JPH0937107A - 撮像信号補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回路構成を簡素化でき、コストを低減すること
ができる撮像信号補正装置を提供する。 【解決手段】暗時の撮像信号をデジタル信号に変換する
ためのＡ／Ｄ変換器４と、このＡ／Ｄ変換器４から出力
されたデジタル信号を記憶するためのメモリ５と、この
メモリ５から読み出されたデジタル信号をアナログ信号
に変換するためのＤ／Ａ変換器６と、このＤ／Ａ変換器
６から出力されたアナログ信号の極性を反転させるため
の反転増幅器９とが設けられ、この反転増幅器９の出力
信号を撮像信号をサンプリングするためのサンプルホー
ルド回路１のホールドキャパシタＣH の接地用端子１５
に入力することで、撮像信号から暗時の撮像信号が実効
的に減算され、このＳ／Ｈ回路１の出力信号は後段に設
けられたＡ／Ｄ変換器７によりグリッチが取り除かれる
と共にデジタル信号に変換される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像信号補正装置
に関し、詳しくはシェーディングを補正する装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ＨＤＴＶ（High Definition TV）等で用
いる高精細カメラは、高精度で高速性に優れた信号処理
が必要となっている。このため、一般的に固体撮像素子
等によって得られる撮像信号をＡ／Ｄ変換する場合、Ａ
／Ｄ変換中に入力が変化することで生ずる誤差を防止す
るために、Ａ／Ｄ変換前段処理として高精度のサンプル
ホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）を用いて撮像信号をサンプ
リング・ホールドし、Ａ／Ｄ変換器への入力信号の精度
向上を図ることが知られている。また、Ａ／Ｄ変換器の
入力レンジを有効に使用するために、撮像信号に含まれ
るシェーディングを予めアナログ的に補正することが、
例えば、ＵＳＰ３９４９１６２に開示されている。

【０００３】この従来の撮像信号補正装置を図４〜図５
を用いて説明する。図４は、従来の撮像信号補正装置を
示すブロック図である。図４において、固体撮像素子に
よって得られた撮像信号は、Ｓ／Ｈ回路１でＳ／Ｈパル
スのタイミングによりサンプリングされ、減算器２の正
極側端子に入力される。一方、暗時の撮像信号が供給さ
れるときのみオンとなるスイッチ３により、暗時の撮像
信号はスイッチ３を介してＡ／Ｄ変換器４に入力され
る。このスイッチ３は、例えば、固体撮像素子への入射
光を遮光するため装置内に設けられた遮光板（図示せ
ず）の開閉に応じた暗時取り込みパルスによりオン・オ
フされるようになされている。Ａ／Ｄ変換器４に入力さ
れた暗時の撮像信号は、デジタル信号に変換され、メモ
リ５に記憶される。このメモリ５に記憶されたデジタル
信号は、Ｓ／Ｈ回路１の出力信号と同期したタイミング
で読み出されてＤ／Ａ変換器６によりアナログ信号に変
換され、減算器２の負極側端子に入力される。減算器２
では、Ｓ／Ｈ回路１の出力信号からＤ／Ａ変換器６の出
力信号レベルが減算され、この減算結果である減算器２
の出力信号がＡ／Ｄ変換器７に入力される。

【０００４】以上のように構成された撮像信号補正装置
の処理動作を図５（ａ）〜（ｃ）の信号波形図を用いて
説明する。図５において、縦軸は信号レベル、横軸は時
間軸である。まず、上記遮光板を閉じて遮光すると、こ
れに応じてスイッチ３がオンとなり、暗時の撮像信号が
Ａ／Ｄ変換器４によりデジタル信号に変換され、メモリ
５に記憶される。この暗時の撮像信号がシェーディング
である。このシェーディングは、温度の変化等により変
化するため、撮影環境が変わる毎に新たな暗時の撮像信
号（シェーディング）をメモリ５に記憶する必要があ
る。次に、上記遮光板を開くと、これに応じてスイッチ
３はオフとなり、通常の撮影が行われる。

【０００５】固体撮像素子によって得られた撮像信号
は、Ｓ／Ｈ回路１でサンプリング・ホールドされ、その
出力信号として図５（ａ）に実線で示す信号波形が得ら
れる。これは、出力信号波形がランプ波形となるような
被写体を撮像したときのものである。図５（ａ）におい
て、破線の下方の斜線で示された部分が暗時の撮像信号
であるシェーディングである。メモリ５に記憶された暗
時の撮像信号は、上述したようにＳ／Ｈ回路１の出力信
号と同期したタイミングで読み出され、Ｄ／Ａ変換器６
でアナログ信号に変換されるが、そのアナログ出力信号
波形は図５（ｂ）に示された通りのものである。Ｓ／Ｈ
回路１の出力信号からＤ／Ａ変換器６の出力信号を減算
した減算器２の出力信号が図５（ｃ）で示す信号波形で
ある。この信号波形図から了解される通り、撮像信号か
ら暗時の撮像信号（シェーディング）を減算しているの
で、減算器２からはシェーディングが取り除かれた出力
信号が得られることになる。

【０００６】しかしながら、メモリ５に記憶された暗時
の撮像信号をＤ／Ａ変換する際に、グリッチが発生する
という問題がある。このグリッチは、Ｄ／Ａ変換器の入
力に大きな桁上がりが生じたとき、即ち、入力されるデ
ジタル信号のビットが多数切り換わるときに、Ｄ／Ａ変
換器内の複数のスイッチが切り換わるタイミングにずれ
が生じ、このずれにより大きな誤差成分としてＤ／Ａ変
換器の出力信号にスパイク状に現れるものである。図６
は、グリッチの発生部分を拡大した図であり、図６
（ａ）は遮光した状態でのＳ／Ｈ回路１の出力信号波
形、図６（ｂ）はＤ／Ａ変換器６の出力信号波形、図６
（ｃ）は減算器２の出力信号波形である。図６（ｂ）の
グリッチＡは、後段のＡ／Ｄ変換器でグリッチをサンプ
リングしないようにＡ／Ｄ変換パルスのタイミングを調
整して取り除くことが考えられる。しかしながら、図６
（ａ）のＳ／Ｈ回路１の出力信号から上述のグリッチＡ
を有するＤ／Ａ変換器６の出力信号を減算器２にて減算
すると高周波成分をもつグリッチＡは、図６（ｃ）に示
すように信号伝達系の時定数に応じて波形がなまり、時
間軸方向に拡がってしまうため、Ａ／Ｄ変換パルスのタ
イミング調整が非常に難しくなるという不具合が生じ
る。

【０００７】この不具合を解決するために、減算器２の
前段でグリッチを取り除くようにした撮像信号補正装置
の構成例を図７に示す。既述の図４との対応部は同一符
号により示し、詳細な説明は省略する。図４と異なる点
は、Ｄ／Ａ変換器６の出力側にグリッチＡを取り除くデ
グリッチ回路としてのＳ／Ｈ回路８を設けたことであ
る。このデグリッチ回路の動作を図８（ａ）〜（ｃ）の
信号波形図を用いて説明する。図８において、縦軸は信
号レベル、横軸は時間軸である。図８（ａ）は、グリッ
チＡを有するＤ／Ａ変換器６の出力信号波形であり、こ
の出力信号はＳ／Ｈ回路８に入力される。Ｓ／Ｈ回路８
では、グリッチＡをサンプリングしないようにタイミン
グ調整された図８（ｂ）に示すＳ／ＨパルスによってＤ
／Ａ変換器６の出力信号がサンプリング・ホールドされ
る。この結果、Ｓ／Ｈ回路８からは、図８（ｃ）に示す
ように、グリッチＡが取り除かれた出力信号が得られ
る。尚、Ｓ／Ｈパルスは、人間が適宜の測定手段により
Ｄ／Ａ変換器６の出力信号波形を観測しながらグリッチ
Ａをサンプリングしないようにタイミングを調整してい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７の
撮像信号補正装置においても、デグリッチ回路としての
Ｓ／Ｈ回路８が増えることで不具合が生じてしまう。即
ち、上述したように、Ｄ／Ａ変換器６の出力を見てＳ／
Ｈ回路８のＳ／Ｈパルスのタイミングを調整し、且つ、
このＳ／Ｈ回路８のＳ／ＨパルスとＳ／Ｈ回路１のＳ／
Ｈパルスが同期するようにタイミングを調整する必要が
あり、タイミング調整が非常に複雑で困難なものとな
る。また、高精度のＳ／Ｈ回路を２つ用いることでコス
ト高を招いてしまう。

【０００９】そこで、本発明の目的は、回路構成を簡素
化でき、コストを低減することができる撮像信号補正装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明による撮像信号補正装置は、暗時の撮像信号
をデジタル信号に変換するための第１のＡ／Ｄ変換器
と、この第１のＡ／Ｄ変換器から出力されたデジタル信
号を記憶するためのメモリと、このメモリから読み出さ
れたデジタル信号をアナログ信号に変換するためのＤ／
Ａ変換器と、このＤ／Ａ変換器から出力されたアナログ
信号の極性を反転させるための反転増幅器と、撮像信号
をサンプリング・ホールドするためのサンプルホールド
回路と、このサンプルホールド回路の出力信号をデジタ
ル信号に変換するための第２のＡ／Ｄ変換器とを具備
し、上記反転増幅器の出力信号を上記サンプルホールド
回路のホールドキャパシタの負極側端子に入力して、撮
像信号から暗時の撮像信号を実効的に減算するようにな
されたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の撮像信号補正装置の実施
例を図１〜図３を用いて説明する。図１は、本発明の撮
像信号補正装置の実施例を示すブロック図である。上述
した図４の従来例との対応部は同一符号により示し、詳
細な説明は省略する。撮像信号は、Ｓ／Ｈ回路１に入力
され、同回路に供給されるＳ／Ｈパルスのタイミングで
サンプリング・ホールドされる。一方、暗時の撮像信号
は、スイッチ３を介して第１のＡ／Ｄ変換器としてのＡ
／Ｄ変換器４によりデジタル信号に変換され、メモリ５
に記憶される。このメモリ５から読み出されたデジタル
信号は、Ｄ／Ａ変換器６によりアナログ信号に変換され
て反転増幅器９に入力される。この反転増幅器９では、
Ｄ／Ａ変換器６の出力信号の極性を反転させ、この反転
された出力信号が後述するＳ／Ｈ回路１のホールドキャ
パシタＣH の負極側端子（接地用端子）に入力される。
Ｓ／Ｈ回路１の出力信号は、第２のＡ／Ｄ変換器として
のＡ／Ｄ変換器７に入力され、デジタル信号に変換され
る。尚、上述のメモリ５からのデジタル信号の読み出し
のタイミングは、後段のＳ／Ｈ回路１に入力される際
に、同じく入力される撮像信号と同期するように選ばれ
る。

【００１２】図２は、Ｓ／Ｈ回路１の構成を示す図であ
る。入力端子１０から入力された撮像信号は、入力バッ
ファ１１を介してＳ／Ｈパルス入力端子１２から供給さ
れるＳ／Ｈパルスのタイミングによりサンプリング・ホ
ールドされる。Ｓ／Ｈパルスのサンプル期間には、サン
プリングされた信号電圧がホールドキャパシタＣH に蓄
積されると共に出力バッファ１３を介して出力端子１４
から出力される。また、ホールド期間中には、ホールド
キャパシタＣH に蓄積されている信号電圧が読み出さ
れ、同様に出力バッファ１３を介して出力端子１４から
出力される。ホールドキャパシタＣH の負極側端子（接
地用端子）１５は、通常のＳ／Ｈ回路では接地するよう
になされているが、本発明では、負極側端子（接地用端
子）１５に上述した反転増幅器９の出力信号を入力する
ようになされている。

【００１３】以上のように構成された本発明の撮像信号
補正装置の動作を図３（ａ）〜（ｆ）の信号波形図を用
いて説明する。図３において、全図を通して、縦軸は信
号レベル、横軸は時間軸である。図３は、遮光した状態
での動作を示している。遮光状態であるため、図３
（ａ）に示す暗時の撮像信号は、Ｓ／Ｈ回路１とスイッ
チ３を介してＡ／Ｄ変換器４とに入力される。Ｓ／Ｈ回
路１では、図３（ｂ）に示すＳ／Ｈパルスにより暗時の
撮像信号がサンプリング・ホールドされ、図３（ｃ）に
示す信号電圧が得られる。

【００１４】一方、Ａ／Ｄ変換器４に入力された暗時の
撮像信号は、デジタル信号に変換され、メモリ５に記憶
される。このメモリ５に記憶されたデジタル信号は、上
述したタイミングで読み出され、Ｄ／Ａ変換器６により
アナログ信号に変換されて反転増幅器９に入力される。
図示しないが、Ｄ／Ａ変換器６の出力信号には、上述し
たグリッチＡが含まれている。この反転増幅器９では、
アナログ信号に変換された暗時の撮像信号の極性が反転
され、図３（ｄ）に示すようにグリッチＡを有する出力
信号が得られる。この出力信号がＳ／Ｈ回路１の負極側
端子（接地用端子）１５に入力されることで、サンプリ
ングされた暗時の撮像信号と極性の反転した暗時の撮像
信号が加算され、即ち、撮像信号（遮光状態であるため
暗時の撮像信号）から暗時の撮像信号が実効的に減算さ
れる。

【００１５】出力端子１４からは、出力バッファ１３を
介して図３（ｅ）に示すグリッチＡを含む減算された信
号が出力され、Ａ／Ｄ変換器７に入力される。このグリ
ッチＡは、Ｓ／Ｈ回路１の出力信号を見ながら、図３
（ｆ）に示すようにグリッチ部分を避けるようにして立
ち上がりで動作するＡ／Ｄ変換器７のＡ／Ｄ変換パルス
のタイミングを調整し、このＡ／Ｄ変換パルスによりＡ
／Ｄ変換することのみで取り除かれる。

【００１６】而して、本装置では撮像中に常時シェーデ
ィング補正がなされるものであって、このシェーディン
グ補正について説明する。先ず、撮影前に遮光板を閉じ
てメモリ５に暗時の撮像信号（シェーディング）を記憶
させる。次いで、上記遮光板を開き、固体撮像素子によ
って得られた撮像信号がＳ／Ｈ回路１に入力される。こ
の撮像信号にはシェーディングが含まれているが、図３
で上述したようにＳ／Ｈ回路１で入力された撮像信号か
ら予め記憶された暗時の撮像信号（シェーディング）が
実効的に減算されてシェーディングの補正がなされる。
Ｓ／Ｈ回路１の出力信号はグリッチＡが含まれたままで
あるが、後段のＡ／Ｄ変換器７のＡ／Ｄ変換パルスのタ
イミングをグリッチＡを避けるように調整し、Ａ／Ｄ変
換することで取り除かれる。

【００１７】上述のように撮像信号補正装置を構成すれ
ば、Ｓ／Ｈ回路によりサンプリングすると共にシェーデ
ィングを補正でき、減算器やデグリッチ回路としての別
途のＳ／Ｈ回路を必要としない。従って、Ｓ／Ｈ回路が
増えることで生じる複雑な各Ｓ／Ｈパルスのタイミング
を調整する必要がなく、また、回路構成を簡素化でき、
コストの低減を図ることができる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明の撮像信号補正装
置によれば、Ｓ／Ｈ回路によりシェーディングを補正す
ることができるので、回路構成を簡素化でき、コストの
低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像信号補正装置の実施例を示すブロ
ック図。

【図２】図１のＳ／Ｈ回路の構成を示す図。

【図３】本発明の撮像信号補正装置の動作を示す信号波
形図。

【図４】従来の撮像信号補正装置を示すブロック図。

【図５】従来の撮像信号補正装置の動作を示す信号波形
図。

【図６】図５のグリッチの発生部分を拡大した図。

【図７】デグリッチ回路を用いた従来の撮像信号補正装
置を示すブロック図。

【図８】図７のデグリッチ回路の動作を示す信号波形
図。

【符号の説明】

１ サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ回路） ２ 減算器 ３ スイッチ ４ Ａ／Ｄ変換器 ５ メモリ ６ Ｄ／Ａ変換器 ７ Ａ／Ｄ変換器 ８ サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ回路） ９ 反転増幅器 １０ 入力端子 １１ 入力バッファ １２ Ｓ／Ｈパルス入力端子 １３ 出力バッファ １４ 出力端子 １５ 負極側端子（接地用端子）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】暗時の撮像信号をデジタル信号に変換する
   ための第１のＡ／Ｄ変換器と、この第１のＡ／Ｄ変換器
   から出力されたデジタル信号を記憶するためのメモリ
   と、このメモリから読み出されたデジタル信号をアナロ
   グ信号に変換するためのＤ／Ａ変換器と、このＤ／Ａ変
   換器から出力されたアナログ信号の極性を反転させるた
   めの反転増幅器と、撮像信号をサンプリング・ホールド
   するためのサンプルホールド回路と、このサンプルホー
   ルド回路の出力信号をデジタル信号に変換するための第
   ２のＡ／Ｄ変換器とを具備し、上記反転増幅器の出力信
   号を上記サンプルホールド回路のホールドキャパシタの
   負極側端子に入力して、撮像信号から暗時の撮像信号を
   実効的に減算するようになされたことを特徴とする撮像
   信号補正装置。