JP5260979B2 - 撮像システム、信号処理回路、及び信号処理方法 - Google Patents
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Description
ことを特徴とする。
(実施例1)
本実施例では、4つの転送ゲートで増幅素子を共通化した構成を示している。4つの転送ゲートからの電荷に基づいて、共通の増幅素子として機能する増幅用トランジスタのゲートの電位を変化させる構成となっている。
(実施例2)
本実施例では、黒基準信号(暗時の基準信号)を出力するためのオプティカルブラック画素に関する信号補正の方法を説明する。撮像装置の画素配置を図8に示す。
(実施例3)
本実施例は、垂直OB領域10において画素欠陥が生じた際の信号補正方法に関するものである。本実施例においても、図9の撮像装置のブロック図を用いることができる。
(実施例4)
本実施例では、画素構造が異なる例として、光電変換素子となるフォトダイオードの面積が異なる複数の画素で画素ブロックを構成している例を説明する。撮像システムのブロック図としては図6と同様の構成を用いることができ、また処理のフローは図7を用いることができる。
(実施例5)
本実施例は、異なる画素構造を有する複数の画素を含む撮像装置の、画素を構成する回路や、読み出し回路などの電気特性上のアンバランスに起因して発生する固定パターンノイズを、精度良くキャンセルする方法に関するものである。
そして、有効画素A11〜A14から読み出した画素信号から、非有効画素AN11〜AN14から読み出した画素信号を平均化することにより生成した補正データを差し引くことで、固定パターンノイズ成分をキャンセルする。同様に、有効画素B11〜B14から読み出した画素信号から、非有効画素BN11〜BN14から読み出した画素信号を平均化することにより生成した補正データを差し引くことで、固定パターンノイズ成分をキャンセルする。有効画素C11〜C14から読み出した画素信号から、非有効画素CN11〜CN14から読み出した画素信号を平均化することにより生成した補正データを差し引くことで、固定パターンノイズ成分をキャンセルする。有効画素D11〜D14から読み出した画素信号から、非有効画素DN11〜DN14から読み出した画素信号を平均化することにより生成した補正データを差し引くことで、固定パターンノイズ成分をキャンセルする。
(実施例6)
本実施例は、異なる画素構造を有する複数の画素を含む撮像装置において、列ごとに垂直に配置された複数画素の信号を加算して読み出す場合の固定パターンノイズを、精度良くキャンセルする方法に関するものである。
(デジタルカメラへの応用)
図16は、本発明による撮像システムをカメラに応用する場合の回路ブロックの例を示したものである。撮影レンズ1002の手前にはシャッター1001があり、露出を制御する。絞り1003により必要に応じ光量を制御し、撮像装置1004に結像させる。撮像装置1004から出力された信号は信号処理回路1005で処理され、A/D変換器(A/D変換部)1006によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。出力されるデジタル信号はさらに(信号補正部、第1の信号処理部を含む)信号処理部1007で演算処理される。処理されたデジタル信号はメモリ1010に蓄えられたり、外部I/F1013を通して外部の機器に送られる。撮像装置1004、撮像信号処理回路1005、A/D変換器1006、信号処理部1007はタイミング発生部1008により制御される他、システム全体は全体制御部・演算部1009で制御される。記録媒体1012に画像を記録するために、出力デジタル信号は全体制御部・演算部で制御される記録媒体制御I/F部1011を通して、記録される。
2 撮像装置
3 A/D変換部
4 信号補正部
4a 画素欠陥検出部
4b 第2の信号処理部
4c メモリ
4d 平均化処理部
5 第1の信号処理部
10 垂直OB領域
11 水平OB領域
12 有効領域
DA11〜DD22 フォトダイオード
MTXA11〜MTXD22 転送用トランジスタ
MRES11〜MRES22 リセット用トランジスタ
MSF11〜MSF22 増幅用トランジスタ
MSEL11〜MSEL22 選択用トランジスタ
Claims (19)
- 暗時の基準信号を出力するための複数の画素を有するオプティカルブラック領域における欠陥画素から出力された信号を正常画素から出力された信号に基づいて補正する信号補正部を備え、
前記オプティカルブラック領域は、複数の画素ブロックを有し、
前記複数の画素ブロックのそれぞれは、画素内に含まれる同一機能を有する1以上の素子の相対位置が互いに異なる複数の画素を含み、
前記信号補正部は、前記オプティカルブラック領域の欠陥画素から出力された信号を、前記オプティカルブラック領域における前記欠陥画素が含まれる画素ブロックとは列方向の位置が異なる他の画素ブロック内の正常画素であって画素内に含まれる同一機能を有する1以上の素子の相対位置が前記欠陥画素と等しい画素から出力された信号に基づいて補正する
ことを特徴とする撮像システム。 - 前記信号補正部は、前記オプティカルブラック領域の欠陥画素から出力された信号を、前記オプティカルブラック領域における前記欠陥画素が含まれる画素ブロックと異なる他の画素ブロック内の正常画素であって画素内に含まれる同一機能を有する1以上の素子の相対位置が前記欠陥画素と等しい複数の画素から出力された信号に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像システム。 - 前記1以上の素子は、光電変換素子を含む
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像システム。 - 前記1以上の素子は、前記光電変換素子に加えてトランジスタを含む
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像システム。 - 前記トランジスタは、
前記画素ブロックにおける前記複数の画素のそれぞれから出力された信号を増幅する増幅用トランジスタと、
前記増幅用トランジスタの入力部の電位を基準値に設定するリセット用トランジスタと、を含む
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像システム。 - 前記信号補正部は、前記オプティカルブラック領域における前記欠陥画素が含まれる画素ブロックとは列方向の位置が異なる他の画素ブロック内の正常画素であって画素内に含まれる同一機能を有する1以上の素子の相対位置の等しい複数の画素から出力された信号の平均値を用いて補正する
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像システム。 - 暗時の基準信号を出力するための複数の画素を有するオプティカルブラック領域における欠陥画素から出力された信号を正常画素から出力された信号に基づいて補正する信号補正部を備え、
前記オプティカルブラック領域は、複数の画素ブロックを有し、
前記複数の画素ブロックのそれぞれは、画素内に含まれる同一機能を有する複数のトランジスタの相対位置が互いに異なる複数の画素を含み、
前記信号補正部は、前記オプティカルブラック領域の欠陥画素から出力された信号を、前記オプティカルブラック領域における前記欠陥画素が含まれる画素ブロックとは列方向の位置が異なる他の画素ブロック内の正常画素であって画素内に含まれる同一機能を有する複数のトランジスタの相対位置が前記欠陥画素と等しい画素から出力された信号に基づいて補正する
ことを特徴とする撮像システム。 - 前記オプティカルブラック領域と、前記オプティカルブラック領域に隣接した有効領域とを有する撮像装置と、
前記オプティカルブラック領域における各画素から出力された信号と、画素のアドレス情報とを記録するメモリと、をさらに備え、
前記信号補正部は、前記メモリを参照して、欠陥画素から出力された信号を正常画素から出力された信号に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の撮像システム。 - 暗時の基準信号を出力するための複数の画素を有するオプティカルブラック領域における欠陥画素から出力された信号を正常画素から出力された信号に基づいて補正する信号補正部を備え、
前記オプティカルブラック領域は、複数の画素ブロックを有し、
前記複数の画素ブロックのそれぞれは、画素構造が互いに異なる複数の画素を含み、
前記信号補正部は、前記オプティカルブラック領域の欠陥画素から出力された信号を、前記オプティカルブラック領域における前記欠陥画素が含まれる画素ブロックとは列方向の位置が異なる他の画素ブロック内の正常画素であって画素構造が前記欠陥画素と等しい画素から出力された信号に基づいて補正する
ことを特徴とする撮像システム。 - 暗時の基準信号を出力するための複数の画素を有するオプティカルブラック領域における欠陥画素から出力された信号を正常画素から出力された信号に基づいて補正する信号補正部を有する信号処理回路であって、
前記オプティカルブラック領域は、複数の画素ブロックを有し、
前記複数の画素ブロックのそれぞれは、画素内に含まれる同一機能を有する1以上の素子の相対位置が互いに異なる複数の画素を含み、
前記信号補正部は、前記オプティカルブラック領域の欠陥画素から出力された信号を、前記オプティカルブラック領域における前記欠陥画素が含まれる画素ブロックとは列方向の位置が異なる他の画素ブロック内の正常画素であって画素内に含まれる同一機能を有する1以上の素子の相対位置が前記欠陥画素と等しい画素から出力された信号に基づいて補正する
ことを特徴とする信号処理回路。 - 暗時の基準信号を出力するための複数の画素を有するオプティカルブラック領域における欠陥画素から出力された信号を正常画素から出力された信号に基づいて補正する信号補正部を有する信号処理回路であって、
前記オプティカルブラック領域は、複数の画素ブロックを有し、
前記複数の画素ブロックのそれぞれは、画素構造が互いに異なる複数の画素を含み、
前記信号補正部は、前記オプティカルブラック領域の欠陥画素から出力された信号を、前記オプティカルブラック領域における前記欠陥画素が含まれる画素ブロックとは列方向の位置が異なる他の画素ブロック内の正常画素であって画素構造が前記欠陥画素と等しい画素から出力された信号に基づいて補正する
ことを特徴とする信号処理回路。 - 暗時の基準信号を出力するための複数の画素であって画素内に含まれ同一機能を有する1以上の素子の相対位置が互いに異なる複数の画素をそれぞれ含む複数の画素ブロックを有するオプティカルブラック領域における欠陥画素から出力された信号を補正するための信号処理方法であって、
対象とする画素から出力された信号が異常出力であるか正常出力であるかを判定する第1のステップと、
前記第1のステップで前記対象とする画素から出力された信号が正常出力であると判定された場合、前記対象とする画素から出力された信号と、正常画素のアドレスとしての前記対象とする画素のアドレスとを記録する第2のステップと、
前記第1のステップで前記対象とする画素から出力された信号が異常出力であると判定された場合、欠陥画素のアドレスとしての前記対象とする画素のアドレスを判定する第3のステップと、
前記第2のステップで得られた正常画素のアドレスと前記第3のステップで得られた欠陥画素のアドレスとを基に、前記オプティカルブラック領域の欠陥画素から出力された信号を、前記オプティカルブラック領域における前記欠陥画素が含まれる画素ブロックとは列方向の位置が異なる他の画素ブロック内の正常画素であって画素内に含まれる同一機能を有する1以上の素子の相対位置が前記欠陥画素と等しい画素から出力された信号に基づいて補正する第4のステップと、
を含むことを特徴とする信号処理方法。 - 暗時の基準信号を出力するための複数の画素であって画素構造が互いに異なる複数の画素をそれぞれ含む複数の画素ブロックを有するオプティカルブラック領域における欠陥画素から出力された信号を補正するための信号処理方法であって、
対象とする画素から出力された信号が異常出力であるか正常出力であるかを判定する第1のステップと、
前記第1のステップで前記対象とする画素から出力された信号が正常出力であると判定された場合、前記対象とする画素から出力された信号と、正常画素のアドレスとしての前記対象とする画素のアドレスとを記録する第2のステップと、
前記第1のステップで前記対象とする画素から出力された信号が異常出力であると判定された場合、欠陥画素のアドレスとしての前記対象とする画素のアドレスを判定する第3のステップと、
前記第2のステップで得られた正常画素のアドレスと前記第3のステップで得られた欠陥画素のアドレスとを基に、前記オプティカルブラック領域の欠陥画素から出力された信号を、前記オプティカルブラック領域における前記欠陥画素が含まれる画素ブロックとは列方向の位置が異なる他の画素ブロック内の正常画素であって画素構造が前記欠陥画素と等しい画素から出力された信号に基づいて補正する第4のステップと、
を含むことを特徴とする信号処理方法。 - 有効領域における光電変換素子を含む有効画素から出力された信号を、非有効領域における光電変換素子を含まない非有効画素から出力された信号に基づいて補正する信号補正部を備え、
前記有効領域は、複数の有効画素ブロックを有し、
前記複数の有効画素ブロックのそれぞれは、画素内に含まれる素子のうち、光電変換素子以外の、同一機能を有する1以上の素子の相対位置が互いに異なる複数の有効画素を含み、
前記非有効領域は、複数の非有効画素ブロックを有し、
前記複数の非有効画素ブロックのそれぞれは、画素内に含まれる素子のうち、光電変換素子以外の、同一機能を有する1以上の素子の相対位置が互いに異なる複数の非有効画素を含み、
前記信号補正部は、前記有効領域の有効画素から出力された信号を、前記非有効領域における非有効画素であって、画素内に含まれる素子のうち、光電変換素子以外の、同一機能を有する1以上の素子の相対位置が前記有効画素と等しい画素から出力された信号に基づいて補正する
ことを特徴とする撮像システム。 - 有効画素の加算信号を生成する第1の加算部と、
非有効画素の加算信号を生成する第2の加算部と、
をさらに備え、
前記信号補正部は、前記有効領域の第1の有効画素から出力された信号と第2の有効画素から出力された信号とを加算することにより前記第1の加算部が生成した有効画素の加算信号を、画素内に含まれる素子のうち、光電変換素子以外の、同一機能を有する1以上の素子の相対位置が前記第1の有効画素に等しい第1の非有効画素から出力された信号と前記第2の有効画素に等しい第2の非有効画素から出力された信号とを加算することにより前記第2の加算部が生成した非有効画素の加算信号に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項14に記載の撮像システム。 - 前記複数の画素ブロックのそれぞれは、前記列方向に沿って配列された4つの画素で構成される、
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像システム。 - 前記複数の画素ブロックのそれぞれは、前記列方向に沿って配列された4つの画素で構成される、
ことを特徴とする請求項10又は11に記載の信号処理回路。 - 前記複数の画素ブロックのそれぞれは、前記列方向に沿って配列された4つの画素で構成される、
ことを特徴とする請求項12又は13に記載の信号処理方法。 - 前記複数の有効画素ブロックのそれぞれは、列方向に沿って配列された4つの画素で構成され、前記複数の非有効画素ブロックのそれぞれは、前記列方向に沿って配列された4つの画素で構成される、
ことを特徴とする請求項14又は15に記載の撮像システム。
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