよび(3,3)ブロック中の機能画素Bと、の画素加算が行われて加算信号が生成される。従って、この場合には、図14の(1,1)ブロックに示すように、加算信号中に機能画素Bの画素信号が2画素分混合されていることになる。 That is, for example, (2,1) block, (2,2) block, (2,3) block, (3,2) block, (4,1) block, (4,2) block, and (4,3) ) Pixel addition of the image pixel Gb in the block and the functional pixel B in the (3, 1) block and the (3, 3) block is performed to generate an addition signal. Therefore, in this case, as shown in the block (1, 1) in FIG. 14, the pixel signal of the functional pixel B is mixed for two pixels in the addition signal.
また、上記と同一のブロック中の画素R,Gr,Bに関しては、機能画素が含まれていないために、図14の(1,1)ブロックに示すように、機能画素の画素信号の混合はない。 Further, regarding the pixels R, Gr, and B in the same block as described above, since the functional pixels are not included, the pixel signals of the functional pixels are mixed as shown in the block (1, 1) in FIG. Absent.
同様にして各画素の3×3画素加算を行うと、図14に示すような加算信号が得られる。この3×3画素加算の場合には、加算信号中に、機能画素Aと機能画素Bとの両方が混合されている画素もあることが分かる。 Similarly, when 3 × 3 pixel addition of each pixel is performed, an addition signal as shown in FIG. 14 is obtained. In the case of this 3 × 3 pixel addition, it can be seen that there are pixels in which both the functional pixel A and the functional pixel B are mixed in the addition signal.
図15は、3×3画素加算により得られる加算信号に機能画素Aが何画素分混合されているかを示す図表、図16は、3×3画素加算により得られる加算信号に機能画素Bが何画素分混合されているかを示す図表である。 FIG. 15 is a chart showing how many functional pixels A are mixed in the addition signal obtained by 3 × 3 pixel addition, and FIG. 16 shows what functional pixel B is in the addition signal obtained by 3 × 3 pixel addition. It is a chart which shows whether it is mixed for pixels.
これら図15および図16に示すような情報が混合率情報である。なお、例えば混合画素数1に代えて、混合割合である1/9を用いても構わないことは、上述と同様である。
The information as shown in FIGS. 15 and 16 is the mixing ratio information. Note that, for example, instead of the number of
なお、このような画素加算を撮像素子15において行い加算信号を出力する場合には、遮光画素領域15b,15cについても有効画素領域15aと同様に画素加算が行われて加算信号が出力されることになる。
When such pixel addition is performed in the
従って、図6においては画像用画素と機能画素Aと機能画素Bとが各1ラインずつ設けられている例を図示したが、全画素読出モードだけでなく加算読出モードや間引き読出モード等でも駆動される撮像素子15の場合には、遮光画素領域15b,15cの画像用画素および機能画素は、動作可能な複数の駆動モードの何れにおいても、機能画素の画素信号が混入しない画像用画素信号、および画像用画素の画素信号が混入しない機能画素信号を出力可能なように配置することになる。
Accordingly, FIG. 6 shows an example in which the image pixel, the functional pixel A, and the functional pixel B are provided for each line. However, the driving is performed not only in the all-pixel readout mode but also in the addition readout mode and the thinning readout mode. In the case of the
具体的に、図11に示すような1色につき連続する3ラインが対象となる2×2画素加算読出モードと、図13に示すような1色につき連続する5ラインが対象となる3×3画素加算読出モードと、の両方で動作可能となるようにするためには、大きい方のライン数が5であるために、画像用画素のみが配置された連続する5以上のラインと、機能画素Aのみが配置された連続する5以上のラインと、機能画素Bのみが配置された5以上のラインと、を複数の駆動モードに応じた配置間隔で例えば水平遮光画素領域15bに設ける等を行うことになる。
Specifically, the 2 × 2 pixel addition readout mode in which three lines continuous for one color as shown in FIG. 11 are targeted, and the 3 × 3 in which five lines continuous for one color as shown in FIG. 13 are targeted. In order to be able to operate in both the pixel addition readout mode, since the larger number of lines is 5, five or more continuous lines in which only image pixels are arranged, and functional pixels For example, the horizontal light-shielding
そして、暗電流検知部41は、機能画素の画素信号が混入しない画像用画素信号に基づき遮光画素領域15b,15cの画像用画素の暗電流を検知すると共に、画像用画素の画素信号が混入しない機能画素信号に基づき遮光画素領域15b,15cの機能画素の暗電流を検知して、暗電流差算出部44は、検知された画像用画素の暗電流と機能画素の暗電流とに基づき、暗電流差を算出する。
The dark
その後、暗電流差補正部42は、DRAM19から有効画素領域15aにおける処理対象の加算信号(ただし、全画素読出モードのときには処理対象の画素信号)を読み出して、ステップS33において取得された混合率情報に基づいて、読み出した加算信号が機能画素の画素信号を含むか否かを判定する(ステップS34)。
Thereafter, the dark current
ここで、機能画素の画素信号を含むと判定された場合には、暗電流周期算出部45が、例えば図15や図16に示したようなテーブルデータとなっている混合率情報の中から、処理対象の加算信号に適用する混合率を取得する(ステップS35)。
Here, when it is determined that the pixel signal of the functional pixel is included, the dark current
そして、暗電流差減算部46が、混合率に基づいて、減算すべき暗電流差DIを例えば次の数式3に示すように算出する(ステップS36)。
Then, the dark current
すなわち、暗電流差減算部46は、混合画素数をmm、機能画素Aの混合数をma、機能画素Bの混合数をmbとしたときに、上述した機能画素Aと画像用画素との暗電流差DIa、および機能画素Bと画像用画素との暗電流差DIbを用いて、次の数式3に基づき、加算信号から減算すべき暗電流差DIを算出する。
[数3]
In other words, the dark current
[Equation 3]
ここに、例えば、2×2画素加算読出モードの場合にはmm=4、3×3画素加算読出モードの場合にはmm=9である。また、全画素読出モードの場合にはmm=1であって、処理対象が機能画素Aのときにはma=1,mb=0、処理対象が機能画素Bのときにはma=0,mb=1とすれば良い。 Here, for example, mm = 4 in the 2 × 2 pixel addition readout mode, and mm = 9 in the 3 × 3 pixel addition readout mode. In the all-pixel readout mode, mm = 1, and when the processing target is the functional pixel A, ma = 1 and mb = 0, and when the processing target is the functional pixel B, ma = 0 and mb = 1. It ’s fine.
そして、暗電流差減算部46は、処理対象の加算信号(または処理対象の画素信号)から、暗電流差DIを減算することにより、暗電流差補正を行う(ステップS37)。
Then, the dark current
具体的に、2×2画素加算が行われる場合において、有効画素領域15aから読み出される加算信号に例えば機能画素Aが1画素分混合されているときには、数式1により算出された暗電流差DIaの1/4を加算信号から減算する、等を行う。
Specifically, when 2 × 2 pixel addition is performed, when, for example, one functional pixel A is mixed in the addition signal read from the
同様に、3×3画素加算が行われる場合において、有効画素領域15aから読み出される加算信号に例えば機能画素Aが2画素分、機能画素Bが1画素分混合されているときには、数式1により算出された暗電流差DIaの2/9を加算信号から減算すると共に、数式2により算出された暗電流差DIbの1/9を加算信号から減算する、等を行う。
Similarly, when 3 × 3 pixel addition is performed, when, for example, two functional pixels A and one functional pixel B are mixed in the addition signal read from the
ただし、この数式3は画素加算を加算平均により行う場合を想定したものであり、画素加算を例えば単純加算により行う場合には、混合画素数mmによる除算は不要となる。
However,
続いて、有効画素領域15aの全ての加算信号(または画素信号)の処理が終了したか否かを判定し(ステップS38)、まだ終了していない場合には、ステップS34へ行って次の加算信号について上述したような処理を行う。
Subsequently, it is determined whether or not the processing of all the addition signals (or pixel signals) in the
こうして、ステップS38において全ての加算信号の処理が終了したと判定された場合には、この処理から図9に示す処理にリターンする。 Thus, when it is determined in step S38 that all the added signals have been processed, the process returns to the process shown in FIG.
なお、上述ではステップS34〜S38のループを回る毎にステップS36の暗電流差の算出を行っていたが、これに限るものではない。すなわち、動作中の撮像素子15に設定されている駆動モードにおいて現れ得る混合率の種類は、比較的限られていて、数〜数十種類程度(例えば、動作中の駆動モードが、図12に示す2×2画素加算読出モードである場合にはA1とB1の2種類程度、図13に示す3×3画素加算読出モードである場合にはA1、B1、A2、B2、A1B1、A1B2、A2B1、A2B2の8種類程度)である。そこで例えば、暗電流差減算部46は、上述したような減算すべき暗電流差DIの算出を、動作中の駆動モードにおいて現れ得る全ての混合率に対して予め行っておくことで、ループを回る毎の算出を省略するようにしても良い。この場合には、暗電流差減算部46は、算出済みの複数の暗電流差DIの中から、処理対象の加算信号の混合率に応じた暗電流差DIを選択して暗電流差補正を行うことになる。
In the above description, the dark current difference is calculated in step S36 each time the loop of steps S34 to S38 is performed. However, the present invention is not limited to this. That is, the types of mixing ratios that can appear in the drive mode set for the
なお、上述では、撮像装置1における既存のシステム構成の利用効率や画像ファイルの汎用性などを考慮して、前段においてプレ暗電流補正部31により機能画素の暗電流差を補正した後に、後段において暗電流補正部32により機能画素と画像用画素とを区別することなく従来と同様の暗電流補正を行うようにしていた。しかし、例えば前段と後段とを分けることなく、暗電流を補正する際に、処理対象画素が機能画素であるかまたは画像用画素であるかを判別して、判別結果に基づき暗電流補正を行うことによっても、適切な暗電流補正を行うことは可能である。
In the above description, in consideration of the utilization efficiency of the existing system configuration in the
このような実施形態1によれば、遮光画素領域15b,15cに、有効画素領域15aの画像用画素と同じ構造の画像用画素と、有効画素領域15aの機能画素と同じ構造の機能画素と、を配置して、暗電流検知部41が、遮光画素領域15b,15cの画像用画素の暗電流と、遮光画素領域15b,15cの機能画素の暗電流と、を検知するようにしたために、有効画素領域15aの画像用画素と機能画素の各暗電流を高い精度で検知することが可能となる。
According to the first embodiment, in the light-shielding
このとき、遮光画素領域15b,15cの機能画素を、有効画素領域15aの機能画素とは異なる規則で配置したために、有効画素領域15aの機能画素の配置に依ることなく、機能画素の暗電流を簡単に取得して検知することが可能となる。
At this time, since the functional pixels in the light-shielding
特に、画像用画素および機能画素を水平遮光画素領域15bの配置範囲内において水平方向に隙間なくそれぞれ連続的に配置した場合には、画像用画素の画素信号と機能画素の画素信号とを、ライン読出に従って独立に短時間で取得することができる。このときにはさらに、暗電流の平均値の算出等も容易となる。
In particular, when the image pixels and the functional pixels are continuously arranged without any gap in the horizontal direction within the arrangement range of the horizontal light-shielding
また、画像用画素および機能画素を垂直遮光画素領域15cの配置範囲内において垂直方向に隙間なくそれぞれ連続的に配置した場合には、例えば垂直方向のアドレスを変えることなく暗電流の取得を行うことが可能となる。
In addition, when the image pixels and the functional pixels are continuously arranged without any gap in the vertical direction within the arrangement range of the vertical light-shielding
暗電流検知部41の算出領域決定部43が、水平遮光画素領域15bについては水平方向における同一領域(垂直方向の位置は異なる)に対して画像用画素および機能画素の各暗電流を検知するように、また垂直遮光画素領域15cについては垂直方向における同一領域(水平方向の位置は異なる)に対して画像用画素および機能画素の各暗電流を検知するように、算出領域を決定するために、水平方向または垂直方向のシェーディング特性を高い相関性をもって高精度にキャンセルすることができる。
The calculation
算出領域決定部43が、撮像素子15に対する熱源の位置と、熱源の温度と、撮像素子15の駆動モードと、の内の少なくとも一つに応じて算出領域を決定する場合には、暗電流を検知する際の誤差の原因を未然に除去して、正確な暗電流の検知が可能となる。
When the calculation
暗電流検知部41が、水平遮光画素領域15bについては有効画素領域15aの機能画素の水平方向の画素位置と同一の画素位置の機能画素の暗電流を検知し、垂直遮光画素領域15cについては有効画素領域15aの機能画素の垂直方向の画素位置と同一の画素位置の機能画素の暗電流を検知するようにしたために、有効画素領域15aの機能画素の暗電流を、遮光画素領域の機能画素の暗電流に基づいて、より高い相関性で検知することが可能となる。
The dark
暗電流検知部41の暗電流差算出部44が、遮光画素領域15b,15cの機能画素の暗電流と、遮光画素領域15b,15cの画像用画素の暗電流と、の差分である暗電流差を算出するようにしたために、機能画素と画像用画素との暗電流の相違を容易に補正することが可能となる。
The dark current
暗電流差補正部42が、暗電流差算出部44により算出された暗電流差と、駆動モードに応じて有効画素領域15aから読み出された画素信号における画像用画素と機能画素との混合率と、に応じて、画素信号から減算すべき暗電流差を算出するようにしたために、加算読出モードや間引き読出モード等において加算信号中の暗電流差成分が周期的に変化する場合でも、駆動モードに依らず、画像用画素と機能画素との暗電流差に起因する成分を加算信号から正確に減算することができる。
The dark current
暗電流差補正部42が、機能画素と画像用画素との暗電流差を補正するようにしたために、暗電流差による画質劣化を軽減することができる。
Since the dark current
有効画素領域15aの画像用画素から読み出された画素信号と、暗電流差補正部42により補正された有効画素領域15aの機能画素の画素信号と、遮光画素領域15b,15cの画像用画素の暗電流の情報と、をRAW画像ファイルとして記録する場合には、画像処理装置等で実行されるRAW現像処理において暗電流差を考慮する必要がなくなり、RAW画像ファイルとしての汎用性が高まる利点がある。
The pixel signals read from the image pixels in the
また、有効画素領域15aの画像用画素および機能画素から読み出された画素信号と、遮光画素領域15b,15cの画像用画素の暗電流の情報と、遮光画素領域15b,15cの機能画素の暗電流の情報と、をRAW画像ファイルとして記録する場合には、画像処理装置等で実行されるRAW現像処理において暗電流差を正しく補正することが可能となる。
The pixel signals read from the image pixels and functional pixels in the
そして、暗電流補正部32は、画像用画素の暗電流に基づいて、有効画素領域15aの画像用画素の暗電流を補正すると共に、暗電流差補正部42による補正後の有効画素領域15aの機能画素の暗電流を補正すればよいために、暗電流補正処理の際に、有効画素領域15aの画素が画像用画素であるか機能画素であるかを区別する必要がなくなり、従来と同様の暗電流補正処理を行うことができる。
Then, the dark
こうして本実施形態によれば、既存の暗電流を補正する構成を利用可能としながら、画素構造の違いにより発生する暗電流差の影響を軽減することができる。 In this way, according to the present embodiment, it is possible to reduce the influence of the dark current difference caused by the difference in pixel structure while making it possible to use a configuration for correcting the existing dark current.
なお、上述では主として撮像装置について説明したが、撮像装置と同様の画像処理を行う画像処理方法であっても良いし、コンピュータに画像処理方法を実行させるための処理プログラム、該処理プログラムを記録するコンピュータにより読み取り可能な一時的でない記録媒体、等であっても構わない。 In the above description, the imaging apparatus is mainly described. However, an image processing method for performing image processing similar to that of the imaging apparatus may be used, and a processing program for causing a computer to execute the image processing method and the processing program are recorded. It may be a non-temporary recording medium readable by a computer.
また、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明の態様を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope in the implementation stage. In addition, various aspects of the invention can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, you may delete some components from all the components shown by embodiment. Furthermore, the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined. Thus, it goes without saying that various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the invention.
1…撮像装置
2…LCD/TV
3…フラッシュメモリ
11…レンズ
12…絞り
13…メカニカルシャッタ
14…駆動部
15…撮像素子
15a…有効画素領域
15b…水平遮光画素領域
15c…垂直遮光画素領域
15d…算出領域
16…A−AMP
17…ADC
18…バス
19…DRAM
21…画像処理部
22…焦点検出部
23…撮像制御部
24…ビデオエンコーダ
25…ROM
26…操作部
27…CPU
31…プレ暗電流補正部
32…暗電流補正部
33…WB補正処理部
34…同時化処理部
35…輝度特性変換部
36…エッジ強調処理部
37…NR処理部
38…色再現処理部
41…暗電流検知部
42…暗電流差補正部
43…算出領域決定部
44…暗電流差算出部
45…暗電流周期算出部
46…暗電流差減算部
51…遮光膜
52…マイクロレンズ
53…フォトダイオード
54…遮光部
55…回路
56a…透明フィルタ(白色フィルタ)
56p…カラーフィルタ
57…配線層
59…電荷
1 ...
DESCRIPTION OF
17 ... ADC
18 ... Bus 19 ... DRAM
DESCRIPTION OF
26 ...
DESCRIPTION OF
56p ...
Claims (12)
上記遮光画素領域の画像用画素の暗電流と、上記遮光画素領域の機能画素の暗電流と、を検知する暗電流検知部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 An image pixel for image formation is arranged in an area where matrix pixels are arranged in a matrix in the horizontal direction and the vertical direction, and an effective pixel area in which functional pixels used other than image formation are arranged, and is arranged around the effective pixel area. An image sensor having an image pixel having the same structure as the image pixel in the effective pixel area, and a light-shielded pixel area in which a functional pixel having the same structure as the functional pixel in the effective pixel area is arranged to be shielded from light. ,
A dark current detector for detecting dark current of image pixels in the light-shielded pixel region and dark current of functional pixels in the light-shielded pixel region;
An imaging apparatus comprising:
上記遮光画素領域の機能画素は、上記有効画素領域の機能画素とは異なる規則で配置されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The functional pixels in the effective pixel region are discretely arranged in a regular cycle rule in the horizontal direction and the vertical direction,
The imaging device according to claim 1, wherein the functional pixels in the light-shielding pixel region are arranged according to a different rule from the functional pixels in the effective pixel region.
上記遮光画素領域の画像用画素および機能画素は、上記水平遮光画素領域に配置されている場合には配置範囲内において水平方向に隙間なくそれぞれ連続的に配置され、上記垂直遮光画素領域に配置されている場合には配置範囲内において垂直方向に隙間なくそれぞれ連続的に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The light-shielding pixel region includes at least one of a horizontal light-shielding pixel region disposed around the effective pixel region in the horizontal direction and a vertical light-shielding pixel region disposed around the effective pixel region in the vertical direction. And
When the image pixels and the functional pixels in the light-shielding pixel region are arranged in the horizontal light-shielding pixel region, they are continuously arranged without any gap in the horizontal direction within the arrangement range, and are arranged in the vertical light-shielding pixel region. 3. The imaging device according to claim 2, wherein the imaging device is continuously arranged in the vertical direction without a gap in the arrangement range.
上記遮光画素領域の機能画素は、上記水平遮光画素領域に配置されている場合には上記有効画素領域の機能画素の水平方向の画素位置と同一の画素位置に少なくとも配置され、上記垂直遮光画素領域に配置されている場合には上記有効画素領域の機能画素の垂直方向の画素位置と同一の画素位置に少なくとも配置されていて、
上記暗電流検知部は、上記水平遮光画素領域については上記有効画素領域の機能画素の水平方向の画素位置と同一の画素位置の機能画素の暗電流を検知し、上記垂直遮光画素領域については上記有効画素領域の機能画素の垂直方向の画素位置と同一の画素位置の機能画素の暗電流を検知することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The light-shielding pixel region includes at least one of a horizontal light-shielding pixel region disposed around the effective pixel region in the horizontal direction and a vertical light-shielding pixel region disposed around the effective pixel region in the vertical direction. And
When the functional pixels in the light-shielding pixel region are arranged in the horizontal light-shielding pixel region, the functional pixels in the effective pixel region are arranged at least at the same pixel position as the horizontal pixel position, and the vertical light-shielding pixel region Is disposed at least at the same pixel position as the pixel position in the vertical direction of the functional pixel in the effective pixel region,
The dark current detection unit detects a dark current of a functional pixel at the same pixel position as a horizontal pixel position of the functional pixel of the effective pixel region for the horizontal light-shielded pixel region, and for the vertical light-shielded pixel region, The imaging apparatus according to claim 2, wherein a dark current of a functional pixel at the same pixel position as a vertical pixel position of the functional pixel in the effective pixel region is detected.
上記有効画素領域の機能画素から読み出された画素信号を、上記暗電流差に基づいて補正する暗電流差補正部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The dark current detection unit includes a dark current difference calculation unit that calculates a dark current difference that is a difference between a dark current of a functional pixel in the light-shielded pixel region and a dark current of an image pixel in the light-shielded pixel region. ,
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising a dark current difference correction unit that corrects a pixel signal read from the functional pixel in the effective pixel region based on the dark current difference.
上記遮光画素領域の画像用画素および機能画素は、動作可能な複数の駆動モードの何れにおいても、機能画素の画素信号が混入しない画像用画素信号、および画像用画素の画素信号が混入しない機能画素信号を出力可能なように配置されており、
上記暗電流検知部は、上記機能画素の画素信号が混入しない画像用画素信号に基づき上記遮光画素領域の画像用画素の暗電流を検知すると共に、上記画像用画素の画素信号が混入しない機能画素信号に基づき上記遮光画素領域の機能画素の暗電流を検知し、
上記暗電流差補正部は、上記暗電流差算出部により算出された上記暗電流差と、上記駆動モードに応じて上記有効画素領域から読み出された画素信号における画像用画素と機能画素との混合率と、に応じて、該画素信号から減算すべき暗電流差を算出することを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。 The imaging element is configured to be operable in a plurality of drive modes including a drive mode for performing at least one of pixel addition and pixel thinning.
The image pixel and the functional pixel in the light-shielding pixel region are an image pixel signal in which the pixel signal of the functional pixel is not mixed and a functional pixel in which the pixel signal of the image pixel is not mixed in any of a plurality of operable drive modes. It is arranged so that the signal can be output,
The dark current detection unit detects a dark current of an image pixel in the light-shielded pixel region based on an image pixel signal in which a pixel signal of the functional pixel is not mixed, and a functional pixel in which the pixel signal of the image pixel is not mixed Based on the signal, the dark current of the functional pixel in the light-shielding pixel region is detected,
The dark current difference correction unit includes the dark current difference calculated by the dark current difference calculation unit, and an image pixel and a functional pixel in a pixel signal read from the effective pixel region according to the drive mode. The imaging apparatus according to claim 7, wherein a dark current difference to be subtracted from the pixel signal is calculated according to the mixing ratio.
上記画像信号から、上記遮光画素領域の画像用画素の暗電流と、上記遮光画素領域の機能画素の暗電流と、を検知する暗電流検知ステップと、
上記暗電流検知ステップにより検知された、上記遮光画素領域の機能画素の暗電流と、上記遮光画素領域の画像用画素の暗電流と、の差分である暗電流差を算出する暗電流差算出ステップと、
上記有効画素領域の機能画素から読み出された画素信号を、上記暗電流差に基づいて補正する暗電流差補正ステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。 An image pixel for image formation is arranged in an area where matrix pixels are arranged in a matrix in the horizontal direction and the vertical direction, and an effective pixel area in which functional pixels used other than image formation are arranged, and is arranged around the effective pixel area. An image sensor having an image pixel having the same structure as the image pixel in the effective pixel area, and a light-shielded pixel area in which a functional pixel having the same structure as the functional pixel in the effective pixel area is shielded from light. An image processing method for processing an output image signal,
A dark current detection step of detecting, from the image signal, a dark current of an image pixel in the light-shielded pixel region and a dark current of a functional pixel in the light-shielded pixel region;
Dark current difference calculation step for calculating a dark current difference which is a difference between the dark current of the functional pixel in the light-shielded pixel region detected by the dark current detection step and the dark current of the image pixel in the light-shielded pixel region. When,
A dark current difference correction step of correcting a pixel signal read from the functional pixel in the effective pixel region based on the dark current difference;
An image processing method comprising:
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---|---|---|---|
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