JP2007174032A - Imaging device - Google Patents

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晃三 石田
Tetsuya Kuno
徹也 久野
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充夫 橋本
Shotaro Moriya
正太郎 守谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device capable of reducing smears without generating vertical black streaks due to over-correction, even when luminance signal values are saturated from pixels in an effective pixel region. <P>SOLUTION: The imaging device has a solid-state imaging element and a signal processor provided with a black reference detector 14 for detecting the luminance signal value of a pixel as a black reference and that of a pixel in which smears occur; a luminance signal detector 15 for detecting the luminance signal value of each pixel in the effective pixel region; an orthogonal region average value detector 18 for detecting the luminance signal value of the average value of the prescribed number of pixels, after horizontally and continuously selecting the prescribed number of the pixels from the pixels whose luminance signal values have been detected by the luminance signal detection part; a correction value generator 16 for generating a correction value corresponding to the luminance signal value of the pixel, in which smears occur, from each detected luminance signal value detected with the black reference detector 14, the luminance signal detector 15, and the orthogonal region average value detector 18; and a corrector 17 for correcting the luminance signal value of the pixel, in which smears occur, from the correction value generated with the correction value generator 16. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は固体撮像素子を用いる撮像装置に関し、特に、スミアと称されるような垂直方向又は水平方向のような撮像素子における縦横の一方向に相関が高く発生するノイズ成分を除去する機能を有する撮像装置に関する。   The present invention relates to an image pickup apparatus using a solid-state image pickup device, and in particular, has a function of removing a noise component that is highly correlated in one vertical and horizontal direction in an image pickup device such as a vertical direction or a horizontal direction called smear. The present invention relates to an imaging apparatus.

例えば、CCD(Charge Coupled Device)撮像素子は、受光した光の強度に対応する電荷を出力する複数の光電変換素子が画素として複数行及び複数列のマトリクス状に配置される光電変換部と、各光電変換素子から出力された電荷を垂直方向に転送する垂直転送部(以下、垂直転送路、VCCDとも記載する)と、垂直転送部から出力された電荷を水平方向に転送する水平転送部(以下、水平転送路、HCCDとも記載する)を備えて構成されている。又、一般的に、光電変換部における撮像に用いられる有効画素領域の上下の外周辺縁領域の少なくとも何れか一方には、その辺縁領域の数行の各光電変換素子に入力される外光を遮光することで黒基準となる輝度信号値を出力する遮光領域が形成されている。   For example, a CCD (Charge Coupled Device) imaging device includes a photoelectric conversion unit in which a plurality of photoelectric conversion elements that output charges corresponding to the intensity of received light are arranged in a matrix of a plurality of rows and columns as pixels, A vertical transfer unit (hereinafter also referred to as a vertical transfer path or VCCD) that transfers charges output from the photoelectric conversion element in the vertical direction, and a horizontal transfer unit (hereinafter referred to as vertical transfer path or VCCD) that transfers charges output from the vertical transfer unit in the horizontal direction. , Horizontal transfer path, and HCCD). In general, at least one of the upper and lower outer peripheral edge regions of the effective pixel region used for imaging in the photoelectric conversion unit is external light input to several photoelectric conversion elements in several rows of the peripheral region. A light shielding region for outputting a luminance signal value serving as a black reference is formed.

CCD撮像素子では、撮像条件によっては、垂直(VCCD)方向、或いは、水平(HCCD)方向に相関の高いノイズ成分が発生する場合がある。VCCD方向或いはHCCD方向のような一方向に相関の高いノイズの一例として、例えばスミアと称される垂直(縦)方向に発生するノイズ成分が知られている。   In a CCD imaging device, depending on imaging conditions, a noise component having a high correlation may be generated in the vertical (VCCD) direction or the horizontal (HCCD) direction. As an example of noise having a high correlation in one direction such as the VCCD direction or the HCCD direction, for example, a noise component generated in a vertical (vertical) direction called smear is known.

以下に、スミアの発生原理について簡単に説明する。CCD撮像素子で、例えば太陽光や強力な照明光等の強い光(=非常に明るい光)を撮像する場合、撮像素子上のその強い光の領域の光電変換素子(以下、フォトダイオード、PDとも記載する)は、撮像信号に必要となる電荷を発生させるだけにとどまらず、余分に多くの電荷を発生させる。その余分に発生された多くの電荷は、高レベルのノイズ信号となって、CCD撮像素子の光電変換部におけるVCCD方向に形成されている弱い光を受光している領域(=暗い領域)の光電変換素子に漏れ出す。そして、その暗い領域の光電変換素子では、元々の低レベルの撮像信号に対して、漏れ出した高レベルのノイズ信号が重畳されることになる。このようにしてVCCD方向の暗い領域の光電変換素子にスミアが発生する。   Hereinafter, the principle of smear generation will be briefly described. When a CCD image pickup device picks up strong light (= very bright light) such as sunlight or strong illumination light, for example, a photoelectric conversion element (hereinafter referred to as a photodiode or PD) in the strong light region on the image pickup device. (Noted) generates not only the charges necessary for the imaging signal but also an extra large amount of charges. A lot of the generated extra charge becomes a high-level noise signal, and the photoelectric signal in the area (= dark area) receiving the weak light formed in the VCCD direction in the photoelectric conversion unit of the CCD image sensor. Leak into the conversion element. Then, in the photoelectric conversion element in the dark region, the leaked high level noise signal is superimposed on the original low level imaging signal. In this way, smear occurs in the photoelectric conversion element in the dark area in the VCCD direction.

このCCD撮像素子に発生したスミアは、撮像画像の視感上の品位を著しく低下させるという問題がある。又、例えば、個人認証のために生体の指紋パターンや静脈パターン等の身体固有のデータを認識するバイオメトリクスに用いる撮像装置においてスミアが発生した場合には、認識に必要となる特徴点がその高レベルのノイズ成分に埋もれてしまい、その特徴点の認識率を低下させる場合がある。   The smear generated in the CCD image pickup device has a problem that the visual quality of the picked-up image is remarkably lowered. In addition, for example, when smear occurs in an imaging device used for biometrics that recognizes body-specific data such as a biometric fingerprint pattern or vein pattern for personal authentication, the feature points required for recognition are high. There is a case where it is buried in the noise component of the level and the recognition rate of the feature point is lowered.

また、スミア以外の一方向に相関の高いノイズとしては、例えばHCCDを複数備える撮像素子におけるHCCD感度のばらつきに起因するノイズが知られている。複数のHCCDを備えるCCD撮像素子は、例えば高画素で、高速にフレーム転送を実現するために使用される。しかし、複数のHCCDを備える場合には、電荷出力部の増幅特性がばらつくことから、各HCCD間の輝度信号値に差値(変化量)が発生して視感上の品位を低下させる場合があり、特に撮像画面の暗部では顕著に視感上の品位が低下するという問題がある。   Further, as noise having a high correlation in one direction other than smear, for example, noise caused by variations in HCCD sensitivity in an image sensor having a plurality of HCCDs is known. A CCD image sensor including a plurality of HCCDs is, for example, a high pixel and is used to realize frame transfer at high speed. However, when a plurality of HCCDs are provided, the amplification characteristics of the charge output unit vary, and thus a difference value (amount of change) occurs in the luminance signal value between the HCCDs, which may reduce the visual quality. In particular, there is a problem in that the visual quality is remarkably deteriorated particularly in the dark part of the imaging screen.

従来の撮像装置では、上記したようなCCD撮像素子における一方向に相関の高いノイズを除去するために、様々な方法が提案されている。例えば、遮光領域から出力された黒基準となる画素の輝度信号値とノイズが発生した画素の輝度信号値との差値を演算して、有効画素領域から出力されたノイズが発生した画素とその輝度信号値を検出し、その有効画素領域のノイズ発生画素の輝度信号値から遮光領域から得られた差値を一律に減算する信号処理部を設ける方法が知られている。   In the conventional imaging apparatus, various methods have been proposed in order to remove noise having high correlation in one direction in the CCD imaging device as described above. For example, the difference between the luminance signal value of the black reference pixel output from the light shielding region and the luminance signal value of the pixel in which noise is generated is calculated, and the pixel in which noise is output from the effective pixel region and the pixel There is known a method of providing a signal processing unit that detects a luminance signal value and uniformly subtracts a difference value obtained from a light shielding region from a luminance signal value of a noise generation pixel in the effective pixel region.

より具体的には、固体撮像素子における黒基準画素領域のさらに上下の外周側にノイズ成分のみが発生される複数ラインのダミー領域を設けると共に、信号処理部にダミー領域の各画素からの信号をダミー信号として記憶するラインメモリと、複数ラインのダミー信号を加算平均して加算平均した1ラインのダミー信号(=補正信号)を生成する加算器と、固体撮像素子における有効画素領域の1ライン各画素の出力信号値から加算平均した1ラインのダミー信号(=補正信号)値を減算する減算器とを設けることで、有効画素領域の1ライン各画素の出力信号値からノイズ(スミア)の値を除去するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   More specifically, a dummy area of a plurality of lines in which only noise components are generated is provided on the upper and lower peripheral sides of the black reference pixel area in the solid-state imaging device, and a signal from each pixel in the dummy area is supplied to the signal processing unit. A line memory for storing as a dummy signal; an adder for generating a dummy signal (= correction signal) for one line by averaging the dummy signals of a plurality of lines; and each line in the effective pixel area of the solid-state imaging device By providing a subtractor that subtracts the dummy signal (= correction signal) value of one line obtained by averaging from the pixel output signal value, the noise (smear) value is obtained from the output signal value of each pixel of one line in the effective pixel region. Is known (see, for example, Patent Document 1).

また、黒基準となる画素の輝度信号値自体を補正する方法も知られている。具体的には、固体撮像素子における有効画素領域の上下の外周側に水平黒基準画素領域を設けると共に左右の外周側にも垂直黒基準画素領域を設けると共に、信号処理部では、水平黒基準画素領域の各画素の出力の積算値から平均値を求め、その平均値がノイズ(スミア)が発生したと判断できる所定値を超えた場合に、黒基準となる画素の輝度信号値を、水平黒基準画素領域の出力から垂直黒基準画素領域の出力に切り替える。このようにして、スミアが発生した場合の黒基準の輝度信号値が異常に増加する事態を避けることができる(例えば、特許文献2参照)。   Also known is a method of correcting the luminance signal value itself of a pixel serving as a black reference. Specifically, the horizontal black reference pixel region is provided on the upper and lower outer peripheral sides of the effective pixel region in the solid-state imaging device, and the vertical black reference pixel region is also provided on the left and right outer peripheral sides. An average value is calculated from the integrated output values of each pixel in the area, and when the average value exceeds a predetermined value at which it can be determined that noise (smear) has occurred, the luminance signal value of the black reference pixel is Switch from the output of the reference pixel area to the output of the vertical black reference pixel area. In this way, it is possible to avoid a situation in which the black reference luminance signal value abnormally increases when smear occurs (see, for example, Patent Document 2).

特開2000−050165号公報 (第9−12頁、第1図)JP 2000-050165 A (pages 9-12, FIG. 1) 特開2000−138869号公報 (第2−8頁、第2図)JP 2000-138869 A (page 2-8, FIG. 2)

しかしながら、特許文献1の場合には、加算平均した1ラインのダミー信号中にはスミアが発生していない画素の出力に垂直方向のランダムノイズ成分が重畳されている影響がある。そのため、固体撮像素子における有効画素領域の1ライン各画素の出力信号値から加算平均した1ラインのダミー信号値を減算すると、スミアの発生する画素の位置についてはスミアの影響を低減させることができるものの、スミアが発生していない画素の位置では、ダミー領域のランダムノイズ成分の影響による垂直方向のノイズが発生してしまうという問題があった。   However, in the case of Patent Document 1, there is an influence in which random noise components in the vertical direction are superimposed on the output of pixels in which smear does not occur in the dummy signal of one line obtained by averaging. Therefore, when the dummy signal value of one line obtained by averaging is subtracted from the output signal value of each pixel of one line in the effective pixel region in the solid-state imaging device, the influence of smear can be reduced with respect to the position of the pixel where smear occurs. However, there is a problem that noise in the vertical direction occurs due to the influence of random noise components in the dummy area at the position of the pixel where smear does not occur.

また、有効画素領域は、上記した数行の黒基準画素領域(又はダミー領域)と比較して数百行や数千行と画素のライン数が非常に多くなっており、有効画素領域の上下方向で輝度信号値のレベルが大きく相違する。例えば、有効画素領域の上の方に太陽や高照度の照明装置が有って、下の方に暗い色の植物等が有る場合には、上の太陽の近辺の輝度信号値のレベルは非常に高くなり光電変換素子の出力の飽和点に達するか、飽和点の近傍になり、下の植物の近辺の輝度信号値のレベルは比較的低くなる。それに対して黒基準画素領域又はダミー領域からは1種類のダミー信号(=補正信号)が生成される。従って、有効画素領域のスミアが発生した画素で、その上下方向の全ての画素において輝度信号値のレベルが線形に変化する場合に限っては、上記したダミー領域からの1種類のダミー信号により補正が可能になると考えられる。   In addition, the effective pixel area has hundreds or thousands of lines of pixels as compared with the above-described several black reference pixel areas (or dummy areas). The level of the luminance signal value varies greatly depending on the direction. For example, if the effective pixel area is above the sun or a high-illumination lighting device, and there is a dark-colored plant or the like below, the level of the luminance signal value near the upper sun is very high. The saturation point of the output of the photoelectric conversion element is reached or close to the saturation point, and the level of the luminance signal value in the vicinity of the lower plant becomes relatively low. On the other hand, one type of dummy signal (= correction signal) is generated from the black reference pixel region or the dummy region. Therefore, only when the level of the luminance signal value changes linearly in all the pixels in the vertical direction of the pixel in which the smear in the effective pixel area has occurred, the correction is performed by using one type of dummy signal from the above-described dummy area. Will be possible.

しかし、実際には、例えば、太陽や高照度の照明装置を撮像する画素の輝度信号値の出力は線形に増加する前に飽和(サチレーション)している場合が多い。これから、暗い色の植物等を撮像する画素の輝度信号値の増加量に対して、太陽や高照度の照明装置を撮像する画素の輝度信号値の増加量は少なくなる。従って、有効画素領域においてスミアが発生した縦列の各画素の輝度信号値を、上記した1種類のダミー信号により補正すると、太陽や高照度の照明装置等の画素の飽和した輝度信号値については過補正してしまうことになり、本来輝度が高い(明るい)垂直方向に並ぶ各画素が、黒筋状に暗くなる現象が発生するという問題があった。   However, in practice, for example, the output of the luminance signal value of the pixel that captures the sun or a high-illuminance lighting device is often saturated (saturated) before linearly increasing. From this, the increase amount of the luminance signal value of the pixel that images the illuminating device of the sun or high illuminance decreases with respect to the increase amount of the luminance signal value of the pixel that images the dark plant or the like. Therefore, when the luminance signal value of each pixel in the column where smear has occurred in the effective pixel region is corrected by the one kind of dummy signal described above, the saturated luminance signal value of the pixel such as the sun or a high-illuminance lighting device is excessive. As a result, there is a problem that the pixels that are arranged in the vertical direction, which is originally bright (bright), are darkened like black streaks.

本発明は上述したような課題を解決するためになされたもので、一方向に相関の高いノイズ以外のランダムノイズ等の影響による垂直方向のノイズの発生を抑制し、有効画素領域の画素からの輝度信号値が飽和している場合でも過補正による垂直方向の黒筋を発生させないで、一方向に相関の高いノイズを低減させる撮像装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and suppresses the occurrence of noise in the vertical direction due to the influence of random noise other than noise that is highly correlated in one direction. An object of the present invention is to provide an imaging device that reduces noise having high correlation in one direction without generating vertical black stripes due to overcorrection even when the luminance signal value is saturated.

上記した目的を達成するために、本発明の撮像装置は、
受光した光の強度に対応する電荷を出力する複数の光電変換素子が画素として複数行及び複数列のマトリクス状に配置される光電変換部、
各光電変換素子から出力された電荷を垂直方向に転送する垂直転送部、
及び垂直転送部から出力された電荷を水平方向に転送する水平転送部が設けられ、
前記光電変換部における撮像に用いられる有効画素領域の上下左右の外周辺縁領域の少なくとも何れかには、該辺縁領域の複数行の各光電変換素子に入力される外光を遮光することで黒基準となる輝度信号値を出力する遮光領域が形成された固体撮像素子と、
前記有効画素領域内の一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値から、前記遮光領域の出力から検出された前記黒基準となる画素の輝度信号値と一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値との差を減算する機能を少なくとも有する信号処理部とを備えた撮像装置であって、
前記信号処理部は、
前記遮光領域の各画素の輝度信号から、少なくとも黒基準となる画素の輝度信号値及び一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値を検出する黒基準検出部と、
前記有効画素領域の各画素の輝度信号値を検出する輝度信号検出部と、
該輝度信号検出部で輝度信号値が検出される画素に対し、前記一方向に相関の高いノイズが発生した画素が並ぶ垂直方向と直交する水平方向に連続して所定数の画素を選択してその各画素の平均値の輝度信号値を検出する直交領域平均値検出部と、
前記黒基準検出部、前記輝度信号検出部、及び前記直交領域平均値検出部で検出された輝度信号値が入力され、前記有効画素領域の一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値に対応する補正値を生成する補正値生成部と、
前記補正値生成部で生成された補正値が入力されて、前記有効画素領域の一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値を補正する補正部とを備える。
In order to achieve the above object, the imaging apparatus of the present invention provides:
A photoelectric conversion unit in which a plurality of photoelectric conversion elements that output charges corresponding to the intensity of received light are arranged in a matrix of a plurality of rows and a plurality of columns as pixels,
A vertical transfer unit that transfers charges output from each photoelectric conversion element in the vertical direction;
And a horizontal transfer unit for transferring the charges output from the vertical transfer unit in the horizontal direction,
At least one of the upper, lower, left, and right outer peripheral edge regions of the effective pixel region used for imaging in the photoelectric conversion unit is configured to shield external light input to each of the photoelectric conversion elements in a plurality of rows of the peripheral region. A solid-state imaging device in which a light-shielding region for outputting a luminance signal value serving as a black reference is formed;
Noise that is highly correlated in one direction with the luminance signal value of the pixel serving as the black reference detected from the output of the light-shielding region, from the luminance signal value of the pixel in which highly correlated noise is generated in one direction in the effective pixel region An image pickup apparatus including a signal processing unit having at least a function of subtracting a difference from a luminance signal value of a pixel in which
The signal processing unit
A black reference detection unit that detects a luminance signal value of at least a pixel serving as a black reference and a luminance signal value of a pixel in which highly correlated noise is generated in one direction from the luminance signal of each pixel in the light shielding region;
A luminance signal detector that detects a luminance signal value of each pixel in the effective pixel region;
A predetermined number of pixels are continuously selected in a horizontal direction orthogonal to a vertical direction in which pixels having a highly correlated noise in one direction are arranged with respect to the pixels in which the luminance signal value is detected by the luminance signal detection unit. An orthogonal region average value detection unit for detecting a luminance signal value of an average value of each pixel;
The luminance signal value of the pixel in which the high-correlation noise is generated in one direction of the effective pixel region is input with the luminance signal value detected by the black reference detection unit, the luminance signal detection unit, and the orthogonal region average value detection unit. A correction value generation unit that generates a correction value corresponding to the value;
A correction unit that receives a correction value generated by the correction value generation unit and corrects a luminance signal value of a pixel in which highly correlated noise is generated in one direction of the effective pixel region.

本発明によれば、一方向に相関の高いノイズ以外のランダムノイズ等の影響による垂直方向のノイズの発生を抑制し、有効画素領域の画素からの輝度信号値が飽和している場合でも過補正による垂直方向の黒沈みを発生させないで、一方向に相関の高いノイズを低減させることができる。   According to the present invention, the occurrence of noise in the vertical direction due to the influence of random noise other than highly correlated noise in one direction is suppressed, and even when the luminance signal value from the pixel in the effective pixel region is saturated, overcorrection is achieved. It is possible to reduce highly correlated noise in one direction without generating vertical black sun.

実施の形態1.
本実施の形態1では、固体撮像素子の有効画素領域内に発生する一方向に相関の高いノイズが、垂直(縦)方向に連続する各画素に発生するスミアの場合について説明する。
Embodiment 1 FIG.
In the first embodiment, a description will be given of a case of a smear in which noise highly correlated in one direction generated in an effective pixel region of a solid-state imaging device is generated in each pixel continuous in the vertical (vertical) direction.

図1は、本発明の実施の形態1の撮像装置の基本的な構成を示すブロック図である。
レンズ1は、被写体から出射された光を被写体の位置にかかわらず固体撮像素子2で撮像できるように光学的に集光(合焦)させる焦点調整機能機能を有している。尚、本実施の形態のレンズ1は、例えば自動で焦点調整機能を実施する構成として以下の説明を続けるが、撮像装置の用途に応じて、複数の固定焦点を手動で切換える構成、又は、パンフォーカスにより調整を不要とした構成等を用いてもよい。さらに、複数枚のレンズを組み合わせてレンズ間距離を調整することで広角側から望遠側にかけて画角を連続的に変更するズーム機能を供えていてもよい。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of the imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
The lens 1 has a focus adjustment function that optically condenses (focuses) the light emitted from the subject so that the solid-state imaging device 2 can take an image regardless of the position of the subject. The lens 1 of the present embodiment will be described below as a configuration that automatically performs a focus adjustment function, for example, but a configuration that manually switches a plurality of fixed focal points according to the application of the imaging device, or a pan A configuration that does not require adjustment by focusing may be used. Furthermore, a zoom function for continuously changing the angle of view from the wide-angle side to the telephoto side by combining a plurality of lenses and adjusting the distance between the lenses may be provided.

固体撮像素子2は、その表面に複数のフォトダイオード等の光電変換素子が各々画素として2次元的に配置され、各画素毎にレンズ1により合焦された光(被写体からの入射光)が受光される。そして、受光された光が、その光の強度に対応して電荷(以下、撮像電荷、電気信号とも記載する)に光電変換される。その光電変換された電気信号の出力は、タイミング制御部6から入力される固体撮像素子駆動パルスPAにより所定の駆動方法で読み出され、撮像信号出力SAとして出力される。   The solid-state imaging device 2 has a plurality of photoelectric conversion elements such as photodiodes arranged two-dimensionally on its surface as pixels, and receives light focused by the lens 1 for each pixel (incident light from a subject). Is done. The received light is photoelectrically converted into electric charges (hereinafter also referred to as imaging charges and electric signals) corresponding to the intensity of the light. The photoelectrically converted electrical signal output is read out by a predetermined driving method using a solid-state imaging device driving pulse PA input from the timing control unit 6 and output as an imaging signal output SA.

アナログ信号処理部3は、入力された撮像信号出力SAに対して、タイミング制御部6からのサンプルホールドパルスPB及び制御部7からのアナログ信号処理制御信号CCを用いて相関二重サンプリング(CDS)処理を実施すると共に、増幅利得を自動的に制御する自動信号増幅(AGC)処理を実施し、アナログの増幅信号出力SBとして出力する。   The analog signal processing unit 3 performs correlated double sampling (CDS) on the input imaging signal output SA using the sample hold pulse PB from the timing control unit 6 and the analog signal processing control signal CC from the control unit 7. In addition to performing the process, an automatic signal amplification (AGC) process for automatically controlling the amplification gain is performed and output as an analog amplified signal output SB.

A/D変換部4は、入力されたアナログの増幅信号出力SBに対して、タイミング制御部6からのA/DクロックPCを用いてデジタル信号に変換し、デジタル信号出力SCとして出力する。A/D変換部4の分解能としては、一般的な表示機器用では8ビットの分解能を有していればよい。しかし、例えば後段の信号処理による色分解能を改善する目的がある場合、階調特性を改善する目的がある場合、微少なコントラストまで検出する目的が有る場合、ダイナミックレンジを拡大する目的が有る場合等の種々の目的に応じて多ビット化される場合が増加して一般的になっており、10ビットや14ビット等の分解能としてもよい。尚、本実施の形態ではデジタル信号出力SCの最大値をA/D変換出力maxと記載する。A/D変換出力maxは、A/D変換部4が8ビットの分解能を有する場合は255であり、A/D変換部4が10ビットの分解能を有する場合は1023となる。本実施の形態では、A/D変換部4が8ビットの分解能を有する場合について説明する。   The A / D conversion unit 4 converts the input analog amplified signal output SB into a digital signal using the A / D clock PC from the timing control unit 6 and outputs the digital signal as a digital signal output SC. As the resolution of the A / D converter 4, it is sufficient that the resolution is 8 bits for a general display device. However, for example, when there is a purpose to improve color resolution by signal processing in the subsequent stage, there is a purpose to improve gradation characteristics, there is a purpose to detect even a slight contrast, there is a purpose to expand the dynamic range, etc. The number of bits is increased according to the various purposes, and it is common, and the resolution may be 10 bits or 14 bits. In the present embodiment, the maximum value of the digital signal output SC is described as A / D conversion output max. The A / D conversion output max is 255 when the A / D conversion unit 4 has an 8-bit resolution, and 1023 when the A / D conversion unit 4 has a 10-bit resolution. In the present embodiment, a case where the A / D conversion unit 4 has an 8-bit resolution will be described.

デジタル信号処理部5は、例えばスミア等のように表示画面縦方向又は横方向のうちの一方向に相関の高いノイズを補正する処理手段(図3を用いて後述)、階調を変換する処理手段、各画素間の値を補間する処理手段、フィルタ処理手段を有する。さらに、後段の表示装置(表示デバイス)で表示できるよう又は表示回路で処理しやすいように、例えばRGB信号から色差値(変化量)信号(YCbCr)に変換する処理手段、ホワイトバランスを補正する処理手段、デジタル的に増幅する処理手段、γ(ガンマ)補正する処理手段、色補間処理手段及び輪郭強調補正部等の映像信号を加工する処理手段を有する。入力されたデジタル信号出力SCに対して、ノイズ補正処理を含む上記各種処理を施し、デジタル映像信号出力SEとして出力する。   The digital signal processing unit 5 is a processing unit (described later with reference to FIG. 3) that corrects noise having a high correlation in one of the vertical and horizontal directions of the display screen, such as smear. Means, processing means for interpolating values between pixels, and filter processing means. Further, processing means for converting, for example, an RGB signal into a color difference value (change amount) signal (YCbCr) so that it can be displayed on a subsequent display device (display device) or easily processed by a display circuit, processing for correcting white balance A processing means for processing a video signal, such as a processing means for digital amplification, a processing means for γ (gamma) correction, a color interpolation processing means, and an edge enhancement correction unit. The input digital signal output SC is subjected to the above-described various processing including noise correction processing, and is output as a digital video signal output SE.

デジタル信号処理部5から出力されたデジタル映像信号出力SEは、図示されないLCDなどの表示装置に入力されて映像を表示させる。又、デジタル信号処理部5から制御部7へは統計処理信号SFが出力される。統計処理信号SFとは、例えば一枚の撮像画像を水平および垂直方向へ複数ブロックに分割して各ブロック毎のデジタル信号出力SCを積算した結果、1フレーム内のデジタル信号出力SCにおける最大値又は最小値、デジタル映像信号出力SEに対して例えばヒストグラム等の統計的な処理を実施した結果の信号である。   The digital video signal output SE output from the digital signal processing unit 5 is input to a display device such as an LCD (not shown) to display the video. A statistical processing signal SF is output from the digital signal processing unit 5 to the control unit 7. The statistical processing signal SF is, for example, the maximum value of the digital signal output SC in one frame as a result of dividing one captured image into a plurality of blocks in the horizontal and vertical directions and integrating the digital signal output SC for each block. This is a signal resulting from performing statistical processing such as a histogram on the minimum value and the digital video signal output SE.

タイミング制御部6は、上記した固体撮像素子2の駆動タイミングを制御するための垂直転送パルス、水平転送パルス、電子シャッタパルス、及びリセットパルス等を含む固体撮像素子駆動パルスPAと、アナログ信号処理部3で撮像信号出力SAの信号と黒基準信号をサンプルホールドするタイミングを制御するためのサンプルホールドパルスPBと、A/D変換部4のタイミングを制御するためのA/DクロックPCを生成して各処理手段に供給する。   The timing control unit 6 includes a solid-state image sensor driving pulse PA including a vertical transfer pulse, a horizontal transfer pulse, an electronic shutter pulse, a reset pulse, and the like for controlling the driving timing of the solid-state image sensor 2, and an analog signal processing unit. 3 generates a sample hold pulse PB for controlling the timing for sampling and holding the image signal output SA signal and the black reference signal, and an A / D clock PC for controlling the timing of the A / D converter 4. Supply to each processing means.

制御部7は、例えば汎用バスを通信媒体として用いたシリアル通信により、デジタル信号処理部5から入力する統計処理信号SFが入力され、その統計処理信号SFに応じて、タイミング制御部6を制御するためのタイミング制御信号CAと、アナログ信号処理部3を制御するためのアナログ信号処理制御信号CCと、デジタル信号処理部5を制御するためのデジタル信号処理制御信号CBを生成して各手段に出力する。   The control unit 7 receives, for example, a statistical processing signal SF input from the digital signal processing unit 5 by serial communication using a general-purpose bus as a communication medium, and controls the timing control unit 6 according to the statistical processing signal SF. For generating the timing control signal CA, the analog signal processing control signal CC for controlling the analog signal processing unit 3, and the digital signal processing control signal CB for controlling the digital signal processing unit 5 and outputting them to each means To do.

タイミング制御信号CAは、タイミング制御部6で生成する上記各パルスの位相や出力のタイミングを制御するための信号であり、例えば固体撮像素子駆動パルスPAの場合には、全画素撮像モード又はモニター撮像モード等の固体撮像素子2の駆動モードを切り替える場合の各パルスの制御や、露出を制御するためのシャッタースピードに関係する電荷吐き出しパルスのタイミングを制御することができる。   The timing control signal CA is a signal for controlling the phase of each of the pulses generated by the timing control unit 6 and the output timing. For example, in the case of the solid-state image sensor driving pulse PA, the all-pixel imaging mode or the monitor imaging is performed. It is possible to control each pulse when switching the driving mode of the solid-state imaging device 2 such as the mode, and the timing of the charge discharge pulse related to the shutter speed for controlling the exposure.

デジタル信号処理制御信号CBは、例えばA/D変換部4から出力されたデジタル信号出力SCに対してデジタル信号処理部5で実施されるホワイトバランスを補正する処理や、デジタル的に増幅する処理の利得を制御することができる信号である。アナログ信号処理制御信号CCは、例えば固体撮像素子2から出力された撮像信号出力SAに対してアナログ信号処理部3で実施される自動信号増幅処理の増幅量(増幅信号出力SB)をシャッタースピードと同期させて制御することができるので、露出を制御することができる信号である。   The digital signal processing control signal CB is, for example, a process of correcting white balance performed by the digital signal processing unit 5 on the digital signal output SC output from the A / D conversion unit 4 or a process of digital amplification. A signal whose gain can be controlled. For example, the analog signal processing control signal CC is obtained by setting the amplification amount (amplified signal output SB) of the automatic signal amplification processing performed by the analog signal processing unit 3 to the imaging signal output SA output from the solid-state imaging device 2 as the shutter speed. Since it can be controlled in synchronization, it is a signal that can control exposure.

図2は、図1の固体撮像素子2の概略構成を示す図である。
フォトダイオード8(PD)は、固体撮像素子2の表面に複数個が2次元的に配置され、レンズ1で合焦された被写体からの入射光を受光する素子である。また、その受光した光の強さに対応したレベルの輝度信号値を示す電気信号(撮像電荷)に光電変換して出力する。フォトダイオード8で変換された撮像電荷は、不図示のトランスファーゲート部からトランスファーゲートパルスによって読み出されて後述する垂直電荷転送部9に出力される。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the solid-state imaging device 2 of FIG.
The photodiodes 8 (PD) are elements that are two-dimensionally arranged on the surface of the solid-state imaging device 2 and receive incident light from a subject focused by the lens 1. Further, it is photoelectrically converted into an electric signal (imaging charge) indicating a luminance signal value at a level corresponding to the intensity of the received light, and is output. The imaging charges converted by the photodiode 8 are read out from a transfer gate unit (not shown) by a transfer gate pulse and output to a vertical charge transfer unit 9 described later.

垂直電荷転送部9は、フォトダイオード8から入力された撮像電荷を、垂直電荷転送パルスφV1からφV4の駆動波形により、撮像素子の垂直(V)方向(図2に示した下向の矢印方向)に転送する。水平電荷転送部10は、垂直電荷転送部9から入力された撮像電荷を、水平電荷転送パルスφH1からφH2の駆動波形により、撮像素子の水平(H)方向(図2に示した左向の矢印方向)に転送する。撮像信号出力部11は、水平電荷転送部10から入力された撮像電荷を撮像信号出力SAとして出力させる。有効画素領域12は、固体撮像素子2において、被写体からの入射光を受光して光電変換し撮像電荷を出力させる画素が配置される領域である。   The vertical charge transfer unit 9 converts the image pickup charge input from the photodiode 8 into the vertical (V) direction of the image pickup element (downward arrow direction shown in FIG. 2) according to the drive waveforms of the vertical charge transfer pulses φV1 to φV4. Forward to. The horizontal charge transfer unit 10 converts the image pickup charge input from the vertical charge transfer unit 9 into the horizontal (H) direction of the image pickup device (the left-pointing arrow shown in FIG. 2) according to the drive waveforms of the horizontal charge transfer pulses φH1 to φH2. Direction). The imaging signal output unit 11 outputs the imaging charge input from the horizontal charge transfer unit 10 as the imaging signal output SA. The effective pixel region 12 is a region in the solid-state imaging device 2 where pixels that receive incident light from a subject, perform photoelectric conversion, and output imaging charges are disposed.

黒基準画素領域13(下端領域13a、上端領域13b、左端領域13c、右端領域13d)は、遮光領域とも記載され、固体撮像素子2において、光学的な黒基準信号の基準を得るために、有効画素領域12の上下左右の外周端部をレンズ1からの光が遮光された状態にした画素が配置される領域である。黒基準画素は、一般的にオプティカルブラックと称される。黒基準画素を遮光する手段としては、黒基準画素の領域を遮光できればよく、例えば固体撮像素子2の画素又はレンズ1の前にアルミ等の材料で遮光効果が得られるように形成したメカニカルシャッター又は遮光物を配置すればよい。   The black reference pixel region 13 (the lower end region 13a, the upper end region 13b, the left end region 13c, and the right end region 13d) is also described as a light shielding region, and is effective for obtaining a reference for an optical black reference signal in the solid-state imaging device 2. This is an area in which pixels in which the light from the lens 1 is shielded at the upper, lower, left and right outer peripheral ends of the pixel area 12 are arranged. The black reference pixel is generally referred to as optical black. As a means for shielding the black reference pixel, it is sufficient if the area of the black reference pixel can be shielded. For example, a mechanical shutter formed so as to obtain a light shielding effect with a material such as aluminum before the pixel of the solid-state imaging device 2 or the lens 1 or What is necessary is just to arrange | position a light-shielding object.

固体撮像素子2は、タイミング制御部6より2層の水平CCDを駆動するための水平転送パルス(φH1、φH2)と、4層の垂直CCDを駆動するための垂直転送パルス(φV1、φV2、φV3、φV4)と、画素電荷をリセットするためのリセットゲートパルス(φRG)、CCDの基板電位から蓄積した画素電荷を排出する機能で電子シャッタを実現するための電子シャッタ制御パルス(φSUB)を所定の手順にしたがって駆動することで、蓄積手段に蓄積された電荷を撮像信号出力SAとして読み出すことができる。   The solid-state imaging device 2 has a horizontal transfer pulse (φH1, φH2) for driving a two-layer horizontal CCD from a timing control unit 6 and a vertical transfer pulse (φV1, φV2, φV3) for driving a four-layer vertical CCD. , ΦV4), a reset gate pulse (φRG) for resetting the pixel charge, and an electronic shutter control pulse (φSUB) for realizing an electronic shutter with a function of discharging the accumulated pixel charge from the substrate potential of the CCD. By driving according to the procedure, the charge accumulated in the accumulation means can be read out as the imaging signal output SA.

固体撮像素子2としては、黒基準信号を検出することができる黒基準画素を有して電荷を転送する型式であれば上記した他の転送型式を用いたものでもよく、例えばフレームトランスファー型、フレームインターライントランスファー型、又はインターライントランスファー型の撮像素子を用いてもよい。   As the solid-state image pickup device 2, any other transfer type described above may be used as long as it has a black reference pixel capable of detecting a black reference signal and transfers charges. For example, a frame transfer type, a frame An interline transfer type or interline transfer type image sensor may be used.

また、固体撮像素子2としては、例えば色フィルタが配置されないモノクロの固体撮像素子、原色や補色型の色フィルタを配置したカラーの固体撮像素子、さらにライン型の固体撮像素子を用いてもよい。さらに、固体撮像素子2の駆動方法は、前出の2層の水平CCDを駆動するための水平転送パルスと4層の垂直CCDを駆動するための垂直転送パルスを用いる構成のみに限らず、例えば、3層の垂直CCDを駆動するための垂直転送パルスを用いる固体撮像素子2を用いてもよい。   Further, as the solid-state imaging device 2, for example, a monochrome solid-state imaging device in which no color filter is arranged, a color solid-state imaging device in which primary or complementary color filters are arranged, and a line-type solid-state imaging device may be used. Furthermore, the driving method of the solid-state imaging device 2 is not limited to the configuration using the horizontal transfer pulse for driving the above-mentioned two-layer horizontal CCD and the vertical transfer pulse for driving the four-layer vertical CCD. A solid-state imaging device 2 that uses a vertical transfer pulse for driving a three-layer vertical CCD may be used.

図3は、図1のデジタル信号処理部5内に設けられるノイズ補正部の概略構成を示すブロック図である。
図3に示したノイズ補正部は、固体撮像素子2の有効画素領域12内の各画素に発生するスミア等の一方向に相関の高いノイズを補正(除去)するために以下の構成を備える。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a noise correction unit provided in the digital signal processing unit 5 of FIG.
The noise correction unit shown in FIG. 3 has the following configuration for correcting (removing) noise having a high correlation in one direction such as smear generated in each pixel in the effective pixel region 12 of the solid-state imaging device 2.

黒基準検出部14は、AD変換部4から出力されるデジタル信号出力SCから、黒基準信号を生成するために固体撮像素子2内に設けられた黒基準画素領域13の輝度信号出力から黒の基準信号レベルを検出すると共に、その黒基準画素領域13における隣接する各画素間の輝度信号値の差値(変化量)とその画素の位置情報を検出する。特に、輝度信号値の変化量が所定値を超えて変化した画素の水平方向の位置を検出する。ここで、所定値は、例えば、黒基準画素の信号が熱雑音によりランダムで変化することで分散σを持つが、このσを超えた値に設定する。このように所定値を設定することにより、スミアのような一方向に相関の高いノイズの信号を検出することができる。この機能により、黒基準画素領域13の通常の画素の黒基準信号レベルと、その画素に隣接してスミアが発生した画素の信号レベルとの差値(変化量)を検出することができる。   The black reference detection unit 14 generates a black reference signal from the luminance signal output of the black reference pixel region 13 provided in the solid-state imaging device 2 in order to generate a black reference signal from the digital signal output SC output from the AD conversion unit 4. While detecting the reference signal level, the difference value (change amount) of the luminance signal value between adjacent pixels in the black reference pixel region 13 and the position information of the pixel are detected. In particular, the horizontal position of the pixel in which the change amount of the luminance signal value has changed beyond a predetermined value is detected. Here, the predetermined value has a variance σ due to, for example, the black reference pixel signal changing randomly due to thermal noise, and is set to a value exceeding this σ. By setting the predetermined value in this way, it is possible to detect a noise signal having a high correlation in one direction such as smear. With this function, it is possible to detect a difference value (amount of change) between a black reference signal level of a normal pixel in the black reference pixel region 13 and a signal level of a pixel adjacent to the pixel where smear has occurred.

黒基準検出部14は、黒基準画素領域13内の隣接する各画素間の輝度信号値の差値(変化量)が所定値以下の場合は、それまでの各隣接する画素の信号の平均値を出力し、隣接する画素間の輝度信号値の差値(変化量)が所定値を超える場合は、変化後の各隣接する画素の信号の平均値を隣接する画素の輝度信号値の変化量の検出結果として出力する。例えば、一方向に相関の高いノイズがスミアの場合には、黒基準画素領域13の中でも下端領域13a及び上端領域13bの出力から黒の基準信号レベルが検出され、水平(H)方向に隣接する各画素間の輝度信号値の変化量とその画素の位置情報が検出される。   When the difference value (change amount) of the luminance signal value between adjacent pixels in the black reference pixel region 13 is equal to or less than a predetermined value, the black reference detection unit 14 averages the signals of the adjacent pixels so far. When the difference value (change amount) of the luminance signal value between adjacent pixels exceeds a predetermined value, the average value of the signal of each adjacent pixel after the change is the amount of change in the luminance signal value of the adjacent pixel. Is output as the detection result. For example, when the highly correlated noise in one direction is smear, the black reference signal level is detected from the outputs of the lower end region 13a and the upper end region 13b in the black reference pixel region 13, and is adjacent in the horizontal (H) direction. The amount of change in luminance signal value between the pixels and the position information of the pixels are detected.

この通常の画素の黒基準信号レベルとスミアが発生した画素の信号レベルとの差値は、第一の補正値として、有効画素領域内のスミアが発生した画素の輝度信号値で、その値が飽和(サチレーション)していない線形変化領域であるものを補正するために用いられる。又、黒基準検出部14は、隣接する画素間の輝度信号値の差値(変化量)を検出する処理手段として、例えば非線形フィルタを用いて構成してもよい。その隣接する画素を選択する際には、隣接する前の画素の輝度信号値との差値がスミアが発生したと判断される所定値以下の場合には、差値が所定値以下と検出された画素までの隣接する各画素から選択し、隣接する前の画素の輝度信号値との差値がスミアが発生したと判断される所定値を超える場合は、差値が所定値を超えると検出された画素から後の隣接する各画素から選択する。このように隣接する画素のうちで差値が所定値未満のもののみを選択することにより、有効領域の垂直(縦)方向にスミアが発生して黒基準画素領域まで及ぶ場合に、黒基準画素領域の水平(横)方向の各画素の輝度信号値の平均値から黒クランプ(黒基準)信号SCclp及びスミア量の値△Sm1(n)を得ることができる。   The difference value between the black reference signal level of the normal pixel and the signal level of the pixel in which smear has occurred is the luminance signal value of the pixel in which smear has occurred in the effective pixel region as the first correction value. It is used to correct what is a linear change region that is not saturated. Further, the black reference detection unit 14 may be configured by using, for example, a non-linear filter as processing means for detecting a difference value (change amount) of luminance signal values between adjacent pixels. When selecting the adjacent pixel, if the difference value from the luminance signal value of the previous adjacent pixel is less than a predetermined value at which it is determined that smear has occurred, the difference value is detected to be less than the predetermined value. If the difference value with the luminance signal value of the previous adjacent pixel exceeds a predetermined value at which it is determined that smear has occurred, it is detected that the difference value exceeds the predetermined value. Select from the adjacent pixels after the selected pixel. In this way, by selecting only the adjacent pixels having a difference value less than the predetermined value, a black reference pixel can be obtained when smear occurs in the vertical (vertical) direction of the effective region and extends to the black reference pixel region. The black clamp (black reference) signal SCclp and the smear amount value ΔSm1 (n) can be obtained from the average value of the luminance signal values of the respective pixels in the horizontal (lateral) direction of the region.

輝度信号検出部15は、固体撮像素子2の有効画素領域12内の各画素ごとに、その各画素から出力される撮像信号出力SAに比例する補正前の輝度信号のレベルをデジタル値で示すデジタル信号出力SCを検出する。   For each pixel in the effective pixel area 12 of the solid-state imaging device 2, the luminance signal detection unit 15 is a digital value that indicates the level of the luminance signal before correction proportional to the imaging signal output SA output from each pixel as a digital value. The signal output SC is detected.

補正値生成部16は、輝度信号検出部15の検出結果出力と、黒基準検出部14の検出結果出力と、直交領域平均値検出部18の検出結果出力に基づいて、一方向に相関性の高いノイズの補正値を生成する。その際に、補正値生成部16は、輝度信号検出部15の出力と黒基準検出部14の出力に応じて、黒基準検出部14の出力用いた第一の補正値と、輝度信号検出部15の飽和した信号値から直交領域平均値検出部18の出力を減算した値を用いた第二の補正値を選択的に切替える。尚、第二の補正値については、図4〜図23を用いて後に詳述する。   The correction value generation unit 16 is correlated in one direction based on the detection result output of the luminance signal detection unit 15, the detection result output of the black reference detection unit 14, and the detection result output of the orthogonal region average value detection unit 18. Generate high noise correction values. At this time, the correction value generation unit 16 uses the first correction value used by the output of the black reference detection unit 14 and the luminance signal detection unit according to the output of the luminance signal detection unit 15 and the output of the black reference detection unit 14. The second correction value using a value obtained by subtracting the output of the orthogonal region average value detection unit 18 from the 15 saturated signal values is selectively switched. The second correction value will be described later in detail with reference to FIGS.

補正値生成部16が第一の補正値と第二の補正値を切替える場合は、まず、黒基準検出部14の隣接する画素間の輝度信号値の変化量の出力がスミアの発生を示す所定値を超え、輝度信号検出部15の出力が、例えば8ビットの分解能の場合の255に達していない状態、つまり、飽和していない状態では、第一の補正値を出力する。それに対して、黒基準検出部14の隣接する画素間の輝度信号値の変化量出力が所定値を超え、輝度信号検出部15の出力が飽和した状態では、第二の補正値を出力する。   When the correction value generation unit 16 switches between the first correction value and the second correction value, first, the output of the change amount of the luminance signal value between adjacent pixels of the black reference detection unit 14 indicates that smear has occurred. If the value exceeds the value and the output of the luminance signal detection unit 15 does not reach 255 in the case of 8-bit resolution, for example, it is not saturated, the first correction value is output. On the other hand, when the change output of the luminance signal value between adjacent pixels of the black reference detection unit 14 exceeds a predetermined value and the output of the luminance signal detection unit 15 is saturated, the second correction value is output.

又、本実施の形態の補正値生成部16は、第一の補正値と第二の補正値に基づいて線形演算を実施して第三の補正値を算出する処理手段を有しており、輝度信号検出部15の補正前の輝度信号レベルと、黒基準検出部14の隣接する画素間の輝度信号値の変化量の出力に応じて、第一の補正値と第二の補正値と第三の補正値を選択的に出力する。尚、この第三の補正値については図17を用いて後述する。   Further, the correction value generation unit 16 of the present embodiment has processing means for calculating a third correction value by performing a linear operation based on the first correction value and the second correction value, The first correction value, the second correction value, and the first correction value according to the luminance signal level before correction of the luminance signal detection unit 15 and the output of the change amount of the luminance signal value between adjacent pixels of the black reference detection unit 14. The three correction values are selectively output. The third correction value will be described later with reference to FIG.

補正部17は、固体撮像素子2から出力される撮像信号出力SAに比例したデジタル信号出力SCに対して、補正値生成部16で生成された補正値を減算することで補正したデジタル信号出力SDを出力する。   The correction unit 17 corrects the digital signal output SD corrected by subtracting the correction value generated by the correction value generation unit 16 from the digital signal output SC proportional to the imaging signal output SA output from the solid-state imaging device 2. Is output.

直交領域平均値検出部18は、固体撮像素子2の有効画素領域における、相関性が高いノイズが発生する一方向に並ぶ各画素に対して、その各画素と直交する方向に一ラインの領域中で例えば2又は4等の隣接する数画素を選択し、選択した数画素分の輝度信号を平均化処理し、その結果を平均値として検出して補正値生成部16に出力する。   The orthogonal area average value detection unit 18 has, in the effective pixel area of the solid-state imaging device 2, arranged in one line area in a direction orthogonal to each pixel arranged in one direction in which highly correlated noise occurs. Then, for example, several adjacent pixels such as 2 or 4 are selected, the luminance signals for the selected several pixels are averaged, and the result is detected as an average value and output to the correction value generation unit 16.

ここで、第二の補正値について説明する前に、まず、固体撮像素子2の撮像画像にスミアが発生する場合の、有効画素領域12の縦方向と横方向に1ラインの領域における輝度信号の出力の変化について説明する。   Here, before describing the second correction value, first, in the case where smear occurs in the captured image of the solid-state imaging device 2, the luminance signal in the region of one line in the vertical and horizontal directions of the effective pixel region 12 is described. The change in output will be described.

図4は、左側にスミアが発生した場合との比較のためにスミアが発生しない場合の撮像画面の一例を示し、右側にはその撮像画面中でスミアが発生する可能性はある(が発生していない)水平(横)位置Phで垂直(縦)方向の線VLp上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCのレベルを示す図である。図5は、図4の右側のデジタル信号出力SCのレベルを示す図を見やすくするために反時計回りに90度回転させて縦方向画素位置を横軸にとって示す図である。   FIG. 4 shows an example of an imaging screen when smear does not occur for comparison with the case where smear occurs on the left side, and smear may occur in the imaging screen on the right side. It is a diagram showing the level of the digital signal output SC from the AD conversion unit 4 for each pixel arranged on the line VLp in the vertical (vertical) direction at the horizontal (lateral) position Ph. FIG. 5 is a diagram showing the vertical pixel position on the horizontal axis by rotating 90 degrees counterclockwise to make it easy to see the diagram showing the level of the right digital signal output SC in FIG.

図4の撮像画面中には、強い光(=非常に明るい光)を出力する太陽、比較的暗い反射光を出力する樹木、及び比較的暗い反射光を出力する人物が撮像されている。図4の場合には、撮像素子上の太陽付近の強い光の垂直方向画素領域(A領域)の光電変換素子では、出力される電荷が多く撮像した輝度信号値も高くなり飽和領域であるが、溢れて他の弱い光を受光している暗い領域の光電変換素子に漏れ出すほどではない場合を示している。つまり、この場合の太陽付近の光電変換素子は、撮像信号に必要となる電荷を多く発生させるが、その輝度信号値は飽和値近傍ではあるものの飽和値未満である。   In the imaging screen of FIG. 4, the sun that outputs strong light (= very bright light), a tree that outputs relatively dark reflected light, and a person that outputs relatively dark reflected light are imaged. In the case of FIG. 4, in the photoelectric conversion element in the vertical pixel area (A area) of strong light near the sun on the imaging element, a large amount of electric charge is output and the captured luminance signal value is also high, which is a saturated area. This shows a case where it does not leak to a photoelectric conversion element in a dark area that overflows and receives other weak light. In other words, the photoelectric conversion element in the vicinity of the sun in this case generates a large amount of charge necessary for the imaging signal, but its luminance signal value is near the saturation value but less than the saturation value.

樹木付近の垂直方向画素領域(B領域)の光電変換素子は、比較的暗い反射光から撮像信号に必要となる電荷を発生させており輝度信号値も低い。そのため、水平位置Phの垂直(縦)方向の2点鎖線VLpに沿う各画素のデジタル信号出力SCは、図4の右側及び図5に特性線Lv1に示したように垂直方向画素が、A領域では飽和していないものの比較的高い値となり、B領域では垂直方向画素が低い値となる。   The photoelectric conversion element in the vertical pixel region (B region) near the tree generates charges necessary for the imaging signal from the relatively dark reflected light and has a low luminance signal value. Therefore, the digital signal output SC of each pixel along the two-dot chain line VLp in the vertical (longitudinal) direction of the horizontal position Ph indicates that the vertical pixel is in the A region as shown in the right side of FIG. 4 and the characteristic line Lv1 in FIG. Is not saturated, but has a relatively high value, and in the B region, the vertical direction pixel has a low value.

図6は、図4の画像における太陽の強い光でスミア20が発生した場合の撮像画面の一例を示す図である。図7は、図6の撮像画面中でスミア20が発生した水平(横)位置Phで垂直(縦)方向の線VLp上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCの特性線Lv2(実線)を縦方向画素位置を横軸にとって示す図である。尚、図7中には、比較のため図5のスミアが発生しない場合のデジタル信号出力SCの特性線を破線Lv1で示している。   FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an imaging screen when smear 20 occurs due to strong sunlight in the image of FIG. FIG. 7 shows the characteristics of the digital signal output SC from the AD conversion unit 4 for each pixel arranged on the line VLp in the vertical (vertical) direction at the horizontal (horizontal) position Ph where the smear 20 is generated in the imaging screen of FIG. It is a figure which shows line Lv2 (solid line) by making a vertical direction pixel position into a horizontal axis. In FIG. 7, for comparison, the characteristic line of the digital signal output SC when the smear of FIG. 5 does not occur is indicated by a broken line Lv1.

図6では、水平(横)位置Phで垂直(縦)方向の線VLp上に並ぶ太陽の部分(A領域)の各画素では、強い光により飽和レベルよりも余分に多くの電荷を発生させており、その余分に発生された多くの電荷は、高レベルのノイズ信号となって、CCD撮像素子の光電変換部における垂直(縦)方向の線VLp方向(VCCD方向)に形成されている例えばB領域を含んで弱い光を受光している領域(=暗い領域)の光電変換素子に漏れ出す。そして、その暗い領域の光電変換素子では、元々の低レベルの輝度信号に対して、漏れ出した高レベルのノイズ信号が重畳されることになる。このようにして垂直(縦)方向の線VLp方向の暗い領域の光電変換素子にスミア20が発生する。   In FIG. 6, in each pixel of the solar portion (A region) aligned on the vertical (vertical) direction line VLp at the horizontal (horizontal) position Ph, more charges than the saturation level are generated by strong light. A large amount of the generated extra charge becomes a high-level noise signal and is formed in the vertical (vertical) direction line VLp direction (VCCD direction) in the photoelectric conversion unit of the CCD image sensor, for example, B The light leaks into the photoelectric conversion element in the region including the region that receives weak light (= dark region). In the photoelectric conversion element in the dark region, the leaked high level noise signal is superimposed on the original low level luminance signal. In this way, the smear 20 is generated in the photoelectric conversion element in the dark region in the vertical (vertical) line VLp direction.

このCCD撮像素子に発生したスミア20は、図6に示したように撮像画像の視感上の品位を著しく低下させている。そのため、通常のデジタルカメラ等に使用する場合も問題であるが、特に、個人認証のために生体の指紋パターンや静脈パターン等の身体固有のデータを認識するバイオメトリクスに用いる撮像装置においてスミア20が発生した場合には、認識に必要となる特徴点がその高レベルのノイズ成分に埋もれてしまい、その特徴点の認識率を低下させてしまうことから、その認識性能に重大な障害となる可能性がある。   The smear 20 generated in the CCD image sensor significantly reduces the visual quality of the captured image as shown in FIG. Therefore, although it is a problem when used for an ordinary digital camera or the like, the smear 20 is particularly used in an imaging device used for biometrics for recognizing body-specific data such as a fingerprint pattern or a vein pattern of a living body for personal authentication. If it occurs, the feature points required for recognition will be buried in the high-level noise component, which will reduce the recognition rate of the feature points, which may be a serious obstacle to the recognition performance. There is.

図7のデジタル信号出力SCの特性線Lv2(実線)で示されたA/D変換部4の信号レベルは、図5の特性線Lv1(破線)の形状と比べて、スミア20の影響により全体的に上昇している。しかし、A領域の近傍では飽和値でクリップ(8ビットのA/D変換部では、255の出力)されており、上昇できずに扁平になってしまう。それに対してB領域では、クリップされること無くスミア20の影響により全体的にA/D変換部4の信号が重畳されてそのレベルが上昇している。尚、このスミア20により増加するA/D変換部4の信号レベルは、図6には示されていないが、黒基準画素が配置される遮蔽領域(例えば、図2の13a、13b)にまで達して増加している。これについては、図20を用いて後述する。   The signal level of the A / D converter 4 indicated by the characteristic line Lv2 (solid line) of the digital signal output SC in FIG. 7 is entirely affected by the smear 20 compared to the shape of the characteristic line Lv1 (dashed line) in FIG. Is rising. However, in the vicinity of the A region, clipping is performed with a saturation value (255 output in the 8-bit A / D conversion unit), and it cannot be increased and becomes flat. On the other hand, in the region B, the signal of the A / D conversion unit 4 is superimposed as a whole due to the influence of the smear 20 without being clipped, and its level is increased. Note that the signal level of the A / D converter 4 that is increased by the smear 20 is not shown in FIG. 6, but reaches the shielding area (for example, 13a and 13b in FIG. 2) where the black reference pixel is arranged. Reaching and increasing. This will be described later with reference to FIG.

図8は、図6のスミアが発生した画素の輝度信号値を従来方法の単純に一括減算処理する場合の撮像画面の一例を示した図である。
図9は、図8の撮像画面中でスミア20が発生した水平(横)位置Phで垂直(縦)方向の線VLp上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCを一括減算処理で補正した特性線Lv3(実線)を縦方向画素位置を横軸にとって示す図である。尚、図9中には、比較のため図7のスミア20が発生した場合のデジタル信号出力SCの特性線を破線Lv2で示している。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an imaging screen when the luminance signal value of the pixel in which the smear of FIG. 6 has occurred is simply subjected to batch subtraction according to the conventional method.
FIG. 9 collectively shows digital signal outputs SC from the AD conversion unit 4 for the pixels arranged on the line VLp in the vertical (vertical) direction at the horizontal (horizontal) position Ph where the smear 20 is generated in the imaging screen of FIG. It is a figure which shows the characteristic line Lv3 (solid line) correct | amended by the subtraction process by making a vertical direction pixel position into a horizontal axis. In FIG. 9, the characteristic line of the digital signal output SC when the smear 20 of FIG. 7 is generated is shown by a broken line Lv2 for comparison.

図8及び図9の一括減算処理には、黒基準画素が配置される遮蔽領域で検出されたスミア20の輝度信号値が、有効画素領域におけるスミア20が発生した水平(横)位置Phで垂直(縦)方向の線VLp上に並ぶ各画素の輝度信号値から一括して減算される。   8 and 9, the luminance signal value of the smear 20 detected in the shielding area where the black reference pixel is arranged is vertical at the horizontal (lateral) position Ph where the smear 20 is generated in the effective pixel area. Subtracted collectively from the luminance signal values of the pixels arranged on the line VLp in the (vertical) direction.

図5と図9を比較した場合、図9のスミア20により増加した輝度信号のレベルから、遮蔽領域の黒基準画素で得られたスミア20の輝度信号のレベルを単純に減算することで、B領域については、そのスミア20により増加した輝度信号レベルを図5に示した元の輝度信号レベルに補正することができる。しかし、太陽を含むA領域部分は、スミア20が発生している場合は、デジタル信号出力SCの値がクリップして上昇しなくなってから、遮蔽領域の黒基準画素で検出されたスミア発生画素の輝度信号値を減算するので、輝度信号は、図5に示された元の輝度信号レベルよりも小さくなり、図8の補正部21に示したように周囲の太陽部分よりも暗い太陽部分を含む画像となってしまう。   When FIG. 5 is compared with FIG. 9, by simply subtracting the level of the luminance signal of the smear 20 obtained from the black reference pixel in the shielding area from the level of the luminance signal increased by the smear 20 of FIG. For the region, the luminance signal level increased by the smear 20 can be corrected to the original luminance signal level shown in FIG. However, in the area A including the sun, when the smear 20 is generated, after the value of the digital signal output SC does not increase due to clipping, the smear generation pixel detected by the black reference pixel in the shielding area Since the luminance signal value is subtracted, the luminance signal is smaller than the original luminance signal level shown in FIG. 5, and includes a darker sun portion than the surrounding sun portion as shown in the correction unit 21 of FIG. It becomes an image.

図10は、図1の固体撮像素子2がフレームトランスファー型である場合で、スミア22が発生した場合の撮像画面の一例を示した図である。
図10では、水平(横)位置Phで垂直(縦)方向の線VLp上に並ぶ太陽の部分(A領域)の各画素では、強い光により飽和レベルよりも余分に多くの電荷を発生させており、その余分に発生された多くの電荷は、高レベルのノイズ信号となって、CCD撮像素子の光電変換部における垂直(縦)方向の線VLp方向(VCCD方向)で下側に形成されている弱い光を受光している領域(=暗い領域)の光電変換素子に漏れ出す。A領域の上側には電荷は漏れ出さない。そして、その暗い領域の光電変換素子では、元々の低レベルの輝度信号に対して、漏れ出した高レベルのノイズ信号が重畳されることになる。このようにして垂直(縦)方向の線VLp方向で下側の暗い領域の光電変換素子にスミア22が発生する。A領域の上側の光電変換素子にはスミア22は発生しない。つまり、図10のようなフレームトランスファー型の固体撮像素子では、太陽から片側(下側)の画素のみにその輝度信号値にスミア22が発生するが、上側の画素にはスミア22は発生しない。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an imaging screen in the case where the smear 22 is generated in the case where the solid-state imaging device 2 in FIG. 1 is a frame transfer type.
In FIG. 10, in each pixel of the solar portion (A region) aligned on the vertical (vertical) direction line VLp at the horizontal (horizontal) position Ph, more charges than the saturation level are generated by strong light. A large amount of the generated extra charge becomes a high-level noise signal and is formed on the lower side in the vertical (vertical) direction line VLp direction (VCCD direction) in the photoelectric conversion unit of the CCD image pickup device. Leaks into the photoelectric conversion element in the area (= dark area) receiving the weak light. Charges do not leak to the upper side of the A region. In the photoelectric conversion element in the dark region, the leaked high level noise signal is superimposed on the original low level luminance signal. In this way, the smear 22 is generated in the photoelectric conversion element in the lower dark region in the vertical (vertical) line VLp direction. No smear 22 occurs in the photoelectric conversion element on the upper side of the A region. That is, in the frame transfer type solid-state imaging device as shown in FIG. 10, the smear 22 is generated in the luminance signal value only in the pixel on one side (lower side) from the sun, but the smear 22 is not generated in the upper pixel.

図11は、図10のフレームトランスファー型の個体撮像素子にスミア発生画素の輝度信号値に対して単純減算処理を実施した場合の撮像画面の一例を示した図である。
図10では、太陽部分(A領域)の下側にのみスミア22が発生し、A領域のさらに上側にはスミア22は発生しないため、図8の場合と同様に黒基準画素で検出されたスミア発生画素の輝度信号値を単純に減算した場合、図8と同様のA領域を含み、その太陽より上空の空までの補正領域23における輝度信号レベルが減少する。この場合は、図11に示したように、水平(横)位置Phで垂直(縦)方向の線VLp上に並ぶ各画素のA領域に加えてその上の領域も含む補正領域23の輝度信号値が少なくなり、暗い画像となる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an imaging screen in a case where the simple subtraction process is performed on the luminance signal value of the smear occurrence pixel in the frame transfer type individual imaging element of FIG.
In FIG. 10, the smear 22 is generated only below the sun portion (A area) and is not generated further above the A area. Therefore, the smear detected by the black reference pixel is the same as in FIG. When the luminance signal value of the generated pixel is simply subtracted, the luminance signal level in the correction area 23 including the area A similar to FIG. 8 and up to the sky above the sun decreases. In this case, as shown in FIG. 11, the luminance signal of the correction area 23 including the area above the area A in addition to the area A of the pixels arranged on the line VLp in the vertical (vertical) direction at the horizontal (horizontal) position Ph. The value decreases, resulting in a dark image.

図4〜図11までを用いて説明したように、遮蔽領域の黒基準画素で検出されたスミア発生画素の輝度信号値を、有効画素領域のスミア発生領域の輝度信号値から一括して減算する従来のスミア補正方法では、太陽部分(A領域)が過補正で暗くなるという問題を有しており、さらにフレームトランスファー型の個体撮像素子の場合には、太陽部分(A領域)に加えてその上の領域も暗くなるという問題を有している。   As described with reference to FIGS. 4 to 11, the luminance signal value of the smear generation pixel detected by the black reference pixel in the shielding area is subtracted collectively from the luminance signal value in the smear generation area of the effective pixel area. The conventional smear correction method has a problem that the sun portion (A region) becomes dark due to overcorrection. Further, in the case of a frame transfer type individual imaging device, in addition to the sun portion (A region) There is a problem that the upper region also becomes dark.

次に、本実施の形態の一方向に相関の高いノイズの補正で、特徴となる太陽部分(A領域)が過補正で暗くならない制御を実現するために、デジタル信号処理部5内に設けられる図3に示したノイズ補正部のさらに詳しい動作内容について図12から図25aを用いて説明する。   Next, it is provided in the digital signal processing unit 5 in order to realize control in which the characteristic sun portion (A region) does not become dark due to overcorrection by correcting noise highly correlated in one direction of the present embodiment. A more detailed operation content of the noise correction unit shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. 12 to 25a.

まず、黒基準検出部14の動作を図12から図14を用いて説明する。
図12は、図3の黒基準検出部14を説明するために、図6の撮像画面のスミア20が発生した水平(横)位置Phで垂直(縦)方向の線VLp上に並ぶ遮光領域の各画素近傍の撮像画像の一部を切り出して一例として示す図である。
図12には、例えば、図2に示した黒基準画素領域13aのような遮光領域(E領域)と、スミアによるノイズを補正する有効画素領域12の一部が示されている。水平(H)画素位置1から8までと17から20までは、スミア20が発生しておらず、有効画素領域12では比較的暗い画像が撮像され、黒基準画素領域13aでは遮光されて黒基準が検出可能な状態を示している。一方、水平(H)画素位置8から15までは、スミア20が発生することで、輝度信号値が増加しており、撮像画像が白く浮きあがった状態を示している。
First, the operation of the black reference detection unit 14 will be described with reference to FIGS.
12 illustrates the black reference detection unit 14 of FIG. 3 in the light-shielding regions arranged on the line VLp in the vertical (vertical) direction at the horizontal (horizontal) position Ph where the smear 20 of the imaging screen of FIG. 6 has occurred. It is a figure which cuts out a part of captured image of each pixel vicinity, and shows as an example.
FIG. 12 shows, for example, a light shielding region (E region) such as the black reference pixel region 13a shown in FIG. 2 and a part of the effective pixel region 12 for correcting noise due to smear. No smear 20 is generated in the horizontal (H) pixel positions 1 to 8 and 17 to 20, and a relatively dark image is picked up in the effective pixel region 12, and the black reference pixel region 13a is shielded from light and black. Indicates a detectable state. On the other hand, in the horizontal (H) pixel positions 8 to 15, the smear 20 is generated, so that the luminance signal value is increased, and the captured image is whitened.

図13は、図12に示した各画素に対応する黒基準検出部14のデジタル信号出力SCの一例を示す図である。
図13の信号値SClv1〜SClv3は、ランダムノイズの影響を受けている。そのため、水平(H)画素位置H=0から8の遮光された暗い領域のデジタル信号値SClv1は、SC1からSC2の振幅(範囲)で変化するノイズ成分を含んでいる。同様に、水平(H)画素位置H=9から15のスミア20が発生している領域のデジタル信号値SClv2は、SC5からSC6の振幅で変化するノイズ成分を含んでおり、水平(H)画素位置H=16から20の遮光された暗い領域のデジタル信号値SClv3は、再びSC1からSC2の振幅で変化するノイズ成分を含んでいる。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the digital signal output SC of the black reference detection unit 14 corresponding to each pixel illustrated in FIG.
The signal values SClv1 to SClv3 in FIG. 13 are affected by random noise. For this reason, the digital signal value SClv1 in the dark region where the light is shielded from the horizontal (H) pixel position H = 0 to 8 includes a noise component that changes in amplitude (range) from SC1 to SC2. Similarly, the digital signal value SClv2 in the region where the smear 20 at the horizontal (H) pixel position H = 9 to 15 is generated includes a noise component that changes in amplitude from SC5 to SC6, and the horizontal (H) pixel. The light-shielded dark region digital signal value SClv3 at positions H = 16 to 20 again includes a noise component that changes in amplitude from SC1 to SC2.

図14は、図13に示した黒基準検出部14のデジタル信号出力SCに非線形フィルタを用いて平均化処理を行った平均値の一例を示す図である。又、黒基準検出部14は、隣接する各画素の輝度信号値の差値を検出するために非線形フィルタを備えている。非線形フィルタについては図15を用いて後述する。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an average value obtained by performing an averaging process on the digital signal output SC of the black reference detection unit 14 illustrated in FIG. 13 using a non-linear filter. The black reference detection unit 14 includes a non-linear filter for detecting a difference value between luminance signal values of adjacent pixels. The nonlinear filter will be described later with reference to FIG.

上記したように、黒基準検出部14は、遮光領域で隣接する各画素の輝度信号値の差値も検出し、各値が検出された各画素の位置情報と共に出力するが、さらに黒基準検出部14が、黒基準検出を行う画素のデータを水平画素方向に平均を求め、スミア発生画素の輝度信号値として出力する構成としてもよい。   As described above, the black reference detection unit 14 also detects the difference value of the luminance signal value of each adjacent pixel in the light shielding region and outputs it together with the position information of each pixel in which each value is detected. The unit 14 may be configured to obtain the average of the pixel data for which the black reference detection is performed in the horizontal pixel direction and output the luminance signal value of the smear generation pixel.

隣接する各画素の輝度信号値の差値が所定値以下の場合には、差値が所定値以下と検出された画素までの隣接する各画素の輝度信号値の平均値を黒基準検出結果として出力し、隣接する各画素の輝度信号値の差値が所定値を超える場合は、差値が所定値を超えると検出された画素から後の隣接する各画素の輝度信号値の平均値をノイズ成分値として出力する。   When the difference value of the luminance signal value of each adjacent pixel is less than or equal to the predetermined value, the average value of the luminance signal value of each adjacent pixel up to the pixels where the difference value is detected to be the predetermined value or less is used as the black reference detection result When the difference value of the luminance signal value of each adjacent pixel exceeds the predetermined value, the average value of the luminance signal value of each adjacent pixel after the detected pixel is noise when the difference value exceeds the predetermined value. Output as component value.

例えば、図13の水平(H)画素位置H=0から8の遮光された暗い領域のデジタル信号値SClv1におけるSC1からSC2の振幅(範囲)で変化するノイズ成分は、平滑化されて平均値AVSC1となる。同様に、水平(H)画素位置H=16から20の遮光された暗い領域のデジタル信号値SClv3におけるSC1からSC2の振幅で変化するノイズ成分は、平滑化されて平均値AVSC1と同様なレベルの平均値AVSC3となる。この平均値AVSC1及び平均値AVSC3が黒基準の値として黒基準検出部14から出力される。   For example, the noise component that changes with the amplitude (range) of SC1 to SC2 in the digital signal value SClv1 in the dark region where the light is shielded from the horizontal (H) pixel position H = 0 to 8 in FIG. 13 is smoothed and averaged AVSC1. It becomes. Similarly, the noise component that changes with the amplitude of SC1 to SC2 in the digital signal value SClv3 in the light-shielded dark region at the horizontal (H) pixel position H = 16 to 20 is smoothed and has the same level as the average value AVSC1. The average value is AVSC3. The average value AVSC1 and the average value AVSC3 are output from the black reference detection unit 14 as black reference values.

それに対して、図13の水平(H)画素位置H=9から15のスミア20が発生している領域のデジタル信号値SClv2におけるSC5からSC6の振幅で変化するノイズ成分は、平滑化されて平均値AVSC2となる。この平均値AVSC2がスミア量の値等のノイズ成分値として黒基準検出部14から出力される。本実施の形態の第1の補正値は、このスミア量の値の平均値を用いる。   On the other hand, the noise component changing with the amplitude of SC5 to SC6 in the digital signal value SClv2 in the region where the smear 20 at the horizontal (H) pixel position H = 9 to 15 in FIG. 13 is smoothed is averaged. The value AVSC2. The average value AVSC2 is output from the black reference detection unit 14 as a noise component value such as a smear amount value. As the first correction value of the present embodiment, an average value of the smear amount values is used.

図15は、黒基準検出部14に設けられるεフィルタの区間線形関数を示す図である。
本実施の形態では、非線形フィルタとして、x軸値でーε未満とεを超える値のf(x)軸値が0であり、x軸値でーε以上ε以下の値のf(x)軸値が線形に増加するεフィルタを用いるが、本発明の黒基準検出部14に用いられる非線形フィルタとしてはεフィルタに限定されるものではなく、黒基準画素領域のスミア発生画素の輝度信号値の発生位置とスミア発生画素の輝度信号値を検出することが可能なフィルタであればよく、例えばメジアンフィルタ、スタックフィルタなどの非線形フィルタを用いた構成でも、線形フィルタを用いた構成でも良い。
FIG. 15 is a diagram illustrating an interval linear function of the ε filter provided in the black reference detection unit 14.
In the present embodiment, as the non-linear filter, the f (x) axis value of the x-axis value less than −ε and the value exceeding ε is 0, and the x-axis value is f (x) of the value −ε to ε. Although the ε filter whose axis value increases linearly is used, the nonlinear filter used in the black reference detection unit 14 of the present invention is not limited to the ε filter, and the luminance signal value of the smear generation pixel in the black reference pixel region Any filter may be used as long as it can detect the luminance signal value of the occurrence position and the smear generation pixel. For example, a configuration using a nonlinear filter such as a median filter or a stack filter or a configuration using a linear filter may be used.

一般的に一次のεフィルタは、以下の式(1)、(2)により定義される。

Figure 2007174032
Figure 2007174032

x(n): 画素位置nのAD変換部4からのデジタル信号出力SC(n)の値
y(n): 画素位置nのフィルタ出力値
ak: フィルタ係数
n: 水平(H)画素位置(正の整数)
又、上記(1)式のf( )は、区間線形関数であり、以下の式(3)により定義される。
Figure 2007174032
で与えられる。
尚、図15の場合は、α=0と定義した場合の区間線形関数を示している。 In general, a first-order ε filter is defined by the following equations (1) and (2).
Figure 2007174032
Figure 2007174032

x (n): value of the digital signal output SC (n) from the AD conversion unit 4 at the pixel position n y (n): filter output value at the pixel position n ak: filter coefficient n: horizontal (H) pixel position (positive Integer)
Further, f () in the above equation (1) is an interval linear function and is defined by the following equation (3).
Figure 2007174032
Given in.
In the case of FIG. 15, an interval linear function when α = 0 is shown.

又、黒基準検出部14のスミアが発生した水平(H)画素位置nの画素における輝度信号値は、以下の式(4)により定義される。

Figure 2007174032
△Sm1(n): 画素位置nのスミア量の値
SCclp: 黒クランプ(黒基準)信号量の値 Further, the luminance signal value at the pixel at the horizontal (H) pixel position n where the smear of the black reference detection unit 14 is generated is defined by the following equation (4).
Figure 2007174032
ΔSm1 (n): value of smear amount at pixel position n SCclp: value of black clamp (black reference) signal amount

式(4)から図14における水平(H)画素位置0から8までの位置のデジタル信号値SCnの平均値AVSC1は、例えば、デジタル信号値が比較的安定すると考えられる水平画素位置nが3の場合のスミア量の値と黒クランプ信号量の値との和を求めればよいので、その平均値AVSC1は△Sm1(3)+SCclpであるが、水平(H)画素位置0から8までの位置ではスミアは発生していないので、△Sm1(3)=0であることから、AVSC1=SCclpとなる。   The average value AVSC1 of the digital signal values SCn at the positions from the horizontal (H) pixel positions 0 to 8 in FIG. 14 from the equation (4) is, for example, the horizontal pixel position n at which the digital signal value is considered to be relatively stable. The average value AVSC1 is ΔSm1 (3) + SCclp because the sum of the smear amount value and the black clamp signal amount value in this case may be obtained. However, at the horizontal (H) pixel positions 0 to 8, Since smear has not occurred, ΔSm1 (3) = 0, so AVSC1 = SCclp.

同様に、水平(H)画素位置16から20までの位置でも、水平画素位置nが19の場合のスミア量の値と黒クランプ信号量の値との和を求めればよいので、その平均値AVSC3は△Sm1(19)+SCclpであるが、水平(H)画素位置16から20までの位置でもスミアは発生していないので、△Sm1(19)=0であることから、AVSC3=SCclpとなる。   Similarly, the sum of the smear amount value and the black clamp signal amount value when the horizontal pixel position n is 19 at the horizontal (H) pixel positions 16 to 20 may be obtained, and the average value AVSC3 ΔSm1 (19) + SCclp, but since smear does not occur even at the horizontal (H) pixel positions 16 to 20, since ΔSm1 (19) = 0, AVSC3 = SCclp.

それに対して、水平(H)画素位置9から15までの位置では、水平画素位置nが10の場合のスミア量の値と黒クランプ信号量の値との和を求めればよいので、その平均値AVSC2は△Sm1(10)+SCclpであるが、水平(H)画素位置9から15までの位置ではスミアが発生しているため、△Sm1(10)は0にならないことからそのまま残り、AVSC2=△Sm1(10)+SCclpとなる。   On the other hand, at the positions from the horizontal (H) pixel positions 9 to 15, the sum of the smear amount value and the black clamp signal amount value when the horizontal pixel position n is 10 can be obtained. AVSC2 is ΔSm1 (10) + SCclp, but since smear has occurred at the horizontal (H) pixel positions 9 to 15, ΔSm1 (10) does not become 0, and remains as it is, and AVSC2 = Δ Sm1 (10) + SCclp.

この黒基準検出部14からは、黒クランプ(黒基準)信号SCclpを出力するだけでなく、各水平(H)画素位置nと、スミア発生画素のスミア量の値△Sm1(n)を出力することができる。例えば図12〜図14の例に示したように、スミア量の値△Sm1(n)の値が0である各画素の出力の平均値AVSC1及びAVSC3が黒クランプ(黒基準)信号SCclpとして出力され、スミア量の値△Sm1(n)の値が0ではない各画素(9<n<15)の出力の平均値AVSC2が第一の補正値として出力される。   The black reference detection unit 14 not only outputs a black clamp (black reference) signal SCclp but also outputs each horizontal (H) pixel position n and a smear amount value ΔSm1 (n) of the smear generation pixel. be able to. For example, as shown in the examples of FIGS. 12 to 14, the average values AVSC1 and AVSC3 of the output of each pixel whose smear amount value ΔSm1 (n) is 0 are output as the black clamp (black reference) signal SCclp. Then, the average value AVSC2 of the output of each pixel (9 <n <15) whose smear amount value ΔSm1 (n) is not 0 is output as the first correction value.

ここで、所定値を超えない水平(H)画素位置0から8では、△Sm(0)から△Sm(8)を出力する代わりに、0を出力する構成としてもよい。0を出力することで、補正を行ないたい有効画素へ、平均値に残るランダム成分の影響を与えることが無くなる。
つまり、スミアが発生した領域のみ補正を行なうことができ、スミアが発生しない領域では、デジタル信号出力SCをそのまま用いることができる。
Here, instead of outputting ΔSm (0) to ΔSm (8) at horizontal (H) pixel positions 0 to 8 that do not exceed the predetermined value, 0 may be output. By outputting 0, the random pixel remaining in the average value is not affected by the effective pixel to be corrected.
That is, it is possible to correct only the area where smear occurs, and the digital signal output SC can be used as it is in the area where smear does not occur.

次に、輝度信号検出部15は、補正前のデジタル信号出力SCの信号値を検出する処理手段であり、例えば、図13の水平(H)画素位置n=7ではデジタル信号出力SC2を検出し、位置n=12ではデジタル信号出力SC5を検出し、その検出した信号のレベルを補正前の輝度信号の値として出力する。   Next, the luminance signal detection unit 15 is a processing unit that detects a signal value of the digital signal output SC before correction. For example, the luminance signal detection unit 15 detects the digital signal output SC2 at the horizontal (H) pixel position n = 7 in FIG. At position n = 12, the digital signal output SC5 is detected, and the level of the detected signal is output as the value of the luminance signal before correction.

直交領域平均値検出部18は、上記したように、例えば有効画素領域内でスミアが発生する一方向に並ぶ各画素、すなわち補正を行なう対象となる各画素について、水平(H)画素位置を検出し、その画素のスミアと直交方向(水平方向)に隣接する数画素を選択し、その数画素分の輝度信号の平均値を検出する。   As described above, the orthogonal region average value detection unit 18 detects the horizontal (H) pixel position for each pixel arranged in one direction in which smear occurs in the effective pixel region, that is, for each pixel to be corrected, for example. Then, several pixels adjacent to the smear of the pixel in the orthogonal direction (horizontal direction) are selected, and the average value of the luminance signals for the several pixels is detected.

また、直交領域平均値検出部18を用いることで、有効領域におけるスミアの発生領域及びその画素位置が明確になり、スミアの発生領域のデジタル信号値の分布を検出できる。そのため、有効領域における有効画像の量を検出することが可能となる。また、スミアの発生領域のデジタル信号値を補正する場合、スミアの発生領域、その画素位置、及びそのデジタル信号値(平均値)が明確になることから、各画素位置で撮像された被写体に対して最適なスミア補正の補正値を生成することが可能になる。また、平均値を用いることで、信号を検出する際に演算されるスミアの項を少なくできるため、信号の検出精度を向上させることが可能である。   Further, by using the orthogonal area average value detection unit 18, the smear occurrence area and its pixel position in the effective area are clarified, and the distribution of digital signal values in the smear occurrence area can be detected. Therefore, it is possible to detect the amount of effective images in the effective area. In addition, when correcting the digital signal value in the smear generation area, the smear generation area, its pixel position, and its digital signal value (average value) are clarified. Therefore, it is possible to generate a correction value for the optimum smear correction. In addition, by using the average value, it is possible to reduce the smear term that is calculated when the signal is detected, so that the signal detection accuracy can be improved.

例えば、スミアにより太陽等の光源近傍の輝度信号値が飽和しているが、その垂直方向の各画素の輝度信号値はスミアが発生しているが飽和していない場合、飽和していない画素の輝度信号値に対しては前述の第一の補正値を用い、飽和した画素の輝度信号値に対しては後述する第二の補正値を用いて補正することができる。このようにして、各画素位置で撮像された被写体に対して最適なスミア補正の補正値を生成することが可能になる。   For example, if the luminance signal value near the light source such as the sun is saturated due to smear, but the luminance signal value of each pixel in the vertical direction is smeared but not saturated, The luminance signal value can be corrected using the first correction value described above, and the luminance signal value of the saturated pixel can be corrected using a second correction value described later. In this way, it is possible to generate an optimal smear correction value for the subject imaged at each pixel position.

尚、本実施の形態では、黒基準画素領域の水平(横)方向のみの隣接する各画素の輝度信号値の平均値を用いたが、それに限らず、信号を検出する画素に水平方向に隣接する画素位置の各画素のさらに垂直方向に隣接する位置の画素信号を用いることも可能である。
ただし、垂直方向に隣接する画素を選択する場合には、黒基準の信号値を得る場合には前述の差値によりスミアが発生していない画素を選択する必要があり、スミア量の値(第一の補正値)を得る場合にはスミアが発生している画素を選択する必要がある。
In the present embodiment, the average value of the luminance signal values of adjacent pixels only in the horizontal (horizontal) direction of the black reference pixel region is used. However, the present invention is not limited thereto, and is adjacent to the pixel from which the signal is detected in the horizontal direction. It is also possible to use a pixel signal at a position adjacent in the vertical direction to each pixel at the pixel position.
However, when selecting pixels adjacent in the vertical direction, when obtaining a black reference signal value, it is necessary to select a pixel in which no smear has occurred due to the above-described difference value. In order to obtain (one correction value), it is necessary to select a pixel in which smear has occurred.

補正値生成部16は、黒基準検出部14で検出されたスミア発生画素位置及びスミア発生画素の輝度信号値と、輝度信号検出部15で検出された補正前の輝度信号出力と、直交領域平均値検出部18で検出された水平方向の黒基準画素又はスミア信号の検出出力をもとに、スミア発生画素の輝度信号値を演算してその輝度信号値が飽和値に達しているか否かを判断し、輝度信号値が飽和値に達していない場合には第一の補正値を出力し、輝度信号値が飽和値に達している場合には後述する第二の補正値を生成して出力する。   The correction value generation unit 16 includes a smear generation pixel position detected by the black reference detection unit 14 and a luminance signal value of the smear generation pixel, a luminance signal output before correction detected by the luminance signal detection unit 15, and an orthogonal area average. Based on the horizontal black reference pixel or smear signal detection output detected by the value detection unit 18, the luminance signal value of the smear generation pixel is calculated, and whether or not the luminance signal value has reached a saturation value is determined. If the luminance signal value has not reached the saturation value, the first correction value is output, and if the luminance signal value has reached the saturation value, a second correction value to be described later is generated and output. To do.

補正部17では、A/D変換部4から出力されたデジタル信号出力SCに対して、補正値生成部16で判断された補正値(第一の補正値又は第二の補正値の何れか)の出力を減算して出力する。その結果、スミアのために輝度信号値が飽和値に達している画素からの出力に対しては飽和値を考慮した補正が実施され、輝度信号値が飽和値に達していない画素からの出力に対しては、黒基準画素領域で検出されたスミアのレベルによる補正が実施される。つまり、各画素位置で撮像された被写体に対して最適なスミア補正の補正値を生成することが可能になる。   In the correction unit 17, the correction value (either the first correction value or the second correction value) determined by the correction value generation unit 16 with respect to the digital signal output SC output from the A / D conversion unit 4. The output of is subtracted and output. As a result, for the output from the pixel whose luminance signal value has reached the saturation value due to smearing, correction considering the saturation value is performed, and the output from the pixel whose luminance signal value has not reached the saturation value is performed. On the other hand, correction based on the smear level detected in the black reference pixel region is performed. That is, it is possible to generate an optimal smear correction value for the subject imaged at each pixel position.

補正部17は、固体撮像素子2から出力される撮像信号出力SAに比例したデジタル信号出力SCに対して、補正値生成部16で生成された補正値を減算することで補正したデジタル信号出力SDを出力する。   The correction unit 17 corrects the digital signal output SD corrected by subtracting the correction value generated by the correction value generation unit 16 from the digital signal output SC proportional to the imaging signal output SA output from the solid-state imaging device 2. Is output.

次に、第二の補正値の生成方法、及び第一と第二の補正値を用いた補正方法について概略的に説明する。
図16は、本実施の形態で用いる固体撮像素子2の一部の画素域を切り出して拡大して示した図である。
図16において、Ca領域は、スミアが発生したと判断されたC画素から水平方向に隣接しており、同様にスミアが発生していると判断された複数の隣接画素からなる領域を示す。一方、Da領域は、スミアが発生していないと判断されたD画素から水平方向に隣接しており、同様にスミアが発生していないと判断された複数の隣接画素からなる領域を示す。
Next, a second correction value generation method and a correction method using the first and second correction values will be schematically described.
FIG. 16 is an enlarged view of a part of the pixel area of the solid-state imaging device 2 used in the present embodiment.
In FIG. 16, a Ca area is an area composed of a plurality of adjacent pixels which are adjacent in the horizontal direction from the C pixel where it is determined that smear has occurred and are similarly determined that smear has occurred. On the other hand, the Da region is a region that is adjacent in the horizontal direction from the D pixel that is determined not to have smear, and that is similarly composed of a plurality of adjacent pixels that are determined to have no smear.

この場合のCa及びDaの各領域でその隣接する数画素を選択する際には、上記した黒基準画素とスミアの発生画素の判定時のように、隣接する前の画素の輝度信号値との差値が所定値以上か以下かにより、それより前の画素を選択するか、それより後の画素を選択するかという処理は実施せず、処理順序に従って隣接する画素を順次入れ替えるように選択していく。   In this case, when selecting several adjacent pixels in each area of Ca and Da, the luminance signal value of the adjacent pixel is determined as in the above-described determination of the black reference pixel and the smeared pixel. Depending on whether the difference value is greater than or equal to the predetermined value, the process of selecting the previous pixel or the subsequent pixel is not performed, and the adjacent pixels are selected in order according to the processing order. To go.

図17は、本実施の形態の補正値生成部16の動作原理を説明するために、図16に示したCa領域とDa領域の入射光量に対するデジタル信号出力SCの光電変換特性を示した図である。
図17の縦軸は、AD変換部4からのデジタル信号出力SC、横軸は固体撮像素子2の各画素を構成するフォトダイオードへの入射光量を示す。Da領域の平均値の特性Dは、入射光量が0からA4まで変化した場合に、黒クランプ(黒基準)信号SCclp(入射光量が0)からA/D変換部4の最大値(=飽和値)である255(入射光量がA4)まで、線形的にデジタル信号出力が変化する特性が示されている。
FIG. 17 is a diagram illustrating photoelectric conversion characteristics of the digital signal output SC with respect to the incident light amounts of the Ca region and the Da region illustrated in FIG. 16 in order to explain the operation principle of the correction value generation unit 16 of the present embodiment. is there.
In FIG. 17, the vertical axis represents the digital signal output SC from the AD conversion unit 4, and the horizontal axis represents the amount of light incident on the photodiode constituting each pixel of the solid-state imaging device 2. The average value characteristic D of the Da region is the maximum value (= saturation value) of the A / D converter 4 from the black clamp (black reference) signal SCclp (incident light amount is 0) when the incident light amount changes from 0 to A4. The characteristic that the digital signal output changes linearly up to 255 (incident light amount: A4) is shown.

それに対してCa領域の平均値の特性Cは、スミアが発生した場合のデジタル信号出力SCの特性であり、入射光量が0からA2までは、特性Dと比較してスミアによって各入射光量に対する信号出力がSCa−SCclpの差値だけ増加した特性を示している。又、特性Cでは、入射光量がA2でA/D変換部4のデジタル信号出力SCが、そのA/D変換出力の最大値max=255に達している。   On the other hand, the characteristic C of the average value in the Ca region is a characteristic of the digital signal output SC when smear occurs. When the incident light quantity is 0 to A2, the signal for each incident light quantity is compared with the characteristic D by smear. It shows the characteristic that the output is increased by the difference value of SCa-SCclp. In the characteristic C, the amount of incident light is A2, and the digital signal output SC of the A / D conversion unit 4 reaches the maximum value max = 255 of the A / D conversion output.

見方を変えると、図17には、図16に示したスミアが発生したCa領域のA/D変換出力の平均値の特性Cが、スミアが発生していないDa領域のA/D変換出力の平均値の特性Dに比べて、暗い入射光量で(A2)でA/D変換部4のダイナミックレンジいっぱいのmax=255になって飽和することが示されている。従って、特性Cでは、入射光量がA2からA4の間の変化はAD変換出力に反映されず、一定値のmax=255が出力されることになる。   In other words, FIG. 17 shows the characteristic C of the average value of the A / D conversion output in the Ca area where smear shown in FIG. 16 shows the A / D conversion output in the Da area where smear does not occur. Compared to the characteristic D of the average value, it is shown that the saturation is reached at max = 255 in the dynamic range of the A / D conversion unit 4 at (A2) with a dark incident light amount. Therefore, in the characteristic C, the change in the incident light amount between A2 and A4 is not reflected in the AD conversion output, and a constant value of max = 255 is output.

この特性Cにおける、入射光量が一定値であるA2以上になっても、A/D変換部4のA/D変換出力はダイナミックレンジが最大のmax=255で飽和して増加しないことは、考え方を変えると、入射光量が一定値であるA2以上になった場合に、デジタル信号出力SCに占めるスミア発生画素の輝度信号値をそれまでの特性Cにおける増加率と同様の線形比率で逆に減少させることと等価と考えられる。本実施の形態では、この入射光量がA2からA4の間の特性Cと特性Dとの差値を第二の補正値とする。つまりスミアが発生した場合の入射光量がA2からA4の間では、スミア値△Sm(A3)=255−SCdである。   In this characteristic C, even if the incident light quantity becomes A2 or more which is a constant value, the A / D conversion output of the A / D conversion unit 4 is saturated and does not increase at a maximum dynamic range of max = 255. If the incident light quantity becomes equal to or greater than A2, which is a constant value, the luminance signal value of the smear generation pixel occupying the digital signal output SC is decreased by a linear ratio similar to the increase rate in the characteristic C so far. It is considered equivalent to In the present embodiment, the difference value between the characteristic C and the characteristic D in which the amount of incident light is between A2 and A4 is set as the second correction value. That is, when the amount of incident light when smear occurs is between A2 and A4, the smear value ΔSm (A3) = 255−SCd.

従って、スミアが発生した場合のA/D変換部4のA/D変換出力を示す図17の特性Cでは、入射光量A2までは、第一の補正値であるスミア発生画素の輝度信号値△Sm(0)=SCa−SCclpを用いて補正すればよいが、入射光量がA2よりも多い場合、例えば入射光量A3では、第二の補正値であるスミア量△Sm(A3)=255−SCdを用いてスミア発生画素のデジタル信号出力を補正すればよい。△Sm(0)と△Sm(A3)の大小関係については、△Sm(0)>△Sm(A3)であり、△Sm(A3)は、最大値255から特性Dの値を減算した値となる。   Therefore, in the characteristic C of FIG. 17 showing the A / D conversion output of the A / D conversion unit 4 when smear occurs, the luminance signal value Δ of the smear occurrence pixel which is the first correction value up to the incident light amount A2. Correction may be performed using Sm (0) = SCa−SCclp. However, when the incident light amount is larger than A2, for example, when the incident light amount is A3, the smear amount ΔSm (A3) = 255−SCd that is the second correction value. Is used to correct the digital signal output of the smear-generated pixel. Regarding the magnitude relationship between ΔSm (0) and ΔSm (A3), ΔSm (0)> ΔSm (A3), and ΔSm (A3) is a value obtained by subtracting the value of characteristic D from the maximum value 255. It becomes.

仮に、図17の入射光量がA2からA4の場合に、単純にそのスミアが発生した画素の輝度信号値から、補正値として第一の補正値を減算した場合には、図8又は図11に示したA領域の太陽部分のように画素本来の信号値以上に過度にスミア発生画素の輝度信号値を補正してしまうので、その画素が暗くなってしまう可能性がある。つまり、入射光量がA2からA4の場合に、補正値として第一の補正値を用いると過補正となり、例えば図8のA領域のような太陽部分には黒沈みが発生してしまい、視感上の品位を劣化させてしまう。その黒沈みの発生を避けるためには、図17の入射光量がA2からA4の場合のスミアが発生した画素の場合の補正値として、第二の補正値であるスミア量△Sm(A3)=255−SCdを用いればよい。   If the incident light quantity in FIG. 17 is A2 to A4, when the first correction value is simply subtracted as the correction value from the luminance signal value of the pixel where the smear has occurred, FIG. 8 or FIG. Since the luminance signal value of the smear generation pixel is corrected excessively beyond the original signal value of the pixel as in the sun portion of the A region shown, there is a possibility that the pixel becomes dark. In other words, when the incident light quantity is from A2 to A4, if the first correction value is used as the correction value, overcorrection occurs, and for example, a sun sink occurs in the sun area such as area A in FIG. The above quality will be deteriorated. In order to avoid the occurrence of the black sun, as a correction value in the case where the smear occurs when the incident light amount is A2 to A4 in FIG. 17, the smear amount ΔSm (A3) = second correction value is used. 255-SCd may be used.

この第二の補正値を生成するために、直交領域平均値検出部18では、図16に示すようにノイズの相関性の高い方向(V方向)と直交する水平方向(H方向)に、C画素及びD画素を中心として±2画素の範囲(Ca領域、Da領域)の平均値を求め、領域としてとらえた輝度信号値の変化量を検出する。C画素及びD画素を中心として隣接する画素データ(あるいは近接する画素データ)は、各々輝度信号の相関値が高いため、数画素分の領域(Ca領域、Da領域)としてとらえた輝度信号値の変化を用いることができる。   In order to generate the second correction value, the orthogonal region average value detection unit 18 performs C in the horizontal direction (H direction) orthogonal to the direction with high noise correlation (V direction) as shown in FIG. An average value of a range (Ca region, Da region) of ± 2 pixels centering on the pixel and the D pixel is obtained, and a change amount of the luminance signal value captured as the region is detected. Since pixel data adjacent to each other centering on the C pixel and the D pixel (or adjacent pixel data) has a high correlation value of the luminance signal, the luminance signal value captured as an area for several pixels (Ca area, Da area) Changes can be used.

ここで、直交領域平均値検出部18の動作について、さらに説明する。
図18は、図16と同様に本実施の形態で用いる固体撮像素子2の一部の画素域を切り出して拡大して示した図であるが、図16よりもスミアが発生している水平(横)方向の幅(画素数)が1画素分に減少している。
Here, the operation of the orthogonal region average value detection unit 18 will be further described.
FIG. 18 is an enlarged view of a part of the pixel area of the solid-state imaging device 2 used in the present embodiment, as in FIG. 16, but the horizontal (where smear is generated more than in FIG. 16). The width (number of pixels) in the (lateral) direction is reduced to one pixel.

図18において、Ea領域は、スミアが発生したと判断されたE画素と水平方向に数個の隣接画素を含んだ領域を示している。E画素を含んで垂直方向に隣接する各画素では、スミアの影響を受けているためデジタル信号出力SCの値は大きくなっている。それに対してDa領域は、図16に示したものと同様に、スミアの影響を受けていないD画素と水平方向にやはりスミアの影響を受けない数個の隣接画素を含んだ領域を示している。   In FIG. 18, an Ea area indicates an area including several pixels adjacent to the E pixel in which smear has been generated in the horizontal direction. Since each pixel adjacent to the vertical direction including the E pixel is affected by smear, the value of the digital signal output SC is large. On the other hand, the Da region shows a region including D pixels not affected by smear and several adjacent pixels not affected by smear in the horizontal direction, as shown in FIG. .

図19は、図18のEa領域の入射光量に対するデジタル信号出力SCの光電変換特性を示した図である。
図19の縦軸、横軸、特性C、特性Dは、図17と同様であり、それに対して、Ea領域のA/D変換出力の平均値の特性Eが追加されている。
FIG. 19 is a diagram showing the photoelectric conversion characteristics of the digital signal output SC with respect to the incident light amount in the region Ea of FIG.
The vertical axis, horizontal axis, characteristic C, and characteristic D in FIG. 19 are the same as those in FIG. 17, and an average characteristic E of the A / D conversion output in the Ea region is added thereto.

図19の特性Eの直線は、特性Dの直線と比較して、図18のE画素に発生したスミアの影響を受けているが、Ea領域の5画素のA/D変換出力の平均値となるため、わずかに上を平行する直線となっている。つまり、特性Eの値は、特性Dよりも1画素のスミア分を5画素で分割した分だけ、わずかに大きくなるのみである。   The straight line of the characteristic E in FIG. 19 is affected by the smear generated in the E pixel of FIG. 18 as compared with the straight line of the characteristic D, but the average value of the A / D conversion output of the five pixels in the Ea region is Therefore, it is a straight line slightly parallel to the top. That is, the value of the characteristic E is only slightly larger than the characteristic D by the amount of 1 pixel smear divided by 5 pixels.

このようにスミアが発生したE画素の、そのスミアの発生方向と直交方向に複数画素を選択して、それらの選択された各画素のA/D変換出力信号値の平均値を検出することにより、スミア発生前の本来のE画素のA/D変換出力信号値の近似値を検出できる。言い換えれば、スミア発生前の本来のE画素のA/D変換出力信号値は、スミアの発生方向と直交方向に複数画素の平均値を得ることで、その本来の値の近似値が得られるので、そこから推定することができる。   By selecting a plurality of pixels in the direction orthogonal to the smear generation direction and detecting the average value of the A / D conversion output signal values of the selected pixels of the E pixel in which the smear has occurred in this way. Thus, an approximate value of the A / D conversion output signal value of the original E pixel before the occurrence of smear can be detected. In other words, since the A / D conversion output signal value of the original E pixel before the occurrence of smear is an average value of a plurality of pixels in a direction orthogonal to the smear generation direction, an approximate value of the original value can be obtained. Can be estimated from there.

これは、通常の撮像状態では特定の画素とその特定の画素を囲む周辺画素のA/D変換出力信号値は相関が高いことを利用して、その平均値を検出することで、特定の画素のみに発生するスミアの影響を少なくして、本来のスミアが無い値を平均値(=近似値)から推測できるようにしたものである。特性EのA/D変換出力信号値を、特性DのA/D変換出力信号値とより近似させるためには、平均値を求めるための画素からの出力データ数を増加させればよい。以上から、特性EのA/D変換出力信号値は、特性DのA/D変換出力信号値と近似しており、充分なデータ数の特性EのA/D変換出力信号値が得られれば、その近似値から特性DのA/D変換出力信号値と同等の値を得られることが理解できる。   This is because the A / D conversion output signal values of a specific pixel and surrounding pixels surrounding the specific pixel in a normal imaging state have a high correlation, and the average value is detected. In this case, the value without smear is reduced from the average value (= approximate value). In order to approximate the A / D conversion output signal value of the characteristic E to the A / D conversion output signal value of the characteristic D, the number of output data from the pixels for obtaining the average value may be increased. From the above, the A / D conversion output signal value of the characteristic E approximates the A / D conversion output signal value of the characteristic D, and if an A / D conversion output signal value of the characteristic E having a sufficient number of data is obtained. It can be understood that a value equivalent to the A / D conversion output signal value of the characteristic D can be obtained from the approximate value.

また、例えば、黒基準検出部14において、スミアの発生した画素の位置(図20のE画素の水平方向画素位置)と、その画素位置におけるスミアの信号値が検出された場合に、E画素のA/D変換出力信号値から黒基準検出部14で検出されたスミアの信号値を減算してからEa領域内の他の画素との平均値を検出するようにすると、特性DのA/D変換出力信号値にさらに近似させることができる。これにより、スミアの補正精度をさらに向上させることも可能となる。   Further, for example, when the black reference detection unit 14 detects the position of the pixel where smear has occurred (the horizontal pixel position of the E pixel in FIG. 20) and the smear signal value at that pixel position, By subtracting the smear signal value detected by the black reference detection unit 14 from the A / D conversion output signal value and then detecting the average value with other pixels in the Ea region, the A / D of the characteristic D Further approximation to the converted output signal value is possible. As a result, the smear correction accuracy can be further improved.

尚、図18では、垂直方向に1列に並んだ画素のみにスミアの発生した場合を示したが、垂直方向に複数ラインの画素にまたがってスミアが発生する場合には、例えば上記した平均値を求めるための各領域について、その領域内の水平画素数を増加させることで対応することができる。   FIG. 18 shows the case where smear occurs only in pixels arranged in one column in the vertical direction. However, when smear occurs across pixels in a plurality of lines in the vertical direction, for example, the average value described above is used. It is possible to cope with each area for obtaining the value by increasing the number of horizontal pixels in the area.

以下に、図20から図23を用いて、この直交領域平均値検出部18の出力を用いて補正値生成部16で第二の補正値を生成することにより、第一の補正値による過補正を防ぐことができることについて説明する。   In the following, with reference to FIGS. 20 to 23, the correction value generation unit 16 generates a second correction value by using the output of the orthogonal region average value detection unit 18, thereby overcorrection by the first correction value. A description will be given of what can be prevented.

図20は、補正値生成部16の動作を説明するために、図6に示したスミアが発生した場合の撮像画面(有効画素領域のスミアは記載を省略している)の一例を下側の黒基準画素領域と共に示した図である。図20の黒基準画素領域には、スミア24が発生している。
図4、図6、図8、図10、図11では、撮像画像の水平(横)位置Phで垂直(縦)方向の線VLp上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCのレベルについて説明したが、図20では、撮像画像の水平(横)方向の領域を示す線Fh、Gh、Hh上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCのレベルについて、図21〜図23を用いて説明する。
FIG. 20 illustrates an example of an imaging screen (where the smear of the effective pixel region is omitted) when the smear illustrated in FIG. 6 occurs in order to explain the operation of the correction value generation unit 16. It is the figure shown with the black reference | standard pixel area | region. A smear 24 occurs in the black reference pixel region of FIG.
4, 6, 8, 10, and 11, a digital signal output from the AD conversion unit 4 for each pixel arranged on the line VLp in the vertical (vertical) direction at the horizontal (horizontal) position Ph of the captured image. The level of the SC has been described. In FIG. 20, the level of the digital signal output SC from the AD conversion unit 4 for each pixel arranged on the lines Fh, Gh, and Hh indicating the horizontal (lateral) direction region of the captured image is illustrated. This will be described with reference to FIGS.

図20の水平方向の領域Fおよび領域Gのデジタル信号出力SCを図21と図22へ示す。
図21は、図20の撮像画像の水平(横)方向の領域を示す線Fh上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCのレベルを示す図である。図中の実線Lh1は、水平(横)方向の領域を示す線Fhに沿った各画素についてのデジタル信号出力SCのレベルを示す線であり、破線Lhav1は、その各画素についてのデジタル信号出力SCに対応して直交領域平均値検出部18から出力される平均値を示す線である。
The digital signal output SC of the horizontal region F and region G in FIG. 20 is shown in FIGS.
FIG. 21 is a diagram illustrating the level of the digital signal output SC from the AD conversion unit 4 for each pixel arranged on the line Fh indicating the horizontal (lateral) direction region of the captured image of FIG. The solid line Lh1 in the figure is a line indicating the level of the digital signal output SC for each pixel along the line Fh indicating the horizontal (lateral) direction region, and the broken line Lhav1 is the digital signal output SC for each pixel. Is a line indicating the average value output from the orthogonal region average value detection unit 18 corresponding to the.

破線Lhav1は、平均値であることから実線Lh1よりも立ち上がり及び立下りの変化が急峻ではなくなっているが、スミアが発生した水平方向の画素数と比較して、太陽等による輝度信号が高い出力レベルである水平方向の画素数は多いため、平均値の破線Lhav1のレベルSCL1も高い出力レベルになっている。   Since the dashed line Lhav1 is an average value, the rise and fall changes are less steep than the solid line Lh1, but the luminance signal from the sun or the like is higher than the number of pixels in the horizontal direction where smear has occurred. Since the number of horizontal pixels as the level is large, the level SCL1 of the broken line Lhav1 of the average value is also a high output level.

一方、図22は、図20の撮像画像の水平(横)方向の領域を示す線Gh上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCのレベルを示す図である。図中の実線Lh2は、水平(横)方向の領域を示す線Ghに沿った各画素についてのデジタル信号出力SCのレベルを示す線であり、破線Lhav2は、その各画素についてのデジタル信号出力SCに対応して直交領域平均値検出部18から出力される平均値を示す線である。   On the other hand, FIG. 22 is a diagram showing the level of the digital signal output SC from the AD conversion unit 4 for each pixel arranged on the line Gh indicating the horizontal (lateral) direction region of the captured image of FIG. The solid line Lh2 in the figure is a line indicating the level of the digital signal output SC for each pixel along the line Gh indicating the region in the horizontal (lateral) direction, and the broken line Lhav2 is the digital signal output SC for each pixel. Is a line indicating the average value output from the orthogonal region average value detection unit 18 corresponding to the.

この場合も破線Lhav2は、平均値であることから実線Lh1よりも立ち上がり及び立下りの変化が急峻ではなくなっているが、スミアが発生した水平方向の画素数は、図21の太陽等による輝度信号が高い出力レベルである水平方向の画素数と比べて少ないため、平均値の破線Lhav2のレベルSCL2は、図21のレベルSCL1と比べて低い出力レベルまでしか達しない。   Also in this case, since the broken line Lhav2 is an average value, the rise and fall changes are less steep than the solid line Lh1, but the number of pixels in the horizontal direction where smear occurs is the luminance signal from the sun or the like in FIG. Therefore, the level SCL2 of the broken line Lhav2 of the average value reaches only a lower output level than the level SCL1 of FIG.

図21及び図22に基づいて、以下のような判断をすることができる。
(判断一)
図21に示されたように、太陽のような明るい被写体を撮像するために水平方向に並ぶ画素数は、スミアが発生している部分を撮像するために水平方向に並ぶ画素数に比べて多く、従って水平方向の撮像領域が広くなり、検出される輝度信号の数も多くなる。そのため、デジタル信号出力SCに比べて比較的なだらかに立ち上がる水平方向の平均値Lhav1も十分な立ち上がり時間が得られるため大きな値を示す。
Based on FIGS. 21 and 22, the following determination can be made.
(Judgment one)
As shown in FIG. 21, the number of pixels arranged in the horizontal direction for imaging a bright subject such as the sun is larger than the number of pixels arranged in the horizontal direction for imaging a smeared portion. Therefore, the horizontal imaging region becomes wider and the number of detected luminance signals also increases. For this reason, the average value Lhav1 in the horizontal direction, which rises relatively gently as compared with the digital signal output SC, also shows a large value because a sufficient rise time can be obtained.

(判断二)
図22に示されたように、比較的暗い状況下の被写体画像にスミアが発生している場合、スミアが発生している部分を撮像するために水平方向に並ぶ画素数は太陽等の明るい被写体に比べて少なく、スミアの部分のデジタル信号出力SCのみが高いレベルで、その他の部分のデジタル信号出力SCは低いレベルである。そのため、デジタル信号出力SCに比べて比較的なだらかに立ち上がる水平方向の平均値Lhav2は十分な立ち上がり時間が得られないため小さな値を示す。
(Judgment 2)
As shown in FIG. 22, when smear is generated in a subject image under a relatively dark condition, the number of pixels arranged in the horizontal direction in order to capture the smeared portion is a bright subject such as the sun. The digital signal output SC of the smear portion is only at a high level, and the digital signal output SC of the other portion is at a low level. Therefore, the average value Lhav2 in the horizontal direction, which rises relatively gently compared to the digital signal output SC, shows a small value because a sufficient rise time cannot be obtained.

(判断三)
図20に示した領域を示す線Fhにおける太陽を撮像したことから大きな輝度信号値となっている水平(H)方向の画素位置においては、図21に示したように上記判断一に示した状況になる場合が多いが、その上記判断一に示した状況である場合には、上記第二の補正値を使用することとする。
一方、図20に示した領域を示す線Ghにおけるスミアが発生したことから大きな輝度信号値となっている水平(H)方向の画素位置においては、図22に示したように上記判断二に示した状況になる場合が多いが、その上記判断二に示した状況である場合には、上記第一の補正値を使用することとする。
(Judgment 3)
At the pixel position in the horizontal (H) direction where the luminance signal value is large because the sun is imaged on the line Fh indicating the region shown in FIG. 20, the situation shown in the above judgment 1 as shown in FIG. However, in the case of the situation shown in the first judgment, the second correction value is used.
On the other hand, at the pixel position in the horizontal (H) direction that has a large luminance signal value due to the occurrence of smear in the line Gh indicating the region shown in FIG. 20, as shown in FIG. In most cases, the first correction value is used when the situation shown in the second determination is made.

図23は、図20の撮像画像の黒画素検出領域の水平(横)方向の領域を示す線Hh上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCのレベルを示す図である。図中の実線Lh3は、水平(横)方向の領域を示す線Hhに沿った各画素についてのデジタル信号出力SCのレベルを示す線である。
このようにして、補正値生成部16で補正値を生成する際に上記判断三を用いることにより、補正部17でデジタル信号出力SCを補正する場合の過補正を防ぐことができる。尚、判断二の場合に用いる第一の補正値としては、上記した式(4)の黒基準検出部14のスミアが発生した水平(H)画素位置nの画素における輝度信号値(スミア量の値)△Sm1を用いるようにする。
FIG. 23 is a diagram illustrating the level of the digital signal output SC from the AD conversion unit 4 for each pixel arranged on the line Hh indicating the horizontal (lateral) direction region of the black pixel detection region of the captured image of FIG. . A solid line Lh3 in the figure is a line indicating the level of the digital signal output SC for each pixel along the line Hh indicating the region in the horizontal (lateral) direction.
In this way, by using the above determination 3 when the correction value generation unit 16 generates the correction value, overcorrection when the correction unit 17 corrects the digital signal output SC can be prevented. Note that the first correction value used in the case of judgment 2 is the luminance signal value (the smear amount of the smear amount) at the pixel at the horizontal (H) pixel position n where the smear of the black reference detection unit 14 of Equation (4) occurs. Value) ΔSm1 is used.

判断一の場合に用いる第二の補正値としては、過補正を防ぐために、直交領域平均値検出部18の平均値の出力を、A/D変換部4から出力されるデジタル信号出力SCの最大値maxから減算したスミア量の値△Sm2を以下の式(5)のように定義する。

Figure 2007174032
ここで、ADmaxは、A/D変換部4から出力されるデジタル信号出力SCの最大値maxであり、8ビットの場合には255となり、10ビットの場合には1023となる。amは係数である。

Figure 2007174032
As a second correction value used in the case of determination 1, in order to prevent overcorrection, the output of the average value of the orthogonal region average value detection unit 18 is the maximum of the digital signal output SC output from the A / D conversion unit 4. A smear amount value ΔSm2 subtracted from the value max is defined as the following equation (5).
Figure 2007174032
Here, ADmax is the maximum value max of the digital signal output SC output from the A / D converter 4, and is 255 for 8 bits and 1023 for 10 bits. am is a coefficient.

Figure 2007174032

なお、図10及び図11に示したような図1の固体撮像素子2がフレームトランスファー型である場合の、太陽から片側(下側)の画素のみにその輝度信号値にスミア22が発生するが、上側の画素にはスミア22は発生しない場合は、上記に加えて、上側のスミア22が発生しない画素に、輝度信号検出部15の信号を用いることで補正することができる。   In addition, when the solid-state imaging device 2 of FIG. 1 as shown in FIGS. 10 and 11 is a frame transfer type, a smear 22 is generated in the luminance signal value only in the pixel on one side (lower side) from the sun. When the smear 22 does not occur in the upper pixel, it can be corrected by using the signal of the luminance signal detection unit 15 for the pixel in which the upper smear 22 does not occur in addition to the above.

(判断4)
輝度信号検出部15の出力が、黒基準検出部14の信号以下の場合は、補正処理は実施しないこととする。
(Judgment 4)
When the output of the luminance signal detection unit 15 is equal to or lower than the signal of the black reference detection unit 14, the correction process is not performed.

ここで、図17を用いてスミア量の値△Sm2についてさらに説明する。
図17の細実線の特性Dを直交方向の平均値とすると、入射光量がA2以上の領域では、その光量が増大するほどスミア発生画素の輝度信号値の影響が徐々に小さくなることは、上記したとおりである。そこで、太陽のような高い輝度信号を出力する画素が多い領域では、デジタル信号出力SCの最大値maxから細実線の特性Dを減算した値を用いる。
補正部17では、A/D変換部4のデジタル信号出力SCから、補正値生成部16で判断されて生成された補正値(第一の補正値または第二の補正値)を減算することで補正を行なう。
Here, the smear amount value ΔSm2 will be further described with reference to FIG.
Assuming that the characteristic D of the thin solid line in FIG. 17 is an average value in the orthogonal direction, in the region where the incident light quantity is A2 or more, the influence of the luminance signal value of the smear occurrence pixel gradually decreases as the light quantity increases. Just as you did. Therefore, in a region where there are many pixels that output a high luminance signal, such as the sun, a value obtained by subtracting the thin line characteristic D from the maximum value max of the digital signal output SC is used.
The correction unit 17 subtracts the correction value (first correction value or second correction value) determined and generated by the correction value generation unit 16 from the digital signal output SC of the A / D conversion unit 4. Make corrections.

補正値生成部16で判断されて生成される補正値を、汎用の式で示す場合、以下の式(7)となる。

Figure 2007174032
但し、入射光量≧A2のとき、a=1,b=0
入射光量<A2のとき、 a=0,b=1 When the correction value determined and generated by the correction value generation unit 16 is represented by a general-purpose equation, the following equation (7) is obtained.
Figure 2007174032
However, when the incident light quantity ≧ A2, a = 1, b = 0
When incident light quantity <A2, a = 0, b = 1

ここで、例えば図17の入射光量がA2付近では、補正値の変化点になるため、第一の補正値及び第二の補正値の中間的な補正値が必要になる場合がある。その場合には、統計的処理や実験データに基づいて、上記式(7)の入射光量に対するaとb の値を、例えばa=b=0.5等として第三の補正値を定義し、その第三の補正値を用いることで最適化することもできる。   Here, for example, when the amount of incident light in FIG. 17 is in the vicinity of A2, there is a case where an intermediate correction value between the first correction value and the second correction value is necessary because the correction value changes. In that case, on the basis of statistical processing and experimental data, the third correction value is defined by setting the values of a and b with respect to the incident light amount of the above equation (7), for example, a = b = 0.5, etc. Optimization can also be performed by using the third correction value.

これまで説明した処理の流れの概要を図24、図25のフローチャートに示す。尚、図25のS103(記録処理)示した内容は、従来の手段と同様な処理で実現できる。また、図24、図25の各信号処理は、CPU(μプロセッサ)、PC(パーソナルコンピュータ)等で用いられるソフトウェアで対応することができる。   The outline of the processing flow described so far is shown in the flowcharts of FIGS. The contents shown in S103 (recording process) of FIG. 25 can be realized by the same process as that of the conventional means. 24 and 25 can be handled by software used in a CPU (μ processor), a PC (personal computer), or the like.

図24は、本実施の形態のデジタル信号処理部5における本発明に関する処理を示すフローチャートであり、図25は、図24のステップ1中の隣接する画素のデジタル信号出力SCの変化量(差値)を検出する処理をさらに詳しく示したフローチャートである。   FIG. 24 is a flowchart showing processing related to the present invention in the digital signal processing unit 5 of the present embodiment, and FIG. 25 shows the change amount (difference value) of the digital signal output SC of the adjacent pixels in step 1 of FIG. Is a flowchart showing in more detail the process of detecting.

まず、図24の処理では、デジタル信号処理部5の黒基準検出部14で、黒基準検出領域から黒基準を検出すると共に隣接する画素のデジタル信号出力SCの変化量(差値)を検出する処理を開始し(S1)、有効画素領域内の水平方向の画素位置番号jと垂直方向の画素位置番号kを0にリセットする(S2)。   First, in the process of FIG. 24, the black reference detection unit 14 of the digital signal processing unit 5 detects the black reference from the black reference detection area and also detects the change amount (difference value) of the digital signal output SC of the adjacent pixels. The processing is started (S1), and the horizontal pixel position number j and the vertical pixel position number k in the effective pixel area are reset to 0 (S2).

輝度信号検出部15では、有効画素領域からの補正前の輝度値(デジタル信号出力SC)を検出し(S3)、直交領域平均値検出部18では、有効画素領域内でスミアが発生する一方向に並ぶ各画素の水平(H)画素位置を検出して、その画素のスミアと直交方向(水平方向)に隣接する数画素を選択し、その数画素分の輝度信号の平均値を検出する(S4)。   The luminance signal detection unit 15 detects a luminance value (digital signal output SC) before correction from the effective pixel region (S3), and the orthogonal region average value detection unit 18 generates a one-way smear in the effective pixel region. The horizontal (H) pixel position of each pixel lined up is detected, several pixels adjacent to the smear of the pixel in the orthogonal direction (horizontal direction) are selected, and the average value of the luminance signals for the several pixels is detected ( S4).

補正値生成部16では、黒基準検出部14の出力、輝度信号検出部15の出力、及び直交領域平均値検出部18の出力が各々入力されて、その入力内容から判断して第一の補正値、第二の補正値、及び入射光量によっては第三の補正値から一つの補正値を選択して生成する(S5)。補正部17では、AD編幹部4から入力した補正前の輝度値(デジタル信号出力SC)に対して、補正値生成部16で選択された補正値を減算することで補正を実施する(S6)。   In the correction value generation unit 16, the output of the black reference detection unit 14, the output of the luminance signal detection unit 15, and the output of the orthogonal area average value detection unit 18 are respectively input, and the first correction is made based on the input contents. Depending on the value, the second correction value, and the amount of incident light, one correction value is selected and generated from the third correction value (S5). The correction unit 17 performs correction by subtracting the correction value selected by the correction value generation unit 16 from the luminance value (digital signal output SC) before correction input from the AD trunk unit 4 (S6). .

有効画素領域内の水平方向の画素位置番号jの輝度値の補正が終わったところで、画素位置番号jが水平方向の最大値Hmax、つまり有効画素領域内の水平方向における右端の画素まで達したか否かが判断される(S7)。
画素位置番号jがHmaxではない場合(S7:No)には、画素位置番号jに1を加えて(j+1)ステップ3に戻る。
画素位置番号jがHmaxである場合(S7:Yes)には、画素位置番号kが垂直方向の最大値Vmax、つまり有効画素領域内の垂直方向における下端の画素まで達したか否かが判断される(S8)。
When the correction of the luminance value of the pixel position number j in the horizontal direction in the effective pixel area is finished, has the pixel position number j reached the maximum value Hmax in the horizontal direction, that is, whether the pixel at the right end in the horizontal direction in the effective pixel area has reached? It is determined whether or not (S7).
When the pixel position number j is not Hmax (S7: No), 1 is added to the pixel position number j (j + 1), and the process returns to Step 3.
When the pixel position number j is Hmax (S7: Yes), it is determined whether or not the pixel position number k has reached the maximum value Vmax in the vertical direction, that is, the lowermost pixel in the vertical direction within the effective pixel region. (S8).

画素位置番号kがVmaxではない場合(S8:No)には、画素位置番号kに1を加えて(k+1)ステップ3に戻る。
画素位置番号kがVmaxである場合(S8:Yes)には、処理を終了する。
If the pixel position number k is not Vmax (S8: No), 1 is added to the pixel position number k (k + 1), and the process returns to step 3.
If the pixel position number k is Vmax (S8: Yes), the process ends.

図25の処理では、黒基準検出部14でデジタル信号出力(SC)の変化量が検出される場合、黒基準検出領域内の水平方向の画素位置番号iを0にリセットする(S101)。   In the process of FIG. 25, when the change amount of the digital signal output (SC) is detected by the black reference detection unit 14, the horizontal pixel position number i in the black reference detection region is reset to 0 (S101).

黒基準検出部14では、入力したデジタル信号出力(SC)に対してεフィルタ等の非線形フィルタを用いてフィルタリング処理を実施してその結果、フィルタ出力F(i)を得る(S102)。フィルタ出力F(i)を黒基準検出部14内部の記憶装置にMEM(i)として記録する(S103)。   The black reference detection unit 14 performs a filtering process on the input digital signal output (SC) using a nonlinear filter such as an ε filter, and as a result, obtains a filter output F (i) (S102). The filter output F (i) is recorded as MEM (i) in the storage device inside the black reference detection unit 14 (S103).

黒基準検出領域内の水平方向の画素位置番号iのフィルタリングが終わったところで、画素位置番号iが水平方向の最大値Hmax、つまり有効画素領域内の水平方向における右端の画素まで達したか否かが判断される(S104)。
画素位置番号iがHmaxではない場合(S104:No)には、画素位置番号iに1を加えて(i+1)ステップ102に戻る。
画素位置番号iがHmaxである場合(S104:Yes)には、黒基準検出部14の処理を終了して図24のステップS2に進む。
Whether or not the pixel position number i has reached the horizontal maximum value Hmax, that is, the rightmost pixel in the horizontal direction in the effective pixel area when the filtering of the horizontal pixel position number i in the black reference detection area is finished. Is determined (S104).
When the pixel position number i is not Hmax (S104: No), 1 is added to the pixel position number i (i + 1), and the process returns to step 102.
When the pixel position number i is Hmax (S104: Yes), the process of the black reference detection unit 14 is terminated and the process proceeds to step S2 in FIG.

このように本実施の形態では、直交領域平均値検出部18を用いることで、スミアの発生領域、その画素位置、及びそのデジタル信号値(平均値)が明確になり、有効領域におけるスミアと高輝度の被写体との判別が可能になることから、スミアの発生領域のデジタル信号値の分布を検出できる。そのため、スミアの発生領域のデジタル信号値を補正する場合に、各画素位置で撮像された被写体に対して最適なスミア補正の補正値を生成することが可能になる。結果的に有効領域における有効画像の輝度値(デジタル信号出力SC)を、高輝度画像部分についても黒沈み等を発生させずに検出することができる。また、平均値を用いることで、信号を検出する際に演算されるスミアの項を少なくできるため、信号の検出精度を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, by using the orthogonal area average value detection unit 18, the smear generation area, the pixel position, and the digital signal value (average value) are clarified, and the smear and the high in the effective area are increased. Since it is possible to discriminate the subject from luminance, it is possible to detect the distribution of digital signal values in the smear generation region. Therefore, when correcting the digital signal value in the smear generation region, it is possible to generate an optimal smear correction value for the subject imaged at each pixel position. As a result, the luminance value (digital signal output SC) of the effective image in the effective region can be detected without causing blackening or the like in the high luminance image portion. Further, by using the average value, it is possible to reduce the smear term that is calculated when detecting the signal, so that the signal detection accuracy can be improved.

また、本実施の形態のデジタル信号処理部5内に設けられるスミアを補正するためのノイズ補正部は、簡単な演算のみで処理の負荷を増加させないので、例えばラインメモリ、コンパレータ、条件判別ロジックといった比較的小さなゲート規模のハードウェアで構成でき、追加のラインメモリや特殊な機構部品は必要としないので、安価(低コスト)にでき、回路規模を小さくできるので小形化できる。   In addition, the noise correction unit for correcting smear provided in the digital signal processing unit 5 according to the present embodiment does not increase the processing load with only simple calculation. For example, a line memory, a comparator, a condition determination logic, etc. Since it can be configured with relatively small gate-scale hardware, and no additional line memory or special mechanism parts are required, the cost can be reduced (low cost), and the circuit scale can be reduced, thereby reducing the size.

また、上記したスミア補正では、スミア発生画素の輝度信号値を検出した後の処理時間は、ゲート信号の遅延のみで済むため、例えば水平ブランキング期間内にスミアの補正値を求めて補正することにより、スミア補正の処理時間を長くとれない動画像にも適用することができる。   Further, in the above smear correction, the processing time after detecting the luminance signal value of the smear occurrence pixel only needs to be a delay of the gate signal. For example, the smear correction value is obtained and corrected within the horizontal blanking period. Thus, the present invention can be applied to a moving image in which the processing time for smear correction cannot be made long.

実施の形態2.
実施の形態1では、固体撮像素子の有効画素領域内に発生する一方向に相関の高いノイズがスミアである場合について説明したが、上記したように一方向に相関の高いノイズとしては、HCCDを複数備える撮像素子における電荷出力部の増幅特性(感度)がばらつくこと起因する各HCCD間の輝度信号値に差(ばらつき)が発生するノイズの場合もある。本実施の形態2では、その複数HCCDの撮像素子の各HCCD間の輝度信号値がばらつく場合について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the case where the noise having a high correlation in one direction generated in the effective pixel region of the solid-state imaging device is a smear is described. However, as described above, HCCD is used as the noise having a high correlation in one direction. There may be noise in which a difference (variation) occurs in luminance signal values between HCCDs due to variations in amplification characteristics (sensitivity) of charge output units in a plurality of imaging devices. In the second embodiment, a case where the luminance signal values between the HCCDs of the multiple HCCD image sensors vary will be described.

尚、複数のHCCDを備えるCCD撮像素子は、例えば有効画素数が多い撮像素子において、高速に電荷を読み出してフレーム転送をする必要があるために使用される。しかし、複数のHCCDを備える場合には、電荷出力部の増幅特性がばらつくことから、各HCCD間の輝度信号値に差値(オフセット)が発生して視感上の品位を低下させる場合があり、特に撮像画面の暗部では顕著に視感上の品位が低下するという問題がある。   Note that a CCD image pickup device including a plurality of HCCDs is used because, for example, an image pickup device having a large number of effective pixels needs to read out charges at a high speed and perform frame transfer. However, when a plurality of HCCDs are provided, the amplification characteristics of the charge output unit vary, and thus a difference value (offset) occurs in the luminance signal value between the HCCDs, which may reduce the visual quality. In particular, there is a problem that the visual quality is remarkably deteriorated particularly in the dark part of the imaging screen.

図26は、本実施の形態の2チャンネルの水平電荷転送路(HCCD)を備える個体撮像素子の構成を示す図である。
図26においては、撮像領域が左側の撮像領域19と右側の撮像領域22に2分割されており、その分割された各撮像領域にはフォトダイオードと垂直電荷転送部が含まれている。
FIG. 26 is a diagram illustrating a configuration of an individual imaging device including a two-channel horizontal charge transfer path (HCCD) according to the present embodiment.
In FIG. 26, the imaging region is divided into two parts, a left imaging region 19 and a right imaging region 22, and each of the divided imaging regions includes a photodiode and a vertical charge transfer unit.

撮像領域19の下側には、左側の水平電荷転送部20が設けられ、その左端には左側の撮像電荷出力部21が設けられている。同様にして、撮像領域22の下側には、右側の水平電荷転送部23が設けられ、その右端には右側の撮像電荷出力部24が設けられている。   A left horizontal charge transfer unit 20 is provided below the imaging region 19, and a left imaging charge output unit 21 is provided at the left end thereof. Similarly, a right horizontal charge transfer unit 23 is provided below the imaging region 22, and a right imaging charge output unit 24 is provided at the right end thereof.

図26に示したフォトダイオード、垂直電荷転送部、水平電荷転送部20、23、及び撮像電荷出力部21、24の基本的な機能は、実施の形態1の図2に示したフォトダイオード8、垂直電荷転送部9、水平電荷転送部10、及び撮像信号出力部11の機能と同様であるので詳細な説明は省略するが、撮像領域が左右に2分割されており、水平電荷転送部20、23の各々にける電荷の転送方向が左右の逆方向の2チャンネルになっている点で異なっている。   The basic functions of the photodiode, the vertical charge transfer unit, the horizontal charge transfer units 20 and 23, and the imaging charge output units 21 and 24 shown in FIG. 26 are the same as those of the photodiode 8 shown in FIG. Since the functions of the vertical charge transfer unit 9, the horizontal charge transfer unit 10, and the imaging signal output unit 11 are the same, detailed description thereof is omitted, but the imaging region is divided into left and right parts, and the horizontal charge transfer unit 20, 23 is different in that the transfer direction of charges in each of the two channels is two channels in opposite directions on the left and right.

図27は、本実施の形態の2チャンネルの水平電荷転送路が設けられた個体撮像素子のデジタル信号出力SCを示す図である。
図26に示したように固体撮像素子2が左右2分割されて出力が2チャンネルであるHCCDが設けられ、その左右の出力特性に図27に示したような△SCGの差値(ばらつき)がある場合、左右の信号に差値が発生するので、撮像画像が左右で輝度に段差を有するように表示されることになる。
FIG. 27 is a diagram showing the digital signal output SC of the solid-state imaging device provided with the two-channel horizontal charge transfer path of the present embodiment.
As shown in FIG. 26, the solid-state imaging device 2 is divided into left and right parts and an HCCD having two channels of outputs is provided. The left and right output characteristics have a difference value (variation) of ΔSCG as shown in FIG. In some cases, a difference value occurs between the left and right signals, so that the captured image is displayed with a step difference in luminance between the left and right.

実施の形態1に示したノイズ補正部の構成およびその処理内容は、このような2チャンネルの水平電荷転送路が設けられた個体撮像素子にも適用することができ、左右の差値に対して最適な補正値を生成することが可能になる。結果的に有効領域における有効画像の輝度値(デジタル信号出力SC)を、左右で輝度に段差を発生させずに出力することができる。   The configuration of the noise correction unit and the processing content shown in the first embodiment can also be applied to an individual imaging device provided with such a two-channel horizontal charge transfer path. An optimal correction value can be generated. As a result, the luminance value (digital signal output SC) of the effective image in the effective region can be output without generating a step in luminance between the left and right.

上記した実施の形態1に示したノイズ補正部の構成およびその処理内容は、さらに、長時間露光を行なった場合に、VCCDの欠陥と熱雑音の起因する垂直方向のノイズについても適用することが可能である。   The configuration of the noise correction unit and the processing content thereof described in the first embodiment can be applied to vertical noise caused by VCCD defects and thermal noise when long-time exposure is performed. Is possible.

本発明の実施の形態1の撮像装置の基本的な構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a basic configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 図1の固体撮像素子2の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the solid-state image sensor 2 of FIG. 図1のデジタル信号処理部5内に設けられるノイズ補正部の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the noise correction | amendment part provided in the digital signal processing part 5 of FIG. 左側にスミアが発生した場合との比較のためにスミアが発生しない場合の撮像画面の一例を示し、右側にはその撮像画面中でスミアが発生する可能性はある(が発生していない)水平(横)位置Phで垂直(縦)方向の線VLp上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCのレベルを示す図である。For comparison with the case where smear occurs on the left side, an example of an imaged screen when smear does not occur is shown, and on the right side there is a possibility that smear may occur in the imaged screen (no occurrence) It is a figure which shows the level of the digital signal output SC from the AD conversion part 4 about each pixel located in a line (VLp) of the vertical (vertical) direction in (horizontal) position Ph. 図4の右側のデジタル信号出力SCのレベルを示す図を見やすくするために反時計回りに90度回転させて縦方向画素位置を横軸にとって示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the vertical pixel position on the horizontal axis by rotating 90 degrees counterclockwise to make the diagram showing the level of the digital signal output SC on the right side of FIG. 4 easier to see. 図4の画像における太陽の強い光でスミア20が発生した場合の撮像画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the imaging screen when the smear 20 generate | occur | produces with the strong light of the sun in the image of FIG. 図6の撮像画面中でスミア20が発生した水平(横)位置Phで垂直(縦)方向の線VLp上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCの特性線Lv2(実線)を縦方向画素位置を横軸にとって示す図である。The characteristic line Lv2 (solid line) of the digital signal output SC from the AD conversion unit 4 for each pixel arranged on the line VLp in the vertical (vertical) direction at the horizontal (horizontal) position Ph where the smear 20 is generated in the imaging screen of FIG. ) With the vertical pixel position on the horizontal axis. 図6のスミアが発生した画素の輝度信号値を従来方法の単純に一括減算処理する場合の撮像画面の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the imaging screen in the case of carrying out the simple subtraction process of the luminance signal value of the pixel which the smear generate | occur | produced of FIG. 6 of the conventional method. 図8の撮像画面中でスミア20が発生した水平(横)位置Phで垂直(縦)方向の線VLp上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCを一括減算処理で補正した特性線Lv3(実線)を縦方向画素位置を横軸にとって示す図である。The digital signal output SC from the AD conversion unit 4 for each pixel arranged on the line VLp in the vertical (vertical) direction at the horizontal (horizontal) position Ph where the smear 20 is generated in the imaging screen of FIG. It is a figure which shows the characteristic line Lv3 (solid line) which made the vertical direction pixel position horizontal axis. 図1の固体撮像素子2がフレームトランスファー型である場合で、スミア22が発生した場合の撮像画面の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the imaging screen when the smear 22 generate | occur | produces when the solid-state image sensor 2 of FIG. 1 is a frame transfer type. 図10のフレームトランスファー型の個体撮像素子にスミア発生画素の輝度信号値に対して単純減算処理を実施した場合の撮像画面の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the imaging screen at the time of implementing a simple subtraction process with respect to the luminance signal value of a smear generation | occurrence | production pixel to the frame transfer type individual image sensor of FIG. 図3の黒基準検出部14を説明するために、図6の撮像画面のスミア20が発生した水平(横)位置Phで垂直(縦)方向の線VLp上に並ぶ遮光領域の各画素近傍の撮像画像の一部を切り出して一例として示す図である。In order to describe the black reference detection unit 14 in FIG. 3, in the vicinity of each pixel of the light shielding region arranged on the line VLp in the vertical (vertical) direction at the horizontal (horizontal) position Ph where the smear 20 of the imaging screen in FIG. 6 occurs. It is a figure which cuts out a part of captured image and shows as an example. 図12に示した各画素に対応する黒基準検出部14のデジタル信号出力SCの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of digital signal output SC of the black reference | standard detection part 14 corresponding to each pixel shown in FIG. 図13に示した黒基準検出部14のデジタル信号出力SCに非線形フィルタを用いて平均化処理を行った平均値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the average value which performed the averaging process using the non-linear filter for digital signal output SC of the black reference | standard detection part 14 shown in FIG. 黒基準検出部14に設けられるεフィルタの区間線形関数を示す図である。It is a figure which shows the interval linear function of the epsilon filter provided in the black reference | standard detection part. 実施の形態1で用いる固体撮像素子2の一部の画素域を切り出して拡大して示した図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a part of a pixel area of a solid-state imaging device 2 used in Embodiment 1 that is cut out and enlarged. 実施の形態1の補正値生成部16の動作原理を説明するために、図16に示したC画素とD画素の入射光量に対するデジタル信号出力SCの光電変換特性を示した図である。FIG. 17 is a diagram illustrating photoelectric conversion characteristics of the digital signal output SC with respect to incident light amounts of the C pixel and the D pixel illustrated in FIG. 16 in order to explain the operation principle of the correction value generation unit 16 according to the first embodiment. 図16と同様に本実施の形態で用いる固体撮像素子2の一部の画素域を切り出して拡大して示した図であるIt is the figure which cut out and expanded and showed the one part pixel area of the solid-state image sensor 2 used by this Embodiment similarly to FIG. 図18のEa領域の入射光量に対するデジタル信号出力SCの光電変換特性を示した図である。It is the figure which showed the photoelectric conversion characteristic of digital signal output SC with respect to the incident light quantity of Ea area | region of FIG. 補正値生成部16の動作を説明するために、図6に示したスミアが発生した場合の撮像画面(有効画素領域のスミアは記載を省略している)の一例を下側の黒基準画素領域と共に示した図である。In order to explain the operation of the correction value generation unit 16, an example of the imaging screen (the description of the smear of the effective pixel region is omitted) when the smear shown in FIG. It is the figure shown with. 図20の撮像画像の水平(横)方向の領域を示す線Fh上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCのレベルを示す図である。It is a figure which shows the level of the digital signal output SC from the AD conversion part 4 about each pixel located in a line Fh which shows the area | region of the horizontal (horizontal) direction of the captured image of FIG. 図20の撮像画像の水平(横)方向の領域を示す線Gh上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCのレベルを示す図である。It is a figure which shows the level of the digital signal output SC from the AD conversion part 4 about each pixel located in a line Gh which shows the area | region of the horizontal (horizontal) direction of the captured image of FIG. 図20の撮像画像の黒画素検出領域の水平(横)方向の領域を示す線Hh上に並ぶ各画素についてのAD変換部4からのデジタル信号出力SCのレベルを示す図である。It is a figure which shows the level of digital signal output SC from the AD conversion part 4 about each pixel located in a line Hh which shows the area | region of the horizontal (horizontal) direction of the black pixel detection area | region of the captured image of FIG. 本実施の形態のデジタル信号処理部5における本発明に関する処理を示すフローチャートであり、It is a flowchart which shows the process regarding this invention in the digital signal processing part 5 of this Embodiment, 図24のステップ1中の隣接する画素のデジタル信号出力SCの変化量(差値)を検出する処理をさらに詳しく示したフローチャートである。25 is a flowchart showing in more detail the process of detecting the amount of change (difference value) in the digital signal output SC of adjacent pixels in step 1 of FIG. 実施の形態2の2チャンネルの水平電荷転送路(HCCD)を備える個体撮像素子の構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device including a two-channel horizontal charge transfer path (HCCD) according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2の2チャンネルの水平電荷転送路が設けられた個体撮像素子のデジタル信号出力SCを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a digital signal output SC of an individual imaging device provided with a two-channel horizontal charge transfer path according to the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 レンズ、 2 固体撮像素子、 3 アナログ信号処理部、 4 A/D変換部、 5 デジタル信号処理部、 6 タイミング制御部、 7 制御部、 8 フォトダイオード、 9 垂直電荷転送部、 10 水平電荷転送部、 11 電荷出力手段、 12 有効画素領域、 13 黒基準画素領域、 14 黒基準検出部、 15 輝度信号検出部、 16 直交領域平均値検出部、 17 補正部、 18 補正値生成部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens, 2 Solid-state image sensor, 3 Analog signal processing part, 4 A / D conversion part, 5 Digital signal processing part, 6 Timing control part, 7 Control part, 8 Photodiode, 9 Vertical charge transfer part, 10 Horizontal charge transfer 11, charge output means, 12 effective pixel area, 13 black reference pixel area, 14 black reference detection section, 15 luminance signal detection section, 16 orthogonal area average value detection section, 17 correction section, and 18 correction value generation section.

Claims (7)

受光した光の強度に対応する電荷を出力する複数の光電変換素子が画素として複数行及び複数列のマトリクス状に配置される光電変換部、
各光電変換素子から出力された電荷を垂直方向に転送する垂直転送部、
及び垂直転送部から出力された電荷を水平方向に転送する水平転送部が設けられ、
前記光電変換部における撮像に用いられる有効画素領域の上下左右の外周辺縁領域の少なくとも何れかには、該辺縁領域の複数行の各光電変換素子に入力される外光を遮光することで黒基準となる輝度信号値を出力する遮光領域が形成された固体撮像素子と、
前記有効画素領域内の一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値から、前記遮光領域の出力から検出された前記黒基準となる画素の輝度信号値と一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値との差を減算する機能を少なくとも有する信号処理部とを備えた撮像装置であって、
前記信号処理部は、
前記遮光領域の各画素の輝度信号から、少なくとも黒基準となる画素の輝度信号値及び一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値を検出する黒基準検出部と、
前記有効画素領域の各画素の輝度信号値を検出する輝度信号検出部と、
該輝度信号検出部で輝度信号値が検出される画素に対し、前記一方向に相関の高いノイズが発生した画素が並ぶ垂直方向と直交する水平方向に連続して所定数の画素を選択してその各画素の平均値の輝度信号値を検出する直交領域平均値検出部と、
前記黒基準検出部、前記輝度信号検出部、及び前記直交領域平均値検出部で検出された輝度信号値が入力され、前記有効画素領域の一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値に対応する補正値を生成する補正値生成部と、
前記補正値生成部で生成された補正値が入力されて、前記有効画素領域の一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値を補正する補正部と
を備えることを特徴とする撮像装置。
A photoelectric conversion unit in which a plurality of photoelectric conversion elements that output charges corresponding to the intensity of received light are arranged in a matrix of a plurality of rows and a plurality of columns as pixels,
A vertical transfer unit that transfers charges output from each photoelectric conversion element in the vertical direction;
And a horizontal transfer unit for transferring the charges output from the vertical transfer unit in the horizontal direction,
At least one of the upper, lower, left, and right outer peripheral edge regions of the effective pixel region used for imaging in the photoelectric conversion unit is configured to shield external light input to each of the photoelectric conversion elements in a plurality of rows of the peripheral region. A solid-state imaging device in which a light-shielding region for outputting a luminance signal value serving as a black reference is formed;
Noise that is highly correlated in one direction with the luminance signal value of the pixel serving as the black reference detected from the output of the light-shielding region, from the luminance signal value of the pixel in which highly correlated noise is generated in one direction in the effective pixel region An image pickup apparatus including a signal processing unit having at least a function of subtracting a difference from a luminance signal value of a pixel in which
The signal processing unit
A black reference detection unit that detects a luminance signal value of at least a pixel serving as a black reference and a luminance signal value of a pixel in which highly correlated noise is generated in one direction from the luminance signal of each pixel in the light shielding region;
A luminance signal detector that detects a luminance signal value of each pixel in the effective pixel region;
A predetermined number of pixels are continuously selected in a horizontal direction orthogonal to a vertical direction in which pixels having a highly correlated noise in one direction are arranged with respect to the pixels in which the luminance signal value is detected by the luminance signal detection unit. An orthogonal region average value detection unit for detecting a luminance signal value of an average value of each pixel;
The luminance signal value of the pixel in which the high-correlation noise is generated in one direction of the effective pixel region is input with the luminance signal value detected by the black reference detection unit, the luminance signal detection unit, and the orthogonal region average value detection unit. A correction value generation unit that generates a correction value corresponding to the value;
A correction unit that receives a correction value generated by the correction value generation unit and corrects a luminance signal value of a pixel in which highly correlated noise is generated in one direction of the effective pixel region. apparatus.
前記補正値生成部は、
前記黒基準検出部で検出された一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値と、前記輝度信号検出部で検出された画素の輝度信号値に基づいて、
前記黒基準検出部の黒基準となる画素の輝度信号値と一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値の差値である第一の補正値と、
前記飽和した輝度信号値と前記飽和した画素に対応する前記直交領域平均値検出部の平均値の差値である第二の補正値と
から選択して出力する
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
The correction value generation unit
Based on the luminance signal value of the pixel in which highly correlated noise is detected in one direction detected by the black reference detection unit and the luminance signal value of the pixel detected by the luminance signal detection unit,
A first correction value that is a difference value between a luminance signal value of a pixel serving as a black reference of the black reference detection unit and a luminance signal value of a pixel in which highly correlated noise is generated in one direction;
The output is selected from the saturated luminance signal value and a second correction value that is a difference value between average values of the orthogonal region average value detection unit corresponding to the saturated pixel. Imaging device.
前記補正値生成部の出力の選択は、
前記黒基準検出部の一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値が所定値を超えた場合で、該画素に対応する前記輝度信号検出部の輝度信号値が飽和していない場合には、前記第一の補正値を選択し、
前記黒基準検出部の一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値が所定値を超えた場合で、該画素に対応する前記輝度信号検出部の輝度信号値が飽和している場合には、前記第二の補正値を選択する
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
The selection of the output of the correction value generator is as follows:
When the luminance signal value of the pixel in which the highly correlated noise is generated in one direction of the black reference detection unit exceeds a predetermined value and the luminance signal value of the luminance signal detection unit corresponding to the pixel is not saturated To select the first correction value,
When the luminance signal value of a pixel in which highly correlated noise occurs in one direction of the black reference detection unit exceeds a predetermined value, and the luminance signal value of the luminance signal detection unit corresponding to the pixel is saturated The imaging device according to claim 2, wherein the second correction value is selected.
前記補正値生成部は、
前記第一の補正値と前記第二の補正値とを線形に変化する所定の比率で組み合わせて第三の補正値を算出し、
前記黒基準検出部の一方向に相関の高いノイズが発生した画素の輝度信号値が所定値を超えた場合で、該画素に対応する前記輝度信号検出部の輝度信号値が飽和する変化点近傍である場合には、前記第三の補正値を選択して出力する
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
The correction value generation unit
A third correction value is calculated by combining the first correction value and the second correction value at a predetermined ratio that changes linearly,
In the vicinity of a change point where the luminance signal value of the luminance signal detection unit corresponding to the pixel is saturated when the luminance signal value of the pixel in which the highly correlated noise occurs in one direction of the black reference detection unit exceeds a predetermined value The imaging apparatus according to claim 3, wherein the third correction value is selected and output.
前記黒基準検出部は、前記輝度信号値に加えてさらに、
前記遮光領域で隣接する各画素の輝度信号値の差値も検出し、前記各値が検出された各画素の位置情報と共に出力する
ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の撮像装置。
In addition to the luminance signal value, the black reference detection unit further includes:
The difference value of the luminance signal value of each pixel which adjoins in the said light-shielding area | region is also detected, and each said value is output with the positional information on each pixel by which it detected. Imaging device.
前記黒基準検出部は、
前記隣接する各画素の輝度信号値の差値が所定値以下の場合には、
差値が所定値以下と検出された画素までの隣接する各画素の輝度信号値の平均値を出力し、
前記隣接する各画素の輝度信号値の差値が所定値を超える場合は、
差値が所定値を超えると検出された画素から後の隣接する各画素の輝度信号値の平均値を黒基準検出結果として出力する処理手段を有することを特徴とした請求項5記載の撮像装置。
The black reference detection unit
When the difference value between the luminance signal values of the adjacent pixels is equal to or less than a predetermined value,
Output the average value of the luminance signal value of each adjacent pixel up to the pixels where the difference value is detected to be less than or equal to the predetermined value,
When the difference value of the luminance signal value of each adjacent pixel exceeds a predetermined value,
6. The imaging apparatus according to claim 5, further comprising a processing unit that outputs an average value of luminance signal values of adjacent pixels after the detected pixel when the difference value exceeds a predetermined value as a black reference detection result. .
前記黒基準検出部は、
前記隣接する各画素の輝度信号値の差値を検出するために非線形フィルタを備える
ことを特徴とした請求項5又は6に記載の撮像装置。
The black reference detection unit
The imaging apparatus according to claim 5, further comprising a non-linear filter for detecting a difference value between luminance signal values of the adjacent pixels.
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