JP5289268B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
Translated fromJapanese本発明は、撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus.
撮像装置の撮像部には、一般的に、ＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）が用いられている。 In general, a CCD image sensor (solid-state imaging device) is used for an imaging unit of an imaging apparatus.
このＣＣＤイメージセンサの撮像領域は、被写体を撮像する上で有効な領域である有効撮像領域と、その有効撮像領域の外周側に設けられ、遮光膜で遮光された遮光領域とで構成されている。撮像領域の形状は、通常、矩形（長方形、正方形を含む）をなしている。すなわち、有効撮像領域は、長方形をなし、遮光領域は、例えば、長方形の枠状をなし、有効撮像領域の外周をその全周に亘って囲んでいる。なお、遮光領域は、通常、「オプティカルブラック（ＯＰＢ）」、「オプティカルブラック部」、「オプティカルブラック領域」等と呼ばれ、例えば、光学的に黒色の基準レベルの検出や、後述するＦＰＮ補正等に利用される。 The imaging area of this CCD image sensor is composed of an effective imaging area that is effective for imaging a subject and a light shielding area that is provided on the outer periphery side of the effective imaging area and is shielded by a light shielding film. . The shape of the imaging region is usually a rectangle (including a rectangle and a square). In other words, the effective imaging area has a rectangular shape, and the light shielding area has a rectangular frame shape, for example, and surrounds the outer periphery of the effective imaging area over the entire circumference. The light shielding area is usually called “optical black (OPB)”, “optical black portion”, “optical black area”, and the like. For example, detection of an optically black reference level, FPN correction described later, etc. Used for
また、インターライン型のＣＣＤイメージセンサは、撮像面上の画素を構成し、行列状に配置された複数のフォトダイオード（光電変換素子）と、複数の垂直転送ＣＣＤレジスタと、水平転送ＣＣＤレジスタとを有している。垂直転送ＣＣＤレジスタおよび水平転送ＣＣＤレジスタは、それぞれ、複数のＣＣＤで構成されている。 The interline CCD image sensor includes pixels on the imaging surface, a plurality of photodiodes (photoelectric conversion elements) arranged in a matrix, a plurality of vertical transfer CCD registers, a horizontal transfer CCD register, have. Each of the vertical transfer CCD register and the horizontal transfer CCD register includes a plurality of CCDs.
このような撮像装置においては、ＣＣＤイメージセンサのフォトダイオードにより、被写体からの入射光を受光し、光電変換して画素信号（信号電荷）を生成し、その画素信号は、垂直転送ＣＣＤレジスタおよび水平転送ＣＣＤレジスタの作動により、ＣＣＤイメージセンサから出力される。そして、その画素信号に基づいて、電子画像を表示するための映像データ（画像データ）が作成される。 In such an image pickup device, incident light from a subject is received by a photodiode of a CCD image sensor and photoelectrically converted to generate a pixel signal (signal charge). The pixel signal is generated by a vertical transfer CCD register and a horizontal transfer. Output from the CCD image sensor by the operation of the transfer CCD register. Based on the pixel signal, video data (image data) for displaying an electronic image is created.
ところで、フォトダイオードでは、その受光面に光が照射されていない状態でも、暗電流等により電荷を生じ、この電荷が、本来の画素信号に、ノイズとして含まれてしまう。さらに、画素信号には、ＣＣＤイメージセンサに駆動信号を与えるタイミングジェネレータ、信号処理回路、配線等から生じる基板ノイズが含まれる。このようなノイズは、固定パターンノイズ（ＦＰＮ）と呼ばれる。 By the way, in the photodiode, even when the light receiving surface is not irradiated with light, a charge is generated by a dark current or the like, and this charge is included in the original pixel signal as noise. Further, the pixel signal includes substrate noise generated from a timing generator that supplies a drive signal to the CCD image sensor, a signal processing circuit, wiring, and the like. Such noise is called fixed pattern noise (FPN).
そこで、従来の撮像装置では、ＣＣＤイメージセンサの遮光領域で受光して得られた補正用画素信号に基づいて、補正データを作成し、有効撮像領域で受光して得られた画素信号にその補正データを加味して映像データを作成する。すなわち、補正データを、有効撮像領域で受光して得られた画素信号から減算することにより画素信号を補正するＦＰＮ補正を行う（例えば、特許文献１参照）。 Therefore, in the conventional imaging device, correction data is created based on the correction pixel signal obtained by receiving light in the light shielding area of the CCD image sensor, and the correction is performed on the pixel signal obtained by receiving light in the effective imaging area. Create video data taking data into account. That is, FPN correction is performed to correct the pixel signal by subtracting the correction data from the pixel signal obtained by receiving light in the effective imaging region (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、このような従来の撮像装置では、遮光領域を用いてＦＰＮ補正を行う場合、大光量（高輝度）の光がＣＣＤイメージセンサに照射されると、遮光領域までその光の一部が漏れ込み、これにより、適正なＦＰＮ補正を行うことができないという問題がある。 However, in such a conventional imaging device, when performing the FPN correction using the light shielding region, when a large amount of light (high luminance) is irradiated onto the CCD image sensor, a part of the light leaks to the light shielding region. As a result, there is a problem that proper FPN correction cannot be performed.
本発明の目的は、容易かつ確実に、ＦＰＮ補正を行うことができ、良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of easily and reliably performing FPN correction and obtaining a good image.
このような目的は、下記（１）〜（６）の本発明により達成される。
（１） 撮像面上の画素を構成し、行列状に配置された複数の光電変換素子と、複数の垂直転送レジスタと、水平転送レジスタとを有する固体撮像素子と、
前記垂直転送レジスタおよび前記水平転送レジスタをそれぞれ作動させて、前記固体撮像素子から画素信号を出力させる画素信号生成手段と、
前記垂直転送レジスタを作動させずに、前記水平転送レジスタを作動させて、前記固体撮像素子から、前記光電変換素子からの信号を含まない補正用画素信号を出力させる補正用画素信号生成手段と、
前記補正用画素信号に基づいて、補正データを作成する補正データ作成手段と、
前記画素信号に前記補正データを加味して電子画像を表示するための画像データを作成する画像データ作成手段とを備え、
前記補正データ作成手段は、前記固体撮像素子から出力される最初の１ライン分の前記補正用画素信号を使用せずに、その後の前記補正用画素信号に基づいて前記補正データを作成するよう構成されていることを特徴とする撮像装置。Such an object is achieved by the present inventions (1) to (6 ) below.
(1) A solid-state imaging device that includes a plurality of photoelectric conversion elements, a plurality of vertical transfer registers, and a horizontal transfer register, which constitute pixels on the imaging surface and are arranged in a matrix;
Pixel signal generating means for operating the vertical transfer register and the horizontal transfer register to output a pixel signal from the solid-state imaging device;
A correction pixel signal generation unit that operates the horizontal transfer register without operating the vertical transfer register, and outputs a correction pixel signal that does not include a signal from the photoelectric conversion element, from the solid-state imaging device;
Correction data creating means for creating correction data based on the correction pixel signal;
Image data creating means for creating image data for displaying an electronic image by adding the correction data to the pixel signal;
The correction data generating means is configured to generate the correction data based on the subsequent correction pixel signal without using the correction pixel signal for the first line output from the solid-state imaging device. An imaging apparatus characterizedby being configured.
これにより、大光量の光が固体撮像素子の撮像面に照射されたとしても、その影響を受けることなく、容易かつ確実に、ＦＰＮ補正を行うことができ（特に、基板ノイズを除去することができ）、良好な画像を得ることができる。 As a result, even when a large amount of light is applied to the imaging surface of the solid-state imaging device, FPN correction can be performed easily and reliably without being affected by this (particularly, substrate noise can be removed). A good image can be obtained.
また、メカニカルシャッタ等の遮光機構を用いることなくＦＰＮ補正を行うことができるので、構造や制御を簡素化することができる。
また、最初の１ライン分の補正用画素信号には、直前の撮像時に光電変換素子で受光して光電変換してなる信号や不要なノイズ等、直前までの意図しない信号やノイズ成分が含まれている可能性があるが、最初の１ライン分の補正用画素信号を使用しないことにより、適正な補正データを作成することができる。In addition, since FPN correction can be performed without using a light shielding mechanism such as a mechanical shutter, the structure and control can be simplified.
In addition, the correction pixel signal for the first line includes unintended signals and noise components up to the previous time, such as signals generated by photoelectric conversion and photoelectric conversion performed immediately before imaging, and unnecessary noise. However, it is possible to create appropriate correction data by not using the correction pixel signal for the first line.
（２） 前記補正データ作成手段は、前記固体撮像素子から出力される複数ライン分の前記補正用画素信号に基づいて、該補正用画素信号の平均値を求め、その平均値を前記補正データとするよう構成されている上記（１）に記載の撮像装置。(2 ) The correction data creation means obtains an average value of the correction pixel signals based on the correction pixel signals for a plurality of lines output from the solid-state imaging device, and calculates the average value as the correction data. The imaging device accordingto (1), configured to perform the above.
これにより、より確実に、ＦＰＮ補正を行うことができ、良好な画像を得ることができる。 Thereby, FPN correction can be performed more reliably and a good image can be obtained.
（３） 前記補正データを記憶する記憶手段を有し、
前記画像データ作成手段は、前記記憶手段に記憶されている前記補正データを用いて画像データを作成するよう構成されている上記（１）または（２）に記載の撮像装置。(3 ) having storage means for storing the correction data;
The imaging apparatus according to (1)or (2) , wherein the image data creation unit is configured to create image data using the correction data stored in the storage unit.
これにより、撮像の度に補正データを作成する必要がなく、迅速にＦＰＮ補正を行うことができる。 As a result, it is not necessary to create correction data each time an image is taken, and FPN correction can be performed quickly.
（４） 前記補正データ作成手段は、電源投入の際、前記補正データを作成し、該補正データが前記記憶手段に記憶されるよう構成されている上記（３）に記載の撮像装置。(4 ) The imaging apparatus according to (3 ), wherein the correction data generation unit is configured to generate the correction data when the power is turned on, and to store the correction data in the storage unit.
これにより、電源投入時から、確実に、ＦＰＮ補正を行うことができ、良好な画像を得ることができる。 As a result, FPN correction can be reliably performed from the time of power-on, and a good image can be obtained.
（５） 前記固体撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の撮像装置。(5 ) The imaging device according to any one of (1) to (4 ), wherein the solid-state imaging device is a CCD image sensor.
これにより、容易かつ確実に、ＦＰＮ補正を行うことができ、良好な画像を得ることができるＣＣＤイメージセンサを有する撮像装置を提供することができる。 Accordingly, it is possible to provide an imaging apparatus having a CCD image sensor that can easily and reliably perform FPN correction and obtain a good image.
（６） 当該撮像装置は、電子内視鏡用のものである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の撮像装置。(6 ) The imaging apparatus according to any one of (1) to (5 ), wherein the imaging apparatus is for an electronic endoscope.
これにより、電子内視鏡において、容易かつ確実に、ＦＰＮ補正を行うことができ、良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することができる。 Thereby, in an electronic endoscope, FPN correction can be performed easily and reliably, and an imaging device capable of obtaining a good image can be provided.
本発明によれば、固体撮像素子から出力される補正用画素信号に基づいてＦＰＮ補正の補正データを作成する際、垂直転送レジスタを作動させずに、水平転送レジスタを作動させて、光電変換素子からの信号を含まない補正用画素信号を出力させるので、大光量の光が固体撮像素子の撮像面に照射されたとしても、その影響を受けることなく、容易かつ確実に、ＦＰＮ補正を行うことができ（特に、基板ノイズを除去することができ）、良好な画像を得ることができる。 According to the present invention, when generating correction data for FPN correction based on the correction pixel signal output from the solid-state image sensor, the horizontal transfer register is operated without operating the vertical transfer register, and the photoelectric conversion element is operated. Since the pixel signal for correction not including the signal from is output, even if a large amount of light is applied to the imaging surface of the solid-state imaging device, the FPN correction can be performed easily and reliably without being affected by it. (Particularly, substrate noise can be removed) and a good image can be obtained.
また、メカニカルシャッタ等の遮光機構を用いることなくＦＰＮ補正を行うことができるので、構造や制御を簡素化することができる。 In addition, since FPN correction can be performed without using a light shielding mechanism such as a mechanical shutter, the structure and control can be simplified.
以下、本発明の撮像装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の撮像装置の実施形態における主要部を示すブロック図、図２は、図１に示す撮像装置のＣＣＤイメージセンサを模式的に示す図、図３は、図１に示す撮像装置のタイミングチャート、図４は、図１に示す撮像装置の制御動作を示すフローチャートである。Hereinafter, an imaging device of the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a main part in an embodiment of an imaging apparatus of the present invention, FIG. 2 is a diagram schematically showing a CCD image sensor of the imaging apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an imaging shown in FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a control operation of the imaging apparatus shown in FIG.
なお、以下では、図２中の上下方向を「垂直方向（上下方向）」、左右方向を「水平方向（左右方向）」、上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」として説明を行う。 In the following, the vertical direction in FIG. 2 is “vertical direction (vertical direction)”, the horizontal direction is “horizontal direction (horizontal direction)”, the upper side is “up”, the lower side is “down”, and the left side is “left”. ”And the right side is“ right ”.
図１に示すように、撮像装置１は、撮像光学系２と、ＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）３と、アナログ信号処理回路４と、Ａ／Ｄ変換回路５と、出力コントローラ（補正手段）６と、デジタル信号処理回路７と、ＦＰＮ演算回路（補正データ作成手段）８と、コントローラ（制御手段）９と、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１と、水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１２と、記憶部（記憶手段）１３とを備えている。なお、コントローラ９は、例えば、出力コントローラ６、ＦＰＮ演算回路８、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１、水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１２、記憶部１３等の各部、すなわち、撮像装置１の全体の作動（駆動）を制御する。 As shown in FIG. 1, an imaging apparatus 1 includes an imaging optical system 2, a CCD image sensor (solid-state imaging device) 3, an analog signal processing circuit 4, an A / D conversion circuit 5, and an output controller (correction means). 6, a digital signal processing circuit 7, an FPN arithmetic circuit (correction data creation means) 8, a controller (control means) 9, a vertical
図２に示すように、ＣＣＤイメージセンサ３は、図示の構成では、インターライン型のものであり、撮像面（受光面）上の画素を構成し、行列状に配置された複数のフォトダイオード（光電変換素子）３１と、複数の垂直転送ＣＣＤレジスタ（垂直転送レジスタ）３２と、水平転送ＣＣＤレジスタ（水平転送レジスタ）３３と、電荷／電圧変換部（出力アンプ）３４とを有している。 As shown in FIG. 2, the
各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２は、それぞれ、垂直方向（列方向）に沿って並設された複数の垂直転送用のＣＣＤ（Charge Coupled Device）（電荷結合素子）で構成されている。また、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２は、水平方向（行方向）に沿って並設されており、各垂直転送レジスタ３２の各ＣＣＤは、それぞれ、対応するフォトダイオード３１の隣に配置されている。 Each vertical
また、水平転送ＣＣＤレジスタ３３は、水平方向に沿って並設された複数の水平転送用のＣＣＤで構成されている。また、水平転送ＣＣＤレジスタ３３は、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の下方に配置されている。 The horizontal
このＣＣＤイメージセンサ３は、電子シャッター（フォトダイオード３１とそれに対応する垂直転送ＣＣＤレジスタ３２のＣＣＤとの間のスイッチ等）の作動と、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１および水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１２から出力される駆動信号とにより作動する。この場合、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２は、それぞれ、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１から出力される所定の駆動信号により作動し、水平転送ＣＣＤレジスタ３３は、水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１１から出力される所定の駆動信号により作動する。 The
撮像の際は、電子シャッターの作動により、被写体からの入射光が、撮像光学系２を介して、所定時間、ＣＣＤイメージセンサ３の各フォトダイオード３１でそれぞれ受光され、光電変換され、これにより、画素信号（信号電荷）が生成され、その画素信号が、対応する垂直転送ＣＣＤレジスタ３２に転送される。そして、画素信号は、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の作動により、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２から水平転送ＣＣＤレジスタ３３に転送され、水平転送ＣＣＤレジスタ３３の作動により、電荷／電圧変換部３４を介してＣＣＤイメージセンサ３から出力される。電荷／電圧変換部３４では、画素信号は、電荷（電流）から電圧、すなわち、電荷（電流）信号から電圧信号に変換される。 At the time of imaging, incident light from the subject is received by each
ここで、前記ＣＣＤイメージセンサ３の動作をさらに説明すると、被写体からの入射光が、所定時間、各フォトダイオード３１でそれぞれ受光された直後、前記電子シャッターが作動すると、まず、画素信号は、フォトダイオード３１から垂直転送ＣＣＤレジスタ３２にいっせいに転送され、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の対応するＣＣＤに保持される。 Here, the operation of the
次いで、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２に保持されている画素信号は、その垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の作動により、いっせいに１つ下方に転送される。これにより、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の最下部のＣＣＤに保持されていた１ライン（行）分の画素信号は、いっせいに水平転送ＣＣＤレジスタ３３の対応するＣＣＤに転送される。そして、その１ライン分の画素信号は、水平転送ＣＣＤレジスタ３３の作動により、ＣＣＤイメージセンサ３から出力される。 Next, the pixel signals held in the vertical
以降、同様にして、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２に保持されている画素信号は、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の作動により、いっせいに１つ下方に転送され、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の最下部のＣＣＤに保持されていた１ライン分の画素信号は、いっせいに水平転送ＣＣＤレジスタ３３に転送され、その１ライン分の画素信号は、水平転送ＣＣＤレジスタ３３の作動により、ＣＣＤイメージセンサ３から出力される。この動作は、各フォトダイオード３１で生成されたすべての画素信号がＣＣＤイメージセンサ３から出力されるまで繰り返し行われる。なお、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１、水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１２およびコントローラ９により、画素信号生成手段の主要部が構成される。 Thereafter, similarly, the pixel signals held in the vertical
図１に示すように、ＣＣＤイメージセンサ３から出力された画素信号は、アナログ信号処理回路４で、所定の信号処理がなされ、Ａ／Ｄ変換回路５で、アナログ信号（アナログの信号形態）からデジタル信号（デジタルの信号形態）に変換される。 As shown in FIG. 1, the pixel signal output from the
次に、画素信号は、出力コントローラ６で補正される。この補正は、ＦＰＮ（固定パターンノイズ）補正であり、そのＦＰＮ補正では、各画素信号が担持するデータ値から、それぞれ、後述する補正データを減算する。これにより、画素信号から基板ノイズ成分を除去することができる。 Next, the pixel signal is corrected by the
次に、画素信号は、デジタル信号処理回路７で、所定の信号処理がなされ、電子画像を表示するための映像データ（画像データ）が作成される。このようにして、画素信号に補正データを加味して映像データが作成される。この映像データは、図示しないＤ／Ａ変換回路で、デジタル信号からアナログ信号に変換され、例えば、図示しないモニタに送出される。これにより、モニタには、イメージセンサ３で撮像された電子画像、すなわち、動画や静止画が表示される。また、映像データは、図示しない記憶手段において、記憶媒体（記録媒体）に記憶することもできる。前記記憶媒体としては、着脱自在のものと、撮像装置１に内蔵されたものとのいずれでも適用することができる。なお、出力コントローラ６およびデジタル信号処理回路７により、画像データ作成手段の主要部が構成される。 Next, the pixel signal is subjected to predetermined signal processing by the digital signal processing circuit 7 to generate video data (image data) for displaying an electronic image. In this way, video data is created by adding correction data to the pixel signal. This video data is converted from a digital signal to an analog signal by a D / A conversion circuit (not shown) and sent to a monitor (not shown), for example. Thereby, an electronic image captured by the
次に、補正データの作成について説明する。
この撮像装置１では、所定のタイミング、本実施形態では、電源投入の際、補正データが作成され、記憶部１３に記憶される。Next, creation of correction data will be described.
In the imaging apparatus 1, correction data is created and stored in the
すなわち、電源が投入されると、まずは、電子シャッター、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１および水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１２をそれぞれ作動させ、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１および水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１２からそれぞれ所定の駆動信号をＣＣＤイメージセンサ３に送出し、ＣＣＤイメージセンサ３を作動させ、通常に撮像を行っているときと同じ状態にする。本実施形態では、この撮像は、動画を得るための撮像とし、電子シャッターの作動は、所定の周期で連続的に行われる。 That is, when the power is turned on, first, the electronic shutter, the vertical
次に、図３に示すように、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１からの駆動信号の送出を停止して垂直転送ＣＣＤレジスタ３２のみを停止させ、それ以外は、通常に撮像を行っているときと同じ状態にする。すなわち、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２を作動させずに、電子シャッターおよび水平転送ＣＣＤレジスタ３３をそれぞれ作動させ、電荷／電圧変換部３４を介して、ＣＣＤイメージセンサ３から、フォトダイオード３１および垂直転送ＣＣＤレジスタ３２からの信号を含まない補正用画素信号を出力させ、後述するように、その補正用画素信号を取得する。なお、水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１２およびコントローラ９により、補正用画素信号生成手段の主要部が構成される。 Next, as shown in FIG. 3, the transmission of the drive signal from the vertical
なお、前記垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の停止期間において補正用画素信号を取得する際は、電子シャッターを停止させてもよいが、通常に撮像を行っているときの状態により近い状態とすることが好ましいので、前記のように電子シャッターを作動させることが好ましい。 Note that when the correction pixel signal is acquired in the stop period of the vertical
図１に示すように、ＣＣＤイメージセンサ３から出力された補正用画素信号は、アナログ信号処理回路４で、所定の信号処理がなされ、Ａ／Ｄ変換回路５で、アナログ信号からデジタル信号に変換され、ＦＰＮ演算回路８に送出される。 As shown in FIG. 1, the correction pixel signal output from the
ＦＰＮ演算回路８では、補正用画素信号が担持するデータ値が、順次、加算され、その総和（加算値）から平均値が求められる。この平均値は、補正データとして、記憶部１３に記憶され、実際の撮像の際、その記憶部１３に記憶された補正データを用いて前述したＦＰＮ補正が行われる。以上のようにして、本来の画素信号は含まずに、主に基板ノイズ成分で構成される補正用画素信号が取得され、補正データが作成される。以下では、補正用画素信号が担持するデータ値を加算することを、単に、「補正用画素信号のデータ値を加算」、「補正用画素信号を加算」とも言う。 In the FPN operation circuit 8, data values carried by the correction pixel signal are sequentially added, and an average value is obtained from the sum (added value). This average value is stored as correction data in the
なお、この撮像装置１では、実際の撮像に先立って補正データを作成し、その補正データを作成する際は、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２を停止させた状態で補正用画素信号を取得するので、各フレームの開始や終了のタイミングを考慮することなく、いずれのタイミングからでも補正用画素信号を取得することができ、補正データを作成することができる。 In this imaging apparatus 1, correction data is created prior to actual imaging, and when the correction data is created, the correction pixel signal is acquired with the vertical
これにより、例えば、実際の撮像の際、同一のフレームにおいて、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２および水平転送ＣＣＤレジスタ３３を作動させつつ画素信号を取得するとともに、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２を停止させて補正用画素信号を取得して補正データを作成し、ＦＰＮ補正を行う場合に比べ、時間的な余裕を持って確実に補正データを作成することができる。 Accordingly, for example, during actual imaging, the pixel signal is acquired while operating the vertical
ここで、前記補正データの作成のために取得する（補正データの作成に用いる）補正用画素信号のデータ量は、例えば、ＣＣＤイメージセンサ３における１００〜２００ライン分とすることができ、また、より豊富なデータ量を必要とする場合は、例えば、５００〜１０００ライン分としてもよい。すなわち、ＣＣＤイメージセンサ３における１ライン当たりの画素数をａとすると、取得する補正用画素信号は、例えば、１００ａ〜２００ａ画素分とすることができ、また、より豊富なデータ量を必要とする場合は、例えば、５００ａ〜１０００ａ画素分としてもよい。なお、前記ＣＣＤイメージセンサ３におけるラインとは、水平方向（図２中の左右方向）のラインのことである。 Here, the data amount of the pixel signal for correction (used for generating correction data) acquired for generating the correction data can be, for example, 100 to 200 lines in the
取得する補正用画素信号のデータ量が、少な過ぎると、基板ノイズ成分が正確に反映された補正用画素信号を取得することができず、適正な補正データを作成することができない場合があり、また、多過ぎても、取得した補正用画素信号が無駄になる。 If the data amount of the correction pixel signal to be acquired is too small, the correction pixel signal in which the substrate noise component is accurately reflected cannot be acquired, and appropriate correction data may not be created. In addition, if the number is too large, the acquired correction pixel signal is wasted.
なお、前記補正データの作成のために取得する補正用画素信号の好適なデータ量は、配線の長さ等の諸条件に基づいて設定することができる。 Note that a suitable data amount of the correction pixel signal acquired for generating the correction data can be set based on various conditions such as the length of the wiring.
また、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２を停止させた直後にＣＣＤイメージセンサ３から出力される１ライン分の補正用画素信号、すなわち、最初の１ライン分の補正用画素信号は、補正データの作成（補正）に使用しないことが好ましい。最初の１ライン分の補正用画素信号には、直前の撮像時にフォトダイオード３１で受光して光電変換してなる信号や不要なノイズ等、直前までの意図しない信号やノイズ成分が含まれている可能性があり、その最初の１ライン分の補正用画素信号を使用しないことにより、適正な補正データを作成することができる。 Further, the correction pixel signal for one line output from the
なお、最初の１ライン分よりも後から出力される補正用画素信号であれば、いずれを補正データの作成に使用してもよい。すなわち、補正データの作成に使用しない補正用画素信号には、最初の１ライン分の補正用画素信号が含まれていればよく、例えば、最初の１ライン分から所定ライン分まで（複数ライン分）の補正用画素信号を使用しないようにしてもよい。 Any correction pixel signal that is output after the first line may be used to generate correction data. That is, the correction pixel signal that is not used to create correction data only needs to include the correction pixel signal for the first line, for example, from the first one line to a predetermined line (for a plurality of lines). This correction pixel signal may not be used.
次に、撮像装置１の作用について、図４に基づき、補正データを作成し、その補正データを用いて補正を行う際の制御動作を説明する。 Next, the operation of the imaging apparatus 1 will be described with reference to FIG. 4 and a control operation when correction data is created and correction is performed using the correction data.
まず、電源が投入されると、ＣＣＤイメージセンサ３を作動させ、通常に撮像を行っているときと同じ状態にし、その後、水平転送ＣＣＤレジスタ３３は停止させずに、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２のみを停止させる（ステップＳ１０１）。 First, when the power is turned on, the
これにより、ＣＣＤイメージセンサ３からは、フォトダイオード３１および垂直転送ＣＣＤレジスタ３２からの信号を含まない補正用画素信号が出力される。そして、その補正用画素信号は、所定の信号処理がなされた後、アナログ信号からデジタル信号に変換される。 As a result, the
次いで、補正用画素信号のデータ値を１ライン分加算する（ステップＳ１０２）。
次いで、補正用画素信号のデータ値が、目標ライン数分加算されたか否かを判断し（ステップＳ１０３）、目標ライン数に達していない場合は、ステップＳ１０２に戻り、再度、ステップＳ１０２以降を実行する。Next, the data value of the correction pixel signal is added by one line (step S102).
Next, it is determined whether or not the data value of the correction pixel signal has been added by the target line number (step S103). If the target line number has not been reached, the process returns to step S102, and step S102 and subsequent steps are executed again. To do.
また、目標ライン数に達した場合は、前記目標ライン数分の補正用画素信号のデータ値の総和から平均値を求め、その平均値を補正データとする（ステップＳ１０４）。この補正データは、記憶部１３に記憶される。 When the target line number is reached, an average value is obtained from the sum of the data values of the correction pixel signals for the target line number, and the average value is used as correction data (step S104). This correction data is stored in the
次いで、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の作動を開始する（ステップＳ１０５）。
そして、実際に撮像が開始されると、ＣＣＤイメージセンサ３から出力される画素信号は、所定の信号処理がなされた後、アナログ信号からデジタル信号に変換され、その画素信号から補正データを減算することにより、ＦＰＮ補正がなされ（ステップＳ１０６）、さらに、所定の画像処理等がなされ、映像データが作成される。Next, the operation of the vertical
When imaging is actually started, the pixel signal output from the
以上説明したように、この撮像装置１によれば、大光量の光がＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に照射されたとしても、その影響を受けることなく、容易かつ確実に、ＦＰＮ補正を行うことができ（特に、基板ノイズを除去することができ）、良好な画像を得ることができる。 As described above, according to the imaging apparatus 1, even when a large amount of light is irradiated onto the imaging surface of the
すなわち、補正データを作成する際は、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２を停止させた状態で、補正用画素信号を取得するので、その際、大光量の光がＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に照射されても、その影響を受けずに、適正な補正データを作成することができ、これにより、確実に、ＦＰＮ補正を行うことができる。また、実際の撮像の際に、大光量の光がＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に照射されても、事前に補正データが作成されているので、確実に、ＦＰＮ補正を行うことができる。 That is, when the correction data is created, the correction pixel signal is acquired with the vertical
また、メカニカルシャッタ等の遮光機構を用いることなくＦＰＮ補正を行うことができるので、撮像装置１の構造や制御を簡素化することができる。 In addition, since FPN correction can be performed without using a light shielding mechanism such as a mechanical shutter, the structure and control of the imaging apparatus 1 can be simplified.
また、実際に被写体を撮像する際に１フレーム毎に補正データを作成してＦＰＮ補正を行う場合は、補正用画素信号の取得に当てられる時間が短く、このため、基板ノイズ成分が正確に反映された補正用画素信号を取得して適正な補正データを作成することが困難であるが、この撮像装置１では、実際の撮像に先立って補正データを作成するので、補正用画素信号の取得に当てる時間を十分に確保することができ、これにより、基板ノイズ成分が正確に反映された補正用画素信号を取得して適正な補正データを作成することができる。また、作成された補正データは、記憶部１３に記憶され、その補正データを用いてＦＰＮ補正を行うので、電源投入後、一旦、補正データが作成されてしまえば、実際の撮像の際は、補正データを作成する必要がなく、前記１フレーム毎に補正データを作成してＦＰＮ補正を行う場合に比べ、制御を簡素化することができる。 Further, when FPN correction is performed by creating correction data for each frame when actually imaging a subject, the time required for acquiring the correction pixel signal is short, and thus the substrate noise component is accurately reflected. Although it is difficult to acquire the corrected pixel signal and create appropriate correction data, the imaging apparatus 1 generates correction data prior to actual imaging, so that the correction pixel signal is acquired. A sufficient amount of time can be ensured, whereby a correction pixel signal in which the substrate noise component is accurately reflected can be acquired and appropriate correction data can be created. Moreover, since the created correction data is stored in the
以上、本発明の撮像装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。 The imaging apparatus of the present invention has been described based on the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of each unit is replaced with an arbitrary configuration having the same function. be able to. In addition, any other component may be added to the present invention.
なお、前記実施形態では、電源投入の際、補正データを作成するように構成されているが、本発明では、補正データを作成する時期は、これに限定されるものではなく、例えば、電源投入後に、定期的または不定期に、何度も（複数回）補正データを作成するように構成してもよい。 In the embodiment, the correction data is created when the power is turned on. However, in the present invention, the timing for creating the correction data is not limited to this. For example, the power is turned on. Later, the correction data may be created many times (multiple times) periodically or irregularly.
また、本発明の撮像装置の用途は、特に限定されず、本発明は、例えば、電子内視鏡、ビデオカメラ（電子ビデオカメラ）やデジタルカメラ（電子スチルカメラ）等の電子カメラ、携帯電話等、固体撮像素子を備える各種の機器に適用することができる。 The application of the imaging apparatus of the present invention is not particularly limited. For example, the present invention is an electronic endoscope, an electronic camera such as a video camera (electronic video camera) or a digital camera (electronic still camera), a mobile phone, or the like. The present invention can be applied to various devices including a solid-state image sensor.
また、本発明では、固体撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサに限定されるものではない。 In the present invention, the solid-state imaging device is not limited to a CCD image sensor.
１ 撮像装置
２ 撮像光学系
３ ＣＣＤイメージセンサ
３１ フォトダイオード
３２ 垂直転送ＣＣＤレジスタ
３３ 水平転送ＣＣＤレジスタ
３４ 電荷／電圧変換部
４ アナログ信号処理回路
５ Ａ／Ｄ変換回路
６ 出力コントローラ
７ デジタル信号処理回路
８ ＦＰＮ演算回路
９ コントローラ
１１ 垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ
１２ 水平ＣＣＤタイミングジェネレータ
１３ 記憶部
Ｓ１０１〜 Ｓ１０６ ステップDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging device 2 Imaging
Claims (6)
Translated fromJapanese前記垂直転送レジスタおよび前記水平転送レジスタをそれぞれ作動させて、前記固体撮像素子から画素信号を出力させる画素信号生成手段と、
前記垂直転送レジスタを作動させずに、前記水平転送レジスタを作動させて、前記固体撮像素子から、前記光電変換素子からの信号を含まない補正用画素信号を出力させる補正用画素信号生成手段と、
前記補正用画素信号に基づいて、補正データを作成する補正データ作成手段と、
前記画素信号に前記補正データを加味して電子画像を表示するための画像データを作成する画像データ作成手段とを備え、
前記補正データ作成手段は、前記固体撮像素子から出力される最初の１ライン分の前記補正用画素信号を使用せずに、その後の前記補正用画素信号に基づいて前記補正データを作成するよう構成されていることを特徴とする撮像装置。A solid-state image sensor comprising a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix, a plurality of vertical transfer registers, and a horizontal transfer register;
Pixel signal generating means for operating the vertical transfer register and the horizontal transfer register to output a pixel signal from the solid-state imaging device;
A correction pixel signal generation unit that operates the horizontal transfer register without operating the vertical transfer register, and outputs a correction pixel signal that does not include a signal from the photoelectric conversion element, from the solid-state imaging device;
Correction data creating means for creating correction data based on the correction pixel signal;
Image data creating means for creating image data for displaying an electronic image by adding the correction data to the pixel signal;
The correction data generating means is configured to generate the correction data based on the subsequent correction pixel signal without using the correction pixel signal for the first line output from the solid-state imaging device. An imaging apparatus characterizedby being configured.
前記画像データ作成手段は、前記記憶手段に記憶されている前記補正データを用いて画像データを作成するよう構成されている請求項１または２に記載の撮像装置。Storage means for storing the correction data;
It said image data creating means, the imaging apparatus according to claim 1or 2 is configured to generate image data using the correction data stored in the storage means.
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