JP2012235283A - 固定パターンノイズ除去回路、イメージセンサユニット及びデジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】回路の複雑化及び回路規模の増加を抑制できる固定パターンノイズ除去回路を提供する。
【解決手段】本発明に係る固定パターンノイズ除去回路３０００は、イメージセンサ１０００により出力される画素信号３０１からカラム毎に発生するノイズを除去する固定パターンノイズ除去回路３０００であって、画素信号３０１から、遮光時のレベルを減算することで、画素信号２０１を生成するＯＢクランプ部２００と、感度を調整するために、外部から設定されたゲイン設定１０１と、カラム毎に検出されたゲイン補正値とに応じたゲインで、画素信号２０１を増幅する増幅部１１０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、固定パターンノイズ除去回路、イメージセンサユニット及びデジタルカメラに関し、特に、イメージセンサにより出力される第１画素信号からカラム毎に発生するノイズを除去する固定パターンノイズ除去回路に関する。

近年、ＣＭＯＳイメージセンサを用いたデジタルカメラが知られている。このＣＭＯＳイメージセンサの駆動方式として、カラム毎にアンプ及びＡＤ変換器等の出力系統を有し、カラム信号処理を行う方式がある。このカラム型イメージセンサの駆動方法では、出力系統の各アンプ及びＡＤ変換器のばらつきにより、各画素が一様に露光されたとしてもカラム毎に出力信号がばらついてしまう。その結果、縦筋状の固定パターンノイズが発生し、表示された画面も、図１５に示すような、縦筋が入ったような画像となってしまう。この縦筋を除去するための固定パターンノイズ除去処理は、イメージセンサの出力信号を画像処理するＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で行われている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されている技術は、イメージセンサの出力系統に起因するノイズに基づき補正値を検出する。そして、イメージセンサの後段に設けられた補正部は、検出した補正値を、イメージセンサの出力信号に乗算又は加算することで、イメージセンサの出力信号を補正する。そして、補正された信号は後段のゲイン調整及び色調整などを行う信号処理部に入力される。

図１６は、従来の補正部を含む撮像装置の構成を示したブロック図である。

図１６において、イメージセンサ１０００Ａで生成された信号は出力系統毎にばらつきを有しながら、画像処理を行うＤＳＰ２０００Ａに入力されている。ＤＳＰ２０００Ａに含まれる補正部２１０Ａは、入力されたばらつきを有する信号に対して、黒レベルを減算し、減算したデータに対して補正値１を乗算するとともに、補正値２を加算する。これにより、補正部２１０Ａは固定パターンノイズ除去処理を実施する。そして、補正部２１０Ａは、固定パターンノイズ除去処理を実施した信号に、除去した黒レベルを加算し、加算後の信号をその次の画像処理部に渡す。

特開２００９−１０５９６６号公報

しかしながら、一般にイメージセンサは、受光した信号のゲイン調整機能を有している。また、イメージセンサは、その出力信号から補正値を得ているため、補正値もゲイン調整の設定に応じて変化する。

従来の方法によると、検出したゲイン補正値、及びオフセット補正値によりＤＳＰ側で固定パターンノイズを除去している。この場合、イメージセンサ側のゲインが変更された時、ＤＳＰ側の各補正値もそれに応じて変更する必要がある。よって、従来の方法は、回路が複雑化するという課題があった。

更に、イメージセンサの利便性向上のため、イメージセンサ側に固定パターンノイズ除去機能を実装すると、イメージセンサの回路規模が大きくなる。これにより、イメージセンサのコストが増加するという課題があった。

そこで、本発明は、回路の複雑化及び回路規模の増加を抑制できる固定パターンノイズ除去回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る固定パターンノイズ除去回路は、イメージセンサにより出力される第１画素信号からカラム毎に発生するノイズを除去する固定パターンノイズ除去回路であって、前記第１画素信号から、遮光時のレベルを減算することで、第２画素信号を生成するＯＢクランプ部と、感度を調整するために、外部から設定されたゲイン設定と、カラム毎に検出されたゲイン補正値とに応じたゲインで、前記第２画素信号を増幅する増幅部とを備える。

この構成によれば、本発明の一形態に係る固定パターンノイズ除去回路は、元々イメージセンサユニットが一般的に有しているゲイン調整回路である増幅部を、固定パターンノイズの除去に利用できる。さらに、ゲイン設定に応じたゲイン調整の前に固定パターンノイズを除去できるので、本発明の一形態に係る固定パターンノイズ除去回路は、オフセット補正値及びゲイン補正値を増幅部に入力するという簡単、かつ小規模な回路の追加で固定パターンノイズを除去できる。このように、本発明は、回路の複雑化及び回路規模の増加を抑制できる固定パターンノイズ除去回路を提供できる。

また、前記固定パターンノイズ除去回路は、さらに、前記ゲイン設定に、前記ゲイン補正値を加えた選択ゲインコードを生成するゲインコード選択部を備え、前記増幅部は、前記選択ゲインコードで、前記第２画素信号を増幅してもよい。

この構成によれば、本発明の一形態に係る固定パターンノイズ除去回路は、ゲイン補正用に新たな乗算器を実装する必要がないので、小規模な回路で固定パターンノイズを除去できる。

また、前記固定パターンノイズ除去回路は、さらに、前記第１画素信号のカラムごとに、カラム毎に検出された複数のゲイン補正値から、当該第１画素信号のカラムに対応するゲイン補正値を選択するゲイン補正値選択部と、前記ゲイン設定で示されるゲインコードを含むゲインコード群を出力するゲインコード生成部とを備え、前記ゲインコード選択部は、前記ゲイン補正値選択部で選択されたゲイン補正値に応じて、前記ゲインコード群の中から１つの前記選択ゲインコードを選択してもよい。

この構成によれば、本発明の一形態に係る固定パターンノイズ除去回路は、ゲイン補正値に応じて選択したゲインコードを、乗算時のゲインコードとして用いる。これにより、当該固定パターンノイズ除去回路は、補正用に新たな乗算器を実装する必要がないので、小規模な回路で固定パターンノイズを除去できる。

また、前記ゲインコード生成部は、前記ゲイン設定で設定されるゲインの範囲である第１範囲より広い第２範囲のゲインのゲインコードを保持する記憶部を備え、前記ゲイン設定で示されるゲインコードと、当該ゲインコードの周辺のゲインコードとを含む前記ゲインコード群を、前記記憶部から読み出し、前記ゲインコード群として出力してもよい。

この構成によれば、本発明の一形態に係る固定パターンノイズ除去回路は、容易にゲインコードを選択できる。

また、前記固定パターンノイズ除去回路は、さらに、カラム毎に検出されたオフセット補正値に応じたオフセットを前記第２画素信号に加算するオフセット補正部を備え、前記増幅部は、前記オフセット補正部により前記オフセットが加算された後の前記第２画素信号を増幅してもよい。

この構成によれば、本発明の一形態に係る固定パターンノイズ除去回路は、乗算前に、オフセット補正値を用いて画素信号を補正できる。これにより、当該固定パターンノイズ除去回路は、乗算時のゲインが変更された場合でも補正値を変更する必要が無いため、回路の複雑化を抑制できる。

また、前記増幅部は、前記ゲイン補正値に応じたゲインで前記第２画素信号を増幅するゲイン補正段と、前記ゲイン補正段で増幅された後の前記第２画素信号を前記ゲイン設定に応じたゲインで増幅する増幅段とを含んでもよい。

また、本発明の一形態に係るイメージセンサユニットは、１チップの半導体集積回路で形成されているイメージセンサユニットであって、イメージセンサと、前記イメージセンサにより出力される第１画素信号からカラム毎に発生するノイズを除去する、前記固定パターンノイズ除去回路とを含む。

この構成によれば、本発明の一形態に係るイメージセンサユニットは、カラム間で発生するばらつきを補正できる調整レスなイメージセンサユニットを実現できる。

また、本発明の一形態に係るデジタルカメラは、イメージセンサと、前記イメージセンサにより出力される第１画素信号からカラム毎に発生するノイズを除去する、前記固定パターンノイズ除去回路とを含む。

この構成によれば、本発明の一形態に係るデジタルカメラは、固定パターンノイズの無いきれいな画像を記録できる。

また、本発明の一形態に係るデジタルカメラは、前記イメージセンサユニットを含む。

この構成によれば、本発明の一形態に係るデジタルカメラは、固定パターンノイズの無いきれいな画像を記録できる。

なお、本発明は、このような固定パターンノイズ除去回路として実現できるだけでなく、固定パターンノイズ除去回路に含まれる特徴的な手段をステップとする固定パターンノイズ除去方法として実現できる。

さらに、本発明は、このような固定パターンノイズ除去回路又はイメージセンサユニットの機能の一部又は全てを実現する半導体集積回路（ＬＳＩ）として実現できる。

以上より、本発明は、回路の複雑化及び回路規模の増加を抑制できる固定パターンノイズ除去回路を提供できる。

本発明の第１の実施の形態に係るイメージセンサユニットの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＯＢクランプ部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る増幅回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る増幅回路を詳細に示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るゲイン設定値に対するゲインの特性例を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る増幅回路の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る増幅回路の変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る増幅回路の変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る増幅回路の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る増幅回路を詳細に示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る増幅回路の変形例の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係るイメージセンサユニットのブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係るデジタルカメラのブロック図である。 本発明の第４の実施の形態に係るデジタルカメラのブロック図である。 縦筋ノイズを示す図である。 従来の固定パターンノイズ除去回路を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る固定パターンノイズ除去回路は、感度を設定するためのゲイン設定と、固定パターンノイズを除去するための補正とを、単一の増幅部（乗算器）で行う。言い換えると、当該固定パターンノイズ除去回路は、ゲイン設定のために用いられていた乗算器を、固定パターンノイズを除去するための補正を行う乗算器として流用する。これにより、当該固定パターンノイズ除去回路は、回路の複雑化及び回路規模の増加を抑制できる。

まず、本発明の第１の実施の形態に係る固定パターンノイズ除去回路を含むイメージセンサユニットの構成を説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るイメージセンサユニット４０００の構成を示すブロック図である。

このイメージセンサユニット４０００は、イメージセンサ１０００と、固定パターンノイズ除去回路３０００と、タイミング生成部６００とを含む。

イメージセンサ１０００は、入射光に応じた画素信号を生成するとともに、生成した画素信号に対してカラム毎に、ＡＤ変換等の信号処理を行い、信号処理後の信号を出力する。このイメージセンサ１０００は、受光素子５００と、カラム処理回路４００と、メモリ３００とを含む。

受光素子５００は、入射光を光電変換することにより電気信号を生成する。受光素子５００で生成された電気信号はカラム毎にカラム処理回路４００に入力される。

カラム処理回路４００は、カラムごとに設けられたカラム処理部４０１を備える。各カラム処理部４０１は、アンプ及びＡＤ変換器を有する。また、各カラム処理部４０１は、ＣＤＳ処理を行う機能を有する。各カラム処理部４０１は、受光素子５００で生成された、対応するカラムの電気信号をデジタル信号（以下、画素信号とも呼ぶ）に変換する。

メモリ３００は、カラム処理回路４００で生成された画素信号は格納する。また、メモリ３００は、タイミング生成部６００で生成されたタイミング信号６０１によって制御される。

固定パターンノイズ除去回路３０００は、イメージセンサ１０００から出力される画素信号３０１（第１画素信号）の固定パターンノイズを除去する。この固定パターンノイズ除去回路３０００は、ＯＢクランプ部２００と、増幅回路１００とを含む。

ＯＢクランプ部２００は、メモリ３００に格納され画素信号３０１を、ＯＢ（オプティカルブラック）レベルにクランプする。つまり、ＯＢクランプ部２００は、画素信号３０１から、遮光時のレベルを減算することで、画素信号２０１（第２画素信号）を生成する。

増幅回路１００は、ＯＢクランプ部２００でクランプされた画素信号２０１を、設定されたゲインで増幅するとともに、当該画素信号２０１が有している固定パターンノイズを補正値に基づき除去する。具体的には、増幅回路１００は、感度を調整するために、外部から設定されたゲイン設定１０１と、カラム毎に検出されたゲイン補正値とに応じたゲインで、画素信号２０１を増幅する。

なお、図１では、簡単化のため、カラム処理回路４００に含まれるカラム処理部４０１の数が３の場合の図を示している。

次に、ＯＢクランプ部２００の構成を説明する。図２は、ＯＢクランプ部２００の構成を示す図である。図２に示すようにＯＢクランプ部２００は、ＯＢレベル検出部２１０と、減算器２２０とを含む。

ＯＢレベル検出部２１０は、メモリ３００から出力されたＯＢ領域の画素信号３０１をＯＢレベル２１１として検出する。例えば、ＯＢレベル検出部２１０は、一ラインごとにＯＢ領域の画素信号３０１の平均値を当該ラインに対応するＯＢレベル２１１として検出する。なお、ＯＢレベル検出部２１０は、複数ライン、又は１画面単位で、ＯＢレベル２１１を検出してもよい。

減算器２２０は、メモリ３００から出力された有効領域の画素信号３０１から、ＯＢレベル検出部２１０で検出されたＯＢレベル２１１を減算する。これにより、ＯＢレベル２１１でクランプされた画素信号２０１が生成される。

ここで、ＯＢ領域とは、図１５に示すように、画素アレイの周辺に配置され、光が入射しない領域である。また、有効領域とは、画素アレイの中心部に配置され、光が入射する領域である。

次に、増幅回路１００の構成を説明する。図３は増幅回路１００の構成を示すブロック図である。増幅回路１００は、増幅部１１０と、ゲインコード生成部１２０と、ゲインコード選択部１３０と、ゲイン補正値選択部１４０と、オフセット補正値選択部１５０と、オフセット補正部１６０とを含む。

増幅回路１００は、ＯＢクランプ部２００でクランプされた画素信号２０１を、ゲイン設定１０１に基づいたゲインで増幅する。また、増幅回路１００は、画素信号２０１が有している固定パターンノイズを、オフセット補正値群１０３、及びゲイン補正値群１０２に基づき除去する。

ここで、ゲイン設定１０１は、イメージセンサユニット４０００から出力される画像の感度を設定するための信号である。具体的には、ゲイン設定１０１は、イメージセンサユニット４０００を備える撮像装置（カメラ）のユーザにより設定される、ＩＳＯ規格等の感度設定である。または、当該ゲイン設定１０１は、撮影状態等に応じて当該撮像装置により自動に設定されてもよい。

また、本実施の形態のように、イメージセンサ１０００が受光素子５００からの信号をカラム毎に信号処理する方式の場合、そのカラム毎に処理系統での相対ばらつきが発生し、このばらつきが１画面でみると図１５に示しているように縦筋状の固定パターンノイズとなって観測される。

このカラム毎のばらつきはイメージセンサ１０００に入射する光量に依存するゲイン誤差と、光量に依存しないオフセット誤差との２種類に分けることができる。

これらの誤差に対する補正値はイメージセンサ１０００を遮光又は露光した時の、イメージセンサ１０００から出力される信号を測定することで算出することができる。

また、オフセット補正値群１０３及びゲイン補正値群１０２は、共に、固定パターンノイズを除去するための補正値である。オフセット補正値群１０３は、イメージセンサ１０００を遮光した状態で生じるオフセット分のノイズを除去するための補正値群である。ゲイン補正値群１０２は、イメージセンサ１０００を露光した時に生じる光量に依存したノイズを除去するための補正値群である。また、オフセット補正値群１０３は、カラム毎に検出された複数のオフセット補正値を含み、ゲイン補正値群１０２は、カラム毎に検出された複数のゲイン補正値を含む。

これらのオフセット補正値群１０３及びゲイン補正値群１０２は、例えば、イメージセンサユニット４０００の出荷時に測定され、イメージセンサユニット４０００に含まれる記憶部（図示せず）に保持されている。なお、イメージセンサユニット４０００は、これらのオフセット補正値群及びゲイン補正値群を、上記出荷時等に、メモリ３００から出力される信号に基づき生成する処理部を備えてもよい。

また、図４は、増幅回路１００の詳細な構成を示すブロック図である。以下、図４を用いて増幅回路１００の動作を説明する。

図４に示す例では、ゲイン補正値選択部１４０には、カラム毎に検出された、３カラム分のゲイン補正値Ｓ１〜Ｓ３と、タイミング生成部６００で生成されたタイミング信号６０１とが入力される。ここで、タイミング信号６０１は、メモリ３００の出力タイミングと同期した信号である。

ゲイン補正値選択部１４０は、画素信号３０１のカラムごとに、カラム毎に検出された複数のゲイン補正値から、当該画素信号３０１のカラムに対応するゲイン補正値Ｓ５を選択する。このゲイン補正値選択部１４０は、カラムＩＤ検出部１４１を備える。

カラムＩＤ検出部１４１は、タイミング信号６０１に基づいてカウント動作を行うカウンタを有する。これにより、カラムＩＤ検出部１４１は、メモリ３００から出力される画素信号３０１がどのカラムの信号であるのかを示すカラムＩＤＳ４を検出する。

ゲイン補正値選択部１４０は、３カラム分のゲイン補正値群１０２のなかから、カラムＩＤ検出部１４１で検出されたカラムＩＤＳ４で示されるカラムに対応するゲイン補正値Ｓ５を選択する。

オフセット補正値選択部１５０には、カラム毎に検出された、３カラム分のオフセット補正値群１０３が入力される。このオフセット補正値選択部１５０は、３カラム分のオフセット補正値群１０３のなかから、カラムＩＤ検出部１４１で検出されたカラムＩＤＳ４で示されるカラムに対応するオフセット補正値を選択する。

ゲインコード生成部１２０は、ゲイン設定１０１に応じたゲインコードｃｏｄｅ０〜ｃｏｄｅ４を生成する。具体的には、ゲインコード生成部１２０は、ゲイン設定１０１で示されるゲインコードを含むゲインコード群を出力する。このゲインコード生成部１２０は、ゲインコードを格納するためのＲＯＭ１２２と、ゲイン設定１０１に対応するゲインコードが格納されているアドレスを選択するＲＯＭアドレス選択部１２１と、ＲＯＭ１２２から出力されたゲインコード群を保持するメモリ１２３とを含む。

ＲＯＭ１２２は、ゲイン設定１０１で設定されるゲインの範囲である第１範囲より広い第２範囲のゲインのゲインコードを保持する記憶部である。

ＲＯＭアドレス選択部１２１は、ゲイン設定１０１に対応するゲインコードを読み出すために、ゲイン設定１０１に対応するゲインコードが格納されているアドレスを選択する。この時、ＲＯＭアドレス選択部１２１は、ゲイン設定１０１に対応するゲインが格納されているアドレスだけではなく、当該アドレスの周辺のＮ−１個のアドレスも連続して選択し、選択したアドレスに格納されているゲインコードを読み出す。つまり、ＲＯＭアドレス選択部１２１は、合計Ｎ個のゲインコードを読み出し、読み出したＮ個のゲインコードをメモリ１２３に保持する。言い換えると、ゲインコード生成部１２０は、ゲイン設定１０１で示されるゲインコードと、当該ゲインコードの周辺のゲインコードとを含むゲインコード群を、ＲＯＭ１２２から読み出し、読み出したゲインコード群を出力する。なお、詳細は後ほど説明する。

ゲインコード選択部１３０は、ゲインコード生成部１２０で読み出したＮ個のゲインコードの中から、ゲイン補正値選択部１４０から出力されているゲイン補正値Ｓ５を参照し、ゲインコードを一つ選択する。言い換えると、ゲインコード選択部１３０は、ゲイン設定１０１に、ゲイン補正値を加えたゲインコードＳ６（選択ゲインコード）を生成する。

この動作を図５を用いて詳細に説明する。図５は、ゲイン設定１０１で示されるゲイン設定値０〜Ｍと、ゲイン０〜Ａ（ｄｂ）との関係を示した図である。ここで図５に示すように、ゲイン設定１０１で設定可能なゲイン設定値の範囲は０〜Ｍの範囲であるが、ゲインカーブが−ａ〜０（ｄｂ）、Ａ〜Ａ＋ａ（ｄｂ）に対応するゲインも設定できるように、当該ゲインに対応するゲインコードがＲＯＭ１２２に格納されている。

例えば、ゲイン設定値とＲＯＭアドレスとが図５のような対応関係であった時、ゲイン設定１０１が「０」、すなわち０（ｄｂ）に設定された時、ＲＯＭアドレス選択部１２１は、アドレス０からＮまでを連続して選択し、選択したアドレス０からＮに格納されているゲインコードをメモリ１２３に順番に格納する。つまり、図５に示す−ａ（ｄｂ）〜ａ（ｄｂ）の範囲のゲイン設定が可能なゲインコードがメモリ１２３に保持される。

ゲインコード選択部１３０は、こうして保持されたゲインコードから、ゲイン補正値選択部１４０から出力されているゲイン補正値Ｓ５に応じて、ゲインコードを選択する。つまり、ゲインコード選択部１３０は、メモリ１２３に保持された−ａ（ｄｂ）〜ａ（ｄｂ）の範囲内で補正できるゲインコードを選択する。これにより、ゲイン設定１０１と、固定パターンノイズに対する補正とを含んだゲインコードを得ることができる。

オフセット補正部１６０は、オフセット補正値選択部１５０で出力された、各カラムのオフセット補正値を画素信号２０１に加算することでオフセットのノイズが除去された画素信号１６１を生成する。

増幅部１１０は、オフセット補正部１６０で生成された画素信号１６１にゲインコードＳ６を乗算することで、補正後データを生成する。

このように、増幅部１１０は、ゲインコード選択部１３０で得られた光量に応じたノイズを除去する補正値を含むゲインコードＳ６を乗算することで、画素信号１６１の光量に応じたノイズを除去することができる。

以下、図６を用いて、増幅回路１００の動作例を説明する。図６は、増幅回路１００の動作例を示すタイミングチャートである。

図６のＳ１、Ｓ２及びＳ３はゲイン補正値群１０２に含まれる３カラム分のゲイン補正値を示している。ここでは、カラム１のゲイン補正値Ｓ１は「１」であり、カラム２のゲイン補正値Ｓ２は「２」であり、カラム３のゲイン補正値Ｓ３は「−２」である。

カラムＩＤ検出部１４１で検出されたカラムＩＤＳ４は、時刻Ｔ１の時にカラム１であり、続いて時刻Ｔ２の時にカラム２であり、時刻Ｔ３の時にカラム３である。

ゲイン補正値選択部１４０は、カラムＩＤＳ４で示されるカラムのゲイン補正値を選択する。よって、ゲイン補正値選択部１４０は、ゲイン補正値Ｓ５として、時刻Ｔ１でカラム１のゲイン補正値Ｓ１を選択し、同様に時刻Ｔ２ではカラム２のゲイン補正値Ｓ２を選択し、時刻Ｔ３ではカラム３のゲイン補正値Ｓ３を選択する。

このようにゲイン補正値Ｓ５として、カラムＩＤＳ４で示されるカラムに対応するゲイン補正値が選択される。

また、図６に示すｃｏｄｅ０〜ｃｏｄｅ４は、ゲインコード生成部１２０により出力される、ゲイン設定１０１で示されるゲインのゲインコードを含む５個のゲインコードである。

ゲインコード選択部１３０は、ゲイン補正値選択部１４０から出力されたゲイン補正値Ｓ５を参照し、増幅部１１０で使用するゲインコードＳ６を選択する。

具体的には、ゲインコード選択部１３０は、時刻Ｔ１ではカラム１のゲイン補正値Ｓ５は「１」なので、０（ｄｂ）のコードを＋１補正したｃｏｄｅ１を、増幅部１１０で使用するゲインコードＳ６として選択する。同様に時刻Ｔ２ではカラム２のゲイン補正値Ｓ５が「２」なので０（ｄｂ）のコードを＋２補正したｃｏｄｅ０が選択され、時刻Ｔ３ではカラム３のゲイン補正値Ｓ５が−２なので０（ｄｂ）のコードを−２補正したｃｏｄｅ４が選択される。

上記方法によって増幅部１１０で使用されるゲインコードＳ６が得られる。

また、オフセット補正値選択部１５０によるオフセット補正値の選択方法は上記ゲイン補正値選択部１４０によるゲイン補正値Ｓ５を得る方法と同様である。

以上より、本発明の第１の実施の形態に係る固定パターンノイズ除去回路３０００は、イメージセンサ１０００から出力される画素信号３０１の固定パターンノイズを除去できる。

さらに、固定パターンノイズ除去回路３０００は、感度を設定するためのゲイン設定と、固定パターンノイズを除去するための補正とを、単一の増幅部１１０（乗算器）で行う。言い換えると、固定パターンノイズ除去回路３０００は、ゲイン設定のために用いられていた増幅部１１０を、固定パターンノイズを除去するための補正を行う乗算器として流用する。これにより、固定パターンノイズ除去回路３０００は、回路の複雑化及び回路規模の増加を抑制できる。

さらに、固定パターンノイズ除去回路３０００は、ゲイン設定１０１に応じたゲイン調整の前に固定パターンノイズを除去できるので、オフセット補正値とゲイン補正値とを増幅部に入力するという簡単、かつ小規模な回路の追加で固定パターンノイズを除去できる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る固定パターンノイズ除去回路３０００では、ゲインコード生成部１２０が、ゲイン設定１０１で示されるゲインコードと、当該ゲインコードの周辺のゲインコードをＲＯＭ１２２から読み出す。そして、ゲインコード選択部１３０は、読み出された複数のゲインコードから、ゲイン補正値Ｓ５を加味したゲインコードＳ６を選択する。これにより、固定パターンノイズ除去回路３０００は、容易にゲインコードＳ６を選択できる。

なお、増幅回路１００は、図７に示すようにオフセット補正部１６０及びオフセット補正値選択部１５０を備えなくてもよい。また、増幅回路１００は、図８に示すように、ゲイン補正値選択部１４０及びゲインコード選択部１３０を備えなくてもよい。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態では、上述した増幅回路１００の変形例の構成を説明する。

図９は、本発明の第２の実施形態に係る増幅回路１００Ａの構成を示すブロック図である。図９に示す増幅回路１００Ａは、図３に示す増幅回路１００に対して、増幅部１１０Ａ及びゲインコード生成部１２０Ａの構成が異なる。また、増幅回路１００Ａは、ゲインコード選択部１３０を備えない。

図１０は、増幅回路１００Ａの詳細な構成を示すブロック図である。

増幅部１１０Ａは、直列に接続されたゲイン補正段１１１と増幅段１１２とを含む。

なお、ゲイン補正値選択部１４０、オフセット補正値選択部１５０及びオフセット補正部１６０の動作は第１の実施の形態と同じなので説明は省略する。

ゲインコード生成部１２０Ａは、ゲイン設定１０１に応じたゲインコードを生成する。ここで、図４で示したゲインコード生成部１２０は、設定するゲインに対応するゲインコードだけでなく複数のゲインコードを読み出していたが、図１０に示すゲインコード生成部１２０Ａは、ゲイン設定１０１に対応するゲインコードのみを読み出す。つまり、ＲＯＭアドレス選択部１２１は、ゲイン設定１０１で示されるゲインに対応するゲインコードを読み出し、読み出したゲインコードをメモリ１２３に保持する。メモリ１２３は、保持するゲインコードを増幅部１１０へ出力する。

また、ゲイン補正値選択部１４０で選択されたゲイン補正値はゲイン補正段１１１に入力される。ゲイン補正段１１１は、オフセット補正部１６０でオフセット補正された画素信号１６１に対して、ゲイン補正値選択部１４０で選択されたゲイン補正値を用いてゲイン補正する。つまり、ゲイン補正段１１１は、画素信号１６１に、ゲイン補正値選択部１４０で選択されたゲイン補正値に対応するゲインコードを乗算する。

増幅段１１２は、ゲイン補正段１１１でゲイン補正された後の画素信号に、ゲインコード生成部１２０で生成されたゲインコードを乗算することで補正後データを生成する。

以上により、本発明の第２の実施の形態に係る固定パターンノイズ除去回路３０００は、イメージセンサ１０００から出力される画素信号３０１の固定パターンノイズを除去できる。

なお、増幅回路１００Ａは、図１１に示すように、オフセット補正値選択部１５０及びオフセット補正部１６０を備えなくてもよい。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態では、上述した固定パターンノイズ除去回路３０００を備えるイメージセンサユニット４０００の構成を説明する。

図１２は、本発明の第３の実施の形態に係るイメージセンサユニット４０００の構成を示す図である。イメージセンサユニット４０００は、上述した、イメージセンサ１０００と固定パターンノイズ除去回路３０００とを備える。また、固定パターンノイズ除去回路３０００はＯＢクランプ部２００と増幅回路１００とを含む。

固定パターンノイズ除去回路３０００は、イメージセンサ１０００から出力された画素信号の固定パターンノイズを除去し、除去した後の信号を外部に出力する。

ここで、イメージセンサユニット４０００は、典型的には、１チップの半導体集積回路（ＬＳＩ）として実現される。

このように、固定パターンノイズ除去回路３０００をイメージセンサユニット４０００内に実装することで、カラム間で発生するばらつきを補正できる調整レスなイメージセンサユニット４０００を提供できる。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態では、上述した固定パターンノイズ除去回路３０００を備えるデジタルカメラの構成を説明する。

図１３は、本発明の第４の実施の形態に係るデジタルカメラ５０００の構成を示す図である。デジタルカメラ５０００は、上述した、イメージセンサ１０００と固定パターンノイズ除去回路３０００とを備える。

また、図１４は、上述したイメージセンサユニット４０００を搭載したデジタルカメラ５０００Ａの構成を示す図である。

デジタルカメラ５０００Ａは、上述したイメージセンサユニット４０００と、ＤＳＰ２０００とを備える。ＤＳＰ２０００は、イメージセンサユニット４０００により固定パターンノイズが除去された信号に対して画像信号処理を行う。

このようにイメージセンサユニットをデジタルカメラに搭載することにより、固定パターンノイズの無いきれいな画像を記録できるデジタルカメラを実現できる。

なお、上記説明では、デジタルカメラにイメージセンサユニット４０００を搭載する例を述べたが、イメージセンサ１０００と固定パターンノイズ除去回路３０００とを別チップの半導体集積回路で構成しても、固定パターンノイズの無いきれいな画像を記録できるという効果は有する。

以上、本発明の実施の形態に係る固定パターンノイズ除去回路、イメージセンサユニット及びデジタルカメラについて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

また、上記実施の形態に係る固定パターンノイズ除去回路、又はイメージセンサユニットに含まれる各処理部は典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。

また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

また、本発明の実施の形態に係るイメージセンサユニットの機能の一部を、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。

さらに、本発明は上記プログラムであってもよいし、上記プログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。また、上記プログラムは、インターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。

また、上記実施の形態１〜３に係る、固定パターンノイズ除去回路、イメージセンサユニット及びデジタルカメラ、並びにそれらの変形例の機能のうち少なくとも一部を組み合わせてもよい。

また、上記で用いた数字は、全て本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。

また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。

更に、本発明の主旨を逸脱しない限り、本実施の形態に対して当業者が思いつく範囲内の変更を施した各種変形例も本発明に含まれる。

本発明は、固定パターンノイズ除去回路に適用できる。また、本発明は、イメージセンサを搭載するデジタルスチルカメラ、及びデジタルビデオカメラに有用である。

１００、１００Ａ 増幅回路
１０１ ゲイン設定
１０２ ゲイン補正値群
１０３ オフセット補正値群
１１０、１１０Ａ 増幅部
１１１ ゲイン補正段
１１２ 増幅段
１２０、１２０Ａ ゲインコード生成部
１２１ ＲＯＭアドレス選択部
１２２ ＲＯＭ
１２３ メモリ
１３０ ゲインコード選択部
１４０ ゲイン補正値選択部
１４１ カラムＩＤ検出部
１５０ オフセット補正値選択部
１６０ オフセット補正部
１６１、２０１、３０１ 画素信号
２００ ＯＢクランプ部
２１０ ＯＢレベル検出部
２１０Ａ 補正部
２１１ ＯＢレベル
２２０ 減算器
３００ メモリ
４００ カラム処理回路
４０１ カラム処理部
５００ 受光素子
６００ タイミング生成部
６０１ タイミング信号
１０００、１０００Ａ イメージセンサ
２０００、２０００Ａ ＤＳＰ
３０００ 固定パターンノイズ除去回路
４０００ イメージセンサユニット
５０００、５０００Ａ デジタルカメラ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ５ ゲイン補正値
Ｓ４ カラムＩＤ
ｃｏｄｅ０、ｃｏｄｅ１、ｃｏｄｅ２、ｃｏｄｅ３、ｃｏｄｅ４、Ｓ６ ゲインコード

Claims (9)

1. イメージセンサにより出力される第１画素信号からカラム毎に発生するノイズを除去する固定パターンノイズ除去回路であって、
   前記第１画素信号から、遮光時のレベルを減算することで、第２画素信号を生成するＯＢクランプ部と、
   感度を調整するために、外部から設定されたゲイン設定と、カラム毎に検出されたゲイン補正値とに応じたゲインで、前記第２画素信号を増幅する増幅部とを備える
   固定パターンノイズ除去回路。
2. 前記固定パターンノイズ除去回路は、さらに、
   前記ゲイン設定に、前記ゲイン補正値を加えた選択ゲインコードを生成するゲインコード選択部を備え、
   前記増幅部は、前記選択ゲインコードで、前記第２画素信号を増幅する
   請求項１記載の固定パターンノイズ除去回路。
3. 前記固定パターンノイズ除去回路は、さらに、
   前記第１画素信号のカラムごとに、カラム毎に検出された複数のゲイン補正値から、当該第１画素信号のカラムに対応するゲイン補正値を選択するゲイン補正値選択部と、
   前記ゲイン設定で示されるゲインコードを含むゲインコード群を出力するゲインコード生成部とを備え、
   前記ゲインコード選択部は、前記ゲイン補正値選択部で選択されたゲイン補正値に応じて、前記ゲインコード群の中から１つの前記選択ゲインコードを選択する
   請求項２記載の固定パターンノイズ除去回路。
4. 前記ゲインコード生成部は、
   前記ゲイン設定で設定されるゲインの範囲である第１範囲より広い第２範囲のゲインのゲインコードを保持する記憶部を備え、
   前記ゲイン設定で示されるゲインコードと、当該ゲインコードの周辺のゲインコードとを含む前記ゲインコード群を、前記記憶部から読み出し、前記ゲインコード群として出力する
   請求項３記載の固定パターンノイズ除去回路。
5. 前記固定パターンノイズ除去回路は、さらに、
   カラム毎に検出されたオフセット補正値に応じたオフセットを前記第２画素信号に加算するオフセット補正部を備え、
   前記増幅部は、前記オフセット補正部により前記オフセットが加算された後の前記第２画素信号を増幅する
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の固定パターンノイズ除去回路。
6. 前記増幅部は、
   前記ゲイン補正値に応じたゲインで前記第２画素信号を増幅するゲイン補正段と、
   前記ゲイン補正段で増幅された後の前記第２画素信号を前記ゲイン設定に応じたゲインで増幅する増幅段とを含む
   請求項１記載の固定パターンノイズ除去回路。
7. １チップの半導体集積回路で形成されているイメージセンサユニットであって、
   イメージセンサと、
   前記イメージセンサにより出力される第１画素信号からカラム毎に発生するノイズを除去する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の固定パターンノイズ除去回路とを含む
   イメージセンサユニット。
8. イメージセンサと、
   前記イメージセンサにより出力される第１画素信号からカラム毎に発生するノイズを除去する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の固定パターンノイズ除去回路とを含む
   デジタルカメラ。
9. 請求項７記載のイメージセンサユニットを含む
   デジタルカメラ。

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