【手続補正書】
【提出日】平成24年3月20日(2012.3.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素を二次元状に配列してなる撮像素子と、
上記画素をリセットしたときのリセット信号を読出すリセット信号読出し部と、
上記画素を所定時間露光したときの電荷信号を、上記リセット信号を読出す時間区間とは異なる時間区間において読出す電荷信号読出し部と、
上記リセット信号に基づいて、上記電荷信号に含まれる固定パターンノイズを補正する固定パターンノイズ補正部と、
上記固定パターンノイズが補正された電荷信号に対して黒沈み補正を行う黒沈み補正部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記撮像素子は、さらに上記二次元状に配列された画素のカラム毎に信号処理部を有しており、上記固定パターンノイズ補正部は、上記信号処理部で発生する固定パターンノイズを補正するものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記撮像素子は、入射光量に応じた電荷信号を生成し所定時間蓄積する光電変換部と、遮光されたオプチカルブラック部と、上記電荷信号を一時的に保持する電荷信号蓄積部と、上記光電変換部と上記電荷信号蓄積部との間に配置され上記光電変換部に蓄積された信号電荷を上記電荷信号蓄積部に移送するゲート部と、上記電荷信号蓄積部をリセットするリセット部と、上記リセット部によりリセットされたリセット信号及び上記電荷信号蓄積部に蓄積された電荷信号を読み出す信号読出部とを含む画素が二次元状に配置され、上記信号読み出し部により読み出された上記リセット信号又は上記電荷信号をアナログデジタル変換するものであり、上記二次元状に配列された画素のカラム毎に配置されたＡＤ変換部と、上記ＡＤ変換部によりアナログデジタル変換された上記リセット信号又は上記電荷信号を上記オプチカルブラック部のレベルにクランプするＯＢクランプ部とを有してなり、
上記固定パターンノイズ補正部は、上記ＯＢクランプ部によりクランプされた上記リセット信号を記憶するフレームメモリと、上記ＯＢクランプ部によりクランプされた上記電荷信号から上記フレームメモリに記憶されたリセット信号を減算する減算部とを含み、
上記黒沈み補正部は、上記減算部により上記リセット信号が減算された電荷信号のうち、所定の閾値以下の電荷信号を所定の電荷信号に置換える電荷信号置換部を有してなることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
入射光量に応じた電荷信号を生成し所定時間蓄積する光電変換部と、上記電荷信号を一時的に保持する電荷信号蓄積部と、上記光電変換部と上記電荷信号蓄積部との間に配置され上記光電変換部に蓄積された信号電荷を上記電荷信号蓄積部に移送するゲート部と、上記電荷信号蓄積部をリセットする第１リセット部と、上記光電変換部をリセットする第２リセット部と、上記第１リセット部により上記電荷信号蓄積部をリセットしたときのリセット信号、上記第２リセット部により上記光電変換部をリセットしたときのリセット信号、又は上記電荷信号蓄積部に蓄積された電荷信号を読み出す信号読出部とを含む画素が二次元状に配置された画素部と、上記第２リセット部により上記光電変換部をリセットしたときのリセット信号から、上記第１リセット部により上記電荷信号蓄積部をリセットしたときのリセット信号を減算して相関二重サンプリングを行なうための、上記二次元状に配列された画素のカラム毎に配置されたＣＤＳ回路と、上記ＣＤＳ回路の出力信号をアナログデジタル変換するものであり、上記二次元状に配列された画素のカラム毎に配置されたＡＤ変換部と、上記ＡＤ変換部によりアナログデジタル変換された上記ＣＤＳ回路の出力信号を上記オプチカルブラック部のレベルにクランプするＯＢクランプ部とを有する撮像素子と、
上記ＣＤＳ回路から各画素毎に出力される信号に基づいてＦＰＮ補正信号を生成するＦＰＮ補正信号生成部と、
上記リセット信号を読出す時間区間とは異なる時間区間において上記第２リセット部により上記光電変換部をリセットしたときのリセット信号から、上記ＦＰＮ補正信号を減算してＦＰＮ補正後のリセット信号を演算する第１減算部と、
上記ＦＰＮ補正後のリセット信号のうち所定の閾値より高いリセット信号を所定値に置き換えて出力し、その他のＦＰＮ補正後のリセット信号は置き換えずにそのまま出力するリセット信号選択的置換部と、
所定の露光期間終了後に上記信号読み出し部から読み出された電荷信号から、上記ＦＰＮ補正信号を減算してＦＰＮ補正後の電荷信号を生成する第２減算部と、
上記ＦＰＮ補正後の電荷信号から、上記リセット信号選択的置換部の出力信号を減算して黒沈みが補正された電荷信号を生成する第３減算部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
入射光量に応じた電荷信号を生成し所定時間蓄積する光電変換部と、上記電荷信号を一時的に保持する電荷信号蓄積部と、上記光電変換部と上記電荷信号蓄積部との間に配置され上記光電変換部に蓄積された信号電荷を上記電荷信号蓄積部に移送するゲート部と、上記電荷信号蓄積部をリセットする第１リセット部と、上記光電変換部をリセットする第２リセット部と、上記第１リセット部により上記電荷信号蓄積部をリセットしたときのリセット信号、上記第２リセット部により上記光電変換部をリセットしたときのリセット信号、又は上記電荷信号蓄積部に蓄積された電荷信号を読み出す信号読出部とを含む画素が二次元状に配置された画素部と、上記第２リセット部により上記光電変換部をリセットしたときのリセット信号から、上記第１リセット部により上記電荷信号蓄積部をリセットしたときのリセット信号を減算して相関二重サンプリングを行なうための、上記二次元状に配列された画素のカラム毎に配置されたＣＤＳ回路と、上記ＣＤＳ回路の出力信号をアナログデジタル変換するものであり、上記二次元状に配列された画素のカラム毎に配置されたＡＤ変換部と、上記ＡＤ変換部によりアナログデジタル変換された上記ＣＤＳ回路の出力信号を上記オプチカルブラック部のレベルにクランプするＯＢクランプ部と、を有する撮像素子と、
上記ＣＤＳ回路から各画素毎に出力される信号に基づいてＦＰＮ補正信号を生成するＦＰＮ補正信号生成部と、
上記リセット信号を読出す時間区間とは異なる時間区間において上記第２リセット部により上記光電変換部をリセットしたときのリセット信号から、上記ＦＰＮ補正信号を減算してＦＰＮ補正後のリセット信号を演算する第１減算部と、
所定の露光期間終了後に上記信号読み出し部から読み出された電荷信号から、上記ＦＰＮ補正信号を減算してＦＰＮ補正後の電荷信号を生成する第２減算部と、
上記ＦＰＮ補正後の電荷信号のうち所定の閾値以上の電荷信号を検出する電荷信号選択的検出部と、
ＦＰＮ補正後の電荷信号から上記ＦＰＮ補正後のリセット信号を減算する第３減算部と、
上記第３減算部から出力される電荷信号のうち、上記電荷信号選択的検出部によって上記所定の閾値以上の電荷信号が検出された画素の電荷信号を所定値に置き換えて出力し、その他の電荷信号はそのまま出力する画像信号選択的置換部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
二次元状に配列してなる画素をリセットしたときのリセット信号を読出すステップと、
上記画素を所定時間露光したときの電荷信号を、上記リセット信号を読出す時間区間とは異なる時間区間において読出すステップと、
上記リセット信号に基づいて、上記電荷信号に含まれる固定パターンノイズを補正するステップと、
上記固定パターンノイズが補正された電荷信号に対して黒沈み補正を行うステップと、
を有することを特徴とする撮像方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第３の発明に係わる撮像装置は、上記第１の発明において、上記撮像素子は、入射光量に応じた電荷信号を生成し所定時間蓄積する光電変換部と、遮光されたオプチカルブラック部と、上記電荷信号を一時的に保持する電荷信号蓄積部と、上記光電変換部と上記電荷信号蓄積部との間に配置され上記光電変換部に蓄積された信号電荷を上記電荷信号蓄積部に移送するゲート部と、上記電荷信号蓄積部をリセットするリセット部と、上記リセット部によりリセットされたリセット信号及び上記電荷信号蓄積部に蓄積された電荷信号を読み出す信号読出部とを含む画素が二次元状に配置され、上記信号読み出し部により読み出された上記リセット信号又は上記電荷信号をアナログデジタル変換するものであり、上記二次元状に配列された画素のカラム毎に配置されたＡＤ変換部と、上記ＡＤ変換部によりアナログデジタル変換された上記リセット信号又は上記電荷信号を上記オプチカルブラック部のレベルにクランプするＯＢクランプ部とを有してなり、上記固定パターンノイズ補正部は、上記ＯＢクランプ部によりクランプされた上記リセット信号を記憶するフレームメモリと、上記ＯＢクランプ部によりクランプされた上記電荷信号から上記フレームメモリに記憶されたリセット信号を減算する減算部とを含み、上記黒沈み補正部は、上記減算部により上記リセット信号が減算された電荷信号のうち、所定の閾値以下の電荷信号を所定の電荷信号に置換える電荷信号置換部を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
第４の発明に係わる撮像装置は、入射光量に応じた電荷信号を生成し所定時間蓄積する光電変換部と、上記電荷信号を一時的に保持する電荷信号蓄積部と、上記光電変換部と上記電荷信号蓄積部との間に配置され上記光電変換部に蓄積された信号電荷を上記電荷信号蓄積部に移送するゲート部と、上記電荷信号蓄積部をリセットする第１リセット部と、上記光電変換部をリセットする第２リセット部と、上記第１リセット部により上記電荷信号蓄積部をリセットしたときのリセット信号、上記第２リセット部により上記光電変換部をリセットしたときのリセット信号、又は上記電荷信号蓄積部に蓄積された電荷信号を読み出す信号読出部とを含む画素が二次元状に配置された画素部と、上記第２リセット部により上記光電変換部をリセットしたときのリセット信号から、上記第１リセット部により上記電荷信号蓄積部をリセットしたときのリセット信号を減算して相関二重サンプリングを行なうための、上記二次元状に配列された画素のカラム毎に配置されたＣＤＳ回路と、上記ＣＤＳ回路の出力信号をアナログデジタル変換するものであり、上記二次元状に配列された画素のカラム毎に配置されたＡＤ変換部と、上記ＡＤ変換部によりアナログデジタル変換された上記ＣＤＳ回路の出力信号を上記オプチカルブラック部のレベルにクランプするＯＢクランプ部とを有する撮像素子と、上記ＣＤＳ回路から各画素毎に出力される信号に基づいてＦＰＮ補正信号を生成するＦＰＮ補正信号生成部と、上記リセット信号を読出す時間区間とは異なる時間区間において上記第２リセット部により上記光電変換部をリセットしたときのリセット信号から、上記ＦＰＮ補正信号を減算してＦＰＮ補正後のリセット信号を演算する第１減算部と、上記ＦＰＮ補正後のリセット信号のうち所定の閾値より高いリセット信号を所定値に置き換えて出力し、その他のＦＰＮ補正後のリセット信号は置き換えずにそのまま出力するリセット信号選択的置換部と、所定の露光期間終了後に上記信号読み出し部から読み出された電荷信号から、上記ＦＰＮ補正信号を減算してＦＰＮ補正後の電荷信号を生成する第２減算部と、上記ＦＰＮ補正後の電荷信号から、上記リセット信号選択的置換部の出力信号を減算して黒沈みが補正された電荷信号を生成する第３減算部と、を備える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
第５の発明に係わる撮像装置は、入射光量に応じた電荷信号を生成し所定時間蓄積する光電変換部と、上記電荷信号を一時的に保持する電荷信号蓄積部と、上記光電変換部と上記電荷信号蓄積部との間に配置され上記光電変換部に蓄積された信号電荷を上記電荷信号蓄積部に移送するゲート部と、上記電荷信号蓄積部をリセットする第１リセット部と、上記光電変換部をリセットする第２リセット部と、上記第１リセット部により上記電荷信号蓄積部をリセットしたときのリセット信号、上記第２リセット部により上記光電変換部をリセットしたときのリセット信号、又は上記電荷信号蓄積部に蓄積された電荷信号を読み出す信号読出部とを含む画素が二次元状に配置された画素部と、上記第２リセット部により上記光電変換部をリセットしたときのリセット信号から、上記第１リセット部により上記電荷信号蓄積部をリセットしたときのリセット信号を減算して相関二重サンプリングを行なうための、上記二次元状に配列された画素のカラム毎に配置されたＣＤＳ回路と、上記ＣＤＳ回路の出力信号をアナログデジタル変換するものであり、上記二次元状に配列された画素のカラム毎に配置されたＡＤ変換部と、上記ＡＤ変換部によりアナログデジタル変換された上記ＣＤＳ回路の出力信号を上記オプチカルブラック部のレベルにクランプするＯＢクランプ部と、を有する撮像素子と、上記ＣＤＳ回路から各画素毎に出力される信号に基づいてＦＰＮ補正信号を生成するＦＰＮ補正信号生成部と、上記リセット信号を読出す時間区間とは異なる時間区間において上記第２リセット部により上記光電変換部をリセットしたときのリセット信号から、上記ＦＰＮ補正信号を減算してＦＰＮ補正後のリセット信号を演算する第１減算部と、所定の露光期間終了後に上記信号読み出し部から読み出された電荷信号から、上記ＦＰＮ補正信号を減算してＦＰＮ補正後の電荷信号を生成する第２減算部と、上記ＦＰＮ補正後の電荷信号のうち所定の閾値以上の電荷信号を検出する電荷信号選択的検出部と、ＦＰＮ補正後の電荷信号から上記ＦＰＮ補正後のリセット信号を減算する第３減算部と、上記第３減算部から出力される電荷信号のうち、上記電荷信号選択的検出部によって上記所定の閾値以上の電荷信号が検出された画素の電荷信号を所定値に置き換えて出力し、その他の電荷信号はそのまま出力する画像信号選択的置換部と、を備える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
ＡＤ変換回路４１にてアナログ−デジタル変換されたリセット信号は、ＯＢ部３３の画素行ｊからのＯＢレベル１（Ｖｏｂ１（ｊ））に基づいてクランプされる。すなわち、各画素のリセット信号をＶｒ（ｉ，ｊ）、ＫＴＣノイズをＶｋｔｃ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊはそれぞれＸ方向ｉ番目、Ｙ方向ｊ番目の画素を意味する）、カラムｉのＦＰＮをＶｆｐｎ（ｉ）とすると、ＯＢクランプ回路４２の出力信号の値Ｖｒ′（ｉ，ｊ）は、   
Ｖｒ′（ｉ，ｊ）＝Ｖｒ（ｉ，ｊ）＋Ｖｆｐｎ（ｉ）＋Ｖｋｔｃ（ｉ、ｊ）−Ｖｏｂ１（ｊ）
・・・ （１）   
となる。このＯＢクランプ回路４２の出力信号Ｖｒ′（ｉ，ｊ）は、フレームメモリ５１に記憶される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
リセット信号Ｖｒ′（ｉ，ｊ）をフレームメモリ５１に記憶すると、次に、被写体像を撮像素子３によって光電変換する露光動作を行う。すなわち、図５に示すタイミングｔ２において、グローバルシャッタにより、各画素３１のリセットを行って（図中、Ｍｔｘ２がＨ→Ｌ）、各画素同時に光電変換を開始させ、電荷を蓄積する。適正露光となる時間経過時、すなわちタイミングｔ３（図５参照）になると、撮像素子３の電子シャッタの閉じ動作を行う（図中、Ｍｔｘ１）。電子シャッタの閉じ動作によって、ＰＤに蓄積された電荷信号がＦＤへ移送され、実質的にＰＤにおける電荷蓄積が停止される。タイミングｔ３〜ｔ４における画素信号読み出し期間内に、各ＦＤからカラム毎に電荷信号が読み出される。読み出された電荷信号は、カラムアンプ３９によって増幅された後、ＡＤ変換回路４１に出力され、アナログ−デジタル変換される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
このアナログ−デジタル変換された電荷信号は、ＯＢ部３３の画素行ｊからのＯＢレベル２（Ｖｏｂ２（ｊ））に基づいてクランプされる。すなわち、各画素の電荷信号をＶｐ（ｉ，ｊ）（ｉ，ｊはそれぞれＸ方向ｉ番目、Ｙ方向ｊ番目の画素を意味する）とすると、ＯＢクランプ回路４２の出力信号の値は、   
Ｖｐ′（ｉ，ｊ）＝Ｖｐ（ｉ，ｊ）＋Ｖｆｐｎ（ｉ）＋Ｖｋｔｃ（ｉ，ｊ）−Ｖｏｂ２（ｊ）
・・・ （２）   
となる。なお、Ｖｆｐｎ（ｉ）は、式（１）で用いたのと同じカラムｉのＦＰＮである。このＯＢクランプ回路４２の出力信号である電荷信号Ｖｐ′（ｉ，ｊ）は、ＦＰＮデータ補正回路５に出力される。なお、一般に、ＯＢレベル２（Ｖｏｂ２）は、ＯＢレベル１（Ｖｏｂ１）に対して露光時間に対応した暗電流に基づく電圧だけ大きな値となる。すなわち、一般に、Ｖｏｂ２＞Ｖｏｂ１の関係がある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
次に、ＦＰＮ補正信号生成回路５５において、カラムＣＤＳ３７から各画素毎に出力されるＦＰＮを列方向に加算平均処理を行うことにより各カラム毎のＦＰＮを生成して記憶する。いま、ＦＰＮ補正信号生成回路５５に記憶されている第ｉ列のＦＰＮの値を、   
Ｖｆｐｎ（ｉ）−Ｖｏｂ１
・・・（５）   
とする。ただし、Ｖｏｂ１は各列のＯＢレベル１を加算平均した値である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
続いて、タイミングｔ１において、第１実施形態と同様にして、各画素３１のリセットを行い、リセット読み出し期間（ｔ１〜ｔ２）内に、各画素３１のリセット信号が読み出される。このリセット信号の値は、第１実施形態における（１）式で表される。次に、減算器５７において、読み出されたリセット信号から、ＦＰＮ補正信号生成回路５５で生成され、記憶されているＦＰＮ補正信号を、各画素３１ごとに減算する。すなわち、減算器５７において減算演算されたリセット信号の値Ｖｒ′′（ｉ，ｊ）は、（１）式と（５）式から、   
Ｖｒ′′（ｉ，ｊ）＝Ｖｒ（ｉ，ｊ）＋Ｖｋｔｃ（ｉ、ｊ）・・・（６）   
となる。ただし、ＯＢレベル１が列方向に加算平均されたＶｏｂ１と、第ｉ列のＶｏｂ１（ｊ）は、略等しいとしている。これによって、図１２（ａ）に示すように、ＦＰＮが補正されたリセット信号を得ることができる。この減算器５７から出力されたリセット信号は、フレームメモリ５１に記憶される。式（６）からも明らかなように、フレームメモリ５１に記憶されたリセット信号のＫＴＣノイズは除去されていない。   
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
次に、式（７）で表されるＦＰＮ補正された電荷信号から、リセット信号選択的置換回路７５から出力されるリセット信号を、減算器７３によって減算する。リセット信号選択的置換回路７５から出力されるリセット信号の値は、一部のリセット信号がリセット信号選択的置換回路７５によって補正されている他は、式（６）によって表されるので、減算器７３の出力信号の値Ｖｐ′′′（ｉ，ｊ）は、式（７）と式（６）から、
Ｖｐ′′′（ｉ，ｊ）＝Ｖｐ（ｉ，ｊ）−Ｖｒ（ｉ，ｊ）−（Ｖｏｂ２（ｊ）−Ｖｏｂ１（ｉ）
・・・ （７）
となり、第１実施形態における式（４）と同じになっている。この電荷信号Ｖｐ′′′（ｉ，ｊ）は、ＦＰＮ及びＫＴＣノイズが除去されていることがわかる。電荷信号Ｖｐ′′′（ｉ，ｊ）を映像化すると、図８（ｂ）のようになり、黒沈みのない画像を得ることができる。また、高輝度部を通るようにｘ１−ｘ２に沿ってグラフ化すると、図１２（ｆ）のようになる。減算後の出力信号は、ＫＴＣノイズ１０３とＦＰＮ１０１が除去され、黒沈みも補正されている。