JP2009302850A - Noise removal device of solid-state image sensor, image capturing apparatus, noise removal method of solid-state image sensor - Google Patents

Noise removal device of solid-state image sensor, image capturing apparatus, noise removal method of solid-state image sensor Download PDF

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努 本田
Kazuhiro Haneda
和寛 羽田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noise removal device of a solid-state image sensor, etc. capable of removing fixed pattern noise with comparatively high precision without causing size increase of an image sensor and great increase in photography time. <P>SOLUTION: The noise removal device of the solid-state image sensor includes: a pixel part 12 having an OB pixel region and an effective pixel region; a first correction data operation part and first correction processing part 14 which calculates first correction data by every line by performing round averaging of pixel signals in the column direction, corrects the pixel signals by every line using the first calculated correction data regarding the OB pixel region, and corrects pixel signals in each line using the first correction data finally obtained after processing the OB pixel region regarding the effective pixel region; and a second correction data operation part and second correction processing part 15 which calculates second correction data by performing averaging of the pixel signals in the column direction regarding the OB pixel region after first correction processing, and corrects the effective pixel region after the first correction processing based on the second correction data regarding the effective pixel region. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、行方向および列方向に複数の画素が配列された固体撮像素子のノイズ除去装置、撮像装置、固体撮像素子のノイズ除去方法に関する。   The present invention relates to a noise removing device for a solid-state imaging device in which a plurality of pixels are arranged in a row direction and a column direction, an imaging device, and a noise removing method for the solid-state imaging device.

デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等に用いられる固体撮像素子、特にMOS型の固体撮像素子には、縦方向の縞模様をなす固定パターンノイズが発生することがある。この固定パターンノイズは、画素に構成されているトランジスタの特性ばらつきや、あるいは各列の読み出し回路の特性ばらつきなどに起因して発生するものである。   In a solid-state image pickup device used for a digital camera, a digital video camera, or the like, in particular, a MOS type solid-state image pickup device, fixed pattern noise having a vertical stripe pattern may occur. This fixed pattern noise is generated due to variations in characteristics of transistors included in a pixel or variations in characteristics of readout circuits in each column.

この固定パターンノイズは、より具体的には、撮像素子の各行において、水平方向の同一位置に同一レベルのノイズとして現れ、画像全体を見たときには縦方向の縞模様となる。   More specifically, the fixed pattern noise appears as noise of the same level at the same position in the horizontal direction in each row of the image sensor, and becomes a vertical stripe pattern when the entire image is viewed.

このような固定パターンノイズを補正する技術は、従来より種々のものが提案されているが、処理としては主に2つの段階に分けられる。すなわち、固定パターンノイズの検出処理と、検出した固定パターンノイズの除去処理と、である。   Various techniques for correcting such fixed pattern noise have been proposed in the past, but the process is mainly divided into two stages. That is, a detection process of fixed pattern noise and a removal process of detected fixed pattern noise.

まず、第1の段階である固定パターンノイズの検出に関しては、撮像素子の遮光部分であるOB(オプティカルブラック)領域からの読出信号を使用するか、または撮像素子をメカニカルシャッタ等を用いて一時的に遮光し、この遮光状態における有効画素領域からの読出信号を使用する。ただし、撮像素子からの読出信号には一般にランダムノイズが含まれているために、このランダムノイズを除去した固定パターンノイズを検出しないと、ランダムノイズに起因する望ましくないパターンが発生してしまう可能性がある。そこで、サンプル数がNならばランダムノイズ量が1/√Nとなることを利用して、複数行分の読出信号を使用しラインダムノイズの低減を図る。すなわち、同一列に属する複数画素の加算平均を算出することを、撮像素子の所定の列に対して行うことにより、固定パターンノイズ以外のランダムノイズ成分を低減した固定パターンノイズを抽出する。   First, with respect to detection of fixed pattern noise, which is the first stage, a read signal from an OB (optical black) region that is a light-shielding portion of the image sensor is used, or the image sensor is temporarily used by using a mechanical shutter or the like. The readout signal from the effective pixel region in this light shielding state is used. However, since the readout signal from the image sensor generally contains random noise, an undesired pattern may occur due to random noise unless fixed pattern noise from which this random noise is removed is detected. There is. Therefore, by using the fact that the random noise amount is 1 / √N when the number of samples is N, the read signal for a plurality of rows is used to reduce line dam noise. That is, fixed pattern noise in which random noise components other than fixed pattern noise are reduced is extracted by calculating an average of a plurality of pixels belonging to the same column for a predetermined column of the image sensor.

次に、第2の段階である固定パターンノイズの除去に関しては、上述したように検出した固定パターンノイズを補正データとして記録しておき、撮影画像データからこの補正データを減算する等の処理が行われる。   Next, regarding the removal of the fixed pattern noise, which is the second stage, processing such as recording the fixed pattern noise detected as described above as correction data and subtracting the correction data from the photographed image data is performed. Is called.

このような固定パターンノイズ補正に関しては、例えば特開平10−313428号公報に提案された技術が一例として挙げられる。該公報に記載の技術は、固定パターンノイズ補正データを生成するに際して、固定パターンノイズ以外のランダムノイズを除去するために、OB画素領域または遮光した有効画素領域で多数行の読出データを必要とするものとなっている。この技術を、OB画素領域からの読出データのみに基づいて実現しようとすると、OB画素領域として使用するライン数を増やさなければならない。しかし、OB画素領域を増やすことは、有効画素領域以外の読み出し領域を増やすことになるために、チップサイズの増大(ひいては、撮像素子の高コスト化)を招いたり、撮像フレームレートの低下を招いたりすることになってしまう。   As such a fixed pattern noise correction, for example, the technique proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-313428 can be cited as an example. When generating fixed pattern noise correction data, the technique described in this publication requires a large number of rows of read data in an OB pixel area or a light-shielded effective pixel area in order to remove random noise other than fixed pattern noise. It has become a thing. If this technique is to be realized based only on read data from the OB pixel area, the number of lines used as the OB pixel area must be increased. However, increasing the OB pixel area increases the readout area other than the effective pixel area, which increases the chip size (and consequently increases the cost of the image sensor) and decreases the imaging frame rate. Will end up.

また、特開2004−208240号公報には、上述したような特開平10−313428号公報の課題を解決するための提案がなされている。該公報に記載の技術は、OB画素領域の行数を増やす代わりに(つまり、1フレーム単位で得られるOB画素領域からの読出データは従来の固体撮像素子と同様の行数のままである)、複数フレーム分のOB画素領域の画素を累積加算することにより多数行分に相当するOB画素領域の読出データを取得して、この読出データに基づき固定パターンノイズ補正データを生成するものとなっている。
特開平10−313428号公報 特開2004−208240号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-208240 proposes to solve the above-described problem of Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-313428. The technique described in the publication is not an increase in the number of rows in the OB pixel region (that is, read data from the OB pixel region obtained in units of one frame remains the same as the number of rows in the conventional solid-state imaging device) The readout data of the OB pixel area corresponding to many rows is obtained by accumulating the pixels of the OB pixel area for a plurality of frames, and the fixed pattern noise correction data is generated based on the readout data. Yes.
JP 10-313428 A JP 2004-208240 A

しかしながら、上記特開2004−208240号公報に記載の技術では、固定パターンノイズ補正データを生成するに際して複数フレームの撮影を行う必要があるために、1フレームの撮影しか行わない静止画撮影などの場合には、高精度の固定パターンノイズ除去を行うことができない。   However, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-208240, since it is necessary to shoot a plurality of frames when generating the fixed pattern noise correction data, in the case of still image shooting where only one frame is shot However, it is impossible to remove fixed pattern noise with high accuracy.

このように、従来の技術では、固定パターンノイズを高精度に除去しようとすると、撮像素子の大型化を招いたり、撮影に要する時間の大幅な増大を招いたりしていた。   As described above, in the conventional technique, if the fixed pattern noise is to be removed with high accuracy, the size of the image sensor is increased, or the time required for photographing is significantly increased.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像素子の大型化や撮影時間の大幅な増加を招くことなく、固定パターンノイズを比較的高精度に除去することができる固体撮像素子のノイズ除去装置、撮像装置、固体撮像素子のノイズ除去方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and noise of a solid-state imaging device capable of removing fixed pattern noise with relatively high accuracy without causing an increase in the size of the imaging device and a significant increase in shooting time. An object of the present invention is to provide a removal device, an imaging device, and a noise removal method for a solid-state imaging device.

上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様による固体撮像素子のノイズ除去装置は、行方向および列方向に複数の画素が配列された画素部を有する固体撮像素子と、上記画素部における光が入射していない第1の所定領域に含まれる複数行の画素について列方向の画素信号の加算平均値である第1補正データを該画素部の各列に関して演算する第1補正データ演算部と、任意の画素の画素信号を該任意の画素が属する列に対応する上記第1補正データに基づいて補正する第1補正処理部と、上記第1補正処理部により補正された上記画素部における光が入射していない第2の所定領域に含まれる複数行の画素について列方向の画素信号の加算平均値である第2補正データを該画素部の各列に関して演算する第2補正データ演算部と、上記第1補正処理部により補正された任意の画素の画素信号を該任意の画素が属する列に対応する上記第2補正データに基づいて補正する第2補正処理部と、を具備したものである。   In order to achieve the above object, a solid-state image sensor noise removal device according to a first aspect of the present invention includes a solid-state image sensor having a pixel portion in which a plurality of pixels are arranged in a row direction and a column direction, and the pixel. 1st correction data which calculates the 1st correction data which is the addition average value of the pixel signal of a column direction about each column of the pixel part about the pixel of a plurality of rows contained in the 1st predetermined field where the light in the part does not enter An arithmetic unit, a first correction processing unit that corrects a pixel signal of an arbitrary pixel based on the first correction data corresponding to a column to which the arbitrary pixel belongs, and the pixel corrected by the first correction processing unit Second correction data for calculating, for each column of the pixel unit, second correction data that is an average value of pixel signals in the column direction for a plurality of rows of pixels included in a second predetermined region where no light is incident on the unit An arithmetic unit; A second correction processing unit that corrects a pixel signal of an arbitrary pixel corrected by the first correction processing unit based on the second correction data corresponding to the column to which the arbitrary pixel belongs. .

また、本発明の第2の態様による撮像装置は、上記第1の態様による固体撮像素子のノイズ除去装置を具備したものである。   An image pickup apparatus according to a second aspect of the present invention includes the noise removing device for a solid-state image pickup element according to the first aspect.

さらに、本発明の第3の態様による固体撮像素子のノイズ除去方法は、行方向および列方向に複数の画素が配列された画素部を有する固体撮像素子の該画素部における光が入射していない第1の所定領域に含まれる複数行の画素について列方向の画素信号の加算平均値である第1補正データを該画素部の各列に関して演算する第1補正データ演算ステップと、任意の画素の画素信号を該任意の画素が属する列に対応する上記第1補正データに基づいて補正する第1補正処理ステップと、上記第1補正処理ステップにより補正された上記画素部における光が入射していない第2の所定領域に含まれる複数行の画素について列方向の画素信号の加算平均値である第2補正データを該画素部の各列に関して演算する第2補正データ演算ステップと、上記第1補正処理ステップにより補正された任意の画素の画素信号を該任意の画素が属する列に対応する上記第2補正データに基づいて補正する第2補正処理ステップと、を有する方法である。   Furthermore, in the noise removal method for a solid-state imaging device according to the third aspect of the present invention, light in the pixel portion of the solid-state imaging device having a pixel portion in which a plurality of pixels are arranged in the row direction and the column direction is not incident. A first correction data calculating step for calculating first correction data for each column of the pixel unit, which is an average value of pixel signals in the column direction for a plurality of rows of pixels included in the first predetermined region; A first correction processing step for correcting the pixel signal based on the first correction data corresponding to the column to which the arbitrary pixel belongs, and light in the pixel portion corrected by the first correction processing step is not incident A second correction data calculation step of calculating, for each column of the pixel unit, second correction data that is an addition average value of pixel signals in the column direction for a plurality of rows of pixels included in the second predetermined region; A second correction process step of correcting the basis of serial arbitrary pixel signals of the pixels corrected by the first correction processing step to said second correction data corresponding to the column in which the arbitrary pixel belongs, is a method with.

本発明の固体撮像素子のノイズ除去装置、撮像装置、固体撮像素子のノイズ除去方法によれば、撮像素子の大型化や撮影時間の大幅な増加を招くことなく、固定パターンノイズを比較的高精度に除去することが可能となる。   According to the solid-state image pickup device noise removing device, the image pickup apparatus, and the solid-state image pickup device noise removing method of the present invention, fixed pattern noise is relatively highly accurate without causing an increase in the size of the image pickup device and a significant increase in shooting time. Can be removed.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[実施形態1]
図1から図19は本発明の実施形態1を示したものであり、図1は撮像装置の構成を示すブロック図である。
[Embodiment 1]
1 to 19 show the first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the imaging apparatus.

本実施形態は、固体撮像素子のノイズ除去装置を撮像装置に適用した実施形態となっている。   The present embodiment is an embodiment in which a noise removing device for a solid-state imaging device is applied to an imaging device.

この撮像装置は、レンズ1と、撮像部2と、画像処理部3と、表示部4と、カメラ操作部5と、カメラ制御部7と、を備えている。なお、メモリカード9は、この撮像装置に対して着脱可能に構成されているために、この撮像装置固有の構成でなくても構わない。   The imaging apparatus includes a lens 1, an imaging unit 2, an image processing unit 3, a display unit 4, a camera operation unit 5, and a camera control unit 7. Since the memory card 9 is configured to be detachable from the imaging apparatus, the memory card 9 may not have a configuration unique to the imaging apparatus.

レンズ1は、被写体の光学像を撮像部2の画素部12(図2〜図4等参照)に結像するためのものである。   The lens 1 is used to form an optical image of a subject on the pixel unit 12 (see FIGS. 2 to 4 and the like) of the imaging unit 2.

撮像部2は、上述した画素部12を備える固体撮像素子を含み、レンズ1により結像された被写体の光学像を光電変換して出力するものである。   The imaging unit 2 includes a solid-state imaging device including the pixel unit 12 described above, and photoelectrically converts an optical image of a subject formed by the lens 1 and outputs the optical image.

画像処理部3は、撮像部2からデジタル化されて出力される画像信号(図2,図4参照)、または撮像部2から出力された後にデジタル化された画像信号(図3参照)に、種々のデジタル的な画像処理(この画像処理は、例えば記録再生用の圧縮伸長処理等も含む)を行うものである。   The image processing unit 3 converts an image signal (see FIGS. 2 and 4) that is digitized and output from the imaging unit 2, or an image signal (see FIG. 3) that is digitized after being output from the imaging unit 2, Various digital image processing (this image processing includes, for example, compression / decompression processing for recording / reproduction) is performed.

表示部4は、画像処理部3により表示用に画像処理された信号に基づき画像を表示するものである。   The display unit 4 displays an image based on a signal image-processed for display by the image processing unit 3.

メモリカード9は、画像処理部3により記録用に画像処理された信号を保存するための記録媒体である。   The memory card 9 is a recording medium for storing a signal image-processed for recording by the image processing unit 3.

カメラ操作部5は、この撮像装置に対する各種の操作入力を行うためのものである。このカメラ操作部5は、撮像装置の感度を入力するための感度入力部6を備えて構成されている。   The camera operation unit 5 is for performing various operation inputs to the imaging apparatus. The camera operation unit 5 includes a sensitivity input unit 6 for inputting the sensitivity of the imaging apparatus.

カメラ制御部7は、カメラ操作部5からの操作入力に基づいて、撮像部2、画像処理部3、メモリカード9等を含むこの撮像装置全体を制御する制御部である。このカメラ制御部7は、例えば撮像部2から得られた画像信号に基づいて算出した被写体の輝度値(あるいは、図示しない測光装置により測定した被写体の輝度値)に基づく自動制御により、または上述した感度入力部6からの手動設定入力により、撮像装置の感度を設定する感度設定部8を備えている。ここに、撮像装置の感度とは、撮像部2におけるアナログ信号の増幅(ゲイン)、あるいは画像処理部3におけるデジタル的な信号増幅などが具体例として挙げられる。   The camera control unit 7 is a control unit that controls the entire imaging apparatus including the imaging unit 2, the image processing unit 3, the memory card 9, and the like based on an operation input from the camera operation unit 5. The camera control unit 7 is, for example, automatically controlled based on the luminance value of the subject calculated based on the image signal obtained from the imaging unit 2 (or the luminance value of the subject measured by a photometric device not shown), or as described above. A sensitivity setting unit 8 is provided for setting the sensitivity of the imaging device by manual setting input from the sensitivity input unit 6. Here, the sensitivity of the imaging device is exemplified by an amplification (gain) of an analog signal in the imaging unit 2 or a digital signal amplification in the image processing unit 3.

次に、図2から図4を参照して、撮像部2と画像処理部3とにおける機能の振り分けの幾つかの例について説明する。   Next, with reference to FIGS. 2 to 4, some examples of function distribution in the imaging unit 2 and the image processing unit 3 will be described.

まず、図2は、補正データ演算および補正処理の一部を撮像部2に、他の一部を画像処理部3に、それぞれ担わせるようにした構成例を示すブロック図である。   First, FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example in which a part of correction data calculation and correction processing is performed by the imaging unit 2 and the other part is performed by the image processing unit 3, respectively.

撮像部2は、TG部11と、画素部12と、増幅部・CDS部・A/D変換部13と、第1補正データ演算部・第1補正処理部14(なお、以下において、簡単のために第1補正部14などと適宜記載する)と、を備えている。   The imaging unit 2 includes a TG unit 11, a pixel unit 12, an amplification unit, a CDS unit, an A / D conversion unit 13, a first correction data calculation unit, and a first correction processing unit 14 (in the following, a simple Therefore, the first correction unit 14 and the like are appropriately described).

ここに、TG部11は、撮像部2内の各部の動作の同期をとるためのタイミング信号を発生するタイミングジェネレータである。   Here, the TG unit 11 is a timing generator that generates a timing signal for synchronizing the operation of each unit in the imaging unit 2.

画素部12は、複数の画素を行方向および列方向の2次元状に配列して構成されており、上述したレンズ1により結像された被写体光学像を光電変換して、電気的な撮像信号を生成するものである。なお、この撮像装置がカラー画像を取得するためのものであって、いわゆる単板構成である場合には、画素部12のレンズ1側に、例えばベイヤー配列のカラーフィルタが配設されている。   The pixel unit 12 is configured by two-dimensionally arranging a plurality of pixels in the row direction and the column direction, and photoelectrically converts the subject optical image formed by the lens 1 described above to obtain an electrical imaging signal. Is generated. In the case where the imaging apparatus is for obtaining a color image and has a so-called single plate configuration, a Bayer array color filter, for example, is disposed on the lens 1 side of the pixel unit 12.

増幅部・CDS部・A/D変換部13は、画素部12から得られた撮像信号をアナログ的に増幅する増幅部、アナログ信号に相関二重サンプリングを行うCDS部、アナログの撮像信号をデジタルの画像信号に変換するA/D変換部、を含んでいる。   The amplification unit / CDS unit / A / D conversion unit 13 is an amplification unit that amplifies the imaging signal obtained from the pixel unit 12 in an analog manner, a CDS unit that performs correlated double sampling on the analog signal, and a digital imaging signal. An A / D conversion unit for converting the image signal into the image signal.

第1補正部14は、増幅部・CDS部・A/D変換部13から出力されるデジタルの画像信号に、後述するような第1段階目の固定パターンノイズ除去の処理を行うものである。   The first correction unit 14 performs a first-stage fixed pattern noise removal process, which will be described later, on the digital image signal output from the amplification unit / CDS unit / A / D conversion unit 13.

次に、画像処理部3は、第2補正データ演算部・第2補正処理部15(なお、以下において、簡単のために第2補正部15などと適宜記載する)と、デモザイキング部16と、ホワイトバランス・γ補正部17と、圧縮/伸張部18と、を備えている。   Next, the image processing unit 3 includes a second correction data calculation unit / second correction processing unit 15 (hereinafter, appropriately described as the second correction unit 15 or the like for the sake of simplicity), a demosaicing unit 16, A white balance / γ correction unit 17 and a compression / expansion unit 18.

第2補正部15は、上記第1補正部14から出力される固定パターンノイズがある程度除去されたデジタルの画像信号に、後述するような第2段階目の固定パターンノイズ除去の処理を行うことにより、より高精度に固定パターンノイズが除去されたデジタルの画像信号を生成するものである。   The second correction unit 15 performs a second-stage fixed pattern noise removal process, which will be described later, on the digital image signal from which the fixed pattern noise output from the first correction unit 14 has been removed to some extent. Thus, a digital image signal from which fixed pattern noise has been removed is generated with higher accuracy.

デモザイキング部16は、第2補正部15から出力されるデジタルの画像信号(単板状態の画像信号)から、いわゆる三板状態の画像信号を生成するものである。   The demosaicing unit 16 generates a so-called three-plate image signal from the digital image signal (single-plate image signal) output from the second correction unit 15.

ホワイトバランス・γ補正部17は、デモザイキング部16から出力される画像信号に、ホワイトバランス処理、およびγ補正処理を行うものである。   The white balance / γ correction unit 17 performs white balance processing and γ correction processing on the image signal output from the demosaicing unit 16.

圧縮/伸張部18は、ホワイトバランス・γ補正部17から出力される画像信号に圧縮処理を行うものである。また、この圧縮/伸張部18は、メモリカード9から読み出された圧縮状態の画像信号を伸張する処理も行うようになっている。   The compression / decompression unit 18 performs compression processing on the image signal output from the white balance / γ correction unit 17. The compression / decompression unit 18 also performs a process of decompressing the compressed image signal read from the memory card 9.

次に、図3は、補正データ演算および補正処理を画像処理部3に担わせるようにした構成例を示すブロック図である。   Next, FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example in which the correction processing and correction processing are performed by the image processing unit 3.

この図3に示す構成においては、撮像部2は、TG部11と、画素部12と、増幅部・CDS部13aと、を備えている。   In the configuration shown in FIG. 3, the imaging unit 2 includes a TG unit 11, a pixel unit 12, and an amplification unit / CDS unit 13a.

そして、撮像部2の増幅部・CDS部13aから出力されるアナログの撮像信号は、この撮像部2の外部に設けられたA/D変換部13bによりデジタルの画像信号に変換されるようになっている。   The analog imaging signal output from the amplification unit / CDS unit 13a of the imaging unit 2 is converted into a digital image signal by the A / D conversion unit 13b provided outside the imaging unit 2. ing.

さらに、画像処理部3には、図2に示した構成に加えて、さらに第1補正部14が設けられていて、A/D変換部13bからのデジタルの画像信号は、この第1補正部14に入力されるようになっている。   Further, the image processing unit 3 is further provided with a first correction unit 14 in addition to the configuration shown in FIG. 2, and the digital image signal from the A / D conversion unit 13 b is the first correction unit. 14 is input.

そして、この第1補正部14により処理された画像信号が、次に、第2補正部15により処理されるのは、上述と同様である。   The image signal processed by the first correction unit 14 is then processed by the second correction unit 15 in the same manner as described above.

続いて、図4は、補正データ演算および補正処理を撮像部2に担わせるようにした構成例を示すブロック図である。   Next, FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example in which correction data calculation and correction processing are performed by the imaging unit 2.

この図4に示す構成においては、撮像部2は、TG部11と、画素部12と、増幅部・CDS部・A/D変換部13と、第1補正部14と、第2補正部15と、を備えている。一方、画像処理部3は、図2に示した構成から、第2補正部15を削除した構成となっている。   In the configuration shown in FIG. 4, the imaging unit 2 includes a TG unit 11, a pixel unit 12, an amplification unit / CDS unit / A / D conversion unit 13, a first correction unit 14, and a second correction unit 15. And. On the other hand, the image processing unit 3 has a configuration in which the second correction unit 15 is deleted from the configuration shown in FIG.

上述した図2〜図4に示した構成の何れを採用しても構わないが、固定パターンノイズの除去を行う構成は、従来より、画像処理部側のみで行うものと、撮像部側のみで行うものと、が知られているために、図2に示したような構成は、これら両者を組み合わせることにより特別な新規の設計等を要することなく達成し得るという点で、利点を有している。また、図3に示した構成は、撮像部2を小型化することができるという点、さらに撮像部2にデジタル的な処理回路を組み込まなくて済むという点で、利点を有している。そして、図4に示した構成は、固体撮像素子に電子回路を組み込むことが可能になりつつある技術動向に即しているという点で、利点を有している。   Any of the configurations shown in FIGS. 2 to 4 described above may be adopted. However, the configuration for removing fixed pattern noise is conventionally performed only on the image processing unit side and only on the imaging unit side. Since it is known what to do, the configuration as shown in FIG. 2 has an advantage in that both can be achieved without the need for a special new design or the like. Yes. Further, the configuration shown in FIG. 3 has an advantage in that the imaging unit 2 can be reduced in size, and further, it is not necessary to incorporate a digital processing circuit in the imaging unit 2. The configuration shown in FIG. 4 has an advantage in that it conforms to a technical trend that is becoming possible to incorporate an electronic circuit into a solid-state imaging device.

次に、図5は、画素部12の構成および読み出し順序を示す図である。   Next, FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the pixel unit 12 and a reading order.

画素部12は、OB(オプティカルブラック)画素領域12obと、有効画素領域12efと、を備えて構成されている。この画素部12における画素データの読み出しは、ハッチングを付した部分に示すような水平1行データ12LD毎に行われ、矢印AR1に示すような順序で読み出される。すなわち、画素データの読み出しは、水平1行を単位として、まずOB画素領域12obに対して行われ、その後に有効画素領域12efに対して行われるようになっている。   The pixel unit 12 includes an OB (optical black) pixel region 12ob and an effective pixel region 12ef. Reading of the pixel data in the pixel unit 12 is performed for each horizontal line data 12LD as shown in the hatched portion, and is read in the order shown by the arrow AR1. That is, pixel data is read out for the OB pixel region 12ob first, and then for the effective pixel region 12ef in units of one horizontal row.

続いて、図6は、OB画素領域12obの画素構成を示す図である。   Next, FIG. 6 is a diagram illustrating a pixel configuration of the OB pixel region 12ob.

ここに、画素部12は、水平方向の画素数がmであるものとし、OB画素領域12obはkライン分(このOB画素領域12obのライン数は、上述した特開平10−313428号公報を参照して説明した多数行の例とは異なり、通常の固体撮像素子に設けられている程度のライン数となっている)設けられているものとする。このときには、OB画素領域12obに配列されている画素は、図示のように、P(1,1)〜P(m,k)となる。なお、画素P(i,j)(ここに、i,jは整数)の画素データを、同様の記号を用いてP(i,j)により表すことにする(なお、この表記は、有効画素領域12efの画素ついても用いることにする)。   Here, it is assumed that the number of pixels in the horizontal direction is m, and the OB pixel region 12ob is equivalent to k lines (refer to the above-mentioned JP-A-10-31428 for the number of lines in the OB pixel region 12ob). Unlike the example of multiple rows described above, it is assumed that the number of lines is as high as that provided in a normal solid-state image sensor. At this time, the pixels arranged in the OB pixel area 12ob are P (1, 1) to P (m, k) as shown in the figure. Note that pixel data of a pixel P (i, j) (where i and j are integers) is represented by P (i, j) using the same symbols (this notation is an effective pixel). The pixel in the region 12ef is also used).

本実施形態においては、この図6に示すようなOB画素領域12obの読出データのみを用いて、固定パターンノイズを除去する際に用いる補正データを算出するようになっている。   In the present embodiment, correction data used for removing fixed pattern noise is calculated using only the read data of the OB pixel area 12ob as shown in FIG.

次に、図7は、第1補正データ演算部・第1補正処理部14および第2補正データ演算部・第2補正処理部15の構成を示す図である。   Next, FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the first correction data calculation unit / first correction processing unit 14 and the second correction data calculation unit / second correction processing unit 15.

本実施形態においては、第1補正部14の構成と第2補正部15の構成とは基本的に同一であるために、この図7を参照してこれらの構成をまとめて説明する。   In the present embodiment, since the configuration of the first correction unit 14 and the configuration of the second correction unit 15 are basically the same, these configurations will be described together with reference to FIG.

第1,第2補正部14,15は、スイッチ21と、加算部22と、演算部23と、遅延部24と、初期値付与部25と、固定パターンノイズ補正データ記録部26と、減算部27と、を備えて構成されている。   The first and second correction units 14 and 15 include a switch 21, an addition unit 22, a calculation unit 23, a delay unit 24, an initial value giving unit 25, a fixed pattern noise correction data recording unit 26, and a subtraction unit. 27.

入力データは、スイッチ21と減算部27とへ接続されている。スイッチ21は、加算部22へ接続されている。加算部22は、演算部23へ接続されている。演算部23は、遅延部24および固定パターンノイズ補正データ記録部26へ接続されている。また、初期値付与部25も遅延部24へ接続されている。遅延部24は、加算部22へ接続されている。固定パターンノイズ補正データ記録部26は、減算部27へ接続されている。そして、減算部27から出力データが出力されるようになっている。   The input data is connected to the switch 21 and the subtracting unit 27. The switch 21 is connected to the adding unit 22. The addition unit 22 is connected to the calculation unit 23. The calculation unit 23 is connected to the delay unit 24 and the fixed pattern noise correction data recording unit 26. The initial value giving unit 25 is also connected to the delay unit 24. The delay unit 24 is connected to the addition unit 22. The fixed pattern noise correction data recording unit 26 is connected to the subtracting unit 27. Then, output data is output from the subtracting unit 27.

スイッチ21は、入力データがOB画素領域12obの読出データである場合にはオンし、有効画素領域12efの読出データである場合にはオフするスイッチである。   The switch 21 is a switch that is turned on when the input data is read data of the OB pixel region 12ob, and is turned off when the input data is read data of the effective pixel region 12ef.

加算部22は、入力データと、遅延部24により例えば1ライン分遅延されたデータとを加算するものである。   The adder 22 adds the input data and the data delayed by one line by the delay unit 24, for example.

演算部23は、加算部22から出力されるデータを、本実施形態においては例えば2で割るものである。   The calculation unit 23 divides the data output from the addition unit 22 by, for example, 2 in this embodiment.

遅延部24は、演算部23から出力されるデータを、本実施形態においては例えば1ライン分の読み出し時間だけ遅延するものであり、例えばラインバッファを含んで構成されている。   The delay unit 24 delays the data output from the calculation unit 23 by, for example, a reading time for one line in the present embodiment, and includes a line buffer, for example.

初期値付与部25は、入力データがOB画素領域12obの1ライン目の読出データである場合に、遅延部24から出力するデータ(初期値)を予め与えるものである。   The initial value giving unit 25 gives in advance data (initial value) output from the delay unit 24 when the input data is read data of the first line of the OB pixel region 12ob.

固定パターンノイズ補正データ記録部26は、1ライン分のラインバッファとして構成されていて、演算部23から次のラインのデータが出力されると、既に記憶しているラインデータに上書きして保存するものとなっている。そして、OB画素領域12obの読出データが終了して、スイッチ21がオフすることにより演算部23から次のラインのデータが出力されなくなると、OB画素領域12obにおける最終ラインの処理を行った結果記憶しているラインデータをそのまま記憶し続けるようになっている。   The fixed pattern noise correction data recording unit 26 is configured as a line buffer for one line, and when the next line data is output from the calculation unit 23, it overwrites and stores the already stored line data. It has become a thing. Then, when the readout data of the OB pixel area 12ob is completed and the data of the next line is no longer output from the calculation unit 23 when the switch 21 is turned off, the result of processing the last line in the OB pixel area 12ob is stored. It keeps memorizing the line data.

減算部27は、入力データから、固定パターンノイズ補正データ記録部26に記憶されている固定パターンノイズ補正データ(以下では、第1補正部14に係る固定パターンノイズ補正データを第1補正データ、第2補正部15に係る固定パターンノイズ補正データを第2補正データなどという)を減算して、固定パターンノイズが低減された出力データを出力するものである。   The subtracting unit 27 uses the fixed pattern noise correction data stored in the fixed pattern noise correction data recording unit 26 (hereinafter, the fixed pattern noise correction data related to the first correction unit 14 as the first correction data and the first correction data from the input data. 2) subtracting the fixed pattern noise correction data related to the correction unit 15 (referred to as second correction data, etc.) to output output data in which the fixed pattern noise is reduced.

図8は、第1補正データ演算部・第1補正処理部14の要部における処理の様子を説明するための図である。上述した図7とこの図8を参照して、第1補正部14における処理について説明する。   FIG. 8 is a diagram for explaining a state of processing in a main part of the first correction data calculation unit / first correction processing unit 14. The processing in the first correction unit 14 will be described with reference to FIG. 7 and FIG. 8 described above.

画素P(i,j)に対して、第1補正部14において適用される第1補正データをC1(i,j)とする。すると、第1補正部14において算出される第1補正データは、図6に示したようなOB画素領域12obの画素配列P(1,1)〜P(m,k)に対応して、C1(1,1)〜C1(m,k)となる。そして、有効画素領域12efからの各ラインの読み出し画素に対しては、OB画素領域12obに関する処理を行った後に最終的に得られる第1補正データC1(1,k)〜C1(m,k)が適用されることになる。   The first correction data applied in the first correction unit 14 for the pixel P (i, j) is C1 (i, j). Then, the first correction data calculated in the first correction unit 14 corresponds to the pixel array P (1, 1) to P (m, k) of the OB pixel region 12ob as shown in FIG. (1, 1) to C1 (m, k). Then, the first correction data C1 (1, k) to C1 (m, k) finally obtained after the processing related to the OB pixel region 12ob is performed on the readout pixels of each line from the effective pixel region 12ef. Will be applied.

このとき、第1補正データC1(i,j)の算出は、次のような巡回加算平均によって行われるようになっている。   At this time, the calculation of the first correction data C1 (i, j) is performed by the following cyclic addition average.

まず、処理を開始する前に、初期値付与部25が、遅延部24に対して、1ライン分の第1補正データの初期値C1(i,0)(ここに、i=1,…,m)を与えておく。   First, before starting the processing, the initial value assigning unit 25 sets the initial value C1 (i, 0) of the first correction data for one line (where i = 1,... m).

そして、1ライン目の画素データP(i,1)が入力されると、加算部22が遅延部24からの初期値C1(i,0)との加算を行い、この加算結果を演算部23が2で割ることにより、次に示すように1ライン目の第1補正データC1(i,1)が算出される。
C1(i,1)={C1(i,0)+P(i,1)}/2
こうして算出された第1補正データC1(i,1)は、固定パターンノイズ補正データ記録部26に上書き保存されるとともに、遅延部24へ出力されて1ライン分の読み出し時間の遅延が行われる。
When the pixel data P (i, 1) of the first line is input, the adding unit 22 adds the initial value C1 (i, 0) from the delay unit 24, and the addition result is calculated by the calculating unit 23. Is divided by 2, the first correction data C1 (i, 1) for the first line is calculated as shown below.
C1 (i, 1) = {C1 (i, 0) + P (i, 1)} / 2
The first correction data C1 (i, 1) calculated in this way is overwritten and stored in the fixed pattern noise correction data recording unit 26, and is output to the delay unit 24 to delay the readout time for one line.

同様にして、2ライン目およびそれ以降の処理は、次のように行われる。
C1(i,2)={C1(i,1)+P(i,2)}/2
C1(i,3)={C1(i,2)+P(i,3)}/2

C1(i,k)={C1(i,k−1)+P(i,k)}/2
Similarly, the processing for the second line and thereafter is performed as follows.
C1 (i, 2) = {C1 (i, 1) + P (i, 2)} / 2
C1 (i, 3) = {C1 (i, 2) + P (i, 3)} / 2
...
C1 (i, k) = {C1 (i, k-1) + P (i, k)} / 2

このようにして、OB画素領域12obの全てのラインの処理が終了すると、スイッチ21がオフになって、固定パターンノイズ補正データ記録部26には第1補正データC1(i,k)がそのまま記憶され続ける。   In this way, when the processing of all the lines in the OB pixel area 12ob is completed, the switch 21 is turned off, and the first correction data C1 (i, k) is stored in the fixed pattern noise correction data recording unit 26 as it is. Continue to be.

一方、減算部27においては、入力データから、固定パターンノイズ補正データ記録部26に記憶されている第1補正データの減算が行われる。   On the other hand, the subtraction unit 27 subtracts the first correction data stored in the fixed pattern noise correction data recording unit 26 from the input data.

まず、この第1補正部14からの出力データとなる補正後の画素データをP1(i,j)としておく。すると、入力データがOB画素領域12obの画素データである場合には、この出力データP1(i,j)は、減算部27により次のように算出される。
P1(i,j)=P(i,j)−C1(i,j)
First, pixel data after correction that is output data from the first correction unit 14 is set as P1 (i, j). Then, when the input data is the pixel data of the OB pixel region 12ob, the output data P1 (i, j) is calculated by the subtractor 27 as follows.
P1 (i, j) = P (i, j) -C1 (i, j)

具体的に、入力データがOB画素領域12obの1ライン目である場合には、出力データP1(i,1)は、次のようになる。
P1(i,1)=P(i,1)−C1(i,1)
Specifically, when the input data is the first line of the OB pixel area 12ob, the output data P1 (i, 1) is as follows.
P1 (i, 1) = P (i, 1) -C1 (i, 1)

また、入力データが有効画素領域12efの画素データである場合には、第1補正部14からの出力データP1(i,j)は、減算部27により次のように算出される。
P1(i,j)=P(i,j)−C1(i,k)
When the input data is pixel data of the effective pixel region 12ef, the output data P1 (i, j) from the first correction unit 14 is calculated by the subtraction unit 27 as follows.
P1 (i, j) = P (i, j) -C1 (i, k)

このような、第1補正部14からの補正後の画素データP1(i,j)が、第2補正部15へ入力される。   Such corrected pixel data P <b> 1 (i, j) from the first correction unit 14 is input to the second correction unit 15.

次に、図9は、第2補正データ演算部・第2補正処理部15の要部における処理の様子を説明するための図である。上述した図7とこの図9を参照して、第2補正部15における処理について説明する。   Next, FIG. 9 is a diagram for explaining the processing in the main part of the second correction data calculation unit / second correction processing unit 15. The processing in the second correction unit 15 will be described with reference to FIG. 7 and FIG. 9 described above.

図7を参照して説明したように、第2補正部15の構成は、第1補正部14の構成と基本的に同一であるために、第2補正部15において行われる処理は、第1補正部14における上述したような処理と同様である。ただし、第2補正部15における入力データが、第1補正部14により第1段階目の固定パターンノイズ除去の処理が行われたデータである点が異なっている。   As described with reference to FIG. 7, the configuration of the second correction unit 15 is basically the same as the configuration of the first correction unit 14. Therefore, the processing performed in the second correction unit 15 is the first This is the same as the processing described above in the correction unit 14. However, the difference is that the input data in the second correction unit 15 is data obtained by performing the first-stage fixed pattern noise removal processing by the first correction unit 14.

すなわち、第2補正部15への入力データが、OB画素領域12obの画素データに対応するデータである場合には、次のように第2補正データC2(i,j)が算出される(なお、この第2補正部15においては、初期値付与部25は初期値C2(i,0)を与えるものとする)。
C2(i,j)={C2(i,j−1)+P1(i,j)}/2
That is, when the input data to the second correction unit 15 is data corresponding to the pixel data of the OB pixel region 12ob, the second correction data C2 (i, j) is calculated as follows (note that In the second correction unit 15, the initial value giving unit 25 gives the initial value C2 (i, 0)).
C2 (i, j) = {C2 (i, j-1) + P1 (i, j)} / 2

そして、この第2補正部15からの出力データとなる補正後の画素データをP2(i,j)とすると、入力データがOB画素領域12obの画素データに対応するデータである場合には、この出力データP2(i,j)は、減算部27により次のように算出される。
P2(i,j)=P1(i,j)−C2(i,j)
Then, assuming that the corrected pixel data to be output data from the second correction unit 15 is P2 (i, j), if the input data is data corresponding to the pixel data in the OB pixel area 12ob, The output data P2 (i, j) is calculated by the subtractor 27 as follows.
P2 (i, j) = P1 (i, j) -C2 (i, j)

また、入力データが有効画素領域12efの画素データに対応するデータである場合には、第2補正部15からの出力データP2(i,j)は、減算部27により次のように算出される。
P2(i,j)=P1(i,j)−C2(i,k)
When the input data is data corresponding to the pixel data of the effective pixel region 12ef, the output data P2 (i, j) from the second correction unit 15 is calculated by the subtraction unit 27 as follows. .
P2 (i, j) = P1 (i, j) -C2 (i, k)

なお、上述したような処理を行う場合には、OB画素領域12obの1行目よりもOB画素領域12obの最終行の方がランダムノイズが良好に除去されていることになる。   In the case where the processing as described above is performed, random noise is better removed in the last row of the OB pixel region 12ob than in the first row of the OB pixel region 12ob.

また、上述では、第1,第2補正部14,15は、OB画素領域12obの画素データをライン単位で読み込みながら、ライン毎に巡回加算平均を行って、ランダムノイズを除去するようにしている。この場合、OB画素領域12obの最終行であるk行目までの処理が終了した段階では、固定パターンノイズ補正データに対するランダムノイズの寄与割合は、OB画素領域12obのk行目は1/2であるが、OB画素領域12obの1行目は1/2^k(ここに、記号「^k」はk乗を意味している)となり、サンプル数kを用いたときのランダムノイズの最大低減効果である1/√kを得ることができない。そこで、ランダムノイズの低減効果をより高めたい場合には、固定パターンノイズ補正データに対するランダムノイズの寄与分が全てのラインについて等分となるように回路設計を行っても構わない。   In the above description, the first and second correction units 14 and 15 perform cyclic addition averaging for each line while reading the pixel data of the OB pixel area 12ob in units of lines to remove random noise. . In this case, at the stage where the processing up to the k-th row which is the last row of the OB pixel region 12ob is completed, the contribution ratio of the random noise to the fixed pattern noise correction data is 1/2 in the k-th row of the OB pixel region 12ob. However, the first row of the OB pixel region 12ob is 1/2 ^ k (here, the symbol "^ k" means k-th power), and the maximum reduction of random noise when the number of samples k is used. The effect 1 / √k cannot be obtained. Therefore, when it is desired to further increase the effect of reducing random noise, circuit design may be performed so that the contribution of random noise to the fixed pattern noise correction data is equally divided for all lines.

具体的には、遅延部24と加算部22との間に第2の演算部を設けると共に、演算部23の機能を異ならせる(以下、演算部23’という)ことにより実現することができる。すなわち、OB画素領域12obのjライン目の画素データP(i,j)が入力されたら、第2の演算部は、遅延部24からの値にjを乗算し、その後に加算部22がこの第2の演算部からのデータと入力された画素データP(i,j)とを加算し、さらにその後に演算部23’が加算部22の出力を(j+1)で割れば良い。このような処理により例えば第1補正部14により得られる第1補正データC1は、順次、次のようになる(第2補正データC2についてもこれに準ずる)。
C1(i,1)={C1(i,0)+P(i,1)}/2
C1(i,2)={C1(i,1)×2+P(i,2)}/3
C1(i,3)={C1(i,2)×3+P(i,3)}/4

C1(i,k)={C1(i,k−1)×k+P(i,k)}/(k+1)
Specifically, this can be realized by providing a second calculation unit between the delay unit 24 and the addition unit 22 and making the function of the calculation unit 23 different (hereinafter referred to as calculation unit 23 ′). That is, when the pixel data P (i, j) on the j-th line in the OB pixel area 12ob is input, the second calculation unit multiplies the value from the delay unit 24 by j, and then the addition unit 22 The data from the second calculation unit and the input pixel data P (i, j) are added, and then the calculation unit 23 ′ may divide the output of the addition unit 22 by (j + 1). By such processing, for example, the first correction data C1 obtained by the first correction unit 14 is sequentially as follows (the same applies to the second correction data C2).
C1 (i, 1) = {C1 (i, 0) + P (i, 1)} / 2
C1 (i, 2) = {C1 (i, 1) × 2 + P (i, 2)} / 3
C1 (i, 3) = {C1 (i, 2) × 3 + P (i, 3)} / 4
...
C1 (i, k) = {C1 (i, k-1) * k + P (i, k)} / (k + 1)

あるいは、上記構成に代えて、OB画素領域12obのライン数分のバッファや遅延回路を設けるようにすれば、さらに高いランダムノイズの低減効果を得ることが可能である。   Alternatively, if a buffer or a delay circuit corresponding to the number of lines in the OB pixel region 12ob is provided instead of the above configuration, a higher random noise reduction effect can be obtained.

ただし、図7に示したような構成は、演算部23による処理が2で割るだけの単純なものであって、かつバッファがラインバッファ程度で足りるために、回路構成がより簡単でありながら、ある程度の高い効果を得ることができるものとなっている。そのために、現実の機器への適用等も考慮して、本実施形態においては図7の構成を採用している。   However, the configuration as shown in FIG. 7 is a simple one in which the processing by the calculation unit 23 is simply divided by 2, and the buffer is only about a line buffer, so that the circuit configuration is simpler. A certain high effect can be obtained. For this reason, the configuration of FIG. 7 is adopted in the present embodiment in consideration of application to an actual device.

続いて、図10〜図16を参照して、第1補正データ演算部・第1補正処理部14および第2補正データ演算部・第2補正処理部15による固定パターンノイズ除去の実験例について説明する。図10は固定パターンノイズ、ランダムノイズを重畳した固定パターンノイズ、第1補正データ、第1補正データによる補正後の画素データ、第2補正データ、第2補正データによる補正後の画素データに各関する幾つかの数値例を示す図表、図11は固定パターンノイズの様子を示す線図、図12はランダムノイズを重畳した固定パターンノイズの様子を示す線図、図13は第1補正データの様子を示す線図、図14は第1補正データによる補正後の画素データの様子を示す線図、図15は第2補正データの様子を示す線図、図16は第2補正データによる補正後の画素データの様子を示す線図である。   Subsequently, an experimental example of fixed pattern noise removal by the first correction data calculation unit / first correction processing unit 14 and the second correction data calculation unit / second correction processing unit 15 will be described with reference to FIGS. To do. FIG. 10 relates to fixed pattern noise, fixed pattern noise on which random noise is superimposed, first correction data, pixel data corrected by the first correction data, second correction data, and pixel data corrected by the second correction data. Chart showing several numerical examples, FIG. 11 is a diagram showing the state of fixed pattern noise, FIG. 12 is a diagram showing the state of fixed pattern noise superimposed with random noise, and FIG. 13 shows the state of the first correction data. FIG. 14 is a diagram showing the state of pixel data after correction by the first correction data, FIG. 15 is a diagram showing the state of second correction data, and FIG. 16 is a pixel after correction by the second correction data. It is a diagram which shows the mode of data.

なお、この実験においては、OB画素領域12obのライン数kを20に設定している。   In this experiment, the number k of lines in the OB pixel region 12ob is set to 20.

固定パターンノイズを除去する実験を行うに際して、まず、図11に示すような固定パターンノイズをサンプルとして用意した。この固定パターンノイズは、黒レベルからのオフセットが発生しており、かつ1ラインにおける左右両端のレベルが低く、中央のレベルが高くなるような緩やかな曲線を描くパターンのノイズとなっている。この固定パターンノイズの具体的な、最小値、最大値、平均値、メディアン、標準偏差、値の幅(最大値−最小値)は、図10のFPNデータの欄に記載した通りである。そして、この固定パターンノイズを映像化した場合には、中央が左右よりも明るい縦縞模様として観察されることになる。   When performing an experiment for removing fixed pattern noise, first, fixed pattern noise as shown in FIG. 11 was prepared as a sample. This fixed pattern noise is a noise of a pattern in which an offset from the black level is generated and a gentle curve is drawn such that the levels at the left and right ends of one line are low and the center level is high. The specific minimum value, maximum value, average value, median, standard deviation, and value width (maximum value-minimum value) of the fixed pattern noise are as described in the FPN data column of FIG. When this fixed pattern noise is visualized, the center is observed as a vertical stripe pattern brighter than the left and right.

次に、図12は、図11に示した固定パターンノイズにランダムノイズを重畳したときの様子を示している。図12(A)の線図においては、中央の曲線が図11に示したような固定パターンノイズを示し、その上下の曲線がランダムノイズの振幅の程度を示している。すなわち、重畳されているランダムノイズは、平均的な振幅が固定パターンノイズの振幅よりも小さく、かつ変化の周期が固定パターンノイズの変化周期よりも短い(例えば画素毎に変化する)ものとなっている。このような固定パターンノイズ(FPN)に対するランダムノイズの様子を、図12(B)に部分拡大図として示している。このランダムノイズを重畳した固定パターンノイズの具体的な各数値例は、図10のFPN+RNの欄に記載した通りである。   Next, FIG. 12 shows a state when random noise is superimposed on the fixed pattern noise shown in FIG. In the diagram of FIG. 12A, the central curve indicates fixed pattern noise as shown in FIG. 11, and the upper and lower curves indicate the degree of random noise amplitude. That is, the superimposed random noise has an average amplitude smaller than that of the fixed pattern noise and a change cycle shorter than the change cycle of the fixed pattern noise (for example, changes for each pixel). Yes. The state of random noise with respect to such fixed pattern noise (FPN) is shown as a partially enlarged view in FIG. Specific numerical examples of the fixed pattern noise on which the random noise is superimposed are as described in the FPN + RN column of FIG.

続いて、図13は、図12に示したようなランダムノイズが重畳された固定パターンノイズのデータを第1補正部14によりOB画素領域12obのライン数分(上述したkライン分)だけ処理した後に得られる第1補正データの様子を示している。なお、この図13から図16までは、ランダムノイズを含む振幅の程度のみを2本の曲線で示している。図示のように、kライン分のデータを用いたことによる統計的な効果により、ランダムノイズの平均的な振幅が縮小していることが分かる。この第1補正データの具体的な各数値例は、図10の第1補正データの欄に記載した通りである。   Subsequently, in FIG. 13, the fixed pattern noise data on which the random noise as illustrated in FIG. 12 is superimposed is processed by the first correction unit 14 by the number of lines of the OB pixel region 12ob (the above-described k lines). The state of the first correction data obtained later is shown. In FIGS. 13 to 16, only the magnitude of the amplitude including random noise is shown by two curves. As shown in the figure, it can be seen that the average amplitude of random noise is reduced due to the statistical effect of using data for k lines. Specific numerical examples of the first correction data are as described in the column of the first correction data in FIG.

さらに、図14は、図12に示したようなランダムノイズが重畳された固定パターンノイズのデータから、図13に示したような第1補正データを減算した後のデータの様子を示している。図示のように、黒レベルからのオフセットがほぼ解消されるとともに、左右に比して中央のレベルが高いパターンとなっている固定パターンノイズがかなり低減されていることが分かる。しかしながら、固定パターンノイズは依然として幾らかのレベルが残存していることも分かる。この第1の固定パターンノイズ補正を行った後のデータの具体的な各数値例は、図10の第1補正後データの欄に記載した通りである。   Further, FIG. 14 shows a state of data after subtracting the first correction data as shown in FIG. 13 from the fixed pattern noise data on which the random noise as shown in FIG. 12 is superimposed. As shown in the figure, it can be seen that the offset from the black level is almost eliminated and the fixed pattern noise having a pattern with a higher central level compared to the left and right is considerably reduced. However, it can also be seen that some level of fixed pattern noise still remains. Specific numerical examples of the data after performing the first fixed pattern noise correction are as described in the column of the first corrected data in FIG.

そして、図15は、図14に示したような第1補正後データを第2補正部15によりOB画素領域12obのライン数分(上述したkライン分)だけ処理した後に得られる第2補正データの様子を示している。図示のように、第1段階目の固定パターンノイズ除去の処理が行われたkライン分のデータを用いたことによる統計的な効果により、ランダムノイズの平均的な振幅がさらに縮小していることが分かる。この第2補正データの具体的な各数値例は、図10の第2補正データの欄に記載した通りである。   FIG. 15 shows the second correction data obtained after the first corrected data as shown in FIG. 14 is processed by the second correction unit 15 by the number of lines in the OB pixel region 12ob (for the above-mentioned k lines). The state of is shown. As shown in the figure, the average amplitude of random noise is further reduced due to the statistical effect of using k-line data that has undergone the first-stage fixed pattern noise removal processing. I understand. Specific numerical examples of the second correction data are as described in the column of the second correction data in FIG.

加えて、図16は、図14に示したような第1補正後データから、図15に示したような第2補正データを減算した後のデータの様子を示している。図示のように、ライン上の各画素値が黒レベルとほぼ一致し、黒レベルからのオフセットおよび固定パターンノイズが高い精度で低減されたことが分かる。この第2の固定パターンノイズ補正を行った後のデータの具体的な各数値例は、図10の第2補正後データの欄に記載した通りである。   In addition, FIG. 16 shows the state of the data after subtracting the second correction data as shown in FIG. 15 from the first correction data as shown in FIG. As shown in the figure, each pixel value on the line almost coincides with the black level, and it can be seen that the offset from the black level and the fixed pattern noise are reduced with high accuracy. Specific numerical examples of the data after performing the second fixed pattern noise correction are as described in the column of second corrected data in FIG.

図10に示した具体的な数値例に基づいて、第1補正部14による処理を行った効果と、第2補正部15による処理を行った効果と、を比較してみると、例えば次のようになる。   Based on the specific numerical example shown in FIG. 10, when the effect of the processing by the first correction unit 14 and the effect of the processing by the second correction unit 15 are compared, for example, the following It becomes like this.

図10において、平均値に着目すると、FPN+RN欄の平均値は1.636であるのに対して、第1補正後データ欄の平均値は−0.001734、第2補正後データ欄の平均値は−0.001302である。これは、第1補正部14の処理を行ったことによる固定パターンノイズの低減効果が59.5dB、第2補正部15の処理を行ったことによる固定パターンノイズの低減効果が62.0dBであることを示している。従って、図14と図16とを視覚的に比較して分かる改善効果が、数値上でも現れていることになる。   In FIG. 10, focusing on the average value, the average value in the FPN + RN column is 1.636, whereas the average value in the first corrected data column is −0.001734, the average value in the second corrected data column. Is -0.001302. This is because the fixed pattern noise reduction effect due to the processing of the first correction unit 14 is 59.5 dB, and the fixed pattern noise reduction effect due to the processing of the second correction unit 15 is 62.0 dB. It is shown that. Therefore, the improvement effect which can be understood by visually comparing FIG. 14 and FIG. 16 also appears on the numerical value.

次に、図17は、固定パターンノイズを低減する処理の流れを示すフローチャートである。   Next, FIG. 17 is a flowchart showing a flow of processing for reducing fixed pattern noise.

この処理を開始すると、まず、撮像部2の画素部12から図5の矢印AR1に示したような順序でライン毎にデータを読み出す(ステップS1)。   When this process is started, first, data is read out from the pixel unit 12 of the imaging unit 2 for each line in the order shown by the arrow AR1 in FIG. 5 (step S1).

そして、第1補正部14により、ライン毎に第1補正データを順次生成する(ステップS2)。   Then, the first correction unit 14 sequentially generates first correction data for each line (step S2).

続いて、第1補正部14により、ステップS1で読み出したラインデータから、ステップS2で生成した第1補正データを減算する処理を、ライン毎に順次行う(ステップS3)。   Subsequently, a process of subtracting the first correction data generated in step S2 from the line data read in step S1 by the first correction unit 14 is sequentially performed for each line (step S3).

さらに、ステップS3により第1段階目の固定パターンノイズ除去の処理が行われたデータに基づいて、第2補正部15により、ライン毎に第2補正データを順次生成する(ステップS4)。   Furthermore, the second correction data is sequentially generated for each line by the second correction unit 15 based on the data that has undergone the first-stage fixed pattern noise removal processing in step S3 (step S4).

その後、第2補正部15により、ステップS3によって第1段階目の固定パターンノイズ除去の処理が行われたラインデータから、ステップS4で生成した第2補正データを減算する処理を、ライン毎に順次行う(ステップS5)。   Thereafter, the second correction unit 15 sequentially subtracts the second correction data generated in step S4 for each line from the line data subjected to the first-stage fixed pattern noise removal processing in step S3. This is performed (step S5).

そして、全てのラインについてステップS5までの処理が終了したところで、この処理を終了する。   Then, when the process up to step S5 is completed for all lines, this process is terminated.

図18は、固定パターンノイズの低減処理に対応する撮像装置の撮影シーケンスの例を示すタイミングチャートである。   FIG. 18 is a timing chart illustrating an example of an imaging sequence of the imaging apparatus corresponding to the fixed pattern noise reduction process.

この図18の説明においては、撮像装置が、レンズ1からの被写体光を撮像部2へ到達させる時間を制御する光学シャッタと、撮像部2により撮影されている画像(動画像)をほぼリアルタイムに表示部4に表示するライブビュー機能と、を備えているものとする。そして、この図18は、ライブビュー表示を行っている最中に、撮影装置のレリーズボタン等が操作されたときに静止画像の撮影が行われる様子を示している。   In the description of FIG. 18, the imaging apparatus controls an optical shutter that controls the time for the subject light from the lens 1 to reach the imaging unit 2 and an image (moving image) captured by the imaging unit 2 in almost real time. It is assumed that a live view function displayed on the display unit 4 is provided. FIG. 18 shows a state in which a still image is taken when a release button or the like of the photographing apparatus is operated during live view display.

ライブビュー表示(対応する撮影動作はライブビュー撮影)を行っているときには、光学シャッタは開いたままとなり、フレーム画像が連続的に取り込まれる。このとき、撮像部2からの画像の出力は、図5の矢印AR1に示した順序で、つまり先にOB画素領域12ob、後に有効画素領域12efという順序で、フレーム毎に行われる。   When performing live view display (the corresponding shooting operation is live view shooting), the optical shutter remains open, and frame images are continuously captured. At this time, the output of the image from the imaging unit 2 is performed for each frame in the order indicated by the arrow AR1 in FIG. 5, that is, in the order of the OB pixel area 12ob and then the effective pixel area 12ef.

次に、カメラ操作部5に含まれるレリーズボタン等が操作されると、光学シャッタが閉じられ、その後に、設定されたシャッタ時間だけ光学シャッタを開くように幕走行(画素部12への露光)が行われる。なお、露光前にシャッタを閉じているときと、露光を行っているときとには、撮像部2からは被写体像に係る画像信号は出力されない(ただし、リセットノイズ除去用の読出信号等は除く)。   Next, when a release button or the like included in the camera operation unit 5 is operated, the optical shutter is closed, and then the curtain travels (exposure to the pixel unit 12) so that the optical shutter is opened for the set shutter time. Is done. Note that the image signal related to the subject image is not output from the imaging unit 2 when the shutter is closed before exposure and when exposure is performed (however, the readout signal for reset noise removal is excluded) ).

露光が終了したら、光学シャッタが閉じられ、図5の矢印AR1に示した順序で、まずOB画素領域12obの画像信号が読み出され、次に有効画素領域12efの画像信号が読み出される。   When the exposure is completed, the optical shutter is closed, and in the order indicated by the arrow AR1 in FIG. 5, first, the image signal of the OB pixel area 12ob is read, and then the image signal of the effective pixel area 12ef is read.

その後、各画素のフォトダイオードのリセット等の処理を行う時間だけ出力無の期間が続いた後に、再び光学シャッタが開かれて、ライブビュー表示が開始される。   Then, after a period of no output continues for a time period such as resetting the photodiode of each pixel, the optical shutter is opened again, and live view display is started.

次に、図19は撮影感度に応じて第2補正データ演算部・第2補正処理部15による処理を行うか否かを異ならせる処理例を示すフローチャートである。   Next, FIG. 19 is a flowchart showing a processing example in which whether or not the processing by the second correction data calculation unit / second correction processing unit 15 is performed according to the photographing sensitivity.

この処理を開始すると、まず、撮像装置が撮影モードに設定される(ステップS10)。なお、この撮像装置は、撮影モードと再生モードとに設定可能であるものとする。   When this process is started, first, the imaging apparatus is set to a shooting mode (step S10). Note that this imaging apparatus can be set to a shooting mode and a playback mode.

次に、感度設定が自動となっているか手動となっているかを判定する(ステップS11)。ここで、自動となっている場合には、例えば撮像部2により撮影された画像に基づいて行われる測光結果、あるいは別途に設けられている測光装置等による測光結果に応じて、カメラ制御部7の感度設定部8が撮影感度を自動的に設定する(ステップS12)。   Next, it is determined whether the sensitivity setting is automatic or manual (step S11). Here, in the case of being automatic, for example, the camera control unit 7 according to a photometric result performed based on an image photographed by the imaging unit 2 or a photometric result by a photometric device provided separately. The sensitivity setting unit 8 automatically sets the photographing sensitivity (step S12).

また、ステップS11において、感度設定が手動となっている場合には、カメラ操作部5の感度入力部6から手動で入力された感度情報に基づいて、カメラ制御部7の感度設定部8が撮影感度を設定する(ステップS13)。   In step S11, when the sensitivity setting is manual, the sensitivity setting unit 8 of the camera control unit 7 performs shooting based on the sensitivity information manually input from the sensitivity input unit 6 of the camera operation unit 5. Sensitivity is set (step S13).

こうして感度設定が終了したら、カメラ操作部5のレリーズボタンが操作されるのを待機する(ステップS14)。   When the sensitivity setting is thus completed, the operation waits for the release button of the camera operation unit 5 to be operated (step S14).

そして、レリーズボタンが操作されたところで、撮像部2により撮像を行い、画像を取得する(ステップS15)。   Then, when the release button is operated, the imaging unit 2 captures an image and acquires an image (step S15).

次に、取得した画像を図5の矢印AR1に示したような順序で読み出して、第1補正部14により第1補正データの演算を行い、第1補正処理を行う(ステップS16)。   Next, the acquired images are read out in the order as indicated by the arrow AR1 in FIG. 5, the first correction data is calculated by the first correction unit 14, and the first correction process is performed (step S16).

続いて、カメラ制御部7は、感度設定部8により上述したように設定された感度が、予め定められた所定感度以上であるか否かを判定する(ステップS17)。ここに、所定感度は、第1補正処理だけで足りるか、あるいは第2補正処理も必要かを判定するための感度であり、固体撮像素子の種類や個体等に応じて予め実験等を行い定められたものとなっている。すなわち、設定感度に応じて、上述したように撮像信号をアナログ増幅するときの増幅率等が設定されるが、設定感度が高ければ増幅率も高くなるために、撮像信号中に含まれるランダムノイズも同様に増幅されてしまうことことになる。そこで、画像信号中にランダムノイズが多いか否かを、この設定されている撮影感度に基づき判定するようにしている。なお、ランダムノイズが多いか否かを判定する基準は、設定感度のみに依存するものではないために、その他の判定基準を用いるようにしても勿論構わない。   Subsequently, the camera control unit 7 determines whether or not the sensitivity set as described above by the sensitivity setting unit 8 is equal to or higher than a predetermined sensitivity (step S17). Here, the predetermined sensitivity is a sensitivity for determining whether only the first correction process is sufficient or the second correction process is necessary, and is determined in advance through experiments or the like according to the type or individual of the solid-state imaging device. It has been made. That is, according to the set sensitivity, the amplification factor when analogly amplifying the imaging signal is set as described above. However, if the setting sensitivity is high, the amplification factor also increases. Therefore, the random noise included in the imaging signal is increased. Will be amplified in the same way. Therefore, whether or not there is a lot of random noise in the image signal is determined based on the set photographing sensitivity. Since the criterion for determining whether or not there is a lot of random noise does not depend only on the set sensitivity, it is of course possible to use another criterion.

このステップS17において、設定感度が所定感度以上であると判定された場合には、第2補正部15により第2補正データの演算を行い、第2補正処理を行う(ステップS18)。   If it is determined in step S17 that the set sensitivity is equal to or higher than the predetermined sensitivity, the second correction unit 15 calculates the second correction data and performs the second correction process (step S18).

一方、ステップS17において、設定感度が所定感度未満であると判定された場合には、第2補正部15による処理は行わない。   On the other hand, if it is determined in step S17 that the set sensitivity is less than the predetermined sensitivity, the process by the second correction unit 15 is not performed.

こうして、ステップS18の処理が終了するか、またはステップS17において所定感度未満であると判定されるかしたときには、処理後の画像に各種の画像処理を行った後に、メモリカード9等に記録して保存し(ステップS19)、この処理を終了する。   Thus, when the processing in step S18 is completed or it is determined in step S17 that the sensitivity is less than the predetermined sensitivity, the processed image is subjected to various image processing, and then recorded in the memory card 9 or the like. Save (step S19), the process is terminated.

なお、上述では、OB画素領域12obの読み出しを通常の画素読み出しと同様に行っていたが、これに限るものではなく、ダミー読み出し、つまり画素自体からの電荷読み出しは行わずに(あるいは、各画素に含まれているフォトダイオードからの電荷読み出しは行わずに)、画素領域の下に設けられている水平転送ラインの転送動作のみを行うようにしても構わない。画素信号をこのようなダミーデータとした場合でも、固定パターンノイズ補正の処理は上述と同様に行うことが可能である。   In the above description, the reading of the OB pixel area 12ob is performed in the same manner as the normal pixel reading. However, the present invention is not limited to this, and dummy reading, that is, charge reading from the pixel itself is not performed (or each pixel is read). In this case, only the transfer operation of the horizontal transfer line provided under the pixel region may be performed without reading out the charge from the photodiode included in the pixel area. Even when the pixel signal is such dummy data, the fixed pattern noise correction process can be performed in the same manner as described above.

このような実施形態1によれば、1フレーム画像中の通常のライン数のOB画素領域の画素値のみに基づいて固定パターンノイズ補正データを算出し、固定パターンノイズの除去を行っているために、OB画素領域の読み出しに要する時間は通常の固体撮像素子と同様であって長くなることはない。また、複数フレーム分の画像を読み出す必要がないために、読み出し時間が長くなることはない。   According to the first embodiment, the fixed pattern noise correction data is calculated based on only the pixel values of the OB pixel area having the normal number of lines in one frame image, and the fixed pattern noise is removed. The time required for reading out the OB pixel region is the same as that of a normal solid-state image sensor and does not become long. In addition, since it is not necessary to read out images for a plurality of frames, the reading time does not increase.

そして、第1補正部14により補正処理を行うのに加えて、第2補正部15により補正処理を行うことにより、固定パターンノイズを高精度に補正することが可能となる。   In addition to performing the correction process by the first correction unit 14, the correction process is performed by the second correction unit 15, so that the fixed pattern noise can be corrected with high accuracy.

こうして、より高精度な固定パターンノイズの除去を、画像の読み出し時間を長くすることなく、あるいは固体撮像素子に多数行のOB画素領域を設けることなく、行うことが可能となる。   In this way, it is possible to remove the fixed pattern noise with higher accuracy without increasing the image readout time or without providing a large number of OB pixel regions in the solid-state imaging device.

さらに、1フレーム分の画像データに基づいて固定パターンノイズの除去を行うことができるために、静止画像だけでなく動画像にも適用することが可能となる。   Furthermore, since fixed pattern noise can be removed based on image data for one frame, it can be applied not only to still images but also to moving images.

[実施形態2]
図20から図23は本発明の実施形態2を示したものであり、図20は画素部12の構成および読み出し順序を示す図である。この実施形態2において、上述の実施形態1と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
[Embodiment 2]
20 to 23 show the second embodiment of the present invention, and FIG. 20 is a diagram showing the configuration of the pixel unit 12 and the reading order. In the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different points will be mainly described.

上述した実施形態1は、OB画素領域12obからの読出データのみに基づいて固定パターンノイズ補正データを算出するものであったが、本実施形態は、OB画素領域12obからの読出データに加えて遮光状態の有効画素領域12efの一部分からの読出データに基づいて固定パターンノイズ補正データを算出するものとなっている。   In the first embodiment described above, the fixed pattern noise correction data is calculated based only on the read data from the OB pixel region 12ob. However, in the present embodiment, the light shielding is performed in addition to the read data from the OB pixel region 12ob. Fixed pattern noise correction data is calculated based on read data from a part of the effective pixel region 12ef in the state.

従って、本実施形態においては、1フレーム分の画像データのみを読み出しただけでは固定パターンノイズを補正した画像を取得することはできず、1フレーム分+αの画像データの読み出しが必要となっている。ここに、プラスアルファ(+α)の分とは、上述したOB画素領域12obおよび遮光状態の有効画素領域12efの一部分に該当する。ただし、実用上は、有効画素領域12efのライン数はOB画素領域12obのライン数よりも大幅に大きく、この有効画素領域12efのごく一部を読み出せば良いために、2フレーム分の画像データを全て読み出すときよりは大幅に読出時間を短縮して、1フレーム分の画像データの読出時間に近付けることが可能である。   Therefore, in this embodiment, it is not possible to acquire an image with fixed pattern noise corrected by reading only one frame of image data, and it is necessary to read image data of one frame + α. . Here, the amount of plus alpha (+ α) corresponds to a part of the above-described OB pixel region 12ob and the light-shielded effective pixel region 12ef. However, in practice, the number of lines in the effective pixel area 12ef is significantly larger than the number of lines in the OB pixel area 12ob, and only a part of the effective pixel area 12ef needs to be read. The reading time can be greatly shortened compared with reading all of the image data, and the reading time of image data for one frame can be approached.

すなわち、図20に示すような、上述した実施形態1と同様の構成の画素部12において、被写体に係る画像データを矢印AR1に示すように読み出す(この読み出しを、以下では本読出ということにする)のに先行して、画素部12を遮光状態にしてから、矢印AR2に示すように、OB画素領域12obの画素データと、有効画素領域12efにおけるOB画素領域12obに隣接する幾つかのライン(ライン数をqとする)の画素データと、を読み出す(この読み出しを、以下ではプレ読出ということにする)。ここでプレ読出により読み出されたデータは、後述するように、第1補正部14により第1補正データを算出するために用いられる。   That is, as shown in FIG. 20, in the pixel unit 12 having the same configuration as that of the first embodiment described above, image data relating to the subject is read as indicated by an arrow AR1 (this reading is hereinafter referred to as main reading). Prior to (), after the pixel portion 12 is in a light-shielded state, as indicated by an arrow AR2, the pixel data of the OB pixel region 12ob and several lines (FIG. 2) adjacent to the OB pixel region 12ob in the effective pixel region 12ef ( The pixel data of the number of lines q is read out (this reading is hereinafter referred to as pre-reading). Here, the data read out by the pre-reading is used for calculating the first correction data by the first correction unit 14 as described later.

その後、被写体に係る画像データを読み出すために、矢印AR1に示すように、OB画素領域12obの画素データと、有効画素領域12efの全ラインの画素データと、を読み出す。OB画素領域12obの画素データから、第1補正部14により算出された第1補正データを減算することにより、第1段階目の固定パターンノイズ除去の処理が行われたラインデータを算出し、算出したラインデータに基づいて第2補正部15により第2補正データが算出される。そして、その後に読み出されてくる有効画素領域12efのラインデータから、上述した第1補正データを減算し、さらにこの第2補正データを減算することにより、第2段階目の固定パターンノイズ除去の処理が行われたラインデータを得ることができるようになっている。   Thereafter, in order to read out image data relating to the subject, the pixel data of the OB pixel area 12ob and the pixel data of all lines of the effective pixel area 12ef are read out as indicated by an arrow AR1. By subtracting the first correction data calculated by the first correction unit 14 from the pixel data of the OB pixel region 12ob, the line data subjected to the first-stage fixed pattern noise removal processing is calculated and calculated. Based on the line data, the second correction unit 15 calculates second correction data. Then, the first correction data described above is subtracted from the line data of the effective pixel area 12ef read out thereafter, and the second correction data is further subtracted, thereby removing the fixed pattern noise in the second stage. The processed line data can be obtained.

このような処理手順を行う第1補正部14および第2補正部15の内の、第2補正部15の構成は上述した実施形態1の図7に示したものと同様であるが、第1補正部14の構成はやや異なっているために、図21を参照して説明する。   Of the first correction unit 14 and the second correction unit 15 that perform such a processing procedure, the configuration of the second correction unit 15 is the same as that shown in FIG. Since the configuration of the correction unit 14 is slightly different, it will be described with reference to FIG.

ここに、図21は、第1補正データ演算部・第1補正処理部14の構成を示す図である。   FIG. 21 is a diagram illustrating the configuration of the first correction data calculation unit / first correction processing unit 14.

第1補正部14は、スイッチ21と、加算部22と、演算部23Aと、遅延部24と、固定パターンノイズ補正データ記録部26Aと、減算部27と、を備えて構成されている。   The first correction unit 14 includes a switch 21, an addition unit 22, a calculation unit 23A, a delay unit 24, a fixed pattern noise correction data recording unit 26A, and a subtraction unit 27.

入力データは、スイッチ21と減算部27とへ接続されている。スイッチ21は、加算部22へ接続されている。加算部22は、演算部23Aと遅延部24とへ接続されている。遅延部24は、加算部22へ接続されている。演算部23Aは、固定パターンノイズ補正データ記録部26Aへ接続されている。固定パターンノイズ補正データ記録部26Aは、減算部27へ接続されている。そして、減算部27から出力データが出力されるようになっている。   The input data is connected to the switch 21 and the subtracting unit 27. The switch 21 is connected to the adding unit 22. The addition unit 22 is connected to the calculation unit 23 </ b> A and the delay unit 24. The delay unit 24 is connected to the addition unit 22. The calculation unit 23A is connected to the fixed pattern noise correction data recording unit 26A. The fixed pattern noise correction data recording unit 26A is connected to the subtracting unit 27. Then, output data is output from the subtracting unit 27.

スイッチ21は、プレ読出である場合、つまり、入力データがプレ読出におけるOB画素領域12obの読出データおよび所定ライン数の遮光状態の有効画素領域12efの読出データである場合にはオンし、入力データが本読出の読出データである場合にはオフするスイッチである。   The switch 21 is turned on in the case of pre-reading, that is, when the input data is read data of the OB pixel area 12ob and read data of the effective pixel area 12ef in a light-shielded state with a predetermined number of lines. This is a switch that is turned off when the read data is read data.

加算部22は、入力データと、遅延部24により例えば1ライン分遅延されたデータとを加算するものである。   The adder 22 adds the input data and the data delayed by one line by the delay unit 24, for example.

演算部23Aは、加算部22から出力されるデータを、本実施形態においては例えばプレ読出のトータルライン数、つまり、OB画素領域12obのライン数kとプレ読出において遮光状態の有効画素領域12efから読み出されるライン数qとを加算したライン数(k+q)で割るものである。   In this embodiment, the arithmetic unit 23A converts the data output from the adder unit 22 from, for example, the total number of pre-read lines, that is, the number k of lines in the OB pixel region 12ob and the effective pixel region 12ef in the light-shielded state in pre-read. The number of lines to be read q is divided by the number of lines added (k + q).

遅延部24は、加算部22から出力されるデータを、1ライン分の読み出し時間だけ遅延するものであり、例えばラインバッファを含んで構成されている。   The delay unit 24 delays the data output from the adder 22 by the read time for one line, and includes a line buffer, for example.

固定パターンノイズ補正データ記録部26Aは、1ライン分のラインバッファとして構成されていて、演算部23Aから次のラインのデータが出力されると、既に記憶しているラインデータに上書きして保存するものとなっている。そして、プレ読出が終了してスイッチ21がオフすることにより、演算部23Aから次のラインのデータが出力されなくなると、プレ読出における最終ラインの処理を行った結果記憶しているラインデータをそのまま記憶し続けるようになっている。   The fixed pattern noise correction data recording unit 26A is configured as a line buffer for one line, and when the next line data is output from the calculation unit 23A, it overwrites and stores the already stored line data. It has become a thing. When the pre-reading is completed and the switch 21 is turned off so that the next line data is not output from the arithmetic unit 23A, the line data stored as a result of the processing of the last line in the pre-reading is used as it is. Continue to remember.

減算部27は、入力データから、固定パターンノイズ補正データ記録部26Aに記憶されている固定パターンノイズ補正データを減算して、固定パターンノイズが低減された出力データを出力するものである。ただし、本実施形態においては、プレ読出時のデータは特に出力しなくても構わない。   The subtraction unit 27 subtracts the fixed pattern noise correction data stored in the fixed pattern noise correction data recording unit 26A from the input data, and outputs output data in which the fixed pattern noise is reduced. However, in this embodiment, the data at the time of pre-reading need not be output.

次に、この図21に示したような構成の第1補正部14により算出される第1補正データについて説明する。   Next, the first correction data calculated by the first correction unit 14 configured as shown in FIG. 21 will be described.

まず、処理を開始する前に、遅延部24内のラインバッファを0に初期化しておく。   First, before starting the processing, the line buffer in the delay unit 24 is initialized to zero.

そして、OB画素領域12obの1ライン目の画素データP(i,1)が入力されると、加算部22が遅延部24からの値との加算を行うが、ここでは0に初期化されているために、1ライン目の画素データP(i,1)がそのまま遅延部24と演算部23Aとへ出力される。   When the pixel data P (i, 1) on the first line of the OB pixel area 12ob is input, the adder 22 adds the value from the delay unit 24. Here, the adder 22 is initialized to 0. Therefore, the pixel data P (i, 1) of the first line is output as it is to the delay unit 24 and the calculation unit 23A.

演算部23Aへ出力されたデータは、(k+q)で割り算されて固定パターンノイズ補正データ記録部26Aに記録されるが、このデータは、次のラインのデータが入力される毎に上書きされるために、有用に使用されることはなく、以下では有用となる最終的なデータが得られるまでは説明を省略する。   The data output to the arithmetic unit 23A is divided by (k + q) and recorded in the fixed pattern noise correction data recording unit 26A, but this data is overwritten every time the next line data is input. In the following, description will be omitted until final useful data is obtained.

次に、2ライン目の画素データP(i,2)が入力されると、加算部22により、遅延部24に記憶されている1ライン目の画素データP(i,1)との加算が行われる。   Next, when the pixel data P (i, 2) for the second line is input, the addition unit 22 adds the pixel data P (i, 1) for the first line stored in the delay unit 24. Done.

3ライン目以降も加算部22による加算が同様にして行われ、この加算は、遮光された有効画素領域12efのプレ読出における最終ラインであるqライン目まで行われる。有効画素領域12efのqライン目までの処理を行った結果、加算部22から出力されるデータは、ΣP(i,j)となる。ここに、記号「Σ」で表される加算は、j=1〜(k+q)について行われる。   The addition by the addition unit 22 is performed in the same manner for the third and subsequent lines, and this addition is performed up to the q-th line which is the final line in the pre-reading of the shielded effective pixel region 12ef. As a result of performing the processing up to the q-th line of the effective pixel region 12ef, the data output from the adding unit 22 is ΣP (i, j). Here, the addition represented by the symbol “Σ” is performed for j = 1 to (k + q).

加算部22からこの加算結果ΣP(i,j)が出力されると、演算部23Aにより(k+q)で割り算され、固定パターンノイズ補正データ記録部26Aに上書きして記録される。   When this addition result ΣP (i, j) is output from the adder 22, it is divided by (k + q) by the calculator 23A and is overwritten and recorded in the fixed pattern noise correction data recorder 26A.

こうして、プレ読出を行って第1補正部14により得られる最終的な第1補正データC1(i,k+q)は
C1(i,k+q)=ΣP(i,j)/(k+q)
となる。すなわち、この第1補正部14は、OB画素領域12obの全ラインおよび遮光された有効画素領域12efのプレ読出に用いられる幾つかのラインの、単純加算平均を算出するものとなっている。
Thus, the final first correction data C1 (i, k + q) obtained by the first correction unit 14 by performing pre-reading is
C1 (i, k + q) = ΣP (i, j) / (k + q)
It becomes. That is, the first correction unit 14 calculates a simple addition average of all the lines in the OB pixel area 12ob and some lines used for pre-reading the light-shielded effective pixel area 12ef.

そして、プレ読出が終了したところで、スイッチ21がオフになり、続いて本読出が開始される。   When the pre-reading is completed, the switch 21 is turned off, and then the main reading is started.

すると、ライン単位で入力される本読出のデータから、減算部27が上述した最終的な第1補正データC1(i,k+q)の減算処理を行う。これにより、補正されたOB画素領域12obの信号および補正された有効画素領域12efの信号が、第2補正部へ出力される。   Then, the subtraction unit 27 performs the above-described subtraction processing of the first correction data C1 (i, k + q) described above from the main read data input in units of lines. As a result, the corrected signal of the OB pixel region 12ob and the corrected signal of the effective pixel region 12ef are output to the second correction unit.

その後の第2補正部15は、上述した実施形態1と同様に、OB画素領域12obからの読出データに基づいて、巡回加算平均をとることにより、第2補正データを算出する。これにより、第1補正部14による補正後にも残存する固定パターンノイズを、より高精度に除去することができる。   The subsequent second correction unit 15 calculates the second correction data by taking a cyclic addition average based on the read data from the OB pixel area 12ob, as in the first embodiment. Thereby, the fixed pattern noise remaining after correction by the first correction unit 14 can be removed with higher accuracy.

次に、図22は固定パターンノイズを低減する処理の流れを示すフローチャート、図23は固定パターンノイズの低減処理に対応する撮像装置の撮影シーケンスの例を示すタイミングチャートである。   Next, FIG. 22 is a flowchart showing a flow of processing for reducing fixed pattern noise, and FIG. 23 is a timing chart showing an example of a shooting sequence of the imaging apparatus corresponding to the fixed pattern noise reduction processing.

本実施形態においては、本読出の前にプレ読出を行う必要があるために、ノイズ低減処理の流れや撮影シーケンスが上述した実施形態1とはやや異なっている。   In the present embodiment, since it is necessary to perform pre-reading before the main reading, the flow of noise reduction processing and the shooting sequence are slightly different from those in the first embodiment.

すなわち、カメラ操作部5のレリーズボタン等が操作されることにより、図22に示す処理が開始されると、まず、光学シャッタを閉じる(ステップS21)。   That is, when the process shown in FIG. 22 is started by operating the release button or the like of the camera operation unit 5, the optical shutter is first closed (step S21).

次に、プレ読出を行って、先読データ(すなわち、OB画素領域12obおよび有効画素領域12efの一部からの読出データ)を順次出力する(図23も参照)(ステップS22)。   Next, pre-reading is performed, and pre-read data (that is, read data from a part of the OB pixel area 12ob and the effective pixel area 12ef) is sequentially output (see also FIG. 23) (step S22).

続いて、先読データに基づいて、第1補正部14が第1補正データを上述したように算出する(ステップS23)。   Subsequently, based on the pre-read data, the first correction unit 14 calculates the first correction data as described above (step S23).

その後、設定されたシャッタ時間だけ光学シャッタを開くように幕走行(画素部12への露光)が行われる(ステップS24)。なお、プレ読出を行って以降は、露光が終了するまでは撮像部2からは被写体像に係る画像信号は出力されない。   Thereafter, curtain travel (exposure to the pixel unit 12) is performed so that the optical shutter is opened for the set shutter time (step S24). Note that after pre-reading, the image signal related to the subject image is not output from the imaging unit 2 until the exposure is completed.

露光が終了してシャッタが再び閉じられたら、図5の矢印AR1に示したような順序で、つまりOB画素領域12ob、有効画素領域12efの順序で、画像データがライン毎に順次読み出される(ステップS25)。   When the exposure is completed and the shutter is closed again, the image data is sequentially read out line by line in the order indicated by the arrow AR1 in FIG. 5, that is, in the order of the OB pixel area 12ob and the effective pixel area 12ef (step). S25).

するとまず、第1補正部14により撮像部2から出力されたデータから、ステップS23において生成された第1補正データが順次減算される(ステップS26)。   Then, first, the first correction data generated in step S23 is sequentially subtracted from the data output from the imaging unit 2 by the first correction unit 14 (step S26).

次に、第1補正部14からの第1段階目の固定パターンノイズ除去の処理が行われたデータの内の、OB画素領域12obに関するデータを第2補正部15がライン単位で順次処理して行くことにより、OB画素領域12obにおける最終ラインまでの処理が終了したところで最終的な第2補正データが算出される(ステップS27)。   Next, the second correction unit 15 sequentially processes the data related to the OB pixel region 12ob in units of lines in the data subjected to the first-stage fixed pattern noise removal processing from the first correction unit 14. By going, final second correction data is calculated when the processing up to the last line in the OB pixel region 12ob is completed (step S27).

続いて、第1補正部14から第1段階目の固定パターンノイズ除去の処理が行われた有効画素領域12efが出力されたら、第2補正部15が第2補正データをライン毎に順次減算することにより、第2段階目の固定パターンノイズ除去の処理を行う(ステップS28)。   Subsequently, when the effective pixel region 12ef subjected to the first-stage fixed pattern noise removal process is output from the first correction unit 14, the second correction unit 15 sequentially subtracts the second correction data for each line. Thus, the fixed pattern noise removal process in the second stage is performed (step S28).

こうして、有効画素領域12efの全ラインについて第2段階目の固定パターンノイズ除去処理が行われたところで、この処理を終了する。   In this way, when the second stage fixed pattern noise removal processing is performed for all the lines of the effective pixel region 12ef, this processing is terminated.

なお、本実施形態においては、第1補正部14が単純加算平均により第1補正データを算出し、第2補正部15が巡回加算平均により第2補正データを算出するようにしたが、第2補正部15についても単純加算平均を行うようにしても構わない(なお、上述した実施形態1においても、第2補正部15を単純加算平均を行うように構成しても構わない)。この場合には、第2補正部15も図21に示したような構成を備えることになるが、第2補正データを算出するために用いられる撮像部2からの読出データは、本読出時のOB画素領域12obからの読出データのみとなる。そして、このときに、本読出の有効画素領域12efに対して適用される第2補正データC2(i,k)は、次のようになる。
C2(i,k)=Σ{P(i,j)−C1(i,k+q)}/k
ここに、記号「Σ」で表される加算は、j=1〜kについて行われる。
In the present embodiment, the first correction unit 14 calculates the first correction data by the simple addition average, and the second correction unit 15 calculates the second correction data by the cyclic addition average. The correction unit 15 may be configured to perform simple addition averaging (in the first embodiment described above, the second correction unit 15 may be configured to perform simple addition averaging). In this case, the second correction unit 15 also has a configuration as shown in FIG. 21, but the read data from the imaging unit 2 used to calculate the second correction data is the same as that at the time of the main reading. Only read data from the OB pixel area 12ob is obtained. At this time, the second correction data C2 (i, k) applied to the effective pixel area 12ef for the main reading is as follows.
C2 (i, k) = Σ {P (i, j) −C1 (i, k + q)} / k
Here, the addition represented by the symbol “Σ” is performed for j = 1 to k.

また、本実施形態においても、上述した実施形態1と同様に、プレ読出時におけるOB画素領域12obおよび遮光された有効画素領域12efの一部の読み出しと、本読出時におけるOB画素領域12obの読み出しとを、ダミー読み出しとしても構わない。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment described above, a part of the OB pixel area 12ob and the light-shielded effective pixel area 12ef at the time of pre-reading and a reading of the OB pixel area 12ob at the time of main reading are performed. May be used for dummy reading.

このような実施形態2によれば、第1補正部14により補正処理を行うのに加えて、第2補正部15により補正処理を行うようにしているために、OB画素領域の全ラインと遮光された状態の有効画素領域の内の幾つかのラインとを読み出すだけで、比較的高精度な固定パターンノイズの補正を行うことが可能となる。そして、この場合であっても、複数フレームの画像データを読み出す従来例や、多数行のOB画素領域を設ける従来例に比して、読出時間を短縮したり製造コストを削減したりすることが可能となる。   According to the second embodiment, since the correction process is performed by the second correction unit 15 in addition to the correction process by the first correction unit 14, all the lines in the OB pixel region are shielded from light. It is possible to correct the fixed pattern noise with relatively high accuracy by only reading out some lines in the effective pixel region in the state of being set. Even in this case, it is possible to shorten the reading time and the manufacturing cost as compared with the conventional example in which image data of a plurality of frames is read out and the conventional example in which a large number of OB pixel regions are provided. It becomes possible.

さらに、第1補正部14(あるいはこれに加えて第2補正部15)が単純加算平均を行うようにしているために、ランダムノイズの低減効果が巡回加算平均よりも高いと期待することができ、かつ回路構成がより簡単になる利点がある。   Furthermore, since the first correction unit 14 (or the second correction unit 15 in addition thereto) performs simple addition averaging, it can be expected that the effect of reducing random noise is higher than the cyclic addition average. And there is an advantage that the circuit configuration becomes simpler.

なお、上述では、固体撮像素子のノイズ除去装置、および固体撮像素子のノイズ除去装置を備える撮像装置についてを主として説明したが、同様の処理を行うための固体撮像素子のノイズ除去方法であっても構わない。   In the above description, the noise removing device for the solid-state imaging device and the imaging device including the noise removing device for the solid-state imaging device have been mainly described. However, the noise removing method for the solid-state imaging device for performing the same processing may be used. I do not care.

そして、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, you may delete a some component from all the components shown by embodiment. Furthermore, the constituent elements over different embodiments may be appropriately combined. Thus, it goes without saying that various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the invention.

本発明の実施形態1における撮像装置の構成を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 上記実施形態1において、補正データ演算および補正処理の一部を撮像部に、他の一部を画像処理部に、それぞれ担わせるようにした構成例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example in which a part of correction data calculation and correction processing is assigned to an imaging unit and the other part is assigned to an image processing unit in the first embodiment. 上記実施形態1において、補正データ演算および補正処理を画像処理部に担わせるようにした構成例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example in which correction data calculation and correction processing are performed by an image processing unit in the first embodiment. 上記実施形態1において、補正データ演算および補正処理を撮像部に担わせるようにした構成例を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example in which correction data calculation and correction processing are performed by an imaging unit in the first embodiment. 上記実施形態1における画素部の構成および読み出し順序を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a pixel portion and a reading order in the first embodiment. 上記実施形態1におけるOB画素領域の画素構成を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a pixel configuration of an OB pixel area in the first embodiment. 上記実施形態1における第1補正データ演算部・第1補正処理部および第2補正データ演算部・第2補正処理部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the 1st correction data calculating part and 1st correction process part in the said Embodiment 1, and a 2nd correction data calculating part and a 2nd correction process part. 上記実施形態1において、第1補正データ演算部・第1補正処理部の要部における処理の様子を説明するための図。In the said Embodiment 1, the figure for demonstrating the mode of a process in the principal part of a 1st correction data calculating part and a 1st correction process part. 上記実施形態1において、第2補正データ演算部・第2補正処理部の要部における処理の様子を説明するための図。In the said Embodiment 1, the figure for demonstrating the mode of the process in the principal part of the 2nd correction data calculating part and a 2nd correction process part. 上記実施形態1において、固定パターンノイズ、ランダムノイズを重畳した固定パターンノイズ、第1補正データ、第1補正データによる補正後の画素データ、第2補正データ、第2補正データによる補正後の画素データに各関する幾つかの数値例を示す図表。In the first embodiment, fixed pattern noise, fixed pattern noise superimposed with random noise, first correction data, pixel data corrected by the first correction data, second correction data, pixel data corrected by the second correction data The figure which shows some numerical examples regarding each. 上記実施形態1において、固定パターンノイズの様子を示す線図。In the said Embodiment 1, the diagram which shows the mode of fixed pattern noise. 上記実施形態1において、ランダムノイズを重畳した固定パターンノイズの様子を示す線図。In the said Embodiment 1, the diagram which shows the mode of the fixed pattern noise which superimposed the random noise. 上記実施形態1において、第1補正データの様子を示す線図。In the said Embodiment 1, the diagram which shows the mode of 1st correction data. 上記実施形態1において、第1補正データによる補正後の画素データの様子を示す線図。In the said Embodiment 1, the diagram which shows the mode of the pixel data after correction | amendment by 1st correction data. 上記実施形態1において、第2補正データの様子を示す線図。In the said Embodiment 1, the diagram which shows the mode of 2nd correction data. 上記実施形態1において、第2補正データによる補正後の画素データの様子を示す線図。In the said Embodiment 1, the diagram which shows the mode of the pixel data after correction | amendment by 2nd correction data. 上記実施形態1において、固定パターンノイズを低減する処理の流れを示すフローチャート。5 is a flowchart showing a flow of processing for reducing fixed pattern noise in the first embodiment. 上記実施形態1において、固定パターンノイズの低減処理に対応する撮像装置の撮影シーケンスの例を示すタイミングチャート。4 is a timing chart showing an example of a shooting sequence of the imaging apparatus corresponding to fixed pattern noise reduction processing in the first embodiment. 上記実施形態1において、撮影感度に応じて第2補正データ演算部・第2補正処理部による処理を行うか否かを異ならせる処理例を示すフローチャート。9 is a flowchart illustrating a processing example in which whether or not processing by the second correction data calculation unit and the second correction processing unit is performed in accordance with the shooting sensitivity in the first embodiment. 本発明の実施形態2における画素部の構成および読み出し順序を示す図。The figure which shows the structure of the pixel part and reading order in Embodiment 2 of this invention. 上記実施形態1における第1補正データ演算部・第1補正処理部の構成を示す図。The figure which shows the structure of the 1st correction data calculating part and 1st correction process part in the said Embodiment 1. FIG. 上記実施形態1において、固定パターンノイズを低減する処理の流れを示すフローチャート。5 is a flowchart showing a flow of processing for reducing fixed pattern noise in the first embodiment. 上記実施形態1において、固定パターンノイズの低減処理に対応する撮像装置の撮影シーケンスの例を示すタイミングチャート。4 is a timing chart showing an example of a shooting sequence of the imaging apparatus corresponding to fixed pattern noise reduction processing in the first embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…レンズ
2…撮像部
3…画像処理部
4…表示部
5…カメラ操作部
6…感度入力部
7…カメラ制御部(制御部)
8…感度設定部
9…メモリカード
11…TG部
12…画素部
12ef…有効画素領域
12ob…OB画素領域
13…増幅部・CDS部・A/D変換部
13a…増幅部・CDS部
13b…A/D変換部
14…第1補正データ演算部・第1補正処理部(第1補正部)
15…第2補正データ演算部・第2補正処理部(第2補正部)
16…デモザイキング部
17…ホワイトバランス・γ補正部
18…圧縮/伸張部
21…スイッチ
22…加算部
23,23A…演算部
24…遅延部
25…初期値付与部
26,26A…固定パターンノイズ補正データ記録部
27…減算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lens 2 ... Imaging part 3 ... Image processing part 4 ... Display part 5 ... Camera operation part 6 ... Sensitivity input part 7 ... Camera control part (control part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Sensitivity setting part 9 ... Memory card 11 ... TG part 12 ... Pixel part 12ef ... Effective pixel area 12ob ... OB pixel area 13 ... Amplifying part / CDS part / A / D conversion part 13a ... Amplifying part / CDS part 13b ... A / D conversion unit 14... First correction data calculation unit / first correction processing unit (first correction unit)
15 ... 2nd correction data calculating part and 2nd correction process part (2nd correction part)
16 ... Demosaicing unit 17 ... White balance / γ correction unit 18 ... Compression / decompression unit 21 ... Switch 22 ... Addition unit 23, 23A ... Calculation unit 24 ... Delay unit 25 ... Initial value giving unit 26, 26A ... Fixed pattern noise correction Data recording unit 27 ... subtraction unit

Claims (9)

行方向および列方向に複数の画素が配列された画素部を有する固体撮像素子と、
上記画素部における光が入射していない第1の所定領域に含まれる複数行の画素について、列方向の画素信号の加算平均値である第1補正データを、該画素部の各列に関して演算する第1補正データ演算部と、
任意の画素の画素信号を、該任意の画素が属する列に対応する上記第1補正データに基づいて補正する第1補正処理部と、
上記第1補正処理部により補正された上記画素部における光が入射していない第2の所定領域に含まれる複数行の画素について、列方向の画素信号の加算平均値である第2補正データを、該画素部の各列に関して演算する第2補正データ演算部と、
上記第1補正処理部により補正された任意の画素の画素信号を、該任意の画素が属する列に対応する上記第2補正データに基づいて補正する第2補正処理部と、
を具備したことを特徴とする固体撮像素子のノイズ除去装置。
A solid-state imaging device having a pixel portion in which a plurality of pixels are arranged in a row direction and a column direction;
The first correction data, which is the addition average value of the pixel signals in the column direction, is calculated for each column of the pixel unit for a plurality of rows of pixels included in the first predetermined region where no light is incident on the pixel unit. A first correction data calculation unit;
A first correction processing unit that corrects a pixel signal of an arbitrary pixel based on the first correction data corresponding to a column to which the arbitrary pixel belongs;
Second correction data, which is an addition average value of pixel signals in the column direction, is obtained for a plurality of rows of pixels included in the second predetermined region where light is not incident on the pixel unit corrected by the first correction processing unit. A second correction data calculation unit for calculating each column of the pixel unit;
A second correction processing unit that corrects a pixel signal of an arbitrary pixel corrected by the first correction processing unit based on the second correction data corresponding to a column to which the arbitrary pixel belongs;
A noise removing device for a solid-state imaging device, comprising:
上記画素部は、被写体光が入射されないオプティカルブラック画素領域と、被写体光が入射され得る有効画素領域と、を有し、上記固体撮像素子は、オプティカルブラック画素領域の画素信号を有効画素領域の画素信号よりも先に読み出すように駆動されるものであり、
上記第1の所定領域と上記第2の所定領域とは、何れも上記オプティカルブラック画素領域であることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子のノイズ除去装置。
The pixel unit includes an optical black pixel region into which subject light is not incident and an effective pixel region into which subject light can be incident, and the solid-state imaging device receives a pixel signal of the optical black pixel region as a pixel in the effective pixel region. It is driven to read before the signal,
2. The solid-state image pickup device noise removal device according to claim 1, wherein both the first predetermined region and the second predetermined region are the optical black pixel region.
上記第1補正データ演算部、上記第1補正処理部、上記第2補正データ演算部、および上記第2補正処理部により処理される画素信号は、上記画素部による露光が行われた後に上記固体撮像素子から1回の読み出しにより得られた画素信号であることを特徴とする請求項2に記載の固体撮像素子のノイズ除去装置。   The pixel signals processed by the first correction data calculation unit, the first correction processing unit, the second correction data calculation unit, and the second correction processing unit are processed after the exposure by the pixel unit. The noise removal apparatus for a solid-state image pickup device according to claim 2, wherein the pixel signal is obtained by one reading from the image pickup device. 上記第1補正データ演算部は、上記オプティカルブラック画素領域に関して、上記第1補正データを巡回加算により行毎に演算するものであり、
上記第1補正処理部は、上記オプティカルブラック画素領域に関しては、上記任意の画素の画素信号を、該任意の画素が属する列に対応して上記第1補正データ演算部により行毎に巡回的に演算される上記第1補正データに基づいて補正し、上記有効画素領域に関しては、該任意の画素の画素信号を、上記第1補正データ演算部により上記オプティカルブラック画素領域に対して処理を行った結果最終的に得られた上記第1補正データに基づいて補正するものであることを特徴とする請求項3に記載の固体撮像素子のノイズ除去装置。
The first correction data calculation unit calculates the first correction data for each row by cyclic addition with respect to the optical black pixel region,
For the optical black pixel region, the first correction processing unit cyclically outputs the pixel signal of the arbitrary pixel for each row by the first correction data calculation unit corresponding to the column to which the arbitrary pixel belongs. Correction is performed based on the calculated first correction data, and for the effective pixel region, the pixel signal of the arbitrary pixel is processed on the optical black pixel region by the first correction data calculation unit. 4. The solid-state image sensor noise removal device according to claim 3, wherein the correction is performed based on the first correction data finally obtained as a result.
上記画素部は、被写体光が入射されないオプティカルブラック画素領域と、被写体光が入射され得る有効画素領域と、を有し、上記固体撮像素子は、オプティカルブラック画素領域の画素信号を有効画素領域の画素信号よりも先に読み出すように駆動されるものであって、上記画素部による露光が行われる前の遮光状態における第1の読み出しと、該画素部による露光が行われた後の第2の読み出しと、を行うように駆動され、
上記第1の所定領域は上記オプティカルブラック画素領域および遮光状態にされた上記有効画素領域の一部の領域であり、上記第2の所定領域は上記オプティカルブラック画素領域であって、
上記第1補正データ演算部は、上記第1の読み出しにより得られた画素信号に基づいて上記第1補正データを演算するものであり、
上記第1補正処理部は、上記第2の読み出しにより得られた任意の画素の画素信号を、該任意の画素が属する列に対応する上記第1補正データに基づいて補正するものであることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子のノイズ除去装置。
The pixel unit includes an optical black pixel region into which subject light is not incident and an effective pixel region into which subject light can be incident, and the solid-state imaging device receives a pixel signal of the optical black pixel region as a pixel in the effective pixel region. The first readout in the light-shielded state before the exposure by the pixel unit and the second readout after the exposure by the pixel unit are driven so as to be read out before the signal And is driven to do
The first predetermined area is an area of the optical black pixel area and a part of the effective pixel area in a light-shielded state, and the second predetermined area is the optical black pixel area,
The first correction data calculation unit calculates the first correction data based on the pixel signal obtained by the first reading,
The first correction processing unit corrects the pixel signal of an arbitrary pixel obtained by the second reading based on the first correction data corresponding to the column to which the arbitrary pixel belongs. The noise removing device for a solid-state imaging device according to claim 1, wherein
上記第1補正データ演算部および上記第1補正処理部は上記固体撮像素子の内部に設けられたものであり、
上記第2補正データ演算部および上記第2補正処理部は上記固体撮像素子の外部に設けられたものであることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子のノイズ除去装置。
The first correction data calculation unit and the first correction processing unit are provided inside the solid-state imaging device,
The noise removal apparatus for a solid-state image sensor according to claim 1, wherein the second correction data calculation unit and the second correction processing unit are provided outside the solid-state image sensor.
上記固体撮像素子から得られる画素信号の増幅度に係る感度を設定するための感度設定部と、
上記感度設定部により設定されている感度が所定感度以上である場合にのみ、上記第2補正データ演算部および上記第2補正処理部の処理を行わせるように制御する制御部と、
をさらに具備したことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子のノイズ除去装置。
A sensitivity setting unit for setting the sensitivity related to the amplification degree of the pixel signal obtained from the solid-state imaging device;
A control unit for controlling the second correction data calculation unit and the second correction processing unit to perform processing only when the sensitivity set by the sensitivity setting unit is equal to or higher than a predetermined sensitivity;
The noise removal device for a solid-state imaging device according to claim 1, further comprising:
請求項1に記載の固体撮像素子のノイズ除去装置を具備したことを特徴とする撮像装置。   An imaging apparatus comprising the solid-state imaging device noise removing apparatus according to claim 1. 行方向および列方向に複数の画素が配列された画素部を有する固体撮像素子の該画素部における光が入射していない第1の所定領域に含まれる複数行の画素について、列方向の画素信号の加算平均値である第1補正データを、該画素部の各列に関して演算する第1補正データ演算ステップと、
任意の画素の画素信号を、該任意の画素が属する列に対応する上記第1補正データに基づいて補正する第1補正処理ステップと、
上記第1補正処理ステップにより補正された上記画素部における光が入射していない第2の所定領域に含まれる複数行の画素について、列方向の画素信号の加算平均値である第2補正データを、該画素部の各列に関して演算する第2補正データ演算ステップと、
上記第1補正処理ステップにより補正された任意の画素の画素信号を、該任意の画素が属する列に対応する上記第2補正データに基づいて補正する第2補正処理ステップと、
を有することを特徴とする固体撮像素子のノイズ除去方法。
A pixel signal in a column direction for a plurality of rows of pixels included in a first predetermined area where light is not incident on the pixel unit of a solid-state imaging device having a pixel unit in which a plurality of pixels are arranged in a row direction and a column direction. A first correction data calculation step for calculating the first correction data, which is an addition average value, for each column of the pixel unit;
A first correction processing step of correcting a pixel signal of an arbitrary pixel based on the first correction data corresponding to the column to which the arbitrary pixel belongs;
Second correction data, which is an addition average value of pixel signals in the column direction, is obtained for a plurality of rows of pixels included in the second predetermined region in which light is not incident in the pixel portion corrected in the first correction processing step. A second correction data calculation step for calculating each column of the pixel portion;
A second correction processing step of correcting a pixel signal of an arbitrary pixel corrected by the first correction processing step based on the second correction data corresponding to the column to which the arbitrary pixel belongs;
A method for removing noise from a solid-state imaging device.
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JP2011151549A (en) * 2010-01-20 2011-08-04 Canon Inc Signal processing apparatus, imaging device, and signal processing method
JP2013545410A (en) * 2010-11-24 2013-12-19 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Method and apparatus for evaluating the fly screen effect of an image detection device
JP2019022096A (en) * 2017-07-18 2019-02-07 オリンパス株式会社 Endoscope, control device, correction method, and program

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