JP2009290296A

JP2009290296A - 撮像装置

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Publication number: JP2009290296A
Application number: JP2008138164A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Gomi; 祐一五味
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: US20090295967A1; JP5265249B2; US8134769B2

Abstract

【課題】黒沈み現象の検出誤差によるダイナミックレンジの低下を防止できるようにした撮像装置を提供する。
【解決手段】２次元状に配列された複数の画素10と、前記画素のリセットレベルと前記画素に入射する光信号に応じて変化する信号レベルとの差分処理を行い、当該画素の撮像信号を生成する差分処理部200 と、前記リセットレベルが所定範囲内又は所定範囲外かを検出し、その結果を出力するリセットレベル検出部300 と、前記差分処理部による差分処理結果と前記リセットレベル検出部による検出結果に基づいて補正対象画素を抽出する補正対象画素抽出部510 と、前記抽出部により抽出された補正対象画素の前記差分処理部による差分処理結果を飽和レベルに対応する撮像信号に置き換える補正部520 とで撮像装置を構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの撮像装置に関するものである。

近年、周辺回路をオンチップ化できるＭＯＳ型固体撮像素子の性能向上はめざましく、普及が進んで来ている。ＭＯＳ型固体撮像素子では、画素毎に、光電変換素子に加え増幅トランジスタ、リセットトランジスタなど複数のトランジスタが設けられているが、画素毎のトランジスタの閾値ばらつきや、リセット時のｋＴＣノイズ（熱ノイズ）が、画像の固定パターンノイズやランダムノイズの原因となる。これらのノイズを取り除くために、リセット直後のリセットレベルと信号レベルとの差分処理が行われる。この差分処理を行う固体撮像素子では、黒沈み現象と称される問題が発生する。

図10の（Ａ）は、光量に対するリセットレベルと信号レベルの依存性を示している。ここで信号レベルを示す縦軸は、光入射により変化する方向を＋方向として示している。図10の（Ａ）に示すように、光電変換素子によって光電変換された信号が入力される増幅トランジスタから出力される信号Ｖs には、光電変換によって生じた信号とリセット信号Ｖr とが含まれている。したがって、固体撮像素子からは、信号Ｖs からリセット信号Ｖr を差し引くこと（差分処理）により、光電変換によって生じた信号として差分信号（Ｖs −Ｖr ）を出力する。

図10の（Ｂ）に、差分信号（Ｖs −Ｖr ）の光量依存性を示す。信号Ｖs は、入射光量がＢ点よりも強い場合には飽和（図中Ｖssatのレベル）してしまうため、差分信号（Ｖs −Ｖr ）も飽和して一定値（図中Ｖsat のレベル）となる。リセット信号Ｖr は、信号Ｖs が飽和しても一定のレベル（図中のＶr1のレベル）であるが、更に強い光が入射され、Ｃ点よりも強い場合はリセット信号Ｖr のレベルが変化してしまう。そのため、差分信号（Ｖs −Ｖr ）が小さくなり、これが黒沈み現象となる。

上述したリセット信号Ｖr のレベル変化は、光電変換部に非常に強い光が入射した場合に、光リークにより、増幅トランジスタの入力部でリセット信号に光リークノイズ信号が加算されるために生じる。この状態が、入射光量がＣ点よりも強くなった領域の状態であり、差分処理結果である差分信号（Ｖs −Ｖr ）は減少する。そして光リークノイズ信号により、リセット信号Ｖr が飽和に達すると（Ｅ点）、差分信号（Ｖs −Ｖr ）は０となる。

このような黒沈み現象が発生すると、例えば太陽を撮影した場合には、図11の（Ａ）に示すように太陽の中心部分が黒い点となり不自然な画像になる。図11の（Ａ）における点線枠内の太陽周辺部分を、図10の（Ｂ）の光量と対応させた概念図を図11の（Ｂ）に示す。図11の（Ｂ）中のＡ〜Ｅは、図10の（Ａ）〜（Ｃ）中の光量レベルを示すＡ〜Ｅを表している。このように、強い光が入射した場合は、一般的に、その周辺光量は徐々に減少するために、画像としては強い光が入射された領域を中心としてレベルが変化するドーナツ形状のようなパターンとなる。

この黒沈み現象を抑制する手法として、特許文献１では、リセットレベルの出力変動を検出し、黒沈み現象発生と判定される場合にリセットレベル出力として所定の値を書き込むことが開示されている。また、特許文献２は、画素出力が共通に接続される信号線にクランプ回路を設け、リセットレベルの出力が所定レベル以上に変動しないようにすることが開示されている。
特開２０００−２８７１３１号公報特開２００７−2 ０１５6 号公報

上記公報開示の従来技術は、基本的にはいずれも、リセットレベルの出力変動を検出し、黒沈み現象発生と判定された場合に、リセットレベル、信号レベル、もしくは差分処理結果（差分信号）を所定の値に設定することで、黒沈み現象発生画素の最終出力を補正するものである。ところで、リセットレベルの出力変動を検出するにあたっては、画素及び出力変動を検出する回路には、ばらつきがあるために、検出レベルはマージンをもって設定しなければならない。したがって、このマージン分だけ最終出力のダイナミックレンジが低下してしまうという問題があった。

この問題が生じる態様を、図10の（Ａ），（Ｃ）を用いて説明する。図10の（Ａ）において、Ｖref で示したレベルがリセットレベルの出力変動を検出するための検出レベルとする。この検出レベルＶref は上述したばらつきを考慮し、あるマージンをもって設定される。この図示例の場合、光量が点Ｄを超えると黒沈み現象発生と判定され、例えば、差分処理結果（差分信号）が飽和を確実に超えるようなレベルとなるように補正されるので、差分処理結果（Ｖs −Ｖr ）の光量依存性は、図10の（Ｃ）に示すような特性となり、光量が点Ｃ〜点Ｄの期間では、黒沈み現象が発生してしまう。そのため、後段の処理回路で差分処理結果（Ｖs −Ｖr ）を図10の（Ｃ）中のＶb で示すレベルでクリップしていた。したがって、本来の飽和レベルであるＶsat に対してダイナミックレンジが低下してしまっていた。

本発明は、従来の撮像装置における上記問題点を解消するためになされたもので、黒沈み現象の検出誤差によるダイナミックレンジの低下を防止できるようにした撮像装置を提供することを目的とする。

上記問題点は、黒沈み現象の検出にはあるマージンが必要なために、検出誤差（黒沈み現象の未検出）が発生するにも係らず、検出された画素のみを補正していたことにより生じていたものである。本発明は、強い光が入射している場所の周辺光量は一般的に徐々に減少することを考慮し、従来の未検出画素も補正することにより、ダイナミックレンジの低下を防ぐものである。すなわち、上記問題点を解決するために、請求項１に係る発明は、２次元状に配列された複数の画素と、前記画素のリセットレベルと前記画素に入射する光信号に応じて変化する信号レベルとの差分処理を行い、当該画素の撮像信号を生成する差分処理手段と、前記リセットレベルが所定範囲内又は所定範囲外かを検出し、その結果を出力するリセットレベル検出手段と、前記差分処理手段による差分処理結果と前記リセットレベル検出手段による検出結果に基づいて補正対象画素を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された補正対象画素の前記差分処理手段による差分処理結果を飽和レベルに対応する撮像信号に置き換える補正手段とで撮像装置を構成するものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る撮像装置において、前記抽出手段は、前記リセットレベル検出手段による検出結果が所定範囲外である画素と前記差分処理手段による差分処理結果が飽和レベルにある画素との間に位置する画素を補正対象画素として抽出することを特徴とするものである。

本発明によれば、黒沈み現象の検出誤差により発生する未検出画素も補正することが可能になるため、黒沈み現象の発生を抑圧した場合においてもダイナミックレンジを低下させないことが可能な撮像装置を実現することができる。

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。

本発明に係る撮像装置の実施例の構成を図１に基づいて説明する。図１において、10は単位画素を表し、２次元行列状に複数配列することで画像情報を取得するものである。単位画素10において、ＰＤは光電変換を行うフォトダイオード、Ｑ１はフォトダイオードＰＤで発生した光生成電荷をＰＮ接合容量やゲート容量などで電荷電圧変換し、増幅して画素信号を出力するための増幅トランジスタであり、該増幅トランジスタＱ１のゲート端子が入力部となる。以降、増幅トランジスタＱ１の入力部をＦＤ部と称する。Ｑ４はフォトダイオードＰＤで発生した光生成電荷をＦＤ部に転送するための転送トランジスタ、Ｑ３はＦＤ部をリセットするためのリセットトランジスタ、Ｑ６は増幅トランジスタＱ１の出力である画素信号を垂直信号線11に伝達するための選択トランジスタをそれぞれ示している。ここで、単位画素10においてフォトダイオードＰＤ以外は遮光されている。

ＶＤpix は画素電源で、全画素共通に電源を供給するものであり、増幅トランジスタＱ１のドレイン端子及びリセットトランジスタＱ３のドレイン端子に電気的に接続されている。リセットトランジスタＱ３のゲート端子には、リセット動作を制御するためのリセットパルスφＲＳが印加されるようになっており、リセットパルスφＲＳは不図示の垂直選択回路から行毎に供給されるようになっている。転送トランジスタＱ４のゲート端子には、転送動作を制御するための転送パルスφＴＲが印加されるようになっており、転送パルスφＴＲも不図示の垂直選択回路から行毎に供給されるようになっている。選択トランジスタＱ６のゲート端子には、選択動作を制御するための選択パルスφＳＥが印加されるようになっており、選択パルスφＳＥも不図示の垂直選択回路から行毎に供給されるようになっている。このような画素構成により、光電変換機能、リセット機能、増幅読み出し機能、選択機能を実現している。

100 は画素部を表し、単位画素10を２次元行列状に配列したもので、ここでは説明を簡単にするために単位画素10を２行２列分並べて示している。12は画素部100 の各列の垂直信号線11に接続された負荷電流源を表し、増幅トランジスタＱ１とでソースフォロア回路が構成されている。ここで負荷電流源12は、一定のバイアス電流を流す働きがある。

200 は差分処理部を表し、上述のソースフォロア回路から出力される画素信号中の、ＦＤ部をリセットした直後のリセットレベルと、光生成電荷をＦＤ部に転送した直後の光信号レベルとを列毎に差分処理を行って、画素の固定パターンノイズなどのオフセットばらつき除去などを行った後、差分処理結果をメモリしておくものである。ここでは、クランプ型回路で構成した場合を示しており、リセットレベルの信号をクランプするクランプ容量Ｃclと、リセットレベルと光信号レベルとの差分処理結果に対応する差分信号を保持するサンプルホールド容量Ｃshと、サンプルホールドトランジスタＱ７と、クランプ容量Ｃclの一端とサンプルホールド容量Ｃshをクランプ電圧ＶＣＬに接続するためのクランプトランジスタＱ８とから構成されている。サンプルホールドトランジスタＱ７とクランプトランジスタＱ８をそれぞれ制御するサンプルホールドパルスφＳＨとクランプパルスφＣＬは、不図示の制御回路から供給される。

300 はリセットレベル検出部を表し、上述のソースフォロア回路から出力される画素信号中のＦＤ部をリセットした直後のリセットレベルの出力変動が、所定の閾値を超えたか否かの検出を列毎に行い、検出結果をメモリしておくものである。ここでは、リセットレベルの出力期間の画素信号を伝達するためのリセットレベル伝達トランジスタＱ９と、リセットレベルの出力変動の閾値をＶref （以下リセットレベル閾値Ｖref と称す）とし、リセットレベルとリセットレベル閾値Ｖref との比較を行う比較器310 と、その比較結果を保持しておくラッチ320 とから構成されている。リセットレベル伝達トランジスタＱ９を制御するリセットレベル伝達パルスφＴは、不図示の制御回路から供給される。

Ｑ10，Ｑ11は水平選択スイッチを表し、差分処理部200 にメモリされた差分処理結果とリセットレベル検出部300 にメモリされたリセットレベル検出結果を、不図示の水平選択回路から出力される水平走査パルスφＨ１，φＨ２に応じて、水平信号線13，14にそれぞれ伝達するものである。

400 は水平信号線13，14に伝達された差分処理部200 にメモリされた差分処理結果とリセットレベル検出部300 にメモリされたリセットレベル検出結果を、必要に応じて増幅、ＡＤ変換などの処理を行い、後段の補正処理部500 に出力するための前処理部を表す。 500 は補正処理部を表し、差分処理結果とリセットレベル検出結果をメモリするメモリ530 と、リセットレベル検出結果に基づいて補正処理を行うか否かを判定する判定部540 と、差分処理結果とリセットレベル検出結果から補正対象画素を抽出する補正対象画素抽出部510 と、補正対象画素抽出部510 で抽出された補正対象画素の差分処理結果を補正する補正部520 とが含まれている。

次に、図２のタイミングチャートを用いて、図１に示した撮像装置における画素信号の読み出し動作を説明する。図２においてＶsig は垂直信号線11に出力される画素信号波形（画素出力）を示しており、破線で示すＶref は、リセットレベル検出部300 中のリセットレベル閾値を表している。また、図２においてＶcsh は差分処理部200 中のサンプルホールド容量Ｃshの信号波形を、Ｖラッチはリセットレベル検出部300 中のラッチ320 の信号波形を示している。また、図２に示すタイミングチャートは、黒沈み現象は発生しないが、光信号が飽和する光量が画素に入射している場合を示しており、図10における光量Ｂ〜光量Ｃの範囲に相当する。

水平ブランキング期間中の時刻ｔ１で、行選択パルスφＳＥを“Ｈ”レベルにすると、行選択トランジスタＱ６がオン状態となり、垂直信号線11に画素10内のＦＤ部のレベルを増幅した画素信号が出力されるようになる。次に、時刻ｔ２でリセットパルスφＲＳを“Ｈ”レベルとしてリセットトランジスタＱ３をオン状態とし、ＦＤ部を画素電源ＶＤpix と導通させる。続く時刻ｔ３で、リセットパルスφＲＳを“Ｌ”レベルとしてリセットトランジスタＱ３をオフ状態とすると、ＦＤ部がフローティング状態となる。この状態のレベルがリセットレベルであり、画素出力Ｖsig においてはＶr で示している。

図２に示すタイミングチャートでは、黒沈み現象は発生しない態様を示しているので、リセットレベルＶr は図10の（Ａ）で示したＶr1のレベルである。この後、時刻ｔ６で転送パルスφＴＲを“Ｈ”レベルとして転送トランジスタＱ４をオン状態とし、フォトダイオードＰＤに蓄積された光生成電荷をＦＤ部に転送する。続く時刻ｔ７で、転送パルスφＴＲを“Ｌ”レベルとして転送トランジスタＱ４をオフ状態とすると転送動作が終了し、ＦＤ部は光生成電荷量に応じて信号レベルが変化する。この状態が光信号レベルであり、画素出力Ｖsig においてはＶs で示している。

また図２に示すタイミングチャートでは、画素信号が飽和する光量が入射している態様を示しているので、光信号レベルＶs は図10の（Ａ）で示した光信号の飽和であるＶssatのレベルである。その後、時刻ｔ９で選択パルスφＳＥを“Ｌ”レベルとして選択トランジスタＱ６をオフ状態とし、画素10と垂直信号線11との接続を切り離す。以上説明したように、リセットレベルＶr と光信号レベルＶs との差分出力が、光生成電荷に比例した信号となることが分る。図２では差分信号（Ｖr −Ｖs ）は、図10の（Ｂ）で示した差分信号の飽和出力Ｖsat となる。

差分処理部200 においては、時刻ｔ４でクランプパルスφＣＬ及びサンプルホールドパルスφＳＨを“Ｈ”レベルとして、サンプルホールドトランジスタＱ７とクランプトランジスタＱ８をオン状態にし、クランプ容量Ｃclの一方の端子とサンプルホールド容量Ｃshをクランプ電圧ＶＣＬに固定すると共に、画素信号のリセットレベルをクランプ容量Ｃclにクランプする。その後、時刻ｔ５でクランプパルスφＣＬを“Ｌ”レベルとしてクランプトランジスタＱ８をオフした後、サンプルホールドパルスφＳＨを“Ｌ”レベルとしてサンプルホールドトランジスタＱ７をオフすると、サンプルホールド容量Ｃshには、リセットレベルＶr と光信号レベルＶs の差（ここではＶsat ：飽和出力）に差分処理部200 のゲイン倍した出力（ΔＶcsh ）が保持され、このΔＶcsh が差分処理結果となる。なお、ここでは説明を簡単にするために差分処理回路部200 のゲインを１として示しており、差分処理結果ΔＶcsh は差分信号の飽和出力Ｖsat と等しくなる。

リセットレベル検出部300 においては、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間にリセットレベル伝達パルスφＴが“Ｈ”レベルとなり、比較器310 においてリセットレベルが閾値内であるか閾値外であるかを検出し、伝達パルスφＴの立下りで、比較器310 の出力をラッチ320 にメモリする。ここでは具体的に、リセットレベルＶr がリセットレベル閾値Ｖref 以上である場合は閾値内として“Ｌ”レベルを出力し、リセットレベルＶr がリセットレベル閾値Ｖref 未満の場合は閾値外として“Ｈ”レベルを出力する構成であるものとする。図２のタイミングチャートで示す場合においては、リセットレベルＶr は閾値内と検出されるので、比較器310 は時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間に“Ｌ”レベルを出力し、ラッチ310 は“Ｌ”レベルを保持する。

その後、水平有効期間に、水平走査パルスφＨ１，φＨ２を順次“Ｈ”レベルとして列選択トランジスタＱ10，Ｑ11をオンすることによって、サンプルホールド容量Ｃshに保持された差分出力結果が水平信号線13に、ラッチに保持されたリセットレベル検出結果が水平信号線14にそれぞれ伝達される。そして、差分出力結果及びリセットレベル検出結果は、前処理部400 に入力されて、補正処理部500 で信号処理し易いように増幅、ＡＤ変換され、補正処理部500 に入力される。この動作を繰り返し各行毎に行うことで、一画面分の差分出力結果及びリセットレベル検出結果が補正処理部500 に保持される。補正処理部500 内での動作は後述する。

次に、黒沈み現象が発生する光量が画素に入射している場合について説明する。図３に示すタイミングチャートは図10における光量Ｃ〜光量Ｄの範囲に相当する光量が入射している場合の動作、図４に示すタイミングチャートは光量Ｄ〜光量Ｅの範囲に相当する光量が入射している場合の動作、図５に示すタイミングチャートは光量Ｅ以上に相当する光量が入射している場合の動作をそれぞれ示している。図２，図３，図４，図５の各タイミングチャート間において異なる点は、画素出力Ｖsig の出力波形であり、それゆえ差分処理結果を示すサンプルホールド容量Ｃshの信号波形Ｖcsh と、リセットレベル検出結果を示すＶラッチの信号波形も異なってくる。

光量Ｃ〜光量Ｄの範囲に相当する光量が入射している場合は、図３のタイミングチャートに示すように、黒沈み現象の発生によりリセットレベルＶr がＶr1より低下するので、リセットレベルＶr とＶssatである光信号レベルＶs との差分処理結果ΔＶcsh は飽和レベルＶsat より低下する。ただし、リセットレベルＶr はリセットレベル閾値Ｖref 以上であり閾値内と検出されるので、リセットレベル検出結果であるＶラッチは時刻ｔ５で“Ｌ”レベルを保持することとなる。

光量Ｄ〜光量Ｅの範囲に相当する光量が入射している場合は、図４のタイミングチャートに示すように、黒沈み現象の発生によりリセットレベルＶr が図３のタイミングチャートに示した場合より更に低下するため、Ｖssatである光信号レベルＶs との差分処理結果ΔＶcsh は図３のタイミングチャートに示した場合より更に低下する。また、リセットレベルＶr はリセットレベル閾値Ｖref 未満であり閾値外と検出されるので、リセットレベル検出結果であるＶラッチは時刻ｔ５で“Ｈ”レベルを保持することとなる。

光量Ｅ以上に相当する光量が入射している場合は、図５のタイミングチャートに示すように、黒沈み現象の発生によりリセットレベルＶr は、Ｖssatまで低下するので、Ｖssatである光信号レベルＶs との差分処理結果ΔＶcsh は０となる。また、リセットレベルＶr はリセットレベル閾値Ｖref 未満であり閾値外と検出されるので、リセットレベル検出結果であるＶラッチは時刻ｔ５で“Ｈ”レベルを保持することとなる。

以上の説明から、図１の撮像装置から得られる差分処理結果とリセットレベル検出結果は、図６の（Ａ），（Ｂ）に示す光量依存性を示すことが分かる。また、太陽を撮影した場合の差分処理結果とリセットレベル検出結果を画像で示すと、それぞれ図７の（Ａ），（Ｂ）の画像となる。

次に、補正処理部500 内での動作を、図８に示すフローチャートを用い、図７の（Ａ），（Ｂ）で示す差分処理結果とリセットレベル検出結果が得られた場合の動作で説明する。
Step１：差分処理結果とリセットレベル検出結果をメモリ530 に保存する。メモリ530 に保存された差分処理結果とリセットレベル検出結果の画像は、図７の（Ａ），（Ｂ）に示す画像と同様である。
Step２：リセットレベル検出結果において、閾値外の領域があるか否かを判定部540 において判断する。ここで閾値外の領域がない場合は、補正処理は行わず、図１では不図示の後段の画像処理部にて差分処理結果に対して画像処理を行う。閾値外の領域がある場合は、Step３に進む。
Step３：補正対象画素抽出部510 にて、メモリ530 に保存した差分処理結果において飽和している領域を抽出する。ここで抽出される領域を図９の（Ａ）の白抜き領域で示す。この領域は図６のＢ〜Ｃで示す領域に対応する。
Step４：補正対象画素抽出部510 にて、メモリ530 に保存したリセットレベル検出結果において、リセットレベルが閾値外である領域（図６のＤ〜Ｅ，Ｅ〜で示す領域に対応）とStep３で抽出した飽和領域との間に位置する領域（図10のＣ〜Ｄで示す領域に対応）を抽出する。ここで抽出される領域を図９の（Ｂ）の白抜き領域で示す。
Step５：補正対象画素抽出部510 にて、リセットレベルが閾値外である領域とStep４で抽出した領域をマージして補正領域として抽出する。ここで抽出される領域を図９の（Ｃ）の白抜き領域で示す。
Step６：補正部520 にて、メモリ530 に保存した差分処理結果に対して、Step５で抽出した補正領域を飽和レベルに補正する。ここで補正後の画像を図９の（Ｄ）に示す。
その後、補正後の画像は、図１では不図示の後段の画像処理部にて画像処理を行う。

以上説明したように、本実施例の撮像装置においては、差分処理結果とリセットレベル検出結果とを出力し、その後に差分処理結果における信号レベルの変化状況とリセットレベル検出結果とから、補正対象画素を抽出するようにしたので、図９の（Ｃ）で示した通り、入射光量がＣ以上である画素を全て、入射光量がＢ〜Ｃの画素と同様の飽和レベルに補正することが可能となる。したがって、クリップレベルとして、従来の光量Ａに相当する信号レベル（図10のＶb で示すレベル）しか使用できなかった場合とは異なり、ダイナミックレンジを低下させることなく黒沈み現象を抑圧することが可能である。

なお、上記実施例における各構成は、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。例えば、列毎の回路機能及び構成についても、差分処理機能とリセットレベル検出機能以外に増幅機能やAD変換機能を有していてもよく、特に限定するものではない。また、差分処理部及びリセットレベル検出部は撮像素子チップ内に配置し、前処理部や補正処理部は外部回路として構成して、この外部回路へ撮像素子チップから差分処理結果及びリセットレベル検出結果を出力させるように構成することもできる。

また、本実施例では出力経路は差分処理結果とリセットレベル検出結果とがそれぞれ１つであるが、出力経路の数も特に限定されるものではない。また、画素の構成についても、フォトダイオードのような光電変換機能、増幅トランジスタのような電荷電圧変換及び増幅読み出し機能、リセットトランジスタのようなリセット制御機能を少なくとも有していればよく、配線数及びトランジスタなどの素子数も特に限定されない。また本実施例では、画素はＮ型チャネルＭＯＳトランジスタで構成した場合について説明を行ったが、Ｐ型チャネルＭＯＳトランジスタで構成してもよく、この場合は印加電圧の極性を逆にすればＮ型チャネルＭＯＳトランジスタと同様に説明できる。

本発明に係る撮像装置の実施例の構成を一部ブロックで示す回路構成図である。図１に示した実施例において、黒沈み現象は発生しないが光信号が飽和する光量が入射している場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。図１に示した実施例において、図10における光量Ｃ〜Ｄが入射している場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。図１に示した実施例において、図10における光量Ｄ〜Ｅが入射している場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。図１に示した実施例において、図10における光量Ｅ以上入射している場合の動作を説明するためのタイミングチャートである。図１に示した実施例で得られる差分処理結果とリセットレベル検出結果の光量依存性を示す図である。図１に示した実施例に係る撮像装置で太陽を撮影した場合の差分処理結果とリセットレベル検出結果を画像で示す図である。図１に示した実施例における補正処理部の動作を説明するためのタイミングチャートである。図８に示したフローチャートの各ステップで抽出される領域及び補正後の画像を示す図である。従来の差分処理を行う固体撮像素子における光量に対するリセットレベルと信号レベルの光量依存性、差分処理結果の光量依存性及びクリップされた差分処理結果の光量依存性を示す図である。太陽を撮影し黒沈み現象が発生した場合の画像を示す図である。

符号の説明

10 画素
11 垂直信号線
12 負荷電流源
13，14 水平信号線
100 画素部
200 差分処理部
300 リセットレベル検出部
400 前処理部
500 補正処理部
510 補正対象画素抽出部
520 補正部
530 メモリ

Claims

２次元状に配列された複数の画素と、
前記画素のリセットレベルと前記画素に入射する光信号に応じて変化する信号レベルとの差分処理を行い、当該画素の撮像信号を生成する差分処理手段と、
前記リセットレベルが所定範囲内又は所定範囲外かを検出し、その結果を出力するリセットレベル検出手段と、
前記差分処理手段による差分処理結果と前記リセットレベル検出手段による検出結果に基づいて補正対象画素を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された補正対象画素の前記差分処理手段による差分処理結果を飽和レベルに対応する撮像信号に置き換える補正手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
前記抽出手段は、前記リセットレベル検出手段による検出結果が所定範囲外である画素と前記差分処理手段による差分処理結果が飽和レベルにある画素との間に位置する画素を補正対象画素として抽出することを特徴とする請求項１に係る撮像装置。