JP2009089219A

JP2009089219A - 固体撮像素子及びそれを用いた固体撮像システム

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Publication number: JP2009089219A
Application number: JP2007258453A
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Inventors: Yuichi Gomi; 祐一五味
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Filing date: 2007-10-02
Publication date: 2009-04-23
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Abstract

【課題】光入射状態で発生するパターンノイズを含めて２次元状に分布するパターンノイズを、時間をかけずに精度良くノイズ補正を行うことができるようにした固体撮像素子及びそれを用いた固体撮像システムを提供する。
【解決手段】フォトダイオードＰＤを含む画素を２次元状に配列された画素部100 において、被写体像に係る画像信号が出力される有効画素領域101 に、画素の入射光量によらないノイズ信号を出力するノイズ抽出用の画素111-2 を、有効画素領域内のＮ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）画素を単位ブロック100aとしたとき、その単位ブロック内の各行及び各列に少なくとも１画素設けて、複数２次元に分散させて配置して固体撮像素子を構成する。
【選択図】図５

Description

この発明は、固体撮像素子及びその固体撮像素子を用いた固体撮像システムに関するものであり、特に固体撮像素子出力のノイズ補正に関する。

ビデオカメラ等で用いられている固体撮像素子においては、その種々の要因によりパターンノイズが発生することが知られている。パターンノイズとしては、行方向あるいは列方向に配置された回路のばらつきによって発生する縦あるいは横方向の筋状のパターンノイズ、また、画素で発生する暗電流のばらつき等、画素特性のばらつきに起因するムラ状のパターンノイズがある。これらのノイズの発生位置は固定されているので、固定パターンノイズと呼ばれる。

更に、パターンノイズとして、被写体の明るさやその形状に依存するパターンノイズが知られている。例えば、図13の（Ａ）に示すようなハイライトパターンを持つ被写体を撮像したときに、固体撮像素子から得られる画像信号には、図13の（Ｂ）に示すようなハイライトパターンａに対して左右に帯状のパターンノイズｂが発生する場合がある。この帯状のパターンノイズｂは、固体撮像素子内に設けられた画素信号を読み出すための回路部や外部から入力するバイアス等がハイライトパターンａにおける信号レベルの変動の影響を受けるなどして発生するものであり、画像信号上では画像信号にオフセットが重畳したように見える。また、固体撮像素子を形成する半導体基板中の電荷の拡散により、ハイライトパターンａを中心に像が拡がって見えることもある。

これらのノイズを補正する手法として、例えば、特開２００２−１２５１５５号公報に開示されている図14に示すような回路を用いて行う手法が知られていた。この手法は、次のように行われるものである。すなわち、図14において、不図示のシャッターボタンがオンされると、システムコントローラ42からの制御信号によりドライバ40を介して遮光板31が開かれ、遮光板31の前段に設けられた不図示の光学系によりＣＣＤ32の撮像面上に被写体像が結像され、ドライバ41で駆動されるＣＣＤ32により光電変換される。これにより得られた撮像信号は、Ａ／Ｄコンバータ33でＡ／Ｄ変換された後、画像信号としてフレームメモリ34に蓄えられる。

次に、遮光板31が閉じられ暗状態においてＣＣＤ32により光電変換が行われる。これにより得られる撮像信号は、ＣＣＤ32の外部からの光を一切遮断して行われる光電変換により得られるものであるから、ＣＣＤ32の固定パターンノイズのノイズ成分データＳ_Nとして用いられる。

このようにして得られたノイズ成分データＳ_Nは、Ａ／Ｄコンバータ33によるＡ／Ｄ変換等の処理は受けずに減算器36の一端に直接入力される。そして、このノイズ成分データＳ_Nが減算器36へ入力されるのに同期して、フレームメモリ34に蓄えられた被写体の画像信号がＤ／Ａコンバータ35でＤ／Ａ変換されてアナログの画像信号Ｓ_Dとして減算器36の他端に入力される。そして、減算器36で、Ｓ_D−Ｓ_Nなる減算処理が行われ、ＣＣＤ32のノイズ成分が除去された補正信号Ｓが得られる。そして、補正信号Ｓは、ブロセス回路38で所定の処理が行われた後に記録装置39に与えられ、記録される。すなわち、図14の回路を用いた手法は、被写体から撮像素子への光を遮光する手段を設け、撮影毎に遮光した画像信号を生成し、光を入射したときの本撮影の画像信号から遮光時の画像信号を減算して出力するものである。なお、図14において、37は補正信号Ｓ又は未補正信号を切り換えて出力するスイッチである。

また、特開２００７−１９８２０号公報に開示されている図15に示すような固体撮像素子が知られている。図15は、該公報開示の固体撮像素子の画素領域の構成を示す図であり、501 は有効画素領域、502 は遮光領域（ＯＢ領域）をそれぞれ示している。そして、有効画素領域501 中に503 で示す遮光画素が点在して配置されている。このように有効画素領域501 内に遮光画素503 を配置することにより、有効画素領域501 全体の黒レベルが把握可能となるので、この有効画素領域501 内に設けた遮光画素503 を用いて、暗電流のばらつきに起因するムラ状のパターンノイズを補正することが可能となる。
特開２００２−１２５１５５号公報特開２００７−１９８２０号公報

しかしながら、上記特開２００２−１２５１５５号公報開示の手法においては、パターンノイズを補正するために本撮影とは別に遮光した状態での撮影を行わなければならないため、本来必要のない余分な時間が発生する。特に長時間露光の撮影で目立つ暗電流ムラに起因するノイズを補正するためには、本撮影と同じ露光時間で遮光状態の画像信号を取得しなければならないため、より顕著なものとなる。また、この手法では、被写体の明るさやその形状に依存して発生するパターンノイズは遮光状態では得られないため、補正できない。

また、特開２００７−１９８２０号公報開示の手法においては、パターンノイズにおいてエッジがはっきりしている場合に、有効画素領域中に配置されている遮光画素が点在されているため、正確なエッジ情報が得られずパターンノイズの補正が不十分であるという問題があった。

また、一般に固体撮像素子においては、図16に示すように単位画素111 が行列状に配置されてなる画素領域100 は、有効画素領域101 と称される特定の領域が外部から光を取り込んで実際に撮像に寄与するエリアとなっており、それ以外の領域は遮光膜によって覆われて光を取り込まない遮光領域（ＯＢ領域）102 となっている。このＯＢ領域102 は、外部から光が入射されないことから、当該領域内の画素は黒レベル信号を出力することになる。この黒レベル信号は、固体撮像素子から出力される有効画素領域101 の撮像信号の基準レベルとして用いられる。この黒レベル信号を基準レベルとして用いた場合は、基準レベルは有効画素領域101 の周辺の情報からしか得られないため、一方向に分布するパターンノイズは補正することが可能であるが、２次元状に分布するパターンノイズは補正できない。

本発明は、従来の固体撮像素子における上記課題を解決するためになされたもので、光入射状態で発生するパターンノイズも含めて２次元状に分布するパターンノイズを、時間をかけずに精度よくノイズ補正を行うことができるようにした固体撮像素子、及びそれを用いた固体撮像システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、光電変換素子を含む画素が２次元状に配列された画素領域内の、被写体像に係る画像信号が出力される有効画素領域に、画素の、入射光量によらないノイズ信号を出力するノイズ抽出用の画素が複数、前記有効画素領域内のＮ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）画素を単位ブロックとしたとき、その単位ブロック内の各行及び各列に少なくとも１画素設けて２次元に分散させて配置して固体撮像素子を構成するものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る固体撮像素子において、前記有効画素領域の画素は、複数色の色画素を含んでおり、前記ノイズ抽出用の画素は、色毎に設けられていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１に係る固体撮像素子において、前記有効画素領域の画素は、複数色の色画素を含んでおり、前記ノイズ抽出用の画素は、特定の色画素にのみ設けられていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係る固体撮像素子において、前記ノイズ抽出用の画素が遮光されていることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係る固体撮像素子において、前記画素の動作を制御する制御手段を更に有し、前記ノイズ抽出用の画素は、前記制御手段の制御により前記画像信号もしくは前記ノイズ信号のいずれか一方を出力することを特徴とするものである。

請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項に係る固体撮像素子と、前記ノイズ信号から補正用画像信号を生成する補正用画像生成手段と、前記画像信号を前記補正用画像信号にて補正する補正手段とを有して固体撮像システムを構成するものである。

本発明によれば、上記のように構成することにより、固体撮像素子からは、被写体情報と共に有効画素領域内に設けたノイズ抽出用の画素からパターンノイズの情報を持った信号も同時に得ることが可能となる。したがって、このパターンノイズ情報を用いて補正用画像信号を生成し補正を行うことにより、光入射状態で発生するパターンノイズについても補正が可能となり、また補正用画像信号取得のための撮像を行う必要もないため、余分な時間がかかることもなくなる。更に、ノイズ抽出用の画素を、Ｎ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）画素を単位ブロックとしたとき、その単位ブロック内の各行及び各列に少なくとも１画素設けているので、パターンノイズのエッジがはっきりしている場合でも、良好な補正が可能となる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

（実施例１）
まず、実施例１について説明する。図１は、本発明に係る固体撮像システムの実施例１の構成を示すブロック図である。図１において、１は撮影のための撮像光学系であり、光学系制御回路12により焦点距離や絞りが制御される。２は固体撮像素子であり、その駆動は駆動回路８により制御される。そして、固体撮像素子２は、撮像光学系１によって結像される被写体像を画像信号として出力する。また、固体撮像素子２の有効画素領域には、後で詳述するように、ノイズ信号を出力するノイズ抽出用の画素が複数設けられている。

固体撮像素子２の構成を図２に示す。図２において、100 は画素領域であり、Ｐ11〜Ｐｎｍで示すｎ列×ｍ行の画素を配列した場合を示している。200 は画素の動作を制御する垂直走査回路であり、行単位で画素を選択し、選択した行の画素信号を、列毎に設けられている垂直信号線50へ出力させる。400 は水平読み出し回路であり、垂直走査回路200 により選択され、垂直信号線50に出力された１行分の画素信号を、取り込みパルスΦＴで制御する取り込みスイッチ40を介して取り込み、その行の画素の信号を水平方向の並びの順で時系列に出力端子70から出力する。60は垂直信号線50に接続された電流源である。

この固体撮像素子２で用いられる画素の構成を図３に示す。図３において、ＰＤはフォトダイオード（光電変換素子）であり、ＦＤはフォトダイオードＰＤで発生し蓄積した信号電荷を検出する容量素子から構成される電荷検出部である。ここで、電荷検出部ＦＤは遮光されている。Ｍ１はフォトダイオードＰＤの信号を電荷検出部ＦＤへ転送するトランジスタであり、転送パルスΦＴＲ-i（ｉ＝１，２，・・・ｍ）により制御される。Ｍ３は増幅用トランジスタであり、垂直信号線50に設けられた電流源60とでソースフォロアンプを構成する。電荷検出部ＦＤの信号は増幅用トランジスタＭ３により増幅され、選択トランジスタＭ４を介して垂直信号線50に出力される。選択トランジスタＭ４は、選択パルスΦＳＥ-iにより制御される。Ｍ２は電荷検出部ＦＤ及び増幅用トランジスタＭ３の入力部と画素電源ＶＤＤとの接続を制御するリセットトランジスタであり、リセットパルスΦＲＳ-iにより制御される。ここで、選択パルスΦＳＥ-i，転送パルスΦＴＲ-i，リセットパルスΦＲＳ-iは、図２に示す垂直走査回路200 により出力され、図２中では、ΦＳＥ-1〜ΦＳＥ-m，ΦＴＲ-1〜ΦＴＲ-m，ΦＲＳ-1〜ΦＲＳ-mで示している。

図４は、図３に示す画素の動作を説明するためのタイミングチャートである。図４中の時刻ｔ１の時点で、ある選択された１水平ライン上の画素のフォトダイオードＰＤには光信号により発生した信号電荷が蓄積されているものとする。時刻ｔ１で、リセットトランジスタＭ２をオンする“Ｈ”レベルのリセットパルスΦＲＳ-iを与えると、電荷検出部ＦＤは画素電源ＶＤＤにリセットされる。次いで、リセットトランジスタＭ２をオフにし、時刻ｔ２で選択された行の画素の転送トランジスタＭ１をオンするための“Ｈ”レベルの転送パルスΦＴＲ-iを与えることで、フォトダイオードＰＤに蓄積された信号電荷を電荷検出部ＦＤに転送する。この後、転送パルスΦＴＲ-iを“Ｌ”レベルにして転送トランジスタＭ１をオフにしても、電荷検出部ＦＤは上記信号電荷に基づいた値に保持される。一方、フォトダイオードＰＤは蓄積されていた信号電荷が全て電荷検出部ＦＤに転送され、信号電荷が空の状態、すなわちフォトダイオードＰＤはリセットされたこととなる。そして、フォトダイオードＰＤは、これ以降に光信号によって発生する信号電荷の蓄積を開始する。そして、時刻ｔ３で選択パルスΦＳＥ-iを“Ｈ”レベルにし、電荷検出部ＦＤの信号を増幅した画素信号を垂直信号線50に出力する。その後は取り込みスイッチ40，水平信号読み出し回路400 を介して、出力端子70から画素信号を出力する。

この固体撮像素子２の画素領域100 の構成を図５に示す。画素領域100 は、黒レベル信号を出力するＯＢ領域102 と実際に被写体像の撮像に寄与する有効画素領域101 とから構成されている。そして、有効画素領域101 には、図３で説明した画素（通常画素）111-1 とノイズ抽出用の画素111-2 とが設けられており、ノイズ抽出用の画素111-2 は、フォトダイオードＰＤに光が入射されないように、配線用メタル層などを用いて遮光されている。またノイズ抽出用の画素111-2 は、図示のように、４×４画素ブロック100a中、行及び列方向に各１画素ずつ計４画素設けている。

再び図１に戻り、３は固体撮像素子２の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換装置である。４は固体撮像素子２より得られた画像信号Ｓ１中のノイズを補正するノイズ補正信号処理回路であり、固体撮像素子２の有効画素領域101 中に設けられたノイズ抽出用の画素111-2 から補正用画像信号Ｓ２を生成する補正用画像生成部５と固体撮像素子２の画像信号Ｓ１を補正用画像信号Ｓ２で補正する補正部６から構成されている。７は信号処理回路であり、ノイズ補正信号処理回路４でノイズ補正された画像信号Ｓ３を処理する。13は前記信号処理回路７で処理された信号を一時的に記憶するメモリー装置、14は最終的な画像を記録する記録装置である。また、11は固体撮像システム全体の制御をつかさどる制御装置であり、撮像光学系、固体撮像素子の駆動、補正用画像信号の生成から補正までの補正動作、信号処理、記録等の撮像に関わる動作の制御全てをつかさどる。

次に、図１の固体撮像システムの全体動作について説明する。ここでは、図13の（Ａ）に示したハイライトパターンを有する被写体を撮像する場合について説明する。図１の固体撮像システムは、制御装置11の指示により、光学系制御回路12と駆動回路８が制御され、固体撮像素子２により被写体の撮像が行われる。そして固体撮像素子２により得られる画像信号は、Ａ／Ｄ変換装置３でジデタル信号に変換する。ここで撮像された撮影画像信号Ｓ１は、前述したような帯状のパターンノイズが生じ、図６の（Ａ）に示す画像となっているものとする。なお、図６の（Ａ）に示す画像は、固体撮像素子２の有効画素領域中の通常画素111-1 から得られる画像のみを示している。デジタル化された撮影画像信号Ｓ１は、ノイズ補正信号処理回路４に入力される。

ここで、補正用画像信号生成部５では、デジタル化された撮影画像信号Ｓ１の中からノイズ抽出用の画素111-2 による信号のみ抽出し、その信号からノイズ補正用画像信号Ｓ２を生成する。ここでノイズ抽出用の画素111-2 は、遮光された画素であるので、その信号は入射光には依存せず、固体撮像素子２内に設けられた回路のオフセット変動分に相当する信号となる。この補正用画像信号Ｓ２を図６の（Ｂ）に示す。そして、補正部６では、補正用画像信号Ｓ２を用いて、撮影画像信号Ｓ１を補正する。ここでは、補正すべき帯状のパターンノイズは、オフセット変動分であるため、補正動作としては、撮影画像信号Ｓ１から補正用画像Ｓ２の減算処理となる。この減算処理により補正された補正後の画像信号Ｓ３を図６の（Ｃ）に示す。補正後の画像信号Ｓ３は、信号処理回路７に入力され、色処理、補間処理、γ処理などが施され、最終的な撮影データは、記録装置14に保存される。

以上説明したように、本実施例の固体撮像システムにおいては、固体撮像素子の有効画素領域中に遮光されたノイズ抽出用の画素を設けることにより、固体撮像素子２で発生する回路オフセット変動によるパターンノイズ成分を抽出することが可能となる。そして、抽出されたパターンノイズ成分を撮影画像から減算して補正することにより、パターンノイズのない良好な画像を得ることが可能となる。また、このパターンノイズは、撮影動作を行うと同時に抽出することか可能であるため、余分な撮像動作を行う必要はなく、また被写体の明るさやその形状に依存して発生するパターンノイズについても補正することが可能となる。

なお、上記実施例では、有効画素領域においてノイズ抽出用の画素111-2 は遮光された画素を用いた場合を示したが、固体撮像素子の構成としては図７に示すような構成とすることも可能である。図７に示す固体撮像素子は、図２に示す固体撮像素子においてリセットパルスΦＲＳ-iとコントロール信号ＣＮＴを入力しその論理和を出力する論理和回路210 を各行毎に設け、垂直走査回路200 と論理回路210 とで画素の動作を制御するようにした構成である。ここではノイズ抽出用の画素111-2 は遮光されていない。図７に示す固体撮像素子では、画素構成自体は、図３で示した構成と同じであるが、リセットトランジスタＭ２を制御するリセットパルスの制御方法が異なっている。

図７に示す構成の固体撮像素子においては、ノイズ抽出用の画素111-2 のリセットトランジスタＭ２を制御するリセットパルスΦＲＳＮ-iが、リセットパルスΦＲＳ-iとコントロール信号ＣＮＴの論理和で生成されており、コントロール信号ＣＮＴが“Ｌ”レベルのときは、図８の（Ａ）に示すように、ノイズ抽出用画素111-2 のリセットパルスΦＲＳＮ-iは通常画素111-1 のリセットパルスΦＲＳ-iと同じとなり、コントロール信号ＣＮＴが“Ｈ”レベルの場合は、図８の（Ｂ）に示すように、ノイズ抽出用画素111-2 のリセットパルスΦＲＳＮ-iは常時“Ｈ”レベルとなる。したがって、コントロール信号ＣＮＴを“Ｈ”レベルとしておけば、ノイズ抽出用の画素のＦＤ部は常にリセットされた状態となり、蓄積時間が短く暗電流の影響が現れない場合においては、遮光画素とほぼ同等とみなすことができる。なお、コントロール信号ＣＮＴを“Ｌ”レベルとすれば、ノイズ抽出用画素は通常画素と同じになるので、パターンノイズの補正が不要なときは通常画素と同様に扱うこともできる。

（実施例２）
次に、本発明に係る固体撮像システムの実施例２について説明する。実施例２は、実施例１と被写体の態様が異なる場合の動作手法に関するものであり、ここで用いられる固体撮像システム自体の構成は、図１に示した実施例１と同じであるので、その説明は省略する。実施例２は、具体的には被写体像が全体に暗く、露光時間が長い、いわゆる長秒露光を要する場合の動作手法に関するものである。図９に被写体の態様を示す。図９に示す被写体は夜景であり、全体に像が暗いので撮影に際しては露光時間を長くしなければならず、そのため、固体撮像素子２の画素で発生する暗電流のばらつきによるムラ状のパターンがノイズとなる。

次に、実施例２における動作について説明する。実施例１と同様に、固体撮像システムにおいては、制御装置11の指示により、光学系制御回路12と駆動回路８が制御され、固体撮像素子２により被写体の撮像が行われる。そして固体撮像素子２により得られる画像信号は、Ａ／Ｄ変換装置３でデジタル信号に変換する。ここで撮像された撮影画像信号Ｓ１は、上述したように画素の暗電流状のばらつきによるムラ状のパターンノイズを生じるため、図10の（Ａ）に示す画像となっている。ここでは画面右下が暗く左上が明るいといったムラが発生した場合を示している。

なお、図10の（Ａ）に示す画像は、固体撮像素子２の有効画素領域中の通常画素111-1 から得られる画像のみを示している。デジタル化された撮影画像信号Ｓ１は、ノイズ補正信号処理回路４に入力される。ここで、補正用画像信号生成部５では、デジタル化された撮影画像信号Ｓ１の中からノイズ抽出用の画素111-2 による信号のみ抽出し、その信号からノイズ補正用画像信号Ｓ２を生成する。ここでノイズ抽出用の画素111-2 は、遮光された画素であるのでノイズ補正用画像信号Ｓ２は、被写体像には依存しない、画素の暗電流にのみによる信号となり、図10の（Ｂ）に示すように画面右下が暗く左上が明るいという暗電流のムラに相当する信号となる。そして、補正部６では、補正用画像信号Ｓ２を用いて、撮影画像信号Ｓ１を補正する。ここでは、補正すべきムラ状のパターンノイズは、暗電流によるオフセット変動となるため、補正動作としては、撮影画像信号Ｓ１から補正用画像信号Ｓ２の減算処理となる。この減算処理により補正された補正後の画像信号Ｓ３を図10の（Ｃ）に示す。補正後の画像信号Ｓ３は、信号処理回路７に入力され、色処理、補間処理、γ処理などが施され、最終的な撮影データは、記録装置14に保存される。

以上説明したように、本実施例の固体撮像システムにおいては、固体撮像素子の有効画素領域中に遮光されたノイズ抽出用の画素を設けることにより、固体撮像素子２で発生する暗電流のばらつきによるムラ状のパターンノイズ成分を抽出することが可能となる。そして、抽出されたパターンノイズ成分を撮影画像から減算して補正することにより、パターンノイズのない良好な画像を得ることが可能となる。また、このパターンノイズは、撮影動作を行うと同時に抽出することか可能であるため、余分な撮像動作を行う必要はない。

なお、上記実施例１及び２の各構成は、その目的を逸脱しない範囲で各種の変形、変更が可能であるということはいうまでもなく、ノイズ抽出用の画素の数及び配置パターンについても実施例１及び２に示したものに限られるものではなく、補正したいノイズや信号処理に合わせた数や配置パターンにしたり、配置パターンをあるブロック単位で繰り返したり、ブロック毎に変えてもよいことはいうまでもない。なお、ブロック単位も図５に示したように４×４画素ブロックのみにならず、一般的にＮ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）で表される画素ブロックとしてもよい。

また、例えば、カラー画像を生成するための固体撮像素子の画素領域は、複数色の色画素が配置されている。図11の（Ａ）は、デジタルスチルカメラ用の固体撮像素子によく用いられるベイヤー方式と呼ばれる色画素の配置パターンである。ここで、Ｇは緑色画素、Ｒは赤色画素、Ｂは青色画素をそれぞれ示している。そこで、各色画素に相当する位置から均等にノイズ信号を抽出できるように、各色画素が配置される位置にノイズ抽出用の画素を設けることができる。この場合の例を、図11の（Ｂ）に示している。また、図11の（Ｃ）に示すように、複数色の色画素の内、最も画素数の多い色画素（ベイヤー方式の場合はＧ画素）が配置される位置にノイズ抽出用の画素を設けることもできるし、逆に解像度を優先してＲとＢ画素が配置される位置にノイズ抽出用の画素を設けることもできる。図11の（Ｄ）では、ＲとＢ画素が配置される位置にノイズ抽出用の画素を設けた場合を示している。更に、ノイズ抽出用の画素は、複数画素を１つの単位としてもよく、２×２画素ブロックを単位として配置した場合を図12に示す。

本発明に係る固体撮像システムの実施例１の構成を示すブロック図である。図１における固体撮像素子の構成を示す回路構成図である。図２に示した固体撮像素子における画素構成を示す回路構成図である。図３に示した画素の動作を説明するためのタイミングチャートである。図２に示した固体撮像素子の画素部の構成を示す図である。図１に示した固体撮像システムの全体動作を説明するための説明図である。実施例１における固体撮像素子の変形例の一部を示す回路構成図である。図７に示した変形例の動作を説明するためのタイミングチャートである。本発明に係る固体撮像システムの実施例２において撮像する被写体の態様を示す図である。図９に示した被写体を撮像した場合における実施例２の全体動作を説明するための説明図である。カラー画像を生成する固体撮像素子の画素部におけるノイズ抽出用画素の配置態様を示す図である。ノイズ抽出用画素を複数画素単位で配置する態様を示す図である。ハイライトパターンをもつ被写体を撮像したときの帯状パターンノイズの発生態様を示す図である。従来のノイズ補正手段を備えた固体撮像装置の構成を示すブロック図である。従来のノイズ補正手段を備えた他の固体撮像装置の画素領域の構成を示す図である。一般的な固体撮像素子における画素領域の構成を示す図である。

符号の説明

１撮像光学系
２固体撮像素子
３Ａ／Ｄ変換装置
４ノイズ補正信号処理回路
５補正用画像生成部
６補正部
７信号処理回路
８駆動回路
11 制御回路
12 光学系制御回路
13 メモリ
14 記録装置
40 取り込みスイッチ
50 垂直信号線
60 電流源
70 出力端子
100 画素領域
100a 単位ブロック
101 有効画素領域
102 ＯＢ画素領域
111-1 通常画素
111-2 ノイズ抽出用画素
200 垂直走査回路
210 論理回路
400 水平信号読み出し回路

Claims

光電変換素子を含む画素が２次元状に配列された画素領域内の被写体像に係る画像信号が出力される有効画素領域に、画素の、入射光量によらないノイズ信号を出力するノイズ抽出用の画素が複数、前記有効画素領域内のＮ×Ｎ（Ｎは２以上の整数）画素を単位ブロックとしたとき、その単位ブロック内の各行及び各列に少なくとも１画素設けて２次元に分散させて配置されてなる固体撮像素子。
前記有効画素領域の画素は、複数色の色画素を含んでおり、前記ノイズ抽出用の画素は、色毎に設けられていることを特徴とする請求項１に係る固体撮像素子。
前記有効画素領域の画素は、複数色の色画素を含んでおり、前記ノイズ抽出用の画素は、特定の色画素にのみ設けられていることを特徴とする請求項１に係る固体撮像素子。
前記ノイズ抽出用の画素は、遮光されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に係る固体撮像素子。
前記画素の動作を制御する制御手段を更に有し、前記ノイズ抽出用の画素は、前記制御手段の制御により前記画像信号もしくは前記ノイズ信号のいずれか一方を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に係る固体撮像素子。
請求項１〜５のいずれか１項に係る固体撮像素子と、前記ノイズ信号から補正用画像信号を生成する補正用画像生成手段と、前記画像信号を前記補正用画像信号にて補正する補正手段とを有する固体撮像システム。