(57)【要約】【課題】手ぶれ補正処理中でも固定パターンノイズを除去した良好な映像信号を生成することができ、その映像信号を基に画像表示する場合に、不要ノイズのない高品質な表示画像を得ることができる映像信号処理装置を提供する。【解決手段】固体撮像素子１０１の駆動パルスを発生する駆動パルス発生回路３００と、固体撮像素子１０１の空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号またはその両方の信号から固定パターンノイズの補正用信号を生成する固定パターンノイズ補正用信号生成回路ブロック２１０と、固体撮像素子１０１の空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号を読み出した後、任意の有効領域信号を高速転送するためのコントロール信号を駆動パルス発生回路３００に供給するコントローラ２３０とを備え、固体撮像素子１０１の空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号から固定パターンノイズの補正用信号を生成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子から出力される映像信号に対して、前記固体撮像素子を駆動するための基準クロックに基づいて発生する固定パターンノイズによる影響を補正処理する映像信号処理装置であって、前記基準クロックに基づいて前記固体撮像素子の垂直走査用の駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段からの駆動パルスの周期で前記固体撮像素子から出力した空送り領域または垂直オプティカルブラック領域またはその両方の出力信号を基に、前記固定パターンノイズの補正用信号を生成する補正用信号生成手段と、前記駆動パルス発生手段からの駆動パルスの周期を、前記固体撮像素子の空送り領域または垂直オプティカルブラック領域の信号を読み出した後に、任意の有効領域信号の高速転送のために短くする制御信号を、前記駆動パルス発生手段に出力する制御手段とを備え、前記空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号の読み出し時の前記制御手段からの制御信号により前記駆動パルス発生手段から出力された駆動パルスに従って、前記固体撮像素子から出力した映像信号を基に前記補正用信号生成手段で生成した補正用信号により、前記固定パターンノイズに対する補正処理を行うよう構成したことを特徴とする映像信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子を用いた撮像装置において、固体撮像素子からの映像出力信号に対して信号処理を行う映像信号処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ビデオカムやデジタルカメラ等に広く使用されている固体撮像素子を用いた撮像装置においては、撮像素子内で光電変換された微少なレベルの映像信号と、撮像素子を駆動するための振幅数ボルトのパルスが回路内に混在している。また、撮像装置システム内での信号処理用に様々な種類のパルスやクロックが混在することも一般的であり、それらは共通の基準クロックから作られ、互いに同期した信号であることが多い。
【０００３】
それらの同期した信号の高周波成分が、パターン間の容量結合等により、撮像素子からの出力信号に混入すると、モニター画面上で目に見える縦線状の固定パターンノイズとなり画質劣化の要因となる場合がある。特に、低照度下での撮影時には、素子出力信号レベルがより小さくなるため、信号レベルを確保するためには、後段のアンプで数ｄＢ〜数十ｄＢ程度増幅する必要があり、ノイズによる画質劣化がより顕著になる。
【０００４】
従って過去に、それら固定パターンノイズによる影響を低減するための映像信号処理方法がいくつか提案されている。
例えば、固体撮像素子の全画素分の暗時出力信号レベルをメモリに記憶しておき、通常撮像時に、その際の明時出力信号レベルから各画素に対応する暗時出力信号を減算することにより、ノイズ成分をキャンセルするという手法が代表的なものである。
【０００５】
また、他の提案（例えば、特許文献１を参照）としては、図２に示すダミー画素領域のように、垂直転送手段のみによる画素のない空送り部が存在する固体撮像素子に対して、空送り部出力信号に含まれるノイズ成分を負のデータとして扱い、有効領域信号出力に含まれる（信号＋ノイズ）成分を正のデータとして扱い、これらのデータを加算することによりノイズ成分を相殺して除去する手法が開示されている。
【０００６】
さらに、図２に示す前記のダミー画素領域信号と同じく、出力信号に映像信号成分が含まれない、垂直オプティカルブラック領域信号についても、空送り部信号と同様に取り扱うことができるため、文献１に類似した手法が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−１５２０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記のような従来の映像信号処理方式では、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行って、固体撮像素子の一部信号エリアを映像信号として利用するような切り出し方式の手ぶれ補正システムを採用した場合には、空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号は、任意の有効画素エリア信号と同じく垂直高速転送処理によって読み出されるため、正規に取り出すことができない。
【０００８】
通常、ＣＣＤからの読み出しは、１ライン毎の垂直転送周期と１ライン分の水平転送周期を一致させることにより、１ライン毎の読み出し走査が行われる。この際に上記のような切り出し方式の手ぶれ補正システムを採用した場合、システムの垂直ブランキング期間中に余分なラインの信号を高速で掃き出す必要があるため、余分ラインの垂直転送周期は通常の数十倍となり、水平転送周期とは一致しない。従って、画素毎の信号成分を読み出すことができないため、垂直高速転送期間中は水平転送そのものを停止させているのが現状である。このような理由で、上記の手ぶれ補正システムを採用した場合には、空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号は、正規に取り出すことができない。
【０００９】
従って、上記のような手ぶれ補正システムを採用する場合には、前述の特許文献１に記載するような、空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号を用いたノイズ除去方法を使用することができないという問題点を有していた。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行う切り出し方式による手ぶれ補正処理中でも、固定パターンノイズを確実に除去した良好な映像信号を生成することができ、その映像信号を基に画像表示する場合に、不要ノイズによる画質劣化を低減した高品質な表示画像を得ることができる映像信号処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の映像信号処理装置は、固体撮像素子から出力される映像信号に対して、前記固体撮像素子を駆動するための基準クロックに基づいて発生する固定パターンノイズによる影響を補正処理する映像信号処理装置であって、前記基準クロックに基づいて前記固体撮像素子の垂直走査用の駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、前記駆動パルス発生手段からの駆動パルスの周期で前記固体撮像素子から出力した空送り領域または垂直オプティカルブラック領域またはその両方の出力信号を基に、前記固定パターンノイズの補正用信号を生成する補正用信号生成手段と、前記駆動パルス発生手段からの駆動パルスの周期を、前記固体撮像素子の空送り領域または垂直オプティカルブラック領域の信号を読み出した後に、任意の有効領域信号の高速転送のために短くする制御信号を、前記駆動パルス発生手段に出力する制御手段とを備え、前記空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号の読み出し時の前記制御手段からの制御信号により前記駆動パルス発生手段から出力された駆動パルスに従って、前記固体撮像素子から出力した映像信号を基に前記補正用信号生成手段で生成した補正用信号により、前記固定パターンノイズに対する補正処理を行うよう構成したことを特徴とする。
【００１２】
以上により、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行う切り出し方式の手ぶれ補正システムを用いて手ぶれ補正を行った際にも、固体撮像素子の空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号の読み出しを可能とし、それらの信号を基に固定パターンノイズの補正用信号を生成し、その補正用信号を用いて固定パターンノイズの補正処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行う切り出し方式の手ぶれ補正システムを用いて手ぶれ補正を行った際にも、固体撮像素子の空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号の読み出しを可能とし、それらの信号を基に固定パターンノイズの補正用信号を生成し、その補正用信号を用いて固定パターンノイズの補正処理を行うことができる。
【００１４】
そのため、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行う切り出し方式による手ぶれ補正処理中でも、固定パターンノイズを確実に除去した良好な映像信号を生成することができ、その映像信号を基に画像表示する場合に、不要ノイズによる画質劣化を低減した高品質な表示画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を示す映像信号処理装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本実施の形態の映像信号処理装置の構成を示すブロック図である。図２は図１における固体撮像素子１０１の一般的な画素構成図である。図３は従来の切り出し手ぶれ補正方式を用いた際の垂直読み出し動作の説明図である。図４は本実施の形態の映像信号処理装置の垂直読みだし動作の説明図である。
【００１６】
図１および図４において、撮像系ブロック１００では、固体撮像素子１０１から読み出されたアナログ信号がアンプ１０２を通り、Ａ／Ｄコンバータ１０３でデジタル信号に変換される。また２００は、撮像系ブロック１００の出力信号に含まれる固定パターンノイズを除去する回路ブロックであり、２１０は固体撮像素子１０１の空送り領域または垂直オプティカルブラック領域の信号を入力して、固定パターンノイズを除去するための補正用信号を生成する回路ブロックである。また３００は、図４に示す固体撮像素子１０１の駆動用パルス信号４０２やシステムの基準同期信号４０３を発生する回路である。また２３０は、駆動パルス発生回路３００からシステム基準同期信号４０３を受け、駆動パルス発生回路３００からの駆動パルス信号４０２の周期を制御するための制御用信号Ｃ３００や、固定パターンノイズ補正用信号生成回路ブロック２１０による補正用信号生成のタイミング制御を行うための制御用信号Ｃ２１０を出力するコントローラである。
【００１７】
なお、コントローラ２３０は、Ａ／Ｄコンバータ１０３からの出力信号から、固体撮像素子１０１の空送り領域または垂直オプティカルブラック領域の信号を選択して取り込むための制御も行う。
【００１８】
図３と図４において、固体撮像素子１０１の切り出しエリアに対する垂直読みだし期間４０７は、システム全体の規格によって規定される。例えばＴＶ信号規格であったり、対応記録メディアの規格であったりする。図３では、その規格に対応するよう規定される必要ライン数を常に出力しながら、垂直高速転送パルス信号４０４ａと４０４ｂの出力比率を変化させて、手ぶれ補正制御に応じたエリアを切り出して出力する。なお、垂直読みだし期間４０７の出力周期は、水平方向の転送に必要な周期に一致するが、４０４ａおよび４０４ｂの出力周期は水平転送周期には依存しない。
【００１９】
次に、図１において、減算器２２０の出力信号が、固体撮像素子１０１の出力信号から固定パターンノイズを除去した映像信号として後段に送出される動作について、詳細に説明する。
【００２０】
まず、固体撮像素子１０１の出力信号から固定パターンノイズを除去するための補正用信号を生成しようとする場合に、システム基準同期信号４０３のタイミングに従って、コントローラ２３０から駆動パルス発生回路３００に対して、固定撮像素子１０１の空送り部または垂直ＯＢ部信号を読み出すための制御信号Ｃ３００を出力し、この制御信号Ｃ３００に従って、駆動パルス発生回路３００は駆動パルス信号４０２として垂直高速転送パルスの出力を停止して通常速度転送パルスを出力することにより、撮像系ブロック１００は通常速度転送パルスによる通常読み出し動作を行う。
【００２１】
上記読み出し動作を説明すると、図４に示すように、駆動パルス信号４０２として、垂直高速転送信号４０４ａの出力を一時停止して通常転送信号４０６を出力することにより、空送り部または垂直ＯＢ部の信号４０５を読み出す。そして水平方向の転送処理を行って後段の回路に送出した後、高速転送処理を行い、任意のライン数の信号を掃き出すことになる。なお、この場合、高速転送処理されるライン数によっては、通常時よりも転送周期を短くする制御が必要とされることも考えられる。
【００２２】
このようにして読み出された空送り部または垂直ＯＢ部の信号４０５は、図１に示されるアンプ１０２とＡ／Ｄ変換器１０３を通って、後段の信号処理回路２００に入力される。ここで、コントローラ２３０のタイミング制御により、信号４０５は固定パターンノイズ補正用信号生成回路ブロック２１０にも入力され、ラインメモリ２１１に記憶された後、アンプ２１２を通り任意のゲイン補正を行った補正用信号として、減算器２２０に入力される。
【００２３】
一方、固体撮像素子１０１の有効領域出力信号は、コントローラ２３０のタイミング制御により、回路ブロック２１０は通らずに減算器２２０のみに入力される。
このようにして補正用信号生成回路ブロック２１０から出力される補正用信号は、光電変換された信号成分は含まれず、有効領域出力信号の各ラインに同様に含まれる固定パターンノイズ成分に相当するため、減算器２２０において有効領域出力信号からライン毎に減算することによって、固定パターンノイズを除去した映像信号が得られることになる。
【００２４】
以上のように本実施の形態においては、固体撮像素子の駆動パルス発生回路に対して、固体撮像素子の垂直高速転送処理を必要に応じたタイミングで停止させるための制御信号を送るコントローラを備えることにより、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行う切り出し方式の手ぶれ補正システムを用いた際にも、固体撮像素子の空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号から固定パターンノイズの補正用信号を生成することが可能となり、上記のような手ぶれ補正処理中でも固定パターンノイズを除去した映像信号を得ることができる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、メモリ２１１に記憶させる１ライン分の信号を、固体撮像素子１０１の空送り領域信号または垂直オプティカルブラック領域信号から任意に複数ラインを選択して平均化することにより、単画素のノイズやランダムノイズの影響を低減した補正用信号を得ることもできる。
【００２６】
また、コントローラ２３０には駆動パルス発生回路３００から出力されるシステム基準同期信号４０３が入力されるため、選択したラインの信号が、固定パターンノイズ補正用信号生成回路ブロック２１０に入力されるタイミングは容易に検出が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の映像信号処理装置は、固体撮像素子の垂直走査時に一部高速転送処理を行う切り出し方式による手ぶれ補正処理中でも、固定パターンノイズを確実に除去した良好な映像信号を生成することができ、その映像信号を基に画像表示する場合に、不要ノイズによる画質劣化を低減した高品質な表示画像を得ることができるものであり、固体撮像素子を用いた撮像システム等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態の映像信号処理装置の構成を示すブロック図
【図２】図１における固体撮像素子の一般的な画素構成図
【図３】従来の映像信号処理装置における切り出し手ぶれ補正方式を用いた際の垂直読み出し動作の説明図
【図４】本発明の実施の形態の映像信号処理装置における垂直読みだし動作の説明図
【符号の説明】
【００２９】
１００    撮像系回路ブロック
１０１    固体撮像素子
１０２    アンプ
１０３    Ａ／Ｄコンバータ
２００    固定パターンノイズ除去処理回路ブロック
２１０    固定パターンノイズ補正用信号生成回路ブロック
２１１    ラインメモリ
２１２    アンプ
２２０    減算器
２３０    コントローラ
３００    駆動パルス発生回路
４０１    固定撮像素子出力信号
４０２    固定撮像素子の垂直駆動信号
４０３    システム基準同期信号
４０４ａ    固体撮像素子の垂直駆動信号における垂直高速転送信号（１）
４０４ｂ    固体撮像素子の垂直駆動信号における垂直高速転送信号（２）
４０５    固体撮像素子の空送り部または垂直ＯＢ部読み出し信号
４０６    固体撮像素子の空送り部または垂直ＯＢ部読み出し用信号
４０７    固体撮像素子の垂直方向信号読み出し期間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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