JP3989112B2 - 固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置 - Google Patents
固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3989112B2 JP3989112B2 JP00558499A JP558499A JP3989112B2 JP 3989112 B2 JP3989112 B2 JP 3989112B2 JP 00558499 A JP00558499 A JP 00558499A JP 558499 A JP558499 A JP 558499A JP 3989112 B2 JP3989112 B2 JP 3989112B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- level
- circuit
- white
- video signal
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子から出力される映像信号における白キズの信号レベルを抑制し、画質を改善する固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラなどに用いられる固体撮像装置において、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子は、フォトダイオードのような光電変換素子を多数配列したもので、光電変換した電荷を蓄積する光電変換部と、蓄積した電荷を時系列に転送する転送部より構成される。光電変換部では、光量に応じた電荷が各画素のポテンシャル井戸に蓄積される。転送部では、蓄積した電荷を行単位（１ラインごと）で水平転送部に転送し、時系列に出力する。この操作を全行に対して行うことで、１画面分のデータを出力する。
【０００３】
ところで、撮像素子から出力される映像信号の輝度信号には白キズが発生することがある。このような撮像素子に発生する白キズは、撮像素子そのものにあるキズが原因で映像となって現れるもので、常に同じ画素で発生する。光電変換部での電荷の蓄積時間が長くなるにつれて白キズの信号レベルも高くなるためキズが目立つようになり画質が劣化する原因となる。
【０００４】
従って、長時間露光によって感度を上げようとすると、それに伴い白キズが目立つようになり画質の劣化となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、従来の固体撮像装置では、長時間露光によって電荷の蓄積時間が長くなると、それに伴い白キズが目立つようになり画質が劣化するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、撮像素子から出力される映像信号より白キズの信号を判別し、白キズの信号レベルを抑制し、画質を改善する固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明による固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置は、
撮像素子から出力される映像信号に関して、前後の信号レベルと比較してレベルの高い突出した信号であり、かつ該突出した部分の信号が設定された所定の画素数分の幅（抑制する水平方向の画素数）以下の信号である場合に、白キズの信号であると判断し、突出した部分の信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制するレベル抑制回路と、
前記撮像素子の長時間露光の蓄積時間に応じて前記レベル抑制回路で抑制する前記の画素数分の幅を制御する制御回路とを具備したものである。
【０００８】
請求項２記載の発明による固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置は、
撮像素子から出力される映像信号に関して、現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド前の映像信号との差分をとり、該差分値に基づきその映像信号が白キズの信号であるか否かを判別する判別回路と、
前記判別回路で白キズの信号であると判別された前記映像信号に関して、前後の信号レベルと比較してレベルの高い突出した信号であり、かつ該突出した部分の信号が予め設定された所定の画素数分の幅（抑制する水平方向の画素数）以下の信号である場合に、白キズの信号であると判断し、突出した部分の信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制するレベル抑制回路とを具備したものである。
【０００９】
請求項３記載の発明による固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置は、
撮像素子から出力される映像信号に関して、現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド前の映像信号との差分値に基づき、その映像信号が白キズの信号であるか否かを判別する判別回路と、
前記判別回路で白キズの信号であると判別された前記映像信号に関して、前後の信号レベルと比較してレベルの高い突出した信号であり、かつ該突出した部分の信号が設定された所定の画素数分の幅（抑制する水平方向の画素数）以下の信号である場合に、白キズの信号であると判断し、突出した部分の信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制するレベル抑制回路と、
前記撮像素子の長時間露光の蓄積時間に応じて前記レベル抑制回路で抑制する前記の画素数分の幅を制御する制御回路とを具備したものである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１又は３に記載の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置において、
前記制御回路は、前記撮像素子の蓄積時間が長くなるに従い前記レベル抑制回路で抑制する前記の画素数分の幅を大きくすることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明においては、蓄積時間が長くなると白キズの信号レベルが高くなると同時に１画素分のキズが回りの画素レベルも高くしてしまうので、蓄積時間が長ければ設定する画素数分の幅を大きくし、蓄積時間が短ければ幅を短くするようにする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項２又は３に記載の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置において、
前記判別回路は、現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド前の映像信号との差分値が、設定した基準値より小さければ白キズとして判別し、基準値より大きい場合は白キズではないと判別することを特徴とする。
【００１３】
請求項１，３，４の発明においては、レベル抑制回路は突出した部分の信号レベルを抑制するものであり、抑制する所定の画素数分の幅（抑制する水平方向の画素数）を蓄積時間の長さに応じて制御する。即ち、蓄積時間が長いときにはレベル抑制する画素数分の幅を大きくし、蓄積時間が短いときにはレベル抑制する画素数分の幅を小さくすることで最適な白キズ信号レベルの抑制を図る。
【００１４】
請求項２，３の発明においては、現在の映像信号と１フレーム前又は１フィールド前の映像信号との差分値の大きさに応じて白キズであるか否かを判別し、白キズである場合にレベル抑制回路にてその白信号レベルの抑制を図るようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、撮像した映像信号は撮像素子１により電気信号に変換されてサンプル・ホールド回路（以下Ｓ／Ｈ回路）２を経てＡＧＣ回路３に入力される。Ｓ／Ｈ回路２では撮像素子１で光電変換によって生じた画素ごとの電気信号からクランプパルスを用いてサンプル・ホールドして、信号部分を抽出する。抽出された信号成分は、ＡＧＣ回路３で所定の利得で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル信号に変換され信号処理回路５でガンマ、ディテール処理等の信号処理をされて映像信号として出力される。
【００１７】
信号処理回路５から出力される映像信号は、レベル抑制回路ブロック１４内のレベル抑制回路６を経てＤ／Ａ変換器７でアナログ映像信号に変換され、エンコーダ８によりＮＴＳＣエンコードされ同期信号等の各種の信号が付加されて出力される。
【００１８】
レベル抑制回路ブロック１４は、白キズの信号を検出しこれを抑制するブロックであり、レベル抑制回路６，遅延手段としてのフレームメモリ９，減算器１０，判別回路１１，制御回路１２で構成されている。
【００１９】
レベル抑制回路ブロック１４には、信号処理回路５から出力された映像信号の輝度信号を入力として供給している。そして、入力された輝度信号は、レベル抑制回路６及びフレームメモリ９の入力となり、また減算器１０の減算入力となる。フレームメモリ９の出力は１フレーム期間遅延された映像信号であり、減算器１０の被減算入力となる。減算器１０の減算出力は判別回路１１の入力となっている。
【００２０】
レベル抑制回路６では、前後の信号のレベルと比較してレベルの高い突出した部分の信号で、かつ該突出した部分の信号が制御回路１２により制御可能に設定された画素数分の幅（抑制すべき水平方向の画素数）以下の信号である場合に、白キズの信号であると一画素単位で判断し、その突出した部分の信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制することにより白キズ信号のレベル抑制を実現している。このようにレベル抑制回路６は、制御回路１２より入力される制御信号に応じて白キズの信号レベルを抑制している。しかし、上述したレベル抑制回路６では、隣り合う画素間のレベルの変化でレベル抑制を制御しているので、映像レベルの変化を白キズと誤認する場合がある。
【００２１】
そこで、本実施の形態ではさらに、フレームメモリ９と減算器１０と判別回路１１とを設け、現在の映像信号と１フレーム前の映像信号との差分値の大きさを判別回路１１にて基準の値と比較し、その比較結果を用いることにより、白キズと確認できる確率を高める（誤認することのない）ようにしている。そして、判別回路１１から出力される比較結果（判別信号）が映像レベルの変化ではなくて白キズの信号と考えられるときにのみレベル抑制回路６において前後の信号レベルと比較してレベルの高い突出した部分の信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制できるようにしている。
【００２２】
判別回路１１は、減算器１０の減算結果に応じてその信号が白キズの信号であるか否か判別信号を出力する。白キズの信号は常に同じ画素で発生しレベルが一定であることから、現在の映像信号とフレームメモリ９により１フレーム遅延した映像信号との差分値（減算器１０の減算値）が、設定された基準の値より小さい値であれば白キズであると判別し、基準の値より大きい値であれば白キズではないと判別する。これは、差分値が基準の値より大きければ、１フレーム前と現在の映像信号間の映像変化量であるとし、白キズではないとするものである。逆に、差分値が基準の値より小さければ、１フレーム前と現在の映像信号とでほぼ同じレベルの状態にあるとして、白キズとするものである。そして、判別回路１１で白キズではないと判別された画素の信号に対してはレベル抑制回路６で信号レベルの抑制は行わないように構成することができる。
【００２３】
制御回路１２は、端子１３に入力する撮像素子１の電荷の蓄積時間（即ち露光時間）を示すパルス信号の長短に応じてレベル抑制回路６で白キズの信号を何画素数分に亘ってレベル抑制するかを示す制御信号を出力する。電荷の蓄積時間が長くなるに従いレベル抑制回路６の抑制する画素数分の幅（抑制する水平方向の画素数）を大きくするように制御する。これは、撮像素子１の電荷の蓄積時間が長くなると白キズの信号レベルも高くなり、１画素分のキズが周りの画素のレベルも高くしてしまうためである。従って、制御回路１２では、蓄積時間が長ければレベル抑制回路６で設定する画素数分の幅を大きくし、蓄積時間が短ければレベル抑制回路６で設定する画素数分の幅を短くするように制御する。
【００２４】
図２は上記レベル抑制回路６の構成例を示すブロック図であり、図３及び図４は図２の動作のタイミングチャートを示している。
【００２５】
図２において、レベル抑制回路６は、映像信号（画素信号）の入力端子６１と、最小値選択回路６２と、遅延回路６３と、最小値選択回路６４と、最大値選択回路６６と、スイッチ６７と、制御回路１２からの制御信号の入力端子６８と、判別回路１１からの判別信号の入力端子６９と、出力端子７０とを備えて構成されている。
【００２６】
入力端子６１には信号処理回路５から映像信号（画素信号）が入力し、最小値選択回路６２の一つの入力端及び遅延回路６３に供給されている。遅延回路６３は入力映像信号に対して所定の画素数分の時間幅（抑制する水平方向の画素数）例えば１画素分の時間遅延を与えるための回路であり、その遅延時間幅（遅延画素数）の設定は入力端子６８からの制御信号によって変更することができるようになっている。最小値選択回路６２は２つの入力信号の内小さい方の入力信号を選択的に出力し、２つの入力信号が同じレベルの場合にはそのレベルの信号を出力する回路である。遅延回路６３からの遅延出力は前記最小値選択回路６２の他方の入力端に供給されると共に、最小値選択回路６４の一つの入力端及び遅延回路６５に供給されている。遅延回路６５は前記遅延回路６３と同様な遅延時間を有しており、その遅延出力は最小値選択回路６４の他方の入力端に供給される。最小値選択回路６４も前記最小値選択回路６２と同様に２つの入力信号の内小さい方の入力信号を選択的に出力し、２つの入力信号が同じレベルの場合にはそのレベルの信号を出力する回路である。最小値選択回路６２の選択出力と最小値選択回路６４の選択出力とは、最大値選択回路６６の２つの入力端に供給されている。最大値選択回路６６は２つの入力信号の内大きい方の入力信号を選択的に出力し、２つの入力信号が同じレベルの場合にはそのレベルの信号を出力する回路である。最大値選択回路６６の選択出力はスイッチ６７の１つの入力端Ｐに供給され、スイッチ６７のもう１つの入力端Ｑには前記遅延回路６３からの遅延出力が供給されている。スイッチ６７は、入力端子６９からの判別信号（即ち判別回路１１で判別された信号が白キズか否か）によって、白キズ判別信号であれば入力端Ｐ即ち最大値選択回路６６の出力を選択し、白キズでないと判別された信号であれば入力端Ｑ即ち遅延回路６３の出力を選択して出力端子７０から出力するようになっている。
【００２７】
次に、図２の動作を説明する。ここで、前記遅延回路６３，６５の遅延時間幅は、制御回路１２により１画素に設定されているものとする。
【００２８】
図３は入力端子６１からの入力映像信号の幅が１画素の場合（即ち前後の信号レベルと比較してレベルの高い突出した信号の幅が１画素の場合）のタイミングチャートである。入力映像信号の幅が図３(a) のように１画素の場合、遅延回路６３，６５でそれぞれ１画素分遅延されて、図３(b) ，(c) のようになる。最小値選択回路６２では、信号(a) ，(b) の小さい方を選択することにより図３(d) の出力となる。また、最小値選択回路６４では、信号(b) ，(c) の小さい方を選択することにより図３(e) の出力となる。そして、最大値選択回路６６では、信号(d) と(e) の大きい方を選択することにより図３(f) の出力となる。従って、遅延回路６３，６５の遅延時間が１画素に設定されていて、入力映像信号の幅が１画素である場合（即ち設定値以下である場合）には、この１画素の信号は白キズであると判断し、１画素分の突出した信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制してスイッチ６７の入力端Ｐに供給することができる。
【００２９】
図４は入力端子６１からの入力映像信号の幅が２画素の場合のタイミングチャートである。入力映像信号の幅が図４(a) のように２画素の場合、遅延回路６３，６５でそれぞれ１画素分遅延されて、図４(b) ，(c) のようになる。最小値選択回路６２では、信号(a) ，(b) の小さい方を選択することにより図４(d) の出力となる。また、最小値選択回路６４では、信号(b) ，(c) の小さい方を選択することにより図４(e) の出力となる。そして、最大値選択回路６６では、信号(d) と(e) の大きい方を選択することにより図４(f) の出力（これは図４(b) と同様な信号である）となる。従って、遅延回路６３，６５の遅延時間が１画素に設定されていて、入力映像信号の幅が２画素である場合（即ち設定値を越える場合）には、この２画素の信号は白キズではない（つまり映像変化である）と判断し、２画素分の突出した信号レベルを抑制することなくスイッチ６７の入力端Ｐに供給することができる。
【００３０】
以上の図３及び図４で説明したように、図２の破線枠で示した回路部分６Ａにより所定の画素数分の幅に基づく白キズ判別が行われ、かつ白キズの場合は突出した信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制してスイッチ６７の入力端Ｐに供給することができる。
【００３１】
スイッチ６７では、図２の破線枠で示した回路部分６Ａによる白キズ判別及び抑制に加えて、前述したような判別回路（現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド前の映像信号との差分をとり、該差分値に基づきその映像信号が白キズの信号であるか否かを判別する回路）１１の判別結果が、白キズであると判別した場合のみ入力端Ｐを選択し、このとき最大値選択回路６６から白キズ抑制された出力(f) が出力端子７０からＤ／Ａ変換器７へ出力される。また、判別回路１１の判別結果が、白キズでないと判別した場合には入力端Ｑを選択し、このとき遅延回路６３からの白キズ抑制されない出力(b) が出力端子７０からＤ／Ａ変換器７へ出力されるようにしている。スイッチ６７によって白キズ判別及び抑制の確実性を増すことができる。
【００３２】
図５は図２における破線枠の回路部分６Ａのレベル抑制動作を概略的に示している。図５(a) は入力映像信号におけるレベルの高い突出した信号が、制御回路１２によって設定される画素数の幅以下の場合に、出力として突出した信号部分が除去されている様子を示している。図５(b) は入力映像信号におけるレベルの高い突出した信号が、制御回路１２によって設定される画素数の幅より大きい場合に、突出した信号部分が除去されることなくそのまま出力されている様子を示している。
【００３３】
図６(a) ，(b) は制御回路１２の制御特性例を示すもので、入力される蓄積時間の値に応じて設定される画素数分の幅の変化例を２例示している。図６(a) は電荷蓄積時間（露光時間）を増加に伴い、レベル抑制する画素数の幅が直線的に増大する制御特性を示しており、図６(b) は電荷蓄積時間（露光時間）を増加に伴い、レベル抑制する画素数の幅が段階的に増加する制御特性を示している。
【００３４】
また、上記実施の形態においては、フレーム相関を利用して白キズの信号レベルを判別する回路について説明したが、フレームメモリ９に代えてフィールドメモリを使用することによって、フィールド相関を利用して白キズの信号レベルを判別する回路を構成してもよい。
【００３５】
なお、図１の実施の形態では、フレーム相関を利用して白キズの信号レベルを判別する回路を用いた場合について説明しているが（即ちレベル抑制回路ブロック１４における遅延手段として１フレーム遅延するためのフレームメモリを使用しているが）、固体撮像装置を後述する高感度モードで使用する場合には、遅延手段としてこのフレームメモリに代えて１フィールド遅延するためのフィールドメモリを使用しても良い。
【００３６】
このように固体撮像装置の高感度モードでは、レベル抑制回路ブロック１４としてフィールド相関を利用した回路を用いることができる。以下に通常感度モードと高感度モードについて説明する。
【００３７】
即ち、固体撮像装置における白キズ信号レベル抑制装置では、撮像素子の光電変換部に１フィールド期間ごとに露光蓄積された電荷に基づいて得られる映像信号から白キズ成分を抑制する場合（通常感度モード時）には、映像信号がフレーム間で相関を有している（これは１フレームを構成する奇数フィールドと偶数フィールドとではインターレースしているため相関が少なくフレーム間は相関が比較的多いためである）ことを利用して、現在入力している映像信号と１フレーム遅延した映像信号との差分をとることによりフレーム間の変化成分を抽出し、判別回路１１に供給している。
【００３８】
また、固体撮像装置における白キズ信号レベル抑制装置では、撮像素子の光電変換部に１フレーム期間のｎ倍（ｎは自然数）の期間ごとに露光蓄積された電荷に基づきかつ露光電荷のないフィールドについては補間を行って得られる映像信号から白キズ成分を抑制する場合（高感度モード時）には、常に奇数フィールドか偶数フィールドか一方のフィールドに固定されるため、映像信号がフィールド間で相関を有していることを利用して、現在入力している映像信号と１フィールド遅延した映像信号との差分をとることによりフレーム間の変化成分を抽出し、判別回路１１に供給して白キズ抑制を図ることができる。なお、高感度モードの場合は、現在の映像信号と１フレーム遅延した映像信号との差分をとることによって白キズ成分を抽出することも可能である。つまり、遅延手段としてフレームメモリを用いれば、通常感度モード，高感度モードの両方に適用することができる。
【００３９】
一般に、ビデオカメラなどの固体撮像装置では、固体撮像素子としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）が使用される。図３〜図５を参照しながら通常感度モードと高感度モードについて説明する。
【００４０】
図７はＣＣＤの構成の一例を示した図である。
図７に示すＣＣＤは、被写体からの光を受光し電気信号に変換する光電変換部２１と、この光電変換部２１に蓄積した信号電荷がフィールドシフトパルス（ＦＳ）に同期して転送される垂直転送部２２と、垂直転送部２２に転送された１画面分の信号電荷が１ラインごとに転送される水平転送部２３と、水平転送された信号電荷を画素ごとに端子２５から出力する出力部２４とから構成されている。
【００４１】
図８はビデオカメラの通常感度モードにおけるＣＣＤ出力とビデオ出力のタイミングチャートを示している。通常感度モード時のＣＣＤビデオカメラの露光時間は１フィールド（１／６０ｓ）である。
【００４２】
図８(a) は露光時間（１フィールド）、図８(b)は光電変換部２１から垂直転送部２２へ信号電荷を読み出すフィールドシフトパルス（ＦＳ）、図８(c) はＣＣＤ出力信号、図８(d) はビデオ出力信号、をそれぞれ示している。
【００４３】
図８(b) に示すようにフィールドシフトパルスを１フィールド毎にＣＣＤに対して出力している。これにより、光電変換部２１に１フィールド期間蓄積された電荷（つまり、図８(a) に示す期間Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ……に蓄積された電荷）はそれぞれ、図８(c) に示すよう１フィールド期間遅れたＣＣＤ出力信号として出力され、さらにそれが信号処理手段（信号処理回路５，エンコーダ８等）によって図８(d) に示すようにビデオ信号に変換されて出力される。
【００４４】
一方、高感度モード時のＣＣＤビデオカメラ（或いはコマ落とし長時間露光ビデオカメラ）では、前記フィールドシフトパルスを間引くことにより露光時間を通常の１フィールドから２，４，６，……フィールドと長くすることによって高感度化を実現している。なお、露光時間の変化を２フィールド毎としているのは、読み出す信号電荷の奇数フィールド／偶数フィールド（ＯＤＤ／ＥＶＥＮ）を何れかに固定することで映像出力のジッタを防止するためである。
【００４５】
次に、図９を参照して、長時間露光による高感度モード動作を説明する。
図９はビデオカメラの高感度モードにおけるＣＣＤ出力とビデオ出力のタイミングチャートを示している。
【００４６】
図９(a) は露光時間（２フィールド）、図９(b) は光電変換部２１から垂直転送部２２へ信号電荷を読み出すフィールドパルス、図９(c) はＣＣＤ出力信号、図９(d) はビデオ出力信号、をそれぞれ示している。
【００４７】
図９(b) に示すようにフィールドシフトパルスを毎フィールド出さずに２フィールドごとに出す例を示している。ＣＣＤ出力信号は図９(c) のように２フィールドごとに出力される。このＣＣＤ出力信号は、２フィールド期間３３の間に露光蓄積された電荷が、１フィールド期間３１に出力されるので、長時間露光した信号が得られる。
【００４８】
しかし、フィールド期間３１の次のフィールド期間３２は露光信号出力が無いので、後段の信号処理回路５のメモリを用いてフィールド期間３２をフィールド期間３１の露光信号で補間する必要がある。このようにして光電変換部２１で長時間露光を行い、高感度な図９(d) に示すビデオ出力信号が得られる。なお、前記メモリ補間は公知の方法を用いて行う。例えば、露光信号出力が無くなる直前の信号をそのまま用いたり、露光信号出力が無くなる前後の信号から補間（前後の平均値を利用する等）により求める。
【００４９】
図８，図９のようにこの露光時間を映像出力の明るさに応じて自動的に制御することを自動感度切替と称する。自動感度切替は例えば輝度信号の積分値或いはピーク値のレベルを明／暗の２つのしきい値と比較し、暗いと判断された場合には露光時間を２フィールド（１／３０ｓ），４フィールド，……と増加し、明るいと判断された場合には露光時間を２フィールドずつ減少させるか１フィールドのみとする。即ち、映像が暗い場合は２フィールド期間，４フィールド期間，……と伸張された周期のフィールドシフトパルスを、映像が明るい場合には２フィールド期間ずつ短縮された周期又は１フィールド周期のフィールシフトパルスをＣＣＤに供給することにより実現している。
【００５０】
図１０は、本発明の他の実施の形態に係る、自動感度切替機能を備えた固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置のブロック図を示している。
【００５１】
図１０において、図１と異なる点は、露光時間制御回路１５とＣＣＤ駆動回路１６を設けて自動感度切替可能とする一方、蓄積時間に相当する露光時間制御信号Ｓ4 を端子１３に供給することにより、被写体からの光の明暗に応じて白キズ判別のための設定画素数を自動的に設定できるようにしたことである。信号処理回路５からの輝度信号を露光時間制御回路１５に導きその輝度信号の積分値或いはピーク値のレベルを明／暗の２つのしきい値と比較し、その比較結果を示す露光時間制御信号Ｓ4 を発生してＣＣＤ駆動回路１６に供給する。ＣＣＤ駆動回路１６は、フィールドシフトパルス（ＦＳ）を含むＣＣＤ駆動パルスＳ5 を発生して撮像素子１を駆動するものであるが、ＣＣＤ駆動パルスＳ5 の中のＦＳのパルス周期つまりＦＳのパルス間引き量は前記露光時間制御信号Ｓ4 によって制御される。即ち、露光時間制御回路１５で映像が明るいと判断された場合（通常感度モード時）は、ＦＳの周期は例えば１フィールドとされ撮像素子１の光電変換部の電荷蓄積時間は短く設定され同時に制御回路１２の設定画素数も小さく設定され、映像が暗いと判断された場合（高感度モード時）は、ＦＳの周期は例えば２フィールドとされ撮像素子１の光電変換部の電荷蓄積時間を長く設定され同時に制御回路１２の設定画素数も大きく設定される。なお、露光時間制御回路１５による露光時間（ＦＳパルス周期）の設定は、前述したように映像が暗い場合は２フィールド期間，４フィールド期間，……と伸張された周期のフィールドシフトパルスを、映像が明るい場合には２フィールド期間ずつ短縮された周期又は１フィールド周期のフィールシフトパルスを撮像素子（ＣＣＤ）に供給することにより行うようにすることができる。また、明／暗の２つのしきい値を切替可能にすることにより感度切替を行えるようにしてもよい。さらに、露光時間制御回路１５からの露光時間制御信号Ｓ4 が映像が暗い結果を示している場合には、フレームメモリ９をフィールドメモリに切り換えるように構成することもできる。
【００５２】
以上述べた判別回路１１による現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド遅延した映像信号との差分の大小、及び制御回路１２による撮像素子１の電荷蓄積時間の長短に応じて、レベル抑制回路６を制御することにより、最適な白キズ抑制を行なうことが可能となる。
【００５３】
尚、上記実施の形態では、撮像素子からの現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド遅延した映像信号との差分値および撮像素子の電荷蓄積時間に応じてレベル抑制回路を制御する場合について説明したが、本発明では、現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド遅延した映像信号との差分および撮像素子の電荷蓄積時間の両者に応じて制御する場合に限らず、これらのいずれか一方で制御するようにしてもよい。例えば、蓄積時間による制御をせずにレベル抑制回路で抑制する画素数分の幅を一定にして白キズ信号のレベル抑制を行ってもよい。
【００５４】
尚、以上の実施の形態では、本発明の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置は、ビデオカメラのようなものだけでなく、ＶＴＲやＴＶ受像機等の映像機器における白キズ信号レベル抑制装置に応用することが可能である。
【００５５】
さらに、本発明に係る固体撮像装置は、ビデオカメラに限らず各種用途の撮像機器例えば医用撮像機器などに使用することが可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、撮像素子から出力される映像信号より白キズの信号を判別し、白キズの信号レベルを抑制し、画質を改善することが可能となる。また、現在の映像信号と１フレーム又はフィールド遅延した映像信号との差分値或いは撮像素子の電荷の蓄積時間に応じて白キズ抑制の制御を行ない、白キズの信号であると判別された画素の信号のレベルを、その前後のレベルにまで抑制することで白キズ信号のレベル抑制を図ることができる。さらに、一画素単位でかつリアルタイムで白キズ信号レベル抑制を行なっているため、多くのキズや新たに発生したキズに対しても適応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置を示すブロック図。
【図２】レベル抑制回路の構成例を示すブロック図。
【図３】図２の動作のタイミングチャート。
【図４】図２の動作のタイミングチャート。
【図５】図２における破線枠の回路部分６Ａのレベル抑制動作を概略的に示す図。
【図６】制御回路１２の制御特性例を示す特性図。
【図７】ＣＣＤの構成の一例を示した図。
【図８】ビデオカメラの通常感度モードにおけるＣＣＤ出力とビデオ出力のタイミングを示すタイミングチャート。
【図９】ビデオカメラの高感度モードにおけるＣＣＤ出力とビデオ出力のタイミングを示すタイミングチャート。
【図１０】本発明の他の実施の形態の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置を示すブロック図。
【符号の説明】
１…撮像素子
６…レベル抑制回路
９…フレームメモリ（遅延手段）
１０…減算器
１１…判別回路
１２…制御回路
１３…蓄積時間設定端子
１４…レベル抑制回路ブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子から出力される映像信号における白キズの信号レベルを抑制し、画質を改善する固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラなどに用いられる固体撮像装置において、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子は、フォトダイオードのような光電変換素子を多数配列したもので、光電変換した電荷を蓄積する光電変換部と、蓄積した電荷を時系列に転送する転送部より構成される。光電変換部では、光量に応じた電荷が各画素のポテンシャル井戸に蓄積される。転送部では、蓄積した電荷を行単位（１ラインごと）で水平転送部に転送し、時系列に出力する。この操作を全行に対して行うことで、１画面分のデータを出力する。
【０００３】
ところで、撮像素子から出力される映像信号の輝度信号には白キズが発生することがある。このような撮像素子に発生する白キズは、撮像素子そのものにあるキズが原因で映像となって現れるもので、常に同じ画素で発生する。光電変換部での電荷の蓄積時間が長くなるにつれて白キズの信号レベルも高くなるためキズが目立つようになり画質が劣化する原因となる。
【０００４】
従って、長時間露光によって感度を上げようとすると、それに伴い白キズが目立つようになり画質の劣化となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、従来の固体撮像装置では、長時間露光によって電荷の蓄積時間が長くなると、それに伴い白キズが目立つようになり画質が劣化するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、撮像素子から出力される映像信号より白キズの信号を判別し、白キズの信号レベルを抑制し、画質を改善する固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明による固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置は、
撮像素子から出力される映像信号に関して、前後の信号レベルと比較してレベルの高い突出した信号であり、かつ該突出した部分の信号が設定された所定の画素数分の幅（抑制する水平方向の画素数）以下の信号である場合に、白キズの信号であると判断し、突出した部分の信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制するレベル抑制回路と、
前記撮像素子の長時間露光の蓄積時間に応じて前記レベル抑制回路で抑制する前記の画素数分の幅を制御する制御回路とを具備したものである。
【０００８】
請求項２記載の発明による固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置は、
撮像素子から出力される映像信号に関して、現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド前の映像信号との差分をとり、該差分値に基づきその映像信号が白キズの信号であるか否かを判別する判別回路と、
前記判別回路で白キズの信号であると判別された前記映像信号に関して、前後の信号レベルと比較してレベルの高い突出した信号であり、かつ該突出した部分の信号が予め設定された所定の画素数分の幅（抑制する水平方向の画素数）以下の信号である場合に、白キズの信号であると判断し、突出した部分の信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制するレベル抑制回路とを具備したものである。
【０００９】
請求項３記載の発明による固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置は、
撮像素子から出力される映像信号に関して、現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド前の映像信号との差分値に基づき、その映像信号が白キズの信号であるか否かを判別する判別回路と、
前記判別回路で白キズの信号であると判別された前記映像信号に関して、前後の信号レベルと比較してレベルの高い突出した信号であり、かつ該突出した部分の信号が設定された所定の画素数分の幅（抑制する水平方向の画素数）以下の信号である場合に、白キズの信号であると判断し、突出した部分の信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制するレベル抑制回路と、
前記撮像素子の長時間露光の蓄積時間に応じて前記レベル抑制回路で抑制する前記の画素数分の幅を制御する制御回路とを具備したものである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１又は３に記載の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置において、
前記制御回路は、前記撮像素子の蓄積時間が長くなるに従い前記レベル抑制回路で抑制する前記の画素数分の幅を大きくすることを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明においては、蓄積時間が長くなると白キズの信号レベルが高くなると同時に１画素分のキズが回りの画素レベルも高くしてしまうので、蓄積時間が長ければ設定する画素数分の幅を大きくし、蓄積時間が短ければ幅を短くするようにする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項２又は３に記載の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置において、
前記判別回路は、現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド前の映像信号との差分値が、設定した基準値より小さければ白キズとして判別し、基準値より大きい場合は白キズではないと判別することを特徴とする。
【００１３】
請求項１，３，４の発明においては、レベル抑制回路は突出した部分の信号レベルを抑制するものであり、抑制する所定の画素数分の幅（抑制する水平方向の画素数）を蓄積時間の長さに応じて制御する。即ち、蓄積時間が長いときにはレベル抑制する画素数分の幅を大きくし、蓄積時間が短いときにはレベル抑制する画素数分の幅を小さくすることで最適な白キズ信号レベルの抑制を図る。
【００１４】
請求項２，３の発明においては、現在の映像信号と１フレーム前又は１フィールド前の映像信号との差分値の大きさに応じて白キズであるか否かを判別し、白キズである場合にレベル抑制回路にてその白信号レベルの抑制を図るようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、撮像した映像信号は撮像素子１により電気信号に変換されてサンプル・ホールド回路（以下Ｓ／Ｈ回路）２を経てＡＧＣ回路３に入力される。Ｓ／Ｈ回路２では撮像素子１で光電変換によって生じた画素ごとの電気信号からクランプパルスを用いてサンプル・ホールドして、信号部分を抽出する。抽出された信号成分は、ＡＧＣ回路３で所定の利得で増幅された後、Ａ／Ｄ変換器４でデジタル信号に変換され信号処理回路５でガンマ、ディテール処理等の信号処理をされて映像信号として出力される。
【００１７】
信号処理回路５から出力される映像信号は、レベル抑制回路ブロック１４内のレベル抑制回路６を経てＤ／Ａ変換器７でアナログ映像信号に変換され、エンコーダ８によりＮＴＳＣエンコードされ同期信号等の各種の信号が付加されて出力される。
【００１８】
レベル抑制回路ブロック１４は、白キズの信号を検出しこれを抑制するブロックであり、レベル抑制回路６，遅延手段としてのフレームメモリ９，減算器１０，判別回路１１，制御回路１２で構成されている。
【００１９】
レベル抑制回路ブロック１４には、信号処理回路５から出力された映像信号の輝度信号を入力として供給している。そして、入力された輝度信号は、レベル抑制回路６及びフレームメモリ９の入力となり、また減算器１０の減算入力となる。フレームメモリ９の出力は１フレーム期間遅延された映像信号であり、減算器１０の被減算入力となる。減算器１０の減算出力は判別回路１１の入力となっている。
【００２０】
レベル抑制回路６では、前後の信号のレベルと比較してレベルの高い突出した部分の信号で、かつ該突出した部分の信号が制御回路１２により制御可能に設定された画素数分の幅（抑制すべき水平方向の画素数）以下の信号である場合に、白キズの信号であると一画素単位で判断し、その突出した部分の信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制することにより白キズ信号のレベル抑制を実現している。このようにレベル抑制回路６は、制御回路１２より入力される制御信号に応じて白キズの信号レベルを抑制している。しかし、上述したレベル抑制回路６では、隣り合う画素間のレベルの変化でレベル抑制を制御しているので、映像レベルの変化を白キズと誤認する場合がある。
【００２１】
そこで、本実施の形態ではさらに、フレームメモリ９と減算器１０と判別回路１１とを設け、現在の映像信号と１フレーム前の映像信号との差分値の大きさを判別回路１１にて基準の値と比較し、その比較結果を用いることにより、白キズと確認できる確率を高める（誤認することのない）ようにしている。そして、判別回路１１から出力される比較結果（判別信号）が映像レベルの変化ではなくて白キズの信号と考えられるときにのみレベル抑制回路６において前後の信号レベルと比較してレベルの高い突出した部分の信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制できるようにしている。
【００２２】
判別回路１１は、減算器１０の減算結果に応じてその信号が白キズの信号であるか否か判別信号を出力する。白キズの信号は常に同じ画素で発生しレベルが一定であることから、現在の映像信号とフレームメモリ９により１フレーム遅延した映像信号との差分値（減算器１０の減算値）が、設定された基準の値より小さい値であれば白キズであると判別し、基準の値より大きい値であれば白キズではないと判別する。これは、差分値が基準の値より大きければ、１フレーム前と現在の映像信号間の映像変化量であるとし、白キズではないとするものである。逆に、差分値が基準の値より小さければ、１フレーム前と現在の映像信号とでほぼ同じレベルの状態にあるとして、白キズとするものである。そして、判別回路１１で白キズではないと判別された画素の信号に対してはレベル抑制回路６で信号レベルの抑制は行わないように構成することができる。
【００２３】
制御回路１２は、端子１３に入力する撮像素子１の電荷の蓄積時間（即ち露光時間）を示すパルス信号の長短に応じてレベル抑制回路６で白キズの信号を何画素数分に亘ってレベル抑制するかを示す制御信号を出力する。電荷の蓄積時間が長くなるに従いレベル抑制回路６の抑制する画素数分の幅（抑制する水平方向の画素数）を大きくするように制御する。これは、撮像素子１の電荷の蓄積時間が長くなると白キズの信号レベルも高くなり、１画素分のキズが周りの画素のレベルも高くしてしまうためである。従って、制御回路１２では、蓄積時間が長ければレベル抑制回路６で設定する画素数分の幅を大きくし、蓄積時間が短ければレベル抑制回路６で設定する画素数分の幅を短くするように制御する。
【００２４】
図２は上記レベル抑制回路６の構成例を示すブロック図であり、図３及び図４は図２の動作のタイミングチャートを示している。
【００２５】
図２において、レベル抑制回路６は、映像信号（画素信号）の入力端子６１と、最小値選択回路６２と、遅延回路６３と、最小値選択回路６４と、最大値選択回路６６と、スイッチ６７と、制御回路１２からの制御信号の入力端子６８と、判別回路１１からの判別信号の入力端子６９と、出力端子７０とを備えて構成されている。
【００２６】
入力端子６１には信号処理回路５から映像信号（画素信号）が入力し、最小値選択回路６２の一つの入力端及び遅延回路６３に供給されている。遅延回路６３は入力映像信号に対して所定の画素数分の時間幅（抑制する水平方向の画素数）例えば１画素分の時間遅延を与えるための回路であり、その遅延時間幅（遅延画素数）の設定は入力端子６８からの制御信号によって変更することができるようになっている。最小値選択回路６２は２つの入力信号の内小さい方の入力信号を選択的に出力し、２つの入力信号が同じレベルの場合にはそのレベルの信号を出力する回路である。遅延回路６３からの遅延出力は前記最小値選択回路６２の他方の入力端に供給されると共に、最小値選択回路６４の一つの入力端及び遅延回路６５に供給されている。遅延回路６５は前記遅延回路６３と同様な遅延時間を有しており、その遅延出力は最小値選択回路６４の他方の入力端に供給される。最小値選択回路６４も前記最小値選択回路６２と同様に２つの入力信号の内小さい方の入力信号を選択的に出力し、２つの入力信号が同じレベルの場合にはそのレベルの信号を出力する回路である。最小値選択回路６２の選択出力と最小値選択回路６４の選択出力とは、最大値選択回路６６の２つの入力端に供給されている。最大値選択回路６６は２つの入力信号の内大きい方の入力信号を選択的に出力し、２つの入力信号が同じレベルの場合にはそのレベルの信号を出力する回路である。最大値選択回路６６の選択出力はスイッチ６７の１つの入力端Ｐに供給され、スイッチ６７のもう１つの入力端Ｑには前記遅延回路６３からの遅延出力が供給されている。スイッチ６７は、入力端子６９からの判別信号（即ち判別回路１１で判別された信号が白キズか否か）によって、白キズ判別信号であれば入力端Ｐ即ち最大値選択回路６６の出力を選択し、白キズでないと判別された信号であれば入力端Ｑ即ち遅延回路６３の出力を選択して出力端子７０から出力するようになっている。
【００２７】
次に、図２の動作を説明する。ここで、前記遅延回路６３，６５の遅延時間幅は、制御回路１２により１画素に設定されているものとする。
【００２８】
図３は入力端子６１からの入力映像信号の幅が１画素の場合（即ち前後の信号レベルと比較してレベルの高い突出した信号の幅が１画素の場合）のタイミングチャートである。入力映像信号の幅が図３(a) のように１画素の場合、遅延回路６３，６５でそれぞれ１画素分遅延されて、図３(b) ，(c) のようになる。最小値選択回路６２では、信号(a) ，(b) の小さい方を選択することにより図３(d) の出力となる。また、最小値選択回路６４では、信号(b) ，(c) の小さい方を選択することにより図３(e) の出力となる。そして、最大値選択回路６６では、信号(d) と(e) の大きい方を選択することにより図３(f) の出力となる。従って、遅延回路６３，６５の遅延時間が１画素に設定されていて、入力映像信号の幅が１画素である場合（即ち設定値以下である場合）には、この１画素の信号は白キズであると判断し、１画素分の突出した信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制してスイッチ６７の入力端Ｐに供給することができる。
【００２９】
図４は入力端子６１からの入力映像信号の幅が２画素の場合のタイミングチャートである。入力映像信号の幅が図４(a) のように２画素の場合、遅延回路６３，６５でそれぞれ１画素分遅延されて、図４(b) ，(c) のようになる。最小値選択回路６２では、信号(a) ，(b) の小さい方を選択することにより図４(d) の出力となる。また、最小値選択回路６４では、信号(b) ，(c) の小さい方を選択することにより図４(e) の出力となる。そして、最大値選択回路６６では、信号(d) と(e) の大きい方を選択することにより図４(f) の出力（これは図４(b) と同様な信号である）となる。従って、遅延回路６３，６５の遅延時間が１画素に設定されていて、入力映像信号の幅が２画素である場合（即ち設定値を越える場合）には、この２画素の信号は白キズではない（つまり映像変化である）と判断し、２画素分の突出した信号レベルを抑制することなくスイッチ６７の入力端Ｐに供給することができる。
【００３０】
以上の図３及び図４で説明したように、図２の破線枠で示した回路部分６Ａにより所定の画素数分の幅に基づく白キズ判別が行われ、かつ白キズの場合は突出した信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制してスイッチ６７の入力端Ｐに供給することができる。
【００３１】
スイッチ６７では、図２の破線枠で示した回路部分６Ａによる白キズ判別及び抑制に加えて、前述したような判別回路（現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド前の映像信号との差分をとり、該差分値に基づきその映像信号が白キズの信号であるか否かを判別する回路）１１の判別結果が、白キズであると判別した場合のみ入力端Ｐを選択し、このとき最大値選択回路６６から白キズ抑制された出力(f) が出力端子７０からＤ／Ａ変換器７へ出力される。また、判別回路１１の判別結果が、白キズでないと判別した場合には入力端Ｑを選択し、このとき遅延回路６３からの白キズ抑制されない出力(b) が出力端子７０からＤ／Ａ変換器７へ出力されるようにしている。スイッチ６７によって白キズ判別及び抑制の確実性を増すことができる。
【００３２】
図５は図２における破線枠の回路部分６Ａのレベル抑制動作を概略的に示している。図５(a) は入力映像信号におけるレベルの高い突出した信号が、制御回路１２によって設定される画素数の幅以下の場合に、出力として突出した信号部分が除去されている様子を示している。図５(b) は入力映像信号におけるレベルの高い突出した信号が、制御回路１２によって設定される画素数の幅より大きい場合に、突出した信号部分が除去されることなくそのまま出力されている様子を示している。
【００３３】
図６(a) ，(b) は制御回路１２の制御特性例を示すもので、入力される蓄積時間の値に応じて設定される画素数分の幅の変化例を２例示している。図６(a) は電荷蓄積時間（露光時間）を増加に伴い、レベル抑制する画素数の幅が直線的に増大する制御特性を示しており、図６(b) は電荷蓄積時間（露光時間）を増加に伴い、レベル抑制する画素数の幅が段階的に増加する制御特性を示している。
【００３４】
また、上記実施の形態においては、フレーム相関を利用して白キズの信号レベルを判別する回路について説明したが、フレームメモリ９に代えてフィールドメモリを使用することによって、フィールド相関を利用して白キズの信号レベルを判別する回路を構成してもよい。
【００３５】
なお、図１の実施の形態では、フレーム相関を利用して白キズの信号レベルを判別する回路を用いた場合について説明しているが（即ちレベル抑制回路ブロック１４における遅延手段として１フレーム遅延するためのフレームメモリを使用しているが）、固体撮像装置を後述する高感度モードで使用する場合には、遅延手段としてこのフレームメモリに代えて１フィールド遅延するためのフィールドメモリを使用しても良い。
【００３６】
このように固体撮像装置の高感度モードでは、レベル抑制回路ブロック１４としてフィールド相関を利用した回路を用いることができる。以下に通常感度モードと高感度モードについて説明する。
【００３７】
即ち、固体撮像装置における白キズ信号レベル抑制装置では、撮像素子の光電変換部に１フィールド期間ごとに露光蓄積された電荷に基づいて得られる映像信号から白キズ成分を抑制する場合（通常感度モード時）には、映像信号がフレーム間で相関を有している（これは１フレームを構成する奇数フィールドと偶数フィールドとではインターレースしているため相関が少なくフレーム間は相関が比較的多いためである）ことを利用して、現在入力している映像信号と１フレーム遅延した映像信号との差分をとることによりフレーム間の変化成分を抽出し、判別回路１１に供給している。
【００３８】
また、固体撮像装置における白キズ信号レベル抑制装置では、撮像素子の光電変換部に１フレーム期間のｎ倍（ｎは自然数）の期間ごとに露光蓄積された電荷に基づきかつ露光電荷のないフィールドについては補間を行って得られる映像信号から白キズ成分を抑制する場合（高感度モード時）には、常に奇数フィールドか偶数フィールドか一方のフィールドに固定されるため、映像信号がフィールド間で相関を有していることを利用して、現在入力している映像信号と１フィールド遅延した映像信号との差分をとることによりフレーム間の変化成分を抽出し、判別回路１１に供給して白キズ抑制を図ることができる。なお、高感度モードの場合は、現在の映像信号と１フレーム遅延した映像信号との差分をとることによって白キズ成分を抽出することも可能である。つまり、遅延手段としてフレームメモリを用いれば、通常感度モード，高感度モードの両方に適用することができる。
【００３９】
一般に、ビデオカメラなどの固体撮像装置では、固体撮像素子としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）が使用される。図３〜図５を参照しながら通常感度モードと高感度モードについて説明する。
【００４０】
図７はＣＣＤの構成の一例を示した図である。
図７に示すＣＣＤは、被写体からの光を受光し電気信号に変換する光電変換部２１と、この光電変換部２１に蓄積した信号電荷がフィールドシフトパルス（ＦＳ）に同期して転送される垂直転送部２２と、垂直転送部２２に転送された１画面分の信号電荷が１ラインごとに転送される水平転送部２３と、水平転送された信号電荷を画素ごとに端子２５から出力する出力部２４とから構成されている。
【００４１】
図８はビデオカメラの通常感度モードにおけるＣＣＤ出力とビデオ出力のタイミングチャートを示している。通常感度モード時のＣＣＤビデオカメラの露光時間は１フィールド（１／６０ｓ）である。
【００４２】
図８(a) は露光時間（１フィールド）、図８(b)は光電変換部２１から垂直転送部２２へ信号電荷を読み出すフィールドシフトパルス（ＦＳ）、図８(c) はＣＣＤ出力信号、図８(d) はビデオ出力信号、をそれぞれ示している。
【００４３】
図８(b) に示すようにフィールドシフトパルスを１フィールド毎にＣＣＤに対して出力している。これにより、光電変換部２１に１フィールド期間蓄積された電荷（つまり、図８(a) に示す期間Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ……に蓄積された電荷）はそれぞれ、図８(c) に示すよう１フィールド期間遅れたＣＣＤ出力信号として出力され、さらにそれが信号処理手段（信号処理回路５，エンコーダ８等）によって図８(d) に示すようにビデオ信号に変換されて出力される。
【００４４】
一方、高感度モード時のＣＣＤビデオカメラ（或いはコマ落とし長時間露光ビデオカメラ）では、前記フィールドシフトパルスを間引くことにより露光時間を通常の１フィールドから２，４，６，……フィールドと長くすることによって高感度化を実現している。なお、露光時間の変化を２フィールド毎としているのは、読み出す信号電荷の奇数フィールド／偶数フィールド（ＯＤＤ／ＥＶＥＮ）を何れかに固定することで映像出力のジッタを防止するためである。
【００４５】
次に、図９を参照して、長時間露光による高感度モード動作を説明する。
図９はビデオカメラの高感度モードにおけるＣＣＤ出力とビデオ出力のタイミングチャートを示している。
【００４６】
図９(a) は露光時間（２フィールド）、図９(b) は光電変換部２１から垂直転送部２２へ信号電荷を読み出すフィールドパルス、図９(c) はＣＣＤ出力信号、図９(d) はビデオ出力信号、をそれぞれ示している。
【００４７】
図９(b) に示すようにフィールドシフトパルスを毎フィールド出さずに２フィールドごとに出す例を示している。ＣＣＤ出力信号は図９(c) のように２フィールドごとに出力される。このＣＣＤ出力信号は、２フィールド期間３３の間に露光蓄積された電荷が、１フィールド期間３１に出力されるので、長時間露光した信号が得られる。
【００４８】
しかし、フィールド期間３１の次のフィールド期間３２は露光信号出力が無いので、後段の信号処理回路５のメモリを用いてフィールド期間３２をフィールド期間３１の露光信号で補間する必要がある。このようにして光電変換部２１で長時間露光を行い、高感度な図９(d) に示すビデオ出力信号が得られる。なお、前記メモリ補間は公知の方法を用いて行う。例えば、露光信号出力が無くなる直前の信号をそのまま用いたり、露光信号出力が無くなる前後の信号から補間（前後の平均値を利用する等）により求める。
【００４９】
図８，図９のようにこの露光時間を映像出力の明るさに応じて自動的に制御することを自動感度切替と称する。自動感度切替は例えば輝度信号の積分値或いはピーク値のレベルを明／暗の２つのしきい値と比較し、暗いと判断された場合には露光時間を２フィールド（１／３０ｓ），４フィールド，……と増加し、明るいと判断された場合には露光時間を２フィールドずつ減少させるか１フィールドのみとする。即ち、映像が暗い場合は２フィールド期間，４フィールド期間，……と伸張された周期のフィールドシフトパルスを、映像が明るい場合には２フィールド期間ずつ短縮された周期又は１フィールド周期のフィールシフトパルスをＣＣＤに供給することにより実現している。
【００５０】
図１０は、本発明の他の実施の形態に係る、自動感度切替機能を備えた固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置のブロック図を示している。
【００５１】
図１０において、図１と異なる点は、露光時間制御回路１５とＣＣＤ駆動回路１６を設けて自動感度切替可能とする一方、蓄積時間に相当する露光時間制御信号Ｓ4 を端子１３に供給することにより、被写体からの光の明暗に応じて白キズ判別のための設定画素数を自動的に設定できるようにしたことである。信号処理回路５からの輝度信号を露光時間制御回路１５に導きその輝度信号の積分値或いはピーク値のレベルを明／暗の２つのしきい値と比較し、その比較結果を示す露光時間制御信号Ｓ4 を発生してＣＣＤ駆動回路１６に供給する。ＣＣＤ駆動回路１６は、フィールドシフトパルス（ＦＳ）を含むＣＣＤ駆動パルスＳ5 を発生して撮像素子１を駆動するものであるが、ＣＣＤ駆動パルスＳ5 の中のＦＳのパルス周期つまりＦＳのパルス間引き量は前記露光時間制御信号Ｓ4 によって制御される。即ち、露光時間制御回路１５で映像が明るいと判断された場合（通常感度モード時）は、ＦＳの周期は例えば１フィールドとされ撮像素子１の光電変換部の電荷蓄積時間は短く設定され同時に制御回路１２の設定画素数も小さく設定され、映像が暗いと判断された場合（高感度モード時）は、ＦＳの周期は例えば２フィールドとされ撮像素子１の光電変換部の電荷蓄積時間を長く設定され同時に制御回路１２の設定画素数も大きく設定される。なお、露光時間制御回路１５による露光時間（ＦＳパルス周期）の設定は、前述したように映像が暗い場合は２フィールド期間，４フィールド期間，……と伸張された周期のフィールドシフトパルスを、映像が明るい場合には２フィールド期間ずつ短縮された周期又は１フィールド周期のフィールシフトパルスを撮像素子（ＣＣＤ）に供給することにより行うようにすることができる。また、明／暗の２つのしきい値を切替可能にすることにより感度切替を行えるようにしてもよい。さらに、露光時間制御回路１５からの露光時間制御信号Ｓ4 が映像が暗い結果を示している場合には、フレームメモリ９をフィールドメモリに切り換えるように構成することもできる。
【００５２】
以上述べた判別回路１１による現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド遅延した映像信号との差分の大小、及び制御回路１２による撮像素子１の電荷蓄積時間の長短に応じて、レベル抑制回路６を制御することにより、最適な白キズ抑制を行なうことが可能となる。
【００５３】
尚、上記実施の形態では、撮像素子からの現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド遅延した映像信号との差分値および撮像素子の電荷蓄積時間に応じてレベル抑制回路を制御する場合について説明したが、本発明では、現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド遅延した映像信号との差分および撮像素子の電荷蓄積時間の両者に応じて制御する場合に限らず、これらのいずれか一方で制御するようにしてもよい。例えば、蓄積時間による制御をせずにレベル抑制回路で抑制する画素数分の幅を一定にして白キズ信号のレベル抑制を行ってもよい。
【００５４】
尚、以上の実施の形態では、本発明の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置は、ビデオカメラのようなものだけでなく、ＶＴＲやＴＶ受像機等の映像機器における白キズ信号レベル抑制装置に応用することが可能である。
【００５５】
さらに、本発明に係る固体撮像装置は、ビデオカメラに限らず各種用途の撮像機器例えば医用撮像機器などに使用することが可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、撮像素子から出力される映像信号より白キズの信号を判別し、白キズの信号レベルを抑制し、画質を改善することが可能となる。また、現在の映像信号と１フレーム又はフィールド遅延した映像信号との差分値或いは撮像素子の電荷の蓄積時間に応じて白キズ抑制の制御を行ない、白キズの信号であると判別された画素の信号のレベルを、その前後のレベルにまで抑制することで白キズ信号のレベル抑制を図ることができる。さらに、一画素単位でかつリアルタイムで白キズ信号レベル抑制を行なっているため、多くのキズや新たに発生したキズに対しても適応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置を示すブロック図。
【図２】レベル抑制回路の構成例を示すブロック図。
【図３】図２の動作のタイミングチャート。
【図４】図２の動作のタイミングチャート。
【図５】図２における破線枠の回路部分６Ａのレベル抑制動作を概略的に示す図。
【図６】制御回路１２の制御特性例を示す特性図。
【図７】ＣＣＤの構成の一例を示した図。
【図８】ビデオカメラの通常感度モードにおけるＣＣＤ出力とビデオ出力のタイミングを示すタイミングチャート。
【図９】ビデオカメラの高感度モードにおけるＣＣＤ出力とビデオ出力のタイミングを示すタイミングチャート。
【図１０】本発明の他の実施の形態の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置を示すブロック図。
【符号の説明】
１…撮像素子
６…レベル抑制回路
９…フレームメモリ（遅延手段）
１０…減算器
１１…判別回路
１２…制御回路
１３…蓄積時間設定端子
１４…レベル抑制回路ブロック
Claims (5)
- 撮像素子から出力される映像信号に関して、前後の信号レベルと比較してレベルの高い突出した信号であり、かつ該突出した部分の信号が設定された所定の画素数分の幅（抑制する水平方向の画素数）以下の信号である場合に、白キズの信号であると判断し、突出した部分の信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制するレベル抑制回路と、
前記撮像素子の長時間露光の蓄積時間に応じて前記レベル抑制回路で抑制する前記の画素数分の幅を制御する制御回路と
を具備したことを特徴とする固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置。 - 撮像素子から出力される映像信号に関して、現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド前の映像信号との差分をとり、該差分値に基づきその映像信号が白キズの信号であるか否かを判別する判別回路と、
前記判別回路で白キズの信号であると判別された前記映像信号に関して、前後の信号レベルと比較してレベルの高い突出した信号であり、かつ該突出した部分の信号が予め設定された所定の画素数分の幅（抑制する水平方向の画素数）以下の信号である場合に、白キズの信号であると判断し、突出した部分の信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制するレベル抑制回路と
を具備したことを特徴とする固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置。 - 撮像素子から出力される映像信号に関して、現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド前の映像信号との差分値に基づき、その映像信号が白キズの信号であるか否かを判別する判別回路と、
前記判別回路で白キズの信号であると判別された前記映像信号に関して、前後の信号レベルと比較してレベルの高い突出した信号であり、かつ該突出した部分の信号が設定された所定の画素数分の幅（抑制する水平方向の画素数）以下の信号である場合に、白キズの信号であると判断し、突出した部分の信号レベルを前後の信号レベルにまで抑制するレベル抑制回路と、
前記撮像素子の長時間露光の蓄積時間に応じて前記レベル抑制回路で抑制する前記の画素数分の幅を制御する制御回路と
を具備したことを特徴とする固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置。 - 前記制御回路は、前記撮像素子の蓄積時間が長くなるに従い前記レベル抑制回路で抑制する前記の画素数分の幅を大きくすることを特徴とする請求項１又は３に記載の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置。
- 前記判別回路は、現在の映像信号と１フレーム又は１フィールド前の映像信号との差分値が、設定した基準値より小さければ白キズとして判別し、基準値より大きい場合は白キズではないと判別することを特徴とする請求項２又は３に記載の固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00558499A JP3989112B2 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | 固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00558499A JP3989112B2 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | 固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000209505A JP2000209505A (ja) | 2000-07-28 |
| JP3989112B2 true JP3989112B2 (ja) | 2007-10-10 |
Family
ID=11615301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00558499A Expired - Fee Related JP3989112B2 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | 固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3989112B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7522761B2 (en) | 2005-09-02 | 2009-04-21 | International Business Machines Corporation | System and method for detecting a streak in a compressed gray scale image |
| JP4789602B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2011-10-12 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及び欠陥画素処理方法 |
| JP2009253668A (ja) * | 2008-04-07 | 2009-10-29 | Fujifilm Corp | 画像撮影装置および画像欠陥補正方法 |
-
1999
- 1999-01-12 JP JP00558499A patent/JP3989112B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000209505A (ja) | 2000-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4763375B2 (ja) | 撮像装置および画像データの補正方法 | |
| JP4840578B2 (ja) | 撮像装置のフリッカ検出方法と装置 | |
| JP2005130045A (ja) | 撮像装置及びこれに用いる撮像素子 | |
| US7262793B2 (en) | Imager and image quality correcting method performing correction based on the output of different readout modes | |
| JP2001078087A (ja) | 撮像装置およびその信号処理方法 | |
| JP2008054136A (ja) | 撮像装置及び駆動制御方法 | |
| JPH0335870B2 (ja) | ||
| JP2007288131A (ja) | 固体撮像素子、固体撮像装置およびその駆動方法 | |
| JP2000209507A (ja) | 固体撮像装置の低ノイズ化回路 | |
| JP3989112B2 (ja) | 固体撮像装置の白キズ信号レベル抑制装置 | |
| JP5106055B2 (ja) | 撮像装置及びそのフリッカ検出方法 | |
| JP3616870B2 (ja) | 撮像装置及びその信号処理方法 | |
| JP2005176115A (ja) | 撮像装置 | |
| JP3918292B2 (ja) | 動画像撮像装置 | |
| EP1549046A2 (en) | Solid-state imaging device, digital camera and digital video camera | |
| JP2000196916A (ja) | ノイズ低減装置 | |
| JP5106056B2 (ja) | 撮像装置及びそのフリッカ検出方法 | |
| JP4306653B2 (ja) | 撮像装置及びその信号処理方法 | |
| JP2004172925A (ja) | 電子カメラの暗電流補正装置および方法 | |
| JP2009077184A (ja) | カメラ | |
| JP4814749B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP3210566B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2970092B2 (ja) | ビデオカメラ | |
| JPH06189200A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP3788449B2 (ja) | 撮像装置及びその信号処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041015 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070704 |
|
| 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: 20070710 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070717 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100727 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110727 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120727 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130727 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |