(57)【要約】【課題】非常に簡単な演算処理により、有効画素値の横筋補正を行うことができる固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置において、各水平画素ライン上の有効画素のデジタル画素値を、水平画素ライン上の複数の遮光画素のデジタル画素値（ＯＢ画素値）の平均値である平均水平ＯＢ値に基づいて補正する横筋補正論理回路１０４を備え、該横筋補正論理回路１０４では、各水平画素ライン上の複数のＯＢ画素のデジタル画素値（ＯＢ画素値）を一定範囲内に制限し、制限した複数のＯＢ画素値を平均化して上記平均水平ＯＢ値を求める。【選択図】図１
2008288816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を配列してなる画素部と、
該画素部の画素から読み出された画素信号をＡＤ変換してデジタル画素値を出力するＡＤ変換回路と、
該ＡＤ変換回路から出力されたデジタル画素値を受け、各水平画素ライン上の有効画素のデジタル画素値を、対応する水平画素ライン上の複数の遮光画素の平均的なデジタル画素値である平均水平オプティカルブラック値に基づいて補正する補正論理回路とを備え、
該補正論理回路は、各水平画素ライン上の複数の遮光画素のデジタル画素値を一定範囲内にクランプし、該クランプされた一定範囲内の複数の遮光画素のデジタル画素値を平均化して、該平均水平オプティカルブラック値を算出する、
固体撮像装置。
【請求項２】
前記補正論理回路は、前記各水平画素ラインに対応する平均水平オプティカルブラック値が一定値に収束するように、次の水平画素ラインに対応する前記一定範囲の中心値である予測オプティカルブラック値を補正する、請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記各水平画素ライン上の遮光画素のデジタル画素値が、対応する水平画素ライン上の有効画素のデジタル画素値より先に、前記ＡＤ変換部から前記補正論理回路に入力されるよう、前記画素部からは、前記遮光画素の画素信号が、前記有効画素の画素信号より先に読み出される、
請求項１または２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記画素部は、その水平画素ライン方向の一端側にのみ遮光領域を配置したものである、
請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記平均水平オプティカルブラック値は、前記遮光領域に配置されている一部の遮光画素のデジタル画素値から作成される、
請求項４記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる遮光画素は、前記遮光領域内で水平画素ライン方向の中央部分に位置している、
請求項５に記載の固体撮像装置。
【請求項７】
前記画素部は、その水平画素ライン方向の一端側に第１の遮光領域を配置し、その水平画素ライン方向の他端側に第２の遮光領域を配置したものである、
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項８】
前記平均水平オプティカルブラック値は、前記第１の遮光領域に配置されている一部の遮光画素のデジタル画素値と、前記第２の遮光領域に配置されている一部の遮光画素のデジタル画素値とから作成される、
請求項７記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる遮光画素は、前記第１および第２の遮光領域内で水平画素ライン方向の中央部分に位置している、
請求項８記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記補正論理回路は、前記画素部に対して設定されている設定オプティカルブラック値と、前記平均水平オプティカルブラック値との差分に相当するデジタル画素値を、前記有効画素のデジタル画素値に加算して、該有効画素のデジタル画素値を補正する有効画素補正回路を有する、請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記補正論理回路は、
前記平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる遮光画素のデジタル画素値の上限値を制限する上限値制限回路と、
前記平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる遮光画素のデジタル画素値の下限値を制限する下限値制限回路とを有する、
請求項１０記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記補正論理回路は、
前記一定範囲内にクランプされた複数のデジタル画素値を平均化して、該水平画素ライン毎に前記平均水平オプティカルブラック値を生成する平均回路を有する、
請求項１０または１１記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
前記補正論理回路は、
前記水平画素ライン毎の平均水平オプティカルブラック値に基づいて、前記上限値制限回路の上限値および前記下限値制限回路の下限値を次の水平画素ラインに対して設定する基準値となる予測オプティカルブラック値を算出し、該上限値制限回路および該下限値制限回路にそれぞれ出力する予測演算論理回路を有する、
請求項１１記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記予測演算論理回路は、
前記平均水平オプティカルブラック値を１／ｎ（ｎ：正の整数）倍する第１の演算回路と、
前記予測オプティカルブラック値を（ｎ−１）／ｎ倍する第２の演算回路と、
該第１および第２の演算回路の出力を加算する加算回路と、
該加算回路の加算出力をラッチし、該加算出力を該予測オプティカルブラック値として該第２の演算回路に出力するラッチ回路とを有し、
前記水平画素ライン毎に該予測オプティカルブラック値を更新する、
請求項１３記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
前記上限値補正回路は、前記予測オプティカルブラック値に対して所定レベル高い画素値を前記上限値とし、
前記下限値補正回路は、前記予測オプティカルブラック値に対して所定レベル低い画素値を前記下限値とする、
請求項１４記載の固体撮像装置。
【請求項１６】
前記補正論理回路は、前記上限値補正回路により、前記平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる遮光画素のデジタル画素値の上限値を制限し、かつ前記下限値補正回路により、該平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる遮光画素のデジタル画素値の下限値を制限して、前記予測オプティカルブラック値を中心として、該平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる複数の遮光画素のデジタル画素値を一定範囲内にクランプする、
請求項１５記載の固体撮像装置。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の固体撮像装置は、
ＣＭＯＳ型イメージセンサである、
固体撮像装置。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１６のいずれかに記載の固体撮像装置は、
ＣＣＤ型イメージセンサである、
固体撮像装置。
【請求項１９】
請求項１ないし１８のいずれかに記載の固体撮像装置を撮像部または／および回路部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置および電子情報機器に関し、特に固体撮像装置およびそれを用いた電子情報機器における横筋補正に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラやディジタルカメラなどの電子式撮像装置が普及してきている。このような電子式撮像装置は、被写体を撮影してデジタル映像データを記録媒体に記録するものであり、固体撮像装置として、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどが用いられている。
【０００３】
ところで、イメージセンサでは、従来から、電源電圧の変動により、水平ライン毎に信号レベルが変動し、横筋ノイズが発生するという問題があり、このため、従来のイメージセンサには、遮光画素からのオプティカルブラック値を用いて横筋補正を行うものがあった。
【０００４】
例えば、特許文献１には、従来のイメージセンサとして、遮光画素からのオプティカルブラック値を用いて横筋補正をするとき、メディアン処理などを用いてノイズ除去を行うものが開示されており、図７にそのような従来のイメージセンサの構成例を示している。
【０００５】
図７に示すイメージセンサ２０は、複数の画素が行列状に配列された画素部２００ａと、該画素から読み出された画素データ（画素信号）をＡＤ変換してデジタル画素データ（デジタル画素値）Ｄａｄを出力するＡＤ変換回路２０２とを有している。ここで、画素部２００ａは、紙面左側の遮光された、６４画素分に相当するオプティカルブラック部（以下、水平ＯＢ画素部という。）２０１と、遮光されていない、外部から入射した光に応じて各画素で光電変換が行われる有効画素部２００とを有している。
【０００６】
また、このイメージセンサ２０は、ＡＤ変換回路２０２から出力されたデジタル画素値Ｄａｄを、縦筋ノイズが抑制されるよう補正して、縦筋補正画素値Ｄｕａを出力する縦筋補正論理回路２０３と、該縦筋補正論理回路２０３から出力された縦筋補正画素値Ｄｕａを、横筋ノイズが抑制されるよう補正して、横筋補正画素値Ｄａｏを補正出力値として出力する横筋補正論理回路２１０とを有している。
【０００７】
この横筋補正論理回路２１０は、水平ＯＢ画素部２０１における１ライン分の６４画素のデジタル画素値（以下、水平ＯＢ値もという。）のうちの４８画素の水平ＯＢ値より、補正水平ＯＢ値Ｄｈａを算出する水平ＯＢメディアン回路２０５と、水平ＯＢメディアン回路２０５からの補正水平ＯＢ値Ｄｈａを、上記縦筋補正論理回路２０３からの、有効画素に対応する縦筋補正画像値Ｄｕａに加算することにより、縦筋補正と横筋補正がなされた補正画素値Ｄａｏを出力する加算回路２０６とを有している。
【０００８】
ここで、該水平ＯＢメディアン回路２０５は、上記４８画素の水平ＯＢ値のうちの中心値、あるいは該中心値とその近傍の画素値の平均値を水平ＯＢメディアン値として抽出し、該抽出した水平ＯＢメディアン値を、設定されているオプティカルブラック値から減算し、その減算により得られた値を、補正水平ＯＢ値Ｄｈａとして出力するものである。また、設定されているオプティカルブラック値は、例えば、６４ＬＳＢ、つまり、１０Ｂｉｔで表現される画素値レベルであって、０〜１０２３ＬＳＢのうちの最下位ビットＬＳＢを始点とする６４番目の画素値レベルである。
【０００９】
次に動作について説明する。
【００１０】
画素部２００ａからの画素データ（画素信号）は、ＡＤ変換回路２０２にて、各画素毎に、例えば１０ビットのデジタル画素値に変換され、該デジタル画素値が縦筋補正論理回路２０３に入力される。該縦筋補正論理回路２０３では、水平ＯＢ値、つまり水平ＯＢ画素部２０１の画素（水平ＯＢ画素）のデジタル画素値に基づいて、縦筋補正レベルを抽出し、有効画素部の画素（以下、有効画素という。）のデジタル画素値を、該縦筋補正レベルに基づいて補正して、縦筋補正画像値Ｄｕａを出力する。
【００１１】
そして、縦筋補正論理回路２０３からの縦筋補正画像値Ｄｕａが横筋補正論理回路２１０に入力されると、横筋補正論理回路２１０では、水平ＯＢ画素のデジタル画素値に基づいて、補正水平ＯＢ値Ｄｈａが抽出され、有効画素のデジタル画素値が補正水平ＯＢ値Ｄｈａにより補正され、横筋補正されたデジタル画素値が補正出力値Ｄａｏとして出力される。
【００１２】
具体的には、横筋補正論理回路２１０では、水平ＯＢ画素部２０１における１ライン分の水平ＯＢ画素のデジタル画素値、つまり６４個の水平ＯＢ値が入力されると、これらの水平ＯＢ値は、横筋補正論理回路２０４中の水平ＯＢメディアン回路２０５に供給される。そして、水平ＯＢメディアン回路２０５では、水平ＯＢ画素部の１画素ラインにおける６４画素中の４８画素の水平ＯＢ値から、その中間値、あるいは該中間値およびその近傍の値の平均値が水平ＯＢメディアン値として抽出される。
【００１３】
例えば、この水平ＯＢメディアン値が３２ＬＳＢであるとすると、この水平ＯＢメディアン回路２０５では、設定されているオプティカルブラック値である６４ＬＳＢからＯＢメディアン値（３２ＬＳＢ）を減算する演算処理により、補正水平ＯＢ値（３２ＬＳＢ）が算出され、加算回路２０６に出力される。
【００１４】
そして、１画素ライン分の水平ＯＢ値に続いて、対応する画素ラインの有効画素値が横筋補正論理回路２１０に入力されると、該有効画素値は、水平ＯＢメディアン回路２０５を経ずに加算回路２０６に入力される。加算回路２０６では、該有効画素値２００に補正水平ＯＢ値Ｄｈａが加算され、これにより横筋補正された有効画素値が、補正出力値Ｄａｏとして出力される。
【特許文献１】特開２００６−１５７２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来のイメージセンサの横筋補正論理回路２０４における水平ＯＢメディアン回路２０５では、１ライン分の水平ＯＢ画素である６４画素のうちの４８画素の画素値よりメディアン値を抽出しているので、複雑な演算処理が必要であるという問題がある。
【００１６】
つまり、４８画素分のデジタル画素値について、大、小比較を行うために、画素毎にデジタル画素値が１ビットづつＥＸＯＲ回路に入力されることとなる。
【００１７】
また、４８画素全てのデジタル画素値に対して比較を行う必要があり、多くの演算処理が必要となる。
【００１８】
さらに、４８画素の大きさの順位付けを実行するため、１画素値を１０ビットとして４８×１０ビットのレジスタが必要となり、回路規模も大きくなる。
【００１９】
また、メディアン値を抽出するため、大きさの順に並べた４８画素のデータから中心値を選出する必要があり、この中心値選出のための演算回路も必要である。
【００２０】
このように、４８画素の画素値からメディアン値を求める動作の実行には、４８画素の画素値から平均値を抽出する動作と比較して、複雑で、規模の大きな演算処理を必要とし、従って、横筋補正には複雑なデータ処理が必要であるという問題があった。
【００２１】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、非常に簡易な論理回路で横筋補正を行うことができる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明にかかる固体撮像装置は、複数の画素を配列してなる画素部と、該画素部の画素から読み出された画素信号をＡＤ変換してデジタル画素値を出力するＡＤ変換回路と、該ＡＤ変換回路から出力されたデジタル画素値を受け、各水平画素ライン上の有効画素のデジタル画素値を、対応する水平画素ライン上の複数の遮光画素の平均的なデジタル画素値である平均水平オプティカルブラック値に基づいて補正する補正論理回路とを備え、該補正論理回路は、各水平画素ライン上の複数の遮光画素のデジタル画素値を一定範囲内にクランプし、該クランプされた一定範囲内の複数の遮光画素のデジタル画素値を平均化して、該平均水平オプティカルブラック値を算出するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２３】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記補正論理回路は、前記各水平画素ラインに対応する平均水平オプティカルブラック値が一定値に収束するように、次の水平画素ラインに対応する前記一定範囲の中心値である予測オプティカルブラック値を補正することが好ましい。
【００２４】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記各水平画素ライン上の遮光画素のデジタル画素値が、対応する水平画素ライン上の有効画素のデジタル画素値より先に、前記ＡＤ変換部から前記補正論理回路に入力されるよう、前記画素部からは、前記遮光画素の画素信号が、前記有効画素の画素信号より先に読み出されることが好ましい。
【００２５】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素部は、その水平画素ライン方向の一端側にのみ遮光領域を配置したものであることが好ましい。
【００２６】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記平均水平オプティカルブラック値は、前記遮光領域に配置されている一部の遮光画素のデジタル画素値から作成されることが好ましい。
【００２７】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる遮光画素は、前記遮光領域内で水平画素ライン方向の中央部分に位置していることが好ましい。
【００２８】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記画素部は、その水平画素ライン方向の一端側に第１の遮光領域を配置し、その水平画素ライン方向の他端側に第２の遮光領域を配置したものであることが好ましい。
【００２９】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記平均水平オプティカルブラック値は、前記第１の遮光領域に配置されている一部の遮光画素のデジタル画素値と、前記第２の遮光領域に配置されている一部の遮光画素のデジタル画素値とから作成されることが好ましい。
【００３０】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる遮光画素は、前記第１および第２の遮光領域内で水平画素ライン方向の中央部分に位置していることが好ましい。
【００３１】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記補正論理回路は、前記画素部に対して設定されている設定オプティカルブラック値と、前記平均水平オプティカルブラック値との差分に相当するデジタル画素値を、前記有効画素のデジタル画素値に加算して、該有効画素のデジタル画素値を補正する有効画素補正回路を有することが好ましい。
【００３２】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記補正論理回路は、前記平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる遮光画素のデジタル画素値の上限値を制限する上限値制限回路と、前記平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる遮光画素のデジタル画素値の下限値を制限する下限値制限回路とを有することが好ましい。
【００３３】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記補正論理回路は、前記一定範囲内にクランプされた複数のデジタル画素値を平均化して、該水平画素ライン毎に前記平均水平オプティカルブラック値を生成する平均回路を有することが好ましい。
【００３４】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記補正論理回路は、前記水平画素ライン毎の平均水平オプティカルブラック値に基づいて、前記上限値制限回路の上限値および前記下限値制限回路の下限値を次の水平画素ラインに対して設定する基準値となる予測オプティカルブラック値を算出し、該上限値制限回路および該下限値制限回路にそれぞれ出力する予測演算論理回路を有することが好ましい。
【００３５】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記予測演算論理回路は、前記平均水平オプティカルブラック値を１／ｎ（ｎ：正の整数）倍する第１の演算回路と、前記予測オプティカルブラック値を（ｎ−１）／ｎ倍する第２の演算回路と、該第１および第２の演算回路の出力を加算する加算回路と、該加算回路の加算出力をラッチし、該加算出力を該予測オプティカルブラック値として該第２の演算回路に出力するラッチ回路とを有し、前記水平画素ライン毎に該予測オプティカルブラック値を更新することが好ましい。
【００３６】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記上限値補正回路は、前記予測オプティカルブラック値に対して所定レベル高い画素値を前記上限値とし、前記下限値補正回路は、前記予測オプティカルブラック値に対して所定レベル低い画素値を前記下限値とすることが好ましい。
【００３７】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記補正論理回路は、前記上限値補正回路により、前記平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる遮光画素のデジタル画素値の上限値を制限し、かつ前記下限値補正回路により、該平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる遮光画素のデジタル画素値の下限値を制限して、前記予測オプティカルブラック値を中心として、該平均水平オプティカルブラック値の作成に用いられる複数の遮光画素のデジタル画素値を一定範囲内にクランプすることが好ましい。
【００３８】
本発明は、上記固体撮像装置はＣＭＯＳ型イメージセンサであることが好ましい。
【００３９】
本発明は、上記固体撮像装置はＣＣＤ型イメージセンサであることが好ましい。
【００４０】
本発明にかかる電子情報機器は、上記固体撮像装置を撮像部または／および回路部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４１】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００４２】
本発明においては、各水平画素ライン上の有効画素のデジタル画素値を、水平画素ライン上の複数の遮光画素の平均的なデジタル画素値である平均水平オプティカルブラック値に基づいて補正する補正論理回路を備え、該補正論理回路では、各水平画素ライン上の複数の遮光画素のデジタル画素値を一定範囲内にクランプし、該クランプされた一定範囲内の複数の遮光画素のデジタル画素値を平均化して、該平均水平オプティカルブラック値を算出するので、複数の遮光画素のデジタル画素値を一定範囲内にクランプして、該クランプされた遮光画素のデジタル画素値を平均化するという簡単な処理により、白点欠陥などのノイズを除去して横筋補正を行うことができる。
【発明の効果】
【００４３】
以上により、本発明によれば、水平画素ライン上の複数の遮光画素の画素値である複数のオプティカルブラック値を一定範囲内にクランプし、該クランプされた複数のオプティカルブラック値を平均化して得られる平均水平オプティカルブラック値に基づいて、対応する水平画素ライン上の有効画素のデジタル画素値を補正するので、複数のオプティカルブラック値のクランプと平均化という簡単な演算処理により、白点欠陥などのノイズを除去して横筋補正を行うことができる。これにより、非常に簡易な論理回路で横筋補正を行うことができる固体撮像装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を説明するブロック図であり、該固体撮像装置の回路構成を示している。
【００４５】
本実施形態１の固体撮像装置１０は、複数の画素が行列状に配列された画素部１００ａと、該画素から読み出された画素データ（つまり、画素信号）をＡＤ変換し、デジタル画素データ（以下、デジタル画素値という。）ＤａｄをＡＤ変換値として出力するＡＤ変換回路１０３とを有している。本実施形態１では、該画素部１００ａは、紙面左側の遮光された、水平方向に６４個の画素（水平ＯＢ画素）が配置されたオプティカルブラック部（左水平ＯＢ画素部）１０１と、紙面右側の遮光された、水平方向に６４個の画素（水平ＯＢ画素）が配置されたオプティカルブラック部（右水平ＯＢ画素部）１０２と、遮光されていない、外部から入射した光に応じて各画素（有効画素）で光電変換が行われる有効画素部１００とを有している。
【００４６】
そして、本実施形態１では、この固体撮像装置１０は、ＡＤ変換回路１０３から出力された有効画素のデジタル画素値Ｄａｄを、横筋ノイズが抑制されるよう補正して横筋補正画像データＤａｏを補正出力値として出力する横筋補正論理回路１０４を有している。
【００４７】
この横筋補正論理回路１０４は、ＡＤ変換回路１０３から出力された水平ＯＢ画素のデジタル画素値であるオプティカルブラック値（以下、ＯＢ画素値ともいう。）を、該補正回路の出力側で規定されているオプティカルブラック値の予測値である予測オプティカルブラック値（以下、予測ＯＢ値ともいう。）に基づいて決められた上限値と比較し、上限値より小さいＯＢ画素値はそのまま出力し、該上限値より大きいＯＢ画素値については、該上限値を該ＯＢ画素値として出力する上限制限回路１０５と、該上限制限回路１０５から出力されたＯＢ画素値Ｄｕｒを、決められた下限値と比較し、下限値より大きいＯＢ画素値はそのまま出力し、該下限値より小さいＯＢ画素値については、該下限値を該ＯＢ画素値として出力する下限制限回路１０６とを有している。
【００４８】
ここで、上限制限回路１０５は、上記上限値を、予測ＯＢ値より一定レベル、例えば３２ＬＳＢレベルだけ高い値に設定し、下限制限回路１０６は、上記下限値を、予測ＯＢ値より一定レベル、例えば３２ＬＳＢレベルだけ低いレベルに設定する。
【００４９】
また、この横筋補正論理回路１０４は、下限制限回路１０６から出力された１ライン分のＯＢ画素値Ｄｓｒを受け、その平均値（平均ＯＢ値）Ｄａｖを作成する平均値作成回路１０７と、この平均値作成回路からの平均ＯＢ値Ｄａｖを基にして、上記予測ＯＢ値Ｄｐｒを作成し、該予測ＯＢ値Ｄｐｒを上記上限制限回路１０５および下限制限回路１０６に出力する予測演算論理回路１０８とを有している。ここで、上記上限制限回路１０５、下限制限回路１０６、平均回路１０７、および予測演算論理回路１０８は、図２に示すように、左水平ＯＢ画素部１０１のＯＢ画素値の平均値Ｄａｖを補正した補正水平ＯＢ値Ｄｕｄを作成する水平ＯＢ画素平均値作成回路１１０を構成している。
【００５０】
そして、該横筋補正論理回路１０４は、有効画素のデジタル画素値Ｄａｄを、該水平ＯＢ画素平均値作成回路１１０にて作成された補正水平ＯＢ値を基にして補正して、横筋補正されたデジタル画素値を補正出力値Ｄａｏとしてを出力する有効画素補正回路１０９を有している。
【００５１】
図４は、上記予測演算論理回路１０８の詳細な構成を示すブロック図である。  
【００５２】
この予測演算論理回路１０８は、上記平均回路１０７の出力である平均ＯＢ値Ｄａｖに基づいて予測ＯＢ値Ｄｐｒを出力する回路であり、ＯＢ画素値の平均値である平均ＯＢ値を３ビットシフトすることにより、平均ＯＢ値を１／８倍する１／８回路１１０と、上記予測ＯＢ値の上位３ビットのみを有効とし、それ以外の下位ビットを０とすることで、該予測ＯＢ値Ｄｐｒを７／８に削減した値を作成する７／８回路１１１とを有している。
【００５３】
また、予測演算論理回路１０８は、上記１／８回路１１０の出力である１／８平均ＯＢ値Ｄａｖ１と、上記７／８回路１１０の出力である７／８予測ＯＢ値Ｄｐｒ７とを加算する加算回路１１２と、該加算回路１１２の出力Ｄａｄｄを、リセット信号Ｒとイネーブル信号Ｅとに基づいてラッチするラッチ回路１１３とを有している。なお、加算回路１１２は、ラッチ回路１１３がラッチする初期値、ここでは４８ＬＳＢレベルを保持している。該リセット信号Ｒは、フレーム間隔と同期してＨレベルとなり、その後、微小期間経過後にＬレベルになる信号であり、イネーブル信号Ｅはライン間隔に同期してＨレベルとなり、その後、微小期間経過後にＬレベルとなる信号である。
【００５４】
該ラッチ回路１１３は、リセット信号ＲのＨレベルへの立ち上がりタイミングで、加算回路の保持する初期値をラッチし、イネーブル信号ＥのＨレベルへの立ち上がりタイミングで、加算回路１１２の出力Ｄａｄｄである更新された予測ＯＢ値Ｄｐｒをラッチする。
【００５５】
次に動作について説明する。
【００５６】
本施形態１の固体撮像装置１０では、画素部１００ａからの画素データの読出しは、画素部の一番上の画素ラインから、かつ、各画素ラインの左端の画素から行われ、予測ＯＢ値の演算は、左水平ＯＢ画素部のデジタル画素値を用いて最上画素ラインから８行目の画素ラインまでの間でのみ行われるものとする。ただし、画素部１００ａからの画素データの読出し開始は、画素部の一番上の画素ラインからに限られるものではなく、画素部の一番下の画素ラインから行ってもよい。また、予測ＯＢ値の演算も、最上画素ラインから８行目の画素ラインまでの間でのみ行うものに限られず、固体撮像装置の特性などに応じて、適宜設定することが可能である。
【００５７】
また、本実施形態１の固体撮像装置１０の動作は、図２に示すように、１水平画素ラインのＯＢ画素のデジタル画素値に基づいて、これらの水平ＯＢ画素の平均値を作成する回路ブロックの動作と、図３に示すように、１水平画素ラインの有効画素のデジタル画素値を補正する回路ブロックの動作とに分けられ、以下、それぞれの動作について、画素ライン毎に具体的に説明する。
【００５８】
（１）第１行目の画素ラインの画素値読出し
１つのフレームに対応する画素データの読出しが開始されると、第１行目の水平画素ラインの画素データ（画素信号）がＡＤ変換回路１０３に読み出されてＡＤ変換され、ＡＤ変換されたデジタル画素データがデジタル画素値（ＡＤ変換値）Ｄａｄとして横筋補正論理回路１０４に出力される。
【００５９】
該横筋補正論理回路１０４では、１画素水平ラインの６４のＯＢ画素データは、１画素毎にＡＤ変換回路１０３にてデジタル画素データ、例えば１０ビットのデジタル画素値Ｄａｄ１に変換される。
【００６０】
そして、左水平ＯＢ画素部１０１内のＯＢ画素のデジタル画素値（水平ＯＢ画素値）Ｄａｄ１は、水平ＯＢ画素平均値作成回路１１０に入力される。
【００６１】
このとき、リセット信号Ｒにより、予測演算論理回路１０８のラッチ回路１１３は、加算回路１１２からの初期値（４８ＬＳＢレベル）をラッチしており、上限制限回路１０５および下限制限回路１０６には、予測ＯＢ値Ｄｐｒとして、４８ＬＳＢレベルが出力されている。
【００６２】
従って、ＡＤ変換回路１０３からの水平ＯＢ画素値Ｄａｄ１は、上記上限制限回路１０５では、上限値、つまり、４８ＬＳＢレベルに一定レベル幅の３２ＬＳＢレベルを加えた８０ＬＳＢレベルと比較され、比較した後、上限値より、入力データの水平ＯＢ画素値が小さい場合は、入力データの水平ＯＢ画素値はそのまま上限制限ＯＢ画素値Ｄｕｒとして下限制限回路１０６に出力され、一方、上限値より入力データの水平ＯＢ画素値が大きい場合は、該上限値が上限制限ＯＢ画素値Ｄｕｒとして出力される。
【００６３】
また、下限制限回路１０６では、上限制限回路１０５からの出力Ｄｕｒが下限値、つまり、４８ＬＳＢレベルから一定レベル幅の３２ＬＳＢレベルを減算した１６ＬＳＢレベルと比較され、この比較の結果、下限値より入力データ（上限制限ＯＢ画素値）Ｄｕｒが小さい場合は、下限値が下限制限ＯＢ画素値Ｄｓｒとして下限制限回路１０６から出力され、一方、下限値より入力データ（上限制限ＯＢ画素値）Ｄｕｒが大きい場合は、上限制限回路１０５からの入力値がそのまま下限制限ＯＢ画素値Ｄｓｒとして平均回路１０７に出力される。
【００６４】
このように、上記上限値および下限値にてクランプされた各水平ＯＢ画素値が、平均回路１０７に入力されると、該左水平ＯＢ画素部１０１内の１ライン分のＯＢ画素値、つまり６４ＯＢ画素のうちの４８ＯＢ画素の画素値の平均値（Ａ１）が作成され、平均ＯＢ値Ｄａｖとして、有効画素補正回路１０９および予測演算論理回路１０８に出力される。
【００６５】
そして、有効画素補正回路１０９では、左水平ＯＢ画素部１０１の水平ＯＢ画素のデジタル画素値に続く、有効画素部１００の画素のデジタル画素値Ｄａｄ２が、平均回路１０７からの平均ＯＢ値Ｄａｖに基づいて補正される。
【００６６】
具体的には、オプティカルブラック値として、例えば０〜１０２４ＬＳＢ中の４８ＬＳＢレベルが設定されており、第１番目の画素水平ラインの４８画素分のＯＢ画素値から得られた平均ＯＢ値Ｄａｖが１６ＬＳＢレベルであるとすると、有効画素部の画素データは、オプティカルブラック値の設定値（４８ＬＳＢレベル）から平均ＯＢ値（１６ＬＳＢレベル）を差し引いて得られる３２ＬＳＢレベルだけ低いレベルでＡＤ変換されていると想定される。
【００６７】
従って、有効画素補正回路１０９では、有効画素補正回路１０９に入力される現行ラインの有効画素値のレベルは、一律３２ＬＳＢレベル増加させられ、このようにレベルを増加させた有効画素値が補正出力値Ｄａｏとして出力される。
【００６８】
また、このとき、予測演算論理回路１０８では、平均回路１０７からの平均ＯＢ値Ｄａｖが１／８回路で１／８倍され、１／８平均ＯＢ値（２ＬＳＢレベル）Ｄａｖ１が加算回路１１２に入力される。また、７／８回路１１では、ラッチ回路１１３のラッチ出力、つまり初期値（４８ＬＳＢレベル）が７／８倍され、７／８ラッチ出力（４２ＬＳＢレベル）Ｄｐｒ７が、加算回路１１２に入力される。加算回路１１２では、１／８平均ＯＢ値（２ＬＳＢレベル）Ｄａｖ１と７／８ラッチ出力（４２ＬＳＢレベル）Ｄｐｒ７とが加算され、その加算値（４４ＬＳＢレベル）Ｄａｄｄがラッチ回路１１３に出力される。
【００６９】
（２）第２行目の画素ラインの画素読出し
次に、第２行目の画素ラインの画素データがＡＤ変換回路１０３に読み出されてＡＤ変換され、ＡＤ変換されたデジタル画素値Ｄａｄが横筋補正論理回路１０４に出力されると、前の画素水平ラインのデジタル画素値と同様、左水平ＯＢ画素部１０１のＯＢ画素のデジタル画素値Ｄａｄ１は、水平ＯＢ画素平均値作成回路１１０に供給され、上限制限回路１０５および下限制限回路１０６で画素値レベルの制限を受けた後、平均回路１０７に入力される。
【００７０】
ただし、第２番目のラインの画素データが画素部１００ａからＡＤ変換回路１０３に読み出されるとき、イネーブル信号ＥのＨレベルへの立ち上がりタイミングでラッチ回路１１３が、加算回路１１２の加算出力をラッチする。従って、このラッチ出力（Ｑ１）が、予測演算論理回路１０８の予測ＯＢ値Ｄｐｒとして上限制限回路１０５と下限制限回路１０６とに出力されるとともに、予測演算論理回路１０８内部の７／８回路１１１に出力される。
【００７１】
具体的には、上限制限回路１０５と下限制限回路１０６には、予測ＯＢ値Ｄｐｒとして、加算回路の、前の画素水平ライン読出しの際に得られた出力（４４ＬＳＢレベル）が入力され、上限制限回路１０５では、この更新された予測ＯＢ値Ｄｐｒに一定レベル幅（３２ＬＳＢレベル）を加算した７６ＬＳＢレベルが新たな上限値となる。また、下限制限回路１０６では、上記更新された予測ＯＢ値Ｄｐｒから一定レベル幅（３２ＬＳＢレベル）を減算した１２ＬＳＢレベルが新たな下限値となる。
【００７２】
そして、ＡＤ変換回路からの第２番目の画素ラインのＯＢ画素値は、上限制限回路１０５では、新たな上限値、つまり７６ＬＳＢレベルと比較され、比較した後、上限値より入力データの水平ＯＢ画素値が小さい場合は、入力データの水平ＯＢ画素値はそのまま下限制限回路１０６に出力され、一方、上限値より入力データの水平ＯＢ画素値が大きい場合は、該上限値が水平ＯＢ画素値として下限制限回路１０６に出力される。
【００７３】
また、下限制限回路１０６では、上限制限回路１０５の出力である上限制限画素値Ｄｕｒが、新たな下限値、つまり、１２ＬＳＢレベルと比較され、この比較の結果、下限値より入力データの上限制限画素値が小さい場合は、下限値が下限制限回路１０６から出力され、一方、下限値より入力データの上限制限画素値が大きい場合は、上限制限回路１０５からの上限制限画素値がそのまま平均回路１０７に出力される。
【００７４】
このようにして、左水平ＯＢ画素部からの第２番目ラインのＯＢ画素のデジタル画素値Ｄａｄ１が上限制限回路１０５および下限制限回路１０６を介して平均回路１０７に出力されると、該平均回路１０７では、左水平ＯＢ画素部の第２番目ラインの６４ＯＢ画素のうちの、４８ＯＢ画素に対応するデジタル画素値の平均値（Ａ２）が抽出され、これが、第１番目の画素水平ラインのＯＢ画素の画素値から得られた平均ＯＢ値Ｄａｖの補正値（補正水平ＢＯＢ値）Ｄｕｄとして、有効画素補正回路１０９および予測演算論理回路１０８に出力される。
【００７５】
そして、有効画素補正回路１０９では、左水平ＯＢ画素部のＯＢ画素のデジタル画素値に続く、有効画素部の画素のデジタル画素値Ｄａｄ２が、平均回路１０７からの補正水平ＯＢ値Ｄｕｖに基づいて補正される。
【００７６】
また、上記予測演算論理回路１０８では、この左水平ＯＢ画素１０１内の１ラインＯＢ画素値の平均値である補正水平ＯＢ値を基にして、新たな予測ＯＢ値が作成される。
【００７７】
すなわち、例えば、第２番目ラインの４８画素分のＯＢ画素値から得られた平均ＯＢ値Ｄａｖ（つまり、第１番目ラインに対して得られた水平ＯＢ値の補正値である補正水平ＯＢ値Ｄｕｄ）が２４ＬＳＢレベルであるとすると、有効画素部の画素データが、オプティカルブラックの設定値である４８ＬＳＢレベルから２４ＬＳＢレベルを差し引いた２４ＬＳＢレベル分低いレベルでＡＤ変換されていると想定される。
【００７８】
従って、有効画素補正回路１０９にて、有効画素補正回路１０９に入力される現行ライン（第２番目ライン）の有効画素データレベルを一律２４ＬＳＢレベル増加させた補正値Ｄａｏを有効画素値として出力する。
【００７９】
また、このとき、予測演算論理回路１０８では、平均回路１０７からの補正水平ＯＢ値Ｄｕｄが１／８回路で１／８倍され、１／８平均ＯＢ値（３ＬＳＢレベル）が加算回路１１２に入力される。また、７／８回路１１では、ラッチ回路１１３のラッチ出力、つまり加算値（４４ＬＳＢレベル）が７／８倍され、７／８ラッチ出力（３８．５ＬＳＢレベル）が、加算回路１１２に入力される。加算回路１１２では、１／８平均ＯＢ値（３ＬＳＢレベル）と７／８ラッチ出力（３８．５ＬＳＢレベル）とが加算され、その加算値（４１．５ＬＳＢレベル）がラッチ回路１１３に出力される。
【００８０】
該ラッチ回路１１３は、この加算値を次のライン、つまり第３ラインの画素が読み出される際にラッチし、上限制限回路１０５、下限制限回路１０６、および７／８回路１１１に予測ＯＢ値Ｄｐｒとして出力する。
【００８１】
このように上記左水平ＯＢ画素１０１内の１ライン前のＯＢ画素データ６４画素中４８画素を基にして、平均ＯＢ値を更新することによって、上記加算回路１１２に蓄積された予測ＯＢ値も更新される。また、上記左水平ＯＢ画素１０１内の１ライン前の画素データ６４画素中４８画素にて予測ＯＢ値を更新した後に、ラッチ回路１１３へのイネーブル信号をＨレベルとすることにより、更新された予測ＯＢ値をラッチ回路１１３に取り込む。該ラッチ回路１１３に取り込まれた最新予測ＯＢ値は、上記左水平ＯＢ画素１０１内の次のラインのＯＢ画素データ６４画素中４８画素に対する予測値となる。
【００８２】
なお、図５中、Ａ３〜Ａｎは、第３ライン以降のラインの画素からの画素値読出しの際に、平均回路から出力される補正水平ＯＢ値Ｄｕｄであり、Ｑ２〜Ｑｎは、第３ライン以降のラインの画素からの画素値読出しの際に、ラッチ回路１１３から予測ＯＢ値Ｄｐｒとして出力されるラッチ出力である。
【００８３】
このような各ラインからの画素データの読出しが繰り返し行われることにより、予測演算論理回路１０８から出力される１ライン分の補正水平ＯＢ値が順次更新されて、一定値、つまり規定されているオプティカルブラック値に収束することとなる。たとえば、本実施形態では、予測演算論理回路１０８にて、第１ラインから第８ラインまでの画素データの読出しを行う際に、補正水平ＯＢ値の更新を行うものとしている。これは、実質的には、８画素水平ラインにわたって、補正水平ＯＢ値の更新を行うことにより、補正水平ＯＢ値が、ほぼ規定のオプティカルブラック値に収束すると考えられるからである。
【００８４】
このように本実施形態１では、各水平画素ライン上の有効画素のデジタル画素値を、水平画素ライン上の複数の遮光画素のデジタル画素値の平均的な値である平均水平オプティカルブラック値に基づいて補正する横筋補正論理回路１０４を備え、該横筋補正論理回路１０４では、各水平画素ライン上の複数のＯＢ画素のデジタル画素値（ＯＢ画素値）を一定範囲内にクランプし、該クランプした複数のＯＢ画素値を平均化し、該平均化により得られる平均水平ＯＢ値を該水平画素ライン毎に算出するので、複数の遮光画素のデジタル画素値を一定範囲内にクランプして、該クランプされたＯＢ画素値を平均化するという簡単な処理により、白点欠陥などのノイズを除去して有効画素値の横筋補正を行うことができる。
【００８５】
また、このような横筋ノイズ低減は、横筋ノイズ振幅がランダムノイズ振幅と同程度か小さいときにより効果を発揮し、複数のＯＢ画素値は、ランダムノイズ振幅の数倍の幅に制限される。
【００８６】
なお、予測ＯＢ値の演算は、右水平ＯＢ画素部の画素の画素値を用いてもよく、あるいは、左水平ＯＢ画素部および右水平ＯＢ画素部の両方のＯＢ画素の画素値を用いてもよい。また、予測ＯＢ値の演算は、最上画素ラインから８行目の画素ラインまでの間のＯＢ画素に限らず、さらに多くの画素ラインのＯＢ画素を用いてもよい。
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２による固体撮像装置を説明する図である。
【００８７】
本実施の形態２の固体撮像装置１０ａは、予測ＯＢ値の演算を、左水平ＯＢ画素部のＯＢ画素の画素値だけでなく、右水平ＯＢ画素部のＯＢ画素の画素値をも用いて行う点で、実施形態１の固体撮像装置１０と異なっており、その他の構成は、実施形態１の固体撮像装置１０と同一である。
【００８８】
すなわち、この実施形態２の固体撮像装置１０ａは、実施形態１の固体撮像装置１０と同様、複数の画素を配列してなる画素部１００ａと、該画素から読み出された画素データ（つまり、画素信号）をＡＤ変換してデジタル画素データ（デジタル画素値）ＤａｄをＡＤ変換値として出力するＡＤ変換回路１０３と、ＡＤ変換回路１０３から出力された有効画素のデジタル画素値Ｄａｄを、横筋ノイズが抑制されるよう補正して横筋補正画像データＤａｏを補正出力値として出力する横筋補正論理回路１０４ａを有している。
【００８９】
ただし、この実施形態２の横筋補正論理回路１０４ａは、実施形態１のものとは異なり、水平ＯＢ画素平均値作成回路１１０には、左水平ＯＢ画素部中央の４８個のＯＢ画素の画素値だけでなく、右水平ＯＢ画素部中央の２４個のＯＢ画素の画素値が供給される。
【００９０】
１つのフレームに対応する画素データの読出しが開始されると、第１行目の水平画素ラインの画素データ（画素信号）がＡＤ変換回路１０３に読み出されてＡＤ変換され、ＡＤ変換されたデジタル画素データがデジタル画素値（ＡＤ変換値）Ｄａｄとして横筋補正論理回路１０４に出力される。
【００９１】
そして、この実施形態では、右水平ＯＢ画素部１０２内のＯＢ画素の２４個のデジタル画素値に続いて、左水平ＯＢ画素部１０１内のＯＢ画素の４８個のデジタル画素値Ｄａｄ１が水平ＯＢ画素平均値作成回路１１０に入力される。
【００９２】
このように、予測ＯＢ値を求める演算で、左水平ＯＢ画素部のＯＢ画素の画素値だけでなく、右水平ＯＢ画素部のＯＢ画素の画素値をも用いることにより、実質的なオプティカルブラック値が画素部１００ａの左側と右側で異なる場合、つまり、画素部内で、オプティカルブラック値の傾斜がある場合でも、予測ＯＢ値を、より平均的な値にすることができ、白点欠陥などのノイズを排除しつつ、横筋ノイズをより一層抑制することができる。
【００９３】
なお、上記上記実施形態１および２では、画素部が、左水平ＯＢ画素部および右水平ＯＢ画素部の両方を有するものを示したが、画素部は、左水平ＯＢ画素部および右水平ＯＢ画素部の一方のみを有するものであってもよい。
【００９４】
また、上記実施形態１および２では、これらの実施形態の固体撮像装置がＣＭＯＳ型であるかＣＣＤ型であるかについて特に言及していないが、本発明は、電源ノイズなどの影響で横筋ノイズが現れるＣＭＯＳ型イメージセンサを意図したものであり、実施形態の固体撮像装置はＣＭＯＳ型イメージセンサである。ただし、ＣＣＤ型イメージセンサにおいても、何らかの影響で横筋ノイズが現れる場合、画素データのＡＤ変換値であるデジタル画素値を、上記実施形態１あるいは２で説明した横筋補正回路により補正することにより、横筋ノイズ低減の効果を得ることができ、上記各実施形態の固体撮像装置は、ＣＣＤ型イメージセンサとしても用いることができる。
【００９５】
また、上記実施形態１および２では、特に説明しなかったが、上記実施形態１および２の固体撮像装置１０および１０ａの少なくともいずれかを撮像部に用いた、例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。
【００９６】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態１および２の装置１０および１０ａの少なくともいずれかを撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
【００９７】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、ビデオカメラやディジタルカメラなどの電子式撮像装置に使用されるイメージセンサなどの分野において、非常に簡易な論理回路で横筋補正を行うことができる固体撮像装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を説明するブロック図である。
【図２】図２は、上記実施形態１の固体撮像装置における、水平ＯＢ画素の平均値を作成する回路ブロックを示している。
【図３】図３は、上記実施形態１の固体撮像装置における、有効画素の画素値を補正する回路ブロックを示す図である。
【図４】上記実施形態１の固体撮像装置を構成する予測演算論理回路の詳細な構成を示すブロック図である。
【図５】上記実施形態１の固体撮像装置における予測演算論理回路の動作タイミングを示す図であり、該予測演算論理回路で作成された予測ＯＢ値および補正水平ＯＢ値の出力タイミングと、フレーム間隔およびライン間隔のタイミングとの関係を示している。
【図６】図６は、本発明の実施形態２による固体撮像装置を説明する図である。
【図７】図７は従来の固体撮像装置を説明する図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０、１０ａ  固体撮像装置
１００  有効画素部
１００ａ  画素部
１０１  左水平ＯＢ画素部
１０２  右水平ＯＢ画素部
１０３  ＡＤ変換回路
１０４  横筋補正論理回路
１０５  上限制限回路
１０６  下限制限回路
１０７  平均回路
１０８  予測演算論理回路
１０９  有効画素補正回路
１１０  １／８回路
１１１  ７／８回路
１１２  加算回路
１１３  ラッチ回路
Ｄａｄ  ＡＤ変換値
Ｄａｏ  補正出力値
Ｄａｖ  平均ＯＢ値
Ｄｕｄ  補正水平ＯＢ値
Ｄｐｒ  予測ＯＢ値
Ｄｕｒ  上限制限出力
Ｄｓｒ  下限制限出力
Ｅ  イネーブル信号
Ｒ  リセット信号
【図１】
2008288816.tif 000003
【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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【図７】
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