JPH1075396A - 固体撮像素子の信号補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暗電流成分を求めるための操作を、撮像前に
いちいち行う必要のない固体撮像素子の信号補正装置を
提供する。 【解決手段】 リニアセンサ１の走行時の加速領域に遮
光部材を設け、この領域を通過中のリニアセンサ１から
暗電流成分だけが出力されるようにする。出力された暗
電流成分は、加算器１３、ＦＩＦＯ１４、ラッチ２２を
用いて例えば４ライン分加算され、さらに加算結果は割
り算器１５により平均化されて、その結果が暗電流成分
データとしてメモリ１６に記憶される。そして撮影時に
は、引き算器１７において、リニアセンサ１からの信号
出力から、メモリ１６から読み出される暗電流成分デー
タを差し引くようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤなどの固体
撮像素子の出力信号にノイズとなって現れる暗電流成分
を補正して、画質の向上を実現する固体撮像素子の信号
補正装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤなどの固体撮像素子は、副走査方
向に一定速度で走行しながら一定間隔ごとにデータを取
り込んで撮像を行うことによってカメラなどの画像入力
装置として使用されているが、走行を高速で行う時には
走行の最初と最後に走行速度が一定でない加速期間と減
速期間が存在するため、撮像領域の前後には加減速領域
を設ける必要がある。

【０００３】また、ＣＣＤなどの固体撮像素子では、暗
電流成分がノイズとなって現れて、画質の劣化に繋がっ
ている。この暗電流は画素ごとに異なる固有の値と温度
特性を持っているため、例えば１次元のラインセンサを
走行させるような場合には暗電流成分が縞となって画像
に現れてしまう。

【０００４】そこで、このような各画素ごとの暗電流成
分を補正するために、遮光時の各画素ごとの出力を画素
ごとの暗電流成分として求めて記憶素子に記録してお
き、撮像時に記録した内容を読み出しながら信号成分か
ら差し引いていく方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、暗電流
は、温度・蓄積時間などの要因によって各画素ごとの値
が変化するため、撮像の際にはその時の条件での暗電流
成分に基づいた補正を行わなければ、正確な補正が確保
できない。そのため、従来の固体撮像素子の信号補正装
置では、撮像前にいちいち遮光して暗電流成分を求めて
から補正を行うなど暗電流成分を求める操作と、そのた
めの時間が必要であった。

【０００６】本発明の目的は、暗電流成分を求めるため
の操作を、撮像前にいちいち行う必要のない固体撮像素
子の信号補正装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の固体撮像素子の信号補正装置は、複数の画
素がライン状に配置され各画素ごとの出力を時系列的に
１画素ずつ出力する固体撮像素子と、該固体撮像素子を
走行させるときの加速領域で且つ固体撮像素子から暗電
流成分を出力させる遮光した暗電流成分取り込み領域
と、前記固体撮像素子を走行させて撮像する撮像領域
と、前記暗電流成分取り込み領域を通過中に前記固体撮
像素子から出力される各画素ごとの暗電流成分を演算し
て補正用の暗電流成分データを求める演算部と、該演算
部で求めた暗電流成分データを記憶する記憶部と、撮像
時に前記固体撮像素子からの信号出力から前記記憶部か
ら読み出される暗電流成分データを差し引く暗電流引き
算部と、を備えたことを特徴としている。

【０００８】上記構成によれば、撮像開始と同時に加速
期間中に暗電流成分を取り込んで暗電流成分データを求
め、撮像中に信号出力から暗電流成分データを引いて画
像データの補正を行うことが可能となる。その結果、暗
電流の補正値を求めるといった操作を、撮像前にいちい
ち行う必要がなくなる。

【０００９】また、得られる暗電流成分データは温度や
蓄積時間などの条件が撮影時と全く同じ各画素ごとの値
であるので、暗電流成分を画素ごとに正確に補正して高
画質の画像データを得ることもできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る固
体撮像素子の信号補正装置のブロック図である。図１に
示すように、上記信号補正装置には、ＣＣＤなどの固体
撮像素子のリニアセンサ１が設けられている。リニアセ
ンサ１は図２に示すように副走査方向に走行し、リニア
センサ１が走行する平面上には撮像面４が設定されてい
る。リニアセンサ１は走行開始位置２から走行を開始し
て、撮像面４まで移動する間は加速し、撮像面４では一
定走行速度Ｖで走行する。

【００１１】リニアセンサ１には、図３に示すように、
一走行期間中は走行速度によらず、常に一定の蓄積時間
となるようなタイミング信号ＳＨがタイミング発生回路
２０から供給されている。加速を行う走行開始位置から
撮像面４までの間の領域は、暗電流成分取り込み領域３
として設定された完全に遮光された領域であり、この暗
電流成分取り込み領域３を通過中のリニアセンサ１から
出力される信号は完全に暗電流成分だけとなる。また暗
電流成分取り込み領域３には、図２にハッチングで示し
たように、リニアセンサ１への光を遮光するための遮光
部材６が設けられる。

【００１２】暗電流成分取り込み領域３において、リニ
アセンサ１から出力される暗電流成分信号はアンプ１１
で増幅された後、図４に示すようにタイミング発生回路
２０から供給されるタイミング信号ＡＤＣＫによってＡ
／Ｄ変換器１２でデジタルデータに変換された後、まず
最初の１ライン分の暗電流信号Ａ１がＦＩＦＯメモリ１
４にタイミング信号ＦＩＣＫによって記憶されていく。
このとき、図３に示すように加算器１３の入力のうちＦ
ＩＦＯメモリ１４側から出力されたデータがラッチされ
たものは０になるようにしておき、加算器１３からはリ
ニアセンサ１からの出力がそのまま出されるようにされ
ている。このようにして、Ａ１の出力が終わった時に
は、ＦＩＦＯメモリ１４にはＡ１の全画素分のデータが
Ｆ１として記憶されている。

【００１３】リニアセンサ１から次のラインの出力Ａ２
が出され始めると、ＦＩＦＯメモリ１４に記憶されてい
たｎ番目の画素のデータｆｏnが、対応するｎ番目の画
素の暗電流信号ａnがリニアセンサ１から出力されるタ
イミングに合わせて供給されるタイミング信号ＦＯＣＫ
によって読み出されてからＬＣＫによってラッチ２２で
ラッチされて、リニアセンサ１からの暗電流信号ａnと
共に加算器１３に入力されていく。加算器１３からの出
力は暗電流信号ａnとＦＩＦＯメモリ１４から読み出さ
れたデータｆｏnの和の値となっていて、これがＦＩＦ
Ｏメモリ１４に記憶される入力信号ｆｉnとしてＦＩＣ
Ｋによって再びＦＩＦＯメモリ１４に記憶されていく。

【００１４】リニアセンサ１からＡ２の出力が終わった
時には、ＦＩＦＯメモリ１４にはＡ２とＦ１の和、すな
わちＡ２とＡ１の和がＦ２として記憶されている。同様
にリニアセンサ１から次のラインの出力Ａ３が出されて
いる間には、ＦＩＦＯメモリ１４にはＡ３とＦ２の和、
すなわちＡ３とＡ２とＡ１の和がＦ３として記憶されて
いく。この動作をリニアセンサ１からの出力数ライン分
について繰り返していくことで、ＦＩＦＯメモリ１４に
は数ライン分の暗電流成分を加算した結果が記憶されて
いく。

【００１５】ＦＩＦＯメモリ１４に記憶された暗電流成
分を加算したデータは、最後に割り算器１５において、
加算したライン数で割ることによって数ライン分の平均
が求められる。図３には例として４ライン分の平均を求
める場合を示してあり、割り算器１５には加算したライ
ン数４で割った値を出力するように設定しておき、リニ
アセンサ１からのＡ４の出力が終了してからＦＩＦＯメ
モリ１４からＦ４、すなわちＡ１からＡ４の和を入力し
ていくと各画素ごとの４ライン分の平均値が出力され
る。割り算を行っている間はＦＩＦＯメモリ１４に新た
に加算結果を書き込む必要はないので、もうＦＩＣＫと
ＬＣＫを出す必要もない。

【００１６】割り算器１５からの平均値を撮影時にリニ
アセンサ１の出力から引く暗電流データＤ1としてメモ
リ１６に記録させる。撮影時には、引き算器１７でｍ番
目のラインのリニアセンサ１の信号出力Ｓmからメモリ
１６から読み出した暗電流データＤ1を引いて、完全に
暗電流成分が除去された高精度な画像データＳm−Ｄ1と
して画像メモリ１８に書き込む。

【００１７】本実施の形態では、割り算器１５から出力
された暗電流データをそのままメモリ１６に記憶させて
から引き算器１７でリニアセンサ１の出力から引き算し
たが、割り算器１５から出力された暗電流データを反転
器で反転させてからメモリ１６に記憶させ、引き算器１
７の代わりに加算器でリニアセンサ１の出力と加算して
もよい。また本実施の形態では暗電流成分取り込み領域
３におけるリニアセンサ１の暗電流成分出力を数ライン
分にわたって加算器１３で加算しながらＦＩＦＯメモリ
１４に記録していったが、記録するのは１ライン分のデ
ータだけでもよい。その場合、加算器１３、割り算器１
５は不要である。

【００１８】図５は、撮像対象物からの光をリニアセン
サに導くための光学系を示している。リニアセンサ１は
所定範囲で往復移動するように構成されている。リニア
センサ１が往復移動する所定範囲のうち、一側端部が暗
電流成分取り込み領域３に、他側端部が減速領域５に設
定されている。そして、暗電流成分取り込み領域３に相
当する部分には遮光部材６が設けられている。また、リ
ニアセンサ１に対向してレンズ７が設けられ、撮像対象
物８の光学像はレンズ７を介してリニアセンサ１に取り
込まれる。なお遮光部材６は、暗電流成分取り込み領域
３に相当する部分と、図の二点鎖線で示したように減速
領域５に相当する部分との、両方に設けても良い。

【００１９】上記構成において、撮像時には、リニアセ
ンサ１は走行開始位置２から矢印Ａ方向に走行する。前
述したように、暗電流成分取り込み領域３を通過してい
るときには、リニアセンサ１は遮光部材６によって撮像
対象物８からの光が遮光されており、このとき暗電流成
分の補正値が求められる。

【００２０】リニアセンサ１が暗電流成分取り込み領域
３を通り越して撮像面４に進入すると、リニアセンサ１
は撮像を開始する。そして、リニアセンサ１は撮像面４
を矢印Ａ方向に移動しながら、レンズ７を介して撮像対
象物８の光学像を連続的に撮像する。さらに、リニアセ
ンサ１は撮像面４から減速領域５に到達すると、撮像対
象物８の撮像を停止するとともに、減速してやがて走行
を完全に停止させる。

【００２１】以上のようにして撮像対象物８の撮像が終
了し、終了後、リニアセンサ１は矢印Ｂ方向に移動して
走行開始位置２に戻り、次の撮像に備える。

【００２２】次に、リニアセンサの詳細構成について説
明する。図６は、リニアセンサ１が暗電流成分取り込み
領域３を通り越して撮像面４に進入した様子を示した図
である。リニアセンサ１は、図６に示すように複数の画
素１ａ，１ｂ，１ｃ，…がライン状に配置され、撮像し
た光学像を電気信号に変換して出力する。電気信号は、
画素１ａ，１ｂ，１ｃ，…から各画素ごとに時系列的に
出力される。図の実線で示した最初の１ライン分の出力
が完了すると、リニアセンサ１は二点鎖線で示した次の
撮像位置に移動し、ここで光学像を撮像して上記と同様
に各画素ごとに時系列的に電気信号を出力する。そして
リニアセンサ１は、撮像面４内を通過している間は上記
動作を繰り返すことにより、撮像対象物８全体を撮像す
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固体撮像素子が撮像面を走行する前に、暗電流成分取り
込み領域において暗電流成分の補正値が自動的に求めら
れているので、撮像の度にいちいち暗電流の補正値を求
める操作をしたり、補正値を求めるのに時間を取られる
ことも無い。

【００２４】また、特に温度や蓄積時間といったことに
関心を払う必要もなく、撮影時と同じ状態での暗電流成
分をリアルタイムで補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による固体撮像素子の信号補正装置のブ
ロック図である。

【図２】固体撮像素子の撮像面と暗電流成分取り込み領
域とそれぞれの領域での走行速度を示す図である。

【図３】ラインごとの動作を表すタイミングチャート図
である。

【図４】暗電流の加算の動作を表す画素ごとのタイミン
グチャート図である。

【図５】撮像対象物からの光をリニアセンサに導くため
の光学系を示した図である。

【図６】リニアセンサの詳細構成を示した図である。

【符号の説明】

１ リニアセンサ（固体撮像素子） ３ 暗電流成分取り込み領域 ４ 撮像面 ５ 減速領域 ６ 遮光部材 １３ 加算器 １４ ＦＩＦＯメモリ １５ 割り算器 １６ メモリ １７ 引き算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素がライン状に配置され各画素
   ごとの出力を時系列的に１画素ずつ出力する固体撮像素
   子と、該固体撮像素子を走行させるときの加速領域で且
   つ固体撮像素子から暗電流成分を出力させる遮光した暗
   電流成分取り込み領域と、前記固体撮像素子を走行させ
   て撮像する撮像領域と、前記暗電流成分取り込み領域を
   通過中に前記固体撮像素子から出力される各画素ごとの
   暗電流成分を演算して補正用の暗電流成分データを求め
   る演算部と、該演算部で求めた暗電流成分データを記憶
   する記憶部と、撮像時に前記固体撮像素子からの信号出
   力から前記記憶部から読み出される暗電流成分データを
   差し引く暗電流引き算部と、を備える固体撮像素子の信
   号補正装置。