(57)【要約】【課題】固体撮像素子を用いたＨＤＴＶ用撮像装置において、縦筋状の固定擬似信号の除去の実現を目的とする。【解決手段】固体撮像素子を用いたＨＤＴＶ用撮像装置において、有効垂直ＯＢ（Optical Black）が２ライン以下の固体撮像素子を用いた撮像装置において、２ラインまたは１ラインの垂直ＯＢから、２ヶまたは４ヶまたは８ヶのフリップフロップで２ヶまたは４ヶまたは８ヶの画素毎のパターンを抽出し、前記２の累乗ヶ画素毎のパターンから水平シェーディング等のオフセット分を減算して水平シェーディング等のオフセット分を補正してから、有効映像期間信号から前記オフセット分を補正した２の累乗ヶ画素毎のパターンを繰り返し減算する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直ＯＢ（Optical Black）を有する固体撮像素子を用いた撮像装置において、垂直ＯＢから、２の累乗ヶのフリップフロップで２の累乗ヶ画素毎のパターンを抽出し、有効映像期間信号から前記２の累乗ヶ画素毎のパターンを繰り返し減算することを特徴とする、撮像装置。
【請求項２】
請求項１の撮像装置において、有効垂直ＯＢが２ライン以下の固体撮像素子を用いた撮像装置において、２ラインまたは１ラインの垂直ＯＢから、２ヶまたは４ヶまたは８ヶのフリップフロップで２ヶまたは４ヶまたは８ヶの画素毎のパターンを抽出し、前記２ヶまたは４ヶまたは８ヶの画素毎のパターンから水平シェーディング等のオフセット分を減算して水平シェーディング等のオフセット分を補正してから、有効映像期間信号から前記オフセット分を補正した２ヶまたは４ヶまたは８ヶの画素毎のパターンを繰り返し減算することを特徴とする、撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に固定擬似信号の低減に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＨＤＴＶ（High  Definition  TeleVision）用撮像装置では、撮像管の駆動回路の影響により、撮像する光が全くない状態でも、映像信号に特有の水平に繰り返す縦筋状の固定擬似信号が発生する。高品位の映像信号を抽出するためにはこの縦筋状の固定擬似信号を除去する必要がある。この問題を解決するための従来の方法を説明する。
【０００３】
従来の方法のひとつは、撮像管を用いたＨＤＴＶ用撮像装置では、垂直帰線期間の水平走査線期間（ライン）の映像を垂直方向に加算平均し、１ラインの画像データをメモリし、垂直有効期間の水平走査線期間（ライン）の映像から減算して固定パターンノイズを除去する（特許文献１参照）。また、方法のもうひとつは、オートブラック処理の過程で垂直有効期間の水平走査線期間の映像を垂直方向に加算平均し、１ラインの画像データをメモリし、垂直有効期間の水平走査線期間（ライン）の映像から減算して固定パターンノイズを除去する（特許文献２参照）。
しかし、ＨＤＴＶ用ＣＣＤ(Charge  Coupled  Device)やＣＭＯＳ(Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor)の固体撮像素子は、垂直の光学黒（Vertical−Optical  Black：Ｖ−ＯＢ）ラインが4本で、雑音の少ない有効Ｖ−ＯＢラインが２本と少ない。ＵＨＤＴＶ等の走査線のより多い映像用ＣＭＯＳ固体撮像素子もまた、有効Ｖ−ＯＢラインが少ない。そのため、Ｖ−ＯＢラインの映像を垂直方向に加算平均して垂直有効期間の水平走査線期間（ライン）の映像から減算しても、雑音や白キズの影響で、縦筋状の固定擬似信号の除去が不完全になってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−０９４６２６号公報
【特許文献２】特開２００６−２８７３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこの欠点を解決するため、Ｖ−ＯＢを有する固体撮像素子を用いた撮像装置において、縦筋状の固定擬似信号の除去の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を解決するため、本発明は、垂直ＯＢ（Optical Black）ラインを有する固体撮像素子を用いた撮像装置において、垂直ＯＢから、（２ヶまたは４ヶまたは８ヶ等の）２の累乗ヶのフリップフロップで（２ヶまたは４ヶまたは８ヶ等の）２の累乗ヶ画素毎のパターンを抽出し、有効映像期間信号から前記２の累乗ヶ画素毎のパターンを繰り返し減算することを特徴とする、撮像装置である。
【０００７】
上記撮像装置において、有効垂直ＯＢが２ライン以下の固体撮像素子を用いた撮像装置において、２ラインまたは１ラインの垂直ＯＢから、２ヶまたは４ヶまたは８ヶのフリップフロップで２ヶまたは４ヶまたは８ヶの画素毎のパターンを抽出し、前記２ヶまたは４ヶまたは８ヶの画素毎のパターンから水平シェーディング等のオフセット分を減算して水平シェーディング等のオフセット分を補正してから、有効映像期間信号から前記オフセット分を補正した２ヶまたは４ヶまたは８ヶの画素毎のパターンを繰り返し減算することを特徴とする、撮像装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、Ｖ−ＯＢを有する固体撮像素子を用いた撮像装置において、縦筋状の固定擬似信号の除去を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のテレビジョンカメラの一実施例を示すブロック図。
【図２】撮像素子の画素構成を示す模式図。
【図３】本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図。
【図４】本発明の他の一実施例の回路構成を示すブロック図。
【図５】本発明の実施例を説明するタイミングチャート。
【図６】従来のテレビジョンカメラを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施例について図を用いて説明する。
図１は本発明のテレビジョンカメラの一実施例を示すブロック図である。
図１と従来のテレビジョンカメラを示すブロック図の図７の相違点は、縦筋補正機能付映像信号処理部の８Ａに縦筋補正機能が含まれていることである。
【００１１】
図１において、１はテレビジョンカメラ、２はレンズ、３はプリズム、４Ｒ，４Ｇ，４ＢはＣＣＤ、５Ｒ，５Ｇ，５ＢはＣＤＳ、６Ｒ，６Ｇ，６ＢはＶＧＡ、７Ｒ，７Ｇ，７ＢはＡ／Ｄ変換部、８Ａは縦筋補正機能付映像信号処理部、９は映像信号出力部、１０はＴＧ、１１はＣＰＵである。
図１において、被写体からの入射光はレンズ部２で結像され、結像された入射光はテレビジョンカメラ１のプリズム部３で赤色光と緑色光および青色光に分解され、赤色光はＣＣＤ(Charge Coupled Device)部４Ｒに入射され、緑色光はＣＣＤ部４Ｇに入射され、青色光はＣＣＤ部４Ｂに入射される。
【００１２】
ＣＣＤ部４Ｒに入射された赤色光はＣＣＤ部４Ｒで光電変換されて赤色信号となる。赤色信号はＣＤＳ(correlated  double  sampling)部５Ｒで雑音等が除去され、ＶＧＡ(Variable  Gain  Amplifier)部６Ｒで所定のレベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換部(Analog  Digital  converter)７Ｒでデジタル信号に変換されてＲ信号となる。ＣＤＳとＶＧＡとＡ／Ｄ変換部はAFE（Analog  Front  End）に統合されることが多い。
同様に、ＣＣＤ部４Ｇに入射された緑色光はＣＣＤ部４Ｇで光電変換されて緑色信号となる。緑色信号はAFEに統合されたＣＤＳ部５Ｇで雑音等が除去され、ＶＧＡ部６Ｇで所定のレベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換部７Ｇでデジタル信号に変換されてＧ信号となる。
同様に、ＣＣＤ部４Ｂに入射された青色光はＣＣＤ部４Ｂで光電変換されて青色信号となる。青色信号はAFEに統合されたＣＤＳ部５Ｂで雑音等が除去され、ＶＧＡ部６Ｂで所定のレベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換部７Ｂでデジタル信号に変換されてＢ信号となる。
【００１３】
Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号は、、縦筋補正機能付映像信号処理部の８Ａで色補正、輪郭補正、ガンマ補正、ニー補正等の各種映像信号処理が行われ、映像出力部９で映像信号を出力する。
ＣＰＵ(Central  Processing  Unit)１１は、テレビジョンカメラ１の各部を制御する。
ＴＧ（Timing Generator）１０は、撮像素子４およびＣＤＳ回路５を駆動するためのタイミング信号生成部である。
【００１４】
ＴＧ１０が生成するタイミング信号が、撮像素子の４Ｒや４Ｇや４Ｂ、ＣＤＳの５Ｒや５Ｇや５Ｂに飛び込み、画質を劣化させる場合がある。
ＴＧ１０による飛び込み信号（以下、ＴＧノイズと表記）は、システムクロックの２ヶまたは４ヶまたは８ヶ等の）２の累乗の分周期である。ＴＧノイズは、一般に１／８または１／４周期の信号であり、これは縦スジ状の固定パターンノイズとして映像に表れる。また、ＴＧ１０において、映像信号の水平同期信号に対して非同期の分周を行っている場合には、電源起動時や、装置のモード切替えに伴うクロック信号の再投入により、ＴＧノイズの位相が変化する。
【００１５】
そこで、このパターンを抽出するために、２ヶまたは４ヶまたは８ヶ等の２の累乗の画素毎に水平加算平均を行う。これにより２ヶまたは４ヶまたは８ヶ等の２の累乗画素毎に繰り返される固定パターンが抽出され、これを元の映像から減算して縦スジを補正することにより、固定パターンノイズによる画質劣化を防止する。
【００１６】
撮像素子４の画素構成は、図２に示すように、有効映像画素と垂直および水平のＢＬ（ブランキング）画素で構成されている。ＢＬ画素は、ＯＢ（Optical Black）と画素が存在しない無画素部分で構成されている。
【００１７】
通常の撮像時にも補正効果が得られるように、固定パターンの垂直（Vertical）ＢＬ画素のＯＢ（Ｖ−ＯＢ）を利用して行う。Ｖ−ＯＢラインが4本程度であり、雑音が少なく固定パターンノイズ抽出に使用できるＶ−ＯＢは２ライン程度であり、この２ラインのＶ−ＯＢから固定パターンを抽出する。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の一実施例を図２〜図７を用いて説明する。
図２は撮像素子の画素構成を示す模式図であり、図３は本発明の一実施例の回路構成を示すブロック図であり、図４は本発明の他の一実施例の回路構成を示すブロック図であり、図５は本発明の実施例を説明するタイミングチャートである。
図３と図４は１ｃｈ分のみ図示しているが、実際には同回路がＲＧＢ３ｃｈ分で構成される。
【００１９】
ここでは、ＴＧノイズによる８画素の周期性固定パターンノイズを除去する例を、図３〜図４を用いて説明する。
【００２０】
図3は固定パターン補正部のブロック図である。固定パターン補正部は図1の縦筋補正機能付映像信号処理部の８Ａに含まれる。固定パターン補正部は加算器１２、スイッチ１３、フリップフロップ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ、平均値算出部１５、オフセット除去部１６、減算器１７で構成される。
固定パターン補正部は、入力信号の垂直ＯＢ部２ラインの信号を8画素毎に加算し、その8画素毎の平均値を求めた後、オフセットを除去し、入力信号から減算することで、入力信号に重畳された８画素周期の固定パターンノイズを除去する。
以下、動作の詳細を説明する。
【００２１】
図４にタイミングチャートを示す。add_enableは前記加算処理を行うときにHighに制御される信号で、図３のスイッチ１３を制御する。add_enableは垂直ブランキング期間内の垂直ＯＢ部内の、有効映像期間内で有効映像部にあたる１９２０画素の期間Highに制御する。このとき、スイッチ１３はadd_enableによりa側に制御され、加算器１２により入力信号とフリップフロップ１４に格納された８画素前のデータの加算結果が、再度フリップフロップ１４に入力される。これが８画素毎に繰り返されることにより、フリップフロップ１４に８画素周期のパターンが抽出される。
【００２２】
前期の加算期間以外は、add_enableはLowに制御される。このとき、スイッチ１３はadd_enableによりb側に制御され、フリップフロップ１４に格納されたデータが８画素毎にフリップフロップを周回する。この後、平均値算出部１５で平均化することでランダムノイズを低減し、オフセット除去部１６でオフセットを除去したのち、入力信号から減算することにより、８画素周期の固定パターンが除去された信号を得る。resetは、上記加算処理を行う１ライン前にHighになり、フリップフロップ１４をリセットする。
【００２３】
本実施例は、８個のフリップフロップを用いたものであるが、８個用いたことにより、４画素周期のパターン、あるいは２画素周期の固定パターンノイズも抽出、除去が可能である。
別の実施例として、４画素の周期性固定パターンノイズを除去する場合は、図５の構成とすることで、４画素周期のパターン、あるいは２画素周期の固定パターンノイズが抽出、除去可能である。
【００２４】
また、図３のフリップフロップを増加して、１６ヶや３２ヶや６４ヶ等の２の累乗ヶのフリップフロップを用いれば、システムクロックの１６分周期や３２分周期や６４分周期等の２の累乗分周期つまり１６ヶや３２ヶや６４ヶ等の２の累乗ヶの画素周期の縦スジ状の固定パターンノイズを抽出することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１：テレビジョンカメラ、２：レンズ、３：プリズム、
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ：ＣＣＤ、５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ：ＣＤＳ、６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ：ＶＧＡ、
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ：Ａ／Ｄ変換部、
８：映像信号処理部、８Ａ：縦筋補正機能付映像信号処理部、
９：映像信号出力部、１０：ＴＧ、１１：ＣＰＵ、
１２：加算器、１３：スイッチ、
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ：フリップフロップ、
１５：平均値算出部、１６：オフセット除去部、１７：減算器、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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