JP2005191987A - Video signal processor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子を用いた撮像装置において、固体撮像素子からの映像出力信号に対して信号処理を行う映像信号処理装置に関するものである。 The present invention relates to a video signal processing apparatus that performs signal processing on a video output signal from a solid-state imaging element in an imaging apparatus using the solid-state imaging element.
従来から、ビデオカムやデジタルカメラ等に広く使用されている固体撮像素子を用いた撮像装置においては、撮像素子内で光電変換された微少なレベルの映像信号と、撮像素子を駆動するための振幅数ボルトのパルスが回路内に混在している。また、撮像装置システム内での信号処理用に様々な種類のパルスやクロックが混在することも一般的であり、それらは共通の基準クロックから作られ、互いに同期した信号であることが多い。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an imaging apparatus using a solid-state imaging device widely used for a video cam, a digital camera, etc., a minute level video signal photoelectrically converted in the imaging device and an amplitude for driving the imaging device Several volt pulses are mixed in the circuit. In addition, various types of pulses and clocks are generally mixed for signal processing in the imaging apparatus system, and they are often signals generated from a common reference clock and synchronized with each other.
それらの同期した信号の高周波成分が、パターン間の容量結合等により、撮像素子からの出力信号に混入すると、モニター画面上で目に見える縦線状の固定パターンノイズとなり画質劣化の要因となる場合がある。特に、低照度下での撮影時には、素子出力信号レベルがより小さくなるため、信号レベルを確保するためには、後段のアンプで数dB〜数十dB程度増幅する必要があり、ノイズによる画質劣化がより顕著になる。 When high-frequency components of these synchronized signals are mixed into the output signal from the image sensor due to capacitive coupling between patterns, etc., it becomes a vertical line-shaped fixed pattern noise that can be seen on the monitor screen, causing deterioration in image quality There is. In particular, since the element output signal level becomes smaller when shooting under low illumination, in order to secure the signal level, it is necessary to amplify several dB to several tens of dB with a subsequent amplifier, and image quality deterioration due to noise. Becomes more prominent.
従って過去に、それら固定パターンノイズによる影響を低減するための映像信号処理方法がいくつか提案されている。
例えば、固体撮像素子の全画素分の暗時出力信号レベルをメモリに記憶しておき、通常撮像時に、その際の明時出力信号レベルから各画素に対応する暗時出力信号を減算することにより、ノイズ成分をキャンセルするという手法が代表的なものである。
Therefore, in the past, several video signal processing methods for reducing the influence of the fixed pattern noise have been proposed.
For example, the dark output signal level for all pixels of the solid-state image sensor is stored in a memory, and during normal imaging, the dark output signal corresponding to each pixel is subtracted from the bright output signal level at that time. A typical technique is to cancel the noise component.
また、他の提案(例えば、特許文献1を参照)としては、図2に示すダミー画素領域のように、垂直転送手段のみによる画素のない空送り部が存在する固体撮像素子に対して、空送り部出力信号に含まれるノイズ成分を負のデータとして扱い、有効領域信号出力に含まれる(信号+ノイズ)成分を正のデータとして扱い、これらのデータを加算することによりノイズ成分を相殺して除去する手法が開示されている。 As another proposal (for example, refer to Patent Document 1), a solid-state image pickup device in which an empty feed portion without pixels using only a vertical transfer unit exists like a dummy pixel region shown in FIG. The noise component included in the feed unit output signal is treated as negative data, the (signal + noise) component contained in the effective area signal output is treated as positive data, and these data are added to cancel the noise component. A technique for removing is disclosed.
さらに、図2に示す前記のダミー画素領域信号と同じく、出力信号に映像信号成分が含まれない、垂直オプティカルブラック領域信号についても、空送り部信号と同様に取り扱うことができるため、文献1に類似した手法が提案されている。
しかしながら上記のような従来の映像信号処理方式では、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行って、固体撮像素子の一部信号エリアを映像信号として利用するような切り出し方式の手ぶれ補正システムを採用した場合には、空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号は、任意の有効画素エリア信号と同じく垂直高速転送処理によって読み出されるため、正規に取り出すことができない。 However, in the conventional video signal processing method as described above, image stabilization of a clipping method in which a part of the signal area of the solid-state image sensor is used as a video signal by performing a part of high-speed transfer processing during vertical scanning of the solid-state image sensor When the system is employed, the idle feed area signal or the vertical optical black area signal is read out by the vertical high-speed transfer process like any effective pixel area signal, and thus cannot be normally extracted.
通常、CCDからの読み出しは、1ライン毎の垂直転送周期と1ライン分の水平転送周期を一致させることにより、1ライン毎の読み出し走査が行われる。この際に上記のような切り出し方式の手ぶれ補正システムを採用した場合、システムの垂直ブランキング期間中に余分なラインの信号を高速で掃き出す必要があるため、余分ラインの垂直転送周期は通常の数十倍となり、水平転送周期とは一致しない。従って、画素毎の信号成分を読み出すことができないため、垂直高速転送期間中は水平転送そのものを停止させているのが現状である。このような理由で、上記の手ぶれ補正システムを採用した場合には、空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号は、正規に取り出すことができない。 Normally, reading from the CCD is performed by scanning each line by making the vertical transfer period for each line coincide with the horizontal transfer period for one line. At this time, when the above-described clipping type image stabilization system is adopted, it is necessary to sweep out the extra line signal at high speed during the vertical blanking period of the system. 10 times and does not match the horizontal transfer cycle. Accordingly, since the signal component for each pixel cannot be read, the horizontal transfer itself is stopped during the vertical high-speed transfer period. For this reason, when the above-described camera shake correction system is employed, the pre-feed area signal or the vertical optical black area signal cannot be properly extracted.
従って、上記のような手ぶれ補正システムを採用する場合には、前述の特許文献1に記載するような、空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号を用いたノイズ除去方法を使用することができないという問題点を有していた。 Therefore, when the above-described camera shake correction system is employed, it is not possible to use a noise removal method using an idle feed area signal or a vertical optical black area signal as described in Patent Document 1 described above. Had problems.
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行う切り出し方式による手ぶれ補正処理中でも、固定パターンノイズを確実に除去した良好な映像信号を生成することができ、その映像信号を基に画像表示する場合に、不要ノイズによる画質劣化を低減した高品質な表示画像を得ることができる映像信号処理装置を提供する。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and even during a camera shake correction process using a clipping method that performs a part of high-speed transfer processing during vertical scanning of a solid-state imaging device, a good video signal that reliably removes fixed pattern noise is obtained. Provided is a video signal processing apparatus that can generate a high-quality display image with reduced image quality deterioration due to unnecessary noise when an image is displayed based on the video signal.
上記の課題を解決するために、本発明の請求項1に記載の映像信号処理装置は、固体撮像素子から出力される映像信号に対して、前記固体撮像素子を駆動するための基準クロックに基づいて発生する固定パターンノイズによる影響を補正処理する映像信号処理装置であって、前記基準クロックに基づいて前記固体撮像素子の垂直走査用の駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段からの駆動パルスの周期で前記固体撮像素子から出力した空送り領域または垂直オプティカルブラック領域またはその両方の出力信号を基に、前記固定パターンノイズの補正用信号を生成する補正用信号生成手段と、前記駆動パルス発生手段からの駆動パルスの周期を、前記固体撮像素子の空送り領域または垂直オプティカルブラック領域の信号を読み出した後に、任意の有効領域信号の高速転送のために短くする制御信号を、前記駆動パルス発生手段に出力する制御手段とを備え、前記空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号の読み出し時の前記制御手段からの制御信号により前記駆動パルス発生手段から出力された駆動パルスに従って、前記固体撮像素子から出力した映像信号を基に前記補正用信号生成手段で生成した補正用信号により、前記固定パターンノイズに対する補正処理を行うよう構成したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a video signal processing apparatus according to claim 1 of the present invention is based on a reference clock for driving the solid-state image sensor with respect to a video signal output from the solid-state image sensor. A video signal processing apparatus for correcting the influence of fixed pattern noise generated by the driving pulse generating means for generating a driving pulse for vertical scanning of the solid-state imaging device based on the reference clock, and the driving pulse generation Correction signal generating means for generating a signal for correcting the fixed pattern noise based on the output signals of the idle feed area and / or the vertical optical black area output from the solid-state imaging device at the period of the drive pulse from the means; , The period of the drive pulse from the drive pulse generating means, the idle feed area of the solid-state imaging device or the vertical optical black A control signal for outputting to the drive pulse generating means a control signal that is shortened for high-speed transfer of an arbitrary effective area signal after reading out the area signal, and the idle feed area signal or the vertical optical black area signal According to the correction signal generated by the correction signal generation means based on the video signal output from the solid-state image sensor according to the drive pulse output from the drive pulse generation means by the control signal from the control means at the time of reading The present invention is characterized in that correction processing for the fixed pattern noise is performed.
以上により、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行う切り出し方式の手ぶれ補正システムを用いて手ぶれ補正を行った際にも、固体撮像素子の空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号の読み出しを可能とし、それらの信号を基に固定パターンノイズの補正用信号を生成し、その補正用信号を用いて固定パターンノイズの補正処理を行うことができる。 As described above, even when camera shake correction is performed using a clipping-type camera shake correction system that partially performs high-speed transfer processing during vertical scanning of the solid-state image sensor, the solid-state image sensor's idle feed area signal or vertical optical black area signal Reading can be performed, a signal for correcting fixed pattern noise can be generated based on these signals, and correction processing for fixed pattern noise can be performed using the correction signal.
以上のように本発明によれば、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行う切り出し方式の手ぶれ補正システムを用いて手ぶれ補正を行った際にも、固体撮像素子の空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号の読み出しを可能とし、それらの信号を基に固定パターンノイズの補正用信号を生成し、その補正用信号を用いて固定パターンノイズの補正処理を行うことができる。 As described above, according to the present invention, even when camera shake correction is performed using a clipping-type camera shake correction system that partially performs high-speed transfer processing during vertical scanning of the solid-state image sensor, Alternatively, it is possible to read out a vertical optical black area signal, generate a fixed pattern noise correction signal based on these signals, and perform a fixed pattern noise correction process using the correction signal.
そのため、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行う切り出し方式による手ぶれ補正処理中でも、固定パターンノイズを確実に除去した良好な映像信号を生成することができ、その映像信号を基に画像表示する場合に、不要ノイズによる画質劣化を低減した高品質な表示画像を得ることができる。 Therefore, even during the camera shake correction process using the clipping method that performs a part of the high-speed transfer process during vertical scanning of the solid-state image sensor, it is possible to generate a good video signal from which fixed pattern noise has been reliably removed. When displaying, it is possible to obtain a high-quality display image with reduced image quality deterioration due to unnecessary noise.
以下、本発明の実施の形態を示す映像信号処理装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図1は本実施の形態の映像信号処理装置の構成を示すブロック図である。図2は図1における固体撮像素子101の一般的な画素構成図である。図3は従来の切り出し手ぶれ補正方式を用いた際の垂直読み出し動作の説明図である。図4は本実施の形態の映像信号処理装置の垂直読みだし動作の説明図である。
Hereinafter, a video signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a video signal processing apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a general pixel configuration diagram of the solid-
図1および図4において、撮像系ブロック100では、固体撮像素子101から読み出されたアナログ信号がアンプ102を通り、A/Dコンバータ103でデジタル信号に変換される。また200は、撮像系ブロック100の出力信号に含まれる固定パターンノイズを除去する回路ブロックであり、210は固体撮像素子101の空送り領域または垂直オプティカルブラック領域の信号を入力して、固定パターンノイズを除去するための補正用信号を生成する回路ブロックである。また300は、図4に示す固体撮像素子101の駆動用パルス信号402やシステムの基準同期信号403を発生する回路である。また230は、駆動パルス発生回路300からシステム基準同期信号403を受け、駆動パルス発生回路300からの駆動パルス信号402の周期を制御するための制御用信号C300や、固定パターンノイズ補正用信号生成回路ブロック210による補正用信号生成のタイミング制御を行うための制御用信号C210を出力するコントローラである。
In FIG. 1 and FIG. 4, in the
なお、コントローラ230は、A/Dコンバータ103からの出力信号から、固体撮像素子101の空送り領域または垂直オプティカルブラック領域の信号を選択して取り込むための制御も行う。
Note that the
図3と図4において、固体撮像素子101の切り出しエリアに対する垂直読みだし期間407は、システム全体の規格によって規定される。例えばTV信号規格であったり、対応記録メディアの規格であったりする。図3では、その規格に対応するよう規定される必要ライン数を常に出力しながら、垂直高速転送パルス信号404aと404bの出力比率を変化させて、手ぶれ補正制御に応じたエリアを切り出して出力する。なお、垂直読みだし期間407の出力周期は、水平方向の転送に必要な周期に一致するが、404aおよび404bの出力周期は水平転送周期には依存しない。
3 and 4, the vertical reading period 407 with respect to the cut-out area of the solid-
次に、図1において、減算器220の出力信号が、固体撮像素子101の出力信号から固定パターンノイズを除去した映像信号として後段に送出される動作について、詳細に説明する。
Next, an operation in which the output signal of the
まず、固体撮像素子101の出力信号から固定パターンノイズを除去するための補正用信号を生成しようとする場合に、システム基準同期信号403のタイミングに従って、コントローラ230から駆動パルス発生回路300に対して、固定撮像素子101の空送り部または垂直OB部信号を読み出すための制御信号C300を出力し、この制御信号C300に従って、駆動パルス発生回路300は駆動パルス信号402として垂直高速転送パルスの出力を停止して通常速度転送パルスを出力することにより、撮像系ブロック100は通常速度転送パルスによる通常読み出し動作を行う。
First, when trying to generate a correction signal for removing fixed pattern noise from the output signal of the solid-
上記読み出し動作を説明すると、図4に示すように、駆動パルス信号402として、垂直高速転送信号404aの出力を一時停止して通常転送信号406を出力することにより、空送り部または垂直OB部の信号405を読み出す。そして水平方向の転送処理を行って後段の回路に送出した後、高速転送処理を行い、任意のライン数の信号を掃き出すことになる。なお、この場合、高速転送処理されるライン数によっては、通常時よりも転送周期を短くする制御が必要とされることも考えられる。
The above read operation will be described. As shown in FIG. 4, as the
このようにして読み出された空送り部または垂直OB部の信号405は、図1に示されるアンプ102とA/D変換器103を通って、後段の信号処理回路200に入力される。ここで、コントローラ230のタイミング制御により、信号405は固定パターンノイズ補正用信号生成回路ブロック210にも入力され、ラインメモリ211に記憶された後、アンプ212を通り任意のゲイン補正を行った補正用信号として、減算器220に入力される。
The
一方、固体撮像素子101の有効領域出力信号は、コントローラ230のタイミング制御により、回路ブロック210は通らずに減算器220のみに入力される。
このようにして補正用信号生成回路ブロック210から出力される補正用信号は、光電変換された信号成分は含まれず、有効領域出力信号の各ラインに同様に含まれる固定パターンノイズ成分に相当するため、減算器220において有効領域出力信号からライン毎に減算することによって、固定パターンノイズを除去した映像信号が得られることになる。
On the other hand, the effective area output signal of the solid-
The correction signal output from the correction signal
以上のように本実施の形態においては、固体撮像素子の駆動パルス発生回路に対して、固体撮像素子の垂直高速転送処理を必要に応じたタイミングで停止させるための制御信号を送るコントローラを備えることにより、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行う切り出し方式の手ぶれ補正システムを用いた際にも、固体撮像素子の空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号から固定パターンノイズの補正用信号を生成することが可能となり、上記のような手ぶれ補正処理中でも固定パターンノイズを除去した映像信号を得ることができる。 As described above, in the present embodiment, a controller is provided that sends a control signal for stopping the vertical high-speed transfer processing of the solid-state imaging device at a timing as necessary to the drive pulse generation circuit of the solid-state imaging device. Because of this, even when using a clipping-type image stabilization system that partially performs high-speed transfer processing during vertical scanning of the solid-state image sensor, it is possible to correct fixed pattern noise from the idle feed area signal or vertical optical black area signal of the solid-state image sensor. A signal can be generated, and a video signal from which fixed pattern noise has been removed can be obtained even during the above-described camera shake correction processing.
なお、本実施の形態では、メモリ211に記憶させる1ライン分の信号を、固体撮像素子101の空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号から任意に複数ラインを選択して平均化することにより、単画素のノイズやランダムノイズの影響を低減した補正用信号を得ることもできる。
In the present embodiment, the signal for one line to be stored in the
また、コントローラ230には駆動パルス発生回路300から出力されるシステム基準同期信号403が入力されるため、選択したラインの信号が、固定パターンノイズ補正用信号生成回路ブロック210に入力されるタイミングは容易に検出が可能である。
In addition, since the system
本発明の映像信号処理装置は、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行う切り出し方式による手ぶれ補正処理中でも、固定パターンノイズを確実に除去した良好な映像信号を生成することができ、その映像信号を基に画像表示する場合に、不要ノイズによる画質劣化を低減した高品質な表示画像を得ることができるものであり、固体撮像素子を用いた撮像システム等に適用できる。 The video signal processing apparatus of the present invention can generate a good video signal that reliably removes fixed pattern noise even during camera shake correction processing by a clipping method that performs partial high-speed transfer processing during vertical scanning of a solid-state imaging device, When an image is displayed based on the video signal, a high-quality display image with reduced image quality deterioration due to unnecessary noise can be obtained, and can be applied to an imaging system using a solid-state imaging device.
100 撮像系回路ブロック
101 固体撮像素子
102 アンプ
103 A/Dコンバータ
200 固定パターンノイズ除去処理回路ブロック
210 固定パターンノイズ補正用信号生成回路ブロック
211 ラインメモリ
212 アンプ
220 減算器
230 コントローラ
300 駆動パルス発生回路
401 固定撮像素子出力信号
402 固定撮像素子の垂直駆動信号
403 システム基準同期信号
404a 固体撮像素子の垂直駆動信号における垂直高速転送信号(1)
404b 固体撮像素子の垂直駆動信号における垂直高速転送信号(2)
405 固体撮像素子の空送り部または垂直OB部読み出し信号
406 固体撮像素子の空送り部または垂直OB部読み出し用信号
407 固体撮像素子の垂直方向信号読み出し期間
DESCRIPTION OF
404b Vertical high-speed transfer signal (2) in the vertical drive signal of the solid-state image sensor
405 Solid-state image sensor idle feed section or vertical OB
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Cited By (2)
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JP2009303196A (en) * | 2008-05-16 | 2009-12-24 | Casio Comput Co Ltd | Photographic device and program |
JP2010056723A (en) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Canon Inc | Imaging device and imaging method |
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- 2003-12-26 JP JP2003431836A patent/JP2005191987A/en active Pending
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