JPH08289206A - Video camera and signal processing circuit of solid-state image sensor used for the same - Google Patents
Video camera and signal processing circuit of solid-state image sensor used for the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラに関し、
特に縦型オーバーフロードレイン構造を持つ固体撮像素
子を用いたビデオカメラに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a video camera,
In particular, the present invention relates to a video camera using a solid-state image sensor having a vertical overflow drain structure.
【0002】[0002]
【従来の技術】縦型オーバーフロードレイン構造を持つ
固体撮像素子のユニットセルの断面構造を図7に示す。
図7において、N型半導体基板71上のPウェル層72
の表面側に、入射光をその光量に応じた電荷量の信号電
荷に光電変換しかつその信号電荷を蓄積するN型不純物
からなるフォトセンサ部73が形成されている。また、
Pウェル層72には、チャネル領域74を挟んでN+ 型
不純物からなる信号電荷転送領域75が形成されてい
る。このチャネル領域74及び信号電荷転送領域75の
上方には、酸化膜76を介してポリシリコン電極77が
配されている。2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a sectional structure of a unit cell of a solid-state image pickup device having a vertical overflow drain structure.
In FIG. 7, a P well layer 72 on an N type semiconductor substrate 71
A photosensor section 73 made of an N-type impurity that photoelectrically converts incident light into a signal charge having a charge amount corresponding to the light amount and accumulates the signal charge is formed on the surface side of the. Also,
In the P well layer 72, a signal charge transfer region 75 made of N + type impurities is formed with the channel region 74 interposed therebetween. A polysilicon electrode 77 is arranged above the channel region 74 and the signal charge transfer region 75 with an oxide film 76 interposed therebetween.
【0003】そして、チャネル領域74およびその上の
ポリシリコン電極77の一部によってフォトセンサ部7
3に蓄積された信号電荷を読み出す読み出しゲート部7
8が構成され、信号電荷転送領域75およびその上のポ
リシリコン電極77によって読み出しゲート部78を介
して読み出された信号電荷を垂直転送する垂直電荷転送
部79が構成されている。なお、フォトセンサ部73と
隣りの画素の信号電荷転送領域75との間にはチャネル
ストップ部80が形成されている。また、ポリシリコン
電極77の上には絶縁膜81が形成され、この絶縁膜8
1の上はフォトセンサ部73の開口部82を除いてアル
ミニウム(Al)などの遮光膜83によって覆われてい
る。The photosensor portion 7 is formed by the channel region 74 and a part of the polysilicon electrode 77 thereon.
Read-out gate section 7 for reading out the signal charges accumulated in 3
8 is configured, and a vertical charge transfer portion 79 that vertically transfers the signal charge read via the read gate portion 78 is configured by the signal charge transfer region 75 and the polysilicon electrode 77 thereon. A channel stop portion 80 is formed between the photo sensor portion 73 and the signal charge transfer region 75 of the adjacent pixel. Moreover, an insulating film 81 is formed on the polysilicon electrode 77.
The top of 1 is covered with a light shielding film 83 of aluminum (Al) or the like except for the opening 82 of the photo sensor portion 73.
【0004】図8に、図1のAからBへの基板表面に平
行な方向へのポテンシャル分布およびBからCへの基板
深さ方向のポテンシャル分布を示す。同図において、実
線aのポテンシャル分布は、フォトセンサ部73に信号
電荷が蓄積されている状態を示し、二点鎖線bはフォト
センサ部73から垂直電荷転送部79へ読み出しゲート
部74を介して電荷を読み出す状態を示している。フォ
トセンサ部73に入射する光量が増え、ある光量を越え
ると、信号電荷が基板深さ方向のバリア(オーバーフロ
ーバリア)を越え、基板71へのオーバーフローが始ま
る。なお、決められた光量のもとで、デバイスごとに設
定した飽和電荷量が得られるように、基板71に与える
基板電圧Vsub.の電圧値が設定される。FIG. 8 shows the potential distribution from A to B in the direction parallel to the substrate surface in FIG. 1 and the potential distribution from B to C in the substrate depth direction. In the figure, the potential distribution of the solid line a shows the state in which the signal charges are accumulated in the photo sensor unit 73, and the chain double-dashed line b from the photo sensor unit 73 to the vertical charge transfer unit 79 via the read gate unit 74. The state of reading out electric charges is shown. When the amount of light incident on the photo sensor unit 73 increases and exceeds a certain amount of light, the signal charges exceed a barrier (overflow barrier) in the depth direction of the substrate, and overflow to the substrate 71 starts. It should be noted that the substrate voltage Vsub. Applied to the substrate 71 is obtained so that the saturation charge amount set for each device can be obtained under the determined light amount. The voltage value of is set.
【0005】ここで、耐ブルーミング性を確保するため
に、オーバーフローバリアのポテンシャル(高さ)h1
は、基板表面側の読み出しゲート部78のバリアのポテ
ンシャルh2 よりも低くなるように制限されている。こ
こに、ブルーミングとは、強い光が入射した場合にフォ
トセンサ部73が飽和し、信号電荷が溢れて垂直電荷転
送部79などに入り込み、周囲に白い部分が広がる現象
のことを言い、フォトセンサ部73のポテンシャルが浅
くなるにしたがって発生し易くなる。Here, in order to secure the blooming resistance, the potential (height) of the overflow barrier h1.
Is limited to be lower than the barrier potential h2 of the read gate portion 78 on the substrate surface side. Here, blooming is a phenomenon in which the photo sensor unit 73 is saturated when strong light is incident, signal charges overflow and enter the vertical charge transfer unit 79, and a white portion spreads around the photo sensor. It becomes more likely to occur as the potential of the portion 73 becomes shallower.
【0006】ところで、飽和電荷量を決めるオーバーフ
ローバリアのポテンシャルh1 は、フォトセンサ部73
に貯められる電荷量に応じて変化し、図9に示すよう
に、電荷量が増えるとP1からP2,P3へと変化す
る。このとき、信号電荷が飽和電荷量を越えたオーバー
フロー状態でも、フォトセンサ部73は入射光に対して
感度特性を持ち、入射光量に対する出力信号の特性は図
10に示すようになる。これはニー(Knee)特性と
呼ばれ、縦型オーバーフロードレイン構造特有のもので
ある。このニー特性の傾きについては、図7のPウェル
層72やフォトセンサ部73の不純物濃度や深さなどに
より変更することができる。By the way, the potential h1 of the overflow barrier that determines the saturated charge amount is determined by the photosensor section 73.
Changes according to the amount of electric charge stored in, and as shown in FIG. 9, changes from P1 to P2 and P3 as the amount of electric charge increases. At this time, even in the overflow state in which the signal charge exceeds the saturated charge amount, the photosensor unit 73 has the sensitivity characteristic with respect to the incident light, and the characteristic of the output signal with respect to the incident light amount is as shown in FIG. This is called a Knee characteristic and is unique to the vertical overflow drain structure. The slope of this knee characteristic can be changed by the impurity concentration and depth of the P well layer 72 and the photo sensor portion 73 in FIG. 7.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述した縦型オーバー
フロードレイン構造を持つ固体撮像素子では、飽和領域
(ニー部分)においてオーバーフローバリアのポテンシ
ャルh1 の画素ごとのバラツキによって再生画面上で見
ると画面がざらつく、いわゆるオーバーフローむらが発
生することが知られている。したがって、ビデオカメラ
に適用する場合には、固体撮像素子の出力信号において
非飽和領域しか映像信号として扱っておらず、それ以上
の飽和領域については固体撮像素子の後段の信号処理回
路で電気的にカットし、映像信号として扱っていなかっ
た。In the solid-state image pickup device having the vertical overflow drain structure described above, the screen is grainy when viewed on the reproduced screen due to the pixel-to-pixel variation of the potential h1 of the overflow barrier in the saturation region (knee portion). It is known that so-called overflow unevenness occurs. Therefore, when applied to a video camera, only the non-saturated region in the output signal of the solid-state image sensor is treated as a video signal, and the saturated region beyond that is electrically processed by the signal processing circuit in the subsequent stage of the solid-state image sensor. It was cut and not treated as a video signal.
【0008】そのため、縦型オーバーフロードレイン構
造を持つ固体撮像素子を用いた従来のビデオカメラで
は、映像としてのダイナミックレンジは小さく、映像情
報の明るい部分が白くつぶれてしまうという問題があっ
た。特に、昼間の太陽光の下では、暗い部分に絞りを合
わせた場合や明るい部分に合わせた場合に、それぞれ映
像の白つぶれや黒つぶれが発生することになるため、固
体撮像素子に入力された画像を正しく再現できなかっ
た。Therefore, the conventional video camera using the solid-state image pickup device having the vertical overflow drain structure has a problem that the dynamic range of the image is small and the bright portion of the image information is crushed in white. In particular, under daylight under sunlight, when the aperture is adjusted to a dark part or to a bright part, white and black parts of the image will be generated respectively. The image could not be reproduced correctly.
【0009】なお、固体撮像素子の飽和領域の出力信号
をも映像信号として用いるようにした固体撮像装置が特
開平4−364679号公報に開示されているが、この
固体撮像装置では、飽和領域の出力信号を線形化するこ
とによって映像信号として用いるようにしているに過ぎ
ず、上述したオーバーフローむらに関しての問題を解決
するというものではない。A solid-state image pickup device in which the output signal of the saturation region of the solid-state image pickup device is also used as a video signal is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-364679. The output signal is simply linearized and used as a video signal, and does not solve the above-mentioned problem regarding overflow unevenness.
【0010】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、固体撮像素子の出力
信号における飽和領域でのオーバーフローむらの問題を
解消し、固体撮像素子の非線形領域の出力信号をも映像
信号として用いることによって映像としてのダイナミッ
クレンジの拡大を可能としたビデオカメラを提供するこ
とにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to solve the problem of overflow unevenness in the saturation region in the output signal of the solid-state image pickup device, and to solve the nonlinear region of the solid-state image pickup device. Another object of the present invention is to provide a video camera capable of expanding the dynamic range of an image by using the output signal of the above as an image signal.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明では、縦型オーバ
ーフロードレイン構造を持つ固体撮像素子を用いたビデ
オカメラにおいて、固体撮像素子の出力信号の少なくと
も飽和領域のノイズ成分を除去するノイズ除去回路を設
け、このノイズ除去回路の出力信号を映像信号として用
いる構成を採っている。According to the present invention, in a video camera using a solid-state image sensor having a vertical overflow drain structure, a noise removing circuit for removing a noise component of at least a saturation region of an output signal of the solid-state image sensor is provided. A configuration is provided in which the output signal of the noise removal circuit is used as a video signal.
【0012】[0012]
【作用】上記構成のビデオカメラにおいて、ノイズ除去
回路によって固体撮像素子の出力信号の少なくとも飽和
領域のノイズ成分を除去することで、従来使用できない
とされていた飽和領域の出力信号をも映像信号として用
いることが可能となる。そして、この飽和領域の出力信
号を映像信号として用いることで、映像としてのダイナ
ミックレンジを拡大できる。In the video camera having the above-described structure, the noise removal circuit removes at least the noise component in the saturation region of the output signal of the solid-state image pickup device, so that the output signal in the saturation region, which has hitherto been unusable, is also converted into a video signal. Can be used. Then, by using the output signal in the saturation region as the video signal, the dynamic range of the video can be expanded.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。図1は、本発明によるビデオカメ
ラの一実施例を示すブロック図である。図1において、
イメージャ11としして、縦型オーバーフロードレイン
構造を持つCCD固体撮像素子が用いられている。この
イメージャ11のユニットセルの構造は、一例として、
図7に示すような構造となっている。このイメージャ1
1において、その基板には可変直流電源12によって基
板電圧Vsub.が印加されるが、この基板電圧Vsu
b.はVsub.制御回路13によってその電圧値が切
換え可能になっている。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a video camera according to the present invention. In FIG.
As the imager 11, a CCD solid-state image pickup device having a vertical overflow drain structure is used. The structure of the unit cell of the imager 11 is, for example,
The structure is as shown in FIG. This imager 1
1, the substrate voltage Vsub. Is applied, but this substrate voltage Vsu
b. Is Vsub. The voltage value can be switched by the control circuit 13.
【0014】Vsub.制御回路13は、被写体の明る
さを検出する検出センサ14の検出出力に基づいて基板
電圧Vsub.を例えば2段階に切り換えるようになっ
ている。検出センサ14としては、被写体の明るさを光
学的に検出する構成のものが用いられるが、これに限定
されるものではなく、例えばCCD出力信号の信号レベ
ルに基づいて被写体の明るさを検出する構成のものであ
っても良い。Vsub. The control circuit 13 determines the substrate voltage Vsub. Is switched in two steps, for example. The detection sensor 14 has a configuration that optically detects the brightness of the subject, but is not limited to this. For example, the brightness of the subject is detected based on the signal level of the CCD output signal. It may have a configuration.
【0015】イメージャ11のCCD出力信号は、サン
プルホールド(S/H)回路15でサンプルホールドさ
れ、A/Dコンバータ16でディジタル化された後、本
発明に係る信号処理回路20に供給される。信号処理回
路20は、ディジタル化されたCCD出力信号を入力と
するノイズ除去回路としてのメディアン(中央値)フィ
ルタ21と、このメディアンフィルタ21の出力信号と
A/Dコンバータ16の出力信号とを2入力とし、その
一方を選択的に出力する切換えスイッチ22と、CCD
出力信号の信号レベルに基づいて当該CCD出力信号の
非飽和領域と飽和領域との境界(図10のa点)を切換
えポイントとして切換えスイッチ22を切換え制御する
スイッチ制御回路23と、切換えスイッチ22の出力信
号をアナログ化して映像信号として出力するD/Aコン
バータ27とを有している。The CCD output signal of the imager 11 is sampled and held by the sample and hold (S / H) circuit 15, digitized by the A / D converter 16, and then supplied to the signal processing circuit 20 according to the present invention. The signal processing circuit 20 receives a median (median value) filter 21 as a noise removing circuit, which receives the digitized CCD output signal, and outputs the output signal of the median filter 21 and the output signal of the A / D converter 16 from each other. A changeover switch 22 for inputting and selectively outputting one of them, and a CCD
Based on the signal level of the output signal, the switch control circuit 23 for controlling the changeover switch 22 with the boundary (point a in FIG. 10) between the non-saturated region and the saturated region of the CCD output signal as a switching point, and the changeover switch 22. It has a D / A converter 27 for converting the output signal into an analog signal and outputting it as a video signal.
【0016】この構成において、CCD出力信号の非飽
和領域ではスイッチ制御回路23による切換え制御によ
ってA/Dコンバータ16の出力信号が切換えスイッチ
22で選択され、CCD出力信号の飽和領域ではスイッ
チ制御回路23による切換え制御によってメディアンフ
ィルタ21の出力信号が切換えスイッチ22で選択され
ることになる。すなわち、CCD出力信号の非飽和領域
のみならず、飽和領域をも映像信号として用いることに
なる。In this structure, in the non-saturated area of the CCD output signal, the output signal of the A / D converter 16 is selected by the changeover switch 22 by the switching control by the switch control circuit 23, and in the saturated area of the CCD output signal, the switch control circuit 23. The output signal of the median filter 21 is selected by the changeover switch 22 by the changeover control by. That is, not only the non-saturated area of the CCD output signal but also the saturated area is used as the video signal.
【0017】ところで、縦型オーバーフロードレイン構
造を持つイメージャにおいて、フォトセンサ部で光電変
換されかつ蓄積される信号電荷が、オーバーフローバリ
アのポテンシャルで決まる飽和電荷量を越える飽和領域
では、先述したように、オーバーフローバリアのポテン
シャルの画素ごとのバラツキによってオーバーフローむ
らが発生する。このオーバーフローむらは、CCD出力
信号中に固定パターンノイズとして重畳される。メディ
アンフィルタ21は、この固定パターンノイズを除去す
るノイズ除去回路として設けられたものである。By the way, in the imager having the vertical overflow drain structure, in the saturation region where the signal charges photoelectrically converted and accumulated in the photosensor section exceed the saturation charge amount determined by the potential of the overflow barrier, as described above, The unevenness of the overflow occurs due to the variation of the potential of the overflow barrier for each pixel. This overflow unevenness is superimposed on the CCD output signal as fixed pattern noise. The median filter 21 is provided as a noise removal circuit that removes this fixed pattern noise.
【0018】ここに、メディアン(中央値)とは、1組
のデータ列を大きさの順に並べたときに中央の位置にく
る値のことである。メディアンフィルタ21では、例え
ば図2に示すように、a点の値を決めるためにa点の前
後数点(n個)のデータをとり、その中からある条件を
満たす値(例えば、a点を中心としたn個のデータの平
均値に最も近い値)を選んでその値をa点のデータとす
るメディアン処理が行われる。Here, the median (median) is a value that comes to the center when one set of data strings is arranged in order of size. In the median filter 21, for example, as shown in FIG. 2, data of several points (n points) before and after the point a is taken in order to determine the value of the point a, and a value satisfying a certain condition (for example, a point A value closest to the average value of the n pieces of data as the center) is selected, and the median process is performed using the value as the data of the point a.
【0019】図3に、一例として、5ビットのメディア
ン処理を行った場合の信号出力例を示す。同図におい
て、縦軸は信号レベルを、横軸は時間をそれぞれ表して
おり、また(a)は入力映像グレイスケールチャートの
例を、(b)は入力映像グレイスケールチャート(a)
に対して固定パターンノイズが重畳された出力信号を、
(c)は固定パターンノイズが重畳された出力信号
(b)に対して5ビットのメディアン処理を行った後の
出力信号(図中、●印)をそれぞれ表している。FIG. 3 shows an example of signal output when median processing of 5 bits is performed as an example. In the figure, the vertical axis represents the signal level and the horizontal axis represents the time, (a) is an example of an input image gray scale chart, and (b) is an input image gray scale chart (a).
The output signal with fixed pattern noise superimposed on
(C) represents an output signal (indicated by a black circle in the figure) after performing 5-bit median processing on the output signal (b) on which the fixed pattern noise is superimposed.
【0020】メディアンフィルタ21では、本発明の如
くCCDエリアセンサ(CCDイメージャ11)に対し
て使用する場合には、水平1ラインごとにメディアン処
理を行うことになる。その処理手順のフローチャートを
図4に示す。同図において、先ず、画素pのメディアン
処理後の出力をF(p) とし(ステップS11)、次に数
1に示す演算式の演算処理を実行する(ステップS1
2)。When the median filter 21 is used for the CCD area sensor (CCD imager 11) as in the present invention, the median processing is performed for each horizontal line. A flowchart of the processing procedure is shown in FIG. In the figure, first, the output of the pixel p after the median processing is set to F (p) (step S11), and then the arithmetic processing of the arithmetic expression shown in Formula 1 is executed (step S1).
2).
【数1】 続いて、|F(p) −f(k) |が最小となるk(k=p−
(n−1)/2〜p+(n−1)/2)をKとし(ステ
ップS13)、f(K) =F(p) とする(ステップS1
4)。[Equation 1] Then, k (k = p-) at which | F (p) -f (k) | is minimized.
Let (n-1) / 2 to p + (n-1) / 2) be K (step S13), and let f (K) = F (p) (step S1).
4).
【0021】続いて、n>pの判定を行い(ステップS
15)、n>pであれば、p=p+1として次の画素p
に進み(ステップS16)、しかる後ステップS11に
戻って次の画素pに対して上述した処理を繰り返して実
行する。一方、n≦pであれば、全水平ラインに対して
メディアン処理が終了したか否かを判定し(ステップS
17)、未だメディアン処理が終わっていないラインが
あれば、ステップS11に戻って全水平ラインに対して
メディアン処理が終了するまで、上述した一連のメディ
アン処理を繰り返して実行する。Then, it is judged whether n> p (step S
15), if n> p, p = p + 1 and the next pixel p
(Step S16), and then the process returns to step S11 to repeat the above-described processing for the next pixel p. On the other hand, if n ≦ p, it is determined whether or not the median processing is completed for all horizontal lines (step S
17) If there is a line for which the median process has not been completed, the process returns to step S11 and the above-described series of median processes is repeatedly executed until the median process is completed for all horizontal lines.
【0022】上述したように、縦型オーバーフロードレ
イン構造を持つCCDイメージャ11を用いたビデオカ
メラにおいて、CCD出力信号に含まれる固定パターン
ノイズを除去するメディアンフィルタ21などのノイズ
除去回路を用いて信号処理回路20を構成したことによ
り、オーバーフローむらに起因する固定パターンノイズ
が重畳されていることから、従来は使用できないとされ
ていた飽和領域のCCD出力信号をも映像信号として用
いることが可能となる。したがって、ダイナミックレン
ジの広い映像を撮像できることになる。As described above, in the video camera using the CCD imager 11 having the vertical overflow drain structure, the signal processing is performed by using the noise removing circuit such as the median filter 21 which removes the fixed pattern noise included in the CCD output signal. By configuring the circuit 20, fixed pattern noise caused by unevenness of overflow is superposed, so that it is possible to use a CCD output signal in a saturation region, which has been conventionally unusable, as a video signal. Therefore, an image with a wide dynamic range can be captured.
【0023】特に、信号処理回路20をメディアンフィ
ルタ21を用いて構成したことにより、メディアンフィ
ルタ21は画像中の線や輪郭をぼかすことなく、固定パ
ターンノイズ、特に注目画素と近傍の中でレベルが大き
く異なる孤立点を除去する機能を持つ非線形平滑化フィ
ルタであることから、良好な撮像出力を得ることができ
る。なお、本実施例では、切換えスイッチ22を設けて
CCD出力信号の非飽和領域と飽和領域との境界でCC
D出力信号を切り換えるとしたが、必ずしもCCD出力
信号を切り換える必要はなく、非飽和領域および飽和領
域の双方でメディアンフィルタ21を経たCCD出力信
号を映像信号として用いることも可能である。これによ
れば、非飽和領域においてもCCD出力信号に含まれる
固定パターンノイズをも除去できる効果が得られる。In particular, since the signal processing circuit 20 is configured by using the median filter 21, the median filter 21 does not blur lines or contours in the image, and the fixed pattern noise, particularly the level in the pixel of interest and the vicinity thereof, is reduced. Since it is a non-linear smoothing filter having a function of removing largely different isolated points, a good imaging output can be obtained. In this embodiment, the changeover switch 22 is provided so that the CC at the boundary between the unsaturated region and the saturated region of the CCD output signal is CC.
Although the D output signal is switched, it is not always necessary to switch the CCD output signal, and the CCD output signal that has passed through the median filter 21 in both the non-saturated region and the saturated region can be used as the video signal. According to this, there is an effect that fixed pattern noise included in the CCD output signal can be removed even in the non-saturated region.
【0024】また、上記実施例においては、Vsub.
制御回路13が検出センサ14の検出出力に基づいてC
CDイメージャ11の基板電圧Vsub.の電圧値を2
段階に切り換えるようになっている。具体的には、被写
体の明るさが暗いときは、基板電圧Vsub.を従来の
同程度の電圧値に設定し、被写体の明るさが明るいとき
は、基板電圧Vsub.を暗いときよりも高い電圧値に
設定する。基板電圧Vsub.の電圧値を高く設定する
と、図9のポテンシャル図において、オーバーフローバ
リアのポテンシャルh1 が低くなるので、図5に示すよ
うに、基板電圧Vsub.の電圧値を低く設定した場合
の感度特性d2 に比べて高く設定した場合の感度特性d
1 の方が少ない入射光量でもすぐに飽和状態となる。In the above embodiment, Vsub.
The control circuit 13 outputs C based on the detection output of the detection sensor 14.
The substrate voltage Vsub. Voltage value of 2
It is designed to switch to stages. Specifically, when the brightness of the subject is dark, the substrate voltage Vsub. Is set to the same voltage value as the conventional one, and when the brightness of the subject is bright, the substrate voltage Vsub. To a higher voltage value than when it was dark. Substrate voltage Vsub. 9 is set high, the potential h1 of the overflow barrier becomes low in the potential diagram of FIG. 9, so that as shown in FIG. 5, the substrate voltage Vsub. Sensitivity characteristic d2 when it is set higher than the sensitivity characteristic d2 when the voltage value of is set low
When 1 is smaller, the amount of incident light becomes saturated immediately.
【0025】これにより、基板電圧Vsub.の電圧値
を高く設定した場合d1 には、先述したように、CCD
イメージャ11の信号処理回路20をメディアンフィル
タ21などのノイズ除去回路を用いて構成したことで、
飽和領域のCCD出力信号を映像信号として用いること
ができ、しかもオーバーフローバリアのポテンシャルh
1 が低いことから、ブルーミングが発生するポイントま
での範囲が極端に広がるので、被写体の明るさが明るい
場合のダイナミックレンジが大幅に拡大されることにな
る。As a result, the substrate voltage Vsub. If the voltage value of the
By configuring the signal processing circuit 20 of the imager 11 using a noise removing circuit such as the median filter 21,
The CCD output signal in the saturated region can be used as a video signal, and the potential h of the overflow barrier can be used.
Since 1 is low, the range up to the point where blooming occurs is extremely wide, and the dynamic range is greatly expanded when the brightness of the subject is bright.
【0026】その結果、ある程度明るい部分から強い光
を撮像する場合には、基板電圧Vsub.の電圧値を高
く設定し、図5の感度特性d1 とすることで、通常の撮
像方式では白つぶれとなるレベルの光量でも白つぶれを
発生することなく対応できることになる。また、夜間の
ような低照度下で撮像する場合には、低照度の感度を確
保するために感度特性d2 のようにニー特性が始まる点
をずらし、その非飽和領域のCCD出力信号を映像信号
として用いるようにすることで対応できる。この場合、
切換えスイッチ22の切換え制御によって非飽和領域の
CCD出力信号の選択が行われる。As a result, when an image of strong light is picked up from a bright portion to some extent, the substrate voltage Vsub. By setting the voltage value of 2 to be high and setting it to the sensitivity characteristic d1 in FIG. 5, even a light amount of a level that causes whitening in an ordinary imaging method can be dealt with without whitening. Further, in the case of capturing an image under low illuminance such as at night, the point where the knee characteristic starts like the sensitivity characteristic d2 is shifted in order to secure the sensitivity of the low illuminance, and the CCD output signal of the non-saturated area is changed to the video signal. It can be dealt with by using as. in this case,
The CCD output signal in the non-saturated region is selected by the switching control of the changeover switch 22.
【0027】図6は、本発明によるビデオカメラの他の
実施例を示すブロック図である。本実施例では、CCD
出力信号中の固定パターンノイズを除去するノイズ除去
回路20として、連続点処理回路24、ローパスフィル
タ(LPF)25および加算器26からなる回路構成の
ものを用いており、それ以外は図1の構成と同じであ
る。同じ部分の説明については、重複するのでここでは
省略する。連続点処理回路24は、ディジタル化された
CCD出力信号を入力とし、その信号レベルが同じでか
つ連続する点のみを抽出する処理を行うことで、CCD
出力信号に含まれる固定パターンノイズを除去する。た
だし、連続する点のみを抽出することで、連続点処理回
路24の出力信号としては、線や輪郭の情報のみが得ら
れる。FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the video camera according to the present invention. In this embodiment, the CCD
A noise removal circuit 20 for removing fixed pattern noise in the output signal has a circuit configuration including a continuous point processing circuit 24, a low-pass filter (LPF) 25, and an adder 26. Other than that, the configuration of FIG. Is the same as. The description of the same part will be omitted here because it is redundant. The continuous point processing circuit 24 receives the digitized CCD output signal as input, and performs processing for extracting only points where the signal level is the same and continuous, thereby obtaining a CCD signal.
The fixed pattern noise included in the output signal is removed. However, by extracting only the continuous points, only the line and contour information can be obtained as the output signal of the continuous point processing circuit 24.
【0028】一方、ローパスフィルタ25は、ディジタ
ル化されたCCD出力信号を入力とし、その低域の周波
数成分のみを通過させることで、CCD出力信号に含ま
れる周波数の高い固定パターンノイズを除去する。ただ
し、高域の周波数成分をカットすることで、ローパスフ
ィルタ25の出力信号としては、線や輪郭がぼけた画像
情報が得られる。加算器26は、連続点処理回路24お
よびローパスフィルタ25の各出力信号を加算する。す
なわち、加算器26において、連続点処理回路24から
の線や輪郭のみの情報とローパスフィルタ25からの線
や輪郭がぼけた画像情報とを加算することで、固定パタ
ーンノイズの除去された映像信号が得られることにな
る。On the other hand, the low-pass filter 25 receives the digitized CCD output signal as an input and passes only the low-frequency components thereof to remove fixed pattern noise having a high frequency contained in the CCD output signal. However, by cutting the frequency components in the high frequency band, the output signal of the low-pass filter 25 can be image information with a blurred line or outline. The adder 26 adds the output signals of the continuous point processing circuit 24 and the low pass filter 25. That is, in the adder 26, the information of only the line or the contour from the continuous point processing circuit 24 and the image information of the blurred line or the contour from the low-pass filter 25 are added to each other, thereby the video signal from which the fixed pattern noise is removed. Will be obtained.
【0029】上述したように、CCDイメージャ11の
CCD出力信号を処理する信号処理回路20を、連続点
処理回路24、ローパスフィルタ25および加算器26
を用いて構成したことにより、画像中の線や輪郭をぼか
すことなく、特にCCD出力信号の飽和領域で発生する
固定パターンノイズを良好に除去もしくは低減できるの
で、先の実施例の場合と同様に、飽和領域のCCD出力
信号をも映像信号として用いることができる。したがっ
て、映像としてのダイナミックレンジを拡大できること
になる。As described above, the signal processing circuit 20 for processing the CCD output signal of the CCD imager 11 includes the continuous point processing circuit 24, the low pass filter 25 and the adder 26.
Since it is possible to satisfactorily remove or reduce the fixed pattern noise generated particularly in the saturated region of the CCD output signal without blurring the lines and contours in the image, the configuration similar to that in the previous embodiment is adopted. The CCD output signal in the saturation region can also be used as a video signal. Therefore, the dynamic range of the image can be expanded.
【0030】なお、本実施例においても、切換えスイッ
チ22を省略し、非飽和領域および飽和領域の双方で連
続点処理回路24、ローパスフィルタ25および加算器
26を経たCCD出力信号を映像信号として用いても良
いことは、先の実施例の場合と同じである。Also in this embodiment, the changeover switch 22 is omitted, and the CCD output signal that has passed through the continuous point processing circuit 24, the low pass filter 25 and the adder 26 is used as a video signal in both the non-saturation region and the saturation region. What is acceptable is the same as in the case of the previous embodiment.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
縦型オーバーフロードレイン構造を持つ固体撮像素子を
用いたビデオカメラにおいて、固体撮像素子の出力信号
の少なくとも飽和領域のノイズ成分を除去するノイズ除
去回路を設け、このノイズ除去回路の出力信号を映像信
号として用いる構成としたので、ダイナミックレンジの
広い画像を得ることができることになる。As described above, according to the present invention,
In a video camera using a solid-state image sensor with a vertical overflow drain structure, a noise removal circuit that removes noise components in at least the saturation region of the output signal of the solid-state image sensor is provided, and the output signal of this noise removal circuit is used as a video signal. Since the configuration is used, an image with a wide dynamic range can be obtained.
【図1】本発明によるビデオカメラの一実施例を示すブ
ロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a video camera according to the present invention.
【図2】メディアン処理の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of median processing.
【図3】5ビットのメディアン処理を行った場合の信号
出力例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of signal output when 5-bit median processing is performed.
【図4】nビットメディアン処理の手順を示すフローチ
ャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of n-bit median processing.
【図5】基板電圧Vsub.を切り換えた場合の感度特
性の変化を示す図である。FIG. 5 shows a substrate voltage Vsub. FIG. 6 is a diagram showing a change in sensitivity characteristic when is switched.
【図6】本発明によるビデオカメラの他の実施例を示す
ブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the video camera according to the present invention.
【図7】ユニットセルの一例を示す断面構造図である。FIG. 7 is a sectional structural view showing an example of a unit cell.
【図8】図7のAからBへの基板表面に平行な方向への
ポテンシャル分布およびBからCへの基板深さ方向のポ
テンシャル分布を示す図である。8 is a diagram showing a potential distribution from A to B in FIG. 7 in a direction parallel to the substrate surface and a potential distribution from B to C in a substrate depth direction.
【図9】フォトセンサ部の基板深さ方向のポテンシャル
図である。FIG. 9 is a potential diagram of the photo sensor unit in the substrate depth direction.
【図10】入射光量とCCD出力信号との関係を示す図
である。FIG. 10 is a diagram showing a relationship between an incident light amount and a CCD output signal.
11 CCDイメージャ 13 Vsub.制御回路 14 検出センサ 20 信号処理回路 21 メディアンフィルタ 22 切換えスイッチ 23 スイッチ制御回路 24 連続点処理回路 25 ローパスフィルタ(LPF) 11 CCD imager 13 Vsub. Control circuit 14 Detection sensor 20 Signal processing circuit 21 Median filter 22 Changeover switch 23 Switch control circuit 24 Continuous point processing circuit 25 Low pass filter (LPF)
Claims (6)
固体撮像素子を用いたビデオカメラであって、 前記固体撮像素子の出力信号の少なくとも飽和領域のノ
イズ成分を除去するノイズ除去回路を具備することを特
徴とするビデオカメラ。1. A video camera using a solid-state imaging device having a vertical overflow drain structure, comprising a noise removal circuit for removing a noise component of at least a saturation region of an output signal of the solid-state imaging device. And a video camera.
ルタによって構成されていることを特徴とする請求項1
記載のビデオカメラ。2. The noise removing circuit is configured by a median filter.
The described video camera.
ズ除去回路の出力信号とを、前記固体撮像素子の出力信
号の非飽和領域と飽和領域との境界で切り換えて出力す
る切換えスイッチを有することを特徴とする請求項1記
載のビデオカメラ。3. A switching switch for switching between the output signal of the solid-state image sensor and the output signal of the noise removal circuit at the boundary between the non-saturated region and the saturated region of the output signal of the solid-state image sensor. The video camera according to claim 1, wherein:
前記検出手段の検出出力に応じて前記固体撮像素子の基
板電圧を制御する基板電圧制御回路とを有することを特
徴とする請求項1記載のビデオカメラ。4. A detection means for detecting the brightness of an object,
2. The video camera according to claim 1, further comprising a substrate voltage control circuit that controls the substrate voltage of the solid-state image sensor according to the detection output of the detection means.
前記検出手段の検出出力に応じて前記固体撮像素子の基
板電圧を制御する基板電圧制御回路とを有することを特
徴とする請求項2記載のビデオカメラ。5. A detection means for detecting the brightness of an object,
3. The video camera according to claim 2, further comprising a substrate voltage control circuit that controls a substrate voltage of the solid-state image sensor according to a detection output of the detection means.
固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理回路であっ
て、 前記固体撮像素子の出力信号の少なくとも飽和領域のノ
イズ成分を除去するメディアンフィルタを用いて構成さ
れたことを特徴とする固体撮像素子の信号処理回路。6. A signal processing circuit for processing an output signal of a solid-state imaging device having a vertical overflow drain structure, comprising a median filter for removing a noise component of at least a saturation region of the output signal of the solid-state imaging device. A signal processing circuit for a solid-state imaging device, which is characterized by being configured.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7089283A JPH08289206A (en) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | Video camera and signal processing circuit of solid-state image sensor used for the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7089283A JPH08289206A (en) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | Video camera and signal processing circuit of solid-state image sensor used for the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08289206A true JPH08289206A (en) | 1996-11-01 |
Family
ID=13966390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7089283A Pending JPH08289206A (en) | 1995-04-14 | 1995-04-14 | Video camera and signal processing circuit of solid-state image sensor used for the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08289206A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001338288A (en) * | 2000-05-25 | 2001-12-07 | Nec Corp | Method and system for processing image, and image display controller |
-
1995
- 1995-04-14 JP JP7089283A patent/JPH08289206A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001338288A (en) * | 2000-05-25 | 2001-12-07 | Nec Corp | Method and system for processing image, and image display controller |
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