JP6071323B2 - Imaging device, control method thereof, and control program - Google Patents
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本発明は、撮像装置、その制御方法、および制御プログラムに関し、特に、オプティカルブラック画素部の出力異常検出に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus, a control method thereof, and a control program, and more particularly, to output abnormality detection of an optical black pixel unit.
一般に、デジタルカメラなどの撮像装置で用いられるCMOS撮像素子などの固体撮像素子では、受光した光に応じた電気信号を出力する受光画素部が備えられている。さらに、固体撮像素子には受光画素部に加えて、遮光膜によって遮光されたオプティカルブラック(以下、OBと呼ぶ)画素部を有するものが知られている。 In general, a solid-state imaging device such as a CMOS imaging device used in an imaging apparatus such as a digital camera is provided with a light receiving pixel unit that outputs an electrical signal corresponding to received light. Further, a solid-state imaging device having an optical black (hereinafter referred to as OB) pixel portion shielded by a light shielding film in addition to a light receiving pixel portion is known.
図14はOB画素部を備える固体撮像素子を模式的に示す図である。 FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a solid-state imaging device including an OB pixel unit.
図14において、撮像素子1400の受光面には、受光画素部1401およびOB画素部1402が互いに隣接してその境界を接して配置されている。撮像素子1400は、受光画素部1401およびOB画素部1402を駆動するための垂直走査回路1403を備えている。そして、受光画素部1401およびOB画素部1402から出力されたアナログ信号は、A/D変換部1404によってデジタル信号に変換される。水平走査回路1405は、A/D変換部1404から出力されるデジタル信号を固体撮像素子の外部に順次出力する。
In FIG. 14, a light receiving
ところで、受光画素部1401は、受光量に応じてアナログ信号(以下、映像信号と呼ぶ)を出力するが、映像信号の他にも撮像素子の温度などに起因して生じる暗電流量に応じた電気信号(以下、黒レベル信号と呼ぶ)も出力することが知られている。つまり、受光画素部1401の出力には、映像信号に余分な黒レベル信号が重畳することになる。この結果、撮影の結果得られる画像において実際の被写体と異なる色見に被写体像が変化してしまうことがある。
Incidentally, the light receiving
一方、上記の黒レベル信号は、OB画素部1402においても同様に発生するので、受光画素部1401の出力信号からOB画素部1402の出力信号(黒レベル信号)を減算すれば、撮像素子の温度に拘わらず所望の映像信号を得ることができる。
On the other hand, the black level signal is also generated in the
ところが、OB画素部1402と受光画素部1401の温度を同一とするため、OB画素部1402は、受光画素1401に隣接して配置される。このため、撮像素子1400の受光面に高輝度光1406が入射すると、高輝度光の一部がOB画素部1402に漏れて、OB画素部1402で生じる黒レベル信号のレベルが通常のレベルよりも大きくなってしまうことがある。
However, the
この結果、前述の黒レベル信号を減算する過程に影響を与えることになって、画像全体又はその一部に所謂「黒沈み」が発生して、画質が低下してしまうことがある。 As a result, the process of subtracting the above-described black level signal is affected, so-called “black sunken” may occur in the entire image or a part thereof, and the image quality may deteriorate.
このような「黒沈み」を防止するため、撮像素子は、黒レベル信号が正常であることを示す判定信号を受けて第1の駆動信号を出力し、黒レベル信号が異常であることを示す判定信号を受けて第2の駆動信号を出力するようにしたものがある。そして、ここでは、第1の駆動信号によってOB画素部からの受光部から黒レベル信号を読み出し、第2の駆動信号によってOB画素部から黒レベル信号を読み出さないようにしている(特許文献1参照)。 In order to prevent such “black sun”, the image sensor receives a determination signal indicating that the black level signal is normal and outputs a first drive signal to indicate that the black level signal is abnormal. Some have received a determination signal and output a second drive signal. Here, the black level signal is read from the light receiving unit from the OB pixel unit by the first drive signal, and the black level signal is not read from the OB pixel unit by the second drive signal (see Patent Document 1). ).
ところが、特許文献1に記載の撮像装置では、黒レベル信号の状態の判定は撮像素子の外部で行われており、撮像装置が判定用回路を別に備えなければならず、コストアップの要因となってしまう。
However, in the imaging apparatus described in
また、黒レベル信号に異常があると判定されると、OB画素部から黒レベル信号(つまり、OB画素信号)が転送されないので、受光画素部から読み出された映像信号を補正することが困難となってしまい、画像に「黒沈み」が生じてしまうことがある。 If it is determined that there is an abnormality in the black level signal, the black level signal (that is, the OB pixel signal) is not transferred from the OB pixel unit, so that it is difficult to correct the video signal read from the light receiving pixel unit. As a result, “black sun” may occur in the image.
従って、本発明の目的は、コストアップすることなく、常に「黒沈み」を低減することのできる撮像装置、その制御方法、および制御プログラムを提供することにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide an imaging apparatus, a control method thereof, and a control program that can always reduce “black sun” without increasing costs.
上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、光を電荷に変換する光電変換素子と、前記電荷をフローティングディフュージョンに転送するための第1のゲートと、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を信号線に出力するための第2のゲートと、前記フローティングディフュージョンをリセットするためのリセット素子とを備える単位画素を備え、複数の前記単位画素が2次元マトリックス状に配列され、前記単位画素が受光画素および遮光されたオプティカルブラック画素のいずれかである撮像素子と、前記リセット素子を駆動して前記フローティングディフュージョンをリセットする前に、少なくとも1つの行について前記第2のゲートを駆動して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力する第1の駆動制御手段と、前記リセット素子を駆動して前記フローティングディフュージョンをリセットし、前記第1のゲートを駆動して前記フローティングディフュージョンに前記光電変換素子から前記電荷を転送する前に、少なくとも1つの行について前記第2のゲートを駆動して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力する第2の駆動制御手段と、前記第1のゲートおよび前記第2のゲートを駆動して、前記光電変換素子から前記フローティングディフュージョンに前記電荷を転送して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力して、全ての行について読み出しを行う第3の駆動制御手段と、前記オプティカルブラック画素において前記第2の駆動制御手段により前記信号線に出力された信号及び前記第3の駆動制御手段により前記信号線に出力された信号に基づいて生成された黒レベル信号に基づいて黒レベル基準値を求め、前記黒レベル基準値に応じて前記受光画素から読み出された信号を補正する補正手段と、前記受光画素又は前記オプティカルブラック画素において前記第1の駆動制御手段により前記信号線に出力された信号に応じて前記黒レベル信号を前記黒レベル基準値の算出に用いるか否かを判定する判定手段とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention is responsive to a photoelectric conversion element that converts light into electric charge, a first gate that transfers the electric charge to a floating diffusion, and a potential of the floating diffusion. A unit pixel including a second gate for outputting a signal to a signal line and a reset element for resetting the floating diffusion, wherein the plurality of unit pixels are arranged in a two-dimensional matrix; said floating diffusion before Ru reset toss, drives said second gate for at least one row but by driving the imaging device is either optical black pixels which are light receiving pixels and the light-shielding, the reset element A signal corresponding to the potential of the floating diffusion. A first driving control means for outputting to the signal line, the reset element is driven resets said floating diffusion, said charge from said photoelectric conversion element to the floating diffusion by driving the first gate Before the transfer, the second gate is driven for at least one row, and a second drive control means for outputting a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to the signal line; the first gate; The second gate is driven, the electric charge is transferred from the photoelectric conversion element to the floating diffusion, a signal corresponding to the potential of the floating diffusion is output to the signal line, and all rows are read. a third drive control means for, in the optical black pixel The black level reference value is obtained based on the black level signal generated based on the signal output to the signal line by the second drive control means and the signal output to the signal line by the third drive control means. And a correction means for correcting the signal read from the light receiving pixel in accordance with the black level reference value, and the light receiving pixel or the optical black pixel output to the signal line by the first drive control means. And determining means for determining whether or not to use the black level signal for calculating the black level reference value in accordance with the signal.
本発明による制御方法は、光を電荷に変換する光電変換素子と、前記電荷をフローティングディフュージョンに転送するための第1のゲートと、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を信号線に出力するための第2のゲートと、前記フローティングディフュージョンをリセットするためのリセット素子とを備える単位画素を備え、複数の前記単位画素が2次元マトリックス状に配列され、前記単位画素が受光画素および遮光されたオプティカルブラック画素のいずれかである撮像素子を備える撮像装置の制御方法であって、前記リセット素子を駆動して前記フローティングディフュージョンをリセットする前に、少なくとも1つの行について前記第2のゲートを駆動して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力する第1の駆動制御ステップと、前記リセット素子を駆動して前記フローティングディフュージョンをリセットし、前記第1のゲートを駆動して前記フローティングディフュージョンに前記光電変換素子から前記電荷を転送する前に、少なくとも1つの行について前記第2のゲートを駆動して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力する第2の駆動制御ステップと、前記第1のゲートおよび前記第2のゲートを駆動して、前記光電変換素子から前記フローティングディフュージョンに前記電荷を転送して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力して、全ての行について読み出しを行う第3の駆動制御ステップと、前記オプティカルブラック画素において前記第2の駆動制御ステップで前記信号線に出力された信号及び前記第3の駆動制御ステップで前記信号線に出力された信号に基づいて生成された黒レベル信号に基づいて黒レベル基準値を求め、前記黒レベル基準値に応じて前記受光画素から読み出された信号を補正する補正ステップと、前記受光画素又は前記オプティカルブラック画素において前記第1の駆動制御ステップで前記信号線に出力された信号に応じて前記黒レベル信号を前記黒レベル基準値の算出に用いるか否かを判定する判定ステップとを有することを特徴とする。 According to the control method of the present invention, a photoelectric conversion element that converts light into electric charge, a first gate for transferring the electric charge to a floating diffusion, and a signal corresponding to the potential of the floating diffusion are output to a signal line. And a reset pixel for resetting the floating diffusion. The plurality of unit pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and the unit pixels are light-shielded pixels and light-shielded optically. a method for controlling an imaging apparatus including the imaging element is either black pixels, the floating diffusion by driving the reset element before Ru reset Tosu, driving the second gate for at least one row In response to the potential of the floating diffusion. A first drive control step of outputting a signal to said signal line and, by driving the reset element resets said floating diffusion, said from the photoelectric conversion element to the floating diffusion by driving the first gate A second drive control step of driving the second gate for at least one row and outputting a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to the signal line before transferring charge ; The gate and the second gate are driven to transfer the charge from the photoelectric conversion element to the floating diffusion, and a signal corresponding to the potential of the floating diffusion is output to the signal line. a third driving control step of reading, the optical Bed Black pixels based on a black level signal generated on the basis of the signal output to the signal line in the second drive control step and the signal output to the signal line in the third drive control step. A correction step of obtaining a level reference value and correcting a signal read from the light receiving pixel according to the black level reference value; and the signal line in the first drive control step in the light receiving pixel or the optical black pixel. And determining whether to use the black level signal for the calculation of the black level reference value in accordance with the signal output in step (b).
本発明による制御プログラムは、光を電荷に変換する光電変換素子と、前記電荷をフローティングディフュージョンに転送するための第1のゲートと、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を信号線に出力するための第2のゲートと、前記フローティングディフュージョンをリセットするためのリセット素子とを備える単位画素を備え、複数の前記単位画素が2次元マトリックス状に配列され、前記単位画素が受光画素および遮光されたオプティカルブラック画素のいずれかである撮像素子を備える撮像装置で用いられる制御プログラムであって、前記撮像装置が備えるコンピュータに、前記リセット素子を駆動して前記フローティングディフュージョンをリセットする前に、少なくとも1つの行について前記第2のゲートを駆動して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力する第1の駆動制御ステップと、前記リセット素子を駆動して前記フローティングディフュージョンをリセットし、前記第1のゲートを駆動して前記フローティングディフュージョンに前記光電変換素子から前記電荷を転送する前に、少なくとも1つの行について前記第2のゲートを駆動して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力する第2の駆動制御ステップと、前記第1のゲートおよび前記第2のゲートを駆動して、前記光電変換素子から前記フローティングディフュージョンに前記電荷を転送して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力して、全ての行について読み出しを行う第3の駆動制御ステップと、前記オプティカルブラック画素において前記第2の駆動制御ステップで前記信号線に出力された信号及び前記第3の駆動制御ステップで前記信号線に出力された信号に基づいて生成された黒レベル信号に基づいて黒レベル基準値を求め、前記黒レベル基準値に応じて前記受光画素から読み出された信号を補正する補正ステップと、前記受光画素又は前記オプティカルブラック画素において前記第1の駆動制御ステップで前記信号線に出力された信号に応じて前記黒レベル信号を前記黒レベル基準値の算出に用いるか否かを判定する判定ステップとを実行させることを特徴とする。 A control program according to the present invention outputs a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to a signal line, a photoelectric conversion element that converts light into electric charge, a first gate for transferring the electric charge to the floating diffusion, and And a reset pixel for resetting the floating diffusion. The plurality of unit pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and the unit pixels are light-shielded pixels and light-shielded optically. a control program used in an imaging apparatus including the imaging element is either black pixel, the computer in which the imaging apparatus is provided, before the floating diffusion Ru reset toss by driving the reset element, at least one The second game for one row By driving the first drive control step of outputting a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to the signal line, to reset the floating diffusion by driving the reset element, driving the first gate Then, before transferring the charge from the photoelectric conversion element to the floating diffusion, the second gate is driven for at least one row, and a signal corresponding to the potential of the floating diffusion is output to the signal line. A second drive control step, driving the first gate and the second gate to transfer the charge from the photoelectric conversion element to the floating diffusion, and generating a signal corresponding to the potential of the floating diffusion; Output to the signal line for all rows A third driving control step of issuing seen, the optical black said at pixel second signal output to the signal line driving control step and the third signal output to the signal line driving control step of A correction step of obtaining a black level reference value based on the black level signal generated based on the reference signal and correcting a signal read from the light receiving pixel in accordance with the black level reference value; and the light receiving pixel or the optical black A determination step for determining whether or not the black level signal is used for calculating the black level reference value in accordance with the signal output to the signal line in the first drive control step in the pixel. And
本発明によれば、コストアップすることなく、常に「黒沈み」を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to always reduce “black sun” without increasing the cost.
以下、本発明の実施の形態による撮像装置の一例について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an example of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態による撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an example of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図示の撮像装置は、デジタルカメラ(以下単にカメラと呼ぶ)であり、カメラ100は、レンズ部101を有している。レンズ部101を介して被写体像(光学像)が、CMOSイメージセンサなどの固体撮像素子(以下単に撮像素子と呼ぶ)102に結像する。なお、図示はしないが、レンズ部101には、焦点距離の変更、光量の調整、および入射光を遮る遮光を行うための要素が含まれている。
The illustrated imaging device is a digital camera (hereinafter simply referred to as a camera), and the
撮像素子102は、光電変換によって光学像に応じた電気信号(アナログ信号)を出力する画素部と、当該アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部などを有している。撮像素子102の出力であるデジタル信号は、信号処理部103に与えられる。信号処理部103は、デジタル信号に対して所定の信号補正処理を行って撮影データを出力する。
The
タイミング生成部(TG)104は、全体制御・演算部105の制御下で撮像素子102および信号処理部103にタイミング信号を出力する。全体制御・演算部105は、撮像装置100全体の制御を司るとともに、撮像装置100の動作モードに応じて撮影データに対して必要な処理および演算を行って画像データを得る。
The timing generation unit (TG) 104 outputs a timing signal to the
記憶部106には、前述の撮影データおよび画像データが記録されるとともに、調整データおよび信号処理用データなどが記憶される。記録部107には、全体制御・演算部105で生成された画像データが記録される。操作部108は、釦およびダイヤルなどが備えられ、ユーザによって操作されるヒューマンI/Fであり、ユーザ操作に応じた動作命令を全体制御・演算部105に与える。
The
表示部109は、全体制御・演算部105の制御下で画像データに応じた画像を画面表示するとともに、操作部108の操作に対応したアイコンなどを画面表示する。
The
図2は、図1に示す撮像素子102の構成を模式的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the
撮像素子102は、複数の画素(受光画素)を有する受光画素部201を有するとともに、複数の画素(オプティカルブラック画素)を備えるOB画素部202を有している。受光画素部201は、レンズ部101を介して光学像を受けて、その光量に応じた映像信号を出力する。OB画素部202は、画像の黒基準を決定する際に用いられ、暗電流に応じた黒レベル信号を出力する。
The
垂直走査回路203は、シフトレジスタを備えており、後述するように、行毎の信号線の電圧を切り替えて、撮像素子102を駆動する。A/D変換回路(A/D変換部)204は、受光画素部201およびOB画素部202から読み出された信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換する。また、A/D変換回路204は必要に応じて増幅を行う。
The
なお、図2には示されていないが、A/D変換回路204は、A/D変換を行う際の入力レンジを有効に利用するため、OB画素部202から読み出す黒レベル信号を所定の基準値に設定するOBクランプ回路を備えている。
Although not shown in FIG. 2, the A /
水平走査回路205は、シフトレジスタおよび保存回路(記憶回路)を備え、A/D変換回路204からの出力であるデジタル信号を一時的に保存して、所定の順序で当該デジタル信号を選択して出力する。
The
図2に示す例では、A/D変換回路204が水平走査回路205の前段に配置されているが、水平走査回路205の後段(つまり、撮像素子102の外部)にA/D変換回路204を配置するようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 2, the A /
図3は、図2に示す撮像素子102において受光画素部201および上側に位置するOB画素部202を詳細に示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing in detail the light receiving
図3では、受光画素部201について6画素、OB画素部202について3画素の合計の9画素が示されている。なお、各画素の構成は同一である。
In FIG. 3, a total of 9 pixels are shown, including 6 pixels for the light receiving
フォトダイオード(PD:光電変換素子)301は、レンズ部101からの光を受け、光電変換により電荷を発生する。転送トランジスタ(転送Tr)302は、垂直走査回路203からの転送信号(転送パルス)Tx1〜Tx3によって制御され、PD301で発生した電荷を、フローティングディフュージョン(フローティングノード:FD)303に転送する。FD303は、PD301から転送された電荷を一時的に蓄積する。
A photodiode (PD: photoelectric conversion element) 301 receives light from the
ソースフォロワアンプ(第2のゲート:以下SFという)304は、FD303に蓄積された電荷量(電位)に応じた電圧信号を出力する。リセットトランジスタ(リセットTr:リセット素子)305は、垂直走査回路203からのリセット信号(リセットパルス)RST1〜RST3によって制御され、PD301およびFD303の電荷を強制的にリセットする。
A source follower amplifier (second gate: hereinafter referred to as SF) 304 outputs a voltage signal corresponding to the amount of electric charge (potential) accumulated in the
選択トランジスタ(第1のゲート:選択Tr)306は、垂直走査回路203からの行選択信号(行選択パルス)SEL1〜SEL3によって制御され、選択した行についてSF304から電圧信号を出力する。
The selection transistor (first gate: selection Tr) 306 is controlled by a row selection signal (row selection pulse) SEL1 to SEL3 from the
上述のPD301、転送Tr302、FD303、SF304、リセットTr305、および選択Tr306によって1つの画素(単位画素)307が構成され、これら単位画素307が、2次元マトリックス状に配列されている。
The
列毎に列方向に延びる垂直信号線308には、SF304がそれぞれ接続されており、これら垂直信号線308の各々はコンデンサを介して、OBクランプ回路309を有するA/D変換回路204に接続されている。
OB画素部(OB領域ともいう)202には、遮光膜(図示せず)が配置され、この遮光膜によってレンズ部101を通過した光が遮られる。これによって、OB画素部202の単位画素307においては、PD301への光の到達が妨げられている。
The OB pixel portion (also referred to as OB region) 202 is provided with a light shielding film (not shown), and the light passing through the
なお、図3に示す例では、単位画素307が転送Tr302、SF304、リセットTr305、および選択Tr306の4つのトランジスタを有する場合について説明したが、リセット電圧を制御することによって選択Tr306を省略して3つのトランジスタを有する単位画素としてもよい。また、図3においては、単位画素307の各々が1つのFD303を備えているが、複数の単位画素307がFD303を共有するようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 3, the case where the
前述のように、撮像素子102においては、OB画素部202は、遮光膜310によって遮光されている。一方、高輝度光が入射した場合のブルーミング現象および撮像素子102の表面に対して斜めに光が入射した場合などにおいて、遮光膜と撮像素子102の表面とのわずかな隙間からの光の侵入する現象を完全に防ぐことはできない。つまり、遮光膜で覆われているOB画素部202に何らかの経路で光が入射して、当該入射光量に応じた信号が発生した場合には所謂黒沈み現象が発生することになる。
As described above, in the
ここで、本発明の第1の実施形態による撮像装置の理解を容易にするため、図3に示す撮像素子102において黒沈み現象が生じる場合の動作について説明する。
Here, in order to facilitate understanding of the image pickup apparatus according to the first embodiment of the present invention, an operation when the black sun phenomenon occurs in the
図4は、図3に示す撮像素子102において黒沈み現象が発生する場合の読み出し動作を説明するためのタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart for explaining a read operation when the black sun phenomenon occurs in the
いま、メカシャッターパルスがオフとされて、レンズ部101に備えられた遮光部(図示せず)によって撮像素子102に入射する光が遮光され露光時間が終了する。そして、撮像素子102では、図3において上側の行から行毎に順次電圧信号(以下画素信号ともいう)の読み出しが行われる。
Now, the mechanical shutter pulse is turned off, the light incident on the
まず、垂直走査回路203は、図3に示す第1行目のOB領域において、行選択信号SEL1をハイ(H)レベルとする。続いて、垂直走査回路203は、リセット信号RES1をHレベルとした後ロー(L)レベルとし、その立下りエッジから時間Tn1においてリセット電圧信号の読み出しを行う。
First, the
次に、時間Tn1が経過すると、垂直走査回路203は、転送信号TX1をHレベルとする。これによって、時間Ts1でPD301において発生した電荷がFD303に転送され、選択された行についてSF304から電圧信号が出力される。そして、時間Tn1で読み出されたリセット電圧信号を、時間Ts1で読み出された電圧信号から減算して、画素毎のトランジスタ間のばらつきを補正する。
Next, when the time Tn1 elapses, the
同様にして、垂直走査回路203は、第2行目の読み出しを行うため、行選択信号SEL2をHレベルとした後、リセット信号RES2をHレベルとした後Lレベルとする。これによって、その立下りエッジから時間Tn2においてリセット電圧信号の読み出しが行われる。そして、垂直走査回路203は、転送信号TX2をHレベルとして、時間Ts2で選択された行についてSF304から電圧信号を出力する。
Similarly, in order to read out the second row, the
以下、第3行目について時間Tn3においてリセット電圧信号の読み出しを行い、時間Ts3において電圧信号の読み出しを行う。そして、これらの動作が順次最終行まで行われて、一画面分の映像信号を得る。 Hereinafter, for the third row, the reset voltage signal is read at time Tn3, and the voltage signal is read at time Ts3. Then, these operations are sequentially performed up to the last line to obtain a video signal for one screen.
図5は、図4に示すタイミングチャートで説明した読み出し動作を説明するためのフローチャートである。なお、ここでは、OBクランプ回路309は、図4で説明した読み出し動作で読み出された映像信号(つまり、画素信号)に関してOBクランプ動作を実行する。また、撮像素子102の読み出し制御は、全体制御演算部105がTG104を介して実行する。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the read operation described in the timing chart shown in FIG. Here, the
露光が終了すると(ステップS501)、全体制御演算部105は、黒基準値(黒レベル基準値ともいう:OBave)にOB初期値(OBave0)を設定する(ステップS502)。そして、図4に関連して説明したように、撮像素子102において読み出し動作が行われる(ステップS503)。
When the exposure is completed (step S501), the overall
続いて、全体制御演算部105は、読み出された画素信号がOB画素からの画素信号であるか否かを判定する(ステップS504)。ここでは、画素信号の値が予め設定された閾値未満であると、全体制御演算部105は、当該画素信号がOB画素からの画素信号であると判定する。
Subsequently, the overall
OB画素からの画素信号であると判定された場合(ステップS504において、YES)、全体制御演算部105は、次の式(1)によって読み出された画素信号(つまり、映像信号)について、OB画素部202の黒レベル信号に応じた黒基準値(OBave)を算出する(ステップS505)。
When it is determined that the pixel signal is from the OB pixel (YES in step S504), the overall
ここで、N1およびN2はそれぞれ黒レベル算出用係数であって、予め定められた値が設定される。Mは画素信号(つまり、映像信号)の値である。 Here, N1 and N2 are black level calculation coefficients, which are set to predetermined values. M is a value of a pixel signal (that is, a video signal).
続いて、全体制御演算部105は、当該画素信号が最終画素(つまり、最終行)からの画素信号であるか否かを判定する(ステップS506)。最終画素であるか否かの判定は、垂直走査回路203から出力される転送信号に応じて行われる。
Subsequently, the overall
最終画素からの画素信号ではないと判定された場合(ステップS506において、NO)、全体制御演算部105は、ステップS504の処理に戻る。一方、最終画素からの画素信号であると判定された場合(ステップS506において、YES)、全体制御演算部105は、読み出し動作を終了する。
If it is determined that the pixel signal is not from the final pixel (NO in step S506), overall
OB画素からの画素信号ではないと判定された場合(ステップS504において、NO)、全体制御演算部105は、画素信号の値MをM−OBaveとして(ステップS507)、ステップS506の処理に進む。
When it is determined that the pixel signal is not a pixel signal from the OB pixel (NO in step S504), the overall
このようにして、全体制御演算部105で複数のOB画素の画素信号から黒基準値(OBave)を求めることによって、ランダムノイズを抑えるようにする。そして、画素信号の値Mから黒基準値(OBave)を減算することによって、撮像素子102の温度などに起因して生じる暗電流成分を除去し、さらに、A/D変換回路204の入力レンジを有効に使用する。
Thus, the random noise is suppressed by obtaining the black reference value (OBave) from the pixel signals of the plurality of OB pixels in the overall
ところが、図5に示す読み出し動作においては、OB基準値(OBave)を算出するOB画素部202において、暗電流成分以外の要因が生じることが考慮されていない。何らかの原因で暗電流成分以外が発生した場合には、減算の結果得られる映像信号は所望の値よりも低い値(黒沈み現象)となってしまう。黒沈み現象を引き起こす原因としては、例えば、遮光膜によって遮光しきれなかった光の侵入がある。
However, in the read operation shown in FIG. 5, it is not considered that factors other than the dark current component occur in the
つまり、黒沈み現象は、OB画素部202の出力信号が異常となって、その異常値を黒基準値(OBave)に取り込んでしまうことが原因である。
That is, the black sun phenomenon is caused by the output signal of the
このようなOB画素部202への光の侵入を考慮して、ここでは、全体制御演算部105によってOB画素部202の出力信号が異常であるか否かを判定し、OB画素部202の出力信号が異常であれば、当該出力信号を黒基準値(OBave)の算出に用いないようにする。
In consideration of such intrusion of light into the
図6は、図3に示す撮像素子102の回路図において、第1列目の画素群に注目した状態で示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a state where attention is paid to the pixel group in the first column in the circuit diagram of the
いま、図6に示す第1列目の画素群(領域701で示す)に高輝度光が入射したものとする。この高輝度光によってOB画素部202の第1列目のPD301に光が漏れ込む。そして、漏れ込んだ光によって第1列目のPD301には、暗電流成分よりも多い電荷が発生することになる。一方、受光画素部201の第1列目のPD301には、直接入射した高輝度光によって大量の電荷が発生することになる。
Assume that high-intensity light is incident on the pixel group in the first column (shown by region 701) shown in FIG. Light leaks into the
図7は、図6に示す受光画素部201のPD301からFD303に漏れる電荷を模式的に示す図である。受光画素部201の第1列目のPD301に生じた電荷がPD301の飽和レベルに達すると、この電荷は転送Tr302のポテンシャル障壁を超えて、隣接するFD303に漏れ出すことになる。
FIG. 7 is a diagram schematically showing charges leaking from the
図8は、図3に示す撮像素子102において、黒沈み現象の発生を防止する読み出し動作を説明するためのタイミングチャートである。なお、ここでは、図4で説明した読み出し動作と比較して説明を行う。また、ここでは、図6および図7で説明したように、第1列目の画素群(領域701)に高輝度光が入射したものとする。
FIG. 8 is a timing chart for explaining a read operation for preventing the occurrence of the black sun phenomenon in the
図4で説明したように、メカシャッターパルスがオフとされて、レンズ部101に備えられた遮光部によって撮像素子102に入射する光が遮光されて露光時間が終了する。そして、撮像素子102では行毎に順次画素信号の読み出しが行われる。
As described with reference to FIG. 4, the mechanical shutter pulse is turned off, the light incident on the
まず、垂直走査回路203は、図6に示す行選択信号SEL2をHレベルとする。つまり、ここでは、第2行目の受光画素部201が選択されることになる。これによって、時間Tdtにおいて、第2行目についてFD303にPD301から漏れ込む電荷の量に応じた画素信号が読み出される。
First, the
前述のように、領域701に高輝度光が入射しているので、2行×1列目のSF304の出力OUT1は2行×2列目および2行×3列目のSF304の出力OUT2およびOUT3(OUT2/3)と比べてその値が高いことになる。そして、これら出力OUT1〜OUT3を用いれば、画素信号の転送前に、OB領域202近傍にどの程度の輝度の光が入射しているかを検知することができる。言い換えると、FD303に漏れ込んだ電荷量に応じて、受光画素部201に隣接するOB画素部202の出力が異常であるか否かを推測することができる。
As described above, since the high-intensity light is incident on the
その後、図4と同様にして、撮像素子102から画素信号の読み出しが行われることになる。
Thereafter, pixel signals are read from the
図9は、図8に示すタイミングチャートで説明した読み出し動作を説明するためのフローチャートである。なお、図9において、図5に示すステップと同一のステップについては、同一の参照部号を付す。 FIG. 9 is a flowchart for explaining the read operation described in the timing chart shown in FIG. In FIG. 9, the same reference numerals are assigned to the same steps as those shown in FIG. 5.
ここでは、全体制御演算部105は、OB画素部202の出力が異常であるか否かを判定して、黒基準値(OBave)の算出から除外する。
Here, the overall
露光が終了すると(ステップS501)、全体制御演算部105は、黒基準値(OBave)にOB初期値(OBave0)を設定する(ステップS502)。続いて、全体制御演算部105は、OB画素部202の出力が異常であるか否かを判定するため、図8で説明したようにしてFD303の電荷量に応じた信号の読み出しを行う(ステップS901)。そして、全体制御演算部105は、読み出した信号(ノード信号)の信号値(レベル)Pと予め設定された基準閾値Pthとを比較して、信号レベルが閾値以上(P≧Pth)であるか否かを判定する(ステップS902)。
When the exposure ends (step S501), the overall
P≧Pthであると判定された場合(ステップS903において、YES)、全体制御演算部105は、高輝度光が撮像素子102に入射したとして判断して、上記の信号値Pが出力された画素列の列アドレスを異常列アドレスとして内蔵メモリ(図示せず)に記憶する。
When it is determined that P ≧ Pth (YES in step S903), the overall
その後、全体制御演算部105は、図6で説明したステップS503およびS504の処理を行う。つまり、全体制御演算部105は、画素信号を読み出し信号として読み出す。そして、ステップS504において、OB画素からの画素信号ではないと判定すると(ステップS504において、NO)、全体制御演算部105は、ステップS507の処理を行って、ステップS506に進む。
Thereafter, the overall
一方、OB画素からの画素信号であると判定すると(ステップS504において、YES)、全体制御演算部105は、当該OB画素のアドレスが異常列アドレスに含まれるか否かを判定する。つまり、全体制御演算部105は、当該OB画素が異常列にあるか否かを判定することになる(ステップS904)。
On the other hand, if it is determined that the pixel signal is from the OB pixel (YES in step S504), the overall
当該OB画素が異常列に含まれると判定された場合(ステップS904において、YES)、全体制御演算部105は、ステップS506の処理に進む。OB画素が異常列に含まれないと判定された場合(ステップS904において、NO)、全体制御演算部105はステップS505の処理を行う。
If it is determined that the OB pixel is included in the abnormal row (YES in step S904), overall
このように、OB画素が異常列に含まれると、当該OB画素の出力信号を黒基準値(OBave)の算出に用いないようにする。つまり、異常値である可能性があるOB画素の出力信号を黒基準値(OBave)の算出に用いないようにしてその影響を排除する。 Thus, when an OB pixel is included in an abnormal column, the output signal of the OB pixel is not used for calculation of the black reference value (OBave). That is, the influence is eliminated by not using the output signal of the OB pixel that may be an abnormal value for the calculation of the black reference value (OBave).
このように、本発明の第1の実施形態では、リセット前に読み出したFD303の出力信号を用いて、OB画素の出力が異常であるか否かを判定して、異常であると当該OB画素の出力を黒基準値(OBave)の算出に用いないようにしたので、黒基準値に対する影響を抑えることができる。
As described above, in the first embodiment of the present invention, it is determined whether or not the output of the OB pixel is abnormal by using the output signal of the
なお、第1の実施形態では、基準閾値Pthを予め設定された値としたが、高輝度光が入射しやすい状況下では基準閾値Pthを低くし、高感度などにおいてノイズレベルが大きい状況下では基準閾値Pthを高くして、OB画素の出力の異常検出精度を高くするようにしてもよい。 In the first embodiment, the reference threshold value Pth is set to a preset value. However, the reference threshold value Pth is lowered under a situation where high-luminance light is likely to be incident, and under a situation where the noise level is high due to high sensitivity or the like. The reference threshold Pth may be increased to increase the abnormality detection accuracy of the OB pixel output.
さらに、第1の実施形態では、OB画素の出力が異常であると判定すると、当該出力を黒基準値(OBave)の算出対象から除外するようにしたが、異常であると判定したOB画素の出力を所定の値に置き換えるようにしてもよい。 Furthermore, in the first embodiment, when the output of the OB pixel is determined to be abnormal, the output is excluded from the black reference value (OBave) calculation target. However, the output of the OB pixel determined to be abnormal is determined. The output may be replaced with a predetermined value.
また、第1の実施形態では、OB領域に隣接する画素のFD出力を異常検出に用いるようにしたが、必ずしもOB領域に隣接する画素を用いる必要はない。 In the first embodiment, the FD output of the pixel adjacent to the OB region is used for abnormality detection. However, the pixel adjacent to the OB region is not necessarily used.
加えて、異常検出精度を高めるためには、信号値Pとして複数行の出力の平均値を用いることが望ましい。一方、平均する行数を増やすと撮影時間が延びてしまう場合には、必要とする異常検出精度に応じて平均する行数を変化させるようにしてもよい。 In addition, in order to increase the abnormality detection accuracy, it is desirable to use an average value of outputs from a plurality of rows as the signal value P. On the other hand, if the number of rows to be averaged increases and the photographing time is extended, the number of rows to be averaged may be changed according to the required abnormality detection accuracy.
第1の実施形態では、リセット前のFD303の出力を異常検出に用いたが、異常検出精度を高めるためには、FD303をリセットした際の出力とリセット前のFD303の出力との差分を異常検出に用いるようにしてもよい。さらには、補助的に受光画素部の出力も用いるようにしてもよい。
In the first embodiment, the output of the
第1の実施形態では、レンズ部101に備えられた遮光部で遮光した後、撮像素子102の読み出しを行う場合について説明したが、遮光部を用いることなく連続的に撮影する場合においても、上述の読み出し動作を行えば、同様に黒基準値を精度よく算出することができる。
In the first embodiment, the case where the
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態によるカメラの一例について説明する。なお、第2の実施形態によるカメラの構成は、図1に示すカメラと同様である。
[Second Embodiment]
Next, an example of a camera according to the second embodiment of the present invention will be described. The configuration of the camera according to the second embodiment is the same as that of the camera shown in FIG.
高温時などに発生する暗電流による影響は画面の全域で一定だとは限らない。特に、画面の上部から行毎に読み出しを行う場合、最後に読み出しを行う画面の下部においては、画面の上部と比較して発生する暗電流量が多くなって、黒レベル信号が増加することが知られている。 The effect of dark current generated at high temperatures is not always constant across the entire screen. In particular, when reading is performed row by row from the top of the screen, the amount of dark current generated at the bottom of the screen where reading is last performed is larger than that at the top of the screen, and the black level signal may increase. Are known.
このような場合には、画面の左部又は右部に存在するOB画素部202の黒レベル信号を用いて、行毎に受光画素部の出力から黒レベル信号を減算することによって、画面の上下で発生する暗電流の差分を吸収することができる。
In such a case, the black level signal of the
図10は、図2に示す撮像素子102において行全体に亘って黒沈み現象が発生した状態を模式的に示す図である。
FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a state in which the black sun phenomenon has occurred over the entire row in the
いま、画面の下部に向かうについて暗電流量が多くなるような場合に、撮像素子1400の受光面において、左側のOB画素部202と受光画素部201との境界付近に高輝度光1002が入射すると、高輝度光1002の一部がOB画素部202に漏れる。そして、左側のOB画素部202に光の漏れ込みが生じると、行1001の全体に黒沈み現象が発生することが知られている。
Now, when the amount of dark current increases toward the bottom of the screen, when the
第2の実施形態では、画面の左部のOB画素部202に光が漏れ込んだ場合に、OB画素部202の出力信号が異常であるか否かを判定して、異常と判定した際に黒基準値(OBave)の算出から除外する場合について説明する。
In the second embodiment, when light leaks into the
図11は、図2に示す撮像素子102において受光画素部201および左側に位置するOB画素部202の回路構成を詳細に示す図である。なお、図11において、図3に示す回路構成と同一の要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。
FIG. 11 is a diagram showing in detail the circuit configuration of the light receiving
図11では、受光画素部201について6画素、左側のOB画素部202について3画素の合計の9画素が示されている。なお、各画素の構成は同一である。そして、第1行目の3画素(図中領域1101で示す)に高輝度光が入射しているとする。
In FIG. 11, a total of 9 pixels are shown, including 6 pixels for the light receiving
図12は、図11に示す撮像素子102において黒沈み現象の発生を防止する読み出し動作を説明するためのタイミングチャートである。
FIG. 12 is a timing chart for explaining a read operation for preventing the occurrence of the black sun phenomenon in the
メカシャッターパルスがオフとされて、レンズ部101に備えられた遮光部によって撮像素子102に入射する光が遮光され露光時間が終了すると、画素信号の読み出し前に、垂直走査回路203は、図11に示す行選択信号SEL1をHレベルとする。つまり、ここでは、第1行目の画素が選択されることになる。これによって、時間Tdt1において第1行目についてFD303にPD301から漏れ込む電荷の量に応じた画素信号が読み出される。
When the mechanical shutter pulse is turned off, the light incident on the
前述のように、領域1101に高輝度光が入射しているので、OB画素である1行×1列目のPD301には光が漏れ込んで暗電流成分よりも多い電荷が発生する。また、受光画素である1行×2列目および1行×3列目のFD303にはPD301から電荷が漏れ込むことになる(図7参照)。つまり、1行目の画素における出力は、2行目以降の画素の出力よりも高いことになる。そして、1行目の画素の出力を用いれば、画素信号の転送前に、OB領域202近傍にどの程度の輝度の光が入射しているかを検知することができる。言い換えると、FD303に漏れ込んだ電荷量に応じて、隣接するOB画素202の出力が異常であるか否かを推測することができる。
As described above, since high-intensity light is incident on the
次に、垂直走査回路203は、行選択信号SEL1をLレベルとした後、再度行選択信号SEL1をHレベルとする。続いて、垂直走査回路203は、リセット信号RES1をHレベルとした後Lレベルとし、その立下りエッジから時間Tn1においてリセット電圧信号の読み出しを行う。
Next, the
時間Tn1が経過すると、垂直走査回路203は、転送信号TX1をHレベルとする。これによって、時間Ts1においてPD301で発生した電荷がFD303に転送され、選択された行についてSF304から電圧信号が出力される。
When the time Tn1 elapses, the
同様にして、垂直走査回路203は、行選択信号SEL2をHレベルとして、時間Tdt2において第2行目についてFD303にPD301から漏れ込む電荷の量に応じた画素信号を読み出す。
Similarly, the
次に、垂直走査回路203は、行選択信号SEL2をLレベルとした後、再度行選択信号SEL2をHレベルとする。続いて、垂直走査回路203は、リセット信号RES2をHレベルとした後Lレベルとし、その立下りエッジから時間Tn2においてリセット電圧信号の読み出しを行う。
Next, the
時間Tn2が経過すると、垂直走査回路203は、転送信号TX2をHレベルとする。これによって、時間Ts2においてPD301で発生した電荷がFD303に転送され、選択された行についてSF304から電圧信号が出力される。
When the time Tn2 elapses, the
以下、第3行目について、垂直走査回路203は、行選択信号SEL3をHレベルとして、時間Tdt3において第3行目についてFD303にPD301から漏れ込む電荷の量に応じた画素信号を読み出す。
Hereinafter, for the third row, the
次に、垂直走査回路203は、行選択信号SEL3をLレベルとした後、再度行選択信号SEL3をHレベルとする。続いて、垂直走査回路203はリセット信号RES3をHレベルとした後Lレベルとし、その立下りエッジから時間Tn3においてリセット電圧信号の読み出しを行う。
Next, the
時間Tn3が経過すると、垂直走査回路203は、転送信号TX3をHレベルとする。これによって、時間Ts3においてPD301で発生した電荷がFD303に転送され、選択された行についてSF304から電圧信号が出力される。
When the time Tn3 has elapsed, the
図13は、図12に示すタイミングチャートで説明した読み出し動作を説明するためのフローチャートである。なお、図13において、図5および図9で説明したステップと同一のステップについては同一の参照符号を付す。 FIG. 13 is a flowchart for explaining the read operation described in the timing chart shown in FIG. In FIG. 13, the same steps as those described in FIGS. 5 and 9 are denoted by the same reference numerals.
ここでは、全体制御演算部105は、OB画素部202の出力が異常であるか否かを判定して、黒基準値(OBave)の算出から除外する。
Here, the overall
露光が終了すると(ステップS501)、全体制御演算部105は、黒基準値(OBave)にOB初期値(OBave0)を設定するとともに、行番号N=1を設定する(ステップS1301)。続いて、全体制御演算部105は、OB画素部202の出力が異常であるか否かを判定するため、図11で説明したようにして、第N行目(Nは1以上の整数)のFD303の電荷量に応じた信号の読み出しを行う(ステップS1302)。そして、全体制御演算部105は、読み出した信号値Pと予め設定された基準閾値Pthとを比較して、P≧Pthであるか否かを判定する(ステップS902)。
When the exposure is completed (step S501), the overall
P<Pthであると判定された場合(ステップS902において、NO)、全体制御演算部105は、図11で説明したようにして、N行目について画素信号の読み出しを行う(ステップS1303)。一方、P≧Pthであると判定された場合(ステップS903において、YES)、全体制御演算部105は、高輝度光が撮像素子102に入射したと判定して、エラーフラグE=1とする(ステップS1304)。その後、全体制御演算部105はステップS1303の処理に進む。
When it is determined that P <Pth (NO in step S902), the overall
続いて、全体制御演算部105は、ステップS504においてOB画素であるか否かを判定する。OB画素であると判定すると(ステップS504において、YES)、全体制御演算部105は、エラーフラグE=1であるか否かを調べる(ステップS1305)。
Subsequently, the overall
エラーフラグE=1であると(ステップS1305において、YES)、全体制御演算部105は、当該行のOB画素の出力を黒基準値(OBave)の計算対象から除外するため、黒基準値(OBave)にOB初期値(OBave0)を設定する(ステップS1306)。そして、全体制御演算部105は、N行目の最終画素の読み出しを行ったか否かを判定する(ステップS1307)。N行目の最終画素の読み出しを行うと(ステップS1307において、YES)、全体制御演算部105は、行番号をインクリメント(N=N+1)するとともに、エラーフラグEをリセットする(E=0:ステップS1308)。
If the error flag E = 1 (YES in step S1305), the overall
続いて、全体制御演算部105は、最終行まで読み出しを行ったか否かを判定する(ステップS1309)。最終行まで読み出しを行ったと判定された場合(ステップS1309において、YES)、全体制御演算部105は、読み出し動作を終了する。最終行まで読み出しが行われていないと(ステップS1309において、NO)、全体制御演算部105は、ステップS1302の処理に戻る。
Subsequently, the overall
なお、N行目の最終画素でないと判定された場合(ステップS1307において、NO)、全体制御演算部105は、ステップS504の処理に戻り、エラーフラグE=1でないと(ステップS1305において、NO)、全体制御演算部105は、図5で説明したステップS505の処理を行った後、ステップS1307の処理に進む。また、OB画素から出力された画素信号ではないと判定された場合(ステップS504において、NO)、全体制御演算部105は、図5で説明したステップS507の処理を行った後、ステップS1307の処理に進む。
If it is determined that the pixel is not the last pixel in the Nth row (NO in step S1307), the overall
このように、本発明の第2の実施形態では、リセット前に読み出したFD303の出力を用いて、OB画素の出力が異常であるか否かを判定して、異常であると当該OB画素の出力を黒基準値(OBave)の算出に用いないようにしたので、黒基準値に対する影響を抑えることができる。
As described above, in the second embodiment of the present invention, it is determined whether or not the output of the OB pixel is abnormal using the output of the
なお、第2の実施形態において、異常検出精度を高めるためには、信号値Pとして複数列の出力の平均値を用いることが望ましい。一方、平均する列数を増やすと撮影時間が延びてしまう場合には、必要とする異常検出精度に応じて平均する列数を変化させるようにしてもよい。 In the second embodiment, in order to increase the abnormality detection accuracy, it is desirable to use an average value of outputs from a plurality of columns as the signal value P. On the other hand, if the number of columns to be averaged is increased and the photographing time is extended, the number of columns to be averaged may be changed according to the required abnormality detection accuracy.
第2の実施形態では、全ての行においてOB画素の出力が異常であるか否かを判定するようにしたが、画面の上部に位置する行の読み出し直後の行においてOBクランプ動作に影響を与えやすい行に限定して異常の判定を行うようにしてもよい。 In the second embodiment, it is determined whether or not the output of the OB pixel is abnormal in all the rows. However, the OB clamping operation is affected in the row immediately after the reading of the row located at the top of the screen. Abnormality determination may be performed only for easy lines.
以上のように、本発明の実施の形態では、本体制御演算部105がOB画素の出力が以上であるか否かを判定して、異常があると黒基準値の算出に用いないようにしたので(つまり、クランプ領域から外すようにしたので)、ソフトウェアの追加のみで「黒沈み」を効果的に低減でき、コストの増加も低減できる。
As described above, in the embodiment of the present invention, the main body
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to these embodiment, Various forms of the range which does not deviate from the summary of this invention are also contained in this invention. .
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を撮像装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを撮像装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。 For example, the function of the above embodiment may be used as a control method, and this control method may be executed by the imaging apparatus. Further, a program having the functions of the above-described embodiments may be used as a control program, and the control program may be executed by a computer included in the imaging apparatus. The control program is recorded on a computer-readable recording medium, for example.
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。つまり、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種の記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPUなど)がプログラムを読み出して実行する処理である。 The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various recording media, and the computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus reads the program. To be executed.
102 撮像素子
105 全体制御演算部
301 フォトダイオード
302 転送トランジスタ
303 フローティングディフュージョン
304 ソースフォロワアンプ
305 リセットトランジスタ
306 選択トランジスタ
308 垂直信号線
309 OBクランプ回路
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記リセット素子を駆動して前記フローティングディフュージョンをリセットする前に、少なくとも1つの行について前記第2のゲートを駆動して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力する第1の駆動制御手段と、
前記リセット素子を駆動して前記フローティングディフュージョンをリセットし、前記第1のゲートを駆動して前記フローティングディフュージョンに前記光電変換素子から前記電荷を転送する前に、少なくとも1つの行について前記第2のゲートを駆動して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力する第2の駆動制御手段と、
前記第1のゲートおよび前記第2のゲートを駆動して、前記光電変換素子から前記フローティングディフュージョンに前記電荷を転送して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力して、全ての行について読み出しを行う第3の駆動制御手段と、
前記オプティカルブラック画素において前記第2の駆動制御手段により前記信号線に出力された信号及び前記第3の駆動制御手段により前記信号線に出力された信号に基づいて生成された黒レベル信号に基づいて黒レベル基準値を求め、前記黒レベル基準値に応じて前記受光画素から読み出された信号を補正する補正手段と、
前記受光画素又は前記オプティカルブラック画素において前記第1の駆動制御手段により前記信号線に出力された信号に応じて前記黒レベル信号を前記黒レベル基準値の算出に用いるか否かを判定する判定手段とを有することを特徴とする撮像装置。 A photoelectric conversion element for converting light into electric charge, a first gate for transferring the electric charge to a floating diffusion, a second gate for outputting a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to a signal line, A unit pixel including a reset element for resetting the floating diffusion, wherein the plurality of unit pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and the unit pixel is either a light receiving pixel or a light-shielded optical black pixel An image sensor;
It said reset device by driving the floating diffusion before Ru reset Tosu, the outputs for at least one line by driving the second gate, a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to the signal line 1 drive control means;
The second gate for at least one row before driving the reset element to reset the floating diffusion and driving the first gate to transfer the charge from the photoelectric conversion element to the floating diffusion. And a second drive control means for outputting a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to the signal line,
Driving the first gate and the second gate, transferring the charge from the photoelectric conversion element to the floating diffusion, and outputting a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to the signal line; A third drive control means for reading out all rows;
Based on the black level signal generated based on the signal output to the signal line by the second drive control unit and the signal output to the signal line by the third drive control unit in the optical black pixel. Correction means for obtaining a black level reference value and correcting a signal read from the light receiving pixel in accordance with the black level reference value;
Determination means for determining whether or not the black level signal is used for calculation of the black level reference value according to a signal output to the signal line by the first drive control means in the light receiving pixel or the optical black pixel. An imaging apparatus comprising:
前記リセット素子を駆動して前記フローティングディフュージョンをリセットする前に、少なくとも1つの行について前記第2のゲートを駆動して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力する第1の駆動制御ステップと、
前記リセット素子を駆動して前記フローティングディフュージョンをリセットし、前記第1のゲートを駆動して前記フローティングディフュージョンに前記光電変換素子から前記電荷を転送する前に、少なくとも1つの行について前記第2のゲートを駆動して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力する第2の駆動制御ステップと、
前記第1のゲートおよび前記第2のゲートを駆動して、前記光電変換素子から前記フローティングディフュージョンに前記電荷を転送して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力して、全ての行について読み出しを行う第3の駆動制御ステップと、
前記オプティカルブラック画素において前記第2の駆動制御ステップで前記信号線に出力された信号及び前記第3の駆動制御ステップで前記信号線に出力された信号に基づいて生成された黒レベル信号に基づいて黒レベル基準値を求め、前記黒レベル基準値に応じて前記受光画素から読み出された信号を補正する補正ステップと、
前記受光画素又は前記オプティカルブラック画素において前記第1の駆動制御ステップで前記信号線に出力された信号に応じて前記黒レベル信号を前記黒レベル基準値の算出に用いるか否かを判定する判定ステップとを有することを特徴とする制御方法。 A photoelectric conversion element for converting light into electric charge, a first gate for transferring the electric charge to a floating diffusion, a second gate for outputting a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to a signal line, A unit pixel including a reset element for resetting the floating diffusion, wherein the plurality of unit pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and the unit pixel is either a light receiving pixel or a light-shielded optical black pixel A method for controlling an imaging apparatus including an imaging element,
It said reset device by driving the floating diffusion before Ru reset Tosu, the outputs for at least one line by driving the second gate, a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to the signal line 1 drive control step;
The second gate for at least one row before driving the reset element to reset the floating diffusion and driving the first gate to transfer the charge from the photoelectric conversion element to the floating diffusion. And a second drive control step for outputting a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to the signal line;
Driving the first gate and the second gate, transferring the charge from the photoelectric conversion element to the floating diffusion, and outputting a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to the signal line; A third drive control step for reading out all rows;
Based on the black level signal generated based on the signal output to the signal line in the second drive control step and the signal output to the signal line in the third drive control step in the optical black pixel. A correction step for obtaining a black level reference value and correcting a signal read from the light receiving pixel in accordance with the black level reference value;
A determination step of determining whether the black level signal is used for calculating the black level reference value according to the signal output to the signal line in the first drive control step in the light receiving pixel or the optical black pixel. The control method characterized by having.
前記撮像装置が備えるコンピュータに、
前記リセット素子を駆動して前記フローティングディフュージョンをリセットする前に、少なくとも1つの行について前記第2のゲートを駆動して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力する第1の駆動制御ステップと、
前記リセット素子を駆動して前記フローティングディフュージョンをリセットし、前記第1のゲートを駆動して前記フローティングディフュージョンに前記光電変換素子から前記電荷を転送する前に、少なくとも1つの行について前記第2のゲートを駆動して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力する第2の駆動制御ステップと、
前記第1のゲートおよび前記第2のゲートを駆動して、前記光電変換素子から前記フローティングディフュージョンに前記電荷を転送して、前記フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を前記信号線に出力して、全ての行について読み出しを行う第3の駆動制御ステップと、
前記オプティカルブラック画素において前記第2の駆動制御ステップで前記信号線に出力された信号及び前記第3の駆動制御ステップで前記信号線に出力された信号に基づいて生成された黒レベル信号に基づいて黒レベル基準値を求め、前記黒レベル基準値に応じて前記受光画素から読み出された信号を補正する補正ステップと、
前記受光画素又は前記オプティカルブラック画素において前記第1の駆動制御ステップで前記信号線に出力された信号に応じて前記黒レベル信号を前記黒レベル基準値の算出に用いるか否かを判定する判定ステップとを実行させることを特徴とする制御プログラム。 A photoelectric conversion element for converting light into electric charge, a first gate for transferring the electric charge to a floating diffusion, a second gate for outputting a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to a signal line, A unit pixel including a reset element for resetting the floating diffusion, wherein the plurality of unit pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and the unit pixel is either a light receiving pixel or a light-shielded optical black pixel A control program used in an imaging apparatus including an imaging element,
In the computer provided in the imaging device,
It said reset device by driving the floating diffusion before Ru reset Tosu, the outputs for at least one line by driving the second gate, a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to the signal line 1 drive control step;
The second gate for at least one row before driving the reset element to reset the floating diffusion and driving the first gate to transfer the charge from the photoelectric conversion element to the floating diffusion. And a second drive control step for outputting a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to the signal line;
Driving the first gate and the second gate, transferring the charge from the photoelectric conversion element to the floating diffusion, and outputting a signal corresponding to the potential of the floating diffusion to the signal line; A third drive control step for reading out all rows;
Based on the black level signal generated based on the signal output to the signal line in the second drive control step and the signal output to the signal line in the third drive control step in the optical black pixel. A correction step for obtaining a black level reference value and correcting a signal read from the light receiving pixel in accordance with the black level reference value;
A determination step of determining whether the black level signal is used for calculating the black level reference value according to the signal output to the signal line in the first drive control step in the light receiving pixel or the optical black pixel. A control program characterized by causing
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