JP2010183481A - Solid-state imaging device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reliably detect a smear oversaturation even if there is noise. <P>SOLUTION: A solid-state imaging device has a lens unit with an electronic eye, a CCD imaging unit that photoelectrically converts light incident through the lens unit and outputs an electric signal, an A/D converter that converts the electric signal into a digital signal, and a smear correction means that corrects a smear signal contained in the digital signal. The solid-state imaging device includes a smear position detection unit 512 that detects a horizontal position of the smear signal from a dark line contained in the digital signal, a decision unit 515 that detects an oversaturation state from the data about the bottom line of an image period contained in the digital signal within the detected horizontal position, and a control unit that controls to narrow down the electronic eye when the oversaturation state is detected. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体撮像装置に関し、特に過飽和状態の検出精度を向上させた固体撮像装置に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device with improved detection accuracy of a supersaturated state.

EM−CCD(Electron Multiplying-Charge Coupled Device)撮像素子を用いた固体撮像装置では、強い光が受光素子に入射すると、スミア過飽和状態となって、受光素子から読み出される映像信号が劣化することが知られる。以下、スミアの発生メカニズムについて説明する。   In a solid-state imaging device using an EM-CCD (Electron Multiplying-Charge Coupled Device) imaging device, it is known that when intense light is incident on the light receiving device, a smear supersaturation state occurs and the video signal read from the light receiving device deteriorates. It is done. Hereinafter, a smear generation mechanism will be described.

図1は、IT(Interline Transfer)型CCDの基本的な駆動原理を示す図である。点線で示した枠が1つのセル(1ピクセル分の構造)を示しており、枠内の円は、受光部(フォトダイオード)である。
(A)は映像期間中であり、受光部で受けた光を電荷eとして蓄える。
(B)は垂直ブランキング期間であり、一斉に垂直CCD(垂直転送路)へ電荷を読み出す。
(C)は次の映像期間の初期であり、一段分、垂直転送を行い、先頭の電荷が水平CCD(水平転送路)へ入る。
(D)では、水平CCDが空になるまで水平転送を繰り返す。
水平CCDが空になったら(C)の垂直転送と(D)の水平転送を繰り返す。水平転送されてきた電荷を増幅して得られる信号が、各画素の信号レベルに相当する。
FIG. 1 is a diagram showing a basic driving principle of an IT (Interline Transfer) CCD. A frame indicated by a dotted line indicates one cell (a structure corresponding to one pixel), and a circle in the frame is a light receiving portion (photodiode).
(A) is during a video period, and the light received by the light receiving unit is stored as a charge e.
(B) is a vertical blanking period, in which charges are read to a vertical CCD (vertical transfer path) all at once.
(C) is the initial stage of the next video period, in which vertical transfer is performed for one stage, and the leading charge enters a horizontal CCD (horizontal transfer path).
In (D), horizontal transfer is repeated until the horizontal CCD becomes empty.
When the horizontal CCD becomes empty, (C) vertical transfer and (D) horizontal transfer are repeated. A signal obtained by amplifying the horizontally transferred charge corresponds to the signal level of each pixel.

図2は、スミアの発生原理を示す図であり、垂直CCD1本分だけ示してある。図2において、(A)のように受光部に強い光が入ると、受光部から垂直CCDに、無視できない量の電荷ΔPがあふれる。(B)のように垂直転送時も受光部からの電荷はあふれ続ける。従って(C)のように、次の電荷読み出し時に垂直CCDに残っているΔPが本来の電荷eに加算される。或いは垂直CCDを上から転送されてきた電荷eに後からΔPが加算される。これを再生映像で見ると白い縦すじとなって見える。これがスミアである。   FIG. 2 is a diagram showing the principle of smear generation, and shows only one vertical CCD. In FIG. 2, when strong light enters the light receiving portion as shown in (A), a non-negligible amount of charge ΔP overflows from the light receiving portion to the vertical CCD. As shown in (B), the charge from the light receiving section continues to overflow during vertical transfer. Accordingly, as shown in (C), ΔP remaining in the vertical CCD at the time of the next charge reading is added to the original charge e. Alternatively, ΔP is added later to the charge e transferred from the vertical CCD. When this is viewed in the playback image, it appears as white vertical streaks. This is smear.

スミア発生により電荷があふれているときに、さらに強い光が入ると、「スミア過飽和状態」となる。スミア過飽和状態になると、映像期間の最下位ライン(1フレーム中で最後に水平転送路に転送されCCDから読み出される水平ラインの意味で、図1では最上に位置するライン)から高輝度の劣化信号が見え始める。   When the electric charge overflows due to the occurrence of smear, if more intense light enters, the smear becomes supersaturated. When smear supersaturation occurs, a high-intensity deterioration signal from the lowest line in the video period (the horizontal line that is finally transferred to the horizontal transfer path in one frame and read from the CCD, which is the highest line in FIG. 1). Begin to see.

図3は、FIT(Frame Interline Transfer)型CCDにおけるスミア過飽和状態を説明する図である。FIT型CCDでは、垂直CCDと水平CCDの間に電荷を蓄積するメモリ部を備えている。垂直CCDは、1フレーム時間よりも格段に短い時間内で垂直CCDの段数分を転送することができる。
通常は、受光部の電荷eを垂直CCDに読み出す直前に、垂直CCDの掃き出しを行い、読み出した直後に、垂直CCDおよびメモリ部の転送を行う。これら掃き出しや転送は、同じ速度で、1フレーム時間よりも格段に短い時間で行われる。したがって、スミアの主原因は、掃き出し中および垂直転送中に受光部から垂直CCDに漏れ出す電荷のみとなり、スミアは高輝度光の入射位置にかかわらず、画面上端から下端まで一定のレベルの輝線として現れる。
FIG. 3 is a diagram for explaining a smear supersaturated state in a FIT (Frame Interline Transfer) type CCD. In the FIT type CCD, a memory unit for accumulating charges is provided between the vertical CCD and the horizontal CCD. The vertical CCD can transfer the number of vertical CCDs within a time much shorter than one frame time.
Usually, the vertical CCD is swept out immediately before the charge e of the light receiving unit is read out to the vertical CCD, and the vertical CCD and the memory unit are transferred immediately after the readout. These sweep-out and transfer are performed at the same speed and in a time much shorter than one frame time. Therefore, the main cause of smear is only the electric charge leaking from the light receiving unit to the vertical CCD during sweeping and vertical transfer, and the smear is a bright line at a certain level from the upper end to the lower end of the screen regardless of the incident position of the high brightness light. appear.

非常に強い光が入りスミア過飽和状態になると、スミア上に映像期間最下位ラインから劣化信号が現れ始め、光が強くなるにつれて劣化信号の範囲が上方に拡大する。この現象は、垂直CCDにあふれた大量の電荷がメモリ部に達したときに、メモリ部に全て転送されない現象(あふれや転送漏れ)によりあふれた電荷が近傍に溜まり、溜まった電荷の量がある値に達すると、後続の転送電荷にこの溜まった電荷が加算されるために発生すると考えられている。   When very strong light enters and smear is oversaturated, a deterioration signal begins to appear on the smear from the lowest line in the video period, and the range of the deterioration signal expands upward as the light becomes stronger. This phenomenon is that when a large amount of charge overflowing the vertical CCD reaches the memory part, the overflowing charge is accumulated in the vicinity due to the phenomenon that all of the charge is not transferred to the memory part (overflow or transfer leakage), and there is an amount of accumulated charge When the value is reached, it is considered that this accumulated charge is added to the subsequent transfer charge.

図4は、スミア過飽和状態における信号の再生画面の一例である。公知のスミア補正を行っており目立ったスミアは見られないが、スミア過飽和により映像期間における最下位の数ラインのレベルが通常のスミアより更により高くなっているため、その部分は補正しきれずに明るい線となって現れている。
スミア過飽和の発生を完全に防ぐことは原理的に不可能であるし、スミア過飽和による劣化を正確に予測し補償することもきわめて困難である。したがって、過飽和発生を検出したらレンズ(アイリス)を絞り、過飽和が発生しない状態まで光量を落とすようにしている。
FIG. 4 is an example of a signal reproduction screen in a smear supersaturated state. Although known smear correction is performed and no noticeable smear is seen, the level of the lowest few lines in the video period is even higher than normal smear due to smear oversaturation, so that part cannot be corrected completely It appears as a bright line.
It is impossible in principle to completely prevent the occurrence of smear supersaturation, and it is extremely difficult to accurately predict and compensate for deterioration due to smear supersaturation. Therefore, when the occurrence of supersaturation is detected, the lens (iris) is stopped to reduce the amount of light until no supersaturation occurs.

図5は、従来のスミア過飽和回避制御のフローチャートを示す図であり、図6はそのタイムチャートの一例である。この制御はフレーム毎に行われ、最下位ラインにおける映像信号(RAW信号)中に、所定の検出レベルを超える信号を検出すると、レンズを現在値よりも更に絞るように制御する。検出レベルを超える信号がなくなるまで、レンズが絞られていくことになる。   FIG. 5 is a diagram showing a flowchart of conventional smear oversaturation avoidance control, and FIG. 6 is an example of a time chart thereof. This control is performed for each frame, and when a signal exceeding a predetermined detection level is detected in the video signal (RAW signal) in the lowest line, the lens is controlled to be further narrowed down from the current value. The lens is stopped until there is no signal exceeding the detection level.

特開2007−150770号公報JP 2007-150770 A 特開2007−110413号公報JP 2007-110413 A 特開2007−116335号公報JP 2007-116335 A

しかしながら、上述したスミア過飽和状態の検出方法では、電子増倍作用を有するEM−CCDを高ゲインで動作させたときに、スミア過飽和状態を誤判定するという問題があった。カメラ感度がアップすると、高感度時のノイズが増え、レベルの高いノイズ成分を劣化信号として誤検出してしまうためである。   However, the above-described smear supersaturation state detection method has a problem that a smear supersaturation state is erroneously determined when an EM-CCD having an electron multiplying effect is operated at a high gain. This is because when the camera sensitivity is increased, noise at the time of high sensitivity increases, and a high-level noise component is erroneously detected as a deteriorated signal.

図7は、劣化信号の誤検出を説明する模式図である。図7の左側は再生画面を示しており、右側は最下位の水平1ラインの実際のサンプルデータのグラフであり縦軸は信号レベルである。グラフにおいて、検出レベルを超えるノイズが確認できる。このようなノイズによりスミア過飽和状態であると判定すると、必要以上にレンズを絞ったりEMゲインを下げたりするように誤って制御されてしまう。   FIG. 7 is a schematic diagram for explaining erroneous detection of a deteriorated signal. The left side of FIG. 7 shows a playback screen, the right side is a graph of actual sample data of the lowest horizontal line, and the vertical axis is the signal level. In the graph, noise exceeding the detection level can be confirmed. If it is determined that the smear is supersaturated due to such noise, the lens is erroneously controlled so as to squeeze the lens more than necessary or lower the EM gain.

誤判定への対策として、次の2点が考えられる。
(A) フィルタによるノイズ低減
(B) スミア補正情報によるゲート処理
フィルタを強く効かせれば(A)のみで上述の誤判定はなくなる。しかしフィルタを強く効かせすぎると本来の過飽和を検出しなくなる場合があり、フィルタを弱く効かせると誤判定が発生する。したがってフィルタだけで誤判定を防ぐのは困難である。
The following two points can be considered as countermeasures against erroneous determination.
(A) Noise reduction by filter
(B) Gate processing based on smear correction information If the filter is strongly applied, the above-mentioned erroneous determination is eliminated only by (A). However, if the filter is applied too strongly, the original oversaturation may not be detected. If the filter is applied weakly, an erroneous determination occurs. Therefore, it is difficult to prevent erroneous determination using only the filter.

本発明では、上記(B)の手法を採用する。
即ち、過飽和の検出に用いる最下位ライン以外のラインから、スミア検出を行う。その後に、最下位(最終)ラインでの劣化信号のレベル判定を行う。その際にダークラインでスミアを検出した位置と同じ位置のみで判定を行い、劣化信号を検出したときに、スミア過飽和状態検出信号を出力する。
過飽和の検出に用いるラインは最下位ラインが望ましいが、最下位から上の数ラインでも同様の効果が得られる。
スミア検出に用いるラインとしては、ダークライン(水平オプティカルブラック)を用いるのが望ましいが、それに限定されない。
スミア過飽和状態の誤検出をさらに低減させるため、検出対象となる信号にフィルタ処理を行い、ランダム成分によるノイズを抑圧するようにしてもよい。
In the present invention, the method (B) is adopted.
That is, smear detection is performed from lines other than the lowest line used for detection of supersaturation. Thereafter, the level of the deteriorated signal in the lowest (final) line is determined. At that time, determination is made only at the same position as the position where smear is detected in the dark line, and when a deterioration signal is detected, a smear supersaturated state detection signal is output.
The line used for detection of supersaturation is preferably the lowest line, but the same effect can be obtained with several lines from the lowest.
As a line used for smear detection, a dark line (horizontal optical black) is preferably used, but is not limited thereto.
In order to further reduce false detection of a smear supersaturated state, a signal to be detected may be filtered to suppress noise due to random components.

本発明によれば、スミアと同じ水平位置でのみ劣化信号検出を行うようにしたので、高感度時のようにノイズが多い状況においても、スミア過飽和状態の誤判定を防ぐことができる。   According to the present invention, since the deterioration signal is detected only at the same horizontal position as the smear, it is possible to prevent erroneous determination of the smear supersaturated state even in a situation where there is a lot of noise as in the case of high sensitivity.

IT型CCDの基本的な駆動原理を示す図The figure which shows the basic drive principle of IT type CCD スミアの発生原理を示す図Diagram showing the smear generation principle FIT型CCDにおけるスミア過飽和状態を説明する図The figure explaining the smear supersaturation state in FIT type CCD スミア過飽和状態における信号の再生画面の一例(従来)Example of signal playback screen in smear supersaturated state (conventional) スミア過飽和回避制御のフローチャート(従来、実施例1)Flow chart of smear supersaturation avoidance control (conventional example 1) スミア過飽和回避制御のタイムチャートの一例(従来、実施例1)Example of time chart of smear oversaturation avoidance control (conventional example 1) 劣化信号の誤検出を説明する模式図Schematic diagram explaining false detection of degraded signals 劣化信号の検出範囲を説明する模式図Schematic diagram explaining the detection range of the degraded signal EM−CCDカメラの構成図(実施例1)Configuration of EM-CCD camera (Example 1) DSP6が備えるスミア過飽和検出回路51の構成図(実施例1)Configuration diagram of a smear supersaturation detection circuit 51 provided in the DSP 6 (Example 1)

図8は、本発明の実施形態における、劣化信号の検出範囲を説明する模式図である。
本発明は、図8の右側に示されるように、検出すべきスミア過飽和の劣化信号が、スミアが発生している水平位置にスミアに重畳して現れるという性質を利用しており、スミアを検出し、スミア発生範囲を特定し、スミアと同じ位置のみで劣化信号を検出する。
スミアの検出には垂直ブランキング期間に存在するダークライン(水平オプティカルブラック)を用いる。ダークラインにはレンズから入射された光の映像信号は存在しないので、スミア信号のみを検出可能である。図8の例では、映像の上部に黒く示した部分がダークラインであり、水平転送路に最初に転送される数本の水平ラインからなる。
ダークラインに存在するスミア信号として一定レベル以上の信号を検出し、検出したスミア信号の水平位置を用い、映像期間最終ラインの同じ水平位置で、劣化信号として一定レベル以上の信号を検出し、劣化信号を検出したら、過飽和状態検出信号を出力する。ダークラインと最終ラインとで、スミア位置が若干ずれることが予想される場合は、劣化信号の検出範囲をスミア発生範囲より広げるようにしても良い。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a detection range of a deteriorated signal in the embodiment of the present invention.
As shown on the right side of FIG. 8, the present invention utilizes the property that a deterioration signal of smear supersaturation to be detected appears superimposed on the smear at the horizontal position where smear is generated. Then, the smear generation range is specified, and the deterioration signal is detected only at the same position as the smear.
For detection of smear, a dark line (horizontal optical black) existing in the vertical blanking period is used. Since there is no video signal of light incident from the lens in the dark line, only the smear signal can be detected. In the example of FIG. 8, the black portion at the top of the video is a dark line, and consists of several horizontal lines that are first transferred to the horizontal transfer path.
A signal of a certain level or more is detected as a smear signal existing in the dark line, and a signal of a certain level or more is detected as a deterioration signal at the same horizontal position of the final line of the video period using the detected horizontal position of the smear signal. When a signal is detected, a supersaturated state detection signal is output. When it is expected that the smear position is slightly shifted between the dark line and the final line, the detection range of the degradation signal may be expanded from the smear generation range.

図9は、本発明の一実施例であるEM−CCDカメラの構成図である。
レンズ部1は、被写体からの光をEM−CCDの撮像面に結像させる。またレンズ部1は自動絞りを有し、DSP6からの制御に応じて絞りを可変する。
EM−CCD2は、FIT型の2次元イメージセンサであり、レンズ部1からの入射光を光電変換し、電子増倍した信号を順次出力する。
タイミングジェネレータ(TG)3は、周波数制御されたクロック信号を発生し、EM−CCDに駆動パルスを与えるとともに、DSP(Digital Signal Processor)5等に動作クロックを与える。
A/D変換器(A/D)4は、EM−CCD2からの電気信号を、相関二重サンプリングし、ゲインを調整した上で、アナログからデジタルに変換する。
FIG. 9 is a configuration diagram of an EM-CCD camera that is an embodiment of the present invention.
The lens unit 1 focuses light from the subject on the imaging surface of the EM-CCD. The lens unit 1 has an automatic diaphragm, and the diaphragm is variable according to control from the DSP 6.
The EM-CCD 2 is a FIT type two-dimensional image sensor, which photoelectrically converts incident light from the lens unit 1 and sequentially outputs signals obtained by electron multiplication.
The timing generator (TG) 3 generates a frequency-controlled clock signal, gives a driving pulse to the EM-CCD, and gives an operation clock to a DSP (Digital Signal Processor) 5 or the like.
The A / D converter (A / D) 4 converts the electrical signal from the EM-CCD 2 from analog to digital after performing correlated double sampling and adjusting the gain.

FPGA(Field Programmable Gate Array)5は、A/D4から入力されたデジタル信号に対し、スミア補正、シェーディング補正、ノイズ低減(巡回型フィルタ)等の演算処理を行いDSP6に一旦出力する。また、DSP6から入力された映像信号処理済みの信号に、各種状態や設定(例えばフォーカスゲート範囲)をOSD(On Screen Display)表示するための重畳処理を行って出力する。
DSP6は、本発明のスミア過飽和回避制御などを含む、EM−CCDカメラ全体の制御を行うほか、カラーバランスなどの映像信号処理を行う。
TVエンコーダ(ENC)7は、FPGA5から入力された信号を、例えばNTSC(National Television System Committee)規格のアナログ映像信号に変換して外部へ出力する。
An FPGA (Field Programmable Gate Array) 5 performs arithmetic processing such as smear correction, shading correction, noise reduction (cyclic filter) on the digital signal input from the A / D 4, and temporarily outputs it to the DSP 6. Further, the video signal processed signal input from the DSP 6 is subjected to superimposition processing for OSD (On Screen Display) display of various states and settings (for example, focus gate range), and is output.
The DSP 6 controls the entire EM-CCD camera including the smear oversaturation avoidance control of the present invention, and performs video signal processing such as color balance.
The TV encoder (ENC) 7 converts the signal input from the FPGA 5 into, for example, an NTSC (National Television System Committee) analog video signal and outputs it to the outside.

図10は、DSP6が備えるスミア過飽和検出回路51の構成図である。スミア過飽和検出回路51は、撮像素子からA/D変換して得られたままのRAW信号を入力とし、1フレーム周期で動作する。
ノイズ低減フィルタ511は、入力されたRAW信号について、例えば1ライン内でフィルタリングを行い、ノイズを低減する。
スミア位置情報検出部512は、1ライン分のメモリを有し、ダークライン(水平オプティカルブラック)の信号期間において、ピクセル毎に信号レベルを所定の閾値と比較し、閾値を超えたときに真、超えないときに偽の論理値を記憶する。そして最終ラインの期間に読み出して出力する。本例では、垂直ブランキング期間に存在するダークラインを用い、ダークラインや最終ラインのタイミングは、TG2からのクロックをカウントして生成したパルスとしてスミア過飽和検出回路51に与えられている。スミア位置検出には、上述の他、公知の様々な方法を利用でき、DSP6が行うスミア補正と処理を共用しても、別個に行っても良い。
最終ライン抽出部513は、最終ラインの期間において図7のような信号を抽出して出力する。
ゲート部514は、スミア位置情報検出部から読み出した論理値が真のときにのみ、最終ライン抽出部513からの信号を通過させる。
劣化信号判定部515は、ゲート部514を通過した最終ラインの信号を所定の検出レベルと比較し、検出レベル以上の信号(劣化信号)を検出したときに、過飽和検出信号をDSP6へ出力する。
FIG. 10 is a configuration diagram of the smear supersaturation detection circuit 51 provided in the DSP 6. The smear supersaturation detection circuit 51 receives the raw signal obtained by A / D conversion from the image sensor and operates in a one-frame cycle.
The noise reduction filter 511 performs filtering on the input RAW signal, for example, within one line to reduce noise.
The smear position information detection unit 512 has a memory for one line, compares the signal level with a predetermined threshold value for each pixel in the dark line (horizontal optical black) signal period, and is true when the threshold value is exceeded. When it does not exceed, store a false logical value. Then, it is read and output during the last line period. In this example, the dark line existing in the vertical blanking period is used, and the timing of the dark line and the final line is given to the smear oversaturation detection circuit 51 as a pulse generated by counting the clock from TG2. In addition to the above, various known methods can be used for smear position detection, and the smear correction and processing performed by the DSP 6 may be shared or performed separately.
The final line extraction unit 513 extracts and outputs a signal as shown in FIG. 7 during the final line period.
The gate unit 514 passes the signal from the final line extraction unit 513 only when the logical value read from the smear position information detection unit is true.
The degradation signal determination unit 515 compares the signal of the final line that has passed through the gate unit 514 with a predetermined detection level, and outputs a supersaturation detection signal to the DSP 6 when a signal (degradation signal) that is equal to or higher than the detection level is detected.

次に、図6を参照して、DSP6におけるスミア過飽和回避制御を説明する。DSP6は、映像の明るさを適切に保つための通常の制御として、AGC(Auto Gain Control)のほか、レンズ部1の絞りや露出時間の制御している。本例では、この通常の絞り制御値に加え、過飽和用絞り制御値を設け、過飽和状態になったときには、通常絞り制御値に代えて、過飽和用絞り制御値をレンズ1に与えるようにする。絞り制御値は、絞りの絶対値、或いは絞りの駆動量(変化量)のどちらでも良い。   Next, smear oversaturation avoidance control in the DSP 6 will be described with reference to FIG. The DSP 6 controls the aperture and exposure time of the lens unit 1 as well as AGC (Auto Gain Control) as normal control for maintaining the brightness of the video appropriately. In this example, in addition to the normal aperture control value, an oversaturation aperture control value is provided. When the supersaturated state is reached, the supersaturation aperture control value is given to the lens 1 instead of the normal aperture control value. The aperture control value may be either the absolute value of the aperture or the drive amount (change amount) of the aperture.

前者の場合の一例として、FPGA5から過飽和検出信号を直近の所定フレーム数において連続して受け取っている場合、過飽和状態と判断して、直前にレンズ1に与えた絞り制御値に、絞りを所定量だけ閉じさせる値を加算して過飽和用絞り制御値とし、通常絞り制御値の代わりにレンズ1に出力する。過飽和状態が解除された後も、過飽和用絞り制御値と通常絞り制御値との差がなくなるまで、絞りを所定量だけ開けさせる値を過飽和用絞り制御値にフレーム毎に加算して更新し、レンズ1に出力する。
後者の場合の一例として、過飽和検出信号を直近の所定フレーム数において連続して受け取っている場合、絞りを所定量だけ閉める過飽和用絞り制御値を、通常絞り制御値の代わりにレンズ1に出力すればよい。
As an example of the former case, when the supersaturation detection signal is continuously received from the FPGA 5 in the most recent predetermined number of frames, it is determined that the state is supersaturated, and the aperture is controlled by a predetermined amount to the aperture control value given to the lens 1 immediately before. Only the value to be closed is added to obtain a supersaturation aperture control value, which is output to the lens 1 instead of the normal aperture control value. Even after the supersaturated state is released, a value for opening the aperture by a predetermined amount is added to the supersaturated aperture control value for each frame and updated until there is no difference between the supersaturated aperture control value and the normal aperture control value. Output to the lens 1.
As an example of the latter case, when the supersaturation detection signal is continuously received in the most recent predetermined number of frames, the supersaturation aperture control value for closing the aperture by a predetermined amount is output to the lens 1 instead of the normal aperture control value. That's fine.

なお、このように絞り制御値を強制的に設定すると、EMゲイン、デジタルゲイン等の制御ループが、照度不足を補うように動作する。しかし、EMゲインを高くしすぎると、画質(S/N)が劣化したり、(ほぼ飽和状態のスミアが発生している状況では)EM−CCDの素子自体が劣化したりする。したがって、過飽和状態と判定したときは、EMゲインの制御範囲の上限を下げるようにするとよい。   When the aperture control value is forcibly set in this way, control loops such as EM gain and digital gain operate so as to compensate for insufficient illuminance. However, if the EM gain is increased too much, the image quality (S / N) is deteriorated or the element of the EM-CCD itself is deteriorated (in a situation where a smear in a substantially saturated state is generated). Therefore, when it is determined that the state is supersaturated, the upper limit of the EM gain control range may be lowered.

以上説明したように、本発明の一例は、撮像素子からダークラインを得、ダークライン部に対してスミアのレベル判定を行う。その後に、最終ラインでの劣化信号のレベル判定を行う。その際にダークラインでスミアを検出した位置と同じ位置のみで判定を行い、劣化信号を検出し、スミア過飽和状態検出信号を出力する。
スミア過飽和状態を検出した後は、レンズの絞りを絞り、ゲインを下げ、レンズに入射される光量を減少することにより、スミア過飽和状態の解消を行う。
As described above, in the example of the present invention, a dark line is obtained from the image sensor, and smear level determination is performed on the dark line portion. Thereafter, the level of the deteriorated signal in the final line is determined. At that time, determination is made only at the same position as the position where smear is detected in the dark line, a deterioration signal is detected, and a smear supersaturation state detection signal is output.
After detecting the smear supersaturated state, the smear supersaturated state is eliminated by reducing the aperture of the lens, lowering the gain, and decreasing the amount of light incident on the lens.

本発明はFIT型やIT型のCCDに好適であるが、その他のCCDにも適用できる。   The present invention is suitable for FIT type and IT type CCDs, but can also be applied to other CCDs.

1 レンズ部、 2 EM−CCD、
3 タイミングジェネレータ(TG)、4 A/D変換器(A/D)、
5 FPGA、 6 DSP、
7 TVエンコーダ(ENC)、
51 スミア過飽和検出回路、 511 ノイズ低減フィルタ、
512 スミア位置情報検出部、 513 最終ライン抽出部、
514 ゲート部、 515 劣化信号判定部。
1 lens part, 2 EM-CCD,
3 Timing generator (TG), 4 A / D converter (A / D),
5 FPGA, 6 DSP,
7 TV encoder (ENC),
51 smear supersaturation detection circuit, 511 noise reduction filter,
512 smear position information detection unit, 513 final line extraction unit,
514 Gate part, 515 Deterioration signal determination part.

Claims (2)

自動絞りを有するレンズ部と、該レンズ部を通して入射した光を光電変換して電気信号を出力するCCD撮像部と、該電気信号をデジタル信号に変換するA/D変換器と、該デジタル信号に含まれるスミア信号を補正するスミア補正手段とを有する固体撮像装置において、
該デジタル信号に含まれる第1の水平ラインのデータからスミア信号の水平位置を検出するスミア位置検出部と、
検出された該水平位置に基づいて、該デジタル信号に含まれる第2の水平ラインのデータから過飽和状態を検出する判定部と、を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
A lens unit having an automatic aperture; a CCD image pickup unit that photoelectrically converts light incident through the lens unit to output an electrical signal; an A / D converter that converts the electrical signal into a digital signal; In a solid-state imaging device having smear correction means for correcting the included smear signal,
A smear position detector that detects a horizontal position of the smear signal from data of the first horizontal line included in the digital signal;
A solid-state imaging device comprising: a determination unit that detects a supersaturated state from data of a second horizontal line included in the digital signal based on the detected horizontal position.
前記CCD撮像部は、IT型或いはFIT型のEM−CCDであり、
前記第1の水平ラインは、前記第2の水平ラインとは別個のダークラインであり、
前記第2の水平ラインは、映像期間の最下位付近のラインであり、
前記判定部は、検出された前記水平位置の範囲内で、該第2の水平ラインのデータが所定の検出レベルを超えたときに、前記過飽和状態を検出するものであり、
更に、該過飽和状態が検出されたときに前記自動絞りを絞るように制御する制御部を備えたことを特徴とする実施例1記載の固体撮像装置。
The CCD imaging unit is an IT-type or FIT-type EM-CCD,
The first horizontal line is a dark line that is separate from the second horizontal line;
The second horizontal line is a line near the bottom of the video period,
The determination unit detects the supersaturated state when the data of the second horizontal line exceeds a predetermined detection level within the range of the detected horizontal position,
The solid-state imaging device according to the first embodiment, further comprising a control unit that controls to reduce the automatic aperture when the supersaturated state is detected.
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