(57)【要約】【課題】更なるセンサ等の追加や回路規模の増加を伴うことなく、撮像素子において発生するＯＢ段差を正確に補正することが可能な撮像装置、黒レベルの調整方法およびプログラムを提供する。【解決手段】本発明に係る撮像装置では、垂直前段ＯＢ部を、垂直転送方向に沿って有効画素部とは反対の側に位置する第１領域と、有効画素部側に位置し、第１領域より後に読み出される第２領域と、に区分して処理を行い、第１領域から得られた暗電流に対応する信号と、垂直前段ＯＢ部で発生する暗電流に対応する信号と、垂直前段ＯＢ部における黒レベルと映像信号の黒レベルとの差であるＯＢ段差と、の関係が記載された補正テーブルと、を用いて、ＯＢ段差を補正する補正量を算出するＯＢ段差補正部を設けた。【選択図】図２
2010068056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素に入射した光を信号電荷に変換し、有効な画素信号として出力する有効画素部と、
垂直転送方向に沿って前記有効画素部の前段に設けられ、遮光された画素から得られた信号が黒レベルの基準として用いられる垂直前段オプティカルブラック部と、
を有する撮像素子と、
前記垂直前段オプティカルブラック部で発生する暗電流に対応する信号と、前記垂直前段オプティカルブラック部における黒レベルと映像信号の黒レベルとの差であるオプティカルブラック段差と、の関係が記載された補正テーブルが格納された記憶部と、
前記垂直前段オプティカルブラック部を、前記垂直転送方向に沿って前記有効画素部とは反対の側に位置する第１領域と、前記有効画素部側に位置し、前記第１領域より後に読み出される第２領域と、に区分して処理を行い、前記第１領域から得られた暗電流に対応する信号と、前記補正テーブルと、を用いて、前記オプティカルブラック段差を補正する補正量を算出する、オプティカルブラック段差補正部と、
を備える、撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子は、前記垂直前段オプティカルブラック部の前記垂直転送方向に沿った前段に設けられたダミー画素部を更に備え、
前記オプティカルブラック段差補正部は、前記第１領域から得られた暗電流に対応する信号の大きさと前記ダミー画素部から得られた暗電流に対応する信号の大きさとの差分に基づいて前記補正テーブルを参照し、前記差分に該当する前記オプティカルブラック段差の補正量を算出する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記オプティカルブラック段差補正部は、前記補正テーブルに記載されている前記暗電流に対応する信号の大きさおよび前記オプティカルブラック段差の大きさと、前記第１領域から得られた暗電流に対応する信号の大きさと前記ダミー画素部から得られた暗電流に対応する信号の大きさとの差分と、に基づいて、線型補間により前記補正量を算出する、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、前記垂直前段オプティカルブラック部をクランプするクランプ回路部を更に備え、
前記クランプ回路部は、前記第１領域ではクランプを行わず、前記第２領域では所定のレベルにクランプを行う、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
画素に入射した光を信号電荷に変換し、有効な画素信号として出力する有効画素部と、垂直転送方向に沿って前記有効画素部の前段に設けられ、遮光された画素から得られた信号が黒レベルの基準として用いられる垂直前段オプティカルブラック部と、を有する撮像素子における、前記垂直前段オプティカルブラック部の前記垂直転送方向に沿って前記有効画素部とは反対の側に位置する第１領域から、暗電流に対応する信号を取得するステップと、
前記垂直前段オプティカルブラック部で発生する暗電流に対応する信号と、前記垂直前段オプティカルブラック部における黒レベルと映像信号の黒レベルとの差であるオプティカルブラック段差と、の関係が記載された補正テーブルと、前記第１領域から得られた暗電流に対応する信号と、を用いて、補正すべき前記オプティカルブラック段差の大きさを算出するステップと、
を含む、黒レベルの調整方法。
【請求項６】
画素に入射した光を信号電荷に変換し、有効な画素信号として出力する有効画素部と、垂直転送方向に沿って前記有効画素部の前段に設けられ、遮光された画素から得られた信号が黒レベルの基準として用いられる垂直前段オプティカルブラック部と、を有する撮像素子を制御するコンピュータに、
前記垂直前段オプティカルブラック部を、前記垂直転送方向に沿って前記有効画素部とは反対の側に位置する第１領域と、前記有効画素部側に位置し、前記第１領域より後に読み出される第２領域と、に区分して処理を行い、前記第１領域から得られた暗電流に対応する信号と、前記垂直前段オプティカルブラック部で発生する暗電流に対応する信号と、前記垂直前段オプティカルブラック部における黒レベルと映像信号の黒レベルとの差であるオプティカルブラック段差と、の関係が記載された補正テーブルと、を用いて、前記オプティカルブラック段差を補正する補正量を算出する、オプティカルブラック段差補正機能を実現させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、黒レベルの調整方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラの撮像素子として、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ：電荷結合素子）や、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等が多用されている。これらの撮像素子では、長時間露光、ゲインアップ、温度上昇等の要因によって、オプティカルブラック段差（以下、ＯＢ段差とも称する。）と呼ばれる黒レベルの変化が生じることが知られている。
【０００３】
このようなＯＢ段差を補正し、適正な黒レベルを実現するために、以下に示す特許文献１では、クランプ後の映像信号をＡＤ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換してからＯＢ段差を検出する方法を提案している。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１５２０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、上記特許文献１に記載の方法では、クランプ処理によって出力値に負成分が発生する。しかしながら、通常のカメラに設けられたＡＤ変換器は、このような負成分を有する信号が入力された場合に、正成分を有する部分のみ処理を行うため、暗電流の大きさを正確に把握することができないという問題があった。
【０００６】
この問題を解決するために、正成分だけでなく、負成分についてもＡＤ変換を行うことが考えられる。しかしながら、この場合には、ＡＤ変換回路と検出回路のビット長が１ビット分長くなるため、回路が２倍になるという新たな問題が生じる。
【０００７】
また、負成分を有する信号が生じないようにするために、クランプ処理を行わないという方法も考えられる。しかしながら、映像信号が最大出力値を越える頻度が大きくなるため、ダイナミックレンジを損失する。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、更なるセンサ等の追加や回路規模の増加を伴うことなく、撮像素子において発生するオプティカルブラック段差を正確に補正することが可能な、新規かつ改良された撮像装置、黒レベルの調整方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、画素に入射した光を信号電荷に変換し、有効な画素信号として出力する有効画素部と、垂直転送方向に沿って前記有効画素部の前段に設けられ、遮光された画素から得られた信号が黒レベルの基準として用いられる垂直前段オプティカルブラック部と、を有する撮像素子と、前記垂直前段オプティカルブラック部で発生する暗電流に対応する信号と、前記垂直前段オプティカルブラック部における黒レベルと映像信号の黒レベルとの差であるオプティカルブラック段差と、の関係が記載された補正テーブルが格納された記憶部と、前記垂直前段オプティカルブラック部を、前記垂直転送方向に沿って前記有効画素部とは反対の側に位置する第１領域と、前記有効画素部側に位置し、前記第１領域より後に読み出される第２領域と、に区分して処理を行い、前記第１領域から得られた暗電流に対応する信号と、前記補正テーブルと、を用いて、前記オプティカルブラック段差を補正する補正量を算出する、オプティカルブラック段差補正部と、を備える、撮像装置が提供される。
【００１０】
かかる構成によれば、有効画素部は、画素に入射した光を信号電荷に変換し、有効な画素信号として出力し、垂直前段オプティカルブラック部は、垂直転送方向に沿って有効画素部の前段に設けられ、遮光された画素から得られた信号が黒レベルの基準として用いられる。また、記憶部は、垂直前段オプティカルブラック部で発生する暗電流に対応する信号と、垂直前段オプティカルブラック部における黒レベルと映像信号の黒レベルとの差であるオプティカルブラック段差と、の関係が記載された補正テーブルを格納する。また、オプティカルブラック段差補正部は、垂直前段オプティカルブラック部を、垂直転送方向に沿って有効画素部とは反対の側に位置する第１領域と、有効画素部側に位置し、第１領域より後に読み出される第２領域と、に区分して処理を行い、第１領域から得られた暗電流に対応する信号と補正テーブルとを用いて、オプティカルブラック段差を補正する補正量を算出する。
【００１１】
前記撮像素子は、前記垂直前段オプティカルブラック部の前記垂直転送方向に沿った前段に設けられたダミー画素部を更に備え、前記オプティカルブラック段差補正部は、前記第１領域から得られた暗電流に対応する信号の大きさと前記ダミー画素部から得られた暗電流に対応する信号の大きさとの差分に基づいて前記補正テーブルを参照し、前記差分に該当する前記オプティカルブラック段差の補正量を算出することが好ましい。
【００１２】
前記オプティカルブラック段差補正部は、前記補正テーブルに記載されている前記暗電流に対応する信号の大きさおよび前記オプティカルブラック段差の大きさと、前記第１領域から得られた暗電流に対応する信号の大きさと前記ダミー画素部から得られた暗電流に対応する信号の大きさとの差分と、に基づいて、線型補間により前記補正量を算出することが好ましい。
【００１３】
前記撮像装置は、前記垂直前段オプティカルブラック部をクランプするクランプ回路部を更に備え、前記クランプ回路部は、前記第１領域ではクランプを行わず、前記第２領域では所定のレベルにクランプを行うことが好ましい。
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、画素に入射した光を信号電荷に変換し、有効な画素信号として出力する有効画素部と、垂直転送方向に沿って前記有効画素部の前段に設けられ、遮光された画素から得られた信号が黒レベルの基準として用いられる垂直前段オプティカルブラック部と、を有する撮像素子における、前記垂直前段オプティカルブラック部の前記垂直転送方向に沿って前記有効画素部とは反対の側に位置する第１領域から、暗電流に対応する信号を取得するステップと、前記垂直前段オプティカルブラック部で発生する暗電流に対応する信号と、前記垂直前段オプティカルブラック部における黒レベルと映像信号の黒レベルとの差であるオプティカルブラック段差と、の関係が記載された補正テーブルと、前記第１領域から得られた暗電流に対応する信号と、を用いて、補正すべき前記オプティカルブラック段差の大きさを算出するステップと、を含む、黒レベルの調整方法が提供される。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、画素に入射した光を信号電荷に変換し、有効な画素信号として出力する有効画素部と、垂直転送方向に沿って前記有効画素部の前段に設けられ、遮光された画素から得られた信号が黒レベルの基準として用いられる垂直前段オプティカルブラック部と、を有する撮像素子を制御するコンピュータに、前記垂直前段オプティカルブラック部を、前記垂直転送方向に沿って前記有効画素部とは反対の側に位置する第１領域と、前記有効画素部側に位置し、前記第１領域より後に読み出される第２領域と、に区分して処理を行い、前記第１領域から得られた暗電流に対応する信号と、前記垂直前段オプティカルブラック部で発生する暗電流に対応する信号と、前記垂直前段オプティカルブラック部における黒レベルと映像信号の黒レベルとの差であるオプティカルブラック段差と、の関係が記載された補正テーブルと、を用いて、前記オプティカルブラック段差を補正する補正量を算出する、オプティカルブラック段差補正機能を実現させるためのプログラムが提供される。
【００１６】
かかる構成によれば、コンピュータプログラムは、コンピュータが備える記憶部に格納され、コンピュータが備えるＣＰＵに読み込まれて実行されることにより、そのコンピュータを上記の撮像装置として機能させる。また、コンピュータプログラムが記録された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、更なるセンサ等の追加や回路規模の増加を伴うことなく、撮像素子において発生するオプティカルブラック段差を正確に補正することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１９】
なお、説明は、以下の順序で行うものとする。
（１）従来の黒レベルの調整方法について
（２）第１の実施形態
（１−１）撮像装置の構成について
（１−２）補正テーブルの作成方法について
（１−３）黒レベルの調整方法について
（３）まとめ
【００２０】
＜従来の黒レベルの調整方法について＞
まず、図１０〜図１１Ｂを参照しながら、従来の黒レベルの調整方法について、詳細に説明する。図１０は、撮像素子の構造を説明するための説明図である。図１１Ａおよび図１１Ｂは、従来の黒レベルの調整方法について説明するための説明図である。
【００２１】
一般的な撮像素子９００は、例えば図１０に示したように、ダミー画素部（模擬黒レベル画素部とも称する。）９０１と、有効画素部９０３と、垂直前段オプティカルブラック部９０５と、垂直後段オプティカルブラック部９０７と、水平前段オプティカルブラック部９０９と、水平後段オプティカルブラック部９１１と、を主に備える。
【００２２】
ダミー画素部９０１は、図１０に示したように、垂直転送方向の開始位置近傍に設けられており、フォトダイオードは設けられておらず、所定の配線のみが形成されている。ダミー画素部９０１より得られる出力信号は、模擬的な黒レベル信号として扱うことが可能である。
【００２３】
有効画素部９０３は、図１０に示したように、撮像素子９００の略中央部分に設けられ、画素に入射した光を信号電荷に変換し、有効な画素信号として出力する。この有効画素部９０３の周囲には、図１０に示したように、オプティカルブラック部（以下、ＯＢ部と略記する。）が形成される。
【００２４】
このオプティカルブラック部は、遮光された画素から構成されており、遮光された画素から得られた信号が、撮像素子９００の黒レベルの基準として用いられる。このオプティカルブラック部は、例えば図１０に示したように、垂直前段ＯＢ部９０５、垂直後段ＯＢ部９０７、水平前段ＯＢ部９０９および水平後段ＯＢ部９１１に区分される。
【００２５】
垂直前段ＯＢ部９０５は、垂直転送方向の開始位置側に設けられたＯＢ部であり、垂直後段ＯＢ部９０７は、有効画素部９０３を介して垂直前段ＯＢ部９０５の反対側に位置するＯＢ部である。また、水平前段ＯＢ部９０９は、水平転送方向の開始位置側に設けられたＯＢ部であり、水平後段ＯＢ部９１１は、有効画素部９０３を介して水平前段ＯＢ部９０９の反対側に位置するＯＢ部である。
【００２６】
上記特許文献１に記載の方法では、クランプ後の映像信号をＡＤ変換してから、ＯＢレベルを検出する。ここで、暗電流が大きい場合は、クランプ後の映像信号は、例えば図１１Ａに示すように、垂直前段ＯＢ部９０５、すなわち、図１１Ａの領域ｄにおいて、レベル測定における基底部分が負の値となる。暗電流として検出したい値は、垂直前段ＯＢ部９０５（領域ｄに対応）の平均値Ｄと、ダミー画素部９０１（領域ａに対応）の平均値ＤＭとの差「Ｄ−ＤＭ」である。しかしながら、通常のカメラ用ＡＤ変換器は、所定の参照電圧（ＶＲＢ（ＶＲｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｂｏｔｔｏｍ））以下の信号を負成分としてクリップしてしまうため、暗電流Ｄ−ＤＭを検出することができない。すなわち、ＡＤ変換器は、図１１Ａに示した０〜ＦＳの領域のみを処理対象とするため、負成分については、正確に検出することが困難となる。
【００２７】
そこで、上述のような問題を解決するために、以下のような２つの方法が考えられる。第１の方法は、クランプにより負成分が発生したとしても、クリップしないでデータを保持するために、図１１Ａにおける−ＦＳから＋ＦＳまでをＡＤ変換するという方法である。ここで、ＦＳ（Ｆｕｌｌ  Ｓｃａｌｅ）は、図１１Ａから明らかなように、ＶＲＴ（ＶＲｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｐ）−ＶＲＢで表される値である。
【００２８】
しかしながら、この第１の方法では、ＡＤ変換器のＡＤ変換回路および検出回路のビット長が１ビット分長くなるため、回路規模が２倍に増えるという問題がある。
【００２９】
他方、第２の方法は、負成分が発生しないようにするために、クランプ処理を行わないという方法である。この方法では、例えば図１１Ｂに示したように、全ての値が正の値となるため、上述のような負成分の発生という問題は生じない。
【００３０】
しかしながら、映像信号がＦＳを超える頻度が大きくなると、ＦＳを超えた部分９１３は、最大値のまま変化しないこととなるため、結果的にダイナミックレンジを損失することとなるという問題がある。
【００３１】
そこで、本願発明者らは、このような問題を解決するために鋭意研究を行った結果、以下で説明するような、更なるセンサ等の追加や回路規模の増加を伴うことなく、撮像素子において発生するＯＢ段差を正確に補正することが可能な黒レベルの調整方法に想到した。
【００３２】
（第１の実施形態）
＜撮像装置の構成について＞
次に、図１〜図７を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の構成について、詳細に説明する。なお、以下の説明では、撮像装置の一例として、デジタルスチルカメラを例にとって説明を行うものとする。
【００３３】
［撮像装置の全体構成について］
図１は、本実施形態に係る撮像装置１００の構成を説明するためのブロック図である。本実施形態に係る撮像装置１００は、例えば図１に示したように、撮像部１０１と、信号処理部１０３と、表示部１０５と、バッファメモリ１０７と、操作部１０９と、制御部１１１と、記憶部１１３と、メモリ制御部１１５と、リムーバブルメモリ装着部１１７と、を主に備える。
【００３４】
撮像部１０１は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子、物体像を撮像素子の撮像面に結像させるレンズ光学系およびシャッターやレンズ光学系を駆動するためのレンズ駆動回路等を備える。撮像部１０１の撮像素子において光電変換によって得られた映像信号は、後述する信号処理部１０３に伝送される。
【００３５】
なお、本実施形態に係る撮像部１０１については、以下で改めて詳細に説明する。
【００３６】
信号処理部１０３は、撮像部１０１から伝送された映像信号に対して、同時化、ガンマ補正、マトリクス、ホワイトバランスなどの信号処理や、ＪＰＥＧ圧縮などの処理を行う。この信号処理部１０３は、上述のような処理を実行可能な専用の回路であってもよく、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等が行っても良い。
【００３７】
表示部１０５は、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、電子ビューファインダー（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｖｉｅｗ  Ｆｉｎｄｅｒ：ＥＶＦ）などから構成される。表示部１０５は、信号処理部１０３で処理された映像信号を受け取って、ＬＣＤやＥＶＦに撮像画像を表示する。
【００３８】
バッファメモリ１０７は、データバッファとして利用されるＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリである。バッファメモリ１０７は、撮像部１０１が生成した映像データ（映像信号）や、信号処理部１０３で処理された映像データなどを、一時的に保持する。
【００３９】
操作部１０９は、撮像装置１００に設けられたシャッターボタン、ズームボタンなどの各種操作ボタンを含む。操作部１０９は、これらのボタンから入力された操作情報を、当該操作情報に対応した所定の信号に変換して、後述する制御部１０７へ伝送する。
【００４０】
制御部１１１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成されている。制御部１１１は、後述する記憶部１１３に予め格納された各種のプログラムに従って、本実施形態に係る撮像装置１００の制御（より詳細には、撮像装置１００を構成する各処理部の制御など）を行う。
【００４１】
記憶部１１３は、フラッシュメモリ等から構成されており、撮像部１０１、信号処理部１０３、後述するメモリ制御部１１５等での信号処理に必要なプログラム、パラメータ、テーブル等を保持する。この記憶部１１３は、本実施形態に係る撮像装置１００の各処理部が、自由に読み書きすることが可能である。
【００４２】
メモリ制御部１１５は、信号処理部１０３から伝送された映像信号を、所定のファイルシステムに基づいて、リムーバブルメモリ装着部１１７に装着されたリムーバブルメモリに記録する。その結果、信号処理部１０３により各種の処理が施された映像信号は、画像ファイルとして、リムーバブルメモリに記録されることとなる。
【００４３】
撮影時、操作部１０９に含まれるシャッターボタンの操作により、操作情報が制御部１１１に入力され、制御部１１１が、記憶部１１３に予め格納されたプログラムに従った制御を行う。これにより、撮像部１０１から伝送された映像信号は、信号処理部１０３において各種の処理が施される。処理後の映像信号は、メモリ制御部１１５の制御の下、予め定められたファイルシステムに従ったフォーマットで、撮像画像のデータとしてリムーバブルメモリに記録される。
【００４４】
具体的には、撮像部１０１から伝送された映像信号は、信号処理部１０３において同時化、ガンマ補正、マトリクス、ホワイトバランスなどの信号処理が実行され、例えばＹＣｂＣｒなどの画像信号に変換された後に記録ファイル用の画像が作成される。なお、信号処理部１０３における画像処理に際しては、必要に応じてバッファメモリ１０７がバッファとして用いられる。
【００４５】
［撮像部１０１の構成について］
続いて、図２〜図７を参照しながら、本実施形態に係る撮像装置１００が備える撮像部１０１について、詳細に説明する。
【００４６】
図２は、本実施形態に係る撮像部１０１の構成を説明するためのブロック図である。本実施形態に係る撮像部１０１は、例えば図２に示したように、タイミングジェネレータ１２１と、駆動制御部１２３と、撮像素子１２５と、第１クランプ回路部１２７と、相関二重サンプリング回路１２９と、ＡＤ変換器１３１と、第２クランプ回路部１３３と、ＯＢ段差補正部１３５と、を主に備える。
【００４７】
タイミングジェネレータ１２１は、後述する撮像素子１２５を駆動するためのタイミングパルスを発生する。また、タイミングジェネレータ１２１は、後述する第１クランプ回路部１２７、相関二重サンプリング回路１２９、ＡＤ変換器１３１、第２クランプ回路部１３３、ＯＢ段差補正部１３５が実行する処理に必要なパルスを発生する。
【００４８】
駆動制御部１２３は、タイミングジェネレータ１２１で発生したタイミングパルスに基づいて、後述する撮像素子１２５の駆動制御を行う。より詳細には、駆動制御部１２３は、タイミングジェネレータ１２１で発生した、垂直転送パルス、水平転送パルス、電荷掃き出しパルス等に基づいて、撮像素子１２５を制御する。
【００４９】
撮像素子１２５は、レンズ光学系（図示せず。）やシャッター（図示せず。）により撮像面に結像された光を光電変換し、映像信号として出力する。この撮像素子１２５は、例えば図３に示したような構造を有する。
【００５０】
図３は、撮像素子１２５の構造を説明するための説明図である。撮像素子１２５は、例えば図３に示したように、ダミー画素部（模擬黒レベル画素部とも称する。）１５１と、有効画素部１５３と、垂直前段オプティカルブラック部１５５と、垂直後段オプティカルブラック部１５７と、水平前段オプティカルブラック部１５９と、水平後段オプティカルブラック部１６１と、を主に備える。
【００５１】
ダミー画素部１５１は、図３に示したように、垂直転送方向の開始位置近傍に設けられており、フォトダイオードは設けられておらず、所定の配線のみが形成されている。ダミー画素部１５１より得られる出力信号は、模擬的な黒レベル信号として扱うことが可能である。
【００５２】
有効画素部１５３は、図３に示したように、撮像素子１２５の略中央部分に設けられ、画素に入射した光を信号電荷に変換し、有効な画素信号として出力する。この有効画素部１５３の周囲には、図３に示したように、オプティカルブラック部（ＯＢ部）が形成される。
【００５３】
このＯＢ部は、遮光された画素から構成されており、遮光された画素から得られた信号が、撮像素子１２５の黒レベルの基準として用いられる。このＯＢ部は、例えば図３に示したように、垂直前段ＯＢ部１５５、垂直後段ＯＢ部１５７、水平前段ＯＢ部１５９および水平後段ＯＢ部１６１に区分される。
【００５４】
垂直前段ＯＢ部１５５は、垂直転送方向の開始位置側に設けられたＯＢ部であり、垂直後段ＯＢ部１５７は、有効画素部１５３を介して垂直前段ＯＢ部１５５の反対側に位置するＯＢ部である。また、水平前段ＯＢ部１５９は、水平転送方向の開始位置側に設けられたＯＢ部であり、水平後段ＯＢ部１６１は、有効画素部１５３を介して水平前段ＯＢ部１５９の反対側に位置するＯＢ部である。
【００５５】
図３に示したような構造を有する撮像素子１２５から出力された各画素部の信号は、後述する第１クランプ回路部１２７を介して相関二重サンプリング回路部１２９へと伝送される。
【００５６】
なお、撮像素子１２５から得られた各画素部の信号を用いて、黒レベルの調整を行う方法については、以下で改めて詳細に説明する。
【００５７】
第１クランプ回路部１２７は、タイミングジェネレータ１２１で発生したパルスに基づいて、撮像素子１２５のダミー画素部１５１に相当する期間の信号、すなわち、ダミー画素部１５１から出力された模擬的な黒レベル信号を、第１クランプ目標値にクランプする。なお、この第１クランプ目標値は、使用する撮像素子１２５の性能等に応じて、任意の値に設定することが可能である。
【００５８】
相関二重サンプリング回路（Ｃｏｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：ＣＤＳ）１２９は、タイミングジェネレータ１２１で発生したパルスに基づいて、撮像素子１２５から出力された信号に含まれる雑音（ノイズ）を除去する。この雑音は、例えば、撮像素子１２５から出力された信号に含まれるリセットレベルの揺らぎに起因する低周波ノイズや、撮像素子１２５に含まれるトランジスタに起因する１／ｆ雑音などである。ＣＤＳ１２９は、ノイズの除去された各種の信号を、後述するＡＤ変換器１３１に伝送する。
【００５９】
ＡＤ変換器（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ：ＡＤＣ）１３１は、タイミングジェネレータ１２１で発生したパルスに基づいて、入力されたアナログ信号を、デジタル信号へと変換する。ＡＤＣ１３１に入力されるアナログ信号は、ＣＤＳ１２９から伝送された信号や、後述する第２クランプ回路部１３３から伝送されたアナログ信号を含む。ＡＤＣ１３１は、変換の結果得られたデジタル信号を、後述するＯＢ段差補正部１３５へと伝送する。
【００６０】
第２クランプ回路部１３３は、タイミングジェネレータ１２１で発生したパルスに基づいて、撮像素子１２５の所定の領域に相当する期間の信号を、第２クランプ目標値にクランプする。本実施形態に係る撮像部１０１では、垂直前段ＯＢ部１５５を、ダミー画素部１５１側に位置する第１領域と、有効画素部１５３側に位置し、第１領域より後に読み出される第２領域とに区分して、処理を行う。ここで、第２クランプ回路部１３３は、垂直前段ＯＢ部１５５の第２領域に相当する期間の信号を、第２クランプ目標値にクランプする。すなわち、この第２クランプ回路部１３３は、垂直前段ＯＢ部１５５をクランプするクランプ回路部であるといえる。
【００６１】
図４は、本実施形態に係る第２クランプ回路部１３３の一例を説明するためのブロック図である。図４に示したように、第２クランプ回路部１３３は、例えば、スイッチ回路部１７１と、減算部１７３と、ＩＩＲ型フィルタ１７５と、ＤＡ変換器１７７と、を主に備える。
【００６２】
スイッチ回路部１７１は、タイミングジェネレータ１２１で発生したクランプゲートパルスに基づいて、第２クランプ回路部１３３を構成する回路の開閉を行う。より詳細には、垂直前段ＯＢ部１５５の第２領域に相当する信号が入力される際に、クランプゲートパルスがＨｉとなる。スイッチ回路部１７１は、Ｈｉとなったクランプゲートパルスに応じて、第２クランプ回路部１３３を構成する回路が閉じるようにスイッチを切り替える。
【００６３】
減算部１７３は、ＡＤＣ１３１から出力された信号と、減算部１７３に入力されている第２クランプ目標値と、の差分を算出する。ＡＤＣ１３１から出力された信号のレベルが第２クランプ目標値と大きく異なる場合には、減算部１７３から出力される差分は、大きな値となる。また、ＡＤＣ１３１から出力された信号のレベルが第２クランプ目標値に近づくほど、減算部１７３から出力される差分は、小さな値となる。減算部１７３により得られた減算結果は、後述するＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：無限インパルス応答）型フィルタ１７５に伝送される。
【００６４】
ＩＩＲ型フィルタ１７５は、所定の時定数に基づいて、減算部１７３から伝送された値を平均化する。ＩＩＲ型フィルタ１７５は、平均化した値を、後述するＤＡ変換器１７７に伝送する。
【００６５】
ＤＡ変換器（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ：ＤＡＣ）１７７は、イミングジェネレータ１２１で発生したパルスに基づいて、ＩＩＲ型フィルタ１７５から伝送されたデジタル信号を、アナログ信号へと変換する。変換の結果得られたアナログ信号は、ＣＤＳ１２９から伝送されるアナログ信号に加算される。
【００６６】
第２クランプ回路部１３３は、このような構成を有することにより、垂直前段ＯＢ部１５５の第２領域に相当する信号を、第２クランプ目標値にクランプすることが可能となる。
【００６７】
なお、上述の例では、減算部１７３から伝送された値を平均化するフィルタとして、ＩＩＲ型のフィルタを用いた例について説明したが、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）型のフィルタを用いて第２クランプ回路部１３３を設計することも可能である。
【００６８】
ＯＢ段差補正部１３５は、タイミングジェネレータ１２１で発生したパルスに基づいて、撮像素子１２５で発生するＯＢ段差を補正する。より詳細には、ＯＢ段差補正部１３５は、垂直前段ＯＢ部１５５の第１領域から得られた暗電流と、記憶部１１３に記録されている補正テーブルと、を用いて、ＯＢ段差を補正する補正量を算出する。ここで、ＯＢ段差とは、垂直前段ＯＢ部における黒レベルと、映像信号の黒レベルとの差として定義されるものである。
【００６９】
図５は、本実施形態に係るＯＢ段差補正部１３５の一例を説明するためのブロック図である。図５に示したように、ＯＢ段差補正部１３５は、補正値算出部１８１と、補正部１８３とから構成される。
【００７０】
補正値算出部１８１は、例えば図５に示したように、ダミー画素部検波部１８５と、垂直前段ＯＢ部検波部１８７と、有効画素部検波部１８９と、補正テーブル管理部１９１と、を主に備える。
【００７１】
ダミー画素部検波部１８５は、ＡＤＣ１３１から伝送されたデジタル信号のうち、撮像素子１２５のダミー画素部１５１に相当する期間に、ダミー画素部１５１から出力された暗電流に対応する信号電圧の平均値を、平均値検波等で検波する。以下、ダミー画素部検波部１８５から得られた信号電圧の平均値を、「ＤＭ」と略記することとする。ダミー画素部検波部１８５は、得られた信号電圧の平均値「ＤＭ」を、出力する。
【００７２】
垂直前段ＯＢ部検波部１８７は、ＡＤＣ１３１から伝送されたデジタル信号のうち、垂直前段ＯＢ部１５５の第１領域に相当する期間に、第１領域から出力された暗電流に対応する信号電圧の平均値を、平均値検波等で検波する。以下、垂直前段ＯＢ部１５５の第１領域から得られた信号電圧の平均値を、「Ｄ」と略記することとする。垂直前段ＯＢ部検波部１８７は、得られた信号電圧の平均値「Ｄ」を、出力する。
【００７３】
ここで、垂直前段ＯＢ部検波部１８７から出力された平均値「Ｄ」と、ダミー画素部検波部１８５から出力された平均値「ＤＭ」との差「Ｄ−ＤＭ」が、後述する補正テーブル管理部１９１に伝送される。
【００７４】
有効画素部検波部１８９は、ＡＤＣ１３１から伝送されたデジタル信号のうち、撮像素子１２５の有効画素部１５３に相当する期間に、有効画素部１５３から出力された信号電圧の平均値を、平均値検波等で検波する。以下、有効画素部１５３から得られた有効画素信号の暗電流に対応する信号電圧の平均値を、「Ｅ」と略記することとする。有効画素部検波部１８９は、得られた信号電圧の平均値「Ｅ」を、出力する。
【００７５】
ここで、有効画素部検波部１８９から出力された暗電流に対応する信号電圧の平均値「Ｅ」と、垂直前段ＯＢ部検波部１８７から出力された平均値「Ｄ」との差「Ｅ−Ｄ＝ＤＳ」が、後述する補正テーブル管理部１９１に伝送される。なお、以下で説明するように、「ＤＳ」が、撮像素子１２５で発生するＯＢ段差の大きさに相当する。
【００７６】
補正テーブル管理部１９１は、ＯＢ段差を補正するための補正量を算出する際に利用される補正テーブルの管理を行う。補正テーブル管理部１９１は、以下で説明するように、補正テーブルの作成機能と、補正テーブルに基づく補正量の算出機能の二つの主な機能を有する。補正テーブルの作成時には、補正テーブル管理部１９１は、伝送された「ＤＳ」および「Ｄ−ＤＭ」の値に基づいて、図６に示したような補正テーブルを作成する。
【００７７】
図６は、ＯＢ段差補正部１３５が利用する補正テーブルの一例を説明するための説明図である。補正テーブルの作成時には、以下で説明するように、有効画素部１５３で発生する暗電流の発生条件を変化させながら、発生したＯＢ段差の値（すなわち、「ＤＳ」の値）を記録していく。ここで、有効画素部１５３で発生する暗電流の発生条件を変化させることは、「Ｄ−ＤＭ」の値を変化させることに相当する。従って、「Ｄ−ＤＭ」を横軸にとって、「ＤＳ」を縦軸にとったグラフ図は、垂直前段ＯＢ部１５５で発生する暗電流に対応する信号と、ＯＢ段差との関係を表すこととなる。ここで、図６に示した補正テーブルにおいて、グラフ上の「○」が、「Ｄ−ＤＭ」および「ＤＳ」の測定値である。
【００７８】
補正テーブル管理部１９１は、作成した補正テーブルを、記憶部１１３や、不揮発性メモリ等に記録する。なお、図６に示したようなグラフ図そのものを記録しておく必要はなく、それぞれの測定点における「Ｄ−ＤＭ」と「ＤＳ」の実測値を、互いに関連付けて記録すればよい。
【００７９】
また、垂直前段ＯＢ部１５５で発生した暗電流に対応する信号と、ＯＢ段差の値とが、比例関係となった場合には、比例係数のみを補正テーブルとして記録してもよい。
【００８０】
また、実際の撮影時には、補正テーブル管理部１９１は、当該補正テーブル管理部１９１に伝送された平均値「Ｄ−ＤＭ」と、上述のような補正テーブルとを用いて、撮像素子１２５に発生しているＯＢ段差「ＤＳ」の値を算出する。
【００８１】
例えば、図６に示したように、補正テーブル管理部１９１に伝送された平均値「Ｄ−ＤＭ」の値が、Ｎであった場合を考える。補正テーブル管理部１９１は、記憶部１１３等に記録されている補正テーブルを参照して、Ｎ以下の「Ｄ−ＤＭ」の値を有するデータＬと、Ｎ以上の「Ｄ−ＤＭ」の値を有するデータＨを抽出する。補正テーブルを参照することで、データＬに対応する「ＤＳ」の値ＤＳＬと、データＨに対応する「ＤＳ」の値ＤＳＨを取得することができる。そのため、補正テーブル管理部１９１は、これらの値を利用して、例えば以下の式１に示したような線形補間により、Ｎに対応する「ＤＳ」の値ＤＳＮを算出する。
【００８２】
【数１】
2010068056.tif 000003
・・・（式１）
【００８３】
なお、Ｎ以下の「Ｄ−ＤＭ」の値を有するデータＬの選択に際して、Ｎ以下の値を有するデータであれば、任意のものを選択することが可能であるが、Ｎに最も近い値を有するデータを選択することが好ましい。また、Ｎ以上の「Ｄ−ＤＭ」の値を有するデータＨの選択に際して、Ｎ以上の値を有するデータであれば、任意のものを選択することが可能であるが、Ｎに最も近い値を有するデータを選択することが好ましい。このようなデータを選択することで、より正確なＤＳＮの値を算出することが可能となる。
【００８４】
補正テーブル管理部１９１は、このようにして算出された値「ＤＳＮ」を、補正値として、後述する補正部１８３に伝送する。
【００８５】
補正部１８３は、ＡＤＣ１３１から伝送されたデジタル信号と、補正値算出部１８１から伝送された補正値ＤＳＮとに基づいて、撮像素子１２５に発生したＯＢ段差に起因する信号を含むデジタル信号を補正する。図７は、本実施形態に係る補正部１８３の一例を説明するためのブロック図である。この補正部１８３は、例えば図７に示したように、補正実行判定部１９３と、オフセット加算部１９５と、を主に備える。
【００８６】
補正実行判定部１９３は、ＡＤＣ１３１から伝送されたデジタル信号が、撮像素子１２５の有効画素部１５３に対応する区間のデジタル信号か否かを判定する。伝送されたデジタル信号が有効画素部１５３に対応する区間のものか否かは、任意の方法を用いて判定することが可能であるが、例えば、撮像素子１２５が有する画素数と、タイミングジェネレータ１２１で発生したパルス等とに基づいて、判定することが可能である。補正実行判定部１９３は、判定結果を、後述するオフセット加算部１９５に伝送する。
【００８７】
また、補正実行判定部１９３は、ＡＤＣ１３１から伝送されたデジタル信号が、垂直前段ＯＢ部１５５の第２領域に対応する区間のものであるか否かを判定する。補正実行判定部１９３は、伝送されたデジタル信号が第２領域に対応する区間のものである場合に、第２領域の終端部に対応する信号を特定し、当該信号の平均値をオフセット加算部１９５に伝送する。
【００８８】
オフセット加算部１９５は、ＡＤＣ１３１から伝送されたデジタル信号が有効画素部１５３に対応する区間のものである場合に、補正テーブル管理部１９１から伝送された補正値ＤＳＮを、伝送されたデジタル信号に対して一律に加算する。より詳細には、オフセット加算部１９５は、第２領域の最終的な平均値（換言すれば、第２クランプ回路部１３３から伝送された最終的な平均値）を保持しておく。オフセット加算部１９５は、保持してあった第２領域の最終的な平均値と第２クランプ目標値との差を、有効画素部１５３に相当する区間の信号から一律に減算する。撮像素子１２５にＯＢ段差が生じていない場合には、この時点で黒レベルが安定し、ダイナミックレンジが確保される。
【００８９】
また、オフセット加算部１９５は、第２領域の最終的な平均値と第２クランプ目標値との差を減算した結果に対して、補正テーブル管理部１９１から伝送された補正値ＤＳＮを一律に加算する。かかるオフセット補正を有効画素部１５３に対応する区間の信号に対して行うことで、ＯＢ段差を正確に補正することができる。
【００９０】
以上、本実施形態に係る撮像装置１００の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【００９１】
例えば、撮像素子１２５がＣＭＯＳである場合には、図１に示した撮像素子以外の処理部の一部または全てが、撮像素子内に組み込まれていても良い。
【００９２】
＜補正テーブルの作成方法について＞
続いて、図８を参照しながら、本実施形態に係る撮像装置１００が有する補正テーブルの作成方法について、詳細に説明する。図８は、本実施形態に係る撮像装置が有する補正テーブルの作成方法を説明するための説明図である。
【００９３】
図８は、補正テーブル作成時における、撮像素子１２５の画素構成と、信号レベルとの関係を模式的に示したものである。図８の横軸は、撮像素子１２５の垂直転送方向を意味しており、縦軸は、信号レベルを表している。
【００９４】
ここで、図８の「ａ」で表される区間は、ダミー画素部１５１に相当する区間であり、「ｂ＋ｃ」で表される区間は、垂直前段ＯＢ部１５５に相当する区間であり、「ｂ＋ｃ」よりも後の区間は、有効画素部１５３に相当する区間である。また、「ｂ」で表される区間は、垂直前段ＯＢ部１５５の第１領域を表しており、「ｃ」で表される区間は、垂直前段ＯＢ部１５５の第２領域を表している。
【００９５】
また、「ｂ＋ｃ」で表される区間は、垂直前段ＯＢ部１５５の垂直転送方向に沿った長さであるため、一定となる。また、「ｂ」区間（すなわち、第１領域）の垂直転送方向に沿った長さは、撮像素子１２５のＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ）比等の性能に応じて決定される。また、「ｃ」区間（すなわち、第２領域）の垂直転送方向に沿った長さは、第２領域から得られる信号をどれだけ収束させたいかに応じて決定される。
【００９６】
本実施形態に係る撮像装置１００では、第１領域と第２領域の垂直転送方向に沿った長さを、例えば１：１と設定する。また、撮像素子１２５の性能等に応じて、第１領域の長さを第２領域の長さより長くしたり、短くしたりしてもよい。なお、第１領域と第２領域の長さは、撮影条件等に係らず一定としてもよく、撮影条件等に応じて変化するようにしてもよい。
【００９７】
補正テーブルの作成は、例えば、撮像装置１００の工場出荷時等に行われる。以下に説明する補正テーブルの作成処理は、遮光状態で撮影を行うことで実施される。遮光状態で撮影を行うことで、撮像素子１２５に外部からの光は入射せず、撮像素子１２５に発生する暗電流のみに着目することが可能となる。
【００９８】
まず、撮像部１０１の第１クランプ回路部１２７は、「ａ」期間において、ダミー画素部１５１から出力された信号を、第１クランプ目標値にクランプする。また、第２クランプ回路部１３３のスイッチ回路部１７１は、開放に設定する。図８に示した「ａ」期間に、ＯＢ段差補正部１３５のダミー画素部検波部１８５は、ダミー画素部１５１から出力された信号の平均値「ＤＭ」を検波する。また、図８に示した「ｂ」期間に、ＯＢ段差補正部１３５の垂直前段ＯＢ部検波部１８７は、垂直前段ＯＢ部１５５の第１領域から出力された信号の平均値「Ｄ」を検波する。それぞれの検波部から出力された値を用いて算出された「Ｄ−ＤＭ」が、補正テーブル管理部１９１に伝送される。図８に示したように、算出された「Ｄ−ＤＭ」が、垂直前段ＯＢ部で発生している暗電流に対応する信号の大きさとなる。また、各検波部は、最終的な出力値を保持しておく。
【００９９】
続いて、ＯＢ段差補正部１３５の有効画素部検波部１８９は、有効画素部１５３から出力された信号の平均値「Ｅ」を検波する。有効画素検波部１８９から出力された値から、ダミー画素部検波部１８５から出力された値を減算した「Ｅ−ＤＭ」が、図８に示したように、有効画素部１５３で発生している暗電流に対応する信号の大きさとなる。ここで、図８から明らかなように、有効画素検波部１８９から出力された値から、垂直前段ＯＢ部１５５の第１領域から出力された値を減算した「Ｅ−Ｄ＝ＤＳ」が、ＯＢ段差となる。
【０１００】
補正テーブル管理部１９１は、伝送された値「Ｄ−ＤＭ」と「ＤＳ」とを互いに関連付けて、撮影結果の一つとして補正テーブルに書き込む。
【０１０１】
このような撮影を、暗電流発生条件（すなわち、温度、露光時間、ゲインなど）を変化させながら複数回行うことで、補正テーブルを作成することができる。
【０１０２】
また、複数回の測定結果によって図６に示すグラフが、原点を通る直線関係で表される場合には、それぞれの撮影結果を記録するかわりに直線の傾きを補正テーブルとして記録してもよく、それぞれの撮影結果と直線の傾きとを補正テーブルとして記録してもよい。また、種々の計測の結果、暗電流とＯＢ段差との関係が原点を通る直線関係となると予めわかっている場合には、上述のような撮影は、１回だけ行うようにしてもよい。
【０１０３】
なお、このような補正テーブルの作成は、工場出荷時のような際に１回だけ行われてもよく、撮像装置１００のユーザにより補正テーブルの作成命令が入力された場合に、随時実行可能なようにしてもよい。
【０１０４】
＜黒レベルの調整方法について＞
次に、図９を参照しながら、本実施形態に係る撮像装置１００が実施する黒レベルの調整方法について、詳細に説明する。図９は、本実施形態に係る撮像装置が実施する黒レベルの調整方法を説明するための説明図である。
【０１０５】
通常のユーザによる撮影時には、以下に説明するような黒レベルの調整方法が行われる。まず、撮像部１０１の第１クランプ回路部１２７は、「ａ」期間において、ダミー画素部１５１から出力された信号を、第１クランプ目標値にクランプする。また、第２クランプ回路部１３３のスイッチ回路部１７１は、開放に設定する。図９に示した「ａ」期間に、ＯＢ段差補正部１３５のダミー画素部検波部１８５は、ダミー画素部１５１から出力された信号の平均値「ＤＭ」を検波する。また、図９に示した「ｂ」期間に、ＯＢ段差補正部１３５の垂直前段ＯＢ部検波部１８７は、垂直前段ＯＢ部１５５の第１領域から出力された信号の平均値「Ｄ」を検波する。それぞれの検波部から出力された値を用いて算出された「Ｄ−ＤＭ」が、補正テーブル管理部１９１に伝送される。
【０１０６】
ＯＢ段差補正部１３５の補正テーブル管理部１９１は、伝送された「Ｄ−ＤＭ」の値と、記憶部１１３等に記録されている補正テーブルと、に基づいて、撮像素子１２５で発生しているＯＢ段差の大きさ「ＤＳ」（すなわち、補正量ＤＳＮ）を算出する。具体的には、補正テーブル管理部１９１は、補正テーブルを参照して、伝送された「Ｄ−ＤＭ」以下の値を有するデータ（Ｌ，ＤＳＬ）と、「Ｄ−ＤＭ」以上の値を有するデータ（Ｈ，ＤＳＨ）とを選択する。続いて、補正テーブル管理部１９１は、選択したこれらの値と、伝送された「Ｄ−ＤＭ」の値とを用いて、式１により補正量ＤＳＮを算出する。補正テーブル管理部１９１は、算出した補正量「ＤＳＮ」を、補正部１８３に伝送する。
【０１０７】
次に、図９に示した「ｃ」期間に、第２クランプ回路部１３３のスイッチ回路部１７１はＯＮ状態になり、図９に示したように、垂直前段ＯＢ部１５５の第２領域から出力された信号を、第２クランプ目標値にクランプする。また、「ｃ」期間に対応する信号の第２クランプ回路部１３３への入力が終了すると、スイッチ回路部１７１はＯＦＦ状態になるとともに、「ｃ」期間における最終的な平均値が、ＯＢ段差補正部１３５の補正部１８３に伝送される。
【０１０８】
他方、補正部１８３の補正実行判定部１９３は、ＡＤＣ１３１から伝送される信号が、有効画素部１５３から出力された信号か否かを判定している。ＡＤＣ１３１から伝送される信号が、有効画素部１５３から出力された信号ではない場合には、補正部１８３は、ＯＢ段差の補正処理を実施しない。また、ＡＤＣ１３１から伝送される信号が、有効画素部１５３から出力された信号となった場合に、補正実行判定部１９３は、有効画素部１５３から出力された信号が到達した旨を、オフセット加算部１９５に伝送する。
【０１０９】
オフセット加算部１９５は、ＡＤＣ１３１から伝送されたデジタル信号（すなわち、有効画素部１５３から出力された信号）から、保持している「ｃ」期間における最終的な平均値と第２クランプ目標値との差を一律に減算する。更に、オフセット加算部１９５は、補正テーブル管理部１９１から伝送された補正量「ＤＳＮ」を、上記減算処理が終了した信号に対して、一律に加算する。
【０１１０】
このように、本実施形態に係る黒レベルの調整方法では、垂直前段ＯＢ部の第１領域はクランプ処理を行わず、暗電流の検波を行う。また、垂直前段ＯＢ部の第２領域に対しては、ＩＩＲ積分型などのクランプ処理を行い、黒レベルを基準レベルに調整する。また、オフセット加算部１９５が上述のような処理を行うことで、有効画素部１５３から伝送された信号に重畳されているＯＢ段差に起因する影響を補正することができる。その結果、図９に示したように、撮像装置１００は、黒レベルの安定化とダイナミックレンジの確保を実現することができる。
【０１１１】
＜まとめ＞
以上説明したように、本発明の各実施形態に係る撮像装置では、撮像素子から出力される信号と通常のＡＤＣとを用いて、クランプ動作と暗電流検出を行い、予め設定された補正テーブルを用いて、ＯＢ段差の補正量を算出する。このため、温度センサ等の外部センサの追加や回路規模の増加を伴うことなく、撮像素子が発生するＯＢ段差を、１回で調整し、温度変化に対してリアルタイムかつ正確に補正することが可能となる。その結果、撮像装置が備える撮像素子の歩留まり向上と、画質の向上を図ることが可能となる。
【０１１２】
また、従来の黒レベルの調整方法のように、オプティカルブラック部を構成する画素から得られる信号をクランプすると、黒レベルの安定化と映像信号のダイナミックレンジの確保を実現できるものの、暗電流を正しく検波することが困難となる。そこで、本発明の各実施形態に係る撮像装置は、垂直前段ＯＢ部を第１領域と第２領域とに区分し、第１領域ではクランプを行わず、第２領域においてクランプを行うようにした。このようなクランプ方法を行うことで、ダイナミックレンジを確保しつつ、正確に暗電流を検波することが可能となる。
【０１１３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１４】
例えば、上述した実施形態においては、垂直前段ＯＢ部で発生する暗電流に対応する信号と、ＯＢ段差との関係が記載された補正テーブルを利用する場合について説明した。しかし、垂直前段ＯＢ部で発生する暗電流に対応する信号と、有効画素部で発生する暗電流に対応する信号との関係が記載された補正テーブルを利用して、ＯＢ段差の補正を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】同実施形態に係る撮像部の構成を説明するためのブロック図である。
【図３】同実施形態に係る撮像素子の構成を説明するための説明図である。
【図４】同実施形態に係る第２クランプ回路部の一例を説明するためのブロック図である。
【図５】同実施形態に係るＯＢ段差補正部の構成を説明するためのブロック図である。
【図６】同実施形態に係るＯＢ段差補正部が利用する補正テーブルの一例を説明するための説明図である。
【図７】同実施形態に係るＯＢ段差補正部が有する補正部の一例を説明するためのブロック図である。
【図８】同実施形態に係る撮像装置が有する補正テーブルの作成方法を説明するための説明図である。
【図９】同実施形態に係る撮像装置が実施する黒レベルの調整方法を説明するための説明図である。
【図１０】撮像素子の構成を説明するための説明図である。
【図１１Ａ】従来の黒レベルの調整方法を説明するための説明図である。
【図１１Ｂ】従来の黒レベルの調整方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１００    撮像装置
１０１    撮像部
１０３    信号処理部
１０５    表示部
１０７    バッファメモリ
１０９    操作部
１１１    制御部
１１３    記憶部
１１５    メモリ制御部
１１７    リムーバブルメモリ装着部
１２１    タイミングジェネレータ
１２３    駆動制御部
１２５    撮像素子
１２７    第１クランプ回路部
１２９    相関二重サンプリング部
１３１    ＡＤ変換器
１３３    第２クランプ回路部
１３５    オプティカルブラック段差補正部
１５１    ダミー画素部
１５３    有効画素部
１５５    垂直前段オプティカルブラック部
１５７    垂直後段オプティカルブラック部
１５９    水平前段オプティカルブラック部
１６１    水平後段オプティカルブラック部
１７１    スイッチ回路部
１７３    減算部
１７５    ＩＩＲ型フィルタ
１７７    ＤＡ変換器
１８１    補正値算出部
１８３    補正部
１８５    ダミー画素部検波部
１８７    垂直前段オプティカルブラック部検波部
１８９    有効画素部検波部
１９１    補正テーブル管理部
１９３    補正実行判定部
１９５    オフセット加算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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