ＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子並びに電子カメラ
【課題】
従来は、シェーディングがある場合に高精度なＦＰＮ補正データを得ることが難しいという問題があった。
【解決手段】
本発明に係るＦＰＮデータ取得装置は、光学系を介して入射する光量に応じた信号を出力する画素が２次元行列状に配置された撮像部と、同列の画素から行順に読み出される信号を一時的に保持する保持部と、前記保持部に保持された信号と読み出し中の信号とを比較し、比較結果が閾値未満の場合は前記保持部に保持されている信号を前記読み出し中の信号に更新し、比較結果が閾値以上の場合は前記保持部に保持されている信号を更新しないように制御する比較部とで構成されることを特徴とする。
従来は、シェーディングがある場合に高精度なＦＰＮ補正データを得ることが難しいという問題があった。
【解決手段】
本発明に係るＦＰＮデータ取得装置は、光学系を介して入射する光量に応じた信号を出力する画素が２次元行列状に配置された撮像部と、同列の画素から行順に読み出される信号を一時的に保持する保持部と、前記保持部に保持された信号と読み出し中の信号とを比較し、比較結果が閾値未満の場合は前記保持部に保持されている信号を前記読み出し中の信号に更新し、比較結果が閾値以上の場合は前記保持部に保持されている信号を更新しないように制御する比較部とで構成されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子並びに電子カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子を用いた電子カメラが広く普及している。ところが、電子カメラの回路動作によって発生するＦＰＮ（固定パターンノイズ）が問題となる。そこで、一般的な電子カメラでは、固体撮像素子から信号を読み出す際のＦＰＮデータを撮影前に取得してＦＰＮ補正データを作成しておき、画像撮影時にＦＰＮ補正データを用いた補正処理を行っている。例えば、補正データをＯＢ領域で収集するようにして、その際に画素信号に対して予め閾値を設定しておき、閾値を超えたものを閾値レベルに置換する方法が行われている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５７２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、固体撮像素子では、一様な輝度分布を持つ光を照射した場合でも回路素子のばらつきなどによって画像の周辺部が中心部に比べて暗くなるシェーディングが発生する。ところが従来技術では、シェーディングがある場合に高精度なＦＰＮ補正データを得ることが難しいという問題があった。
【０００５】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、シェーディングがある場合でも高精度なＦＰＮ補正データを得ることができるＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子並びに電子カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るＦＰＮデータ取得装置は、光学系を介して入射する光量に応じた信号を出力する画素が２次元行列状に配置された撮像部と、同列の画素から行順に読み出される信号を一時的に保持する保持部と、前記保持部に保持された信号と読み出し中の信号とを比較し、比較結果が閾値未満の場合は前記保持部に保持されている信号を前記読み出し中の信号に更新し、比較結果が閾値以上の場合は前記保持部に保持されている信号を更新しないように制御する比較部とで構成されることを特徴とする。
【０００７】
特に、基準信号を発生する基準信号発生部を更に設け、前記保持部は、最初の画素から信号を読み出す前の初期値として前記基準信号を保持することを特徴とする。
【０００８】
また、前記比較部の閾値は、前記保持部に保持されている信号を基準値とし、（前記基準値＋前記閾値）を上限値および（前記基準値−前記閾値）を下限値とする範囲を設け、前記比較結果が前記範囲内の場合は前記保持部に保持されている信号を前記読み出し中の信号に更新し、前記比較結果が前記範囲外の場合は前記保持部に保持されている信号を更新しないように制御することを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記比較部は、前記閾値を第１閾値と前記第１閾値より相対的に大きい第２閾値の２つに分け、前記保持部に画素から読み出された信号が保持されている場合の閾値を第１閾値とし、前記保持部に前記基準信号が保持されている場合の閾値を第２閾値として設定することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るＦＰＮデータ固体撮像素子は、前記ＦＰＮデータ取得装置を搭載する固体撮像素子であって、通常撮影モードとＦＰＮデータ取得モードとを選択する選択部と、前記選択部で通常撮影モードが選択されている場合は前記撮像部から読み出される信号を外部に出力し、前記選択部でＦＰＮデータ作成モードが選択されている場合は前記保持部が保持する信号を外部に出力する出力部とを設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る電子カメラは、前記ＦＰＮデータ取得装置を搭載する電子カメラであって、通常撮影モードとＦＰＮデータ取得モードとを選択する選択部と、前記選択部でＦＰＮデータ取得モードが選択されている場合は前記ＦＰＮデータ取得装置が出力する信号からＦＰＮ補正データを作成するＦＰＮ補正データ作成部と、前記選択部で通常撮影モードが選択されている場合は前記ＦＰＮ補正データ作成部が作成したＦＰＮ補正データを用いて撮像部から読み出される信号を補正するＦＰＮ補正処理部と、前記ＦＰＮ補正処理部が補正した撮影画像データを記憶する記憶部とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
或いは、本発明に係る電子カメラは、前記固体撮像素子を搭載する電子カメラであって、前記固体撮像素子の前記選択部を制御する制御部と、前記選択部でＦＰＮデータ取得モードが選択されている場合は前記ＦＰＮデータ取得装置が出力する信号からＦＰＮ補正データを作成するＦＰＮ補正データ作成部と、前記選択部で通常撮影モードが選択されている場合は前記ＦＰＮ補正データ作成部が作成したＦＰＮ補正データを用いて撮像部から読み出される信号を補正するＦＰＮ補正処理部と、前記ＦＰＮ補正処理部が補正した撮影画像データを記憶する記憶部とを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子並びに電子カメラは、シェーディングがある場合でも高精度なＦＰＮ補正データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】固体撮像素子１０１のブロック図である。
【図２】ＦＰＮ補正を説明するための補助図である。
【図３】ＦＰＮデータの取得処理を説明するための補助図である。
【図４】第１の実施形態に係る固体撮像素子１０１におけるＦＰＮデータ取得部１０５の構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態におけるＦＰＮデータ取得時のタイミングチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る固体撮像素子１０１ｂにおけるＦＰＮデータ取得部１０５ｂの構成を示すブロック図である。
【図７】第２および第３の実施形態におけるＦＰＮデータ取得時のタイミングチャートである。
【図８】第３の実施形態に係る固体撮像素子１０１ｃにおけるＦＰＮデータ取得部１０５ｃの構成を示すブロック図である。
【図９】第４の実施形態に係る固体撮像素子１０１ｄにおけるＦＰＮデータ取得部１０５ｄの構成を示すブロック図である。
【図１０】電子カメラ５００の実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子並びに電子カメラの実施形態について、図面を用いて詳しく説明する。尚、本発明はＦＰＮデータ取得装置の構成に特徴があるので、後にＦＰＮデータ取得装置の構成についていくつかの実施形態を例に挙げて詳しく説明する。
【００１６】
先ず、ＦＰＮデータ取得装置を含む固体撮像素子１０１の構成について図１を用いて説明し、その後、複数のＦＰＮデータ取得装置の構成例を説明し、最後に固体撮像素子１０１を搭載する電子カメラについて説明する。
【００１７】
図１は固体撮像素子１０１の構成例を示すブロック図である。図１において、固体撮像素子１０１は、Ｎ行Ｍ列（ＮおよびＭは自然数）の画素で構成される撮像部１０２と、同列の画素から読み出した信号を出力するＭ本の垂直信号線１０３と、各画素の特性のばらつきなどによるノイズを除去するための相関二重処理部１０４と、本発明に係るＦＰＮデータ取得装置に対応するＦＰＮデータ取得部１０５と、列毎に読み出された信号を固体撮像素子１０１の外部に出力する水平出力部１０６と、各部の動作タイミングを制御するタイミング制御部１０７とで構成される。
【００１８】
さらに、ＦＰＮデータ取得部１０５は、列（１）から列（Ｍ）まで各列毎に設けられたＭ個の列データ取得部１５１と、モード切替スイッチ１５２とで構成される。尚、Ｍ個のＦＰＮデータ取得部１０５の中で特定の列に配置されたものを指定する場合は列符号（（１）から（Ｍ））を付加して表記する。例えば（ｍ）列目のＦＰＮデータ取得部１０５は、ＦＰＮデータ取得部１０５（ｍ）と表記する。同様に、Ｍ個のモード切替スイッチ１５２についても特定の列に配置されたものを指定する場合は列符号を付加して表記し、例えば（ｍ）列目のモード切替スイッチ１５２は、モード切替スイッチ１５２（ｍ）と表記する。
【００１９】
図１において、固体撮像素子１０１は、外部から与えられる制御信号に応じて、ＦＰＮデータ取得モード／画像撮影モードの切り替えを行ったり、指定された解像度で画像信号を読み出すタイミング信号などを各部に出力する。例えば、固体撮像素子１０１を搭載する電子カメラ側でＦＰＮデータを取得する場合は、固体撮像素子１０１に対して制御信号でＦＰＮデータ取得モードを指定する。これを受けたタイミング制御部１０７は、ＦＰＮデータ取得部１０５のモード切替スイッチ１５２をａ側に切り替える。そして、撮像部１０２から行単位で読み出した信号は、各列の列データ取得部１５１を介して水平出力部１０６に読み出した後、列順に固体撮像素子１０１の外部に出力する。また、電子カメラで画像を撮影する場合は、固体撮像素子１０１に対して制御信号で画像撮影モードを指定する。これを受けたタイミング制御部１０７は、ＦＰＮデータ取得部１０５のモード切替スイッチ１５２をｂ側に切り替えて、撮像部１０２から行単位で読み出される信号を各列の列データ取得部１５１を介さずに直接、水平出力部１０６に読み出した後、列単位で固体撮像素子１０１の外部に出力する。
【００２０】
ここで、本実施形態に係る固体撮像素子１０１は、シェーディングを含むＦＰＮ（固定パターンノイズ）を補正するためのＦＰＮデータを取得する機能を有している。図２に示すように、補正前の画像２０１は中心部に比べて周辺部が暗くなるシェーディング２５１や縦筋ノイズ２５２，２５３，２５４および２５５が現れる。尚、図２では分かりやすいように、シェーディング特性や縦筋ノイズの幅などは強調して描いてある。そこで、本実施形態に係る固体撮像素子１０１では、シェーディング２５１や縦筋ノイズ２５２，２５３，２５４および２５５などの行方向の変化をＦＰＮデータ２５６として取得し、固体撮像素子１０１の外部に出力できるようになっている。これにより、固体撮像素子１０１を搭載する電子カメラ側では、画像撮影時に同じ固体撮像素子１０１から読み出した画像データから撮影前に取得したＦＰＮデータ２５６を列単位で減算し、撮影画像からシェーディング２５１や縦筋ノイズ２５２，２５３，２５４および２５５を除去するＦＰＮ補正処理を行い、シェーディングや縦筋ノイズの無い補正後のきれいな画像２０２を得ることができる。
【００２１】
次に、ＦＰＮデータ２５６の生成方法について図３を用いて説明する。図３（ａ）は従来技術によるＦＰＮデータ２５６の生成方法で、撮像部１０２を遮光状態にして行毎に読み出したＮ行のデータを列毎に平均してＦＰＮデータ２５６を取得する。ところが、図３（ａ）において、各行にほぼ同じように現れるシェーディング２５１や縦筋ノイズ２５２，２５３，２５４および２５５以外に特定の行だけに突発的にノイズ２６０が現れる場合がある。ここで、ノイズ２６０のレベルが小さい場合や平均化する行数が多い場合は平均効果によって生成されるＦＰＮデータ２５６に与える影響は殆ど無視できるが、レベルが大きい場合や平均化する行数が少ない場合は平均化してもＦＰＮデータ２５６にノイズ２６１として残ってしまう。この結果、ＦＰＮデータの精度が悪くなり、適正なＦＰＮ補正を行うことができないという問題が生じる。
【００２２】
そこで、本実施形態に係る固体撮像素子１０１のＦＰＮデータ取得部１０５では、図３（ｂ）に示すように、特定の行に現れたノイズ２６０が生成されるＦＰＮデータ２５６ｂに影響しないように、ノイズ２６０を含む行のデータを出力しないように制御する。この結果、図３（ａ）のようにノイズ２６０によるＦＰＮデータ２５６のノイズ２６１を除去し、図３（ｂ）のようにノイズ２６１を含まないＦＰＮデータ２５６ｂを得ることができる。尚、平均化は列毎に行われるので、ノイズ２６０を含む列の平均化処理時に（３）行目のデータが除外されるだけで、ノイズ２６０を含まない他の列の平均化処理には（３）行目のデータが用いられる。
【００２３】
以下、ＦＰＮデータ２５６ｂを得るための固体撮像素子１０１のＦＰＮデータ取得部１０５について、いくつかの実施形態を挙げて説明する。ここで、ＦＰＮデータ取得部１０５は、本発明に係るＦＰＮデータ取得装置に対応する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図４は、第１の実施形態に係る固体撮像素子１０１のＦＰＮデータ取得部１０５の構成を中心に描いた図である。図４において、列データ取得部１５１（ｍ）は、保持部３０１と、比較部３０２と、ＡＮＤ（論理積ゲート）３５１とで構成される。尚、分かり易いように、図４ではＡＮＤ３５１を比較部３０２とは別に描いてあるが、点線で示したようにＡＮＤ３５１を保持部３０１に含めてもよいし、或いは比較部３０２に含めても構わない。
【００２５】
図４において、タイミング制御部１０７は各部の動作に必要なタイミング信号などを出力する。例えば、撮像部１０２に対して複数の読み出しタイミング信号を出力し、撮像部１０２の各画素から行単位で信号を読み出す。また、保持部３０１に対して、ＡＮＤ３５１を介して保持タイミング信号を出力し、撮像部１０２から読み出された信号を保持部３０１に保持する。尚、ＡＮＤ３５１には比較部３０２の出力が加えられており、比較部３０２の出力が論理”１”の時に保持タイミング信号が保持部３０１に与えられる。また、タイミング制御部１０７は比較部３０２に対して比較タイミング信号を出力し、比較部３０２は撮像部１０２から読み出し中の行（例えば（ｎ）行）の信号と保持部３０１に保持されている過去に撮像部１０２から読み出された行（例えば（ｎ−１）行以前の行）の信号とを比較する。例えば、２つの信号のレベル差が閾値未満の場合は論理”１”をＡＮＤ３５１に出力して保持タイミング信号を保持部３０１に与え、閾値以上の場合は論理”０”をＡＮＤ３５１に出力して保持タイミング信号を保持部３０１に与えないように制御される。尚、閾値は、タイミング制御部１０７から全ての列に対して共通の同じ値が与えられる。
【００２６】
また、タイミング制御部１０７は、モード切替スイッチ１５２（ｍ）に読み出しモード信号を出力し、撮像部１０２から読み出された信号をそのまま（ｍ）列目の信号として出力するか、列データ取得部１５１（ｍ）の保持部３０１に保持されている信号を（ｍ）列目の信号として出力するかを切り替える。例えば、固体撮像素子１０１のＦＰＮデータ取得モードが外部から指定された場合は、タイミング制御部１０７は読み出しモード信号の論理”０”を出力してモード切替スイッチ１５２（ｍ）をａ側に切り替え、画像撮影モードが選択された場合は、タイミング制御部１０７は読み出しモード信号の論理”１”を出力してモード切替スイッチ１５２（ｍ）をｂ側に切り替える。
【００２７】
ここで、図４において、点線円（ａ）は保持部３０１の回路例を示し、点線円（ｂ）は比較部３０２の回路例を示す。点線円（ａ）に示した保持部３０１の回路例において、撮像部１０２から読み出された信号はバッファ３６１に入力され、ＡＮＤ３５１を介して入力される保持タイミング信号によってスイッチトランジスタ３６２がオンしてコンデンサ３６３に撮像部１０２から読み出された信号が保持される。また、点線円（ｂ）に示した比較部３０２の回路例において、撮像部１０２から読み出された例えば（ｎ）行の信号（Ｖｎ）と保持部３０１に保持された例えば（ｎ−１）行以前の行の信号（Ｖｋ）とがコンパレータ３７１に入力され、予め設定された閾値（Ｖａ）以上の差があるか否か比較される。これは、例えば信号Ｖｎと信号Ｖｋの差の絶対値が閾値Ｖａ以上であるは否かを判断することを意味し、｜Ｖｎ−Ｖｋ｜≧Ｖａの時コンパレータ３７１の出力は論理”０”となり（ＮＧ）、｜Ｖｎ−Ｖｋ｜＜Ｖａの時コンパレータ３７１の出力は論理”１”となる（ＯＫ）。つまり、点線円（ｃ）に描いたように、保持部３０１の出力信号Ｖｋを基準として、撮像部１０２から読み出された信号Ｖｎが閾値Ｖａの変動内にあるか否かを判別している。これは、先に図２で説明したように、同じ行であっても列によって信号レベルが異なるシェーディングがある場合でも、全ての列の列データ取得部１５１に対して同じ閾値Ｖａを与えればよいことを意味しており、各列毎に異なる閾値を準備する必要がない。さらに、シェーディングの変動幅よりも小さい値の閾値にすることも可能で、精度を高めることができる。
【００２８】
次に、固体撮像素子１０１のＦＰＮデータ取得モードが選択されている場合の動作について図５を用いて詳しく説明する。図５は、図４の回路の（ｍ）列目において、（１）行目から（Ｎ）行目までのＦＰＮデータを取得する際のタイミングチャートである。尚、図５（ａ）は比較部３０２で閾値以上のノイズを全行にわたって検出しなかった場合のタイミングチャートで、図５（ｂ）は比較部３０２で閾値以上のノイズがある行（３行目）を検出した場合のタイミングチャートである。
【００２９】
先ず、図５（ａ）のタイミングチャートから説明する。
【００３０】
（タイミングＴ０）タイミング制御部１０７は、読み出しモード信号を論理”１”にしてモード切替スイッチ１５２をａ側に切り替え、ＦＰＮデータの読み出しモードにする。尚、この時点で保持部３０１は何らかの初期値を保持しているものとする。また、比較部３０２の出力は初期値として論理”１”になっているものとする。
【００３１】
（タイミングＴ１）タイミング制御部１０７は、読み出しタイミング信号を撮像部１０２に出力し、撮像部１０２の出力（（１）行目の信号）を垂直信号線１０３に読み出す。
【００３２】
（タイミングＴ２）タイミング制御部１０７は、保持タイミング信号を出力する。ここで、保持タイミング信号は、比較部３０２の出力が論理”１”なので、ＡＮＤ３５１を介して保持部３０１に与えられ、保持部３０１の出力は初期値から（１）行目のデータに更新される。尚、保持部３０１の回路例に示したように、バッファ３６１の出力インピーダンスは低いのでスイッチトランジスタ３６２がオンした時にコンデンサ３６３に蓄積された電荷はリセットされるものとする。或いは、コンデンサ３６３の両端にリセット用のトランジスタを設けてタイミング制御部１０７からリセット信号を出力するようにしても構わない。また、保持タイミング信号は撮像部１０２から各行の信号を読み出し中に必ず所定位置で出力されるようになっている。
【００３３】
（タイミングＴ３）タイミング制御部１０７は、読み出しタイミング信号を撮像部１０２に出力し、撮像部１０２の出力（（２）行目の信号）を垂直信号線１０３に読み出す。
【００３４】
（タイミングＴ４）タイミング制御部１０７は、比較タイミング信号を短い期間だけパルス状に論理”１”にして比較部３０２に出力し、比較部３０２の出力を更新する。
【００３５】
図５（ａ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（２）行目の信号と保持部３０１に保持されている（１）行目の信号とのレベル差が閾値未満の場合を示し、初期値と同じ論理”１”が継続して比較部３０２から出力される。尚、図５（ａ）において、比較部３０２で比較する２つの信号のレベル差が閾値以上の場合をＮＧ、閾値未満の場合をＯＫと表記してある。また、比較部３０２の回路例に示したように、コンパレータ３７１の出力インピーダンスは低いのでスイッチトランジスタ３７２がオンした時にコンデンサ３７３に蓄積された電荷はリセットされるものとする。或いは、コンデンサ３７３の両端にリセット用のトランジスタを設けてタイミング制御部１０７からリセット信号を出力するようにしても構わない。
【００３６】
（タイミングＴ５）タイミングＴ２と同様に、タイミング制御部１０７は、保持タイミング信号を出力する。この時点で、比較部３０２の出力は論理”１”なので、ＡＮＤ３５１を介して保持部３０１に保持タイミング信号が与えられ、保持部３０１の出力は（１）行目のデータから（２）行目のデータに更新される。
【００３７】
（タイミングＴ６）タイミングＴ３と同様に、撮像部１０２の出力（（３）行目の信号）を垂直信号線１０３に読み出す。
【００３８】
（タイミングＴ７）タイミングＴ４と同様に、比較部３０２の出力を更新する。図５（ａ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（３）行目の信号と保持部３０１に保持されている（２）行目の信号とのレベル差が閾値未満の場合を示し、前の行と同じ論理”１”が継続して比較部３０２から出力される。
【００３９】
（タイミングＴ８）タイミングＴ５と同様に、タイミング制御部１０７は、保持タイミング信号を出力する。この時点で、比較部３０２の出力は論理”１”なので、ＡＮＤ３５１を介して保持部３０１に保持タイミング信号が与えられ、保持部３０１の出力は（２）行目のデータから（３）行目のデータに更新される。
【００４０】
（タイミングＴ９）タイミングＴ３およびＴ６と同様に、撮像部１０２の出力（（４）行目の信号）を垂直信号線１０３に読み出す。
【００４１】
（タイミングＴ１０）タイミングＴ４およびＴ７と同様に、比較部３０２の出力を更新する。図５（ａ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号と保持部３０１に保持されている（３）行目の信号とのレベル差が閾値未満の場合を示し、前の行と同じ論理”１”が継続して比較部３０２から出力される。
【００４２】
（タイミングＴ１１）タイミングＴ５およびＴ８と同様に、タイミング制御部１０７は、保持タイミング信号を出力する。この時点で、比較部３０２の出力は論理”１”なので、ＡＮＤ３５１を介して保持部３０１に保持タイミング信号が与えられ、保持部３０１の出力は（３）行目のデータから（４）行目のデータに更新される。
【００４３】
以降、図５（ａ）の例では、（Ｎ）行目までの比較部３０２の比較結果は全てＯＫ（２つの信号のレベル差は閾値未満）なので、上記と同じ動作を繰り返し、（１）行目から（Ｎ）行目までの全ての行の信号が読み出され、（ｍ）列目のＦＰＮデータとして固体撮像素子１０１の外部に出力される。
【００４４】
尚、タイミングＴ１２において、タイミング制御部１０７は、読み出しモード信号を論理”１”から論理”０”にして、ＦＰＮデータ取得部１０５のモード切替スイッチ１５２をｂ側に切り替える。これにより、固体撮像素子１０１はＦＰＮデータ取得モードから画像撮影モードに切り替わるので、固体撮像素子１０１を搭載している電子カメラのレリーズボタンが押下された時に、固体撮像素子１０１の撮像部１０２から画像信号を読み出すことができる。
【００４５】
次に、図５（ｂ）のタイミングチャートについて説明する。図５（ｂ）のタイミングチャートは比較部３０２で閾値以上のノイズがある行（３行目）を検出した場合のタイミングチャートで、３行目以外の動作は図５（ａ）と全く同じである。ここでは、図５（ａ）と異なる部分についてのみ説明する。（タイミングＴ０）から（２）行目を読み出すまでの（タイミングＴ６）までの動作は省略する。
【００４６】
（タイミングＴ７）タイミングＴ４と同様に、タイミング制御部１０７は、比較タイミング信号を比較部３０２（スイッチトランジスタ３７２のゲート）に出力し、その時点のコンパレータ３７１の出力をコンデンサ３７３にラッチし、比較部３０２の出力を更新する。但し、図５（ｂ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（３）行目の信号と保持部３０１に保持されている（２）行目の信号とのレベル差が閾値以上（ＮＧ）なので図５（ａ）の場合とは異なり、比較部３０２は論理”０”を出力する。このため、図５（ａ）のタイミングＴ８でタイミング制御部１０７出力する保持タイミング信号は、ＡＮＤ３５１の出力には現れないので、保持部３０１には与えられない。この結果、保持部３０１の出力は（２）行目のデータから（３）行目のデータに更新されず、（２）行目のデータを保持し続ける。
【００４７】
尚、先に述べたように上記の処理は列毎に行われるので、（ｍ）列目以外の列（例えば（２）列目）において比較結果が正常である場合は、（２）列目の列データ取得部１５１（２）の保持部３０１は、（３）行目のデータを保持する。
【００４８】
（タイミングＴ９）図５（ａ）と同様に、撮像部１０２の出力（（４）行目の信号）を垂直信号線１０３に読み出す。
【００４９】
（タイミングＴ１０）図５（ａ）と同様に、比較部３０２の出力を更新する。
【００５０】
（タイミングＴ１１）図５（ａ）と同様に動作するが、図５（ｂ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号と保持部３０１に保持されている（２）行目の信号とが比較される。つまり、必ずしも１行前の信号と比較されるわけではなく、保持部３０１に保持されている１つ前のＯＫ（正常）であった時の行の信号と比較され、ＮＧ（異常）であった行は飛ばされる。
【００５１】
ここで、図５（ｂ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号と保持部３０１に保持されている（２）行目の信号とのレベル差が閾値未満であった場合の例を示しているので、論理”１”が比較部３０２の出力となり、（４）行目の信号が保持部３０１に保持される。例えば、閾値以上であった場合は論理”０”が出力されるので、保持部３０１は引き続き（２）行目のデータを保持し続ける。以降の処理は図５（ａ）と同じなので説明を省略する。
【００５２】
尚、上記の説明では、（ｍ）列目の列データ取得部１５１（ｍ）について説明したが、（１）列目から（Ｍ）列目までの列データ取得部１５１（１）から列データ取得部１５１（Ｍ）についても同様に動作する。但し、先に説明したように、上記の処理は列毎に行われるので、同じ行でも比較結果がＯＫである場合とＮＧである場合とがある。
【００５３】
このようにして、行毎に読み出されたＦＰＮデータは図１で説明した水平出力部１０６に出力された後、列順に固体撮像素子１０１の外部に読み出される。この結果、図３（ｂ）で説明したように、ある列のある行の信号を読み出した時に大きいレベルのノイズ２６０が有った場合は、ノイズ２６０が有る列の出力信号として過去の正常な行の信号を出力するので、図３（ｂ）のようにノイズ２６１が残らないＦＰＮデータ２５６ｂを取得することができる。この結果、画像撮影時に精度の高いＦＰＮ補正を行うことができ、高品質な画像を撮影することができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子について説明する。図６は、第２の実施形態に係る固体撮像素子１０１ｂのＦＰＮデータ取得部１０５ｂの（ｍ）列目の列データ取得部１５１ｂ（ｍ）の構成を示すブロック図である。図６において、列データ取得部１５１ｂ（ｍ）は、保持部３０１と、比較部３０２と、ＡＮＤ（論理積ゲート）３５１と、入力切替スイッチ４０１とで構成される。尚、図６において第１の実施形態の図４と同符号のものは同じものを示す。特に図６と図４との違いは、列データ取得部１５１ｂ（ｍ）に入力切替スイッチ４０１が設けられていることである。そして、入力切替スイッチ４０１によって、保持部３０１の入力信号は、撮像部１０２から読み出される信号または予め設定された基準信号のいずれかの信号が選択される。また、図６のタイミング制御部１０７ｂは図４のタイミング制御部１０７とは少し異なり、入力切替スイッチ４０１を制御する入力切替タイミング信号を出力する。例えば、タイミング制御部１０７は、入力切替タイミング信号の論理”１”を出力して入力切替スイッチ４０１をａ側に切り替え、論理”０”を出力して入力切替スイッチ４０１をｂ側に切り替える。上記以外の点は第１の実施形態の図４と同じである。
【００５５】
次に、固体撮像素子１０１ｂに対してＦＰＮデータ取得モードが指定されている場合の動作について図７（ａ）を用いて詳しく説明する。図７（ａ）は、図６の回路で（１）行目から（Ｎ）行目までのＦＰＮデータを取得する際のタイミングチャートで、第１の実施形態の図５（ｂ）に対応する。従って、図７（ａ）は比較部３０２で閾値以上のノイズがある行（３行目）を検出した場合のタイミングチャートである。尚、図７（ａ）において図５（ｂ）と同符号のタイミングは同じものを示す。以下、図５（ｂ）と異なる動作についてのみ説明する。
【００５６】
（タイミングＴ２１）タイミング制御部１０７ｂは、撮像部１０２から（１）行目の信号を読み出すタイミングＴ１より前のタイミングＴ２１で保持タイミング信号を出力する。尚、タイミング制御部１０７ｂは、タイミングＴ２１以前に入力切替タイミング信号の初期値を論理”０”にしておき、入力切替スイッチ４０１はｂ側に接続され、保持部３０１には基準信号が入力されている。このため、保持タイミング信号がＡＮＤ３５１を介して保持部３０１に与えられた時に、保持部３０１には基準信号が保持される。この後、タイミング制御部１０７ｂは、タイミングＴ１で入力切替タイミング信号を論理”１”にし、以降（Ｎ）行目の読み出しが終了するまで論理”１”を保持する。この結果、入力切替スイッチ４０１はａ側に接続され、保持部３０１には撮像部１０２から読み出される信号が入力される。つまり、（１）行目の読み出しを行う前だけ入力切替スイッチ４０１を基準信号側に切り替えるようになっている。
【００５７】
（タイミングＴ２２）タイミング制御部１０７ｂは、短いパルス状の比較タイミング信号を比較部３０２に出力する。これにより、保持部３０１に保持されている基準信号と撮像部１０２から読み出されている（１）行目の信号とが比較される。図７（ａ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（１）行目の信号と保持部３０１に保持されている基準信号とのレベル差が閾値未満の場合を示し、論理”１”が比較部３０２から出力される。
【００５８】
尚、次のタイミングＴ２以降の動作は、図５（ｂ）と同様なので重複する説明は省略する。
【００５９】
このようにして、第１の実施形態と同様に、行毎に読み出されたＦＰＮデータは図１で説明した水平出力部１０６に出力された後、列順に固体撮像素子１０１の外部に読み出される。この結果、図３（ｂ）で説明したように、ある列のある行の信号を読み出した時に大きいレベルのノイズ２６０が有った場合は、ノイズ２６０が有る列の出力信号として過去の正常な行の信号を出力するので、図３（ｂ）のようにノイズ２６１が残らないＦＰＮデータ２５６ｂを取得することができる。この結果、画像撮影時に精度の高いＦＰＮ補正を行うことができ、高品質な画像を撮影することができる。また第１の実施形態では、（１）行目の信号に異常があった場合に除去することができず、この場合は逆に（２）行目以降の信号が異常であると判別されてしまう恐れがあった。これに対して本実施形態では、（１）行目の信号を読み出した時に基準信号と比較するので、基準信号を信号値として予測される標準的なレベルに設定しておくことによって、（１）行目の信号に異常があった場合にこれを除去することができる。
【００６０】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子について説明する。図８は、第３の実施形態に係る固体撮像素子１０１ｃのＦＰＮデータ取得部１０５ｃの（ｍ）列目の列データ取得部１５１ｃ（ｍ）の構成を示すブロック図である。図８において、列データ取得部１５１ｃ（ｍ）は、保持部３０１と、比較部３０２と、入力切替スイッチ４０１と、ＯＲ（論理和ゲート）４０２とで構成される。尚、図８において図６と同符号のものは同じものを示す。特に図８と図６との違いは、列データ取得部１５１ｃ（ｍ）の入力切替スイッチ４０１の入力切替タイミング信号にある。図６ではタイミング制御部１０７ｃが出力する入力切替タイミング信号は、直接、入力切替スイッチ４０１に与えられていたが、図８ではタイミング制御部１０７ｃが出力する入力切替タイミング信号は、ＯＲ４０２を介して入力切替スイッチ４０１に与えられている。また、ＯＲ４０２には比較部３０２の出力も与えられているので、比較部３０２の比較結果がＯＫの場合（論理”１”の場合）は入力切替タイミング信号が入力切替スイッチ４０１に与えられず、入力切替スイッチ４０１はａ側になる。逆に比較結果がＮＧの場合（論理”０”の場合）は入力切替タイミング信号が入力切替スイッチ４０１に与えられ、入力切替タイミング信号が論理”０”の時に入力切替スイッチ４０１はｂ側になる。また、タイミング制御部１０７ｃが出力する入力切替タイミング信号は、タイミング制御部１０７ｂとは異なり、図７（ｂ）に示すように、撮像部１０２の読み出し信号に応じて同じタイミングで常時出力される。また、タイミング制御部１０７ｃが出力する保持タイミング信号についても、図６のタイミング制御部１０７ｂとは異なり、保持部３０１に直接与えられている。上記以外の点は図６と同じである。
【００６１】
次に、固体撮像素子１０１ｃのＦＰＮデータ取得モードが選択されている場合の動作について図７（ｂ）を用いて詳しく説明する。図７（ｂ）は、図８の回路で（１）行目から（Ｎ）行目までのＦＰＮデータを取得する際のタイミングチャートで、第２の実施形態の図７（ａ）に対応する。従って、図７（ｂ）は比較部３０２で閾値以上のノイズがある行（３行目）を検出した場合のタイミングチャートである。尚、図７（ｂ）において図７（ａ）と同符号のタイミングは同じものを示す。以下、図７（ｂ）について説明する。
【００６２】
（タイミングＴ２１）図７（ａ）と同様に、タイミング制御部１０７ｃは、撮像部１０２から（１）行目の信号を読み出すタイミングＴ１より前のタイミングＴ２１で保持タイミング信号を出力する。尚、タイミング制御部１０７ｃは、タイミングＴ２１以前に入力切替タイミング信号の論理が”０”になるように初期化するので、入力切替スイッチ４０１はｂ側に接続され、保持部３０１には基準信号が入力されている。そして、タイミングＴ２１で保持タイミング信号が保持部３０１に与えられた時に、保持部３０１には基準信号が保持される。この後、タイミング制御部１０７ｃは、タイミングＴ１で入力切替タイミング信号を論理”１”にし、以降、撮像部１０２から各行の信号を読み出す周期と同じ周期で入力切替タイミング信号を出力する。
【００６３】
（タイミングＴ２２）図７（ａ）と同様に、タイミング制御部１０７ｃは、短いパルス状の比較タイミング信号を比較部３０２に出力する。これにより、保持部３０１に保持されている基準信号と撮像部１０２から読み出されている（１）行目の信号とが比較される。
【００６４】
次のタイミングＴ２からタイミングＴ６までは比較部３０２の出力が論理”１”なので図７（ａ）と同様に動作し、タイミングＴ７の時点で保持部３０１には（２）行目の信号が保持され、撮像部１０２からは（３）行目の信号が読み出されている。
【００６５】
（タイミングＴ７）タイミングＴ４と同様に、タイミング制御部１０７ｃは、比較タイミング信号を比較部３０２に出力し、比較部３０２の出力を更新する。但し、図７（ｂ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（３）行目の信号と保持部３０１に保持されている（２）行目の信号とのレベル差が閾値以上（ＮＧ）なので、比較部３０２は論理”０”を出力する。このため、タイミングＴ９までの期間は、入力切替タイミング信号の論理”０”がＯＲ４０２を介して入力切替スイッチ４０１に与えられ、入力切替スイッチ４０１はｂ側に接続される。
【００６６】
（タイミングＴ８）タイミングＴ９より前のタイミングＴ８において、タイミング制御部１０７ｃは、保持タイミング信号を出力する。この時点で、入力切替スイッチ４０１はｂ側に接続されているので、保持部３０１は基準信号を入力し、保持部３０１の出力は（２）行目のデータから基準信号による基準値に更新される。
【００６７】
（タイミングＴ９）この時点で、入力切替タイミング信号は、論理”０”から論理”１”になるので、ＯＲ４０２を介して入力切替スイッチ４０１に与えられ、入力切替スイッチ４０１はａ側に接続される。
【００６８】
（タイミングＴ１０）タイミングＴ４と同様に、タイミング制御部１０７ｃは、比較タイミング信号を比較部３０２に出力し、比較部３０２の出力を更新する。図７（ｂ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号と保持部３０１に保持されている基準値とが比較される。
【００６９】
ここで、図７（ｂ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号と保持部３０１に保持されている基準値とのレベル差が閾値未満であった場合（ＯＫ）の例を示しているので、論理”１”が比較部３０２の出力となる。従って、入力切替スイッチ４０１はａ側に接続され、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号が保持部３０１に入力される。
【００７０】
尚、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号と保持部３０１に保持されている基準値とのレベル差が閾値以上であった場合（ＮＧ）は、論理”０”が比較部３０２の出力となり、且つ入力切替タイミング信号も論理”０”なので、入力切替スイッチ４０１はｂ側の基準信号に接続され、保持部３０１は引き続き基準値を保持し続けることになる。
【００７１】
（タイミングＴ１１）図７（ｂ）の例では入力切替スイッチ４０１はａ側に接続されているので、タイミング制御部１０７ｃの保持タイミング信号によって、（４）行目の信号が保持部３０１に保持される。
【００７２】
以降、（Ｎ）行目の信号が読み出され、ＦＰＮデータの読み出し期間が終了するタイミングＴ１２まで同様に動作する。
【００７３】
尚、基準信号は、列毎に異なる値を与えても構わないが、例えばシェーディング特性の変動範囲の中心値にして、全列に同じ基準信号を与えるようにすれば、極端に値の異なるノイズを除去する効果を得ることができる。
【００７４】
このようにして、行毎に読み出されたＦＰＮデータは図１で説明した水平出力部１０６に出力された後、列順に固体撮像素子１０１の外部に読み出される。この結果、図３（ｂ）で説明したように、ある列のある行の信号を読み出した時に大きいレベルのノイズ２６０が有った場合は、ノイズ２６０が有る列の出力信号として基準信号を出力するので、図３（ｂ）のようにノイズ２６１の影響が残らないＦＰＮデータ２５６ｂを取得することができる。この結果、画像撮影時に精度の高いＦＰＮ補正を行うことができ、高品質な画像を撮影することができる。
【００７５】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子について説明する。図９は、第４の実施形態に係る固体撮像素子１０１ｄのＦＰＮデータ取得部１０５ｄの（ｍ）列目の列データ取得部１５１ｄ（ｍ）の構成を示すブロック図である。図９において、列データ取得部１５１ｄ（ｍ）は、保持部３０１と、比較部３０２と、ＡＮＤ（論理積ゲート）３５１と、入力切替スイッチ４０１と、閾値切替スイッチ４０３とで構成される。尚、図９において第２の実施形態の図６と同符号のものは同じものを示す。特に図９と図６との違いは、列データ取得部１５１ｄ（ｍ）に閾値切替スイッチ４０３が設けられていることである。そして、閾値切替スイッチ４０３によって、比較部３０２に与えられる閾値は、第１閾値（Ｖａ）または第２閾値（Ｖｂ）のいずれかが選択される。また、図９のタイミング制御部１０７ｄは図６のタイミング制御部１０７ｂとは少し異なり、閾値切替スイッチ４０３を制御する閾値切替信号を出力する。例えば、タイミング制御部１０７ｂは、閾値切替信号の論理”１”を出力して閾値切替スイッチ４０３をａ側（第１閾値）に切り替え、論理”０”を出力して閾値切替スイッチ４０３をｂ側（第２閾値）に切り替える。上記以外の点は第２の実施形態の図６と同じである。
【００７６】
尚、第１閾値（Ｖａ）と第２閾値（Ｖｂ）の関係は、図９の点線（ａ）に描いたように、Ｖａ＜Ｖｂの関係になっている。従って、第１閾値（Ｖａ）が与えられている時に比較部３０２がＯＫ（論理”１”）となる範囲は狭くなり、第２閾値（Ｖｂ）が与えられている時に比較部３０２がＯＫ（論理”１”）となる範囲は広くなる。そして、タイミング制御部１０７ｄは、タイミングＴ３以前は閾値切替信号を論理”０”にして第２閾値を選択し、タイミングＴ３以降は閾値切替信号を論理”１”にして第１閾値を選択するよう制御する。
【００７７】
これにより、図７（ａ）のタイミングチャートにおいて、撮像部１０２から読み出し中の（１）行目の信号と保持部３０１に保持されている基準値とを比較するタイミングＴ２２の時点では第２閾値が選択されるので、シェーディング特性の変動範囲を考慮した広めの閾値を用いて、撮像部１０２から読み出し中の（１）行目の信号と保持部３０１に保持されている基準値とを比較することができる。一方、タイミングＴ３以降のタイミングＴ４の時点では狭い範囲の第１閾値が選択されるので、撮像部１０２から読み出し中の（２）行目の信号と保持部３０１に保持されている（１）行目の信号とを精度良く比較することができる。
【００７８】
このようにして、第２の実施形態と同様に、行毎に読み出されたＦＰＮデータは図１で説明した水平出力部１０６に出力された後、列順に固体撮像素子１０１の外部に読み出される。この結果、図３（ｂ）で説明したように、ある列のある行の信号を読み出した時に大きいレベルのノイズ２６０が有った場合は、ノイズ２６０が有る列の出力信号として過去の正常な行の信号を出力するので、図３（ｂ）のようにノイズ２６１が残らないＦＰＮデータ２５６ｄを取得することができる。この結果、画像撮影時に精度の高いＦＰＮ補正を行うことができ、高品質な画像を撮影することができる。
【００７９】
特に本実施形態では、基準信号と比較する際に広い閾値を用い、他の行の信号を比較する際には狭い閾値を用いるので精度の高い比較を行うことができ、より小さなノイズを除去することが可能になる。
【００８０】
以上、第１から第４の実施形態に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子について説明してきたが、これらの固体撮像素子を搭載する電子カメラの実施形態について説明する。
【００８１】
（電子カメラの実施形態１）
図１０は、電子カメラ５００の構成を示すブロック図である。図１０において、電子カメラ５００は、レンズ光学系５０１と、撮影機構５０２と、固体撮像素子５０３と、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）５０４と、画像バッファ５０５と、画像処理部５０６と、制御部５０７と、メモリカードＩ／Ｆ（インターフェース）５０８と、表示部５０９と、操作部材５１０と、メモリ５１１とで構成される。
【００８２】
電子カメラ５００において、レンズ光学系５０１から入射する被写体光は絞りやシャッターなどで構成される撮影機構５０２を介して固体撮像素子５０３の受光面に結像され、光量に応じて電気信号に変換される。ここで、固体撮像素子５０３は上記の第１の実施形態から第４の実施形態で説明した固体撮像素子１０１，１０１ｂ，１０１ｃおよび１０１ｄのいずれかに対応する。固体撮像素子５０３が出力する電気信号は、ＡＦＥでノイズ除去や増幅が行われＡ／Ｄ変換されて画像バッファ５０５に取り込まれる。その後、画像処理部５０６および制御部５０７によって、ホワイトバランス処理や色補間処理およびＪＰＥＧ画像圧縮処理などが施され、最終的に撮影画像としてメモリカードＩ／Ｆ５０８に装着されているメモリカード５０８ａに保存される。尚、必要に応じて、撮影画像は表示部５０９の画面に表示される。また、撮影者は、操作部材５１０の電源ボタンやモード切替ボタン或いはレリーズボタンなどを操作して電子カメラ５００を使用する。操作部材５１０の操作情報は制御部５０７に入力され、制御部５０７は操作情報に応じて電子カメラ５００の各部の動作を制御する。
【００８３】
以上が電子カメラ５００の基本動作である。次に、本実施形態の特徴であるＦＰＮ補正処理について説明する。電子カメラ５００は、電源投入時や撮影前に図３で説明したようなＦＰＮデータを適宜取得し、画像撮影時には図２で説明したように取得したＦＰＮデータを用いてＦＰＮ補正処理を行うようになっている。そこで、電子カメラ５００ではＦＰＮ補正処理を制御部５０７で行うために、制御部５０７にはＦＰＮデータ取得部５５１と、ＦＰＮ補正データ生成部５５２と、ＦＰＮ補正処理部５５３とが設けられている。
【００８４】
ＦＰＮデータ取得部５５１は、撮影機構５０２を遮光状態にして固体撮像素子５０３にＦＰＮデータ取得モードを指定する。そして、先に第１の実施形態から第４の実施形態で説明したように、固体撮像素子５０３から読み出されるＦＰＮデータはＡＦＥ５０４を介して画像バッファ５０５に取り込まれる。
【００８５】
ＦＰＮ補正データ生成部５５２は、図３（ｂ）で説明したように、画像バッファ５０５に取り込まれるＦＰＮデータの同列の信号を全行に渡って加算して各行毎に平均値を求め、メモリ５１１にＦＰＮ補正データとして記憶する。
【００８６】
ＦＰＮ補正処理部５５３は、画像撮影時に、メモリ５１１に記憶されているＦＰＮ補正データを読み出して撮影された画像データの行毎にＦＰＮ補正データを減算して、シェーディング特性の補正やパルス状のノイズなどを除去する。尚、制御部５０７から画像処理部５０６にＦＰＮ補正データを渡して画像処理部５０８にＦＰＮ補正処理を指令するようにして、撮影画像からＦＰＮデータを減算する実際の処理は画像処理部５０６で行うようにしても構わない。
【００８７】
そして、ＦＰＮ補正された画像データは、制御部５０７からメモリカードＩ／Ｆ５０８を介してメモリカード５０８ａに保存される。
【００８８】
このようにして、電子カメラ５００は、固体撮像素子５０３として第１の実施形態から第４の実施形態で説明した固体撮像素子１０１，１０１ｂ，１０１ｃおよび１０１ｄのいずれかを用いているので、図３（ｂ）で説明したように、ある行の信号を読み出した時にある列に大きいレベルのノイズ２６０が有った場合、ノイズ２６０が有る列の信号として出力しないので、図３（ｂ）のＦＰＮデータ２５６ｄのようにノイズ２６０の影響が残らないＦＰＮデータを取得することができる。この結果、画像撮影時に精度の高いＦＰＮ補正を行うことができ、高品質な画像を撮影することができる。
【００８９】
（電子カメラの実施形態２）
次に、電子カメラの実施形態２について説明する。本実施形態の電子カメラも図１０に示した電子カメラ５００と同じ構成である。但し、固体撮像素子５０３は上記の第１の実施形態から第４の実施形態で説明した固体撮像素子１０１，１０１ｂ，１０１ｃおよび１０１ｄのいずれかではなく、通常の固体撮像素子が用いられる点が電子カメラの実施形態１とは異なる。このため、本実施形態に係る電子カメラ５００では、ＦＰＮデータ取得部５５１の動作も異なり、以下のように動作する。
【００９０】
ＦＰＮデータ取得部５５１は、撮影機構５０２を遮光状態にして固体撮像素子５０３から画像データを行単位で読み出す。そして、図３（ｂ）で説明したように、（１）行目から（Ｎ）行目までの同列の信号を加算して平均値を求める。このようにして求められた１行分のＭ個の平均値がＦＰＮデータとして取得され、ＦＰＮ補正データとしてメモリ５１１に記憶される。尚、この時、ＦＰＮデータ取得部５５１は以下の処理を行う。
【００９１】
（ステップ１）固体撮像素子５０３から（ｎ）行目のＭ個のデータを読み出して画像バッファ５０５に一時的に記憶する。
【００９２】
（ステップ２）画像バッファ５０５に一時的に記憶されている（ｎ−１）行目以前のＭ個のデータとステップ１で読み出した（ｎ）行目のＭ個のデータとを各列毎に比較する。これは、例えば図４の比較部３０２の処理に相当し、各列毎に（ｎ）行目のデータと（ｎ−１）行目以前のデータとの差の絶対値を求め、予めメモリ５１１などに記憶されている閾値と比較し、閾値以上であるか否かを列毎に判断する処理である。
【００９３】
（ステップ３）ステップ２の比較結果がＮＧの場合（閾値以上である場合）、当該列の（ｎ）行目のデータを同列の（ｎ−１）行目以前のデータに置き換えて画像バッファ５０５に再記憶する。
【００９４】
（ステップ４）（１）行目から（Ｎ）行目までの処理が終了するまで、ステップ１からステップ３までの処理を繰り返す。尚、（１）行目のデータを読み出す際には、（ｎ−１）行目以前のデータとして適切な初期値または過去のＦＰＮデータ値が基準値として用いられるものとする。
【００９５】
このようにして、ＦＰＮデータ取得部５５１は、第１の実施形態から第４の実施形態で説明した固体撮像素子１０１，１０１ｂ，１０１ｃおよび１０１ｄではない場合でも、ＦＰＮデータを取得することができる。
【００９６】
ＦＰＮ補正データ生成部５５２は、図３（ｂ）で説明したように、画像バッファ５０５に取り込まれたＦＰＮデータの同列の信号を全行に渡って加算して各行毎に平均値を求め、メモリ５１１にＦＰＮ補正データとして記憶する。
【００９７】
ＦＰＮ補正処理部５５３は、電子カメラの実施形態１と同様に、画像撮影時に、メモリ５１１に記憶されているＦＰＮ補正データを読み出して撮影された画像データの行毎にＦＰＮ補正データを減算して、シェーディング特性の補正やパルス状のノイズなどを除去する。
【００９８】
そして、ＦＰＮ補正された画像データは、制御部５０７からメモリカードＩ／Ｆ５０８を介してメモリカード５０８ａに保存される。
【００９９】
このようにして、電子カメラの実施形態２に係る電子カメラ５００は、固体撮像素子５０３として第１の実施形態から第４の実施形態で説明した固体撮像素子１０１，１０１ｂ，１０１ｃおよび１０１ｄのいずれも用いることなく同様の効果を得ることができ、図３（ｂ）で説明したように、ある行の信号を読み出した時にある列に大きいレベルのノイズ２６０が有った場合、ノイズ２６０が有る列の信号として出力しないので、図３（ｂ）のＦＰＮデータ２５６ｄのようにノイズ２６０の影響が残らないＦＰＮデータを取得することができる。この結果、画像撮影時に精度の高いＦＰＮ補正を行うことができ、高品質な画像を撮影することができる。
【０１００】
尚、上記のステップ１からステップ４までの処理は、列毎に比較処理を行わなければならず、処理時間が掛かるという問題がある。例えば、撮影毎にＦＰＮデータを取得するような場合は高速処理が要求され、電子カメラに高価なＬＳＩを搭載する必要がある。また、画像バッファ５０５に取り込まれた後で各列毎にノイズを判断するので、必ずしも固体撮像素子自身のシェーディングやノイズのＦＰＮデータを取得することにはならない恐れがある。これに対して、第１の実施形態から第４の実施形態で説明した固体撮像素子１０１，１０１ｂ，１０１ｃおよび１０１ｄを用いる場合は、固体撮像素子内部でアナログで処理されるため、取得されるＦＰＮデータの精度が高くなり、電子カメラ側の処理負担も軽減することができる。
【０１０１】
以上、本発明に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子並びに電子カメラの各実施形態について説明してきたが、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の多様な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明は、特許請求の範囲によって示されるものであって、本発明は明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０１，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，・・・固体撮像素子；１０２・・・撮像部；１０３・・・垂直信号線；１０４・・・相関二重処理部；１０５，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ・・・ＦＰＮデータ取得部；１０６・・・水平出力部；１０７，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ・・・タイミング制御部；１５１・・・列データ取得部；１５２・・・モード切替スイッチ；３０１・・・保持部；３０２・・・比較部；３５１・・・ＡＮＤ（論理積ゲート）；３６１・・・バッファ；３６２・・・スイッチトランジスタ；３６３・・・コンデンサ；３７１・・・コンパレータ；３７２・・・スイッチトランジスタ；３７３・・・コンデンサ；３５１・・・ＡＮＤ；４０１・・・入力切替スイッチ；４０２・・・ＯＲ（論理和ゲート）；４０３・・・閾値切替スイッチ；５００・・・電子カメラ；５０１・・・レンズ光学系；５０２・・・撮影機構；５０３・・・固体撮像素子；５０４・・・ＡＦＥ（アナログフロントエンド）；５０５・・・画像バッファ；５０６・・・画像処理部；５０７・・・制御部；５０８・・・メモリカードＩ／Ｆ（インターフェース）；５０９・・・表示部；５１０・・・操作部材；５１１・・・メモリ；５０８ａ・・・メモリカード；５５１・・・ＦＰＮデータ取得部；５５２・・・ＦＰＮ補正データ生成部；５５３・・・ＦＰＮ補正処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子並びに電子カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子を用いた電子カメラが広く普及している。ところが、電子カメラの回路動作によって発生するＦＰＮ（固定パターンノイズ）が問題となる。そこで、一般的な電子カメラでは、固体撮像素子から信号を読み出す際のＦＰＮデータを撮影前に取得してＦＰＮ補正データを作成しておき、画像撮影時にＦＰＮ補正データを用いた補正処理を行っている。例えば、補正データをＯＢ領域で収集するようにして、その際に画素信号に対して予め閾値を設定しておき、閾値を超えたものを閾値レベルに置換する方法が行われている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５７２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、固体撮像素子では、一様な輝度分布を持つ光を照射した場合でも回路素子のばらつきなどによって画像の周辺部が中心部に比べて暗くなるシェーディングが発生する。ところが従来技術では、シェーディングがある場合に高精度なＦＰＮ補正データを得ることが難しいという問題があった。
【０００５】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、シェーディングがある場合でも高精度なＦＰＮ補正データを得ることができるＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子並びに電子カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るＦＰＮデータ取得装置は、光学系を介して入射する光量に応じた信号を出力する画素が２次元行列状に配置された撮像部と、同列の画素から行順に読み出される信号を一時的に保持する保持部と、前記保持部に保持された信号と読み出し中の信号とを比較し、比較結果が閾値未満の場合は前記保持部に保持されている信号を前記読み出し中の信号に更新し、比較結果が閾値以上の場合は前記保持部に保持されている信号を更新しないように制御する比較部とで構成されることを特徴とする。
【０００７】
特に、基準信号を発生する基準信号発生部を更に設け、前記保持部は、最初の画素から信号を読み出す前の初期値として前記基準信号を保持することを特徴とする。
【０００８】
また、前記比較部の閾値は、前記保持部に保持されている信号を基準値とし、（前記基準値＋前記閾値）を上限値および（前記基準値−前記閾値）を下限値とする範囲を設け、前記比較結果が前記範囲内の場合は前記保持部に保持されている信号を前記読み出し中の信号に更新し、前記比較結果が前記範囲外の場合は前記保持部に保持されている信号を更新しないように制御することを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記比較部は、前記閾値を第１閾値と前記第１閾値より相対的に大きい第２閾値の２つに分け、前記保持部に画素から読み出された信号が保持されている場合の閾値を第１閾値とし、前記保持部に前記基準信号が保持されている場合の閾値を第２閾値として設定することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るＦＰＮデータ固体撮像素子は、前記ＦＰＮデータ取得装置を搭載する固体撮像素子であって、通常撮影モードとＦＰＮデータ取得モードとを選択する選択部と、前記選択部で通常撮影モードが選択されている場合は前記撮像部から読み出される信号を外部に出力し、前記選択部でＦＰＮデータ作成モードが選択されている場合は前記保持部が保持する信号を外部に出力する出力部とを設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る電子カメラは、前記ＦＰＮデータ取得装置を搭載する電子カメラであって、通常撮影モードとＦＰＮデータ取得モードとを選択する選択部と、前記選択部でＦＰＮデータ取得モードが選択されている場合は前記ＦＰＮデータ取得装置が出力する信号からＦＰＮ補正データを作成するＦＰＮ補正データ作成部と、前記選択部で通常撮影モードが選択されている場合は前記ＦＰＮ補正データ作成部が作成したＦＰＮ補正データを用いて撮像部から読み出される信号を補正するＦＰＮ補正処理部と、前記ＦＰＮ補正処理部が補正した撮影画像データを記憶する記憶部とを設けたことを特徴とする。
【００１２】
或いは、本発明に係る電子カメラは、前記固体撮像素子を搭載する電子カメラであって、前記固体撮像素子の前記選択部を制御する制御部と、前記選択部でＦＰＮデータ取得モードが選択されている場合は前記ＦＰＮデータ取得装置が出力する信号からＦＰＮ補正データを作成するＦＰＮ補正データ作成部と、前記選択部で通常撮影モードが選択されている場合は前記ＦＰＮ補正データ作成部が作成したＦＰＮ補正データを用いて撮像部から読み出される信号を補正するＦＰＮ補正処理部と、前記ＦＰＮ補正処理部が補正した撮影画像データを記憶する記憶部とを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子並びに電子カメラは、シェーディングがある場合でも高精度なＦＰＮ補正データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】固体撮像素子１０１のブロック図である。
【図２】ＦＰＮ補正を説明するための補助図である。
【図３】ＦＰＮデータの取得処理を説明するための補助図である。
【図４】第１の実施形態に係る固体撮像素子１０１におけるＦＰＮデータ取得部１０５の構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態におけるＦＰＮデータ取得時のタイミングチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る固体撮像素子１０１ｂにおけるＦＰＮデータ取得部１０５ｂの構成を示すブロック図である。
【図７】第２および第３の実施形態におけるＦＰＮデータ取得時のタイミングチャートである。
【図８】第３の実施形態に係る固体撮像素子１０１ｃにおけるＦＰＮデータ取得部１０５ｃの構成を示すブロック図である。
【図９】第４の実施形態に係る固体撮像素子１０１ｄにおけるＦＰＮデータ取得部１０５ｄの構成を示すブロック図である。
【図１０】電子カメラ５００の実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子並びに電子カメラの実施形態について、図面を用いて詳しく説明する。尚、本発明はＦＰＮデータ取得装置の構成に特徴があるので、後にＦＰＮデータ取得装置の構成についていくつかの実施形態を例に挙げて詳しく説明する。
【００１６】
先ず、ＦＰＮデータ取得装置を含む固体撮像素子１０１の構成について図１を用いて説明し、その後、複数のＦＰＮデータ取得装置の構成例を説明し、最後に固体撮像素子１０１を搭載する電子カメラについて説明する。
【００１７】
図１は固体撮像素子１０１の構成例を示すブロック図である。図１において、固体撮像素子１０１は、Ｎ行Ｍ列（ＮおよびＭは自然数）の画素で構成される撮像部１０２と、同列の画素から読み出した信号を出力するＭ本の垂直信号線１０３と、各画素の特性のばらつきなどによるノイズを除去するための相関二重処理部１０４と、本発明に係るＦＰＮデータ取得装置に対応するＦＰＮデータ取得部１０５と、列毎に読み出された信号を固体撮像素子１０１の外部に出力する水平出力部１０６と、各部の動作タイミングを制御するタイミング制御部１０７とで構成される。
【００１８】
さらに、ＦＰＮデータ取得部１０５は、列（１）から列（Ｍ）まで各列毎に設けられたＭ個の列データ取得部１５１と、モード切替スイッチ１５２とで構成される。尚、Ｍ個のＦＰＮデータ取得部１０５の中で特定の列に配置されたものを指定する場合は列符号（（１）から（Ｍ））を付加して表記する。例えば（ｍ）列目のＦＰＮデータ取得部１０５は、ＦＰＮデータ取得部１０５（ｍ）と表記する。同様に、Ｍ個のモード切替スイッチ１５２についても特定の列に配置されたものを指定する場合は列符号を付加して表記し、例えば（ｍ）列目のモード切替スイッチ１５２は、モード切替スイッチ１５２（ｍ）と表記する。
【００１９】
図１において、固体撮像素子１０１は、外部から与えられる制御信号に応じて、ＦＰＮデータ取得モード／画像撮影モードの切り替えを行ったり、指定された解像度で画像信号を読み出すタイミング信号などを各部に出力する。例えば、固体撮像素子１０１を搭載する電子カメラ側でＦＰＮデータを取得する場合は、固体撮像素子１０１に対して制御信号でＦＰＮデータ取得モードを指定する。これを受けたタイミング制御部１０７は、ＦＰＮデータ取得部１０５のモード切替スイッチ１５２をａ側に切り替える。そして、撮像部１０２から行単位で読み出した信号は、各列の列データ取得部１５１を介して水平出力部１０６に読み出した後、列順に固体撮像素子１０１の外部に出力する。また、電子カメラで画像を撮影する場合は、固体撮像素子１０１に対して制御信号で画像撮影モードを指定する。これを受けたタイミング制御部１０７は、ＦＰＮデータ取得部１０５のモード切替スイッチ１５２をｂ側に切り替えて、撮像部１０２から行単位で読み出される信号を各列の列データ取得部１５１を介さずに直接、水平出力部１０６に読み出した後、列単位で固体撮像素子１０１の外部に出力する。
【００２０】
ここで、本実施形態に係る固体撮像素子１０１は、シェーディングを含むＦＰＮ（固定パターンノイズ）を補正するためのＦＰＮデータを取得する機能を有している。図２に示すように、補正前の画像２０１は中心部に比べて周辺部が暗くなるシェーディング２５１や縦筋ノイズ２５２，２５３，２５４および２５５が現れる。尚、図２では分かりやすいように、シェーディング特性や縦筋ノイズの幅などは強調して描いてある。そこで、本実施形態に係る固体撮像素子１０１では、シェーディング２５１や縦筋ノイズ２５２，２５３，２５４および２５５などの行方向の変化をＦＰＮデータ２５６として取得し、固体撮像素子１０１の外部に出力できるようになっている。これにより、固体撮像素子１０１を搭載する電子カメラ側では、画像撮影時に同じ固体撮像素子１０１から読み出した画像データから撮影前に取得したＦＰＮデータ２５６を列単位で減算し、撮影画像からシェーディング２５１や縦筋ノイズ２５２，２５３，２５４および２５５を除去するＦＰＮ補正処理を行い、シェーディングや縦筋ノイズの無い補正後のきれいな画像２０２を得ることができる。
【００２１】
次に、ＦＰＮデータ２５６の生成方法について図３を用いて説明する。図３（ａ）は従来技術によるＦＰＮデータ２５６の生成方法で、撮像部１０２を遮光状態にして行毎に読み出したＮ行のデータを列毎に平均してＦＰＮデータ２５６を取得する。ところが、図３（ａ）において、各行にほぼ同じように現れるシェーディング２５１や縦筋ノイズ２５２，２５３，２５４および２５５以外に特定の行だけに突発的にノイズ２６０が現れる場合がある。ここで、ノイズ２６０のレベルが小さい場合や平均化する行数が多い場合は平均効果によって生成されるＦＰＮデータ２５６に与える影響は殆ど無視できるが、レベルが大きい場合や平均化する行数が少ない場合は平均化してもＦＰＮデータ２５６にノイズ２６１として残ってしまう。この結果、ＦＰＮデータの精度が悪くなり、適正なＦＰＮ補正を行うことができないという問題が生じる。
【００２２】
そこで、本実施形態に係る固体撮像素子１０１のＦＰＮデータ取得部１０５では、図３（ｂ）に示すように、特定の行に現れたノイズ２６０が生成されるＦＰＮデータ２５６ｂに影響しないように、ノイズ２６０を含む行のデータを出力しないように制御する。この結果、図３（ａ）のようにノイズ２６０によるＦＰＮデータ２５６のノイズ２６１を除去し、図３（ｂ）のようにノイズ２６１を含まないＦＰＮデータ２５６ｂを得ることができる。尚、平均化は列毎に行われるので、ノイズ２６０を含む列の平均化処理時に（３）行目のデータが除外されるだけで、ノイズ２６０を含まない他の列の平均化処理には（３）行目のデータが用いられる。
【００２３】
以下、ＦＰＮデータ２５６ｂを得るための固体撮像素子１０１のＦＰＮデータ取得部１０５について、いくつかの実施形態を挙げて説明する。ここで、ＦＰＮデータ取得部１０５は、本発明に係るＦＰＮデータ取得装置に対応する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図４は、第１の実施形態に係る固体撮像素子１０１のＦＰＮデータ取得部１０５の構成を中心に描いた図である。図４において、列データ取得部１５１（ｍ）は、保持部３０１と、比較部３０２と、ＡＮＤ（論理積ゲート）３５１とで構成される。尚、分かり易いように、図４ではＡＮＤ３５１を比較部３０２とは別に描いてあるが、点線で示したようにＡＮＤ３５１を保持部３０１に含めてもよいし、或いは比較部３０２に含めても構わない。
【００２５】
図４において、タイミング制御部１０７は各部の動作に必要なタイミング信号などを出力する。例えば、撮像部１０２に対して複数の読み出しタイミング信号を出力し、撮像部１０２の各画素から行単位で信号を読み出す。また、保持部３０１に対して、ＡＮＤ３５１を介して保持タイミング信号を出力し、撮像部１０２から読み出された信号を保持部３０１に保持する。尚、ＡＮＤ３５１には比較部３０２の出力が加えられており、比較部３０２の出力が論理”１”の時に保持タイミング信号が保持部３０１に与えられる。また、タイミング制御部１０７は比較部３０２に対して比較タイミング信号を出力し、比較部３０２は撮像部１０２から読み出し中の行（例えば（ｎ）行）の信号と保持部３０１に保持されている過去に撮像部１０２から読み出された行（例えば（ｎ−１）行以前の行）の信号とを比較する。例えば、２つの信号のレベル差が閾値未満の場合は論理”１”をＡＮＤ３５１に出力して保持タイミング信号を保持部３０１に与え、閾値以上の場合は論理”０”をＡＮＤ３５１に出力して保持タイミング信号を保持部３０１に与えないように制御される。尚、閾値は、タイミング制御部１０７から全ての列に対して共通の同じ値が与えられる。
【００２６】
また、タイミング制御部１０７は、モード切替スイッチ１５２（ｍ）に読み出しモード信号を出力し、撮像部１０２から読み出された信号をそのまま（ｍ）列目の信号として出力するか、列データ取得部１５１（ｍ）の保持部３０１に保持されている信号を（ｍ）列目の信号として出力するかを切り替える。例えば、固体撮像素子１０１のＦＰＮデータ取得モードが外部から指定された場合は、タイミング制御部１０７は読み出しモード信号の論理”０”を出力してモード切替スイッチ１５２（ｍ）をａ側に切り替え、画像撮影モードが選択された場合は、タイミング制御部１０７は読み出しモード信号の論理”１”を出力してモード切替スイッチ１５２（ｍ）をｂ側に切り替える。
【００２７】
ここで、図４において、点線円（ａ）は保持部３０１の回路例を示し、点線円（ｂ）は比較部３０２の回路例を示す。点線円（ａ）に示した保持部３０１の回路例において、撮像部１０２から読み出された信号はバッファ３６１に入力され、ＡＮＤ３５１を介して入力される保持タイミング信号によってスイッチトランジスタ３６２がオンしてコンデンサ３６３に撮像部１０２から読み出された信号が保持される。また、点線円（ｂ）に示した比較部３０２の回路例において、撮像部１０２から読み出された例えば（ｎ）行の信号（Ｖｎ）と保持部３０１に保持された例えば（ｎ−１）行以前の行の信号（Ｖｋ）とがコンパレータ３７１に入力され、予め設定された閾値（Ｖａ）以上の差があるか否か比較される。これは、例えば信号Ｖｎと信号Ｖｋの差の絶対値が閾値Ｖａ以上であるは否かを判断することを意味し、｜Ｖｎ−Ｖｋ｜≧Ｖａの時コンパレータ３７１の出力は論理”０”となり（ＮＧ）、｜Ｖｎ−Ｖｋ｜＜Ｖａの時コンパレータ３７１の出力は論理”１”となる（ＯＫ）。つまり、点線円（ｃ）に描いたように、保持部３０１の出力信号Ｖｋを基準として、撮像部１０２から読み出された信号Ｖｎが閾値Ｖａの変動内にあるか否かを判別している。これは、先に図２で説明したように、同じ行であっても列によって信号レベルが異なるシェーディングがある場合でも、全ての列の列データ取得部１５１に対して同じ閾値Ｖａを与えればよいことを意味しており、各列毎に異なる閾値を準備する必要がない。さらに、シェーディングの変動幅よりも小さい値の閾値にすることも可能で、精度を高めることができる。
【００２８】
次に、固体撮像素子１０１のＦＰＮデータ取得モードが選択されている場合の動作について図５を用いて詳しく説明する。図５は、図４の回路の（ｍ）列目において、（１）行目から（Ｎ）行目までのＦＰＮデータを取得する際のタイミングチャートである。尚、図５（ａ）は比較部３０２で閾値以上のノイズを全行にわたって検出しなかった場合のタイミングチャートで、図５（ｂ）は比較部３０２で閾値以上のノイズがある行（３行目）を検出した場合のタイミングチャートである。
【００２９】
先ず、図５（ａ）のタイミングチャートから説明する。
【００３０】
（タイミングＴ０）タイミング制御部１０７は、読み出しモード信号を論理”１”にしてモード切替スイッチ１５２をａ側に切り替え、ＦＰＮデータの読み出しモードにする。尚、この時点で保持部３０１は何らかの初期値を保持しているものとする。また、比較部３０２の出力は初期値として論理”１”になっているものとする。
【００３１】
（タイミングＴ１）タイミング制御部１０７は、読み出しタイミング信号を撮像部１０２に出力し、撮像部１０２の出力（（１）行目の信号）を垂直信号線１０３に読み出す。
【００３２】
（タイミングＴ２）タイミング制御部１０７は、保持タイミング信号を出力する。ここで、保持タイミング信号は、比較部３０２の出力が論理”１”なので、ＡＮＤ３５１を介して保持部３０１に与えられ、保持部３０１の出力は初期値から（１）行目のデータに更新される。尚、保持部３０１の回路例に示したように、バッファ３６１の出力インピーダンスは低いのでスイッチトランジスタ３６２がオンした時にコンデンサ３６３に蓄積された電荷はリセットされるものとする。或いは、コンデンサ３６３の両端にリセット用のトランジスタを設けてタイミング制御部１０７からリセット信号を出力するようにしても構わない。また、保持タイミング信号は撮像部１０２から各行の信号を読み出し中に必ず所定位置で出力されるようになっている。
【００３３】
（タイミングＴ３）タイミング制御部１０７は、読み出しタイミング信号を撮像部１０２に出力し、撮像部１０２の出力（（２）行目の信号）を垂直信号線１０３に読み出す。
【００３４】
（タイミングＴ４）タイミング制御部１０７は、比較タイミング信号を短い期間だけパルス状に論理”１”にして比較部３０２に出力し、比較部３０２の出力を更新する。
【００３５】
図５（ａ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（２）行目の信号と保持部３０１に保持されている（１）行目の信号とのレベル差が閾値未満の場合を示し、初期値と同じ論理”１”が継続して比較部３０２から出力される。尚、図５（ａ）において、比較部３０２で比較する２つの信号のレベル差が閾値以上の場合をＮＧ、閾値未満の場合をＯＫと表記してある。また、比較部３０２の回路例に示したように、コンパレータ３７１の出力インピーダンスは低いのでスイッチトランジスタ３７２がオンした時にコンデンサ３７３に蓄積された電荷はリセットされるものとする。或いは、コンデンサ３７３の両端にリセット用のトランジスタを設けてタイミング制御部１０７からリセット信号を出力するようにしても構わない。
【００３６】
（タイミングＴ５）タイミングＴ２と同様に、タイミング制御部１０７は、保持タイミング信号を出力する。この時点で、比較部３０２の出力は論理”１”なので、ＡＮＤ３５１を介して保持部３０１に保持タイミング信号が与えられ、保持部３０１の出力は（１）行目のデータから（２）行目のデータに更新される。
【００３７】
（タイミングＴ６）タイミングＴ３と同様に、撮像部１０２の出力（（３）行目の信号）を垂直信号線１０３に読み出す。
【００３８】
（タイミングＴ７）タイミングＴ４と同様に、比較部３０２の出力を更新する。図５（ａ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（３）行目の信号と保持部３０１に保持されている（２）行目の信号とのレベル差が閾値未満の場合を示し、前の行と同じ論理”１”が継続して比較部３０２から出力される。
【００３９】
（タイミングＴ８）タイミングＴ５と同様に、タイミング制御部１０７は、保持タイミング信号を出力する。この時点で、比較部３０２の出力は論理”１”なので、ＡＮＤ３５１を介して保持部３０１に保持タイミング信号が与えられ、保持部３０１の出力は（２）行目のデータから（３）行目のデータに更新される。
【００４０】
（タイミングＴ９）タイミングＴ３およびＴ６と同様に、撮像部１０２の出力（（４）行目の信号）を垂直信号線１０３に読み出す。
【００４１】
（タイミングＴ１０）タイミングＴ４およびＴ７と同様に、比較部３０２の出力を更新する。図５（ａ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号と保持部３０１に保持されている（３）行目の信号とのレベル差が閾値未満の場合を示し、前の行と同じ論理”１”が継続して比較部３０２から出力される。
【００４２】
（タイミングＴ１１）タイミングＴ５およびＴ８と同様に、タイミング制御部１０７は、保持タイミング信号を出力する。この時点で、比較部３０２の出力は論理”１”なので、ＡＮＤ３５１を介して保持部３０１に保持タイミング信号が与えられ、保持部３０１の出力は（３）行目のデータから（４）行目のデータに更新される。
【００４３】
以降、図５（ａ）の例では、（Ｎ）行目までの比較部３０２の比較結果は全てＯＫ（２つの信号のレベル差は閾値未満）なので、上記と同じ動作を繰り返し、（１）行目から（Ｎ）行目までの全ての行の信号が読み出され、（ｍ）列目のＦＰＮデータとして固体撮像素子１０１の外部に出力される。
【００４４】
尚、タイミングＴ１２において、タイミング制御部１０７は、読み出しモード信号を論理”１”から論理”０”にして、ＦＰＮデータ取得部１０５のモード切替スイッチ１５２をｂ側に切り替える。これにより、固体撮像素子１０１はＦＰＮデータ取得モードから画像撮影モードに切り替わるので、固体撮像素子１０１を搭載している電子カメラのレリーズボタンが押下された時に、固体撮像素子１０１の撮像部１０２から画像信号を読み出すことができる。
【００４５】
次に、図５（ｂ）のタイミングチャートについて説明する。図５（ｂ）のタイミングチャートは比較部３０２で閾値以上のノイズがある行（３行目）を検出した場合のタイミングチャートで、３行目以外の動作は図５（ａ）と全く同じである。ここでは、図５（ａ）と異なる部分についてのみ説明する。（タイミングＴ０）から（２）行目を読み出すまでの（タイミングＴ６）までの動作は省略する。
【００４６】
（タイミングＴ７）タイミングＴ４と同様に、タイミング制御部１０７は、比較タイミング信号を比較部３０２（スイッチトランジスタ３７２のゲート）に出力し、その時点のコンパレータ３７１の出力をコンデンサ３７３にラッチし、比較部３０２の出力を更新する。但し、図５（ｂ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（３）行目の信号と保持部３０１に保持されている（２）行目の信号とのレベル差が閾値以上（ＮＧ）なので図５（ａ）の場合とは異なり、比較部３０２は論理”０”を出力する。このため、図５（ａ）のタイミングＴ８でタイミング制御部１０７出力する保持タイミング信号は、ＡＮＤ３５１の出力には現れないので、保持部３０１には与えられない。この結果、保持部３０１の出力は（２）行目のデータから（３）行目のデータに更新されず、（２）行目のデータを保持し続ける。
【００４７】
尚、先に述べたように上記の処理は列毎に行われるので、（ｍ）列目以外の列（例えば（２）列目）において比較結果が正常である場合は、（２）列目の列データ取得部１５１（２）の保持部３０１は、（３）行目のデータを保持する。
【００４８】
（タイミングＴ９）図５（ａ）と同様に、撮像部１０２の出力（（４）行目の信号）を垂直信号線１０３に読み出す。
【００４９】
（タイミングＴ１０）図５（ａ）と同様に、比較部３０２の出力を更新する。
【００５０】
（タイミングＴ１１）図５（ａ）と同様に動作するが、図５（ｂ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号と保持部３０１に保持されている（２）行目の信号とが比較される。つまり、必ずしも１行前の信号と比較されるわけではなく、保持部３０１に保持されている１つ前のＯＫ（正常）であった時の行の信号と比較され、ＮＧ（異常）であった行は飛ばされる。
【００５１】
ここで、図５（ｂ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号と保持部３０１に保持されている（２）行目の信号とのレベル差が閾値未満であった場合の例を示しているので、論理”１”が比較部３０２の出力となり、（４）行目の信号が保持部３０１に保持される。例えば、閾値以上であった場合は論理”０”が出力されるので、保持部３０１は引き続き（２）行目のデータを保持し続ける。以降の処理は図５（ａ）と同じなので説明を省略する。
【００５２】
尚、上記の説明では、（ｍ）列目の列データ取得部１５１（ｍ）について説明したが、（１）列目から（Ｍ）列目までの列データ取得部１５１（１）から列データ取得部１５１（Ｍ）についても同様に動作する。但し、先に説明したように、上記の処理は列毎に行われるので、同じ行でも比較結果がＯＫである場合とＮＧである場合とがある。
【００５３】
このようにして、行毎に読み出されたＦＰＮデータは図１で説明した水平出力部１０６に出力された後、列順に固体撮像素子１０１の外部に読み出される。この結果、図３（ｂ）で説明したように、ある列のある行の信号を読み出した時に大きいレベルのノイズ２６０が有った場合は、ノイズ２６０が有る列の出力信号として過去の正常な行の信号を出力するので、図３（ｂ）のようにノイズ２６１が残らないＦＰＮデータ２５６ｂを取得することができる。この結果、画像撮影時に精度の高いＦＰＮ補正を行うことができ、高品質な画像を撮影することができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子について説明する。図６は、第２の実施形態に係る固体撮像素子１０１ｂのＦＰＮデータ取得部１０５ｂの（ｍ）列目の列データ取得部１５１ｂ（ｍ）の構成を示すブロック図である。図６において、列データ取得部１５１ｂ（ｍ）は、保持部３０１と、比較部３０２と、ＡＮＤ（論理積ゲート）３５１と、入力切替スイッチ４０１とで構成される。尚、図６において第１の実施形態の図４と同符号のものは同じものを示す。特に図６と図４との違いは、列データ取得部１５１ｂ（ｍ）に入力切替スイッチ４０１が設けられていることである。そして、入力切替スイッチ４０１によって、保持部３０１の入力信号は、撮像部１０２から読み出される信号または予め設定された基準信号のいずれかの信号が選択される。また、図６のタイミング制御部１０７ｂは図４のタイミング制御部１０７とは少し異なり、入力切替スイッチ４０１を制御する入力切替タイミング信号を出力する。例えば、タイミング制御部１０７は、入力切替タイミング信号の論理”１”を出力して入力切替スイッチ４０１をａ側に切り替え、論理”０”を出力して入力切替スイッチ４０１をｂ側に切り替える。上記以外の点は第１の実施形態の図４と同じである。
【００５５】
次に、固体撮像素子１０１ｂに対してＦＰＮデータ取得モードが指定されている場合の動作について図７（ａ）を用いて詳しく説明する。図７（ａ）は、図６の回路で（１）行目から（Ｎ）行目までのＦＰＮデータを取得する際のタイミングチャートで、第１の実施形態の図５（ｂ）に対応する。従って、図７（ａ）は比較部３０２で閾値以上のノイズがある行（３行目）を検出した場合のタイミングチャートである。尚、図７（ａ）において図５（ｂ）と同符号のタイミングは同じものを示す。以下、図５（ｂ）と異なる動作についてのみ説明する。
【００５６】
（タイミングＴ２１）タイミング制御部１０７ｂは、撮像部１０２から（１）行目の信号を読み出すタイミングＴ１より前のタイミングＴ２１で保持タイミング信号を出力する。尚、タイミング制御部１０７ｂは、タイミングＴ２１以前に入力切替タイミング信号の初期値を論理”０”にしておき、入力切替スイッチ４０１はｂ側に接続され、保持部３０１には基準信号が入力されている。このため、保持タイミング信号がＡＮＤ３５１を介して保持部３０１に与えられた時に、保持部３０１には基準信号が保持される。この後、タイミング制御部１０７ｂは、タイミングＴ１で入力切替タイミング信号を論理”１”にし、以降（Ｎ）行目の読み出しが終了するまで論理”１”を保持する。この結果、入力切替スイッチ４０１はａ側に接続され、保持部３０１には撮像部１０２から読み出される信号が入力される。つまり、（１）行目の読み出しを行う前だけ入力切替スイッチ４０１を基準信号側に切り替えるようになっている。
【００５７】
（タイミングＴ２２）タイミング制御部１０７ｂは、短いパルス状の比較タイミング信号を比較部３０２に出力する。これにより、保持部３０１に保持されている基準信号と撮像部１０２から読み出されている（１）行目の信号とが比較される。図７（ａ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（１）行目の信号と保持部３０１に保持されている基準信号とのレベル差が閾値未満の場合を示し、論理”１”が比較部３０２から出力される。
【００５８】
尚、次のタイミングＴ２以降の動作は、図５（ｂ）と同様なので重複する説明は省略する。
【００５９】
このようにして、第１の実施形態と同様に、行毎に読み出されたＦＰＮデータは図１で説明した水平出力部１０６に出力された後、列順に固体撮像素子１０１の外部に読み出される。この結果、図３（ｂ）で説明したように、ある列のある行の信号を読み出した時に大きいレベルのノイズ２６０が有った場合は、ノイズ２６０が有る列の出力信号として過去の正常な行の信号を出力するので、図３（ｂ）のようにノイズ２６１が残らないＦＰＮデータ２５６ｂを取得することができる。この結果、画像撮影時に精度の高いＦＰＮ補正を行うことができ、高品質な画像を撮影することができる。また第１の実施形態では、（１）行目の信号に異常があった場合に除去することができず、この場合は逆に（２）行目以降の信号が異常であると判別されてしまう恐れがあった。これに対して本実施形態では、（１）行目の信号を読み出した時に基準信号と比較するので、基準信号を信号値として予測される標準的なレベルに設定しておくことによって、（１）行目の信号に異常があった場合にこれを除去することができる。
【００６０】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子について説明する。図８は、第３の実施形態に係る固体撮像素子１０１ｃのＦＰＮデータ取得部１０５ｃの（ｍ）列目の列データ取得部１５１ｃ（ｍ）の構成を示すブロック図である。図８において、列データ取得部１５１ｃ（ｍ）は、保持部３０１と、比較部３０２と、入力切替スイッチ４０１と、ＯＲ（論理和ゲート）４０２とで構成される。尚、図８において図６と同符号のものは同じものを示す。特に図８と図６との違いは、列データ取得部１５１ｃ（ｍ）の入力切替スイッチ４０１の入力切替タイミング信号にある。図６ではタイミング制御部１０７ｃが出力する入力切替タイミング信号は、直接、入力切替スイッチ４０１に与えられていたが、図８ではタイミング制御部１０７ｃが出力する入力切替タイミング信号は、ＯＲ４０２を介して入力切替スイッチ４０１に与えられている。また、ＯＲ４０２には比較部３０２の出力も与えられているので、比較部３０２の比較結果がＯＫの場合（論理”１”の場合）は入力切替タイミング信号が入力切替スイッチ４０１に与えられず、入力切替スイッチ４０１はａ側になる。逆に比較結果がＮＧの場合（論理”０”の場合）は入力切替タイミング信号が入力切替スイッチ４０１に与えられ、入力切替タイミング信号が論理”０”の時に入力切替スイッチ４０１はｂ側になる。また、タイミング制御部１０７ｃが出力する入力切替タイミング信号は、タイミング制御部１０７ｂとは異なり、図７（ｂ）に示すように、撮像部１０２の読み出し信号に応じて同じタイミングで常時出力される。また、タイミング制御部１０７ｃが出力する保持タイミング信号についても、図６のタイミング制御部１０７ｂとは異なり、保持部３０１に直接与えられている。上記以外の点は図６と同じである。
【００６１】
次に、固体撮像素子１０１ｃのＦＰＮデータ取得モードが選択されている場合の動作について図７（ｂ）を用いて詳しく説明する。図７（ｂ）は、図８の回路で（１）行目から（Ｎ）行目までのＦＰＮデータを取得する際のタイミングチャートで、第２の実施形態の図７（ａ）に対応する。従って、図７（ｂ）は比較部３０２で閾値以上のノイズがある行（３行目）を検出した場合のタイミングチャートである。尚、図７（ｂ）において図７（ａ）と同符号のタイミングは同じものを示す。以下、図７（ｂ）について説明する。
【００６２】
（タイミングＴ２１）図７（ａ）と同様に、タイミング制御部１０７ｃは、撮像部１０２から（１）行目の信号を読み出すタイミングＴ１より前のタイミングＴ２１で保持タイミング信号を出力する。尚、タイミング制御部１０７ｃは、タイミングＴ２１以前に入力切替タイミング信号の論理が”０”になるように初期化するので、入力切替スイッチ４０１はｂ側に接続され、保持部３０１には基準信号が入力されている。そして、タイミングＴ２１で保持タイミング信号が保持部３０１に与えられた時に、保持部３０１には基準信号が保持される。この後、タイミング制御部１０７ｃは、タイミングＴ１で入力切替タイミング信号を論理”１”にし、以降、撮像部１０２から各行の信号を読み出す周期と同じ周期で入力切替タイミング信号を出力する。
【００６３】
（タイミングＴ２２）図７（ａ）と同様に、タイミング制御部１０７ｃは、短いパルス状の比較タイミング信号を比較部３０２に出力する。これにより、保持部３０１に保持されている基準信号と撮像部１０２から読み出されている（１）行目の信号とが比較される。
【００６４】
次のタイミングＴ２からタイミングＴ６までは比較部３０２の出力が論理”１”なので図７（ａ）と同様に動作し、タイミングＴ７の時点で保持部３０１には（２）行目の信号が保持され、撮像部１０２からは（３）行目の信号が読み出されている。
【００６５】
（タイミングＴ７）タイミングＴ４と同様に、タイミング制御部１０７ｃは、比較タイミング信号を比較部３０２に出力し、比較部３０２の出力を更新する。但し、図７（ｂ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（３）行目の信号と保持部３０１に保持されている（２）行目の信号とのレベル差が閾値以上（ＮＧ）なので、比較部３０２は論理”０”を出力する。このため、タイミングＴ９までの期間は、入力切替タイミング信号の論理”０”がＯＲ４０２を介して入力切替スイッチ４０１に与えられ、入力切替スイッチ４０１はｂ側に接続される。
【００６６】
（タイミングＴ８）タイミングＴ９より前のタイミングＴ８において、タイミング制御部１０７ｃは、保持タイミング信号を出力する。この時点で、入力切替スイッチ４０１はｂ側に接続されているので、保持部３０１は基準信号を入力し、保持部３０１の出力は（２）行目のデータから基準信号による基準値に更新される。
【００６７】
（タイミングＴ９）この時点で、入力切替タイミング信号は、論理”０”から論理”１”になるので、ＯＲ４０２を介して入力切替スイッチ４０１に与えられ、入力切替スイッチ４０１はａ側に接続される。
【００６８】
（タイミングＴ１０）タイミングＴ４と同様に、タイミング制御部１０７ｃは、比較タイミング信号を比較部３０２に出力し、比較部３０２の出力を更新する。図７（ｂ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号と保持部３０１に保持されている基準値とが比較される。
【００６９】
ここで、図７（ｂ）の例では、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号と保持部３０１に保持されている基準値とのレベル差が閾値未満であった場合（ＯＫ）の例を示しているので、論理”１”が比較部３０２の出力となる。従って、入力切替スイッチ４０１はａ側に接続され、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号が保持部３０１に入力される。
【００７０】
尚、撮像部１０２から読み出し中の（４）行目の信号と保持部３０１に保持されている基準値とのレベル差が閾値以上であった場合（ＮＧ）は、論理”０”が比較部３０２の出力となり、且つ入力切替タイミング信号も論理”０”なので、入力切替スイッチ４０１はｂ側の基準信号に接続され、保持部３０１は引き続き基準値を保持し続けることになる。
【００７１】
（タイミングＴ１１）図７（ｂ）の例では入力切替スイッチ４０１はａ側に接続されているので、タイミング制御部１０７ｃの保持タイミング信号によって、（４）行目の信号が保持部３０１に保持される。
【００７２】
以降、（Ｎ）行目の信号が読み出され、ＦＰＮデータの読み出し期間が終了するタイミングＴ１２まで同様に動作する。
【００７３】
尚、基準信号は、列毎に異なる値を与えても構わないが、例えばシェーディング特性の変動範囲の中心値にして、全列に同じ基準信号を与えるようにすれば、極端に値の異なるノイズを除去する効果を得ることができる。
【００７４】
このようにして、行毎に読み出されたＦＰＮデータは図１で説明した水平出力部１０６に出力された後、列順に固体撮像素子１０１の外部に読み出される。この結果、図３（ｂ）で説明したように、ある列のある行の信号を読み出した時に大きいレベルのノイズ２６０が有った場合は、ノイズ２６０が有る列の出力信号として基準信号を出力するので、図３（ｂ）のようにノイズ２６１の影響が残らないＦＰＮデータ２５６ｂを取得することができる。この結果、画像撮影時に精度の高いＦＰＮ補正を行うことができ、高品質な画像を撮影することができる。
【００７５】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子について説明する。図９は、第４の実施形態に係る固体撮像素子１０１ｄのＦＰＮデータ取得部１０５ｄの（ｍ）列目の列データ取得部１５１ｄ（ｍ）の構成を示すブロック図である。図９において、列データ取得部１５１ｄ（ｍ）は、保持部３０１と、比較部３０２と、ＡＮＤ（論理積ゲート）３５１と、入力切替スイッチ４０１と、閾値切替スイッチ４０３とで構成される。尚、図９において第２の実施形態の図６と同符号のものは同じものを示す。特に図９と図６との違いは、列データ取得部１５１ｄ（ｍ）に閾値切替スイッチ４０３が設けられていることである。そして、閾値切替スイッチ４０３によって、比較部３０２に与えられる閾値は、第１閾値（Ｖａ）または第２閾値（Ｖｂ）のいずれかが選択される。また、図９のタイミング制御部１０７ｄは図６のタイミング制御部１０７ｂとは少し異なり、閾値切替スイッチ４０３を制御する閾値切替信号を出力する。例えば、タイミング制御部１０７ｂは、閾値切替信号の論理”１”を出力して閾値切替スイッチ４０３をａ側（第１閾値）に切り替え、論理”０”を出力して閾値切替スイッチ４０３をｂ側（第２閾値）に切り替える。上記以外の点は第２の実施形態の図６と同じである。
【００７６】
尚、第１閾値（Ｖａ）と第２閾値（Ｖｂ）の関係は、図９の点線（ａ）に描いたように、Ｖａ＜Ｖｂの関係になっている。従って、第１閾値（Ｖａ）が与えられている時に比較部３０２がＯＫ（論理”１”）となる範囲は狭くなり、第２閾値（Ｖｂ）が与えられている時に比較部３０２がＯＫ（論理”１”）となる範囲は広くなる。そして、タイミング制御部１０７ｄは、タイミングＴ３以前は閾値切替信号を論理”０”にして第２閾値を選択し、タイミングＴ３以降は閾値切替信号を論理”１”にして第１閾値を選択するよう制御する。
【００７７】
これにより、図７（ａ）のタイミングチャートにおいて、撮像部１０２から読み出し中の（１）行目の信号と保持部３０１に保持されている基準値とを比較するタイミングＴ２２の時点では第２閾値が選択されるので、シェーディング特性の変動範囲を考慮した広めの閾値を用いて、撮像部１０２から読み出し中の（１）行目の信号と保持部３０１に保持されている基準値とを比較することができる。一方、タイミングＴ３以降のタイミングＴ４の時点では狭い範囲の第１閾値が選択されるので、撮像部１０２から読み出し中の（２）行目の信号と保持部３０１に保持されている（１）行目の信号とを精度良く比較することができる。
【００７８】
このようにして、第２の実施形態と同様に、行毎に読み出されたＦＰＮデータは図１で説明した水平出力部１０６に出力された後、列順に固体撮像素子１０１の外部に読み出される。この結果、図３（ｂ）で説明したように、ある列のある行の信号を読み出した時に大きいレベルのノイズ２６０が有った場合は、ノイズ２６０が有る列の出力信号として過去の正常な行の信号を出力するので、図３（ｂ）のようにノイズ２６１が残らないＦＰＮデータ２５６ｄを取得することができる。この結果、画像撮影時に精度の高いＦＰＮ補正を行うことができ、高品質な画像を撮影することができる。
【００７９】
特に本実施形態では、基準信号と比較する際に広い閾値を用い、他の行の信号を比較する際には狭い閾値を用いるので精度の高い比較を行うことができ、より小さなノイズを除去することが可能になる。
【００８０】
以上、第１から第４の実施形態に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子について説明してきたが、これらの固体撮像素子を搭載する電子カメラの実施形態について説明する。
【００８１】
（電子カメラの実施形態１）
図１０は、電子カメラ５００の構成を示すブロック図である。図１０において、電子カメラ５００は、レンズ光学系５０１と、撮影機構５０２と、固体撮像素子５０３と、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）５０４と、画像バッファ５０５と、画像処理部５０６と、制御部５０７と、メモリカードＩ／Ｆ（インターフェース）５０８と、表示部５０９と、操作部材５１０と、メモリ５１１とで構成される。
【００８２】
電子カメラ５００において、レンズ光学系５０１から入射する被写体光は絞りやシャッターなどで構成される撮影機構５０２を介して固体撮像素子５０３の受光面に結像され、光量に応じて電気信号に変換される。ここで、固体撮像素子５０３は上記の第１の実施形態から第４の実施形態で説明した固体撮像素子１０１，１０１ｂ，１０１ｃおよび１０１ｄのいずれかに対応する。固体撮像素子５０３が出力する電気信号は、ＡＦＥでノイズ除去や増幅が行われＡ／Ｄ変換されて画像バッファ５０５に取り込まれる。その後、画像処理部５０６および制御部５０７によって、ホワイトバランス処理や色補間処理およびＪＰＥＧ画像圧縮処理などが施され、最終的に撮影画像としてメモリカードＩ／Ｆ５０８に装着されているメモリカード５０８ａに保存される。尚、必要に応じて、撮影画像は表示部５０９の画面に表示される。また、撮影者は、操作部材５１０の電源ボタンやモード切替ボタン或いはレリーズボタンなどを操作して電子カメラ５００を使用する。操作部材５１０の操作情報は制御部５０７に入力され、制御部５０７は操作情報に応じて電子カメラ５００の各部の動作を制御する。
【００８３】
以上が電子カメラ５００の基本動作である。次に、本実施形態の特徴であるＦＰＮ補正処理について説明する。電子カメラ５００は、電源投入時や撮影前に図３で説明したようなＦＰＮデータを適宜取得し、画像撮影時には図２で説明したように取得したＦＰＮデータを用いてＦＰＮ補正処理を行うようになっている。そこで、電子カメラ５００ではＦＰＮ補正処理を制御部５０７で行うために、制御部５０７にはＦＰＮデータ取得部５５１と、ＦＰＮ補正データ生成部５５２と、ＦＰＮ補正処理部５５３とが設けられている。
【００８４】
ＦＰＮデータ取得部５５１は、撮影機構５０２を遮光状態にして固体撮像素子５０３にＦＰＮデータ取得モードを指定する。そして、先に第１の実施形態から第４の実施形態で説明したように、固体撮像素子５０３から読み出されるＦＰＮデータはＡＦＥ５０４を介して画像バッファ５０５に取り込まれる。
【００８５】
ＦＰＮ補正データ生成部５５２は、図３（ｂ）で説明したように、画像バッファ５０５に取り込まれるＦＰＮデータの同列の信号を全行に渡って加算して各行毎に平均値を求め、メモリ５１１にＦＰＮ補正データとして記憶する。
【００８６】
ＦＰＮ補正処理部５５３は、画像撮影時に、メモリ５１１に記憶されているＦＰＮ補正データを読み出して撮影された画像データの行毎にＦＰＮ補正データを減算して、シェーディング特性の補正やパルス状のノイズなどを除去する。尚、制御部５０７から画像処理部５０６にＦＰＮ補正データを渡して画像処理部５０８にＦＰＮ補正処理を指令するようにして、撮影画像からＦＰＮデータを減算する実際の処理は画像処理部５０６で行うようにしても構わない。
【００８７】
そして、ＦＰＮ補正された画像データは、制御部５０７からメモリカードＩ／Ｆ５０８を介してメモリカード５０８ａに保存される。
【００８８】
このようにして、電子カメラ５００は、固体撮像素子５０３として第１の実施形態から第４の実施形態で説明した固体撮像素子１０１，１０１ｂ，１０１ｃおよび１０１ｄのいずれかを用いているので、図３（ｂ）で説明したように、ある行の信号を読み出した時にある列に大きいレベルのノイズ２６０が有った場合、ノイズ２６０が有る列の信号として出力しないので、図３（ｂ）のＦＰＮデータ２５６ｄのようにノイズ２６０の影響が残らないＦＰＮデータを取得することができる。この結果、画像撮影時に精度の高いＦＰＮ補正を行うことができ、高品質な画像を撮影することができる。
【００８９】
（電子カメラの実施形態２）
次に、電子カメラの実施形態２について説明する。本実施形態の電子カメラも図１０に示した電子カメラ５００と同じ構成である。但し、固体撮像素子５０３は上記の第１の実施形態から第４の実施形態で説明した固体撮像素子１０１，１０１ｂ，１０１ｃおよび１０１ｄのいずれかではなく、通常の固体撮像素子が用いられる点が電子カメラの実施形態１とは異なる。このため、本実施形態に係る電子カメラ５００では、ＦＰＮデータ取得部５５１の動作も異なり、以下のように動作する。
【００９０】
ＦＰＮデータ取得部５５１は、撮影機構５０２を遮光状態にして固体撮像素子５０３から画像データを行単位で読み出す。そして、図３（ｂ）で説明したように、（１）行目から（Ｎ）行目までの同列の信号を加算して平均値を求める。このようにして求められた１行分のＭ個の平均値がＦＰＮデータとして取得され、ＦＰＮ補正データとしてメモリ５１１に記憶される。尚、この時、ＦＰＮデータ取得部５５１は以下の処理を行う。
【００９１】
（ステップ１）固体撮像素子５０３から（ｎ）行目のＭ個のデータを読み出して画像バッファ５０５に一時的に記憶する。
【００９２】
（ステップ２）画像バッファ５０５に一時的に記憶されている（ｎ−１）行目以前のＭ個のデータとステップ１で読み出した（ｎ）行目のＭ個のデータとを各列毎に比較する。これは、例えば図４の比較部３０２の処理に相当し、各列毎に（ｎ）行目のデータと（ｎ−１）行目以前のデータとの差の絶対値を求め、予めメモリ５１１などに記憶されている閾値と比較し、閾値以上であるか否かを列毎に判断する処理である。
【００９３】
（ステップ３）ステップ２の比較結果がＮＧの場合（閾値以上である場合）、当該列の（ｎ）行目のデータを同列の（ｎ−１）行目以前のデータに置き換えて画像バッファ５０５に再記憶する。
【００９４】
（ステップ４）（１）行目から（Ｎ）行目までの処理が終了するまで、ステップ１からステップ３までの処理を繰り返す。尚、（１）行目のデータを読み出す際には、（ｎ−１）行目以前のデータとして適切な初期値または過去のＦＰＮデータ値が基準値として用いられるものとする。
【００９５】
このようにして、ＦＰＮデータ取得部５５１は、第１の実施形態から第４の実施形態で説明した固体撮像素子１０１，１０１ｂ，１０１ｃおよび１０１ｄではない場合でも、ＦＰＮデータを取得することができる。
【００９６】
ＦＰＮ補正データ生成部５５２は、図３（ｂ）で説明したように、画像バッファ５０５に取り込まれたＦＰＮデータの同列の信号を全行に渡って加算して各行毎に平均値を求め、メモリ５１１にＦＰＮ補正データとして記憶する。
【００９７】
ＦＰＮ補正処理部５５３は、電子カメラの実施形態１と同様に、画像撮影時に、メモリ５１１に記憶されているＦＰＮ補正データを読み出して撮影された画像データの行毎にＦＰＮ補正データを減算して、シェーディング特性の補正やパルス状のノイズなどを除去する。
【００９８】
そして、ＦＰＮ補正された画像データは、制御部５０７からメモリカードＩ／Ｆ５０８を介してメモリカード５０８ａに保存される。
【００９９】
このようにして、電子カメラの実施形態２に係る電子カメラ５００は、固体撮像素子５０３として第１の実施形態から第４の実施形態で説明した固体撮像素子１０１，１０１ｂ，１０１ｃおよび１０１ｄのいずれも用いることなく同様の効果を得ることができ、図３（ｂ）で説明したように、ある行の信号を読み出した時にある列に大きいレベルのノイズ２６０が有った場合、ノイズ２６０が有る列の信号として出力しないので、図３（ｂ）のＦＰＮデータ２５６ｄのようにノイズ２６０の影響が残らないＦＰＮデータを取得することができる。この結果、画像撮影時に精度の高いＦＰＮ補正を行うことができ、高品質な画像を撮影することができる。
【０１００】
尚、上記のステップ１からステップ４までの処理は、列毎に比較処理を行わなければならず、処理時間が掛かるという問題がある。例えば、撮影毎にＦＰＮデータを取得するような場合は高速処理が要求され、電子カメラに高価なＬＳＩを搭載する必要がある。また、画像バッファ５０５に取り込まれた後で各列毎にノイズを判断するので、必ずしも固体撮像素子自身のシェーディングやノイズのＦＰＮデータを取得することにはならない恐れがある。これに対して、第１の実施形態から第４の実施形態で説明した固体撮像素子１０１，１０１ｂ，１０１ｃおよび１０１ｄを用いる場合は、固体撮像素子内部でアナログで処理されるため、取得されるＦＰＮデータの精度が高くなり、電子カメラ側の処理負担も軽減することができる。
【０１０１】
以上、本発明に係るＦＰＮデータ取得装置および固体撮像素子並びに電子カメラの各実施形態について説明してきたが、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の多様な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明は、特許請求の範囲によって示されるものであって、本発明は明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。
【符号の説明】
【０１０２】
１０１，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，・・・固体撮像素子；１０２・・・撮像部；１０３・・・垂直信号線；１０４・・・相関二重処理部；１０５，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ・・・ＦＰＮデータ取得部；１０６・・・水平出力部；１０７，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ・・・タイミング制御部；１５１・・・列データ取得部；１５２・・・モード切替スイッチ；３０１・・・保持部；３０２・・・比較部；３５１・・・ＡＮＤ（論理積ゲート）；３６１・・・バッファ；３６２・・・スイッチトランジスタ；３６３・・・コンデンサ；３７１・・・コンパレータ；３７２・・・スイッチトランジスタ；３７３・・・コンデンサ；３５１・・・ＡＮＤ；４０１・・・入力切替スイッチ；４０２・・・ＯＲ（論理和ゲート）；４０３・・・閾値切替スイッチ；５００・・・電子カメラ；５０１・・・レンズ光学系；５０２・・・撮影機構；５０３・・・固体撮像素子；５０４・・・ＡＦＥ（アナログフロントエンド）；５０５・・・画像バッファ；５０６・・・画像処理部；５０７・・・制御部；５０８・・・メモリカードＩ／Ｆ（インターフェース）；５０９・・・表示部；５１０・・・操作部材；５１１・・・メモリ；５０８ａ・・・メモリカード；５５１・・・ＦＰＮデータ取得部；５５２・・・ＦＰＮ補正データ生成部；５５３・・・ＦＰＮ補正処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を介して入射する光量に応じた信号を出力する画素が行列状に配置された撮像部と、
同列の画素から行順に読み出される信号を一時的に保持する保持部と、
前記保持部に保持された信号と読み出し中の信号とを比較し、比較結果が閾値未満の場合は前記保持部に保持されている信号を前記読み出し中の信号に更新し、比較結果が閾値以上の場合は前記保持部に保持されている信号を更新しないように制御する比較部と
で構成されることを特徴とするＦＰＮデータ取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＦＰＮデータ取得装置において、
基準信号を発生する基準信号発生部を更に設け、
前記保持部は、最初の画素から信号を読み出す前の初期値として前記基準信号を保持することを特徴とするＦＰＮデータ取得装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＦＰＮデータ取得装置において、
前記比較部の閾値は、前記保持部に保持されている信号を基準値とし、（前記基準値＋前記閾値）を上限値および（前記基準値−前記閾値）を下限値とする範囲を設け、前記比較結果が前記範囲内の場合は前記保持部に保持されている信号を前記読み出し中の信号に更新し、前記比較結果が前記範囲外の場合は前記保持部に保持されている信号を更新しないように制御する
ことを特徴とするＦＰＮデータ取得装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＦＰＮデータ取得装置において、
前記比較部は、前記閾値を第１閾値と前記第１閾値より相対的に大きい第２閾値の２つに分け、前記保持部に画素から読み出された信号が保持されている場合の閾値を第１閾値とし、前記保持部に前記基準信号が保持されている場合の閾値を第２閾値として設定することを特徴とするＦＰＮデータ取得装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のＦＰＮデータ取得装置を搭載する固体撮像素子であって、
通常撮影モードとＦＰＮデータ取得モードとを選択する選択部と、
前記選択部で通常撮影モードが選択されている場合は前記撮像部から読み出される信号を外部に出力し、前記選択部でＦＰＮデータ作成モードが選択されている場合は前記保持部が保持する信号を外部に出力する出力部と
を設けたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載のＦＰＮデータ取得装置を搭載する電子カメラであって、
通常撮影モードとＦＰＮデータ取得モードとを選択する選択部と、
前記選択部でＦＰＮデータ取得モードが選択されている場合は前記ＦＰＮデータ取得装置が出力する信号からＦＰＮ補正データを作成するＦＰＮ補正データ作成部と、
前記選択部で通常撮影モードが選択されている場合は前記ＦＰＮ補正データ作成部が作成したＦＰＮ補正データを用いて撮像部から読み出される信号を補正するＦＰＮ補正処理部と、
前記ＦＰＮ補正処理部が補正した撮影画像データを記憶する記憶部と
を設けたことを特徴とする電子カメラ。
【請求項７】
請求項５に記載の固体撮像素子を搭載する電子カメラであって、
前記固体撮像素子の前記選択部を制御する制御部と、
前記選択部でＦＰＮデータ取得モードが選択されている場合は前記ＦＰＮデータ取得装置が出力する信号からＦＰＮ補正データを作成するＦＰＮ補正データ作成部と、
前記選択部で通常撮影モードが選択されている場合は前記ＦＰＮ補正データ作成部が作成したＦＰＮ補正データを用いて撮像部から読み出される信号を補正するＦＰＮ補正処理部と、
前記ＦＰＮ補正処理部が補正した撮影画像データを記憶する記憶部と
を設けたことを特徴とする電子カメラ。
【請求項１】
光学系を介して入射する光量に応じた信号を出力する画素が行列状に配置された撮像部と、
同列の画素から行順に読み出される信号を一時的に保持する保持部と、
前記保持部に保持された信号と読み出し中の信号とを比較し、比較結果が閾値未満の場合は前記保持部に保持されている信号を前記読み出し中の信号に更新し、比較結果が閾値以上の場合は前記保持部に保持されている信号を更新しないように制御する比較部と
で構成されることを特徴とするＦＰＮデータ取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＦＰＮデータ取得装置において、
基準信号を発生する基準信号発生部を更に設け、
前記保持部は、最初の画素から信号を読み出す前の初期値として前記基準信号を保持することを特徴とするＦＰＮデータ取得装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＦＰＮデータ取得装置において、
前記比較部の閾値は、前記保持部に保持されている信号を基準値とし、（前記基準値＋前記閾値）を上限値および（前記基準値−前記閾値）を下限値とする範囲を設け、前記比較結果が前記範囲内の場合は前記保持部に保持されている信号を前記読み出し中の信号に更新し、前記比較結果が前記範囲外の場合は前記保持部に保持されている信号を更新しないように制御する
ことを特徴とするＦＰＮデータ取得装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＦＰＮデータ取得装置において、
前記比較部は、前記閾値を第１閾値と前記第１閾値より相対的に大きい第２閾値の２つに分け、前記保持部に画素から読み出された信号が保持されている場合の閾値を第１閾値とし、前記保持部に前記基準信号が保持されている場合の閾値を第２閾値として設定することを特徴とするＦＰＮデータ取得装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のＦＰＮデータ取得装置を搭載する固体撮像素子であって、
通常撮影モードとＦＰＮデータ取得モードとを選択する選択部と、
前記選択部で通常撮影モードが選択されている場合は前記撮像部から読み出される信号を外部に出力し、前記選択部でＦＰＮデータ作成モードが選択されている場合は前記保持部が保持する信号を外部に出力する出力部と
を設けたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一項に記載のＦＰＮデータ取得装置を搭載する電子カメラであって、
通常撮影モードとＦＰＮデータ取得モードとを選択する選択部と、
前記選択部でＦＰＮデータ取得モードが選択されている場合は前記ＦＰＮデータ取得装置が出力する信号からＦＰＮ補正データを作成するＦＰＮ補正データ作成部と、
前記選択部で通常撮影モードが選択されている場合は前記ＦＰＮ補正データ作成部が作成したＦＰＮ補正データを用いて撮像部から読み出される信号を補正するＦＰＮ補正処理部と、
前記ＦＰＮ補正処理部が補正した撮影画像データを記憶する記憶部と
を設けたことを特徴とする電子カメラ。
【請求項７】
請求項５に記載の固体撮像素子を搭載する電子カメラであって、
前記固体撮像素子の前記選択部を制御する制御部と、
前記選択部でＦＰＮデータ取得モードが選択されている場合は前記ＦＰＮデータ取得装置が出力する信号からＦＰＮ補正データを作成するＦＰＮ補正データ作成部と、
前記選択部で通常撮影モードが選択されている場合は前記ＦＰＮ補正データ作成部が作成したＦＰＮ補正データを用いて撮像部から読み出される信号を補正するＦＰＮ補正処理部と、
前記ＦＰＮ補正処理部が補正した撮影画像データを記憶する記憶部と
を設けたことを特徴とする電子カメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−９７１６２（Ｐ２０１１−９７１６２Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４６５８７（Ｐ２００９−２４６５８７）
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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