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JP2012235534A - Imaging apparatus - Google Patents

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JP2012235534A
JP2012235534A JP2012184098A JP2012184098A JP2012235534A JP 2012235534 A JP2012235534 A JP 2012235534A JP 2012184098 A JP2012184098 A JP 2012184098A JP 2012184098 A JP2012184098 A JP 2012184098A JP 2012235534 A JP2012235534 A JP 2012235534A
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JP
Japan
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characteristic
imaging
signal
imaging signal
linear
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JP2012184098A
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Japanese (ja)
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Koichi Kamon
幸一 掃部
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform imaging sensitivity control without changing a dynamic range.SOLUTION: An imaging apparatus includes: an imaging element which can individually output, in the form of analog signals, imaging signals of different photoelectric conversion characteristics being a linear characteristic and a logarithm characteristic; A/D conversion means for converting the analog signals into digital signals; noise cancel means for linear characteristic, to which the digital signal corresponding to the imaging signal of the linear characteristic is inputted among the digital signals and which removes fixed pattern noise peculiar to imaging in the linear characteristic; noise cancel means for logarithm characteristic, to which the digital signal corresponding to the imaging signal of the logarithm characteristic is inputted among the digital signals and which removes the fixed pattern noise peculiar to the imaging in the logarithm characteristic; and image generating means synthesizing the imaging signal from which the noise is removed by the noise cancel means for linear characteristic and the imaging signal from which the noise is removed by the noise cancel means for logarithm characteristic and generating an image.

Description

本発明は、線形特性と対数特性との異なる光電変換特性を有する撮像センサを用いた撮像装置であって、特に、この撮像センサによる各特性の撮像信号に対する感度制御処理が可能な撮像装置に関するものである。   The present invention relates to an imaging apparatus using an imaging sensor having photoelectric conversion characteristics different from linear characteristics and logarithmic characteristics, and more particularly to an imaging apparatus capable of performing sensitivity control processing on an imaging signal of each characteristic by the imaging sensor. It is.

従来、デジタルカメラ等の撮像装置においては、高画質化の要請に伴い、撮像センサが扱うことのできる被写体の輝度範囲、すなわちダイナミックレンジ(DR)を拡大させることが1つの大きなテーマとなっている。このDRの拡大化に関し、入射光量に対して電気信号が線形的に変換されて出力される線形特性と、入射光量に対して電気信号が対数的に変換されて出力される対数特性との異なる光電変換特性を有する撮像センサが知られている(この撮像センサのことを「リニアログセンサ」という)。この撮像センサによって、低輝度側では線形特性の撮像信号が、高輝度側では対数特性の撮像信号が出力される。ところで、一般的に、銀塩カメラでの撮影画像に対する各種補正処理の1つとして感度補正(ISO感度補正)がある。デジタルカメラにおいてこの感度補正を行う場合、例えば撮像の感度を上げる(感度アップする)に際して、線形特性の撮像信号に対しては乗算処理を、対数特性の撮像信号に対しては加算処理を行う(例えば特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an imaging apparatus such as a digital camera, in response to a demand for higher image quality, one of the major themes is to expand the luminance range of a subject that can be handled by an imaging sensor, that is, the dynamic range (DR). . Regarding the enlargement of the DR, the linear characteristic in which the electrical signal is linearly converted with respect to the incident light quantity and output is different from the logarithmic characteristic in which the electrical signal is converted logarithmically with respect to the incident light quantity. An imaging sensor having photoelectric conversion characteristics is known (this imaging sensor is referred to as a “linear log sensor”). This imaging sensor outputs a linear characteristic imaging signal on the low luminance side and a logarithmic imaging signal on the high luminance side. By the way, generally, there is sensitivity correction (ISO sensitivity correction) as one of various correction processes for a photographed image with a silver halide camera. When this sensitivity correction is performed in a digital camera, for example, when increasing the sensitivity of imaging (increasing sensitivity), multiplication processing is performed on linear characteristic imaging signals, and addition processing is performed on logarithmic imaging signals ( For example, see Patent Document 1).

特開2006−352804号公報JP 2006-352804 A

しかしながら、上記従来技術では、アナログ信号状態で感度アップしようとするとダイナミックレンジが変化してしまうという問題がある。   However, the above conventional technique has a problem that the dynamic range changes when the sensitivity is increased in an analog signal state.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、ダイナミックレンジを変化させることなく撮像感度制御(感度補正)を行うことが可能な撮像装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an imaging apparatus capable of performing imaging sensitivity control (sensitivity correction) without changing the dynamic range.

本発明に係る撮像装置は、線形特性と対数特性との異なる光電変換特性を有し、該各光電変換特性の撮像信号を個別にアナログ信号で出力可能に構成された撮像素子と、前記撮像素子から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換手段と、前記A/D変換手段により変換されたデジタル信号のうち、前記線形特性の撮像信号に対応するデジタル信号が入力され、入力されたデジタル信号における前記線形特性での撮像に特有の固定パターンノイズを除去する線形特性用ノイズキャンセル手段と、前記A/D変換手段により変換されたデジタル信号のうち、前記対数特性の撮像信号に対応するデジタル信号が入力され、入力されたデジタル信号における前記対数特性での撮像に特有の固定パターンノイズを除去する対数特性用ノイズキャンセル手段と、前記線形特性用ノイズキャンセル手段によって前記線形特性での撮像に特有の固定パターンノイズが除去された撮像信号と前記対数特性用ノイズキャンセル手段によって前記対数特性での撮像に特有の固定パターンノイズが除去された撮像信号とを合成して画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする。   An image pickup apparatus according to the present invention has photoelectric conversion characteristics having different linear characteristics and logarithmic characteristics, and an image pickup element configured to individually output an image pickup signal of each photoelectric conversion characteristic as an analog signal, and the image pickup element A / D conversion means for converting an analog signal output from the digital signal into a digital signal, and among the digital signals converted by the A / D conversion means, a digital signal corresponding to the imaging signal having the linear characteristic is input and input Of the digital signal converted by the A / D converter, the noise canceling means for linear characteristic that removes fixed pattern noise peculiar to imaging with the linear characteristic in the digital signal that has been converted to the logarithmic characteristic imaging signal A logarithmic characteristic that eliminates fixed pattern noise specific to imaging with the logarithmic characteristic of the input digital signal when the corresponding digital signal is input An imaging signal from which fixed pattern noise peculiar to imaging with the linear characteristic is removed by the noise canceling unit and the linear characteristic noise canceling unit, and a fixed characteristic peculiar to the imaging with the logarithmic characteristic by the logarithmic characteristic noise canceling unit. Image generating means for generating an image by synthesizing the imaging signal from which the pattern noise has been removed is provided.

また、上記構成において、前記各光電変換特性の撮像信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段における前記各光電変換特性の撮像信号に対する増幅率を前記光電変換特性毎に個別に制御する増幅率制御手段とを更に備えるようにしてもよい。   Further, in the above configuration, an amplifying unit for amplifying the imaging signal of each photoelectric conversion characteristic, and an amplification factor control for individually controlling the amplification factor for the imaging signal of each photoelectric conversion characteristic in the amplifying unit for each photoelectric conversion characteristic And a means.

上記構成によれば、撮像装置が、線形特性と対数特性との異なる光電変換特性を有し、該各光電変換特性の撮像信号を個別にアナログ信号で出力可能に構成された撮像素子と、各光電変換特性の撮像信号を増幅する増幅手段と、増幅手段における各光電変換特性の撮像信号に対する増幅率を光電変換特性毎に個別に制御する増幅率制御手段と、増幅手段により増幅された各光電変換特性の撮像信号を合成して画像を生成する画像生成手段とを備えたものとされ、増幅率制御手段によって算出された増幅率を用いて光電変換特性毎に増幅率制御が行われる。したがって、各光電変換特性の撮像信号の増幅率を個別に(互いに異なる値で)設定する、すなわち異なる光電変換特性の撮像信号それぞれに対して別々に(分離して)増幅処理することが可能となるため、例えば対数特性よりも感度が高い線形特性の撮像信号のみから得られる評価値に基づいて該線形特性の撮像信号の増幅率を制御する、つまり線形特性の撮像信号のみに対して増幅処理を行うといった増幅率制御が行えるようになり、当該増幅した光電変換特性(線形特性)の撮像信号とこれ以外の増幅していない対数特性の撮像信号とを画像生成手段により合成して画像を生成するようにすることで、ダイナミックレンジを変化させることなく撮像感度制御(感度補正)することが可能となる。   According to the above configuration, the imaging device has photoelectric conversion characteristics having different linear characteristics and logarithmic characteristics, and an imaging element configured to be able to individually output an imaging signal of each photoelectric conversion characteristic as an analog signal; and Amplifying means for amplifying the imaging signal of photoelectric conversion characteristics, amplification rate control means for individually controlling the amplification factor for each imaging signal of photoelectric conversion characteristics in the amplifying means for each photoelectric conversion characteristic, and each photoelectric signal amplified by the amplifying means An image generation means for generating an image by synthesizing imaging signals having conversion characteristics is provided, and amplification factor control is performed for each photoelectric conversion characteristic using the amplification factor calculated by the amplification factor control means. Therefore, it is possible to individually (with different values) set the amplification factor of the image pickup signal of each photoelectric conversion characteristic, that is, to perform amplification processing separately (separately) for each of the image pickup signals having different photoelectric conversion characteristics. Therefore, for example, based on an evaluation value obtained only from an imaging signal having a linear characteristic with higher sensitivity than the logarithmic characteristic, the amplification factor of the imaging signal having the linear characteristic is controlled, that is, only the imaging signal having the linear characteristic is amplified. The amplification factor control can be performed, and the amplified photoelectric conversion characteristic (linear characteristic) imaging signal and the other non-amplified logarithmic characteristic imaging signal are combined by the image generation means to generate an image. By doing so, it is possible to perform imaging sensitivity control (sensitivity correction) without changing the dynamic range.

また、上記構成において、前記増幅率制御手段は、前記線形特性の撮像信号に対する増幅率を該線形特性の撮像信号に基づいて算出し、該算出した増幅率を用いて、前記画像生成後に前記線形特性の撮像信号のみの増幅率を制御するようにしてもよい。   In the above configuration, the amplification factor control means calculates an amplification factor for the imaging signal having the linear characteristic based on the imaging signal having the linear characteristic, and uses the calculated amplification factor to generate the linearity after the image generation. You may make it control the amplification factor of only the imaging signal of a characteristic.

これによれば、増幅率制御手段によって、線形特性の撮像信号に対する増幅率が該線形特性の撮像信号に基づいて算出され、該算出された増幅率を用いて、画像生成後に最も低輝度の画像を表す撮像信号のみの増幅率が制御されるので、この画像生成後に最も低輝度の画像を表す撮像信号すなわち例えば線形特性の撮像信号とこれ以外の増幅していない光電変換特性つまり対数特性の撮像信号とを合成して画像を生成するようにすることで、ダイナミックレンジを変化させることなく撮像感度制御することが可能となる。   According to this, the amplification factor for the linear characteristic imaging signal is calculated based on the linear characteristic imaging signal by the amplification factor control means, and the lowest luminance image is generated after the image is generated using the calculated amplification factor. Since the amplification factor of only the imaging signal representing the image is controlled, the imaging signal representing the image with the lowest luminance after this image generation, i.e., the linear characteristic imaging signal and the other non-amplified photoelectric conversion characteristics, i.e., logarithmic imaging By synthesizing the signal and generating an image, it is possible to control the imaging sensitivity without changing the dynamic range.

また、上記構成において、前記画像生成手段は、前記増幅率が制御された前記線形特性の撮像信号である第1撮像信号と、前記対数特性の撮像信号が前記増幅率制御手段によって算出した前記増幅率に応じてデータ変換されてなる第2撮像信号とから、所定信号レベル以下の前記第1撮像信号と該信号レベルより高いレベルの第2撮像信号とを選択し、該選択した第1及び第2撮像信号を合成して画像を生成することを特徴とする。   Further, in the above configuration, the image generation unit includes the first imaging signal that is the linear characteristic imaging signal in which the amplification factor is controlled, and the amplification factor that the logarithmic imaging signal is calculated by the amplification factor control unit. The first imaging signal having a predetermined signal level or lower and the second imaging signal having a level higher than the signal level are selected from the second imaging signal obtained by data conversion according to the rate, and the selected first and first An image is generated by combining two imaging signals.

これによれば、画像生成手段によって、増幅率制御された特性の第1撮像信号と、増幅率制御された特性以外の特性の撮像信号が前記算出した増幅率に応じてデータ変換されてなる第2撮像信号とから、所定信号レベル以下の第1撮像信号と該信号レベルより高いレベルの第2撮像信号とが選択され、該選択された第1及び第2撮像信号が合成されて画像が生成されるので、所定信号レベルを各光電変換特性の変曲点レベルとするなどして、ダイナミックレンジを変化させることなく各特性の撮像信号を合成して画像生成することを容易に行えるようになる。   According to this, the first image pickup signal having the gain-controlled characteristics and the image pickup signal having the characteristics other than the gain-controlled characteristics are subjected to data conversion according to the calculated gain. From the two image pickup signals, a first image pickup signal having a predetermined signal level or less and a second image pickup signal having a level higher than the signal level are selected, and the selected first and second image pickup signals are combined to generate an image. Therefore, it is possible to easily generate an image by synthesizing the imaging signals of the respective characteristics without changing the dynamic range, for example, by setting the predetermined signal level as the inflection point level of each photoelectric conversion characteristic. .

本発明の撮像装置によれば、ダイナミックレンジを変化させることなく撮像感度制御(感度補正)する(ダイナミックレンジを維持した状態で撮像信号の感度をアップさせる)ことが可能となる。   According to the imaging apparatus of the present invention, it is possible to perform imaging sensitivity control (sensitivity correction) without changing the dynamic range (to increase the sensitivity of the imaging signal while maintaining the dynamic range).

第1の実施形態に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラの主に撮像処理に関する概略的なブロック構成図である。1 is a schematic block configuration diagram mainly relating to imaging processing of a digital camera which is an example of an imaging apparatus according to a first embodiment. FIG. 上記デジタルカメラに用いられる撮像センサの光電変換特性の一例を示すグラフ図である。It is a graph which shows an example of the photoelectric conversion characteristic of the imaging sensor used for the said digital camera. 上記撮像センサの回路構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit structure of the said imaging sensor. 上記デジタルカメラの撮像センサ及び画像処理部の一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows an example of the imaging sensor and image processing part of the said digital camera. 異なる光電変換特性が線形特性及び対数特性であるの場合の上記撮像センサの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the above-mentioned image sensor when different photoelectric conversion characteristics are a linear characteristic and a logarithmic characteristic. 上記線形特性及び対数特性での露光及び撮像信号出力のタイミングを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the timing of exposure and imaging signal output in the said linear characteristic and logarithmic characteristic. 異なる光電変換特性が線形特性及び対数特性であるの場合の上記画像処理部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the said image processing part in case a different photoelectric conversion characteristic is a linear characteristic and a logarithmic characteristic. 上記図7に示す画像処理部(選択部)における各特性の撮像信号に対する選択動作について説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating selection operation | movement with respect to the imaging signal of each characteristic in the image processing part (selection part) shown in the said FIG. 線形特性及び対数特性での露光時における変曲点レベルの位置について説明するためのグラフ図である。It is a graph for demonstrating the position of the inflection point level at the time of exposure by a linear characteristic and a logarithmic characteristic. 第2の実施形態におけるデジタルカメラの撮像センサ及び画像処理部の一例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows an example of the imaging sensor and image processing part of the digital camera in 2nd Embodiment. 異なる光電変換特性が線形特性及び対数特性であるの場合の上記図10に示す撮像センサの機能ブロック図である。FIG. 11 is a functional block diagram of the imaging sensor shown in FIG. 10 when different photoelectric conversion characteristics are a linear characteristic and a logarithmic characteristic. 第2の実施形態における上記線形特性及び対数特性での露光及び撮像信号出力のタイミングを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the timing of exposure and imaging signal output in the said linear characteristic and logarithmic characteristic in 2nd Embodiment. 異なる光電変換特性が線形特性及び対数特性であるの場合の上記図10に示す画像処理部の機能ブロック図である。FIG. 11 is a functional block diagram of the image processing unit shown in FIG. 10 when different photoelectric conversion characteristics are a linear characteristic and a logarithmic characteristic. 第1及び第2の実施形態の変形態様であって、光電変換特性が2つの異なる線形特性(第1線形特性/第2線形特性)からなる場合の上記画像処理部(選択部)における各特性の撮像信号に対する選択動作について説明するためのグラフ図である。Each of the characteristics in the image processing unit (selection unit) when the photoelectric conversion characteristics are composed of two different linear characteristics (first linear characteristics / second linear characteristics), which is a modification of the first and second embodiments. It is a graph for demonstrating selection operation | movement with respect to the imaging signal of. 第1及び第2の実施形態の変形態様であって、光電変換特性が3つ以上の異なる線形特性からなる場合の上記画像処理部(選択部)における各特性の撮像信号に対する選択動作について説明するためのグラフ図である。A modification of the first and second embodiments, and a selection operation for an imaging signal of each characteristic in the image processing unit (selection unit) when the photoelectric conversion characteristic is composed of three or more different linear characteristics will be described. FIG.

(実施形態1)
図1は、第1の実施形態に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラの主に撮像処理に
関する概略的なブロック構成図を示している。デジタルカメラ1は、レンズ部2、撮像センサ3、A/D変換部4、画像処理部5及び制御部6を備えている。レンズ部2は、被写体光を撮像センサ3へ導くための光学レンズ系を構成するものである。レンズ部2には、透過光量を調節するための絞りやシャッタ(いずれも図示省略)を備えており、制御部6によってこれらの駆動制御がなされる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic block diagram illustrating mainly an imaging process of a digital camera which is an example of an imaging apparatus according to the first embodiment. The digital camera 1 includes a lens unit 2, an image sensor 3, an A / D conversion unit 4, an image processing unit 5, and a control unit 6. The lens unit 2 constitutes an optical lens system for guiding subject light to the imaging sensor 3. The lens unit 2 is provided with a diaphragm and a shutter (both not shown) for adjusting the amount of transmitted light, and the drive of the lens unit 2 is controlled by the control unit 6.

撮像センサ3は、レンズ部2により導かれた被写体光の光量に応じ、R、G、B各成分の画像信号に光電変換して出力するものである。本実施形態においては、撮像センサ3として、図2に示すような、センサ面照度(センサ入射輝度)が低い場合(暗時)に電気信号(光電変換により発生する出力電気信号)が線形的に変換されて出力される線形特性領域と、センサ面照度が高い場合(明時)に電気信号が対数的に変換(対数圧縮)されて出力される対数特性領域とからなる光電変換特性、換言すれば低輝度側が線形特性、高輝度側が対数特性の光電変換特性を有する対数変換型固体撮像素子が用いられる。この光電変換特性の線形特性と対数特性との切り替り点(変曲点;Vth)は、撮像センサ3の各画素回路に対する所定の制御信号により任意に制御可能とされている。   The imaging sensor 3 performs photoelectric conversion to an image signal of each of R, G, and B components according to the amount of subject light guided by the lens unit 2 and outputs the image signal. In the present embodiment, as the image sensor 3, as shown in FIG. 2, when the sensor surface illuminance (sensor incident luminance) is low (in the dark), an electric signal (an output electric signal generated by photoelectric conversion) is linearly obtained. A photoelectric conversion characteristic consisting of a linear characteristic region that is converted and output, and a logarithmic characteristic region that is output by logarithmically converting (logarithmically compressing) an electrical signal when the sensor surface illuminance is high (during light), in other words For example, a logarithmic conversion type solid-state imaging device having a photoelectric conversion characteristic having a linear characteristic on the low luminance side and a logarithmic characteristic on the high luminance side is used. The switching point (inflection point; Vth) between the linear characteristic and logarithmic characteristic of the photoelectric conversion characteristic can be arbitrarily controlled by a predetermined control signal for each pixel circuit of the image sensor 3.

撮像センサ3は、例えばフォトダイオード等の光電変換素子やP型(又はN型)のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、或いはFD(Floating Diffusion)等を画素回路内に備える複数の画素が、マトリクス(行列)状に配置さ
れたMOS型固体撮像素子であり、所謂X−YアドレスタイプのCMOSイメージセンサである。撮像センサ3は、この構成において、例えば上記MOSFETにおける転送トランジスタの転送ゲート電位やリセットトランジスタのリセットゲート電位等を変化させることで、FDから線形特性を有する画素信号(線形特性出力)、及び対数特性を有する画素信号(対数特性出力)を出力する。なお、これに限らず、VMISイメージセンサやCCDイメージセンサ等であってもよい。
The imaging sensor 3 includes, for example, a plurality of pixels including a photoelectric conversion element such as a photodiode, a P-type (or N-type) MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), or an FD (Floating Diffusion) in a pixel circuit. It is a MOS type solid-state imaging device arranged in a matrix, and is a so-called XY address type CMOS image sensor. In this configuration, the image sensor 3 changes, for example, the transfer gate potential of the transfer transistor in the MOSFET, the reset gate potential of the reset transistor, and the like, by changing the pixel signal having linear characteristics (linear characteristic output) from the FD, and the logarithmic characteristics A pixel signal (logarithmic characteristic output) is output. However, the present invention is not limited to this, and a VMIS image sensor, a CCD image sensor, or the like may be used.

撮像センサ3は、具体的には例えば図3に示す回路構成を有している。すなわち、撮像センサ3は、画素部31、垂直走査回路32、第1水平走査回路33、第2水平走査回路34、第1読出し回路35及び第2読出し回路36を備えている。画素部31は、複数の画素311(ピクセル)を備え、被写体光像の光量に応じて上記線形特性及び対数特性の画像信号に光電変換して出力するものである。この画素部31は、ゲートに負荷電圧(信号VD)が印加されて所謂電子負荷として機能する負荷トランジスタQaを有した負荷回路312を備えている。   Specifically, the imaging sensor 3 has a circuit configuration shown in FIG. 3, for example. That is, the imaging sensor 3 includes a pixel unit 31, a vertical scanning circuit 32, a first horizontal scanning circuit 33, a second horizontal scanning circuit 34, a first readout circuit 35 and a second readout circuit 36. The pixel unit 31 includes a plurality of pixels 311 (pixels), and photoelectrically converts the image signals to the linear characteristics and logarithmic characteristics according to the amount of light of the subject light image and outputs the image signals. The pixel unit 31 includes a load circuit 312 having a load transistor Qa that functions as a so-called electronic load by applying a load voltage (signal VD) to the gate.

垂直走査回路32は、画素部31の各画素311(全画素行)に対する垂直走査を行う垂直シフトレジスタであって、各行選択信号線313を順次走査する。第1水平走査回路33及び第2水平走査回路34はそれぞれ、各画素311に対する水平走査(列選択動作)を行う水平シフトレジスタであって、各垂直信号線314(列選択信号線;出力信号線)を順次走査する。ただし、第1水平走査回路33は各画素311からの線形特性出力に対する水平走査を行い、一方、第2水平走査回路34は各画素311からの対数特性出力(対数圧縮特性出力)に対する水平走査を行う。   The vertical scanning circuit 32 is a vertical shift register that performs vertical scanning on each pixel 311 (all pixel rows) of the pixel unit 31 and sequentially scans each row selection signal line 313. Each of the first horizontal scanning circuit 33 and the second horizontal scanning circuit 34 is a horizontal shift register that performs horizontal scanning (column selection operation) on each pixel 311, and each vertical signal line 314 (column selection signal line; output signal line). ) Are sequentially scanned. However, the first horizontal scanning circuit 33 performs horizontal scanning on the linear characteristic output from each pixel 311, while the second horizontal scanning circuit 34 performs horizontal scanning on the logarithmic characteristic output (logarithmic compression characteristic output) from each pixel 311. Do.

第1読出し回路35は、垂直走査回路32により走査された画素行の各画素311から垂直信号線314に導出された線形特性出力による画像信号を、第1水平走査回路33による水平走査に従って画素毎に順次読み出すための回路である。第2読出し回路36は、同様に垂直信号線314に導出された対数特性出力による画像信号を、第2水平走査回路34による水平走査に従って画素毎に順次読み出すための回路である。このように、本実施形態では、各画素311の光電変換特性における異なる特性毎の、すなわち線形特性出力及び対数特性出力それぞれに対応した専用(個別)の読出し回路を備えている。これら第1及び第2読出し回路35、36はそれぞれ、当該線形特性出力及び対数特性出力によ
る画像信号とノイズ信号とをサンプルホールド(サンプリング)する所謂サンプルホールド回路として機能する。
The first readout circuit 35 outputs an image signal based on a linear characteristic output derived from each pixel 311 of the pixel row scanned by the vertical scanning circuit 32 to the vertical signal line 314 for each pixel according to the horizontal scanning by the first horizontal scanning circuit 33. It is a circuit for reading sequentially. Similarly, the second readout circuit 36 is a circuit for sequentially reading out the image signal by the logarithmic characteristic output derived to the vertical signal line 314 for each pixel according to the horizontal scanning by the second horizontal scanning circuit 34. As described above, in the present embodiment, a dedicated (individual) readout circuit is provided for each of the different characteristics in the photoelectric conversion characteristics of each pixel 311, that is, for each of the linear characteristic output and the logarithmic characteristic output. Each of the first and second readout circuits 35 and 36 functions as a so-called sample hold circuit that samples and holds an image signal and a noise signal by the linear characteristic output and the logarithmic characteristic output.

すなわち、第1読出し回路35は、シグナルサンプルホールド用スイッチSa1及びシグナルサンプルホールド容量Ca1からなるシグナルサンプルホールド回路351と、ノイズサンプルホールド用スイッチSa2及びノイズサンプルホールド容量Ca2からなるノイズサンプルホールド回路352とを有する線形特性出力用のサンプルホールド回路353を備え、入力されたアナログ信号としてのシグナル(画像信号)及びノイズ(ノイズ信号)をサンプリング(標本化)し、この値を一時的に保持する。同様に、第2読出し回路36は、シグナルサンプルホールド用スイッチSb1及びシグナルサンプルホールド容量Cb1からなるシグナルサンプルホールド回路361と、ノイズサンプルホールド用スイッチSb2及びノイズサンプルホールド容量Cb2からなるノイズサンプルホールド回路362とを有する対数特性出力用のサンプルホールド回路363を備え、シグナル及びノイズをサンプルホールドする。   That is, the first readout circuit 35 includes a signal sample hold circuit 351 including a signal sample hold switch Sa1 and a signal sample hold capacitor Ca1, and a noise sample hold circuit 352 including a noise sample hold switch Sa2 and a noise sample hold capacitor Ca2. A sample-and-hold circuit 353 for outputting a linear characteristic has a sampling (sampling) signal (image signal) and noise (noise signal) as an input analog signal, and temporarily holds this value. Similarly, the second readout circuit 36 includes a signal sample hold circuit 361 composed of a signal sample hold switch Sb1 and a signal sample hold capacitor Cb1, and a noise sample hold circuit 362 composed of a noise sample hold switch Sb2 and a noise sample hold capacitor Cb2. A sample-and-hold circuit 363 for logarithmic characteristic output, and samples and holds signals and noise.

また、第1及び第2読出し回路35、36はそれぞれ、アンプ354、364(アナログ増幅部;差動アンプ)を備えており、これら各アンプによって、各画素311の感度バラツキによるノイズ成分を除去するとともに、各画素311の信号をアナログの状態で増幅するつまりアナログゲインをかけて増幅する。アンプ354、364においてノイズ除去及びゲイン調整された線形特性及び対数特性の画像データ(画像信号)は、後段の処理部(A/D変換部4)に送信される。なお、サンプルホールド回路353(363)における1つのシグナルサンプルホールド回路351(361)及びノイズサンプルホールド回路352(362)からなる回路のことを垂直出力回路350(360)と表現する。   The first and second readout circuits 35 and 36 include amplifiers 354 and 364 (analog amplifiers; differential amplifiers), respectively, and noise components due to sensitivity variations of the pixels 311 are removed by these amplifiers. At the same time, the signal of each pixel 311 is amplified in an analog state, that is, it is amplified by applying an analog gain. Image data (image signal) having linear characteristics and logarithmic characteristics subjected to noise removal and gain adjustment by the amplifiers 354 and 364 is transmitted to the processing unit (A / D conversion unit 4) at the subsequent stage. Note that a circuit including one signal sample hold circuit 351 (361) and noise sample hold circuit 352 (362) in the sample hold circuit 353 (363) is expressed as a vertical output circuit 350 (360).

A/D変換部4は、撮像センサ3内のアンプ354、364にて増幅されたアナログ値の画像信号(アナログ信号)をデジタル値の画像信号(デジタル信号)に変換するものである。画像処理部5は、A/D変換部4から入力された各特性の画像信号に対する各種画像処理(デジタル信号処理)を行うものである。主制御部6は、各制御プログラム等を記憶するROM、一時的にデータを格納するRAM、及び制御プログラム等をROMから読み出して実行する(中央演算処理装置:CPU)等からなり、デジタルカメラ1全体の動作制御を司るものである。主制御部6は、画像処理部5での画像信号から得られる画像の評価結果に基づいて、撮像センサ3の撮像動作を制御したり、その他の画像処理パラメータを制御する。   The A / D converter 4 converts the analog image signal (analog signal) amplified by the amplifiers 354 and 364 in the image sensor 3 into a digital image signal (digital signal). The image processing unit 5 performs various image processing (digital signal processing) on the image signal having each characteristic input from the A / D conversion unit 4. The main control unit 6 includes a ROM that stores each control program, a RAM that temporarily stores data, and a control program that is read from the ROM and executed (central processing unit: CPU). It is responsible for overall operation control. The main control unit 6 controls the imaging operation of the imaging sensor 3 and other image processing parameters based on the image evaluation result obtained from the image signal in the image processing unit 5.

ところで、本実施形態のデジタルカメラ1は、特性が異なる光電変換特性での撮像により得られた各特性の画像信号それぞれに対して個別の画像処理を行うことが可能に構成されている。図4は、この構成に関する、撮像センサ3及び画像処理部5における機能ブロック図である。同図に示すように撮像センサ3は、画素部31、画素部31に接続された第1増幅器371及び第2増幅器372、並びに第1増幅率制御部381及び第2増幅率制御部382を備えている。また、画像処理部5は、第1特性用画像処理部51、第2特性用画像処理部52、第1特性増幅率算出部53、第2特性増幅率算出部54及び合成部55を備えている。ここでは当該異なる光電変換特性が2種類であるとし、それぞれ第1特性、第2特性と表現する。   By the way, the digital camera 1 of the present embodiment is configured to be able to perform individual image processing on each image signal of each characteristic obtained by imaging with photoelectric conversion characteristics having different characteristics. FIG. 4 is a functional block diagram of the image sensor 3 and the image processing unit 5 relating to this configuration. As shown in the figure, the imaging sensor 3 includes a pixel unit 31, a first amplifier 371 and a second amplifier 372 connected to the pixel unit 31, and a first amplification factor control unit 381 and a second amplification factor control unit 382. ing. The image processing unit 5 includes a first characteristic image processing unit 51, a second characteristic image processing unit 52, a first characteristic amplification factor calculation unit 53, a second characteristic amplification factor calculation unit 54, and a synthesis unit 55. Yes. Here, it is assumed that there are two types of the different photoelectric conversion characteristics, which are expressed as a first characteristic and a second characteristic, respectively.

第1増幅器371及び第2増幅器372はそれぞれ、画素部31による各特性の画像信号すなわち第1特性撮像信号及び第2特性撮像信号に対して所定のアナログゲインをかけて増幅した後、これら撮像信号を画像処理部5へ出力するものである。ただし、これら撮像信号は図略のA/D変換部4によりアナログ信号からデジタル信号に変換されたものが画像処理部5へ入力される。第1及び第2特性用画像処理部51、52はそれぞれ、第1及び第2特性撮像信号に対して個別の画像処理を行うものである。第1特性増幅率算出部
53は、第1特性用画像処理部51における処理パラメータ(評価値)に基づいて、第1特性用の増幅率(第1特性増幅率)を算出するものである。算出された第1特性増幅率は制御信号として第1増幅率制御部381に送信される。第2特性増幅率算出部54は、第2特性用画像処理部52における処理パラメータに基づいて、第2特性用の増幅率(第2特性増幅率)を算出するものである。同様に、この第2特性増幅率は制御信号として第2増幅率制御部382に送信される。また、撮像センサ3における第1及び第2増幅率制御部381、382はそれぞれ、画像処理部5からの上記第1及び第2特性増幅率の情報に基づいて、第1増幅器371及び第2増幅器372の増幅動作を制御するものである。また、合成部55は、第1及び第2特性用画像処理部51、52により各種画像処理が施された第1及び第2特性の各画像データに対する所定の合成処理を行うものである。合成処理後の合成画像は後段の処理部へ出力される。
The first amplifier 371 and the second amplifier 372 respectively amplify the image signal of each characteristic by the pixel unit 31, that is, the first characteristic imaging signal and the second characteristic imaging signal by applying a predetermined analog gain, and then the imaging signal Are output to the image processing unit 5. However, these image pickup signals, which are converted from analog signals to digital signals by an A / D conversion unit 4 (not shown), are input to the image processing unit 5. The first and second characteristic image processing units 51 and 52 perform individual image processing on the first and second characteristic imaging signals, respectively. The first characteristic amplification factor calculation unit 53 calculates the amplification factor for the first characteristic (first characteristic amplification factor) based on the processing parameter (evaluation value) in the first characteristic image processing unit 51. The calculated first characteristic gain is transmitted to the first gain control unit 381 as a control signal. The second characteristic amplification factor calculation unit 54 calculates an amplification factor for the second characteristic (second characteristic amplification factor) based on the processing parameters in the second characteristic image processing unit 52. Similarly, the second characteristic gain is transmitted to the second gain control unit 382 as a control signal. The first and second gain control units 381 and 382 in the image sensor 3 are based on the information on the first and second characteristic gains from the image processing unit 5, respectively. It controls the amplification operation of 372. The synthesizing unit 55 performs a predetermined synthesizing process on the first and second characteristic image data subjected to various image processes by the first and second characteristic image processing units 51 and 52. The combined image after the combining process is output to the subsequent processing unit.

このように、撮像センサ3及び画像処理部5は、撮像センサ3から各特性の撮像信号(アナログ信号)を出力し、画像処理部5でこれら撮像信号(デジタル信号)を受けて所定の画像処理及び各特性画像の合成処理を行うとともに、各特性用の増幅率を算出してこの増幅率情報を撮像センサ3にフィードバックし、撮像センサ3において、この増幅率情報を基に各特性の撮像信号を増幅(アナログ増幅)するという、撮像信号のアナログ増幅に関する所謂ループ制御が可能な構成を備えている。   As described above, the imaging sensor 3 and the image processing unit 5 output imaging signals (analog signals) having respective characteristics from the imaging sensor 3, and the image processing unit 5 receives these imaging signals (digital signals) to perform predetermined image processing. In addition, the characteristic image is synthesized, the amplification factor for each characteristic is calculated, and the amplification factor information is fed back to the imaging sensor 3. In the imaging sensor 3, the imaging signal of each characteristic is based on the amplification factor information. Of the image signal (analog amplification), so-called loop control related to analog amplification of the imaging signal is possible.

第1の実施形態では、図4に示す構成を利用して、撮像センサ3により得られた線形特性及び対数特性の撮像信号を用いた感度制御(感度補正)処理を行う。これについて以下に詳述する。図5は、この感度制御に関し、図4に示す撮像センサ3を図3に示す実際の撮像センサ3の構成と対応させて示した撮像センサ3のブロック構成図である。この図5に示す撮像センサ3は、図3に示す上記画素部31、上記垂直走査回路32に相当する垂直走査部320、第1水平走査回路33及び第1読出し回路35(アンプ354は含まない)に相当する第1水平走査部330、第2水平走査回路34及び第2読出し回路36に相当する第2水平走査部340(アンプ364は含まない)、アンプ354及び364、並びに、図4に示す第1及び第2増幅率制御部381及び382を含むセンサ制御部380を備えている。   In the first embodiment, sensitivity control (sensitivity correction) processing using linear characteristic and logarithmic characteristic imaging signals obtained by the imaging sensor 3 is performed using the configuration shown in FIG. This will be described in detail below. FIG. 5 is a block configuration diagram of the imaging sensor 3 in which the imaging sensor 3 shown in FIG. 4 is associated with the configuration of the actual imaging sensor 3 shown in FIG. The imaging sensor 3 illustrated in FIG. 5 includes the pixel unit 31 illustrated in FIG. 3, a vertical scanning unit 320 corresponding to the vertical scanning circuit 32, a first horizontal scanning circuit 33, and a first readout circuit 35 (an amplifier 354 is not included). ) Corresponding to the first horizontal scanning section 330, the second horizontal scanning circuit 34 and the second readout circuit 36 (not including the amplifier 364), amplifiers 354 and 364, and FIG. The sensor control part 380 containing the 1st and 2nd gain control part 381 and 382 shown is provided.

本実施形態における撮像センサ3は、画素部31(全画素311)における画素行(水平1ライン)ごとに線形特性及び対数特性の露光を行い、これら特性での撮像信号を、各特性毎に異なる出力回路(読出し回路或いは出力端子(アンプ354、364))から出力する。撮像センサ3は、外部からすなわち画像処理部5或いは主制御部6からの制御信号(第1及び第2増幅率(増幅率制御信号)、タイミング信号等)に呼応して撮像動作を行い、各特性の撮像信号を出力する。画素部31での光電変換により得られた撮像信号は、垂直走査部320によって水平1ライン分の撮像信号(水平1ラインの画素行における各画素311の画素信号)が特性毎に第1水平走査部330又は第2水平走査部340に出力され、これら水平走査部にて保持される。第1及び第2水平走査部330、340に保持された各特性の撮像信号は画素毎にアンプ354、364にて増幅処理され、アンプ354からは、上記第1特性撮像信号に相当する線形特性撮像信号が、アンプ364からは、上記第2特性撮像信号に相当する対数特性撮像信号が出力される。なお、アンプ354、364それぞれの増幅率は、上記外部からの制御信号に基づいてセンサ制御部380により設定される。また、センサ制御部380は、上記外部からの制御信号に呼応して、アンプ354、364の増幅処理を制御するとともに、画素部31の光電変換動作、垂直走査部320の垂直走査動作、及び第1及び第2水平走査部330、340の水平走査動作を制御する。   The imaging sensor 3 according to the present embodiment performs exposure with linear characteristics and logarithmic characteristics for each pixel row (one horizontal line) in the pixel unit 31 (all pixels 311), and the imaging signals with these characteristics differ for each characteristic. Output from an output circuit (read circuit or output terminals (amplifiers 354 and 364)). The imaging sensor 3 performs an imaging operation in response to control signals from the outside, that is, the image processing unit 5 or the main control unit 6 (first and second amplification factors (amplification factor control signals), timing signals, etc.). Outputs characteristic imaging signals. The imaging signal obtained by the photoelectric conversion in the pixel unit 31 is subjected to the first horizontal scanning for each characteristic by the vertical scanning unit 320 for the imaging signal for one horizontal line (the pixel signal of each pixel 311 in the pixel row of the horizontal one line). Is output to the unit 330 or the second horizontal scanning unit 340 and is held by these horizontal scanning units. The imaging signals having the respective characteristics held in the first and second horizontal scanning units 330 and 340 are amplified by the amplifiers 354 and 364 for each pixel, and the amplifier 354 receives linear characteristics corresponding to the first characteristic imaging signal. An imaging signal is output from the amplifier 364 as a logarithmic characteristic imaging signal corresponding to the second characteristic imaging signal. The amplification factors of the amplifiers 354 and 364 are set by the sensor control unit 380 based on the control signal from the outside. The sensor control unit 380 controls amplification processing of the amplifiers 354 and 364 in response to the control signal from the outside, and performs photoelectric conversion operation of the pixel unit 31, vertical scanning operation of the vertical scanning unit 320, and The horizontal scanning operation of the first and second horizontal scanning units 330 and 340 is controlled.

ここで、上記水平1ライン毎における各光電変換特性での露光及び撮像信号の出力(読み出し)についてのタイミングを図6に示す。例えば水平3ライン分について説明すると
、先ず、或る水平1ライン(ラインL1)において、線形特性での露光が開始され、所定露光時間が終了すると、この線形特性での露光により得られた撮像信号が第1水平走査部330へ出力されて保持される(t1〜t3;時刻t1からt3までの間の時間)。次に、対数特性での露光が開始され、所定露光時間が終了すると、この対数特性での露光により得られた撮像信号が第2水平走査部340へ出力されて保持される(t3〜t4)。その後、第1水平走査部330及び第2水平走査部340から、各特性の撮像信号がそれぞれ読み出される、すなわちアンプ354、364により所定の増幅率で増幅処理されて出力される(t4〜t6)。次の水平1ライン(ラインL2)、さらに次の水平1ライン(ラインL3)も同様に、露光及び読み出し制御が行われ、上記ラインL1の撮像信号出力に続いて順にラインL2、ラインL3の撮像信号が出力される(ラインL1の撮像信号出力時間t4〜t6に続いてライン2のt6〜t8、ライン3のt8〜t9と連続的に出力される)。このように、ライン毎の線形特性及び対数特性の露光、出力動作が、画素部31の全水平ライン(全画素行)に亘って行われる。
Here, FIG. 6 shows the timing for the exposure and the output (reading) of the imaging signal at each photoelectric conversion characteristic for each horizontal line. For example, for three horizontal lines, first, in one horizontal line (line L1), exposure with a linear characteristic is started, and when a predetermined exposure time ends, an imaging signal obtained by exposure with this linear characteristic. Are output to and held by the first horizontal scanning unit 330 (t1 to t3; time from time t1 to t3). Next, when the exposure with the logarithmic characteristic is started and the predetermined exposure time is completed, the imaging signal obtained by the exposure with the logarithmic characteristic is output to the second horizontal scanning unit 340 and held (t3 to t4). . Thereafter, the imaging signals having the respective characteristics are read out from the first horizontal scanning unit 330 and the second horizontal scanning unit 340, that is, are amplified and output by the amplifiers 354 and 364 at a predetermined amplification rate (t4 to t6). . The next horizontal line (line L2) and the next horizontal line (line L3) are similarly subjected to exposure and readout control, and the line L2 and line L3 are sequentially imaged following the image signal output of the line L1. Signals are output (sequentially output from t6 to t8 of line 2 and t8 to t9 of line 3 following the imaging signal output times t4 to t6 of line L1). As described above, the exposure and output operations of the linear characteristics and logarithmic characteristics for each line are performed over all horizontal lines (all pixel rows) of the pixel unit 31.

図7は、上記図5に示す撮像センサ3と同様、図4に示す構成を利用して各特性の撮像信号を用いた感度制御(感度補正)処理を行う場合の、画像処理部5における主にこの感度制御に関する機能部についてのブロック構成図である。同図に示すように、画像処理部5は、線形特性用ノイズキャンセル部511、評価値算出部512、対数特性用ノイズキャンセル部521、特性変換部522、増幅率算出部541、選択部551及び比較部552を備えている。ただし、線形特性用ノイズキャンセル部511及び評価値算出部512は、図4の画像処理部5に示す第1特性用画像処理部51に相当し、増幅率算出部541は第1特性増幅率算出部53に相当し、対数特性用ノイズキャンセル部521及び特性変換部522は第2特性用画像処理部52に相当し、選択部551及び比較部552は合成部55に相当する。   FIG. 7 shows the main processing in the image processing unit 5 in the case of performing sensitivity control (sensitivity correction) processing using imaging signals of various characteristics using the configuration shown in FIG. 4 as with the imaging sensor 3 shown in FIG. It is a block block diagram about the function part regarding this sensitivity control. As shown in the figure, the image processing unit 5 includes a linear characteristic noise cancellation unit 511, an evaluation value calculation unit 512, a logarithmic characteristic noise cancellation unit 521, a characteristic conversion unit 522, an amplification factor calculation unit 541, a selection unit 551, and A comparison unit 552 is provided. However, the linear characteristic noise cancellation unit 511 and the evaluation value calculation unit 512 correspond to the first characteristic image processing unit 51 shown in the image processing unit 5 of FIG. 4, and the amplification factor calculation unit 541 calculates the first characteristic amplification factor. The logarithmic characteristic noise canceling unit 521 and the characteristic converting unit 522 correspond to the second characteristic image processing unit 52, and the selecting unit 551 and the comparing unit 552 correspond to the synthesizing unit 55.

線形特性用ノイズキャンセル部511は、A/D変換部4によりデジタル信号に変換されて入力されてきた線形特性撮像信号における、つまり線形特性での撮像に特有の固定パターンノイズ(FPN;Fixed Pattern Noise)を除去(キャンセル)するものである。
この場合のFPNは、画素311にて発生する画素毎に異なる暗電流のばらつき(オフセットばらつき)である。
The linear characteristic noise canceling unit 511 is a fixed pattern noise (FPN) that is specific to the linear characteristic imaging signal that is input after being converted into a digital signal by the A / D conversion unit 4, that is, the linear characteristic imaging. ) Is removed (cancelled).
The FPN in this case is a variation in dark current (offset variation) that differs for each pixel generated in the pixel 311.

評価値算出部512は、線形特性用ノイズキャンセル部511によりFPNが除去された線形特性撮像信号であって、撮像1画面(1フレーム)に亘っての全体の線形特性撮像信号(線形特性データ)から所定の評価値を算出するものである。ここでは評価値として線形特性データ全体の平均値を算出する。算出した評価値は増幅率算出部541に出力される。ただし、評価値については当該画面全体の平均値(加算平均)のみならず、例えば主被写体領域での平均値や最大、最小値、或いは、画素の空間的配置に基づいた加重平均値やヒストグラム等に基づいた画素値の分散等、種々の値が採用可能である。   The evaluation value calculation unit 512 is a linear characteristic imaging signal from which FPN has been removed by the linear characteristic noise canceling unit 511, and the entire linear characteristic imaging signal (linear characteristic data) over one imaging screen (one frame). A predetermined evaluation value is calculated from Here, the average value of the entire linear characteristic data is calculated as the evaluation value. The calculated evaluation value is output to the amplification factor calculation unit 541. However, as for the evaluation value, not only the average value (addition average) of the entire screen but also the average value in the main subject region, the maximum or minimum value, or the weighted average value or histogram based on the spatial arrangement of pixels, etc. Various values such as dispersion of pixel values based on the above can be adopted.

増幅率算出部541は、入力された評価値(平均値)に基づいて線形特性撮像信号用の増幅率(線形特性増幅率)を算出するものである。この線形特性増幅率は、当該評価値と基準評価値との比較処理(除算処理)によって算出される。この基準評価値は増幅率算出部541内に予め記憶されている。   The amplification factor calculation unit 541 calculates an amplification factor (linear characteristic amplification factor) for the linear characteristic imaging signal based on the input evaluation value (average value). This linear characteristic amplification factor is calculated by a comparison process (division process) between the evaluation value and the reference evaluation value. This reference evaluation value is stored in advance in the amplification factor calculation unit 541.

なお、本実施形態の撮像装置における撮像信号の増幅率は、線形特性撮像信号の増幅率と対数特性撮像信号の増幅率とを異なる値で設定することが可能であるが(図4参照)、特にここでの感度制御処理においては、線形特性撮像信号の増幅率が、同じ線形特性撮像信号から得られる評価値(平均値)に基づいて制御可変な構成となっている。すなわち線形特性撮像信号に対してのみ増幅率を算出する構成であるので、図7には、図4に示す第2特性増幅率算出部54に対応する増幅率算出部は図示していない。また、上記評価値に
ついては、画面(フレーム)全体での平均値のみならず、画素の空間的配置に基づいた加重平均値やヒストグラム等に基づいた画素値の分散等であってもよい。
Note that the gain of the imaging signal in the imaging apparatus of the present embodiment can be set with different values for the gain of the linear characteristic imaging signal and the logarithmic characteristic imaging signal (see FIG. 4). In particular, in the sensitivity control process here, the amplification factor of the linear characteristic imaging signal is variable based on the evaluation value (average value) obtained from the same linear characteristic imaging signal. That is, since the amplification factor is calculated only for the linear characteristic imaging signal, FIG. 7 does not show an amplification factor calculation unit corresponding to the second characteristic amplification factor calculation unit 54 shown in FIG. The evaluation value may be not only the average value over the entire screen (frame) but also the weighted average value based on the spatial arrangement of pixels, the distribution of pixel values based on a histogram, and the like.

対数特性用ノイズキャンセル部521は、同様に、A/D変換部4によりデジタル信号に変換されて入力されてきた対数特性撮像信号における固定パターンノイズ(FPN;Fixed Pattern Noise)を除去(キャンセル)するものである。この場合のFPNは、画素
311にて発生する画素毎に異なる対数特性が開始される閾値のばらつきである。特性変換部522は、対数特性用ノイズキャンセル部521によりFPNが除去された対数特性撮像信号(線形特性データ)の特性を、該対数特性から線形特性に変換する、すなわち対数特性から線形特性へ変換するものである。この特性変換は、特性変換部522内に予め記憶しておいたLUT(Look Up Table)を用いて行う。このLUT(変換特性)は、線
形特性撮像信号の増幅率すなわち増幅率算出部541で算出された線形特性増幅率に応じて変更される(撮像センサ3においてこの線形特性増幅率を用いて増幅され出力された線形特性撮像信号に基づいて変更されるとも言える)。この場合例えば、特性変換部522内に、各線形特性増幅率に対応する各種LUTの情報が記憶されており、増幅率算出部541から与えられた線形増幅率の値に応じてこれら各種LUTから該当するLUTが選択される、という構成であってもよい。なお、この実施形態の場合、対数特性の撮像信号に対しては増幅処理(増幅率制御)を行わないが、このときアンプ364(図5)或いは第2増幅器372では増幅率が「1」の増幅を行っていると考えてもよい。この場合、例えば特性変換部522からアンプ364或いは第2増幅器372に対して当該増幅率が「1」となるような増幅率制御信号(対数特性増幅率)を送信する構成としてもよい。
Similarly, the logarithmic characteristic noise canceling unit 521 removes (cancels) fixed pattern noise (FPN) in the logarithmic characteristic imaging signal that has been converted into a digital signal by the A / D conversion unit 4 and input. Is. The FPN in this case is a variation in threshold value at which a different logarithmic characteristic is generated for each pixel generated in the pixel 311. The characteristic conversion unit 522 converts the characteristic of the logarithmic characteristic imaging signal (linear characteristic data) from which the FPN has been removed by the logarithmic characteristic noise canceling unit 521, from the logarithmic characteristic to the linear characteristic, that is, from the logarithmic characteristic to the linear characteristic. To do. This characteristic conversion is performed using an LUT (Look Up Table) stored in the characteristic conversion unit 522 in advance. This LUT (conversion characteristic) is changed according to the amplification factor of the linear characteristic imaging signal, that is, the linear characteristic amplification factor calculated by the amplification factor calculation unit 541 (the imaging sensor 3 amplifies using this linear characteristic amplification factor). It can be said that it is changed based on the output linear characteristic imaging signal). In this case, for example, information on various LUTs corresponding to each linear characteristic amplification factor is stored in the characteristic conversion unit 522, and from these various LUTs according to the value of the linear amplification factor given from the amplification factor calculation unit 541. The configuration may be such that the corresponding LUT is selected. In this embodiment, amplification processing (amplification control) is not performed on the logarithmic characteristic image pickup signal. At this time, the amplification factor of the amplifier 364 (FIG. 5) or the second amplifier 372 is “1”. It may be considered that amplification is performed. In this case, for example, an amplification factor control signal (logarithmic characteristic amplification factor) may be transmitted from the characteristic conversion unit 522 to the amplifier 364 or the second amplifier 372 so that the amplification factor is “1”.

選択部551は、評価値算出部512から出力された線形特性撮像信号と、特性変換部522から出力された特性変換後の線形特性撮像信号とから、線形特性撮像信号のレベル(信号レベル)に応じて撮像信号を選択する(選択した撮像信号同士を合体させる、或いは線形特性画像データと対数特性画像データとを選択的に合成する)ものである。当該選択された撮像信号は後段の処理部へ出力される。比較部552は、例えば主制御部6により与えられた所定の変曲点レベルと、評価値算出部512から出力された線形特性撮像信号(後述のグラフの傾き;或いは評価値)とを比較し、この比較結果より得られた変曲点位置(後述の変曲点レベルと変曲点照度とで決まる座標位置)の情報を選択部551に与えるものである。この図8に示される変曲点レベルは、線形特性撮像信号及び対数特性撮像信号つまりセンサ出力の飽和レベル以下であればいずれのレベルであってもよい(後述の図14、図15についても同様)。   The selection unit 551 sets the level of the linear characteristic imaging signal (signal level) from the linear characteristic imaging signal output from the evaluation value calculation unit 512 and the linear characteristic imaging signal after characteristic conversion output from the characteristic conversion unit 522. In response, the image pickup signal is selected (the selected image pickup signals are combined or the linear characteristic image data and the logarithmic characteristic image data are selectively combined). The selected imaging signal is output to a subsequent processing unit. The comparison unit 552 compares, for example, a predetermined inflection point level given by the main control unit 6 and a linear characteristic imaging signal (an inclination of a graph described later; or an evaluation value) output from the evaluation value calculation unit 512. The information of the inflection point position (coordinate position determined by the inflection point level and the inflection point illuminance described later) obtained from this comparison result is given to the selection unit 551. The inflection point level shown in FIG. 8 may be any level as long as it is below the saturation level of the linear characteristic imaging signal and the logarithmic characteristic imaging signal, that is, the sensor output (the same applies to FIGS. 14 and 15 described later). ).

このような構成を備えることにより、本実施形態のデジタルカメラ1における撮像信号の増幅率は、線形特性撮像信号の増幅率と対数特性撮像信号の増幅率とを互いに異なる値で制御(設定)することが可能であり、特に、線形特性撮像信号の増幅率に関しては、線形特性撮像信号のみから得られる評価値(平均値)に基づいて制御可能となっている。   With such a configuration, the amplification factor of the imaging signal in the digital camera 1 of the present embodiment controls (sets) the amplification factor of the linear characteristic imaging signal and the amplification factor of the logarithmic characteristic imaging signal with different values. In particular, the amplification factor of the linear characteristic imaging signal can be controlled based on an evaluation value (average value) obtained only from the linear characteristic imaging signal.

図8は、上記選択部551における選択処理について説明するためのグラフ図である。図8において、符号601で示す撮像信号(図8の原点から飽和レベルまでの範囲)は、増幅率算出部541により算出された或る線形特性増幅率を用いて撮像センサ3のアンプ354で増幅され、線形特性用ノイズキャンセル部511及び評価値算出部512を経て選択部551まで送信されてきた線形特性撮像信号(線形特性撮像信号601)である。一方、符号602で示す撮像信号(原点から飽和レベルまでの範囲)は、線形特性撮像信号601の場合の線形特性増幅率よりも増幅率が大きい線形特性増幅率を用いてアンプ354で増幅され、同じく線形特性用ノイズキャンセル部511及び評価値算出部512を経て選択部551まで送信されてきた線形特性撮像信号(線形特性撮像信号602)である。ところで、撮像センサ3のセンサ面照度に対する撮像信号レベル、すなわち被写体輝度の入力に対する出力度合いのことを、デジタルカメラ1の“感度”(ISO感度に相当
)とすると、上記増幅率(線形特性増幅率)が違うことから、線形特性撮像信号601は低感度時の線形特性撮像信号、線形特性撮像信号602は高感度時の線形特性撮像信号であると言える。なお、低感度時の線形特性増幅率を低感度増幅率、高感度時の線形特性増幅率を高感度増幅率と表現する。また、図中の飽和レベルとは、撮像センサ3(線形特性撮像信号)の出力が飽和するレベル(例えば撮像センサ3の出力レベルの最大値)である(撮像センサ3の飽和レベルであって画像処理の飽和レベルではない)。符号603で示す撮像信号は、撮像センサ3(アンプ364)から出力され、対数特性用ノイズキャンセル部521を経て、特性変換部522まで送信されてきた対数特性撮像信号(対数特性撮像信号603)を示している。
FIG. 8 is a graph for explaining the selection process in the selection unit 551. In FIG. 8, the imaging signal indicated by reference numeral 601 (range from the origin to the saturation level in FIG. 8) is amplified by the amplifier 354 of the imaging sensor 3 using a certain linear characteristic amplification factor calculated by the amplification factor calculation unit 541. The linear characteristic imaging signal (linear characteristic imaging signal 601) transmitted to the selection unit 551 through the linear characteristic noise cancellation unit 511 and the evaluation value calculation unit 512. On the other hand, the imaging signal indicated by reference numeral 602 (range from the origin to the saturation level) is amplified by the amplifier 354 using a linear characteristic amplification factor that is larger than the linear characteristic amplification factor in the case of the linear characteristic imaging signal 601. Similarly, a linear characteristic imaging signal (linear characteristic imaging signal 602) transmitted to the selection unit 551 via the linear characteristic noise canceling unit 511 and the evaluation value calculating unit 512. By the way, when the imaging signal level with respect to the sensor surface illuminance of the imaging sensor 3, that is, the output level with respect to the input of the subject luminance, is the “sensitivity” (corresponding to ISO sensitivity) of the digital camera 1, the amplification factor (linear characteristic amplification factor) ) Are different, it can be said that the linear characteristic imaging signal 601 is a linear characteristic imaging signal at low sensitivity, and the linear characteristic imaging signal 602 is a linear characteristic imaging signal at high sensitivity. The linear characteristic gain at the time of low sensitivity is expressed as a low sensitivity gain, and the linear characteristic gain at the time of high sensitivity is expressed as a high sensitivity gain. Further, the saturation level in the figure is a level at which the output of the imaging sensor 3 (linear characteristic imaging signal) is saturated (for example, the maximum value of the output level of the imaging sensor 3). Not the saturation level of processing). An imaging signal denoted by reference numeral 603 is a logarithmic characteristic imaging signal (logarithmic characteristic imaging signal 603) output from the imaging sensor 3 (amplifier 364) and transmitted to the characteristic converting unit 522 via the logarithmic characteristic noise canceling unit 521. Show.

また、図8に示す変曲点レベルは、上記比較部552に与えられるレベル(出力レベル情報)であり、飽和レベル以下のレベルとして与えられる。ただし、図9に示すように、線形特性での露光時には、この変曲点(変曲点レベル)がセンサ出力の飽和レベル以上となるように撮像センサ3の動作が制御される(これにより出力信号が全て線形特性となる)。また、対数特性での露光時には、この変曲点がセンサ出力の最低レベル以下となるように撮像センサ3の動作が制御される(これにより出力信号が全て対数特性となる)。   Further, the inflection point level shown in FIG. 8 is a level (output level information) given to the comparison unit 552 and given as a level equal to or lower than the saturation level. However, as shown in FIG. 9, at the time of exposure with a linear characteristic, the operation of the image sensor 3 is controlled so that the inflection point (inflection point level) is equal to or higher than the saturation level of the sensor output (the output is thereby performed). All signals have linear characteristics). Further, at the time of exposure with logarithmic characteristics, the operation of the image sensor 3 is controlled so that the inflection point is below the minimum level of the sensor output (thus all output signals have logarithmic characteristics).

対数特性撮像信号603は、特性変換部522において、線形特性増幅率(増幅率算出部541から与えられる)の大きさに応じた線形特性撮像信号(増幅率に応じたグラフ上の傾きを有する線形特性)に特性変換される。すなわち、対数特性撮像信号603が上記高感度増幅率に応じて特性変換されたものが線形特性撮像信号604(これを変換後線形特性撮像信号604という)、対数特性撮像信号603が上記低感度増幅率に応じて特性変換されたものが変換後線形特性撮像信号605である。   The logarithmic characteristic imaging signal 603 is converted into a linear characteristic imaging signal corresponding to the magnitude of the linear characteristic amplification factor (given from the amplification factor calculation unit 541) (linear having a slope on the graph corresponding to the amplification factor) in the characteristic conversion unit 522. Characteristic). That is, a logarithmic characteristic imaging signal 603 whose characteristic is converted according to the high sensitivity amplification factor is a linear characteristic imaging signal 604 (this is referred to as a converted linear characteristic imaging signal 604), and a logarithmic characteristic imaging signal 603 is the low sensitivity amplification. What has undergone characteristic conversion according to the rate is a post-conversion linear characteristic imaging signal 605.

選択部551は、撮像信号の出力レベルが変曲点レベル以下までは線形特性で撮像された撮像信号を選択し、変曲点レベルよりも高いレベル(出力値)は対数特性で撮像された撮像信号を選択する。すなわち、上記低感度時には、変曲点レベル以下で線形特性撮像信号601、変曲点レベルより高いレベルで変換後線形特性撮像信号605となるように選択する。換言すれば、低感度時には、変曲点レベル(低感度時変曲点照度)を境として、線形特性撮像信号601と、変換後線形特性撮像信号605における変曲点レベルからDRの最大値までの撮像信号6051とが選択される。同様に、高感度時には、線形特性撮像信号602と変換後線形特性撮像信号604とが選択される、すなわち、変曲点レベル(高感度時変曲点照度)を境として、線形特性撮像信号602と、変換後線形特性撮像信号604における変曲点レベルからDRの最大値までの撮像信号6041とが選択される。当該選択された各特性の撮像信号はこの選択部551で合成されて1つの画像として出力される(画像生成(画像合成)される)。ただし、撮像照度に関しての線形、対数特性の切り替わりレベルである上記変曲点照度は、線形特性撮像信号の増幅率によって異なり、高感度時(高増幅率時)は、低感度時(低増幅率時)よりも低い照度にて線形特性から対数特性に変化する。   The selection unit 551 selects an imaging signal imaged with a linear characteristic until the output level of the imaging signal is equal to or lower than the inflection point level, and a level (output value) higher than the inflection point level is imaged with a logarithmic characteristic. Select a signal. That is, when the sensitivity is low, the linear characteristic imaging signal 601 is selected below the inflection point level, and the converted linear characteristic imaging signal 605 is selected at a level higher than the inflection point level. In other words, at the time of low sensitivity, from the inflection point level in the linear characteristic imaging signal 601 and the converted linear characteristic imaging signal 605 from the inflection point level (low sensitivity inflection point illuminance) to the maximum value of DR. Image signal 6051 is selected. Similarly, at the time of high sensitivity, the linear characteristic imaging signal 602 and the converted linear characteristic imaging signal 604 are selected, that is, the linear characteristic imaging signal 602 at the inflection point level (high sensitivity inflection point illuminance). And the imaging signal 6041 from the inflection point level to the maximum DR value in the converted linear characteristic imaging signal 604 is selected. The imaging signals having the selected characteristics are synthesized by the selection unit 551 and output as one image (image generation (image synthesis)). However, the above inflection point illuminance, which is the level of switching between linear and logarithmic characteristics with respect to imaging illuminance, varies depending on the amplification factor of the linear characteristic imaging signal, and when high sensitivity (high amplification factor), low sensitivity (low amplification factor) Change from linear to logarithmic characteristics at lower illuminance.

上記構成により、少なくとも低輝度側を撮像する光電変換特性(線形特性)の増幅率を、該低輝度側の光電変換特性の撮像信号のみから得た評価値を用いて算出し、この増幅率を用いて、画像生成後に最も低輝度の画像を表す撮像信号のみに対してすなわち例えばここでは低輝度側の光電変換特性の撮像信号に対してのみ増幅処理が行われる。この増幅した線形特性の撮像信号とこれ以外の増幅していない光電変換特性つまり対数特性の撮像信号とを上述のように選択部551で合成することで、撮像DRを変化させることなく撮像感度制御する(感度アップする)ことが可能となる。また、A/D変換部4の前段部における撮像センサ3において増幅させるので、つまりA/D変換部4で発生するノイズを含んでいないアナログ撮像信号に対する増幅処理(アナログ増幅)が可能であるので、SN比が高くなる(SN比が高い状態で、DRが維持された撮像感度制御が行える)。因みに、上記低輝度側の光電変換特性(線形特性)の撮像信号に対する増幅処理を行う(感度アップを行う)のは、画像(上記画像生成により得られる画像)における暗い画像部分すなわち低輝度の画像部分をより良く見せようとする(より階調性を高めようとする)ことによる。   With the above configuration, the amplification factor of the photoelectric conversion characteristic (linear characteristic) for imaging at least the low luminance side is calculated using the evaluation value obtained only from the imaging signal of the photoelectric conversion characteristic of the low luminance side, and this amplification factor is calculated. The amplification process is performed only on the image pickup signal representing the image with the lowest luminance after image generation, that is, on the image pickup signal having photoelectric conversion characteristics on the low luminance side, for example. By combining the amplified linear imaging signal and the other non-amplified photoelectric conversion characteristic, that is, logarithmic imaging signal, by the selection unit 551 as described above, imaging sensitivity control is performed without changing the imaging DR. (To increase sensitivity). Further, since amplification is performed in the imaging sensor 3 in the previous stage of the A / D conversion unit 4, that is, amplification processing (analog amplification) can be performed on an analog imaging signal that does not include noise generated in the A / D conversion unit 4. , The SN ratio becomes high (when the SN ratio is high, the imaging sensitivity control with DR maintained can be performed). Incidentally, it is the dark image portion in the image (the image obtained by the image generation), that is, the low-luminance image, that the amplification process (sensitivity increase) is performed on the imaging signal of the photoelectric conversion characteristic (linear characteristic) on the low-luminance side. By trying to make the part look better (to improve the gradation).

(実施形態2)
上記第1の実施形態は、各特性の画像信号それぞれに対する個別の画像処理を、図4に示す撮像センサ3及び画像処理部5の構成を用いて行うものであったが、第2の実施形態では、図10に示す撮像センサ3a及び画像処理部5aの構成を利用して行う。図4の場合は、第1及び第2特性撮像信号をそれぞれに対応する出力端子(第1増幅器371及び第2増幅器372)から個別に出力する構成であったが、図10の場合では第1及び第2特性撮像信号を時間的に異なるタイミングで同一の出力端子(増幅器373)から出力する構成を備えている。すなわち、撮像センサ3aにおいて、図4に示す第1及び第2増幅率制御部381、382の代わりに増幅率制御部383を、第1増幅器371及び第2増幅器372の代わりに増幅器373を備え、また、画像処理部5aにおいて切替部56を備えている。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, individual image processing for each image signal of each characteristic is performed using the configuration of the imaging sensor 3 and the image processing unit 5 shown in FIG. Now, the configuration of the image sensor 3a and the image processing unit 5a shown in FIG. 10 is used. In the case of FIG. 4, the first and second characteristic imaging signals are individually output from the corresponding output terminals (the first amplifier 371 and the second amplifier 372), but in the case of FIG. The second characteristic imaging signal is output from the same output terminal (amplifier 373) at different timings. That is, the imaging sensor 3a includes an amplification factor controller 383 instead of the first and second amplification factor controllers 381 and 382 shown in FIG. 4, and an amplifier 373 instead of the first amplifier 371 and the second amplifier 372. The image processing unit 5a includes a switching unit 56.

増幅器373は、画素部31から出力された第1特性撮像信号と第2特性撮像信号とに対して所定のアナログゲインをかけて増幅し、これら撮像信号を画像処理部5aへ出力する。画像処理部5aでは、この第1及び第2特性撮像信号を受けて第1及び第2特性用画像処理部51、52にて特性毎の画像処理を行い、この画像処理の結果を用いて合成部55により所定の合成処理を行うとともに、画像処理時の処理パラメータ(評価値)を用いて第1及び第2特性増幅率算出部53、54にて第1及び第2特性増幅率を算出する(これら処理は画像処理部5の場合と同様)。算出された第1及び第2特性増幅率の情報は切替部56へ送信される。切替部56は、第1特性増幅率の信号と第2特性増幅率の信号とを切り替えて増幅率制御部383へ送信する。増幅率制御部383では、送信された第1特性増幅率の情報に基づいて第1特性撮像信号に対する増幅動作を制御するとともに、第2特性増幅率の情報に基づいて第2特性撮像信号に対する増幅動作を制御する。   The amplifier 373 amplifies the first characteristic imaging signal and the second characteristic imaging signal output from the pixel unit 31 by applying a predetermined analog gain, and outputs these imaging signals to the image processing unit 5a. The image processing unit 5a receives the first and second characteristic imaging signals, performs image processing for each characteristic in the first and second characteristic image processing units 51 and 52, and uses the result of the image processing to synthesize. A predetermined synthesizing process is performed by the unit 55, and first and second characteristic amplification factors are calculated by the first and second characteristic amplification factor calculation units 53 and 54 using processing parameters (evaluation values) at the time of image processing. (These processes are the same as in the image processing unit 5). Information on the calculated first and second characteristic amplification factors is transmitted to the switching unit 56. The switching unit 56 switches between the signal with the first characteristic gain and the signal with the second characteristic gain, and transmits the signal to the gain control unit 383. The amplification factor control unit 383 controls the amplification operation for the first characteristic imaging signal based on the transmitted information on the first characteristic amplification factor, and amplifies the second characteristic imaging signal based on the information on the second characteristic amplification factor. Control the behavior.

本実施形態では、上記図10に示す構成を用いて、線形特性及び対数特性の撮像信号を用いた感度制御(感度補正)処理を行う。図11は、第1の実施形態における図5の構成に対する本実施形態の構成を示すものである。撮像センサ3aは、図5に示す撮像センサ3と比べて、メイン制御部380a、水平走査部330a及び増幅器373が異なる。メイン制御部380aは図10に示す増幅率制御部383を含む制御部である。水平走査部330aは、画素部31から線形特性及び対数特性の撮像信号を読み出すものである。撮像センサ3aは、1フレームごとに線形、対数特性の露光を行い、これら特性の撮像信号を上述したように同一の出力端子(増幅器373)から出力する(線形特性について1フレーム、対数特性について1フレームの合計2フレームに亘って露光を行い、これらの撮像信号を出力する)。画素部31での光電変換により得られた撮像信号は、垂直走査部320によって水平1ライン分の撮像信号(水平1ラインの画素行における各画素311の画素信号)が特性毎に水平走査部330aに出力されて保持される。当該水平走査部330aに保持された各特性の撮像信号は画素毎に増幅器373(アンプ)にて増幅処理されて出力される。ただし、この増幅器373の増幅率はフレーム毎に変化可能な構成となっている。なお、増幅器373の増幅率は上記外部からの制御信号に基づいてセンサ制御部380aにより設定される。また、センサ制御部380aは、外部からの制御信号に呼応して、増幅器373の増幅処理を制御するとともに、画素部31、垂直走査部320、及び水平走査部330aの各種動作を制御する。   In the present embodiment, sensitivity control (sensitivity correction) processing using imaging signals having linear characteristics and logarithmic characteristics is performed using the configuration shown in FIG. FIG. 11 shows the configuration of this embodiment with respect to the configuration of FIG. 5 in the first embodiment. The imaging sensor 3a differs from the imaging sensor 3 shown in FIG. 5 in a main control unit 380a, a horizontal scanning unit 330a, and an amplifier 373. The main control unit 380a is a control unit including the amplification factor control unit 383 shown in FIG. The horizontal scanning unit 330 a reads out an image pickup signal having linear characteristics and logarithmic characteristics from the pixel unit 31. The imaging sensor 3a performs exposure with linear and logarithmic characteristics for each frame, and outputs an imaging signal with these characteristics from the same output terminal (amplifier 373) as described above (1 frame for linear characteristics and 1 for logarithmic characteristics). Exposure is performed over a total of two frames, and these imaging signals are output). An imaging signal obtained by photoelectric conversion in the pixel unit 31 is converted into an image signal for one horizontal line (pixel signal of each pixel 311 in the pixel row of the horizontal one line) by the vertical scanning unit 320 for each characteristic. Is output and held. The image pickup signal having each characteristic held in the horizontal scanning unit 330a is amplified by an amplifier 373 (amplifier) for each pixel and output. However, the amplification factor of the amplifier 373 is configured to be variable for each frame. The amplification factor of the amplifier 373 is set by the sensor control unit 380a based on the control signal from the outside. The sensor control unit 380a controls the amplification process of the amplifier 373 in response to an external control signal, and controls various operations of the pixel unit 31, the vertical scanning unit 320, and the horizontal scanning unit 330a.

ここで、本実施形態における上記水平1ライン毎の各光電変換特性での露光及び撮像信号の出力(読み出し)についてのタイミングを図12に示す。例えば水平3ライン分につ
いて説明すると、先ず、或る水平1ライン(ラインL1)において、線形特性での露光が開始され、所定露光時間が終了すると、この線形特性での露光により得られた撮像信号(線形特性撮像信号)が水平走査部330aへ出力されて保持される(読み出される)(t11〜t12)。この水平走査部330aに保存されたラインL1の線形特性撮像信号は、増幅器373にて所定の増幅率にて増幅処理されて出力される(t12〜t13)。ラインL2、ラインL3も同様に、露光及び読み出し制御が行われ、上記ラインL1の線形特性撮像信号の出力に続いて順にラインL2、ラインL3の線形特性撮像信号が出力される(線形特性撮像信号の出力が、ラインL1のt12〜t13、ライン2のt13〜t14、ライン3のt14〜t16と連続的に出力される)。
Here, FIG. 12 shows the timing for exposure and output (reading) of the imaging signal at each photoelectric conversion characteristic for each horizontal line in the present embodiment. For example, for three horizontal lines, first, in one horizontal line (line L1), exposure with a linear characteristic is started, and when a predetermined exposure time ends, an imaging signal obtained by exposure with this linear characteristic. The (linear characteristic imaging signal) is output to the horizontal scanning unit 330a and held (read) (t11 to t12). The linear characteristic imaging signal of the line L1 stored in the horizontal scanning unit 330a is amplified by the amplifier 373 at a predetermined amplification factor and output (t12 to t13). Similarly, the exposure control and the readout control are performed for the lines L2 and L3, and the linear characteristic imaging signals of the lines L2 and L3 are sequentially output following the output of the linear characteristic imaging signal of the line L1 (linear characteristic imaging signal). Are continuously output from t12 to t13 of the line L1, t13 to t14 of the line 2, and t14 to t16 of the line 3).

ラインL1〜L3における線形特性の露光が終了すると、次に、ライン1での対数特性での露光が開始され、線形特性の場合と同様、この露光により得られた対数特性撮像信号の水平走査部330aへの出力、保持が行われて(t15〜t16)、増幅器373にて所定の増幅率にて増幅処理されて出力される(t16〜t18)。ラインL2、ラインL3も同様に、露光及び読み出し制御が行われ、上記ラインL1の対数特性撮像信号の出力に続いて順にラインL2、ラインL3の対数特性撮像信号が出力される(対数特性撮像信号の出力が、ラインL1のt16〜t18、ライン2のt18〜t20、ライン3のt20〜t21と連続的に出力される)。このように、ライン毎の線形特性での露光、出力動作が、画素部31の全水平ライン(全画素行)に亘って行われる。   When the exposure with the linear characteristic in the lines L1 to L3 is completed, the exposure with the logarithmic characteristic in the line 1 is started, and the horizontal scanning unit of the logarithmic characteristic imaging signal obtained by this exposure is started as in the case of the linear characteristic. Output to 330a is performed (t15 to t16), and the amplifier 373 performs amplification processing at a predetermined amplification factor and outputs (t16 to t18). Similarly, the line L2 and the line L3 are subjected to exposure and readout control, and the logarithmic characteristic imaging signals of the line L2 and the line L3 are sequentially output following the output of the logarithmic characteristic imaging signal of the line L1 (logarithmic characteristic imaging signal). Are continuously output from t16 to t18 on line L1, t18 to t20 on line 2, and t20 to t21 on line 3). In this way, exposure and output operations with linear characteristics for each line are performed over all horizontal lines (all pixel rows) of the pixel unit 31.

図13は、図10に示す構成を利用して各特性の撮像信号を用いた感度制御(感度補正)処理を行う場合の、画像処理部5aにおける主にこの感度制御に関する機能部についてのブロック構成図である。画像処理部5aは画像処理部5と比べて主にメモリ513を備えていることが異なる。すなわち、画像処理部5aは、フレーム毎に線形特性撮像信号と対数特性撮像信号とが交互に入力されるため、当該フレーム毎に入力される各特性の撮像信号に応じて処理を変更する。線形特性撮像信号の入力時には、線形特性用ノイズキャンセル部511にてノイズ除去を行い、評価値算出部512及び増幅率算出部541にて評価値に基づいて線形特性増幅率を算出するとともに、この線形特性撮像信号をメモリ513に記憶する。対数特性撮像信号の入力時には、このメモリ513に記憶しておいた線形特性撮像信号を読み出し、読み出したこの線形特性撮像信号と、対数特性用ノイズキャンセル部521及び特性変換部522を経て送信されてきたノイズ除去及び特性変換がなされた対数特性撮像信号と、が選択部551に入力され、選択部551において、これら線形特性撮像信号及び対数特性撮像信号から、線形特性撮像信号のレベルに応じて撮像信号が選択される。なお、本実施形態における選択部551での選択処理は、第1の実施形態における選択部551の場合(上記図8で説明した選択方法)と同じである。   FIG. 13 is a block configuration of a functional unit mainly related to sensitivity control in the image processing unit 5a when performing sensitivity control (sensitivity correction) processing using imaging signals of various characteristics using the configuration shown in FIG. FIG. The image processing unit 5 a differs from the image processing unit 5 mainly in that it includes a memory 513. That is, since the linear characteristic imaging signal and the logarithmic characteristic imaging signal are alternately input for each frame, the image processing unit 5a changes processing according to the imaging signal having each characteristic input for each frame. At the time of input of the linear characteristic imaging signal, noise is removed by the linear characteristic noise canceling unit 511, and the linear characteristic amplification factor is calculated based on the evaluation value by the evaluation value calculation unit 512 and the amplification factor calculation unit 541. The linear characteristic imaging signal is stored in the memory 513. When the logarithmic characteristic imaging signal is input, the linear characteristic imaging signal stored in the memory 513 is read out, and transmitted through the read linear characteristic imaging signal, the logarithmic characteristic noise canceling unit 521 and the characteristic converting unit 522. The logarithmic characteristic imaging signal that has been subjected to noise removal and characteristic conversion is input to the selection unit 551, and the selection unit 551 performs imaging based on the level of the linear characteristic imaging signal from these linear characteristic imaging signal and logarithmic characteristic imaging signal. A signal is selected. Note that the selection processing in the selection unit 551 in the present embodiment is the same as that in the selection unit 551 in the first embodiment (the selection method described in FIG. 8 above).

本実施形態の場合も同様、上記構成を有するデジタルカメラ1における撮像信号の増幅率は、線形特性撮像信号の増幅率と対数特性撮像信号の増幅率とを互いに異なる値で制御(設定)することが可能であり、特に、線形特性撮像信号の増幅率に関しては、線形特性撮像信号のみから得られる評価値(平均値)に基づいて制御可能となっている。   Similarly in the case of the present embodiment, the gain of the imaging signal in the digital camera 1 having the above-described configuration is to control (set) the amplification factor of the linear characteristic imaging signal and the amplification factor of the logarithmic characteristic imaging signal with different values. In particular, the amplification factor of the linear characteristic imaging signal can be controlled based on the evaluation value (average value) obtained only from the linear characteristic imaging signal.

ところで、上記各実施形態では、低輝度側が線形特性、高輝度側が対数特性の光電変換特性を有するリニアログセンサ(撮像センサ3(3a))を用いたが、これに限らず、例えば低輝度側及び高輝度側共に線形特性である光電変換特性、つまりグラフ上の傾きが互いに異なる(露光時間等が異なる)第1線形特性及び第2線形特性からなる光電変換特性を有したセンサ(リニアリニアセンサ)を用いてもよい。ただし、第1及び第2線形特性はそれぞれ上記線形特性及び対数特性に相当し、第1線形特性の方が第2線形特性よりも傾きが大きいものとする。この場合、第2線形特性の方が第1の線形特性での撮像よりも
低感度(露光時間が短い)状態で撮影されている、すなわち、第1線形特性は「高感度(長時間露光)線形光電変換特性」、第2線形特性は「低感度(短時間露光)線形光電変換
特性」である。
By the way, in each of the above-described embodiments, the linear log sensor (imaging sensor 3 (3a)) having a linear characteristic on the low luminance side and a logarithmic characteristic on the high luminance side is used. And a photoelectric conversion characteristic that is a linear characteristic on the high luminance side, that is, a sensor having a photoelectric conversion characteristic composed of a first linear characteristic and a second linear characteristic that have different slopes on the graph (different exposure times, etc.) (linear linear sensor ) May be used. However, the first and second linear characteristics correspond to the linear characteristic and the logarithmic characteristic, respectively, and it is assumed that the first linear characteristic has a larger slope than the second linear characteristic. In this case, the second linear characteristic is photographed with a lower sensitivity (shorter exposure time) than imaging with the first linear characteristic, that is, the first linear characteristic is “high sensitivity (long exposure)”. The “linear photoelectric conversion characteristics” and the second linear characteristics are “low sensitivity (short-time exposure) linear photoelectric conversion characteristics”.

図14に示すように、上記第1線形特性に対応する撮像信号が第1線形特性撮像信号701及び第1線形特性撮像信号702であり、上記第2線形特性に対応する撮像信号が第2線形特性撮像信号703である。また、第2線形特性撮像信号703が低感度増幅率に応じて特性変換されたものが変換後線形特性撮像信号704、第2線形特性撮像信号703が高感度増幅率に応じて特性変換されたものが変換後線形特性撮像信号705である。   As shown in FIG. 14, the imaging signals corresponding to the first linear characteristic are the first linear characteristic imaging signal 701 and the first linear characteristic imaging signal 702, and the imaging signal corresponding to the second linear characteristic is the second linear characteristic. This is a characteristic imaging signal 703. Also, the converted linear characteristic imaging signal 704 and the second linear characteristic imaging signal 703 are characteristic-converted according to the high-sensitivity amplification factor when the second linear characteristic imaging signal 703 is characteristic-converted according to the low-sensitivity amplification factor. What is the converted linear characteristic imaging signal 705.

この場合、図8と同様、低感度時には、変曲点レベル(低感度時変曲点照度)を境として、第1線形特性撮像信号701と、変換後線形特性撮像信号705における変曲点レベルからDRの最大値までの撮像信号7051とが選択される。同様に、高感度時には、変曲点レベル(高感度時変曲点照度)を境として、第1線形特性撮像信号702と、変換後線形特性撮像信号704における変曲点レベルからDRの最大値までの撮像信号7041とが選択される。選択された各撮像信号は選択部551で合成されて出力される。この場合も、少なくとも低輝度側を撮像する光電変換特性(第1線形特性)の増幅率を、該低輝度側の光電変換特性の撮像信号のみから得た評価値を用いて算出し、この増幅率を用いて、画像生成後に最も低輝度の画像を表す撮像信号のみに対してすなわち例えばここでは低輝度側の光電変換特性の撮像信号に対してのみ増幅処理を行えばよい。   In this case, as in FIG. 8, at the time of low sensitivity, the inflection point level in the first linear characteristic imaging signal 701 and the converted linear characteristic imaging signal 705 with the inflection point level (low sensitivity inflection point illuminance) as a boundary. To the maximum value of DR is selected. Similarly, at the time of high sensitivity, the maximum value of DR from the inflection point level in the first linear characteristic imaging signal 702 and the converted linear characteristic imaging signal 704 with the inflection point level (high sensitivity inflection point illuminance) as a boundary. Up to the imaging signal 7041 is selected. The selected imaging signals are synthesized by the selection unit 551 and output. Also in this case, the amplification factor of the photoelectric conversion characteristic (first linear characteristic) for imaging at least the low luminance side is calculated using the evaluation value obtained only from the imaging signal of the photoelectric conversion characteristic of the low luminance side, and this amplification Using the rate, the amplification process may be performed only on the image signal representing the image with the lowest luminance after image generation, that is, on the image signal having the photoelectric conversion characteristic on the low luminance side, for example.

以上のように、本実施形態の撮像装置(デジタルカメラ1)によれば、撮像装置が、2つ以上の異なる光電変換特性を有し、該各光電変換特性の撮像信号を個別に出力可能に構成された撮像素子(撮像センサ3、3a)と、各光電変換特性の撮像信号を増幅する増幅手段(第1及び第2増幅器371、372、増幅器373、アンプ354、364)と、増幅手段の増幅率を制御する増幅率制御手段(第1及び第2特性用画像処理部51、52、第1及び第2特性増幅率算出部53、54)と、増幅手段により増幅された各光電変換特性の撮像信号を合成して画像を生成する画像生成手段(合成部55、選択部551及び比較部552)とを備えたものとされ、増幅率制御手段によって、各光電変換特性の撮像信号に対する増幅率が該各光電変換特性の撮像信号に基づいて算出され、該算出された増幅率を用いて光電変換特性毎に増幅率制御が行われる。したがって、各光電変換特性の撮像信号の増幅率を個別に(互いに異なる値で)設定する、すなわち異なる光電変換特性の撮像信号それぞれに対して別々に(分離して)増幅処理することが可能となるため、例えば対数特性よりも感度が高い線形特性の撮像信号のみから得られる評価値に基づいて該線形特性撮像信号の増幅率を制御する、つまり線形特性の撮像信号のみに対して増幅処理を行うといった増幅率制御が行えるようになり、当該増幅した光電変換特性(線形特性)の撮像信号とこれ以外の増幅していない光電変換特性の撮像信号とを画像生成手段により合成して画像を生成するようにすることで、DRを変化させることなく撮像感度制御(感度補正)することが可能となる。   As described above, according to the imaging apparatus (digital camera 1) of the present embodiment, the imaging apparatus has two or more different photoelectric conversion characteristics and can individually output imaging signals having the photoelectric conversion characteristics. The configured imaging device (imaging sensors 3, 3a), amplification means (first and second amplifiers 371, 372, amplifier 373, amplifiers 354, 364) for amplifying the imaging signals of the respective photoelectric conversion characteristics, and amplification means Amplification rate control means (first and second characteristic image processing units 51 and 52, first and second characteristic gain calculation units 53 and 54) for controlling the amplification rate, and each photoelectric conversion characteristic amplified by the amplification means Image generation means (synthesizer 55, selection part 551, and comparison part 552) for synthesizing the image pickup signals of the two, and amplifying the photoelectric conversion characteristics of the image pickup signals by the amplification factor control means. The rate of each photoelectric It is calculated based on 換特 of imaging signals, the amplification factor control is performed for each photoelectric conversion characteristic with the amplification factor issued the calculated. Therefore, it is possible to individually (with different values) set the amplification factor of the image pickup signal of each photoelectric conversion characteristic, that is, to perform amplification processing separately (separately) for each of the image pickup signals having different photoelectric conversion characteristics. Therefore, for example, the amplification factor of the linear characteristic imaging signal is controlled based on the evaluation value obtained only from the linear characteristic imaging signal having higher sensitivity than the logarithmic characteristic, that is, amplification processing is performed only on the linear characteristic imaging signal. The gain control can be performed, and the image signal with the amplified photoelectric conversion characteristic (linear characteristic) and the image signal with the other non-amplified photoelectric conversion characteristic are combined by the image generation means to generate an image. By doing so, it is possible to perform imaging sensitivity control (sensitivity correction) without changing DR.

また、上記増幅率制御手段によって、2つ以上の異なる光電変換特性における少なくとも最も感度が高い光電変換特性の撮像信号の増幅率を用いて増幅率制御が行われるので、当該増幅した最高感度の光電変換特性の撮像信号とこれ以外の増幅していない光電変換特性の撮像信号とを合成して画像を生成するなどにより、DRを変化させることなく撮像感度制御を行うことが容易且つ確実に行えるようになる。   In addition, since the amplification factor control is performed by using the amplification factor of the imaging signal having at least the most sensitive photoelectric conversion characteristic in two or more different photoelectric conversion characteristics, the amplification factor having the highest sensitivity is amplified. It is possible to easily and reliably perform imaging sensitivity control without changing DR by synthesizing an imaging signal with conversion characteristics and an imaging signal with other photoelectric conversion characteristics that are not amplified to generate an image. become.

また、上記撮像素子の異なる光電変換特性は線形特性及び対数特性であるので、上記最高感度の光電変換特性として線形特性の撮像信号を増幅し、一方の増幅していない対数特性の撮像信号と合成することなどにより、当該線形/対数特性を有する固体撮像素子(リニアログセンサ)を用いた場合において、DRを変化させることなく撮像感度制御を行うことができる。   In addition, since the different photoelectric conversion characteristics of the image pickup device are a linear characteristic and a logarithmic characteristic, an image pickup signal having a linear characteristic is amplified as the photoelectric conversion characteristic having the highest sensitivity and combined with an image signal having an unamplified logarithmic characteristic. As a result, when a solid-state imaging device (linear log sensor) having the linear / logarithmic characteristics is used, imaging sensitivity control can be performed without changing DR.

また、上記増幅率制御手段によって、線形特性の撮像信号に対する増幅率が該線形特性の撮像信号に基づいて算出され、該算出された増幅率を用いて、画像生成後に最も低輝度の画像を表す撮像信号のみの増幅率が制御されるので、この画像生成後に最も低輝度の画像を表す撮像信号すなわち例えば線形特性の撮像信号とこれ以外の増幅していない光電変換特性つまり対数特性の撮像信号とを合成して画像を生成するようにすることで、DRを変化させることなく撮像感度制御することが可能となる。   Further, the amplification factor for the imaging signal having the linear characteristic is calculated based on the imaging signal having the linear characteristic by the amplification factor control unit, and the image having the lowest luminance after the image generation is represented by using the calculated amplification factor. Since the amplification factor of only the imaging signal is controlled, the imaging signal representing the image with the lowest luminance after this image generation, i.e., the imaging signal having a linear characteristic, for example, and the other non-amplified photoelectric conversion characteristic, i.e., the logarithmic imaging signal By synthesizing and generating an image, it is possible to control the imaging sensitivity without changing the DR.

また、上記撮像素子の異なる光電変換特性は互いに感度が異なる2つ以上の線形特性であるので、上記最高感度である線形特性の撮像信号を増幅し、その他の増幅していない線形特性の撮像信号と合成することなどにより、当該感度が異なる2つ以上の線形特性を有する固体撮像素子を用いた場合において、DRを変化させることなく撮像感度制御を行うことができる。   In addition, since the different photoelectric conversion characteristics of the imaging device are two or more linear characteristics having different sensitivities, the imaging signal having the linear characteristics which is the highest sensitivity is amplified, and other imaging signals having a linear characteristic which is not amplified. In the case of using a solid-state imaging device having two or more linear characteristics having different sensitivities, the imaging sensitivity control can be performed without changing the DR.

また、上記増幅率制御手段によって、2つ以上の線形特性のうちの最も高い感度を有する高感度線形特性の撮像信号に対する増幅率が該高感度線形特性の撮像信号に基づいて算出され、該算出された増幅率を用いて、画像生成後に最も低輝度の画像を表す撮像信号のみの増幅率が制御されるので、当該増幅された画像生成後に最も低輝度の画像を表す撮像信号すなわち例えば高感度線形特性の撮像信号と、これ以外の増幅していない線形特性の撮像信号とを合成して画像を生成するようにすることで、DRを変化させることなく撮像感度制御することが可能となる。なお、異なる光電変換特性がいずれも線形特性であるので、例えば各特性の撮像信号を合成して画像を生成するに際して対数特性を線形特性に変換するといった処理が不要となり、ひいてはDRを変化させることなく撮像感度制御することが容易に行えるようになる。   Further, the amplification factor is calculated based on the imaging signal having the high sensitivity linear characteristic based on the imaging signal having the high sensitivity linear characteristic, by the amplification factor control means, and the amplification factor for the imaging signal having the highest sensitivity among the two or more linear characteristics is calculated. Since the amplification factor is used to control the amplification factor of only the imaging signal that represents the image with the lowest luminance after the image generation, the imaging signal that represents the image with the lowest luminance after the generation of the amplified image, for example, high sensitivity. By synthesizing an imaging signal having a linear characteristic and an imaging signal having a non-amplified linear characteristic to generate an image, the imaging sensitivity can be controlled without changing the DR. Since all the different photoelectric conversion characteristics are linear characteristics, for example, a process of converting logarithmic characteristics to linear characteristics is not necessary when an image is generated by synthesizing image pickup signals of the respective characteristics, and thus DR is changed. Therefore, it is possible to easily control the imaging sensitivity.

さらに、画像生成手段によって、増幅率制御された特性の第1撮像信号と、増幅率制御された特性以外の特性の撮像信号が前記算出した増幅率に応じてデータ変換されてなる第2撮像信号とから、所定信号レベル以下の第1撮像信号と該信号レベルより高いレベルの第2撮像信号とが選択され、該選択された第1及び第2撮像信号が合成されて画像が生成されるので、所定信号レベルを各光電変換特性の変曲点レベルとするなどして、DRを変化させることなく各特性の撮像信号を合成して画像生成することを容易に行えるようになる。なお、本発明は、以下の態様をとることができる。   Furthermore, the first image pickup signal having the gain-controlled characteristics and the image pickup signal having the characteristics other than the gain-controlled characteristics are subjected to data conversion according to the calculated gain by the image generation means. Therefore, the first imaging signal having a predetermined signal level or less and the second imaging signal having a level higher than the signal level are selected, and the selected first and second imaging signals are combined to generate an image. By setting the predetermined signal level as the inflection point level of each photoelectric conversion characteristic, it is possible to easily generate an image by synthesizing the imaging signals of each characteristic without changing the DR. In addition, this invention can take the following aspects.

(A)上記各実施形態では、増幅(感度アップ)をアナログ処理(第1及び第2増幅器371、372或いは増幅器373)にて行っているが、デジタル処理(例えば画像処理部5内のデジタルデータによる処理)にて行ってもよい。この場合、SN比は、A/D変換部で発生するノイズを含まない撮像信号によるアナログ処理に比較して劣化する可能性があるものの、当該アナログ増幅するためのアナログ増幅器やこの増幅率を制御する増幅率制御部等を備える必要がなくなるため、構成の簡略化を図ることができる。   (A) In each of the above embodiments, amplification (sensitivity increase) is performed by analog processing (first and second amplifiers 371 and 372 or amplifier 373), but digital processing (for example, digital data in the image processing unit 5). It is also possible to carry out in the process. In this case, the S / N ratio may be deteriorated as compared with analog processing using an imaging signal that does not include noise generated in the A / D converter, but the analog amplifier for the analog amplification and the amplification factor are controlled. Since it is not necessary to provide an amplification factor control unit or the like, the configuration can be simplified.

(B)上記各実施形態では、2つの異なる光電変換特性(線形特性/対数特性、或いは第1線形特性/第2線形特性)であったが、3つ以上の異なる光電変換特性であってもよい。この場合、図15に示すように、例えば3種類の光電変換特性の撮像信号、つまり第1線形特性撮像信号801、第2線形特性撮像信号802及び第3線形特性撮像信号803に対する選択部55での選択動作を行ってもよい。具体的には、これら3つの撮像信号801〜803のうちの最も感度が高い撮像信号の感度を制御する(増幅率を変化させる)とともに、残り2つの撮像信号をこの感度制御した撮像信号の増幅率(グラフ上の傾き)と一致させるようにデータ変換(LUT変換;特性変換)し、これら撮像信号に対する選択動作を行う。   (B) In each of the above embodiments, two different photoelectric conversion characteristics (linear characteristics / logarithmic characteristics, or first linear characteristics / second linear characteristics) are used, but even if there are three or more different photoelectric conversion characteristics. Good. In this case, as shown in FIG. 15, for example, the selection unit 55 for imaging signals having three types of photoelectric conversion characteristics, that is, the first linear characteristic imaging signal 801, the second linear characteristic imaging signal 802, and the third linear characteristic imaging signal 803. The selection operation may be performed. Specifically, the sensitivity of the imaging signal having the highest sensitivity among these three imaging signals 801 to 803 is controlled (amplification factor is changed), and the remaining two imaging signals are amplified by the sensitivity control. Data conversion (LUT conversion; characteristic conversion) is performed so as to match the rate (gradient on the graph), and a selection operation is performed on these imaging signals.

第1線形特性撮像信号804は、上記3つのうちの最も感度の高い第1線形特性撮像信
号801の増幅率を変化させてさらに感度を高めたものである。変換後線形特性撮像信号806は、第2線形特性撮像信号802及び第3線形特性撮像信号803それぞれが第1線形特性撮像信号801の線形増幅率に応じて特性変換されてなる撮像信号である。また、変換後線形特性撮像信号805は、第2線形特性撮像信号802及び第3線形特性撮像信号803それぞれが、第1線形特性撮像信号804の線形増幅率に応じて特性変換されてなる撮像信号である。
The first linear characteristic imaging signal 804 is obtained by changing the amplification factor of the first linear characteristic imaging signal 801 having the highest sensitivity among the three to further increase the sensitivity. The converted linear characteristic imaging signal 806 is an imaging signal obtained by characteristic-converting the second linear characteristic imaging signal 802 and the third linear characteristic imaging signal 803 according to the linear amplification factor of the first linear characteristic imaging signal 801. The converted linear characteristic imaging signal 805 is an imaging signal obtained by performing characteristic conversion on the second linear characteristic imaging signal 802 and the third linear characteristic imaging signal 803 according to the linear amplification factor of the first linear characteristic imaging signal 804. It is.

この場合も同様に、低感度時には、変曲点レベル(低感度時変曲点照度)を境として、第1線形特性撮像信号801と、変換後線形特性撮像信号806における変曲点レベルからDRの最大値までの撮像信号とが選択される。高感度時には、変曲点レベル(高感度時変曲点照度)を境として、第1線形特性撮像信号804と、変換後線形特性撮像信号805における変曲点レベルからDRの最大値までの撮像信号とが選択される。選択された各撮像信号は選択部551で合成されて出力される。なお、これを上記第1の実施形態に適用した場合、当該3つの光電変換特性に対応して水平走査部或いは増幅器が3つ必要となり、一方、第2の実施形態に適用した場合、3フレームに亘って異なる特性での露光及び撮像信号の出力が行われる構成が必要となる。また、異なる光電変換特性が4つ以上の場合も同様、最高感度の光電変換特性の撮像信号に対してのみ増幅率を変化させ、残りの光電変換特性はこの最高感度の光電変換特性の増幅率に応じてデータ変換し、これら撮像信号に対する選択動作を行うようにすればよい。   Similarly, in this case, when the sensitivity is low, DR is determined from the inflection point level in the first linear characteristic imaging signal 801 and the converted linear characteristic imaging signal 806 with the inflection point level (low sensitivity inflection point illuminance) as a boundary. The imaging signal up to the maximum value is selected. At the time of high sensitivity, imaging from the inflection point level to the maximum value of DR in the first linear characteristic imaging signal 804 and the converted linear characteristic imaging signal 805 with the inflection point level (high sensitivity inflection point illuminance) as a boundary. Signal is selected. The selected imaging signals are synthesized by the selection unit 551 and output. When this is applied to the first embodiment, three horizontal scanning units or three amplifiers are required corresponding to the three photoelectric conversion characteristics. On the other hand, when applied to the second embodiment, three frames are required. Therefore, it is necessary to have a configuration in which exposure with different characteristics and output of imaging signals are performed. Similarly, when there are four or more different photoelectric conversion characteristics, the amplification factor is changed only for the imaging signal having the highest sensitivity photoelectric conversion characteristic, and the remaining photoelectric conversion characteristics are the amplification factors of the highest sensitivity photoelectric conversion characteristic. The data is converted in accordance with the image signal, and the selection operation for these imaging signals may be performed.

(C)3つ以上の異なる光電変換特性、例えば上記変形態様(B)に示すように3種類の線形特性すなわち第1〜第3線形特性(図15参照)で撮像し、所定の増幅率算出部で算出した線形増幅率を用いて、画像生成後に最も高輝度の画像を表す撮像信号(最も感度が低い第3線形特性撮像信号)以外の撮像信号(低輝度側の2つの線形特性撮像信号;第3線形特性撮像信号よりも感度が高い第1線形特性撮像信号及び第2線形特性撮像信号)の増幅率を制御する構成であってもよい。ただし、この場合、線形増幅率は、第1線形特性撮像信号及び/又は第2線形特性撮像信号に基づいて算出される。また、この場合、第3線形特性撮像信号は、上記と同様、これら増幅率制御がなされる第1線形特性撮像信号及び第2線形特性撮像信号それぞれの増幅率と一致するようにデータ変換される。   (C) Imaging with three or more different photoelectric conversion characteristics, for example, three types of linear characteristics, that is, first to third linear characteristics (see FIG. 15) as shown in the modification (B), and calculating a predetermined amplification factor Imaging signals other than the imaging signal (the third linear characteristic imaging signal having the lowest sensitivity) representing the image with the highest luminance after image generation using the linear amplification factor calculated by the unit (two linear characteristic imaging signals on the low luminance side) The first linear characteristic imaging signal and the second linear characteristic imaging signal having higher sensitivity than the third linear characteristic imaging signal may be controlled. However, in this case, the linear amplification factor is calculated based on the first linear characteristic imaging signal and / or the second linear characteristic imaging signal. Further, in this case, the third linear characteristic imaging signal is data-converted so as to coincide with the amplification factors of the first linear characteristic imaging signal and the second linear characteristic imaging signal for which the amplification factor control is performed as described above. .

このように、上記増幅率制御手段によって、各光電変換特性の撮像信号に基づいて算出された各光電変換特性の撮像信号に対する増幅率を用いて、画像生成後に最も高輝度の画像を表す撮像信号以外の撮像信号の増幅率が制御されるので、当該増幅された画像生成後に最も高輝度の画像を表す撮像信号以外の撮像信号(低輝度側の撮像信号)と、これ以外の増幅されていない撮像信号(最も高輝度或いは最も低感度の撮像信号)とを合成して画像を生成するようにすることで、DRを変化させることなく撮像感度制御することが可能となる。   As described above, the imaging signal representing the image with the highest luminance after the image generation using the amplification factor for the imaging signal of each photoelectric conversion characteristic calculated based on the imaging signal of each photoelectric conversion characteristic by the amplification factor control unit. Since the amplification factor of the other imaging signal is controlled, the imaging signal other than the imaging signal representing the image with the highest luminance after the generation of the amplified image (the imaging signal on the low luminance side) and the other are not amplified. By combining the imaging signal (the imaging signal with the highest luminance or the lowest sensitivity) to generate an image, the imaging sensitivity can be controlled without changing the DR.

(D)上記各実施形態では増幅器が撮像センサ3(3a)内に設けられているが、撮像センサ3の外部に設けられていてもよい。また、上記各実施形態ではA/D変換部4が撮像センサ3の外部に設けられているが、撮像センサ3内(例えば垂直出力回路350、360内)に設けられていてもよい。   (D) In each of the above embodiments, the amplifier is provided in the image sensor 3 (3a), but may be provided outside the image sensor 3. In each of the above embodiments, the A / D conversion unit 4 is provided outside the imaging sensor 3, but may be provided in the imaging sensor 3 (for example, in the vertical output circuits 350 and 360).

1 デジタルカメラ(撮像装置)
3、3a 撮像センサ(撮像素子)
31 画素部
311 画素
32 垂直走査回路
33 第1水平走査回路
34 第2水平走査回路
35 第1読出し回路
36 第2読出し回路
330 第1水平走査部
340 第2水平走査部
330a 水平走査部
350、360 垂直出力回路
354、364 アンプ(増幅手段)
371 第1増幅器(増幅手段)
372 第2増幅器(増幅手段)
373 増幅器(増幅手段)
380、380a センサ制御部
383 増幅率制御部
4 A/D変換部
5、5a 画像処理部
51 第1特性用画像処理部(増幅率制御手段)
52 第2特性用画像処理部(増幅率制御手段)
53 第1特性増幅率算出部(増幅率制御手段)
54 第2特性増幅率算出部(増幅率制御手段)
55 合成部(画像生成手段)
512 評価値算出部(増幅率制御手段)
513 メモリ
522 特性変換部
541 増幅率算出部(増幅率制御手段)
551 選択部(画像生成手段)
552 比較部(画像生成手段)
6 主制御部
1 Digital camera (imaging device)
3, 3a Image sensor (image sensor)
31 pixel unit 311 pixel 32 vertical scanning circuit 33 first horizontal scanning circuit 34 second horizontal scanning circuit 35 first readout circuit 36 second readout circuit 330 first horizontal scanning unit 340 second horizontal scanning unit 330a horizontal scanning unit 350, 360 Vertical output circuit 354, 364 Amplifier (amplifying means)
371 First amplifier (amplifying means)
372 Second amplifier (amplifying means)
373 Amplifier (amplification means)
380, 380a Sensor control unit 383 Amplification rate control unit 4 A / D conversion unit 5, 5a Image processing unit 51 Image processing unit for first characteristic (amplification rate control means)
52 Image processing unit for second characteristic (amplification rate control means)
53 1st characteristic gain calculation part (gain control means)
54 Second characteristic gain calculation unit (gain control means)
55 Synthesizer (image generation means)
512 Evaluation Value Calculation Unit (Amplification Factor Control Unit)
513 Memory 522 Characteristic conversion unit 541 Amplification rate calculation unit (amplification rate control means)
551 selection unit (image generation means)
552 comparison unit (image generation means)
6 Main control unit

Claims (4)

線形特性と対数特性との異なる光電変換特性を有し、該各光電変換特性の撮像信号を個別にアナログ信号で出力可能に構成された撮像素子と、
前記撮像素子から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換手段と、
前記A/D変換手段により変換されたデジタル信号のうち、前記線形特性の撮像信号に対応するデジタル信号が入力され、入力されたデジタル信号における前記線形特性での撮像に特有の固定パターンノイズを除去する線形特性用ノイズキャンセル手段と、
前記A/D変換手段により変換されたデジタル信号のうち、前記対数特性の撮像信号に対応するデジタル信号が入力され、入力されたデジタル信号における前記対数特性での撮像に特有の固定パターンノイズを除去する対数特性用ノイズキャンセル手段と、
前記線形特性用ノイズキャンセル手段によって前記線形特性での撮像に特有の固定パターンノイズが除去された撮像信号と前記対数特性用ノイズキャンセル手段によって前記対数特性での撮像に特有の固定パターンノイズが除去された撮像信号とを合成して画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
An image sensor having a photoelectric conversion characteristic different from a linear characteristic and a logarithmic characteristic, and configured to individually output an image signal of each photoelectric conversion characteristic as an analog signal;
A / D conversion means for converting an analog signal output from the image sensor into a digital signal;
Among the digital signals converted by the A / D conversion means, a digital signal corresponding to the imaging signal having the linear characteristic is input, and fixed pattern noise peculiar to imaging with the linear characteristic in the input digital signal is removed. Noise canceling means for linear characteristics,
Among the digital signals converted by the A / D conversion means, a digital signal corresponding to the logarithmic characteristic imaging signal is input, and fixed pattern noise peculiar to imaging with the logarithmic characteristic in the input digital signal is removed. Logarithmic characteristic noise canceling means,
The fixed signal noise peculiar to the imaging with the logarithmic characteristic is removed by the imaging signal from which the fixed pattern noise peculiar to the imaging with the linear characteristic has been removed by the noise canceling means for the linear characteristic and the noise canceling means for the logarithmic characteristic. An image pickup apparatus comprising: an image generation unit that generates an image by combining the image pickup signal.
前記各光電変換特性の撮像信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段における前記各光電変換特性の撮像信号に対する増幅率を前記光電変換特性毎に個別に制御する増幅率制御手段とを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
Amplifying means for amplifying the imaging signal of each photoelectric conversion characteristic;
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising: an amplification factor control unit that individually controls an amplification factor for the imaging signal of each photoelectric conversion characteristic in the amplification unit for each photoelectric conversion characteristic.
前記増幅率制御手段は、
前記線形特性の撮像信号に対する増幅率を該線形特性の撮像信号に基づいて算出し、該算出した増幅率を用いて、前記画像生成後に前記線形特性の撮像信号のみの増幅率を制御することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
The amplification factor control means includes
An amplification factor for the imaging signal having the linear characteristic is calculated based on the imaging signal having the linear characteristic, and the amplification factor of only the imaging signal having the linear characteristic is controlled after the image generation using the calculated amplification factor. The imaging apparatus according to claim 2, characterized in that:
前記画像生成手段は、
前記増幅率が制御された前記線形特性の撮像信号である第1撮像信号と、前記対数特性の撮像信号が前記増幅率制御手段によって算出した前記増幅率に応じてデータ変換されてなる第2撮像信号とから、所定信号レベル以下の前記第1撮像信号と該信号レベルより高いレベルの第2撮像信号とを選択し、該選択した第1及び第2撮像信号を合成して画像を生成することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
The image generating means includes
A first imaging signal that is the imaging signal having the linear characteristic with the amplification factor controlled, and a second imaging that is obtained by data conversion of the imaging signal having the logarithmic characteristic according to the amplification factor calculated by the amplification factor control means. Selecting a first imaging signal having a predetermined signal level or less and a second imaging signal having a level higher than the signal level from a signal, and generating the image by combining the selected first and second imaging signals The imaging apparatus according to claim 3.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000188717A (en) * 1998-12-21 2000-07-04 Sony Corp Photographing method, image pickup device, image processing method and image processor
JP2002033961A (en) * 2000-07-19 2002-01-31 Minolta Co Ltd Solid-state image pickup device
JP2004229257A (en) * 2003-01-22 2004-08-12 Honda Motor Co Ltd Image sensor
JP2005086630A (en) * 2003-09-10 2005-03-31 Minolta Co Ltd Imaging apparatus
JP2006060292A (en) * 2004-08-17 2006-03-02 Konica Minolta Holdings Inc Imaging apparatus
JP2006352804A (en) * 2005-06-20 2006-12-28 Konica Minolta Holdings Inc Imaging apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000188717A (en) * 1998-12-21 2000-07-04 Sony Corp Photographing method, image pickup device, image processing method and image processor
JP2002033961A (en) * 2000-07-19 2002-01-31 Minolta Co Ltd Solid-state image pickup device
JP2004229257A (en) * 2003-01-22 2004-08-12 Honda Motor Co Ltd Image sensor
JP2005086630A (en) * 2003-09-10 2005-03-31 Minolta Co Ltd Imaging apparatus
JP2006060292A (en) * 2004-08-17 2006-03-02 Konica Minolta Holdings Inc Imaging apparatus
JP2006352804A (en) * 2005-06-20 2006-12-28 Konica Minolta Holdings Inc Imaging apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9860472B2 (en) 2015-01-09 2018-01-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and image processing system that compensate for fixed pattern noise (FPN)

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