JP2006033036A - Imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus the image quality of an image imaged by which is not deteriorated due to uneven luminance, colors of the image and a partial increase or the like in defective pixels while maintaining a frame rate and consecutive shot performance even at a temperature rise of part of its imaging element. <P>SOLUTION: Even when a temperature difference exists in the imaging element, a plurality of temperature sensors are arranged around the imaging element in order to excellently correct the uneven luminance and colors and the defective pixels, and a correction value applied to an output value from the imaging element is changed in response to a temperature measurement result by the plurality of temperature sensors to excellently correct the output of the imaging element. Or the correction value of the defective pixels of the imaging element is used for the correction value applied to the output value to excellently correct the defective pixels caused by a dark current of the imaging element. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、CCDやCMOSイメージセンサ等の撮像素子を用いた撮像装置に関するもので、特に撮像された画像の画質の向上に関するものである。   The present invention relates to an image pickup apparatus using an image pickup element such as a CCD or a CMOS image sensor, and more particularly to improvement of image quality of a picked up image.

デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置においては、撮像素子としてCCDやCMOSイメージセンサを使用するのが一般的である。   In an imaging apparatus such as a digital camera or a video camera, a CCD or a CMOS image sensor is generally used as an imaging element.

上記撮像素子の特性として、画素毎のフォトダイオードの暗電流バラツキによる固定パターンノイズや暗電流に起因した欠陥画素等があり、これらが撮像された画像の画質を低下させていることは良く知られている。   It is well known that the characteristics of the image pickup device include fixed pattern noise due to the dark current variation of the photodiode for each pixel and defective pixels caused by the dark current, which deteriorate the image quality of the imaged image. ing.

暗電流は一般的に8℃の温度上昇で2倍に増加すると言われており、上記フォトダイオードの暗電流バラツキによる固定パターンノイズや暗電流に起因した欠陥画素は温度特性を持つことになり、高温ほど固定パターンノイズや欠陥画素が増加することも広く知られている。   The dark current is generally said to increase by a factor of 2 with a temperature increase of 8 ° C. The fixed pixel noise due to the dark current variation of the photodiode and the defective pixel due to the dark current have temperature characteristics. It is also well known that fixed pattern noise and defective pixels increase at higher temperatures.

上記のように、温度特性を持つフォトダイオードの暗電流による固定パターンノイズを低減させる方法として、特許文献1には、予め所定温度範囲毎に固定パターンノイズを記憶すると共に撮像素子の温度を検出し、検出温度に対応した固定パターンノイズを読み出し、実際の撮像画像信号から減算することで、固定パターンノイズを補正する技術が開示されている。   As described above, as a method for reducing fixed pattern noise due to dark current of a photodiode having temperature characteristics, Patent Document 1 previously stores fixed pattern noise for each predetermined temperature range and detects the temperature of the image sensor. A technique for correcting fixed pattern noise by reading out fixed pattern noise corresponding to a detected temperature and subtracting it from an actual captured image signal is disclosed.

暗電流に起因した欠陥画素についても、欠陥画素のアドレスを記憶し、その周囲の画素情報を基に欠陥画素情報を補間する技術が知られており、特許文献1と同様に予め所定温度範囲毎に欠陥画素のアドレスを記憶することで、欠陥画素を補正することも考えられる。   As for a defective pixel caused by dark current, a technique for storing the address of the defective pixel and interpolating the defective pixel information based on the surrounding pixel information is known. It is also conceivable to correct the defective pixel by storing the address of the defective pixel.

又、実際の撮像動作直前又は直後に、撮像素子全体を遮光した状態で撮像動作行うことで、暗電流成分のみの撮像画像を得て、実際の撮像画像信号から減算するようにすることで、温度変化分を含んだ暗電流による固定パターンノイズや暗電流に起因した欠陥画素による画質の低下を低減させる技術が知られている(実ダーク減算による補正)。   In addition, by performing the imaging operation in a state where the entire image sensor is shielded immediately before or after the actual imaging operation, a captured image of only the dark current component is obtained and subtracted from the actual captured image signal. There is known a technique for reducing a fixed pattern noise caused by dark current including a temperature change and a reduction in image quality due to defective pixels caused by dark current (correction by actual dark subtraction).

その他、特許文献2には、撮像素子のオプティカルブラック領域の平均値により撮像素子の周囲温度を検知して、固定パターンノイズを抑圧する方法も開示されている。   In addition, Patent Document 2 also discloses a method of detecting fixed temperature by detecting the ambient temperature of the image sensor based on the average value of the optical black region of the image sensor.

特開平1−147973号公報Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1-147973 特開平2001−174329号公報JP 2001-174329 A 特開平10−155100号公報JP-A-10-155100

しかしながら、特許文献2(特開平2001−174329号公報)では、撮像素子全体が一様な温度変化をしたときは非常に有効であるが、撮像素子内部回路や撮像素子外部の周辺回路の部分的な発熱により、撮像素子の一部が部分的に温度上昇してしまった場合は、撮像素子の温度が高い部分と温度が低い部分で暗電流の差が出るため、適切に固定パターンノイズを低減させることができない。又、このときの撮像画像は画面内の暗電流差によって、輝度ムラや色ムラといった画質の低下を招いてしまう。   However, in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-174329), it is very effective when the entire image sensor undergoes a uniform temperature change, but a partial circuit inside the image sensor or a peripheral circuit outside the image sensor. If the temperature of a part of the image sensor rises due to excessive heat generation, the dark current will be different between the part where the temperature of the image sensor is high and the part where the temperature is low. I can't let you. In addition, the captured image at this time causes deterioration in image quality such as luminance unevenness and color unevenness due to a dark current difference in the screen.

更に、上記のように撮像素子内で温度差がある場合、前記特許文献1(特開平1−147973号公報)のように画面全体を所定温度範囲毎の欠陥画素アドレスにより補正すると、補正過多や補正不足な部分が生じてしまう。欠陥画素補正は周囲画素情報からの補間により行う場合が多いため、補正過多な場合は微細なパターンを撮像したとき、そのパターンの再現性が劣化することも良く知られている。又、補正不足の場合は画面のノイズ感が増して画質の劣化を招いてしまう。   Further, when there is a temperature difference in the image sensor as described above, if the entire screen is corrected with a defective pixel address for each predetermined temperature range as in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-147973), excessive correction or A part with insufficient correction will occur. Since defective pixel correction is often performed by interpolation from surrounding pixel information, it is well known that when the correction is excessive, the reproducibility of the pattern deteriorates when a fine pattern is imaged. If the correction is insufficient, the noise on the screen increases and the image quality deteriorates.

近年、撮像素子の多画素化が進むと共に、撮像素子自体のチップサイズも大きくなってきている。特に、高画質を求められるデジタルスティルカメラ等の撮像装置には、銀塩カメラの35mmフィルムの画面サイズと同等のチップサイズを有するものもあり、このような大型撮像素子では、前記輝度ムラや色ムラ及び欠陥画素の問題が特に顕著になる。   In recent years, as the number of pixels of an image sensor has increased, the chip size of the image sensor itself has increased. In particular, some imaging devices such as a digital still camera that require high image quality have a chip size equivalent to the screen size of a 35 mm film of a silver halide camera. The problem of unevenness and defective pixels becomes particularly significant.

又、実ダーク減算による補正方式では1シーンで2回の撮像動作を行うため、1シーンの撮影時間が2倍になり、ビデオカメラのフレームレートやデジタルスティルカメラの連写性能を大きく低下させることになる。   In addition, since the correction method based on actual dark subtraction performs two imaging operations in one scene, the shooting time of one scene is doubled, and the frame rate of the video camera and the continuous shooting performance of the digital still camera are greatly reduced. become.

本発明の目的は、上記問題を解決し、撮像素子の部分的な温度上昇時にも、フレームレートや連写性能を保ちながら、画像の輝度ムラや色ムラ及び欠陥画素の部分的な増加等により画質の低下しない撮像装置を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and maintain the frame rate and continuous shooting performance even when the temperature of the image sensor partially rises. An object of the present invention is to provide an imaging device that does not deteriorate image quality.

上記のように撮像素子内で温度差がある場合においても、輝度ムラや色ムラ及び欠陥画素の補正を良好に行うために、撮像素子周辺に複数の温度センサを配置し、前記複数の温度センサによる温度測定結果に応じて撮像素子からの出力値に対する補正値を変更することで、撮像素子出力の補正を良好に行えるようにする。   Even when there is a temperature difference in the image sensor as described above, in order to satisfactorily correct luminance unevenness, color unevenness, and defective pixels, a plurality of temperature sensors are arranged around the image sensor, and the plurality of temperature sensors By changing the correction value for the output value from the image sensor in accordance with the temperature measurement result of, the image sensor output can be corrected satisfactorily.

又、前記出力値に対する補正値を、撮像素子の欠陥画素の補正値とすることで、撮像素子の暗電流起因の欠陥画素補正を良好に行えるようにする。   Further, the correction value for the output value is set as the correction value for the defective pixel of the image sensor, so that the defective pixel correction due to the dark current of the image sensor can be performed satisfactorily.

又、前記撮像素子の画素範囲を複数のエリアに分割し、各エリア毎に欠陥画素の補正値を変更するようにすることで、更に精度の良い欠陥画素補正を行えるようにする。   Further, by dividing the pixel range of the image sensor into a plurality of areas and changing the correction value of the defective pixel for each area, it is possible to perform defective pixel correction with higher accuracy.

又、前記出力値に対する補正値を、撮像素子の暗電流値の補正値とすることで、輝度ムラや色ムラの補正を良好に行えるようにする。   Further, by making the correction value for the output value a correction value for the dark current value of the image sensor, it is possible to satisfactorily correct luminance unevenness and color unevenness.

又、前記温度センサを撮像素子と同一基板上に構成することで、装置の大型化やコストアップをすることなく輝度ムラや色ムラ及び欠陥画素の補正を良好に行えるようにする。   Further, by constructing the temperature sensor on the same substrate as the image pickup device, it is possible to satisfactorily correct luminance unevenness, color unevenness, and defective pixels without increasing the size and cost of the apparatus.

更に、撮像素子の有効画素部周辺に配置された遮光画素を複数のエリアに分割すると共に前記遮光画素の暗電流値を検出し、前記複数の遮光画素エリアからの暗電流値から複数の領域の温度を測定し、前記複数の領域の温度測定結果に応じて撮像素子からの出力値に対する補正値を変更することで、撮像素子出力の補正を良好に行えるようにする。   Further, the light shielding pixels arranged around the effective pixel portion of the image sensor are divided into a plurality of areas, the dark current values of the light shielding pixels are detected, and the dark current values from the plurality of light shielding pixel areas are detected. By measuring the temperature and changing the correction value for the output value from the image sensor in accordance with the temperature measurement results of the plurality of regions, the image sensor output can be favorably corrected.

本発明によれば、撮像素子内で温度差がある場合においても、輝度ムラや色ムラ及び欠陥画素の補正を良好に行うために、撮像素子周辺に複数の温度センサを配置し、その温度測定結果に応じて撮像素子の欠陥画素の補正値及び撮像素子の暗電流値の補正値を変更するようにしているので、撮像素子内で温度差がある場合においても、輝度ムラや色ムラ及び欠陥画素の補正を良好に行うことができ、特に、大型の撮像素子においては、その効果は非常に大きいと言える。   According to the present invention, even when there is a temperature difference in the image sensor, a plurality of temperature sensors are arranged around the image sensor in order to satisfactorily correct luminance unevenness, color unevenness, and defective pixels, and measure the temperature. Since the correction value of the defective pixel of the image sensor and the correction value of the dark current value of the image sensor are changed according to the result, even when there is a temperature difference in the image sensor, luminance unevenness, color unevenness and defect Pixel correction can be performed satisfactorily, and it can be said that the effect is very large particularly in a large image sensor.

又、撮像素子の画素範囲を複数のエリアに分割し、各エリア毎に欠陥画素の補正値を変更するようにすることで、更に精度の良い欠陥画素補正が行える。   Further, by dividing the pixel range of the image sensor into a plurality of areas and changing the correction value of the defective pixel for each area, it is possible to perform defective pixel correction with higher accuracy.

又、前記温度センサを撮像素子と同一基板上に構成することで、装置の大型化やコストアップをすることなく輝度ムラや色ムラ及び欠陥画素の補正を良好に行えるようにする。   Further, by constructing the temperature sensor on the same substrate as the image pickup device, it is possible to satisfactorily correct luminance unevenness, color unevenness, and defective pixels without increasing the size and cost of the apparatus.

更に、撮像素子の有効画素部周辺に配置された遮光画素を複数のエリアに分割すると共に前記遮光画素の暗電流値を検出し、前記複数の遮光画素エリアからの暗電流値から複数の領域の温度を測定し、前記複数の領域の温度測定結果に応じて撮像素子からの出力値に対する補正値を変更しているので、撮像素子内で温度差がある場合においても、輝度ムラや色ムラ及び欠陥画素の補正を良好に行うことができ、特に、大型の撮像素子においては、その効果は非常に大きいと言える。   Further, the light shielding pixels arranged around the effective pixel portion of the image sensor are divided into a plurality of areas, the dark current values of the light shielding pixels are detected, and the dark current values from the plurality of light shielding pixel areas are detected. Since the temperature is measured and the correction value for the output value from the image sensor is changed according to the temperature measurement results of the plurality of regions, even when there is a temperature difference in the image sensor, luminance unevenness and color unevenness and It is possible to correct defective pixels satisfactorily, and it can be said that the effect is very large particularly in a large-sized image sensor.

以下、本発明の実施の形態に係る撮像信号の補正方法及び撮像装置について、図を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, a method for correcting an imaging signal and an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態におけるCMOS型エリアセンサの画素部回路である。   FIG. 1 shows a pixel section circuit of a CMOS area sensor according to an embodiment of the present invention.

図1において、画素内にはフォトダイオード1、転送スイッチ2、リセットスイッチ3、画素アンプ10、行選択スイッチ6が設けてあり、転送スイッチ2のゲートは垂直走査回路14からのΦTX(n,n+1)に接続され、リセットスイッチ3のゲートは垂直走査回路14からのΦRES(n,n+1)に接続され、行選択スイッチ6のゲートは垂直走査回路14からのΦSEL(n,n+1)に接続されている。   In FIG. 1, a photodiode 1, a transfer switch 2, a reset switch 3, a pixel amplifier 10, and a row selection switch 6 are provided in the pixel, and the gate of the transfer switch 2 is ΦTX (n, n + 1) from the vertical scanning circuit 14. ), The gate of the reset switch 3 is connected to ΦRES (n, n + 1) from the vertical scanning circuit 14, and the gate of the row selection switch 6 is connected to ΦSEL (n, n + 1) from the vertical scanning circuit 14. Yes.

光電変換は該フォトダイオード1で行われ、光量電荷の蓄積期間中は転送スイッチ2はオフ状態であり、画素アンプを構成するソースフォロア10のゲートにはこのフォトダイオード1で光電変換された電荷は転送されない。該画素アンプを構成するソースフォロア10のゲート11は、蓄積開始前に該リセットスイッチ3がオンし、適当な電圧に初期化されている。即ち、これがダークレベルとなる。次に又は同時に行選択スイッチ6がオンになると、負荷電流源7と該画素アンプ10で構成されるソース・フォロア回路が動作状態になり、ここで該転送スイッチ2をオンさせることで該フォトダイオード1に蓄積されていた電荷は、該画素アンプを構成するソースフォロア10のゲートに転送される。ここで、4はリセット電源、5はソースフォロア10を駆動する電源である。   Photoelectric conversion is performed by the photodiode 1, and the transfer switch 2 is in an off state during the accumulation period of the light amount charge, and the charge photoelectrically converted by the photodiode 1 is applied to the gate of the source follower 10 constituting the pixel amplifier. Not transferred. The gate 11 of the source follower 10 constituting the pixel amplifier is initialized to an appropriate voltage by turning on the reset switch 3 before starting the accumulation. That is, this is a dark level. Next or simultaneously, when the row selection switch 6 is turned on, the source follower circuit composed of the load current source 7 and the pixel amplifier 10 is in an operating state. Here, the transfer switch 2 is turned on so that the photodiode is turned on. The charge accumulated in 1 is transferred to the gate of the source follower 10 constituting the pixel amplifier. Here, 4 is a reset power source, and 5 is a power source for driving the source follower 10.

ここで、選択行の出力が垂直出力線13上に発生する。この出力は転送ゲート15a,15bを介して、信号蓄積部15に蓄積される。信号蓄積部15に一時記憶された出力は水平走査回路16によって順次出力アンプ部へ読み出される。   Here, the output of the selected row is generated on the vertical output line 13. This output is stored in the signal storage unit 15 through the transfer gates 15a and 15b. The output temporarily stored in the signal storage unit 15 is sequentially read out to the output amplifier unit by the horizontal scanning circuit 16.

図2は図1のCMOS型エリアセンサの動作タイミング図である。   FIG. 2 is an operation timing chart of the CMOS area sensor of FIG.

全画素リセット期間T1のタイミングで、ΦTX(n),ΦTX(n+1)がアクティブになり、全画素の該フォトダイオード1の電荷は、該転送スイッチ2を介して該ソースフォロア10のゲートに転送され、該フォトダイオード1はリセットされる。この状態はフォトダイオード1のカソード電荷がソースフォロア10のゲートに移って平均化された状態であるが、ソースフォロア10のゲートのキャパシタ9の容量成分を大きくすることで、フォトダイオード1のカソードをリセットしたレベルと同様になる。   At the timing of the all-pixel reset period T1, ΦTX (n) and ΦTX (n + 1) become active, and the charges of the photodiodes 1 of all the pixels are transferred to the gate of the source follower 10 via the transfer switch 2. The photodiode 1 is reset. This state is a state where the cathode charge of the photodiode 1 is shifted to the gate of the source follower 10 and is averaged. By increasing the capacitance component of the capacitor 9 at the gate of the source follower 10, the cathode of the photodiode 1 is It becomes the same as the reset level.

このとき、対象画像の光量を導光する不図示のメカシャッターは開いており、時間T1の終了と同時に、全画素同時に蓄積を開始する。該メカシャッターはT3の期間を開いたままで、この間がフォトダイオード1の蓄積期間となる。   At this time, a mechanical shutter (not shown) that guides the amount of light of the target image is open, and at the end of time T1, accumulation starts simultaneously for all pixels. The mechanical shutter remains open during the period T3, and this period is the accumulation period of the photodiode 1.

T3時間経過後、T4のタイミングでメカシャッターは閉じ、該フォトダイオード1の光電荷の蓄積が終了する。この状態では該フォトダイオード1に電荷が蓄積されている。次に、各ライン毎に読み出しがスタートする。即ち、N−1行目を読み出してからN行目を読み出す。   After the elapse of T3 time, the mechanical shutter is closed at the timing of T4, and the photocharge accumulation of the photodiode 1 is completed. In this state, charges are accumulated in the photodiode 1. Next, reading starts for each line. That is, the Nth row is read after the N-1th row is read.

時間T5の期間ΦSEL(n)がアクティブになり、該行選択スイッチ6がオンし、n行目に繋がっている全ての画素の該画素アンプ10で構成されるソース・フォロア回路が動作状態になる。ここで、該画素アンプ10で構成されるソース・フォロアのゲートはT2期間でΦRES(n)がアクティブになり、リセットスイッチ3がオンとなり、該ソースフォロア10のゲート11は初期化される。即ち、該垂直出力線13にはこのダークレベルの信号が出力される。   The period ΦSEL (n) at time T5 becomes active, the row selection switch 6 is turned on, and the source follower circuit composed of the pixel amplifiers 10 of all the pixels connected to the nth row is in an operating state. . Here, the gate of the source follower constituted by the pixel amplifier 10 becomes ΦRES (n) active in the period T2, the reset switch 3 is turned on, and the gate 11 of the source follower 10 is initialized. That is, the dark level signal is output to the vertical output line 13.

次に、ΦTN(n)がアクティブになり、転送ゲート15bがオンし、該信号蓄積部15に保持される。この動作は、N行に繋がっている全ての画素に対して同時並列に実行される。ダークレベルの該信号蓄積部15の転送が終了した時点で、該ホトダイオード1に蓄積されていた信号電荷をΦTX(n)をアクティブとすることで、転送スイッチ2をオンとし、該画素アンプ10で構成されるソース・フォロアのゲート11に転送する。このとき、該画素アンプ10で構成されるソース・フォロアのゲート11は転送されてきた信号電荷に見合う分だけリセットレベルから電位が変動し信号レベルが確定する。   Next, ΦTN (n) becomes active, the transfer gate 15 b is turned on, and is held in the signal storage unit 15. This operation is executed simultaneously in parallel for all the pixels connected to the N rows. When the transfer of the dark level signal storage unit 15 is completed, the signal charge stored in the photodiode 1 is made active by making ΦTX (n) active, so that the transfer switch 2 is turned on. Transfer to the gate 11 of the configured source follower. At this time, the potential of the source follower gate 11 constituted by the pixel amplifier 10 fluctuates from the reset level by an amount corresponding to the transferred signal charge, and the signal level is determined.

ここで、ΦTSがアクティブになり、転送ゲート15aがオンし、信号レベルが該信号蓄積部15に保持される。この動作は、N行に繋がっている全ての画素に対して同時並列に実行される。ここで、該信号蓄積部15には、N行に繋がっている全ての画素のダークレベルと信号レベルを保持しており、各画素間でのダークレベルと信号レベルの差を取ることでソース・フォロアのスレシホールド電圧Vthバラツキによる固定パターンノイズ(FPN)や該リセットスイッチ3がリセット時に発生するKTCノイズをキャンセルし、S/Nの高いノイズ成分を除去された信号が得られる。ここで、フォトダイオード1を光学的に遮光した画素からの出力は、フォトダイオード1の表面欠陥等から生じる暗電流成分のみとなる。   Here, ΦTS becomes active, the transfer gate 15 a is turned on, and the signal level is held in the signal storage unit 15. This operation is executed simultaneously in parallel for all the pixels connected to the N rows. Here, the signal storage unit 15 holds the dark level and the signal level of all the pixels connected to the N rows. By taking the difference between the dark level and the signal level between the pixels, The fixed pattern noise (FPN) due to the threshold voltage Vth variation of the follower and the KTC noise generated when the reset switch 3 is reset can be canceled to obtain a signal from which a noise component having a high S / N is removed. Here, the output from the pixel in which the photodiode 1 is optically shielded is only a dark current component caused by a surface defect or the like of the photodiode 1.

この信号を該水平走査回路16によって、該信号蓄積部15に蓄積されたダークレベルと信号レベルの差信号を水平走査し、時系列的に、T7のタイミングで出力される。これでN行の出力は終了である。同様に、ΦSEL(n+1),ΦRES(n+1),ΦTX(n+1),ΦTN,ΦTSを図2に示すようにN行目と同様に駆動することで、N+1行目の信号を読み出すことができる。   The horizontal scanning circuit 16 horizontally scans the difference signal between the dark level and the signal level stored in the signal storage unit 15 by the horizontal scanning circuit 16, and outputs the signal in time series at the timing of T7. This completes the output of N rows. Similarly, by driving ΦSEL (n + 1), ΦRES (n + 1), ΦTX (n + 1), ΦTN, and ΦTS in the same way as the Nth row as shown in FIG.

図3は図1のCMOS型エリアセンサのチップ20を模式的に示したものである。ここで、20aはエリアセンサのうち有効画素部分を示し、20bは画素部を遮光したOB画素部分である。又、20cは図2に示す信号蓄積部15の信号を増幅し出力するためのアンプである。   FIG. 3 schematically shows the chip 20 of the CMOS area sensor of FIG. Here, 20a indicates an effective pixel portion of the area sensor, and 20b is an OB pixel portion in which the pixel portion is shielded from light. Reference numeral 20c denotes an amplifier for amplifying and outputting the signal of the signal storage unit 15 shown in FIG.

又、図3は図1のCMOS型エリアセンサから出力された画像も示しており、この場合均一輝度面を若干アンダーに露光された状態の画像であり、有効部20aの一部に暗電流に起因した欠陥画素がホワイトスポットとして示されている。   FIG. 3 also shows an image output from the CMOS area sensor of FIG. 1. In this case, the image is in a state where the uniform luminance surface is exposed slightly under, and a dark current is applied to a part of the effective portion 20a. The resulting defective pixel is shown as a white spot.

図4は図3を更に詳細に説明するとともに、アンプ20cの動作に伴う発熱により、輝度ムラや色ムラ及び暗電流に起因した欠陥画素の様子を示したものである。画面左上は温度が高いため、暗電流により画面輝度レベルが見掛け上高く欠陥画素数も多いが、画面右下ほど暗電流が少ないため輝度レベルが下がり欠陥画素数も少ない。   FIG. 4 explains FIG. 3 in more detail, and shows the state of a defective pixel due to luminance unevenness, color unevenness, and dark current due to heat generated by the operation of the amplifier 20c. Since the temperature at the upper left of the screen is high, the screen brightness level is apparently high due to the dark current and the number of defective pixels is large.

CMOS型エリアセンサのチップ20内の画素部外周部には、チップ内の複数箇所の温度を測定するためにA〜Jの温度センサを内蔵している。又、全画素範囲を6分割(a〜f)して、図5のように各部の平均温度を、
a部温度=(A+J)/2
b部温度=(B+J+D)/3
c部温度=(C+D)/2
d部温度=(H+I)/2
e部温度=(G+I+E)/3
f部温度=(E+F)/2
としている。
In order to measure temperatures at a plurality of locations in the chip, temperature sensors A to J are built in the outer peripheral portion of the pixel portion in the chip 20 of the CMOS type area sensor. Further, the entire pixel range is divided into 6 (af), and the average temperature of each part as shown in FIG.
Part a temperature = (A + J) / 2
Part b temperature = (B + J + D) / 3
Part c temperature = (C + D) / 2
d part temperature = (H + I) / 2
e part temperature = (G + I + E) / 3
f part temperature = (E + F) / 2
It is said.

図6は各温度毎の欠陥画素アドレスのテーブルを示しており、図4で示した6分割(a〜f)毎に用意されている。即ち、図5で示した各部の温度によって欠陥画素アドレスのテーブルを使い分けるようにすれば、撮像素子内で温度差がある場合でも欠陥画素の補正過多や補正不足の問題を解消し、最適の補正効果を得ることができる。   FIG. 6 shows a table of defective pixel addresses for each temperature, and is prepared for each of the six divisions (af) shown in FIG. That is, if different defective pixel address tables are used depending on the temperature of each part shown in FIG. 5, even if there is a temperature difference in the image sensor, the problem of excessive correction or insufficient correction of defective pixels is solved, and optimal correction is performed. An effect can be obtained.

一方、画面内の輝度ムラに関しては、温度に対する暗電流値のテーブルを準備しておく。次に、上記図4〜5の説明でa部〜f 部の温度が測定されているので、その測定温度を図7のように各部(a〜f)の中央座標に位置する画素の温度(a1〜f1)とする。そして全画素(p×m画素)範囲内の各画素温度を、前記a1〜f1の値を用いて最小二乗法で近似決定する。   On the other hand, regarding the luminance unevenness in the screen, a table of dark current values with respect to temperature is prepared. Next, since the temperatures of the a part to the f part are measured in the description of FIGS. 4 to 5, the measured temperature is the temperature of the pixel located at the central coordinate of each part (af) as shown in FIG. a1 to f1). Then, each pixel temperature within the range of all pixels (p × m pixels) is approximately determined by the least square method using the values of a1 to f1.

各画素温度が分かれば、温度に対する暗電流値のテーブルから各画素の暗電流が求められるので、各画素出力から暗電流分を減算することで、撮像素子内で温度差がある場合でも最適の補正効果が得られ、輝度ムラや色ムラといった画質の低下防止することができる。   If each pixel temperature is known, the dark current of each pixel is obtained from a table of dark current values with respect to the temperature. Therefore, subtracting the dark current from each pixel output is optimal even if there is a temperature difference in the image sensor. A correction effect can be obtained and image quality deterioration such as luminance unevenness and color unevenness can be prevented.

ここで、図4で示した温度センサA〜Jとしては、撮像素子外部にダイオード等を配置させ、その温度特性を利用したものでも良いが、撮像素子と同一基板上に、撮像素子の製造プロセスで製造可能なNPNトランジスタやダイオードを配置させ、その温度特性を利用したもでも良い。   Here, as the temperature sensors A to J shown in FIG. 4, a diode or the like may be arranged outside the imaging device and the temperature characteristics thereof may be used. However, the manufacturing process of the imaging device on the same substrate as the imaging device. NPN transistors and diodes that can be manufactured in the above are arranged, and the temperature characteristics thereof may be used.

又、図4において温度センサはA〜Jの10個、全画素範囲の分割数はa〜fの6分割であったが、可能な範囲でその数を増やすことによってより精度の高い補正が可能となることは言うまでもない。   In FIG. 4, the temperature sensor has 10 temperature sensors A to J and the number of divisions of the entire pixel range is 6 to a to f. However, by increasing the number within the possible range, more accurate correction is possible. It goes without saying that.

更に、図4における温度センサの代わりに、図8に示すようにCMOS型エリアセンサのチップ20内の有効画素部30aの外周部に30bの遮光画素(OB)を設けると共にA〜Jの部分に分割して、OB部の暗電流値と温度に対する暗電流値のテーブルからA〜Jの部分の温度を測定するようにしても良い。   Further, in place of the temperature sensor in FIG. 4, as shown in FIG. 8, a 30b shading pixel (OB) is provided on the outer peripheral portion of the effective pixel portion 30a in the chip 20 of the CMOS type area sensor, and at the portions A to J. It is possible to divide and measure the temperatures of the portions A to J from the table of dark current values of the OB portion and dark current values with respect to temperature.

又、本実施の形態では、CMOS型エリアセンサを例にとって説明しているが、CCD型エリアセンサ等どのようなエリアセンサであっても構わない。   In this embodiment, a CMOS area sensor is described as an example, but any area sensor such as a CCD area sensor may be used.

本発明の実施の形態におけるCMOS型エリアセンサの画素部回路図である。It is a pixel part circuit diagram of the CMOS type area sensor in the embodiment of the present invention. 図1のCMOS型エリアセンサの動作タイミング図である。FIG. 2 is an operation timing chart of the CMOS area sensor of FIG. 1. 図1のCMOS型エリアセンサのチップ模式図である。It is a chip | tip schematic diagram of the CMOS type area sensor of FIG. 図1のCMOS型エリアセンサのチップの詳細図である。FIG. 2 is a detailed view of a chip of the CMOS area sensor of FIG. 1. 本発明の実施の形態におけるエリアセンサ内の各部の温度変換例を示した図である。It is the figure which showed the temperature conversion example of each part in the area sensor in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における各温度毎の欠陥画素アドレスのテーブルである。It is a table of defective pixel addresses for each temperature in the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における画面内の輝度ムラ補正を説明する図である。It is a figure explaining the brightness nonuniformity correction in a screen in an embodiment of the invention. 本発明における温度測定方法の他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment of the temperature measurement method in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 フォトダイオード
2 転送スイッチ
3 リセットスイッチ
4,5 基準電源
6 行選択スイッチ
7 負荷電流源
9 ソースフォロアのゲートのキャパシタ
10 ソースフォロア
10 画素アンプ
11 ソース・フォロアのゲート
13 垂直出力線
14 垂直走査回路
15 信号蓄積部
15a,15b 転送ゲート
16 水平走査回路
20,30 CMOS型エリアセンサのチップ
20a,30a CMOS型エリアセンサの有効部
20b,30b CMOS型エリアセンサの遮光画素(OB)部
20c 増幅アンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photodiode 2 Transfer switch 3 Reset switch 4,5 Reference power supply 6 Row selection switch 7 Load current source 9 Source follower gate capacitor 10 Source follower 10 Pixel amplifier 11 Source follower gate 13 Vertical output line 14 Vertical scanning circuit 15 Signal storage unit 15a, 15b Transfer gate 16 Horizontal scanning circuit 20, 30 CMOS type area sensor chip 20a, 30a CMOS type area sensor effective unit 20b, 30b Shading pixel (OB) part 20c of CMOS type area sensor 20a Amplifier

Claims (9)

撮像素子周辺に複数の温度センサを配置し、前記複数の温度センサによる温度測定結果に応じて、撮像素子からの出力値に対する補正値を変更するようにしたことを特徴とする撮像装置。   An imaging apparatus comprising: a plurality of temperature sensors arranged around an imaging element; and a correction value for an output value from the imaging element is changed according to a temperature measurement result by the plurality of temperature sensors. 前記出力値に対する補正値は、撮像素子の欠陥画素の補正値であることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the correction value for the output value is a correction value for a defective pixel of the imaging device. 前記撮像素子の画素範囲を複数のエリアに分割し、各エリア毎に補正値を変更するようにしたことを特徴とする請求項2記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 2, wherein the pixel range of the imaging element is divided into a plurality of areas, and the correction value is changed for each area. 前記出力値に対する補正値は、撮像素子の暗電流値の補正値であることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the correction value for the output value is a correction value for a dark current value of the imaging element. 前記温度センサは、撮像素子と同一基板上に構成されていることを特徴とする1記載の撮像装置。   2. The imaging apparatus according to 1, wherein the temperature sensor is configured on the same substrate as the imaging element. 撮像素子の有効画素部周辺に配置された遮光画素を複数のエリアに分割すると共に、前記遮光画素の暗電流値を検出する手段と、温度に対する暗電流値のテーブル手段とを有し、前記複数の遮光画素エリアからの暗電流値から複数の領域の温度を測定する手段と、前記複数の領域の温度測定結果に応じて、撮像素子からの出力値に対する補正値を変更するようにしたことを特徴とする撮像装置。   The light-shielding pixel arranged around the effective pixel portion of the image sensor is divided into a plurality of areas, and includes a means for detecting a dark current value of the light-shielding pixel, and a table means for dark current values with respect to temperature. The means for measuring the temperature of a plurality of regions from the dark current value from the light-shielding pixel area, and the correction value for the output value from the image sensor is changed according to the temperature measurement result of the plurality of regions. An imaging device that is characterized. 前記出力値に対する補正値は、撮像素子の欠陥画素の補正値であることを特徴とする請求項6記載の撮像装置。   The image pickup apparatus according to claim 6, wherein the correction value for the output value is a correction value for a defective pixel of the image pickup device. 前記撮像素子の画素範囲を複数のエリアに分割し、各エリア毎に補正値を変更するようにしたことを特徴とする請求項7記載の撮像装置。   8. The imaging apparatus according to claim 7, wherein the pixel range of the imaging element is divided into a plurality of areas, and the correction value is changed for each area. 前記出力値に対する補正値は、撮像素子の暗電流値の補正値であることを特徴とする請求項6記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 6, wherein the correction value for the output value is a correction value for a dark current value of the imaging element.
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