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JP4503733B2 - Imaging device - Google Patents
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JP4503733B2 - Imaging device - Google Patents

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JP4503733B2
JP4503733B2 JP23514999A JP23514999A JP4503733B2 JP 4503733 B2 JP4503733 B2 JP 4503733B2 JP 23514999 A JP23514999 A JP 23514999A JP 23514999 A JP23514999 A JP 23514999A JP 4503733 B2 JP4503733 B2 JP 4503733B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スミア低減機能を有する撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
CCD撮像素子等を用いた固体撮像装置においては、固体撮像装置特有の現象として、強烈な光が入射したときに発生するスミア現象(より正確には、スミア及びブルーミングによって総合的に生じる現象であるが、本明細書においては当業者における慣用にならって、これを単にスミアと称している)による画質劣化が問題となっている。すなわち、このスミア現象は、本来の電荷蓄積領域に捕捉されなかった電荷がポテンシャル障壁を乗り越えて垂直転送路に漏れ込んだり、入射光の回折成分や多重反射成分が遮光膜下の垂直転送路に漏れ込んで電荷発生することなどにより生じるものであり、通常の定常的な光に起因する場合は、これが垂直転送期間にわたって発生するため、例えばスポット光の場合は、その上下に伸びる縦筋が生じ、画質を著しく損ねていた。
【0003】
これを低減する方法としては、信号の補正を行なうものや、光学シャッタを用いるものなどいくつかの提案があるが、信号補正では効果が不充分であったり、機械式シャッタでは制御性や信頼性が不充分であったり、液晶シャッタでは偏光を利用するため、透過率が理論上50%以下(実際はさらに低い)しか確保できないなどの欠点を有している。
【0004】
これに対して実用新案登録第2524634号公報には、撮影光学系とCCD撮像素子との間に介挿した、光拡散状態を切換え可能な(偏光板を必要としない故に高透過率の)液晶素子を制御して、スミア発生の原因となる信号読み出し(CCD転送)期間においては、スポット光を拡散させることで板面照度を平均化してピーク値を低下させ、スミアを低減する技術(以下ではこれをスミア低減撮像と称する)が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この従来技術は機械的シャッタの欠点を有さないから、例えば高速連写等にも適用可能で、且つ高透過率を維持したままスミア低減効果を得ることができる優れたものであるが、なお以下のような問題点を有するものである。すなわち、拡散手段によるスミアの低減は、スポット光起因のような局所的高輝度による局所スミアに対しては極めて有効に働くが、板面(撮像面)照度が全体的に高くなった場合、すなわち高速シャッタ(短時間露光)使用時に生じる遍在スミアに対しては、効果が不充分である。
【0006】
この点について詳述すると、シャッタ速自身はスミアレベルと直接相関はないものの、一般的な撮影時においてはいわゆる適正露出を与えることが前提になるから、高速シャッタを使用する場合とは、すなわちそれだけ短時間の露光であっても充分な露光量が得られる板面照度の場合ということになる。この意味において、平均的板面照度Lと露光時間Tとの間にはL=k/T(kは撮像素子の感度によって決まる定数)の関係がある。したがって上記拡散手段により局所スミアが低減されていても、所定のシャッタ速以上(より短時間)の露光に関しては、画面全体が極めて高輝度になってしまうためスミアが発生して、レンズのフレア効果に類似の全体に白けた画像になってしまうという問題があった。
【0007】
なお、上記実用新案公報においても、このことに関する記載として、その第2頁右欄第39〜41行に「即ち、スミアは画面全体に亘って略均一に発生するため、信号処理回路(3)での画像信号の処理の際にスミア成分を容易に除去できる。」との記載がある。しかしながら、該公報においては、そのスミア成分を除去する処理が具体的にどのようなものか、またどのような条件のもとでこれを適用すべきか等については一切開示されていないため、以下のような問題が未解決のままであった。
【0008】
第1に、上記公報の記載からはスミア成分はほぼ一定と仮定して補正処理を行なう技術が示唆されるが、現実のスミア成分は必ずしも均一には生じないという問題があった。すなわち、液晶を用いた拡散素子の拡散度合は必ずしも充分ではない場合がある。なぜなら、スミア低減撮像を行なうためには拡散素子の応答が速くないといけないが、素子の応答特性を速くするためには、電極間距離=素子の能動部分の厚さ(セル厚)を小さくすることは必須となる。また、素子の能動部分の波長による屈折率の違い、すなわち「分散」特性は一般に通常の光学ガラスよりも大きいため、この影響を軽減する意味からも、やはりセル厚は薄い方が好ましい(例えば数μm〜数10μm)。ところが、セル厚を薄くすると、拡散度合は当然低下する。したがって、充分な像の拡散が得られず、若干ながら被写体パターンの影響を残す場合があり、板面照度が高い場合には均一とは見做せない場合があった。
【0009】
また拡散性が充分であっても、一般的なレンズの特性によって、周辺光量は中心光量よりもかなり低下している。したがって、発生するスミアについても、かなり大きなシェーディングを含んでおり、板面照度が高い場合には、均一とは見做せない場合があった。
【0010】
第2には、信号処理によってスミア成分の除去を行なう場合には、一般に画像信号のノイズが増加してしまうという問題があった。
【0011】
本発明は、従来の撮像装置における上記問題点を解決するためになされたもので、スミア低減撮像を行なった際に必ずしもスミア成分が均一に生じない場合も考慮して、組合わせて使用されるべきスミア補正信号処理技術を選択し特定的に組合わせ適用することによって、スミアによる画質劣化を生じない高画質の撮像装置を提供することを目的とし、また、特に信号処理に伴う画像信号のノイズ増加問題に着目し、露出時間が所定値以上の場合には上記特定の信号処理によるスミア補正を行なわないようにすることで、総合的に画質劣化の少ない高画質の撮像装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項1に係る発明は、予定焦平面に対する出力光学像の状態を被写体結像状態と被写体像拡散状態とに設定可能な撮像光学系と、該撮像光学系の出力光学像を光電変換して画像信号として出力する撮像素子と、該撮像素子の駆動及び前記撮像光学系を制御して、当該読み出し対象たる画像信号の蓄積期間には前記撮像光学系を前記被写体結像状態とし、前記画像信号の読み出し期間には前記撮像光学系を前記被写体像拡散状態としてスミア低減撮像を可能とする撮像制御手段と、前記スミア低減撮像による前記撮像素子の出力信号の垂直ブランキング期間に対応する出力に基づいて前記撮像素子のスミア成分を検出するスミア検出手段と、該スミア検出手段の検出した前記スミア成分に基づいて有効信号出力期間の撮像素子出力である有効画像信号を補正するスミア補正手段と、前記撮像制御手段が前記スミア低減撮像制御を行なった撮像時の露光時間前記スミア低減撮像によっても低減できない偏在スミアの画質的許容限界に対応して定まる所定値未満であった場合には、前記スミア補正手段により前記有効画像信号を補正し、前記撮像時の露光時間が前記スミア低減撮像の低減効果に対応して定まる所定値以上であった場合は、前記スミア補正手段による前記信号補正を行わないように制御するスミア補正制御手段とで撮像装置を構成するものである
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。図1は、本発明に係る撮像装置の主たる実施の形態のディジタルカメラを示すブロック構成図である。1は前玉1aと後玉1bとからなる撮像レンズ、2はフォーカスアクチュエータ2aとズームアクチュエータ2bとからなるレンズ駆動機構、3は可動絞り、4はローパスフィルタ及び赤外カットフィルタからなる光学フィルタ、5はCCD撮像素子、6はCCDドライバ、7はA/Dコンバータを含むプリプロセス回路、8はディジタルプロセス回路で、ハードとしてメモリを含み、全てのディジタルプロセス処理を行うものである。9はメモリカードインターフェース、10はメモリカード、11はLCD画像表示系、12は主たる構成としてマイコンを含むシステムコントローラ、13は操作スイッチ系、14は表示用LCDを含む操作表示系、15は絞りアクチュエータ、16はアクチュエータドライバ、17は光拡散素子、18は光拡散素子ドライバ、19はEEPROMである。
【0014】
このように構成したディジタルカメラにおいては、上記のように、いわゆる高分子分散型(ポリマーネットワーク型)液晶を透明電極付き光学ガラスの板状セルに封入した構造の光拡散素子17が、撮像レンズ1の内部の可動絞り3の近傍に設けられている。次に、この光拡散素子17について更に詳述する。光拡散素子17は、2枚の光学ガラスを貼り合わせて全体としては厚さが 0.9mmの平行平板ガラスを備え、貼り合わせ部に厚さ10μmの平坦な液晶封入部を有している。この封入部に液晶が分散された透明樹脂が封入されて、素子としての能動部分が形成されている。そして、透明電極から引出された接続線は、光拡散素子ドライバ18に接続され、所定電圧の公知の交流駆動によって駆動されるようになっている。
【0015】
なお、電圧印加時と非印加時(残留電荷排出のため本実施の形態では0電圧印加)に対して、拡散と非拡散(素通し)状態をどのように割り当てるかは本来任意であるが、TTL光学ファインダと組合わせた場合に、カメラ電源OFFでもファインダが見えるようにする、あるいはスミア低減撮像を必要としない場合に電力を消費する必要が生じないようにするなどの効果を得る目的で、本実施の形態では特に電圧非印加時に非拡散となるようにしており、一旦0電圧を印加して残留電荷を排出した後には、ドライバへの電源供給を停止しても素通し状態が保たれるようになっている。このためには媒質に相当する液晶と媒体に相当する樹脂の実効的な屈折率が、電圧非印加状態で等しくなるように構成されていることは言うまでもない。
【0016】
続いて上記実施の形態における制御に関する説明を行なう。本実施の形態のディジタルカメラにおいては、システムコントローラ12が全ての制御を統括的に行なっており、可動絞り3と、CCDドライバ6によるCCD撮像素子5の駆動(電子シャッタ)を制御して、露光(電荷蓄積)及び信号の読み出しを行ない、それをプリプロセス回路7を介してディジタルプロセス回路8に格納し、このディジタルプロセス回路8の中で全ての必要な各種信号処理を施した後に、メモリカード10に記録するものである。そして、露光及び信号読み出しのタイミングに合わせて光拡散素子ドライバ18を駆動し、光拡散素子17の拡散特性を変化させることで、スミア低減撮像を行なうことができるようになっている。すなわち、撮影対象である当該被写体像の光電変換電荷の蓄積中は、光拡散素子17を非拡散(素通し)状態のままとしており、CCD転送路(垂直シフトレジスタ)への転送パルスTGが出ると同時に、拡散状態にすべく電圧印加を開始する。ただし駆動を開始してから光拡散素子17が現実に充分な拡散状態に転移するまではかなりの時間を要する。この転移時間は素子の材料、印加電圧や駆動周波数にも依存するが、通常数ms〜数 100ms程度である。そして素子(能動部)の厚さにも大きく依存する。本実施の形態では厚さが10μmと薄いため、転移時間は10ms以下と高速であって、これに対応して撮像信号の読み出し(信号電荷のCCD転送)は、転送パルスTGの出力後10msの時点から開始される。そして、信号読み出しが終了した後は次の撮影に備え、また無駄な駆動電力をなくす意味で、速やかな適時に光拡散素子17への電圧印加を0電圧として素通し状態に転移させる。この後光拡散素子ドライバ18への通電を停止してもよい。
【0017】
この時、もしも転移時間が異なる値であれば、これに合わせた読み出し開始時刻を設定すればよい。また、この時更に遅らせて読み出しを開始してもよいが、それに伴う暗電流ノイズの増加を避けるため、本実施の形態では不要な遅延はさせていない。
【0018】
さて、このようなスミア低減撮像を行なう本実施の形態のディジタルカメラは、同時に上述のディジタルプロセス回路8においてスミア検出部8−1とスミア補正部8−2とを備え、信号処理の一部として、スミア成分の検出とスミア補正処理を行なう機能を有している。そして、スミア補正処理は撮像時の露光時間がスミア限界露光時間Ts未満であった場合に適用されるようになっている。
【0019】
ここで、スミア限界露光時間Tsについて説明する。上記従来の問題点でも述べたように、適正露光の関係を保つ場合には、露光時間が短くなるに従って拡散手段によっても低減できない遍在スミアが増加するから、設計時点で予めこの遍在スミアの画質的許容限界を(例えば検知限以下という基準で)設定し、これに対応する露光時間をTsとするものである。(言うまでもなく、上述した板面照度が高い場合に顕在化してくるスミア低減撮像時の拡散均一性不充分の問題も含めて、スミア補正なしでも問題を生じない限界の値に設定する。)すなわち、露光時間がTs以上であれば、設計時点で設定した所定の高画質が保証されるものである。このTsの値はEEPROM19に格納されており、上記露出制御に際して参照される。EEPROM19を使用しているから書き換え可能であり、製品出荷後に市場の反響を見て、この保証する画質のレベル(に対応するTs)を変更したり、使用者がこれを変更可能な仕様としたりすることが容易にできる。
【0020】
本実施の形態において適用されるスミア補正処理の方式は、CCD撮像素子5の出力信号の垂直ブランキング期間に対応する出力に基づいて撮像素子5のスミア成分を検出するスミア検出部8−1の検出したスミア成分に基づいて、スミア補正部8−2において有効信号出力期間の撮像素子出力である有効画像信号を補正するものであって、具体的にはVOB(垂直光学的黒検出用画素)の出力から算出したスミア除去基準信号を有効画像信号から減じるものである。
【0021】
すなわち、上記スミア低減撮像によって得られた1画面に対応する撮像出力信号をディジタルプロセス回路7の所定メモリ領域に格納すると、まずスミア検出部8−1においてVOBの出力を用いてスミア除去基準信号を算出する。すなわち複数ライン(ここでは仮に12ラインとする)あるOB画素のデータのうち、同じ水平アドレスを持つ12画素毎の和をとり画素数12で除することで平均値を得る。言い換えれば、このスミア除去基準信号は複数のVOBラインの平均値に相当する、1ライン分の画像信号である。このようにして得られたスミア除去基準信号を用いて、スミア補正部8−2において有効画素信号に関するスミア補正が行なわれる。すなわち、有効画素部分から読み出された画素信号の各ラインデータから、このスミア除去基準信号を減じたものを補正後の出力とする。言うまでもなく、減算は同じ水平アドレスを持つデータ間で行われる。
【0022】
このとき、VOBは遮光された画素であるから、本来その出力信号は(ノイズを別にすれば)0であるはずで、もし0でないとすれば、それはスミアであるから上記減算によってスミアを除去することができる。そして、これはスミアが全画面に関して均一に発生していない場合にも有効である。ここで、一方減算に用いるスミア除去信号は、上述のように1ライン分の画像信号であるから、それ自体ノイズを有している。そのため減算に際しては、このノイズ成分が有効画像信号に重畳されることになるため、画質劣化の一要因となる。なお、上記スミア除去基準信号の算出に当たって12ラインの平均を取ったのは、このノイズを低減するためであるが、完全に0にすることは不可能である。
【0023】
この点に鑑み、本実施の形態のディジタルカメラは、撮像時の露光時間がスミア限界露光時間Ts以上であった場合には、システムコントローラ12の制御によりスミア補正部8−2によるスミア補正を行なわないように構成されている。このように構成したことにより、スミアによって許容できない画質劣化が生じる露光時間Ts未満の場合には(この場合はスミア補正を行なう利益が不利益よりも大きいから)スミア補正を行なうことで高画質を確保し、スミアによる画質劣化が生じない露光時間Ts以上の場合にはスミア補正を行なわないから、補正によるノイズ増大を生じないという意味で高画質を確保している。
【0024】
そして、このようにして撮像された高画質の画像信号は、適宜各種信号処理を経てメモリカード10に記録あるいはLCD画像表示系11に表示される。すなわち、上記実施の形態のディジタルカメラは、例えば高速連写等にも適用可能で、且つ高透過率を維持したままスミア低減効果を得ることができ、しかも総合的に画質劣化の少ない高画質の撮像装置である。
【0025】
なお、上記実施の形態の他にも様々な実施の形態が考えられる。例えば、上記実施の形態のディジタルカメラでは、露光時間がTs以上の場合にはスミア補正を行なわないようにして、補正に伴うノイズ増加を生じないようにしたものを示したが、この場合も少なくともTs以上の場合と同等の画質は得られることに着目して、これを許容すれば、Ts未満の場合と全く同じスミア補正を行なうように構成してもよい。このようにすることで、露出時間による場合分けが不要になり、制御や構成の単純化が図られる。
【0026】
また上記実施の形態はディジタル(静止画)カメラに適用したものであるが、本発明は動画カメラにも適用できる。この場合、像拡散状態の時は被写体像が得られないから、画像の出力レートは通常1/2に落ちる(NTSC準拠の場合で30フィールド/秒)が、これはバッファメモリを用いて補えばよく、この構成を一つの具体的な実施の形態として挙げておく。すなわち、1フィールド毎に交互に光拡散素子の拡散/非拡散を切換え、拡散状態にある時読み出した出力信号(これは1フィールド前の非拡散状態時に蓄積されたものである)のみを、有効な画像信号として使用しつつバッファメモリに記憶し、非拡散状態時の期間については直前のフィールドにて記憶された画像信号を再度使用するように構成するものである。
【0027】
更にまた、上記実施の形態では、スミア限界露光時間TsはEEPROMに記憶するようにしたものを示したが、これを任意のメモリに記憶させるように置き換えてもよいことは自明である。
【0028】
一方、このTsの記憶手段を、カメラが他の目的(例えば撮像素子の画素欠陥データ記憶、カメラの制御プログラム記憶など)で使用するメモリと兼用すれば、ハードウェアとしてのメモリ素子の数を増やすことなく本発明を適用することが可能となる。これも一つの実施の形態となる。
【0029】
以上本発明のいくつかの実施の形態を具体的に示したが、本発明はこれらに限られることなく、特許請求の範囲に記載の限りにおいて如何なる態様をも取り得るものであることは言うまでもない。
【0030】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、請求項1に係る発明は、偏在スミアによって許容できない画質劣化が生じる露光時間未満の場合にはスミア補正を行うことで高画質を確保し、偏在スミアによる画質劣化が生じない露光時間以上の場合にはスミア補正を行わないから、補正によるノイズ増大を生じないので高画質を確保することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る撮像装置の実施の形態のディジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 撮像レンズ
1a 前玉
1b 後玉
2 レンズ駆動機構
2a フォーカスアクチュエータ
2b ズームアクチュエータ
3 可動絞り
4 光学フィルタ
5 CCD撮像素子
6 CCDドライバ
7 プリプロセス回路
8 ディジタルプロセス回路
8−1 スミア検出部
8−2 スミア補正部
9 メモリカードインターフェース
10 メモリカード
11 LCD画像表示系
12 システムコントローラ
13 操作スイッチ系
14 操作表示系
15 絞りアクチュエータ
16 アクチュエータドライバ
17 光拡散素子
18 光拡散素子ドライバ
19 EEPROM
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging apparatus having a smear reduction function.
[0002]
[Prior art]
In a solid-state image pickup device using a CCD image pickup device or the like, a phenomenon peculiar to the solid-state image pickup device is a smear phenomenon that occurs when intense light is incident (more precisely, it is a phenomenon that occurs comprehensively by smear and blooming). However, in this specification, the image quality deterioration due to the common use by those skilled in the art is simply called smear). In other words, this smear phenomenon is caused by charges that are not trapped in the original charge accumulation region leaking into the vertical transfer path over the potential barrier, or diffraction components and multiple reflection components of incident light enter the vertical transfer path under the light shielding film. This occurs due to leakage and charge generation, etc., and when it is caused by normal steady light, this occurs over the vertical transfer period. For example, in the case of spot light, vertical stripes extending vertically are generated. , Image quality was severely impaired.
[0003]
There are several proposals for reducing this, such as signal correction and using an optical shutter, but the signal correction is not sufficient, and mechanical shutters offer controllability and reliability. However, the liquid crystal shutter uses polarized light, so that the transmittance is theoretically only 50% or less (actually lower).
[0004]
On the other hand, Japanese Utility Model Registration No. 2524634 discloses a liquid crystal which is interposed between a photographing optical system and a CCD image pickup device and which can switch a light diffusion state (high transmittance because a polarizing plate is not required). In the signal readout (CCD transfer) period that controls the element and causes smearing, the spot light is diffused to average the plate surface illuminance to lower the peak value and reduce smear (hereinafter referred to as “smear”). This is referred to as smear reduction imaging).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since this prior art does not have the disadvantages of a mechanical shutter, it can be applied to, for example, high-speed continuous shooting and the like, and is excellent in that it can obtain a smear reduction effect while maintaining high transmittance. However, it has the following problems. That is, the reduction of smear by the diffusing means works extremely effectively for local smear due to local high brightness such as that caused by spot light, but when the illuminance of the plate surface (imaging surface) increases overall, The effect is insufficient for omnipresent smear that occurs when using a high-speed shutter (short-time exposure).
[0006]
This point will be described in detail. Although the shutter speed itself does not directly correlate with the smear level, it is presumed that a so-called appropriate exposure is given during general photographing. This is the case of plate surface illuminance at which a sufficient exposure amount can be obtained even with a short exposure. In this sense, there is a relationship of L = k / T (k is a constant determined by the sensitivity of the image sensor) between the average plate surface illuminance L and the exposure time T. Therefore, even if the local smear is reduced by the diffusing means, the exposure on a screen with a speed higher than a predetermined shutter speed (shorter time) causes the entire screen to have extremely high brightness, resulting in smearing and the lens flare effect. There was a problem that the whole image became white.
[0007]
In the above-mentioned utility model gazette, as a description relating to this, the right column of the second page, lines 39 to 41, states that “Smear occurs substantially uniformly over the entire screen, so that the signal processing circuit (3) The smear component can be easily removed at the time of processing the image signal in “.”. However, the publication does not disclose at all what the process for removing the smear component is, and under what conditions it should be applied. Such a problem remained unresolved.
[0008]
First, the description of the above publication suggests a technique for performing correction processing assuming that the smear component is substantially constant, but there is a problem that the actual smear component does not necessarily occur uniformly. That is, the diffusion degree of the diffusing element using liquid crystal may not always be sufficient. This is because, in order to perform smear reduction imaging, the response of the diffusion element must be fast, but in order to increase the response characteristic of the element, the distance between the electrodes = the thickness of the active part of the element (cell thickness) is reduced. That is essential. In addition, since the difference in refractive index depending on the wavelength of the active portion of the element, that is, the “dispersion” characteristic is generally larger than that of ordinary optical glass, it is preferable that the cell thickness is smaller (for example, several times) in order to reduce this influence. μm to several tens of μm). However, when the cell thickness is reduced, the degree of diffusion naturally decreases. Accordingly, sufficient image diffusion cannot be obtained, and the influence of the subject pattern may remain slightly, and it may not be considered uniform when the plate surface illuminance is high.
[0009]
Even if the diffusibility is sufficient, the peripheral light amount is considerably lower than the central light amount due to general lens characteristics. Accordingly, the generated smear also includes a considerably large shading, and when the plate surface illuminance is high, it may not be considered uniform.
[0010]
Secondly, when the smear component is removed by signal processing, there is a problem that noise of the image signal generally increases.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problems in conventional imaging apparatuses, and is used in combination in consideration of the case where smear components do not necessarily occur uniformly when smear reduction imaging is performed. The purpose is to provide a high-quality image pickup device that does not cause image quality degradation due to smear by selecting and applying a specific smear correction signal processing technique, and in particular, noise of image signals accompanying signal processing Focusing on the increase problem, when the exposure time is equal to or greater than a predetermined value, by providing no smear correction by the specific signal processing, it is possible to provide a high-quality image pickup apparatus with little image quality degradation overall. Objective.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an invention according to claim 1 is directed to an imaging optical system capable of setting a state of an output optical image with respect to a planned focal plane to a subject imaging state and a subject image diffusion state, and the imaging optical system. An image pickup device that photoelectrically converts an output optical image and outputs the image signal as an image signal, and driving the image pickup device and controlling the image pickup optical system so that the image pickup optical system is moved to the subject during an accumulation period of the image signal to be read In an imaging state, during the readout period of the image signal, imaging control means for enabling smear reduction imaging with the imaging optical system in the subject image diffusion state, and a vertical block of the output signal of the imaging device by the smear reduction imaging A smear detecting means for detecting a smear component of the image sensor based on an output corresponding to a ranking period, and an effective signal output period based on the smear component detected by the smear detecting means. A smear correction means for correcting the effective image signal is an image pickup device output, quality acceptability of ubiquitous smear exposure time at the time of imaging of the imaging control unit has performed the smear reduction imaging control can not also be reduced by the smear reduction imaging When the effective image signal is corrected by the smear correction unit when the value is less than a predetermined value determined in accordance with the limit , the exposure time at the time of imaging is determined to correspond to the reduction effect of the smear reduction imaging If the it was the above, and constitutes the imaging apparatus in the smear correction control means for controlling so as not to perform the signal correction by the smear correction means.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a digital camera of a main embodiment of an imaging apparatus according to the present invention. 1 is an imaging lens composed of a front lens 1a and a rear lens 1b, 2 is a lens driving mechanism composed of a focus actuator 2a and a zoom actuator 2b, 3 is a movable diaphragm, 4 is an optical filter composed of a low-pass filter and an infrared cut filter, Reference numeral 5 denotes a CCD image pickup device, 6 denotes a CCD driver, 7 denotes a preprocess circuit including an A / D converter, 8 denotes a digital process circuit, which includes a memory as hardware and performs all digital process processing. 9 is a memory card interface, 10 is a memory card, 11 is an LCD image display system, 12 is a system controller including a microcomputer as a main configuration, 13 is an operation switch system, 14 is an operation display system including a display LCD, and 15 is an aperture actuator , 16 is an actuator driver, 17 is a light diffusing element, 18 is a light diffusing element driver, and 19 is an EEPROM.
[0014]
In the digital camera configured in this way, as described above, the light diffusing element 17 having a structure in which a so-called polymer dispersed liquid crystal (polymer network type) liquid crystal is sealed in a plate-like cell of optical glass with a transparent electrode is used as the imaging lens 1. Is provided in the vicinity of the movable diaphragm 3 inside. Next, the light diffusing element 17 will be described in more detail. The light diffusing element 17 is formed by bonding two optical glasses together to provide a parallel plate glass having a thickness of 0.9 mm as a whole, and has a flat liquid crystal enclosing portion having a thickness of 10 μm at the bonding portion. A transparent resin in which liquid crystal is dispersed is enclosed in the encapsulating portion to form an active portion as an element. The connection line drawn from the transparent electrode is connected to the light diffusing element driver 18 and driven by a known alternating current drive with a predetermined voltage.
[0015]
It should be noted that how to assign the diffusion state and the non-diffusion (through) state to the time of voltage application and non-application (0 voltage application in the present embodiment for discharging residual charges) is arbitrarily arbitrary. When combined with an optical viewfinder, this view is effective for making it possible to see the viewfinder even when the camera is turned off, or to eliminate the need to consume power when smear reduction imaging is not required. In the embodiment, non-diffusion is performed particularly when no voltage is applied. After the residual voltage is discharged once the zero voltage is applied, the passing state is maintained even if the power supply to the driver is stopped. It has become. For this purpose, it is needless to say that the effective refractive index of the liquid crystal corresponding to the medium and the resin corresponding to the medium are equal when no voltage is applied.
[0016]
Subsequently, the control related to the above embodiment will be described. In the digital camera of the present embodiment, the system controller 12 performs all the control in an integrated manner, and controls the movable diaphragm 3 and the drive (electronic shutter) of the CCD image sensor 5 by the CCD driver 6 to perform exposure. (Charge accumulation) and signal reading out, storing them in the digital process circuit 8 via the pre-process circuit 7, performing all necessary various signal processing in this digital process circuit 8, and then the memory card It is recorded in 10. The light diffusing element driver 18 is driven in accordance with the timing of exposure and signal readout, and the diffusion characteristics of the light diffusing element 17 are changed, so that smear reduction imaging can be performed. That is, while the photoelectric conversion charge of the subject image to be photographed is being accumulated, the light diffusing element 17 is left in a non-diffusing (through) state, and a transfer pulse TG to the CCD transfer path (vertical shift register) is output. At the same time, voltage application is started to make the diffusion state. However, it takes a considerable time from the start of driving until the light diffusing element 17 shifts to a sufficiently diffuse state. This transition time depends on the element material, applied voltage, and drive frequency, but is usually about several ms to several hundred ms. It also greatly depends on the thickness of the element (active part). In this embodiment, since the thickness is as thin as 10 μm, the transition time is as fast as 10 ms or less. Correspondingly, the readout of the imaging signal (signal charge CCD transfer) is 10 ms after the output of the transfer pulse TG. Start from the moment. Then, after the signal readout is completed, the voltage application to the light diffusing element 17 is quickly transferred to the pass-through state in a timely manner to prepare for the next photographing and eliminate unnecessary driving power. Thereafter, energization to the light diffusing element driver 18 may be stopped.
[0017]
At this time, if the transition time is a different value, the read start time may be set in accordance with this. At this time, the reading may be started with further delay, but in this embodiment, unnecessary delay is not performed in order to avoid an increase in dark current noise associated therewith.
[0018]
The digital camera according to the present embodiment that performs such smear reduction imaging includes a smear detection unit 8-1 and a smear correction unit 8-2 in the digital process circuit 8 at the same time, and as a part of signal processing. The function of detecting smear components and performing smear correction processing is provided. The smear correction process is applied when the exposure time during imaging is less than the smear limit exposure time Ts.
[0019]
Here, the smear limit exposure time Ts will be described. As described in the above-mentioned conventional problems, when maintaining the proper exposure relationship, the ubiquitous smear that cannot be reduced by the diffusing means increases as the exposure time becomes shorter. An image quality tolerance limit is set (for example, on the basis of the detection limit or less), and an exposure time corresponding to this is set as Ts. (Needless to say, it is set to a limit value that does not cause a problem even without smear correction, including the problem of insufficient diffusion uniformity during smear reduction imaging that becomes apparent when the plate surface illumination is high). If the exposure time is equal to or longer than Ts, the predetermined high image quality set at the design time is guaranteed. The value of Ts is stored in the EEPROM 19, and is referred to during the exposure control. Since EEPROM19 is used, it can be rewritten, and after confirming the market response, the guaranteed image quality level (corresponding to Ts) can be changed, or the specification can be changed by the user. Can be easily done.
[0020]
The smear correction processing method applied in the present embodiment is a smear detection unit 8-1 that detects a smear component of the image sensor 5 based on an output corresponding to a vertical blanking period of the output signal of the CCD image sensor 5. Based on the detected smear component, the smear correction unit 8-2 corrects an effective image signal that is an image sensor output during the effective signal output period, and specifically, VOB (vertical optical black detection pixel). The smear removal reference signal calculated from the output is subtracted from the effective image signal.
[0021]
That is, when an imaging output signal corresponding to one screen obtained by the smear reduction imaging is stored in a predetermined memory area of the digital process circuit 7, first, the smear detection unit 8-1 uses the VOB output to generate a smear removal reference signal. calculate. That is, the average value is obtained by taking the sum of every 12 pixels having the same horizontal address from the data of OB pixels having a plurality of lines (here, 12 lines) and dividing by the number of pixels. In other words, this smear removal reference signal is an image signal for one line corresponding to the average value of a plurality of VOB lines. Using the smear removal reference signal thus obtained, the smear correction unit 8-2 performs smear correction on the effective pixel signal. That is, the corrected output is obtained by subtracting the smear removal reference signal from each line data of the pixel signal read from the effective pixel portion. Needless to say, the subtraction is performed between data having the same horizontal address.
[0022]
At this time, since the VOB is a light-shielded pixel, its output signal should be 0 (aside from noise), and if it is not 0, it is a smear and the smear is removed by the above subtraction. be able to. This is also effective when smear does not occur uniformly over the entire screen. Here, since the smear removal signal used for subtraction is an image signal for one line as described above, it itself has noise. Therefore, at the time of subtraction, this noise component is superimposed on the effective image signal, which is a factor in image quality degradation. It should be noted that the average of 12 lines was calculated in calculating the smear removal reference signal in order to reduce this noise, but it is impossible to completely reduce it to zero.
[0023]
In view of this point, the digital camera of the present embodiment performs smear correction by the smear correction unit 8-2 under the control of the system controller 12 when the exposure time at the time of imaging is equal to or greater than the smear limit exposure time Ts. Is configured to not. With such a configuration, when the exposure time Ts is less than the exposure time Ts at which unacceptable image quality degradation occurs due to smear (in this case, the benefit of smear correction is greater than the disadvantage), the smear correction is performed to improve the image quality. Since the smear correction is not performed when the exposure time Ts is longer than the exposure time Ts at which image quality deterioration due to smear does not occur, high image quality is ensured in the sense that noise increase due to correction does not occur.
[0024]
The high-quality image signal imaged in this way is recorded in the memory card 10 or displayed on the LCD image display system 11 through various signal processing as appropriate. That is, the digital camera of the above embodiment can be applied to, for example, high-speed continuous shooting, and can obtain a smear reduction effect while maintaining high transmittance, and has high image quality with little image quality degradation overall. An imaging device.
[0025]
In addition to the above-described embodiments, various embodiments can be considered. For example, in the digital camera of the above embodiment, the smear correction is not performed when the exposure time is Ts or longer so as not to cause an increase in noise due to the correction. Focusing on the fact that an image quality equivalent to that in the case of Ts or more can be obtained, and if this is allowed, it may be configured to perform the same smear correction as in the case of less than Ts. By doing in this way, the case classification according to exposure time becomes unnecessary, and simplification of control and a structure is achieved.
[0026]
Although the above embodiment is applied to a digital (still image) camera, the present invention can also be applied to a moving image camera. In this case, since the subject image cannot be obtained in the image diffusion state, the output rate of the image is usually halved (30 fields / second in the case of NTSC conformance). This can be compensated by using a buffer memory. This configuration is often cited as one specific embodiment. In other words, the diffusion / non-diffusion of the light diffusing element is alternately switched for each field, and only the output signal read out in the diffusion state (this is the one accumulated in the non-diffusion state one field before) is effective. The image signal is stored in the buffer memory while being used as an image signal, and the image signal stored in the immediately preceding field is used again during the non-diffusion state.
[0027]
In the above embodiment, the smear limit exposure time Ts is stored in the EEPROM. However, it is obvious that the smear limit exposure time Ts may be replaced with an arbitrary memory.
[0028]
On the other hand, if this Ts storage means is also used as a memory used by the camera for other purposes (eg, pixel defect data storage of the image sensor, camera control program storage, etc.), the number of memory elements as hardware is increased. The present invention can be applied without any problem. This is also an embodiment.
[0029]
Although several embodiments of the present invention have been specifically shown above, it is needless to say that the present invention is not limited to these and can take any form as long as it is described in the claims. .
[0030]
【The invention's effect】
As described based on the embodiments above, the invention according to claim 1, ensuring high picture quality by performing the smear correction in the case of less than the exposure time image quality degradation unacceptable due uneven distribution smear, uneven distribution smear Since the smear correction is not performed when the exposure time is longer than the exposure time at which the image quality deterioration due to the correction does not occur, the noise increase due to the correction does not occur, so that it has an excellent effect that a high image quality can be ensured .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a digital camera according to an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging lens 1a Front ball 1b Rear ball 2 Lens drive mechanism 2a Focus actuator 2b Zoom actuator 3 Movable diaphragm 4 Optical filter 5 CCD image sensor 6 CCD driver 7 Pre-process circuit 8 Digital process circuit 8-1 Smear detection part 8-2 Smear detection part 8-2 Correction unit 9 Memory card interface
10 Memory card
11 LCD image display system
12 System controller
13 Operation switch system
14 Operation display system
15 Aperture actuator
16 Actuator driver
17 Light diffusing element
18 Light diffusing element driver
19 EEPROM

Claims (1)

予定焦平面に対する出力光学像の状態を被写体結像状態と被写体像拡散状態とに設定可能な撮像光学系と、該撮像光学系の出力光学像を光電変換して画像信号として出力する撮像素子と、該撮像素子の駆動及び前記撮像光学系を制御して、当該読み出し対象たる画像信号の蓄積期間には前記撮像光学系を前記被写体結像状態とし、前記画像信号の読み出し期間には前記撮像光学系を前記被写体像拡散状態としてスミア低減撮像を可能とする撮像制御手段と、前記スミア低減撮像による前記撮像素子の出力信号の垂直ブランキング期間に対応する出力に基づいて前記撮像素子のスミア成分を検出するスミア検出手段と、該スミア検出手段の検出した前記スミア成分に基づいて有効信号出力期間の撮像素子出力である有効画像信号を補正するスミア補正手段と、前記撮像制御手段が前記スミア低減撮像制御を行なった撮像時の露光時間前記スミア低減撮像によっても低減できない偏在スミアの画質的許容限界に対応して定まる所定値未満であった場合には、前記スミア補正手段により前記有効画像信号を補正し、前記撮像時の露光時間が前記スミア低減撮像の低減効果に対応して定まる所定値以上であった場合は、前記スミア補正手段による前記信号補正を行わないように制御するスミア補正制御手段とを備えていることを特徴とする撮像装置。An imaging optical system capable of setting the state of the output optical image with respect to the planned focal plane to a subject imaging state and a subject image diffusion state; and an imaging device that photoelectrically converts the output optical image of the imaging optical system and outputs the result as an image signal; The imaging optical system is controlled by controlling the driving of the imaging device and the imaging optical system so that the imaging optical system is in the subject imaging state during the accumulation period of the image signal to be read out, and the imaging optical during the readout period of the image signal. and imaging control means for enabling the smear reduction imaging the system as the subject image diffusing state, the smear component of the imaging device based on an output corresponding to the vertical blanking period of the output signal of the imaging device by the smear reduction imaging A smear detecting means for detecting, and a smear for correcting an effective image signal which is an image sensor output in an effective signal output period based on the smear component detected by the smear detecting means. A correction unit, wherein when the imaging control unit is less than the predetermined value determined corresponding to the image quality allowable limit of ubiquitous smear exposure time can not also be reduced by the smear reduction imaging at the time of imaging of performing the smear reduction imaging control If the effective image signal is corrected by the smear correction unit and the exposure time at the time of imaging is equal to or greater than a predetermined value determined in accordance with the reduction effect of the smear reduction imaging, the smear correction unit An image pickup apparatus comprising smear correction control means for controlling so as not to perform signal correction .
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