JP2008182637A - Imaging apparatus - Google Patents

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Yoshifumi Sasai
義史 笹井
Soichi Ueda
壮一 上田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that, in a conventional imaging apparatus, when high-luminance light is made incident, a feed-through voltage of a CCD becomes high and an image signal of lightness different from that of actually photo-detected charge may be outputted. <P>SOLUTION: An imaging apparatus includes a correlative double sampling means for subtracting a feed-through voltage of relevant one of pixels from signal voltages of pixels of an imaging element constituted of a valid pixel region and an invalid pixel region. The imaging apparatus comprises a voltage holding means for holding a predetermined voltage, a switching means for switching the voltage to be subtracted by the correlative double sampling means to either the feed-through voltage of the relevant pixel or the predetermined voltage held by the voltage holding means, and a comparison means for comparatively determining whether a differential between the feed-through voltage of a pixel in the valid pixel region and the predetermined voltage held by the voltage holding means is greater than a threshold, wherein if it is determined based on a result of the comparison by the comparison means that the differential between the feed-through voltage of the pixel in the valid pixel region and the predetermined voltage held by the voltage holding means is greater than the threshold, the correlative double sampling means causes the switching means to switch to the predetermined voltage held by the voltage holding means and then subtracts it from the signal voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、相関二重サンプリング回路を有する撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus having a correlated double sampling circuit.

一般に、CCDなどの撮像装置はノイズを除去する回路を有している。例えば、CCDから画像信号を出力する際に、1画素毎にフィードスルー電圧と信号電圧とをサンプリングして、信号電圧からフィードスルー電圧を減算することで1画素毎のノイズ成分を除去する相関二重サンプリング回路を用いている(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−167790号公報
In general, an imaging apparatus such as a CCD has a circuit for removing noise. For example, when outputting an image signal from a CCD, the feed-through voltage and the signal voltage are sampled for each pixel, and the noise component for each pixel is removed by subtracting the feed-through voltage from the signal voltage. A double sampling circuit is used (see, for example, Patent Document 1).
JP 2005-167790 A

ところが、撮像装置に太陽光などの高輝度な光が入射した場合に、CCDの水平転送信号の異常が発生し、CCDのフィードスルー電圧が高くなってしまうことがある。この場合、相関二重サンプリング回路で1画素毎にサンプリングを行うと、異常部分において、実際に受光した電荷よりも小さな画像信号となってしまう。逆に、フィードスルー電圧が低くなった場合には、実際に受光した電荷よりも大きな画像信号となってしまう。   However, when high-luminance light such as sunlight is incident on the imaging device, an abnormality in the horizontal transfer signal of the CCD may occur, and the feedthrough voltage of the CCD may increase. In this case, if sampling is performed for each pixel by the correlated double sampling circuit, an image signal that is smaller than the charge actually received in the abnormal portion is generated. On the other hand, when the feedthrough voltage is lowered, the image signal becomes larger than the actually received charge.

本発明の目的は、太陽光などの高輝度な光が入射した場合でも、適正な画像信号を取り出すことができる撮像装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can extract an appropriate image signal even when high-luminance light such as sunlight is incident.

本発明に係る撮像装置は、有効画素領域と非有効画素領域とからなる撮像素子の各画素の信号電圧から当該画素のフィードスルー電圧を減算する相関二重サンプリング手段を有する撮像装置において、所定電圧を保持する電圧保持手段と、前記相関二重サンプリング手段が減算する電圧を、前記当該画素のフィードスルー電圧と前記電圧保持手段が保持する所定電圧とのいずれかに切り替える切り替え手段と、前記有効画素領域の画素のフィードスルー電圧が前記電圧保持手段が保持する所定電圧との差分が閾値より大きいか否かを比較する比較手段とを設け、前記相関二重サンプリング手段は、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記差分が前記閾値より大きい場合に、前記切り替え手段を前記電圧保持手段が保持する所定電圧に切り替えて信号電圧から減算することを特徴とする。   An imaging apparatus according to the present invention includes a correlated double sampling unit that subtracts a feedthrough voltage of a pixel from a signal voltage of each pixel of an imaging element including an effective pixel area and an ineffective pixel area. Holding means, switching means for switching the voltage subtracted by the correlated double sampling means to either the feedthrough voltage of the pixel or a predetermined voltage held by the voltage holding means, and the effective pixel Comparing means for comparing whether or not the difference between the feedthrough voltage of the pixel in the region and the predetermined voltage held by the voltage holding means is larger than a threshold value, and the correlated double sampling means is a comparison result of the comparing means When the difference is larger than the threshold value, the switching means is switched to a predetermined voltage held by the voltage holding means. Characterized by subtracting from the signal voltage Te.

特に、前記電圧保持手段は、前記非有効画素領域の画素のフィードスルー電圧を所定電圧として保持することを特徴とする。
或いは、前記電圧保持手段は、前記非有効画素領域の複数の画素のフィードスルー電圧の平均値を所定電圧として保持することを特徴とする。
さらに、前記比較手段は、前記有効画素領域において読み出す連続した画素のフィードスルー電圧を比較するようにしたことを特徴とする。
In particular, the voltage holding unit holds a feedthrough voltage of a pixel in the ineffective pixel region as a predetermined voltage.
Alternatively, the voltage holding unit holds an average value of feedthrough voltages of a plurality of pixels in the ineffective pixel region as a predetermined voltage.
Further, the comparison means compares the feedthrough voltages of consecutive pixels read out in the effective pixel region.

本発明の撮像装置は、太陽光などの高輝度な光が入射した場合に、相関二重サンプリング手段は、異常画素のフィードスルー電圧の代わりに予め保持していた所定電圧を画素の信号電圧から減算するので、常に適正な明るさの画像信号を取り出すことができる。   In the image pickup apparatus of the present invention, when high-luminance light such as sunlight is incident, the correlated double sampling means uses a predetermined voltage previously held instead of the feedthrough voltage of the abnormal pixel from the signal voltage of the pixel. Since the subtraction is performed, an image signal with appropriate brightness can be always taken out.

以下、図面を参照して本発明の各実施形態について詳しく説明する。
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態に係る撮像装置101を使用したカメラ101のブロック図である。図1において、カメラ100は、撮像装置101と、レンズ102と、画像処理部105と、モニタ106と、CPU107とで構成される。尚、CPU107は、予め格納されたプログラムによって動作し、カメラ100全体を制御する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of a camera 101 using an imaging apparatus 101 according to the first embodiment. In FIG. 1, the camera 100 includes an imaging device 101, a lens 102, an image processing unit 105, a monitor 106, and a CPU 107. The CPU 107 operates according to a program stored in advance and controls the entire camera 100.

撮像装置101は、CCDイメージセンサなどの撮像素子103と、AFE(アナログフロントエンド)104で構成される。AFE104は、撮像素子103から読み出す画素信号の暗電流などによるノイズを除去するCDS(相関二重サンプリング回路)108と、画像信号のゲイン調整を行うアナログゲイン109と、アナログの画像信号をデジタル信号に変換するA/D変換110と、撮像素子103やAFE104の各部のタイミングを制御するタイミング発生回路111とで構成される。   The imaging apparatus 101 includes an imaging element 103 such as a CCD image sensor and an AFE (analog front end) 104. The AFE 104 is a CDS (correlated double sampling circuit) 108 that removes noise caused by dark current of a pixel signal read from the image sensor 103, an analog gain 109 that adjusts the gain of an image signal, and an analog image signal as a digital signal. An A / D conversion 110 for conversion and a timing generation circuit 111 for controlling the timing of each part of the image sensor 103 and the AFE 104 are configured.

次に、CDS回路108について説明する前に、回路の特徴が分かり易いように、先ず図2に示した一般的なCDS回路208について説明する。CDS回路208は、撮像素子103から各画素毎の信号を入力する際に、先ず画素の基準電圧となるフィードスルー電圧をS/H(サンプルホールドスイッチ)151でコンデンサ152にホールドし、次に画素の信号出力をS/H153でコンデンサ154にホールドする。尚、SHPはフィードスルー電圧をサンプリングするタイミングパルス、SHDは信号電圧をサンプリングするタイミングパルスをそれぞれ示し、図1のタイミング発生回路111によって与えられる。   Next, before describing the CDS circuit 108, the general CDS circuit 208 shown in FIG. 2 will be described first so that the features of the circuit can be easily understood. When a signal for each pixel is input from the image sensor 103, the CDS circuit 208 first holds a feedthrough voltage as a reference voltage of the pixel in the capacitor 152 by an S / H (sample hold switch) 151, and then the pixel. Is held in the capacitor 154 by S / H153. Note that SHP indicates a timing pulse for sampling the feedthrough voltage, and SHD indicates a timing pulse for sampling the signal voltage, and is given by the timing generation circuit 111 in FIG.

ここで、撮像素子103から入力する信号201について図3を用いて説明する。信号201において、画素を構成する光電変換部に蓄えられた電荷をリセットした時の電圧がリセット電圧202で、光が撮像素子103に入射して光電変換された電荷が光電変換部に蓄えられた時に出力に現れる電圧がフィードスルー電圧203で、光電変換部に蓄えられた電荷が読み出された時の電圧が信号電圧204である。尚、フィードスルー電圧は、画素の光電変換部が信号をホールドしている時の信号がどのくらいその画素の出力に現れるかを示す電圧で、このフィードスルー電圧203を基準として画素毎の信号電圧204を読み取る。フィードスルー電圧はタイミングパルスSHPでサンプルホールドされ、信号電圧はタイミングパルスSHDでサンプルホールドされる。フィードスルー電圧は各画素によって異なるので、出力画像の固定パターンノイズとなって現れるため、図2のようなCDS回路208で各画素毎のフィードスルー電圧をコンデンサ152にホールドし、コンデンサ154にホールドされた信号電圧から減算器155で引き算してアナログゲイン109へ出力するようになっている。これによって、画素の信号から固定パターンノイズを除去することができる。   Here, the signal 201 input from the image sensor 103 will be described with reference to FIG. In the signal 201, the voltage when the charge stored in the photoelectric conversion unit included in the pixel is reset is the reset voltage 202, and the photoelectrically converted charge is stored in the photoelectric conversion unit when light enters the image sensor 103. The voltage sometimes appearing at the output is the feedthrough voltage 203, and the voltage when the charge stored in the photoelectric conversion unit is read is the signal voltage 204. The feedthrough voltage is a voltage indicating how much a signal appears in the output of the pixel when the photoelectric conversion unit of the pixel holds the signal, and the signal voltage 204 for each pixel with reference to the feedthrough voltage 203. Read. The feedthrough voltage is sampled and held by the timing pulse SHP, and the signal voltage is sampled and held by the timing pulse SHD. Since the feedthrough voltage varies depending on each pixel, it appears as fixed pattern noise in the output image. Therefore, the feedthrough voltage for each pixel is held in the capacitor 152 and held in the capacitor 154 by the CDS circuit 208 as shown in FIG. The signal voltage is subtracted by the subtractor 155 and output to the analog gain 109. Thereby, fixed pattern noise can be removed from the signal of the pixel.

ところが、撮像素子103に高輝度入射があると、図4に示すようなスミアが発生する。図4は撮像素子103上のスミアの様子を示した図で、301は有効画素領域、302はオプティカルブラック(OB)領域、303は高輝度部分、304はスミアをそれぞれ示している。有効画素領域301に入射される高輝度部分303は、OB領域302を含めてスミア304を引き起こす。   However, when high-intensity incidence occurs on the image sensor 103, smear as shown in FIG. 4 occurs. FIG. 4 is a diagram showing the state of smear on the image sensor 103, where 301 is an effective pixel region, 302 is an optical black (OB) region, 303 is a high luminance portion, and 304 is smear. The high-intensity portion 303 incident on the effective pixel region 301 causes smear 304 including the OB region 302.

ここで、撮像素子103の画素構成について図5を用いて説明する。尚、図4と同じ符号は同じものを示す。撮像素子103の有効画素領域301には、被写体からの光を電気信号に変換するフォトダイオードや光電変換された信号を読み出すトランジスタなどで構成される複数の単位画素が配列されており、同様にOB領域302にも単位画素が配列されている。例えば、有効画素領域301の単位画素401から垂直信号線403に読み出された信号やOB領域302の単位画素402から垂直信号線405に読み出された信号は、各行毎に水平信号出力部404から出力される。尚、OB領域302は撮像素子103の周囲にあり、OB領域302にある単位画素402は図5に示すように1列ではなく複数列の単位画素が配置されている場合もある。   Here, the pixel configuration of the image sensor 103 will be described with reference to FIG. The same reference numerals as those in FIG. 4 denote the same components. In the effective pixel region 301 of the image sensor 103, a plurality of unit pixels including a photodiode that converts light from an object into an electric signal, a transistor that reads out a photoelectrically converted signal, and the like are arranged. Unit pixels are also arranged in the region 302. For example, a signal read out from the unit pixel 401 in the effective pixel region 301 to the vertical signal line 403 and a signal read out from the unit pixel 402 in the OB region 302 to the vertical signal line 405 are horizontal signal output units 404 for each row. Is output from. Note that the OB region 302 is around the image sensor 103, and the unit pixels 402 in the OB region 302 may have a plurality of columns of unit pixels as shown in FIG.

次に、水平出力部404が読み出す水平方向1行分の信号について図6を用いて説明する。図6は水平方向1行分の信号の波形の一部分を示した図で、一点鎖線501より左側がOB領域302の各画素の読み出し信号、右側が有効画素領域301の各画素の読み出し信号を示している。502はフィードスルー電圧の位置を示し、正常波形部分503および505では正常なフィードスルー電圧が得られているが、異常波形部分504の2つの画素506および507のフィードスルー電圧は大きく下がっている。つまり、図4に示したようなスミア304が発生したために、信号の漏れが生じ、画素506および507のフィードスルー電圧が大きくなっている。このため、このフィードスルー電圧を基準にした時の画素の信号出力は小さくなってしまう。逆にフィードスルー電圧が小さくなると、画素の信号出力は大きくなってしまう。   Next, signals for one row in the horizontal direction read by the horizontal output unit 404 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing a part of the waveform of a signal for one row in the horizontal direction. The left side of the alternate long and short dash line 501 shows the readout signal of each pixel in the OB region 302 and the right side shows the readout signal of each pixel in the effective pixel region 301. ing. Reference numeral 502 denotes the position of the feedthrough voltage. Although normal feedthrough voltages are obtained in the normal waveform portions 503 and 505, the feedthrough voltages of the two pixels 506 and 507 in the abnormal waveform portion 504 are greatly reduced. That is, since smear 304 as shown in FIG. 4 is generated, signal leakage occurs and the feedthrough voltage of pixels 506 and 507 is increased. For this reason, the signal output of the pixel when this feedthrough voltage is used as a reference is reduced. Conversely, when the feedthrough voltage is decreased, the signal output of the pixel is increased.

このように、一般的なCDS回路208では高輝度入射があった場合に、画像が暗くなったり、逆に明るくなったりするために、AE判定などに大きな影響を及ぼしてしまう。本実施形態の図1のCDS回路108では、フィードスルー電圧が異常になった時に、OB領域の画素のフィードスルー電圧を用いることによって、上記の問題を解決する。
次に、本実施形態におけるCDS回路108について図7を用いて詳しく説明する。尚、図2と同じ符号のものは同じものを示す。図7のCDS回路108は図2のCDS回路208に、さらに、S/H251と、コンデンサ252と、比較部253と、スイッチ254とを設けている。例えば、水平方向1ライン分の信号を読み出す場合、先ず、タイミングパルスSHP2をS/H251に与えて、OB領域302の画素のフィードスルー電圧をコンデンサ252にホールドしておく。次に、有効画素領域301では、各画素のフィードスルー電圧をコンデンサ152にホールドし、信号電圧をコンデンサ154にホールドする。尚、タイミングパルスSHP2は、図1のタイミング発生回路111によって与えられる。
As described above, in a general CDS circuit 208, when a high-luminance incidence occurs, the image becomes dark or conversely bright, which greatly affects AE determination and the like. In the CDS circuit 108 of FIG. 1 of the present embodiment, the above problem is solved by using the feedthrough voltage of the pixels in the OB region when the feedthrough voltage becomes abnormal.
Next, the CDS circuit 108 in this embodiment will be described in detail with reference to FIG. The same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same elements. The CDS circuit 108 in FIG. 7 further includes an S / H 251, a capacitor 252, a comparison unit 253, and a switch 254 in addition to the CDS circuit 208 in FIG. 2. For example, when a signal for one line in the horizontal direction is read out, first, a timing pulse SHP2 is applied to S / H 251 and the feedthrough voltage of the pixel in the OB region 302 is held in the capacitor 252. Next, in the effective pixel region 301, the feedthrough voltage of each pixel is held in the capacitor 152, and the signal voltage is held in the capacitor 154. The timing pulse SHP2 is given by the timing generation circuit 111 in FIG.

次に、CDS回路108の動作について、図8のタイミングチャートを用いて説明する。図8は、撮像素子103から出力される1ライン分の水平出力波形の一部を描いたもので、OB領域から有効画素領域にまたがる数画素分の水平出力波形と、図7に示した各タイミングパルスSHP2,SHP,SHDと、比較部253の出力とのタイミング関係を示している。801から808はそれぞれ1画素分の波形の範囲を示し、以降、画素801の波形という表現で1画素分の波形を指すものとする。   Next, the operation of the CDS circuit 108 will be described using the timing chart of FIG. FIG. 8 shows a part of a horizontal output waveform for one line output from the image sensor 103. The horizontal output waveform for several pixels extending from the OB area to the effective pixel area, and each of the horizontal output waveforms shown in FIG. The timing relationship between the timing pulses SHP2, SHP, and SHD and the output of the comparison unit 253 is shown. Reference numerals 801 to 808 each denote a waveform range of one pixel, and hereinafter, the expression of the waveform of the pixel 801 indicates the waveform of one pixel.

先ず、OB領域にある画素801の波形のフィードスルー電圧をタイミングパルスSHPおよびSHP2でサンプリングして、図7のコンデンサ152および252にホールドする。続いて、有効画素領域にある画素802の波形のフィードスルー電圧をタイミングパルスSHPでサンプリングして、図7のコンデンサ152にホールドする。比較部253は、コンデンサ252にホールドされた電圧とコンデンサ152にホールドされた電圧との差が所定値以上あるか否かを比較する。差が所定値以上ある場合はスイッチ254をS/H251側に切り替えてコンデンサ252にホールドされた電圧を減算器155に出力し、所定値より小さい場合はスイッチ254をS/H151側に切り替えてコンデンサ152にホールドされた電圧を減算器155に出力する。尚、画素802の波形の信号電圧はタイミングパルスSHDでサンプリングされてコンデンサ154にホールドされた電圧も減算器155に出力されている。   First, the feedthrough voltage of the waveform of the pixel 801 in the OB region is sampled by the timing pulses SHP and SHP2 and held in the capacitors 152 and 252 in FIG. Subsequently, the feedthrough voltage of the waveform of the pixel 802 in the effective pixel region is sampled by the timing pulse SHP and held in the capacitor 152 of FIG. The comparison unit 253 compares whether or not the difference between the voltage held in the capacitor 252 and the voltage held in the capacitor 152 is greater than or equal to a predetermined value. If the difference is greater than or equal to a predetermined value, the switch 254 is switched to the S / H 251 side and the voltage held in the capacitor 252 is output to the subtractor 155. If the difference is smaller than the predetermined value, the switch 254 is switched to the S / H 151 side. The voltage held at 152 is output to the subtractor 155. Note that the signal voltage of the waveform of the pixel 802 is sampled by the timing pulse SHD, and the voltage held in the capacitor 154 is also output to the subtractor 155.

画素802の波形のフィードスルー電圧の比較が終了すると、次の画素803の波形のフィードスルー電圧をタイミングパルスSHPでサンプリングして、コンデンサ152にホールドする。比較部253は、画素802の波形の場合と同様に、コンデンサ252にホールドされたOB領域の画素801の波形のフィードスルー電圧との差が所定値以上あるか否かを比較して、スイッチ254を制御する。以降、同様に、画素804から画素808の波形のフィードスルー電圧を順番にタイミングパルスSHPでサンプリングして、コンデンサ152にホールドする毎に比較部253はOB領域の画素801の波形のフィードスルー電圧との差が所定値以上あるか否かを比較してスイッチ254を制御する。   When the comparison of the feedthrough voltage of the waveform of the pixel 802 is completed, the feedthrough voltage of the waveform of the next pixel 803 is sampled by the timing pulse SHP and held in the capacitor 152. As in the case of the waveform of the pixel 802, the comparison unit 253 compares whether or not the difference between the waveform of the pixel 801 in the OB region held in the capacitor 252 and the feedthrough voltage is equal to or greater than a predetermined value, and the switch 254 To control. Thereafter, similarly, each time the feedthrough voltage of the waveform from the pixel 804 to the pixel 808 is sampled by the timing pulse SHP in order and held in the capacitor 152, the comparison unit 253 sets the feedthrough voltage of the waveform of the pixel 801 in the OB region. The switch 254 is controlled by comparing whether or not the difference is equal to or greater than a predetermined value.

図8において、画素802から画素804の波形のフィードスルー電圧は安定しており、OB領域の画素801の波形のフィードスルー電圧との差は少ないので、期間T1において比較部253はスイッチ254をS/H151側に切り替えるように信号を出力する。
ところが、高輝度入射があると画素805の波形のようにフィードスルー電圧が不安定になる。このような状態では、OB領域の画素801の波形のフィードスルー電圧と画素805の波形のフィードスルー電圧との差が大きくなって所定値を超えてしまうため、比較部253はスイッチ254をS/H251側に切り替えるように信号を出力する。同様に、画素806の波形のフィードスルー電圧も不安定なので、比較部253はスイッチ254をS/H251側に切り替えるように信号を出力する。つまり、期間T2において比較部253はスイッチ254をS/H251側に切り替えるように信号を出力する。次の画素807および画素808の波形は安定しているので、OB領域の画素801の波形のフィードスルー電圧との差は少なくなり、期間T3において比較部253はスイッチ254をS/H151側に切り替えるように信号を出力する。尚、図8の比較部253の出力波形において、ローレベルでスイッチ254はS/H151側に切り替わり、ハイレベルでスイッチ254はS/H251側に切り替わるようになっている。
In FIG. 8, since the feedthrough voltage of the waveform from the pixel 802 to the pixel 804 is stable and the difference from the feedthrough voltage of the waveform of the pixel 801 in the OB region is small, the comparison unit 253 sets the switch 254 to S in the period T1. A signal is output so as to switch to the / H151 side.
However, when there is a high luminance incident, the feedthrough voltage becomes unstable like the waveform of the pixel 805. In such a state, the difference between the feedthrough voltage of the waveform of the pixel 801 in the OB region and the feedthrough voltage of the waveform of the pixel 805 increases and exceeds a predetermined value. A signal is output so as to switch to the H251 side. Similarly, since the feedthrough voltage of the waveform of the pixel 806 is also unstable, the comparison unit 253 outputs a signal so that the switch 254 is switched to the S / H 251 side. That is, in the period T2, the comparison unit 253 outputs a signal so that the switch 254 is switched to the S / H 251 side. Since the waveforms of the next pixel 807 and pixel 808 are stable, the difference from the feedthrough voltage of the waveform of the pixel 801 in the OB region is reduced, and the comparison unit 253 switches the switch 254 to the S / H 151 side in the period T3. The signal is output as follows. In the output waveform of the comparison unit 253 in FIG. 8, the switch 254 is switched to the S / H 151 side at a low level, and the switch 254 is switched to the S / H 251 side at a high level.

このように、比較部253は、1画素ずつ順番にOB領域の画素801の波形のフィードスルー電圧と当該画素のフィードスルー電圧と差を比較して、差が所定値以上の場合は当該画素のフィードスルー電圧の代わりにOB領域の画素801の波形のフィードスルー電圧を当該画素の信号電圧から減算器155で減算すべく、スイッチ254を制御する。尚、上記の説明では1ライン分の動作について説明したが、撮像素子103の1画面に対して同様の動作を繰り返す。   As described above, the comparison unit 253 compares the difference between the feedthrough voltage of the waveform of the pixel 801 in the OB region and the feedthrough voltage of the pixel in order one pixel at a time. Instead of the feedthrough voltage, the switch 254 is controlled so that the subtractor 155 subtracts the feedthrough voltage of the waveform of the pixel 801 in the OB region from the signal voltage of the pixel. In the above description, the operation for one line has been described, but the same operation is repeated for one screen of the image sensor 103.

以上、説明したように、本実施形態に係る撮像装置101は、画素の波形のフィードスルー電圧の変動が所定値未満の場合には、スイッチ254はS/H151側に切り替えてコンデンサ152にホールドされた電圧を減算器155に出力するので、図2で説明した従来のCDS回路208と同じ動作を行うが、画素の波形のフィードスルー電圧の変動が所定値以上の場合には、スイッチ254はS/H251側に切り替えてコンデンサ252にホールドされた電圧、つまりOB領域の画素の波形のフィードスルー電圧を減算器155に出力するので、スミア部分などフィードスルー電圧が不安定な場合の画素の信号出力の変動を少なくすることができ、適正な明るさの画像信号を取り出すことができる。   As described above, in the imaging apparatus 101 according to the present embodiment, when the fluctuation of the feedthrough voltage of the pixel waveform is less than the predetermined value, the switch 254 is switched to the S / H 151 side and held by the capacitor 152. 2 is output to the subtractor 155, the same operation as the conventional CDS circuit 208 described in FIG. 2 is performed. However, when the fluctuation of the feedthrough voltage of the pixel waveform is equal to or greater than a predetermined value, the switch 254 is switched to S / H251 switching to the voltage held by the capacitor 252, that is, the feedthrough voltage of the waveform of the pixel in the OB area is output to the subtractor 155, so that the pixel signal output when the feedthrough voltage is unstable such as a smear portion Fluctuation can be reduced, and an image signal with appropriate brightness can be extracted.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態に係る撮像装置について説明する。本実施形態の撮像装置は、図1に示す第1の実施形態において、CDS回路108以外は撮像装置101と全く同じ構成である。ここでは、第1の実施形態と異なるCDS回路308について図9を用いて説明する。尚、図7と同じ符号のものは同じものを示す。
(Second Embodiment)
Next, an imaging apparatus according to the second embodiment will be described. The imaging apparatus of the present embodiment has the same configuration as the imaging apparatus 101 except for the CDS circuit 108 in the first embodiment shown in FIG. Here, the CDS circuit 308 different from the first embodiment will be described with reference to FIG. The same reference numerals as those in FIG. 7 denote the same elements.

図9のCDS回路308は、第1の実施形態のCDS回路108のS/H251からS/H351の8つのS/H回路を設け、それぞれのS/H回路の出力は抵抗RA1からRA8を介して加算され、アンプ353を介して比較部253に出力される。8つのS/H回路は、それぞれに8つのタイミングパルスSHP2からSHP9が入力されている。8つのタイミングパルスSHP2からSHP9は、例えば、1画素ずつずれたタイミングでタイミング発生回路111から出力され、連続した8つのOB領域の画素のフィードスルー電圧をホールドする。尚、図9では8つのS/H回路の一部は省略して描いてあり、S/H351とコンデンサ352と抵抗RA8とで構成される同じ回路を有している。また、アンプ353は、帰還抵抗RA0と抵抗RA1からRA8の合成抵抗との比によってゲインが定まり、本実施形態では1/8のゲインに設定されている。つまり、アンプ353の出力は、8つのS/H回路の各コンデンサに保持されたOB領域のフィードスルー電圧の平均値となる。   The CDS circuit 308 of FIG. 9 includes eight S / H circuits S / H 251 to S / H 351 of the CDS circuit 108 of the first embodiment, and the outputs of the respective S / H circuits pass through resistors RA1 to RA8. Are added to each other and output to the comparison unit 253 via the amplifier 353. Eight timing pulses SHP2 to SHP9 are input to the eight S / H circuits, respectively. The eight timing pulses SHP2 to SHP9 are output from the timing generation circuit 111 at a timing shifted by one pixel, for example, and hold the feedthrough voltages of the pixels in the eight consecutive OB regions. In FIG. 9, a part of the eight S / H circuits is omitted, and the same circuit including the S / H 351, the capacitor 352, and the resistor RA8 is provided. The gain of the amplifier 353 is determined by the ratio of the feedback resistor RA0 and the combined resistor RA1 to RA8. In this embodiment, the gain is set to 1/8. That is, the output of the amplifier 353 is an average value of the feedthrough voltages in the OB region held in the capacitors of the eight S / H circuits.

一方、比較部253は、第1の実施形態と同様に動作するので、1画素ずつ順番にOB領域の複数画素の波形のフィードスルー電圧の平均値と当該画素のフィードスルー電圧と差を比較して、差が所定値以上の場合は当該画素のフィードスルー電圧の代わりにOB領域の複数画素の波形のフィードスルー電圧の平均値を当該画素の信号電圧から減算器155で減算すべく、スイッチ254を制御する。   On the other hand, since the comparison unit 253 operates in the same manner as in the first embodiment, the difference between the average value of the feedthrough voltage of the waveform of the plurality of pixels in the OB region and the feedthrough voltage of the pixel is sequentially compared pixel by pixel. When the difference is equal to or larger than a predetermined value, the switch 254 is used to subtract the average value of the feedthrough voltages of the waveforms of the plurality of pixels in the OB region from the signal voltage of the pixel by the subtracter 155 instead of the feedthrough voltage of the pixel. To control.

このように、本実施形態に係る撮像装置101は、画素の波形のフィードスルー電圧の変動が所定値以上の場合には、OB領域の複数画素の波形のフィードスルー電圧の平均値を用いるので、OB領域の1画素だけを用いた第1の実施形態に比べてより安定して動作することができ、スミアなどが生じた場合でも適正な明るさの画像信号を取り出すことができる。   As described above, the imaging device 101 according to the present embodiment uses the average value of the feedthrough voltages of the waveforms of the plurality of pixels in the OB region when the fluctuation of the feedthrough voltage of the pixel waveform is equal to or greater than a predetermined value. Compared to the first embodiment using only one pixel in the OB region, the operation can be performed more stably, and an image signal with appropriate brightness can be extracted even when smear or the like occurs.

尚、本実施形態ではフィードスルー電圧の基準値を8画素分の平均値としたが、複数画素であれば同様の効果が得られる。また、本実施形態では、抵抗とアンプを用いて簡易な加算平均回路を構成したが、OB領域の複数画素のフィードスルー電圧を取り込んで平均化する回路であれば、同様に実現することができる。さらに、本実施形態では、OB領域の連続する画素のフィードスルー電圧を用いたが、平均するOB領域の画素は1画素置きなど連続していなくても構わない。   In the present embodiment, the reference value of the feedthrough voltage is an average value for 8 pixels, but the same effect can be obtained if there are a plurality of pixels. In this embodiment, a simple averaging circuit is configured using resistors and amplifiers. However, any circuit that takes in and averages the feedthrough voltages of a plurality of pixels in the OB region can be realized in the same manner. . Furthermore, in this embodiment, the feedthrough voltage of the continuous pixels in the OB area is used. However, the pixels in the OB area to be averaged may not be continuous, such as every other pixel.

第1の実施形態に係るデジタルカメラ101のブロック図である。1 is a block diagram of a digital camera 101 according to a first embodiment. CDS回路208の構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a configuration of a CDS circuit 208. FIG. CDS回路208の動作を説明するためのタイミングチャートである。4 is a timing chart for explaining the operation of the CDS circuit 208. スミアを説明するための補助図である。It is an auxiliary figure for explaining smear. 撮像装置103の画素の構成を示す補助図である。3 is an auxiliary diagram illustrating a configuration of a pixel of the imaging device 103. FIG. スミア発生時の出力波形を説明するための補助図である。It is an auxiliary | assistant figure for demonstrating the output waveform at the time of smear generation | occurrence | production. 第1の実施形態に係る撮像装置101のCDS回路108の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a CDS circuit 108 of an imaging apparatus 101 according to a first embodiment. CDS回路108の動作を説明するためのタイミングチャートである。3 is a timing chart for explaining the operation of the CDS circuit 108. 第2の実施形態に係る撮像装置101のCDS回路308の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the CDS circuit 308 of the imaging device 101 which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101・・・撮像装置 102・・・レンズ
103・・・撮像素子 104・・・AFE
105・・・画像処理部 107・・・CPU
108,208,308・・・CDS回路
109・・・アナログゲイン 111・・・タイミング発生回路
151,153,251,351・・・S/H(サンプルホールド回路)
152,154,252,352・・・コンデンサ
155・・・減算器 253・・・比較部
254・・・スイッチ 353・・・アンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Imaging device 102 ... Lens 103 ... Imaging element 104 ... AFE
105: Image processing unit 107: CPU
108, 208, 308 ... CDS circuit 109 ... analog gain 111 ... timing generation circuit 151,153, 251,351 ... S / H (sample hold circuit)
152,154,252,352 ... capacitor 155 ... subtractor 253 ... comparator 254 ... switch 353 ... amplifier

Claims (4)

有効画素領域と非有効画素領域とからなる撮像素子の各画素の信号電圧から当該画素のフィードスルー電圧を減算する相関二重サンプリング手段を有する撮像装置において、
所定電圧を保持する電圧保持手段と、
前記相関二重サンプリング手段が減算する電圧を、前記当該画素のフィードスルー電圧と前記電圧保持手段が保持する所定電圧とのいずれかに切り替える切り替え手段と、
前記有効画素領域の画素のフィードスルー電圧が前記電圧保持手段が保持する所定電圧との差分が閾値より大きいか否かを比較する比較手段とを設け、
前記相関二重サンプリング手段は、前記比較手段の比較結果に基づいて、前記差分が前記閾値より大きい場合に、前記切り替え手段を前記電圧保持手段が保持する所定電圧に切り替えて信号電圧から減算すること
を特徴とする撮像装置。
In an imaging apparatus having correlated double sampling means for subtracting the feedthrough voltage of the pixel from the signal voltage of each pixel of the imaging device composed of an effective pixel area and an ineffective pixel area,
Voltage holding means for holding a predetermined voltage;
Switching means for switching a voltage to be subtracted by the correlated double sampling means to either a feedthrough voltage of the pixel or a predetermined voltage held by the voltage holding means;
Comparing means for comparing whether or not a difference between a feedthrough voltage of a pixel in the effective pixel region and a predetermined voltage held by the voltage holding means is larger than a threshold value,
The correlated double sampling means switches the switching means to a predetermined voltage held by the voltage holding means and subtracts it from the signal voltage when the difference is larger than the threshold based on the comparison result of the comparison means. An imaging apparatus characterized by the above.
請求項1に記載の撮像装置において、
前記電圧保持手段は、前記非有効画素領域の画素のフィードスルー電圧を所定電圧として保持すること
を特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1,
The imaging apparatus, wherein the voltage holding unit holds a feedthrough voltage of a pixel in the ineffective pixel region as a predetermined voltage.
請求項1に記載の撮像装置において、
前記電圧保持手段は、前記非有効画素領域の複数の画素のフィードスルー電圧の平均値を所定電圧として保持すること
を特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1,
The voltage holding unit holds an average value of feedthrough voltages of a plurality of pixels in the ineffective pixel region as a predetermined voltage.
請求項1から3のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記比較手段は、前記有効画素領域において読み出す連続した画素のフィードスルー電圧を比較するようにしたこと
を特徴とする撮像装置。
In the imaging device according to any one of claims 1 to 3,
The imaging device characterized in that the comparison means compares the feedthrough voltages of consecutive pixels read out in the effective pixel region.
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