JP2010041491A

JP2010041491A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2010041491A
Application number: JP2008203182A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Inao; 和也稲生
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-08-06
Filing date: 2008-08-06
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2028-08-06
Also published as: JP5164726B2

Abstract

【課題】固定パターンノイズを精度よく検出し補正を行うことで、撮影画像の画質を向上させることができる撮像装置を提供する。
【解決手段】画素部が遮光されている基準画素領域２ａと画素部が遮光されていない有効画素領域２ｂを有する撮像素子２と、固定パターンノイズの検出対象画素を判定する検出画素判定部４とを備える。また、検出画素判定部４の出力に基いて固定パターンノイズを検出する検出部５と、検出部５の出力に基いて固定パターンノイズを補正する補正部６とを備える。そして、固定パターンノイズの検出範囲が基準画素領域２ａに設定され、かつ、検出画素判定部４が検出画素判定動作を行いながら、補正部６が固定パターンノイズを補正する第１の動作状態を有する。また、固定パターンノイズの検出範囲が有効画素領域２ｂを含むように設定され、かつ、検出画素判定部４が検出画素判定動作を行わずに、検出部５が検出画素判定動作のための初期検出値を検出する第２の動作状態を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に、撮像素子の固定パターンノイズを補正する機能に特徴のある撮像装置に関する。

昨今の二次元イメージセンサを備える撮像装置においては、二次元イメージセンサの多画素化、高速撮像（撮影）の需要がさらに拡大し、高速な信号処理が要求されるようになってきている。このため、画素から出力されたアナログ信号を処理する回路の高速化が課題となっている。

そこで通常、画素からの信号を列ごとに同時に読み出し、また、その後の水平転送も１本に集約せず、出力段としてアンプを複数有するなど、種々の並列読み出し処理技術によって多画素、高速撮像に対応している。

しかしながら、これら並列処理回路は、レイアウト設計上は同じでも、製造工程上におけるばらつきなどが原因で、各々の特性にばらつきが生じる。この特性のばらつきは、出力画像においては、すじ状の固定パターンノイズとして見えてくる。

このような不具合に対応するために、特許文献１では、撮像素子の遮光領域の映像信号から固定パターンを検出し、補正する技術が提案されている。
特開２００５−１６７９１８号公報

しかしながら、上記従来技術では、固定パターンを検出する場合、検出領域に周囲の画素とは大きく出力信号レベルの異なる欠陥画素が存在する場合には、検出された固定パターンに悪影響を与え補正画質が悪化するという課題があった。

本発明の目的は、固定パターンノイズを精度よく検出し補正を行うことで、撮影画像の画質を向上させることができる撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、画素部が遮光されている基準画素領域と画素部が遮光されていない有効画素領域を有する撮像素子と、前記固定パターンノイズの検出対象画素を判定する検出画素判定手段と、前記検出画素判定手段の出力に基いて前記固定パターンノイズを検出する検出手段と、前記検出手段の出力に基いて前記固定パターンノイズを補正する補正手段とを備え、前記固定パターンノイズの検出範囲が前記基準画素領域に設定され、かつ、前記検出画素判定手段が検出画素判定動作を行いながら、前記補正手段が前記固定パターンノイズを補正する第１の動作状態と、前記固定パターンノイズの検出範囲が前記有効画素領域を含むように設定され、かつ、検出画素判定手段が前記検出画素判定動作を行わずに、前記検出手段が前記検出画素判定動作のための初期検出値を検出する第２の動作状態とを有することを特徴とする。

本発明の撮像装置によれば、固定パターンノイズを精度よく検出し補正を行うことで、撮影画像の画質を向上させることができる。

以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置のブロック図である。

図１において、露光制御部１は、撮像素子２に対する露光状態を制御する。撮像素子２は、光学的に遮光された基準画素領域と露光された有効画素領域を有する。アナログフロントエンド（ＡＦＥ）３は、撮像素子２の出力を増幅してＡ／Ｄ変換する。

検出画素判定部４は、ＡＦＥ３から出力された映像信号に対して、検出部５から出力される検出値と制御部８から設定される検出範囲の情報に基いて、検出対象画素を判定する。検出部５は、検出画素判定部４の出力信号より固定パターンノイズ（固定パターン）を検出する。

補正部６は、検出部５から出力された検出値を、撮像素子２の有効画素領域の信号より減算して固定パターンノイズを補正する。カメラ信号処理部７は、補正部６から出力された映像信号よりカメラ信号処理を行う。制御部８は、露光制御部１及び検出画素判定部４を制御する。

図２は、図１における撮像素子の基準画素領域と有効画素領域を表す模式図である。

図２（１）、図２（２）に示すように、撮像素子２は、固定パターンノイズを検出するための画素部が遮光されている基準画素領域２ａと、映像信号を生成するための画素部が遮光されていない有効画素領域２ｂを有する。撮像素子２内の列ごとの特性のばらつきによって、縦すじ状の固定パターンノイズ２ｃが現れる。

図３は、図２における固定パターンノイズのノイズ量及び補正値を表す模式図である。

図３において、縦すじ状の固定パターンノイズは垂直方向に射影しており、横軸は水平座標、縦軸は、各水平画素の信号レベルの垂直方向の平均を意味し、遮光時の光学的黒レベルを０としている。

基準画素領域２ａに現れる固定パターンノイズのノイズ量を図３（１）で表されるものとする。基準画素領域２ａのある画素に高輝度の出力となる欠陥画素２ｄが存在した場合には、その欠陥画素２ｄの存在するラインのノイズ量は図３（２）のようになる。

基準画素領域２ａのみを検出範囲とすると、平均または巡回フィルタ処理にて検出されるノイズ量は図３（３）となり、欠陥画素２ｄの成分が残留してしまうため、これを検出値として固定パターンノイズの補正処理を行うと画質に悪影響を与えてしまう。

以下に、このような悪影響を与えず、固定パターンノイズの検出値を求めるための動作を説明する。

まず、制御部８は、露光制御部１を制御し、撮像素子２を遮光状態にする。撮像素子２から出力された映像信号は、ＡＦＥ３を介して検出画素判定部４と補正部６に入力される。

このとき、検出範囲を図２（２）の破線部のように有効画素領域を含むように広く設定しておき、検出画素判定動作を行わなければ、平均または巡回フィルタ処理にて検出されるノイズ量は図３（４）となり、欠陥画素２ｄの成分を十分小さく抑えることができる。

このノイズ量を、検出画素判定のための初期検出値とする。

上記のように、固定パターンノイズの検出範囲が有効画素領域２ｂを含むように広く設定され、かつ、検出画素判定部４が検出画素判定動作を行わずに、検出部５が検出画素判定動作のための初期検出値を検出する状態を第２の動作状態とする。

次に、実際に映像を撮像する場合には、制御部８は、露光制御部１を制御し、撮像素子２を露光状態にする。撮像素子２から出力された映像信号は、ＡＦＥ３を介して検出画素判定部４と補正部６に入力される。

このとき、検出範囲を図２（１）の破線部のように基準画素領域に設定しておき、検出画素判定動作を行う。この、検出画素判定動作に使われる最初の検出値が、前述の初期検出値である。

検出画素判定部４は、制御部８から設定された検出範囲について、ＡＦＥ３から入力された画像信号と、検出部６から入力された検出値に基いて検出画素判定動作を行う。

具体的には、検出値と入力画像の信号レベル差を、予め設定された閾値と比較し、検出値と入力画像の信号レベル差が閾値より小さな場合を検出画素とする。

例えば、検出値が図３（４）のノイズ量で入力画像が図３（１）の場合には、すべての信号が閾値以下として検出画素になる。しかし、入力信号が図３（２）の場合には、欠陥画素２ｄに相当する画像信号が閾値以上となるように閾値を設定しておけば、欠陥画素２ｄの画像信号は検出画素から除外される。

このように判定された検出画素を用いて検出部６が固定パターンノイズの検出を行えば、検出されるノイズ量は図３（５）のように欠陥画素２ｄの影響を受けないものとなり、このノイズ量が検出値として補正部６に入力される。

補正部６では、有効画素領域の映像信号より検出値を減算することによって固定パターンノイズを補正する。この補正により、固定パターンノイズが十分に低減された状態になる。

上記のように、固定パターンノイズの検出範囲が基準画素領域２ａに設定され、かつ、検出画素判定部４が検出画素判定動作を行いながら、補正部６が固定パターンノイズを補正する状態を第１の動作状態とする。

上記第１の動作状態と第２の動作状態とを有することで、固定パターンノイズを精度よく検出し補正を行い、撮影画像の画質を向上することができる。

本発明の実施の形態に係る撮像装置のブロック図である。図１における撮像素子の基準画素領域と有効画素領域を表す模式図である。図２における固定パターンノイズのノイズ量及び補正値を表す模式図である。

符号の説明

１露光制御部
２撮像素子
３ＡＦＥ
４検出画素判定部
５検出部
６補正部
７カメラ信号処理部
８制御部

Claims

画素部が遮光されている基準画素領域と画素部が遮光されていない有効画素領域を有する撮像素子と、
前記固定パターンノイズの検出対象画素を判定する検出画素判定手段と、
前記検出画素判定手段の出力に基いて前記固定パターンノイズを検出する検出手段と、
前記検出手段の出力に基いて前記固定パターンノイズを補正する補正手段とを備え、
前記固定パターンノイズの検出範囲が前記基準画素領域に設定され、かつ、前記検出画素判定手段が検出画素判定動作を行いながら、前記補正手段が前記固定パターンノイズを補正する第１の動作状態と、
前記固定パターンノイズの検出範囲が前記有効画素領域を含むように設定され、かつ、検出画素判定手段が前記検出画素判定動作を行わずに、前記検出手段が前記検出画素判定動作のための初期検出値を検出する第２の動作状態と、
を有することを特徴とする撮像装置。
前記検出画素判定手段は、入力された画像信号と前記検出手段から入力された検出値に基いて前記検出画素判定動作を行うことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記検出画素判定手段は、前記入力された画像信号と前記入力された検出値の信号レベル差が予め設定された閾値よりも小さい場合に、検出画素とすることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
前記検出手段は、検出範囲の画像信号を前記固定パターンノイズの方向に平均または巡回フィルタ処理することによって検出値を出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
前記第２の動作状態では、前記撮像素子が遮光されるよう露光状態を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置。