JP2008236296A - 画像信号取得方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の出力を有するＣＣＤ素子により得られた各出力信号に基づいて相関２重サンプリング処理を行って各画像信号を取得する画像信号取得方法において、ＣＣＤ素子の一方の出力の出力信号が他方の出力に回り込んで発生するクロストークの影響を抑制する。
【解決手段】複数の出力を有するＣＣＤ素子により得られた各出力信号を、それぞれフィールドスルー部でサンプリングしてレファレンス信号を取得するとともにデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得し、レファレンス信号とデータ信号とに基づく相関２重サンプリング処理を行って各画像信号を取得する画像信号取得方法において、上記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の出力を有するＣＣＤ素子により得られた各出力信号に基づいて相関２重サンプリング処理を行って各画像信号を取得する画像信号取得方法および装置に関するものである。

従来、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサ等を用いて静止画像あるいは動画像の撮影を行うデジタルカメラなどの撮像素子が普及している。

そして、近年、センサの多画素化、高フレームレート化の両立化に伴い、複数の出力を有するＣＣＤが使用されている（たとえば、特許文献１参照）。

ここで、ＣＣＤの出力信号は微弱なアナログ信号であるため、回路設計・回路パターンの引き回しにケアが必要であるが、上記のよう複数の出力を有する場合、特性のペア性、チャネル間の干渉まで気にする必要がある。また、暗いところなど撮影シーンの拡大により高感度（高ゲイン）で使用されることがあり、ゲインをかける前の信号に影響するチャネル間のクロストークが発生した場合、微弱なクロストークでもゲインにより強調されるため、画質に影響する場合がある。

より具体的には、たとえば、ＣＣＤが、図２に示すような２出力を有するＣＣＤである場合には、図１６の上図に示すようにＣＣＤの第１および第２出力部から出力された信号を受け、デジタル信号へ変換される。なお、図１６に示すＣＤＳは相関２重サンプリング回路、ＧＣＡはゲインコントロールアンプ、Ａ／ＤはＡ／Ｄ変換器である。図１６に示すブロックは、アナログコア部のＳＮを決める重要な箇所であり、高いペア性・クロストークのなきことが要求される。複数のチャネルがあるため、第１出力部のＡ／Ｄ変換器の出力から第２出力部のＣＤＳの入力への回り込みのクロストークのノイズも懸念される。本来このようなノイズが回り込まないように、ＧＮＤ・電源のアイソレーションなどの工夫が必要になってくるが、配置的に対策が不可能な場合が考えられ、特に、図１６の下図のようにゲインをかけた後の信号が入力側に回りこんだ場合、困難である。

入力側に回り込む信号はＣＤＳ、ＧＣＡのゲインにより自動的に増幅されるため、低いノイズでも、最終的には大信号として得られる可能性がある。たとえば、１ＬＳＢ（１４ｂｉｔ）の微小信号が入力側に回り込んだとしても４０ｄＢの高いゲインがかかった場合、１００ＬＳＢのノイズとして影響する。最終的な画質としては、同一色のクロストークであれば、擬似信号として、他の色に回り込んだ場合、色周りの影響がでる。

さらに、このような用途で使用されるＡ／Ｄ変換器は高精度、高速性を要求されるため、パイプライン型のＡ／Ｄ変換器が利用される。すなわち出力信号が入力信号に対してパイプラインディレイ（約２０ＣＬＫ）だけ遅れて入力側に影響を与えるため、画質に影響を与える可能性も高く、簡単に補正もしにくい。

そこで、たとえば、特許文献２においては、左右水平２チャネルから出力された各出力信号についてクロストーク除去回路を設け、クロストークを削減する方法が提案されている。
特開２００２−３２０１４２号公報 特開２００１−３４６１０５号公報

しかしながら、上記のようにクロストーク除去回路を設けたのでは、大規模な回路・制御が必要となってしまう。

本発明は、上記の事情に鑑み、大規模な回路・制御を必要とすることなく、比較的簡単な手法を用いて上記のような複数のチャネル間で発生したクロストークを抑制することができる画像信号取得方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の画像信号取得方法は、複数の出力を有するＣＣＤ素子により得られた各出力信号を、それぞれフィールドスルー部でサンプリングしてレファレンス信号を取得するとともにデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得し、レファレンス信号とデータ信号とに基づく相関２重サンプリング処理を行って各画像信号を取得する画像信号取得方法において、上記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うことを特徴とする。

本発明の第２の画像信号取得方法は、複数の出力を有するＣＣＤ素子により得られた各出力信号を、それぞれフィールドスルー部でサンプリングしてレファレンス信号を取得するとともにデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得し、レファレンス信号とデータ信号とに基づく相関２重サンプリング処理を行って各画像信号を取得する画像信号取得方法において、上記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をフィールドスルー部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うことを特徴とする。

また、上記本発明の第２の画像信号取得方法においては、上記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うようにすることができる。

また、上記本発明の第１および第２の画像信号取得法においては、ＣＣＤ素子における水平転送クロックが動作している期間のみ拡散サンプリングを行うようにすることができる。

また、ＣＣＤ素子におけるＯＢクランプの期間は拡散サンプリングを行わないようにすることができる。

また、各出力信号に与えられるゲインが所定の閾値以上の場合には、拡散サンプリングを行い、ゲインが閾値よりも小さい場合には、拡散サンプリングを行わないようにすることができる。

また、上記各画像信号が出力される各出力端子のうち少なくとも１つの出力端子にテストパターンを出力するとともに、上記少なくとも１つの出力端子以外の出力端子に出力されたクロストークを検出し、その検出したクロストークが所定の閾値以上の場合に拡散サンプリングを行い、クロストークが閾値よりも小さい場合には拡散サンプリングを行わないようにすることができる。

また、ＣＣＤ素子のダミー画素領域が読み出されている間に、クロストークの検出を行うようにすることができる。

また、ＣＣＤ素子の無効画素領域が読み出されている間に、クロストークの検出を行うようにすることができる。

また、クロストークの検出の間、ＣＣＤ素子における水平転送クロックを停止するようにすることができる。

また、上記本発明の画像信号取得方法であって、上記各画像信号が該各画像信号に基づいて画像を取得する撮像装置において用いられる画像信号取得方法において、撮像装置において静止画撮影時および／または動画記録時にのみ拡散サンプリングを行うようにすることができる。

本発明の第１の画像信号取得装置は、複数の出力を有するＣＣＤ素子と、該ＣＣＤ素子により得られた各出力信号を、それぞれフィールドスルー部でサンプリングしてレファレンス信号を取得するとともにデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得し、レファレンス信号とデータ信号とに基づく相関２重サンプリング処理を行って各画像信号を取得するＣＤＳ処理手段とを備えた画像信号取得装置において、ＣＤＳ処理手段が、上記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うものであることを特徴とする。

本発明の第２の画像信号取得装置は、複数の出力を有するＣＣＤ素子と、該ＣＣＤ素子により得られた各出力信号を、それぞれフィールドスルー部でサンプリングしてレファレンス信号を取得するとともにデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得し、レファレンス信号とデータ信号とに基づく相関２重サンプリング処理を行って各画像信号を取得するＣＤＳ処理手段とを備えた画像信号取得装置において、ＣＤＳ処理手段が、上記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をフィールドスルー部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うものであることを特徴とする。

また、上記本発明の第２の画像信号取得装置においては、ＣＤＳ処理手段を、上記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うものとすることができる。

また、上記本発明の第１および第２の画像信号取得装置においては、ＣＤＳ処理手段を、ＣＣＤ素子における水平転送クロックが動作している期間のみ拡散サンプリングを行うものとすることができる。

また、ＣＤＳ処理手段を、ＣＣＤ素子におけるＯＢクランプの期間は拡散サンプリングを行わないものとすることができる。

また、ＣＤＳ処理手段を、各出力信号に与えられるゲインが所定の閾値以上の場合には、拡散サンプリングを行い、ゲインが閾値よりも小さい場合には、拡散サンプリングを行わないものとすることができる。

また、上記各画像信号が出力される各出力端子のうち少なくとも１つの出力端子にテストパターンを出力するとともに、上記少なくとも１つの出力端子以外の出力端子に出力されたクロストークを検出するクロストーク検出手段を有するものとし、ＣＤＳ処理手段を、クロストーク検出手段により検出されたクロストークが所定の閾値以上の場合に拡散サンプリングを行い、クロストークが閾値よりも小さい場合には拡散サンプリングを行わないものとすることができる。

また、クロストーク検出手段を、ＣＣＤ素子のダミー画素領域が読み出されている間に、クロストークの検出を行うものとすることができる。

また、クロストーク検出手段を、ＣＣＤ素子の無効画素領域が読み出されている間に、クロストークの検出を行うものとすることができる。

また、クロストークの検出の間、ＣＣＤ素子における水平転送クロックを停止する転送クロック制御手段を備えるようにすることができる。

また、上記本発明の画像信号取得装置であって、上記各画像信号が該各画像信号に基づいて画像を取得する撮像装置において用いられる画像信号取得装置において、ＣＤＳ処理手段を、撮像装置において静止画記録時および／または動画記録時にのみ拡散サンプリングを行うものとすることができる。

本発明の第１の画像信号取得方法および装置によれば、複数の出力を有するＣＣＤ素子により得られた各出力信号を、それぞれフィールドスルー部でサンプリングしてレファレンス信号を取得するとともにデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得し、レファレンス信号とデータ信号とに基づく相関２重サンプリング処理を行って各画像信号を取得する画像信号取得方法において、上記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うようにしたので、クロストークによる影響が発生しても、その出力は拡散したものとなるので、最終的な画質としてはクロストークの影響を見えにくくすることができる。

本発明の第２の画像信号取得方法および装置によれば、複数の出力を有するＣＣＤ素子により得られた各出力信号を、それぞれフィールドスルー部でサンプリングしてレファレンス信号を取得するとともにデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得し、レファレンス信号とデータ信号とに基づく相関２重サンプリング処理を行って各画像信号を取得する画像信号取得方法において、上記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をフィールドスルー部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うようにしたので、上記本発明の第１の画像信号取得方法および装置と同様の効果を得ることができる。

また、上記本発明の第２の画像信号取得方法および装置において、上記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うようにした場合には、フィールドスルー部とデータ部との両方で拡散サンプリングを行うことができるので、拡散の領域を広めることができ、それぞれのサンプリングポイントで重なるクロストークを軽減することができる。

また、上記本発明の第１および第２の画像信号取得法において、ＣＣＤ素子における水平転送クロックが動作している期間のみ拡散サンプリングを行うようにした場合には、拡散サンプリングを行う期間を限定することにより、拡散サンプリングの消費電力を削減することができる。

また、ＣＣＤ素子におけるＯＢクランプの期間は拡散サンプリングを行わないようにした場合には、ＯＢクランプのばらつきを抑えることができる。

また、各出力信号に与えられるゲインが所定の閾値以上の場合には、拡散サンプリングを行い、ゲインが閾値よりも小さい場合には、拡散サンプリングを行わないようにした場合には、クロストークが画質に影響するレベルの場合のみ拡散サンプリングを有効とし、クロストークが画質に影響しない場合におけるサンプリングのばらつきにより画質のデグレードを防止することができる。また、消費電力を削減することができる。

また、上記各画像信号が出力される各出力端子のうち少なくとも１つの出力端子にテストパターンを出力するとともに、上記少なくとも１つの出力端子以外の出力端子に出力されたクロストークを検出し、その検出したクロストークが所定の閾値以上の場合に拡散サンプリングを行い、クロストークが閾値よりも小さい場合には拡散サンプリングを行わないようにした場合には、クロストークが画質に影響するレベルの場合のみ拡散サンプリングを有効とし、クロストークが画質に影響しない場合におけるサンプリングのばらつきにより画質のデグレードを防止することができる。また、消費電力を削減することができる。

また、ＣＣＤ素子のダミー画素領域が読み出されている間に、クロストークの検出を行うようにした場合には、ＣＣＤのフォトダイオードによる出力をクローストークとご認識するのを回避することができる。また、有効画像期間内での検出の簡略化と時間短縮を図ることができる。

また、ＣＣＤ素子の無効画素領域が読み出されている間に、クロストークの検出を行うようにした場合には、クロストークの検出時間を短縮することができる。特に、ダミー画素が少ないＣＣＤの場合有効である。

また、無効画素の出力は、プロセスや温度によりばらつく可能性があるが、クロストークの検出の間、ＣＣＤ素子における水平転送クロックを停止するようにした場合には、ＣＣＤの出力を一定にすることができ、クロストークの検出の精度を向上させることができる。

また、上記本発明の画像信号取得方法および装置であって、上記各画像信号が該各画像信号に基づいて画像を取得する撮像装置において用いられる画像信号取得方法および装置において、撮像装置において静止画撮影時および／または動画記録時にのみ拡散サンプリングを行うようにした場合には、クロストークの影響が現れにくいモードの時は消費電流、処理時間の短縮を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の画像信号取得方法および装置の一実施形態を適用したデジタルカメラについて説明する。図１に、本実施形態のデジタルカメラ１０の概略構成を示すブロック図を示す。

デジタルカメラ１０は、図１に示すように、被写体像を結像させるためのレンズを含んで構成された光学ユニット２０と、上記レンズの光軸後方に配設されたＣＣＤ２２と、ＣＣＤ２２からの出力信号に基づき被写体像を表すデジタル画像データを生成するとともに光学ユニット２０の各部、ＣＣＤ２２等を駆動するためのタイミング信号を生成する信号処理部４０と、デジタルカメラ１０の全体的な動作を司る主制御部６０と、ＣＣＤ２２を駆動する垂直・水平ドライバ２４とを備えている。

また、デジタルカメラ１０は、ＣＣＤ２２による撮像によって得られた被写体像や各種情報を表示する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）７２と、主としてＣＣＤ２２による撮像によって得られたデジタル画像データを記憶するＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic RAM）７４と、各種パラメータやプログラム等を記憶したフラッシュＲＯＭ７６とを備えている。

一方、信号処理部４０は、相関２重サンプリング回路（ＣＤＳ）４２と、ゲインコントロールアンプ（ＧＣＡ）４４と、Ａ／Ｄコンバータ４６と、タイミングジェネレータ４８とを備えている。

また、主制御部６０は、主制御部６０全体の動作を司るＣＰＵ（中央演算処理装置）６１と、所定容量のラインバッファを内蔵すると共に、ホワイトバランスの変動を調整するホワイトバランス調整回路（ＷＢ）６２Ａ及びＲＧＢデータをＹＣ信号に変換するＹ／Ｃ変換回路（Ｙ／Ｃ）６２Ｂを備えた撮像制御部６２と、所定の圧縮形式（例えば、ＪＰＥＧ形式等）でデジタル画像データに対して圧縮処理を施すと共に、圧縮処理されたデジタル画像データに対して伸張処理を施す圧縮・伸張部６３と、メディア制御部６４と、ＬＣＤ制御部６５とがバスＢＵＳを介して相互に接続されて構成されている。

メディア制御部６４にはスマートメディア、ＩＣカード、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等の可搬型の記憶メディア７０が接続されており、メディア制御部６４によって記憶メディア７０に対する各種情報の書き込みや当該記憶メディア７０に書き込まれている各種情報の読み出しが制御される。また、ＬＣＤ制御部６５には上記ＬＣＤ７２が接続されており、ＬＣＤ７２ではＬＣＤ制御部６５の制御下で各種情報の表示がなされる。なお、ＬＣＤ７２は、ＣＣＤ２２による連続的な撮像によって得られた動画像（スルー画像）を表示してファインダとして使用することができる。

また、ＳＤＲＡＭ７４及びフラッシュＲＯＭ７６は主制御部６０のバスＢＵＳに接続されている。従って、ＣＰＵ６１は、ＳＤＲＡＭ７４及びフラッシュＲＯＭ７６に記憶されている各種データに任意にアクセスすることができる。

一方、ＣＣＤ２２の出力端は、上記のＣＤＳ４２、ＧＣＡ４４、及びＡ／Ｄコンバータ４６を順に介して撮像制御部６２に接続されており、ＣＣＤ２２から出力された信号は、ＣＤＳ４２によって相関２重サンプリング処理が施され、ＧＣＡ４４によってＣＣＤ２２におけるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎の感度調整が施された後、各画素毎のＲ、Ｇ、Ｂ信号としてＡ／Ｄコンバータ４６に加えられる。Ａ／Ｄコンバータ４６は、ＧＣＡ４４から順次加えられるＲ、Ｇ、Ｂ信号を各々所定ビット数のデジタル信号（以下、「デジタル画像データ」という。）に変換して撮像制御部６２に出力する。

撮像制御部６２は内蔵しているラインバッファにＡ／Ｄコンバータ４６から順次入力されるデジタル画像データを蓄積して一旦ＳＤＲＡＭ７４に格納する。

ＳＤＲＡＭ７４に格納されたデジタル画像データは、ＣＰＵ６１の制御下でＷＢ６２Ａに読み出され、これらに光源種に応じたデジタルゲインをかけることでホワイトバランス調整を行なうと共に、ガンマ処理及びシャープネス処理を行なって所定のデジタル画像データを生成し、更に、Ｙ／Ｃ６２ＢにてＹＣ信号処理して輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ、Ｃｂ（以下、「ＹＣ信号」という。）を生成し、ＹＣ信号を再びＳＤＲＡＭ７４に格納する。

なお、ＬＣＤ７２をファインダとして使用する場合には、生成したＹＣ信号を、ＬＣＤ制御部６５に順次出力し、ＬＣＤ７２にてスルー画像が表示されることになる。

また、図示しないシャッターボタンが撮影者によって押圧操作された場合には、ＳＤＲＡＭ７４に格納された上記ＹＣ信号を、圧縮・伸張部６３によって所定の圧縮形式で圧縮した後にメディア制御部６４を介して記憶メディア７０に記憶する。

なお、デジタルカメラ１０は、図示省略したモード切替スイッチを備えており、静止画記録モードと動画記録モードとスルー画像モードとが切り替え可能になっている。そして、静止画記録モードが選択されている場合には、シャッターボタンが操作者により押下されることによって上述したようにＹＣ信号が圧縮・伸張部６３によって所定の圧縮形式で圧縮された後にメディア制御部６４を介して記憶メディア７０に記憶される。また、動画記録モードが選択されている場合には、シャッターボタンが操作者により押下されることによって、連続してＣＣＤ２２により撮像された動画像のＹＣ信号が圧縮・伸張部６３によって所定の圧縮形式で圧縮された後にメディア制御部６４を介して記憶メディア７０に記憶される。そして、スルー画像モードが選択されている場合には、上述したようにＹＣ信号は、ＬＣＤ制御部６５に順次出力され、ＬＣＤ７２にてスルー画像が表示される。

一方、上記タイミングジェネレータ４８には、垂直・水平ドライバ２４、ＣＤＳ４２および撮像制御部６２が接続されており、タイミングジェネレータ４８は、ＣＣＤ２２を駆動させるためのタイミング信号を垂直・水平ドライバ２４に、ＣＤＳ４２においてサンプリングを行うためのタイミング信号をＣＤＳ４２に、撮像制御部６２を駆動させるためのタイミング信号を撮像制御部６２に、各々出力する。

次に、デジタルカメラ１０におけるＣＣＤ２２について説明する。

デジタルカメラ１０におけるＣＣＤ２２は、図２に示すように、縦横に２次元状に多数配列され、入射光を電荷に変換するフォトダイオード２２ａと、フォトダイオード２２ａにおいて光電変換された電荷を後述する垂直転送路２２ｃに掃出す転送ゲート２２ｂと、転送ゲート２２ｂによって掃出された電荷を後述する水平転送路２２ｄに向かって垂直転送する垂直転送路２２ｃと、垂直転送路２２ｃによって垂直転送された電荷信号を水平転送する水平転送路２２ｄとを備えている。

そして、水平転送路２２は、図２の点線部拡大図に示すように、出力が第１転送路２２ｅと第２転送路２２ｆとの２つに分岐している。そして、ＣＣＤ２２は、水平転送路２２ｄによって転送された電荷を第１転送路２２ｅと第２転送路２２ｆとに分岐して出力するものである。そして、第１転送路２２ｅの出力端には、第１出力部２３ａが接続されており、第２転送路２２ｆの出力端には、第２出力部２３ｂが接続されている。なお、ＣＤＳ４２、ＧＣＡ４４およびＡ／Ｄ４６は、第１転送路２２ｅと第２転送路２２ｆとについてそれぞれ設けられている。

次に、上記デジタルカメラ１０のＣＤＳ４２における相関２重サンプリング方法の第１の実施形態について説明する。

ＣＣＤ２２の第１出力部２３ａおよび第２出力部２３ｂから電圧として出力される出力信号の１周期Ｔは、図３に示すように、リセット部ＴＲ、フィールドスルー部ＴＦおよびデータ部ＴＤからなり、リセット部ＴＲはＣＣＤ２２がリセットされたときの出力信号の電圧を示し、フィールドスルー部ＴＦは、上記リセットが解除された無信号時の出力信号の電圧を示し、データ部ＴＤはＣＣＤ２２の各フォトダイオード２２ａが受光した受光光量に応じた電圧を示している。

そして、タイミングジェネレータ４８からＣＤＳ４２にレファレンスサンプルタイミング信号（ＳＨＰ）が出力され、このＳＨＰに応じてＣＤＳ４２においてフィールドスルー部ＴＦが１回サンプリングされてレファレンス信号Ｒが取得される。そして、次に、タイミングジェネレータ４８からＣＤＳ４２にデータサンプルタイミング信号（ＳＨＤ）が出力され、このＳＨＤに応じてＣＤＳ４２においてデータ部ＴＤが１回サンプリングされてデータ信号Ｄが取得される。そして、上記のようにして取得されたレファレンス信号Ｒとデータ信号Ｄとに基づいて相関２重サンプリング処理が施されて画像信号が取得される。

ここで、本実施形態のデジタルカメラ１０においては、上述したようにＣＣＤ２２の出力部が２つあり、それぞれの出力部から出力された出力信号についてそれぞれＣＤＳ４２において相関２重サンプリング処理が施されるが、上述したように一方のＣＣＤ２２の出力部に接続されるＡ／Ｄ４６から出力された出力信号が他方のＣＣＤ２２の出力部に接続されるＣＤＳ４２の入力に回り込んで発生したクロストークの影響を抑制するため、一方のＣＣＤ２２の出力信号を相関２重サンプリングする際、データサンプルタイミング信号を所定の範囲で拡散し、その拡散したデータサンプルタイミング信号に応じてデータ信号を順次取得する。

具体的には、図４に示すように、拡散部４９を設け、ＣＣＤ２２の一方の出力部に接続されたＣＤＳ４２に、拡散されたＳＨＤを出力する。図５にＣＣＤ２２の一方の出力部から出力された出力信号と、上記一方の出力部に接続されたＣＤＳ４２に出力されるＳＨＰと、拡散部４９により拡散されたＳＨＤとを表したタイミングチャートを示す。なお、比較のため拡散なしのＳＨＤも一緒に示してある。

なお、ＳＨＰおよびＳＨＤのサンプリング位相と拡散するレンジについては、図６（Ａ）に示すような情報が予めＲＡＭ５０に記憶されており、この情報に基づいて拡散部４９は、図６（Ｂ）に示すようにＳＨＤのサンプリング位相をレンジ３の範囲内で変化させる。

たとえば、上記のようにＳＨＤを拡散しない場合には、ＣＣＤ２２の一方の出力部に接続されたＡ／Ｄ４６から他方の出力部に接続されたＣＤＳ４２の入力へと信号が回り込んでクロストークとなるため、図７（Ａ）に示すように、他方のＡ／Ｄ変換後の出力は、理想固定出力に対してクロストークの分だけ上昇した出力値となるが、上記のようにＳＨＤを拡散した場合には、図７（Ｂ）に示すように、出力も拡散したものが得られるため、固定的な出力として得られない分、最終的な画質としてはクロストークの影響が見えにくくなる。

次に、上記デジタルカメラ１０のＣＤＳ４２における相関２重サンプリング方法の第２の実施形態について説明する。

第２の実施形態の相関２重サンプリング方法は、第１の実施形態の相関２重サンプリング方法では、ＣＣＤ２２の出力信号のデータ部のサンプリングタイミング信号であるＳＨＤを所定の範囲で拡散するようにしていたのに対し、ＣＣＤ２２の出力信号のフィールドスルー部のサンプリングタイミング信号であるＳＨＰを所定の範囲で拡散するようにした方法である。

具体的には、図８に示すように、拡散部４９を設け、ＣＣＤ２２の一方の出力部に接続されたＣＤＳ４２に、拡散されたＳＨＰを出力する。図９にＣＣＤ２２の一方の出力部から出力された出力信号と、上記一方の出力部に接続されたＣＤＳ４２に出力されるＳＨＤと、拡散部４９により拡散されたＳＨＰとを表したタイミングチャートを示す。なお、比較のため拡散なしのＳＨＰも一緒に示してある。

また、上記第１の実施形態の相関２重サンプリング方法においては、ＣＣＤ２２の出力信号のデータ部のサンプリングタイミング信号であるＳＨＤを所定の範囲で拡散するようにし、上記第２の実施形態の相関２重サンプリング方法においては、ＣＣＤ２２の出力信号のフィールドスルー部のサンプリングタイミング信号であるＳＨＰを所定の範囲で拡散するようにしたが、ＳＨＤとＳＨＰの両方を拡散するようにしてもよい。

次に、上記デジタルカメラ１０のＣＤＳ４２における相関２重サンプリング方法の第３の実施形態について説明する。

第３の実施形態の相関２重サンプリング方法は、ＳＨＤまたはＳＨＰを拡散して相関２重サンプリングを行う拡散サンプリングを行う期間を水平転送クロックが動作している期間に限定した方法である。

図１０（Ａ）に、ＣＣＤ２２の構成図とＯＢクランプパルスと拡散サンプリングを行う拡散領域を示す。また、図１０（Ｂ）に、ＣＣＤ２２の垂直同期信号ＶＤと水平同期信号ＨＤと水平転送ロックと拡散サンプリングを行う期間とＯＢクランプパルスとを示したタイミングチャートを示す。図１０（Ａ）と（Ｂ）に示すように、本実施形態の相関２重サンプリング方法においては、水平転送クロックが動作している期間のみ拡散サンプリングを行う。このように拡散サンプリングを行うことにより拡散サンプリングの消費電力を削減することができる。また、本実施形態の相関２重サンプリング方法においては、ＯＢクランプの期間は拡散サンプリングを行わないようにしている。このようにすることにより拡散サンプリングによるＯＢクランプレベルのばらつきを抑制することができる。

次に、上記デジタルカメラ１０のＣＤＳ４２における相関２重サンプリング方法の第４の実施形態について説明する。

上記第１および第２の実施形態の相関２重サンプリング方法のように、常時、拡散サンプリングを行っていると消費電力が無駄となる。また、ＣＣＤの出力からＡ／Ｄまでのゲインが少なくクロストークの影響が少ない場合に、拡散サンプリングを行うと拡散しない場合と比較し、画質のデグレードを引き起こす可能性がある。

そこで、第４の実施形態の相関２重サンプリング方法は、ＣＣＤ２２の出力からＡ／Ｄ４６の入力までの間のゲインが所定の閾値以上である場合には、上述した拡散サンプリングを行い、上記ゲインが上記閾値よりも小さい場合には、拡散サンプリングを行わないようにした方法である。

図１１に第４の実施形態の相関２重サンプリング方法のフローチャートを示す。図１１に示すように、デジタルカメラ１０の電源がＯＮされ、撮像シーケンスが開始される（Ｓ１）。そして、次に、ＡＥ動作およびＡＦ動作が行われた後（Ｓ２）、ＣＰＵ６１においてＣＤＳ４２およびＧＣＡ４４のゲインが、たとえば、３０ｄＢ以上であるか否かが判定される（Ｓ３）。なお、ゲインは予めＣＰＵ６２に設定されるようにしてもよいし、所定の入力手段により入力するようにしてもよい。そして、上記ゲインが３０ｄＢ以上である場合には（Ｓ３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ６１は拡散サンプリングが行われるよう拡散部４９に制御信号を出力する。一方、上記ゲインが３０ｄＢより小さい場合には（Ｓ３：Ｎｏ）、ＣＰＵ６１は拡散サンプリングが行われないよう拡散部４９に制御信号を出力する。そして、撮像シーケンスがＯＦＦとなる場合には、そのまま終了し、撮像シーケンスがＯＦＦとならない場合には、再びＳ２に戻る（Ｓ６）。

次に、上記デジタルカメラ１０のＣＤＳ４２における相関２重サンプリング方法の第５の実施形態について説明する。

第５の実施形態の相関２重サンプリング方法は、拡散サンプリングを行うか否かを比較的簡単に判断するために、ＣＣＤ２２の一方の出力部に接続されるＡ／Ｄ４６の出力端子にテストパターンを出力するとともに、ＣＣＤ２２の他方の出力部に接続されるＡ／Ｄ４６から出力されたクロストークを検出し、その検出したクロストークが所定の閾値以上の場合に拡散サンプリングを行い、クロストークが上記閾値よりも小さい場合には拡散サンプリングを行わないようにする方法である。なお、テストパターンの出力とクロストークの検出は、たとえば、ＣＰＵ６１が行うようにすればよい。

具体的には、ＣＣＤ２２の第１出力部に接続されるＡ／Ｄ４６の出力端子に、図１２に示すような２種類のテストパターンを入力し、ＣＣＤ２２の第２出力部に接続されるＡ／Ｄからは通常通りのＣＣＤ出力を出力する。なお、図１２のＶＤはＣＣＤ２２の垂直同期信号、ＨＤは水平同期信号である。より具体的には、図１２の最初の水平転送期間ＨＤ１では、ＣＣＤ２２の第１出力部に接続されるＡ／Ｄ４６の出力端子に、出力値が０のテストパターンを入力し、次の水平転送期間ＨＤ２では、比例関数的に増加するテストパターンが入力する。そして、最初の水平転送期間ＨＤ１では、ＣＣＤ２２の第２出力部から出力されるＣＣＤ信号のノイズを含んだ信号Ｂｏｕｔ１（ｘ）を取得し、次の水平転送期間ＨＤ２では、ＣＣＤ２２の第１出力部に接続されたＡ／Ｄ４６の出力端子からＣＣＤ２２の第２出力部に回り込んだクロストークとＣＣＤ信号のＳＮを合わせた信号Ｂｏｕｔ２（ｘ）を取得する。そして、Ｂｏｕｔ２（ｘ）からＢｏｕｔ１（ｘ）を減算してクロストーク量を求める。

そして、上記のようにして求めたクロストーク量が所定の閾値以上である場合に、ＣＰＵ６１から拡散部４９に制御信号を出力して拡散サンプリングを行うようにし、クロストーク量が上記閾値よりも小さい場合には、ＣＰＵ６１から拡散部４９に制御信号を出力して拡散サンプリングを行わないようにする。

また、上記第５の実施形態の相関２重サンプリング方法のように、クロストークを検出する場合、その検出時間がかかってしまうデメリットがある。また、ＣＣＤ２２のフォトダイオードが入った画素でクロストークを検出するとＣＣＤ２２の出力に変動があった場合、クロストークと誤認識される可能性がある。または、ＣＣＤ出力変動の補正が必要となり複雑な構成となってしまう可能性がある。そこで、ＣＣＤ２２のダミー画素では、ＣＣＤ出力に変動がないことを利用して、図１３に示すように、テストパターンの入力とクロストークの検出を、ＣＣＤ２２のダミー画素領域を読み出す期間に行うようにすることが望ましい。上記のようにすることにより有効画像期間内でのクロストークの検出の簡略化と時間短縮を図ることができる。

また、ＣＣＤ２２のダミー画素が十分にある場合には、上記のようにダミー画素領域を読み出す期間にクロストークの検出を行うことができるが、ＣＣＤ２２の構造上制約がある場合はダミー画素領域を利用できない。そこで、このような場合には、図１４に示すように、ＣＣＤ２２の無効画素領域を読み出す期間を利用して、クロストークの検出を行うようにすればよい。ここで、ＣＣＤ２２の無効画素領域の出力は、プロセス、温度などによりばらつく可能性があるため、ＣＣＤ２２の無効画素領域の出力が一定となるように、クロストークの検出の間、図１４に示すように、ＣＣＤ２２の水平転送クロックを止め、クロストークの検出の精度の向上を図ることが望ましい。

また、特にクロストークの影響が画質に現れにくいモードのときには、消費電力削減および処理時間の短縮の効果を狙い、上記拡散サンプリングは行わないようにすることが望ましい。そこで、画像データが記憶メディア７０に記録される静止画記録モードおよび／または動画記録モードのときにのみ拡散サンプリングを行うようにしてもよい。また、クロストークの検出については、静止画または動画の記録前、たとえば、図１５に示すように露光開始時に行うことが望ましく、これにより精度の高いクロストークの検出を行うことができる。

本発明の画像信号取得装置の一実施形態を用いたデジタルカメラの概略構成図 図１に示すデジタルカメラのＣＣＤの構成を示す図 ＣＣＤの出力信号を示す図 本発明の第１の実施形態を用いたデジタルカメラの一部の構成を示す図 ＣＣＤの出力信号、レファレンスサンプルタイミング信号（ＳＨＰ）、データサンプルタイミング信号（ＳＨＤ）を示すタイミングチャート ＲＡＭに予め記憶されるレファレンスサンプルタイミング信号（ＳＨＰ）のサンプリング位相、データサンプルタイミング信号（ＳＨＤ）のサンプリング位相および拡散するレンジを示す図 レンジ３で拡散されたデータサンプルタイミング信号のサンプリング位相を示す図 クロストークによる出力の変化を示す図 拡散サンプリングを行った場合の出力を示す図 本発明の第２の実施形態のデジタルカメラの一部の構成を示す図 ＣＣＤの出力信号、レファレンスサンプルタイミング信号（ＳＨＰ）、データサンプルタイミング信号（ＳＨＤ）を示すタイミングチャート ＣＣＤの構成図とＯＢクランプパルスと拡散サンプリングを行う拡散領域を示す図、 ＣＣＤの垂直同期信号ＶＤと水平同期信号ＨＤと水平転送ロックと拡散サンプリングを行う期間とＯＢクランプパルスとを示したタイミングチャート 本発明の第４の実施形態の相関２重サンプリング方法のフローチャート ＣＣＤの一方の出力に入力される２種類のテストパターンと、ＣＣＤの他方の出力から出力されるクロストークを示す図 テストパターンの入力とクロストークの検出を、ＣＣＤのダミー画素領域を読み出す期間に行う場合のタイミングチャート テストパターンの入力とクロストークの検出を、ＣＣＤの無効画素領域を読み出す期間に行う場合のタイミングチャート 静止画または動画の記録時に拡散サンプリングを行う場合のタイミングチャート 従来技術の問題点を説明するための図

符号の説明

１０ デジタルカメラ
２０ 光学ユニット
２２ ＣＣＤ
２２ａ フォトダイオード
２２ｂ 転送ゲート
２２ｃ 垂直転送路
２２ｄ 水平転送路
２２ｅ 第１転送路
２２ｆ 第２転送路
２３ａ 第１出力部
２３ｂ 第２出力部
２４ 垂直・水平ドライバ
４０ 信号処理部
４２ ＣＤＳ
４４ ＧＣＡ
４６ Ａ／Ｄ
４８ タイミングジェネレータ
４９ 拡散部
５０ ＲＡＭ
６０ 主制御部
６１ ＣＰＵ
６２ 撮像制御部
６３ 圧縮／伸張部
６４ メディア制御部
６５ ＬＣＤ制御部
７０ 記録メディア
７２ ＬＣＤ
７４ ＳＤＲＡＭ
７６ フラッシュＲＯＭ

Claims (22)

1. 複数の出力を有するＣＣＤ素子により得られた各出力信号を、それぞれフィールドスルー部でサンプリングしてレファレンス信号を取得するとともにデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得し、前記レファレンス信号と前記データ信号とに基づく相関２重サンプリング処理を行って各画像信号を取得する画像信号取得方法において、
   前記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うことを特徴とする画像信号取得方法。
2. 複数の出力を有するＣＣＤ素子により得られた各出力信号を、それぞれフィールドスルー部でサンプリングしてレファレンス信号を取得するとともにデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得し、前記レファレンス信号と前記データ信号とに基づく相関２重サンプリング処理を行って各画像信号を取得する画像信号取得方法において、
   前記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をフィールドスルー部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うことを特徴とする画像信号取得方法。
3. 前記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うことを特徴とする請求項２記載の画像信号取得方法。
4. 前記ＣＣＤ素子における水平転送クロックが動作している期間のみ前記拡散サンプリングを行うことを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の画像信号取得方法。
5. 前記ＣＣＤ素子におけるＯＢクランプの期間は前記拡散サンプリングを行わないことを特徴とする請求項４記載の画像信号取得方法。
6. 前記各出力信号に与えられるゲインが所定の閾値以上の場合には、前記拡散サンプリングを行い、前記ゲインが前記閾値よりも小さい場合には、前記拡散サンプリングを行わないことを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の画像信号取得方法。
7. 前記各画像信号が出力される各出力端子のうち少なくとも１つの出力端子にテストパターンを出力するとともに、前記少なくとも１つの出力端子以外の出力端子に出力されたクロストークを検出し、
   該検出したクロストークが所定の閾値以上の場合に前記拡散サンプリングを行い、前記クロストークが前記閾値よりも小さい場合には前記拡散サンプリングを行わないことを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の画像信号取得方法。
8. 前記ＣＣＤ素子のダミー画素領域が読み出されている間に、前記クロストークの検出を行うことを特徴とする請求項７記載の画像信号取得方法。
9. 前記ＣＣＤ素子の無効画素領域が読み出されている間に、前記クロストークの検出を行うことを特徴とする請求項７記載の画像信号取得方法。
10. 前記クロストークの検出の間、前記ＣＣＤ素子における水平転送クロックを停止することを特徴とする請求項９記載の画像信号取得方法。
11. 請求項１から１０いずれか１項記載の画像信号取得方法であって、前記各画像信号が該各画像信号に基づいて画像を取得する撮像装置において用いられる画像信号取得方法において、
    前記撮像装置において静止画撮影時および／または動画記録時にのみ前記拡散サンプリングを行うことを特徴とする画像信号取得方法。
12. 複数の出力を有するＣＣＤ素子と、該ＣＣＤ素子により得られた各出力信号を、それぞれフィールドスルー部でサンプリングしてレファレンス信号を取得するとともにデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得し、前記レファレンス信号と前記データ信号とに基づく相関２重サンプリング処理を行って各画像信号を取得するＣＤＳ処理手段とを備えた画像信号取得装置において、
    前記ＣＤＳ処理手段が、前記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うものであることを特徴とする画像信号取得装置。
13. 複数の出力を有するＣＣＤ素子と、該ＣＣＤ素子により得られた各出力信号を、それぞれフィールドスルー部でサンプリングしてレファレンス信号を取得するとともにデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得し、前記レファレンス信号と前記データ信号とに基づく相関２重サンプリング処理を行って各画像信号を取得するＣＤＳ処理手段とを備えた画像信号取得装置において、
    前記ＣＤＳ処理手段が、前記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をフィールドスルー部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うものであることを特徴とする画像信号取得装置。
14. 前記ＣＤＳ処理手段が、前記各出力信号のうち少なくとも１つの出力信号をデータ部でサンプリングしてデータ信号を取得する際、サンプリングポイントを所定の範囲で変化させて順次サンプリングを行う拡散サンプリングを行うものであることを特徴とする請求項１３記載の画像信号取得装置。
15. 前記ＣＤＳ処理手段が、前記ＣＣＤ素子における水平転送クロックが動作している期間のみ前記拡散サンプリングを行うものであることを特徴とする請求項１２から１４いずれか１項記載の画像信号取得装置。
16. 前記ＣＤＳ処理手段が、前記ＣＣＤ素子におけるＯＢクランプの期間は前記拡散サンプリングを行わないものであることを特徴とする請求項１５記載の画像信号取得装置。
17. 前記ＣＤＳ処理手段が、前記各出力信号に与えられるゲインが所定の閾値以上の場合には、前記拡散サンプリングを行い、前記ゲインが前記閾値よりも小さい場合には、前記拡散サンプリングを行わないものであることを特徴とする請求項１２から１６いずれか１項記載の画像信号取得装置。
18. 前記各画像信号が出力される各出力端子のうち少なくとも１つの出力端子にテストパターンを出力するとともに、前記少なくとも１つの出力端子以外の出力端子に出力されたクロストークを検出するクロストーク検出手段を有し、
    前記ＣＤＳ処理手段が、前記クロストーク検出手段により検出されたクロストークが所定の閾値以上の場合に前記拡散サンプリングを行い、前記クロストークが前記閾値よりも小さい場合には前記拡散サンプリングを行わないものであることを特徴とする請求項１２から１６いずれか１項記載の画像信号取得装置。
19. 前記クロストーク検出手段が、前記ＣＣＤ素子のダミー画素領域が読み出されている間に、前記クロストークの検出を行うものであることを特徴とする請求項１８記載の画像信号取得装置。
20. 前記クロストーク検出手段が、前記ＣＣＤ素子の無効画素領域が読み出されている間に、前記クロストークの検出を行うものであることを特徴とする請求項１８記載の画像信号取得装置。
21. 前記クロストークの検出の間、前記ＣＣＤ素子における水平転送クロックを停止する転送クロック制御手段を備えたことを特徴とする請求項２０記載の画像信号取装置。
22. 請求項１２から１１いずれか１項記載の画像信号取得装置であって、前記各画像信号が該各画像信号に基づいて画像を取得する撮像装置において用いられる画像信号取得装置において、
    前記ＣＤＳ処理手段が、前記撮像装置において静止画記録時および／または動画記録時にのみ前記拡散サンプリングを行うものであることを特徴とする画像信号取得装置。

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