(57)【要約】【課題】分割された画像領域のつなぎ目において発生する振幅波形ひずみによる画像のつなぎ目での段差によるスジ状のキズの発生を抑える。【解決手段】複数に分割された画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置であって、分割された画素領域のそれぞれにおける１単位読み出し期間中の、遮光状態における信号値を基準信号とし白チャートを測定して得られた白レベル信号を検出する白レベル信号検出手段２１、２２、２８、２９と、白レベル信号手段により検出された白レベル信号が、１単位読み出し期間中の複数の時点において近づくように画像信号を補正する補正回路２３、３０と、分割された前記画素領域の画面を補正後の画像信号に基づいて合成する画面合成回路とを有する。【選択図】　図３
2004128716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数に分割された画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置であって、
分割された前記画素領域のそれぞれにおける１単位読み出し期間中の画像信号の特性値を検出し、前記１単位読み出し期間中の複数の時点における前記画素信号の特性値が近づくように補正する補正回路を備えた固体撮像装置。
【請求項２】
前記特性値は、遮光状態における信号値を基準信号とし白チャートを測定して得られた白レベル信号であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
複数に分割された画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置であって、
分割された前記画素領域のそれぞれにおける１単位読み出し期間中の、遮光状態における信号値を基準信号とし白チャートを測定して得られた白レベル信号を検出する白レベル信号検出手段と、
前記１単位読み出し期間中の複数の時点において前記白レベル信号手段により検出された白レベル信号値が近づくように画像信号を補正する補正回路と、
分割された前記画素領域の画面を補正後の画像信号に基づいて合成する画面合成回路と
を有する固体撮像装置。
【請求項４】
前記補正回路は、前記１単位読み出し期間中の複数の時点において検出された白レベル信号の差分に基づいて該差分を補償する乗算値を有する補償信号を作成し、該補償信号と補正前の信号とを乗算する回路である
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記補償信号は、補正前の白レベル信号の振幅の傾きと逆の傾きを有するノコギリ波信号であることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
複数に分割された画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置に設けられ、
分割された前記画素領域のそれぞれにおける１単位読み出し期間中の、遮光状態における信号値を基準信号とし白チャートを測定して得られた白レベル信号を検出する白レベル信号検出回路と、
前記１単位読み出し期間中の複数の時点において前記白レベル信号手段により検出された白レベル信号値が近づくように画像信号を補正する補正回路と
を有する画像補正回路。
【請求項７】
画像領域を複数に分割し、分割された領域毎に画素信号を読み出す手段を有する撮像素子において用いられる画像補正回路であって、
分割された画像のデータに対する画像補正手段として、２箇所の画像領域の振幅を検出する手段と、検出された２箇所の画像領域の振幅補正値を算出する手段と、算出された振幅補正値に基づいて前記２箇所における振幅に傾きと逆の傾きを有するノコギリ波信号を発生する手段と、該ノコギリ波信号の振幅を調整する手段とを有することを特徴とする画像補正回路。
【請求項８】
複数に分割された画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有し、分割された前記画素領域のそれぞれにおける１単位読み出し期間中の、遮光状態における信号値を基準信号とし白チャートを測定して得られた白レベル信号を検出する白レベル信号検出手段と、前記１単位読み出し期間中の複数の時点において前記白レベル信号手段により検出された白レベル信号値が近づくように画像信号を補正する補正回路と、分割された前記画素領域の画面を補正後の画像信号に基づいて合成する画面合成回路とを有する固体撮像装置を備えたデジタルビデオカメラ。
【請求項９】
複数に分割された画素領域であってそれぞれに黒レベルの基準信号を得るための前記画素領域面で遮光状態となっている遮光画素を含む画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置であって、
分割された前記画素領域のそれぞれにおける１単位読み出し期間中の前記遮光画素の画像信号と、前記１単位読み出し期間の前後少なくともいずれかの空読み出し信号と、予め測定した複数の黒レベル信号と、に基づいて、前記１単位読み出し期間中の信号の振幅が等しくなるように補正する補正回路を備えた固体撮像装置。
【請求項１０】
前記黒レベル信号は、前記画素領域面全体を遮光した状態で測定された、第１及び第２の少なくなくと２つの黒レベル信号であることを特徴とする請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記第１の黒レベル信号と前記第２の黒レベル信号のうちの一方は、前記遮光画素の画素信号と時間的に近接し、他方は、前記空読み出し信号と時間的に近接する位置のおいて測定された信号であることを特徴とする
請求項９又は１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
複数に分割された画素領域であってそれぞれに黒レベルの基準信号を得るための前記画素領域面で遮光状態となっている遮光画素を含む画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置であって、
分割された前記画素領域のそれぞれにおける前記遮光画素の画像信号を検出するオプティカルブラック信号検出回路と、
空読み出し信号を検出するダミー画素データ検出回路と、
複数の黒レベル信号を検出する黒レベル検出回路と、
前記オプティカルブラック信号検出回路と、前記ダミー画素データ検出回路と、前記黒レベル検出回路とに基づいて、前記１単位読み出し期間中の信号の振幅が等しくなるようにする補正値を求める補正値算出回路と
を備えた固体撮像装置。
【請求項１３】
さらに、前記ダミー画素データ検出回路と前記オプティカルブラック信号検出回路とによりそれぞれ検出された値に基づいて、それぞれに近接する黒レベル信号値を推定し、推定された黒レベル信号に基づき信号の振幅の傾きを求め、この傾きを平らにするように補償する補償波と、元の画素データとを加算することを特徴とする
請求項１２に記載の固体撮像装置。
【請求項１４】
前記補償波は、前記黒レベル信号に基づき信号の振幅の傾き逆の傾きを有するノコギリ信号波であることを特徴とする請求項１３に記載の固体撮像装置。
【請求項１５】
複数に分割された画素領域であってそれぞれに黒レベルの基準信号を得るための前記画素領域面で遮光状態となっている遮光画素を含む画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置に設けられ、
分割された前記画素領域のそれぞれにおける前記遮光画素の画像信号を検出するオプティカルブラック信号検出回路と、
空読み出し信号を検出するダミー画素データ検出回路と、
複数の黒レベル信号を検出する黒レベル検出回路と、
前記オプティカルブラック信号検出回路と、前記ダミー画素データ検出回路と、前記黒レベル検出回路とに基づいて、前記１単位読み出し期間中の信号の振幅が等しくなるようにする補正値を求める補正値算出回路と
を備えた画像補正回路。
【請求項１６】
さらに、前記ダミー画素データ検出回路と前記オプティカルブラック信号検出回路とによりそれぞれ検出された値に基づいて、それぞれの値に近接する黒レベル信号値を推定し、推定された黒レベル信号に基づき信号の振幅の傾きを求め、この傾きを平らにするように補償する補償波と、元の画素データとを加算することを特徴とする
請求項１５に記載の画像補正回路。
【請求項１７】
前記補償波は、前記黒レベル信号に基づき信号の振幅の傾き逆の傾きを有するノコギリ波であることを特徴とする請求項１６に記載の画像補正回路。
【請求項１８】
複数に分割された画素領域であってそれぞれに黒レベルの基準信号を得るための前記画素領域面で遮光状態となっている遮光画素を含む画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置であって、
分割された前記画素領域のそれぞれにおける前記遮光画素の画像信号を検出するオプティカルブラック信号検出回路と、空読み出し信号を検出するダミー画素データ検出回路と、複数の黒レベル信号を検出する黒レベル検出回路と、前記オプティカルブラック信号検出回路と、前記ダミー画素データ検出回路と、前記黒レベル検出回路と、に基づいて、前記１単位読み出し期間中の信号の振幅が等しくなるようにする補正値を求める補正値算出回路を備えた固体撮像装置を有するデジタルビデオカメラ。
【請求項１９】
画像領域を複数に分割し領域毎に画素信号を読み出す手段を有する撮像素子を用いたビデオカメラにおいて使用される画像補正回路であって、
左右の画像データに対する画像補正手段であって、画素データのオプティカルブラックの信号値を検出する手段と、空送り部分の信号値を検出する手段と、複数箇所の遮光時の画像領域の黒レベルを検出する手段と、補正値を算出する手段と、ノコギリ波信号発生手段と、ノコギリ波信号の振幅を調整する手段と、を有する画像補正手段と、
設定値を加算する手段と、
画像データとの加算手段と
を有することを特徴とする画像補正回路。
【請求項２０】
画素領域と、前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置であって、
前記画素領域における１単位読み出し期間中の画像信号の特性値を検出し、前記１単位読み出し期間中の複数の時点における前記画素信号の特性値が近づくように補正する補正回路を備えた固体撮像装置。
【請求項２１】
複数に分割された画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された複数色のカラー画素信号を順次読み出す手段と、を有するカラー固体撮像装置であって、
分割された前記画素領域のそれぞれにおける１単位読み出し期間中の、遮光状態における信号値を基準信号とし白チャートを測定して得られた白レベル信号を検出する白レベル信号検出手段と、
前記１単位読み出し期間中の複数の時点において前記白レベル信号手段により検出された白レベル信号値が近づくように前記複数色のカラー画像信号を色毎に独立して補正する複数の補正回路と、
分割された前記画素領域の画面を補正後のカラー画像信号に基づいて合成する画面合成回路と
を有するカラー固体撮像装置。
【請求項２２】
複数に分割された画素領域であってそれぞれに黒レベルの基準信号を得るための前記画素領域面で遮光状態となっている遮光画素を含む画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された複数色のカラー画素信号を順次読み出す手段と、を有するカラー固体撮像装置であって、
分割された前記画素領域のそれぞれにおける前記遮光画素の画像信号を検出するオプティカルブラック信号検出回路と、
空読み出し信号を検出するダミー画素データ検出回路と、
複数の黒レベル信号を検出する黒レベル検出回路と、
前記オプティカルブラック信号検出回路と、前記ダミー画素データ検出回路と、前記黒レベル検出回路とに基づいて、前記１単位読み出し期間中の信号の振幅が等しくなるようにする補正値を、前記複数色のカラー画像信号の色毎に独立して求める複数の補正値算出回路と
を備えた固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像領域を複数に分割し、分割された画像領域毎に画素信号を読み出す手段を有する固体撮像装置に関し、特に固体撮像装置の画像補正回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ用には、１本の水平転送ＣＣＤと１つの出力端子とを備えるＣＣＤ固体撮像素子が用いられてきた。ＣＣＤ固体撮像素子における画素数の増加に伴い、１本の水平ＣＣＤに多数本の垂直ＣＣＤを繋げると、読み出し周波数を高くせざるを得ない。例えば、６８万画素の画素数を有するデジタルビデオカメラにおいては、読み出し周波数は一般的に２７ＭＨｚ程度である。画素数を２００万画素程度まで大きくすると、動作周波数を理論上、例えば７２ＭＨｚ程度まで高くする必要があるが、実際上は動作周波数を７２ＭＨＺまで上げるのは難しい。従って、前のフレームの信号が残留し、今回の信号と混ざることにより、画質が落ちるという問題が生じる。
【０００３】
上記問題点を解決するために、ＣＣＤ固体撮像素子の画像領域を複数の領域に分割し、それぞれに水平転送ＣＣＤと出力アンプとを設け、複数の領域で並行して画像データを読み出す分割型固体撮像装置も開発されている。
【０００４】
上記分割型固体撮像装置の構成について、図１を参照して説明する。図１に示す分割型固体撮像装置は、画素領域を複数（図では２領域）に分割し、領域毎に画素信号を読み出す手段を有する。より具体的には、分割された２領域における画素信号を、２本の水平転送ＣＣＤ４と５とにより転送し、信号処理回路１１、１２に出力する。信号処理回路１１、１２において処理された信号が合成回路１３により１つの連続した画像に合成する。
【０００５】
図８は、上記分割型固体撮像装置を用いた単板式ビデオカメラの構成例を示す機能ブロック図である。レンズを通して被写体像が、ＣＣＤ固体撮像素子１１１の撮像面（厳密にはフォトダイオード２（図１））に結像され、固体撮像素子１（図１）では被写体像が画素（フォトダイオード）毎に光電変換され電気信号が得られる。
【０００６】
固体撮像素子１からの出力信号は、水平ＣＣＤ４又は５（図１）を共有するそれぞれの左右の画像領域単位でアンプ６、７（図１）を通って外部に出力される。水平転送ＣＣＤ４と水平転送ＣＣＤ５とは同時に動作し、並行して左右の画像データが同時に出力される。左右の画像領域における画像データは、２組のＣＤＳ回路１１２、１１３と、ＡＤコンバータ１１２、１１３によりデジタルデータに変換され、信号処理回路１２０に入力される。信号処理回路１２０では、ＡＤコンバータ１１２および１１３の出力である右画像データと左画像データとに対して補正回路１１４・１１５により補正する処理が行われる。別々に補正を行った左右の画像領域の画像データを、合成回路１１６によりつなぎ合わせて１枚の画像データに再合成し、画像信号出力Ｓ２を出力する。
【０００７】
図９に合成回路の動作を説明した図を示す。図９の水平走査期間１２１において、右画像データと左画像データとが、図９の１２２、１２３のタイミングで入力される。合成回路１１６（図８）では、左画像データを入力の順番と同じ順番で合成回路出力１２４のタイミングで出力する。その後、右画像データを入力の順番と逆の順番で合成回路出力１２５のタイミングで出力することにより、水平２画面の画像データを１画面に合成することができる。
【０００８】
すなわち、右画像データの画素がＲ１、…Ｒｎの順で入力され、左画像データの画素がＬ１…Ｌｎの順に入力されると、合成回路１１６の出力は、Ｌ１…Ｌｎ，Ｒｎ…Ｒ１の並びで出力される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図８の合成回路１１６によって画像データをつなぎ合わせ１枚の画像データに合成する。左右の領域の画像データは、それぞれ別の水平転送ＣＣＤ４、５（図１）、ＣＣＤ固体撮像装置の出力アンプ６、７（図１）、ＣＤＳ回路、ＡＤコンバータ１１２、１１３を介して信号処理に入力されており、これらの各回路の利得のばらつきなどにより、左右の領域の画像データ間に振幅の差が発生する。この振幅の差の影響を取り除くために、図１０に示す画像補正回路が設けられている。
【００１０】
図１０に示す画像補正回路は、ＣＣＤ固体撮像装置の撮像面において均一な光が入射するよう白チャートを撮影し、そのときの左右の画像データの信号の振幅を白レベル検出回路２０１、２０５において計測する。計測した左右の画像データの信号の振幅が一致するように補正値算出回路２０２、２０６において補正値が計算され、レジスタ２０３、２０７に設定される。レジスタ２０３、２０７の補正値と乗算回路２０４、２０８により元の左右の画像データとを乗算し、振幅の等しい左右の画像データが出力される。
【００１１】
水平転送ＣＣＤでは、各ＣＣＤ段の転送効率の影響によりＣＣＤ読み出し開始の画素データと読みだし終了の画素データとの間で信号の振幅に差が発生する。また、ＣＣＤ撮像素子、ＣＤＳ回路、ＡＤコンバータの各要素において、電源電圧の変動などによりサグ状の振幅ひずみを受ける。これらの各要素において発生する振幅に対するひずみは、画像データの振幅に比例する。
【００１２】
図１１に示すように、上記波形ひずみを受けた左右領域の画像２１１をそのままつなぎ合わせると、符号２１２に示すように、左右領域画像２１１のつなぎ合わせの部分を中心としてＶ字状の信号段差が発生する。このＶ字状段差が発生した状態の画像データに基づいて輝度信号を作成すると、輝度信号回路では２１３に示すように水平のエッジ（Ｈ−ＤＴＬ）信号が生成し、これが輝度信号に加算されることにより、中央に縦スジが発生するという問題が生じる。
【００１３】
一方、左右の領域の画像データは、それぞれ別の水平転送ＣＣＤ、ＣＣＤ撮像素子の出力アンプ、ＣＤＳ回路、ＡＤコンバータを介して信号処理回路に入力されており、これらの各要素の利得のばらつきにより、左右の領域の画像データ間における黒レベルに段差が発生する。この段差をとるため、図１２に示す画像補正回路が設けられる。
【００１４】
図１２に示すように、左右の画像データＤｉｎ（Ｌ）、Ｄｉｎ（Ｒ）の後段に位置するダミー画素領域の振幅をＤＵＭ検出回路３０１、３０５によりそれぞれ測定する。測定した左右の画像データにおいて、補正値算出回路３００、３０２においてダミー画素領域の振幅値が一致するように補正値が求められる。この補正値（補正係数）は、レジスタ３０４、３０８に設定される。レジスタ３０４、３０８に設定された補正値が、加算回路３０３、３０７により左右の画像データに加算され、段差のない左右の画像データが出力される。
【００１５】
ここで合成回路によって画像データをつなぎ合わせ１枚の画像データに合成する際に、左右の画像領域における画像データは、それぞれ別の水平転送ＣＣＤ、ＣＣＤ撮像素子の出力アンプ、ＣＤＳ回路、ＡＤコンバータを介して信号処理回路に入力されている。上記各要素により左右の画素領域における画像データは波形ひずみを受ける。水平転送ＣＣＤでは、各ＣＣＤ段の転送効率によってＣＣＤ読み出し開始の画素データと読み出し終了の画素データ間で信号振幅に差が発生する。また、ＣＣＤ撮像素子、ＣＤＳ回路、ＡＤコンバータの各要素においては、電源電圧の変動によりサグ状の振幅ひずみを受ける。
【００１６】
図１３に示すように、これら波形ひずみを受けた左右の画素領域４０１における画像信号をそのままつなぎ合わせると、遮光状態における画像データについて符号４０２に示すように、左右の画素領域４０１のつなぎ合わせ部分を中心として、Ｖ字状の信号段差が発生する。このＶ字状段差が発生した状態の画像データに基づいて輝度信号を生成すると、符号４０３に示す水平のエッジ信号が生成されやすくなり、このエッジ信号が輝度信号に加算され、出力輝度信号の中央に縦スジが発生するという問題が生じる。尚、この段差は遮光状態での黒基準レベルでの段差であるため、撮像している画像の条件にかかわらず発生する。
本発明の目的は、分割された画像領域の画素データを合成する際に発生するつなぎ目近傍での画像の劣化を防止することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明ではこの問題を解決すべく、画像領域を左右２分割し領域毎に画素信号を読み出す手段を有するＣＣＤ撮像素子を用いたビデオカメラにおいて使用される画像補正回路であって、左右の画像データに対する画像補正手段として、２箇所の画像領域の振幅を検出する手段と、補正値を算出する手段と、ノコギリ波信号発生手段と、ノコギリ波信号の振幅を調整する手段を有することを特徴とする画像補正回路を設けることで、中央に発生する縦スジを無くし画質劣化の抑制を実現することを提案するものである。
【００１８】
すなわち、本発明の一観点によれば、複数に分割された画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置であって、分割された前記画素領域のそれぞれにおける１単位読み出し期間中の画像信号の特性値を検出し、前記１単位読み出し期間中の複数の時点における前記画素信号の特性値が近づくように補正する補正回路を備えた固体撮像装置が提供される。
【００１９】
上記固体撮像装置においては、ある特性値に着目して、その特性値の時間により変化しないように補正することにより、複数に分割された画素領域における信号を合成した際の境界の切れ目における段差を低減することができる。
【００２０】
前記特性値は、遮光状態における信号値を基準信号とし白チャートを測定して得られた白レベル信号であるのが好ましい。白レベルの検出は容易なため、補正を簡単に行うことができる。
【００２１】
本発明の他の観点によれば、複数に分割された画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置であって、分割された前記画素領域のそれぞれにおける１単位読み出し期間中の、遮光状態における信号値を基準信号とし白チャートを測定して得られた白レベル信号を検出する白レベル信号検出手段と、前記１単位読み出し期間中の複数の時点において前記白レベル信号手段により検出された白レベル信号が近づくように画像信号を補正する補正回路と、分割された前記画素領域の画面を補正後の画像信号に基づいて合成する画面合成回路とを有する固体撮像装置が提供できる。
【００２２】
前記補正回路は、前記１単位読み出し期間中の複数の時点において検出された白レベル信号の差分に基づいて該差分を補償する乗算値を有する補償信号を作成し、該補償信号と補正前の信号とを乗算する回路であるのが好ましい。
【００２３】
前記補償信号は、補正前の白レベル信号の振幅の傾きと逆の傾きを有するノコギリ波信号であるのが好ましい。上記構成により、簡単な方法で補正を行うことができる。
【００２４】
また、本発明では、画像領域を左右２分割し領域毎に画素信号を読み出す手段を有するＣＣＤ撮像素子を用いたビデオカメラにおいて使用される画像補正回路であって、左右の画像データに対する画像補正手段として、ＣＣＤ画素データのオプティカルブラックの信号値を検出する手段と、空送り部分の信号値を検出する手段と、２箇所の遮光時の画像領域の黒レベルを検出する手段と、補正値を算出する手段と、ノコギリ波信号発生手段と、ノコギリ波信号の振幅を調整する手段と、設定値を加算する手段と、画像データとの加算手段を有することを特徴とする画像補正回路を設けることで、中央に発生する縦スジを無くし画質劣化の抑制を実現することを提案するものである。
【００２５】
本発明の別の観点によれば、複数に分割された画素領域であってそれぞれに黒レベルの基準信号を得るための前記画素領域面で遮光状態となっている遮光画素を含む画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置であって、分割された前記画素領域のそれぞれにおける１単位読み出し期間中の前記遮光画素の画像信号と、前記１単位読み出し期間の前後少なくともいずれかの空読み出し信号とに基づいて、予め測定した複数の黒レベル信号と、に基づいて、前記１単位読み出し期間中の信号の振幅が等しくなるように補正する補正回路を備えた固体撮像装置が提供される。
【００２６】
前記黒レベル信号は、前記画素領域面全体を遮光した状態（アイリスを閉じた状態）で測定された、第１及び第２の少なくなくと２つの黒レベル信号であるのが好ましい。また、前記第１の黒レベル信号と前記第２の黒レベル信号のうちの一方は、前記遮光画素の画素信号と時間的に近接し、他方は、前記空読み出し信号と時間的に近接する位置のおいて測定された信号であるのが好ましい。
【００２７】
上記固体撮像装置によれば、予め複数の黒レベル信号を測定し、それぞれの黒レベル信号と、遮光画素の画像信号及び１単位読み出し期間の前後少なくともいずれかの空読み出し信号と、の関連性の高さを利用して、画像データの補正を行うため、動作時において測定できない黒レベル信号値を推測し、その推測値に基づいて単位読み出し期間中の信号の振幅が等しくなるように補正するため、精度の良い補正を行うことができる。
【００２８】
本発明のさらに別の観点によれば、複数に分割された画素領域であってそれぞれに黒レベルの基準信号を得るための前記画素領域面で遮光状態となっている遮光画素を含む画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置であって、分割された前記画素領域のそれぞれにおける前記遮光画素の画像信号を検出するオプティカルブラック信号検出回路と、空読み出し信号を検出するダミー画素データ検出回路と、複数の黒レベル信号を検出する黒レベル検出回路と、前記オプティカルブラック信号検出回路と、前記ダミー画素データ検出回路と、前記黒レベル検出回路と、に基づいて、前記１単位読み出し期間中の信号の振幅が等しくなるようにする補正値を求める補正値算出回路とを備えた固体撮像装置が提供される。
【００２９】
さらに、前記ダミー画素データ検出回路と前記オプティカルブラック信号検出回路とによりそれぞれ検出された値に基づいて、それぞれに近接する黒レベル信号値を推定し、推定された黒レベル信号に基づき信号の振幅の傾きを求め、この傾きを平らにするように補償する補償波と、元の画素データとを加算するのが好ましい。また、前記補償波は、前記黒レベル信号に基づき信号の振幅の傾き逆の傾きを有するノコギリ波であるのが好ましい。
【００３０】
また、複数に分割された画素領域であってそれぞれに黒レベルの基準信号を得るための前記画素領域面で遮光状態となっている遮光画素を含む画素領域と、分割された前記画素領域毎に設けられた電荷転送路により転送された画素信号を読み出す手段と、を有する固体撮像装置に設けられ、分割された前記画素領域のそれぞれにおける前記遮光画素の画像信号を検出するオプティカルブラック信号検出回路と、空読み出し信号を検出するダミー画素データ検出回路と、複数の黒レベル信号を検出する黒レベル検出回路と、前記オプティカルブラック信号検出回路と、前記ダミー画素データ検出回路と、前記黒レベル検出回路とに基づいて、前記１単位読み出し期間中の信号の振幅が等しくなるようにする補正値を求める補正値算出回路とを備えた画像補正回路が提供される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置の平面図であり、図２（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置の概略構成を示す機能ブロック図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す固体撮像装置の信号処理回路中に含まれる補正回路の構成例を示す機能ブロック図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施の形態による固体撮像装置は、画像領域を複数に分割し、分割された画像領域毎に画素信号を読み出す手段を有するＣＣＤ固体撮像装置（単板式ビデオカメラに用いる）である。左右に２分割して信号を読み出す形式のＣＣＤ固体撮像装置を用いた場合を例にして説明する。
【００３３】
図１に示すように、画素領域を複数に分割し、領域毎に画素信号を読み出す手段を有する。より具体的には、マイクロレンズを通して被写体像がＣＣＤ固体撮像装置１の撮像面上に行列状に整列配置されたフォトダーオード（光電変換素子）２に結像・入射し、被写体像が画素毎に電気信号に変換される。変換された電気信号は、垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）３内に入り、駆動回路により水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）の方向に向けて転送される。分割された２領域における画素信号は、２本のＨＣＣＤ４・５に入る画素信号は、駆動回路によりＨＣＣＤ４・５中をアンプ６・７の方向に転送され、増幅された画像信号が信号処理回路１１・１２に出力する。信号処理回路１１・１２において処理された信号が合成回路１３により１つの連続した画像に合成する。固体撮像装置１の出力は、左右の画像領域についてそれぞれ画像データ信号が出力される。
【００３４】
図２（Ａ）に示すように、ＣＣＤ固体撮像装置５１の左右の領域により取得された画像データは、２組のＣＤＳ回路およびＡＤコンバータ５２、５３によりデジタルデータに変換され、信号処理回路６０に入力される。信号処理回路６０では、ＡＤコンバータの出力である左右の画像データのそれぞれは、補正回路５４に入力されて信号補正処理が行われた後に画像合成回路５５に出力される。２画面合成回路５５では左右の画像データ信号を合成し、左右分離されていた画像を１枚の画像データＳ１として出力する。
【００３５】
図２（Ｂ）に示すように、補正回路は、例えば、非線形補正回路と、黒レベル補正回路と、白レベル補正回路と、２画面合成回路と、ノイズ補正回路とを有している。いずれの回路を含むかは任意である。本実施の形態による固体撮像装置は、白レベル補正回路を有しており、主として白レベル補正回路について説明する。
【００３６】
図３は、本発明の第１の実施の形態による白レベル補正回路の構成を示す機能ブロック図である。図３に示すように、ＡＤコンバータ５２、５３（図２（Ａ））においてデジタル変換された左右の画像データは、画像補正回路のＤｉｎ（Ｌ）端子とＤｉｎ（Ｒ）端子とに入力される。左右の入力画像データは、それぞれに対して設けられた白レベル検出回路（１）２１・２８と、白レベル検出回路（２）２２・２９とにそれぞれ入力され、各データ値が計測される。
【００３７】
白レベル検出回路（１）２１、（２）２２からの信号は、補正値算出回路２３に入力され、白レベル検出回路（１）２８、（２）２９からの信号は、補正値算出回路３０に入力され、それぞれ計測データ値から補正値を算出する。ノコギリ波信号発生回路２４・３１により、ノコギリ波信号が出力される。補正値算出回路２３・３０により算出された補正値は、それぞれ、レジスタ２５・３２に設定され、第１及び第２の乗算回路２６・３３により、上記補正値とノコギリ波信号とが乗算される。第３及び第４の乗算回路２７・３４により、第１及び第２の乗算回路２６・３３の出力と、画像補正回路のＤｉｎ（Ｌ）端子とＤｉｎ（Ｒ）端子からの入力画像データとが乗算され、乗算された信号が、Ｄｏｕｔ（Ｌ）、Ｄｏｕｔ（Ｒ）端子から出力される。
【００３８】
次に、図３に示す白レベル補正回路の動作について、図４（Ａ）、（Ｂ）を参照しつつ説明を行う。図４（Ａ）は、被写体として白チャートを撮影した場合の各部におけるデータの検出方法を示す図であり、ＣＣＤ固体撮像装置の撮像面には均一の光が入射しているものとする。図４の符号４１は、左右の画像データの１水平走査期間中における画像データ信号を示したものである。ＣＣＤ撮像素子からの左右の画像出力信号としては、最初にオプティカルブラックデータＯＢが現れ、次に画像データが続く。
【００３９】
オプティカルブラックデータＯＢは、ＣＣＤ撮像面での遮光状態の信号値を示し、実際の黒基準となるデータ値であって、信号値は“０”に固定されている。白レベル検出（１）・（２）の各検出回路において、画像データにおける白レベルデータ（１）、白レベルデータ（２）の２データを計測する。図４（Ａ）の符号４１で示されるように、２箇所の検出箇所である左右の白レベル検出（１）と白レベル検出（２）との間の振幅に相当する振幅差を有する画像データの振幅ひずみが存在し、測定データは、その間を直線により繋いだスロープ状の信号波形となる。図４（Ａ）の白レベル（１）と白レベル（２）との段差が等しくなるような乗数係数を求める。この乗算係数は、図４（Ｂ）に示すようなノコギリ波の信号波形に対応する信号となる。この信号波形は、図３の符号２４、２５及び２６と、符号３１、３２及び３３の回路により生成される。この信号が、図４（Ｂ）において符号４２で示される波形である。
【００４０】
図４（Ａ）の入力画像データの信号波形４１と図４（Ｂ）のノコギリ波の信号波形４２とを乗算することにより、図４（Ｂ）の符号４３で示される波形を有する出力信号が得られる。この波形４３は、白レベル（１）の領域と白レベル（２）の領域との間の段差が小さい、傾きがほぼ“０”の平坦な信号となる。この平坦な信号を、次段の合成回路５５（図２（Ａ））において、左右の画像データをつなぎ合わせて１枚の画像データにすることにより、つなぎ合わせの部分においても平坦でなめらかな振幅特性が得られ、振幅波形ひずみが補正される。
【００４１】
以上、本実施の形態による固体撮像装置によれば、画像領域を左右２分割し、領域毎に画素信号を読み出す手段を有するＣＣＤ撮像素子を用いた固体撮像装置（例えばビデオカメラ）において、左右の画像データに発生する振幅波形ひずみによる画像のつなぎ目での段差による縦スジ状のキズの発生を抑えることが可能となり、画像劣化が低減されたビデオカメラを提供することができる。
【００４２】
尚、本実施の形態による固体撮像装置における白レベルに基づく画像補整は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの製品出荷前に行われるのが一般的である。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施の形態による固体撮像装置について図面を参照して説明する。本実施の形態による固体撮像装置は、第１の実施の形態による固体撮像装置と概略同様の構成を有しており、図１及び図２に関しては、第１の実施の形態による固体撮像装置と同様であるため、その説明を省略する。
【００４４】
図５は、本実施の形態による画像補正回路（黒レベル補正回路）の概略構成を示す機能ブロック図である。ＡＤコンバータによりディジタル変換された左右の画像データは、画像補正回路のＤｉｎ（Ｌ）とＤｉｎ（Ｒ）端子に入力される。
【００４５】
左右の入力画像データは、オプティカルブラックデータ検出（ＯＢ検出）７１・８２と、ダミー画素データ検出（ＤＵＭ検出）７２・８３と、黒レベル検出
（１）７３・８４、黒レベル検出（２）７４・８５の検出回路によって各データ値を計測する。各検出回路７１から８５までからの計測データ値に基づき、補正値算出回路７５・８６により補正値を算出する。
【００４６】
ノコギリ波信号発生回路７６・８７により、ノコギリ波信号が出力される。補正値算出回路７５・８６により算出された補正値は、振幅パラメータレジスタ７７・８８に設定され、乗算回路７８・８９により補正値とノコギリ波信号とが乗算される。補正値算出回路７５・８６により算出されたオフセット補正値がオフセット値パラメータレジスタ７９・９０に設定され、乗算回路７８・８９の出力と、オフセット補正値とを、オフセット加算回路８０・９１において加算し、次いで、Ｄｉｎ（Ｌ）、Ｄｉｎ（Ｒ）の入力画像データと、オフセット加算回路８０・９１において加算された値とが、補正データ加算回路８１・９２において加算される。
【００４７】
次に、図５に示す画像補正回路の動作について、図６（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。図６（Ａ）は、例えばカメラ起動前における遮光状態、例えばアイリス遮光状態での各部のデータ検出を示す図であり、図６（Ｂ）は、動作モード（非遮光時）における制御について示す図である。まず、図６（Ａ）の状態について説明する。図６（Ａ）の符号９６は、左右の画像データの１水平走査期間の画像データ信号を示したものである。
【００４８】
ＣＣＤ撮像素子からの左右の画像出力信号は、最初にＯＢデータ（ＯＢ）、次に画像データ、その後にダミーデータ（ＤＵＭ）の各信号領域により構成されている。ＯＢデータ（ＯＢ）は、ＣＣＤの撮像面での遮光状態の信号値を示し、実際の黒基準となるデータ値である。一方、ＤＵＭデータは、水平転送ＣＣＤの空読み出し（空転送読み出し）を行った際の画素データであり、基準となる信号データである。
【００４９】
黒レベル検出（１）とＯＢデータ、黒レベル検出（２）とＤＵＭデータは、それぞれ距離的にも近く、互いに強い相関性を有している。カメラ起動時のアイリス遮光状態において、各検出回路により、ＯＢデータ、黒レベル検出（１）、黒レベル検出（２）、ＤＵＭデータの４つのデータを計測する。画像データの振幅ひずみは、図６（Ａ）の符号９６に示すように、黒レベル検出（１）と黒レベル検出（２）の間に振幅差があり、その間をほぼ直線的につないだスロープ状の波形を有する。
【００５０】
この黒レベル検出（１）と黒レベル検出（２）との振幅差に等しく、かつ、逆の正負の符号を有するノコギリ波信号を図５のノコギリ波発生回路７６、振幅回路７７、乗算器７８及びノコギリ波発生回路８７、振幅回路８８、乗算器８９において作成する。乗算器７８及び乗算器８９において作成された信号が、図６（Ａ）の符号９２で示される波形である。
【００５１】
図６（Ａ）の符号９２で示される波形データと符号９１で示される入力画像データとを加算することにより、波線で示されるデータに符号９２で示されるデータが加算され、符号９３に示される波形が出力信号として得られる。黒レベル検出（１）と黒レベル検出（２）の領域での段差の少ない（傾きがほぼ“０”の）ほぼ平坦な信号が得られる。この画像データに対して図５のオフセットパラメータデータ７９、９０により左右の画像データ間の段差が“０”になるよう調整し、合成回路５５（図２（Ａ））において左右の画像データをつなぎ合わせて１枚の画像データにすることで、分割された画像領域のつなぎ合わせ部分における振幅波形ひずみが補正され、平坦かつ滑らかな振幅特性が得られる。
【００５２】
次に、図６（Ｂ）は、カメラ動作時（撮影時）の動作を示す図である。カメラ動作時には、符号１０１で示される実線の信号に対して電源電圧の変動や温度変動により破線で示されるように（符号１０２）、振幅ひずみの段差が変動するため、常に補正量を制御しなければならない。しかしながら、図６（Ａ）の場合のように、黒レベル（１）と黒レベル（２）とを検出することはできないため、常時計測が可能なＯＢデータとＤＵＭデータとを用いて撮像時の補正を動的に行なう。
【００５３】
ＯＢデータは、図６（Ａ）の黒レベル検出（１）と距離的に近く、電源や温度の変動に対して同様の動作特性を示すと考えられる。また、ＤＵＭデータと黒レベル（２）とも同様の動作特性を示すと考えられる。従って、カメラ動作時（撮影時）の黒レベル検出（１）と黒レベル検出（２）との変移量は、ＯＢデータとＤＵＭデータとの変移量とほぼ等しいと考えられる。そこで、このＤＵＭデータの値に対するＯＢデータの変移量に相当する量だけ、図５の振幅パラメータレジスタ７７・７８の値を変更し、図６（Ｂ）の符号１０３に示すように、図５のノコギリ波発生回路７６、振幅回路７７、乗算器７８及びノコギリ波発生回路８７、振幅回路８８、乗算器８９において作成したノコギリ波信号の振幅を変移させることで補正を行う。補正後の画像データの波形は、図６（Ｂ）の符号１０４に示すようにほぼ平坦となり、動的な補正が可能であることがわかる。
【００５４】
尚、図６（Ａ）、（Ｂ）では、基準をＤＵＭデータとして変移を求めたが、同様の方法により、ＯＢを基準としてＤＵＭデータの変移から補正データを制御することも可能である。
【００５５】
以上、本実施の形態による固体撮像装置によれば、画像領域を左右２分割し領域毎に画素信号を読み出す手段を有するＣＣＤ撮像素子を用いた固体撮像装置（主としてデジタルビデオカメラ）において、左右の画像データに発生する振幅波形ひずみによる画像のつなぎ目での段差による画像劣化を抑えることが可能である。さらに撮影動作中の電源変動や温度変動による振幅ひずみも動的に補正することが可能となり、画像劣化のないビデオカメラを提供することができる。
【００５６】
尚、上記各実施の形態による固体撮像装置の補正処理は、輝度信号のみでなく色信号に対しても適用することが可能であり、カラー固体撮像装置にも応用できる。例えば、マゼンタ、グリーン、シアン、イエローの色フィルタをモザイク状に固体撮像装置の撮像面に配置し、各色に対する画素信号を点順次で出力するカラー固体撮像装置を使用した場合は、マゼンタ、グリーン、シアン、イエローのそれぞれの色画素について本実施の形態による補正処理回路を独立に４回路設けるか、或いは、４種類のそれぞれの色画素毎に適した補正係数を独立して設け、時分割で各色の補正係数を切り替えることによりカラー固体撮像装置にも対応することができる。また、ＣＣＤ固体撮像装置の他にＭＯＳ型固体撮像装置にも対応可能である。
【００５７】
また、上記実施の形態では、左右に水平ＣＣＤが２分割された固体撮像装置を例にして説明したが、上下に２分割された固体撮像装置、４分割された固体撮像装置などその分割の形態を限定するものではない。
【００５８】
以上、本実施の形態に沿って説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではなく、種々の変形が可能であるのは言うまでもない。本実施の形態による固体撮像装置は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、これらを備えたノート型パーソナルコンピュータや携帯電話などを含む各種電子機器に応用可能である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明を実施することにより、画像領域を分割し領域毎に画素信号を読み出す手段を有する固体撮像装置において、分割された画像領域のつなぎ目において発生する振幅波形ひずみによる画像のつなぎ目での段差によるスジ状のキズの発生を抑えることが可能となり、劣化のない画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による固体撮像装置の概略構成を示す平面図である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明の実施の形態による固体撮像装置の概略構成を示す機能ブロック図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す補正回路の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置における白レベル補正回路の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態による固体撮像装置における白レベル補正回路における補正の手順を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による固体撮像装置における黒レベル補正回路の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第２の実施の形態による固体撮像装置における黒レベル補正回路における補正の手順を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態による画面合成回路における画面合成の手順を示す図である。
【図８】２画面合成を行う一般的な固体撮像装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図９】２画面合成を行う一般的な固体撮像装置における画面合成の手順を示す図である。
【図１０】２画面合成を行う一般的な固体撮像装置における白レベル補正回路の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１１】２画面合成を行う一般的な固体撮像装置を用いた場合の第１の問題点を示す図である。
【図１２】２画面合成を行う一般的な固体撮像装置におけるダミー信号検出による画像補正回路の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】図１２の回路を用いて補正処理を行った場合の問題点（第２の問題点）を示す図である。
【符号の説明】
１、５１、１１１…ＣＣＤ固体撮像素子、２…光電変換素子（フォトダイオード）、３…垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）、４、５…水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）、６、７…アンプ、１１、１２…信号処理回路、１３…合成回路、２１、２８…白レベル検出回路（１）、２２、２９…白レベル検出回路（２）、２３、３０…補正値算出回路、２４、３１…ノコギリ波発生回路、２５、３２…レジスタ（振幅パラメータレジスタ）、２６、３３…乗算器、２７、３４…乗算器、５２、５３…相関２重サンプリング（ＣＤＳ）回路及びＡＤコンバータ、５４…補正回路、５５…画面合成回路、６０…信号処理回路、Ｓ１…画像信号出力、６１…１水平期間、７１、８２…オプティカルブラックデータ検出回路（ＯＢ検出）、７２、８３…ダミー画素データ検出回路（ＤＵＭ検出）、７３、８４…黒レベル検出回路（１）、７４、８５…黒レベル検出回路（２）、７５、８６…補正値算出回路、７６、８７…ノコギリ波発生回路、７７、８８…振幅回路、７８、８９…乗算器、７９、９０…オフセット回路（オフセット値パラメータレジスタ）、８０、９１…オフセット加算回路（加算器）、８１、９２…補正データ加算回路（加算器）。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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