(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の信号蓄積時間で入射光を光電変換して画像データとして出力する複数の画素を備えたＸＹアドレス型固体撮像装置において照明光の発光周波数に依存して生じるフリッカノイズを低減するＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法であって、
前記フリッカノイズにより生じる輝度むらの周期の整数倍に一致しない数に設定された所定数の隣接する水平選択線に接続された複数の画素で構成され、前記水平選択線総数の（前記照明光の発光周期／フレーム周期）倍を間隔として１フレーム内で２又は３個所設定された平均輝度検出領域で、前記画像データの平均輝度をフレーム毎に算出し、
前記フレーム間の前記平均輝度の差を算出し、
前記輝度差に基づいて前記信号蓄積時間を変更すること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【請求項２】
請求項１記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
第１の発光周波数の前記照明光に対してフリッカノイズを低減可能な第１の信号蓄積時間を予め設定し、
前記輝度差が所定の閾値を超えたら、第２の発光周波数の照明光に対してフリッカノイズを低減可能な第２の信号蓄積時間に変更すること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【請求項３】
所定の信号蓄積時間で入射光を光電変換して画像データとして出力する複数の画素を備えたＸＹアドレス型固体撮像装置において照明光の発光周波数に依存して生じるフリッカノイズを低減するＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法であって、
１フレーム内に２つの平均輝度検出領域を設け、前記２つの平均輝度検出領域での前記画像データの平均輝度を複数フレームにわたって算出し、
複数の前記平均輝度に対してｓｉｎ項の積和係数及びｃｏｓ項の積和係数をそれぞれ乗じてから、それらの総和を求める積和計算処理を施して積和計算値を算出し、
前記積和計算値に基づいて前記信号蓄積時間を変更し、
前記積和計算処理にて使用する積和係数の総和が、ｓｉｎ項及びｃｏｓ項ともに、それぞれ０（零）になるよう決められていること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【請求項４】
請求項３記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
前記２つの平均輝度検出領域のそれぞれは、１本の水平選択線が割り当てられていること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【請求項５】
所定の信号蓄積時間で入射光を光電変換して画像データとして出力する複数の画素を備えたＸＹアドレス型固体撮像装置において照明光の発光周波数に依存して生じるフリッカノイズを低減するＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法であって、
１フレーム内に２つの平均輝度検出領域を設け、前記２つの平均輝度検出領域での前記画像データの平均輝度を複数フレームにわたって算出し、
複数の前記平均輝度に対してｓｉｎ項の積和係数及びｃｏｓ項の積和係数をそれぞれ乗じてから、それらの総和を求める積和計算処理を施して積和計算値を算出し、
前記積和計算値に基づいて前記信号蓄積時間を変更し、
前記２つの平均輝度検出領域のそれぞれは、１本の水平選択線が割り当てられており、
前記２つの平均輝度検出領域の間隔は、
前記発光周波数：Ａ（Ｈｚ）
前記ＸＹアドレス型固体撮像装置のフレーム周波数：Ｂ（Ｈｚ）
前記水平選択線総数：Ｖ
として、
Ｖ×（１／２−（Ａ／Ｂの剰余））／（Ａ／Ｂ）
に設定すること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか１項に記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
第１の発光周波数の前記照明光に対してフリッカノイズを低減可能な第１の信号蓄積時間を予め設定し、
前記積和計算値が所定の閾値を超えたら、第２の発光周波数の照明光に対してフリッカノイズを低減可能な第２の信号蓄積時間に変更すること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＸＹアドレス型固体撮像装置で室内を撮影する際、室内照明用の蛍光燈により生じてしまう画面のフリッカノイズを低減させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、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、あるいは携帯電話機等の種々の製品に内蔵されて大量に使われるようになってきている。固体撮像装置は大別して、電荷転送型イメージセンサで構成されたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）固体撮像装置と、例えばＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）トランジスタでイメージセンサを構成したＸＹアドレス型固体撮像装置とがある。ＣＭＯＳイメージセンサを用いたＸＹアドレス型固体撮像装置（以下、適宜、ＣＭＯＳイメージセンサと略称する）はＭＯＳＦＥＴの製造プロセスと同一の技術で製造することができ、また単一電源で駆動して消費電力も小さく、さらに各種信号処理回路を同一チップ上に搭載できることから、ＣＣＤ固体撮像装置に代わるものとして有望視されている。
【０００３】
ＣＭＯＳイメージセンサは、複数の垂直選択線と水平選択線とに接続されてマトリクス状に配置された複数の画素領域を有している。各画素領域にはフォトダイオード等の光電変換素子が形成されている。各光電変換素子の受光面に入射した光は光電変換されて素子内に電荷が蓄積される。蓄積された電荷は画素内に設けられたソースフォロワアンプ等で電圧に変換されて増幅され１画素分の画像データとして所定のタイミングで読み出されるようになっている。
【０００４】
所定の水平選択線に接続された複数の画素の画像データは、垂直走査シフトレジスタからの行選択信号により一斉に出力され、次いで水平走査シフトレジスタからの列選択信号に基づいて順次外部システム側に出力される。
【０００５】
ところで、撮像環境が室内の場合、照明には蛍光燈が使用されていることが多い。日本では地域によって蛍光燈の発光周波数が異なり、発光周波数が１００Ｈｚ（電源周波数が５０Ｈｚ）の地域と１２０Ｈｚ（同６０Ｈｚ）の地域がある。この蛍光燈の発光周波数と従来のＣＭＯＳイメージセンサの信号蓄積時間との関係を図６（ａ）、（ｂ）及び図７（ａ）、（ｂ）に示す。これらの図は横軸に時間をとり、縦軸に蛍光燈の発光量をとっている。図６及び図７の（ａ）は、発光周波数が１００Ｈｚ（発光周期（点滅周期）：１／１００ｓｅｃ（秒））の蛍光燈の場合であり、（ｂ）は、発光周波数が１２０Ｈｚ（発光周期：１／１２０ｓｅｃ）の蛍光燈の場合を示している。
【０００６】
図６（ａ）、（ｂ）において、１フレームの先頭から第ｘライン目の水平選択線（以下、第ｘラインという）に接続された画素のフォトダイオードによる信号蓄積について説明する。第ｘラインでの信号蓄積開始時刻をｌｘｂ、信号蓄積終了時刻をｌｘｅ、信号蓄積時間（積分期間）をｔｓとする。
【０００７】
なお、先頭の水平選択線から末尾の水平選択線までの垂直走査期間及び垂直ブランキング期間の合計を１フレーム周期Ｔとすると、一例として１フレーム周期Ｔ＝１／３０（ｓｅｃ）であり、したがって、フレーム周波数ｆ＝３０Ｈｚである。
また、フォトダイオードでの信号蓄積期間ｔｓは、フォトダイオードをリセットするリセットパルスの入力から画像データを読み出すまでの期間となるので、リセットパルスの入力のタイミングを変えることにより信号蓄積時間ｔｓを変更できるようになっている。
【０００８】
まず、図６（ｂ）に示すように、発光周期が１／１２０ｓｅｃの蛍光燈の場合には、蛍光燈の発光周期の整数倍（４倍）がＣＭＯＳイメージセンサの１フレーム周期に一致する。従って、第ｘラインでの信号蓄積開始時刻ｌｘｂ及び信号蓄積終了時刻ｌｘｅは、ｎフレーム目と次のｎ＋１フレーム目とで蛍光燈の発光周期に対して同一のタイミングになる。このため、発光周波数が１２０Ｈｚの蛍光燈の下での撮像では、フレーム間での映像の明るさ（図中のハッチング部分の面積）は一定になる。
【０００９】
一方、図６（ａ）に示すように、発光周期が１／１００ｓｅｃの蛍光燈の場合には、蛍光燈の発光周期の整数倍がＣＭＯＳイメージセンサの１フレーム周期に一致せず、本例では１フレーム当り１００／３０≒３．３周期となる。従って、信号蓄積時間ｔｓを蛍光燈の発光周期に合わせない限り、第ｘラインでの信号蓄積開始時刻ｌｘｂ及び信号蓄積終了時刻ｌｘｅは、ｎフレーム目と次のｎ＋１フレーム目とで蛍光燈の発光周期に対して同一のタイミングにならない。このため、発光周波数が１００Ｈｚの蛍光燈の下での撮像では、フレーム間での映像の明るさがフレーム毎に異なってしまう。
【００１０】
次に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、同一フレーム内で異なる水平ライン（第ｘライン及び第ｙライン）に接続された画素での信号蓄積について説明する。ここで、第ｙラインの信号蓄積開始時刻をｌｙｂとし信号蓄積終了時刻をｌｙｅとする。信号蓄積時間ｔｓは第ｘラインと同一である。
【００１１】
図示からも明らかなように、第ｘラインの信号蓄積開始時刻ｌｘｂ及び信号蓄積終了時刻ｌｘｅと、第ｙラインの信号蓄積開始時刻ｌｙｂ及び信号蓄積終了時刻ｌｙｅとは、発光周波数が１００Ｈｚ及び１２０Ｈｚの双方の蛍光燈の発光周期に対して同一のタイミングにならない。このため、発光周波数が１００Ｈｚ及び１２０Ｈｚの双方の蛍光燈の下で、同一フレーム内のライン間毎の明るさが違って見えてしまう。
【００１２】
図８は、図６及び図７を用いて説明した上記現象の具体例を示している。図８（ａ）は、発光周波数が１００Ｈｚの蛍光燈の下で撮像したｎフレーム目の画像を例示し、図８（ｂ）は、同ｎ＋１フレーム目の画像を例示している。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、発光周波数が１００Ｈｚの蛍光燈の下で撮像した画像には、画面内に３．３周期の明暗の横縞が現われると共に、それらの縞が上方向又は下方向に徐々に移動する現象が観察される。この現象が、発光周波数１００Ｈｚの蛍光燈の下で撮像した画像に表れるフリッカノイズである。
【００１３】
図８（ｃ）は、発光周波数が１２０Ｈｚの蛍光燈の下で撮像したｎフレーム目の画像を例示し、図８（ｄ）は、同ｎ＋１フレーム目の画像を例示している。図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、発光周波数が１２０Ｈｚの蛍光燈の下で撮像した画像には、画面内に静止した４周期の明暗の横縞が観察される。この現象が、発光周波数１２０Ｈｚの蛍光燈の下で撮像した画像に表れるフリッカノイズである。
【００１４】
ＣＭＯＳイメージセンサに対し、ＣＣＤイメージセンサにおいてもフリッカノイズは発生する。ＣＣＤイメージセンサにおいては、特徴的な画像データの読み出し方法を用いているため、図８（ａ）〜（ｄ）に示すような同一画面上での輝度ムラは生じない。従って、発光周波数が１２０Ｈｚの蛍光燈下ではフリッカノイズは生じない。また、発光周波数が１００Ｈｚの蛍光燈の下ではフレーム間での明暗差が生じるフリッカノイズだけが生じる。このフリッカノイズを低減する方法について図９を用いて簡単に説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、蛍光燈の発光周波数と従来のＣＤＤイメージセンサの信号蓄積時間ｔｓとの関係を示している。これらの図は横軸に時間をとり、縦軸に蛍光燈の発光量をとっている。図９（ａ）は、発光周波数が１００Ｈｚの蛍光燈の場合であり、図９（ｂ）は、発光周波数が１２０Ｈｚの蛍光燈の場合を示している。
【００１５】
ＣＤＤイメージセンサのフリッカノイズの低減方法では、図９に示すように、１フレームでの信号蓄積時間ｔｓ（信号蓄積開始時刻ｓｂ、信号蓄積終了時刻ｓｅ）を、発光周波数が１００Ｈｚの蛍光燈下でフリッカが生じない、例えば蛍光燈の発光周期１／１００の３倍に固定する。信号蓄積時間ｔｓを予め３／１００ｓｅｃに設定しておけば、発光周波数が１００Ｈｚでも１２０Ｈｚでもフリッカを生じることなく使用できる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＣＭＯＳイメージセンサでは、上述のように発光周波数が１００Ｈｚと１２０Ｈｚのそれぞれでフリッカが生じており、発光周波数が１００Ｈｚと１２０Ｈｚの双方でフリッカが生じない信号蓄積時間ｔｓは、１／３０ｓｅｃのフレーム周期内では存在しない。このため、上記ＣＤＤイメージセンサのフリッカノイズの低減方法をＣＭＯＳイメージセンサにそのまま適用することはできない。
【００１７】
本発明の目的は、室内を撮影する際、室内照明用の蛍光燈により生じるフリッカノイズを低減させるＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、所定の信号蓄積時間で入射光を光電変換して画像データとして出力する複数の画素を備えたＸＹアドレス型固体撮像装置において照明光の発光周波数に依存して生じるフリッカノイズを低減するＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法であって、１フレーム内に割り当てた所定の平均輝度検出領域で、前記画像データの平均輝度をフレーム毎に算出し、前記フレーム間の前記平均輝度の差を算出し、前記輝度差に基づいて前記信号蓄積時間を変更することを特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法によって達成される。
【００１９】
上記目的は、所定の信号蓄積時間で入射光を光電変換して画像データとして出力する複数の画素を備えたＸＹアドレス型固体撮像装置において照明光の発光周波数に依存して生じるフリッカノイズを低減するＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法であって、１フレーム内に２つの平均輝度検出領域を設け、前記２つの平均輝度検出領域での前記画像データの平均輝度を複数フレームにわたって算出し、複数の前記平均輝度に対して積和計算処理を施して積和計算値を算出し、前記積和計算値に基づいて前記信号蓄積時間を変更することを特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法によって達成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態によるＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法について図１乃至図３を用いて説明する。まず、本実施の形態によるＸＹアドレス型固体撮像装置であるＣＭＯＳイメージセンサの概略の構成を図１を用いて説明する。図１は、ｍ行ｎ列の画素配列を有するＣＭＯＳイメージセンサ１の４×４画素分の回路例を示している。複数の垂直選択線ＣＬ１〜ＣＬ４と水平選択線ＲＷ１〜ＲＷ４とに接続される画素領域Ｐ１１〜Ｐ４４がマトリクス状に配列されている。各画素領域Ｐ１１〜Ｐ４４には光電変換素子としてフォトダイオード１０が形成されている。光電変換素子はフォトダイオード１０に代えて例えばフォトゲートを用いてもよい。
【００２１】
ＣＭＯＳイメージセンサ１は、各画素領域Ｐ１１〜Ｐ４４に例えばＭＯＳＦＥＴ（本実施形態ではｎ−ｃｈ（ｎチャネル）ＭＯＳＦＥＴを例示している）で構成されるソースフォロワアンプ１４や水平選択トランジスタ１６等が配置されたＡＰＳ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｐｉｘｅｌ  Ｓｅｎｓｏｒ）構成を有している。
以下、行番号をｍとし、列番号をｎとして画素領域Ｐｍｎの回路構成について説明する。画素領域Ｐｍｎ内のフォトダイオード１０のカソード側は、例えばｎ−ｃｈＭＯＳＦＥＴのリセットトランジスタ１２のソース電極及びソースフォロワアンプ１４のゲート電極に接続されている。
【００２２】
各リセットトランジスタ１２のドレイン電極は、リセット電圧ＶＲが印加されるリセット電圧供給線ＶＲｍに接続され、ゲート電極はリセット信号線ＲＳＴｍに接続されている。ソースフォロワアンプ１４のドレイン電極はリセット電圧供給線ＶＲｍに接続され、ソース電極は例えばｎ−ｃｈＭＯＳＦＥＴの水平選択トランジスタ１６のドレイン電極に接続されている。各水平選択トランジスタ１６のゲート電極は選択信号が供給される水平選択線ＲＷｍに接続されている。各水平選択トランジスタ１６のソース電極は垂直選択線ＣＬｎに接続されている。
【００２３】
リセット電圧供給線ＶＲｍ及び水平選択線ＲＷｍは、垂直走査シフトレジスタ／リセット制御回路４に接続されている。垂直走査シフトレジスタ／リセット制御回路４内に設けられた不図示のシフトレジスタにより、所定のタイミングで水平選択線ＲＷｍに順次選択信号が出力されるようになっている。
【００２４】
各垂直選択線ＣＬｎは、それぞれアンプ／ノイズキャンセル回路６と例えばｎ−ｃｈＭＯＳＦＥＴの列選択トランジスタ２０とを介して信号共通出力線３０に接続されている。列選択トランジスタ２０のゲート電極には、水平走査シフトレジスタ８から列選択信号が所定タイミングで順次入力され、アンプ／ノイズキャンセル回路６により固定パターン雑音の除去された画像データが順次信号共通出力線３０に出力され、アンプ３２を介して外部システムに送出されるようになっている。
【００２５】
次に、本ＣＭＯＳイメージセンサ１の動作について簡単に説明する。まず、リセット信号ＲＳＴによりリセットトランジスタ１２が所定のタイミングでオンになると、フォトダイオード１０がリセット電位ＶＲに充電される。次いで光の入射に伴いフォトダイオード１０の放電が始まり、リセット電位ＶＲより電位が低下する。所定時間の経過後に水平選択信号ＲＷが水平選択線ＲＷｍに出力されると当該水平選択線ＲＷｍに接続された水平選択トランジスタ１６のゲート電極に当該水平選択信号ＲＷが入力して水平選択トランジスタ１６がオンになる。これによりソースフォロワアンプ１４からの出力電圧が画素領域Ｐｍｎの画像データとして垂直選択線ＣＬｎに出力される。
【００２６】
以上の基本構成を有するＣＭＯＳイメージセンサにおけるフリッカノイズ低減方法について図２及び図３を用いて説明する。図２は、本実施の形態によるＣＭＯＳイメージセンサにおけるフリッカノイズ低減方法の手順を示している。図３は、ＣＭＯＳイメージセンサの受光面を模式的に示している。
【００２７】
図２において、まず、ＣＭＯＳイメージセンサの信号蓄積時間の初期値を発光周波数が１２０Ｈｚの蛍光燈の下でフリッカノイズが生じない信号蓄積時間ｔｓに設定する（ステップＳ１）。蛍光燈の発光周期が１／１２０ｓｅｃの場合、フリッカノイズによる１フレーム内の輝度むら（図８（ａ）〜（ｄ）に示した明暗の変化）は、１／１２０ｓｅｃで周期的になる。従って、当該周期の整数倍であってＣＭＯＳイメージセンサの１フレーム周期の１／３０ｓｅｃ以下となる１／１２０、２／１２０、３／１２０、又は４／１２０ｓｅｃが、発光周波数１２０Ｈｚの蛍光燈の下でフリッカノイズを生じさせない信号蓄積時間ｔｓの取り得る値となる。
【００２８】
次に、所定の平均輝度検出領域での画像データの平均輝度（Ｙave）をフレーム毎に算出する（ステップＳ２）。図３には斜線で示した平均輝度検出領域５０がほぼ等間隔で水平選択線ｄ２本おきに３個所示されている。１本の水平選択線には図３中、Ｈ方向（水平方向）に複数の画素が接続されている。平均輝度検出領域５０は、所定数の隣接する水平選択線に接続された複数の画素で構成される。また、各平均輝度検出領域５０の水平選択線の本数ｄ１は、フリッカノイズにより生じる輝度むらの周期の整数倍に一致しない数に設定する。
【００２９】
例えば、蛍光燈の発光周期が１／１００ｓｅｃの場合、フリッカノイズによる１フレーム内の輝度むらは、１／１００ｓｅｃで周期的になる。一方、フレーム周波数が３０Ｈｚの場合、１フレーム周期は１／３０ｓｅｃである。従って、各平均輝度検出領域５０の水平選択線の本数ｄ１を１フレームの水平選択線総数Ｖのほぼ３／１０倍、６／１０倍、又は９／１０倍に設定すると、輝度むらの周期の整数倍で輝度検出してしまうことになり、どのフレームの平均輝度も同じになって輝度差を利用した蛍光燈の種別判別ができなくなってしまう。従って、フレーム周波数が３０Ｈｚの場合には、各平均輝度検出領域５０の水平選択線の本数ｄ１は、１フレームの水平選択線総数Ｖの３／１０倍、又は６／１０倍、あるいは９／１０倍以外の数に設定する必要がある。図３では、水平選択線総数Ｖの１／１０の数の水平選択線からなる平均輝度検出領域５０を例示している。
【００３０】
なお、平均輝度検出領域は、水平選択線総数Ｖの３／１０倍を間隔として１フレーム内で１乃至３個所設定することが望ましい。
【００３１】
次に、各フレーム間（例えば当該フレームとその直前フレーム）の平均輝度差Ｙｄaveを算出する（ステップＳ３）。次に平均輝度差Ｙｄaveが所定の閾値を超えているか否かを判断する（ステップＳ４）。平均輝度差Ｙｄaveが閾値を超えていたらフレーム毎に輝度差が生じているので蛍光燈の発光周波数が１００Ｈｚであると判断し、当該発光周波数でフリッカが生じない信号蓄積時間ｔｓに設定する（ステップＳ５）。
【００３２】
上述のように、蛍光燈の発光周期が１／１００ｓｅｃの場合、フリッカノイズによる１フレーム内の輝度むらは、１／１００ｓｅｃで周期的になる。従って、当該周期の整数倍であってＣＭＯＳイメージセンサの１フレーム周期１／３０ｓｅｃ以下となる１／１００、２／１００、又は３／１００ｓｅｃが、発光周波数１００Ｈｚの蛍光燈の下でフリッカノイズを生じない信号蓄積時間ｔｓの取り得る値となる。
【００３３】
ステップＳ４で平均輝度差Ｙｄaveが閾値を超えていないと判断されれば、フレーム毎に輝度差は生じておらず、蛍光燈の発光周波数が１２０Ｈｚであると判断し、当該発光周波数の下でフリッカノイズが生じない初期設定の信号蓄積時間ｔｓのままにしておく（ステップＳ６）。
【００３４】
以上の手順により撮像環境下の蛍光燈の発光周波数を自動判別し、リセット信号ＲＳＴの入力タイミングを調節して信号蓄積時間ｔｓを変更することによりフリッカノイズを低減させることができる。
【００３５】
このように本実施の形態によれば、平均輝度検出領域５０の平均輝度をフレーム毎に検出して、フレーム間の輝度差を算出することで撮像環境を最適にすることができる。これにより、室内を撮影する際、室内照明用の蛍光燈により生じるフリッカノイズを低減させることができる。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態によるＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法について図４及び図５を用いて説明する。本実施の形態においても、フレーム周波数が３０Ｈｚの図１に示したＣＭＯＳイメージセンサに対して、蛍光燈の発光周波数が１００Ｈｚ又は１２０Ｈｚの２種である場合について説明する。図４は、ＣＭＯＳイメージセンサの受光面を模式的に示している。図５は、本実施の形態で用いる積和係数を示している。
【００３７】
図４には、例として受光面中央付近に配置された斜線で示した２個所の平均輝度検出領域５２、５４が示されている。平均輝度検出領域５２、５４にはそれぞれ１本の水平選択線が割り当てられている。平均輝度検出領域５２、５４の間隔は、水平選択線約ｄ３本分であり、発光周波数：Ａ（Ｈｚ）、ＣＭＯＳイメージセンサのフレーム周波数：Ｂ（Ｈｚ）、水平選択線総数：Ｖ本として、
【００３８】
ｄ３＝Ｖ×（１／２−（Ａ／Ｂの剰余））／（Ａ／Ｂ）
【００３９】
に設定されている。
平均輝度検出領域５２、５４の間隔を設定する上記式において、数値１／２は、輝度むら１周期に対して最大強度から最小強度（明から暗又は暗から明）への変化が１／２周期であることを示している。Ａ／Ｂは、フリッカノイズによる１フレーム内にある輝度むらの周期の数を示しており、（Ａ／Ｂの剰余）は１フレーム内の輝度むらの周期の端数を表している。（１／２−（Ａ／Ｂの剰余））をＡ／Ｂで除することにより、平均輝度検出領域５２、５４で輝度むらの最大強度及び最小強度を必ず検出することができる間隔ｄ３を求めることができる。
【００４０】
本例では、発光周波数Ａ＝１００Ｈｚ、ＣＭＯＳイメージセンサのフレーム周波数Ｂ＝３０Ｈｚとして、平均輝度検出領域５２、５４の間隔ｄ３は、水平選択線総数Ｖの１／２０倍になる。
【００４１】
以上の構成において、まず、ＣＭＯＳイメージセンサの信号蓄積時間を発光周波数が１２０Ｈｚの蛍光燈の下でフリッカレスとなる信号蓄積時間ｔｓに初期設定する（図２のステップＳ１に相当）。
【００４２】
次に、平均輝度検出領域５２、５４でのそれぞれの画像データの平均輝度Ｙave52、Ｙave54を１５．５フレーム分（全３１個の平均輝度データになる）算出する（図２のステップＳ２に相当）。
【００４３】
次に、全３１個の平均輝度Ｙave52、Ｙave54の先頭データから末尾データに向かって図５に示すような積和係数を用いた積和計算（ｃｏｓ、ｓｉｎ）を順次行う。図５は左欄にｃｏｓ項の係数を第０項から第３０項まで示し、右欄にｓｉｎ項の係数を第０項から第３０項まで示している。ｃｏｓ項の第０項から第３０項までの各係数はそれらの値の総和が０になるように決められている。ｓｉｎ項の第０項から第３０項までの各係数もそれらの値の総和が０になるように決められている。
【００４４】
積和計算を具体的に説明すると、第１フレームの平均輝度検出領域５２の平均輝度Ｙave52（１）に図５の第０項のｃｏｓ項の係数−０．２５を乗じた値と、同平均輝度Ｙave52（１）に図５の第０項のｓｉｎ項の係数０を乗じた値とを求める。
【００４５】
次に、第１フレームの平均輝度検出領域５４の平均輝度Ｙave54（１）に図５の第１項のｃｏｓ項の係数−０．２５を乗じた値と、同平均輝度Ｙave54（１）に図５の第１項のｓｉｎ項の係数−０．２５を乗じた値とを求める。
【００４６】
以下同様にして、第ｎフレームの平均輝度検出領域５２の平均輝度Ｙave52（ｎ（１５．５フレーム目のｎは１６とする））に図５の第（２ｎ−２）項のｃｏｓ項の係数を乗じた値と、同平均輝度Ｙave52（ｎ）に図５の第（２ｎ−２）項のｓｉｎ項の係数を乗じた値とを求める。
【００４７】
また、第ｎフレームの平均輝度検出領域５４の平均輝度Ｙave54（ｎ）に図５の第（２ｎ−１）項のｃｏｓ項の係数を乗じた値と、同平均輝度Ｙave54（ｎ）に図５の第（２ｎ−１）項のｓｉｎ項の係数を乗じた値とを求める。
【００４８】
さらに、求めた全６２個の値の総和をとることにより積和計算値（Ｙｆave）が求まる（図２のステップＳ３に相当）。
【００４９】
発光周波数が１２０Ｈｚの蛍光燈の下で撮像している場合には、積和計算値（Ｙｆave）は、０に近い値になる。一方、発光周波数が１００Ｈｚの蛍光燈の下で撮像している場合には、発光周波数が１２０Ｈｚの蛍光燈の下でフリッカノイズを生じない信号蓄積時間ｔｓが設定されていると必ずフリッカノイズが生じるため、Ｙｆaveの値は大きくなる。
【００５０】
従って、Ｙｆave≒０であれば発光周波数が１２０Ｈｚの蛍光燈の撮像環境であると判別し、Ｙｆave＞０であれば発光周波数が１００Ｈｚの蛍光燈の撮像環境であると判別する（図２のステップＳ４に相当）。
【００５１】
このように本実施の形態によれば、１フレーム内に２つの平均輝度検出領域５２、５４を設け、２つの平均輝度検出領域５２、５４での画像データの平均輝度Ｙave52、Ｙave54を複数フレームにわたって算出し、複数の平均輝度Ｙave52、Ｙave54に対して積和計算処理を施して積和計算値Ｙｆaveを算出し、積和計算値Ｙｆaveに基づいて信号蓄積時間ｔｓを変更して撮像環境を最適にすることができる。これにより、室内を撮影する際、室内照明用の蛍光燈により生じるフリッカノイズを低減させることができる。
【００５２】
なお、第１及び第２の本実施の形態によるＣＭＯＳイメージセンサにおけるフリッカノイズ低減方法は、ＣＭＯＳイメージセンサの電源投入時のみに実行するようにしてもよいし、あるいは、ＣＭＯＳイメージセンサの動作中に定期的に実行するようにしてもよい。
【００５３】
以上説明したように、上記第１及び第２の実施の形態によれば、イメージエリア内の画素からの情報だけで撮像環境を自動検出でき、その検出結果から信号蓄積時間ｔｓの調整だけでフリッカノイズを低減させることができる。そのため、イメージセンサの性能を大幅に向上させることができるようになる。
【００５４】
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、第１の発光周波数が１２０Ｈｚ、第２の発光周波数が１００Ｈｚ、及びフレーム周波数が３０Ｈｚの場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、各発光周波数が別の値でももちろん適用可能である。
【００５５】
また、上記第２の実施の形態では、平均輝度検出領域５２、５４でのそれぞれの画像データの平均輝度Ｙave52、Ｙave54を１５．５フレーム分（全３１個の平均輝度データになる）算出したが、本発明はこれに限られない。図５に示した積和係数の項数を異ならせて、当該項数に対応させた複数フレーム分の平均輝度を算出するようにしてももちろんよい。
【００５６】
以上説明した実施の形態によるＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法は、以下のようにまとめられる。
（付記１）
所定の信号蓄積時間で入射光を光電変換して画像データとして出力する複数の画素を備えたＸＹアドレス型固体撮像装置において照明光の発光周波数に依存して生じるフリッカノイズを低減するＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法であって、
１フレーム内に割り当てた所定の平均輝度検出領域で、前記画像データの平均輝度をフレーム毎に算出し、
前記フレーム間の前記平均輝度の差を算出し、
前記輝度差に基づいて前記信号蓄積時間を変更すること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００５７】
（付記２）
付記１記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
前記平均輝度検出領域は、所定数の隣接する水平選択線に接続された複数の画素で構成されること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００５８】
（付記３）
付記２記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
前記所定数は、前記フリッカノイズにより生じる輝度むらの周期の整数倍に一致しない数に設定すること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００５９】
（付記４）
付記３記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
前記所定数は、フレーム周波数が３０Ｈｚの場合、１フレームの前記水平選択線総数の３／１０倍、又は６／１０倍、あるいは９／１０倍以外の数に設定すること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００６０】
（付記５）
付記４記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
前記平均輝度検出領域は、前記水平選択線総数の３／１０倍を間隔として１フレーム内で１乃至３個所設定すること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００６１】
（付記６）
所定の信号蓄積時間で入射光を光電変換して画像データとして出力する複数の画素を備えたＸＹアドレス型固体撮像装置において照明光の発光周波数に依存して生じるフリッカノイズを低減するＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法であって、
１フレーム内に２つの平均輝度検出領域を設け、前記２つの平均輝度検出領域での前記画像データの平均輝度を複数フレームにわたって算出し、
複数の前記平均輝度に対して積和計算処理を施して積和計算値を算出し、
前記積和計算値に基づいて前記信号蓄積時間を変更すること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００６２】
（付記７）
付記６記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
前記２つの平均輝度検出領域のそれぞれは、１本の水平選択線が割り当てられていること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００６３】
（付記８）
付記７記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
前記２つの平均輝度検出領域の間隔は、
前記発光周波数：Ａ（Ｈｚ）
前記ＸＹアドレス型固体撮像装置のフレーム周波数：Ｂ（Ｈｚ）
前記水平選択線総数：Ｖ
として、
Ｖ×（１／２−（Ａ／Ｂの剰余））／（Ａ／Ｂ）
に設定すること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００６４】
（付記９）
付記８記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
Ａ＝１００Ｈｚ、Ｂ＝３０Ｈｚとして、前記２つの平均輝度検出領域の間隔は、前記水平選択線総数Ｖの１／２０倍に設定すること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００６５】
（付記１０）
付記１乃至９のいずれか１項に記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
第１の発光周波数の前記照明光に対してフリッカノイズを低減可能な第１の信号蓄積時間を予め設定し、
前記輝度差又は前記積和計算値が所定の閾値を超えたら、第２の発光周波数の照明光に対してフリッカノイズを低減可能な第２の信号蓄積時間に変更すること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００６６】
（付記１１）
付記１０記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
前記第１の発光周波数は１２０Ｈｚであり、前記第２の発光周波数は１００Ｈｚであること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００６７】
（付記１２）
付記１１記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
フレーム周波数が３０Ｈｚの場合、
前記第１の信号蓄積時間は、１／１２０、２／１２０、３／１２０、又は４／１２０（秒）のいずれかに設定され、
前記第２の信号蓄積時間は、１／１００、２／１００、又は３／１００（秒）のいずれかに設定されること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００６８】
（付記１３）
付記５記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
前記積和計算処理にて使用する積和係数の総和が、ｓｉｎ項及びｃｏｓ項ともに、それぞれ０（零）になるよう決められていること
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００６９】
（付記１４）
付記１乃至１３のいずれか１項に記載のＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法において、
前記輝度差又は前記積和計算値に基づく前記信号蓄積時間の変更は、少なくとも前記ＸＹアドレス型固体撮像装置の電源投入時に行うこと
を特徴とするＸＹアドレス型固体撮像装置のフリッカノイズ低減方法。
【００７０】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、室内を撮影する際、室内照明用の蛍光燈により生じてしまうフリッカノイズを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるＣＭＯＳイメージセンサ１の４×４画素分の回路例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるＣＭＯＳイメージセンサのフリッカノイズ低減方法の手順を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるＣＭＯＳイメージセンサのフリッカノイズ低減方法を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態によるＣＭＯＳイメージセンサのフリッカノイズ低減方法を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるＣＭＯＳイメージセンサのフリッカノイズ低減方法で用いる積和係数を示す図である。
【図６】蛍光燈の発光周波数と従来のＣＭＯＳイメージセンサの信号蓄積時間との関係を示す図である。
【図７】蛍光燈の発光周波数と従来のＣＭＯＳイメージセンサの信号蓄積時間との関係を示す図である。
【図８】従来のＣＭＯＳイメージセンサにおけるフリッカノイズの発生状態を示す図である。
【図９】従来のＣＣＤ固体撮像装置におけるフリッカノイズ低減方法を示す図である。
【符号の説明】
１  ＣＭＯＳイメージセンサ
４  垂直走査シフトレジスタ／リセット制御回路
６  アンプ／ノイズキャンセル回路
８  水平走査シフトレジスタ
１０  フォトダイオード
１２  リセットトランジスタ
１４  ソースフォロワアンプ
１６  水平選択トランジスタ
２０  列選択トランジスタ
３０  信号共通出力線
３２、４８、５４、５５  アンプ
４０  定電流電源
５０、５２、５４  平均輝度検出領域
ＣＬ１〜ＣＬ４、ＣＬｎ  垂直選択線
Ｐ１１〜Ｐ４４、Ｐｍｎ  画素領域
ＲＳＴ  リセット信号
ＲＳＴ１〜ＲＳＴ４、ＲＳＴｍ  リセット信号線
ＲＷ１〜ＲＷ４、ＲＷｎ  水平選択線
ＶＲ  リセット電圧
ＶＲｍ  リセット電圧供給線
【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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