JP2010171605A - Image capturing apparatus and signal compensation method - Google Patents
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Abstract
【課題】固体撮像素子に設けられたアンプの発光による画質劣化を十分に抑制することが可能な撮像装置を提供。
【解決手段】半導体基板の表面部に二次元アレイ状に配列形成された複数の画素及び該半導体基板に形成され各画素で感光して蓄積された信号電荷に応じた信号を増幅するアンプ３０を有する固体撮像素子２を備える撮像装置１であって、撮影時の固体撮像素子２の駆動電圧（アンプ駆動電圧）の設定レベルに依存した補正用データ（単位時間当たりの感光量Ｋｖａ０，Ｋｖａ１）を記憶するＲＯＭと、アンプ３０の動作時に起きる発光によって画素で感光された感光量を、上記補正用データを用いて補正量として求め、該画素からアンプ３０を介して出力された信号量を、該補正量にしたがって補正する画像信号処理回路１０とを備える。
【選択図】図１An imaging apparatus capable of sufficiently suppressing image quality deterioration due to light emission of an amplifier provided in a solid-state imaging device.
A plurality of pixels arranged in a two-dimensional array on a surface portion of a semiconductor substrate and an amplifier that amplifies a signal corresponding to a signal charge formed and exposed to each pixel on the semiconductor substrate. An image pickup apparatus 1 having a solid-state image pickup device 2 having correction data (photosensitive amounts Kva0, Kva1 per unit time) depending on a setting level of a drive voltage (amplifier drive voltage) of the solid-state image pickup device 2 at the time of shooting. The amount of light received by the pixel by the ROM and the light emission generated during the operation of the amplifier 30 is obtained as the correction amount using the correction data, and the signal amount output from the pixel through the amplifier 30 is And an image signal processing circuit 10 that performs correction according to the correction amount.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、撮像装置及び信号補正方法に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and a signal correction method.
例えばＣＣＤ型の固体撮像素子は、水平電荷転送路の出力端部にフローティングディフュージョンアンプを備え、転送されてきた信号電荷の電荷量に応じた撮像画像信号を増幅して出力する。このアンプは、特許文献１に記載されている様に、信号増幅時にインパクトイオン化現象が起き、微弱な光（赤外光）を発生させる。
For example, a CCD solid-state imaging device includes a floating diffusion amplifier at the output end of a horizontal charge transfer path, and amplifies and outputs a captured image signal corresponding to the amount of signal charge transferred. As described in
固体撮像素子のアンプで発光現象が起きると、この光が固体撮像素子の半導体基板内を伝播して各フォトダイオード（ＰＤ）に入射し、ノイズ電荷を発生させてしまう。 When a light emission phenomenon occurs in the amplifier of the solid-state image sensor, this light propagates through the semiconductor substrate of the solid-state image sensor and enters each photodiode (PD), thereby generating noise charges.
特に、固体撮像素子を用いて高感度撮影を行う場合には、被写体からの入射光量に応じて発生する信号電荷量が少ないため、上記のアンプ発光現象でノイズ電荷が各フォトダイオードに蓄積すると、撮像画像信号のＳＮ比が悪くなり、被写体画像の画質を大きく劣化させてしまう。近年、素子の高感度化が進んでおり、アンプ発光による画質劣化は無視できない問題となってきている。 In particular, when performing high-sensitivity imaging using a solid-state imaging device, the amount of signal charge generated according to the amount of incident light from the subject is small, so when noise charges accumulate in each photodiode due to the above amplifier emission phenomenon, The SN ratio of the captured image signal is deteriorated, and the image quality of the subject image is greatly deteriorated. In recent years, the sensitivity of devices has been increased, and image quality degradation due to amplifier emission has become a problem that cannot be ignored.
特許文献１には、露光中はアンプをオフにしてアンプからの発光を抑えることで、画質劣化を抑制する方法が開示されている。しかし、この方法では、露光終了後の撮像信号の出力期間中にアンプが発光してしまうため、この発光によるノイズを抑制することができず、画質劣化を十分に抑制できているとは言えない。また、アンプの動作電圧を復帰させるまでにある程度時間が必要であるため、この時間分、アンプ電圧を早く復帰させなければならず、露光中であってもアンプが発光する期間が存在してしまう。
特許文献２には、撮影時に遮光画像を取得し、この遮光画像を用いてアンプ部の発熱によるノイズ成分を補正する方法が開示されている。しかし、この方法では、遮光画像を取得する必要があるため、撮影に要する時間が長くなってしまい、フレームレートの低下等が懸念される。また、遮光画像取得用の撮影の分、電力が多く消費されるので、電池の持ちが悪くなってしまう。また、遮光画像撮影中のアンプ部の発熱量にもバラツキがあり、これがランダムノイズとなるため、この遮光画像を用いて補正を行っても、このランダムノイズによってＳＮ比が劣化してしまう。
また、撮影モードによっては、感度向上等を図るために露光期間中だけオーバーフロードレイン（ＯＦＤ）電圧を低くすることが考えられる。図１９は、ＯＦＤ電圧とフォトダイオードの飽和容量との関係を示した図である。図１９に示すように、ＯＦＤ電圧を調整することでフォトダイオードの飽和容量を変えることができる。このようにＯＦＤ電圧を変化させると、ＰＤ内のポテンシャル形状も変化するため、アンプから発せられた光が半導体基板内を伝播してＰＤに到達した際、この光によってＰＤ内で発生した信号電荷が、ＰＤ側か基板側かのどちらに移動しやすいかが変化する。つまり、ＯＦＤ電圧の値によって、アンプから発せられた光をＰＤが感光してしまう量（アンプ感光量）が変化してしまうことが分かってきている。 Depending on the photographing mode, it is conceivable to reduce the overflow drain (OFD) voltage only during the exposure period in order to improve sensitivity. FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the OFD voltage and the saturation capacity of the photodiode. As shown in FIG. 19, the saturation capacity of the photodiode can be changed by adjusting the OFD voltage. When the OFD voltage is changed in this way, the potential shape in the PD also changes. Therefore, when the light emitted from the amplifier propagates through the semiconductor substrate and reaches the PD, the signal charge generated in the PD by this light. However, whether it is easy to move to the PD side or the substrate side changes. In other words, it has been found that the amount of light that is emitted from the amplifier by the PD (amplifier photosensitive amount) varies depending on the value of the OFD voltage.
上記のようにＯＦＤ電圧を変動させる駆動を採用した場合には、ＯＦＤ電圧の変動前後で、ＰＤでのアンプ感光量に差が出てしまうため、この差を考慮した補正を行うことも画質向上の上で重要となる。 When the drive that varies the OFD voltage as described above is adopted, there is a difference in the amount of photosensitive light of the amplifier before and after the fluctuation of the OFD voltage. Therefore, it is also possible to perform correction in consideration of this difference to improve the image quality. It becomes important on.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子に設けられたアンプの発光による画質劣化を十分に抑制することが可能な撮像装置及びその信号補正方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of sufficiently suppressing image quality degradation due to light emission of an amplifier provided in a solid-state imaging device, and a signal correction method thereof. And
本発明の撮像装置は、半導体基板の表面部に二次元アレイ状に配列形成された複数の画素及び該半導体基板に形成され前記各画素で感光して蓄積された信号電荷に応じた信号を増幅するアンプを有する固体撮像素子を備える撮像装置であって、撮影時の前記固体撮像素子の駆動電圧の設定レベルに依存した補正用データを記憶する記憶手段と、前記アンプの動作時に起きる発光によって前記画素で感光された感光量を、前記補正用データを用いて補正量として求め、前記画素から前記アンプを介して出力された信号量を、前記補正量にしたがって補正する信号補正手段を備える。 The imaging device of the present invention amplifies a plurality of pixels arrayed in a two-dimensional array on the surface of a semiconductor substrate and a signal corresponding to the signal charge formed on the semiconductor substrate and exposed and accumulated in each pixel. An image pickup apparatus including a solid-state image pickup device having an amplifier that performs storage, storing data for correction depending on a setting level of a drive voltage of the solid-state image pickup device at the time of shooting, and light emission generated during operation of the amplifier Signal correction means is provided for determining the amount of light exposed at the pixel as a correction amount using the correction data, and correcting the signal amount output from the pixel via the amplifier according to the correction amount.
本発明の撮像装置の信号補正方法は、半導体基板の表面部に二次元アレイ状に配列形成された複数の画素及び該半導体基板に形成され前記各画素で感光された光に応じて蓄積された信号電荷に応じた信号を増幅するアンプを有する固体撮像素子から出力される信号を補正する信号補正方法であって、前記アンプの動作時に起きる発光によって前記画素で感光された感光量を、撮影時の前記固体撮像素子の駆動電圧の設定レベルに依存した補正データを用いて補正量として求め、前記画素から前記アンプを介して出力された信号量を、前記補正量にしたがって補正する信号補正ステップを備える。 According to the signal correction method of the image pickup apparatus of the present invention, a plurality of pixels arranged in a two-dimensional array on the surface portion of a semiconductor substrate and the light formed on the semiconductor substrate and exposed to each pixel are accumulated. A signal correction method for correcting a signal output from a solid-state imaging device having an amplifier that amplifies a signal corresponding to a signal charge, wherein the amount of light exposed to the pixel by light emission generated during operation of the amplifier A signal correction step of obtaining a correction amount using correction data depending on a setting level of a driving voltage of the solid-state imaging device, and correcting a signal amount output from the pixel via the amplifier according to the correction amount. Prepare.
本発明によれば、固体撮像素子に設けられたアンプの発光による画質劣化を十分に抑制することが可能な撮像装置及びその信号補正方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging device which can fully suppress the image quality degradation by light emission of the amplifier provided in the solid-state image sensor, and its signal correction method can be provided.
以下、本発明の一実施形態を説明するための撮像装置について図面を参照して説明する。この撮像装置は、例えばデジタルカメラやデジタルビデオカメラであるが、携帯電話機や電子内視鏡装置に搭載された撮影モジュールであっても良い。 Hereinafter, an imaging apparatus for describing an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The imaging device is, for example, a digital camera or a digital video camera, but may be a photographing module mounted on a mobile phone or an electronic endoscope device.
図１は、本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の機能ブロック図である。この撮像装置１は、ＣＣＤ型の固体撮像素子２と、この固体撮像素子２の前段に置かれた撮影レンズ３と、その前段に置かれた絞り４と、固体撮像素子２から出力される撮像画像信号の相関二重サンプリング処理（ＣＤＳ）や信号増幅（ＡＭＰ）を行う前処理部５と、前処理部５で処理されたアナログの撮像画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路６と、Ａ／Ｄ変換回路６の出力信号を取り込む画像入力コントローラ７とを備える。
FIG. 1 is a functional block diagram of an imaging apparatus for explaining an embodiment of the present invention. The
画像入力コントローラ７は、バス８に接続され、このバス８に、この撮像装置１を統括制御するＣＰＵ９と、デジタルの撮像画像信号に対して各種画像処理を施す画像信号処理回路１０と、デジタルの撮像画像信号からレンズ３の焦点位置を自動検出するＡＦ検出回路１１と、画像処理された撮像画像信号をＪＰＥＧ画像データやＭＰＥＧ画像データ等に圧縮する圧縮回路１２と、デジタルの撮像画像信号から露出値やホワイトバランス値を検出するＡＥ＆ＡＷＢ検出回路１３とが接続される。
The
バス８には更に、この撮像装置１のメインメモリとなるＳＤＲＡＭ１４と、ＶＲＡＭ１５と、外部記録メディア１６の書き込み／読み出し制御を行うメディアコントローラ１７と、撮像装置背面部等に設けられた液晶等の画像表示装置１８を表示制御するビデオエンコーダ１９とが接続される。
The
ＣＰＵ９には、前処理部５が接続されると共に、二段（Ｓ１，Ｓ２）シャッタボタンを含む操作スイッチ２０が接続され、更に、絞り４を駆動するモータのモータドライバ２１と、撮影レンズ３を駆動するモータのモータドライバ２２と、固体撮像素子２を駆動するタイミングジェネレータ２３とが接続される。
The
この撮像装置１では、ＣＣＤ型の固体撮像素子２から出力される撮像画像信号を、前処理部５，Ａ／Ｄ変換回路６を介して画像入力コントローラ７が取り込み、画像信号処理回路１０が各種画像処理を施して被写体画像データを生成し、これを記録メディア１６に格納したり、画像表示装置１８に表示したりする。
In this
この画像処理時に、撮像装置１では、上述したアンプ発光によって発生するノイズ成分を、詳細は後述する様にしてＣＰＵ９が配下の画像信号処理回路１０などを用いて補正処理し、アンプ発光によるノイズを除去した被写体画像データを生成する。
At the time of this image processing, in the
図２は、固体撮像素子２に含まれるアンプが発光する物理的な原理を説明する図である。図２（ａ）は、半導体基板に形成されたアンプ３０を構成するトランジスタの断面模式図である。２つの離間したＮ領域３１，３２（ソース，ドレイン）間の上部に、ゲート絶縁層３３を介してゲート３４が設けられている。
FIG. 2 is a diagram for explaining the physical principle by which the amplifier included in the solid-
図２（ｂ）は、信号増幅動作を行うときの図２（ａ）のトランジスタのポテンシャル図である。図示するように、電子３５がＮ領域３２からＮ領域３１に大きな電圧差で加速されながら流れ込むと、インパクトイオン化により二次電子が発生し、これが電荷再結合すると、エネルギーギャップ分の発光（主に赤外領域）が起きる。なお、この発光量はアンプ３０の駆動電圧（供給される電流値）の大きさに比例する。
FIG. 2B is a potential diagram of the transistor in FIG. 2A when performing a signal amplification operation. As shown in the figure, when
図３は、固体撮像素子２の要部断面を示す説明図である。半導体チップ２ａの受光領域表面部には多数の光電変換を行う画素（例えばフォトダイオード）が形成されており、半導体チップ２ａの表面の各画素上には、カラーフィルタ３７，マイクロレンズ３８が積層される。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a cross-section of the main part of the solid-
半導体チップ２ａの受光領域以外は遮光膜３９で覆われ、その下に、アンプ３０が形成される。このアンプ３０が、アンプ駆動電圧の供給量に応じて発光し、この発光光（波長が長い赤外光）が半導体チップ２ａの裏面で反射される等して半導体チップ２ａ内を伝播し、各画素内に入り、ここで電荷（ノイズ電荷）を発生させる。
An area other than the light receiving area of the
撮像装置１では、このアンプ発光によるノイズ電荷分に応じた信号量（以下、アンプ感光量という）を、各画素から得られる撮像画像信号（オリジナルデータ）から減算することで、アンプ発光によるノイズを除去した高品質な被写体画像データ（補正後データ）を生成する。
The
即ち、（ｘ，ｙ）を画素位置の座標としたとき、
補正後データ(x,y)＝〔オリジナルデータ(x,y)〕−〔アンプ感光量(x,y)〕
として撮像装置１が補正処理し、高品質な被写体画像データを生成する。発光源はアンプ３０であり、ある座標位置（ｘ，ｙ）の画素に対する影響は、図４に示す様に、発光源アンプからの距離Ｒに依存した関数で表すことができる。
That is, when (x, y) is the coordinates of the pixel position,
Data after correction (x, y) = [Original data (x, y)]-[Amplifier exposure (x, y)]
As described above, the
発光源となるアンプ３０からの総発光エネルギをＬ、発光源からの距離Ｒでの単位面積当たりの光量エネルギをＳとすると、半径Ｒの球の表面積は４π×Ｒ２であるから
Ｌ＝Ｓ×４π×Ｒ２
∴Ｓ＝Ｌ／（４π×Ｒ２）
∴Ｓ∝１／Ｒ２
となる。即ち、ある画素のアンプ感光量は、アンプからの距離Ｒの２乗に反比例し、その関係式によるグラフは、図５に示す様になる。
If the total light emission energy from the
∴S = L / (4π × R 2 )
∴S∝1 / R 2
It becomes. In other words, the amplifier photosensitive amount of a certain pixel is inversely proportional to the square of the distance R from the amplifier, and a graph based on the relational expression is as shown in FIG.
従って、アンプ感光量を撮像画像信号から減算する補正を行う場合に、アンプからの距離の関数でアンプ感光量を表し、この関数に基づく補正値を撮像画像信号から減算することで、アンプ感光量の影響を取り除くことが可能となる。特に、距離Ｒの２乗に反比例するアンプ感光量を撮像画像信号から減算することで、効果的な補正が可能となる。 Therefore, when performing the correction for subtracting the amplifier photosensitive amount from the captured image signal, the amplifier photosensitive amount is expressed as a function of the distance from the amplifier, and the correction value based on this function is subtracted from the captured image signal, thereby obtaining the amplifier photosensitive amount. Can be removed. In particular, effective correction can be performed by subtracting from the captured image signal an amplifier exposure amount that is inversely proportional to the square of the distance R.
図６は、図１に示すＣＣＤ型の固体撮像素子２の表面模式図とこの受光領域によるアンプ感光の例を示す図である。固体撮像素子２の受光領域には画素部４１が設けられている。この画素部４１には、二次元アレイ状に、図３に示す複数の画素が配列形成され、各画素上に、カラーフィルタとマイクロレンズその他が形成され、各画素列に沿って、周知の垂直電荷転送路が設けられている。
FIG. 6 is a schematic view of the surface of the CCD type solid-
各垂直電荷転送路の転送方向端部に沿って、出力用の水平電荷転送路４２が設けられ、水平電荷転送路４２の転送方向端部側に、フローティングディフュージョン部４３とリセットドレイン４４とが設けられ、フローティングディフュージョン部４３に、固体撮像素子チップと同じ半導体基板に形成されたトランジスタやダイオードで構成されるアンプ３０が接続される。
A horizontal
このアンプ３０が駆動時に発光するのであるが、発光による影響つまり各画素のアンプ感光量は、図中の○印を付した、アンプ３０に最も近い位置で大きく、遠い位置で小さくなる。
The
ここで、画素部４１の各画素のアンプ感光量は、アンプ３０から最も近い画素を原点（０，０）とした演算式で表すことができる。例えば、画素部４１のうちアンプ３０に最も近い画素が、アンプ３０から水平方向にｘ０、垂直方向にｙ０離れた位置にあるものとし、画素部４１の任意の画素の座標を（ｘ，ｙ）とする。
Here, the amount of photosensitive amplifier light of each pixel of the
この場合、画素（ｘ，ｙ）でのアンプ感光量Ｈ（ｘ，ｙ）は、次の数１で表される。数１によると、アンプ３０から最も近い画素は原点（０，０）であるため、Ｈ（０，０）＝α／（ｘ０ ２＋ｙ０ ２）となり、アンプ３０からの距離の２乗に反比例していることが分かる。
In this case, the amplifier photosensitive amount H (x, y) at the pixel (x, y) is expressed by the following equation (1). According to
〔数１〕
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛（ｘ０＋ｘ）２＋（ｙ０＋ｙ）２｝
ここで、αはパラメータ値である。
[Equation 1]
H (x, y) = α / {(x 0 + x) 2 + (y 0 + y) 2 }
Here, α is a parameter value.
実際の固体撮像素子では、ｘ方向（水平方向）とｙ方向（垂直方向）の画素数が１：１でないことが多い。画素ピッチが水平，垂直で同一でない場合以外にも、例えば間引き読み出しを実施し、垂直方向に１／２間引き，１／３間引き，…した場合では、水平方向に対して垂直方向の画素が間引かれて読み出される。 In an actual solid-state imaging device, the number of pixels in the x direction (horizontal direction) and the y direction (vertical direction) is often not 1: 1. In addition to the case where the pixel pitch is horizontal and vertical and not the same, for example, when thinning-out reading is performed and 1/2 thinning, 1/3 thinning,... It is pulled and read.
この場合、アンプからの読み出し対象画素の位置関係が、水平画素数と垂直画素数で計算が異なることになり、数１をそのまま適用すると誤差が生じてしまう。そこで、斯かる場合には、次の数２の演算式を適用する。
In this case, the calculation of the positional relationship of the pixels to be read from the amplifier differs depending on the number of horizontal pixels and the number of vertical pixels, and if
〔数２〕
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛ａ（ｘ０＋ｘ）２＋ｂ（ｙ０＋ｙ）２｝
ここで、ａ，ｂはパラメータ値である。
[Equation 2]
H (x, y) = α / {a (x 0 + x) 2 + b (y 0 + y) 2 }
Here, a and b are parameter values.
この演算式を用いることで、適切なアンプ感光量の算出が可能となり、高品質な被写体画像データを得ることが可能となる。 By using this arithmetic expression, it is possible to calculate an appropriate amplifier exposure amount and to obtain high-quality subject image data.
上述した数１，数２の補正式では、アンプ３０から最も離れた画素の検出信号も補正対象としている。しかし、アンプ３０から或る程度離れた画素に対するアンプ発光の影響は小さく、補正をしなくても良い場合がある。つまり、補正対象とする領域を限定しても問題はない。この場合には、次の数３の演算式を用いる。
In the correction equations of
〔数３〕
Ｈ（ｘ，ｙ）＝［α／｛ａ（ｘ０＋ｘ）２＋ｂ（ｙ０＋ｙ）２｝］−β
ここで、βはパラメータ値である。
[Equation 3]
H (x, y) = [α / {a (x 0 + x) 2 + b (y 0 + y) 2 }] − β
Here, β is a parameter value.
図７は、数３で求めたアンプ感光量を補正するときの補正対象領域を例示する図である。受光領域（有効画素領域）から得られる撮像画像信号のうち、原点座標（０，０）から垂直高さＶ、水平幅Ｈの領域内の画像信号を補正し、それ以外の領域については補正量を零（０）にしてしまう。これにより、補正演算処理時間の短縮化を図ることが可能となる。
FIG. 7 is a diagram exemplifying a correction target area when correcting the amplifier exposure amount obtained in
図８は、実際の補正量の算出例であり、数３において、α＝３３００、β＝５、ａ＝１．５、ｂ＝０．７、ｘ０＝１０，ｙ０＝１０として得たアンプ感光量のグラフである。アンプ感光量が０以下として計算された部分は０にクリップすることで、減算による補正を、過補正なく適切に行うことが可能になると共に、この補正処理方法を導入することが容易となる。
FIG. 8 is an example of calculating the actual correction amount, and obtained in
図１の説明に戻り、タイミングジェネレータ２３は、固体撮像素子２のアンプ３０の駆動電圧を第一の電圧Ｖａ０と第二の電圧Ｖａ１とで切り替え制御する機能を有している。第二の電圧Ｖａ１は、固体撮像素子２から撮像画像信号を読み出す際に必要なアンプの駆動電圧であり、例えば１５Ｖ程度である。第一の電圧Ｖａ０は、第二の電圧Ｖａ１よりも低い電圧であり、例えば５Ｖ程度である。タイミングジェネレータ２３は、アンプ３０からの発光量を抑えてノイズの発生を減らすために、固体撮像素子２の露光中はアンプ３０に第一の電圧Ｖａ０を駆動電圧として供給し、固体撮像素子２からの信号読み出し期間中は、アンプに第二の電圧Ｖａ１を駆動電圧として供給する。
Returning to the description of FIG. 1, the
図９は、撮像装置１のタイミングジェネレータ２３による固体撮像素子２の駆動例を示したタイミングチャートである。図９では、固体撮像素子２の画素部４１の全ての画素部からの撮像画像信号を３回に分けて読み出す３フィールド駆動を例にしているが、これに限らず、１回で全ての撮像画像信号を読み出したり、２フィールドや４以上のフィールドで撮像画像信号を読み出したりしても良く、その場合は、そのような駆動が可能な固体撮像素子を用いれば良い。
FIG. 9 is a timing chart showing an example of driving the solid-
図９に示すように、撮像装置１に搭載される図示しないメカシャッタが開いた状態で電子シャッタパルスが停止されると露光が開始される。この露光開始直前には、アンプ３０の駆動電圧がＶａ１からＶａ０に変更される。メカシャッタが閉じると露光が終了し、その後少ししてアンプ駆動電圧がＶａ０からＶａ１に変更される。その後、まず、１フィールド目の読み出しが開始され、１フィールド目で読み出す対象となる各画素へ読み出しパルス（１ＦＬＤ読み出しパルス）が印加され、該各画素から撮像画像信号が出力される。なお、アンプ駆動電圧がＶａ１に変更されるタイミングは、１ＦＬＤ読み出しパルスの印加タイミングと同時であることが好ましいが、実際には、アンプ駆動電圧がＶａ０からＶａ１に立ち上がるまでに時間が必要なため、１ＦＬＤ読み出しパルスの印加よりも前にアンプ駆動電圧をＶａ１に戻すようにしている。
As shown in FIG. 9, exposure is started when the electronic shutter pulse is stopped in a state where a mechanical shutter (not shown) mounted on the
次に、２フィールド目で読み出す対象となる各画素へ読み出しパルスが印加され、該各画素から撮像画像信号が出力される。最後に、３フィールド目で読み出す対象となる各画素へ読み出しパルスが印加され、該各画素から撮像画像信号が出力される。 Next, a read pulse is applied to each pixel to be read in the second field, and a captured image signal is output from each pixel. Finally, a read pulse is applied to each pixel to be read in the third field, and a captured image signal is output from each pixel.
このように、撮像装置１では、読み出し対象となる画素の露光開始から該画素の信号電荷読み出しまでの期間（図９中の（Ｔ０＋Ｔ１）の期間、（Ｔ０＋Ｔ２）の期間、（Ｔ０＋Ｔ３）の期間）にアンプ駆動電圧を変動させる駆動を採用している。この結果、この期間中ずっとアンプ駆動電圧をＶａ１にしている場合と比べて、アンプ３０からの発光量を減らし、低ノイズ化を実現している。
Thus, in the
上述したように、数１〜数３のいずれかの演算式を用いれば、画素部４１での各画素のアンプ感光量を求めることができるため、このアンプ感光量を撮像画像信号から減算して、高品質の画像データを生成することができる。しかし、上記数１〜数３には、α、β、ａ、ｂ等のパラメータ値が含まれており、これを決めるためには、任意の画素（ｘ，ｙ）におけるアンプ感光量を実測する必要がある。
As described above, if any one of Equations (1) to (3) is used, the amplifier photosensitive amount of each pixel in the
この実測自体は、固体撮像素子２を遮光して撮像を行うことで可能なため、難しくはない。しかし、実際に行われる撮影では、アンプ３０から発光された光が各画素で感光される時間（以下、アンプ感光時間という）は一定ではなく、露光期間や読み出しフィールド数によっても様々である。このため、考えうる全てのアンプ感光時間での任意の画素（ｘ，ｙ）のアンプ感光量を実測しなければならないため現実的ではない。また、撮影の度に遮光撮影を行う方法を採用すれば、このような手間はないが、これだと撮影に時間がかかってしまう。
This actual measurement itself is not difficult because it can be performed by taking an image with the solid-
そこで、撮像装置１では、アンプ３０が動作しているときに、半導体基板上の基準となる画素（例えば、アンプ３０に最も近い画素）が単位時間当たりに受けるアンプ感光量（以下、単位時間当たりのアンプ感光量という）を実測しておき、このデータを画像信号処理回路１０の内蔵される記憶手段であるＲＯＭに記憶しておく。そして、撮影終了後、このデータを用いた演算により、上記任意の画素におけるアンプ感光量を求め、このアンプ感光量から数１〜数３のいずれかのパラメータ値を求めて、各撮影条件での画素部４１の各画素のアンプ感光量を求めるようにしている。
Therefore, in the
単位時間当たりのアンプ感光量は、例えば、メカシャッタを閉じたままで固体撮像素子２により撮影（遮光撮影）を行い、この撮影によって得られる撮像画像信号の黒レベルを周知の方法で除去した後、黒レベル除去後の各撮像画像信号のうちアンプ３０に最も近い画素から得られた信号量を所定時間で割って求めれば良い。また、遮光撮影を同条件で複数回行い、得られる複数の撮像画像信号の平均から、単位時間当たりのアンプ感光量を求めるようにしても良い。これにより、遮光撮影時のランダムノイズ成分を平均化することができる。
For example, the photosensitivity of the amplifier per unit time is obtained by photographing with the solid-
上述したように、アンプ３０は駆動電圧を２種類設定可能であるため、動作中であっても駆動電圧によってアンプ感光量は異なってくる。このため、撮像装置１では、上記遮光撮影を、アンプ駆動電圧をＶａ０に固定したときと、アンプ駆動電圧をＶａ１に固定したときとでそれぞれ行い、それぞれから得られる信号により、アンプ駆動電圧Ｖａ０に対応する単位時間当たりのアンプ感光量Ｋｖａ０と、アンプ駆動電圧Ｖａ１に対応する単位時間当たりのアンプ感光量Ｋｖａ１とを求め、これらを画像信号処理回路１０の内蔵ＲＯＭに記憶している。
As described above, since the
以下、図９に示した駆動で固体撮像素子２から出力された撮像画像信号に含まれるアンプ感光量を補正する方法について説明する。
Hereinafter, a method of correcting the amplifier photosensitivity included in the captured image signal output from the solid-
図１０は、図１に示す撮像装置のアンプ感光量の補正方法を説明するためのフローチャートである。なお、各フィールドによって得られた撮像画像信号は、ＳＤＲＡＭ１４にフィールド毎に分けて記憶されているものとする。
FIG. 10 is a flowchart for explaining a method of correcting the amplifier exposure amount of the imaging apparatus shown in FIG. It is assumed that the captured image signal obtained in each field is stored in the
まず、画像信号処理回路１０は、１フィールド目に読み出す対象となる画素群（以下、画素群１ＦＬＤという）の露光開始から信号電荷読み出しまでの第一の期間（図９中の（Ｔ０＋Ｔ１））に、アンプ３０に最も近い画素（０，０）がアンプ３０からの発光によって感光した総感光量Ｈ（０，０）を算出する（ステップＳ１）。第一の期間は、アンプ駆動電圧がＶａ０になっている期間Ｔ０と、アンプ駆動電圧がＶａ１になっている期間Ｔ１とに分けられる。このため、下記式により総感光量Ｈ（０，０）が求まる。
Ｈ（０，０）＝Ｋｖａ０＊Ｔ０＋Ｋｖａ１＊Ｔ１
First, the image
H (0,0) = Kva0 * T 0 + Kva1 *
次に、画像信号処理回路１０は、算出した総感光量と、アンプ感光量の演算式（数１〜数３のいずれか）とから、該演算式のパラメータ値（α，β，ａ，ｂ）を求める（ステップＳ２）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、画素群１ＦＬＤの各画素の座標位置を、パラメータ値を求めた演算式に代入することで、画素群１ＦＬＤの各画素でのアンプ感光量を求める（ステップＳ３）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、ＳＤＲＡＭ１４に記憶されている画素群１ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号から、ステップＳ３で求めたアンプ感光量を減算して、画素群１ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号のアンプ感光量を補正する（ステップＳ４）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、２フィールド目に読み出す対象となる画素群（以下、画素群２ＦＬＤという）の露光開始から信号電荷読み出しまでの第二の期間（図９中の（Ｔ０＋Ｔ２））に、アンプ３０に最も近い画素（０，０）がアンプ３０からの発光によって感光した総感光量Ｈ（０，０）を算出する（ステップＳ５）。第二の期間は、アンプ駆動電圧がＶａ０になっている期間Ｔ０と、アンプ駆動電圧がＶａ１になっている期間Ｔ２とに分けられる。このため、下記式により総感光量Ｈ（０，０）が求まる。
Ｈ（０，０）＝Ｋｖａ０＊Ｔ０＋Ｋｖａ１＊Ｔ２
Next, the image
H (0,0) = Kva0 * T 0 + Kva1 * T 2
次に、画像信号処理回路１０は、算出した総感光量と、アンプ感光量の演算式（数１〜数３のいずれか）とから、該演算式のパラメータ値（α，β，ａ，ｂ）を求める（ステップＳ６）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、画素群２ＦＬＤの各画素の座標位置を、パラメータ値を求めた演算式に代入することで、画素群２ＦＬＤの各画素でのアンプ感光量を求める（ステップＳ７）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、ＳＤＲＡＭ１４に記憶されている画素群２ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号から、ステップＳ７で求めたアンプ感光量を減算して、画素群２ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号のアンプ感光量を補正する（ステップＳ８）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、３フィールド目に読み出す対象となる画素群（以下、画素群３ＦＬＤという）の露光開始から信号電荷読み出しまでの第三の期間（図９中の（Ｔ０＋Ｔ３））に、アンプ３０に最も近い画素（０，０）がアンプ３０からの発光によって感光した総感光量Ｈ（０，０）を算出する（ステップＳ９）。第三の期間は、アンプ駆動電圧がＶａ０になっている期間Ｔ０と、アンプ駆動電圧がＶａ１になっている期間Ｔ３とに分けられる。このため、下記式により総感光量Ｈ（０，０）が求まる。
Ｈ（０，０）＝Ｋｖａ０＊Ｔ０＋Ｋｖａ１＊Ｔ３
Next, the image
H (0,0) = Kva0 * T 0 + Kva1 * T 3
次に、画像信号処理回路１０は、算出した総感光量と、アンプ感光量の演算式（数１〜数３のいずれか）とから、該演算式のパラメータ値（α，β，ａ，ｂ）を求める（ステップＳ１０）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、画素群３ＦＬＤの各画素の座標位置を、係数を求めた演算式に代入することで、画素群３ＦＬＤの各画素でのアンプ感光量を求める（ステップＳ１１）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、ＳＤＲＡＭ１５に記憶されている画素群３ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号から、ステップＳ１１で求めたアンプ感光量を減算して、画素群３ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号のアンプ感光量を補正する（ステップＳ１２）。
Next, the image
以上の処理により、全ての画素から得られた撮像画像信号から、アンプ感光量が減算されて、高品質の撮像画像信号を得ることができる。アンプ感光量の補正後は、周知のデジタル信号処理によって撮影画像データが生成され、記録される。 Through the above processing, the amplifier photosensitivity is subtracted from the captured image signal obtained from all the pixels, and a high-quality captured image signal can be obtained. After the correction of the amplifier exposure amount, photographed image data is generated and recorded by known digital signal processing.
以上のように、撮像装置１によれば、固体撮像素子２のアンプ３０のアンプ駆動電圧の設定レベルを、画素の露光開始から信号読み出しまでに要した期間内で変化させるような駆動を採用した場合でも、アンプ駆動電圧の設定レベルに依存したデータ（単位時間当たりのアンプ感光量Ｋｖａ０，Ｋｖａ１）を用いて各画素でのアンプ感光量（補正量）を演算するため、正確な補正が可能となる。この結果、アンプ駆動電圧を撮影中に変動させた場合でも、アンプ３０の発光によるノイズを十分に抑制することができる。また、アンプ感光量の補正のために遮光画像を取得する必要がないため、補正処理に要する時間の短縮及び消費電力の低減を図ることができる。また、単位時間当たりのアンプ感光量Ｋｖａ０，Ｋｖａ１を用いた演算により感光量を求めているため、ランダムノイズの影響を受けることがなく、ＳＮ比の劣化を防ぐことができる。
As described above, the
また、撮像装置１によれば、単位時間当たりのアンプ感光量Ｋｖａ０，Ｋｖａ１を記憶しておくだけで、任意の画素でのアンプ感光量を演算により求めることができる。固体撮像素子２には様々な駆動パターンが設定されており、その全てについて画素（０，０）での総感光量を求め、アンプ感光量の演算式のパラメータ値を記憶しておくことで、アンプ発光によるノイズの抑制を十分に行うことも可能である。しかし、これでは膨大なパラメータデータが必要となり、装置のコスト増に繋がってしまう。撮像装置１によれば、必要なのは単位時間当たりのアンプ感光量だけであるため、低コストで補正精度を向上させることができる。
Further, according to the
近年、素子の多画素化により、複数フィールドに分けて信号電荷を読み出す駆動を採用することが多くなっている。図９に示したように、複数フィールド読み出しの場合、露光開始から信号読み出しまでの期間の長さが画素群１ＦＬＤ，画素群２ＦＬＤ，画素群３ＦＬＤ毎に異なっており、これにより、各画素群毎にアンプ感光量が変化してしまう。例えば、図１１に示すように画素群１ＦＬＤ，画素群２ＦＬＤ，画素群３ＦＬＤを設定すると、固体撮像素子２から得られる暗時画像は、図１２のようになり、画素群１ＦＬＤに対応する部分が最もアンプ感光量が少ないため暗くなり、画素群２ＦＬＤに対応する部分が最もアンプ感光量が多いため明るくなった横縞の画像となってしまう。
In recent years, due to the increase in the number of pixels in an element, driving for reading out signal charges divided into a plurality of fields is often employed. As shown in FIG. 9, in the case of the multiple field readout, the length of the period from the start of exposure to the signal readout is different for each pixel group 1FLD , pixel group 2FLD , and pixel group 3FLD. The amount of amplifier exposure will change. For example, when the pixel group 1FLD , the pixel group 2FLD , and the pixel group 3FLD are set as shown in FIG. 11, the dark image obtained from the solid-
撮像装置１では、単位時間当たりのアンプ感光量と、画素が実際に感光している時間との積により、該画素でのアンプ感光量を求めているため、フィールド毎のアンプ感光量の差も考慮した補正を簡単に行うことができ、横縞の発生を防いで高画質の画像を提供することが可能となる。
In the
以下、撮像装置１の変形例について説明する。
Hereinafter, modifications of the
（第一の変形例）
第一の変形例では、上述した撮像装置１のタイミングジェネレータ２３の機能が若干異なる。タイミングジェネレータ２３は、固体撮像素子２のアンプ３０の駆動電圧を第一の電圧Ｖａ０と第二の電圧Ｖａ１とで切り替え制御する機能の代わりに、固体撮像素子２のＯＦＤ電圧を第一の電圧Ｖｏｆｄ０と第一の電圧Ｖｏｆｄ０よりも大きい第二の電圧Ｖｏｆｄ１とで切り替え制御する機能を有している。この機能は、図１９を用いて説明したように、ＯＦＤ電圧を変えることにより画素の飽和容量が変化する現象を利用して、感度変更に対応できるようにするために設けている。タイミングジェネレータ２３は、ＯＦＤ電圧を、例えばＩＳＯ感度設定に応じて何れかの値に切り替える制御を行う。
(First modification)
In the first modification, the function of the
図１３は、第一の変形例の撮像装置１の固体撮像素子２の駆動例を示したタイミングチャートである。図１３では、固体撮像素子２の画素部４１の全ての画素部からの撮像画像信号を３回に分けて読み出す３フィールド駆動を例にしている。
FIG. 13 is a timing chart showing an example of driving the solid-
図１３に示すように、撮像装置１に搭載される図示しないメカシャッタが開いた状態で電子シャッタパルスが停止されると露光が開始される。この露光開始直前には、ＯＦＤ電圧がＶｏｆｄ１からＶｏｆｄ０に変更される。メカシャッタが閉じると露光が終了し、その後少ししてＯＦＤ電圧がＶｏｆｄ０からＶｏｆｄ１に変更される。その後、まず、１フィールド目の読み出しが開始され、１フィールド目で読み出す対象となる各画素へ読み出しパルス（１ＦＬＤ読み出しパルス）が印加され、該各画素から撮像画像信号が出力される。
As shown in FIG. 13, when the electronic shutter pulse is stopped while a mechanical shutter (not shown) mounted on the
次に、２フィールド目で読み出す対象となる各画素へ読み出しパルスが印加され、該各画素から撮像画像信号が出力される。最後に、３フィールド目で読み出す対象となる各画素へ読み出しパルスが印加され、該各画素から撮像画像信号が出力される。 Next, a read pulse is applied to each pixel to be read in the second field, and a captured image signal is output from each pixel. Finally, a read pulse is applied to each pixel to be read in the third field, and a captured image signal is output from each pixel.
このように、第一の変形例の撮像装置１では、読み出し対象となる画素の露光開始から該画素の信号電荷読み出しまでの期間（図１３中の（Ｔ０＋Ｔ１）の期間、（Ｔ０＋Ｔ２）の期間、（Ｔ０＋Ｔ３）の期間）にＯＦＤ電圧を変動させる駆動を採用している。この結果、この期間中ずっとＯＦＤ電圧を一定にしている場合と比べて、高感度化等を可能にしている。
As described above, in the
また、第一の変形例の撮像装置１では、ＯＦＤ電圧が固体撮像素子２に供給されているときの、半導体基板上の基準となる領域（例えば、アンプ３０に最も近い画素）の単位時間当たりのアンプ感光量を実測しておき、このデータを画像信号処理回路１０の内蔵ＲＯＭに記憶している。そして、撮影終了後、このデータを用いた演算により、任意の画素におけるアンプ感光量を求め、数１〜数３のいずれかのパラメータ値を求めて、各撮影条件での画素部４１の各画素のアンプ感光量を求めるようにしている。
Further, in the
単位時間当たりのアンプ感光量の取得方法は、上述した内容と同じである。 The method for obtaining the amplifier exposure amount per unit time is the same as described above.
第一の変形例の撮像装置１では、ＯＦＤ電圧を２種類設定可能である。このため、この撮像装置１では、遮光撮影を、ＯＦＤ電圧をＶｏｆｄ０に固定したときと、Ｖｏｆｄ１に固定したときとでそれぞれ行い、それぞれから得られる信号により、ＯＦＤ電圧Ｖｏｆｄ０に対応する単位時間当たりのアンプ感光量Ｋｖｏｆｄ０と、ＯＦＤ電圧Ｖｏｆｄ１に対応する単位時間当たりのアンプ感光量Ｋｖｏｆｄ１とを求め、これらを画像信号処理回路１０の内蔵ＲＯＭに記憶している。
In the
以下、図１３に示した駆動で固体撮像素子２から出力された撮像画像信号に含まれるアンプ感光量を補正する方法について説明する。
Hereinafter, a method for correcting the amplifier photosensitivity included in the captured image signal output from the solid-
図１４は、第一の変形例の撮像装置のアンプ感光量の補正方法を説明するためのフローチャートである。なお、各フィールドによって得られた撮像画像信号は、ＳＤＲＡＭ１４にフィールド毎に分けて記憶されているものとする。
FIG. 14 is a flowchart for explaining a method of correcting the amplifier exposure amount of the imaging apparatus according to the first modification. It is assumed that the captured image signal obtained in each field is stored in the
まず、画像信号処理回路１０は、１フィールド目に読み出す対象となる画素群１ＦＬＤの露光開始から信号電荷読み出しまでの第一の期間（図１３中の（Ｔ０＋Ｔ１））に、アンプ３０に最も近い画素（０，０）がアンプ３０からの発光によって感光した総感光量Ｈ（０，０）を算出する（ステップＳ３１）。第一の期間は、ＯＦＤ電圧がＶｏｆｄ０になっている期間Ｔ０と、ＯＦＤ電圧がＶｏｄｆ１になっている期間Ｔ１とに分けられる。このため、下記式により総感光量Ｈ（０，０）が求まる。
Ｈ（０，０）＝Ｋｖｏｆｄ０＊Ｔ０＋Ｋｖｏｆｄ１＊Ｔ１
First, the image
H (0,0) = Kvofd0 * T 0 + Kvofd1 * T 1
次に、画像信号処理回路１０は、算出した総感光量と、アンプ感光量の演算式（数１〜数３のいずれか）とから、該演算式のパラメータ値（α，β，ａ，ｂ）を求める（ステップＳ３２）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、画素群１ＦＬＤの各画素の座標位置を、パラメータ値を求めた演算式に代入することで、画素群１ＦＬＤの各画素でのアンプ感光量を求める（ステップＳ３３）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、ＳＤＲＡＭ１４に記憶されている画素群１ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号から、ステップＳ３３で求めたアンプ感光量を減算して、画素群１ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号のアンプ感光量を補正する（ステップＳ３４）。
Next, the image
続いて、画像信号処理回路１０は、２フィールド目に読み出す対象となる画素群２ＦＬＤの露光開始から信号電荷読み出しまでの第二の期間（図１３中の（Ｔ０＋Ｔ２））に、アンプ３０に最も近い画素（０，０）がアンプ３０からの発光によって感光した総感光量Ｈ（０，０）を算出する（ステップＳ３５）。第二の期間は、ＯＦＤ電圧がＶｏｆｄ０になっている期間Ｔ０と、ＯＦＤ電圧がＶｏｄｆ１になっている期間Ｔ２とに分けられる。このため、下記式により総感光量Ｈ（０，０）が求まる。
Ｈ（０，０）＝Ｋｖｏｆｄ０＊Ｔ０＋Ｋｖｏｆｄ１＊Ｔ２
Subsequently, the image
H (0,0) = Kvofd0 * T 0 + Kvofd1 * T 2
次に、画像信号処理回路１０は、算出した総感光量と、アンプ感光量の演算式（数１〜数３のいずれか）とから、該演算式のパラメータ値（α，β，ａ，ｂ）を求める（ステップＳ３６）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、画素群２ＦＬＤの各画素の座標位置を、パラメータ値を求めた演算式に代入することで、画素群２ＦＬＤの各画素でのアンプ感光量を求める（ステップＳ３７）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、ＳＤＲＡＭ１４に記憶されている画素群２ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号から、ステップＳ３７で求めたアンプ感光量を減算して、画素群２ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号のアンプ感光量を補正する（ステップＳ３８）。
Next, the image
続いて、画像信号処理回路１０は、３フィールド目に読み出す対象となる画素群３ＦＬＤの露光開始から信号電荷読み出しまでの第三の期間（図１３中の（Ｔ０＋Ｔ３））に、アンプ３０に最も近い画素（０，０）がアンプ３０からの発光によって感光した総感光量Ｈ（０，０）を算出する（ステップＳ３９）。第三の期間は、ＯＦＤ電圧がＶｏｆｄ０になっている期間Ｔ０と、ＯＦＤ電圧がＶｏｄｆ１になっている期間Ｔ３とに分けられる。このため、下記式により総感光量Ｈ（０，０）が求まる。
Ｈ（０，０）＝Ｋｖｏｆｄ０＊Ｔ０＋Ｋｖｏｆｄ１＊Ｔ３
Subsequently, the image
H (0,0) = Kvofd0 * T 0 + Kvofd1 * T 3
次に、画像信号処理回路１０は、算出した総感光量と、アンプ感光量の演算式（数１〜数３のいずれか）とから、該演算式のパラメータ値（α，β，ａ，ｂ）を求める（ステップＳ４０）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、画素群３ＦＬＤの各画素の座標位置を、パラメータ値を求めた演算式に代入することで、画素群３ＦＬＤの各画素でのアンプ感光量を求める（ステップＳ４１）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、ＳＤＲＡＭ１４に記憶されている画素群３ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号から、ステップＳ４１で求めたアンプ感光量を減算して、画素群３ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号のアンプ感光量を補正する（ステップＳ４２）。
Next, the image
以上の処理により、全ての画素から得られた撮像画像信号から、アンプ感光量が減算されて、高品質の撮像画像信号を得ることができる。アンプ感光量の補正後は、周知のデジタル信号処理によって撮影画像データが生成され、記録される。 Through the above processing, the amplifier photosensitivity is subtracted from the captured image signal obtained from all the pixels, and a high-quality captured image signal can be obtained. After the correction of the amplifier exposure amount, photographed image data is generated and recorded by known digital signal processing.
以上のように、第一の変形例の撮像装置１によれば、固体撮像素子２のＯＦＤ電圧の設定レベルを、画素の露光開始から信号読み出しまでに要した期間内で変化させるような駆動を採用した場合でも、ＯＦＤ電圧の設定レベルに依存したデータ（単位時間当たりのアンプ感光量Ｋｖｏｆｄ０，Ｋｖｏｆｄ１）を用いて各画素でのアンプ感光量（補正量）を演算するため、正確な補正が可能となる。この結果、ＯＦＤ電圧を撮影中に変動させた場合でも、アンプ３０の発光によるノイズを十分に抑制することができる。
As described above, according to the
（第二の変形例）
第二の変形例の撮像装置は、タイミングジェネレータ２３がアンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧の両方を撮影中に切り替える機能を持つものとしている。
(Second modification)
In the imaging device of the second modification, the
図１５は、第二の変形例の撮像装置１の固体撮像素子２の駆動例を示したタイミングチャートである。図１５では、固体撮像素子２の画素部４１の全ての画素部からの撮像画像信号を３回に分けて読み出す３フィールド駆動を例にしている。
FIG. 15 is a timing chart illustrating an example of driving the solid-
図１５に示すように、撮像装置１に搭載される図示しないメカシャッタが開いた状態で電子シャッタパルスが停止されると露光が開始される。この露光開始直前には、アンプ駆動電圧がＶａ１からＶａ０に変更され、ＯＦＤ電圧がＶｏｆｄ１からＶｏｆｄ０に変更される。メカシャッタが閉じると露光が終了し、その後少しして、アンプ駆動電圧がＶａ０からＶａ１に変更され、続いてＯＦＤ電圧がＶｏｆｄ０からＶｏｆｄ１に変更される。
As shown in FIG. 15, when the electronic shutter pulse is stopped while a mechanical shutter (not shown) mounted on the
その後、まず、１フィールド目の読み出しが開始され、１フィールド目で読み出す対象となる各画素へ読み出しパルス（１ＦＬＤ読み出しパルス）が印加され、該各画素から撮像画像信号が出力される。 After that, first, readout of the first field is started, a readout pulse (1FLD readout pulse) is applied to each pixel to be read out in the first field, and a captured image signal is output from each pixel.
次に、２フィールド目で読み出す対象となる各画素へ読み出しパルスが印加され、該各画素から撮像画像信号が出力される。最後に、３フィールド目で読み出す対象となる各画素へ読み出しパルスが印加され、該各画素から撮像画像信号が出力される。 Next, a read pulse is applied to each pixel to be read in the second field, and a captured image signal is output from each pixel. Finally, a read pulse is applied to each pixel to be read in the third field, and a captured image signal is output from each pixel.
このように、第二の変形例の撮像装置１では、読み出し対象となる画素の露光開始から該画素の信号電荷読み出しまでの期間（図１５中の（Ｔ００＋Ｔ０1＋Ｔ1）の期間、（Ｔ００＋Ｔ０１＋Ｔ２）の期間、（Ｔ００＋Ｔ０１＋Ｔ３）の期間）にアンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧を変動させる駆動を採用している。この結果、この期間中ずっとアンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧を一定にしている場合と比べて、ノイズ低減や高感度化を可能にしている。
As described above, in the
画像信号処理回路１０の内蔵ＲＯＭには、図１６に示すように単位時間当たりのアンプ感光量が記憶されている。図１６に示す“Ｋａ０”は、アンプ駆動電圧がＶａ０、ＯＦＤ電圧がＶｏｆｄ０に設定されているときの単位時間当たりのアンプ感光量を示す。図１６に示す“Ｋａ１”は、アンプ駆動電圧がＶａ１、ＯＦＤ電圧がＶｏｆｄ０に設定されているときの単位時間当たりのアンプ感光量を示す。図１６に示す“Ｋａ２”は、アンプ駆動電圧がＶａ１、ＯＦＤ電圧がＶｏｆｄ１に設定されているときの単位時間当たりのアンプ感光量を示す。
The built-in ROM of the image
以下、図１５に示した駆動で固体撮像素子２から出力された撮像画像信号に含まれるアンプ感光量を補正する方法について説明する。
Hereinafter, a method for correcting the amplifier photosensitivity included in the captured image signal output from the solid-
図１７は、第二の変形例の撮像装置のアンプ感光量の補正方法を説明するためのフローチャートである。なお、各フィールドによって得られた撮像画像信号は、ＳＤＲＡＭ１４にフィールド毎に分けて記憶されているものとする。
FIG. 17 is a flowchart for explaining a method of correcting the amplifier exposure amount of the imaging apparatus according to the second modification. It is assumed that the captured image signal obtained in each field is stored in the
まず、画像信号処理回路１０は、１フィールド目に読み出す対象となる画素群１ＦＬＤの露光開始から信号電荷読み出しまでの第一の期間（図１５中の（Ｔ００＋Ｔ０1＋Ｔ1））に、アンプ３０に最も近い画素（０，０）がアンプ３０からの発光によって感光した総感光量Ｈ（０，０）を算出する（ステップＳ５１）。第一の期間は、アンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧がそれぞれＶａ０，Ｖｏｆｄ０になっている期間Ｔ００と、アンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧がそれぞれＶａ１，Ｖｏｆｄ０になっている期間Ｔ０1と、アンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧がそれぞれＶａ１，Ｖｏｆｄ１になっている期間Ｔ1とに分けられる。このため、下記式により総感光量Ｈ（０，０）が求まる。
Ｈ（０，０）＝Ｋａ０＊Ｔ００＋Ｋａ１＊Ｔ０１＋Ｋａ２＊Ｔ１
First, the image
H (0,0) = Ka0 * T 00 + Ka1 * T 01 + Ka2 * T 1
次に、画像信号処理回路１０は、算出した総感光量と、アンプ感光量の演算式（数１〜数３のいずれか）とから、該演算式のパラメータ値（α，β，ａ，ｂ）を求める（ステップＳ５２）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、画素群１ＦＬＤの各画素の座標位置を、パラメータ値を求めた演算式に代入することで、画素群１ＦＬＤの各画素でのアンプ感光量を求める（ステップＳ５３）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、ＳＤＲＡＭ１４に記憶されている画素群１ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号から、ステップＳ５３で求めたアンプ感光量を減算して、画素群１ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号のアンプ感光量を補正する（ステップＳ５４）。
Next, the image
続いて、画像信号処理回路１０は、２フィールド目に読み出す対象となる画素群１ＦＬＤの露光開始から信号電荷読み出しまでの第二の期間（図１５中の（Ｔ００＋Ｔ０1＋Ｔ２））に、アンプ３０に最も近い画素（０，０）がアンプ３０からの発光によって感光した総感光量Ｈ（０，０）を算出する（ステップＳ５５）。第二の期間は、アンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧がそれぞれＶａ０，Ｖｏｆｄ０になっている期間Ｔ００と、アンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧がそれぞれＶａ１，Ｖｏｆｄ０になっている期間Ｔ０1と、アンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧がそれぞれＶａ１，Ｖｏｆｄ１になっている期間Ｔ２とに分けられる。このため、下記式により総感光量Ｈ（０，０）が求まる。
Ｈ（０，０）＝Ｋａ０＊Ｔ００＋Ｋａ１＊Ｔ０１＋Ｋａ２＊Ｔ２
Subsequently, the image
H (0,0) = Ka0 * T 00 + Ka1 * T 01 + Ka2 * T 2
次に、画像信号処理回路１０は、算出した総感光量と、アンプ感光量の演算式（数１〜数３のいずれか）とから、該演算式のパラメータ値（α，β，ａ，ｂ）を求める（ステップＳ５６）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、画素群２ＦＬＤの各画素の座標位置を、パラメータ値を求めた演算式に代入することで、画素群２ＦＬＤの各画素でのアンプ感光量を求める（ステップＳ５７）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、ＳＤＲＡＭ１４に記憶されている画素群２ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号から、ステップＳ５７で求めたアンプ感光量を減算して、画素群２ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号のアンプ感光量を補正する（ステップＳ５８）。
Next, the image
続いて、画像信号処理回路１０は、３フィールド目に読み出す対象となる画素群３ＦＬＤの露光開始から信号電荷読み出しまでの第三の期間（図１５中の（Ｔ００＋Ｔ０1＋Ｔ３））に、アンプ３０に最も近い画素（０，０）がアンプ３０からの発光によって感光した総感光量Ｈ（０，０）を算出する（ステップＳ５９）。第三の期間は、アンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧がそれぞれＶａ０，Ｖｏｆｄ０になっている期間Ｔ００と、アンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧がそれぞれＶａ１，Ｖｏｆｄ０になっている期間Ｔ０1と、アンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧がそれぞれＶａ１，Ｖｏｆｄ１になっている期間Ｔ３とに分けられる。このため、下記式により総感光量Ｈ（０，０）が求まる。
Ｈ（０，０）＝Ｋａ０＊Ｔ００＋Ｋａ１＊Ｔ０１＋Ｋａ２＊Ｔ３
Subsequently, the image
H (0,0) = Ka0 * T 00 + Ka1 * T 01 + Ka2 * T 3
次に、画像信号処理回路１０は、算出した総感光量と、アンプ感光量の演算式（数１〜数３のいずれか）とから、該演算式のパラメータ値（α，β，ａ，ｂ）を求める（ステップＳ６０）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、画素群３ＦＬＤの各画素の座標位置を、パラメータ値を求めた演算式に代入することで、画素群３ＦＬＤの各画素でのアンプ感光量を求める（ステップＳ６１）。
Next, the image
次に、画像信号処理回路１０は、ＳＤＲＡＭ１４に記憶されている画素群３ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号から、ステップＳ６１で求めたアンプ感光量を減算して、画素群３ＦＬＤの各画素から得られた撮像画像信号のアンプ感光量を補正する（ステップＳ６２）。
Next, the image
以上の処理により、全ての画素から得られた撮像画像信号から、アンプ感光量が減算されて、高品質の撮像画像信号を得ることができる。アンプ感光量の補正後は、周知のデジタル信号処理によって撮影画像データが生成され、記録される。 Through the above processing, the amplifier photosensitivity is subtracted from the captured image signal obtained from all the pixels, and a high-quality captured image signal can be obtained. After the correction of the amplifier exposure amount, photographed image data is generated and recorded by known digital signal processing.
以上のように、第二の変形例の撮像装置１によれば、固体撮像素子２のアンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧の設定レベルを、画素の露光開始から信号読み出しまでに要した期間内で変化させるような駆動を採用した場合でも、アンプ駆動電圧とＯＦＤ電圧の設定レベルに依存したデータ（単位時間当たりのアンプ感光量Ｋａ０，Ｋａ１，Ｋａ２）を用いて各画素でのアンプ感光量（補正量）を演算するため、正確な補正が可能となる。この結果、アンプ駆動電圧及びＯＦＤ電圧を撮影中に変動させた場合でも、アンプ３０の発光によるノイズを十分に抑制することができる。
As described above, according to the
最後に、図１６に示したアンプ感光量Ｋａ０，Ｋａ１，Ｋａ２の算出方法の一例を説明する。 Finally, an example of a method for calculating the amplifier photosensitivity Ka0, Ka1, Ka2 shown in FIG. 16 will be described.
図１８は、アンプ感光量Ｋａ０，Ｋａ１，Ｋａ２を算出するために行う通常撮影と遮光撮影の駆動タイミングチャートである。図１８に示すタイミングチャートは、図１５に示したタイミングチャートにおける露光中に電子シャッタパルスをオフにしないパターン（電子シャッタＢ）を加えただけとなっている。電子シャッタＢのタイミングを消したものが、通常撮影時のタイミングチャートであり、電子シャッタＡのタイミングを消したものが、遮光撮影時のタイミングチャートである。 FIG. 18 is a drive timing chart of normal shooting and light-shielded shooting performed to calculate the amplifier photosensitivity Ka0, Ka1, Ka2. The timing chart shown in FIG. 18 is obtained by adding a pattern (electronic shutter B) that does not turn off the electronic shutter pulse during exposure in the timing chart shown in FIG. The timing chart when the electronic shutter B is turned off is a timing chart at the time of normal photographing, and the timing chart at which the timing of the electronic shutter A is turned off is a timing chart at the time of light-shielded photographing.
まず、通常撮影時の、露光開始から１フィールド読み出しまでの期間において画素（０，０）が感光するアンプ感光量をＫＡ１ＦＬＤとし、通常撮影時の、露光開始から２フィールド読み出しまでの期間において画素（０，０）が感光するアンプ感光量をＫＡ２ＦＬＤとする。また、遮光撮影時の、露光開始から１フィールド読み出しまでの期間において画素（０，０）が感光するアンプ感光量をＫＢ１ＦＬＤとする。 First, the amplifier photosensitive amount to which the pixel (0, 0) is exposed in the period from the start of exposure to the reading of one field at the time of normal shooting is KA1FLD, and the pixel is set in the period from the start of exposure to the reading of two fields at the time of normal shooting. The amplifier exposure amount that (0, 0) is exposed to is K A2FLD . In addition, the amount of photosensitivity to which the pixel (0, 0) is exposed during the period from the start of exposure to the reading of one field at the time of light-shielding shooting is represented by KB1FLD .
そうすると、下記式により、Ｋａ０，Ｋａ１，Ｋａ２をそれぞれ求めることができる。 Then, Ka0, Ka1, and Ka2 can be obtained by the following equations, respectively.
Ｋａ２＝（ＫＡ２ＦＬＤ−ＫＡ１ＦＬＤ）／（Ｔ２−Ｔ１）
Ｋａ０＝（ＫＡ１ＦＬＤ−ＫＢ１ＦＬＤ）／Ｔ００
Ｋａ１＝（ＫＢ１ＦＬＤ−Ｋａ２＊Ｔ１）／Ｔ０１
Ka2 = (K A2FLD -K A1FLD) / (T 2 -T 1)
Ka0 = (K A1FLD -K B1FLD) / T 00
Ka1 = (K B1FLD -Ka2 * T 1) / T 01
このように、通常撮影と遮光撮影の２回の撮影を行うだけで、Ｋａ０，Ｋａ１，Ｋａ２を求めることができる。アンプ駆動電圧をＶａ０、ＯＦＤ電圧をＶｏｆｄ０に固定して遮光撮影を行ってＫａ０を求め、アンプ駆動電圧をＶａ１、ＯＦＤ電圧をＶｏｆｄ０に固定して遮光撮影を行ってＫａ１を求め、アンプ駆動電圧をＶａ１、ＯＦＤ電圧をＶｏｆｄ１に固定して遮光撮影を行ってＫａ２を求める方法と比較すると、撮影回数を減らすことができると共に、駆動タイミングチャートの設計も容易となるため、製造時のコスト低減に繋がる。 In this way, Ka0, Ka1, and Ka2 can be obtained only by performing two shootings of normal shooting and light-blocking shooting. The amplifier drive voltage is fixed at Va0, the OFD voltage is fixed at Vofd0, and light-shielded imaging is performed to obtain Ka0. The amplifier drive voltage is fixed at Va1, the OFD voltage is fixed at Vofd0, and light-shielded imaging is performed to determine Ka1. Compared with the method of obtaining Ka2 by performing light-shielded photographing with the Va1 and OFD voltages fixed at Vofd1, the number of photographing can be reduced and the design of the drive timing chart is facilitated, leading to cost reduction during manufacturing. .
以上のように、本明細書には次の事項が開示されている。 As described above, the following items are disclosed in this specification.
開示された撮像装置は、半導体基板の表面部に二次元アレイ状に配列形成された複数の画素及び該半導体基板に形成され前記各画素で感光して蓄積された信号電荷に応じた信号を増幅するアンプを有する固体撮像素子を備える撮像装置であって、撮影時の前記固体撮像素子の駆動電圧の設定レベルに依存した補正用データを記憶する記憶手段と、前記アンプの動作時に起きる発光によって前記画素で感光された感光量を、前記補正用データを用いて補正量として求め、前記画素から前記アンプを介して出力された信号量を、前記補正量にしたがって補正する信号補正手段を備える。 The disclosed imaging device amplifies a plurality of pixels arranged in a two-dimensional array on the surface portion of a semiconductor substrate and a signal corresponding to the signal charge formed on the semiconductor substrate and exposed and accumulated in each pixel. An image pickup apparatus including a solid-state image pickup device having an amplifier that performs storage, storing data for correction depending on a setting level of a drive voltage of the solid-state image pickup device at the time of shooting, and light emission generated during operation of the amplifier Signal correction means is provided for determining the amount of light exposed at the pixel as a correction amount using the correction data, and correcting the signal amount output from the pixel via the amplifier according to the correction amount.
この構成によれば、固体撮像素子の駆動電圧（例えばアンプの駆動電圧やオーバーフロードレイン電圧）の設定レベルを、画素の露光開始から信号読み出しまでに要した時間内で変化させるような駆動を採用した場合でも、駆動電圧の設定レベルに依存したデータを用いて補正量を演算するため、正確な補正が可能となる。この結果、アンプの駆動電圧やオーバーフロードレイン電圧を撮影中に調整した場合でも、アンプの発光によるノイズを十分に抑制することができる。また、遮光画像を取得する必要がないため、補正処理に要する時間の短縮及び消費電力の低減を図ることができる。また、演算により感光量を求めているため、ランダムノイズの影響を受けることがなく、ＳＮ比の劣化を防ぐことができる。なお、感光量とは、アンプから発せられた光によって特定の領域（例えば画素）に蓄積された信号電荷に応じた信号量のことを言う。 According to this configuration, the driving that changes the setting level of the driving voltage of the solid-state imaging device (for example, the driving voltage of the amplifier or the overflow drain voltage) within the time required from the start of pixel exposure to signal readout is adopted. Even in this case, since the correction amount is calculated using data depending on the setting level of the drive voltage, accurate correction is possible. As a result, even when the drive voltage and overflow drain voltage of the amplifier are adjusted during photographing, noise due to light emission of the amplifier can be sufficiently suppressed. Further, since it is not necessary to acquire a light-shielded image, it is possible to shorten the time required for correction processing and reduce power consumption. Further, since the amount of exposure is obtained by calculation, it is not affected by random noise, and the SN ratio can be prevented from deteriorating. The photosensitive amount is a signal amount corresponding to the signal charge accumulated in a specific region (for example, pixel) by light emitted from the amplifier.
開示された撮像装置は、前記アンプを駆動するアンプ駆動電圧を、露光期間中は信号読み出し期間よりも低くするアンプ駆動電圧制御手段を備え、前記駆動電圧が、前記アンプ駆動電圧である。 The disclosed imaging apparatus includes an amplifier drive voltage control unit that lowers an amplifier drive voltage for driving the amplifier during a light exposure period than a signal readout period, and the drive voltage is the amplifier drive voltage.
この構成により、アンプ駆動電圧を変調した場合でも画質劣化を十分に抑制することができる。 With this configuration, image quality deterioration can be sufficiently suppressed even when the amplifier drive voltage is modulated.
開示された撮像装置は、前記固体撮像素子のオーバーフロードレイン電圧を、信号読み出し期間中は露光期間中よりも高くするＯＦＤ電圧制御手段を備え、前記駆動電圧が、前記オーバーフロードレイン電圧である。 The disclosed imaging apparatus includes OFD voltage control means for making the overflow drain voltage of the solid-state imaging device higher during the signal readout period than during the exposure period, and the drive voltage is the overflow drain voltage.
この構成により、ＯＦＤ電圧を変調した場合でも画質劣化を十分に抑制することができる。 With this configuration, even when the OFD voltage is modulated, image quality deterioration can be sufficiently suppressed.
開示された撮像装置は、前記固体撮像素子のオーバーフロードレイン電圧を可変制御するＯＦＤ電圧制御手段と、前記アンプを駆動するアンプ駆動電圧を、露光期間中は信号読み出し期間よりも低くするアンプ駆動電圧制御手段とを備え、前記駆動電圧が、前記オーバーフロードレイン電圧と前記アンプ駆動電圧である。 The disclosed imaging apparatus includes OFD voltage control means for variably controlling the overflow drain voltage of the solid-state imaging device, and amplifier driving voltage control for lowering the amplifier driving voltage for driving the amplifier during the exposure period than the signal reading period. And the drive voltage is the overflow drain voltage and the amplifier drive voltage.
この構成により、ＯＦＤ電圧とアンプ駆動電圧をそれぞれ変調した場合でも画質劣化を十分に抑制することができる。 With this configuration, image quality deterioration can be sufficiently suppressed even when the OFD voltage and the amplifier drive voltage are modulated.
開示された撮像装置は、前記補正用データが、前記駆動電圧の設定レベル毎に記憶された前記半導体基板上の基準となる画素で感光される単位時間当たりの感光量であり、前記信号補正手段が、注目した前記画素の露光開始から信号電荷読み出しまでに要した時間と前記時間中の前記駆動電圧の設定レベルと該設定レベルに対応する前記単位時間当たりの感光量とから、前記基準となる画素で前記時間中に前記発光によって感光された総感光量を求め、前記基準となる画素の位置と前記総感光量と前記注目した画素の位置とに基づいて、前記注目した画素での前記発光による感光量を補正量として求め、前記注目した画素から前記アンプを介して出力された信号量を前記補正量にしたがって補正する。 In the disclosed imaging apparatus, the correction data is a photosensitive amount per unit time that is exposed to a reference pixel on the semiconductor substrate stored for each set level of the drive voltage, and the signal correction unit Is based on the time required from the start of exposure of the pixel of interest until the signal charge is read, the set level of the drive voltage during the time, and the amount of light per unit time corresponding to the set level. The total amount of light exposed by the light emission at the pixel during the time is obtained, and the light emission at the pixel of interest is based on the position of the reference pixel, the total amount of light exposure, and the position of the pixel of interest. Is obtained as a correction amount, and the signal amount output from the focused pixel through the amplifier is corrected according to the correction amount.
この構成により、単位時間当たりの感光量を記憶しておくだけで、任意の画素での感光量を演算により求めることができる。固体撮像素子には様々な駆動パターンが設定されており、その全てについて基準となる画素での総感光量を求めておくことで、アンプ発光によるノイズの抑制を十分に行うことも可能である。しかし、これでは膨大なデータが必要となり、装置のコスト増に繋がってしまう。上記構成によれば、必要なのは単位時間当たりの感光量だけであるため、低コストで補正精度を向上させることができる。 With this configuration, it is possible to calculate the amount of exposure at any pixel by simply storing the amount of exposure per unit time. Various drive patterns are set for the solid-state imaging device, and noises due to amplifier light emission can be sufficiently suppressed by obtaining the total amount of light exposure at the reference pixel for all of them. However, this requires an enormous amount of data, leading to an increase in the cost of the device. According to the above configuration, since only the exposure amount per unit time is required, the correction accuracy can be improved at low cost.
また、上記構成によれば、単位時間当たりの感光量を記憶しているため、固体撮像素子から複数フィールドで信号を読み出す場合でも、露光開始から信号読み出しまでの時間のフィールド毎の差を考慮した補正が可能となる。例えば、３フィールド駆動の場合、露光開始から１フィールド目の信号読み出しまでの時間をｔ１、１フィールド目の信号読み出しから２フィールド目の信号読み出しまでの時間をｔ２、２フィールド目の信号読み出しから３フィールド目の信号読み出しまでの時間をｔ３とし、単位時間当たりの感光量をｋとすると、１フィールド目の信号読み出し開始までに基準となる領域で感光される総感光量は、（ｋ×ｔ１）となる。また、２フィールド目の信号読み出し開始までに基準となる領域で感光される総感光量は、（ｋ×（ｔ１＋ｔ２））となる。また、３フィールド目の信号読み出し開始までに基準となる領域で感光される総感光量は、（ｋ×（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３））となる。このように、フィールド毎に総感光量を求めることが可能なため、フィールド間の感光量差を考慮した補正が可能となり、横縞の発生を防いで画質を向上させることができる。 Further, according to the above configuration, since the photosensitive amount per unit time is stored, even when the signal is read out from the solid-state imaging device in a plurality of fields, the time difference from the start of exposure to the signal readout is considered for each field. Correction is possible. For example, in the case of 3-field driving, the time from the start of exposure to the first field signal readout is t1, the time from the first field signal readout to the second field signal readout is t2, and the time from the second field signal readout is 3 Assuming that the time until the signal reading of the field is t3 and the exposure amount per unit time is k, the total exposure amount exposed in the reference region until the start of the signal reading of the first field is (k × t1) It becomes. Further, the total amount of light exposed in the reference area until the start of signal reading in the second field is (k × (t1 + t2)). In addition, the total amount of light exposed in the reference region until the start of signal readout in the third field is (k × (t1 + t2 + t3)). Thus, since it is possible to obtain the total exposure amount for each field, it is possible to perform correction in consideration of the difference in exposure amount between fields, and it is possible to improve the image quality by preventing the occurrence of horizontal stripes.
開示された撮像装置は、前記基準となる画素が前記各画素のうち前記アンプに最も近い画素である。 In the disclosed imaging device, the reference pixel is a pixel closest to the amplifier among the pixels.
この構成により、感光量はアンプに最も近い画素で最も大きくなるため、ここを基準とすることで、単位時間当たりの感光量を精度よく求めておくことができる。 With this configuration, the photosensitive amount is the largest at the pixel closest to the amplifier, and by using this as a reference, the photosensitive amount per unit time can be obtained with high accuracy.
開示された撮像装置は、前記アンプに最も近い画素が、前記アンプから水平方向にｘ０、垂直方向にｙ０離れた位置にあるものとし、前記アンプに最も近い画素を原点（０，０）とし、該原点に対する任意の画素（ｘ，ｙ）の前記補正量Ｈ（ｘ，ｙ）を、
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛（ｘ０＋ｘ）２＋（ｙ０＋ｙ）２｝
ここで、αはパラメータ値
で表し、前記信号補正手段は、上記式と前記基準となる画素の位置座標と前記総感光量とから前記αを求め、その後、前記注目した画素の位置座標と上記式とから該注目した画素の前記補正量を求める。
The disclosed imaging apparatus, pixels closest to the amplifier, x 0 in a horizontal direction from said amplifier, and those in the y 0 away vertically origin pixel closest to the amplifier (0,0) And the correction amount H (x, y) of an arbitrary pixel (x, y) with respect to the origin is
H (x, y) = α / {(x 0 + x) 2 + (y 0 + y) 2 }
Here, α is represented by a parameter value, and the signal correction means obtains α from the above equation, the position coordinates of the reference pixel and the total exposure amount, and then the position coordinates of the focused pixel and the above The correction amount of the pixel of interest is obtained from the equation.
開示された撮像装置は、前記アンプに最も近い画素が、前記アンプから水平方向にｘ０、垂直方向にｙ０離れた位置にあるものとし、前記アンプに最も近い画素を原点（０，０）とし、該原点に対する任意の画素（ｘ，ｙ）の前記補正量Ｈ（ｘ，ｙ）を、
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛ａ（ｘ０＋ｘ）２＋ｂ（ｙ０＋ｙ）２｝
ここで、α，ａ，ｂはパラメータ値
で表し、前記信号補正手段は、上記式と前記基準となる画素の位置座標と前記総感光量とから前記α，ａ，ｂを求め、その後、前記注目した画素の位置座標と上記式とから該注目した画素の前記補正量を求める。
The disclosed imaging apparatus, pixels closest to the amplifier, x 0 in a horizontal direction from said amplifier, and those in the y 0 away vertically origin pixel closest to the amplifier (0,0) And the correction amount H (x, y) of an arbitrary pixel (x, y) with respect to the origin is
H (x, y) = α / {a (x 0 + x) 2 + b (y 0 + y) 2 }
Here, α, a, b are represented by parameter values, and the signal correction means obtains α, a, b from the above formula, the reference pixel position coordinates, and the total exposure amount, and then, The correction amount of the pixel of interest is obtained from the position coordinates of the pixel of interest and the above formula.
開示された撮像装置は、前記アンプに最も近い画素が、前記アンプから水平方向にｘ０、垂直方向にｙ０離れた位置にあるものとし、前記アンプに最も近い画素を原点（０，０）とし、該原点に対する任意の画素（ｘ，ｙ）の前記補正量Ｈ（ｘ，ｙ）を、
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛ａ（ｘ０＋ｘ）２＋ｂ（ｙ０＋ｙ）２｝−β
ここで、α，ａ，ｂ，βはパラメータ値
で表し、前記信号補正手段は、上記式と前記基準となる画素の位置座標と前記総感光量とから前記α，ａ，ｂ，βを求め、その後、前記注目した画素の位置座標と上記式とから該注目した画素の前記補正量を求める。
The disclosed imaging apparatus, pixels closest to the amplifier, x 0 in a horizontal direction from said amplifier, and those in the y 0 away vertically origin pixel closest to the amplifier (0,0) And the correction amount H (x, y) of an arbitrary pixel (x, y) with respect to the origin is
H (x, y) = α / {a (x 0 + x) 2 + b (y 0 + y) 2 } −β
Here, α, a, b, and β are represented by parameter values, and the signal correction means obtains α, a, b, and β from the above formula, the position coordinates of the reference pixel, and the total exposure amount. Thereafter, the correction amount of the pixel of interest is obtained from the position coordinates of the pixel of interest and the above formula.
開示された撮像装置は、前記信号補正手段が、前記補正量の値がマイナスとなる場合には該補正量を零にする。 In the disclosed imaging apparatus, the signal correction unit sets the correction amount to zero when the value of the correction amount is negative.
開示された撮像装置は、前記固体撮像素子から複数フィールドで信号の読み出しを行う駆動手段を備え、前記信号補正手段は、各フィールドで読み出す対象となる前記画素を前記注目した画素に設定し、各フィールドで読み出す対象となる前記画素毎に、前記総感光量の演算、前記補正量の演算、及び前記補正を行う。 The disclosed imaging apparatus includes a driving unit that reads signals from the solid-state imaging device in a plurality of fields, and the signal correction unit sets the pixel to be read in each field as the pixel of interest, For each pixel to be read out in the field, the calculation of the total exposure amount, the calculation of the correction amount, and the correction are performed.
この構成により、フィールド間の総感光量の差を考慮した補正が可能となり、横縞を防いで画質を向上させることができる。 With this configuration, it is possible to perform correction in consideration of the difference in total amount of light exposure between fields, and it is possible to improve image quality by preventing horizontal stripes.
開示された信号補正方法は、半導体基板の表面部に二次元アレイ状に配列形成された複数の画素及び該半導体基板に形成され前記各画素で感光された光に応じて蓄積された信号電荷に応じた信号を増幅するアンプを有する固体撮像素子から出力される信号を補正する信号補正方法であって、前記アンプの動作時に起きる発光によって前記画素で感光された感光量を、撮影時の前記固体撮像素子の駆動電圧の設定レベルに依存した補正データを用いて補正量として求め、前記画素から前記アンプを介して出力された信号量を、前記補正量にしたがって補正する信号補正ステップを備える。 The disclosed signal correction method includes a plurality of pixels arranged in a two-dimensional array on a surface portion of a semiconductor substrate, and signal charges accumulated in response to light formed on the semiconductor substrate and exposed to the pixels. A signal correction method for correcting a signal output from a solid-state imaging device having an amplifier for amplifying a corresponding signal, wherein the amount of light exposed to the pixel by light emission generated during operation of the amplifier A signal correction step is provided for correcting the amount of signal output from the pixel through the amplifier using the correction data depending on the setting level of the drive voltage of the image sensor, and correcting the amount of signal according to the correction amount.
開示された信号補正方法は、前記アンプを駆動するアンプ駆動電圧を、露光期間中は信号読み出し期間よりも低くするアンプ駆動電圧制御ステップを備え、前記駆動電圧が、前記アンプ駆動電圧である。 The disclosed signal correction method includes an amplifier drive voltage control step for making an amplifier drive voltage for driving the amplifier lower than a signal readout period during the exposure period, and the drive voltage is the amplifier drive voltage.
開示された信号補正方法は、前記固体撮像素子のオーバーフロードレイン電圧を可変制御するＯＦＤ電圧制御ステップを備え、前記駆動電圧が、前記オーバーフロードレイン電圧である。 The disclosed signal correction method includes an OFD voltage control step for variably controlling the overflow drain voltage of the solid-state imaging device, and the drive voltage is the overflow drain voltage.
開示された信号補正方法は、前記固体撮像素子のオーバーフロードレイン電圧を可変制御するＯＦＤ電圧制御ステップと、前記アンプを駆動するアンプ駆動電圧を、露光期間中は信号読み出し期間よりも低くするアンプ駆動電圧制御ステップとを備え、前記駆動電圧が、前記オーバーフロードレイン電圧と前記アンプ駆動電圧である。 The disclosed signal correction method includes an OFD voltage control step for variably controlling an overflow drain voltage of the solid-state imaging device, and an amplifier drive voltage for lowering an amplifier drive voltage for driving the amplifier during a exposure period than a signal readout period. A control step, wherein the drive voltage is the overflow drain voltage and the amplifier drive voltage.
開示された信号補正方法は、前記補正用データが、前記駆動電圧の設定レベル毎に記憶された前記半導体基板上の基準となる画素で感光される単位時間当たりの感光量であり、前記信号補正ステップでは、注目した前記画素の露光開始から信号電荷読み出しまでに要した時間と前記時間中の前記駆動電圧の設定レベルと該設定レベルに対応する前記単位時間当たりの感光量とから、前記基準となる画素で前記時間中に前記発光によって感光された総感光量を求め、前記基準となる画素の位置と前記総感光量と前記注目した画素の位置とに基づいて、前記注目した画素での前記発光による感光量を補正量として求め、前記注目した画素から前記アンプを介して出力された信号量を前記補正量にしたがって補正する。 In the disclosed signal correction method, the correction data is a photosensitivity per unit time exposed by a reference pixel on the semiconductor substrate stored for each set level of the drive voltage, and the signal correction In the step, from the time required from the start of exposure of the pixel of interest to signal charge readout, the set level of the drive voltage during the time, and the amount of light per unit time corresponding to the set level, the reference and A total photosensitive amount sensitized by the light emission at the pixel during the time, and based on the position of the reference pixel, the total photosensitive amount, and the position of the pixel of interest, the pixel at the pixel of interest The amount of light emitted by light emission is obtained as a correction amount, and the amount of signal output from the focused pixel through the amplifier is corrected according to the correction amount.
開示された信号補正方法は、前記基準となる画素が前記各画素のうち前記アンプに最も近い画素である。 In the disclosed signal correction method, the reference pixel is the pixel closest to the amplifier among the pixels.
開示された信号補正方法は、前記アンプに最も近い画素が、前記アンプから水平方向にｘ０、垂直方向にｙ０離れた位置にあるものとし、前記アンプに最も近い画素を原点（０，０）とし、該原点に対する任意の画素（ｘ，ｙ）の前記補正量Ｈ（ｘ，ｙ）を、
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛（ｘ０＋ｘ）２＋（ｙ０＋ｙ）２｝
ここで、αはパラメータ値
で表し、前記信号補正ステップでは、上記式と前記基準となる画素の位置座標と前記総感光量とから前記αを求め、その後、前記注目した画素の位置座標と上記式とから該注目した画素の前記補正量を求める。
The disclosed signal correction method, pixels closest to the amplifier, x 0 in a horizontal direction from said amplifier, and those in the y 0 away vertically origin pixel closest to the amplifier (0,0 ), And the correction amount H (x, y) of an arbitrary pixel (x, y) with respect to the origin is
H (x, y) = α / {(x 0 + x) 2 + (y 0 + y) 2 }
Here, α is represented by a parameter value, and in the signal correction step, α is obtained from the above formula, the reference pixel position coordinate and the total exposure amount, and then the target pixel position coordinate and the reference pixel The correction amount of the pixel of interest is obtained from the equation.
開示された信号補正方法は、前記アンプに最も近い画素が、前記アンプから水平方向にｘ０、垂直方向にｙ０離れた位置にあるものとし、前記アンプに最も近い画素を原点（０，０）とし、該原点に対する任意の画素（ｘ，ｙ）の前記補正量Ｈ（ｘ，ｙ）を、
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛ａ（ｘ０＋ｘ）２＋ｂ（ｙ０＋ｙ）２｝
ここで、α，ａ，ｂはパラメータ値
で表し、前記信号補正ステップでは、上記式と前記基準となる画素の位置座標と前記総感光量とから前記α，ａ，ｂを求め、その後、前記注目した画素の位置座標と上記式とから該注目した画素の前記補正量を求める。
The disclosed signal correction method, pixels closest to the amplifier, x 0 in a horizontal direction from said amplifier, and those in the y 0 away vertically origin pixel closest to the amplifier (0,0 ), And the correction amount H (x, y) of an arbitrary pixel (x, y) with respect to the origin is
H (x, y) = α / {a (x 0 + x) 2 + b (y 0 + y) 2 }
Here, α, a, b are represented by parameter values, and in the signal correction step, α, a, b are obtained from the above formula, the reference pixel position coordinates and the total exposure amount, and then, The correction amount of the pixel of interest is obtained from the position coordinates of the pixel of interest and the above formula.
開示された信号補正方法は、前記アンプに最も近い画素が、前記アンプから水平方向にｘ０、垂直方向にｙ０離れた位置にあるものとし、前記アンプに最も近い画素を原点（０，０）とし、該原点に対する任意の画素（ｘ，ｙ）の前記補正量Ｈ（ｘ，ｙ）を、
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛ａ（ｘ０＋ｘ）２＋ｂ（ｙ０＋ｙ）２｝−β
ここで、α，ａ，ｂ，βはパラメータ値
で表し、前記信号補正ステップでは、上記式と前記基準となる画素の位置座標と前記総感光量とから前記α，ａ，ｂ，βを求め、その後、前記注目した画素の位置座標と上記式とから該注目した画素の前記補正量を求める。
The disclosed signal correction method, pixels closest to the amplifier, x 0 in a horizontal direction from said amplifier, and those in the y 0 away vertically origin pixel closest to the amplifier (0,0 ), And the correction amount H (x, y) of an arbitrary pixel (x, y) with respect to the origin is
H (x, y) = α / {a (x 0 + x) 2 + b (y 0 + y) 2 } −β
Here, α, a, b, and β are represented by parameter values, and in the signal correction step, α, a, b, and β are obtained from the above equation, the position coordinates of the reference pixel, and the total exposure amount. Thereafter, the correction amount of the pixel of interest is obtained from the position coordinates of the pixel of interest and the above formula.
開示された信号補正方法は、前記信号補正ステップでは、前記補正量の値がマイナスとなる場合には該補正量を零にする。 In the disclosed signal correction method, in the signal correction step, when the value of the correction amount is negative, the correction amount is set to zero.
開示された信号補正方法は、前記固体撮像素子から複数フィールドで信号の読み出しを行う駆動ステップを備え、前記信号補正ステップでは、各フィールドで読み出す対象となる前記画素を前記注目した画素に設定し、各フィールドで読み出す対象となる前記画素毎に、前記総感光量の演算、前記補正量の演算、及び前記補正を行う。 The disclosed signal correction method includes a driving step of reading signals from the solid-state imaging device in a plurality of fields, and in the signal correction step, the pixel to be read in each field is set as the pixel of interest, For each of the pixels to be read in each field, the calculation of the total exposure amount, the calculation of the correction amount, and the correction are performed.
１ 撮像装置
２ 固体撮像素子
１０ 画像信号処理回路
３０ アンプ
DESCRIPTION OF
Claims (22)
撮影時の前記固体撮像素子の駆動電圧の設定レベルに依存した補正用データを記憶する記憶手段と、
前記アンプの動作時に起きる発光によって前記画素で感光された感光量を、前記補正用データを用いて補正量として求め、前記画素から前記アンプを介して出力された信号量を、前記補正量にしたがって補正する信号補正手段を備える撮像装置。 Solid-state imaging device having a plurality of pixels arrayed in a two-dimensional array on the surface of a semiconductor substrate and an amplifier for amplifying a signal corresponding to the signal charge formed on the semiconductor substrate and accumulated by exposure to each pixel An imaging device comprising:
Storage means for storing correction data depending on a setting level of a driving voltage of the solid-state imaging device at the time of photographing;
A photosensitive amount sensitized at the pixel by light emission generated during operation of the amplifier is obtained as a correction amount using the correction data, and a signal amount output from the pixel through the amplifier is determined according to the correction amount. An imaging apparatus comprising signal correcting means for correcting.
前記アンプを駆動するアンプ駆動電圧を、露光期間中は信号読み出し期間よりも低くするアンプ駆動電圧制御手段を備え、
前記駆動電圧が、前記アンプ駆動電圧である撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
An amplifier drive voltage control means for lowering the amplifier drive voltage for driving the amplifier during the exposure period than the signal readout period,
An imaging apparatus in which the drive voltage is the amplifier drive voltage.
前記固体撮像素子のオーバーフロードレイン電圧を、信号読み出し期間中は露光期間中よりも高くするＯＦＤ電圧制御手段を備え、
前記駆動電圧が、前記オーバーフロードレイン電圧である撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
OFD voltage control means for making the overflow drain voltage of the solid-state imaging device higher during the signal readout period than during the exposure period,
An imaging apparatus in which the drive voltage is the overflow drain voltage.
前記固体撮像素子のオーバーフロードレイン電圧を可変制御するＯＦＤ電圧制御手段と、
前記アンプを駆動するアンプ駆動電圧を、露光期間中は信号読み出し期間よりも低くするアンプ駆動電圧制御手段とを備え、
前記駆動電圧が、前記オーバーフロードレイン電圧と前記アンプ駆動電圧である撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1,
OFD voltage control means for variably controlling the overflow drain voltage of the solid-state imaging device;
An amplifier driving voltage control means for lowering the amplifier driving voltage for driving the amplifier during the exposure period than the signal reading period;
An imaging apparatus in which the drive voltage is the overflow drain voltage and the amplifier drive voltage.
前記補正用データが、前記駆動電圧の設定レベル毎に記憶された前記半導体基板上の基準となる画素で感光される単位時間当たりの感光量であり、
前記信号補正手段が、注目した前記画素の露光開始から信号電荷読み出しまでに要した時間と前記時間中の前記駆動電圧の設定レベルと該設定レベルに対応する前記単位時間当たりの感光量とから、前記基準となる画素で前記時間中に前記発光によって感光された総感光量を求め、前記基準となる画素の位置と前記総感光量と前記注目した画素の位置とに基づいて、前記注目した画素での前記発光による感光量を補正量として求め、前記注目した画素から前記アンプを介して出力された信号量を前記補正量にしたがって補正する撮像装置。 The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The correction data is a photosensitivity amount per unit time exposed at a reference pixel on the semiconductor substrate stored for each set level of the drive voltage,
From the time required from the start of exposure of the pixel of interest to signal charge readout by the signal correction means, the set level of the drive voltage during the time, and the photosensitive amount per unit time corresponding to the set level, A total amount of light exposed by the light emission in the time period at the reference pixel is obtained, and the pixel of interest is determined based on the position of the reference pixel, the total amount of light exposure, and the position of the pixel of interest. An image pickup apparatus that obtains the amount of light exposure due to light emission as a correction amount, and corrects the signal amount output from the focused pixel through the amplifier according to the correction amount.
前記基準となる画素が前記各画素のうち前記アンプに最も近い画素である撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 5, wherein
An imaging apparatus in which the reference pixel is a pixel closest to the amplifier among the pixels.
前記アンプに最も近い画素が、前記アンプから水平方向にｘ０、垂直方向にｙ０離れた位置にあるものとし、前記アンプに最も近い画素を原点（０，０）とし、該原点に対する任意の画素（ｘ，ｙ）の前記補正量Ｈ（ｘ，ｙ）を、
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛（ｘ０＋ｘ）２＋（ｙ０＋ｙ）２｝
ここで、αはパラメータ値
で表し、
前記信号補正手段は、上記式と前記基準となる画素の位置座標と前記総感光量とから前記αを求め、その後、前記注目した画素の位置座標と上記式とから該注目した画素の前記補正量を求める撮像装置。 The imaging device according to claim 5 or 6,
Pixels closest to said amplifier, x 0 in a horizontal direction from said amplifier, and those in the y 0 away vertically closest pixel to the amplifier as the origin (0, 0), any relative raw point The correction amount H (x, y) of the pixel (x, y) is
H (x, y) = α / {(x 0 + x) 2 + (y 0 + y) 2 }
Where α is the parameter value
The signal correction means obtains α from the above equation, the position coordinates of the reference pixel and the total amount of light, and then the correction of the pixel of interest from the position coordinates of the pixel of interest and the above equation. An imaging device for determining the quantity.
前記アンプに最も近い画素が、前記アンプから水平方向にｘ０、垂直方向にｙ０離れた位置にあるものとし、前記アンプに最も近い画素を原点（０，０）とし、該原点に対する任意の画素（ｘ，ｙ）の前記補正量Ｈ（ｘ，ｙ）を、
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛ａ（ｘ０＋ｘ）２＋ｂ（ｙ０＋ｙ）２｝
ここで、α，ａ，ｂはパラメータ値
で表し、
前記信号補正手段は、上記式と前記基準となる画素の位置座標と前記総感光量とから前記α，ａ，ｂを求め、その後、前記注目した画素の位置座標と上記式とから該注目した画素の前記補正量を求める撮像装置。 The imaging device according to claim 5 or 6,
Pixels closest to said amplifier, x 0 in a horizontal direction from said amplifier, and those in the y 0 away vertically closest pixel to the amplifier as the origin (0, 0), any relative raw point The correction amount H (x, y) of the pixel (x, y) is
H (x, y) = α / {a (x 0 + x) 2 + b (y 0 + y) 2 }
Where α, a, b are parameter values
The signal correction means obtains the α, a, b from the above formula, the reference pixel position coordinate and the total exposure amount, and then the focused pixel position coordinate and the above formula. An imaging device for obtaining the correction amount of a pixel.
前記アンプに最も近い画素が、前記アンプから水平方向にｘ０、垂直方向にｙ０離れた位置にあるものとし、前記アンプに最も近い画素を原点（０，０）とし、該原点に対する任意の画素（ｘ，ｙ）の前記補正量Ｈ（ｘ，ｙ）を、
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛ａ（ｘ０＋ｘ）２＋ｂ（ｙ０＋ｙ）２｝−β
ここで、α，ａ，ｂ，βはパラメータ値
で表し、
前記信号補正手段は、上記式と前記基準となる画素の位置座標と前記総感光量とから前記α，ａ，ｂ，βを求め、その後、前記注目した画素の位置座標と上記式とから該注目した画素の前記補正量を求める撮像装置。 The imaging device according to claim 5 or 6,
Pixels closest to said amplifier, x 0 in a horizontal direction from said amplifier, and those in the y 0 away vertically closest pixel to the amplifier as the origin (0, 0), any relative raw point The correction amount H (x, y) of the pixel (x, y) is
H (x, y) = α / {a (x 0 + x) 2 + b (y 0 + y) 2 } −β
Here, α, a, b, β are represented by parameter values,
The signal correcting means obtains α, a, b, β from the above formula, the reference pixel position coordinate and the total exposure amount, and then, based on the focused pixel position coordinate and the above formula. An imaging apparatus for obtaining the correction amount of a pixel of interest.
前記信号補正手段が、前記補正量の値がマイナスとなる場合には該補正量を零にする撮像装置。 The imaging device according to claim 9,
An imaging apparatus in which the signal correction unit sets the correction amount to zero when the value of the correction amount is negative.
前記固体撮像素子から複数フィールドで信号の読み出しを行う駆動手段を備え、
前記信号補正手段は、各フィールドで読み出す対象となる前記画素を前記注目した画素に設定し、各フィールドで読み出す対象となる前記画素毎に、前記総感光量の演算、前記補正量の演算、及び前記補正を行う撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 5 to 10,
Drive means for reading signals in a plurality of fields from the solid-state imaging device,
The signal correction means sets the pixel to be read in each field to the pixel of interest, and calculates the total amount of light exposure, the correction amount for each pixel to be read in each field, and An imaging device that performs the correction.
前記アンプの動作時に起きる発光によって前記画素で感光された感光量を、撮影時の前記固体撮像素子の駆動電圧の設定レベルに依存した補正データを用いて補正量として求め、前記画素から前記アンプを介して出力された信号量を、前記補正量にしたがって補正する信号補正ステップを備える信号補正方法。 A plurality of pixels arrayed in a two-dimensional array on the surface of a semiconductor substrate, and an amplifier that amplifies a signal corresponding to the signal charge accumulated in response to the light formed on the semiconductor substrate and exposed to each pixel. A signal correction method for correcting a signal output from a solid-state imaging device having:
The amount of light sensitized at the pixel by light emission that occurs during the operation of the amplifier is obtained as a correction amount using correction data that depends on the setting level of the driving voltage of the solid-state imaging device at the time of shooting, and the amplifier is obtained from the pixel. A signal correction method comprising a signal correction step of correcting the signal amount output via the correction amount according to the correction amount.
前記アンプを駆動するアンプ駆動電圧を、露光期間中は信号読み出し期間よりも低くするアンプ駆動電圧制御ステップを備え、
前記駆動電圧が、前記アンプ駆動電圧である信号補正方法。 The signal correction method according to claim 12, comprising:
An amplifier driving voltage control step for lowering the amplifier driving voltage for driving the amplifier during the exposure period than the signal reading period,
A signal correction method in which the drive voltage is the amplifier drive voltage.
前記固体撮像素子のオーバーフロードレイン電圧を可変制御するＯＦＤ電圧制御ステップを備え、
前記駆動電圧が、前記オーバーフロードレイン電圧である信号補正方法。 The signal correction method according to claim 12, comprising:
An OFD voltage control step for variably controlling the overflow drain voltage of the solid-state imaging device;
A signal correction method in which the drive voltage is the overflow drain voltage.
前記固体撮像素子のオーバーフロードレイン電圧を可変制御するＯＦＤ電圧制御ステップと、
前記アンプを駆動するアンプ駆動電圧を、露光期間中は信号読み出し期間よりも低くするアンプ駆動電圧制御ステップとを備え、
前記駆動電圧が、前記オーバーフロードレイン電圧と前記アンプ駆動電圧である信号補正方法。 The signal correction method according to claim 12, comprising:
An OFD voltage control step for variably controlling the overflow drain voltage of the solid-state imaging device;
An amplifier drive voltage control step for lowering the amplifier drive voltage for driving the amplifier during the exposure period than the signal readout period;
A signal correction method in which the drive voltage is the overflow drain voltage and the amplifier drive voltage.
前記補正用データが、前記駆動電圧の設定レベル毎に記憶された前記半導体基板上の基準となる画素で感光される単位時間当たりの感光量であり、
前記信号補正ステップでは、注目した前記画素の露光開始から信号電荷読み出しまでに要した時間と前記時間中の前記駆動電圧の設定レベルと該設定レベルに対応する前記単位時間当たりの感光量とから、前記基準となる画素で前記時間中に前記発光によって感光された総感光量を求め、前記基準となる画素の位置と前記総感光量と前記注目した画素の位置とに基づいて、前記注目した画素での前記発光による感光量を補正量として求め、前記注目した画素から前記アンプを介して出力された信号量を前記補正量にしたがって補正する信号補正方法。 The signal correction method according to any one of claims 12 to 15,
The correction data is a photosensitivity amount per unit time exposed at a reference pixel on the semiconductor substrate stored for each set level of the drive voltage,
In the signal correction step, from the time required from the start of exposure of the pixel of interest to signal charge readout, the set level of the drive voltage during the time, and the amount of light per unit time corresponding to the set level, A total amount of light exposed by the light emission in the time period at the reference pixel is obtained, and the pixel of interest is determined based on the position of the reference pixel, the total amount of light exposure, and the position of the pixel of interest. A signal correction method for obtaining a photosensitivity amount due to the light emission at a pixel as a correction amount, and correcting a signal amount output from the focused pixel through the amplifier according to the correction amount.
前記基準となる画素が前記各画素のうち前記アンプに最も近い画素である信号補正方法。 The signal correction method according to claim 16, wherein
The signal correction method, wherein the reference pixel is a pixel closest to the amplifier among the pixels.
前記アンプに最も近い画素が、前記アンプから水平方向にｘ０、垂直方向にｙ０離れた位置にあるものとし、前記アンプに最も近い画素を原点（０，０）とし、該原点に対する任意の画素（ｘ，ｙ）の前記補正量Ｈ（ｘ，ｙ）を、
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛（ｘ０＋ｘ）２＋（ｙ０＋ｙ）２｝
ここで、αはパラメータ値
で表し、
前記信号補正ステップでは、上記式と前記基準となる画素の位置座標と前記総感光量とから前記αを求め、その後、前記注目した画素の位置座標と上記式とから該注目した画素の前記補正量を求める信号補正方法。 The signal correction method according to claim 16 or 17,
Pixels closest to said amplifier, x 0 in a horizontal direction from said amplifier, and those in the y 0 away vertically closest pixel to the amplifier as the origin (0, 0), any relative raw point The correction amount H (x, y) of the pixel (x, y) is
H (x, y) = α / {(x 0 + x) 2 + (y 0 + y) 2 }
Where α is the parameter value
In the signal correction step, α is obtained from the above formula, the position coordinates of the reference pixel, and the total exposure amount, and then the correction of the focused pixel is performed from the position coordinates of the focused pixel and the above formula. A signal correction method for obtaining the quantity.
前記アンプに最も近い画素が、前記アンプから水平方向にｘ０、垂直方向にｙ０離れた位置にあるものとし、前記アンプに最も近い画素を原点（０，０）とし、該原点に対する任意の画素（ｘ，ｙ）の前記補正量Ｈ（ｘ，ｙ）を、
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛ａ（ｘ０＋ｘ）２＋ｂ（ｙ０＋ｙ）２｝
ここで、α，ａ，ｂはパラメータ値
で表し、
前記信号補正ステップでは、上記式と前記基準となる画素の位置座標と前記総感光量とから前記α，ａ，ｂを求め、その後、前記注目した画素の位置座標と上記式とから該注目した画素の前記補正量を求める信号補正方法。 The signal correction method according to claim 16 or 17,
Pixels closest to said amplifier, x 0 in a horizontal direction from said amplifier, and those in the y 0 away vertically closest pixel to the amplifier as the origin (0, 0), any relative raw point The correction amount H (x, y) of the pixel (x, y) is
H (x, y) = α / {a (x 0 + x) 2 + b (y 0 + y) 2 }
Where α, a, b are parameter values
In the signal correction step, α, a, and b are obtained from the above formula, the reference pixel position coordinates and the total exposure amount, and then the focused pixel position coordinates and the above formula are used for the attention. A signal correction method for obtaining the correction amount of a pixel.
前記アンプに最も近い画素が、前記アンプから水平方向にｘ０、垂直方向にｙ０離れた位置にあるものとし、前記アンプに最も近い画素を原点（０，０）とし、該原点に対する任意の画素（ｘ，ｙ）の前記補正量Ｈ（ｘ，ｙ）を、
Ｈ（ｘ，ｙ）＝α／｛ａ（ｘ０＋ｘ）２＋ｂ（ｙ０＋ｙ）２｝−β
ここで、α，ａ，ｂ，βはパラメータ値
で表し、
前記信号補正ステップでは、上記式と前記基準となる画素の位置座標と前記総感光量とから前記α，ａ，ｂ，βを求め、その後、前記注目した画素の位置座標と上記式とから該注目した画素の前記補正量を求める信号補正方法。 The signal correction method according to claim 16 or 17,
Pixels closest to said amplifier, x 0 in a horizontal direction from said amplifier, and those in the y 0 away vertically closest pixel to the amplifier as the origin (0, 0), any relative raw point The correction amount H (x, y) of the pixel (x, y) is
H (x, y) = α / {a (x 0 + x) 2 + b (y 0 + y) 2 } −β
Here, α, a, b, β are represented by parameter values,
In the signal correction step, α, a, b, β are obtained from the above equation, the position coordinates of the reference pixel and the total exposure amount, and then the position coordinates of the focused pixel and the above equation are used to calculate the α, a, b, β. A signal correction method for obtaining the correction amount of a focused pixel.
前記信号補正ステップでは、前記補正量の値がマイナスとなる場合には該補正量を零にする信号補正方法。 The signal correction method according to claim 20, wherein
In the signal correction step, when the value of the correction amount becomes negative, the signal correction method sets the correction amount to zero.
前記固体撮像素子から複数フィールドで信号の読み出しを行う駆動ステップを備え、
前記信号補正ステップでは、各フィールドで読み出す対象となる前記画素を前記注目した画素に設定し、各フィールドで読み出す対象となる前記画素毎に、前記総感光量の演算、前記補正量の演算、及び前記補正を行う信号補正方法。 The signal correction method according to any one of claims 12 to 21,
A driving step of reading signals from the solid-state imaging device in a plurality of fields;
In the signal correction step, the pixel to be read in each field is set as the focused pixel, and for each of the pixels to be read in each field, the calculation of the total exposure amount, the calculation of the correction amount, and A signal correction method for performing the correction.
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