JPH11177998A - 信号処理回路および固体撮像素子の出力信号処理方法 - Google Patents

信号処理回路および固体撮像素子の出力信号処理方法

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JPH11177998A
JPH11177998A JP9341054A JP34105497A JPH11177998A JP H11177998 A JPH11177998 A JP H11177998A JP 9341054 A JP9341054 A JP 9341054A JP 34105497 A JP34105497 A JP 34105497A JP H11177998 A JPH11177998 A JP H11177998A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーCCD固体撮像素子の出力信号をサン
プルホールド回路を通すことで、連続する2画素の信号
が干渉して本来の信号レベルとは異なり、その結果クロ
ストーク(混色)が発生する。 【解決手段】 カラー固体撮像素子の出力信号をサンプ
ルホールドした後、ディジタル化した信号を処理する信
号処理回路において、レジスタ11を通った1ビット先
に入力された信号Aの信号レベルから次に入力される1
ビット後の信号Bの信号レベルを減算器12で減算し、
その減算出力(A−B)に正の補正係数を乗算器13で
掛け合わせた結果を補正量とし、この補正量を1ビット
先に入力された信号Aに加算器14で加算して出力する
ことにより、サンプルホールドで発生したクロストーク
(混色)を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、信号処理回路およ
び固体撮像素子の出力信号処理回路に関し、特にサンプ
ルホールド回路を経た周期性を持つ信号の処理回路、お
よび受光面上にカラーフィルタを有する固体撮像素子の
出力信号を処理する処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】固体撮像素子を使用するシステムでは、
通常、図3に示すように、例えばCCD(Charge Couple
d Device) 固体撮像素子101の出力信号を、CDS(C
orrelated Double Sampling;相関二重サンプリング)回
路102を通すことによってリセットノイズを低減し、
さらに波形整形を行う。その後に、適正な値になるよう
に、増幅回路103で適当な増幅率で増幅する。
【0003】この増幅された信号は、増幅回路103を
通ることによってその波形が汚くなるため、再度サンプ
ルホールド(S/H)回路104で波形整形され、しか
る後A/D変換器105でディジタル化されてDSP(D
igital Signal Processor;ディジタル信号処理)回路1
06に送られる。このDSP回路106では、種々の信
号処理がディジタル的に行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、CCD固体
撮像素子101の出力信号がCDS回路102および増
幅回路103を経た後、再度サンプルホールド回路10
4を通ることで、サンプルホールド回路104で連続す
る2画素の信号が干渉して本来の信号レベルとは異なっ
てしまうことがある。図4に、サンプルホールド回路1
04の回路構成の一例を示す。
【0005】図4において、入力される信号は、MOS
トランジスタQ1を介してMOSトランジスタQ2のゲ
ートに印加される。MOSトランジスタQ1は、そのゲ
ートにクロックClkが印加されたときにオン状態とな
る。MOSトランジスタQ2のドレインは電源Vddに
接続され、そのソースは抵抗R1を介してグランドGn
dに接続されている。また、MOSトランジスタQ2の
ゲートとグランドの間には、コンデンサC1が接続され
ている。
【0006】上記構成のサンプルホールド回路104に
おいて、当該回路に入力される2画素の信号を時間の順
に信号1/信号2とすると、信号1が入力され、この信
号1がオン状態のMOSトランジスタQ1を介してMO
SトランジスタQ2のゲートに印加される。そして、M
OSトランジスタQ2のゲート電圧が信号1の信号レベ
ルに達した後、クロックClkが低レベルになることに
よってMOSトランジスタQ1がオフ状態となる。
【0007】信号1の次に、信号2が入力される。この
とき、MOSトランジスタQ1の前後では信号レベルは
異なっている。すなわち、図4には示していないが、M
OSトランジスタQ1のソース‐ドレイン間には寄生容
量が存在するため、信号2の入力によりMOSトランジ
スタQ2のゲート電圧は若干ではあるが変化し、実際の
信号レベルとは異なった値となる。この変化は、信号1
と信号2のレベル差にほぼ比例する。この現象をクロス
トーク(または、混色)と呼ぶ。
【0008】図5は、クロストーク現象を示す波形図で
ある。同図において、実線が入力信号であり、それがク
ロストークにより変化したものを点線で示している。Δ
1およびΔ2は入力信号の信号ごとのレベル差であり、
Δ1およびΔ2に混色率を掛け合わせたものが入力信号
と出力信号の変化分となる。ここに、混色率とは、信号
1と信号2のレベル差に対して実際に信号1が変化する
割合であり、サンプルホールド回路ごとに変わる値であ
る。換言すれば、混色率は、サンプルホールド回路の特
性によって決まる。
【0009】ところで、色配列が例えば原色R(赤)G
(緑)B(青)ベイヤ配列のカラーフィルタを持つCC
D固体撮像素子を使用した場合を考えると、1ラインご
とにG信号/B信号が出力するライン(以下、Rライン
と称す)とR信号/B信号が出力するライン(以下、B
ラインと称す)が入れ替わる。赤い被写体を撮像した場
合では、G信号/B信号がほとんど0に近いにもかかわ
らず、R信号はかなり大きくなる。
【0010】そのため、RラインのG信号はR信号の影
響を受けて信号レベルが大きくなるが、G信号とB信号
とがほぼ等しいため、BラインのG信号はほとんど変化
しない。この結果、RラインのG信号とBラインのG信
号では信号レベルが異なり、結果として、これらの信号
に基づいて信号処理を行っても良好な画像が再現されな
いことになる。
【0011】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、複雑な回路を付加す
ることなく、サンプルホールドで発生したクロストーク
(混色)を良好に補正して、原信号を回復することが可
能な信号処理回路および固体撮像素子の出力信号処理方
法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による信号処理回
路は、サンプルホールド回路を経た周期性を持つ信号の
処理回路であって、入力された信号を1ビット分遅延す
る遅延手段と、この遅延手段で1ビット分遅延された信
号の信号レベルから1ビット後に入力される信号の信号
レベルを減算する減算手段と、この減算手段の減算結果
に正の補正係数を掛け合わせる乗算手段と、遅延手段で
1ビット分遅延された信号に乗算手段の乗算結果を加算
する加算手段とを備えている。
【0013】上記構成の信号処理回路において、回路入
力となる周期性を持つ信号は、サンプルホールド回路で
発生するクロストーク成分を含んでいる。この信号から
1ビット後の信号を減算し、その差分に正の補正係数を
掛け合わせたものが、補正量となる。したがって、この
補正量を1ビット前の信号に加算することで、クロスト
ーク成分がキャンセルされる。これにより、クロストー
クのない原信号が得られる。
【0014】本発明による固体撮像素子の出力信号処理
方法は、所定の色配列のカラーフィルタを受光面上に有
する固体撮像素子の出力信号をサンプルホールドし、し
かる後ディジタル化して処理する処理方法であって、1
ビット先に入力された信号の信号レベルから次に入力さ
れる信号の信号レベルを減算し、その減算出力に正の補
正係数を掛け合わせた結果を上記1ビット先に入力され
た信号に加算して出力するようにする。
【0015】カラーフィルタを持つ固体撮像素子の出力
信号が、サンプルホールド回路を通ることで、隣り合っ
た画素の信号の影響を受け、クロストーク(混色)が発
生する。このクロストーク成分を含む1ビット前の信号
から1ビット後の信号を減算し、その差分に正の補正係
数を掛け合わせたものが、補正量となる。この補正量を
1ビット前の信号に加算することで、隣り合った画素の
信号の影響分、即ちクロストーク成分がキャンセルされ
る。これにより、クロストークのない撮像信号が得られ
る。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一
実施形態を示すブロック図である。この実施形態に係る
信号処理回路は、例えば、カラーフィルタを持つカラー
CCD固体撮像素子の出力信号をサンプルホールドした
後、ディジタル化した信号を処理対象とする。また、カ
ラーCCD固体撮像素子は、色配列として例えば図2に
示す原色RGBベイヤ配列のカラーフィルタを受光面上
に有するものとする。
【0017】なお、色配列は原色ベイヤ配列に限定され
るものではなく、さらにカラーフィルタもRGBの原色
の色配列に限られるものではなく、他の原色の色配列の
場合でも、補色を使用した色配列(例えば、Ye/Cy
/Mg/G)の場合でも同様に適応可能である。
【0018】図1から明らかなように、本実施形態に係
る信号処理回路は、入力信号を1ビット分遅延する遅延
手段としてのレジスタ11と、このレジスタ11の出力
信号Aから1ビット後の入力信号Bを減算する減算器1
2と、外部で設定された正の補正係数を減算器12の減
算出力(A−B)に掛け合わせる乗算器13と、レジス
タ11の出力信号Aに乗算器14の乗算結果を加算する
加算器14とから構成されている。
【0019】上記構成の信号処理回路は、先述したよう
に、例えば、カラーCCD固体撮像素子の出力信号をサ
ンプルホールドした後、ディジタル化した信号を処理対
象とするものである。このとき、CCD固体撮像素子か
ら出力される信号は、各画素に対応した点順次の信号で
あることから、本信号処理回路に入力される信号は、周
期性を持つ信号となる。そして、本信号処理回路は、隣
り合った画素の信号の影響を受けた場合の補正を行うた
めに、即ちサンプルホールドで発生したクロストーク
(混色)を補正するために、図3に示すCCD固体撮像
素子の出力信号の信号処理系において、DSP回路10
6の例えば初段回路として用いられる。
【0020】この場合、図1に示す信号処理回路には、
上記信号処理系におけるサンプルホールド回路104で
発生したクロストーク成分を含む信号が入力される。入
力された信号は、レジスタ11を通った信号Aと、レジ
スタ11を通らない信号Bとして減算器12にそれぞれ
供給される。ここで、レジスタ11は、1画素に相当す
る1ビット分(1クロック分)だけ入力を遅延する遅延
機能を持つ。これにより、信号Aは1ビット分遅延され
ることで、信号Bと同時化される。その結果、信号Bは
信号Aの次の画素の信号に対応し、図2の原色RGBベ
イヤ配列図から明らかなように、例えば信号AがR信号
ならば信号BはG信号(Rライン)となる。
【0021】次に、減算器12において、信号Aから信
号Bを引き算する。この減算器12の減算結果(A−
B)に外部で設定された正の補正係数を乗算器13を用
いて掛け合わせる。この乗算器13の乗算結果、即ち減
算結果(A−B)に補正係数を掛け合わせた信号が、サ
ンプルホールドで発生したクロストークを補正する際の
補正量となる。この補正量は、加算器14においてレジ
スタ11の出力信号である信号Aに加算される。
【0022】ここで、上述したクロストーク補正の原理
について、以下に式をもって説明する。なお、クロスト
ークの発生していないときの信号量を信号1/信号2と
し、信号1/信号2に対応する信号がクロストークによ
ってそれぞれ信号1′/信号2′になるものとする。
【0023】クロストークの発生により、クロストーク
の起きている信号1′は、 信号1′=信号1−(信号1−信号2)×混色率 と表される。ここに、混色率は、先述したように、CC
D固体撮像素子の出力信号の信号処理系(図3を参照)
におけるサンプルホールド回路104の特性によって決
まる値である。
【0024】このクロストークの起きている信号1′
を、本実施形態に係る信号処理回路において補正するこ
とにより、その出力信号は、 出力信号=信号1′+(信号1′−信号2′)×補正係
数 となる。
【0025】ここで、補正係数および混色率が共に1に
比べて十分に小さい正の値と仮定すれば、 出力信号≒信号1−(信号1−信号2)×混色率+(信
号1−信号2)×補正係数 となる。
【0026】さらに、混色率≒補正係数となるように補
正係数を選定すれば、 出力信号≒信号1 となり、クロストークによる信号の変化を補正できるこ
とになる。このことから明らかなように、混色率に対応
して外部で設定される補正係数も、CCD固体撮像素子
の出力信号の信号処理系におけるサンプルホールド回路
104の特性によって決まる値である。
【0027】上述したように、カラーCCD固体撮像素
子の出力信号をサンプルホールドした後、ディジタル化
した信号を処理する際に、1ビット先に入力された信号
の信号レベルから次に入力される1ビット後の信号の信
号レベルを減算し、その減算出力に正の補正係数を掛け
合わせた結果を補正量とし、この補正量を1ビット先に
入力された信号に加算して出力することにより、サンプ
ルホールドで発生したクロストーク(混色)を良好に補
正できる。
【0028】その結果、原信号を回復することができる
ため、それ以降の信号処理系(図3のDSP回路10
6)で種々の信号処理が行われた撮像信号を用いること
で、良好な画像を再現できる。しかも、図1から明らか
なように、補正のための信号処理回路は、レジスタ1
1、減算器12、乗算器13および加算器14からなる
極めて簡単な回路であるため、複雑な回路を付加するこ
となしに、所期の目的を達成できる。
【0029】なお、上記実施形態では、カラーCCD固
体撮像素子の出力信号をサンプルホールドした後、ディ
ジタル化した信号を本信号処理回路の処理対象とした場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、一般的に、サンプルホールド回路を経た周期
性を持つ信号、特に1ビットごとに信号レベルの変化量
の大きい信号が処理対象となる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
サンプルホールド回路を経た周期性を持つ信号の処理回
路において、1ビット先に入力された信号の信号レベル
から次に入力される1ビット後の信号の信号レベルを減
算し、その減算出力に正の補正係数を掛け合わせた結果
を補正量とし、この補正量を1ビット先に入力された信
号に加算して出力することにより、サンプルホールドで
発生したクロストークを良好に補正できるため、複雑な
回路を付加することなしに、原信号を回復することがで
きる。
【0031】また、カラーフィルタを持つ固体撮像素子
の出力信号をサンプルホールドし、しかる後ディジタル
化して処理する際に、1ビット先に入力された信号の信
号レベルから次に入力される1ビット後の信号の信号レ
ベルを減算し、その減算出力に正の補正係数を掛け合わ
せた結果を補正量とし、この補正量を1ビット先に入力
された信号に加算して出力することにより、サンプルホ
ールドで発生したクロストークを良好に補正して原信号
を回復することができるため、良好な画像を再現できる
ことになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】カラーフィルタの原色ベイヤ配列を示す図であ
る。
【図3】CCD固体撮像素子の出力信号の処理系を示す
ブロック図である。
【図4】サンプルホールド回路の回路構成の一例を示す
回路図である。
【図5】クロストーク現象を示す波形図である。
【符号の説明】
11…レジスタ、12…減算器、13…乗算器、14…
加算器、101…CCD固体撮像素子、102…CDS
(相関二重サンプリング)回路、104…サンプルホー
ルド回路、106…DSP(ディジタル信号処理)回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サンプルホールド回路を経た周期性を持
    つ信号の処理回路であって、 入力された信号を1ビット分遅延する遅延手段と、 前記遅延手段で1ビット分遅延された信号の信号レベル
    から1ビット後に入力される信号の信号レベルを減算す
    る減算手段と、 前記減算手段の減算結果に正の補正係数を掛け合わせる
    乗算手段と、 前記遅延手段で1ビット分遅延された信号に前記乗算手
    段の乗算結果を加算する加算手段とを備えることを特徴
    とする信号処理回路。
  2. 【請求項2】 前記補正係数は、前記サンプルホールド
    回路の特性に基づいて決定されることを特徴とする請求
    項1記載の信号処理回路。
  3. 【請求項3】 前記サンプルホールド回路に入力される
    信号は、所定の色配列のカラーフィルタを受光面上に有
    する固体撮像素子の出力信号であることを特徴とする請
    求項1記載の信号処理回路。
  4. 【請求項4】 所定の色配列のカラーフィルタを受光面
    上に有する固体撮像素子の出力信号をサンプルホールド
    し、しかる後ディジタル化して処理する処理方法であっ
    て、 1ビット先に入力された信号の信号レベルから次に入力
    される信号の信号レベルを減算し、 その減算出力に正の補正係数を掛け合わせた結果を前記
    1ビット先に入力された信号に加算して出力することを
    特徴とする固体撮像素子の出力信号処理方法。
  5. 【請求項5】 前記補正係数は、前記サンプルホールド
    を行う回路の特性に基づいて決定されることを特徴とす
    る請求項4記載の固体撮像素子の出力信号処理方法。
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JP2011095026A (ja) * 2009-10-28 2011-05-12 Kyocera Corp 被写体距離推定装置
JP2011109729A (ja) * 2011-03-10 2011-06-02 Mega Chips Corp 画像処理装置

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