KR20060052366A - 고체촬상소자의 신호처리장치 및 방법과 촬상장치 - Google Patents

고체촬상소자의 신호처리장치 및 방법과 촬상장치 Download PDF

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Abstract

컬럼앰프방식의 C－MOS 이미지 센서에 있어서, 컬럼 앰프의 특성에 온도 격차가 있어도, 확실히 세로무늬 노이즈를 제거한다.
C－MOS 이미지 센서의 세로무늬 노이즈의 제거처리부(50)는, 이미지 센서로부터 출력된 화상신호의 컬럼 마다의 오차값을 격납하는 오차값 격납 메모리(32)와 온도센서(52)와, 오차값을 보정하는 보정부(53~56)와 이미지 센서로부터 출력된 화상신호로부터 보정부(53~56)에 의해 보정된 오차값을 감산하는 감산회로(57)를 갖춘다. 오차값 격납 메모리(32)의 컬럼 마다의 오차값은, 이미지 센서를 차광 하여 얻어진 화소신호의 평균값을 산출하고, 화소신호로부터 그 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 컬럼마다 누적한 것이다. 보정부(53~56)는, 컬럼위치에 대응한 오차값을 오차값 격납 메모리(32)로부터 읽어내고, 온도센서(52)에 의해 검출한 온도에 따른 보정게인(G)을 읽어낸 오차값에 승산하고, 오차값을 보정한다.

Description

고체촬상소자의 신호처리장치 및 방법과 촬상장치{Signal processing apparatus and signal processing method for solid-state image pickup element and image pickup apparatus}
도 1은, 본 발명이 적용된 비디오 카메라의 블록 구성도이다.
도 2는, C－MOS 이미지 센서의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은, C－MOS 이미지 센서내의 단위 화소의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4는, A／D변환기가 내장된 타입의 C－MOS 이미지 센서의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5는, 제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부의 블록 구성도이다.
도 6은, 제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부의 오차값 산출 처리의 플로차트이다.
도 7은, 제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부의 보정 게인 산출의 플로차트이다.
도 8은, 제 2의 세로무늬 노이즈 제거처리부의 블록 구성도이다.
도 9는, 제 2의 세로무늬 노이즈 제거처리부의 보정 게인 산출의 플로차트이다.
도 10은, 제 3의 세로무늬 노이즈 제거처리부의 블록 구성도이다.
도 11은, 제 3의 세로무늬 노이즈 제거처리부의 보정 게인 산출의 플로차트이다.
도 12는, 제 4의 세로무늬 노이즈 제거처리부의 블록 구성도이다.
도 13은, 제 4의 세로무늬 노이즈 제거처리부의 보정 게인 산출의 플로차트이다.
*부호의 설명
10. 비디오 카메라 12. C－MOS 이미지 센서
17. 카메라 신호처리부 18. 시스템 제어기
30, 40, 50, 70. 세로무늬 노이즈 제거처리부
본 발명은, C－MOS 이미지 센서등의 고체 촬상장치로부터 출력된 화상신호에 대하여 신호처리를 행하는 고체촬상소자의 신호처리장치 및 방법과 C－MOS 이미지 센서등의 고체촬상장치를 이용한 촬상장치에 관한 것이다.
근년, C―MOS형의 반도체 제조 프로세스를 이용한 이미지 센서(이하, C－MOS이미지 센서라고 한다.)가 넓게 실용화되고 있다. C－MOS 이미지 센서에서는, 예를 들면, m열×n행의 매트릭스형으로 배치된 단위 화소로부터 얻어지는 화소신호를, 1화소씩 차례차례 읽어 낼 수 있다. 구체적으로는, C－MOS 이미지 센서는, 수직방향(컬럼 방향이라고도 한다.)에 늘어선 n개의 단위 화소로부터 발생된 화소 신호를 전송하는 m개의 컬럼 신호선과, 수평방향으로 늘어선 m개 마다 동작시키는 단위 화소를 선택하는 n개의 수평선택선이, 격자모양으로 배선되어 있고, 이들 컬럼 신호선 및 수평선택선에 의해 n행×m열의 단위 화소를 1개씩 차례차례 래스터 스캔(raster scan)하여 화상신호를 생성한다.
[특허 문헌 1] 특개 2002－125155호 공보
C－MOS 이미지 센서안에, 컬럼 신호선 마다 증폭기(컬럼 증폭기라고 한다.)가 설치된 C－MOS 이미지 센서가 알려져 있다. 이와 같은 C－MOS 이미지 센서를, 컬럼 앰프식 C－MOS 이미지 센서라고 한다.
컬럼 앰프식 C－MOS 이미지 센서에서는, 컬럼 증폭기 마다의 증폭율 오차에 의해, 화면의 수직방향의 줄무늬가 발생해 버린다. 이 줄무늬는, 촬상하는 피사체에 관계없이 고정 패턴으로 정상적으로 발생하고, 화질을 열화 시킨다. 이하, 이 줄무늬의 것을 세로무늬 노이즈라고 한다.
이와 같은 세로무늬 노이즈는, 보다 작게 하는 것이 바람직하다. 세로무늬 노이즈를 제거하는 방법이 특허 문헌 1에 기재되어 있다. 특허 문헌 1에 기재된 기술은, 어두운 상태로 촬상한 화상신호를 검출하고, 검출한 화상신호를 노이즈 성분으로서 라인 버퍼에 기억해 두고, 촬상시에 상기 노이즈 성분을 화상신호로부터 감산한다고 하는 것이다.
그렇지만, 이 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 온도격차, 컬럼 앰프의 리니어리티(linearity)의 격차가 존재하기 때문에, 세로무늬 노이즈를 완전하게는 제 거할 수 없다.
본 발명은, 이와 같은 과제를 해결하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명에 관계되는 고체촬상소자의 신호처리장치는, 컬럼 방향으로 늘어선 화소로부터 얻어지는 화상신호를 출력하는 출력계통을, 내부에 복수 가지는 고체촬상소자의 신호처리장치에 있어서,
상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 마다의 오차값을 보정하는 보정수단과,
온도를 검출하는 온도검출수단과, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호로부터, 보정수단에 의해 보정된 오차값을 감소하는 감산수단을 갖추고, 상기 컬럼 마다의 오차값은, 상기 고체촬상소자를 차광 또는 상기 고체촬상소자에 대하여 일정 광량의 빛을 조사하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼 마다 누적하는 처리를, 촬상전에 미리 행함으로써 산출되며, 상기 보정수단은, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 위치에 대응한 오차값을, 상기 온도검출수단에 의해 검출된 온도에 따라 보정하고, 보정한 오차값을 상기 감산수단에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관계되는 고체촬상소자의 신호처리방법은, 컬럼방향으로 늘어선 화소로부터 얻어지는 화상신호를 출력하는 출력계통을, 내부에 복수 가지는 고체촬 상소자로부터 출력된 화상신호의 신호처리방법에 있어서, 상기 고체촬상소자를 이용한 촬상전에 미리, 상기 고체촬상소자를 차광 또는 상기 고체촬상소자에 대하여 일정 광량의 빛을 조사하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼마다 누적하고, 누적한 값을 컬럼 마다의 오차값으로서 산출해 두고, 상기 고체촬상소자를 이용한 촬상시에, 온도를 검출하고, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 위치에 대응한 오차값을, 검출한 온도에 따라, 읽어낸 상기 오차값을 보정하고, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호로부터, 보정한 오차값을 감산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관계되는 촬상장치는, 컬럼 방향으로 늘어선 화소로부터 얻어지는 화상신호를 출력하는 출력계통을, 내부로 복수 가지는 고체촬상소자를 이용한 촬상장치에 있어서, 온도를 검출하는 온도검출수단과, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 마다의 오차값을 보정하는 보정수단과, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호로부터, 보정수단에 의해 보정된 오차값을 감산하는 감산수단과, 상기 감산수단에 의해 오차값이 감산된 화상신호를 기록매체에 기록 또는 표시장치에 표시하는 기록 또는 표시수단을 갖추고, 상기 컬럼 마다의 오차값은, 상기 고체촬상소자를 차광 또는 상기 고체촬상소자에 대하여 일정 광량의 빛을 조사하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼마다 누적하는 처리를, 촬상전에 미리 행함으로써 산출되며, 상기 보정수단은, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 위치에 대응한 오차값을, 상기 온도검출수단에 의해 검출된 온도에 따라 보정하고, 보정한 오차값을 상기 감산수단에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관계되는 고체촬상소자의 신호처리장치는, 컬럼 방향으로 늘어선 화소로부터 얻어지는 화상신호를 출력하는 출력계통을, 내부에 복수 가지는 고체촬상소자의 신호처리장치에 있어서, 차광시에 있어서의 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 마다의 오차값(차광시 오차값)과, 기준으로 되는 임의의 빛의 광량(일정광량)의 빛을 조사했을 때에 있어서의 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 마다의 오차값(기준 레벨 오차값)에 근거하여 오차값을 생성하는 보정수단과, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호로부터, 보정수단에 의해 생성된 오차값을 감산하는 감산수단을 갖추고, 상기 컬럼 마다의 차광시 오차값은, 상기 고체촬상소자를 차광하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼마다 누적하는 처리를, 촬상전에 미리 행함으로써 산출되며, 상기 컬럼 마다의 기준 레벨 오차값은, 상기 고체촬상소자에 일정 광량을 조사하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체 촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼마다 누적하는 처리를, 촬상전에 미리 행함으로써 산출되며, 상기 보정수단은, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 위치에 대응한 상기 차광시 오차값 및 기준 레벨 오차값의 양자를 합성하여 오차값을 생성하고, 생성한 오차값을 상기 감산수단에 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관계되는 고체촬상소자의 신호처리방법은, 컬럼 방향으로 늘어선 화소로부터 얻어지는 화상신호를 출력하는 출력계통을, 내부에 복수 가지는 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 신호처리방법에 있어서, 상기 고체촬상소자를 이용한 촬상전에 미리, 상기 고체촬상소자를 차광하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼마다 누적하고, 누적한 값을 컬럼 마다의 차광시 오차값으로서 산출하는 동시에, 기준으로 되는 임의의 광량의 빛을 조사하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼마다 누적하고, 누적한 값을 컬럼마다의 기준 레벨 오차값으로서 산출하고, 상기 고체촬상소자를 이용한 촬상시에, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 위치에 대응한 상기 차광시 오차값 및 기준 레벨 오차값의 양자를 합성하여 오차값을 생성하고, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호로부터, 생성된 오차값을 감산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관계되는 촬상장치는, 컬럼 방향으로 늘어선 화소로부터 얻어지는 화상신호를 출력하는 출력계통을, 내부에 복수 가지는 고체촬상소자를 이용한 촬상 장치에 있어서, 차광시에 있어서의 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 마다의 오차값(차광시 오차값)과, 기준으로 되는 임의의 빛의 광량(일정광량)의 빛을 조사했을 때에 있어서의 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 마다의 오차값(기준 레벨 오차값)에 근거하여 오차값을 생성하는 보정수단과, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호로부터, 보정수단에 의해 생성된 오차값을 감산하는 감산수단과, 상기 감산수단에 의해 오차값이 감산된 화상신호를 기록매체에 기록 또는 표시장치에 표시하는 기록 또는 표시수단을 갖추고, 상기 컬럼 마다의 차광시 오차값은, 상기 고체촬상소자를 차광하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼마다 누적하는 처리를, 촬상전에 미리 행함으로써 산출되며, 상기 컬럼 마다의 기준 레벨 오차값은, 상기 고체촬상소자에 일정 광량을 조사하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼마다 누적하는 처리를, 촬상전에 미리 행함으로써 산출되며, 상기 보정수단은, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 위치에 대응한 상기 차광시 오차값 및 기준 레벨 오차값의 양자를 합성하여 오차값을 생성하고, 생성한 오차값을 상기 감산수단에 공급하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 적용된 전자식 비디오 카메라(이하, 단순히 비디오 카메라 라고 한다.)에 대하여 설명한다.
도 1에, 본 발명이 적용된 비디오 카메라(10)의 블록 구성도를 나타낸다.
비디오 카메라(10)는, 렌즈 유닛(11)과 C－MOS(Complementary - Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서(12)와 타이밍 제네레이터(13)와 아날로그 신호처리부(14)와 메모리 제어기(15)와, 메모리(16)와 카메라 신호처리부(17)와, 시스템 제어기(18)를 갖추고 있다.
렌즈 유닛(11)에는, 포커스 렌즈, 줌 렌즈 및 조리개 날개등과 이들 렌즈등을 구동하는 구동부가 설치되어 있다. 렌즈 유닛(11)은, 피사체상을 수광하여 C－MOS 이미지 센서(12)의 수광면상에 결상시킨다.
C－MOS 이미지 센서(12)는, 수광면에 매트릭스형으로 배치된 단위 화소를 가지고 있고, 각 단위 화소가 조사된 빛을 광전 변환한다. C－MOS 이미지 센서(12)는, 매트릭스형으로 배치된 단위 화소를 스캔하고 전기신호를 읽어냄으로써, 화상신호를 출력한다. 또한, C－MOS 이미지 센서(12)는, 4개의 컬럼 라인의 화상신호가 병렬로 하여 출력되는 컬럼앰프방식의 C－MOS 이미지 센서로 되고 있다.
C－MOS 이미지 센서(12)에 의해 읽어내진 화상신호는, 아날로그 신호처리부(14)에 공급된다.
타이밍 제네레이터(13)는, 신호 읽기 타이밍이나 수직동기신호등의 각종 동기신호를 발생하고, 각 회로에 공급한다.
아날로그 신호처리부(14)는, C－MOS 이미지 센서(12)로부터 출력된 4개의 출력신호마다 샘플링처리나 증폭처리등의 아날로그처리를 행하고, 4개의 출력신호마 다 A/D변환을 행하여 디지털화한다. 디지털화된 화상신호는, 메모리 제어기(14)에 의해 읽어내져 일단 메모리(16)에 격납된다.
메모리 제어기(14)는, 일단 메모리(16)에 격납된 화상신호를 1화소 열단위로 통상의 화소 순서로 읽어내고, 카메라 신호처리부(17)에 공급한다.
카메라 신호처리부(17)는, 입력된 화상신호에 대하여, 감마 보정이나 화이트밸런스등의 조정을 행한다. 게다가 카메라 신호처리부(17)는, 입력된 화상신호에 대하여, 세로무늬 노이즈의 제거처리를 행한다. 카메라 신호처리부(17)는, 신호처리를 행한 후에, NTSC나 기록미디어에 필요한 포맷의 비디오 신호로 변환한다.
또한, 세로무늬 노이즈의 제거처리부의 구성 및 처리 내용에 대해서는, 상세를 후술한다.
시스템 제어기(18)는, 비디오 카메라(10)의 각부의 제어를 행한다.
이상과 같은 비디오 카메라(10)에서는, 피사체 화상을 촬상하고, 촬상한 신호를 비디오신호로서 출력할 수 있다. 출력된 비디오 신호는, 예를 들면 하드 디스크나 광디스크에 기록되며, 또, LCD 모니터등의 파인더에 표시된다.
다음에, C－MOS 이미지 센서(12)의 구성에 대하여 설명한다.
컬럼앰프방식의 C－MOS 이미지 센서(12)의 구성을 도 2에 나타낸다.
C－MOS 이미지 센서(12)는, m열×n행의 매트릭스형으로 배치된 복수개의 단의 화소(21)와, 각 단위 화소(21)로부터 출력되는 전기신호를 전송하는 m책의 컬럼 신호선(22)(22－1, 22－2,…, 22－m)을 갖추고 있다. 또, C－MOS 이미지 센서(12)는, 수평방향으로 늘어선 m개의 한 무리의 단위 화소에 접속된 n개의 수평선택 선(23)(23－1, 23－2,…, 23―n)(와)과 n개의 수평선택선(23)에 선택신호를 공급하는 수평어드레스 선택회로(24)를 갖추고 있다.
단위 화소(21)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 적어도 포토디텍터(21A)와 C－MOS 스위치(21B)를 가지고 있다. 포토디텍터(21A)는, 조사된 빛을 수광하고, 광전변환을 행하고, 수광 광량에 따른 전기신호를 발생한다. 수평어드레스 선택회로(24)로부터 출력된 수평선택선(23)은, C―MOS 스위치(21B)의 게이트에 접속되어 있다. C－MOS 스위치(21B)는, 수평어드레스 선택회로(24)로부터 수평선택선(23)을 거쳐서 공급되는 선택신호에 의해 온／오프 제어된다. 또, 수직방향으로 늘어선 n개의 한 무리의 단위 화소(21)는, 어느 한 개의 컬럼 신호선(22)에 접속되어 있다.
이와 같은 각 단위 화소(21)에서는, 촬상시에, 포토디텍터(21A)로부터 조사 광량에 따른 전기신호가 발생한다. 각 단위 화소(21)에서는, 수평어드레스 선택회로(24)에 의해 C―MOS스위치(21B)가 온으로 되면, 포토디텍터(21A)가 발생한 전기신호가, 접속된 컬럼 신호선(22)상에 출력된다.
C－MOS 이미지 센서(12)는, 4개의 컬럼 증폭기(25)(제 1의 컬럼 증폭기(25A), 제 2의 컬럼 증폭기(25B), 제 3의 컬럼 증폭기(25C), 제 4의 컬럼 증폭기(25D)와 각 컬럼 신호선(22)에 접속된 m개의 컬럼 선택 스위치(26)(26－1, 26－2,…, 26－m)와 수직어드레스 선택회로(27)를 갖추고 있다.
m개의 컬럼 신호선(22)은, 컬럼 증폭기(25)에 대응하는 갯수(4개)가 1세트로 되며, 그들이 각 컬럼 증폭기(25)에 하나씩 컬럼 선택 스위치(26)를 거쳐서 접속되 어 있다. 즉, 4개의 세트중, 첫번째의 컬럼 신호선(22)(22-1, 22-5, …, 22－(n－3))은 컬럼 선택 스위치(26)를 거쳐서 제 1의 컬럼 증폭기(25A)에 접속되며 두번째의 컬럼 신호선(22)(22-2, 22-6,…, 22－(n－2))은 컬럼 선택 스위치(26)를 거쳐서 제 2의 컬럼 증폭기(25B)에 접속되며, 세번째의 컬럼 신호선(22)(22-3, 22-7,…, 22－(n－1))은 컬럼 선택 스위치(26)를 거쳐서 제 3의 컬럼 증폭기(25C)에 접속되며, 4번째의 컬럼 신호선(22)(22-4, 22-8,…, 22－n)은 컬럼 선택 스위치(26)를 거쳐서 제 4의 컬럼 증폭기(25D)에 접속되어 있다.
수직어드레스 선택회로(27)는, 컬럼 선택 스위치(26)를 온/오프하는 컬럼 선택신호를 발생한다. 수직어드레스 선택회로(27)는, 4개의 세트 단위로 컬럼 선택 스위치(26)를 온／오프를 제어한다. 컬럼 선택 스위치(26)가 온으로 되면, 그 컬럼 신호선(22)에 접속된 단위 화소(21)로부터 출력된 전기신호가, 컬럼 증폭기(25)에 증폭되어 외부에 출력된다.
이상과 같은 C－MOS 이미지 센서(12)에서는, 촬상시에, 각 단위 화소(21)가 광전변환하여 발생하는 전기신호가, 수평어드레스 선택회로(24) 및 수직어드레스 선택(27)에 의해 차례차례 주사되며, 외부에 출력된다. 이 때, C－MOS 이미지 센서(12)에서는, 수직방향(컬럼 방향)으로 늘어선 한 무리의 단위 화소(21)를, 4열 동시에 병렬 출력한다. 이 때문에, C－MOS 이미지 센서(12)에서는, 매우 고속으로 신호의 읽기를 행할 수 있다.
또한, 본례에서는, 4열을 병렬로 읽어내는 C－MOS 이미지 센서(12)를 나타내고 있지만, 본 발명은, 4열에 한정되지 않는다. 또, 내부에서 복수의 읽기선을 가지고, 촬상소자로부터 출력되는 직전에 1출력에 멀티플렉스되는 경우도 포함한다.
또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 컬럼 신호선(22)에, 아날로그／디지털(A/D) 변환기(28)를 삽입하고, 디지털 출력을 하도록 C－MOS 이미지 센서여도 상관없다. 이 경우, 후단의 아날로그 신호처리부(14)는 필요가 없어진다.
또한, 본례에서는, 이미지 센서로서 C－MOS 이미지 센서(12)를 이용하고 있지만, 본 발명에서는, C－MOS 이미지 센서에 한정하지 않고, CCD 이미지 센서를 이용해도 좋다.
세로무늬 노이즈 제거처리
다음에, 카메라 신호처리부(17)내에 설치되는 세로무늬 노이즈의 제거처리부에 대하여 설명을 한다.
또한, 이하, 세로무늬 노이즈 제거처리부의 구체적인 예로서 이하, 제 1에서 제 4의 세로무늬 노이즈 제거처리부를 설명한다. 카메라 신호처리부(17)에는, 제 1에서 제 4의 세로무늬 노이즈 제거처리부의 어느 하나를 설치해도 좋고, 이들을 조합하여 설치해도 좋다.
제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부
도 5는, 제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부(30)의 블록 구성도이다.
제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부(30)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 오차값 산출부(31)와 오차값 격납 메모리(32)와 노이즈 제거부(33)를 갖추고 있다.
오차값 산출부(31)는, C－MOS 이미지 센서(12)의 컬럼 증폭기(25)의 증폭율 불규칙등에 따라 발생하는 세로무늬 노이즈를 미리 검출하고, 검출한 세로무늬 노이즈 성분에 따른 컬럼 마다의 오차값을 산출하고, 그 오차값을 오차값 격납 메모리(32)에 격납한다. 여기서, 미리 세로무늬 노이즈를 검출해 두는 것은, 촬상동작전까지 검출한다고 하는 의미이며, 예를 들면, 공장출하시, 전원투입시 또는 리셋트시에 검출하는 것이다. 즉, 이 오차값 산출부(31)는, 공장 출하시, 전원 투입시 또는 리셋트시에 동작하는 회로이다. 또한, 본례에서는, 오차값 산출부(31)를 카메라 신호처리회로(17) 내부에 설치된 하드웨어이지만, 시스템 제어기(18)가 소프트웨어에 의해 상기 오차값 산출부(31)와 동등의 처리를 행해도 좋다.
오차값 격납 메모리(32)는, 오차값 산출부(31)에 의해 산출된 오차값을 보관 유지해 두는 메모리이며, 예를 들면, 플래쉬 메모리등의 불휘발성 메모리이다. 또한, 전원투입시나 오토 블랙중에 노이즈를 산출하는 경우에는, 오차값 격납 메모리(32)는 불휘발성 메모리일 필요는 없다. 오차값 격납 메모리(32)에는, 컬럼어드레스에 대응시켜 오차값이 격납되고 있고, 외부로부터 컬럼어드레스를 지정함으로써 오차값이 읽어내지도록 되어 있다.
노이즈 제거부(33)는, 본 비디오 카메라(10)에서의 촬상동작중에, 촬상하여 얻어진 화상신호로부터, 오차값 격납 메모리(32)에 격납된 오차값을 이용하여 세로무늬 노이즈를 제거하는 처리를 행한다.
오차값 산출부(31)에 대하여 더욱 상세하게 설명을 한다.
오차값 산출부(31)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 화상신호의 흑레벨을 격납하는 메모리(41)와, 입력된 화상신호로부터 메모리(41)에 격납된 흑레벨을 감산 하는 감산기(42)와 감산기(43)와 가산기(43)의 출력결과를 1수평라인만큼 지연시키는 라인메모리(44)를 갖추고 있다. 또한, 가산기(43)는, 감산기(42)의 출력치와 라인메모리(44)의 출력값을 가산한다. 즉, 가산기(43)와 라인메모리(44)로, 수직 라인(컬럼 라인)방향으로 차분치를 누적 가산하는 누적가산회로를 구성하고 있다.
이와 같은 구성의 오차값 산출부(31)는, 시스템 제어기(18)에 의해 동작제어된다. 시스템 제어기(18)는, 공장 출하시, 전원투입시 또는 리셋트시등에, 오차값 산출부(31)를 이용하고 도 6의 플로차트에 나타낸 오차값 산출처리를 행한다.
오차값 검출 처리가 개시되면, 시스템 제어기(18)는, 렌즈 유닛(11)등을 제어하고, C－MOS 이미지 센서(12)에 조사되는 빛을 차단한다(스텝 S1).
계속하여, 시스템 제어기(18)는, 차광상태로 촬상을 행하고, C－MOS 이미지 센서(12)로부터 얻어진 예를 들면 1화면만큼의 화상신호를 메모리(16)에 격납한다. 시스템 제어기(18)는, 메모리(16)에 격납된 1화면만큼의 화상신호의 화면 소정 영역의 평균값을 산출한다. 여기서 얻어진 평균값은, 화상신호의 흑레벨(즉, 0레벨)이라고 상정할 수 있다. 시스템 제어기(18)는, 산출한 흑레벨을 메모리(41)로 격납한다(스텝 S2).
계속하여, 시스템 제어기(18)는, 메모리(16)에 격납되어 있는 차광 상태로 촬상된 1화면만큼의 화상신호를 1화소마다 차례차례 읽어내고, 감산기(42)에 공급한다. 감산기(42)는, 입력된 화상신호의 각 화소값으로부터, 메모리(41)에 격납되어 있는 흑레벨을 감산한다(스텝 S3). 이 결과, 각 화소값에 포함되어 있는 오차성분이 출력되는 것으로 된다.
계속하여, 감산기(42)로부터 출력된 오차성분은, 라인메모리(44)로부터 출력된 값으로 가산되며, 재차 라인메모리(44)에 격납된다(스텝 S4). 라인메모리(44)는, 입력된 신호를 1수평라인만큼 지연시켜 출력한다(스텝 S5). 또, 라인메모리(44)의 초기값은 0으로 되어 있다.
즉, 가산기(43) 및 라인메모리(44)는, 화상신호의 오차성분을, 수직방향(컬럼방향으로 누적 가산한다.
계속하여, 시스템 제어기(18)는, 화면내의 최하 라인까지 누적가산처리를 행했는지 아닌지를 판단한다(스텝 S6). 최하 라인까지 누적가산처리가 되면, 라인메모리(44)에 격납되어 있는 값을 또한 가산한 라인수로 제산한 값은, 수직열마다(컬럼 마다)의 흑레벨에서의 오차값으로 된다. 이 값이, 세로무늬 노이즈를 나타내고 있다.
시스템 제어기(18)는, 최하 라인까지 누적가산처리가 되었다고 판단하면, 라인메모리(44)에 격납되어 있는 수직열 마다의 오차값을, 오차값 격납 메모리(32)에 격납한다(스텝 S7). 이 때, 컬럼 어드레스에 대응시켜 각 오차값을 격납하고, 커럼 어드레스를 지정함으로써 오차값이 읽어내게 하도록 해 둔다.
스텝(S7)처리가 종료하면, 오차값 검출처리가 종료한다.
다음으로, 노이즈 제거부(33)에 있어서 설명을 한다.
노이즈 제거부(33)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 화상신호의 레벨에 따른 보정게인(G)을 발생하는 보정게인 발생부(45)와 오차값 격납 메모리(32)로부터 읽어내진 오차값에 보정게인(G)을 승산하는 승산기(46)와 입력된 화상신호로부터 승 산기(46)에 의해 보정된 오차값(보정 오차값)을 감산하는 감산기(47)를 갖추고 있다.
이와 같은 노이즈 제거부(33)는, 비디오 카메라(10)가 한창 촬상동작을 하고 있는 처리를 실행한다.
비디오 카메라(10)가 촬상 동작을 하고 있으면, 촬상된 화상신호가 상기 노이즈 제거부(33)에 입력된다. 이 화상신호는, 1화소마다 감산기(47)에 입력된다.
오차값 격납 메모리(32)는, 감산기(47)에 입력된 화소의 컬럼 어드레스가 입력된다. 오차값 격납 메모리(32)는, 입력된 컬럼 어드레스에 대응하여 오차값을 출력한다. 오차값 격납 메모리(32)로부터 출력된 오차값은, 승산기(46)에 입력된다.
보정게인 발생부(45)는, 감산기(47)에 입력된 화소가 동시에 입력된다. 보정게인 발생부(45)는, 입력된 화소의 레벨에 따른 보정게인(G)을 발생한다.
노이즈 제거부(33)에서는, 이상과 같이 보정게인 발생부(45)에 의해 산출된 보정게인(G)이, 승산기(46)에 공급된다.
승산기(46)에서는, 오차값 격납 메모리(32)로부터 출력된 오차값에, 보정게인(G)을 승산하고, 감산기(47)에 공급한다.
감산기(47)에서는, 보정게인(G)이 승산되어 보정이 된 오차값(보정 오차값)을, 입력된 화소신호로부터 감산한다.
이와 같이 처리가 이루어짐으로써, 세로무늬 노이즈가 제거된 화상신호가, 감산기(47)로부터 출력된다.
보정게인 발생부(45)의 보정게인(G)의 산출 플로우를 도 7에 나타낸다.
화상신호의 최대 레벨을 Vm로 하고, 입력된 화소의 레벨을 Vt로 하면, 보정게인 발생부(45)는, 예를 들면 다음과 같이 보정게인(G)을 산출한다.
보정게인 발생부(45)는, 입력된 화소의 레벨(Vt)이, Vm이하이며, 또한, (3／4×Vm)보다 크면(스텝 S11), 보정게인(G)의 값을 1.75로 한다(스텝 S14).
보정게인 발생부(45)는, 입력된 화소의 레벨(Vt)이, (3／4×Vm) 이하이며, 또한, (2／4×Vm)보다 크면(스텝 S12), 보정게인(G)의 값을 1.50으로 한다(스텝 S15).
보정게인 발생부(45)는, 입력된 화소의 레벨(Vt)이, (2／4×Vm) 이하이며, 또한, (1／4×Vm)보다 크면(스텝 S13), 보정게인(G)의 값을 1.25로 한다(스텝 S16).
보정게인 발생부(45)는, 입력된 화소의 레벨(Vt)이, (1／4×Vm) 이하이면 (스텝 S13), 보정게인(G)의 값을 1.00으로 한다(스텝 S17).
이상과 같이 보정게인 발생부(45)는, 입력된 화상신호의 레벨이 크면, 상기 화상신호로부터 감산하는 보정 오차값이 작아지도록, 보정게인(G)을 변화시키고 있다. 이와 같이 변화시킨 것은, 컬럼 증폭기의 게인 격차는, 입력된 화상신호의 크기에 따라, 커진다고 하는 특성을 고려한 것이다.
이상과 같이 제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부(30)에서는, 흑레벨로부터의 차이로 나타내진 오차값을 컬럼 증폭기마다 산출해 두고, 입력된 화소의 레벨에 따라 그 오차값을 보정한다. 이 때문에, 신호 레벨에 의존하고 있지 않는 오차값이 보존된다. 그리고, 제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부(30)에서는, 그 보정한 오차값을 화상신호로부터 감산함으로써, 세로무늬 노이즈의 제거를 행하고 있다.
제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부(30)에서는, 이와 같은 처리를 행하기 위해, 화상신호의 레벨에 따라 세로무늬 노이즈에 불균형이 생겨도, 확실히 제거할 수 있다.
또한, 제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부(30)에서는, C－MOS 이미지 센서(12)를 차광하고 흑레벨로부터 오차값을 산출하고 있지만, C－MOS 이미지 센서(12)의 각 단위 화소(21)의 포토디텍터(21A)가 기준으로 되는 임의의 빛의 광량(일정 광량)을 조사하고, 임의의 기준 레벨로부터의 오차값을 산출해도 좋다.
제 2의 세로무늬 노이즈 제거처리부
다음으로, 제 2의 세로무늬 노이즈 제거처리부에 대하여 설명을 한다. 또한 제 2의 세로무늬 노이즈 제거처리부를 설명하는데에 있어서, 제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부(30)와 동일한 구성요소에는 도면중에 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략 한다.
도 8은, 제 2의 세로무늬 노이즈 제거처리부(50)의 블록 구성도이다.
제 2의 세로무늬 노이즈 제거처리부(50)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 오차값 산출부(31)와, 오차값 격납 메모리(32)와 노이즈 제거부(51)를 갖추고 있다.
오차값 산출부(31)는, 내부 구성은, 제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부(30)의 것과 동일하다. 다만, 제 2의 세로무늬 노이즈 제거처리부(50)에서는, 오차값 산출부(31)를 이용한 오차값 검출처리를, C－MOS 이미지 센서(12)의 온도가 저온 일때 및 C－MOS 이미지 센서(12)의 온도가 고온시일때에 2회 행한다.
오차값 격납 메모리(32)에는, 저온시에 검출한 컬럼 마다의 오차값(저온시 오차값)과, 고온시에 검출한 컬럼 마다의 오차값(고온시 오차값)이 격납된다. 오차값 격납 메모리(32)는, 컬럼 어드레스에 대응시켜 저온시 오차값 및 고온시 오차값을 격납하고 있고, 외부로부터 컬럼 어드레스를 지정함으로써 2개의 오차값이 읽어내지게 되어 있다.
노이즈 제거부(51)는, 본 비디오 카메라(10)에서의 촬상 동작중에, 촬상된 화상신호로부터, 오차값 격납 메모리(32)에 격납된 오차값을 이용하여 세로무늬 노이즈를 제거하는 처리를 행한다.
노이즈 제거부(51)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, C－MOS 이미지 센서(12)의 온도를 검출하는 온도센서(52)와, 온도센서(52)에 의해 검출된 온도에 따른 저온용 보정게인(GL) 및 고온용 보정게인(GH)을 발생하는 보정게인 발생부(53)와 오차값 격납 메모리(32)로부터 읽어내진 저온시 오차값에 저온용 보정게인(GL)을 승산하는 제 1의 승산기(54)와, 오차값 격납 메모리(32)로부터 읽어내진 고온시 오차값에 고온용 보정게인(GH)을 승산하는 제 2의 승산기(55)와, 제 1의 승산기(54)의 출력값과 제 2의 승산기(55)의 출력값을 가산하는 가산기(56)와 가산기(56)로부터 출력된 보정 오차값이 입력된 화상신호로부터 감산하는 감산기(57)을 갖추고 있다.
이와 같은 노이즈 제거부(51)는, 비디오 카메라(10)가 한창 촬상동작을 하고 있는 처리를 실행한다.
비디오 카메라(10)가 촬상 동작을 하고 있으면, 촬상된 화상신호가 상기 노이즈 제거부(51)에 입력된다.
화상신호는, 1 화소마다 감산기(57)에 입력된다.
오차값 격납 메모리(32)는, 감산기(57)에 입력된 화소의 컬럼 어드레스가 입력된다. 오차값 격납 메모리(32)는, 입력된 컬럼 어드레스에 대응한 2개의 오차값(저온시 오차값, 고온시 오차값)을 출력한다. 오차값 격납 메모리(32)로부터 출력된 저온시 오차값은, 제 1의 승산기(54)에 입력되며, 고온시 오차값은 제 2의 승산기(55)에 입력된다.
보정게인 발생부(53)는, 온도센서(52)에 의해 검출된 온도가 입력된다. 보정게인 발생부(53)는, 입력된 온도에 따라 2개의 보정 게인(저온용 보정게인(GL) 및 고온용 보정게인(GH))을 발생한다.
오차값 격납 메모리(32)로부터 출력된 저온시 오차값은, 제 1의 승산기(54)에 의해 저온용 보정게인(GL)이 승산되며, 오차값 격납 메모리(32)로부터 출력된 고온시 오차값은, 제 2의 승산기(55)에 의해 고온용 보정게인(GH)이 승산된다. 그리고, 보정게인이 승산된 2개의 오차값은, 가산기(56)에 의해 가산된 후, 감산기(57)에 공급된다.
감산기(57)에서는, 보정 게인이 승산되고 보정이 된 오차값(보정 오차값)을, 입력된 화소신호로부터 감산한다.
이와 같이 처리가 이루어짐으로써, 세로무늬 노이즈가 제거된 화상신호가, 감산기(57)로부터 출력된다.
여기서, 보정게인 발생부(53)에 의해 발생되는 저온용 보정게인(GL) 및 고온용 보정게인(GH)은, 저온시 오차값와 고온시 오차값을 보간하고, C－MOS 이미지 센서(12)의 온도에서의 오차값이 출력되는 게인으로 되고 있다.
구체적으로는, 보정게인 발생부(53)는, 도 9에 나타내는 플로우에 근거하여, 저온용 보정게인(GL) 및 고온용 보정게인(GH)을 산출하고 있다.
우선, 보정게인 산출부(53)는, 온도센서(52)에 의해 검출된 온도에 따른 변수(b)를 산출한다(스텝 S21). 이 변수(b)는, 온도에 대한 1차 함수로 주어지는 값이며, 또한, 저온시 오차값을 검출했을 때의 온도에 대한 값이 0, 고온시 오차값을 검출했을 때의 온도에 대한 값이 1이다.
계속하여, 보정게인 산출부(53)는, 저온용 보정게인(GL)=b로 하고, 고온용 보정게인(GH)=(1－b)을 산출한다(스텝 S22).
계속하여, 보정게인 산출부(53)는, 산출한 저온용 보정게인(GL)및 고온용 보정게인(GH)을 제 1 및 제 2의 승산기(54, 55)에 공급한다.
그리고, 저온시 오차값에 저온용 보정게인(GL)이 승산되며(스텝 S23), 고온시때 오차값에 고온용 보정게인(GH)이 승산되며(스텝 S24), 승산결과가 가산되며(스텝 S25), 화상신호로부터 감산된다(스텝 S26).
이상과 같이 제 2의 세로무늬 노이즈 제거처리부(50)에서는, 저온시 및 고온시의 오차값을 컬럼 증폭기마다 산출해 두고, C－MOS 이미지 센서(12)의 온도에 따라 2개의 오차값을 보간하고 있다. 이 때문에, 온도특정에 의존하고 있지 않는 오차값을 생성할 수 있다.
제 2의 세로무늬 노이즈 제거처리부(50)에서는, 이와 같은 처리를 행하기 때문에, 온도에 따라 세로무늬 노이즈에 불균형이 생겨도, 확실히 그것을 제거할 수 있다.
제 3의 세로무늬 노이즈 제거처리부
다음에, 제 3의 세로무늬 노이즈 제거처리부에 대하여 설명을 한다. 또한, 제 3의 세로무늬 노이즈 제거처리부를 설명하는데에 있어서, 제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부(30)와 동일한 구성요소에는 도면중에 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 10은, 제 3의 세로무늬 노이즈 제거처리부(60)의 블록 구성도이다.
제 3의 세로무늬 노이즈 제거처리부(60)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 오차값 산출부(31)와 오차값 격납 메모리(32)와 노이즈 제거부(61)를 갖추고 있다.
오차값 산출부(31)는, 내부 구성은, 제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부(30)의 것과 동일하다. 다만, 제 3의 세로무늬 노이즈 제거처리부(60)에서는, 오차값 산출부(31)를 이용한 오차값 검출처리로서 C－MOS 이미지 센서(12)를 차광하고 흑레벨로부터의 오차값을 산출하는 처리와 C－MOS 이미지 센서(12)에 일정 광량의 빛을 조사하고 임의의 기준 레벨로부터 오차값을 산출하는 2개의 처리를 실시하고 있 다.
오차값 격납 메모리(32)에는, 흑레벨을 기준에 검출한 컬럼 마다의 오차값(흑레벨 오차값)과 임의의 기준 레벨을 기준으로 검출한 컬럼마다의 오차값(기준 레벨 오차값)이 격납된다. 오차값 격납 메모리(32)는, 컬럼 어드레스에 대응시켜 흑레벨 오차값 및 기준 레벨 오차값을 격납하고 있고, 외부로부터 컬럼 어드레스를 지정함으로써 2개의 오차값이 읽어내지도록 되어 있다.
노이즈 제거부(61)는, 본 비디오 카메라(10)에서의 촬상 동작중에, 촬상하여 얻어진 화상신호로부터, 오차값 격납 메모리(32)에 격납된 오차값을 이용하여 세로무늬 노이즈를 제거하는 처리를 행한다.
노이즈 제거부(61)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 화상신호의 레벨에 따른 흑레벨용 보정게인(GB) 및 기준 레벨용 보정게인(GW)을 발생하는 보정게인 발생부(63)와 오차값 격납 메모리(32)로부터 읽어내진 흑레벨 오차값에 흑레벨용 보정게인(GB)을 승산하는 제 1의 승산기(64)와 오차값 격납 메모리(32)로부터 읽어내진 기준 레벨 오차값에 기준레벨용 보정게인(GW)을 승산하는 제 2의 승산기(65)와 제 1의 승산기(64)의 출력값과 제 2의 승산기(65)의 출력값을 가산하는 가산기(66)와 가산기(66)로부터 출력된 보정 오차값을 입력된 화상신호로부터 감산하는 감산기(67)를 갖추고 있다.
이와 같은 노이즈 제거부(61)는, 비디오 카메라(10)가 한창 촬상 동작을 하고 있는 처리를 실행한다.
비디오 카메라(10)가 촬상 동작을 하고 있으면, 촬상된 화상신호가 상기 노이즈 제거부(61)에 입력된다.
화상신호는, 1 화소마다 감산기(67)에 입력된다.
오차값 격납 메모리(32)는, 감산기(67)에 입력된 화소의 컬럼 어드레스가 입력된다. 오차값 격납 메모리(32)는, 입력된 컬럼 어드레스에 대응한 2개의 오차값(흑레벨 오차값, 기준 레벨 오차값)을 출력한다. 오차값 격납 메모리(32)로부터 출력된 흑레벨 오차값은, 제 1의 승산기(64)에 입력되며, 기준 레벨 오차값은 제 2의 승산기(65)에 입력된다.
보정 게인 발생부(63)는, 감산기(67)에 입력된 화소가 동시에 입력된다. 보정게인 발생부(63)는, 입력된 화소의 레벨에 따라 2개의 보정 게인(흑레벨용 보정게인(GB) 및 기준 레벨용 보정게인(GW))을 발생한다.
오차값 격납 메모리(32)로부터 출력된 흑레벨 오차값은, 제 1의 승산기(64)에 의해 흑레벨용 보정게인(GB)이 승산되며, 오차값 격납 메모리(32)로부터 출력된 기준 레벨 오차값은, 제 2의 승산기(65)에 의해 기준 레벨용 보정게인(GW)이 승산된다. 그리고, 보정게인이 승산된 2개의 오차값은, 가산기(66)에 의해 가산된 후, 감산기(67)에 공급된다.
감산기(67)에서는, 보정게인이 승산되어 보정이 된 오차값(보정 오차값)을, 입력된 화소신호로부터 감산한다.
이와 같이 처리가 이루어짐으로써, 세로무늬 노이즈가 제거된 화상신호가, 감산기(67)로부터 출력된다.
여기서, 보정 게인 발생부(63)에 의해 발생되는 흑레벨용 보정게인(GB) 및 기준레벨용 보정게인(GW)은, 흑레벨 오차값과 기준 레벨 오차값을 보간하고, 입력된 화상신호의 레벨에 따른 오차값이 출력되도록 게인 되어 있다.
구체적으로는, 보정 게인 발생부(63)는, 도 11에 나타내는 플로우에 근거하여, 흑레벨용 보정게인(GB) 및 기준 레벨용 보정게인(GW)을 산출하고 있다.
우선, 보정게인 산출부(53)는, 입력된 신호의 레벨에 따른 변수(c)를 산출한다(스텝 S31). 이 변수(c)는, 신호레벨에 대한 1차함수로 주어지는 값이며, 또한 흑레벨에 대한 값이 0, 임의의 기준 레벨에 대한 값이 1이다.
계속하여, 보정게인 산출부(53)는, 흑레벨용 보정게인(GB)=c로 하고, 기준 레벨용 보정게인(GW)=(1－c)을 산출한다(스텝 S32).
계속하여, 보정게인 산출부(53)는, 산출한 흑레벨용 보정게인(GB) 및 기준 레벨용 보정게인(GW)을 제 1 및 제 2의 승산기(64, 65)에 공급한다.
그리고, 흑레벨 오차값에 흑레벨용 보정게인(GB)이 승산되며(스텝 S33), 기준 레벨 오차값에 기준 레벨용 보정게인(GW)이 승산되며(스텝 S34), 승산결과가 가산되며(스텝 S35), 화상신호로부터 감산된다(스텝 S36).
이상과 같이 제 3의 세로무늬 노이즈 제거처리부(60)에서는, 흑레벨 및 임의 의 기준 레벨의 오차값을 컬럼 증폭기마다 산출해 두고, 화상신호의 레벨에 따라 2개의 오차값을 보간하고 있다. 이 때문에, 신호레벨에 의존하고 있지 않는 오차값을 생성할 수 있다.
제 3의 세로무늬 노이즈 제거처리부(60)에서는, 이러한 처리를 행하기 위해, 신호레벨에 따라 세로무늬 노이즈에 불균형이 생겨 버려도, 확실히 그것을 제거할 수 있다.
제 4의 세로무늬 노이즈 제거처리부
다음에, 제 4의 세로무늬 노이즈 제거처리부에 대하여 설명을 한다. 또한, 제 4의 세로무늬 노이즈 제거처리부를 설명하는데에 있어서, 제 1의 세로무늬 노이즈 제거부(30)와 동일한 구성요소에는 도면중에 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 12는, 제 4의 세로무늬 노이즈 제거처리부(70)의 블록 구성도이다.
제 4의 세로무늬 노이즈 제거처리부(70)는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 오차값 산출부(31)와 오차값 격납 메모리(32)와 노이즈 제거부(71)를 갖추고 있다.
오차값 산출부(31)는, 내부구성은, 제 1의 세로무늬 노이즈 제거처리부(30)의 것과 동일하다.
오차값 격납 메모리(32)에는, 흑레벨을 기준에 검출한 컬럼 마다의 오차값이 격납된다. 오차값 격납 메모리(32)는, 컬럼 어드레스에 대응시켜 오차값을 격납하고 있고, 외부로부터 컬럼 어드레스를 지정함으로써 이 오차값이 읽어내지도록 되어 있다.
노이즈 제거부(71)는, 본 비디오 카메라(10)에서의 촬상 동작중에, 촬상하여 얻어진 화상신호로부터, 오차값 격납 메모리(32)에 격납된 오차값을 이용하여 세로무늬 노이즈를 제거하는 처리를 행한다.
노이즈 제거부(71)는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 화소의 색성분에 따른 보정게인(G)을 발생하는 보정게인 발생부(72)와 오차값 격납 메모리(32)로부터 읽어내진 오차값에 보정게인(G)을 승산하는 승산기(73)와 승산기(73)로부터 출력된 보정 오차값이 입력된 화상신호로부터 감산하는 감산기(74)를 갖추고 있다.
이와 같은 노이즈 제거부(71)는, 비디오 카메라(10)가 한창 촬상동작을 하고 있는 처리를 실행한다.
비디오 카메라(10)가 촬상 동작을 하고 있으면, 촬상된 화상신호가 상기 노이즈 제거부(71)에 입력된다.
화상신호는, 1 화소마다 감산기(74)에 입력된다.
오차값 격납 메모리(32)는, 감산기(74)에 입력된 화소의 컬럼 어드레스가 입력된다. 오차값 격납 메모리(32)는, 입력된 컬럼 어드레스에 대응한 오차값을 출력한다. 오차값 격납 메모리(32)로부터 출력된 오차값은, 승산기(73)에 입력된다.
보정게인 발생부(72)에는, 감산기(74)에 입력된 화소의 색정보가 입력된다. 또, 보정게인 발생부(72)에는, 화소의 색성분마다, 보정용의 게인이 등록되어 있다. 예를 들면, C－MOS 이미지 센서(12)의 칼러필터의 색(R, Gr, Gb, B)마다 게인이 등록되어 있다. 또한, C－MOS 이미지 센서(12)가 원색 필터를 이용하고 있 으면, 원색마다 게인이 등록되어 있지만, 보색 필터이면 보색의 색 마다 등록된다. 보정게인 발생부(72)는, 입력된 화소의 색정보가 입력된다. 보정게인 발생부(72)는, 등록되어 있는 복수의 게인 가운데, 그 색정보에 대응한 게인을 선택하고, 보정게인(G)으로서 출력한다.
오차값 격납 메모리(32)로부터 출력된 오차값은, 승산기(73)에 의해 보정게인(G)이 승산된다. 그리고, 보정게인이 승산된 오차값은 감산기(74)에 공급된다.
감산기(74)에서는, 보정게인이 승산되어 보정이 된 오차값(보정 오차값)을, 입력된 화소신호로부터 감산한다.
이와 같이 처리가 이루어짐으로써, 세로무늬 노이즈가 제거된 화상신호가, 감산기(74)로부터 출력된다.
구체적으로, 노이즈 제거부(71)의 처리 플로우를 도 13에 나타낸다.
노이즈 제거부(71)는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 입력된 화상신호는 색성분을 가지고 있는지 아닌지를 판단한다(스텝 S41). 색성분을 가지고 있으면, 노이즈 제거부(71)는, 색정보에 근거하여, 보정게인(G)을 선택한다(스텝 S42). 색성분을 가지고 있지 않으면, 보정게인(G)을 1로 설정한다(스텝 S43).
그리고, 노이즈 제거부(71)는, 오차값에 보정게인(G)을 승산하고(스텝 S44), 화상신호로부터 승산결과(보정된 오차값)를 감산한다(스텝 S45).
이상과 같이 제 4의 세로무늬 노이즈 제거처리부(70)에서는, 오차값을 컬럼 증폭기마다 산출해 두고, 화상신호의 색성분에 따라 오차값을 보정하고 있다. 이 때문에, 예를 들면, 색성분마다 의존하지 않는, 예를 들면, 색성분마다 존재하는 레벨차이에 의존하지 않는 오차값을 생성할 수 있다.
제 4의 세로무늬 노이즈 제거처리부(70)에서는, 이와 같은 처리를 행하기 위해, 색성분마다 세로무늬 노이즈에 불균형이 생겨 버려도, 확실히 그것을 제거할 수 있다.
본 발명은, 컬럼 방향으로 늘어선 화소로부터 얻어지는 화상신호를 출력하는 출력계통을, 내부에 복수 가지는 고체촬상소자에 대한 신호처리장치 및 방법과 이 고체촬상장치를 이용한 촬상장치이다. 본 발명에서는, 상기 고체촬상소자를 차광 또는 일정 광량의 빛을 조사함으로써 상기 고체촬상소자로부터 화상신호를 얻고, 그 화상신호로부터 흑레벨 또는 임의의 기준 레벨을 감산하고, 컬럼 마다의 오차값을 요구한다. 그리고, 본 발명에서는, 촬상시에, 이 오차값에 근거하여 값을 화상신호로부터 감산하고, 고체촬상장치의 컬럼 증폭기에 기인하는 줄무늬 노이즈를 제거한다.
또한, 본 발명에서는, 온도에 따라 상기 오차값을 보정하고, 보정한 오차값을 화상신호로부터 감산하고, 고체촬상장치의 컬럼 증폭기에 기인하는 줄무늬의 노이즈를 제거한다.
이것에 의해, 본 발명에서는, 온도 격차가 존재해도, 확실히 고체촬상장치의 컬럼 증폭기에 기인하는 줄무늬 노이즈를 제거할 수 있다.
또, 본 발명에서는, 차광시에 있어서의 고체촬상소자의 오차값(차광시 오차값)과, 일정광량의 빛을 조사했을 때에 있어서의 고체촬상소자의 오차값(기준 레벨 오차값)을 보간하고, 고체촬상장치의 컬럼 증폭기에 기인하는 줄무늬 노이즈를 제거한다.
이것에 의해, 본 발명에서는, 컬럼 앰프의 리니어리티(linearity)의 격차가 존재해도, 확실히 고체 촬상장치의 컬럼 증폭기에 기인하는 줄무늬 노이즈를 제거할 수 있다.

Claims (14)

  1. 컬럼 방향으로 늘어선 화소로부터 얻어지는 화상신호를 출력하는 출력계통을, 내부에 복수 가지는 고체촬상소자의 신호처리장치에 있어서,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 마다의 오차값을 보정하는 보정수단과,
    온도를 검출하는 온도검출수단과,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호로부터, 보정수단에 의해 보정된 오차값을 감산하는 감산수단을 갖추고,
    상기 컬럼 마다의 오차값은,
    상기 고체촬상소자를 차광 또는 상기 고체촬상소자에 대하여 일정 광량의 빛을 조사하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼 마다 누적하는 처리를, 촬상전에 미리 행함으로써 산출되며,
    상기 보정수단은,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 위치에 대응한 오차값을, 상기 온도검출수단에 의해 검출된 온도에 따라 보정하고,
    보정한 오차값을 상기 감산수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 신호처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보정수단은, 저온시에 산출된 컬럼 마다의 오차값(저온시 오차값)과, 고온시에 산출된 컬럼 마다의 오차값(고온시 오차값)과, 상기 온도검출수단에 의해 검출된 온도에 따라 각각 수정하고, 수정한 저온시 오차값 및 고온시 오차값을 합성하고, 합성한 오차값을 상기 보정한 오차값으로서 상기 감산수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 신호처리장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고체촬상소자는,
    적어도 포토디텍터와 MOS 스위치를 가지고, 매트릭스형으로 배치된 복수의 단위화소와,
    컬럼 방향으로 늘어선 단위 화소군 마다 설치되어 있고, 각 포토디텍터에 의해 검출된 검출신호를 전송하는 복수의 컬럼 신호선과,
    행방향으로 늘어선 단위 화소군 마다 설치되어 있고, 상기 MOS 스위치를 제어하고 상기 검출신호를 읽어내는 단위 화소를 선택하는 수평선택선과,
    상기 컬럼 신호선에 전송되는 검출신호를 증폭하는 복수의 컬럼 증폭기를 가지고,
    매트릭스형으로 배치된 복수의 단위 화소가 차례차례 선택됨으로써 화상신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 신호처리장치.
  4. 컬럼 방향으로 늘어선 화소로부터 얻어지는 화상신호를 출력하는 출력계통을, 내부에 복수 가지는 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 신호처리방법에 있어서,
    상기 고체촬상소자를 이용한 촬상전에 미리,
    상기 고체촬상소자를 차광 또는 상기 고체촬상소자에 대하여 일정 광량의 빛을 조사하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼 마다 누적하고, 누적한 값을 컬럼 마다의 오차값으로서 산출해 두고,
    상기 고체촬상소자를 이용한 촬상시에,
    온도를 검출하고,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 위치에 대응한 오차값을, 검출한 온도에 따라, 읽어낸 상기 오차값을 보정하고,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호로부터, 보정한 오차값을 감산하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 신호처리방법.
  5. 제 4항에 있어서
    상기 고체촬상소자는,
    적어도 포토디텍터와 MOS 스위치를 가지고, 매트릭스형으로 배치된 복수의 단위 화소와,
    컬럼 방향으로 늘어선 단위 화소군 마다 설치되어 있고, 각 포토디텍터에 의해 검출된 검출신호를 전송하는 복수의 컬럼 신호선과,
    행방향으로 늘어선 단위 화소군마다 설치되어 있고, 상기 MOS 스위치를 제어하고 상기 검출신호를 읽어내는 단위 화소를 선택하는 수평선택선과,
    상기 컬럼 신호선에 전송되는 검출신호를 증폭하는 복수의 컬럼 증폭기를 가지고,
    매트릭스형으로 배치된 복수의 단위 화소가 차례차례 선택됨으로써 화상신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 신호처리방법.
  6. 컬럼 방향으로 늘어선 화소로부터 얻어지는 화상신호를 출력하는 출력계통을, 내부에 복수 가지는 고체촬상소자를 이용한 촬상장치에 있어서,
    온도를 검출하는 온도검출수단과,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 마다의 오차값을 보정하는 보정수단과,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호로부터, 보정수단에 의해 보정된 오차값을 감산하는 감산수단과,
    상기 감산수단에 의해 오차값이 감산된 화상신호를 기록매체에 기록 또는 표시장치에 표시하는 기록 또는 표시수단을 갖추고,
    상기 컬럼 마다의 오차값은,
    상기 고체촬상소자를 차광 또는 상기 고체촬상소자에 대하여 일정 광량의 빛을 조사하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼 마다 누적하는 처리를, 촬상전에 미리 행함으로써 산출되며,
    상기 보정수단은,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 위치에 대응한 오차값을, 상기 온도검출수단에 의해 검출된 온도에 따라 보정하고,
    보정한 오차값을 상기 감산수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 고체촬상소자는,
    적어도 포토디텍터와 MOS 스위치를 가지고, 매트릭스형으로 배치된 복수의 단위 화소와,
    컬럼 방향으로 늘어선 단위 화소군 마다 설치되어 있고, 각 포토디텍터에 의해 검출된 검출신호를 전송하는 복수의 컬럼 신호선과,
    행방향으로 늘어선 단위 화소군 마다 설치되어 있고, 상기 MOS 스위치를 제어하고 상기 검출신호를 읽어내는 단위 화소를 선택하는 수평선택선과,
    상기 컬럼 신호선에 전송되는 검출신호를 증폭하는 복수의 컬럼 증폭기를 가지고,
    매트릭스형으로 배치된 복수의 단위 화소가 차례차례 선택됨으로써 화상신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  8. 컬럼 방향으로 늘어선 화소로부터 얻어지는 화상신호를 출력하는 출력계통을, 내부에 복수 가지는 고체촬상소자의 신호처리장치에 있어서,
    차광시에 있어서의 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 마다의 오차값(차광시 오차값)과, 기준으로 되는 임의의 빛의 광량(일정 광량)의 빛을 조사했을 때에 있어서의 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 마다의 오차값(기준 레벨 오차값)에 근거하여 오차값을 생성하는 보정수단과,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호로부터, 보정수단에 의해 생성된 오차값을 감산하는 감산수단을 갖추고,
    상기 컬럼 마다의 차광시 오차값은,
    상기 고체촬상소자를 차광하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼마다 누적하는 처리를, 촬상전에 미리 행함으로써 산출되며,
    상기 컬럼 마다의 기준 레벨 오차값은,
    상기 고체촬상소자에 일정 광량을 조사하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값 을 상기 컬럼마다 누적하는 처리를, 촬상전에 미리 행함으로써 산출되며,
    상기 보정수단은,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 위치에 대응한 상기 차광시 오차값 및 기준레벨 오차값의 양자(兩者)를 합성하여 오차값을 생성하고,
    생성한 오차값을 상기 감산수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 신호처리장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 보정수단은, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 위치에 대응한 차광시 오차값 및 기준 레벨 오차값을, 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 레벨에 따라 각각 수정하고, 수정한 차광시 오차값 및 기준 레벨 오차값을 합성하고, 합성한 오차값을 상기 보정한 오차값로서 상기 감산수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 신호처리장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 고체촬상소자는,
    적어도 포토디텍터와 MOS 스위치를 가지고, 매트릭스형으로 배치된 복수의 단위 화소와,
    컬럼 방향으로 늘어선 단위 화소군 마다 설치되어 있고, 각 포토디텍터에 의해 검출된 검출신호를 전송하는 복수의 컬럼 신호선과,
    행방향으로 늘어선 단위 화소군 마다 설치되어 있고, 상기 MOS 스위치를 제어하고 상기 검출신호를 읽어내는 단위 화소를 선택하는 수평선택선과,
    상기 컬럼 신호선에 전송되는 검출신호를 증폭하는 복수의 컬럼 증폭기를 가지고,
    매트릭스형으로 배치된 복수의 단위 화소가 차례차례 선택됨으로써 화상신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 신호처리장치.
  11. 컬럼 방향으로 늘어선 화소로부터 얻어지는 화상신호를 출력하는 출력계통을, 내부에 복수 가지는 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 신호처리방법에 있어서,
    상기 고체촬상소자를 이용한 촬상전에 미리,
    상기 고체촬상소자를 차광하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼마다 누적하고, 누적한 값을 컬럼 마다의 차광시 오차값으로서 산출하는 동시에,
    기준으로 되는 임의의 광량의 빛을 조사하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼마다 누적하고, 누적한 값을 컬럼 마다의 기준레벨 오차값으로서 산출하고,
    상기 고체촬상소자를 이용한 촬상시에,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 위치에 대응한 상기 차광시 오차값 및 기준 레벨 오차값의 양자를 합성하여 오차값을 생성하고,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호로부터, 생성한 오차값을 감산하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 신호처리방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 고체촬상소자는,
    적어도 포토디텍터와 MOS 스위치를 가지고, 매트릭스형으로 배치된 복수의 단위 화소와,
    컬럼 방향으로 늘어선 단위 화소군 마다 설치되고 있고, 각 포토디텍터에 의해 검출된 검출신호를 전송하는 복수의 컬럼 신호선과,
    행방향으로 늘어선 단위 화소군 마다 설치되어 있고, 상기 MOS 스위치를 제어하고 상기 검출신호를 읽어내는 단위 화소를 선택하는 수평선택선과,
    상기 컬럼 신호선에 전송되는 검출신호를 증폭하는 복수의 컬럼 증폭기를 가지고,
    매트릭스형으로 배치된 복수의 단위 화소가 차례차례 선택됨으로써 화상신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 신호처리방법.
  13. 컬럼 방향으로 늘어선 화소로부터 얻어지는 화상신호를 출력하는 출력계통 을, 내부에 복수 가지는 고체촬상소자를 이용한 촬상장치에 있어서,
    차광시에 있어서의 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 마다의 오차값(차광시 오차값)과, 기준으로 되는 임의의 빛의 광량(일정 광량)의 빛을 조사했을 때에 있어서의 상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 마다의 오차값(기준 레벨 오차값)에 근거하여 오차값을 생성하는 보정수단과,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호로부터, 보정수단에 의해 생성된 오차값을 감산하는 감산수단과,
    상기 감산수단에 의해 오차값이 감산된 화상신호를 기록매체에 기록 또는 표시장치에 표시하는 기록 또는 표시수단을 갖추고,
    상기 컬럼 마다의 차광시 오차값은,
    상기 고체촬상소자를 차광하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼마다 누적하는 처리를, 촬상전에 미리 행함으로써 산출되며,
    상기 컬럼 마다의 기준 레벨 오차값은,
    상기 고체촬상소자에 일정 광량을 조사하고, 상기 고체촬상소자의 소정 영역의 화소로부터 얻어지는 화소신호의 평균값을 산출하고, 상기 고체촬상소자의 각 화소로부터 얻어지는 화소신호로부터 상기 평균값을 감산하고, 감산하여 얻어진 값을 상기 컬럼마다 누적하는 처리를, 촬상전에 미리 행함으로써 산출되며,
    상기 보정수단은,
    상기 고체촬상소자로부터 출력된 화상신호의 컬럼 위치에 대응한 상기 차광시 오차값 및 기준 레벨 오차값의 양자를 합성하여 오차값을 생성하고,
    생성한 오차값을 상기 감산수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 고체촬상소자는,
    적어도 포토디텍터와 MOS 스위치를 가지고, 매트릭스형으로 배치된 복수의 단위 화소와,
    컬럼 방향으로 늘어선 단위 화소군 마다 설치되어 있고, 각 포토디텍터에 의해 검출된 검출신호를 전송하는 복수의 컬럼 신호선과,
    행방향으로 늘어선 단위 화소군 마다 설치되어 있고, 상기 MOS 스위치를 제어하고 상기 검출신호를 읽어내는 단위 화소를 선택하는 수평선택선과,
    상기 컬럼 신호선에 전송되는 검출신호를 증폭하는 복수의 컬럼 증폭기를 가지고,
    매트릭스형으로 배치된 복수의 단위 화소가 차례차례 선택됨으로써 화상신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 촬상장치.
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