(57)【要約】本発明は、電子シャッタおよびその画像出力信号に暗電流減少構成要素を有するCMOS撮像器を使用して電子画像をキャプチャするための装置および方法に関する。暗電流は、CMOS撮像器の各ラインを正方向および逆方向で読み出して、その後処理することによって減少する。【選択図】図３
2010502139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子画像をキャプチャするために光に露光されるように配置される複数の感光画素を含む画素配列と、
前記画像の光強度値をキャプチャするために、前記画素配列における第１及び第２の画素群（各画素群は１つ以上の画素を含む）から、光強度値を、それぞれ異なる時間に読み出すように構成される読み出し回路と、
を備える装置であって、
前記装置は、前記第１及び第２の画素群のそれぞれから前記異なる時間に得た光強度値を使用することによって、前記画素配列の各画素の暗電流を補償するように構成される雑音補償回路を備える、
装置。
【請求項２】
前記読み出し回路は、第１の読み取りにおいて、第１の既定の群順序で前記第１及び第２の画素群から前記光強度値を読み出し、その後、第２の読み取りにおいて、第２の既定の群順序で前記第１及び第２の画素群から前記光強度値を再び読み取るように構成され、前記第２の既定の群順序は、前記第１の既定の群順序の逆である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記雑音補償回路は、前記第１及び第２の読み取りにおいて、前記画素について得た前記それぞれの光強度値から、それぞれの群における画素の平均光強度値を計算するように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記雑音補償回路は、前記画素の雑音補償された光強度値を得るために、前記画素の前記平均光強度値から暗電流誤差を差し引くように構成される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記読み出し回路は、前記第１の画素群から前記光強度値を読み取ることに関連する第１の暗電流誤差を得て、また、前記第２の画素群から前記光強度値を読み取ることに関連する第２の暗電流誤差を得るように構成され、ただし前記第１及び第２の画素群は、他の中間画素群から離れており、
前記雑音補償回路は、前記中間画素群の１つ以上の暗電流誤差を計算するために、前記第１及び第２の暗電流誤差を補間するように構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記雑音補償回路は、画素の雑音補償された光強度値を得るために、画素の前記光強度値から前記暗電流誤差を差し引くように構成される、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記画素配列は、前記第１及び第２の暗電流誤差を得るために、前記読み出し回路によって使用されるように配置される１つ以上の遮光感光画素を含む、請求項５または６に記載の装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の画素群は、同時に光に露光されることが可能であるように配置される、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の画素群は、異なる時間に光に露光されることが可能であるように配置される、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
ある画素群が光に露光されることが可能であり、また、その光強度値が、次の画素群が光に露光される前に、前記読み出し回路によって読み取られるように構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置はデジタルカメラを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置はデジタルカメラのモジュールを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
電子画像をキャプチャするために、画素配列における複数の感光画素を光に露光することと、
前記画像の光強度値をキャプチャするために、前記画素配列における第１及び第２の画素群（各画素群は１つ以上の画素を含む）から、光強度値を、それぞれ異なる時間に読み取ることと、
前記第１及び第２の画素群のそれぞれから前記異なる時間に得た光強度値を使用することによって、前記画素配列の各画素の暗電流を補償することと、
を含む、方法。
【請求項１４】
第１の読み取りにおいて、第１の既定の群順序で前記第１及び第２の画素群から前記光強度値を読み取ることと、その後、第２の読み取りにおいて、第２の既定の群順序で前記第１及び第２の画素群から前記光強度値を再び読み取ることと、を含み、前記第２の既定の群順序は、前記第１の既定の群順序の逆である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１及び第２の読み取りにおいて、前記画素について得た前記それぞれの光強度値から、それぞれの群における画素の平均光強度値を計算することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記画素の雑音補償された光強度値を得るために、前記画素の前記平均光強度値から暗電流誤差を差し引くことを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の画素群から前記光強度値を読み取ることに関連する第１の暗電流誤差を得ることと、前記第２の画素群から前記光強度値を読み取ることに関連する第２の暗電流誤差を得ることと、
前記中間画素群の１つ以上の暗電流誤差を計算するために、前記第１及び第２の暗電流誤差を補間することと、
を含み、ただし前記第１及び第２の画素群は、他の中間画素群から離れている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
画素の雑音補償された光強度値を得るために、画素の前記光強度値から暗電流誤差を差し引くことを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
コンピュータ上で実行される場合に、前記コンピュータに、
電子画像をキャプチャするために、画素配列における複数の感光画素を光に露光させ、
前記画像の光強度値をキャプチャするために、前記画素配列における第１及び第２の画素群（各画素群は１つ以上の画素を含む）から、光強度値を、それぞれ異なる時間に読み取らせ、
前記第１及び第２の画素群のそれぞれから前記異なる時間に得た光強度値を使用することによって、前記画素配列の各画素の暗電流を補償させる、
コンピュータにより実行可能なコードを含むコンピュータプログラム。
【請求項２０】
前記コンピュータにより実行可能なコードは、コンピュータ上で実行される場合に、前記コンピュータにさらに、
第１の読み取りにおいて、第１の既定の群順序で前記第１及び第２の画素群から前記光強度値を読み取らせ、その後、第２の読み取りにおいて、第２の既定の群順序で前記第１及び第２の画素群から前記光強度値を再び読み取らせ、ただし前記第２の既定の群順序は、前記第１の既定の群順序の逆である、
請求項１９に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２１】
前記コンピュータにより実行可能なコードは、コンピュータ上で実行される場合に、前記コンピュータにさらに、
前記第１の画素群から前記光強度値を読み取ることに関連する第１の暗電流誤差を入手させ、前記第２の画素群から前記光強度値を読み取ることに関連する第２の暗電流誤差を入手させ、ただし前記第１及び第２の画素群は、他の中間画素群から離れており、
前記中間画素群の１つ以上の暗電流誤差を計算するために、前記第１及び第２の暗電流誤差を補間させる、
請求項１９に記載のコンピュータプログラム。
【請求項２２】
電子画像をキャプチャするために光に露光されるように配置される感光要素の配列を使用して、前記電子画像をキャプチャするための手段と、
前記画像の光強度値をキャプチャするために、前記感光要素の第１及び第２の群（各感光要素群は１つ以上の感光画素を含む）から光強度値を、異なる時間に読み出すための手段と、
を備える装置であって、
前記装置は、前記第１及び第２の群の感光要素のそれぞれから前記異なる時間に得た光強度値を使用することによって、前記感光要素の暗電流を補償するように構成される、雑音補償のための手段を備える、
装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置および方法に関し、具体的には、電子画像をキャプチャするための装置および方法に関する。
【背景】
【０００２】
CMOS画像センサは、画素配列における画素がライン毎に電子的にシャッタを切られるローリングシャッタを使用することができる。用語の「電子シャッタ」は、画素のキャプチャのために画素が露光される露光期間を規定するための、画素の電子制御に関連する。露光期間の終了は、画素の読み出しによって規定されてもよい。あるいは、露光期間は、読み出し前に終結してもよい。露光期間の開始から読み出しの終了までの総時間は、集積時間として知られている。
【０００３】
ローリングシャッタを使用するセンサは、連続的なラインが電子的にシャッタを切られる時間に物体が移動するため、移動物体の画像を変形させる。変形は、図１および図２に示すように、時間変位アーチファクトとなって現れる。
【０００４】
メカニカルシャッタは、その問題を克服するために使用可能であるが、画像キャプチャ装置のコスト、複雑性、およびサイズが増大する。
【０００５】
問題を回避する別の方法は、全画素が同時に電子的にシャッタを切られるグローバルシャッタを使用することである。通常、この後に、ライン毎に画素が読み出される読み出し段階が続く。同時の読み出しは、各画素から出力部またはメモリまでの別々の読み出し構造および配線を必要とするため、経済的ではない。
【０００６】
グローバルシャッタ方式は、暗電流誤差の増加という弱点を被る。暗電流は、光が画素に入射しない場合に、画素において生成される電流である。露光期間が開始すると、画素に当たる光の量に応じた速さで電荷が生成し始める。この電荷は、露光期間中にのみ生成される。しかしながら、電荷は、暗電流によっても蓄積され、不正確な読み取りをもたらす。暗電流による電荷の蓄積は、集積時間中に発生し、つまりそれは、露光期間中だけでなく露光期間後にも継続し、画素の集積値が読み出しされるまで終了しない。画素は、ライン毎に読み出されるため、最後の画素の集積時間は、最初の画素の集積時間よりも長いため、暗電流誤差は、画素の一方の端から他方の端へと徐々に増加する。これは、各画素が、同一の集積時間を有するローリングシャッタとは異なる。さらに、グローバルシャッタを使用する場合の集積時間は、ローリングシャッタを使用する場合の集積時間よりも長くなり、より大幅な暗電流誤差をもたらす可能性がある。
【０００７】
既に公開されている文献の本明細書における列挙または考察は、その文献が、技術水準の一部や技術常識であることを承認しているとは必ずしも解釈されるべきではない。
【摘要】
【０００８】
電子画像をキャプチャするための装置であって、
電子画像をキャプチャするために光に露光されるように配置される複数の感光画素を含む画素配列と、
前記画像の光強度値をキャプチャするために、前記画素配列における第１及び第２の画素群（各画素群は１つ以上の画素を含む）から、光強度値を、それぞれ異なる時間に読み出すように構成される読み出し回路と、
を備えてもよい、装置。この装置は、第１及び第２の画素群のそれぞれから前記異なる時間に得た光強度値を使用することによって、前記画素配列の各画素の暗電流を補償するように構成される雑音補償回路を備える。
【０００９】
上記画素群は、単一画素、配列における画素のライン（つまり、行と列の全部または一部）、複数のライン、またはその他の任意の画素の集合を含んでもよい。
【００１０】
実施形態によっては、グローバルシャッタを実装するために、画素は、画素配列全体において同時に電子的にシャッタが切られてもよく、またはローリングシャッタを実装するために、グループ毎に（例えばライン毎に）電子的にシャッタが切られてもよい。しかしながら、上記の装置は、時間変位影響が回避されることから、グローバルシャッタの実装時にさらなる利点を提供する。
【００１１】
第１の実施形態において、前記読み出し回路は、第１の読み取りにおいて、第１の既定の群順序で第１及び第２の画素群から光強度値を読み出し、その後、第２の読み取りにおいて、第２の既定の群順序で第１及び第２の画素群から光強度値を再び読み取るように構成されてもよく、第２の既定の群順序は、第１の既定の群順序の逆である。
【００１２】
２つの群についてのみ述べられるが、本発明が、２つ以上の任意の数の群に適用可能であることを理解されたい。例えば、前記読み出し回路は、第１の読み取りにおいて、第１の既定の群順序で複数の画素群から光強度値を読み出し、その後、第２の読み取りにおいて、第２の既定の群順序で複数の画素群から光強度値を再び読み取るように構成されてもよく、第２の既定の群順序は、第１の既定の群順序の逆である。
【００１３】
画素群が複数の画素を含む場合、各群における各画素は同時に読み出される。例えば、シフトレジスタを使用してライン毎に読み出される。この場合、群順序は、群が読み出される順序である。画素群が単一の画素しか含んでいない場合、群順序は、個々の画素が読み出される順序である。画素群は、画素配列の一方の端から他方の端へ移動する連続的な順序、またはその他の任意の順序で読み出されてもよい。
【００１４】
多数の実装において、暗電流誤差は、画素配列における各画素において一定の割合で増加する。第１の読み取りにおいて最後に読み取られる画素群に関する暗電流誤差は、第１の読み取りにおいて最初に読み取られる画素群に関するものよりも大きくなる。第１の読み取りの後、これは、上述のように、画像の一方の端から他方の端に徐々に増加する暗電流誤差をもたらしうる。しかしながら、画素群からの光強度値を逆順序で再び読み取ることによって、第２の読み取りによる暗電流誤差は、第１の読み取りの場合とは逆の方向に増加する。これにより、暗電流誤差を均一化及び／又はそれを除去するために、種々の動作が容易に実行可能になる。
【００１５】
上記雑音補償回路は、第１及び第２の読み取りにおいて、画素について得たそれぞれの光強度値から、それぞれの画素群における画素の平均光強度値を計算するように構成されてもよい。この動作により、画像において均一の暗電流誤差がもたらされる。暗電流誤差は依然として存在するが、それが、徐々に増加するよりも均一であることが好ましい。
【００１６】
上記雑音補償回路は、雑音補償された画素の光強度値を得るために、画素の平均光強度値から暗電流誤差を差し引くように構成されてもよい。
【００１７】
上記画素配列は、１つ以上の遮光感光画素（または「黒色」画素）を含んでもよい。上記読み出し回路は、第１及び第２の読み取りにおいて、黒色画素または各黒色画素から値を読み出すように構成されてもよい。上記雑音補償回路は、第１及び第２の読み取りにおいて、黒色画素または各黒色画素から得た値から平均値を計算するように構成されてもよく、平均値は、暗電流誤差を表す。
【００１８】
あるいは、上記装置は、メカニカルシャッタを備えてもよく、この場合、ダークフレームをキャプチャして、それを１次画像から差し引くようにすることが可能である。
【００１９】
第２の実施形態において、上記読み出し回路は、第１の画素群から光強度値を読み取ることに関連する第１の暗電流誤差を得て、また、第２の画素群から光強度値を読み取ることに関連する第２の暗電流誤差を得るように構成されてもよい。ただし第１及び第２の画素群は、他の中間画素群から離れている。上記雑音補償回路は、中間画素群の１つ以上の暗電流誤差を計算するために、第１及び第２の暗電流誤差を補間するように構成されてもよい。
【００２０】
このように、画素群毎の暗電流誤差は容易に計算可能であり、それを除去するための動作を実行可能とする。
【００２１】
上記雑音補償回路は、画素の雑音補償された光強度値を得るために、画素の光強度値から暗電流誤差を差し引くように構成されてもよい。
【００２２】
上記画素配列は、第１及び第２の暗電流誤差を得るために、読み出し回路によって使用されるように配置される１つ以上の遮光感光画素を含んでもよい。
【００２３】
上記装置は、第１及び第２の画素が、同時に光に露光されることが可能であるように配置されてもよい。付加的にまたは代替的に、上記装置は、第１及び第２の画素群が、異なる時間に光に露光されることが可能であるように配置されてもよい。上記装置は、ある画素群が光に露光されることが可能であり、またその光強度値が、次の画素群が光に露光される前に、読み出し回路によって読み取られるように構成されてもよい。
【００２４】
上記装置は、デジタルカメラを含んでもよい。あるいは、上記装置は、デジタルカメラのモジュールまたは機能ブロックを含んでもよい。
【００２５】
電子画像をキャプチャする方法であって、
電子画像をキャプチャするために、画素配列における複数の感光画素を光に露光することと、
前記画像の光強度値をキャプチャするために、前記画素配列における第１及び第２の画素群（各画素群は１つ以上の画素を含む）から、光強度値を、それぞれ異なる時間に読み取ることと、
第１及び第２の画素群のそれぞれから前記異なる時間に得た光強度値を使用することによって、前記画素配列の各画素の暗電流を補償することと、
を含んでもよい、方法。
【００２６】
上記方法は、第１の読み取りにおいて、第１の既定の群順序で第１及び第２の画素群から光強度値を読み取ることと、その後、第２の読み取りにおいて、第２の既定の群順序で第１及び第２の画素群から光強度値を再び読み取ることと、を含んでもよく、ただし第２の既定の群順序は、第１の既定の群順序の逆である。
【００２７】
上記方法は、第１及び第２の読み取りにおいて、画素について得たそれぞれの光強度値から、それぞれの群における画素の平均光強度値を計算することを含んでもよい。
【００２８】
上記方法は、画素の雑音補償された光強度値を得るために、画素の平均光強度値から暗電流誤差を差し引くことを含んでもよい。
上記方法は、第１の画素群から光強度値を読み取ることに関連する第１の暗電流誤差を得ることと、第２の画素群から光強度値を読み取ることに関連する第２の暗電流誤差を得ることと、
上記中間画素群の１つ以上の暗電流誤差を計算するために、第１及び第２の暗電流誤差を補間することと、
を含んでもよい。ただし、上記第１及び第２の画素群は、他の中間画素群から離れている。
【００２９】
上記方法は、画素の雑音補償された光強度値を得るために、画素の光強度値から暗電流誤差を差し引くことを含んでもよい。
【００３０】
電子画像をキャプチャするための装置であって、
電子画像をキャプチャするために光に露光されるように配置される複数の感光画素を含む画素配列と、
第１の読み取りにおいて、第１の既定の群順序で画素配列における複数の画素群から前記光強度値を読み出し、その後、第２の読み取りにおいて、第２の既定の群順序で前記複数の画素群から光強度値を再び読み取るように構成される読み出し回路と、
を備えてもよい、装置。ただし前記読み出し回路は、前記第１及び第２の読み取りの各々において、各群をそれぞれ別々の時間に読み取るように構成され、各画素群は１つ以上の画素を含み、前記第２の既定の群順序は、前記第１の既定の群順序の逆である。
【００３１】
電子画像をキャプチャするための装置であって、
電子画像をキャプチャするために、光に露光されるように配置される複数の感光画素を含む画素配列と、
前記画像の光強度値をキャプチャするために、前記画素配列における１つ以上の画素群から光強度値を読み出すように構成される読み出し回路であって、前記画素群は１つ以上の画素を含み、前記光強度値を読み取る前に第１の暗電流誤差を得て、前記光強度値を読み取った後に第２の暗電流誤差を得るように構成される、読み出し回路と、
前記または各画素群の暗電流誤差を計算するために、前記第１及び第２の暗電流誤差を補間するように構成される雑音補償回路と、
を備えてもよい、装置。
【００３２】
上記装置は複数の画素群を含んでもよく、前記読み出し回路は、各群をそれぞれ別々の時間に読み取るように構成される。
【００３３】
電子画像をキャプチャする方法であって、第１の読み取りにおいて、第１の既定の群順序で画素配列における複数の画素群から光強度値を読み出すことと、その後の第２の読み取りにおいて、第２の既定の群順序で前記複数の画素群から光強度値を再び読み取ることとを含んでもよい、方法。前記第１及び第２の読み取りの各々において、各画素群をそれぞれ別々の時間に読み取ることを含んでもよい。ただし各画素群は１つ以上の画素を含み、前記第２の既定の群順序は前記第１の既定の群順序の逆である。
【００３４】
電子画像をキャプチャする方法であって、画像の光強度値をキャプチャするために、画素配列における１つ以上の画素群（各画素群は１つ以上の画素を含む）から光強度値を読み出すことと、前記光強度値を読み取る前に第１の暗電流誤差を得ることと、前記光強度値を読み取った後に第２の暗電流誤差を得ることと、前記画素群または各画素群の暗電流誤差を計算するために、前記第１及び第２の暗電流誤差を補間することとを含んでもよい、方法。
【００３５】
電子画像をキャプチャするための装置であって、
電子画像をキャプチャするために、光に露光されるように配置される複数の感光手段を含む配列と、
前記画像の光強度値をキャプチャするために、前記配列における前記感光手段の第１及び第２の群（各群は１つ以上の感光手段を含む）から、光強度値を、それぞれ異なる時間に読み出すための手段と、
前記第１及び第２の群のそれぞれから前記異なる時間に得た光強度値を使用することによって、前記配列の前記感光手段の暗電流を補償するための手段と、
を備えてもよい、装置。
【００３６】
光強度値を読み出すための上記手段は、第１の読み取りにおいて、第１の既定の群順序で第１及び第２の画素群から光強度値を読み出し、その後、第２の読み取りにおいて、第２の既定の群順序で第１及び第２の画素群から光強度値を再び読み取るように構成されてもよく、第２の既定の群順序は、第１の既定の群順序の逆である。
【００３７】
光強度値を読み出すための上記手段は、第１の画素群から光強度値を読み取ることに関連する第１の暗電流誤差を得て、第２の画素群から光強度値を読み取ることに関連する第２の暗電流誤差を得るように構成されてもよく、ただし第１及び第２の画素群は、他の中間画素群から離れている。暗電流を補償するための上記手段は、中間画素群の１つ以上の暗電流誤差を計算するために、第１及び第２の暗電流誤差を補間するように構成されてもよい。
【００３８】
電子画像をキャプチャするための装置であって、
電子画像をキャプチャするために、光に露光されるように配置される複数の感光手段を含む配列と、
第１の読み取りにおいて、第１の既定の群順序で、前記配列における複数の群の感光手段から前記光強度値を読み出し、その後、第２の読み取りにおいて、第２の既定の群順序で前記複数の群から光強度値を再び読み取るための手段と、
を備えてもよい、装置。ただし、前記手段は、前記第１及び第２の読み取りの各々において、各群をそれぞれ別々の時間に読み取るように構成され、各群は１つ以上の感光手段を含み、前記第２の既定の群順序は前記第１の既定の群順序の逆である。
【００３９】
電子画像をキャプチャするための装置であって、
電子画像をキャプチャするために、光に露光されるように配置される複数の感光手段を含む配列と、
前記画像の光強度値をキャプチャするために、前記画素配列における前記感光手段の１つ以上の群（各群は１つ以上の感光手段を含む）から光強度値を読み出すための手段であって、前記光強度値を読み取る前に第１の暗電流誤差を得て、前記光強度値を読み取った後に第２の暗電流誤差を得るように構成される手段と、
各群の暗電流誤差を計算するために、前記第１及び第２の暗電流誤差を補間するための手段と、
を備えてもよい、装置。
【００４０】
コンピュータプログラムであって、コンピュータ上で実行される場合に、前記コンピュータに、
電子画像をキャプチャするために、画素配列における複数の感光画素を光に露光させ、
前記画像の光強度値をキャプチャするために、前記画素配列における第１及び第２の画素群（各画素群は１つ以上の画素を含む）から、光強度値を、それぞれ異なる時間に読み取らせ、
第１及び第２の画素群のそれぞれから前記異なる時間に得た光強度値を使用することによって、前記画素配列の各画素の暗電流を補償させる、
コンピュータにより実行可能なコードを含んでもよい、コンピュータプログラム。
【００４１】
上記コンピュータにより実行可能なコードは、コンピュータ上で実行される場合に、コンピュータにさらに、第１の読み取りにおいて、第１の既定の群順序で第１及び第２の画素群から光強度値を読み取らせ、その後、第２の読み取りにおいて、第２の既定の群順序で第１及び第２の画素群から光強度値を再び読み取らせてもよい。ただし第２の既定の群順序は第１の既定の群順序の逆である。
【００４２】
上記コンピュータにより実行可能なコードは、コンピュータ上で実行される場合に、コンピュータにさらに、上記第１の画素群から光強度値を読み取ることに関連する第１の暗電流誤差を入手させ、第２の画素群から光強度値を読み取ることに関連する第２の暗電流誤差を入手させ、上記中間画素群の１つ以上の暗電流誤差を計算するために、第１及び第２の暗電流誤差を補間させてもよい。ただ第１及び第２の画素群は、他の中間画素群から離れている。
【００４３】
コンピュータプログラムであって、コンピュータ上で実行される場合に、前記コンピュータに、
第１の読み取りにおいて、第１の既定の群順序で画素配列における複数の画素群から光強度値を読み出させ、その後、第２の読み取りにおいて、第２の既定の群順序で前記複数の画素群から光強度値を再び読み取らせ、各群は、前記第１及び第２の読み取りの各々において、他の群とは異なる時間で読み取られ、各画素群は、１つ以上の画素を含み、前記第２の既定の群順序は、前記第１の既定の群順序の逆である、
コンピュータにより実行可能なコードを含んでもよい、コンピュータプログラム。
【００４４】
コンピュータプログラムであって、コンピュータ上で実行される場合に、前記コンピュータに、
前記画像の光強度値をキャプチャするために、画素配列における１つ以上の画素群（各画素群は１つ以上の画素を含む）から光強度値を読み出させ、前記光強度値を読み取る前に第１の暗電流誤差を入手させ、前記光強度値を読み取った後に第２の暗電流誤差を入手させ、ならびに前記画素群または各画素群の暗電流誤差を計算するために、前記第１及び第２の暗電流誤差を補間させる、
コンピュータにより実行可能なコードを含んでもよい。
【００４５】
電子画像をキャプチャするために光に露光されるように配置される感光要素の配列を使用して、電子画像をキャプチャするための手段と、
前記画像の光強度値をキャプチャするために、前記感光要素の第１及び第２の群（各感光要素群は１つ以上の感光画素を含む）から光強度値を、異なる時間に読み出すための手段と、
前記第１及び第２の群の感光要素のそれぞれから異なる時間に得た光強度値を使用することによって、前記感光要素の暗電流を補償するように構成される、雑音補償のための手段と、
を備える装置。
【００４６】
本発明の任意の回路は、１つ以上のプロセッサ、メモリ、およびバスラインを含んでもよい。記載の回路のうちの１つ以上は、回路要素を共有してもよい。
【００４７】
本発明は、組み合わせか単独かに関して具体的に記述されるか否かに関わらず（請求を含む）、上記の側面や実施形態に関する１つ以上の側面、実施形態、特徴を、単独で及び／又は様々に組み合わせて含むことができる。
【００４８】
次に、添付の図面を参照して、単なる例証として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】時間変位影響によって変形された移動物体の写真を示す。
【図２】時間変位影響によって変形された移動物体の写真を示す。
【図３】本発明に従う装置の概略図である。
【図４】画像からの暗電流誤差の除去を示すグラフである。
【図５】例示的な画素配列のための読み出し方法を示す。
【詳細な説明】
【００５０】
図３は、電子画像をキャプチャするための装置100の概略図である。装置100は、デジタルカメラの一部を形成してもよく、例えば画像キャプチャ能力が所望される任意のその他の電子機器、例えば、携帯電話または携帯情報端末の一部を形成してもよい。
【００５１】
装置100は、電子画像をキャプチャするために光に露光されるように配置される複数の感光画素（例えば、数字104n1〜104n7により指定される画素）と、複数の遮光画素または「黒色」画素（例えば、数字104n8によって指定される画素）とを含む画素配列102を含む。用語の「n」は、図３に示される「a」から「h」のラインのうちの１つを指定する。装置100は、読み出し回路106、雑音補償回路108、列デコーダ110、シフトレジスタ112、および電子シャッタ回路116をさらに備える。各構成要素は、バス114を介して他の構成要素に連結される。各構成要素は、バス114によって他の構成要素に相互に接続されるように示されるが、各構成要素は、例えば、このような接続が必要とされる場合にのみ他の構成要素と接続するなど、違った方法で接続されてもよいことを理解されたい。さらに、各構成要素は、単一の処理ユニットの一部分および機能を含んでもよい。
【００５２】
黒色画素104n8は、他の画素104n1〜104n7が露光される光が当たらないようにされるが、その他の点において、黒色画素104n8は、他の画素104n1〜104n7と同一である。したがって、黒色画素104n8の出力を使用して、画素104n1〜104n7における暗電流誤差を判断することが可能である。
【００５３】
列デコーダ110は、画素配列102における画素104n1〜104n8を処理するために使用される。シフトレジスタ112は、画素104n1〜104n8からの光強度値が、ライン毎に読み出し可能になるように、つまりローリング順に設けられる。
【００５４】
装置100を使用した電子画像のキャプチャは、電子シャッタ段階の後に読み出し段階が続くという、少なくとも２つの段階を含む。電子シャッタ段階において、電子シャッタ回路116は、配列102における各画素104n1〜104n8を同時にリセットし、画素104n1〜104n8を露光する。リセット後の既定の露光時間の終了時に、電子シャッタ回路116は、配列102における各画素104n1〜104n8の露光を同時に終了する。このように、グローバルシャッタが実装される。露光期間中、画素は、画像をキャプチャするべく露光される。光が画素へと到達する構成は、本明細書において説明されないが、任意の適切な既知の構成（または今後の開発）を使用してよい。読み出し段階では、集積値（または光強度値）が画素配列102からメモリに転送される。装置は、画素配列102から光強度値を抽出するために、サンプリング回路、増幅回路、及び／又はアナログ/デジタル変換回路を備えてもよい。しかしながら、これらの回路の詳細は、本明細書に記載されず、任意の適切な既知の回路（または今後の開発）を使用してよい。読み出し段階の詳細について、第１及び第２の実施形態に関連して説明する。
【００５５】
第１の実施形態において、読み出し回路106は、画素配列102における画素104n1〜104n8の光強度値に関する２回の読み取り（第１の読み取り及び第２の読み取り）を実行するように構成される。
【００５６】
第１の読み取りにおいて、読み出し回路106は、画素配列102のラインの一方の端（104a、104h）から他方の端（104h、104a）へと、ライン104a、104b、104c、・・・、104hの画素値をシフトレジスタ112に順々に移動することにより、ライン104a、104b、104c、・・・、104hの画素値を連続的に読み出す。各ラインの読み出し後、各値は、シフトレジスタ112から読み出し回路106に１つずつシフト移動され、読み出し回路106のメモリ（図示せず）に格納される。ある変形例において、メモリは、読み出し回路106とは分離した、装置100の追加の構成要素である。
【００５７】
その後、第２の読み取りにおいて、読み出し回路106は、第１の読み取りで読み出されたラインの順序とは逆の順序で、ライン104a、104b、104c、・・・、104hの画素から光強度値を再び読み取る。したがって、第１の読み取りで最後に読み出されたラインは、第２の読み取りで最初に読み出されるラインであり、第１の読み取りで最初に読み出されたラインは、第２の読み取りで最後に読み出されるラインのである。したがって、例えば、第１の読み取りにおいて、ライン104aが最初に読み取られ、ライン104hが最後に読み取られた場合、第２の読み取りにおいて、ライン104hは最初に読み取られ、ライン104aは最後に読み取られることになる。前述のように、画素値はメモリに移動される。本実施形態において、各ラインの読み取りの際、ラインの全画素値をシフトレジスタ112に同時にシフト移動することによって、各ライン104n1〜104n8における画素値はそれぞれ同時に読み出される。
【００５８】
変形例において、画素104a1、104a2、104a3、・・・、104a8、104b1、104b2、・・・、104h1、104h8は、配列102から１つずつ個別に読み出される。この場合、画素は、第１の読み取りで読み出された順序とは逆の順序で、第２の読み取りにおいて個々に読み出される。例えば、第１の読み取りにおいては、104a1、104a2、104a3、・・・、104a8、104b1、・・・、104b8、・・・104h1、・・・、104h8であり、第２の読み取りにおいては、104h8、104h7、・・・、104h1、104g8、・・・、104g1、・・・104a8、・・・、104a1である。別の実施形態において、104a1、104a2、104a3、・・・、104a8、104b8、・・・、104b1、104c1、・・・、104c8、・・・、104g1、・・・、104g8、104h8、・・・、104h1、の順序を使用して第１の読み取りを実行してもよく、また、104h1、・・・104h8、104g8、・・・、104g1、・・・、1048c8、・・・、104c1、104b1、・・・、104b8、104a8、・・・、104a1の順序を使用して第２の読み取りを実行してもよい。
【００５９】
雑音補償回路108は、読み出し回路106に接続される。（変形例において、読み出し回路106および雑音補償回路は、単一の処理ユニットの一部を形成する)。雑音補償回路108は、読み出し回路106によって画素配列102から読み出された光強度値を受け取りし、第１及び第２の読み取りにおいて画素104n1〜104n8について得た光強度値から、画素104n1〜104n8毎に第１及び第２の平均光強度値を計算するように構成される。この平均化プロセスによって、光強度値における暗電流誤差は、第２の読み取りにおいて第１の読み取りと反対方向で画素が読み取られたという事実により、画素配列102において均一になる。雑音補償回路108は、画素104n1〜104n7毎の雑音補償された光強度値を得るために、黒色画素104n8から得た平均値を使用して暗電流誤差を計算し、画素104n1〜104n7毎に平均光強度値から暗電流誤差を差し引くようにさらに構成される。これについて、図４に関連してさらに説明する。
【００６０】
図４は、第１の実施形態の装置を使用する、暗電流誤差の均一化（平均化）および画像からの暗電流誤差の除去を示すグラフである。水平軸は、画素配列102における画素104を表す。水平軸の左側端は、第１の読み取りにおいて最初に読み出され、第２の読み取りにおいて最後に読み出される画素を示し、右側端は、第１の読み取りにおいて最後に読み出され、第２の読み取りにおいて最初に読み出される画素を示す。垂直軸は、画素104から読み出される光強度値を表す。線41は、装置100によりキャプチャされる理想の画像信号を表す。第１の読み取り中に、暗電流誤差は、同一の割合で配列102の各画素104に蓄積し、これは線42によって表される。線42は、その方向にローリング順で画素が読み出されるにつれて、グラフの右側端に向かって直線的に増加する。第１の読み取りの終了時に、暗電流誤差はレベルedc1にまで増加した。暗電流誤差に加えた理想の画像信号を含む第１の読み取り中に読み出された光強度値は、線43によって表される。線43は、線42に表される暗電流誤差によって水平軸からオフセットされること以外は、理想の線41と類似している。第２の読み取り中に、暗電流誤差は、同一の割合で各画素に引き続き蓄積し、これは線44によって表される。第２の読み取りの終了時に、暗電流誤差はレベルedC2にまで増加した。この場合、第２の読み取りは、第１の読み取りの完了直後に開始し、暗電流誤差edC2が、暗電流誤差edc1の実質的に２倍になるようにする。第２の読み取り中に読み出された光強度値は、線45によって表される。線45は、線42および追加の線44で表される暗電流誤差によって水平軸からオフセットされること以外は、理想の線41に類似している。雑音補償回路108により実行される平均化プロセスにより、線46により示される値がもたらされる。線46において示されるように、暗電流誤差によるオフセットが依然として存在するが、このオフセットは、オフセットが一方の端から他方の端へ増加する線43および45とは違って、画素配列102全体に亘って均一になる。線46におけるオフセットは、画素配列の全体に亘ってedc1である。線43および45において変化するオフセットは、上述の徐々に増加する暗電流誤差を表す。線47は、暗電流誤差が雑音補償回路108により差し引かれた後に平均化された光強度値を表す。示されるように、線47は、理想の線41に類似している。
【００６１】
第２の実施形態において、読み出し回路106は、104n1〜104n7の画素を読み出す前に、黒色画素104n8のうちの１つ以上から第１の暗電流誤差を得るように構成される。次に読み出し回路は、ライン毎に（場合により、前述のように画素毎に）画素104n1〜104n7から値を読み出し、配列102全体を読み出した後に、再び１つ以上の黒色画素104n8を読み出すことによって、第２の暗電流誤差を得る。雑音補償回路108は、第１及び第２の暗電流誤差を補間することにより、104n1〜104n7の画素毎の暗電流誤差を計算し、104n1〜104n7の画素毎の光強度値から暗電流誤差を差し引くことにより、104n1〜104n7の画素毎に雑音補償された光強度値を得るように構成される。
【００６２】
図５は、104a1〜104a7、104b1〜104b7、104c1〜104c7で指定される３つのラインの画素と、１つ以上の黒色画素104n8とを含む例示的画素配列のための第２の実施形態に関する読み出し方法を示す。垂直軸は、暗電流誤差を表し、水平軸は、画素配列におけるライン104a1〜104a7、104b1〜104b7、104c1〜104c7の画素および黒色画素104n8を表す。黒色画素104n8は、最初に読み出される。次に、ライン104a1〜104a7、104b1〜104b7、104c1〜104c7が順々に読み出され、その後に再び黒色画素104n8が読み出される。黒色画素104n8から得た２つの読み取り値は、第１及び第２の暗電流誤差edc1およびedc2を表す。ライン104a1〜104a7から104c1〜104c7の暗電流誤差は、図５に示すように、第１及び第２の暗電流誤差を補間することによって容易に計算可能である。
【００６３】
出願人は、本明細書において、本明細書に記載の個々の単独の各特徴と、これらの特徴の２つ以上の任意の組み合わせを開示するが、このような特徴または組み合わせが本明細書に開示される任意の問題を解決するか否かにかかわらず、また、請求項の範囲を限定することなく、このような特徴または特徴の組み合わせが、当業者の共通一般知識の観点から、本明細書全体に基づいて実行可能である範囲にあるようにする。請求項に関して可能な全ての順列および組み合わせは、その組み合わせまたは順序について具体的に開示されるか否かにかかわらず、本開示の範囲内にある。出願者は、本発明のある側面が、このような個々の特徴または特徴の組み合わせを含んでもよいことを示す。前述の説明を考慮し、本発明の範囲内において種々の修正を加えてもよいことが当業者に明らかであるだろう。
【００６４】
上述の読み出し回路、雑音補償回路等が、上述の機能に加えてその他の機能（この場合、読み出しおよび雑音補償に関する）を有してもよいこと、ならびにこれらの機能が、同一の回路によって実行されてもよいことを理解されたい。
【００６５】
本発明の好適な実施形態に適用されるような、本発明の基本的な新規の特徴を図示し、説明し、指摘したが、説明される機器および方法に関する形式および詳細における種々の省略、置換、および変更を、本発明の精神を逸脱することなく、当業者が加えてもよいことを理解されたい。例えば、同一の結果を達成するために、実質的に同一の方式で実質的に同一の機能を実行するこれらの要素及び／又は方法のステップの全ての組み合わせが、本発明の範囲内にあることが明示的に意図される。さらに、本発明の任意の開示された形式または実施形態に関連して図示及び／又は記載された構造及び／又は要素及び／又は方法は、設計上の選択に関する一般事項として、その他の任意の開示または記載または提案された形式または実施形態に組み込まれてもよいことを認識されたい。したがって、本明細書に添付される請求項の範囲によって示される場合にのみ限定されることを意図する。さらに、請求項において、手段と機能の節は、列挙される機能および構造的同等物だけでなく同等の構造も実行するものとして、本明細書に記載される構造を含むことを意図する。したがって、ツメとネジは、ツメが円筒形表面を用いて木製部品を連結し、一方ネジは、螺旋状の表面を用いる点において構造的同等物ではないが、木製部品を締結するという環境においては、ツメとネジは、同等構造であってもよい。
【図１】
2010502139.tif 000003
【図２】
2010502139.tif 000004
【図３】
2010502139.tif 000005
【図４】
2010502139.tif 000006
【図５】
2010502139.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月25日(2009.2.25)
【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】
電子画像をキャプチャするために光に露光されるように配置される複数の感光画素を含む画素配列と、
第１の画素群から読み出す光強度値に関連した１回目の暗電流誤差を得、続いて前記画像の光強度値をキャプチャするべく前記画素配列における中間画素群（なお、前記第１の画素群は該中間画素群とは区別され且つそれらから間隔を置いて配置されており、各画素群は１つ以上の画素を含む）から光強度値を読み出し、さらに続いて前記第１の画素群から読み出す光強度値に関連した２回目の暗電流誤差を得るように構成される読み出し回路と、
を備える装置であって、
前記装置は、前記画素配列の各画素の暗電流を補償する雑音補償回路をさらに備え、ただし該雑音補償回路は、前記１回目と２回目の暗電流誤差を補間することによって前記中間画素群のための１つ又はそれ以上の暗電流誤差を計算し、前記中間画素群の各画素の光強度値からそれぞれ対応する前記計算した暗電流誤差を差し引くことによって、雑音が補償された光強度値を得るように構成される、
装置。
【請求項２】
前記画素配列は、前記第１及び第２の暗電流誤差を得るために、前記読み出し回路によって使用されるように配置される１つ以上の遮光感光画素を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１及び中間画素群は、同時に光に露光されることが可能であるように配置される、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１及び中間画素群は、異なる時間に光に露光されることが可能であるように配置される、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
ある画素群が光に露光されることが可能であり、また、その光強度値が、次の画素群が光に露光される前に、前記読み出し回路によって読み取られるように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記装置はデジタルカメラを含む、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記装置はデジタルカメラのモジュールを含む、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
電子画像をキャプチャするために、画素配列における複数の感光画素を光に露光することと、
第１の画素群から読み出す光強度値に関連した１回目の暗電流誤差を得ることと、
続いて前記画像の光強度値をキャプチャするべく前記画素配列における中間画素群（なお、前記第１の画素群は該中間画素群とは区別され且つそれらから間隔を置いて配置されており、各画素群は１つ以上の画素を含む）から光強度値を読み出すことと、
さらに続いて前記第１の画素群から読み出す光強度値に関連した２回目の暗電流誤差を得ることと、
前記画素配列の各画素の暗電流を補償することと、
を含み、ただし前記画素配列の各画素の暗電流を補償することは、前記１回目と２回目の暗電流誤差を補間することによって前記中間画素群のための１つ又はそれ以上の暗電流誤差を計算し、前記中間画素群の各画素の光強度値からそれぞれ対応する前記計算した暗電流誤差を差し引くことによって、雑音が補償された光強度値を得ることによってなされる、方法。
【請求項９】
コンピュータ上で実行される場合に、前記コンピュータに、
電子画像をキャプチャするために、画素配列における複数の感光画素を光に露光させ、
第１の画素群から読み出す光強度値に関連した１回目の暗電流誤差を得るようにさせ、
続いて、前記画像の光強度値をキャプチャするべく前記画素配列における中間画素群（なお、前記第１の画素群は該中間画素群とは区別され且つそれらから間隔を置いて配置されており、各画素群は１つ以上の画素を含む）から光強度値を読み取らせ、
さらに続いて前記第１の画素群から読み出す光強度値に関連した２回目の暗電流誤差を得るようにさせ、
前記１回目と２回目の暗電流誤差を補間することによって前記中間画素群のための１つ又はそれ以上の暗電流誤差を計算し、前記中間画素群の各画素の光強度値からそれぞれ対応する前記計算した暗電流誤差を差し引くことによって雑音が補償された光強度値を得ることにより、前記画素配列の各画素の暗電流を補償させる、
コンピュータにより実行可能なコードを含むコンピュータプログラム。
【請求項１０】
電子画像をキャプチャするために光に露光されるように配置される感光要素の配列を使用して、前記電子画像をキャプチャするための手段と、
光強度値を読み出す手段と、
雑音を補償する手段と、
を備える装置であって、
前記光強度値を読み出す手段は、第１の感光要素群から読み出す光強度値に関連した１回目の暗電流誤差を得、続いて前記画像の光強度値をキャプチャするべく前記画素配列における中間感光要素群（なお、前記第１の感光要素群は該中間感光要素群とは区別され且つそれらから間隔を置いて配置されており、各感光要素群は１つ以上の感光要素を含む）から光強度値を読み出し、さらに続いて前記第１の感光要素群から読み出す光強度値に関連した２回目の暗電流誤差を得るように構成され、
前記雑音を補償する手段は、前記１回目と２回目の暗電流誤差を補間することによって前記中間感光要素群のための１つ又はそれ以上の暗電流誤差を計算し、前記中間感光要素群の各感光要素の光強度値からそれぞれ対応する前記計算した該暗電流誤差を差し引くことによって、各感光要素について雑音が補償された光強度値を得るように構成される、
装置。
【請求項１１】
電子画像をキャプチャするために光に露光されるように配置される複数の感光画素を含む画素配列と、
前記画像の光強度値をキャプチャするべく、第１の読み出しにおいて、第１の群順序で、前記画素配列における第１及び第２の画素群（各画素群は１つ以上の画素を含む）から光強度値をそれぞれ異なる時間に読み出し、第２の読み出しにおいて、前記第１の群順序とは逆である第２の群順序で、前記第１及び第２の画素群から光強度値を再び読み出すように構成される読み出し回路と、
前記画素配列の各画素の暗電流を補償する雑音補償回路と、
を備え、ただし前記雑音補償回路は、前記第１及び第２の読み出しから得られた光強度値の平均値を計算し、該光強度値の平均値から暗電流誤差を差し引くことにより、暗電流誤差が補償された光強度値を得るように構成される、
装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の画素群は、同時に光に露光されることが可能であるように配置される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１及び第２の画素群は、異なる時間に光に露光されることが可能であるように配置される、請求項１１又は１２に記載の装置。
【請求項１４】
ある画素群が光に露光されることが可能であり、また、その光強度値が、次の画素群が光に露光される前に、前記読み出し回路によって読み取られるように構成される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記装置はデジタルカメラを含む、請求項１１から１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記装置はデジタルカメラのモジュールを含む、請求項１１から１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
電子画像をキャプチャするために、画素配列における複数の感光画素を光に露光することと、
前記画像の光強度値をキャプチャするべく、第１の読み出しにおいて、第１の群順序で、前記画素配列における第１及び第２の画素群（各画素群は１つ以上の画素を含む）から光強度値をそれぞれ異なる時間に読み出し、第２の読み出しにおいて、前記第１の群順序とは逆である第２の群順序で、前記第１及び第２の画素群から光強度値を再び読み出すことと、
前記第１及び第２の読み出しから得られた光強度値の平均値を計算すると共に、該光強度値の平均値から暗電流誤差を差し引くことによって暗電流誤差が補償された光強度値を得ることにより、前記画素配列の各画素の暗電流を補償することと、
を含む、方法。
【請求項１８】
コンピュータ上で実行される場合に、前記コンピュータに、
電子画像をキャプチャするべく、画素配列における複数の感光画素を光に露光させること；
前記画像の光強度値をキャプチャするべく、第１の読み出しにおいて、第１の群順序で、前記画素配列における第１及び第２の画素群（各画素群は１つ以上の画素を含む）から光強度値をそれぞれ異なる時間に読み出し、第２の読み出しにおいて、前記第１の群順序とは逆である第２の群順序で、前記第１及び第２の画素群から光強度値を再び読み出すこと；
前記第１及び第２の読み出しから得られた光強度値の平均値を計算すると共に、該光強度値の平均値から暗電流誤差を差し引くことによって暗電流誤差が補償された光強度値を得ることにより、前記画素配列の各画素の暗電流を補償すること；
を行わせる、コンピュータにより実行可能なコードを含むコンピュータプログラム。
【請求項１９】
電子画像をキャプチャするべく光に露光されるように配置される感光要素の配列を使用して、前記電子画像をキャプチャするための手段と、
前記画像の光強度値をキャプチャするべく、第１の読み出しにおいて、第１の群順序で、第１及び第２の感光要素群（各感光要素群は１つ以上の感光要素を含む）から光強度値をそれぞれ異なる時間に読み出し、第２の読み出しにおいて、前記第１の群順序とは逆である第２の群順序で、前記第１及び第２の感光要素群から光強度値を再び読み出す光強度値読み出し手段と、
雑音を補償する手段と、
を備え、ただし前記雑音を補償する手段は、前記第１及び第２の読み出しから得られた光強度値の平均値を計算し、該光強度値の平均値から暗電流誤差を差し引くことにより、前記感光要素の各々について暗電流誤差が補償された光強度値を得るように構成される、
装置。
【国際調査報告】
2010502139.tif 000008
2010502139.tif 000009
2010502139.tif 000010
2010502139.tif 000011
2010502139.tif 000012