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JP3796421B2 - Imaging apparatus and imaging method - Google Patents

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JP3796421B2
JP3796421B2 JP2001243249A JP2001243249A JP3796421B2 JP 3796421 B2 JP3796421 B2 JP 3796421B2 JP 2001243249 A JP2001243249 A JP 2001243249A JP 2001243249 A JP2001243249 A JP 2001243249A JP 3796421 B2 JP3796421 B2 JP 3796421B2
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correction
imaging
image signal
noise component
imaging region
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善郎 宇田川
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Canon Inc
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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置において撮影された画像信号に含まれるノイズ成分データの補正に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
固体撮像装置においては、その信号処理の過程で種々の要因によりノイズが発生することが知られている。その中で、固体撮像素子における固定パターンノイズとしては、従来からすりガラスをのせたような映像となるランダムなムラ状のノイズと、縦あるいは横方向に並んだ筋状のノイズとの2種類が知られている。
【0003】
これらのノイズを補正する方法としては、従来より図9に示すような回路を用いて行う方法が用いられていた。すなわち、1画面分の撮像素子のノイズ成分データをフレームメモリ52に予め記憶させておく。そして、撮像素子51で生成した撮像信号をプロセス回路7に出力するときには、この撮像信号からフレームメモリ52に記憶されたノイズ成分を減算器6で減算して出力するという方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては、フレームメモリに記憶された撮像素子のノイズ成分データは固定されたものであるので、例えば温度の変化に応じて変化する暗電流ムラ状ノイズ等を効果的に除去することができないという問題があった。
更に、上記従来例においては、撮像信号の補正をする必要のない場合についても一律に補正が行なわれてしまうので、その場合には画質を向上させるのではなく、逆に劣化させてしまうという問題があった。
【0006】
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、撮影時のノイズの状態に応じた適正なノイズ補正を行うことができるようにすることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、光電変換により画像信号を生成する撮像領域と、上記撮像領域への被写体からの光を遮光する遮光手段と、上記遮光手段により遮光をしていない状態で上記撮像領域に生じた画像信号を読み出す第1の動作、および上記遮光手段により遮光した状態で上記撮像領域に生じたノイズ成分データを読み出す第2の動作を行う駆動手段と、上記駆動手段の上記第2の動作によりノイズ成分データを読み出して、上記第1の動作により読み出された上記画像信号を補正する補正手段と、被写体の輝度が低い場合は上記補正手段による上記補正を行うと共に、被写体の輝度が高い場合は上記補正手段による上記補正を行わない制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、光電変換により画像信号を生成する撮像領域と、上記撮像領域への被写体からの光を遮光する遮光手段と、上記遮光手段により遮光をしていない状態で上記撮像領域に生じた画像信号を読み出す第1の動作、および上記遮光手段により遮光した状態で上記撮像領域に生じたノイズ成分データを読み出す第2の動作を行う駆動手段と、上記駆動手段の上記第2の動作によりノイズ成分データを読み出して、上記第1の動作により読み出された上記画像信号を補正する補正手段と、上記画像信号のゲインを上げることに応じて上記補正手段による上記補正を行う制御手段とを有することを特徴とする。
本発明の撮像装置の撮像方法は、光電変換により画像信号を生成する撮像領域を有する撮像装置の撮像方法であって、上記撮像領域への被写体からの光を遮光する遮光工程と、上記遮光工程により遮光をしていない状態で上記撮像領域に生じた画像信号を読み出す第1の動作、および上記遮光工程により遮光した状態で上記撮像領域に生じたノイズ成分データを読み出す第2の動作を行う駆動工程と、上記駆動工程の上記第2の動作によりノイズ成分データを読み出して、上記第1の動作により読み出された上記画像信号を補正する補正工程と、被写体の輝度が低い場合は上記補正工程にて上記補正を行うと共に、被写体の輝度が高い場合は上記補正工程にて上記補正を行わない制御工程とを有することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置の撮像方法は、光電変換により画像信号を生成する撮像領域を有する撮像装置の撮像方法であって、上記撮像領域への被写体からの光を遮光する遮光工程と、上記遮光工程により遮光をしていない状態で上記撮像領域に生じた画像信号を読み出す第1の動作、および上記遮光工程により遮光した状態で上記撮像領域に生じたノイズ成分データを読み出す第2の動作を行う駆動工程と、上記駆動工程の上記第2の動作によりノイズ成分データを読み出して、上記第1の動作により読み出された上記画像信号を補正する補正工程と、上記画像信号のゲインを上げることに応じて上記補正工程での上記補正を行う制御工程とを有することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の固体撮像装置の一実施例を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1の実施例を示す固体撮像装置のブロック図である。なお、図1において、図9に示した従来の固体撮像装置と同一符号を付した部分は、従来のものと同一機能部分であることを示している。
第1の実施例は、撮像素子の一部に感光画素が接続されていない信号線を設け、この信号線から得られる信号を撮像素子のノイズ成分データとして用いることにより、感光画素の影響を受けないノイズ補正を行うことを可能にして、装置全体を大型化させることなく撮像素子におけるノイズ成分を確実に除去できるようにしたものである。
【0014】
撮像素子1はドライバ8により駆動される。このドライバ8は同期信号発生回路9から発生された駆動パルスPDRにより駆動される。撮像素子1からの出力信号はスイッチ2によりスイッチされ、可動端子2aが固定端子A側に切り換えられた場合には、端子Aから撮像出力YS として減算器6の一端に加えられる。また、可動端子2aが固定端子B側に切り換えられた場合には、撮像素子1からの出力信号は端子BからA/Dコンバータ3に入力され、デジタルのノイズ成分データとしてラインバッファ4に蓄えられる。
【0015】
このノイズ成分データは、D/Aコンバータ5でD/A変換されてアナログのノイズ成分データYN として減算器6の他端に入力される。そして、前述の撮像出力YS からこのノイズ成分データYN が減算され、補正信号Yが得られる。このようにして生成された補正信号Yは、プロセス回路7に入力され、ホワイトクリップやアパーチャ補正等の処理を受けてビデオ信号Svとして出力される。
【0016】
図2は、撮像素子1の詳細な構成を示す図で、ここではMOS型の撮像素子を例としている。すなわち、1画素はMOS−FET(MOS型の電界効果トランジスタ)11と光ダイオード12とにより構成されている。そして、所定数の画素が水平方向および垂直方向にそれぞれ規則的に配列されて感光部を形成している。この感光部で生成された電荷は、各画素に接続された水平信号線13および垂直信号線14を介して読み出される。
【0017】
この電荷の読み出し動作をもう少し詳しく説明すると、まず垂直方向については、読み出しラインを指定するアドレス信号ADRがデコーダ15に入力され、これにより指定された読み出しラインが垂直レジスタ16に伝えられる。そして、このようにして指定された水平ライン13がアドレス信号ADRに従って順次走査されていく。次に水平方向については、アドレス信号ADRにより指定された1つの水平ラインに接続された各画素の信号が垂直信号線14を介して水平レジスタ17の作用により順次出力される。
【0018】
本実施例では、この水平ラインの最上部には感光画素が接続されていないダミーライン18を設けているところに特徴がある。そして、このダミーライン18は、後述する垂直方向の固定パターンノイズの取り込み時に指定されるものである。
【0019】
次に、図1に示した本実施例の固体撮像装置の全体の動作について、図3のタイミング図を参照して詳細に説明する。
【0020】
図3において、(a)は垂直同期信号VDを示し、(b)は垂直ブランキング信号VBを示している。まず、タイミングが図3(b)に示すような垂直ブランキング期間に入ると、アドレス信号ADRは、図3(c)に示すように、図2に示したダミーライン18を指定する。上述したように、ダミーライン18には感光画素が接続されていないので、ダミーライン18から出力される信号はノイズ成分のみであり、撮像素子1の固定パターンノイズとして用いられる。
【0021】
また、垂直ブランキング期間においては、図3(d)のように、可動端子2aが固定端子B側を選択するように、スイッチ信号PSWがスイッチ2に与えられる。これにより、撮像素子1から出力されたノイズ成分データがA/Dコンバータ3に入力される。更に、A/DコンバータパルスPCNT1が、図3(e)に示すようにオンとなり、A/Dコンバータ3が作動し始める。これにより、水平1ライン分のノイズ成分データがA/D変換され、これがデジタル信号としてラインバッファ4に蓄えられる。
【0022】
次に、垂直ブランキング期間を終了して有効期間に入ると、図3(d)のように、可動端子2aが固定端子A側を選択するように、スイッチ信号PSWがスイッチ2に与えられる。これにより、この有効期間中のアドレス信号ADRにより指定された有効ラインにおける撮像出力YS が減算器6の一端に入力される。
【0023】
また、この有効期間内ではD/Aコンバータ5を駆動するD/AコンバータパルスPCNT2が、図3(f)に示すようにオンとなり、前述の垂直ブランキング期間中にラインバッファ4に蓄えられたノイズ成分データがアナログのノイズ成分データYN に変換されて減算器6の他端に入力される。減算器6内では、Y=YS −YN なる演算が行なわれ、これにより固定パターンノイズ成分が取り除かれた補正信号Yが得られる。そして、この補正信号Yはプロセス回路7に入力され、ここで同期信号等が加えられ、ビデオ信号Svとして出力される。
【0024】
以上説明した第1の実施例においては、減算器6での減算処理をアナログ信号を用いて行う場合について説明したが、デジタル信号を用いて行うようにしてもよい。図4は、このようにデジタル的に減算処理を行うようにした第2の実施例としての固体撮像装置を示す図である。なお、図4において、図1に示した固体撮像装置と同一の機能部分には同一符号を付してある。
【0025】
図4において、撮像素子1からの出力信号は、A/Dコンバータ3によりA/D変換されてデジタル信号とされる。撮像素子1からの出力信号は、前述した実施例と同様に、図3(a)〜(d)に示すような動作タイミングで切り換えられ出力された撮像素子1の撮像出力またはノイズ成分データである。
【0026】
A/Dコンバータ3から出力されるデジタル信号が撮像素子1の撮像出力をA/D変換したものである場合には、このデジタル信号はスイッチ19の切り換えにより減算器20の一端に撮像出力YSDとして直接入力される。また、A/Dコンバータ3から出力されるデジタル信号が撮像素子1のノイズ成分データをA/D変換したものである場合には、このデジタル信号はスイッチ19の切換によりラインバッファ4に入力され一旦記憶された後、ノイズ成分データYNDとして減算器20の他端に入力される。
【0027】
そして、減算器20で前述の撮像出力YSDからこのノイズ成分データYNDが減算されて補正信号YD が得られる。この補正信号YD は、プロセス回路7で同期信号等が付加された後、D/Aコンバータ5に入力され、アナログ信号に変換されてビデオ信号Svとして出力される。
【0028】
なお、以上説明した第1、第2の実施例では、ダミーライン18からのノイズ成分データの取り込み回数については詳しく述べなかったが、これは1回に限定されるものではない。例えば、取り込み回数を増やしてその平均値をとるようにすれば、より正確なノイズ成分データを得ることができる。
【0029】
以上のように第1、第2の実施例によれば、感光画素が接続されていないダミーライン18から1ライン単位で得られる信号をフレームメモリに比べてメモリ量の小さいラインバッファ4にノイズ成分データとして記憶しておき、これに基づいてノイズ補正を行うようにしたので、装置をいたずらに巨大化することなく、感光画素の影響を受けないノイズ補正が可能となり、撮像素子におけるノイズ成分が確実に除去された良好な画質を得ることができる。
【0030】
次に、本発明の第3の実施例について説明する。
第3の実施例は、撮影時のノイズの状態に応じて、最適なノイズ補正を行うことができるようにしたものである。
図5は、本実施例の固体撮像装置を示すブロック図である。まず図5を用いて本実施例の全体の動作について簡単に説明する。
【0031】
図5において、不図示のシャッターボタンがオンされると、遮光板31が開かれ、遮光板31の前段に設けられた不図示の光学系によりCCD32の撮像面上に被写体像が結像され、CCD32により光電変換される。これにより得られた撮像信号は、A/Dコンバータ33でA/D変換された後、画像信号としてフレームメモリ34に蓄えられる。
【0032】
次に、遮光板31が閉じられ暗状態においてCCD32により光電変換が行なわれる。これにより得られる撮像信号は、CCD32の外部からの光を一切遮断して行なわれる光電変換により得られるものであるから、CCD32の固定パターンノイズのノイズ成分データSN として用いられる。
【0033】
このようにして得られたノイズ成分データSN は、A/Dコンバータ33によるA/D変換等の処理は受けずに減算器36の一端に直接入力される。なお、このノイズ成分データSN の読み出しは、後述する判断動作により不要と判断されたときには行われない。
【0034】
そして、このノイズ成分データSN が減算器36へ入力されるのに同期して、フレームメモリ34に蓄えられた被写体の画像信号がD/Aコンバータ35でD/A変換されてアナログの画像信号SD として減算器36の他端に入力される。そして、減算器36でS=SD −SN なる減算処理が行なわれ、CCD32のノイズ成分が除去された補正信号Sが得られる。
【0035】
この補正信号Sは、スイッチ37の端子Bに入力される。また、スイッチ37の端子Aには未補正の画像信号SD が入力され、システムコントローラ42の判断により、補正信号Sあるいは未補正信号SD のどちらかが選択される。この判断の方法については後述する。そして、選択された信号は、プロセス回路38で所定の処理が行なわれた後に記録装置39に与えられ、記録される。
【0036】
次に、上述のシステムコントローラ42によるスイッチ37の端子選択の判断方法について、図6のフローチャートを用いて説明する。
まずステップS1でシャッターがオンされると、ステップS2で遮光板31が開かれ、ステップS3で被写体の光電変換が行われてその撮像信号(被写体データ)がフレームメモリ34に取り込まれる。
【0037】
ステップS4では、取り込まれた被写体データの輝度分布のヒストグラム処理を行い、その処理結果から画像のハイライトポイントHPとダークポイントDPとを決定する。図7は、このヒストグラム処理の結果の一例を示す図である。なお、この処理結果は、取り込まれた被写体データを基に画素を256ステップに分類し、明るさの順に並べたものである。そして、全体の99%の値をハイライトポイントHPとし、1%の値をダークポイントDPとしている。
【0038】
更に、このようにして得られたハイライトポイントHPおよびダークポイントDPの組み合わせから、例えば図8に示すような図表を基にインデックス(INDEX)を決定する。ここで、インデックスがONの場合にはノイズ成分の読み出しを行い、インデックスがOFFの場合にはノイズ成分の読み出しは行わないことを示している。
【0039】
次に、ステップS5でインデックスがONであるかOFFであるかの判定を行う。そして、インデックスがONであると判断すると、ステップS6に移行して遮光板31を閉じ、ステップS7でCCD32のノイズ成分データSN を読み出して減算器36の一端に入力する。次いで、ステップS8でスイッチ37の可動端子37aを端子B側に切り換えることにより、減算器36で生成された補正信号Sを選択し、ステップS10でこの補正信号Sを記録装置39に記録する。
【0040】
また、ステップS5でインデックスがOFFであると判断すると、ステップS6、S7のノイズ成分データSN の読み出しは行わずにステップS9に移行し、可動端子37aを端子A側に切り換えることにより未補正信号SD を選択し、ステップS10でこの未補正信号SD をを記録装置39に記録する。
【0042】
また、ノイズ成分データSN の読み出しを行うか否かの選択については、ヒストグラム処理の結果に基づいて行う場合について説明したが、画像信号のゲインを上げるときには、ノイズ成分データSN を常に読み出してノイズ補正を必ず行うようにしてもよい。
また、減算器36での減算動作をデジタル的に行ってもよいことは、上述した第2の実施例の場合と同様である。
【0043】
以上のように第3の実施例によれば、遮光板を閉じて生成した暗状態における撮像信号を撮像素子のノイズ成分データとして用い、これに基づいて撮像素子の固定パターンノイズの補正を行うようにしたので、1画面分の撮影毎にその撮影状況に応じたノイズ成分データを得ることができ、撮影時のノイズの状態に応じた最適なノイズ補正をすることができる。
更に、フレームメモリに記憶された画像信号の状態に応じてノイズ補正を行うか否かを決定し、補正の必要のない場合にはノイズ補正を行わないようにしたので、過剰な補正を防いで最適なノイズ補正をすることができるとともに、1枚の撮影時間を短縮することができる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、1画面分の撮影毎にノイズ成分データを生成し、生成したノイズ成分データを基にノイズ補正を行うようにしたので、最適なノイズ補正を行うことができ、常に良好な画質を得ることができる。また、条件によりノイズ補正を行わないことが可能な撮像装置では、ノイズ補正を行わないときには、撮影時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例の固体撮像装置を示すブロック図である。
【図2】撮像素子の詳細な構成を示す図である。
【図3】固体撮像装置の全体の動作タイミングを示すタイミング図である。
【図4】第2の実施例の固体撮像装置を示すブロック図である。
【図5】第3の実施例の固体撮像装置を示すブロック図である。
【図6】第3の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図7】ヒストグラム処理の結果の一例を示す図である。
【図8】ヒストグラム処理の結果から決定されるインデックスを示す図である。
【図9】従来の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 撮像素子
2 スイッチ
2a 可動端子
3 A/Dコンバータ
4 ラインバッファ
5 D/Aコンバータ
6 減算器
7 プロセス回路
9 同期信号発生回路
13 水平信号線
14 垂直信号線
18 ダミーライン
19 スイッチ
20 減算器
31 遮光板
32 CCD
33 A/Dコンバータ
34 フレームメモリ
35 D/Aコンバータ
36 減算器
37 スイッチ
37a 可動端子
38 プロセス回路
39 記録装置
42 システムコントローラ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to correction of noise component data included in an image signal captured by an imaging apparatus.
[0002]
[Prior art]
In a solid-state imaging device, it is known that noise is generated due to various factors in the process of signal processing. Among them, there are two known fixed pattern noises in solid-state image sensors: random uneven noise that produces an image that looks like frosted glass, and streak noise that is aligned vertically or horizontally. It has been.
[0003]
As a method for correcting these noises, a method using a circuit as shown in FIG. 9 has been conventionally used. That is, noise component data of the image sensor for one screen is stored in the frame memory 52 in advance. Then, when the image signal generated by the image sensor 51 is output to the process circuit 7, the noise component stored in the frame memory 52 is subtracted from the image signal by the subtracter 6 and output.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional example, the noise component data of the image sensor stored in the frame memory is fixed, and thus, for example, dark current uneven noise that changes according to a change in temperature is effectively removed. There was a problem that I could not.
Furthermore, in the above conventional example, even when it is not necessary to correct the image pickup signal, the correction is performed uniformly. In this case, the image quality is not improved but the image quality is deteriorated. was there.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to enable appropriate noise correction according to the noise state at the time of shooting.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The imaging apparatus according to the present invention includes an imaging region that generates an image signal by photoelectric conversion, a light shielding unit that shields light from a subject to the imaging region, and the imaging region that is not shielded by the light shielding unit. A drive unit that performs a first operation of reading out the generated image signal, a second operation of reading out noise component data generated in the imaging region in a state where the image signal is shielded by the light shielding unit, and the second operation of the drive unit. The correction means for reading out the noise component data and correcting the image signal read out by the first operation, and when the subject brightness is low, the correction is performed by the correction means and the subject brightness is high. In this case, it has control means that does not perform the correction by the correction means.
In addition, the imaging apparatus of the present invention includes an imaging region that generates an image signal by photoelectric conversion, a light shielding unit that shields light from a subject to the imaging region, and the imaging in a state where the light shielding unit does not shield the light. A driving unit that performs a first operation of reading an image signal generated in the area, and a second operation of reading out noise component data generated in the imaging region in a state where the image signal is blocked by the light blocking unit; and the second of the driving unit. The correction means for reading the noise component data by the operation and correcting the image signal read by the first operation, and the control for performing the correction by the correction means in response to increasing the gain of the image signal Means.
The imaging method of the imaging device according to the present invention is an imaging method of an imaging device having an imaging region that generates an image signal by photoelectric conversion, the light shielding step of shielding light from a subject to the imaging region, and the light shielding step. Driving to perform a first operation for reading an image signal generated in the imaging region without being shielded by light and a second operation for reading out noise component data generated in the imaging region while being shielded by the light shielding step. A correction step of reading noise component data by the second operation of the driving step and correcting the image signal read out by the first operation, and the correction step when the luminance of the subject is low And a control step that does not perform the correction in the correction step when the luminance of the subject is high.
The imaging method of the imaging device of the present invention is an imaging method of an imaging device having an imaging region that generates an image signal by photoelectric conversion, the light shielding step of shielding light from a subject to the imaging region, A first operation for reading an image signal generated in the imaging region in a state where light is not shielded by the light shielding step, and a second operation for reading out noise component data generated in the imaging region while being shielded by the light shielding step. A driving step to perform, a correction step of reading out the noise component data by the second operation of the driving step, correcting the image signal read out by the first operation, and increasing the gain of the image signal And a control step for performing the correction in the correction step.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a solid-state imaging device of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a solid-state imaging device showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the parts denoted by the same reference numerals as those of the conventional solid-state imaging device shown in FIG. 9 indicate the same functional parts as those of the conventional one.
In the first embodiment, a signal line to which no photosensitive pixel is connected is provided in a part of the image sensor, and a signal obtained from this signal line is used as noise component data of the image sensor, thereby being influenced by the photosensitive pixel. The noise component in the image sensor can be surely removed without increasing the size of the entire apparatus.
[0014]
The image sensor 1 is driven by a driver 8. The driver 8 is driven by the drive pulse PDR generated from the synchronization signal generation circuit 9. When the output signal from the image pickup device 1 is switched by the switch 2 and the movable terminal 2a is switched to the fixed terminal A side, it is applied from the terminal A to the one end of the subtractor 6 as the image pickup output Y S. When the movable terminal 2a is switched to the fixed terminal B side, the output signal from the image sensor 1 is input from the terminal B to the A / D converter 3 and stored in the line buffer 4 as digital noise component data. .
[0015]
This noise component data is D / A converted by the D / A converter 5 and input to the other end of the subtractor 6 as analog noise component data Y N. Then, the noise component data Y N is subtracted from the above-described imaging output Y S to obtain a correction signal Y. The correction signal Y generated in this way is input to the process circuit 7, subjected to processing such as white clip and aperture correction, and output as a video signal Sv.
[0016]
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the image sensor 1, and here, a MOS type image sensor is taken as an example. That is, one pixel is composed of a MOS-FET (MOS type field effect transistor) 11 and a photodiode 12. A predetermined number of pixels are regularly arranged in the horizontal direction and the vertical direction to form a photosensitive portion. The charges generated in the photosensitive portion are read out through the horizontal signal line 13 and the vertical signal line 14 connected to each pixel.
[0017]
This charge read operation will be described in more detail. First, in the vertical direction, an address signal ADR for designating a read line is input to the decoder 15, and the designated read line is transmitted to the vertical register 16. The horizontal lines 13 designated in this way are sequentially scanned according to the address signal ADR. Next, in the horizontal direction, signals of pixels connected to one horizontal line designated by the address signal ADR are sequentially output by the action of the horizontal register 17 through the vertical signal line 14.
[0018]
The present embodiment is characterized in that a dummy line 18 to which no photosensitive pixel is connected is provided at the uppermost portion of the horizontal line. The dummy line 18 is designated when capturing the fixed pattern noise in the vertical direction, which will be described later.
[0019]
Next, the overall operation of the solid-state imaging device of the present embodiment shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to the timing chart of FIG.
[0020]
3A shows the vertical synchronization signal VD, and FIG. 3B shows the vertical blanking signal VB. First, when the timing enters a vertical blanking period as shown in FIG. 3B, the address signal ADR designates the dummy line 18 shown in FIG. 2 as shown in FIG. 3C. As described above, since no photosensitive pixel is connected to the dummy line 18, the signal output from the dummy line 18 is only a noise component and is used as fixed pattern noise of the image sensor 1.
[0021]
In the vertical blanking period, as shown in FIG. 3D, the switch signal PSW is given to the switch 2 so that the movable terminal 2a selects the fixed terminal B side. Thereby, the noise component data output from the image sensor 1 is input to the A / D converter 3. Further, the A / D converter pulse PCNT1 is turned on as shown in FIG. 3E, and the A / D converter 3 starts to operate. Thus, the noise component data for one horizontal line is A / D converted and stored in the line buffer 4 as a digital signal.
[0022]
Next, when the vertical blanking period ends and the effective period starts, the switch signal PSW is given to the switch 2 so that the movable terminal 2a selects the fixed terminal A side as shown in FIG. As a result, the imaging output Y S on the effective line designated by the address signal ADR during this effective period is input to one end of the subtractor 6.
[0023]
Further, within this effective period, the D / A converter pulse PCNT2 for driving the D / A converter 5 is turned on as shown in FIG. 3 (f), and is stored in the line buffer 4 during the aforementioned vertical blanking period. The noise component data is converted into analog noise component data Y N and input to the other end of the subtractor 6. In the subtractor 6, an operation of Y = Y S −Y N is performed, thereby obtaining a correction signal Y from which the fixed pattern noise component has been removed. Then, the correction signal Y is input to the process circuit 7, where a synchronization signal or the like is added and output as a video signal Sv.
[0024]
In the first embodiment described above, the case where the subtraction process in the subtractor 6 is performed using an analog signal has been described. However, it may be performed using a digital signal. FIG. 4 is a diagram showing a solid-state imaging apparatus as a second embodiment in which the subtraction process is digitally performed in this way. In FIG. 4, the same functional parts as those of the solid-state imaging device shown in FIG.
[0025]
In FIG. 4, the output signal from the image sensor 1 is A / D converted by the A / D converter 3 to be a digital signal. The output signal from the imaging device 1 is the imaging output or noise component data of the imaging device 1 that is switched and output at the operation timing as shown in FIGS. 3A to 3D, as in the above-described embodiment. .
[0026]
A / if D digital signal output from the converter 3 is that the imaging output of the image pickup device 1 and A / D conversion, the image pickup output Y SD to one end of the subtracter 20 by the switching of the digital signal switch 19 As entered directly. Further, when the digital signal output from the A / D converter 3 is an A / D converted noise component data of the image sensor 1, this digital signal is input to the line buffer 4 by switching the switch 19 and temporarily. After being stored, it is input to the other end of the subtracter 20 as noise component data YND .
[0027]
Then, the subtracter 20 and the noise component data Y ND is subtracted from the above-described image pickup output Y SD correction signal Y D obtained. The correction signal Y D is added with a synchronization signal or the like by the process circuit 7, then input to the D / A converter 5, converted into an analog signal, and output as a video signal Sv.
[0028]
In the first and second embodiments described above, the number of times of noise component data fetched from the dummy line 18 has not been described in detail, but this is not limited to one. For example, more accurate noise component data can be obtained by increasing the number of captures and taking the average value.
[0029]
As described above, according to the first and second embodiments, a signal obtained in units of one line from the dummy line 18 to which no photosensitive pixel is connected is transferred to the line buffer 4 having a smaller memory amount than the frame memory, as a noise component. Since it is stored as data and noise correction is performed based on this, noise correction that is not affected by photosensitive pixels is possible without unnecessarily enlarging the device, and noise components in the image sensor are surely obtained. Therefore, it is possible to obtain a good image quality that has been removed.
[0030]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, optimum noise correction can be performed according to the state of noise during shooting.
FIG. 5 is a block diagram illustrating the solid-state imaging device of the present embodiment. First, the overall operation of this embodiment will be briefly described with reference to FIG.
[0031]
In FIG. 5, when a shutter button (not shown) is turned on, the light shielding plate 31 is opened, and a subject image is formed on the imaging surface of the CCD 32 by an optical system (not shown) provided in front of the light shielding plate 31. Photoelectric conversion is performed by the CCD 32. The image pickup signal thus obtained is A / D converted by the A / D converter 33 and then stored in the frame memory 34 as an image signal.
[0032]
Next, the light shielding plate 31 is closed and photoelectric conversion is performed by the CCD 32 in the dark state. Image signal obtained thereby, since is obtained by photoelectric conversion performed by blocking all light from the outside of the CCD 32, it is used as the noise component data S N of the fixed pattern noise of the CCD 32.
[0033]
The noise component data S N obtained in this way is directly input to one end of the subtractor 36 without undergoing processing such as A / D conversion by the A / D converter 33. The reading of the noise component data S N is not performed when it is determined that it is unnecessary by a determination operation described later.
[0034]
In synchronism with the input of the noise component data S N to the subtractor 36, the subject image signal stored in the frame memory 34 is D / A converted by the D / A converter 35 to be an analog image signal. S D is input to the other end of the subtractor 36. Then, a subtraction process of S = S D −S N is performed in the subtractor 36, and the correction signal S from which the noise component of the CCD 32 is removed is obtained.
[0035]
The correction signal S is input to the terminal B of the switch 37. Further, the uncorrected image signal SD is input to the terminal A of the switch 37, and either the correction signal S or the uncorrected signal SD is selected by the determination of the system controller 42. This determination method will be described later. The selected signal is given to the recording device 39 after being subjected to predetermined processing by the process circuit 38 and recorded.
[0036]
Next, a method for determining terminal selection of the switch 37 by the system controller 42 described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, when the shutter is turned on in Step S1, the light shielding plate 31 is opened in Step S2, and the photoelectric conversion of the subject is performed in Step S3, and the imaging signal (subject data) is taken into the frame memory 34.
[0037]
In step S4, the histogram processing of the luminance distribution of the captured subject data is performed, and the highlight point HP and dark point DP of the image are determined from the processing result. FIG. 7 is a diagram showing an example of the result of this histogram processing. This processing result is obtained by classifying pixels into 256 steps based on the captured subject data and arranging them in the order of brightness. A value of 99% of the whole is a highlight point HP, and a value of 1% is a dark point DP.
[0038]
Further, an index (INDEX) is determined from the combination of the highlight point HP and the dark point DP obtained in this way, for example, based on a chart as shown in FIG. Here, when the index is ON, the noise component is read, and when the index is OFF, the noise component is not read.
[0039]
Next, in step S5, it is determined whether the index is ON or OFF. If it is determined that the index is ON, the process proceeds to close the light-shielding plate 31 in step S6, reads the noise component data S N in step S7 CCD 32 is inputted to one end of the subtractor 36. Next, the correction signal S generated by the subtractor 36 is selected by switching the movable terminal 37a of the switch 37 to the terminal B side in step S8, and this correction signal S is recorded in the recording device 39 in step S10.
[0040]
If it is determined in step S5 that the index is OFF, the process proceeds to step S9 without reading out the noise component data S N in steps S6 and S7, and the movable terminal 37a is switched to the terminal A side to thereby change the uncorrected signal. SD is selected, and the uncorrected signal SD is recorded in the recording device 39 in step S10.
[0042]
In addition, the selection of whether or not to read out the noise component data S N has been described based on the result of the histogram processing. However, when increasing the gain of the image signal, the noise component data S N is always read out. Noise correction may be performed without fail.
Further, the subtraction operation in the subtractor 36 may be performed digitally as in the case of the second embodiment described above.
[0043]
As described above, according to the third embodiment, the imaging signal in the dark state generated by closing the light shielding plate is used as the noise component data of the imaging device, and the fixed pattern noise of the imaging device is corrected based on this. Therefore, it is possible to obtain noise component data corresponding to the shooting state for each shooting of one screen, and it is possible to perform optimum noise correction according to the noise state at the time of shooting.
In addition, it is determined whether or not to perform noise correction according to the state of the image signal stored in the frame memory, and noise correction is not performed when correction is not necessary. Optimum noise correction can be performed, and the photographing time for one sheet can be shortened.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, noise component data is generated every time one screen is captured, and noise correction is performed based on the generated noise component data, so that optimal noise correction can be performed. Can always obtain good image quality. In addition, in an imaging apparatus that can not perform noise correction depending on conditions, the imaging time can be shortened when noise correction is not performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a solid-state imaging device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of an image sensor.
FIG. 3 is a timing chart showing the overall operation timing of the solid-state imaging device.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a solid-state imaging apparatus according to a second embodiment.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a solid-state imaging apparatus according to a third embodiment.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the third embodiment;
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a result of histogram processing.
FIG. 8 is a diagram illustrating an index determined from a result of histogram processing.
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional solid-state imaging device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image pick-up element 2 Switch 2a Movable terminal 3 A / D converter 4 Line buffer 5 D / A converter 6 Subtractor 7 Process circuit 9 Synchronous signal generation circuit 13 Horizontal signal line 14 Vertical signal line 18 Dummy line 19 Switch 20 Subtractor 31 Light shielding Plate 32 CCD
33 A / D converter 34 Frame memory 35 D / A converter 36 Subtractor 37 Switch 37a Movable terminal 38 Process circuit 39 Recording device 42 System controller

Claims (5)

光電変換により画像信号を生成する撮像領域と、
上記撮像領域への被写体からの光を遮光する遮光手段と、
上記遮光手段により遮光をしていない状態で上記撮像領域に生じた画像信号を読み出す第1の動作、および上記遮光手段により遮光した状態で上記撮像領域に生じたノイズ成分データを読み出す第2の動作を行う駆動手段と、
上記駆動手段の上記第2の動作によりノイズ成分データを読み出して、上記第1の動作により読み出された上記画像信号を補正する補正手段と、
被写体の輝度が低い場合は上記補正手段による上記補正を行うと共に、被写体の輝度が高い場合は上記補正手段による上記補正を行わない制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
An imaging region for generating an image signal by photoelectric conversion;
Light shielding means for shielding light from the subject to the imaging region;
A first operation for reading an image signal generated in the imaging region in a state where the light shielding unit is not shielded from light, and a second operation for reading out noise component data generated in the imaging region while being shielded by the light shielding unit. Driving means for performing
Correction means for reading out noise component data by the second operation of the driving means and correcting the image signal read by the first operation;
A control unit that performs the correction by the correction unit when the luminance of the subject is low, and that does not perform the correction by the correction unit when the luminance of the subject is high;
An imaging device comprising:
光電変換により画像信号を生成する撮像領域と、
上記撮像領域への被写体からの光を遮光する遮光手段と、
上記遮光手段により遮光をしていない状態で上記撮像領域に生じた画像信号を読み出す第1の動作、および上記遮光手段により遮光した状態で上記撮像領域に生じたノイズ成分データを読み出す第2の動作を行う駆動手段と、
上記駆動手段の上記第2の動作によりノイズ成分データを読み出して、上記第1の動作により読み出された上記画像信号を補正する補正手段と、
上記画像信号のゲインを上げることに応じて上記補正手段による上記補正を行う制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
An imaging region for generating an image signal by photoelectric conversion;
Light shielding means for shielding light from the subject to the imaging region;
A first operation for reading an image signal generated in the imaging region in a state where the light shielding unit is not shielded from light, and a second operation for reading out noise component data generated in the imaging region while being shielded by the light shielding unit. Driving means for performing
Correction means for reading out noise component data by the second operation of the driving means and correcting the image signal read by the first operation;
Control means for performing the correction by the correction means in response to increasing the gain of the image signal;
An imaging device comprising:
被写体像を結像する光学系からの光を受光して画像信号を取得する撮像素子と、
上記撮像素子から得られた画像信号をA/D変換するA/Dコンバータとを有し、
上記撮像領域は、上記撮像素子における撮像領域であることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
An image sensor that receives light from an optical system that forms a subject image and obtains an image signal; and
An A / D converter for A / D converting the image signal obtained from the image sensor,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging area is an imaging area in the imaging element.
光電変換により画像信号を生成する撮像領域を有する撮像装置の撮像方法であって、
上記撮像領域への被写体からの光を遮光する遮光工程と、
上記遮光工程により遮光をしていない状態で上記撮像領域に生じた画像信号を読み出す第1の動作、および上記遮光工程により遮光した状態で上記撮像領域に生じたノイズ成分データを読み出す第2の動作を行う駆動工程と、
上記駆動工程の上記第2の動作によりノイズ成分データを読み出して、上記第1の動作により読み出された上記画像信号を補正する補正工程と、
被写体の輝度が低い場合は上記補正工程にて上記補正を行うと共に、被写体の輝度が高い場合は上記補正工程にて上記補正を行わない制御工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の撮像方法。
An imaging method of an imaging apparatus having an imaging region that generates an image signal by photoelectric conversion,
A light shielding step for shielding light from the subject to the imaging region;
A first operation for reading an image signal generated in the imaging region in a state where light is not shielded by the light shielding step, and a second operation for reading out noise component data generated in the imaging region while being shielded by the light shielding step A driving process for performing
A correction step of reading out noise component data by the second operation of the driving step and correcting the image signal read by the first operation;
When the subject brightness is low, the correction step performs the correction, and when the subject brightness is high, the control step does not perform the correction in the correction step;
An imaging method for an imaging apparatus, comprising:
光電変換により画像信号を生成する撮像領域を有する撮像装置の撮像方法であって、
上記撮像領域への被写体からの光を遮光する遮光工程と、
上記遮光工程により遮光をしていない状態で上記撮像領域に生じた画像信号を読み出す第1の動作、および上記遮光工程により遮光した状態で上記撮像領域に生じたノイズ成分データを読み出す第2の動作を行う駆動工程と、
上記駆動工程の上記第2の動作によりノイズ成分データを読み出して、上記第1の動作により読み出された上記画像信号を補正する補正工程と、
上記画像信号のゲインを上げることに応じて上記補正工程での上記補正を行う制御工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の撮像方法。
An imaging method of an imaging apparatus having an imaging region that generates an image signal by photoelectric conversion,
A light shielding step for shielding light from the subject to the imaging region;
A first operation for reading an image signal generated in the imaging region in a state where light is not shielded by the light shielding step, and a second operation for reading out noise component data generated in the imaging region while being shielded by the light shielding step A driving process for performing
A correction step of reading out noise component data by the second operation of the driving step and correcting the image signal read by the first operation;
A control step of performing the correction in the correction step in response to increasing the gain of the image signal;
An imaging method for an imaging apparatus, comprising:
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