JP2010130194A - A/d conversion apparatus and imaging apparatus - Google Patents
A/d conversion apparatus and imaging apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010130194A JP2010130194A JP2008301130A JP2008301130A JP2010130194A JP 2010130194 A JP2010130194 A JP 2010130194A JP 2008301130 A JP2008301130 A JP 2008301130A JP 2008301130 A JP2008301130 A JP 2008301130A JP 2010130194 A JP2010130194 A JP 2010130194A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- timing
- signal
- conversion
- output
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換装置およびそれを用いた撮像装置に関する。 The present invention relates to an A / D converter that converts an analog signal into a digital signal, and an imaging apparatus using the A / D converter.
一般的なデジタルカメラはCCD型撮像素子やCMOS型撮像素子を有している。これらの撮像素子は、被写体光を二次元状に配置された光電変換部で受光し、受光した光量に応じたアナログの電気信号を出力する。そして、光電変換されたアナログの電気信号は画素毎に順番にデジタル信号に変換され(A/D変換)、1画面分のデジタル信号は画像データとしてディスプレイやメモリなどに出力される。 A general digital camera has a CCD image sensor or a CMOS image sensor. These image sensors receive subject light with a two-dimensionally arranged photoelectric conversion unit and output an analog electric signal corresponding to the received light quantity. Then, the photoelectrically converted analog electrical signal is sequentially converted into a digital signal for each pixel (A / D conversion), and the digital signal for one screen is output as image data to a display or a memory.
ところが、一般的なA/D変換装置は、A/D変換するタイミング周期が一定であるため、同じ装置内で用いられる電源部やクロック回路などによる周期的なノイズがある場合、A/D変換のタイミング周期とノイズの周期とが干渉してビートノイズ(干渉ノイズ)が生じることがある。ビートノイズは、固定パターンの縞模様ノイズとなって撮影画像に現れ、画質を著しく損なってしまう。そこで、複数のクロックを位相同期させる技術などが検討されている(例えば、特許文献1参照)。
ところが、複数のクロックを位相同期させる複雑な回路が必要になったり、或いは周期的なノイズが電源ノイズや外乱ノイズなどである場合は、回路基板が別であったり、複合的なノイズ源であることが多いので、完全に位相同期させることは難しいという問題がある。尚、上記のような画像信号だけでなくアナログの音声信号や他のアナログ信号をA/D変換する場合でも、A/D変換するアナログ信号に含まれるノイズ周期とA/D変換するタイミング周期とが干渉する条件において同様の問題が生じる。 However, if a complex circuit that synchronizes the phases of multiple clocks is required, or if periodic noise is power supply noise, disturbance noise, etc., the circuit board is separate or a complex noise source. In many cases, it is difficult to achieve phase synchronization completely. Even when analog audio signals and other analog signals are A / D converted as well as image signals as described above, the noise period included in the analog signal to be A / D converted and the timing period for A / D conversion A similar problem arises in the condition of interference.
本発明の目的は、周期的なノイズが含まれるアナログ信号をA/D変換する場合に、固定パターンノイズを目立たなくすることができるA/D変換装置および撮像装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an A / D conversion device and an imaging device that can make fixed pattern noise inconspicuous when an analog signal including periodic noise is A / D converted.
本発明に係るA/D変換装置は、アナログの電気信号を所定タイミングでデジタル信号に変換するA/D変換部と、前記A/D変換部のタイミング周期を不規則に変化させるタイミング発生部とを有することを特徴とする。 An A / D converter according to the present invention includes an A / D converter that converts an analog electrical signal into a digital signal at a predetermined timing, and a timing generator that irregularly changes the timing period of the A / D converter. It is characterized by having.
本発明に係る撮像装置は、撮影光学系を介して入射する被写体光をアナログの電気信号に変換する複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部から所定周期で順番に出力されるアナログの電気信号を所定タイミングでデジタル信号に変換するA/D変換部と、前記A/D変換部のタイミング周期を不規則に変化させるタイミング発生部と、前記A/D変換部が出力するデジタル信号を画像データとして出力する画像出力部とを有することを特徴とする。 An imaging apparatus according to the present invention includes a plurality of photoelectric conversion units that convert subject light incident via a photographing optical system into analog electrical signals, and analog outputs that are sequentially output from the plurality of photoelectric conversion units at a predetermined cycle. An A / D converter that converts an electrical signal into a digital signal at a predetermined timing, a timing generator that irregularly changes the timing period of the A / D converter, and a digital signal output by the A / D converter And an image output unit that outputs the image data.
また、好ましくは、前記タイミング発生部が出力するタイミング周期は、前記複数の光電変換部がアナログの電気信号を順番に出力する周期よりも短く、且つ前記A/D変換部がA/D変換する時間を含むことを特徴とする。 Preferably, a timing cycle output from the timing generator is shorter than a cycle in which the plurality of photoelectric converters sequentially output analog electric signals, and the A / D converter performs A / D conversion. It is characterized by including time.
また、好ましくは、前記複数の光電変換部は、二次元マトリクス状に配置された撮像素子を構成することを特徴とする。 Preferably, the plurality of photoelectric conversion units constitute an imaging device arranged in a two-dimensional matrix.
また、好ましくは、前記撮像素子は、行毎に一斉に読み出すCMOS型の撮像素子で構成され、前記A/D変換部は、前記撮像素子の列毎に配置されたことを特徴とする。 Preferably, the image pickup device is configured by a CMOS image pickup device that reads all at once for each row, and the A / D converter is arranged for each column of the image pickup device.
また、好ましくは、前記撮像素子は、行毎に1画素ずつ水平転送出力するCCD型の撮像素子で構成され、前記A/D変換部は、前記撮像素子から水平転送出力される位置に1つ配置されたことを特徴とする。 Preferably, the image pickup device is configured by a CCD type image pickup device that horizontally transfers and outputs one pixel at a time for each row, and the A / D converter is provided at a position that is horizontally transferred and output from the image pickup device. It is arranged.
本発明に係るA/D変換装置および撮像装置は、周期的なノイズが含まれるアナログ信号をA/D変換する場合に、固定パターンノイズを目立たなくすることができる。 The A / D conversion device and the imaging device according to the present invention can make fixed pattern noise inconspicuous when A / D converting an analog signal including periodic noise.
以下、本発明に係るA/D変換装置および撮像装置に関する実施形態について説明する。先ず、図1は本実施形態に係るA/D変換装置101のブロック図である。
Hereinafter, embodiments relating to an A / D conversion device and an imaging device according to the present invention will be described. First, FIG. 1 is a block diagram of an A /
図1において、A/D変換装置101は、アナログの電気信号を入力してデジタル信号に変換するA/D変換部102と、A/D変換部102にA/D変換するタイミングを与えるタイミング発生部(TG)103とで構成される。A/D変換部102は、入力するアナログ信号を例えば量子化ビット数が12ビット(4096階調)のデジタル信号に変換する。ここで、A/D変換部102に入力されるアナログ信号は、例えば、フォトダイオードなどで構成される光電変換部が出力するアナログの画像信号やマイクロホンなどが出力するアナログの音声信号、或いは加速度センサーや温度センサーなどのセンサーが出力するアナログ信号などである。
In FIG. 1, an A /
タイミング発生部102は、A/D変換部102にA/D変換するタイミングを与えるが、本実施形態ではA/D変換するタイミングを固定周期ではなくランダム(不規則)に変化させる。ここで、アナログ信号とタイミング信号とデジタル信号との関係について図2を用いて説明する。図2において、A/D変換部102に入力されるアナログ信号は、タイミング発生部103から出力されるタイミング信号s1からs7の各タイミングでデジタル信号に変換される。ここで、デジタル信号は、タイミング信号s1からs7の各タイミングでのアナログ値が所定の量子化ビット数のデジタル値、例えば量子化ビット数が12ビット(4096階調)のデジタル値に変換されたデジタルデータである。尚、A/D変換するタイミングとは、正確にはアナログ信号をサンプルホールドするタイミングで、アナログ信号をサンプルホールドするタイミングがランダムに変化することを意味する。
The
図2において、タイミング発生部103が出力するタイミング信号s1からs7の間隔(周期)t1からt7は一定ではない。例えば、タイミング信号s1とs2の間隔t1は、タイミング信号s2とs3の間隔t2よりも短いが、タイミング信号s3とs4の間隔t3よりも長くなっている。つまり、タイミング発生部103が出力するタイミング信号の周期はランダムに変化する。この時、出力されるデジタル信号の間隔もタイミング信号s1からs7の間隔t1からt7に応じて変化するが、デジタル値は間隔t1からt7の各期間中は変化しないので、必要に応じて等間隔のデジタル信号に整列して外部に出力することも可能である。
In FIG. 2, the intervals (cycles) t1 to t7 between the timing signals s1 to s7 output by the
ここで、ランダムに変化するタイミング信号の発生方法は、例えば疑似ランダム信号を発生させるM系列符合回路をタイミングパルスを発生する論理回路に設ければ実現できる。また、ソフトウェア的に発生させる場合は、乱数発生処理で発生させた乱数を用いて、タイミング信号の出力を制御すれば実現できる。或いは、ダイオード固有のホワイトノイズを利用したアナログ的な回路を用いても構わない。本実施形態では、タイミング発生部103が発生するタイミング信号の周期を不規則に変化できれば、上記以外のいずれの方法を用いても構わない。
Here, a method of generating a randomly changing timing signal can be realized, for example, by providing an M-sequence code circuit that generates a pseudo-random signal in a logic circuit that generates a timing pulse. Further, the generation by software can be realized by controlling the output of the timing signal using the random number generated by the random number generation process. Alternatively, an analog circuit using white noise unique to the diode may be used. In the present embodiment, any method other than the above may be used as long as the period of the timing signal generated by the
次に、タイミング発生部103のタイミング周期が固定周期の場合とランダム周期の場合との違いについて図3を用いて説明する。尚、図3(a)はタイミング周期が固定周期の場合を示し、図3(b)はタイミング周期がランダム周期の場合を示している。また、図3(a)および図3(b)において、分かり易いようにA/D変換部102に入力される画像信号や音声信号は描かずに、周期的に変化するアナログのノイズ成分のみを誇張して描いてある。尚、同図では、アナログのノイズ成分が変化する周期は、A/D変換部102でA/D変換するタイミング周期より少し短い周期に描いてあるが長い周期にずれていても構わない。いずれにしても、タイミング信号の固定周期とノイズ成分の周期との間にずれがある場合に問題となる。
Next, the difference between the case where the timing period of the
図3(a)において、A/D変換部102に入力されるアナログのノイズ信号は、タイミング発生部103から出力される固定間隔(固定周期)tc1のタイミング信号s11からs17の各タイミングでデジタル信号に変換される。ところが、タイミング信号s11からs17の周期tc1とノイズの周期tnc1との差がビートノイズ(干渉ノイズ)として現れる。例えば、図3(a)のタイミング信号S11でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルと、その3つ後のタイミング信号S14でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルはほぼ同じである。同様に、タイミング信号S12でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルと、その3つ後のタイミング信号S15でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルはほぼ同じで、タイミング信号S13でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルと、その3つ後のタイミング信号S16でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルはほぼ同じである。さらに、タイミング信号S14でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルと、その3つ後のタイミング信号S17でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルもほぼ同じなので、タイミング信号S11とタイミング信号S14とタイミング信号S17の各タイミングでサンプルホールドされるアナログ信号のレベルはほぼ同じになる。
In FIG. 3A, an analog noise signal input to the A /
このように、タイミング信号の3つ毎に周期的な値を繰り返すビートノイズが発生し、タイミング信号s11からs17の各タイミングで出力されるデジタル信号も、ノイズの周期とA/D変換するタイミング周期との差によるビート周期で変化する固有のノイズが現れてしまう。ビートノイズは、画像の場合は縦や横や斜めの縞模様のノイズとして画像上に表示され、音声の場合はビート音として出力される。また、センサなどのアナログ信号の場合は、センサの誤動作の原因になったり、センサの精度が悪くなってしまう。このように、アナログ信号を固定のタイミング周期でA/D変換を行う場合は、電源や外乱などによる周期的なノイズの影響を受けて様々な問題が発生する。 In this manner, beat noise that repeats a periodic value occurs every three timing signals, and the digital signal output at each timing of the timing signals s11 to s17 is also the noise period and the A / D conversion timing period. Inherent noise that changes with the beat period due to the difference between the two appears. Beat noise is displayed on the image as vertical, horizontal, or diagonal stripe noise in the case of an image, and is output as a beat sound in the case of audio. In the case of an analog signal such as a sensor, the sensor may malfunction or the accuracy of the sensor may be deteriorated. As described above, when A / D conversion is performed on an analog signal at a fixed timing cycle, various problems occur due to the influence of periodic noise due to power supply, disturbance, and the like.
そこで、本実施形態に係るA/D変換装置101の場合は、タイミング発生部103がA/D変換部102に与えるA/D変換のタイミング周期をランダムにするので、出力されるデジタル信号に固有のビートノイズが生じない。例えば図3(b)に示すように、タイミング発生部103から出力されるランダム周期のタイミング信号s1からs7がA/D変換部102に与えられ、各タイミング信号s1からs7の間隔t1からt7は不規則に変化する。この結果、タイミング信号s1からs7の各タイミングでサンプルホールドされるアナログ信号のレベルに周期性は見られず、A/D変換部102から出力されるデジタル信号にも固有のビートノイズは現れない。
Therefore, in the case of the A /
このように、本実施形態に係るA/D変換装置101は、周期ノイズが含まれるアナログ信号をA/D変換する場合でも、出力されるデジタル信号に固有のビートノイズが現れず、周期ノイズを目立たなくすることができる。
As described above, the A /
(撮像装置への応用例)
次に、先に説明したA/D変換装置101の応用例として、撮像装置201の実施形態について説明する。尚、ここでは、撮像装置201の実施例として、デジタルカメラやビデオカメラなどのカメラの場合について説明するが、スキャナーやFAXなどの一行分や数行分のラインセンサを有する撮像装置であっても構わない。
(Application examples to imaging devices)
Next, an embodiment of the
図4は、撮像装置201の構成を示すブロック図である。尚、図4において、図1と同符号のものは同じものを示す。撮像装置201は、レンズ202と、撮像素子203と、A/D変換部204と、タイミング発生部(TG)205と、画像バッファ206と、システムバス207と、制御部208と、画像処理部209と、表示回路210と、液晶モニタ211と、メモリカードIF212と、メモリカード212aと、メモリ213と、操作パネル214とで構成される。尚、A/D変換部204とTG205は、図1のA/D変換部102とTG103に相当し、図1のA/D変換装置101は図4の点線250で囲まれた部分に相当する。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the
図4において、レンズ202から入射する被写体光は、撮像素子203の受光面に結像される。ここで、撮像素子203は、行方向および列方向の二次元マトリクス状に配置された複数の光電変換部(フォトダイオード)や読み出し回路などで構成されるCCD型の撮像素子である。撮像素子203の受光面に結像された被写体光は、光電変換部でアナログの電気信号に変換され、TG205から撮像素子203に出力される読み出し信号に応じてA/D変換部204に出力される。
In FIG. 4, the subject light incident from the
ここで、撮像素子203の構成について、図5を用いて説明する。図5はCCD型の撮像素子203の構成例を示す図である。尚、図5において図4と同符号のものは同じものを示す。図5に示した撮像素子203は、行aから行kの11行と、列1から列14の14列の154画素で構成される。入射する光量に応じて各画素のフォトダイオードに蓄積された電荷は、TG205から出力される行単位の読み出し信号に応じて列方向にバケツリレー方式で水平転送回路301に読み出される。さらに、TG205から出力される画素単位の読み出し信号に応じて水平転送回路301に読み出された1行分の電荷は、1画素毎にバケツリレー方式で撮像素子203の外部のA/D変換部204にアナログの電気信号として出力される。尚、A/D変換部204には、アナログ電源AVccとA/D変換用のリファレンス電圧Vrefとが与えられ、接地(GND)されている。A/D変換部204が出力するデジタル信号は、図4に示したように、画像バッファ206に一時的に記憶される。
Here, the configuration of the
次に、図5に示す撮像素子203の154個の画素から信号を読み出す時の動作について図6を用いて詳しく説明する。尚、図6(a)はタイミング信号が固定周期の場合を示し、図6(b)はタイミング信号がランダム周期の場合を示している。また、図3と同様に、アナログの画像信号は、周期的に変化するアナログのノイズ成分のみを強調して描いてある。尚、図3では一般的なアナログ信号の場合について説明したが、図6では撮像素子203からアナログの画像信号を読み出す場合に特化して説明する。
Next, the operation when reading signals from 154 pixels of the
撮像素子203の場合は、図5で説明したように、画素毎にA/D変換するので、画素毎にデジタル信号に変換する周期と、ノイズ周期との関係が問題となる。一般に、デジタルカメラなどでは、撮影時の処理を速くするために、撮影した1画面分の画像信号を撮像素子203から読み出して画像データとして画像バッファ206に記憶するまでの時間が設計時に決められるので、撮像素子203から画素単位で読み出す時間は制限される。例えば、1画素当たり500nsecなどのように決められる。従って、A/D変換するためにサンプルホールドするタイミングはこの時間内になければならない。但し、一旦サンプルホールドしたアナログ信号をデジタル信号に変換する処理自体は、後でまとめて行うことも可能であるが、サンプルホールドするタイミングはアナログの画素信号が読み出されている時間内に行う必要がある。例えば、図6(a)および図6(b)において、間隔(周期)tp1はこの画素周期を示しており、A/D変換するための各タイミング信号は、画素a1からa7の各画素の間隔tp1内に必ず1つ必要となる。図6(a)の場合は、タイミング信号が固定周期なので、タイミング周期tc1と画素の間隔tp1は同じ間隔で描いてある。尚、サンプルホールドするタイミングs11からs17と画素の変化点は必ずしも同図のように一致させる必要はない。
In the case of the
図6(a)の場合は、図3(a)の場合と同様に、タイミング信号s1からs7の周期tc1とノイズ周期tnc1とが干渉して3画素毎のビート周期のビートノイズが発生する。このようなビートノイズは、図7(a)に示すように、撮影される画像に縞模様のノイズとなって現れてしまう。尚、図7(a)において、画素a1からa7は図6(a)の画素a1からa7に相当する。また、1行毎に1画素ずつノイズの位置がずれて行くように描いてあるが、例えば行毎に同じ位置にノイズが現れる場合は列単位で周期的に変化する縦縞模様のノイズになる。いずれにしても、周期的に同じパターンが現れるので目立ってしまう。さらに、図7(a)は周期ノイズのみの場合の画像の表示例を示し、白黒がはっきりするように強調して描いてあるが、実際のノイズレベルは4096階調の10階調程度である。 In the case of FIG. 6A, as in the case of FIG. 3A, the period tc1 of the timing signals s1 to s7 interferes with the noise period tnc1, and beat noise with a beat period of every three pixels is generated. Such beat noise appears as striped noise in the captured image, as shown in FIG. In FIG. 7A, pixels a1 to a7 correspond to pixels a1 to a7 in FIG. In addition, although the noise position is drawn so as to be shifted by one pixel for each row, for example, when noise appears at the same position for each row, the noise becomes a vertical stripe pattern that periodically changes in units of columns. In any case, the same pattern appears periodically, so it is noticeable. Further, FIG. 7A shows an example of displaying an image in the case of only periodic noise, and is drawn with emphasis so that black and white are clear, but the actual noise level is about 4096 gradations of about 10 gradations. .
一方、本実施形態に係る撮像装置201の場合は、図6(b)に示すように、図3(b)の場合と同様に、タイミング発生部205がA/D変換部204に与えるA/D変換のタイミング周期をランダムに変化させるので、出力されるデジタル信号には周期的なパターンが現れない。例えば図6(b)に示すように、タイミング発生部205から出力されるランダム周期のタイミング信号s1からs7がA/D変換部204に与えられ、各タイミング信号s1からs7の間隔t1からt7は不規則に変化する。この結果、タイミング信号s1からs7の各タイミングでサンプルホールドされるアナログ画像信号のレベルに周期性は見られず、A/D変換部204から出力されるデジタル画像信号にもビートが現れない。例えば、図7(b)に示すように、撮影される画像には周期ノイズが分散されて目立たなくなる。尚、図7(b)において、画素a1からa7は図6(b)の画素a1からa7に相当する。また、図7(b)は図7(a)と同様に、周期ノイズのみの場合の画像の表示例を示し、白黒がはっきりするように強調して描いてある。
On the other hand, in the case of the
このように、本実施形態に係る撮像装置201は、周期ノイズが含まれるアナログ画像信号をA/D変換する場合でも、出力されるデジタル画像信号に周期的なパターンが現れず、周期ノイズを目立たなくすることができる。
As described above, the
尚、図6(b)において、タイミング信号の間隔t1からt7は不規則に変化するので短くなったり長くなったりするが、タイミング信号の間隔t1からt7は、撮像素子203から読み出す時の1画素当たりの読み出し時間が固定である場合は、この読み出し時間の2倍(サンプルホールドされたアナログ信号をA/D変換してデジタル信号を出力する時間を含む)より小さくなるようにする必要がある。そこで、図4のタイミング発生部205は、この範囲内でタイミング信号をランダムに発生する。或いは、1画素当たりの読み出し時間自体をランダムに変えて撮像素子203から画像信号を読み出す場合は、撮像素子203から1画面分の画像信号を読み出すトータルの時間が撮像素子203から1画面分の画像信号を読み出すための設計時間になるようにすればよい。
In FIG. 6B, the timing signal interval t1 to t7 changes irregularly and becomes shorter or longer, but the timing signal interval t1 to t7 is one pixel when reading from the
また、図4に示したCCD型の撮像素子203は、外部にA/D変換部204を設けたが、撮像素子203の内部にA/D変換部204を設けても構わない。
Further, although the CCD type
次に、CMOS型の撮像素子の例について説明する。図8はCMOS型の撮像素子303の構成を示す図である。図8において、14個のA/D変換部304(1)から304(14)は図5のA/D変換部204に、TG305は図5のTG205に、画像バッファ306は図5の画像バッファ206にそれぞれ相当する。図5のCCD型の撮像素子203と異なるのは、列毎にA/D変換部304(1)から304(14)が設けられ、行単位で各列に読み出されたアナログ信号を同時にA/D変換することである。
Next, an example of a CMOS image sensor will be described. FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a CMOS
図8において、撮像素子303は、行aから行pの16行と、列1から列14の14列の224画素で構成される。入射する光量に応じて各画素のフォトダイオードに蓄積された電荷はアナログの電気信号に変換され、TG305から出力されるアドレス選択信号に応じて列毎に設けられた垂直読み出し線に行単位で読み出される。各列の垂直信号線に読み出されたアナログの電気信号は、各列毎に設けられた14個のA/D変換部304(1)から304(14)にそれぞれ入力される。A/D変換部304(1)から304(14)は、TG305から出力されるタイミング信号に応じて同時にA/D変換する。A/D変換部304(1)から304(14)で変換されたデジタル信号は、画像バッファ306に一時的に記憶される。尚、14個のA/D変換部304から画像バッファ306へのデジタル信号の転送は並列に行っても構わないし、A/D変換部304(1)から304(14)と画像バッファ306との間にデジタル信号を保持するバッファを設けて、1画素ずつ画像バッファ306に転送するようにしても構わない。
In FIG. 8, the
次に、図8に示す撮像素子303の224個の画素から信号を読み出す時の動作について図9を用いて詳しく説明する。尚、図9(a)はタイミング信号が固定周期の場合を示し、図9(b)はタイミング信号がランダム周期の場合を示している。また、図3と同様に、アナログの画像信号は、周期的に変化するアナログのノイズ成分のみを強調して描いてある。ここでは、図6の撮像素子203の場合と同様に、アナログの画像信号を読み出す場合に特化して説明する。
Next, the operation when signals are read from 224 pixels of the
撮像素子303の場合は、図8で説明したように、行毎に14個のA/D変換部304でA/D変換するので、行毎にデジタル信号に変換する周期と、ノイズ周期との関係が問題となる。先に説明したCCD型の撮像素子203の図6(a)の場合は、画素a1からa7を画素単位でタイミング信号s11からs17を固定周期tc1でA/D変換する時のタイミングを示したが、撮像素子303の図9(a)の場合は、a行からg行を行単位でタイミング信号s21からs27を固定周期tc2でA/D変換する時のタイミングを示している。尚、アナログ信号の周期ノイズの周期tcn2も行単位でA/D変換する時の周期tc2よりも少し短めの周期で描いてある。従って、図6(a)および図6(b)の場合と図9(a)および図9(b)の場合とは、画素単位の周期を基準に描いてあるか、行単位の周期を基準に描いてあるかで異なっている。
In the case of the
図9(a)の場合は、行単位のA/D変換の周期tc2とノイズ周期tnc2とが干渉して3行毎のビート周期のビートノイズが発生する。このようなビートノイズは、図10(a)に示すように、撮影される画像に行毎に異なる横縞模様のノイズとなって現れる。尚、図10(a)の行aから行gは、図9(a)の行aから行gと同じものを示す。また、図10(a)は周期ノイズのみの画像の表示例を示し、白黒がはっきりするように強調して描いてある。 In the case of FIG. 9A, the A / D conversion cycle tc2 and the noise cycle tnc2 of the row unit interfere with each other to generate beat noise of the beat cycle every three rows. As shown in FIG. 10A, such beat noise appears as a noise with a horizontal stripe pattern that differs from line to line in a captured image. Note that lines a to g in FIG. 10A are the same as lines a to g in FIG. 9A. FIG. 10A shows a display example of an image of only periodic noise, and is drawn with emphasis so that black and white is clear.
一方、撮像素子303の場合は、図9(b)に示すように、図3(b)の場合と同様に、タイミング発生部305が14個のA/D変換部304に与えるA/D変換のタイミング周期をランダムに変化させるので、出力されるデジタル信号には周期的なパターンが現れない。例えば図9(b)に示すように、タイミング発生部305から出力されるランダム周期のタイミング信号s31からs37がA/D変換部304に与えられ、各タイミング信号s31からs37の間隔t31からt37は不規則に変化する。この結果、タイミング信号s31からs37の各タイミングでサンプルホールドされるアナログ画像信号のレベルに周期性は見られず、14個のA/D変換部304から出力されるデジタル画像信号にもビートが現れない。例えば、図10(b)に示すように、撮影される画像には行単位で周期ノイズが分散されて周期性がなくなるので目立たなくなる。尚、図10(b)の行aから行gは図9(b)の行aから行gに相当する。また、図10(b)は図10(a)と同様に、周期ノイズのみの画像の表示例を示し、白黒がはっきりするように強調して描いてある。
On the other hand, in the case of the
このように、CMOS型の撮像素子303を用いる撮像装置においても、A/D変換されたデジタル画像信号に周期ノイズによる周期的なパターンが現れず、周期ノイズを目立たなくすることができる。
As described above, even in an image pickup apparatus using the CMOS
尚、図6(b)の場合と同様に、図9(b)において、タイミング信号の間隔t31からt37は不規則に変化するので短くなったり長くなったりするが、タイミング信号の間隔t31からt37は、撮像素子303から読み出す時の1行当たりの読み出し時間が固定である場合は、この読み出し時間の2倍(サンプルホールドされたアナログ信号をA/D変換してデジタル信号を出力する時間を含む)より小さくなるようにする必要がある。そこで、図8のタイミング発生部305は、この範囲内でタイミング信号をランダムに発生する。或いは、1行当たりの読み出し時間自体をランダムに変えて撮像素子303から画像信号を読み出す場合は、撮像素子303から1画面分の画像信号を読み出すトータルの時間が撮像素子303から1画面分の画像信号を読み出すための設計時間を満たす範囲内であればよい。
Similarly to the case of FIG. 6B, in FIG. 9B, the timing signal intervals t31 to t37 vary irregularly and become shorter or longer, but the timing signal intervals t31 to t37. If the readout time per row when reading from the
また、図8に示したCMOS型の撮像素子303は、内部に列毎にA/D変換部304を設けたが、CMOS型の撮像素子であっても図4に示したCCD型の撮像素子203のように外部にA/D変換部を設けても構わない。この場合、14個のA/D変換部を外部に設けても構わないし、CMOS型の撮像素子の内部に列毎のアナログ信号をコンデンサなどに保持して画素単位で外部に出力する回路を設ければ、図4に示したCCD型の撮像素子203のように外部に1つのA/D変換部204を設けるだけでよい。尚、上記の実施例では、画素単位や行単位でA/D変換する場合について説明したが、列単位にA/D変換する場合でもA/D変換するタイミングをランダムにすることによって、図10の場合とは逆に列方向に縦縞模様のビートノイズが現れる現象を抑えることができる。さらに、数画素単位でA/D変換するなど固定周期でA/D変換する場合でも同様である。
Further, the CMOS type
以上、各実施形態で説明してきたように、本発明に係るA/D変換装置および撮像装置は、周期的なノイズが含まれるアナログ信号をA/D変換する場合に、固定パターンノイズを目立たなくすることができる。 As described above, as described in each embodiment, the A / D conversion apparatus and the imaging apparatus according to the present invention make fixed pattern noise inconspicuous when A / D converting an analog signal including periodic noise. can do.
101・・・A/D変換装置 102・・・A/D変換部
103・・・タイミング発生部(TG)
201・・・撮像装置 202・・・レンズ
203・・・撮像素子 204・・・A/D変換部
205・・・タイミング発生部(TG)
206・・・画像バッファ 207・・・システムバス
208・・・制御部 209・・・画像処理部
210・・・表示回路 211・・・液晶モニタ
212・・・メモリカードIF 212a・・・メモリカード
213・・・メモリ 214・・・操作パネル
303・・・撮像素子
304(1)から304(14)・・・A/D変換部
305・・・タイミング発生部(TG)
306・・・画像バッファ
101 ... A /
DESCRIPTION OF
206 ...
306: Image buffer
Claims (6)
前記A/D変換部のタイミング周期を不規則に変化させるタイミング発生部と
を有することを特徴とするA/D変換装置。 An A / D converter that converts an analog electrical signal into a digital signal at a predetermined timing;
A timing generation unit that irregularly changes a timing period of the A / D conversion unit.
前記複数の光電変換部から所定周期で順番に出力されるアナログの電気信号を所定タイミングでデジタル信号に変換するA/D変換部と、
前記A/D変換部のタイミング周期を不規則に変化させるタイミング発生部と、
前記A/D変換部が出力するデジタル信号を画像データとして出力する画像出力部と
を有することを特徴とする撮像装置。 A plurality of photoelectric conversion units that convert subject light incident through the photographing optical system into analog electrical signals;
An A / D converter that converts analog electrical signals that are sequentially output from the plurality of photoelectric converters into a digital signal at a predetermined timing; and
A timing generator for irregularly changing the timing cycle of the A / D converter;
An image output device comprising: an image output unit configured to output a digital signal output from the A / D conversion unit as image data.
前記タイミング発生部が出力するタイミング周期は、前記複数の光電変換部がアナログの電気信号を順番に出力する周期よりも短く、且つ前記A/D変換部がA/D変換する時間を含むことを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 2,
The timing cycle output by the timing generation unit is shorter than the cycle in which the plurality of photoelectric conversion units sequentially output analog electrical signals, and includes a time for the A / D conversion unit to perform A / D conversion. An imaging device that is characterized.
前記複数の光電変換部は、二次元マトリクス状に配置された撮像素子を構成することを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to claim 2 or 3,
The plurality of photoelectric conversion units constitute an imaging device arranged in a two-dimensional matrix.
前記撮像素子は、行毎に一斉に読み出すCMOS型の撮像素子で構成され、
前記A/D変換部は、前記撮像素子の列毎に配置されたことを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 4,
The image pickup device is composed of a CMOS type image pickup device that reads all at once for each row,
The A / D conversion unit is arranged for each column of the imaging elements.
前記撮像素子は、行毎に1画素ずつ水平転送出力するCCD型の撮像素子で構成され、
前記A/D変換部は、前記撮像素子から水平転送出力される位置に1つ配置されたことを特徴とする撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 4,
The image sensor is composed of a CCD type image sensor that horizontally transfers and outputs one pixel per row,
One A / D conversion unit is arranged at a position to be horizontally transferred and output from the imaging element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008301130A JP5245762B2 (en) | 2008-11-26 | 2008-11-26 | Imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008301130A JP5245762B2 (en) | 2008-11-26 | 2008-11-26 | Imaging device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010130194A true JP2010130194A (en) | 2010-06-10 |
JP5245762B2 JP5245762B2 (en) | 2013-07-24 |
Family
ID=42330283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008301130A Active JP5245762B2 (en) | 2008-11-26 | 2008-11-26 | Imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5245762B2 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013219442A (en) * | 2012-04-05 | 2013-10-24 | Nikon Corp | Electronic device, image sensor, and electronic camera |
JP2014165579A (en) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Olympus Corp | Image pickup device |
US8885072B2 (en) | 2013-01-22 | 2014-11-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state imaging device, imaging method, and camera module |
JP2015198276A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-09 | 株式会社ケーヒン | Voltage detector |
WO2016021265A1 (en) * | 2014-08-05 | 2016-02-11 | ソニー株式会社 | Imaging device and pixel signal reading method |
WO2016021266A1 (en) * | 2014-08-05 | 2016-02-11 | ソニー株式会社 | Imaging device and pixel signal readout method |
WO2016121352A1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Solid-state imaging device and camera |
WO2019092805A1 (en) * | 2017-11-08 | 2019-05-16 | 三菱電機株式会社 | Amplification circuit and analog-to-digital conversion system having same |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04347148A (en) * | 1991-05-24 | 1992-12-02 | Olympus Optical Co Ltd | Ultrasonic observer |
JP2005191800A (en) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Sony Corp | Signal output device, signal processor, solid-state imaging device, interface device, electronic equipment, and operating method of interface device |
JP2006086845A (en) * | 2004-09-16 | 2006-03-30 | Sony Corp | Camera system and method for driving solid-state image sensor |
-
2008
- 2008-11-26 JP JP2008301130A patent/JP5245762B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04347148A (en) * | 1991-05-24 | 1992-12-02 | Olympus Optical Co Ltd | Ultrasonic observer |
JP2005191800A (en) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Sony Corp | Signal output device, signal processor, solid-state imaging device, interface device, electronic equipment, and operating method of interface device |
JP2006086845A (en) * | 2004-09-16 | 2006-03-30 | Sony Corp | Camera system and method for driving solid-state image sensor |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013219442A (en) * | 2012-04-05 | 2013-10-24 | Nikon Corp | Electronic device, image sensor, and electronic camera |
US8885072B2 (en) | 2013-01-22 | 2014-11-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state imaging device, imaging method, and camera module |
JP2014165579A (en) * | 2013-02-22 | 2014-09-08 | Olympus Corp | Image pickup device |
JP2015198276A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-09 | 株式会社ケーヒン | Voltage detector |
WO2016021265A1 (en) * | 2014-08-05 | 2016-02-11 | ソニー株式会社 | Imaging device and pixel signal reading method |
WO2016021266A1 (en) * | 2014-08-05 | 2016-02-11 | ソニー株式会社 | Imaging device and pixel signal readout method |
US10506182B2 (en) | 2014-08-05 | 2019-12-10 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Imaging device and pixel signal reading method |
WO2016121352A1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Solid-state imaging device and camera |
JPWO2016121352A1 (en) * | 2015-01-28 | 2017-11-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Solid-state imaging device and camera |
US10194105B2 (en) | 2015-01-28 | 2019-01-29 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Solid-state imaging device and camera for suppressing vertical line noise |
WO2019092805A1 (en) * | 2017-11-08 | 2019-05-16 | 三菱電機株式会社 | Amplification circuit and analog-to-digital conversion system having same |
JPWO2019092805A1 (en) * | 2017-11-08 | 2020-04-02 | 三菱電機株式会社 | Amplifier circuit and analog-to-digital conversion system including the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5245762B2 (en) | 2013-07-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5245762B2 (en) | Imaging device | |
US8363137B2 (en) | Image sensing apparatus and imaging system | |
TWI399088B (en) | Data processor, solid-state imaging device, imaging device, and electronic apparatus | |
JP5256874B2 (en) | Solid-state imaging device and camera system | |
JP4948090B2 (en) | Imaging apparatus and drive control method | |
US8436926B2 (en) | Physical quantity detecting device, solid-state imaging device, and imaging apparatus | |
KR101934695B1 (en) | Image sensor and image capturing apparatus | |
US8896736B2 (en) | Solid-state imaging device, imaging apparatus and signal reading method having photoelectric conversion elements that are targets from which signals are read in the same group | |
KR20090033117A (en) | Solid-state image pickup device, driving method thereof, and camera system | |
KR20080101775A (en) | Image sensor, electronic apparatus, and driving method of electronic apparatus | |
JP2011244249A (en) | Solid state imaging device, image processing device, and camera system | |
KR20140094416A (en) | Solid-state imaging device | |
KR102046635B1 (en) | Image Sensors, Control Methods, and Electronic Devices | |
JP5434485B2 (en) | Solid-state image sensor, solid-state image sensor driving method, and camera system | |
KR100314801B1 (en) | Apparatus for panning and scaling window in image sensor | |
WO2017188018A1 (en) | Solid-state image capturing element and method of operating solid-state image capturing element, image capturing device, and electronic instrument | |
JP4929584B2 (en) | Signal processing method, signal processing apparatus, and semiconductor device for detecting physical quantity distribution | |
JP6700673B2 (en) | Imaging device, imaging system | |
JP5640509B2 (en) | Solid-state imaging device and camera system | |
JP2006074436A (en) | Reading address control method, physical information acquiring device, and semiconductor device | |
JP5672363B2 (en) | Solid-state imaging device and camera system | |
WO2023002643A1 (en) | Imaging element and imaging device | |
JP6019295B2 (en) | Solid-state imaging device and camera system | |
JP5253280B2 (en) | Solid-state imaging device, camera system, and signal readout method | |
JP7109998B2 (en) | IMAGING DEVICE AND METHOD OF CONTROLLING IMAGING DEVICE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110927 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120323 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120829 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120904 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121105 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130312 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130325 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5245762 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160419 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |