JP2004289559A

JP2004289559A - Solid-state imaging device

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Publication number: JP2004289559A
Application number: JP2003079874A
Authority: JP
Inventors: Keiji Toyoda; 圭司豊田; Yuichiro Sugioka; 勇一郎杉岡; Eisuke Shibata; 英輔柴田; Yukio Fujita; 幸男藤田; Kenji Tamura; 健二田村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: JP4328115B2

Abstract

【課題】動きのある被写体に対してもＳＮ比の悪化を抑え、良好なスミア補正が可能な固体撮像装置を提供する。
【解決手段】被写体の撮像光を光電変換可能な領域と遮光された領域とを有する固体撮像素子と、遮光された領域の映像信号から抽出したスミア成分を元にスミア補正信号を生成するスミア補正信号生成回路と、光電変換可能な領域の映像信号からスミア補正信号を減算する第１の減算回路とを備え、スミア補正信号生成回路が、遮光された領域の映像信号を記憶するラインメモリと、遮光された領域の映像信号からピクセル単位で動きを検出して巡回係数を算出し、ラインメモリを用いて巡回係数により遮光された領域の映像信号のフレーム巡回加算を行うフレーム巡回加算回路とを有している。
【選択図】図１An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of suppressing deterioration of the SN ratio even for a moving subject and performing good smear correction.
A solid-state imaging device having a region capable of photoelectrically converting imaging light of a subject and a light-shielded region, and a smear correction for generating a smear correction signal based on a smear component extracted from a video signal of the light-shielded region. A signal generation circuit, including a first subtraction circuit for subtracting a smear correction signal from a video signal in a photoelectrically convertible region, wherein the smear correction signal generation circuit stores a video signal in a shaded region; A frame recursive addition circuit for detecting a motion in pixel units from the video signal of the light-shielded area to calculate a cyclic coefficient, and performing a frame cyclic addition of the video signal of the light-shielded area by the cyclic coefficient using a line memory; are doing.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スミア補正が可能な固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な固体撮像素子では、撮像領域に非常に高輝度の被写体が存在した場合に、垂直転送中に本来信号でない電荷が漏れ混んで、本来の信号に混合されることにより、高輝度な被写体を中心に縦方向に白っぽい筋であるスミアが発生してしまう。
【０００３】
図１２は、上記スミアを除去するための従来の固体撮像装置の一例を示すブロック図である。図１２において、動き検出手段３６はラインメモリ３３に保持された特定フィールドのダミー信号と、特定フィールドに続くフィールドにおける固体撮像素子３１の出力信号との差分値に基づいて、被写体の動きの有無を検出する。タイミング発生回路３４は、固体撮像素子３１を駆動させる駆動回路３５の動作タイミングや、ラインメモリ３３にダミー信号を書き込むタイミングを発生する。スイッチ３７は、動き検出手段３６の指示で減算器３９に与えるラインメモリ３３の出力を０にクランプするスイッチである。減算器３９は、Ａ／Ｄ変換器３２より出力された画素信号から、スイッチ３７の出力信号を減算する減算手段であり、減算結果は出力端子４０を介して出力される。このような構成としては、例えば、特許文献１に示すものがある。
【０００４】
次に、この従来の固体撮像装置の動作を説明する。まず、タイミング発生回路３４の信号ＷＥは、各フィールドのダミー領域を走査する期間にＨレベルとなり、この期間に固体撮像素子３１から読み出された信号は、ラインメモリ３３に記録され、１フィールドの間保持される。やがてダミー領域の走査が終わると、減算器３８はラインメモリ３３に保持された信号から、現在走査中の画素信号を減算し減算値を算出する。各水平走査ラインのスミア発生位置が変化しなければ、この差分値は小さくなり、動き検出手段３６で、被写体の動きの有無を検出可能となる。
【０００５】
高輝度の被写体が静止している場合は、スミアの発生位置はフィールド間で変化しない。減算器３９は、Ａ／Ｄ変換器３２より出力される画素信号から、ラインメモリ３３の画素信号を減算して出力する。このようにスミアの発生位置が変化しないとき、出力端子４０からスミアの除去された画素信号が出力される。このように高輝度の被写体が静止している場合、スミアの発生位置はフィールド間で変化しないことを利用して、スミアの除去された画素信号を出力することができる。
【０００６】
高輝度の被写体が移動いている場合には、スミアの発生位置は各水平走査ライン又はフィールド間で変化する。このためラインメモリ３３に保持される信号はフィールド間で変化する。この場合、減算器３８の差分値は大きくなり、動き検出手段３６は、スイッチ３７を切り替えてラインメモリ３３の出力を０にクランプする。このため、減算器３９はＡ／Ｄ変換器３２の画素信号に信号処理を施さないで出力する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−５０１６５号公報（第６−７頁、第６−７図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の固体撮像装置のスミア補正では、動き検出をフレーム単位で行っていたため、被写体の一部が動いたときでもフレーム全体が動いたと判断してしまう。このため、細密なスミア補正を行い、被写体のＳＮ比の悪化を十分に抑えることが困難であった。
【０００９】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、動きのある被写体に対してもＳＮ比の悪化を抑え、良好なスミア補正が可能な固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体撮像装置は、被写体の撮像光を光電変換可能な領域と遮光された領域とを有する固体撮像素子と、遮光された領域の映像信号から抽出したスミア成分を元にスミア補正信号を生成するスミア補正信号生成回路と、光電変換可能な領域の映像信号からスミア補正信号を減算する第１の減算回路とを備え、スミア補正信号生成回路が、遮光された領域の映像信号を記憶するラインメモリと、遮光された領域の映像信号からピクセル単位で動きを検出して巡回係数を算出し、ラインメモリを用いて巡回係数により遮光された領域の映像信号のフレーム巡回加算を行うフレーム巡回加算回路とを有し、遮光された領域の映像信号に加算平均及びフレーム巡回加算を施すことによりスミア補正信号を生成する構成を有している。
この構成により、ピクセル単位の動きを考慮してスミア補正信号を生成することができる。
【００１１】
また、本発明の固体撮像装置は、フレーム巡回加算回路が、過去のフレームにおける遮光された領域の映像信号であるラインメモリの出力と現在のフレームの遮光された領域の映像信号との差を、１ピクセル毎に計算して動きを検出する動き検出回路を備える構成を有している。
この構成により、ピクセル単位の動きを考慮してスミア補正信号を生成することができる。
【００１２】
さらに、本発明の固体撮像装置は、フレーム巡回加算回路が、動き検出回路が遮光された領域の映像信号の動きを、「動き」、「中間」及び「静止」の三段階で把握し、三段階の判定を基に３種類の巡回係数を決定する巡回係数決定回路を備える構成を有している。
この構成により、巡回係数が極端に変化することを抑えることができる。
【００１３】
さらに、本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子から出力された直後の遮光された領域の信号のレベルが、第１の補正抑圧閾値以上の場合、固体撮像素子から出力された直後の遮光された領域の信号に抑圧をかける高レベルスミア補正抑圧回路を備える構成を有している。
この構成により、高いレベルのスミア補正信号に抑圧をかけることができる。
【００１４】
さらに、本発明の固体撮像装置は、高レベルスミア補正抑圧回路が、固体撮像素子から出力された直後の遮光された領域の信号の第１の補正抑圧閾値以上の信号を、信号のレベルが大きくなるに従って抑圧量が大きくなる第１の抑圧率で抑圧する構成を有している。
この構成により、スミア補正信号の補正抑圧の効き具合を調整することができる。
【００１５】
さらに、本発明の固体撮像装置は、高レベルスミア補正抑圧回路が、選択可能な複数の第１の抑圧率を備える構成を有している。
この構成により、スミア補正信号の補正抑圧の効き具合を選択することができる。
【００１６】
さらに、本発明の固体撮像装置は、有効画素領域の信号のレベルが、第２の補正抑圧閾値以上の場合、スミア補正信号に抑圧をかける高輝度時補正抑圧回路を備える構成を有している。
この構成により、スミア補正の過補正を防止することができる。
【００１７】
さらに、本発明の固体撮像装置は、高輝度時補正抑圧回路が、スミア補正信号の第２の補正抑圧閾値以上の信号を、信号のレベルが大きくなるに従って抑圧量が大きくなる第２の抑圧率で抑圧する構成を有している。
この構成により、スミア補正信号の補正抑圧の効き具合を調整することができる。
【００１８】
さらに、本発明の固体撮像装置は、高輝度時補正抑圧回路が、選択可能な複数の第２の抑圧率を備える構成を有している。
この構成により、スミア補正信号の補正抑圧の効き具合を選択することができる。
【００１９】
さらに、本発明の固体撮像装置は、スミア補正信号のノイズ低減を行うローパスフィルタを備える構成を有している。
この構成により、スミア補正後の映像信号のＳＮ比の悪化を抑えることができる。
【００２０】
さらに、本発明の固体撮像装置は、ローパスフィルタが、フィルタ係数を選択可能な構成を有している。
この構成により、フィルタの効き具合を調整することができる。
【００２１】
さらに、本発明の固体撮像装置は、スミア補正信号のノイズ低減を行うコアリング回路を備える構成を有している。
この構成により、スミア補正後の映像信号のＳＮ比の悪化を抑えることができる。
【００２２】
さらに、本発明の固体撮像装置は、スミア補正信号のうち任意に設定可能なコアリング目標値によってコアリング領域内と判定された部分を、コアリング目標値の信号レベルに置き換えて出力する構成を有している。
この構成により、コアリング回路の動作を安定させることができる。
【００２３】
さらに、本発明の固体撮像装置は、スミア補正信号の加算平均を行う加算平均回路を備える構成を有している。
この構成により、ノイズを抑えたスミア補正信号を生成することができる。
【００２４】
さらに、本発明の固体撮像装置は、遮光された領域が、ＯＢ領域又はダミー領域である構成を有している。
この構成により、映像情報が含まれないスミア補正信号を生成することができる。
【００２５】
さらに、本発明の固体撮像装置は、遮光された領域としてダミー領域を使用する場合に、スミア補正信号の基準レベルを、ＯＢ領域の基準レベルと同じレベルになるように補正するＯＢ段差補正回路を備え、ＯＢ段差補正回路が、ダミー領域の信号レベルの平均値を算出しダミー基準レベルとして出力するダミーレベル平均算出回路と、ＯＢ領域の信号レベルの平均値を算出しＯＢ基準レベルとして出力するＯＢレベル平均算出回路と、ダミー基準レベルからＯＢ基準レベルを減算しＯＢ段差補正レベルを算出する第２の減算回路と、スミア補正信号からＯＢ段差補正レベルを減算する第３の減算回路とを有する構成を有している。
この構成により、スミア補正信号の基準レベルをＯＢ基準レベルにすることができる。
【００２６】
さらに、本発明の固体撮像装置は、ダミーレベル平均算出回路が、ダミー領域の右端又は左端の信号レベルの平均値を算出する構成を有している。
この構成により、ダミー基準レベルを正確に把握することができる。
【００２７】
さらに、本発明の固体撮像装置は、ＯＢレベル平均算出回路が、ＯＢ領域の右端又は左端の信号レベルの平均値を算出する構成を有している。
この構成により、ＯＢ基準レベルを正確に把握することができる。
【００２８】
さらに、本発明の固体撮像装置は、第１の減算回路は、動き検出回路から出力される動き検出情報によって動き状態と判定された場合に、光電変換可能な領域の映像信号からＯＢレベル平均算出回路からのＯＢ基準レベルを減算する構成を有している。
この構成により、動き状態と判定された場合にスミア補正を行わないようにすることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１は本発明第１の実施の形態の固体撮像装置のブロック図である。図１において、固体撮像素子１８は、レンズＬから取り込まれる像を、電子信号である映像信号に変換するための素子である。固体撮像素子１８は、被写体の撮像光を光電変換可能な領域と遮光された領域とを有しており、本発明の詳細な説明において後述するように、光電変換可能な領域とは、有効画素領域２４であり、遮光された領域とは、ダミー領域２２及びＯＢ領域２３であるとする。
【００３０】
また、本実施の形態の固体撮像装置は、スミア補正信号生成回路２と、Ａ／Ｄ変換器１９からの映像信号から、スミア補正信号生成回路２からのスミア補正信号を減算する減算器１７からなる。ここで、スミア補正信号生成回路２は、ラインメモリ１０、メモリコントローラ１１及びフレーム巡回加算回路３（動き検出回路６、巡回係数決定回路７、乗算器８、減算器５，９）で構成されている。尚、スミア補正信号とは、遮光された領域の映像信号から抽出したスミア成分を元に生成した信号である。
【００３１】
ここで、ラインメモリ１０は、映像信号をフレーム単位で記憶するものであり、ラインコントローラ１１の制御により、遮光された領域の複数ラインの映像信号を平均加算する加算平均回路をも構成している。また、フレーム巡回加算回路３は、動き検出回路６、巡回係数決定回路７、乗算器８、減算器５，９で構成され、ラインメモリ内の平均加算されたフレーム単位の映像信号、Ａ／Ｄ変換器１９からの映像信号及び巡回係数から、減算器５，９及び乗算器８を用いて映像信号のフレーム巡回加算を行う。動き検出回路６は、映像信号からピクセル単位で動きを検出するもので、巡回係数決定回路７で巡回係数を算出するようにする。ここで、スミア補正信号生成回路２で扱う映像信号は、固体撮像素子１８の遮光された領域の映像信号であり、図２に示す画素領域２０のうちのダミー領域２２又はＯＢ領域２３である。
【００３２】
次に、以上のように構成される固体撮像装置について、以下その動作を説明する。尚、スミア補正信号を生成する元となる遮光された領域の映像信号としては、図２に示すダミー領域の領域Ｔ１部分であってもよいし、ＯＢ領域の領域Ｔ２であってもかなわないが、以下の第１及び第２の実施の形態の説明においては、特に記載しない限りは、ＯＢ領域である領域Ｔ２について説明する。
【００３３】
まず、図３に示すように、垂直同期信号（ＶＤ）の１期間（１フレーム期間）の複数の水平同期信号（ＨＤ）のタイミングのうち、信号ａのＯＢ領域の領域Ｔ２の期間を領域選択期間として、スミア補正信号生成回路２で有効とする。すなわち、Ａ／Ｄ変換器１９からの映像信号のうち、領域Ｔ２の部分だけがスミア補正信号生成回路２に送られることになる。この領域Ｔ２の部分だけの映像信号は、光電変換可能な領域すなわち有効画素領域２４に含まれるようなレンズＬから取り込んだ実際の像の情報を有していないことから、スミアとＯＢ領域の基準レベルだけのスミア補正信号である。このスミア補正信号を元に以下で説明する最終的なスミア補正信号を生成する。
【００３４】
次に、信号ａにフレーム巡回加算を行うようにする。フレーム巡回加算の計算式は、数１に示すとおりである。
【００３５】
【数１】
Ｙ_ｎ＝Ｘ_ｎ−Ｋ（Ｘ_ｎ−Ｙ_ｎ−１）＝（１−Ｋ）Ｘ_ｎ＋ＫＹ_ｎ−１
【００３６】
数１で示すＸ_ｎは現フレームにおける領域Ｔ２の信号である、Ｙ_ｎ−１は過去のフレームにおける領域Ｔ２の信号である。また、Ｙ_ｎはフレーム巡回加算後の信号であり、Ｋは巡回係数である。
【００３７】
ここで、巡回係数Ｋは、動き検出の結果により決定するようにする。具体的には、図４を用いて説明する。まず、現フレームにおける領域Ｔ２の信号（Ｘ_ｎ）と過去のフレームにおける領域Ｔ２の信号（Ｙ_ｎ−１）との差分の絶対値を計算する（｜Ｘ_ｎ−Ｙ_ｎ−１｜）。この時、差分を計算する１区間は、ＣＫ信号タイミング、すなわち１ピクセル区間単位である。そして、｜Ｘ_ｎ−Ｙ_ｎ−１｜の値が大きい場合、現フレームが変化したことを示しており、動いたか否かを判断できることになる。さらに、｜Ｘ_ｎ−Ｙ_ｎ−１｜を２つの閾値（ｔｈ１，ｔｈ２）を用いて、動きの程度を、「動き」、「中間」と「静止」との３段階に峻別する。そして、その３段階に相応する巡回係数Ｋを決定する（表１）。
【００３８】
【表１】

【００３９】
フレーム巡回加算によるフィルタでは、巡回係数を大きくすると被写体が動いたときに補正位置の時間ズレが原因で補正信号の残像が残るという問題があるため、表１のように被写体の動きを判定し、静止しているときは巡回係数を大きく、動いているときには巡回係数を小さくすることで残像の対策をしている。また、「中間」を設けることで「動き」と「静止」が頻繁に切り替わらないようにしているが、閾値の設定により、この「中間」をなくすことも可能となっている。さらに、「動き」時は、巡回係数を小さくする方式の他にスミア補正を行わないという方式をとってもよい。
【００４０】
実際の回路では、まず、減算器５において、信号ａ（Ｘ_ｎ）から信号ｂ（Ｙ_ｎ−１）を引いて信号ｃを生成する（｜Ｘ_ｎ−Ｙ_ｎ−１｜）。そして、信号ｃを元に動き検出回路６が「動き」、「中間」、「静止」を検出し、巡回係数決定回路７で表１に示す基準で巡回係数Ｋを決定する。次に、乗算器８で信号ｃに巡回係数Ｋを掛け合わせ（信号ｄ）、最後に、信号ａから信号ｄを減算器９で引くことにより数１を実現している（信号ｅ）。尚、巡回係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、任意に設定可能である。
【００４１】
最後に、上記のような手順で生成されたスミア補正信号（信号ｅ、図５（ａ））を、減算器１７を用いて、有効画素領域２４の信号（図５（ｂ））から引くようにする。これにより、スミア補正がされた有効画素領域２４の映像信号を得ることができる（図５（ｃ））。このように、動き検出をピクセル単位で行って巡回係数Ｋを定めることで、被写体の一部が動いた時でも最適な巡回係数Ｋの設定が可能となる。このため、フレーム単位で動きを検出して巡回係数Ｋを決定する場合には最適な巡回係数Ｋを定めにくくＳＮ比を改善するのが困難であったが、最適な巡回係数Ｋを設定できることで、動きのある被写体に対してもＳＮ比の悪化を抑え、良好なスミア補正が可能である。
【００４２】
次に、本発明の第２の形態の固体撮像装置のブロック図を図６に示す。
図６における固体撮像装置は、第１の実施の形態で説明した固体撮像装置に、高レベルスミア補正抑圧回路４、ＯＢ段差補正回路１２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３、コアリング回路１４、高輝度補正抑圧回路１５、セレクタ回路（ＳＥＬ）１６を追加したものである。
【００４３】
高レベルスミア補正抑圧回路４は、非常に高いレベルのスミア補正信号に対して補正抑圧をかける回路であり、Ａ／Ｄ変換器１９と減算器５との間に設けられている。非常に高いレベルのスミア補正信号が存在する場合、被写体が動いたときの補正すべき位置の時間的ズレが原因で補正した後の信号に残像が目立つため、遮光された領域の信号に抑圧をかけて、残像が目立たないようにしている。尚、本第２の実施の形態の説明においても、特に指定しない限り遮光された領域の信号としては、ＯＢ領域２３の領域Ｔ２を用いるものとする。
【００４４】
具体的には、高レベルスミア補正抑圧回路４では、まず、スミア補正抑圧を行うかどうかの判断を行う。領域Ｔ２の信号＞＝ｔｈａ（補正抑圧閾値）が成り立った場合、すなわち、領域Ｔ２の信号のレベルが補正抑圧閾値であるｔｈａ以上であった場合には、スミア補正抑圧が必要だと判断する。
【００４５】
スミア補正抑圧が必要と判断した場合、高レベルスミア補正抑圧回路４は、Ａ／Ｄ変換器１９から出力された直後の領域Ｔ２のｔｈａ以上の信号を、レベルが大きくなるに従って抑圧量が大きくなる。具体的には、図７に示すように、信号レベルがｔｈａまでは抑圧を加えないようにし、ｔｈａを境に信号レベルが大きくなるに従って抑圧量が大きくなる。このため、図７の横軸のｔｈａを境に、右側に行くに従って補正抑圧後の信号レベルは下がっていく。この時、複数の抑圧率を備え、抑圧率を適宜選択できるようにすることで、抑圧の効き具合を調整することが可能である。図７の場合、傾きとして４、２、１、１／２の４種類が選択可能であるが、これらに限られるものではない。
【００４６】
次に、ラインメモリ１０の出力に設けられたＯＢ段差補正回路１２について説明する。このＯＢ段差補正回路１２は、遮光された領域としてダミー領域２２を使用する場合に用いる回路である。具体的には、フレーム巡回加算をしてラインメモリ１０に蓄積されているダミー領域２２の領域Ｔ１のスミア補正信号ｂに対してＯＢ段差補正を行う。ＯＢ段差補正回路１２は、図８に示すように、ＯＢ領域２３の領域Ｔ２の信号レベルの平均値を算出しＯＢ基準レベルとして出力するＯＢレベル平均算出回路１２１と、ダミー領域２２の領域Ｔ１の信号レベルの平均値を算出しダミー基準レベルとして出力するダミーレベル平均算出回路１２２と、ダミー基準レベルからＯＢ基準レベルを減算しＯＢ段差補正レベルを算出する減算回路１２３と、ＯＢ段差補正レベルのノイズ除去を行うコアリング回路１２４と、スミア補正信号からＯＢ段差補正レベルを減算するの減算回路１２５とを有する。
【００４７】
図９（ａ）に示すように、領域Ｔ１の信号は、ＯＢ基準レベルとは異なるダミー基準レベルの上にスミア補正信号が重畳されている。このため、まず、ダミーレベル平均算出回路１２２で算出したダミー基準レベルから、ＯＢレベル平均算出回路１２１で算出したＯＢ基準レベルを引いたダミー基準レベルとＯＢ基準レベルとの差であるＯＢ段差補正レベルを算出する。次に、このＯＢ段差補正レベルのノイズ除去を行った後、スミア補正信号ｂから減算器１２５を用いて、ＯＢ段差補正レベルを引く。このことにより、スミア補正信号ｂは、図９（ｂ）に示すように、ＯＢ基準レベルにスミアが重畳したスミア補正信号ｆとなる。
【００４８】
尚、ＯＢレベル平均算出回路１２１は、ＯＢ領域２３の右端又は左端の信号レベルの平均値を算出するようにすると、スミア等のノイズに影響されないＯＢ基準レベルの算出が可能となる。また、ＯＢ領域２３の複数画素の移動平均によりＯＢ基準レベルの算出を行うことも有効である。
【００４９】
また、ダミーレベル平均算出回路１２２は、ダミー領域２２の右端又は左端の信号レベルの平均値を算出するようにすると、スミア等のノイズに影響されないダミー基準レベルの算出が可能となる。また、ダミー領域２２の複数画素の移動平均によりダミー基準レベルの算出を行うことも有効である。
【００５０】
次に、ＯＢ段差補正回路１２の後段に設けられたローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３について説明する。ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３は、スミア補正信号ｆのノイズ低減を行うフィルタである。そして、図１０に示すように、フィルタ係数の異なるローパスフィルタ１３１，１３２，１３３をセレクタ回路（ＳＥＬ）１３４で選択可能としている。すなわち、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３は、フィルタ係数を選択可能なフィルタとして構成され、フィルタの効き具合を調整することができる。尚、フィルタをかけずにスミア補正信号ｆを通過させることも可能であり、フィルタ係数自体を任意に設定することも可能である。
【００５１】
次に、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１３の後段に設けられたコアリング回路１４について説明する。コアリング回路１４は、スミア補正信号ｇのノイズ低減を行う回路である。具体的には、スミア補正信号ｇのうち任意に設定可能なコアリング目標値によってコアリング領域内と判定された部分を、コアリング目標値の信号レベルに置き換えて出力する。尚、コアリングをかけずにスミア補正信号ｇを通過させることも可能である。
【００５２】
次に、コアリング回路１４の後段に設けられた高輝度時補正抑圧回路１５について説明する。高輝度時補正抑圧回路１５は、非常に高いレベルの映像信号に対して補正抑圧をかける回路である。図１１（ｂ）に示すような非常に高いレベルの映像信号の場合、これから図１１（ａ）に示すスミア補正信号を引いてしまうと、スミア部分が大きく減じられて、図１１（ｃ）に示すような過補正が起こってしまう。これを防止するために、有効画素領域２４の信号に抑圧をかけ、過補正が起こるのを防止する。
【００５３】
具体的には、高輝度時補正抑圧回路１５では、まず、補正抑圧を行うかどうかの判断を行う。有効画素領域２４の信号＞＝ｔｈ３（補正抑圧閾値）が成り立った場合、すなわち、有効画素領域２４の信号のレベルが補正抑圧閾値であるｔｈ３以上であった場合には、補正抑圧が必要だと判断する。
【００５４】
補正抑圧が必要と判断した場合、高輝度時補正抑圧回路１５は、スミア補正信号ｈのｔｈ３以上の信号を、レベルが大きくなるに従って抑圧量が大きくなる抑圧率で抑圧する。具体的には、図７に示すように、信号レベルがｔｈ３までは抑圧を加えないようにし、ｔｈ３を境に信号レベルが大きくなるに従って大きくなる抑圧率で抑圧していく。このため、図７の横軸のｔｈ３を境に、右側に行くに従って補正抑圧後の信号レベルは下がっていく。この時、複数の抑圧率を備え、抑圧率を適宜選択できるようにすることで、抑圧の効き具合を調整することが可能である。図７の場合、傾きとして４、２、１、１／２の４種類が選択可能であるが、これらに限られるものではない。
【００５５】
尚、高輝度時補正抑圧回路１５の後段にセレクタ回路（ＳＥＬ）１６を設け、スミア補正自体の有り無しを選択可能としている。また、高レベルスミア補正抑圧回路４やＯＢ段差補正回路１２〜高輝度時補正抑圧回路１５の補正を行うか否かの選択が可能な構成としてもよい。
【００５６】
また、減算回路１７で、動き検出回路６から出力される動き検出情報によって動き状態と判定された場合に、有効画素領域２４の映像信号からＯＢレベル平均算出回路からのＯＢ基準レベルを減算するようにしてもよい。有効画素領域２４の映像信号に含まれる、暗電流的なノイズを除去でき、ＳＮ比の改善が図られる。尚、図６に示している第１の実施の形態で説明した固体撮像装置において説明した部分については説明を省略する。
【００５７】
尚、各回路におけるスミア補正信号のノイズ低減として、１フレーム内での加算平均を行うことも有効である。例えば、１フレーム内の領域Ｔ２の複数のラインに渡って加算平均を行うことが可能である。加算平均を行うスミア補正信号は、Ａ／Ｄ変換器１９の直後から、減算器１７に供給されるまでのいずれの段階のスミア補正信号であってもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、遮光された領域の映像信号からピクセル単位で動きを検出して巡回係数を算出して遮光された領域の映像信号のフレーム巡回加算を行うことにより、動きのある被写体に対してもＳＮ比の悪化を抑え、良好なスミア補正が可能な固体撮像装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施の形態の固体撮像装置のブロック図
【図２】本発明第１の実施の形態の画素領域におけるサンプリング位置の説明図
【図３】本発明第１の実施の形態の画素領域におけるサンプリングタイミングの説明図
【図４】本発明第１の実施の形態における、動き検出の説明図
【図５】本発明第１の実施の形態における、スミア補正の説明図
【図６】本発明第２の実施の形態の固体撮像装置のブロック図
【図７】本発明第２の実施の形態における、高レベルスミア補正抑圧及び高輝度時補正抑圧の説明図
【図８】本発明第２の実施の形態における、ＯＢ段差補正回路のブロック図
【図９】本発明第２の実施の形態における、ＯＢ段差補正の説明図
【図１０】本発明第２の実施の形態における、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）のブロック図
【図１１】本発明第２の実施の形態における、高輝度時補正抑圧の説明図
【図１２】従来の固体撮像装置のブロック図
【符号の説明】
２スミア補正信号生成回路
３フレーム巡回加算回路
４高レベルスミア補正抑圧回路
５，９，１７減算器
６動き検出回路
７巡回係数決定回路
８乗算器
１０ラインメモリ
１１メモリコントローラ
１２ＯＢ段差補正回路
１３ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１４コアリング回路
１５高輝度時補正抑圧回路
１６セレクタ回路（ＳＥＬ）
１８固体撮像素子
１９Ａ／Ｄ変換器
２０画素領域
２１信号無し領域
２２ダミー領域
２３ＯＢ領域
２４有効画素領域
１２１ＯＢレベル平均算出回路
１２２ダミーレベル平均算出回路
１２３減算器
１２４コアリング回路
１２５減算器
１３１〜１３３ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１３４セレクタ回路（ＳＥＬ）
Ｌレンズ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device capable of performing smear correction.
[0002]
[Prior art]
In a general solid-state imaging device, when a very high-luminance subject is present in an imaging area, charges that are not originally signals leak and mix during the vertical transfer, and are mixed with the original signals, so that the high-luminance subjects are mixed. Smear, which is a whitish streak in the vertical direction, occurs around the center.
[0003]
FIG. 12 is a block diagram showing an example of a conventional solid-state imaging device for removing the smear. In FIG. 12, the motion detecting means 36 determines whether or not the subject has moved based on the difference between the dummy signal of the specific field held in the line memory 33 and the output signal of the solid-state imaging device 31 in the field following the specific field. To detect. The timing generation circuit 34 generates an operation timing of the drive circuit 35 for driving the solid-state imaging device 31 and a timing of writing a dummy signal to the line memory 33. The switch 37 is a switch for clamping the output of the line memory 33 to be given to the subtractor 39 at the instruction of the motion detecting means 36 to 0. The subtractor 39 is a subtraction unit that subtracts the output signal of the switch 37 from the pixel signal output from the A / D converter 32. The subtraction result is output via the output terminal 40. As such a configuration, for example, there is one disclosed in Patent Document 1.
[0004]
Next, the operation of this conventional solid-state imaging device will be described. First, the signal WE of the timing generation circuit 34 is at the H level during a period in which the dummy area of each field is scanned. During this period, the signal read from the solid-state imaging device 31 is recorded in the line memory 33 and is stored in one line. Held for a while. When the scanning of the dummy area is completed, the subtracter 38 subtracts the pixel signal currently being scanned from the signal held in the line memory 33 to calculate a subtraction value. If the smear occurrence position of each horizontal scanning line does not change, this difference value becomes small, and the motion detection means 36 can detect the presence or absence of motion of the subject.
[0005]
When a high-luminance subject is stationary, the position where the smear occurs does not change between fields. The subtractor 39 subtracts the pixel signal of the line memory 33 from the pixel signal output from the A / D converter 32 and outputs the result. As described above, when the smear occurrence position does not change, a pixel signal from which smear has been removed is output from the output terminal 40. When a high-luminance subject is stationary as described above, it is possible to output a pixel signal from which smear has been removed by utilizing the fact that the smear occurrence position does not change between fields.
[0006]
When a high-luminance subject is moving, the smear occurrence position changes between horizontal scanning lines or fields. Therefore, the signal held in the line memory 33 changes between fields. In this case, the difference value of the subtractor 38 becomes large, and the motion detecting means 36 switches the switch 37 to clamp the output of the line memory 33 to 0. For this reason, the subtractor 39 outputs the pixel signal of the A / D converter 32 without performing signal processing.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-50165 (pages 6-7, FIG. 6-7)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the smear correction of the conventional solid-state imaging device, since motion detection is performed in units of frames, even when a part of the subject moves, it is determined that the entire frame has moved. For this reason, it has been difficult to perform fine smear correction and sufficiently suppress deterioration of the SN ratio of the subject.
[0009]
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a solid-state imaging device capable of suppressing deterioration of an SN ratio even for a moving subject and performing good smear correction even for a moving subject. .
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A solid-state imaging device according to the present invention includes a solid-state imaging device having a region capable of photoelectrically converting imaging light of a subject and a light-shielded region, and a smear correction signal based on a smear component extracted from a video signal of the light-shielded region. A smear correction signal generation circuit for generating the smear correction signal, and a first subtraction circuit for subtracting the smear correction signal from the video signal in the photoelectrically convertible area, wherein the smear correction signal generation circuit stores the video signal in the shaded area. Frame cyclic addition in which motion is detected in pixel units from a line memory and a video signal in a light-shielded area to calculate a cyclic coefficient, and frame cyclic addition of a video signal in a light-shielded area by the cyclic coefficient is performed using the line memory. And a circuit for generating a smear correction signal by performing averaging and frame cyclic addition on the video signal in the shaded area.
With this configuration, it is possible to generate a smear correction signal in consideration of the motion in pixel units.
[0011]
Further, in the solid-state imaging device of the present invention, the frame cyclic addition circuit calculates a difference between the output of the line memory, which is the video signal of the light-shielded area in the past frame, and the video signal of the light-shielded area of the current frame. It has a configuration that includes a motion detection circuit that calculates the motion for each pixel and detects motion.
With this configuration, it is possible to generate a smear correction signal in consideration of the motion in pixel units.
[0012]
Further, in the solid-state imaging device according to the present invention, the frame cyclic addition circuit grasps the motion of the video signal in the region where the motion detection circuit is shielded from light in three stages of “movement”, “intermediate”, and “still”. It has a configuration including a cyclic coefficient determination circuit that determines three types of cyclic coefficients based on the determination of the stage.
With this configuration, it is possible to suppress an extreme change in the cyclic coefficient.
[0013]
Further, the solid-state imaging device according to the present invention, when the level of the signal in the light-shielded area immediately after being output from the solid-state imaging device is equal to or greater than the first correction suppression threshold, is light-shielded immediately after being output from the solid-state imaging device. And a high-level smear correction suppression circuit for suppressing a signal in a region where the signal has been suppressed.
With this configuration, a high-level smear correction signal can be suppressed.
[0014]
Furthermore, in the solid-state imaging device according to the present invention, the high-level smear correction suppression circuit outputs a signal having a signal level equal to or larger than the first correction suppression threshold value of the signal in the light-shielded area immediately after being output from the solid-state imaging element, It has a configuration in which suppression is performed at a first suppression ratio in which the amount of suppression increases as the amount of the signal increases.
With this configuration, it is possible to adjust the effectiveness of the suppression of the smear correction signal.
[0015]
Furthermore, the solid-state imaging device according to the present invention has a configuration in which the high-level smear correction suppression circuit includes a plurality of selectable first suppression rates.
With this configuration, it is possible to select the degree of the effect of suppressing the correction of the smear correction signal.
[0016]
Furthermore, the solid-state imaging device according to the present invention has a configuration including a high-luminance correction suppression circuit that suppresses the smear correction signal when the level of the signal in the effective pixel region is equal to or greater than the second correction suppression threshold. .
With this configuration, overcorrection of smear correction can be prevented.
[0017]
Further, in the solid-state imaging device according to the present invention, the high-luminance correction suppression circuit may include a second suppression ratio in which the amount of suppression of a signal equal to or greater than the second correction suppression threshold of the smear correction signal increases as the signal level increases. And a configuration for suppressing the noise.
With this configuration, it is possible to adjust the effectiveness of the suppression of the smear correction signal.
[0018]
Furthermore, the solid-state imaging device of the present invention has a configuration in which the high-luminance correction suppression circuit has a plurality of selectable second suppression rates.
With this configuration, it is possible to select the degree of the effect of suppressing the correction of the smear correction signal.
[0019]
Furthermore, the solid-state imaging device according to the present invention has a configuration including a low-pass filter that reduces noise of a smear correction signal.
With this configuration, it is possible to suppress deterioration of the SN ratio of the video signal after smear correction.
[0020]
Furthermore, the solid-state imaging device according to the present invention has a configuration in which the low-pass filter can select a filter coefficient.
With this configuration, the effectiveness of the filter can be adjusted.
[0021]
Furthermore, the solid-state imaging device according to the present invention has a configuration including a coring circuit that reduces noise of the smear correction signal.
With this configuration, it is possible to suppress deterioration of the SN ratio of the video signal after smear correction.
[0022]
Further, the solid-state imaging device according to the present invention has a configuration in which a portion determined as being within the coring region by the arbitrarily settable coring target value of the smear correction signal is replaced with a signal level of the coring target value and output. Have.
With this configuration, the operation of the coring circuit can be stabilized.
[0023]
Furthermore, the solid-state imaging device of the present invention has a configuration including an averaging circuit that performs averaging of smear correction signals.
With this configuration, it is possible to generate a smear correction signal in which noise is suppressed.
[0024]
Further, the solid-state imaging device according to the present invention has a configuration in which the light-shielded area is an OB area or a dummy area.
With this configuration, a smear correction signal that does not include video information can be generated.
[0025]
Furthermore, the solid-state imaging device according to the present invention includes an OB level difference correction circuit that corrects the reference level of the smear correction signal to be the same as the reference level of the OB area when the dummy area is used as the light-shielded area. The OB level difference correction circuit calculates an average value of signal levels in a dummy area and outputs the average value as a dummy reference level, and an OB calculates an average value of the signal levels in the OB area and outputs the average value as an OB reference level. A configuration including a level average calculation circuit, a second subtraction circuit for subtracting the OB reference level from the dummy reference level to calculate the OB step correction level, and a third subtraction circuit for subtracting the OB step difference correction level from the smear correction signal have.
With this configuration, the reference level of the smear correction signal can be set to the OB reference level.
[0026]
Furthermore, the solid-state imaging device of the present invention has a configuration in which the dummy level average calculation circuit calculates the average value of the signal levels at the right end or the left end of the dummy area.
With this configuration, the dummy reference level can be accurately grasped.
[0027]
Further, the solid-state imaging device according to the present invention has a configuration in which the OB level average calculation circuit calculates the average value of the signal levels at the right end or the left end of the OB area.
With this configuration, the OB reference level can be accurately grasped.
[0028]
Further, in the solid-state imaging device according to the present invention, the first subtraction circuit calculates an OB level average from a video signal in a photoelectrically convertible area when the motion detection state is determined by the motion detection information output from the motion detection circuit. It has a configuration for subtracting the OB reference level from the circuit.
With this configuration, it is possible to prevent the smear correction from being performed when it is determined that the moving state is present.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a solid-state imaging element 18 is an element for converting an image captured from a lens L into a video signal which is an electronic signal. The solid-state imaging device 18 has an area where the imaging light of the subject can be photoelectrically converted and a light-shielded area. As described later in the detailed description of the present invention, the area where the photoelectric conversion is possible is defined as an effective pixel. It is assumed that the area 24 and the light-shielded area are the dummy area 22 and the OB area 23.
[0030]
The solid-state imaging device according to the present embodiment includes a smear correction signal generation circuit 2 and a subtractor 17 that subtracts the smear correction signal from the smear correction signal generation circuit 2 from the video signal from the A / D converter 19. Become. Here, the smear correction signal generation circuit 2 includes a line memory 10, a memory controller 11, and a frame cyclic addition circuit 3 (a motion detection circuit 6, a cyclic coefficient determination circuit 7, a multiplier 8, and subtractors 5, 9). I have. Note that the smear correction signal is a signal generated based on a smear component extracted from a video signal in a shaded area.
[0031]
Here, the line memory 10 stores the video signal in frame units, and also forms an averaging circuit that averages the video signals of a plurality of lines in the shaded area under the control of the line controller 11. . The frame cyclic addition circuit 3 is composed of a motion detection circuit 6, a cyclic coefficient determination circuit 7, a multiplier 8, and

subtractors

5 and 9, and the average-added frame unit video signal in the line memory, A / D From the video signal from the converter 19 and the cyclic coefficient, frame subtraction of the video signal is performed using the

subtracters

5, 9 and the multiplier 8. The motion detecting circuit 6 detects a motion from a video signal in pixel units, and the cyclic coefficient determining circuit 7 calculates a cyclic coefficient. Here, the video signal handled by the smear correction signal generation circuit 2 is a video signal of a light-shielded area of the solid-state imaging device 18, and is the dummy area 22 or the OB area 23 of the pixel area 20 shown in FIG.
[0032]
Next, the operation of the solid-state imaging device configured as described above will be described below. The video signal of the light-shielded area from which the smear correction signal is generated may be the area T1 of the dummy area shown in FIG. 2 or the area T2 of the OB area. In the following description of the first and second embodiments, a region T2 which is an OB region will be described unless otherwise specified.
[0033]
First, as shown in FIG. 3, of the timings of a plurality of horizontal synchronizing signals (HD) in one period (one frame period) of the vertical synchronizing signal (VD), the period of the region T2 of the OB region of the signal a is selected. The period is valid in the smear correction signal generation circuit 2. That is, of the video signal from the A / D converter 19, only the area T2 is sent to the smear correction signal generation circuit 2. Since the video signal of only the area T2 does not have information of the actual image captured from the lens L included in the photoelectrically convertible area, that is, the effective pixel area 24, the smear and the OB area reference This is a smear correction signal for only the level. Based on the smear correction signal, a final smear correction signal described below is generated.
[0034]
Next, frame cyclic addition is performed on the signal a. The formula for the frame cyclic addition is as shown in Equation 1.
[0035]
(Equation 1)
Y_n= X_n-K (X_n-Y_n-1) = (1-K) X_n+ KY_n-1
[0036]
X shown in Equation 1_nIs a signal of the area T2 in the current frame._n-1Is a signal of the region T2 in the past frame. Also, Y_nIs a signal after frame cyclic addition, and K is a cyclic coefficient.
[0037]
Here, the cyclic coefficient K is determined based on the result of motion detection. This will be described specifically with reference to FIG. First, a signal (X_n) And the signal (Y_n-1) And the absolute value of the difference (| X_n-Y_n-1|). At this time, one section for calculating the difference is a CK signal timing, that is, one pixel section unit. And | X_n-Y_n-1If the value of | is large, it indicates that the current frame has changed, and it can be determined whether or not the current frame has moved. Furthermore, | X_n-Y_n-1Using two thresholds (th1, th2), the degree of motion is distinguished into three levels of “movement”, “intermediate” and “still”. Then, a cyclic coefficient K corresponding to the three stages is determined (Table 1).
[0038]
[Table 1]

[0039]
In the filter based on the frame cyclic addition, if the cyclic coefficient is increased, there is a problem that a residual image of the correction signal remains due to a time lag of the correction position when the subject moves, so that the motion of the subject is determined as shown in Table 1, When the camera is stationary, the cyclic coefficient is increased, and when the camera is moving, the cyclic coefficient is decreased to prevent the afterimage. In addition, the provision of the “intermediate” prevents the “movement” and “stationary” from being frequently switched. However, the setting of the threshold makes it possible to eliminate the “intermediate”. Further, at the time of “movement”, a method of not performing smear correction may be adopted in addition to a method of reducing the cyclic coefficient.
[0040]
In an actual circuit, first, the signal a (X_n) To signal b (Y_n-1) To generate a signal c (| X_n-Y_n-1|). Then, the motion detection circuit 6 detects “movement”, “intermediate”, and “still” based on the signal c, and the cyclic coefficient determination circuit 7 determines the cyclic coefficient K based on the reference shown in Table 1. Next, the multiplier 8 multiplies the signal c by the cyclic coefficient K (signal d), and finally, the signal d is subtracted from the signal a by the subtractor 9, thereby realizing Equation 1 (signal e). The cyclic coefficients K1, K2, K3 can be set arbitrarily.
[0041]
Finally, the smear correction signal (signal e, FIG. 5A) generated by the above procedure is subtracted from the signal of the effective pixel area 24 (FIG. 5B) using the subtractor 17. To As a result, a video signal of the effective pixel area 24 subjected to smear correction can be obtained (FIG. 5C). As described above, by performing the motion detection on a pixel-by-pixel basis and determining the cyclic coefficient K, the optimal cyclic coefficient K can be set even when a part of the subject moves. For this reason, when determining the cyclic coefficient K by detecting a motion in a frame unit, it is difficult to determine the optimal cyclic coefficient K and it is difficult to improve the SN ratio. However, the optimal cyclic coefficient K can be set. Also, it is possible to suppress deterioration of the S / N ratio even for a moving subject, and perform good smear correction.
[0042]
Next, a block diagram of a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG.
The solid-state imaging device in FIG. 6 differs from the solid-state imaging device described in the first embodiment in that a high-level smear correction suppression circuit 4, an OB level difference correction circuit 12, a low-pass filter (LPF) 13, a coring circuit 14, and a high luminance The correction suppression circuit 15 and the selector circuit (SEL) 16 are added.
[0043]
The high-level smear correction suppression circuit 4 is a circuit that performs correction suppression on a very high level smear correction signal, and is provided between the A / D converter 19 and the subtractor 5. When a very high level smear correction signal is present, the after-correction of the signal after correction due to the temporal shift of the position to be corrected when the subject moves causes suppression of the signal in the shaded area. This is done so that afterimages are not noticeable. In the description of the second embodiment, the region T2 of the OB region 23 is used as the signal of the light-shielded region unless otherwise specified.
[0044]
Specifically, the high-level smear correction suppression circuit 4 first determines whether to perform smear correction suppression. If the signal in the region T2> = tha (correction suppression threshold) holds, that is, if the signal level in the region T2 is equal to or higher than the correction suppression threshold value tha, it is determined that smear correction suppression is necessary.
[0045]
If it is determined that the smear correction suppression is necessary, the high-level smear correction suppression circuit 4 increases the suppression amount of the signal greater than or equal to the signal in the area T2 immediately after output from the A / D converter 19 as the level increases. . Specifically, as shown in FIG. 7, the suppression is not applied until the signal level becomes tha, and the suppression amount increases as the signal level increases from tha. For this reason, the signal level after the correction suppression decreases toward the right side from the horizontal axis “tha” in FIG. 7. At this time, by providing a plurality of suppression rates and allowing the suppression rates to be selected as appropriate, it is possible to adjust the effectiveness of the suppression. In the case of FIG. 7, four kinds of inclinations of 4, 2, 1, and 1/2 can be selected, but the inclination is not limited to these.
[0046]
Next, the OB level difference correction circuit 12 provided at the output of the line memory 10 will be described. The OB level difference correction circuit 12 is a circuit used when the dummy area 22 is used as a light-shielded area. Specifically, OB level difference correction is performed on the smear correction signal b in the area T1 of the dummy area 22 stored in the line memory 10 by performing frame cyclic addition. As shown in FIG. 8, the OB level difference correction circuit 12 calculates an average value of signal levels in the area T2 of the OB area 23 and outputs the average value as an OB reference level. A dummy level average calculation circuit 122 that calculates an average value of signal levels and outputs the average value as a dummy reference level, a subtraction circuit 123 that subtracts an OB reference level from the dummy reference level to calculate an OB level difference correction level, and a noise of the OB level difference correction level It has a coring circuit 124 for removing and a subtraction circuit 125 for subtracting the OB level difference correction level from the smear correction signal.
[0047]
As shown in FIG. 9A, in the signal in the area T1, a smear correction signal is superimposed on a dummy reference level different from the OB reference level. Therefore, first, the OB level difference correction level which is a difference between the dummy reference level obtained by subtracting the OB reference level calculated by the OB level average calculation circuit 121 from the dummy reference level calculated by the dummy level average calculation circuit 122 and the OB reference level. Is calculated. Next, after removing the noise of the OB level difference correction level, the OB level difference correction level is subtracted from the smear correction signal b using the subtractor 125. Thus, the smear correction signal b becomes a smear correction signal f in which smear is superimposed on the OB reference level, as shown in FIG. 9B.
[0048]
If the OB level average calculation circuit 121 calculates the average value of the signal levels at the right end or the left end of the OB area 23, it is possible to calculate the OB reference level that is not affected by noise such as smear. It is also effective to calculate the OB reference level by using a moving average of a plurality of pixels in the OB area 23.
[0049]
Further, when the dummy level average calculation circuit 122 calculates the average value of the signal levels at the right end or the left end of the dummy area 22, it is possible to calculate the dummy reference level which is not affected by noise such as smear. It is also effective to calculate the dummy reference level by moving average of a plurality of pixels in the dummy area 22.
[0050]
Next, the low-pass filter (LPF) 13 provided after the OB level difference correction circuit 12 will be described. The low-pass filter (LPF) 13 is a filter that reduces noise of the smear correction signal f. Then, as shown in FIG. 10, low-

pass filters

131, 132, and 133 having different filter coefficients can be selected by a selector circuit (SEL) 134. That is, the low-pass filter (LPF) 13 is configured as a filter capable of selecting a filter coefficient, and can adjust the effectiveness of the filter. Note that the smear correction signal f can be passed without filtering, and the filter coefficient itself can be arbitrarily set.
[0051]
Next, the coring circuit 14 provided after the low-pass filter (LPF) 13 will be described. The coring circuit 14 is a circuit that reduces noise of the smear correction signal g. More specifically, a portion of the smear correction signal g determined to be within the coring area by the arbitrarily settable coring target value is replaced with the signal level of the coring target value and output. Note that the smear correction signal g can be passed without coring.
[0052]
Next, the high-luminance correction suppression circuit 15 provided after the coring circuit 14 will be described. The high luminance correction suppression circuit 15 is a circuit that performs correction suppression on a video signal of a very high level. In the case of a video signal of a very high level as shown in FIG. 11B, if the smear correction signal shown in FIG. 11A is subtracted from this, the smear portion is greatly reduced. The overcorrection as shown occurs. In order to prevent this, the signal of the effective pixel area 24 is suppressed to prevent overcorrection from occurring.
[0053]
Specifically, the high-luminance correction suppression circuit 15 first determines whether or not to perform correction suppression. If the signal of the effective pixel area 24> = th3 (correction suppression threshold) is satisfied, that is, if the signal level of the effective pixel area 24 is equal to or more than the correction suppression threshold th3, it is determined that the correction suppression is necessary. to decide.
[0054]
When it is determined that the correction suppression is necessary, the high-luminance correction suppression circuit 15 suppresses the signal equal to or greater than th3 of the smear correction signal h at a suppression rate in which the suppression amount increases as the level increases. Specifically, as shown in FIG. 7, suppression is not applied until the signal level reaches th3, and suppression is performed at a suppression rate that increases as the signal level increases from th3. For this reason, the signal level after the correction suppression decreases toward the right side with respect to th3 on the horizontal axis in FIG. At this time, by providing a plurality of suppression rates and allowing the suppression rates to be selected as appropriate, it is possible to adjust the effectiveness of the suppression. In the case of FIG. 7, four kinds of inclinations of 4, 2, 1, and 1/2 can be selected, but the inclination is not limited to these.
[0055]
It should be noted that a selector circuit (SEL) 16 is provided downstream of the high-luminance correction suppression circuit 15 so that the presence or absence of smear correction itself can be selected. Further, a configuration may be employed in which it is possible to select whether or not to perform correction of the high-level smear correction suppression circuit 4 and the OB level difference correction circuit 12 to the high luminance correction suppression circuit 15.
[0056]
When the subtraction circuit 17 determines that the motion state is detected based on the motion detection information output from the motion detection circuit 6, the OB reference level from the OB level average calculation circuit is subtracted from the video signal in the effective pixel area 24. It may be. Dark current noise included in the video signal of the effective pixel region 24 can be removed, and the SN ratio can be improved. The description of the portions described in the solid-state imaging device described in the first embodiment illustrated in FIG. 6 is omitted.
[0057]
It is also effective to perform averaging within one frame as noise reduction of the smear correction signal in each circuit. For example, it is possible to perform averaging over a plurality of lines in the area T2 in one frame. The smear correction signal for performing the averaging may be a smear correction signal at any stage from immediately after the A / D converter 19 to being supplied to the subtractor 17.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, the present invention detects a moving subject by detecting frame-by-pixel motion from a video signal in a shaded area, calculating a cyclic coefficient, and performing frame cyclic addition of the video signal in the shaded area. Therefore, it is possible to provide a solid-state imaging device capable of suppressing deterioration of the SN ratio and performing good smear correction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is an explanatory diagram of a sampling position in a pixel area according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of sampling timing in a pixel region according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of motion detection according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of smear correction in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram of a solid-state imaging device according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 7 is an explanatory diagram of high-level smear correction suppression and high-luminance correction suppression in the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram of an OB step difference correction circuit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram of OB level difference correction according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram of a low-pass filter (LPF) according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating correction suppression at high luminance in the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram of a conventional solid-state imaging device.
[Explanation of symbols]
2 Smear correction signal generation circuit
3 Frame cyclic addition circuit
4 High-level smear correction suppression circuit
5,9,17 Subtractor
6 Motion detection circuit
7 Cyclic coefficient determination circuit
8 Multiplier
10 line memory
11 Memory controller
12 OB step difference correction circuit
13 Low-pass filter (LPF)
14 Coring circuit
15 High-brightness correction suppression circuit
16. Selector circuit (SEL)
18 Solid-state image sensor
19 A / D converter
20 pixel area
21 No signal area
22 Dummy area
23 OB area
24 Effective pixel area
121 OB level average calculation circuit
122 Dummy Level Average Calculation Circuit
123 subtractor
124 coring circuit
125 subtractor
131-133 Low Pass Filter (LPF)
134 Selector circuit (SEL)
L lens

Claims

A solid-state imaging device having a region capable of photoelectrically converting imaging light of a subject and a light-shielded region, and a smear correction signal generation circuit for generating a smear correction signal based on a smear component extracted from a video signal of the light-shielded region And a first subtraction circuit for subtracting the smear correction signal from the video signal of the photoelectrically convertible area, wherein the smear correction signal generation circuit stores a video signal of the light-shielded area, A frame recursion detecting a motion in a pixel unit from the video signal of the light-shielded area to calculate a cyclic coefficient, and performing frame cyclic addition of the video signal of the light-shielded area by the cyclic coefficient using the line memory. And an adder circuit for generating the smear correction signal by performing the averaging and the frame cyclic addition on the video signal in the shaded area. The solid-state imaging device according to claim and.

The frame cyclic addition circuit calculates, for each pixel, a difference between an output of the line memory, which is a video signal of the light-shielded area in a past frame, and a video signal of the light-shielded area of the current frame. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a motion detection circuit that detects a motion by using the motion detection circuit.

The frame cyclic addition circuit, the motion detection circuit grasps the motion of the video signal in the shaded area in three stages of "movement", "intermediate" and "still", based on the three-stage determination 3. The solid-state imaging device according to claim 2, further comprising a cyclic coefficient determination circuit that determines three types of cyclic coefficients.

If the level of the signal in the light-shielded area immediately after being output from the solid-state imaging device is equal to or greater than a first correction suppression threshold, the signal in the light-shielded area immediately after being output from the solid-state imaging element is suppressed. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a high-level smear correction suppression circuit to be applied.

The high-level smear correction suppression circuit increases a suppression amount of a signal in the light-shielded area immediately after being output from the solid-state imaging device that is equal to or more than the first correction suppression threshold as the signal level increases. 5. The solid-state imaging device according to claim 4, wherein the suppression is performed at a first suppression rate.

The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the high-level smear correction suppression circuit includes a plurality of selectable first suppression rates.

7. A high-luminance correction suppression circuit that suppresses the smear correction signal when the level of the signal in the effective pixel area is equal to or greater than a second correction suppression threshold. 3. The solid-state imaging device according to item 1.

The high luminance correction suppression circuit suppresses a signal of the smear correction signal equal to or greater than the second correction suppression threshold at a second suppression ratio in which the suppression amount increases as the signal level increases. The solid-state imaging device according to claim 7.

9. The solid-state imaging device according to claim 8, wherein the high luminance correction suppression circuit includes a plurality of selectable second suppression ratios.

The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 9, further comprising a low-pass filter that reduces noise of the smear correction signal.

The solid-state imaging device according to claim 10, wherein the low-pass filter is capable of selecting a filter coefficient.

The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a coring circuit that reduces noise of the smear correction signal.

The coring circuit is characterized in that, in the smear correction signal, a portion determined to be in a coring area by a coring target value that can be set arbitrarily is replaced with a signal level of the coring target value and output. The solid-state imaging device according to claim 12.

14. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising an averaging circuit that performs averaging of the smear correction signal.

The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the light-shielded area is an OB area or a dummy area.

When a dummy area is used as the light-shielded area, an OB level difference correction circuit that corrects the reference level of the smear correction signal to be the same level as the reference level of the OB area,
The OB level difference correction circuit calculates an average value of the signal level in the dummy area and outputs the average value as a dummy reference level, and calculates an average value of the signal level in the OB area and outputs the average value as an OB reference level. An OB level average calculation circuit, a second subtraction circuit for subtracting the OB reference level from the dummy reference level to calculate an OB level difference correction level, and a third subtraction for subtracting the OB level difference correction level from the smear correction signal The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a circuit.

17. The solid-state imaging device according to claim 16, wherein the dummy level average calculation circuit calculates an average value of signal levels at a right end or a left end of the dummy area.

17. The solid-state imaging device according to claim 16, wherein the OB level average calculation circuit calculates an average value of signal levels at a right end or a left end of the OB area.

The first subtraction circuit is configured to determine, based on the motion detection information output from the motion detection circuit, a motion state, from the video signal of the photoelectrically convertible area, based on the OB level average calculation circuit from the OB level average calculation circuit. 19. The solid-state imaging device according to claim 16, wherein the level is subtracted.