JP2004015712A - 固体撮像装置及びその固定パターン雑音除去方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像部10Aに有効画素部1と無効画素部2〜5を有し、各画素の信号を画素列単位で読み出して信号処理を行うCMOSイメージセンサにおいて、無効画素部2〜4の一部に固定パターン雑音補正用のオプティカルブラック部(OB部)2を設ける。そして、OB部2から得られる各画素の信号量を測定し、有効画素部1の信号量からOB部2の画素の信号量を引き算する。例えば所定の平均化処理によってOB部の画素平均信号量を求めて有効画素部の各画素の信号量から引き算することで、フレームメモリを設けることなく、各種の雑音を除去した画像信号を得る。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、CMOSイメージセンサ等の固体撮像装置及びその固定パターン雑音除去方法、並びにその固体撮像装置を用いたカメラ装置等の機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、CMOSイメージセンサ(増幅型固体撮像装置)を用いたカメラ装置として、図10に示すような構成のものが知られている。
このカメラ装置において、まず、CMOSイメージセンサは、半導体チップ10上に、光を信号電荷に変換する光電変換素子(フォトダイオード等)を含む単位画素を2次元アレイ状に配置した撮像部10Aを有するものであり、この撮像部10Aには、光を各光電変換素子に入射させて信号電荷の生成を行う有効画素部1と、遮光膜によって光を遮光した状態で光電変換素子を配置した無効画素部2、3、4、5とが設けられ、その外側に各光電変換素子の信号電荷をカラム(画素列)毎に読み出してノイズ除去、増幅、A/D変換等の処理を行うカラム領域6と、このカラム領域6から出力される画像信号を増幅して半導体チップ10の出力端子8より出力する出力アンプ7とを有する。
【0003】
また、有効画素部1及び無効画素部2〜5は、基本的に共通の画素構造を有しており、それぞれの単位画素には、信号電荷を生成する光電変換素子と、この光電変換素子の信号電荷を電気信号に変換して読み出す各種MOSトランジスタ等で構成される読み出し回路が設けられている。
【0004】
また、このようなCMOSイメージセンサの外部には、信号処理回路24、及びフレームメモリ25等が設けられている。
信号処理回路24は、CMOSイメージセンサから読み取った画像信号の各種補正等を行うものであり、フレームメモリ25は、予め暗時状態でCMOSイメージセンサから読み出される画素信号をフレーム単位で格納したものである。
【0005】
次に、このようなカメラ装置の機能及び動作について説明する。
まず、光を受光する有効画素部1は、各光電変換素子によって受光した光を電荷信号に変換し、1フレーム期間、その信号を保持する。
これに対して、無効画素部2〜5では、アルミ等の遮光膜で遮光されているため、暗電流による電荷だけを電気信号へ変換する。
カラム領域6では、このような有効画素部1及び無効画素部2〜5の各画素から読み出されたアナログ信号の増幅を行った後、これをA/Dによってデジタル信号に変換し、そのデジタル信号を出力アンプ7を通して半導体チップ10の外部に出力する。
【0006】
また、特にこの種の増幅型固体撮像装置では、各画素で発生する暗電流の大きさの違いにより、固定パターン雑音や縦筋が発生し易いという特性があり、特に特に高感度の固体撮像装置では、この固定パターン雑音が大きな問題となっている。
そこで、この固定パターン雑音等を抑圧することが必要であり、そのための手段として信号処理回路24及びフレームメモリ25が設けられている。
すなわち、図10に示すカメラ装置では、予めフレームメモリ25に暗時のフレーム信号を蓄積しておき、実際の撮像時には、信号処理部24により、CMOSイメージセンサから読み出された有効画素部の画素信号y(i、j、t)の信号量から暗時状態(光信号がない状態)の同じ番地の画素の信号量DARK(y(i、j、t))を引き算し、その差分信号を撮像信号として算出する。
このような手法を用いることによって、各画素で発生する固定パターン雑音や縦筋と呼ばれる画素列間の固定パターン雑音を抑制する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来例によるノイズ除去の手法には以下のような限界がある。
まず、第1は、暗時の信号にはランダム雑音が含まれていることである。そのため、暗時の信号は、固定パターン雑音+ランダム雑音からなり、完全に引き算して固定パターンのみを減算することができない。
また、第2は、全ての画素信号を蓄積しておく必要があるため、フレームメモリなどの大掛かりな装置が必要になることである。
【0008】
そこで本発明の目的は、例えば画素列間で生じる縦筋状の固定パターン雑音を抑制して、画質の向上を図ることが可能な固体撮像装置及びその固定パターン雑音除去方法、並びにその固体撮像装置を用いたカメラ装置等の機器を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、光電変換素子を設けた複数の単位画素を2次元アレイ状に配置して構成され、前記光電変換素子に光が入射される有効画素部と、前記光電変換素子が遮光された無効画素部とを有する撮像部と、前記撮像部によって撮像した画像信号を読み出す読み出し回路部と、前記読み出し回路部によって読み出された撮像信号に対して所定の演算処理を行う信号処理回路とを有し、前記無効画素部に含まれる複数の画素を暗信号検出用のオプティカルブラック部とし、前記信号処理回路は、前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量に所定の平均化処理を施して平均値を算出し、前記有効画素部から得られる各画素の信号量と前記平均値との差分信号を前記有効画素部の各画素の画素信号として出力することを特徴とする。
【0010】
また本発明は、光電変換素子を設けた複数の単位画素を2次元アレイ状に配置して構成され、前記光電変換素子に光が入射される有効画素部と、前記光電変換素子が遮光された無効画素部とを有する撮像部と、前記撮像部によって撮像した画像信号を読み出す読み出し回路部と、前記読み出し回路部によって読み出された撮像信号に対して所定の演算処理を行う信号処理回路とを有する固体撮像装置を搭載し、前記固体撮像装置は、前記無効画素部に含まれる複数の画素を暗信号検出用のオプティカルブラック部とし、前記信号処理回路は、前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量に所定の平均化処理を施して平均値を算出し、前記有効画素部から得られる各画素の信号量と前記平均値との差分信号を前記有効画素部の各画素の画素信号として出力することを特徴とする。
【0011】
また本発明は、光電変換素子を設けた複数の単位画素を2次元アレイ状に配置して構成され、前記光電変換素子に光が入射される有効画素部と、前記光電変換素子が遮光された無効画素部とを有する撮像部と、前記撮像部によって撮像した画像信号を読み出す読み出し回路部と、前記読み出し回路部によって読み出された撮像信号に対して所定の演算処理を行う信号処理回路とを有する固体撮像装置の固定パターン雑音除去方法において、前記無効画素部に含まれる複数の画素を暗信号検出用のオプティカルブラック部とし、前記信号処理回路において前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量に所定の平均化処理を施して平均値を算出し、前記有効画素部から得られる各画素の信号量と前記平均値との差分信号を前記有効画素部の各画素の画素信号として出力することを特徴とする。
【0012】
本発明の固体撮像装置(カメラ装置)及びその固定パターン雑音除去方法では、撮像部の遮光した無効画素部に含まれる複数の画素を暗信号検出用のオプティカルブラック部とし、このオプティカルブラック部から得られる各画素の信号量に所定の平均化処理を施して平均値を算出し、撮像部の有効画素部から得られる各画素の信号量と平均化処理で得られた平均値との差分信号を有効画素部の各画素の画素信号として出力するようにしたことから、従来のようにフレームメモリを用いることなく、小さい容量のメモリで主に暗信号の信号量を検出し、これを用いて有効画素部の各画素の信号量を補正することができ、例えば画素列間で生じる縦筋状の固定パターン雑音を抑制して、小規模で簡易な回路構成により、出力画像の画質の向上を図ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例について図面を用いて詳細に説明する。
本実施の形態例は、例えば撮像部の信号を画素列単位で読み出して信号処理を行う方式(カラム方式)のCMOSイメージセンサにおいて、縦筋状の固定パターン雑音を抑制するための手法を提供するものであり、撮像部の一部に固定パターン補正用のオプティカルブラック部(OB部)を設け、有効画素部の信号量からOB部の画素の信号量を引き算する。
なお、この場合の引き算の手法は、例えば(1)所定の平均化処理によってOB部の画素平均信号量を求めて有効画素部の各画素の信号量から引き算する方法、(2)多フレームにわたるOB部の画素平均信号量を求め、有効画素部の各画素の信号量から引き算する方法、(3)多フレームで平均信号量を求める場合、過去から直近までのnフレーム(2のq乗、例えば64フレーム、あるいは、256フレームなど)の平均値を用いる方法、(4)カラム領域(読み出し回路部)における増幅回路の増幅率が複数種類ある場合には、その複数種類の増幅率で増幅した信号からOB部の画素平均信号量を求める方法などを採用できる。
【0014】
図1は、本発明の実施の形態例によるCMOSイメージセンサの基本形となる撮像部の構成例を示す平面図である。なお、以下の説明において、図10に示す従来例と共通の要素については、同一符号を用いて説明する。
図示のように、このイメージセンサでは、図10に示す従来例と同様に、撮像部の主要領域に有効画素部1が設けられ、この有効画素部1の上下左右4つの辺に無効画素部2、3、4、5が設けられており、この無効画素部2、3、4、5のいずれかを上述したOB部として用いるものである。例えば、カラム領域が設けられる図中下辺側の無効画素部2をOB部とすれば、信号処理の面で有利となる。
【0015】
図2は、図1に示すCMOSイメージセンサを搭載したカメラ装置の第1の例を示す概略ブロック図である。
このカメラ装置において、CMOSイメージセンサは、半導体チップ10上に、有効画素部1及び無効画素部2、3、4、5で構成される撮像部10A、カラム領域6、出力アンプ7、出力端子8等を設けた点は図10に示す従来例と共通である。
しかし、本例のカメラ装置では、本発明に係る演算処理を行う信号処理回路11と、この演算処理で用いるメモリ21とを有する。メモリ21は、図10に示したフレームメモリ25より小さいメモリ容量のものである。
【0016】
次に、本例におけるOB部(例えば無効画素部2)を用いた演算処理について説明する。なお、以下の説明で、iは画素部の行、jは画素部の列、tは時刻を表している。
本例では、信号処理回路11がイメージセンサの出力端子8から画像信号を入力し、各列のOB部の信号量の平均値、すなわち、OB部(例えば無効画素部2)全体の信号量の平均値m(OB(j、t))を算出する。
そして、i行、J列の有効画素部の信号量x(i、j、t)に対し、OB部の信号量の平均m(OB(j、t))を引き算し、Y(i、j、t)を求める。
Y(i、j、t)=x(i、j、t)−m(OB(j、t)) …(1)式
すなわち、Y(i、j、t)は時刻tにおける有効画素部のi行、j列の画素の画素信号である。
【0017】
本例ではOB部の信号量の平均値をとることにより、各列毎のOB(j、t)のランダム雑音の大きさを抑制することが可能である。つまり、OB(j、t)の信号に影響を与えるランダム雑音の影響を小さくすることができる。
また、本例では、1回の撮像動作(1フレーム)毎にOB(j、t)を求め、固定パターン雑音を抑制することができる。この方法を用いることにより、特に、列間のばらつきで発生する縦筋と呼ばれる固定パターン雑音を抑制できる。
なお、本例ではOB部の平均化処理が必要になるが、小さなメモリ領域で実現できるのでシステムの規模を小さくすることができる。
【0018】
図3は、図1に示すCMOSイメージセンサを搭載したカメラ装置の第2の例を示す概略ブロック図である。
本例は、図2に示すカメラ装置とほぼ同様の構成を有しているが、信号処理回路22で実行する演算処理が図2の例と異なるものである。
本例で異なるところは、OB部の信号を複数フレームにわたる信号量から求める点である。
すなわち、通常の使用時に撮像動作を繰り返すことにより、複数のフレームを走査することになるが、例えば直近のn個分のフレームについてOB部の信号量OB(i、j)を取り込んで保存しておき、その合計値から平均値を求める。そして、このOB(i、j)を用いて図2の例と同様に、各列間での平均m(OB(j))を算出する。そして、このm(OB(j))を上述した有効画素部1の各画素信号x(i、j、t)から引き算し、Y(i、j、t)を求める。
Y(i、j、t)=x(i、j、t)−m(OB(j)) …(2)式
【0019】
このような方法においても、ランダム雑音を抑制することが可能であるので、固定パターン雑音を精度良く抑制できる。
なお、この場合のnの決め方としては、2のq乗、例えば64フレーム、あるいは、256フレームなどを用いることができる。また、新たな撮像動作によって新たなフレームが入力された場合、最も旧いフレームのデータを消去し、新たなフレームのデータを書き込み、メモリ部内を更新するような処理を行う。
【0020】
図4は、図1に示すCMOSイメージセンサを搭載したカメラ装置の第3の例を示す概略ブロック図である。
本例は、回路構成上は図3に示すカメラ装置と同様であり、信号処理回路22及びメモリ21を用いた演算動作も共通であるが、異なる点は、CMOSイメージセンサと信号処理回路22及びメモリ21とを同一チップ12上に集積した点である。なお、半導体チップ12には出力端子13が設けられている。
このように、CMOSイメージセンサと信号処理回路22及びメモリ21とを同一チップ12上に集積することにより、より小さなカメラモジュールを作成することができる。
なお、本例では、図3に示すCMOSイメージセンサと信号処理回路22及びメモリ21とを同一チップ12上に集積した例を挙げたが、同様に図2に示す構成についても、CMOSイメージセンサと信号処理回路11及びメモリ21とを同一チップ上に集積し得るものである。
【0021】
図5は、図1に示すCMOSイメージセンサを搭載したカメラ装置の第4の例を示す概略ブロック図である。
本例は、図2〜図4に示すカメラ装置とほぼ同様の構成を有しているが、信号処理回路23で実行する演算処理が図2〜図4の例と異なるものである。
本例で異なるところは、OB部の信号を複数フレームにわたって平均化する場合に、デジタル領域で低域通過フィルタ処理を行い、少しずつフィードバックをかけるようにする点である。演算式は次のようになる。
yi ={1/(1+a))(yi−1 +axi ) …(3)式
ここで、yi は今回の撮像時の信号量、yi−1 は前回の撮像時の信号量、xi は変化量、aは係数である。aの値は0<a<1の間にある。
したがって、aの値を調整し、例えばa=0.1程度に設定することにより、少しずつフィードバックをかけることができる。
図6は、(3)式の演算で用いる1次の低域通過フィルタの特性を示す説明図である。本図から分かるように、a=0.1の小さな値に設定し、フィードバック量を小さくすることによって、精度のよいOB信号の平均値m(OB(i、j))信号やm(OB(j))信号を得ることができる。
【0022】
図7は、本発明の実施の形態例によるCMOSイメージセンサの撮像部の第2の例を示す平面図である。
このCMOSイメージセンサの撮像部10Aは、図1に示した基本形に対し、OB部の構造が異なるものであり、上述したOB部となる無効画素部2または無効画素部4の外側に、第2のOB部となる無効画素部14を設けたものである。なお、図示の例では無効画素部2の外側に無効画素部14を設けている。
この無効画素部14は、他の無効画素部2〜5と同様に、アルミ膜等を設けれ遮光したものであるが、素子構造については無効画素部2と同様の光電変換素子を設ける場合(図9参照)と、設けない場合(図8参照)との2通りが可能である。
なお、本例は複数種類の無効画素部を有する点が特徴であり、さらに第3の無効画素部を設けるような構成も可能である。
【0023】
次に、このような第2の無効画素部14を設けたことによる作用について説明する。
図8は、第2の無効画素部14の素子構造の第1の例を示す断面図であり、図8(A)は有効画素部1の素子構造、図8(B)はOB部(無効画素部)2の素子構造、図8(C)は第2のOB部(無効画素部)14の素子構造をそれぞれ示している。
有効画素部1は、半導体基板10の上層の素子分離領域18で区画された領域に、電荷を蓄積するN+領域16と、その表面を覆うP+領域17とを設けてフォトダイオードを形成し、その隣に電荷検出部としてのフローティングデフュージョン(FD)部15を設けている。
また、半導体基板10の上層に電荷読み出し用の転送電極19を設け、その上層に絶縁層を介して遮光膜20が配置され、この遮光膜20にはフォトダイオードの光電変換部16に対応する開口部20Aが形成されている。
ここでフォトダイオードは、半導体基板10に形成されるので、半導体のpn接合で発生する暗電流が発生し、それが光電変換領域16に蓄積される。つまり、有効画素部1には、光信号+暗電流信号の両方が蓄積される。
【0024】
次に、OB部4の遮光膜20には開口部20Aがなく、光電変換部16が遮光膜20によって覆われている。つまり、光信号が入射しない。従って、光電変換部16には、暗電流の信号だけが蓄積される。
次に、第2のOB部14には、フォトダイオードが形成されていない。つまり、光信号も暗電流信号もともに蓄積できない。
なお、本例において、有効画素部1及び各OB部2、14の各画素は、それぞれ1フレーム(例えば30msec)に1回読み出される。
以上の3種類の画素を比較すると、有効画素部1とOB部2の引き算で光信号のみを検出でき、OB部2とOB部14の引き算で暗電流信号のみを検出できる。
したがって、縦筋状の固定パターン雑音を抑制する場合は、OB部2の素子構造だけを設ければ十分である。
しかし、暗電流信号も引き算したい場合には、OB部14の素子構造を形成し、このOB部14で得られた信号を有効画素部1やOB部2の画素信号から引き算することにより、さらに高精度の演算機能を得ることが可能である。
【0025】
図9は、第2の無効画素部14の素子構造の第2の例を示す断面図であり、図9(A)は有効画素部1の素子構造、図9(B)はOB部(無効画素部)2の素子構造、図9(C)は第2のOB部(無効画素部)14の素子構造をそれぞれ示している。
本例では、第1のOB部2と同一の素子構造で第2のOB部14を形成したものであるが、第1のOB部2と第2のOB部14とで駆動方法を変えている。
すなわち、第2のOB部14では暗電流が発生するが、1水平同期期間(1フレーム期間を行の数で割ったもの)の短い時間(例えば63.5秒)毎に、毎回信号電荷の読み出しを行う。これにより、OB部14の暗電流量は非常に小さな値になるため、この値を無視してもよくなる。この結果、OB部14の信号を光信号も暗電流信号もともに蓄積されない状態のものと疑似的にみなして図8に示す例と同様の方法で演算を行うことが可能となる。
【0026】
なお、図8と図9の例では、ともにOB部が2種類に分かれている場合を示した。しかし、図1に示すOB部2に図8に示すような第2のOB部構造を採用しても、また、図9に示すような第2のOB部構造を採用してもよい。
このように、OB部の素子構造は、それを応用する目的に応じて、最適な画素構造を選択することができる。
【0027】
以上のような実施の形態例によれば、主に次のような作用効果を得ることが可能である。
1.無効画素部のOB部の信号を用いることにより、縦筋状の固定パターン雑音を抑制することが可能となる。特に1フレーム分や複数フレーム分のOB信号の平均値を用いることで、画素列毎のばらつきを抑えることができる。
2.同一チップ上に信号処理回路を搭載し、本発明に係るアルゴリズムを用いることで効果的な縦筋補正を行うことができる。
3.上述のようなOB部の素子構造を選択的に採用することにより、最適な縦筋補正やOB部の目的に合わせて実施することができる。
【0028】
なお、以上の実施の形態例では、本発明をカメラ装置として説明したが、固体撮像装置単体としても構成可能であり、上述のような構成を有する固体撮像装置も本発明の範囲に含まれるものである。
また、本発明は、他の構造の高感度CMOSイメージセンサやCCDイメージセンサと組み合せたCCD&CMOS混載センサにも使用することができる。
また、本発明は、上述のようなイメージセンサやカメラ装置を搭載する各種の機器、例えば携帯型通信端末やパソコン等の撮像部に適用することが可能である。
【0029】
さらに具体的構成としては、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えばカラム領域における増幅回路の増幅率が複数種類ある場合には、その複数種類の増幅率で増幅した信号をメモリ部に格納しておき、これをOB部の画素平均信号量を求める際に利用するようにしてもよい。
また、上述の例では、全ての画素列におけるOB部の信号量を合計して平均値を求めるようにしたが、多フレーム分のOB部の信号量を用いる場合には、各画素列毎に信号量を合計し、各画素列毎に平均値を求め、各画素列毎の有効画素の信号量との差分を求めるような方法を採用することも可能である。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の固体撮像装置(カメラ装置)及びその固定パターン雑音除去方法によれば、撮像部の遮光した無効画素部に含まれる複数の画素を暗信号検出用のオプティカルブラック部とし、このオプティカルブラック部から得られる各画素の信号量に所定の平均化処理を施して平均値を算出し、撮像部の有効画素部から得られる各画素の信号量と平均化処理で得られた平均値との差分信号を有効画素部の各画素の画素信号として出力するようにしたことから、従来のようにフレームメモリを用いることなく、小さい容量のメモリで主に暗信号の信号量を検出し、これを用いて有効画素部の各画素の信号量を補正することができ、例えば画素列間で生じる縦筋状の固定パターン雑音を抑制して、小規模で簡易な回路構成により、出力画像の画質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態例によるCMOSイメージセンサの基本形となる撮像部の第1の例を示す平面図である。
【図2】図1に示すCMOSイメージセンサを搭載したカメラ装置の第1の例を示す概略ブロック図である。
【図3】図1に示すCMOSイメージセンサを搭載したカメラ装置の第2の例を示す概略ブロック図である。
【図4】図1に示すCMOSイメージセンサを搭載したカメラ装置の第3の例を示す概略ブロック図である。
【図5】図1に示すCMOSイメージセンサを搭載したカメラ装置の第4の例を示す概略ブロック図である。
【図6】図5に示すカメラ装置で用いる1次の低域通過フィルタの特性を示す説明図である。
【図7】本発明の実施の形態例によるCMOSイメージセンサの撮像部の第2の例を示す平面図である。
【図8】図7に示す第2の無効画素部の素子構造の第1の例を示す断面図である。
【図9】図7に示す第2の無効画素部の素子構造の第1の例を示す断面図である。
【図10】従来のCMOSイメージセンサを搭載したカメラ装置の例を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
1……有効画素部、2、3、4、5……無効画素部、6……カラム領域、7……出力アンプ、8、13……出力端子、10、12……半導体チップ、10A……撮像部、11、22、23……信号処理回路、21……メモリ部。
Claims (40)
- 光電変換素子を設けた複数の単位画素を2次元アレイ状に配置して構成され、前記光電変換素子に光が入射される有効画素部と、前記光電変換素子が遮光された無効画素部とを有する撮像部と、前記撮像部によって撮像した画像信号を読み出す読み出し回路部と、前記読み出し回路部によって読み出された撮像信号に対して所定の演算処理を行う信号処理回路とを有し、
前記無効画素部に含まれる複数の画素を暗信号検出用のオプティカルブラック部とし、前記信号処理回路は、前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量に所定の平均化処理を施して平均値を算出し、前記有効画素部から得られる各画素の信号量と前記平均値との差分信号を前記有効画素部の各画素の画素信号として出力する、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記読み出し回路部は、撮像部の各画素列毎に信号電荷を読み出すことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記オプティカルブラック部は、前記撮像部の各画素列に均等に配置されていることを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。
- 前記オプティカルブラック部は、少なくとも撮像部の最初の画素行または最後の画素行に配置されていることを特徴とする請求項3記載の固体撮像装置。
- 前記信号処理回路の所定の平均化処理は、前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量を各画素列にわたって合計し、その合計値から平均値を求める処理であることを特徴とする請求項3記載の固体撮像装置。
- 前記信号処理回路の所定の平均化処理は、前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量を複数フレームにわたって合計し、その合計値から平均値を求める処理であることを特徴とする請求項3記載の固体撮像装置。
- 前記信号処理回路の所定の平均化処理は、前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量を各画素列及び複数フレームにわたって合計し、その合計値から平均値を求める処理であることを特徴とする請求項3記載の固体撮像装置。
- 前記信号処理回路は、過去から直近までのnフレーム分の撮像時に前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量を順次メモリ部に格納し、前記nフレーム分のオプティカルブラック部の各画素の信号量を用いて平均化処理を行うとともに、新たな撮像動作毎に前記メモリ部に格納したnフレーム分のオプティカルブラック部の各画素の信号量を順次更新することを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記撮像部及び読み出し回路部が同一の半導体チップ上に形成され、前記信号処理回路が前記半導体チップの外部に設けられていることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記撮像部、読み出し回路部、信号処理回路が同一の半導体チップ上に形成されていることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記信号処理回路は、デジタル領域で低域通過フィルタ処理を行うことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記信号処理回路は、前記オプティカルブラック部から得られたnフレーム分の信号量を平均化する場合に、i回目のフレームの情報yiを前回のフレームの情報yi−1 にフィードバックをかけるように処理し、前記情報yiに係数a(0<a<1)をかけた値をフィードバックすることを特徴とする請求項11記載の固体撮像装置。
- 前記読み出し回路部が撮像信号に対する複数種類の増幅率を有する場合、この複数種類の増幅率毎に得られるオプティカルブラック部の各画素の信号量を求め、メモリ部に格納して平均信号量の算出に用いることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 機能の異なる複数種類のオプティカルブラック部を有することを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記複数種類のオプティカルブラック部は、互いに異なる素子構造を有し、一方のオプティカルブラック部の各画素は光電変換素子をもち、他方のオプティカルブラック部の各画素は光電変換素子をもたない特徴とする請求項14記載の固体撮像装置。
- 前記複数種類のオプティカルブラック部は、互いに共通の素子構造を有し、一方のオプティカルブラック部は1水平同期期間毎に1回の読み出しを行い、他方のオプティカルブラック部は1水平同期期間に対して暗電流値を無視できる程度の速さで多数回の読み出しを行うことを特徴とする請求項14記載の固体撮像装置。
- 光電変換素子を設けた複数の単位画素を2次元アレイ状に配置して構成され、前記光電変換素子に光が入射される有効画素部と、前記光電変換素子が遮光された無効画素部とを有する撮像部と、前記撮像部によって撮像した画像信号を読み出す読み出し回路部と、前記読み出し回路部によって読み出された撮像信号に対して所定の演算処理を行う信号処理回路とを有する固体撮像装置を搭載し、
前記固体撮像装置は、前記無効画素部に含まれる複数の画素を暗信号検出用のオプティカルブラック部とし、前記信号処理回路は、前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量に所定の平均化処理を施して平均値を算出し、前記有効画素部から得られる各画素の信号量と前記平均値との差分信号を前記有効画素部の各画素の画素信号として出力する、
ことを特徴とするカメラ装置。 - 前記読み出し回路部は、撮像部の各画素列毎に信号電荷を読み出すことを特徴とする請求項17記載のカメラ装置。
- 前記オプティカルブラック部は、前記撮像部の各画素列に均等に配置されていることを特徴とする請求項18記載のカメラ装置。
- 前記オプティカルブラック部は、少なくとも撮像部の最初の画素行または最後の画素行に配置されていることを特徴とする請求項19記載のカメラ装置。
- 前記信号処理回路の所定の平均化処理は、前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量を各画素列にわたって合計し、その合計値から平均値を求める処理であることを特徴とする請求項19記載のカメラ装置。
- 前記信号処理回路の所定の平均化処理は、前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量を複数フレームにわたって合計し、その合計値から平均値を求める処理であることを特徴とする請求項19記載のカメラ装置。
- 前記信号処理回路の所定の平均化処理は、前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量を各画素列及び複数フレームにわたって合計し、その合計値から平均値を求める処理であることを特徴とする請求項19記載のカメラ装置。
- 前記信号処理回路は、過去から直近までのnフレーム分の撮像時に前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量を順次メモリ部に格納し、前記nフレーム分のオプティカルブラック部の各画素の信号量を用いて平均化処理を行うとともに、新たな撮像動作毎にメモリ部に格納したnフレーム分のオプティカルブラック部の各画素の信号量を順次更新することを特徴とする請求項17記載のカメラ装置。
- 前記撮像部及び読み出し回路部が同一の半導体チップ上に形成され、前記信号処理回路が前記半導体チップの外部に設けられていることを特徴とする請求項17記載のカメラ装置。
- 前記撮像部、読み出し回路部、信号処理回路が同一の半導体チップ上に形成されていることを特徴とする請求項17記載のカメラ装置。
- 前記信号処理回路は、デジタル領域で低域通過フィルタ処理を行うことを特徴とする請求項17記載のカメラ装置。
- 前記信号処理回路は、前記オプティカルブラック部から得られたnフレーム分の信号量を平均化する場合に、i回目のフレームの情報yiを前回のフレームの情報yi−1 にフィードバックをかけるように処理し、前記情報yiに係数a(0<a<1)をかけた値をフィードバックすることを特徴とする請求項27記載のカメラ装置。
- 前記読み出し回路部が撮像信号に対する複数種類の増幅率を有する場合、この複数種類の増幅率毎に得られるオプティカルブラック部の各画素の信号量を求め、メモリ部に格納して平均信号量の算出に用いることを特徴とする請求項17記載のカメラ装置。
- 機能の異なる複数種類のオプティカルブラック部を有することを特徴とする請求項17記載のカメラ装置。
- 前記複数種類のオプティカルブラック部は、互いに異なる素子構造を有し、一方のオプティカルブラック部の各画素は光電変換素子をもち、他方のオプティカルブラック部の各画素は光電変換素子をもたない特徴とする請求項30記載のカメラ装置。
- 前記複数種類のオプティカルブラック部は、互いに共通の素子構造を有し、一方のオプティカルブラック部は1水平同期期間毎に1回の読み出しを行い、他方のオプティカルブラック部は1水平同期期間に対して暗電流値を無視できる程度の速さで多数回の読み出しを行うことを特徴とする請求項30記載のカメラ装置。
- 光電変換素子を設けた複数の単位画素を2次元アレイ状に配置して構成され、前記光電変換素子に光が入射される有効画素部と、前記光電変換素子が遮光された無効画素部とを有する撮像部と、前記撮像部によって撮像した画像信号を読み出す読み出し回路部と、前記読み出し回路部によって読み出された撮像信号に対して所定の演算処理を行う信号処理回路とを有する固体撮像装置の固定パターン雑音除去方法において、
前記無効画素部に含まれる複数の画素を暗信号検出用のオプティカルブラック部とし、前記信号処理回路において前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量に所定の平均化処理を施して平均値を算出し、前記有効画素部から得られる各画素の信号量と前記平均値との差分信号を前記有効画素部の各画素の画素信号として出力する、
ことを特徴とする固体撮像装置の固定パターン雑音除去方法。 - 前記信号処理回路の所定の平均化処理は、前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量を各画素列にわたって合計し、その合計値から平均値を求める処理であることを特徴とする請求項33記載の固体撮像装置の固定パターン雑音除去方法。
- 前記信号処理回路の所定の平均化処理は、前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量を複数フレームにわたって合計し、その合計値から平均値を求める処理であることを特徴とする請求項33記載の固体撮像装置の固定パターン雑音除去方法。
- 前記信号処理回路の所定の平均化処理は、前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量を各画素列及び複数フレームにわたって合計し、その合計値から平均値を求める処理であることを特徴とする請求項33記載の固体撮像装置の固定パターン雑音除去方法。
- 前記信号処理回路において過去から直近までのnフレーム分の撮像時に前記オプティカルブラック部から得られる各画素の信号量を順次メモリ部に格納し、前記nフレーム分のオプティカルブラック部の各画素の信号量を用いて平均化処理を行うとともに、新たな撮像動作毎にメモリ部に格納したnフレーム分のオプティカルブラック部の各画素の信号量を順次更新することを特徴とする請求項33記載の固体撮像装置の固定パターン雑音除去方法。
- 前記信号処理回路においてデジタル領域で低域通過フィルタ処理を行うことを特徴とする請求項33記載の固体撮像装置の固定パターン雑音除去方法。
- 前記信号処理回路において前記オプティカルブラック部から得られたnフレーム分の信号量を平均化する場合に、i回目のフレームの情報yiを前回のフレームの情報yi−1 にフィードバックをかけるように処理し、前記情報yiに係数a(0<a<1)をかけた値をフィードバックすることを特徴とする請求項38記載の固体撮像装置の固定パターン雑音除去方法。
- 前記読み出し回路部が撮像信号に対する複数種類の増幅率を有する場合、この複数種類の増幅率毎に得られるオプティカルブラック部の各画素の信号量を求め、メモリ部に格納して平均信号量の算出に用いることを特徴とする請求項33記載の固体撮像装置の固定パターン雑音除去方法。
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