JPH0923358A

JPH0923358A - ビデオカメラ

Info

Publication number: JPH0923358A
Application number: JP7194017A
Authority: JP
Inventors: Fumiki Nakamura; 文樹中村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】温度センサ等の別個の部品を用いずに、固体
撮像装置の出力信号の変化より温度変化を読み取り、該
温度に対応したＦＰＮデータによって、ＦＰＮキャンセ
ルを行えるようにしたビデオカメラを提供する。【構成】固体撮像装置１と、該固体撮像装置１のＦＰ
Ｎ読み出しを行うＦＰＮ読み出し手段２と、前記固体撮
像装置１の出力信号の光学的黒レベルと無信号レベルと
の差レベルを検出する差レベル検出手段３と、検出され
た差レベル及び読み出された前記ＦＰＮの記憶保持を行
うＦＰＮ／差レベル記憶保持手段４と、記憶保持された
ＦＰＮデータを固体撮像装置１の出力信号より減算する
ことによりＦＰＮキャンセルを行うＦＰＮキャンセル手
段５とを有し、映像信号読み出し時に検出された差レベ
ルに対応するＦＰＮをＦＰＮ／差レベル記憶保持手段４
より読み出すように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、固定パターンノ
イズを除去できるようにした固体撮像装置を用いたビデ
オカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】

（請求項１，３に対応する従来技術）固体撮像装置は、
理想的には各画素の暗時出力信号が等しいことが望まし
いが、現実的にはFixed Pattern Noise （以下ＦＰＮと
略称する）と呼ばれる固定パターンノイズ（暗時出力信
号ムラ）が存在する。このため、ビデオカメラの用途に
よっては、このＦＰＮをあらかじめカメラ信号の記憶部
に記憶させておき、固体撮像装置の出力信号より減算す
ることにより、映像信号からＦＰＮを取り除いている。
この信号処理をＦＰＮキャンセルと呼んでいる。

【０００３】ここで、ビデオカメラの使用環境が殆ど変
わらないことが予めわかっている場合は、記憶させるＦ
ＰＮデータは１つで良いが、使用環境が場合によっては
大きく変わり同時に使用環境の変化に対してＦＰＮデー
タも変化する場合は、ビデオカメラが使用環境の変化を
検知する機能を有し且つ各使用環境に応じたＦＰＮデー
タを有し、各使用環境に対応したＦＰＮデータによって
ＦＰＮキャンセルを行わなければならない。一般に固体
撮像装置は、温度が変わるとＦＰＮが変化する。例え
ば、ＣＭＤ（Charge Modulation Device）撮像素子を用
いた固体撮像装置においても同様なことがおきる。

【０００４】ＣＭＤは、光照射により生成されたゲート
電極下に蓄積された電荷量により、ソース・ドレイン電
流を変調する一種のフォトトランジスタで、特開昭６１
−８４０５９号公報や、1986年に開催された Internati
onal Electron Device Meeting（ＩＥＤＭ）予稿集の第
353 〜 356頁の“A NEW MOS IMAGESENSOR OPERAIENGIN
A NON-DESTRUCTIVE READOUT MODE"という題名の論文
で、その内容が記述されている。ＣＭＤを画素に用いた
ＣＭＤ撮像素子において、映像信号に対応する出力信号
は、前記ソース・ドレイン電流を読み出すことによって
得られ、該ソース・ドレイン電流はドレイン電圧、ソー
ス電圧、ゲート電圧等に依存する。例えば、ドレイン電
圧を上げるとソース・ドレイン電流は大きくなるため、
大きな出力信号電流が得られる。ＣＭＤはＭＯＳトラン
ジスタ動作を行っている。そして、ＣＭＤの相互コンダ
クタンスは温度が上昇すると小さくなるため、ＣＭＤ撮
像素子の出力信号は温度上昇と共に小さくなる。また、
ＣＭＤ撮像素子に限らず固体撮像素子には、半導体の界
面準位やバルクの格子欠陥によって発生する暗電流に起
因する白点と呼ばれるＦＰＮがある。これは、温度上昇
にともない値が増加する。

【０００５】このような撮像素子を用いたビデオカメラ
においては、カメラヘッド部内に設けた撮像素子の近く
に温度センサを取付け、予め各温度に対するＦＰＮデー
タをカメラ内の記憶部に記憶しておき、ビデオカメラ使
用時においては各温度に対応するＦＰＮデータを用いて
ＦＰＮキャンセルを行う方式が、適用されることが多
い。

【０００６】次に、この方式を図13の（Ａ）に示すビデ
オカメラの信号読み出し部の概念ブロック図を用いて説
明する。図13の（Ａ）において、ビデオカメラは固体撮
像装置101 ，温度センサ102 を介して固体撮像装置101
の温度を検出する温度検出手段103 ，固体撮像装置101
のＦＰＮの読み出しを行うＦＰＮ読み出し手段104 ，読
み出されたＦＰＮ及び検出された前記温度の記憶保持を
行うＦＰＮ／温度記憶保持手段105 ，記憶保持されたＦ
ＰＮデータを固体撮像装置101 の出力信号より減算する
ことによりＦＰＮキャンセルを行うＦＰＮキャンセル手
段106 によって構成されている。

【０００７】初期設定において、固体撮像装置101 の温
度が温度ａであり、固体撮像装置101 のＦＰＮがＦＰＮ
データαであった場合、ＦＰＮ読み出し手段104 によっ
てＦＰＮデータαが読み出され、温度検出手段103 によ
って温度ａが検出され、それぞれＦＰＮ／温度記憶保持
手段105 に記憶される。そして、図13の（Ｂ）に示され
るようなデータテーブルの形で、それぞれが対応づけら
れて記憶保持される。ここで、ＦＰＮデータとは、固体
撮像装置101 の各画素の遮光時の出力信号値からなり、
固体撮像装置101 の画素数に応じたデータ量を持つもの
である。次に、固体撮像装置101 の温度をａからｂに変
化させ、再度ＦＰＮデータを読み出す。この時のＦＰＮ
データがβだったとすると、ＦＰＮ／温度記憶保持手段
105 にはＦＰＮデータβ及び温度ｂが記憶保持される。
以下、適当に温度を変え、その都度各温度に対応した形
でＦＰＮデータを記憶する。

【０００８】次に、映像信号の読み出し時においては、
まず温度センサ102 を介して温度検出手段103 より固体
撮像装置101 の温度が検出される。この時、温度が温度
ｂであったとすると、ＦＰＮ／温度記憶保持手段105 よ
り温度ｂに対応するＦＰＮデータβがＦＰＮキャンセル
手段106 に転送され、固体撮像装置101 より出力された
映像信号より減算される。このように、固体撮像装置10
1 の温度を温度センサ102 によって検知し、対応するＦ
ＰＮデータを読み出すことにより、最適なＦＰＮキャン
セルを行うことができる。

【０００９】（請求項２，３に対応する従来技術）一般
に、固体撮像装置の出力信号は、図14に示すように、光
信号レベル，光学的黒信号レベルＶ_OB，無信号レベルＶ
₀の３つより構成されている。ビデオカメラにおいて、
異なる固体撮像装置間で光学的黒レベルの出力が違って
くる場合は、各固体撮像装置において、固体撮像装置へ
の入力バイアスによって該光学的黒レベルを同じレベル
に調整しなければならない。この場合、例えば固体撮像
装置をカメラヘッド部に配置したヘッド分離型ビデオカ
メラにおいて、被写体によってはカメラヘッド部を交換
して使用する場合は、カメラヘッド部毎に使用される固
体撮像装置が異なるため、その都度入力バイアスを調整
しなければならない。

【００１０】このような問題点に対して、特開平４−１
５２７７３号公報に示されているヘッド分離型ビデオカ
メラにおいては、図14に示される光学的黒レベルと無信
号レベルの差レベルを読み取り、該差レベルが所定値に
なるように入力バイアスを自動的に設定するように構成
されている。この構成を図15に示すビデオカメラの信号
読み出し部の概念ブロック図を用いて説明する。図15に
示すように、固体撮像装置201 をカメラヘッド部202 に
配置し、該固体撮像装置201 の駆動回路及び映像信号処
理回路203 等をカメラ制御ユニット204 に備えたヘッド
分離型ビデオカメラにおいて、前記カメラ制御ユニット
204 に、前記固体撮像装置201 の出力信号の光学的黒信
号レベルＶ_OBと無信号レベルＶ₀との差レベルＶ_Aを検
出する手段205 と、該検出手段205 の検出レベルの変動
量に応じて前記固体撮像装置201のバイアス電圧を補正
する制御信号を発生させる手段206 と、該制御信号に基
づいてバイアス電圧を補正するバイアス補正回路207 と
を備え、前記カメラヘッド部202 と前記カメラ制御ユニ
ット204 とをケーブル208 によって接続して構成されて
いる。なお、この概念ブロック図では駆動回路の図示は
省略している。

【００１１】このように構成したヘッド分離型ビデオカ
メラにおいて、固体撮像装置201 あるいはカメラヘッド
部202 が交換された場合、差レベル検出手段205 により
新たな固体撮像装置における光学的黒信号レベルＶ_OBと
無信号レベルＶ₀との差レベルＶ_Aが検出され、この検
出レベルの変動量に応じて制御信号発生手段206 よりバ
イアス補正制御信号が送出される。この制御信号に基づ
いてバイアス補正回路207 がバイアス電圧を自動的に補
正することにより、光学的黒信号レベルＶ_OBと無信号レ
ベルＶ₀との差レベルＶ_Aは、所定値に自動的に設定さ
れる。

【００１２】このようなヘッド分離型ビデオカメラにお
いても、図13の（Ａ）に示した請求項１，３に対応する
従来技術と同様に、温度によってＦＰＮが変化するとい
う問題点がある。このような問題点に対して、先に述べ
た従来技術と同様に、温度センサをカメラヘッド部の撮
像装置に近づけて取付け、予め各温度に対するＦＰＮデ
ータをカメラ内の記憶部に記憶しておき、ビデオカメラ
使用時においては、各温度に対応するＦＰＮデータを用
いてＦＰＮキャンセルを行うことによって解決してい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図13の
（Ａ）に示した従来技術においては、映像信号に必要な
部品のほかに温度センサが必要とされる。これにより、
ビデオカメラの部品点数が増加し、また、温度センサの
配置場所を確保しなければならないので、高密度に実装
するのには不向きである。更に、温度センサを取り付け
る位置によっては、次のような問題点が生じる。すなわ
ち固体撮像装置と温度センサが離れている場合、温度セ
ンサが検知する温度と固体撮像装置の温度が異なる可能
性がある。この場合、温度に関して平衡状態に達したと
きは問題ないが、温度の上昇又は下降過程においては、
予め設定してある各温度毎のＦＰＮデータと実際のＦＰ
Ｎが対応せず、ＦＰＮキャンセルを行ってもＦＰＮの取
り残しが生じる恐れがある。固体撮像装置の温度は、気
温やカメラ本体の発熱によって決まる場合と、固体撮像
装置自体の発熱によって決まる場合があり、両者間で温
度センサと固体撮像装置の温度に関する対応関係が異な
る。このことは、仮に温度センサを固体撮像装置の搭載
しているパッケージの裏面に取り付けた場合でも、本質
的に存在する問題点である。

【００１４】また、図15に示した従来技術に関しても、
温度センサを取り付けてＦＰＮキャンセルを行う場合
は、前記と同じ問題点がある。特に、この従来技術は、
通常のビデオカメラより回路規模が大きいため、この上
更に温度センサを取り付けることによって、回路規模及
び実装規模が大きくなることは、大きな問題である。

【００１５】本発明は、従来のビデオカメラにおける前
記問題点を解消するためになされたもので、温度センサ
等の部品を用いずに固体撮像装置の出力信号の変化より
温度変化を読み取り、その温度変化に対応したＦＰＮデ
ータによってＦＰＮキャンセルを行えるようにしたビデ
オカメラを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１記載の発明は、温度により出力信号のレベ
ルが変化する光電変換素子を画素として用いた固体撮像
装置を使用し、該固体撮像装置の駆動回路及び映像信号
処理回路等を備えたビデオカメラにおいて、前記固体撮
像装置の出力信号の光学的黒レベルと無信号レベルとの
差レベルを検出する手段と、該固体撮像装置の固定パタ
ーンノイズを読み出す手段と、該固体撮像装置の前記差
レベルと前記固定パターンノイズを同時にそれぞれが対
応する形で信号記憶部に記憶保持させる手段と、記憶保
持されている前記固定パターンノイズを信号記憶部から
読み出し該固体撮像装置の出力信号より減算する手段
と、前記差レベル検出手段よりある差レベルが検出され
たとき該差レベルに対応する固定パターンノイズを信号
記憶部より読み出す手段とを有し、映像信号読み出し時
に、検出された差レベルに対応する固定パターンノイズ
を前記信号記憶部より読み出し、該映像信号より該固定
パターンノイズを減算するように構成するものである。

【００１７】このように構成したビデオカメラにおいて
は、温度変化が起きた場合にも、温度センサ等を用いず
に、各温度に対応するＦＰＮデータを固体撮像装置の出
力信号より減算することが可能となる。次に、これを図
１の（Ａ）に示すビデオカメラの信号読み出し部の概念
ブロック図を用いて説明する。図１の（Ａ）において、
該ビデオカメラは固体撮像装置１，固体撮像装置１のＦ
ＰＮの読み出しを行うＦＰＮ読み出し手段２，固体撮像
装置１の出力信号の光学的黒レベルと無信号レベルとの
差レベルを検出する差レベル検出手段３，検出された該
差レベル及び読み出された前記ＦＰＮの記憶保持を行う
ＦＰＮ／差レベル記憶保持手段４，記憶保持されたＦＰ
Ｎデータを固体撮像装置１の出力信号より減算すること
によりＦＰＮキャンセルを行うＦＰＮキャンセル手段５
によって構成される。

【００１８】このように構成されたビデオカメラの初期
設定において、固体撮像装置１の温度が温度ａであり、
固体撮像装置１の差レベルがＡであったとする。この時
の、固体撮像装置１のＦＰＮがＦＰＮデータαであった
場合、ＦＰＮ読み出し手段２によってＦＰＮデータαが
読み出され、同時に差レベルＡは差レベル検出手段３に
よって検出され、共にＦＰＮ／差レベル記憶保持手段４
に記憶される。そして、図１の（Ｂ）に示されるような
データテーブルの形でそれぞれが対応づけられて記憶保
持される。次に、固体撮像装置１の温度をａからｂに変
化させ、再度ＦＰＮデータと差レベルを読み出す。この
時のＦＰＮデータがβであり差レベルがＢであったとす
ると、ＦＰＮ／差レベル記憶保持手段４にはＦＰＮデー
タβと差レベルＢが記憶保持される。以下、適当に温度
を変え、その都度各温度における差レベルに対応した形
でＦＰＮデータを記憶する。

【００１９】次に、映像信号の読み出し時について説明
する。読み出し時においては、まず差レベル検出手段３
より固体撮像装置１の差レベルが検出される。この時、
温度が温度ｂであったとすると、検出される差レベルは
Ｂである。この時ＦＰＮ／差レベル記憶保持手段４よ
り、差レベルＢに対応するＦＰＮデータβがＦＰＮキャ
ンセル手段５に転送され、固体撮像装置１より出力され
た映像信号より減算される。このようにして、固体撮像
装置１の差レベルを検出し対応するＦＰＮデータを読み
出すことにより、最適なＦＰＮキャンセルを行うことが
できる。

【００２０】次に、請求項２記載の発明は、温度により
出力信号のレベルが変化し且つ入力バイアス電圧値によ
って出力信号のレベルが増減する光電変換素子を画素と
して用いた固体撮像装置を使用し、該固体撮像装置の駆
動回路及び映像信号処理回路等を備えたビデオカメラに
おいて、前記固体撮像装置の出力信号の光学的黒レベル
と無信号レベルとの差レベルを検出する手段と、前記差
レベルの変動量に応じて前記固体撮像装置のバイアス電
圧を補正する制御信号を発生させる手段と、該制御信号
に基づいてバイアス電圧を補正するバイアス補正回路
と、前記固体撮像装置の固定パターンノイズを読み出す
手段と、前記固体撮像装置の前記補正バイアス電圧値と
前記固定パターンノイズをそれぞれが対応する形で信号
記憶部に記憶保持させる手段と、記憶保持されている前
記固定パターンノイズを信号記憶部から読み出し前記固
体撮像装置の出力信号より減算する手段と、前記補正バ
イアス電圧値がある値であるとき該補正バイアス電圧値
に対応する固定パターンノイズを信号記憶部より読み出
す手段とを有し、映像信号読み出し時に該バイアス補正
回路からの補正バイアス電圧により前記差レベルを所定
値に設定して、該補正バイアス電圧値に対応する固定パ
ターンノイズを前記信号記憶部より読み出し、該映像信
号より減算するように構成するものである。

【００２１】このように構成したビデオカメラにおいて
は、温度変化が起きた場合にも、温度センサ等を用いず
に、各温度に対応するＦＰＮデータを固体撮像装置の出
力信号より減算することが可能となる。次に、これを図
２の（Ａ）に示すビデオカメラの信号読み出し部の概念
ブロック図を用いて説明する。図２の（Ａ）において、
該ビデオカメラは固体撮像装置11，固体撮像装置11のＦ
ＰＮの読み出しを行うＦＰＮ読み出し手段12，固体撮像
装置11の出力信号の光学的黒レベルと無信号レベルとの
差レベルを検出する差レベル検出手段13，検出された該
差レベルの変動量に応じて前記固体撮像装置11のバイア
ス電圧を補正する制御信号を発生させる手段14と、該制
御信号に基づいてバイアス電圧を補正するバイアス補正
回路15と、該補正バイアス電圧値及び前記読み出された
ＦＰＮデータを記憶保持するＦＰＮ／補正バイアス電圧
値記憶保持手段16，記憶保持されたＦＰＮデータを固体
撮像装置11の出力信号より減算することによりＦＰＮキ
ャンセルを行うＦＰＮキャンセル手段17によって構成さ
れる。そして、差レベルは、予め所定値が決まってお
り、バイアス補正制御信号発生手段14は差レベル検出手
段13で検出された差レベルを所定値にするバイアス補正
制御信号を発生し、バイアス補正回路15は該制御信号に
基づいた補正バイアス電圧を固体撮像装置11に供給する
ようになっている。

【００２２】このように構成されたビデオカメラの初期
設定において、固体撮像装置11の温度が温度ａであり、
差レベルを所定値に補正するための補正バイアス電圧値
がＡＡであったとする。この時の固体撮像装置11のＦＰ
ＮがＦＰＮデータαであった場合、ＦＰＮ読み出し手段
12によってＦＰＮデータαが読み出され、前記補正バイ
アス電圧値ＡＡと共にＦＰＮ／補正バイアス電圧値記憶
保持手段16に記憶される。そして、図２の（Ｂ）に示さ
れるようなデータテーブルの形で、それぞれが対応づけ
られて記憶保持される。次に、固体撮像装置11の温度を
ａからｂに変化させ、再度ＦＰＮデータと補正バイアス
電圧値を読み出す。この時のＦＰＮデータがβであり補
正バイアス電圧値がＢＢであったとすると、ＦＰＮ／補
正バイアス電圧値記憶保持手段16には、ＦＰＮデータβ
及び補正バイアス電圧値ＢＢが記憶保持される。以下、
適当に温度を変え、その都度各温度における差レベルに
対応した形でＦＰＮデータを記憶する。

【００２３】次に、映像信号の読み出し時においては、
差レベル検出手段13より検出された差レベルに応じたバ
イアス補正制御信号が、バイアス補正制御信号発生手段
14より発生し、該バイアス補正制御信号に応じた補正バ
イアスが、バイアス補正回路15より固体撮像装置11に供
給される。この時、温度が温度ｂであったとすると、図
２の（Ｂ）のデータテーブルより補正バイアス電圧値は
ＢＢである。この時、ＦＰＮ／補正バイアス電圧値記憶
保持手段16より、補正バイアス電圧値ＢＢに対応するＦ
ＰＮデータβが、ＦＰＮキャンセル手段17に転送され、
固体撮像装置11より出力された映像信号より減算され
る。このようにして、固体撮像装置11の補正バイアス電
圧値を検出し、対応するＦＰＮデータを読み出すことに
より、最適なＦＰＮキャンセルを行うことができる。

【００２４】

【実施例】

〔第１実施例〕次に、実施例について説明する。図３は
本発明の第１実施例を示すブロック構成図である。本実
施例は、請求項１，３に記載された各発明に対応する実
施例である。本実施例は、ＣＭＤ撮像素子を用いた固体
撮像装置を使用して構成されている。ＣＭＤはＭＯＳト
ランジスタ動作を行っており、通常の使用温度帯におい
ては、ＣＭＤ撮像素子の信号電流の温度依存性は、ＣＭ
Ｄの相互コンダクタンスの温度依存性によって決まる。
ＣＭＤの相互コンダクタンスは温度上昇と共に小さくな
るため、ＣＭＤ撮像素子の信号電流も図４に示されるよ
うに温度上昇と共に単調減少する。したがって、温度と
ＣＭＤ撮像素子の信号電流が一対一に対応する。本実施
例は、このようなＣＭＤ撮像素子の信号電流の温度依存
性を、温度センサの代わりに利用して、ＦＰＮキャンセ
ルを行うものである。

【００２５】本実施例において、ＣＭＤ撮像装置21の出
力信号は、図３に示すように、プリアンプ22を介してＦ
ＰＮ読み出し回路23，ＦＰＮ減算器24，サンプルホール
ド回路25−１，25−２に入力され、サンプルホールド回
路25−１，25−２の出力信号は減算器26によって減算さ
れ、差レベルＶ_AとしてＦＰＮ／差レベルメモリ27へ出
力される。一方、ＦＰＮ読み出し回路23はＣＭＤ撮像装
置21の出力信号よりＦＰＮデータを読み取り、該ＦＰＮ
データはＦＰＮ／差レベルメモリ27に送出され、ＦＰＮ
／差レベルメモリ27において記憶される。記憶されたＦ
ＰＮデータはＦＰＮ減算器24に入力され、ＦＰＮ減算器
24からはＣＭＤ撮像装置21の出力信号からＦＰＮデータ
が減算された信号が、他の回路へ出力されるように構成
されている。

【００２６】次に、本実施例の動作について説明する。
本実施例は、ＦＰＮデータを差レベルに対応させながら
記憶する初期設定と、実際の映像信号の読み出しの二つ
の動作を必要とする。まず、初期設定について、図３及
び図５の（Ａ）に示すフローチャートに基づいて説明す
る。初期設定時は、該フローチャートのステップａに示
すように、ＣＭＤ撮像装置21は遮光されており温度ａに
なっている。次いでフローチャートのステップｂに示す
ように、プリアンプ22によって増幅されたＣＭＤ撮像装
置21の出力信号がＦＰＮデータとしてＦＰＮ読み出し回
路23によって読み出される。これと同時にフローチャー
トのステップｃに示すように、出力信号はサンプルホー
ルド回路25−１，25−２にも入力され、それぞれ無信号
レベルＶ₀，光学的黒信号レベルＶ_OBがサンプルホール
ドされ、両者が減算されて差レベルＶ_Aが得られる。サ
ンプルホールドされるタイミングは、図６に示される。
次いで、ステップｄにおいて、ＦＰＮデータと差レベル
Ｖ_AはそれぞれＦＰＮ／差レベルメモリ27に記憶保持さ
れる。この時、それぞれのメモリに記憶されたＦＰＮデ
ータと差レベルＶ_Aは、図５の（Ｂ）に示されるデータ
テーブルのように、互いに対応する形で記憶されてい
る。次にフローチャートのステップｅにおいて、初期設
定を終了するかどうかの判断を行う。終了しない場合
は、ステップｆにおいて、ＣＭＤ撮像装置21の温度を何
らかの方法（例えばビデオカメラ本体を恒温層に入れる
など）で温度ａから温度ｂに変化させる。その後、再び
前記フローチャートのステップｂ〜ｅを繰り返す。この
ようにして、何回か温度を適当に変化させ、それぞれの
温度に対応するＦＰＮデータと差レベルＶ_Aのデータを
記憶する。温度変化は、実際使用時に予想される温度帯
内、もしくはビデオカメラの規格温度帯内を数点選択す
る。

【００２７】次に映像信号の読み出しについて、図３及
び図７に示すフローチャートに基づいて説明する。まず
フローチャートのステップｇに示すように、ＣＭＤ撮像
装置21の温度が温度ｂであったとする。この時、ステッ
プｈにおいて、ＣＭＤ撮像装置21の出力信号はプリアン
プ22によって増幅された後、初期設定時と同様にサンプ
ルホールド回路25−１，25−２を介して減算器26に入力
され、差レベルＶ_Aが検出される。この時温度が温度ｂ
であるため、図５の（Ｂ）に示されるデータテーブルよ
り分かるように、検出される差レベルＶ_Aは値Ｂであ
る。次に、ステップｉにおいて、検出された差レベル値
Ｂに対応するＦＰＮデータがＦＰＮ／差レベルメモリ27
より選択され、該ＦＰＮデータをＦＰＮ減算器24に送出
する。図５の（Ｂ）に示されるデータテーブルより、選
択されるＦＰＮデータはβである。次いでステップｊに
示すように、ＦＰＮ減算器24ではＣＭＤ撮像装置21の出
力信号からＦＰＮデータβが減算され、ＦＰＮが無くな
った映像信号として他の回路へ出力される。このように
して、ＦＰＮキャンセルが行われる。

【００２８】以上のとおり、本実施例によれば、ＣＭＤ
撮像装置の温度が変化した場合、温度センサ等を使用せ
ずに、ＣＭＤ撮像装置の差レベルを検出し対応するＦＰ
Ｎデータ読み出すことにより、各温度時の正確なＦＰＮ
データを使用してＦＰＮキャンセルを行うことができ
る。

【００２９】初期設定時の温度のサンプリング数は、必
要とされるＦＰＮキャンセルの精度に依存する。通常の
使用時は、ビデオカメラの使用温度範囲内で数点取れば
十分である。この時、サンプリング温度間の温度につい
ては、データを補間して使用すればよい。これは、例え
ば図８の（Ａ），（Ｂ）に示されるように、初期設定に
おいてサンプリング温度を４点にして、それぞれに対応
する差レベルとＦＰＮデータを記憶し、サンプリング温
度間のデータは図８の（Ａ），（Ｂ）のように直線補間
する。このようにして記憶されたデータは、図８の
（Ｃ）に示すような対応関係を持つため、これを用いて
各温度でＦＰＮキャンセルができる。このようにして、
サンプリング温度を少なくすることも可能である。

【００３０】〔第２実施例〕次に、第２実施例について
説明する。図９は本発明の第２実施例を示すブロック構
成図であり、図３に示した第１実施例と同一又は対応す
る部材には同一符号を付して示している。本実施例は、
請求項２，３に記載された各発明に対応する実施例であ
る。本実施例も、ＣＭＤ撮像素子を用いた固体撮像装置
を使用して構成されており、第１実施例と同様に、ＣＭ
Ｄ撮像素子の信号電流の温度依存性を温度センサの代わ
りに利用して、ＦＰＮキャンセルを行うものである。

【００３１】本実施例においては、ＣＭＤ撮像装置21の
出力信号は、プリアンプ22を介してＦＰＮ読み出し回路
23，ＦＰＮ減算器24，サンプルホールド回路25−１，25
−２に入力され、サンプルホールド回路25−１，25−２
の出力信号は減算器26によって減算され、差レベルＶ_A
として比較器28へ出力される。比較器28は差レベルＶ_A
と基準レベルＶ_refの差に応じたドレインバイアス電圧
（Ｖ_dと略称する）補正制御信号Ｓ_dをＶ_d補正回路29
へ出力し、Ｖ_d補正回路29はＶ_d補正制御信号Ｓ_dに応
じたＶ_dの補正値をＣＭＤ撮像装置21へ出力する。同時
にＶ_d補正制御信号Ｓ_dはＶ_d値データ変換回路30に入
力され、Ｖ_d値データ変換回路30において補正Ｖ_d値の
データに変換された後、ＦＰＮ／Ｖ_d値メモリ31に入力
され、記憶される。一方、ＦＰＮ読み出し回路23はＣＭ
Ｄ撮像装置21の出力信号よりＦＰＮデータを読み取り、
該ＦＰＮデータはＦＰＮ／Ｖ_d値メモリ31に送出され、
ＦＰＮ／Ｖ_d値メモリ31において記憶される。記憶され
たＦＰＮデータはＦＰＮ減算器24に入力され、ＦＰＮ減
算器24からはＣＭＤ撮像装置21の出力信号からＦＰＮデ
ータを減算した信号が、他の回路へ出力されるように構
成されている。

【００３２】次に、第２実施例の動作説明に先立ち、第
２実施例の概念的な説明を、図10の（Ａ），（Ｂ）に基
づいて行う。先に述べたように、差レベルと温度は図10
の（Ａ）に示すように一対一に対応する。通常、温度が
上昇すると、ＣＭＤ撮像素子の出力信号が減少するので
差レベルも減少するが、本実施例においてはＶ_dを補正
して、差レベルを常に一定値にする。例えば、図10の
（Ａ）に示すように、温度がａからｂに変化したとき、
通常は差レベルはＡからＢに変化するが、これを所定値
のＡに戻すようにＶ_dがΔＶ変化する。温度の変化が大
きければ大きいほど、Ｖ_dの変化も大きい。本実施例に
おける補正後のＶ_dと温度の関係を図10の（Ｂ）に示
す。図中に前記ΔＶ_dも図示する。このように、Ｖ_dと
温度が一対一に対応しているため、温度変化を補正後の
Ｖ_dより読み取ることができる。本実施例は、この態様
を温度変化時のＦＰＮキャンセルに利用するものであ
る。

【００３３】次に、第２実施例の動作について説明す
る。本実施例は、ＦＰＮデータを補正Ｖ_d値に対応させ
ながら記憶する初期設定と、実際の映像信号の読み出し
の二つの動作を必要とする。まず初期設定について、図
９及び図11の（Ａ）に示すフローチャートに基づいて説
明する。初期設定時は、フローチャートのステップａに
示すように、ＣＭＤ撮像装置21は遮光されており、温度
ａになっている。次いでステップｂに示すように、プリ
アンプ22によって増幅されたＣＭＤ撮像装置21の出力信
号が、サンプルホールド回路25−１，25−２にも入力さ
れ、それぞれ無信号レベルＶ₀，光学的黒信号レベルＶ
_OBがサンプルホールドされ、両者が減算されて差レベル
Ｖ_Aが得られる。サンプルホールドされるタイミング
は、前記図６に示したとおりである。次に、ステップｃ
において前記差レベルＶ_Aは比較器28に入力されて基準
値Ｖ_refと比較され、差レベルＶ_Aと基準値Ｖ_refの差
に応じたＶ_d補正制御信号Ｓ_dが、Ｖ_d補正回路29及び
Ｖ_d値データ変換回路30に送出される。次いでステップ
ｄにおいて、Ｖ_d補正回路29では、この補正制御信号Ｓ
_dに基づいて適切な補正Ｖ_d値が自動的に設定され、Ｃ
ＭＤ撮像装置21に供給される。これによりＣＭＤ撮像装
置21の出力信号は、所定値に保持される。そしてステッ
プｅにおいては、Ｖ_d値が補正された後のＣＭＤ撮像装
置21の出力信号が、プリアンプ22を介してＦＰＮ読み出
し回路23に入力され、ＦＰＮ読み出し回路23において該
温度におけるＦＰＮデータが読み出される。

【００３４】次いで、ステップｆに示すにように、該Ｆ
ＰＮデータはＦＰＮ／Ｖ_d値メモリ31に入力され、該メ
モリ31に記憶される。同時に、前記ステップｃに示した
ように、比較器28よりＶ_d値データ変換回路30に入力さ
れたＶ_d補正制御信号Ｓ_dは、Ｖ_d値データ変換回路30
において補正Ｖ_d値のデータに変換された後、ＦＰＮ／
Ｖ_d値メモリ31に入力され、記憶される。ＦＰＮ／Ｖ_d
値メモリ31においては、該ＦＰＮデータと補正Ｖ_d値は
図11の（Ｂ）に示すデータテーブルのように、両者がそ
れぞれ対応した形で記憶される。次にステップｇにおい
て、初期設定を終了するかどうかの判断を行う。終了し
ない場合は、ステップｈにおいて、ＣＭＤ撮像装置21の
温度を何らかの方法（例えばビデオカメラ本体を恒温層
に入れるなど）で、温度ａから温度ｂに変化させる。そ
の後、再び前記フローチャートのステップｂ〜ｇを繰り
返す。このようにして、何回か温度を適当に変化させ、
それぞれの温度に対応するＦＰＮデータと補正Ｖ_d値の
データを記憶する。温度変化は、実際使用時に予想され
る温度帯内、もしくはビデオカメラの規格温度帯内を数
点選択する。

【００３５】次に映像信号の読み出しについて、図９及
び図12に示すフローチャートに基づいて説明する。まず
フローチャートのステップｉに示すように、ＣＭＤ撮像
装置21の温度が温度ｂであったとする。この時、ステッ
プｊに示すように、ＣＭＤ撮像装置21の出力信号はプリ
アンプ22によって増幅された後、初期設定時と同様にサ
ンプルホールド回路25−１，25−２を介して減算器26に
入力され、差レベルＶ_Aが検出される。次に、ステップ
ｋにおいて、比較器28において差レベルＶ_Aと基準値Ｖ
_refの差に応じたＶ_d補正制御信号Ｓ_dが生成され、Ｖ
_d補正回路29及びＶ_d値データ変換回路30に送出され
る。そして、ステップｌにおいてＶ_d補正回路29によっ
てＣＭＤ撮像装置21のＶ_dが補正され、ＣＭＤ撮像装置
21の差レベルが所定値に設定される。一方、ステップｍ
においてＶ_d値データ変換回路30に送出されたＶ_d補正
制御信号Ｓ_dは、そこで補正Ｖ_d値のデータに変換さ
れ、ＦＰＮ／Ｖ_d値メモリ31に入力され、該補正Ｖ_d値
に対応するＦＰＮデータをＦＰＮ減算器24に出力する。
ＣＭＤ撮像装置21の温度は、温度ｂであるため、補正Ｖ
_d値はＢＢである。図11の（Ｂ）に示されるデータテー
ブルより、補正Ｖ_d値ＢＢに対応するＦＰＮデータはβ
であるため、ＦＰＮ減算器24にはＦＰＮデータβが出力
される。そして、ステップｎにおいて、ＦＰＮ減算器24
ではＣＭＤ撮像装置21の出力信号からＦＰＮデータβが
減算され、ＦＰＮが除去された映像信号として他の回路
へ出力される。このようにして、ＦＰＮキャンセルが行
われる。

【００３６】以上説明したとおり、この実施例によれ
ば、特開平４−１５２７７３号公報に示されている従来
のビデオカメラにおいても、ＣＭＤ撮像素子の温度が変
化しても、温度センサ等を使用せずに、ＣＭＤ撮像素子
の補正バイアス電圧値を検出し、該補正バイアス電圧値
に対応するＦＰＮデータを読み出すことにより、各温度
時の正確なＦＰＮデータを使用してＦＰＮキャンセルを
行うことができる。

【００３７】本実施例においては、差レベルを所定値に
する補正バイアス電圧をドレインバイアス電圧とした
が、他のバイアス電圧でも構わない。例えば、ＣＭＤ撮
像素子においては、基板バイアス電圧やゲート部に入力
される読み出しバイアス電圧によっても、同種の動作を
行うことができる。

【００３８】また第１実施例と同様に、初期設定時の温
度のサンプリング数は、必要とされるＦＰＮキャンセル
の精度に依存する。通常の使用時は、ビデオカメラの使
用温度範囲内で数点取れば十分である。この時、サンプ
リング温度間の温度については、データを補間して使用
すればよい。これは、先に述べたように、例えば図８の
（Ａ），（Ｂ）に示されるように、初期設定においてサ
ンプリング温度を４点にして、それぞれに対応する差レ
ベルとＦＰＮデータを記憶し、サンプリング温度間のデ
ータは図８の（Ａ），（Ｂ）のように直線補間する。こ
のようにして記憶されたデータは、図８の（Ｃ）に示す
ような対応関係を持つため、これを用いて各温度でＦＰ
Ｎキャンセルができる。このようにして、サンプリング
温度を少なくすることも可能である。

【００３９】以上の各実施例においては、ＣＭＤ撮像素
子を画素として用いた固体撮像装置を使用したものにつ
いて説明したが、出力信号が温度によって変化する他の
光電変換素子を画素として用いた固体撮像装置を使用し
たビデオカメラに対しても、本発明を適用することがで
きる。

【００４０】

【発明の効果】以上の実施例に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、温度センサ等を使用せずに固体撮
像装置の温度の変化を検出し、各温度に対応したＦＰＮ
データを用いてＦＰＮキャンセルを行うことができる。
更に、温度センサ等を固体撮像装置の裏面に取り付けた
場合よりも正確に素早く状態の変化を検知することがで
きる。また、温度センサ等を不要としているため、コス
トダウンができ、且つ周辺回路を含む固体撮像装置の実
装容積を小さくできる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明を説明するための信号読み
出し部の概念ブロック図及び信号記憶部のデータテーブ
ルを示す図である。

【図２】請求項２記載の発明を説明するための信号読み
出し部の概念ブロック図及び信号記憶部のデータテーブ
ルを示す図である。

【図３】本発明の第１実施例の信号読み出し部の構成を
示すブロック構成図である。

【図４】ＣＭＤ撮像素子の信号電流と温度との対応関係
を示す図である。

【図５】第１実施例の初期設定時の動作を説明するため
のフローチャート及び信号記憶部のデータテーブルを示
す図である。

【図６】ＣＭＤ撮像素子の出力信号のサンプルホールド
のタイミングを示す図である。

【図７】第１実施例の映像信号読み出し時の動作を説明
するためのフローチャートである。

【図８】サンプリング温度間の補間方法を示す図であ
る。

【図９】本発明の第２実施例の信号読み出し部を示すブ
ロック構成図である。

【図10】第２実施例における差レベルと温度の対応関
係、及び補正後のドレインバイアスと温度の対応関係を
示す図である。

【図11】第２実施例の初期設定時の動作を説明するため
のフローチャート及び信号記憶部のデータテーブルを示
す図である。

【図12】第２実施例の映像信号読み出し時の動作を説明
するためのフローチャートである。

【図13】従来のビデオカメラの信号読み出し部を示すブ
ロック構成図及び信号記憶部のデータテーブルを示す図
である。

【図14】ＣＭＤ撮像素子の出力信号を示す図である。

【図15】従来の他のビデオカメラの信号読み出し部を示
すブロック構成図である。

【符号の説明】

１固体撮像装置２ＦＰＮ読み出し手段３差レベル検出手段４ＦＰＮ／差レベル記憶保持手段５ＦＰＮキャンセル手段 11 固体撮像装置 12 ＦＰＮ読み出し手段 13 差レベル検出手段 14 バイアス補正制御信号発生手段 15 バイアス補正回路 16 ＦＰＮ／補正バイアス記憶保持手段 17 ＦＰＮキャンセル手段 21 ＣＭＤ撮像装置 22 プリアンプ 23 ＦＰＮ読み出し回路 24 ＦＰＮ減算器 25-1，25-2 サンプルホールド回路 26 減算器 27 ＦＰＮ／差レベルメモリ 28 比較器 29 Ｖ_d補正回路 30 Ｖ_d値データ変換回路 31 ＦＰＮ／Ｖ_d値メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】温度により出力信号のレベルが変化する
光電変換素子を画素として用いた固体撮像装置を使用
し、該固体撮像装置の駆動回路及び映像信号処理回路等
を備えたビデオカメラにおいて、前記固体撮像装置の出
力信号の光学的黒レベルと無信号レベルとの差レベルを
検出する手段と、該固体撮像装置の固定パターンノイズ
を読み出す手段と、該固体撮像装置の前記差レベルと前
記固定パターンノイズを同時にそれぞれが対応する形で
信号記憶部に記憶保持させる手段と、記憶保持されてい
る前記固定パターンノイズを信号記憶部から読み出し該
固体撮像装置の出力信号より減算する手段と、前記差レ
ベル検出手段よりある差レベルが検出されたとき該差レ
ベルに対応する固定パターンノイズを信号記憶部より読
み出す手段とを有し、映像信号読み出し時に、検出され
た差レベルに対応する固定パターンノイズを前記信号記
憶部より読み出し、該映像信号より該固定パターンノイ
ズを減算するように構成したことを特徴とするビデオカ
メラ。
【請求項２】温度により出力信号のレベルが変化し且
つ入力バイアス電圧値によって出力信号のレベルが増減
する光電変換素子を画素として用いた固体撮像装置を使
用し、該固体撮像装置の駆動回路及び映像信号処理回路
等を備えたビデオカメラにおいて、前記固体撮像装置の
出力信号の光学的黒レベルと無信号レベルとの差レベル
を検出する手段と、前記差レベルの変動量に応じて前記
固体撮像装置のバイアス電圧を補正する制御信号を発生
させる手段と、該制御信号に基づいてバイアス電圧を補
正するバイアス補正回路と、前記固体撮像装置の固定パ
ターンノイズを読み出す手段と、前記固体撮像装置の前
記補正バイアス電圧値と前記固定パターンノイズをそれ
ぞれが対応する形で信号記憶部に記憶保持させる手段
と、記憶保持されている前記固定パターンノイズを信号
記憶部から読み出し前記固体撮像装置の出力信号より減
算する手段と、前記補正バイアス電圧値がある値である
とき該補正バイアス電圧値に対応する固定パターンノイ
ズを信号記憶部より読み出す手段とを有し、映像信号読
み出し時に該バイアス補正回路からの補正バイアス電圧
により前記差レベルを所定値に設定して、該補正バイア
ス電圧値に対応する固定パターンノイズを前記信号記憶
部より読み出し、該映像信号より減算するように構成し
たことを特徴とするビデオカメラ。
【請求項３】前記固体撮像装置は、ＣＭＤ撮像素子を
画素として用いた固体撮像装置であることを特徴とする
請求項１又は２記載のビデオカメラ。