图像摄取装置和信号处理方法

专利名称：图像摄取装置和信号处理方法
技术领域：
本发明涉及一种通过使用XY地址型固态图傳4聂取元件来拍揭L对象的图像的图像摄取装置，和一种用于该图像摄取装置的信号处 理方法。
背景技术：
在以CMOS (互补型金属氧化物半导体)传感器为代表的XY 地址型固态图傳4聂耳又元件中，大量〗象素排列在如图l所示的由4亍和 列构成的矩阵中。该元件包括垂直扫描电路54,用于依次选^H象 素部52的各行；7jc平扫描电路60,用于依次选择像素部52的各列； 以及丰命出电3各61,用于举ir出4言号。垂直扫描电if各54和水平扫描电路60由例如移位寄存器构成， 并且分别为每一4于和每一列产生一个垂直扫描"永沖和一个水平扫 描脉沖。当读取储存在各个像素中的图像信号时，通过垂直扫描电路54 将脉沖信号加到一条垂直选择线53上，使同一行中的所有像素晶 体管51电导通。图像信号从各感光部50被读取到垂直信号线55上。将读取到垂直信号线55上的图像信号提供给相关双重取样电 路(CDS ) 56等电路，以清除每一个像素的偏移信号(offset signal, 或叫偏差信号)。水平扫描电路60通过水平选择线59将脉沖信号加到与各垂直 信号线55连接的晶体管57上，使晶体管57处于通电状态。已通 过CDS 56清除了偏移信号的列的像素信号^f皮读取到水平信号线 58。该像素信号通过输入电路61转换成电压信号后，向外部输出。在这种X-Y地址型固态图像招L耳又元件中，各列分别具有不同的 (或者是他们自身的)垂直信号线55。因此，如果CDS56和晶体 管57具有不同的特性，从输出电路61提供的像素信号便会在各列 间产生不同的偏移。分别对应各列的不同的偏移会作为条乡丈状的固 定^f莫式噪声(下文称之为列噪声)显现在显示屏幕上，造成画质不 好。现有一种防止画质变差的方法。在该方法中，从固态图像才聂取 元件中仅提取列噪声分量，提取出的列噪声分量被作为用于校正的 基准信号保存。在通常的图像摄取操作时，从固态图像摄取元件的 信号输出中减去基准信号，以此来校正列噪声。然而，当用光照射像素部52时，基于入射光的信号分量会被 加到列噪声分量中。因此，该输出信号不能被用作用于校正的基准 信号。因此，根据日本专利申请公开第10-126697号出版物，如图 2所示，像素部52由有效像素区A、垂直光学黑体区B (下文称之 为VOPB )、及水平光学黑体区C (下文称之为HOPB )构成，用于 执行列噪声的检测/校正。有效像素区A被光照射。在垂直光学黑 体区B和水平光学黑体区C中，光的照射在数4亍到凄史十行的范围内 净皮^者如铝薄膜等遮光纟反遮挡。同时，导致产生列噪声的各列的偏移不仅出现在位于有效〗象素区A中的像素的输出中，还出现在位于VOPB区B中作为屏蔽的 黑色电平基准的像素的IIT出中。因此，可以通过使用来自VOPB区 B中的像素的信号检测出列噪声分量、并从来自有效像素区A的Y象 素的信号中减去列噪声分量的方式完成校正。发明内容然而，在通过使用从排列在VOPB区B中的像素中输出的信号 来获得用于校正列噪声的基准信号的情况下，存在明显的问题，即 来自暗电流分量(以下称作随机噪声)的影响，该暗电流分量由 VOPB区B中的各个像素输出并且不断变化。特别是，由于VOPB 区B覆盖了几4亍到几十4亍，因而包4舌少量的〗象素。因此，即^吏当衫乙 行平均化处理时，也无法充分抑制从各个像素输出的信号中所包含 的P逭机噪声。在上述公开文献10-126697中，通过对多个帧反复才丸 行加法平均来提高列噪声的检测精度。然而，该方法需要很长时间 来提高检测精度。因此，本发明提供了一种图像摄取装置及其信号处理方法，利 用该装置和方法，即使当VOPB区B只包括少量行时，也能不受各 种随机噪声的影响在短时间内检测出列噪声分量，并且基于所检测 出的列噪声分量，校正来自有效像素区A的像素信号。根据本发明的图像摄取装置包括固态图像摄取元件，该固态 图像摄取元件包括包括均匀排列在行列矩阵中的多个像素的像素 部，该像素部包括被光照射的有效像素区和光的照射被遮挡的遮光 像素区；垂直扫描电路，用于控制排列在同一行中并通过垂直选择 线共同连接的像素的控制电极；水平扫描电路，用于控制共同连接 到排列在同 一列中的像素的主电极上的垂直信号线的控制电极，从 而以行为单位向水平信号线依次输出像素信号，该像素信号经由垂直信号线输出；以及输出电路，用于输出来自水平信号线的像素4言 号；控制器，用于控制固态图像摄取元件，以使从排列在遮光4象素 区中的像素输出的像素信号或从排列在有效像素区中的像素l叙出 的像素信号从输出电路输出；控制信号发生器，用于产生预定的控 制信号；噪声分量检测器，用于根据由控制信号发生器产生的控制 信号，检测包含于来自遮光像素区的像素信号中的噪声，该像素信 号是在控制器的控制下从输出电路输出的；以及噪声校正器，用于 根据由噪声分量检测器检测到的噪声分量，校正包含于来自有效像 素区的像素信号中的噪声，该像素信号是在控制器的控制下从输出 电^4命出的，并且控制信号发生器在预定的定时(timing,或称为 时刻)产生不同的控制信号。根据本发明的信号处理方法是一种用于包括固态图像摄耳又元 件的图像摄取装置的信号处理方法，其中，该固态图像摄取元件包 括包括均匀排列在行列矩阵中的多个像素的像素部，该像素部包 括被光照射的有效像素区和光的照射被遮挡的遮光像素区；垂直扫 描电路，用于控制排列在同 一行中并通过垂直选择线共同连接的像 素的控制电极；水平扫描电路，用于控制共同连接到排列在同一列 中的像素的主电极上的垂直信号线的控制电极，从而以行为单位向 水平信号线依次输出像素信号，该像素信号经由垂直信号线输出；以及输出电路，用于输出来自水平信号线的像素信号；所说信号处 理方法包括以下步骤控制信号发生步骤，产生预定的控制信号； 噪声分量检测步骤，基于在控制信号发生步骤中产生的控制信号， 检测包含于来自遮光像素区的像素信号中的噪声，该像素信号是在 控制器的控制下从输出电路输出的；以及噪声校正步骤，基于在噪 声分量检测步骤中检测到的噪声分量，校正包含于来自有效像素区 的像素信号中的噪声，该像素信号是在控制器的控制下从输出电路 输出的，并且在控制信号发生步骤中，在预定定时产生不同的控制 信号。在本发明中，随机噪声的影响得到抑制，并且选择结合了〗吏积 分值收敛于列噪声的反馈系数。此外，计算出所选择的反馈系凄W皮 此切换的点，并基于该计算结果检测出列噪声分量。因此，可借助 少量行在短时间内高精度地检测出列噪声分量。进而，使用这种高 精度的列噪声分量，可校正像素信号中的列噪声。从而，可提供高 画质的图^f象。


图1示出了固态图像摄取元件的结构；图2示出了通过将像素部分成有效像素区、VOPB区、和HOPB 区来构造固态图像摄取元件的像素部的状态；图3示出了根据本发明的图像摄取装置的结构的框图；图4示出了通过将像素部分成有效像素区和VOPB区来构造固 态图像摄取元件的像素部的状态；图5示出了固态图像摄取元件的结构的示意图；图6示出了信号处理器的结构的框图；图7示出了列噪声分量检测器的结构的框图；图8示出了列噪声特性相对于当计算反馈系数的切换点时使用 的积分4亍^:的曲线图；图9示出了计算切换点的步骤的流程图；图10示出了用于说明将有效像素区用于列噪声分量检测时的 示意图；图11示出了用于说明多次读取VOPB区以执行列噪声分量斥企 测时的示意图；以及图12A和图12B示出了用于说明固态图像摄取元件在静止图 像模式中和在监控模式中的操作的示意图。
具体实施方式
以下将描述才艮据本发明的实施例的图像纟聂取装置和信号处理 方法。如图3所示，图像摄取装置1包括透镜10,用于会聚入射光； 快门11,用于在规定时间内使由透镜IO会聚的光通过；固态图像 ^聂耳又元件12,用于才菱耳又作为光线经过透镜10和快门11进入的乂于象 的图像；控制器13，用于控制快门11和固态图像摄取元件12;以 及信号处理器14，用于对通过固态图像摄取元件12才聂取的像素信 号进行预定的信号处理。物体发出的光经由包括透镜IO和快门11的光学系统入射到固 态图像摄取元件12。固态图像摄取元件12包括对物体的图^象进行 拍摄的像素部。如图4所示，该像素部由被光照射的有效像素区A 和利用诸如铝薄膜等遮光板在数行到数十行的范围内遮挡光的照 射的垂直光学黑体(下文称之为VOPB )区B构成。控制器13控制快门11的开关操作。控制器13还控制固态图 4象4聂取元件12，以-使信号处理部14输出从排列在有效像素区A和 VOPB区B中的像素选择性输出的像素信号Sl。现参照图5对固态图像摄取元件12进行描述。固态图像才聂取 元件12包4舌例如XY地址型的感光部15,如图5所示，该感光 部根据光的照射存储电荷；像素部17,由输出存储在感光部15中的电荷、并排列成行列矩阵的像素晶体管16构成；垂直扫描电^各 19,向垂直选才奪线18施加脉冲信号，其中，每一条垂直选择线^^ 与排列在4象素部17的矩阵的每一行中的像素连接；相关双重取样 电路(CDS) 21，通过从垂直扫描电路19施加脉冲信号，从^是供 给垂直信号线20的信号中清除偏移信号，其中，每条垂直信号线 20都与排列在像素部17的矩阵的每一列中的像素连接；晶体管23， 用于向水平信号线22提供已通过CDS 21清除了偏移信号的信号； 水平扫描电路25，通过水平选择线24将脉冲信号提供给晶体管23， 以此向水平信号线22提供已通过CDS 21清除了偏移信号的信号； 以及输出电路26，将提供给水平扫描电路25的信号提供给信号处 理器14。在这种XY地址型固态图傳4聂耳又元件12中，垂直信号线20在 所排列的像素的每一列间都互不相同。因此，如果CDS21和晶体 管23间具有不同的特性，从输出电路26输出的图像信号会受到各 列间不同的偏移的影响。每列的偏移会作为条紋状的固定模式噪声 (下文称之为列噪声)显现在显示屏幕上。这是造成画质变差的原 因之一。位于固态图像摄取元件12后段的信号处理器14能够清除 这种列p喿声。接着，就信号处理器14的结构进行描述。如图6所示，信号 处理器14包括AFE (;漠拟前端)部30，用于将固态图像4聂耳又元 件12的输出信号转换成数字信号；控制信号发生器31，用于产生 预定的控制信号；列噪声分量检测器32,基于由控制信号发生器 31产生的控制信号，在从AFE部30提供的像素信号中检测出固定 模式噪声(下文称之为列噪声分量)；列噪声校正器33，基于由列 噪声分量检测器32检测出的列噪声分量，校正从AFE部30提供的 像素信号的列噪声分量；以及像机信号处理器34，对列噪声校正器 33的输出信号执行预定的像机处理。AFE部30将从固态图像摄取元件12提供的像素信号Sl转换 成数字信号，并输出经过转换的像素信号。而且，AFE部30将用 于列噪声检测的信号，即从排列在VOPB区B中的像素输出的信号 S2提供给列噪声分量检测器32。然后，AFE部30将从排列在有效 像素区A中的像素输出的信号S3提供给列噪声校正器33。控制信号发生器31产生预定的控制信号，并将产生的控制信 号输出到列噪声分量^r测器32。考虑到同 一列中的像素具有相同的列噪声量，列噪声分量冲企测 器32根据从控制信号发生器31提供的控制信号，从自AFE部30 提供的信号S2中检测出列噪声分量。列噪声分量检测器32将检测 结果存储到行存储器42中。现参照图7描述列噪声分量才企测器32的结构。如图7所示， 列噪声分量检测器32包括加权部40，利用预定的系数kl加权从 AFE部30提供的信号S2;力。法处理器41,用于对加权部40的输 出信号和反々贵信号^M亍相加处理；行存储器42，用于存储经加法处 理器41进行了相加处理的信号；以及加权部43,用于读取存^f诸在 行存储器42中且已进行了相加处理的信号，并用反馈系数k2加权 所读耳又的信号。由此，列噪声分量片企测器32构成了一个反々贵组。 基于从控制信号发生器31提供的控制信号而产生的预定系数kl表 示如下,例如kl = l/2n基于从控制信号发生器31提供的控制信号，通过系数发生器 (未示出)生成反馈系数，并表示如下，例如k2= l-l/2n列噪声分量检测器32由IIR (无限冲激响应)滤波器的积分器 构成。当反馈系数k2的值发生变化时，向列噪声量收敛的速度和 由随机噪声引起的积分结果的差异也发生变化。反馈系数k2的最 佳值取决于列噪声量、随4几噪声量、和积分样本数(即，VOPB区 B中的行的数量)。当限制积分样本数时，特别是通过动态地改变 反馈系数k2 ，可以高精度地检测并校正利用单一反馈系数所无法充 分抑制的条紋状固定模式噪声(列噪声)。现参照图8描述通过改变反々贵系数k2比起使用单一反馈系凄t 更能抑制列噪声的实例。图8是表示通过数值计算求得积分的效果 的图表，其中，50行的VOPB区B存在于传感器上，并且随才几噪 声和列噪声各具有特定的噪声量。横轴表示积分行数，纵轴表示未经过校正的列噪声分量的大小。曲线A示出了反馈系数k2为如下 所示时的结果k2 = 1-1/25=31/32曲线B示出了反々贵系数k2为如下所示时的结果 k2= 1-1/26=63/64曲线C示出了改变反馈系数k2时的结果，即从0至25行时， 反々贵系凄t k2为31/32(n = 5 )，超过25 4亍(26 4亍至50 4亍)时为63/64 (n = 6)。纵轴上的值越小，可4交正的列噪声越多。因此，如果要看第5(M亍上的列噪声量，乂人曲线B给出"67"。 乂人曲线A乡会出"66",而曲线C乡会出"62"。因此明显看出，当在适 当的行数分界处切换反馈系数k2时，可更有效地校正列噪声。根据特定的计算，确定系数切换点的最佳行数。该计算可在工厂调节时或在开启电源时进^f亍。现4安照图9所示的流程图描述该计 算的流程。通过预定方法求得固态图像摄取元件12的随机噪声量(标准 偏差)和列噪声量(标准偏差)(步骤ST1 )。基于所求得的随机噪 声量和列噪声量，选择两个反馈系数k2值(步骤ST2)。使所选择 的反馈系数k2由小至大发生转变。接着，执行初始化，将反馈系数k2进行切换的行i设为1 (步 骤ST3)。积分到任意行数N，计算出执行列噪声校正时的剩余列 噪声量(步骤ST4 )。剩余列噪声量f也可表示为随机噪声量oRN、 列噪声量cjcn、反馈系数k2、积分行数N、和切换点i的函数。接 着，判定切换点i是否已达到积分行数N。如果已达到积分行H 流程进入步骤ST6。相反，如果未达到积分行凄t，切换点i力口l， 并且返回到步芬聚ST4。相互比较在步骤ST4中求得的N个列噪声的剩余量f，以寻找 列噪声的剩余量f最小的切换点i (步骤ST6 )。并且，确定反馈系 数k2是否应该进一步改变为另 一反馈系数k2 (步骤ST7 )。如果应 该改变反馈系数k2，则将在最佳切换点的列噪声的剩余量f设为像 素信号的列噪声量，并且重复步骤ST2至ST7。控制信号发生器31基于如上所述求得的切换点i产生控制信 号，并将该控制信号提供给列噪声分量检测器32。进而，列噪声分 量检测器32基于该控制信号切换反馈系数，并检测出从AFE部30 提供的像素信号S2的噪声分量。列噪声校正器33基于由列噪声分量检测器32检测出的噪声分 量，对由AFE部30提供的、并从排列在有效像素区A中的像素输出的信号S3的列噪声进行校正。然后，列噪声校正器33将校正后 的信号提供给#4几信号处理部34。傳4几信号处理部34对已经由列 噪声校正器33进行过校正处理的信号进行预定的像才几处理。有一种情况，即，在VOPB区B中的行数太少，以致即使动态 地改变反馈系数k2，也无法充分校正列噪声。下面将描述用于在这 种情况下才企测出列噪声分量的方法的实例。当开启或切:换电源时，控制器13 4叉控制快门ll一帧的时间， 并通过插入机械快门遮挡有效像素区A。因为有效像素区A被遮挡， 从排列在有效像素区A中的像素输出的信号与VOPB区B中的像 素一样，可用作用于检测列噪声分量的信号。例》口， 3o图10所示，3o果在VOPB区B中4非列720 x 20 (列 x^f亍)的4象素，在有岁文<象素区A中4非列720 x 480 (歹'J x;f亍)的^f象 素，则列噪声分量检测器32可使用总计两帧(2V )相当于20 + 480 + 20 = 520行的信号，用于检测列噪声分量。此外，由于从固态图像摄取元件12读取信号要持续两帧，因 而4吏处理时间变长。然而，因为用于列^喿声一企测的4亍#1增加，所以 能够以高精度^r测出列噪声分量。另外，还存在不包括4几械快门的另 一种情况或要求相当于一帧 的积分行数的情况。下面将描述用于高精度地检测出列噪声分量的 方法的实例。如图11所示，控制器13控制固态图像摄取元件12多次读取 VOPB区B。通过多次读取VOPB区B,可4吏积分4亍#:增加，乂人而 可获得能够充分校正列噪声分量的行数。因此，能够在短于读取一 帧的信号所需的时间内，获得足以校正列噪声分量的行数。值得注意的是图像摄取装置1不一定总要采用下列结构。即， 图像摄取装置1读取用于列噪声检测的信号，并检测出列噪声分量。之后，图像摄取装置1从固态图像摄取元件12读取表示对象的图 像信号。基于列噪声分量，校正表示对象的图像信号的列噪声。该 结构可按如下构成。即，图像摄取装置1从固态图像摄取元件12 读取表示物体的图像信号，并将表示物体的图像信号存储到预定的 存储器中。图像摄取装置l读取用于列噪声检测的信号，并检测出 列噪声分量。基于该列噪声分量，校正存储在存储器中、表示物体 的图像信号中的列噪声。此外，如果不改变才喿作才莫式，列噪声分量4企测器32读取在相 同才乘作才莫式中已4企测到的积分结果，并对多个帧或多个场进行积 分。因为列噪声分量检测器32使用多帧图像，所以用于积分的行 数增加。因此，在抑制暗电流引起的随机噪声的同时，还可使其收 敛至列噪声的值。因此，可更加精确地执行列噪声检测。在操作模式发生改变，而用于从固态图像摄取元件12读取信 号的方法完全不发生变化的情况下，列噪声分量的大小也不会改 变。因此，列噪声分量检测器32可与操作模式不发生改变的情况 一样，通过连续执行积分来提高检测精度。下面将进一步描述在操作模式发生改变的情况下，用于从固态 图像摄取元件12读取信号的方法发生变化时，列噪声分量检测器 32的才喿作。如果在固态图像摄取元件12上执行像素相加等运算，则在产 生列噪声之前(例如在信号输入到CDS 21中之前)执行像素相加 时，与在产生列噪声之后(例如在信号从CDS 21输出之后)执行 ^象素相加时，二者之间列噪声分量的变化量将不同。此外，根据对从排列在像素部17中的像素输出的信号求和的方法是垂直相加法还是水平相加法，列噪声分量的变化量也不同。然而，在垂直相加法和7jC平相加法中的4壬^T一种中，存在一种情况，即，列噪声分量的变化量可由于固态图像摄取元件12的结 构原因而从物理上已知。在这种情况下，例如，执行以预定的系数 加权在过去检测出的列噪声分量的处理。利用该值进行积分，从而 可有岁文;也4企测和才交正列p喿声分量。下面将描述将垂直相加法用作对从排列在^象素部17中的^f象素 输出的信号求和的方法时，列噪声分量的检测和列噪声的校正。在 动画模式中或在监控模式中，固态图像摄取元件12以基于奇数行 和偶数行之间的像素相加的隔行扫描方法读取信号。在静止图像模 式中，以逐行(非隔行扫描)方式从奇数行和偶数行读取信号，而 不执行像素相加。可替换地，在监控模式中执行列噪声分量的检观'J。 在静止图像模式中执行列噪声的校正。并且，固态图像摄取元件12 具有这样一种结构，其中，不管相加法是垂直相加法还是水平相加 法，列噪声分量不会发生变化。如果采用垂直相加法，因为对^象素不求和，所以通过列噪声才交 正器33进行列噪声校正所需的信号量接近通过列噪声分量检测器 32进行列噪声分量检测所需的信号量的一半。因此，为了使列噪声分量的检测与列噪声的校正所需的信号量 相等，可在固态图像摄取元件12侧应用双倍的增益。通过这样应 用增益，来自对象的信号量等于动画模式中的量。另一方面，列噪 声分量变为两倍。因此，在动画模式和监控模式中，通过隔行扫描 方法执行4全测，并对存储在行存储器中的列噪声量进行双倍的增 益，使其与在静止图像模式中以逐行方式执行处理时的列噪声量一 致。使用两倍的列噪声量进行列噪声分量的检测和列噪声的校正。才妄着，下面描述将水平相加法用作对乂人排列在4象素部17中的 4象素输出的信号求和的方法时，列噪声分量的#r测和列噪声的校 正。如图12所示，在静止图像模式中，固态图像摄取元件12以逐 行方式读取信号，而不执行像素相加。在监控模式中，固态图像摄 取元件12采用通过邻近的两个<象素的水平相加来读取信号的方法。 在静止图像模式中，通过列噪声分量检测器32执行列噪声分量的 检测。在监控模式中，通过列噪声校正器33执行列噪声的校正。如果采用垂直相加法，因为对^像素求和，所以通过列噪声分量 校正器33进行列噪声校正所需的信号量接近通过列噪声分量检测 器32进行列噪声分量的检测所需的信号量的两倍。然而，根据传 感器上的像素相加，列噪声分量仅是两个像素的和。如图12A所示，在静止图像模式中，列噪声分量检测器32已 检测出固态图像摄取元件12中所有列的列噪声分量。因此，当通 过水平两^f象素相加求得变化的列噪声分量时，可如图12B所示利用该4企测结果。因此，在监控才莫式中，对进行水平相加的每一列都加上在静止 图像模式中检测到的列噪声分量。利用该值进行积分，并将该值用 于列噪声分量的检测和列噪声的校正。很容易理解，存在一种情况，即，因为求和在列噪声发生之前 的区域中进行，所以即使用于读取来自固态图像摄取元件12的信 号的方法发生变化时，列噪声分量也不会变化。在这种情况下，可 与操作模式不发生改变的情况一样，通过连续进行积分来提高检测 精度。因此，根据本发明的图像摄取装置1包括控制信号发生器31， 用于产生预定的控制信号；列噪声分量检测器32，用于根据由控制 信号发生器31产生的控制信号，利用从排列在像素部17中的VOPB 区B中排列的像素输出的信号检测出列噪声分量；列噪声校正器 33，用于根据由列噪声分量检测器32检测出的列噪声分量，校正 从像素部17的有效像素区A中排列的像素输出的信号中的列噪声。 列噪声分量检测器32选择使用 一种不受随机噪声的影响，将积分 值收敛至列噪声的反馈系数k2 。此外，列噪声分量检测器32计算 出所选择的反馈系数k2互相切换的点，并且基于该计算结果，检 测出列噪声分量。因此，可以以少量行在短时间内高精度地检测出 列噪声分量。此外，可使用这种高精度的列噪声分量校正像素信号 的列噪声。因此，可4是供具有高画质的图^象。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发 明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何-修改、等同替换、改进 等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1.一种图像摄取装置，包括固态图像摄取元件，所述固态图像摄取元件包括像素部，所述像素部包括均匀排列在行列矩阵中的多个像素，并且所述像素部包括被光照射的有效像素区和光的照射被遮挡的遮光像素区，垂直扫描电路，用于控制排列在同一行中并通过垂直选择线共同连接的像素的控制电极，水平扫描电路，用于控制共同连接到排列在同一列中的像素的主电极上的垂直信号线的控制电极，从而以行为单位向水平信号线依次输出像素信号，所述像素信号经由所述垂直信号线输出，以及输出电路，用于输出来自所述水平信号线的像素信号；控制装置，用于控制所述固态图像摄取元件，以使从排列在所述遮光像素区中的像素输出的所述像素信号或从排列在所述有效像素区中的像素输出的所述像素信号从所述输出电路输出；控制信号发生装置，用于产生预定的控制信号；噪声分量检测装置，用于根据由所述控制信号发生装置产生的控制信号，检测包含于所述遮光像素区的所述像素信号中的噪声，所述像素信号是在所述控制装置的控制下从所述输出电路输出的；以及噪声校正装置，用于根据由所述噪声分量检测装置检测出的噪声分量，校正包含于所述有效像素区的所述像素信号中的噪声，所述像素信号是在所述控制装置的控制下从所述输出电路输出的，其中，所述控制信号发生装置在预定定时产生不同的控制信号。
2. 根据权利要求i所述的图像摄取装置，其中，所述噪声分量检测装置包括系数发生装置，用于根据从所述控制信号发生装置提供 的所述控制信号，产生预定系数和反^t系数；第一加权装置，用于利用由所述系数发生装置产生的所 述预定系凄t来加权从所述输出电路输出的所述遮光4象素区的 所述像素信号；相加处理装置，用于执行对来自所述第一加权装置的输 出信号与反馈信号求和的相加处理；存储装置，用于存储通过由所述相加处理装置执行的所 述相加处理所获得的信号；以及第二加权装置，用于利用由所述系数发生装置产生的所 述反馈系数来加权存储在所述存储装置中的信号，并且所述相加处理装置执行对来自所述第一加权装置的所述 输出信号与来自所述第二加权装置的输出信号求和的相加处 理，以计算包含于所述遮光像素区的所述像素信号中的噪声分 量。
3. 根据权利要求1所述的图像摄取装置，其中，所述控制装置控制所述固态图像摄取元件，以使所述输 出电路多次输出那些仅从排列在所述遮光像素区中的所述像 素输出的像素信号，以及所述噪声分量检测装置检测包含于已被多次输出的所述 遮光像素区的所述像素信号中的噪声分量。
4. 根据权利要求1所述的图像摄取装置，其中，所述控制装置控制所述固态图像摄取元件、遮挡所述有 效像素区不受光照、以及使所述输出电^各输出从排列在^皮遮挡 的所述有效像素区中的所述像素输出的所述像素信号，以及所述噪声分量检测装置检测包含于所述遮光像素区和所 述有效像素区的所述像素信号中的噪声分量。
5. 根据权利要求1所述的图像摄取装置，其中，所述控制信号发 生装置能够预先存储所述控制信号发生装置产生所述不同控 制信号的所述定时。
6. 根据权利要求1所述的图像摄取装置，其中，在检测包含于来 自所述有效像素区的所述像素信号中的噪声分量之前，所述噪 声分量检测装置检测包含于从所述输出电路输出的所述遮光 像素区的所述像素信号中的噪声分量。
7. 根据权利要求1所述的图像摄取装置，其中，在检测包含于来 自所述有效像素区的所述像素信号中的噪声分量之后，所述噪 声分量检测装置才企测包含于从所述输出电路输出的所述遮光 像素区的所述像素信号中的噪声分量。
8. 根据权利要求2所述的图像摄取装置，其中，所述存储装置为 多个帧或多个场存储所计算出的噪声分量。
9. 根据权利要求1所述的图像摄取装置，其中，所述固态图像摄取元件具有执行隔行读取的第 一操作模 式以及寺丸行逐行读取的第二操作才莫式，在隔行读取中所述像素 部中的相邻4亍中的4象素4皮此相加，在逐4亍读取中<象素不相力口， 以及基于通过用双倍增益乘以在所述第 一操作模式中检测到 的所述噪声分量而计算出的第二噪声分量，所述噪声分量检测 装置检测在所述第二操作模式中包含于所述有效像素区的所 述像素信号中的噪声。
10. 根据权利要求1所述的图像摄取装置，其中，所述固态图像摄取元件具有执行隔行读取的第 一操作模 式以及执行逐行读取的第二操作才莫式，在隔行读取中所述像素 吾卩中的相邻歹'J中的1象素^皮ot匕对目力口 ，在逐4亍读耳又中 <象素不相力口 ， 以及基于通过使在所述第二操作模式中检测到的噪声分量之 中相邻列的那些噪声分量彼此相加而计算出的第二噪声分量， 所述噪声分量检测装置检测在所述第一操作模式中包含于所 述有效像素区的所述像素信号中的噪声。
11. 一种用于包括固态图傳4聂取元件的图傳4聂取装置的信号处理方法，所述固态图像摄取元件具有<象素部，所述像素部包括均匀排列在行列矩阵中的 多个^f象素，并且所述^f象素部包括-4皮光照射的有效〗象素区 和光的照射^皮遮挡的遮光像素区，垂直扫描电^各，用于控制排列在同一4亍中并通过垂 直选择线共同连接的像素的控制电极，水平扫描电路，用于控制共同连接到排列在同 一列中的像素的主电极上的垂直信号线的控制电极，从而以 行为单位向水平信号线依次输出像素信号，所述像素信 号经由所述垂直信号线输出，以及输出电路，用于输出来自所述水平信号线的像素信所述方法包4舌控制信号发生步骤，产生预定的控制信号；噪声分量检测步骤，基于在所述控制信号发生步骤中产 生的所述控制信号，检测包含于来自所述遮光像素区的所述像 素信号中的噪声，所述像素信号是在预定控制下从所述输出电 路l叙出的；以及噪声校正步骤，基于在所述噪声分量检测步骤中检测出 的噪声分量，校正包含于来自所述有效像素区的所述像素信号 中的噪声，所述像素信号是在预定控制下从所述输出电路输出 的，其中，在所述控制信号发生步骤中，在预定定时产生不 同的控制信号。
12. 根据权利要求11所述的信号处理方法，其中，所述噪声分量 冲金测步-骤包^":系数发生步骤，基于在所述控制信号发生步骤中产生的 所述控制信号，产生预定系数和反馈系数；第一加权步骤，利用在所述系数发生步骤中产生的所述 预定系^t来加4又乂人所述输出电3各输出的所述遮光^象素区的所 述像素信号；相加处理步骤，执行对来自所述第 一 加权步骤的输出信 号与反^t信号求和的相加处理；存储步骤，存储通过由所述相加处理步骤执行的所述相加处理所获得的信号；以及第二加权步骤，利用在所述系数发生步骤中产生的所述 反馈系数来加权在所述存储步骤中存储的所述信号，并且在所述相加处理步骤中，4丸4亍对来自所述第一加4又步骤 的所述输出信号与来自所述第二加权步骤的输出信号求和的 相加处理，以计算包含于所述遮光^象素区的所述〗象素信号中的 噪声分量。
13. 根据权利要求11所述的信号处理方法，其中，使所述输出电路多次输出那些仅从排列在所述固态图像 摄取元件的所述遮光像素区中的所述像素输出的像素信号，以 及在所述噪声分量才企测步骤中，才全测包含于已^皮多次输出 的所述遮光像素区的所述像素信号中的噪声分量。
14. 4艮据;f又利要求11所述的信号处理方法，其中，遮挡所述固态图像摄取元件的所述有效像素区不受光区中的所述像素输出的所述像素信号，以及在所述噪声分量才企测步骤中，才企测包含于来自所述遮光 像素区和所述有效像素区的所述像素信号中的噪声分量。
15. 根据权利要求11所述的信号处理方法，其中，在所述控制信 号发生步骤中，预先存储所述控制信号发生步骤产生不同的控 制信号的所述定时。
16. 才艮据4又利要求11所述的信号处理方法，其中，在所述噪声分 量检测步骤中，在检测包含于所述有效像素区的所述像素信号 中的噪声分量之前，检测包含于从所述输出电路输出的所述遮 光像素区的所述像素信号中的噪声分量。
17. 根据权利要求11所述的信号处理方法，其中，在所述噪声分 量检测步骤中，在检测包含于所述有效像素区的所述像素信号 中的噪声分量之后，检测包含于从所述输出电路输出的所述遮 光像素区的所述像素信号中的噪声分量。
18. 根据权利要求12所述的信号处理方法，其中，为多个帧或多 个场存储在所述噪声分量检测步骤中计算出的噪声分量。
19. 根据权利要求11所述的信号处理方法，其中，所述固态图像摄取元件具有执行隔行读取的第 一操作模 式以及执行逐行读取的第二操作模式，在隔行读取中所述像素 部中的相邻4亍中的l象素;f皮此相力口，在逐4亍读耳又中4象素不相力口， 以及基于通过用双倍增益乘以在所述第一操作^^莫式中检测到 的所述噪声分量而计算出的第二噪声分量，在所述噪声分量检 测步骤中检测在所述第二操作模式中包含于所述有效像素区 的所述像素信号中的噪声。
20. 根据权利要求11所述的信号处理方法，其中，所述固态图像摄取元件具有执行隔行读取的第 一操作模 式以及执行逐行读取的第二操作模式，在隔行读取中所述像素 部中的相邻列中的像素^皮此相加，在逐行读取中^象素不相力口， 以及基于通过使在所述第二操作模式中^r测到的噪声分量之 中相邻列的那些噪声分量;f皮此相加而计算出的第二噪声分量， 在所述噪声分量检测步骤中检测在所述第一操作模式中包含 于所述有效像素区的所述像素信号中的噪声。
21. —种图像揚A又装置，包括固态图像摄取元件，所述固态图像摄取元件包括像素部，所述像素部包括均匀排列在行列矩阵中的 多个^f象素，并且所述^f象素部包括^皮光照射的有效z像素区 和光的照射净皮遮挡的遮光〗象素区，垂直扫描电路，用于控制排列在同一行中并通过垂 直选择线共同连接的像素的控制电极，水平扫描电路，用于控制共同连接到排列在同 一 列 中的像素的主电极上的垂直信号线的控制电极，从而以 行为单位向水平信号线依次输出像素信号，所述像素信 号经由所述垂直信号线输出，以及输出电路，用于输出来自所述水平信号线的像素信控制器，用于控制所述固态图像才聂耳又元件，以使从排列 在所述遮光像素区中的像素输出的所述像素信号或从排列在 所述有效像素区中的^f象素输出的所述^f象素信号乂人所述输出电 路输出；控制信号发生器，用于产生预定的控制信号；噪声分量检测器，用于根据由所述控制信号发生器产生 的所述控制信号，检测包含于来自所述遮光像素区的所述像素 信号中的噪声，所述像素信号是在所述控制器的控制下从所述 丰針出电鴻4lr出的；以及噪声校正器，用于根据由所述噪声分量检测器检测出的 噪声分量，校正包含于来自所述有效像素区的所述像素信号中 的噪声，所述像素信号是在所述控制器的控制下从所述输出电 路输出的，其中，所述控制信号发生器在预定定时产生不同的控制 信号。
全文摘要
本发明提供了一种即使在VOPB区B包括少量行的情况下也可在短时间内检测列噪声分量而不受各种随机噪声的影响、并基于所检测到的列噪声分量校正有效像素区A的像素信号的图像摄取装置。该图像摄取装置包括固态图像摄取元件，具有像素部、垂直扫描电路、水平扫描电路、和输出电路；控制器，控制固态图像摄取元件，以使从排列在遮光区像素中的像素输出的像素信号或从排列在有效像素区中的像素输出的像素信号从输出电路输出；控制信号发生器，产生预定控制信号；噪声分量检测器，用于检测噪声；以及噪声校正器，根据由噪声分量检测器检测的噪声分量，校正包含于有效像素区的像素信号中的噪声，其中控制信号发生器在预定定时产生不同的控制信号。
文档编号H04N5/365GK101232576SQ20081000791
公开日2008年7月30日 申请日期2005年7月7日 优先权日2004年7月7日
发明者松井启, 田中健二, 稻叶靖二郎, 米田丰 申请人:索尼株式会社