JP2004297246A - 撮像素子 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＭＯＳセンサを用いて得られる画像信号の画像に生じ得る規則性のあるノイズを目立たないようにする。
【解決手段】ＣＭＯＳセンサ５０は、光電変換によって画像を構成する各画素の画素信号をそれぞれ発生し、縦横に配置されている複数の光電変換部５１−ｘｙ、および複数の配線５２−ｘから構成される。縦方向に並んで配置された光電変換部５１−ｘ０，５１−ｘ１，５１−ｘ２，…は、必ずしも、配線５２−ｘを介して、信号補正部５のＣＤＳ部４１−ｘに接続されているわけではなく、それぞれが、上下左右に隣接する光電変換部５１とは異なる配線５２−ｚを介してＣＤＳ部４１−ｚに接続されている。ここで、ｚは横方向の座標であるが、規則性はなくランダムな値である。本発明は、例えばＣＭＯＳセンサに適用することができる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子に関し、特に、得られる画素信号から構成される画像に、規則性のあるノイズが発生することを抑止するようにした撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像をディジタル信号として取得するディジタルスチルカメラ、ディジタルビデオカメラ等のような電子機器には、被写体の光学像を電気信号に変換する、すなわち、光電変換を行う撮像素子が搭載されている。
【０００３】
撮像素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサ、ＣＭＯＳセンサが知られている。
【０００４】
ＣＭＯＳセンサは、ＣＣＤセンサに比較して、高密度で膨大な画素を配置することができ、画素信号の読み出しが非常に速く、消費電力が少なく、生産コストが低いことが長所であり、画素信号にノイズが含まれることや画素精度にばらつきが生じることが短所として知られている。
【０００５】
図１は、ＣＭＯＳセンサが搭載されている一般的なディジタルビデオカメラの構成例を示している。このディジタルビデオカメラ１は、大別して光学系、信号処理系、記録系、表示系、および制御系から構成される。
【０００６】
ディジタルビデオカメラ１の光学系は、被写体の光画像を集光するレンズ２、光画像の光量を調整する絞り３、および集光された光画像を所定のフレームレートで光電変換して画素信号を発生するＣＭＯＳセンサ４から構成される。
【０００７】
信号処理系は、ＣＭＯＳセンサ４により発生された画素信号をサンプリングすることによってノイズを低減させる信号補正部５、信号補正部５によってノイズが除去された画素信号をＡＤ変換するＡ／Ｄコンバータ６、Ａ／Ｄコンバータ６が出力するディジタルの画素信号を元にして画像信号を生成するＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）７から構成される。
【０００８】
ディジタルビデオカメラ１の記録系は、ＤＳＰ７から入力される画像信号をエンコードしてメモリ１３に記録したり、メモリ１３に記録されている符号化データを読み出してデコードし、その結果得られる画像信号をＤＳＰ７に供給したりするＣＯＤＥＣ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ／Ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）１２、および、エンコードされた符号化データを記憶する磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体などよりなるメモリ１３から構成される。
【０００９】
ディジタルビデオカメラ１の表示系は、ＤＳＰ７から供給される画像信号をＤＡ変換するＤ／Ａコンバータ９、Ｄ／Ａコンバータ９が出力するＲ，Ｇ，Ｂ成分の全てを有する画素から構成されるカラー画像を、輝度Ｙ、色差Ｃｒ，Ｃｂ等の通常のビデオ信号に変換してディスプレイ１１に出力するビデオエンコーダ１０、およびビデオ信号に対応する画像を表示することによってファインダやビデオモニタとして機能するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等よりなるディスプレイ１１から構成される。
【００１０】
ディジタルビデオカメラ１の制御系は、ＣＭＯＳセンサ４乃至ＤＳＰ７の動作タイミングを制御するタイミングジェネレータ（ＴＧ）８、ユーザからの各種の操作を受け付けるインプットデバイス１５、およびディジタルビデオカメラ１の全体を制御するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１４から構成される。
【００１１】
図２は、ＣＭＯＳセンサ４と信号補正部５の詳細な構成例を示している。ＣＭＯＳセンサ４には、光電変換によって画像を構成する各画素の画素信号をそれぞれ発生する複数の光電変換部３１が縦横に配置されている。以下、座標（ｘ，ｙ）の画素に対応する光電変換部３１を光電変換部３１−ｘｙと記述する。
【００１２】
縦方向に並んで配置された光電変換部３１−００，３１−０１，３１−０２，…は、垂直配線３２−０を介して、信号補正部５のＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）部４１−０に接続されている。縦方向に並んで配置された光電変換部３１−１０，３１−１１，３１−１２，…は、垂直配線３２−１を介して、信号補正部５のＣＤＳ部４１−１に接続されている。以下、同様に、縦方向に並んで配置された光電変換部３１−ｘ０，３１−ｘ１，３１−ｘ２，…は、垂直配線３２−ｘを介して、信号補正部５のＣＤＳ部４１−ｘに接されている。
【００１３】
信号補正部５のＣＤＳ部４１−０は、垂直配線３２−０を介して、光電変換部３１−００，３１−０１，３１−０２，…から入力される画素信号のノイズを除去するとともに、光電変換部３１−００，３１−０１，３１−０２，…それぞれの性能のばらつきに起因する各画素信号のばらつきを補正して、後段のＡ／Ｄコンバータ６に出力する。ＣＤＳ部４１−１は、垂直配線３２−１を介して、光電変換部３１−１０，３１−１１，３１−１２，…から入力される画素信号のノイズを除去するとともに、光電変換部３１−１０，３１−１１，３１−１２，…それぞれの性能のばらつきに起因する各画素信号のばらつきを補正して、後段のＡ／Ｄコンバータ６に出力する。以下、同様に、ＣＤＳ部４１−ｘは、垂直配線３２−ｘを介して、光電変換部３１−ｘ０，３１−ｘ１，３１−ｘ２，…から入力される画素信号のノイズを除去するとともに、光電変換部３１−ｘ０，３１−ｘ１，３１−ｘ２，…それぞれの性能のばらつきに起因する各画素信号のばらつきを補正して、後段のＡ／Ｄコンバータ６に出力する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、信号補正部５を構成するＣＤＳ部４１−０，４１−１，４２−２，…にも、その補正処理の性能にバラツキがあるので、Ａ／Ｄコンバータ６に入力される画素信号のうち、縦方向に並んだ画素の画素信号はバラツキが抑止されているものの、縦のライン毎に画素信号は依然としてバラツキが生じていることがあり得るので、最終的に得られる画像信号の画像に縦縞のノイズが生じてしまうことがあった。
【００１５】
縦縞のように規則性のあるノイズは視覚的に知覚され易く、見るものに不快感を与えることになるので何らかの対策が必要となるが、従来においては、画素信号のバラツキがなくなるように画素信号を補正することが主眼とされており、容易な方法で当該ノイズを目立たなくする方法は発明されていないという課題があった。
【００１６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ＣＭＯＳセンサを用いて得られる画像信号の画像に生じ得る規則性のあるノイズを目立たないようにすることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像素子は、縦横に配置され、光電変換によって画素信号を生成する複数の光電変換手段と、光電変換手段によって生成された画素信号を、光電変換手段に隣接する光電変換手段によって生成された画素信号が供給される補正手段とは異なる補正手段に供給する供給手段とを含むことを特徴とする。
【００１８】
前記撮像素子は、ＣＭＯＳセンサとすることができる。
【００１９】
前記補正手段は、ＣＤＳ処理回路とすることができ、前記供給手段は、前記光電変換手段によって生成された画素信号を、前記光電変換手段に隣接する光電変換手段によって生成された画素信号が供給されるＣＤＳ処理回路とは異なるＣＤＳ処理回路に供給するようにすることができる。
【００２０】
本発明の撮像素子においては、光電変換によって画素信号が生成され、生成された画素信号が、隣接する画素信号が供給される補正手段とは異なる補正手段に供給される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明の一実施の形態であるＣＭＯＳセンサの構成例を示している。このＣＭ０Ｓセンサ５０は、図２に示された従来のＣＭＯＳセンサ４の代わりに、図１のディジタルビデオカメラ１の構成に用いるものである。
【００２２】
ＣＭＯＳセンサ５０は、光電変換によって画像を構成する各画素の画素信号をそれぞれ発生し、縦横に配置されている複数の光電変換部５１−ｘｙ、および複数の配線５２−ｘから構成される。ここで、ｘ，ｙは、画素の座標を示すものとする。以下、座標（ｘ，ｙ）の画素に対応する光電変換部５１を光電変換部５１−ｘｙと記述する。
【００２３】
ＣＭＯＳセンサ５０から出力される画素信号は、信号補正部５に入力される。信号補正部５は、図２に示された構成と同様に、ＣＤＳ部４１−０，４１−１，４２−２，…から構成される。ＣＤＳ部４１−０，４１−１，４２−２，…には、その補正処理の性能にバラツキが存在する。
【００２４】
縦方向に並んで配置された光電変換部５１−００，５１−０１，５１−０２，…は、必ずしも、配線５２−０を介して、信号補正部５のＣＤＳ部４１−０に接続されているわけではなく、それぞれが、上下左右に隣接する光電変換部５１とは異なる配線５２−ｚを介してＣＤＳ部４１−ｚに接続されている。ここで、ｚは横方向の座標であるが、規則性はなくランダムな値である。
【００２５】
縦方向に並んで配置された光電変換部５１−１０，５１−１１，５１−１２，…は、必ずしも、配線５２−１を介して、信号補正部５のＣＤＳ部４１−１に接続されているわけではなく、それぞれが、上下左右に隣接する光電変換部５１とは異なる配線５２−ｚを介してＣＤＳ部４１−ｚに接続されている。ここで、ｚは横方向の座標であるが、規則性はなくランダムな値である。
【００２６】
以下、同様に、縦方向に並んで配置された光電変換部５１−ｘ０，５１−ｘ１，５１−ｘ２，…は、必ずしも、配線５２−ｘを介して、信号補正部５のＣＤＳ部４１−ｘに接続されているわけではなく、それぞれが、上下左右に隣接する光電変換部５１とは異なる配線５２−ｚを介してＣＤＳ部４１−ｚに接続されている。ここで、ｚは横方向の座標であるが、規則性はなくランダムな値である。
【００２７】
信号補正部５のＣＤＳ部４１−０は、配線５２−０を介して入力される画素信号のノイズを除去するとともに、各画素信号のばらつきを補正して、後段のＡ／Ｄコンバータ６に出力する。ＣＤＳ部４１−１は、配線５２−１を介して入力される画素信号のノイズを除去するとともに、各画素信号のばらつきを補正して、後段のＡ／Ｄコンバータ６に出力する。以下、同様に、ＣＤＳ部４１−ｘは、配線５２−ｘを介して入力される画素信号のノイズを除去するとともに、各画素信号のばらつきを補正して、後段のＡ／Ｄコンバータ６に出力する。
【００２８】
したがって、最終的に得られる画像の各画素信号は、ＣＤＳ部４１−０，４１−１，４２−２，…のうち、上下左右に隣接する画素の画素信号とは異なるものによって補正されたものとなるようになされている。
【００２９】
上述したように、ＣＤＳ部４１−０，４１−１，４２−２，…は、補正処理の性能にバラツキがあるが、その影響は、縦縞や横縞等のように視覚的に目立つものではなく、ランダム、すなわち、規則性を有することなく、最終的に得られる画像上に現れることになる。したがって、当該画像を見るものに与える視覚的な不快感を低減させることが可能となる。
【００３０】
なお、本発明を適用したＣＭＯＳセンサ５０は、上述したように、従来のＣＭＯＳセンサ４と置換して用いるだけであるので、従来と比較して、何らかの補正処理を追加して実行する訳ではない。よって、最終的な画像信号を得るまでに要する時間が延伸されることもなく、上述した効果を得ることができる。
【００３１】
また、本発明を適用したＣＭＯＳセンサ５０は、ディジタルビデオカメラの他、ディジタルスチルカメラ、スキャナ等の光学像を元にしてディジタル画像信号を生成するあらゆる電子機器に適用することが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ＣＭＯＳセンサを用いて得られる画像信号の画像に生じ得る規則性のあるノイズを目立たないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一般的なディジタルビデオカメラの構成例を示すブロック図である。
【図２】従来のＣＭＯＳセンサの構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるＣＭＯＳセンサの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
５ 信号処理部， ３１ 光電変換部， ３２ 配線， ４１ ＣＤＳ部

Claims (3)

1. 画像を構成する画素の画素信号を生成し、前記画素信号を補正するための複数の補正手段に供給する撮像素子において、
   縦横に配置され、光電変換によって前記画素信号を生成する複数の光電変換手段と、
   前記光電変換手段によって生成された画素信号を、前記光電変換手段に隣接する光電変換手段によって生成された画素信号が供給される補正手段とは異なる補正手段に供給する供給手段と
   を含むことを特徴とする撮像素子。
2. 前記撮像素子は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｎｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサである
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
3. 前記補正手段は、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）処理回路であり、
   前記供給手段は、前記光電変換手段によって生成された画素信号を、前記光電変換手段に隣接する光電変換手段によって生成された画素信号が供給されるＣＤＳ処理回路とは異なるＣＤＳ処理回路に供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。

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