JP2010068049A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二次元撮像装置は、出力線、複数の第1および第2の保持手段を含む。第2の行から第1の保持手段に画素信号を読み出す動作と、複数の第2の保持手段に読み出された第1の行における各列の画素信号を順次に出力線へ転送する動作とを並行して行う。読み出し手段が第1の行における各列の画素信号を出力線へ転送する間に、第2の行から画素信号を読み出すための駆動パルスを画素配列または読出し手段に供給し、転送期間において駆動パルスが遷移するタイミングで読出し手段により転送された第1の行における第1の列の画素信号を、第2の行における第1の列の画素信号、又は第2の行における第1の列の画素信号及びその周辺の画素信号のレベルに応じて補正する。
【選択図】図1
Description
まず、実施形態を実行するにあたって発生する課題を、図10を用いて詳細に説明する。
次に、本発明の実施形態に係る撮像装置100の構成を、図1を用いて説明する。
次に、撮像装置100におけるメカニカルシャッタ2を使用した撮影動作を説明する。
次に、撮像センサ3の詳細構成を、図2を用いて説明する。
次に、撮像センサ3の詳細動作を、図3を用いて説明する。図3は、撮像センサ3の動作を示すタイミングチャートである。
次に、駆動パルスにおけるレベルの遷移に起因したノイズについて、図3(1)〜(4)を用いて詳細に説明する。
一方、図3(3)は、n−1行目の画素信号の転送期間HTn−1に画素から保持容量へ読み出されるn行目の画素信号のレベルが小さい(信号強度が弱い)場合を示す。また、図3(3)は、n行目の画素信号の転送期間HTnに画素から保持容量へ読み出されるn+1行目の画素信号のレベルが小さい(信号強度が弱い)場合を示す。
上述の駆動パルスに起因するノイズを補正するためには、実際の撮影の前に、駆動パルスに起因するノイズを補正するための補正情報を記憶させておく必要がある。よって、駆動パルスにより画素から読み出し部へ読み出される画素信号のレベルと、駆動パルスの遷移タイミングで読み出し部から出力線へ転送される画像信号にのるノイズのレベルとの対応関係(補正情報)を、予め取得し、不揮発性メモリ14に記憶する。補正情報は、駆動パルスにより画素から読み出し部へ読み出される画素信号のレベルに依存するから、被写体輝度を複数パターン振って撮影することにより、複数求める。ここで、上記のノイズレベルの測定は、撮影前、たとえば撮像装置の電源投入時や、撮影開始の指示によって取得するようにしてもよいし、予め撮像装置を出荷する前に記憶しておいてもよい。
図6の
・DRの光信号入力時の出力信号の平均値をSdr
・DRの遮光時の出力信号の平均値をNdr
・NRの光信号入力時の出力信号の平均値をSnr
・NRの遮光時の水平シェーディングをNnr
としたとき、Nnrは、駆動パルスの影響による縦線ノイズのうちのオフセット成分cと、該当画素列のダークシェーディング成分b2とを足し合わせた値に相当する。(Sdr−Ndr)を真の画像信号と考え、(Snr−Nnr)と(Sdr−Ndr)との差分を、輝度を複数パターン振って求め、各輝度における、(Sdr−Ndr)と、(Snr−Nnr)と(Sdr−Ndr)との差分との関係から、傾きaを求めることができる。
A:理想のアンプ出力
B:真の画像信号+ダークシェーディング(オフセット成分)
C:真の画像信号+ダークシェーディング(オフセット成分)+ノイズ(オフセット成分)
D:真の画像信号+ダークシェーディング(オフセット成分)+ノイズ(オフセット成分+ゲイン成分)
に対応する。
理想のアンプ出力(図7の曲線A)は、
y=x・・・数式1
と表せる。
理想のアンプ出力にダークシェーディング成分が加わった信号が出力される場合(図7の曲線B)は、
y1=x+b1・・・数式2
となる。理想のアンプ出力xを求めるには、
x=y1−b1・・・数式3
を計算すればよい。すなわち、出力アンプ425の出力信号y1からダークシェーディング成分b1を減算すれば、理想のアンプ出力xを求めることができる。なお、ダークシェーディング成分b1は、ノイズ画素列以外の遮光領域SAより出力された信号により求める。
y2=a・x+b2+c・・・数式4
となる。理想のアンプ出力xを求めるには、
x={y2−(b2+c)}/a・・・数式5
とすればよい。すなわち、補正対象となる画素のアンプ出力y2に(1/a)を乗算した値と、(b2+c)に(−1/a)を乗算した値とを足し合わせれば、理想のアンプ出力xを求めることができる。なお、ダークシェーディング成分b2は、遮光領域SAのうちのノイズ画素列NRより出力された信号により求める。
y2=x+b2+c・・・数式6
と表せる。理想のアンプ出力xは、
x=y2−(b2+c)・・・数式7
で求めることができる。
6 駆動回路
7 信号処理回路
8 画像メモリ
13 システム制御部
14 ROM
15 RAM
20 読み出し部
30 駆動部
40 水平走査部
401 垂直走査回路
402 光電変換部
403 転送部
404 リセット部
405 電荷電圧変換部
406 出力部
407 選択部
409 負荷電流源
410〜413 読み出しスイッチ
414〜417 保持容量
418〜421 転送スイッチ
422,423 出力線
425 出力アンプ
100 撮像装置
Claims (7)
- 複数の画素が行方向及び列方向に配列され、第1の行と第2の行とを含む画素配列と、
前記画素配列に接続された複数の列信号線と、
出力線と、
複数の第1の保持手段と複数の第2の保持手段とを含み、前記第2の行から前記複数の列信号線を介して前記複数の第1の保持手段に画素信号を読み出す動作と、前記複数の第2の保持手段に読み出された前記第1の行における各列の画素信号を順次に前記出力線へ転送する動作とを並行して行う読み出し手段と、
前記読み出し手段が前記第1の行における各列の画素信号を前記出力線へ転送するための転送期間において、前記第2の行から画素信号を読み出すための駆動パルスを前記画素配列または前記読み出し手段に供給する駆動手段と、
前記転送期間において前記駆動パルスのレベルが遷移するタイミングで前記読み出し手段により転送された前記第1の行における第1の列の画素信号を、前記第2の行における前記第1の列の画素信号、又は前記第2の行における前記第1の列の画素信号及びその周辺の画素信号のレベルに応じて補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 前記複数の画素のそれぞれは、
光電変換手段と、
前記光電変換手段で蓄積された信号を出力する出力手段と、
を含み、
前記駆動パルスは、前記画素において前記光電変換手段の電荷が前記出力手段により列信号線へ出力されるようにするための制御信号を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記読み出し手段は、前記複数の列信号線と前記複数の第1の保持手段との接続を開閉する複数のスイッチをさらに含み、
前記駆動パルスは、前記複数の列信号線により伝達された画素信号が前記複数のスイッチを介して前記複数の第1の保持手段へ読み出されるようにするための制御信号を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記補正手段は、前記第2の行における少なくとも前記第1の列の画素信号に応じて、前記第1の行における前記第1の列の画素信号を補正する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記補正手段は、前記第1の行における少なくとも前記第1の列の画素信号に応じて、前記第1の行における前記第1の列の画素信号を補正する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記補正手段は、前記第2の行における少なくとも前記第1の列の画素信号と、前記第1の行における少なくとも前記第1の列の画素信号とに応じて、前記第1の行における前記第1の列の画素信号を補正する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記補正手段は、前記第2の行における前記第1の列の画素信号のレベルと、前記第1の行における前記第1の列の画素信号に含まれるノイズのレベルとの予め取得された対応関係に基づいて、前記第1の行における前記第1の列の画素信号を補正する
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像装置。
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