JP2014168206A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】特定のラインが大きく異なる暗電流値を持つ場合でも、適切な暗電流補正を可能にする。
【解決手段】二次元平面上に画素が複数配置された撮像素子を有する撮像装置において、二次元平面は、1つまたは複数のラインを有する第一の領域と、複数のラインを有する第一の領域以外の第二の領域を有し、各ラインは遮光されたオプティカルブラック領域とオプティカルブラック領域以外の有効領域を有する。撮像装置は、各ラインについて、オプティカルブラック領域の画素値から代表値を導出し、第一の領域について導出された代表値に基づいて、第一の決定方法に従って第一の領域内の各ラインのオフセット補正のための補正値を決定し、第二の領域について導出された代表値に基づいて、第一の決定方法とは独立した第二の決定方法に従って第二の領域内の各ラインのオフセット補正のための補正値を決定する。
【選択図】 図4
Description
二次元平面上に画素が複数配置された撮像素子を有する撮像装置であって、前記二次元平面は、1つまたは複数のラインを有する第一の領域と、複数のラインを有する前記第一の領域以外の第二の領域を有し、各ラインは遮光されたオプティカルブラック領域と前記オプティカルブラック領域以外の有効領域を有し、
各ラインについて、オプティカルブラック領域の画素値から代表値を導出する導出手段と、
前記第一の領域について導出された代表値に基づいて、第一の決定方法に従って前記第一の領域内の各ラインのオフセット補正のための補正値を決定する第一決定手段と、
前記第二の領域について導出された代表値に基づいて、前記第一の決定方法とは独立した第二の決定方法に従って前記第二の領域内の各ラインのオフセット補正のための補正値を決定する第二決定手段と、を備える。
図1を用いて第一実施形態による撮像装置の機能構成を説明する。第一実施形態における撮像装置は、画素毎に光電変換素子を持ち、複数の画素から構成される固体撮像素子101を有する。固体撮像素子101は、二次元平面上に画素が複数配置された撮像素子を有している。固体撮像素子101のこの二次元平面は、1つまたは複数のラインを有する第一の領域102と、第一の領域以外の、複数のラインを有する第二の領域103を有している。また、第一の領域内及び第二の領域内の各ラインは、遮光されたオプティカルブラック領域(OB領域)の画素とオプティカルブラック領域以外の有効領域の画素を有する。本実施形態では、図1に示されるように、固体撮像素子101の二次元平面は、垂直方向に延びる第一の領域102、第二の領域103を有し、これらの領域にまたがって(図1では3画素幅で水平方向に)OB領域が設けられている。第一の領域102は、遮光された(OB領域に属する)OB画素106と遮光されていない(OB領域外の)有効画素104を含む。同様に、第二の領域103は、遮光された(OB領域に属する)OB画素107と遮光されていない(OB領域以外の)有効画素105を含む。
・縦ラインあるいは横ラインの位置に対して一定の、各代表値を代表する値を出力とする直線、
・代表値の移動平均、
・代表値周辺のメディアン、
・代表値のフィッティングカーブ(最小二乗法、ベジェ曲線など)を用いる、などの方法が存在する。本実施形態では上記の方法について説明を行うが、その他の曲線や関数を導出して補正値を決定するようにしてもよい。補正値の決定方法については、後にさらに詳細に説明する。
b22 = (b12+b32+b23)/3 …(1)
として補正を行う。暗電流値が大きく異なる第一の領域102のOB領域の画素値を除くことから、第二の領域103の他のOB領域の画素値に近い画素値が、補正結果として得られる。
b22 = (b12+b32)/2 …(2)
として、他の列に属するOB画素の画素値を使用しないようにする。
b2 = (b12+b32)/2 …(3)
とすることもできる。なお、上記は代表値が平均値である場合を示したが、メディアン等他の計算値を代表値として用いる場合でも同様に、欠陥画素の画素値を除いて代表値を求めることができる。
y=(b2+b3+b4+b5)/4 …(4)
として傾向を表す関数を求める。この場合、関数の出力は、列の位置によらず(4)式の右辺で示される値となる。この補正値の決定方法の様子を図3(a)に記した。この場合、関数は直線となる。なお、このような直線の関数の導出において上記の様態では代表値の平均値を求めたがこれに限られるものではない。たとえば、代表値のメディアンの値を、代表値の傾向を表す関数(4)の右辺としてもよい。また、代表値を求めずに、最初からb12からb35までの計12個のOB画素の画素値の平均値を求め、この平均値を傾向を表す関数(4)の右辺としてもよい。また、最初からb12からb35までの計12個のOB画素の画素値のメディアンを求め、このメディアンを傾向を表す関数(4)の右辺としてもよい。
列の位置2(境界):(b2+b3)/2 …(5)
列の位置3(境界でない):(b2+b3+b4)/3 …(6)
列の位置4(境界でない):(b3+b4+b5)/3 …(7)
列の位置5(境界):(b4+b5)/2 …(8)
となる。なお、上記の計算のように、代表値の傾向を示す関数の出力の算出には、暗電流値が異なる代表値a1を除いて計算するのが望ましい。
列の位置2(境界):(b2+b3)/2 …(9)
列の位置3(境界でない):med(b2,b3,b4)=b4 …(10)
列の位置4(境界でない):med(b3,b4,b5)=b3 …(11)
列の位置5(境界):(b4+b5)/2 …(12)
となる。なお、med()はメディアンを抽出する関数である。また、移動平均、暗電流値の算出では、第一の領域102における代表値a1を除外して計算するのが望ましい。
y=c0+c1x+c2x2 …(13)
を用いた例を示している。ここで、c0、c1、c2は、最小二乗法で求めた0次、1次、2次の係数である。
a’i1 = ai1 − a1 …(14)
b’ij = bij − (b2+b3+b4+b5)/4 …(15)
但し、i=1、2、3、4、5、j=2、3、4、5である。
a’i1 = ai1 − a1 …(16)
b’i2 = bi2 − (b2+b3)/2 …(17)
b’i3 = bi3 − (b2+b3+b4)/3 …(18)
b’i4 = bi4 − (b3+b4+b5)/3 …(19)
b’i5 = bi5 − (b4+b5)/2 …(20)
但し、i=1、2、3、4、5である。
a’i1 = ai1 − a1 …(21)
b’i2 = bi2 − (b2+b3)/2 …(22)
b’i3 = bi3 − b4 …(23)
b’i4 = bi4 − b3 …(24)
b’i5 = bi5 − (b4+b5)/2 …(25)
但し、i=1、2、3、4、5である。
a’i1 = ai1 − a1 …(26)
b’i2 = bi2 − (c0+c1×2+c2×22) …(27)
b’i3 = bi3 − (c0+c1×3+c2×32) …(28)
b’i4 = bi4 − (c0+c1×4+c2×42) …(29)
b’i5 = bi5 − (c0+c1×5+c2×52) …(30)
但し、i=1、2、3、4、5であり、c0、c1、c2はそれぞれ係数である。
・縦ラインあるいは横ラインの位置に対して一定の、各代表値を代表する値を出力とする直線を示す関数、
・代表値の移動平均を示す関数、
・代表値周辺のメディアンを示す関数、
・代表値のフィッティングカーブを示す関数、などである。なお関数を求める際には、前述のように第一の領域102のOB領域内のOB画素106から得られた代表値を除いて関数を求めることが好ましい。また、移動平均やメディアンを採用する構成では特に導出する処理は必要無いが、ユーザが移動平均やメディアンの抽出における代表値の個数を設定できるようにしてもよい。
第一実施形態では、第一の領域102では関数の導出を行わず、各ラインの代表値を各画素の画素値から減算した。しかし第一の領域102に複数のラインが属し、第一の領域102が第二の領域103と同等程度の大きさになるような場合は、OB領域の画素数不足による代表値のずれにより、第一の領域102にアーチファクトが発生することがある。第二実施形態では、第一の領域102のための補正値を決定する第一の決定方法においても関数の導出を行い、関数の出力値を第一の領域102における画素値から減算することで、第一の領域102に発生するアーチファクトを低減するものである。なお、第一実施形態と重複する説明は省略する。
第一実施形態または第二実施形態における撮像装置において、ラインごとの暗電流値の差が大きい場合は、暗電流信号を補正するための減算値を第一実施形態や第二実施形態のようにして求めると、アーチファクトが発生する可能性がある。このようにラインごとの暗電流値の差が大きい場合には、第一の領域102であるか第二の領域103であるかに関わらずすべてのラインについてラインの代表値を減算する方がアーチファクトの少ない画像が得られることがある。第三実施形態は、上記の課題を解決する構成を説明する。
(1)第一の領域102ではラインごとにOB領域の代表値を画素値から減算し、第二の領域103では関数からの出力値を画素値から減算する(第一実施形態)、
(2)第一の領域102では、第一の領域102について導出した関数の出力値を画素値から減算し、第二の領域103では、第二の領域103について導出した関数の出力値を画素値から減算する(第二実施形態)、
(3)第一の領域102と第二の領域103のすべての領域で、ラインごとの代表値をそれぞれのラインに属する有効画素領域の画素値から減算する、
(4)第一の領域102と第二の領域103のすべての領域で、同じ関数からの出力値を画素値から減算する、
(5)OB領域を用いた補正を実行しない、等があげられる。
s1=|A2−A1| …(31)
s2=|A3−A2| …(32)
上記の定義により、特性値s1は、第一の領域102におけるOB画素の画素値の代表値と、第二の領域におけるOB画素の画素値の代表値の差を表現していることになる。また、特性値s2は、第二の領域103内におけるOB画素の画素値の代表値の差を表現していることになる。以下に説明するように、第三実施形態では、これら特性値が第一の閾値以下か否か、第二の閾値以下か否かにより、第一の決定方法、第二の決定方法の適用が制御される。
Claims (14)
- 二次元平面上に画素が複数配置された撮像素子を有する撮像装置であって、前記二次元平面は、1つまたは複数のラインを有する第一の領域と、複数のラインを有する前記第一の領域以外の第二の領域を有し、各ラインは遮光されたオプティカルブラック領域と前記オプティカルブラック領域以外の有効領域を有し、
各ラインについて、オプティカルブラック領域の画素値から代表値を導出する導出手段と、
前記第一の領域について導出された代表値に基づいて、第一の決定方法に従って前記第一の領域内の各ラインのオフセット補正のための補正値を決定する第一決定手段と、
前記第二の領域について導出された代表値に基づいて、前記第一の決定方法とは独立した第二の決定方法に従って前記第二の領域内の各ラインのオフセット補正のための補正値を決定する第二決定手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記第一の決定方法は、各ラインについて導出された代表値を前記補正値とし、
前記第二の決定方法は、各ラインについて、隣接するラインの代表値を含む複数の代表値に基づいてラインの補正値を決定する関数を用いて、前記補正値を決定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記関数は、前記第二の領域における代表値の平均値、隣接するラインの代表値から得られる移動平均、隣接するラインの代表値のメディアン、前記第二の領域の代表値から得られるフィッティングカーブのいずれかを用いることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記第一の決定方法は、前記第一の領域における各ラインについて、隣接するラインの代表値を含む複数の代表値から当該ラインの補正値を決定する第一の関数を用いて、各ラインの前記補正値を決定し、
前記第二の決定方法は、前記第二の領域における各ラインについて、隣接するラインの代表値を含む複数の代表値から当該ラインの補正値を決定する第二の関数を用いて、各ラインの前記補正値を決定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第一の関数は、前記第一の領域における代表値の平均値、隣接するラインの代表値から得られる移動平均、隣接するラインの代表値のメディアン、前記第一の領域の代表値に基づいて得られるフィッティングカーブのいずれかを用い、
前記第二の関数は、前記第二の領域における代表値の平均値、隣接するラインの代表値から得られる移動平均、隣接するラインの代表値のメディアン、前記第二の領域の代表値に基づいて得られるフィッティングカーブのいずれかを用いることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 - 前記第一および第二の決定手段は、前記第一の領域において得られた代表値と前記第二の領域において得られた代表値との差が第一の閾値以下の場合には、前記第一の領域と前記第二の領域を区別することなく共通の決定方法を用いることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記共通の決定方法は、隣接するラインの代表値を含む複数の代表値から当該ラインの補正値を決定する、平滑化を伴う共通の関数により前記補正値を決定することを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。
- 前記第二の領域において得られた複数の代表値の差が第二の閾値を超える場合に、前記第一の決定方法と前記第二の決定方法ともに、各ラインについて導出された代表値を前記補正値として決定することを特徴とする請求項6または7に記載の撮像装置。
- 前記導出手段は、オプティカルブラック領域に欠陥画素が存在する場合は、その欠陥画素と隣接する画素を用いた補間により該欠陥画素の画素値を決定して代表値の計算を行うことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載に記載の撮像装置。
- 前記導出手段は、オプティカルブラック領域に欠陥画素が存在する場合は、その欠陥画素を除外して前記代表値の導出を行うことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第一の決定手段と前記第二の決定手段により得られた各ラインの補正値を、各ラインの画素値から減算する補正手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記第一の領域は、垂直走査回路が近傍に存在するラインにより構成されることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 二次元平面上に画素が複数配置された撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、前記二次元平面は、1つまたは複数のラインを有する第一の領域と、複数のラインを有する前記第一の領域以外の第二の領域を有し、各ラインは遮光されたオプティカルブラック領域と前記オプティカルブラック領域以外の有効領域を有し、
各ラインについて、オプティカルブラック領域の画素値から代表値を導出する導出工程と、
前記第一の領域について導出された代表値に基づいて、第一の決定方法に従って前記第一の領域内の各ラインのオフセット補正のための補正値を決定する第一決定工程と、
前記第二の領域について導出された代表値に基づいて、前記第一の決定方法とは独立した第二の決定方法に従って前記第二の領域内の各ラインのオフセット補正のための補正値を決定する第二決定工程と、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 - コンピュータに請求項13に記載の制御方法の各工程を実行させるためのプログラム。
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