JP5301302B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像素子を有するテレビジョンカメラ等の撮像装置に関し、特に電子増倍型撮像素子から出力される画像信号に含まれるスミア等の雑音を低減する方法に関するものである。

従来、固体撮像素子を有する撮像装置においては、画素を遮光したオプティカルブラック領域から出力されるスミア信号を取得して、ライン間平均して算出した１ライン当たりのスミア信号の平均値を、固体撮像素子の所定の画素から出力される画像信号から減算することで、固体撮像素子から出力される画像信号に含まれるスミア等の雑音を補正していた。

また、固体撮像素子の撮像領域の所定のライン数の画像信号を転送しないように制御し、転送しなかったラインをブラックレベルの信号ラインとしてスミア信号を出力することで、スミア等の雑音を補正していた。（特許文献１参照）

特開平２００８−１７７７０９号公報

TI製 C246CYMＢ0 680×500 PIXEL IMPACTRONTM COMPLEMENTARY COLOR CCD IMAGE SENSOR SOCS089-MAY 2005

しかし、前述の従来技術においては、遮光したオプティカルブラックからスミア信号を取得しているため、遮光したオプティカルブラックに潜在的に存在する画素欠陥により、出力したスミア信号をライン間平均したときに正常な平均値を求めることができず、適切にスミアを補正することができない問題がある。

また、撮像領域の一部を擬似的なオプティカルブラック領域とすることにより、撮像可能な領域が少なくなり、さらに、固体撮像素子に遮光したオプティカルブラック領域が多い場合、擬似的なオプティカルブラックをつくり出すのが制限される問題がある。

そこで、本発明の目的は、撮像素子の画素欠陥の存在しない領域からスミア信号を取得することで、画素欠陥の影響を受けることなく、また、特殊な光量調節装置を設けることなく、固体撮像素子から出力されるスミア等の雑音を低減することにある。

本発明の撮像装置は、撮像領域と蓄積領域を有する固体撮像素子と、垂直ブランキング期間に、蓄積領域の所定のラインを垂直転送し、垂直転送路のライン数より所定のライン数多く垂直転送する制御手段と、前記固体撮像素子の所定の画素から出力される画像信号を取得する画像信号取得手段と、前記蓄積領域の所定のラインから出力される信号を取得する取得手段と、該取得手段で取得した信号に応じた値を前記画像信号取得手段で取得した画像信号から減算する補正手段と、を有することを特徴とする。

また、上記撮像装置は、前記取得手段で取得した信号のライン間平均を行う平均化手段と、該平均化手段で平均化された信号に所定の高レベルサプレスを施すサプレス手段と、前記画像信号取得手段で取得した画像信号から前記サプレス手段でサプレスされた信号を減算する減算手段と、を有することを特徴とする。

また、上記撮像装置は、更に、前記平均化手段で平均化された信号と所定のレベルを比較する比較手段と、前記サプレス手段の出力を前記比較手段の比較結果に応じて切断する切替手段とを有することを特徴とする撮像装置。

本発明の撮像領域と蓄積領域を有する固体撮像素子を有する撮像装置の雑音低減方法は、垂直ブランキング期間に、蓄積領域の所定のライン数を垂直転送し、垂直転送路のライン数より所定のライン数多く垂直転送し、前記固体撮像素子の所定の画素から出力される画像信号を取得し、前記蓄積領域の所定のラインから出力される信号を取得し、該取得した信号に応じた値を前記画像信号から減算することを特徴とする。

また、上記の雑音低減方法は、取得した信号をライン間平均化し、該平均化された信号に前記電子増倍率に応じて所定の高レベルのサプレスを施し、前記電子増倍型撮像素子の所定の画素以外の画素から出力される画像信号を取得し、該取得した画像信号から前記サプレスされた信号を減算することを特徴とする。

また、上記の雑音低減方法は、更に前記平均化された信号は所定のレベルと比較し、比較結果に応じて前記画像信号から前記サプレスされた信号を減算することを特徴とする。

本発明によれば、固体撮像素子の蓄積領域の所定のライン数を予め通常垂直転送し、撮像領域のライン数より所定のライン数多く高速垂直転送し、撮像領域のライン数より所定のライン数少なく通常垂直転送させることで、固体撮像素子の撮像領域の画素からの信号を有しないラインを擬似的なオプティカルブラック領域としてスミア信号を取得し、所定の領域の画素の画像信号レベルに従って、取得したスミア信号にサプレスを施し、画像信号レベルからサプレスされたスミア信号を減算することにより、遮光したオプティカルブラックに潜在する画素欠陥の影響を受けることなく、スミア信号等の雑音を低減させた画像信号が得られる。

本発明の一実施例の撮像装置を示すブロック図。 本発明の一実施例のスミア補正部を示すブロック図。 固体撮像素子の画素配列を説明するための図。 固体撮像素子の駆動方法を説明するためのタイミングチャート。 固体撮像素子の画像信号およびスミア信号を撮像領域および蓄積領域を垂直転送する様子を示した図。 固体撮像素子から出力される画像信号とスミア信号の関係を説明するための図。 電子増倍型固体撮像素子から出力される画像信号とスミア信号の関係を説明するための図。 本発明の一実施例であるスミア補正信号の低レベルサプレスと高レベルサプレスを説明するための図。 本発明の他の一実施例である映像信号レベルに対するスミア補正信号の低レベルサプレスと高レベルサプレスを説明するための図。 本発明の更に他の一実施例であるスミア信号の検出およびスミア補正の動作を説明するためのフローチャート。

以下、本発明による撮像装置の一実施例について図１と図２を用いて説明する。図１は本発明の一実施例の撮像装置を示すブロック図である。図１において、１は撮像装置、２は入射光を結像するレンズ部、３はレンズ部２から入射した光を電気信号に変換するＥＭ−ＣＣＤ（Electron Multiplying - Charge Coupled Device、電子増倍型固体撮像素子）、４はＥＭ−ＣＣＤ３から出力された信号から雑音を除去するＣＤＳ（Correlated Double Sampling）部、５はＣＤＳ部４から出力された信号の利得を調整するアンプ部、６はアンプ部５から出力されたアナログ信号をデジタル信号の信号Ａに変換するＡ／Ｄ変換部（Analog Digital Converter）、７はＥＭ−ＣＣＤ３から出力されるスミア等の雑音信号の検出と補正を行うスミア補正部、８はスミア補正部７から出力された信号Ｌに種々の画像処理を施す映像信号処理部、９は映像信号処理部８から出力された信号を所定方式の映像信号に変換して出力する映像信号出力部、１０はＥＭ−ＣＣＤ３の駆動および電子増倍の利得制御を行うためのＣＣＤ駆動部、１１は撮像装置１内の各部を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）である。また、ＣＰＵ１１は信号Ｈでスミア補正部７の制御を行う。

映像信号出力部９から出力される所定方式の映像信号とは、例えば、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式、ＰＡＬ（Phase Alternating by Line）方式またはＨＤＴＶ（High Definition TeleVision）方式等の動画像あるいは静止画像である。

図２は図１のスミア補正部７の詳細内容を示すブロック図である。 図２において、７０１−１〜７０１−ｎ（ｎは自然数）は走査線１本分（１Ｈ）のデジタル信号を記憶させるためのメモリ部である。７０２はメモリ部７０１−１〜７０１−ｎの出力信号を加算する加算部、７０３は加算部７０２の出力信号をｎ分の１倍にする１／ｎ部、７０４と７０５は画素１ケ分の時間を遅延させるための遅延部、７０６〜７０８は入力された信号を所定の倍率にする係数部、７０９は係数部７０６〜７０８の出力信号を加算する加算部、７１０は加算部７０９から出力される所定レベル以上の信号に対して所定の抑圧をかける高レベルサプレス部、７１１は高レベルサプレス部７１０から出力される所定レベル以下の信号に対して所定の抑圧をかける低レベルサプレス部、７１３は加算部７０９から出力される信号レベルと所定の信号レベルを比較する比較部、７１２は比較部７１３から出力される比較結果に従って出力する信号を切替える切替部、７１４は信号Ａから信号ｇを減算する減算部である。７１５は入力される信号に従って、信号ａ、信号ｂ、信号ｃ、信号ｄ、信号ｅ、信号ｆを出力する制御部である。７１６は信号Ａから後述のスミア信号検出領域以外の撮像領域画素から出力される映像信号の例えば１フレームまたは１フィールドの平均レベルを検出する映像信号レベル検出部である。

次に、本発明の一実施例の動作を図１で説明する。撮像装置１のＥＭ−ＣＣＤ３はレンズ部２で光電変換部に結像された入射光を光電変換してＣＤＳ部４に出力する。ＣＤＳ部４はＥＭ−ＣＣＤ３から出力された信号から雑音を除去してアンプ部５に出力する。アンプ部５はＣＤＳ４から出力された信号をＣＰＵ１１から出力される利得制御信号に従って増幅してＡ／Ｄ変換部６に出力する。Ａ／Ｄ変換部６はアンプ部５から出力されたアナログ信号を例えば１０ビットのデジタル信号に変換してスミア補正部７に信号Ａを出力する。スミア補正部７はＥＭ−ＣＣＤ３から出力されるスミア信号の検出と補正を行い映像信号処理部８に信号Ｌを出力する。映像信号処理部８はスミア補正部７から出力された信号Ｌに種々の画像処理を施して映像信号出力部９に出力する。映像信号出力部９は映像信号処理部８から出力された信号を所定方式の映像信号に変換して出力する。ＣＣＤ駆動部１０はＣＰＵ１１から出力される制御信号に従ってＥＭ−ＣＣＤ３を駆動するための信号を出力する。また、ＣＰＵ１１はスミア補正部７の制御するための信号Ｈを出力する。

ＣＣＤ駆動部１０からＣＰＵ１１へは、ＥＭ−ＣＣＤ３から読み出す画素の位置情報を伝送する。または、ＣＰＵ１１からＣＣＤ駆動部１０へＥＭ−ＣＣＤ３から出力する信号の読み出し開始点を指示しても良い。ＣＰＵ１１からは映像信号処理部８から出力される画像信号に応じてアンプ部５に増幅率を制御する信号およびＣＣＤ駆動部１０にＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍の利得制御を行うための信号を出力する。また、ＣＰＵ１１から出力する信号ＨにＥＭ−ＣＣＤ３から読み出す画素の位置情報およびＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍の利得率の情報を重畳して制御部７１５に伝送し、制御部７１５から信号ａ、信号ｂ、信号ｃ、信号ｄ、信号ｅ、信号ｆが出力される。

次に、スミアについて説明する。スミアとはスポット光のような高輝度被写体を固体撮像素子で撮像した場合に、スポット光の上下に現れる光のにじみ現象で、固体撮像素子の飽和照度以下でも発生し、撮像する光の照度に比例する。スミアはスポット光を撮像した画素と同じ垂直方向の画素すべてに影響を及ぼす。

図６は固体撮像素子から出力される画像信号とスミア信号の関係を説明するための一例である。この固体撮像素子の画像信号は、入射光量が１００ルクスで飽和し、飽和レベルは１．０Ｖ、スミア信号は画像信号に対して１０％で、スミア信号は画像信号が飽和しても増加する。

図７は、図６の固体撮像素子が電子増倍型で、電子増倍の増倍率を１０００倍にした場合の電子増倍型固体撮像素子から出力される画像信号とスミア信号の関係を説明するための一例である。この電子増倍型固体撮像素子の画像信号は、入射光量が０．１ルクスで飽和し、飽和レベルは１．０Ｖ、スミア信号は画像信号に対して１０％で、スミア信号は画像信号が飽和しても増加し、１．０ルクスでスミア信号も飽和する。

本発明は、上記のスミアの特徴に基づき、スミア信号は所定の画素を遮光した画素と同等な擬似的なオプティカルブラック領域として検出し、入射光を光電変換して得られた画像信号からスミア信号を減算することによりスミア補正するものである。

次に図２〜図８を用いて本発明の一実施例であるＥＭ−ＣＣＤ３から出力されるスミア信号の検出と補正の動作について説明する。図８は本発明の一実施例であるスミア補正信号の低レベルサプレスと高レベルサプレスを説明するための図である。

図３は図１のＥＭ−ＣＣＤ３の主な構成を説明するための図である。ＥＭ−ＣＣＤ３は主に撮像領域、蓄積領域、水平転送レジスタ部Ｃ、電子増倍部Ｄ、出力部Ｅで構成されている。ＥＭ−ＣＣＤ３は撮像領域と蓄積領域があるため、ＦＩＴ型と呼ばれるフレームインターライン転送型である。撮像領域は入射光を受光して光電変換するための複数の画素S11〜SNMと、Ｍ列の垂直転送レジスタ部Ａ１〜ＡＭで構成されていて、制御は信号ＩＡＧ１と信号ＩＡＧ２で行う。図３の撮像領域は画素配列を示した図で、１個の四角が１画素を示し、四角の中に書かれた数字は画素の配置で、十の位の数字が行を示し、一の位の数字が列を示している。

図３の固体撮像素子は垂直転送レジスタが撮像領域と蓄積領域に分かれている。撮像領域の画素は、１ライン目がS11, S12,S13,S14,S15,・・・,S1Mの順、２ライン目がS21,S22,S23,S24,S25,・・・,S2Mの順に、３ライン目がS31,S32,S33,S34,S35,・・・,S3Mの順に、Ｎライン目がSN1,SN2,SN3,SN4,SN5,・・・,SNMの順である。ここで、ＭおよびＮは自然数である。また、信号を読み出す画素の順も上述の画素配列の順と同じである。即ちS11,S12,S13,・・・, SNMの順に信号を読み出す。蓄積領域はＭ列の垂直転送レジスタ部Ｂ１〜ＢＭで構成されていて、制御は信号ＳＡＧ１と信号ＳＡＧ２で行う。水平転送レジスタ部Ｃは蓄積領域の垂直転送レジスタ部Ｂ１〜ＢＭから転送されてくる画像信号を画素単位に読み出す、制御は信号Ｈ１と信号Ｈ２で行う。電子増倍部Ｄは水平転送レジスタ部Ｃから出力される画像信号を電子増倍する、制御は信号ＥＭ１〜ＥＭ４で行う。出力部ＥはＥＭ−ＣＣＤ３の外部に画像信号を出力するための出力部であり、リセットレベルは信号ＲＧでリセットすることにより生成する。

本発明の一実施例は、図３に示す固体撮像素子からフィールドまたはフレーム単位に画像信号とスミア信号を読み出す。スミア信号は撮像領域の垂直転送レジスタが高輝度の入射光に露光して発生するため、撮像領域で取得した画素の信号を用いず、予め垂直転送した蓄積領域の所定のラインからスミア信号を読み出すように固体撮像素子を駆動して、垂直転送レジスタで発生しているスミア信号のみを読み出す。このような固体撮像素子の駆動方法により、遮光したオプティカルブラックに潜在する画素欠陥の影響を受けることなく固体撮像素子から出力されるスミア等の雑音を低減することができる。

次に図３と図４、図５を用いて図３の、蓄積領域の所定のライン数を予め通常垂直転送し、その領域を擬似的なオプティカルブラック領域としてスミア信号を読み出すための固体撮像素子の駆動方法について説明する。図４は本発明の一実施例であるＥＭ−ＣＣＤ３の駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。図５は本発明の一実施例であるＥＭ−ＣＣＤ３の画像信号およびスミア信号が撮像領域および蓄積領域を垂直転送される様子を示した図である。なお、総ライン数は５２５ライン、撮像領域は５００ライン、遮光したオプティカルブラック領域は４ライン（１ライン目〜４ライン目）、順次走査で説明する。

ＥＭ−ＣＣＤ３は、通常、撮像領域で取得した画素からの信号を垂直転送レジスタ部Ａ１〜ＡＭに読み出し、垂直転送レジスタ部Ａ１〜ＡＭから垂直転送レジスタ部Ｂ１〜ＢＭに５００ライン高速垂直転送して画素からの信号を蓄積領域に転送し、垂直転送レジスタ部Ｂ１〜ＢＭから水平転送レジスタ部Ｃに５００ライン通常転送して画素からの信号を読み出す。

本実施例では、予め、垂直転送パルスで蓄積領域の所定のライン数（本実施例では遮光したオプティカルブラックと同数である４ラインとする）を通常垂直転送し、撮像領域のライン数より所定のライン数多く（５００＋４ライン）高速垂直転送し、蓄積領域のライン数より所定のライン数少なく（５００−１１ライン：画素からの信号を有するライン）通常垂直転送するように制御することで、予め転送されたラインがブラックレベルの信号ライン、すなわち擬似的なオプティカルブラックとなり画素からの信号は有しないため、高輝度の入射光のとき発生するスミア信号のみを出力できる。即ち、ＥＭ−ＣＣＤ３の遮光したオプティカルブラックからスミア信号を出力しなくても、垂直転送を制御することで擬似的なオプティカルブラック領域を生成することができる。なお、撮像領域のライン数より４ライン多く高速垂直転送するのは、遮光したオプティカルブラックラインをキャンセルし、次に読み出すラインが画素からの信号を有するラインとすることで、擬似的なオプティカルブラック期間で取得したスミア信号を用いて映像信号を補正できるからである。

詳しくは、撮像領域の画素からの画像信号を信号ＩＡＧ１と信号ＩＡＧ２で垂直転送レジスタ部Ａ１〜ＡＭに転送する。信号ＳＡＧ１と信号ＳＡＧ２で蓄積領域の擬似的なオプティカルブラック用の４ラインのみを通常垂直転送する。垂直転送レジスタ部Ａ１〜ＡＭの画素からの信号を信号ＳＡＧ１と信号ＳＡＧ２で垂直転送レジスタ部Ｂ１〜ＢＭに高速垂直転送するが、このとき４ライン分（予め転送した蓄積領域の擬似的なオプティカルブラック期間分）多い５０４ライン分を垂直高速転送し、撮像領域の１ライン目〜４ライン目の遮光したオプティカルブラック期間の信号は水平転送レジスタ部Ｃで読み出さず吐き捨てることになる。垂直転送レジスタ部Ｂ１〜ＢＭの画素からの信号を信号ＳＡＧ１と信号ＳＡＧ２で、画素からの信号を有する４９６ライン分水平転送レジスタ部Ｃに転送して読み出す。即ち、通常なら撮像領域の１ライン目〜５００ライン目の信号を水平転送レジスタ部Ｃに転送して読み出すところ、本実施例では、有効画素領域である撮像領域の５ライン目〜５００ライン目の信号を水平転送レジスタ部Ｃに転送し読み出し、４ライン多く高速垂直転送されたことで生じた無信号期間４ラインは水平転送レジスタ部Ｃに転送されないことになる。これによって先に読み出された蓄積領域の４ラインの領域を擬似的なオプティカルブラックとし、高輝度の入射光のとき発生するスミア信号のみを出力できる。このような垂直転送レジスタ部の駆動を行うことにより、ＥＭ−ＣＣＤ３の遮光したオプティカルブラックに潜在する画素欠陥の影響を受けることなく、スミア信号のみを得ることができる。なお、これらの処理は垂直ブランキング期間に行われる。

図４において、タイミングチャートに沿って説明する。（Ｉ１）で、画素からの信号を垂直転送レジスタ部Ａに読み出す。（Ｓ１）で、垂直転送レジスタ部Ｂを４ライン分通常転送する。ここで、４ラインに含まれる純粋なスミア信号をスミア補正部７に出力できる。（Ｉ２）で、垂直転送レジスタ部Ａから垂直転送レジスタ部Ｂに画素からの信号を５０４ライン高速垂直転送する。（Ｓ２）で、垂直転送レジスタ部Ｂから水平転送レジスタ部Ｃに５０４ライン高速垂直転送する。このとき、高速垂直転送された蓄積領域の信号は、水平転送レジスタ部Ｃから後段へは読み出されない。（Ｉ３）で、垂直転送レジスタ部Ａから垂直転送レジスタ部Ｂに画素からの信号を４９６ライン通常垂直転送する。（Ｓ３）で、垂直転送レジスタ部Ｂから水平転送レジスタ部Ｃに画素からの信号を有する４９６ラインを通常垂直転送する。

図５において、ＥＭ−ＣＣＤ３の画像信号およびスミア信号が撮像領域および蓄積領域を垂直転送される様子を説明する。（１）では、撮像領域で取得した画素からの信号を読み出した状態から、蓄積領域を４ライン分通常垂直転送する。（２）は、蓄積領域を４ライン分通常垂直転送した後の状態である。（３）では、撮像領域から蓄積領域に画素からの信号を５０４ライン高速垂直転送する。（４）では、蓄積領域から垂直転送レジスタ部Ｃに画素からの信号を有する４９６ライン通常垂直転送する。本実施例においては、（１）〜（２）の間で、蓄積領域の擬似的なオプティカルブラック期間よりスミア信号を読み出す。

本実施例では、垂直転送レジスタ部Ａ１〜ＡＭと垂直転送レジスタ部Ｂ１〜ＢＭの制御信号を各々２相としたが各々４相等でも良いことは言うまでもない。また、本実施例では、順次走査で説明したがインターレースでも良い。また、本実施例では、予め垂直転送する蓄積領域のライン数を遮光したオプティカルブラック期間と同数の４ラインで説明したが、固体撮像素子によって遮光したオプティカルブラックライン数が異なるため、４ラインに限られるものではない。また、遮光したオプティカルブラック期間より多いライン数を予め通常垂直転送した場合、平均するライン数が増えるためスミア補正精度は上がるが、撮像可能な有効画素数が減少し、また、遮光したオプティカルブラック期間より少ないライン数を予め通常垂直転送した場合、平均するライン数が減少しスミア補正精度が荒くなるが、この様な効果を踏まえた上で、遮光したオプティカルブラック期間より多くても少なくても良い。

また次に、図２を用いてスミア信号の検出と補正の動作について説明する。まず、図２のスミア補正部７に入力される信号Ａで、擬似的なオプティカルブラックの１ライン目の画素の信号は図２のメモリ部７０１−１に記憶させ、擬似的なオプティカルブラックの２ライン目の画素の信号はメモリ部７０１−２に記憶させ、擬似的なオプティカルブラックの３ライン目の画素の信号は図２のメモリ部７０１−３に記憶させる。このように順に記憶させ、擬似的なオプティカルブラックの４ライン目の画素の信号はメモリ部７０１−ｎに記憶させる。メモリ部７０１−１〜７０１−ｎに記憶させた信号は撮像領域の画素の信号が読み出される毎に出力する。メモリ部７０１−１〜７０１−ｎの記憶および出力は制御部７１５から出力される信号aによって制御される。メモリ部７０１−１〜７０１−ｎから出力された信号は加算部７０９で加算され、１／ｎ部７０３で１／４倍される。メモリ部７０１−１〜７０１−ｎと加算部７０２および１／ｎ部７０３でスミア信号の所定の検出領域信号のライン間平均を行うことができる。ライン間平均とは、図３を用いて説明すると、例えばS11ライン1列目,S21ライン1列目,S31ライン1列目,S41ライン1列目の信号を加算して、１／ｎ倍することである。同様にS11ライン2の列、S11ライン3の列という順にS11ラインMの列までライン間平均を行う。

次にライン間平均された信号は遅延部７０４、遅延部７０５、係数部７０６、係数部７０７、係数部７０８および加算部７０９で構成された低域通過フィルタで高周波成分が除去される。この低域通過フィルタの特性は制御部７１５から出力される信号bによって設定される。

加算部７０９から出力された信号は高レベルサプレス部７１０で図８に示すような所定以上のレベルの信号に対して非線形処理が施される。本実施例では、ＥＭ−ＣＣＤ３から出力される画像信号が飽和する時（図６では１．０Ｖ）のスミア信号レベルを１００％（図４では０．１Ｖ）とすると、スミア信号レベルが９０％以上の信号に対して高レベルサプレス部７１０で非線形処理が施される。そして、スミア信号レベルが１１０％以上の信号に対してはクリップを施す。高レベルサプレス部７１０の非線形処理は制御部７１５から出力される信号dによって設定される。この非線形処理により、画像信号が飽和してもスミア補正が過補正となることを防ぐことができる。

高レベルサプレス部７１０から出力された信号は低レベルサプレス部７１１で図８に示すような所定以下のレベルの信号に対して非線形処理が施される。本実施例では、ＥＭ−ＣＣＤ３から出力される画像信号が飽和する時（図６では１．０Ｖ）のスミア信号レベルを１００％（図６では０．１Ｖ）とすると、スミア信号レベルが１０％以下の信号に対して低レベルサプレス部７１１で非線形処理が施される。低レベルサプレス部７１１の非線形処理は制御部７１５から出力される信号eによって設定される。この非線形処理により、画像領域に重畳しているランダム雑音に対して、オプティカルブラック領域に重畳しているランダム雑音が減算されないため、自然なスミア補正を施すことができる。

低レベルサプレス部７１１から出力された信号は切替部７１２に入力される。切替部７１２は比較部７１３から出力される信号で制御される。比較部７１３は加算部７０９から出力される信号と、制御部７１５から出力される信号cとをレベル比較し、信号cが小さい場合は、低レベルサプレス部７１１から出力される信号を切替部７１２から信号gとして出力するように切替部７１２を制御する。比較部７１３の比較結果で信号cが大きい場合は、制御部７１５から出力される信号fを切替部７１２から信号gとして出力するように切替部７１２を制御する。信号fは０（ゼロ）でも所定値でも良い。この比較部７１３は、映像信号出力部９から出力する定格信号レベルに対し、スミア補正信号レベルを比較して、スミア補正信号レベルが定格信号レベルの例えば１０％以上になると、画像信号１００％からスミア補正信号１０％以上を減算して、画像信号が９０％以下となる。即ち、比較部７１３と切替部７１２はスミア補正信号が画像信号そのものに影響を与えることを防ぐためのものである。

減算部７１４は、信号Ａからスミア補正信号である信号ｇを減算して、スミア信号を低減した信号Ｌを出力する。

次に本発明の他の一実施例を図２、図９を用いてＥＭ−ＣＣＤ３から出力されるスミア信号の検出と補正の動作について説明する。

図９は本発明の他の一実施例であるスミア補正信号の低レベルサプレスと高レベルサプレスを説明するための図である。図２において、上述の一実施例と同じ動作の説明は省略する。図７に示すように、ＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍を１０００倍にして、スポット光のような高輝度被写体を撮像した場合に、スミア信号もすぐに飽和してしまう。本発明の他の一実施例は、ＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍の倍率と信号Ａの映像信号レベルに応じて高レベルサプレス部７１０の特性と低レベルサプレス部７１１の特性を変更するものである。加算部７０９から出力されるスミア信号レベルを１００％とする。信号Ａの定格の映像信号レベルを１００％とする。

図９において、横軸は映像信号レベル検出部７１６から出力する映像信号レベルをパーセント（％）で表示し、縦軸は低レベルサプレス部７１１から出力するスミア補正信号レベルをパーセント（％）で表示している。

高レベルサプレス部７１０の動作について説明する。ＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍の増倍率が１倍の場合、高レベルサプレス部７１０から出力するスミア補正信号レベル特性は映像信号レベルが４０％から減少を始め、映像信号レベルが１００％以上で０（ゼロ）または切断にする。ＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍の増倍率が１０００倍の場合、高レベルサプレス部７１０のスミア補正信号特性は映像信号レベルが４０％から減少を始め、映像信号レベルが８０％以上で０（ゼロ）または切断にする。ＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍の増倍率が２０００倍の場合、高レベルサプレス部７１０から出力するスミア補正信号レベル特性は映像信号レベルが４０％から減少を始め、映像信号レベルが７０％以上で０（ゼロ）または切断にする。即ち、スミア補正信号レベルは、ＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍の増倍率および信号Ａの映像信号レベルに従ってスミア補正信号レベル特性を変更する。このような特性を高レベルサプレス部７１０に持たせることにより、ＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍の倍率と信号Ａの映像信号レベルに応じて最適なスミア補正を施すことができる。

低レベルサプレス部７１１の動作について説明する。ＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍の増倍率が１倍の場合、低レベルサプレス部７１１から出力するスミア補正信号レベル特性は映像信号レベルが０％から増加を始め、映像信号レベルが２０％以上でスミア補正信号レベルを１００％にする。ＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍の増倍率が１０００倍の場合、低レベルサプレス部７１１のスミア補正信号レベル特性は映像信号レベルが０％から増加を始め、映像信号レベルが２０％以上でスミア補正信号レベルを１００％にする。ＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍の増倍率が２０００倍の場合、低レベルサプレス部７１１のスミア補正信号レベル特性は映像信号レベルが０％から増加を始め、映像信号レベルが２０％以上でスミア補正信号レベルを１００％にする。即ち、スミア補正信号レベルは、ＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍の増倍率および信号Ａの映像信号レベルに従ってスミア補正信号レベルを変更する。このような特性を低レベルサプレス部７１１に持たせることにより、ＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍の倍率と信号Ａの映像信号レベルに応じて雑音の少ない最適なスミア補正を施すことができる。

上述の実施例では、加算部７０９の次に高レベルサプレス部７１０、そして低レベルサプレス部７１１の順としたが、加算部７０９の次に低レベルサプレス部７１１、そして高レベルサプレス部７１０の順でも良い。また、高レベルサプレス部７１０と低レベルサプレス部７１１にレベル合わせのための増幅機能を持たせても良い。この増幅機能を持たせた場合の増幅率の制御は制御部７１５で行う。

本発明の更に他の一実施例として、図１のスミア補正部７をＣＰＵ（Central Processing Unit）等の電算機を使用してスミア信号の検出および補正を行うこともできる。スミア信号の検出および補正の一実施例を図１０で説明する。

図１０は本発明の更に他の一実施例であるスミア信号の検出およびスミア補正の動作を説明するためのフローチャートである。 図１０のステップＳ１でＥＭ−ＣＣＤ３の撮像領域からスミア信号を検出するための領域、低域通過フィルタ特性、電子増倍率及び映像信号レベルによる高レベルサプレス特性、電子増倍率及び映像信号レベルによる低レベルサプレス特性、比較レベルの初期設定を行う。ステップＳ２でＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍率、アンプ部５の増幅率をＣＰＵ１１から読み込む。ステップＳ３で信号Ａを入力する。ステップＳ４で信号Ａがスミア検出領域の信号かを判定し、信号Ａがスミア検出領域の信号の場合はステップＳ５の処理に進み、スミア検出領域以外の信号の場合はステップＳ１１の処理に進む。ステップＳ５でスミア検出領域の信号のライン間平均を行い、ステップＳ６の処理に進む。ステップＳ６で高周波成分を低域通過フィルタで除去し、ステップＳ７の処理に進む。ステップＳ７でＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍率とアンプ部５の増幅率と映像信号レベルに従って高レベルサプレスの処理を行い、ステップＳ８の処理に進む。ステップＳ８でＥＭ−ＣＣＤ３の電子増倍率とアンプ部５の増幅率と映像信号レベルに従って低レベルサプレスの処理を行い、ステップＳ９の処理に進む。ステップＳ９でステップＳ８まで処理した信号であるスミア補正信号ｇと初期設定した比較レベルと比較し、比較レベル以下の場合はステップＳ１１の処理に進み、比較レベルより大きい場合はステップＳ１０の処理に進む。ステップＳ１０でスミア補正信号ｇを０（ゼロ）または切断として、ステップＳ１１の処理に進む。ステップＳ１１で信号Ａからスミア補正信号ｇを減算し、ステップＳ１２の処理に進む。ステップＳ１２で信号Ｌを出力する。

以上上記実施例では、取得したスミア信号をライン間平均した値を用いたが、取得したスミア信号の中央値を用いても同様の効果を得ることができる。

以上本発明によれば、固体撮像素子の蓄積領域の所定のライン数のみを予め垂直転送することで、当該所定のラインを擬似的なオプティカルブラック領域としてスミア信号を取得し、所定の画素の画像信号レベルに従って、取得したスミア信号に高レベルサプレスを施し、画像信号レベルからサプレスされたスミア信号を減算することにより、遮光したオプティカルブラックに潜在する画素欠陥の影響を受けることなく、固体撮像素子から出力されるスミア等の雑音を低減することができる。

以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された撮像装置に限定されるものではなく、上記以外の撮像装置に広く適用することができることは言うまでもない。

１：撮像装置、２：レンズ部、３：ＥＭ−ＣＣＤ、４：ＣＤＳ部、５：アンプ部、６：Ａ／Ｄ変換部、７：スミア補正部、８：映像信号処理部、９：映像信号出力部、１０：ＣＣＤ駆動部、１１：ＣＰＵ、７０１−１〜ｎ：メモリ部、７０２，７０９：加算部、７０３：１／ｎ部、７０４，７０５：遅延部、７０６〜７０８：係数部、７１０：高レベルサプレス部、７１１：低レベルサプレス部、７１２：切替部、７１３：比較部、７１４：減算部、７１５：制御部、７１６：映像信号レベル検出部。

Claims (2)

1. 撮像領域と蓄積領域を有する固体撮像素子と、垂直ブランキング期間に、蓄積領域の所定のラインを垂直転送し、垂直転送路のライン数より所定のライン数多く垂直転送する制御手段と、前記固体撮像素子の所定の画素から出力される画像信号を取得する画像信号取得手段と、前記蓄積領域の所定のラインから出力される信号を取得する取得手段と、該取得手段で取得した信号に応じた値を前記画像信号取得手段で取得した画像信号から減算する補正手段と、前記取得手段で取得した信号のライン間平均を行う平均化手段と、該平均化手段で平均化された信号に所定の高レベルサプレスを施すサプレス手段と、前記画像信号取得手段で取得した画像信号から前記サプレス手段でサプレスされた信号を減算する減算手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   更に前記平均化手段で平均化された信号と所定のレベルを比較する比較手段と、前記サプレス手段の出力を前記比較手段の比較結果に応じて切断する切替手段と、を有することを特徴とする撮像装置。