(57)【要約】【課題】短時間に黒レベル補正やシステムオフセットの補正を行う。【解決手段】システムオフセット補正時には、入力遮断・等価回路１０１はセンサーからの入力信号を遮断し、光学的黒レベル信号とほぼ等価なレベルの信号を出力する。システムオフセット補正回路１０７は、Ａ／Ｄコンバータ１０５から所定の基準値が出力されるように、Ｄ／Ａコンバータ１０８を介して加算回路１０３に入力される信号をフィードバック制御する。その後、センサーから光学的黒レベル信号が出力されると、デジタルＯＢ補正回路１０６は、所定の黒レベル値を出力するように、Ａ／Ｄコンバータ１０５から出力される値に対するデジタル差分データを求め、その後にセンサーから出力される画像信号に対して、黒レベルのずれを相殺するように補正する。【選択図】図１
2006135726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的センサーからのセンサー出力信号を受け取ってデジタルの画像信号を出力する画像信号処理装置であって、
上記センサー出力信号をサンプリングするサンプリング回路と、
上記サンプリング回路の出力信号を増幅するゲイン可変増幅回路と、
上記ゲイン可変増幅回路の出力信号をデジタル信号に変換して変換デジタル信号を出力するアナログ・デジタル変換器と、
画像信号処理装置の特性補正時に、上記センサー出力信号を遮断して、所定の基準電圧を上記サンプリング回路に入力する入力信号制御回路と、
上記特性補正時における上記変換デジタル信号に基づいて、上記ゲイン可変増幅回路に入力される信号に対するフィードバック制御を行い、上記変換デジタル信号におけるオフセットを補正するオフセット補正回路と、
を備えたことを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項２】
請求項１の画像信号処理装置であって、
上記サンプリング回路が、相間２重サンプル回路であることを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項３】
請求項１の画像信号処理装置であって、
さらに、上記サンプリング回路に上記光学的センサーから所定の光学的黒レベル信号が入力された際に、上記変換デジタル信号に基づいて、所定の黒レベル値を出力する黒レベル補正回路を備えたことを特徴とする画像信号処理装置。
【請求項４】
光学的センサーからのセンサー出力信号をサンプリングするサンプリング回路と、
上記サンプリング回路の出力信号を増幅するゲイン可変増幅回路と、
上記ゲイン可変増幅回路の出力信号をデジタル信号に変換して変換デジタル信号を出力するアナログ・デジタル変換器と、
上記変換デジタル信号に基づいて、上記ゲイン可変増幅回路に入力される信号に対するフィードバック制御を行うオフセット補正回路と、
を備え、上記センサー出力信号を受け取ってデジタルの画像信号を出力する画像信号処理装置を用いた画像信号処理方法であって、
上記センサー出力信号を遮断し、所定の基準電圧を上記サンプリング回路に入力するとともに、上記オフセット補正回路によって、上記変換デジタル信号におけるオフセットを補正することを特徴とする画像信号処理方法。
【請求項５】
請求項４の画像信号処理方法であって、
さらに、上記サンプリング回路に上記光学的センサーから所定の光学的黒レベル信号が入力されたときに、上記変換デジタル信号に基づいて、画像信号処理装置から出力される値が所定の黒レベル値になるように出力値を補正することを特徴とする画像信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話向けのカメラのＤＳＰ（デジタル信号処理プロセッサ）などに適用され、光学的黒レベル補正やシステムオフセット補正機能を有するアナログ・フロント・エンドなどと称される画像信号処理装置および画像信号処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＣＤＤ用アナログ・フロント・エンドなどと称される画像信号処理装置には、画面内の黒レベルの補正のために外付け積分容量素子（コンデンサー）を用いている。（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、センサー（ＣＣＤ等）からの光学的黒レベル出力（以下「ＯＢ」と呼ぶ。）期間の間、差分（エラー）信号による電荷をコンデンサーに積分し、画像信号出力期間に、蓄積された電荷に応じた電圧を入力にフィードバックして、システムオフセットおよび光学的黒レベルのオフセットを相殺するシステムになっている。上記コンデンサーとしては、画面の黒レベルの安定化のため、例えば０．１μＦ程度のものが用いられる。
【０００３】
また、図２に示すように、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）回路部５０１、加算回路５０２、アナログＯＢ補正回路５０３、コンデンサー５０４、およびゲイン可変アンプ５０５によって、アナログ的に黒レベル補正を行い、加算回路５０６、Ａ／Ｄコンバータ５０７、デジタルＯＢ補正回路５０８、およびＤ／Ａコンバータ５０９を用いて、さらにオフセット補正を行っているものもある。
【特許文献１】特開２００４−８０１６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の画像信号処理装置では、比較的大きな容量のコンデンサーに電荷が蓄積されて適切な電圧が発生されるようになるまでに時間がかかるため、黒レベル補正に要する時間が長く、装置の起動時間も長くなるという問題点を有していた。
【０００５】
特に、近年、例えば携帯電話へのカメラモジュールの搭載が一般化しつつあるが、カメラモジュールに搭載されるカメラ信号処理ＬＳＩや内臓されるアナログ・フロント・エンドの電源は、通常、携帯電話の電源が入っている場合でもスタンバイ状態にされるのではなく実際に使用される時点で投入されるため、例えば１秒以内程度のより短い時間で、黒レベル補正をできることが要望されている。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑み、短い時間で黒レベル補正やシステムオフセットの補正を行うことができ、装置の起動時間を短くできるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、
光学的センサーからのセンサー出力信号を受け取ってデジタルの画像信号を出力する画像信号処理装置であって、
上記センサー出力信号をサンプリングする相間２重サンプル回路などのサンプリング回路と、
上記サンプリング回路の出力信号を増幅するゲイン可変増幅回路と、
上記ゲイン可変増幅回路の出力信号をデジタル信号に変換して変換デジタル信号を出力するアナログ・デジタル変換器と、
画像信号処理装置の特性補正時に、上記センサー出力信号を遮断して、所定の基準電圧を上記サンプリング回路に入力する入力信号制御回路と、
上記特性補正時における上記変換デジタル信号に基づいて、上記ゲイン可変増幅回路に入力される信号に対するフィードバック制御を行い、上記変換デジタル信号におけるオフセットを補正するオフセット補正回路と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、さらに、上記サンプリング回路に上記光学的センサーから所定の光学的黒レベル信号が入力された際に、上記変換デジタル信号に基づいて、所定の黒レベル値を出力する黒レベル補正回路を備えたことを特徴とする。
【０００９】
これにより、センサー出力信号が遮断されて、所定の基準電圧が上記サンプリング回路に入力された状態で上記ゲイン可変増幅回路に入力される信号に対するフィードバック制御が行われ、変換デジタル信号におけるオフセットが補正される。また、光学的センサーから所定の光学的黒レベル信号が入力された際に、所定の黒レベル値が出力されるように、出力値の補正が行われる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、短い時間で黒レベル補正やシステムオフセットの補正を行うことができ、装置の起動時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
本発明の実施形態の画像信号処理装置は、例えば、ＬＳＩの内部コアの一部を構成し、ＣＣＤセンサーやＭＯＳセンサーなどの画像センサーとデジタル信号処理装置との間を結合するアナログ・フロント・エンドとして用いられるものである。この画像信号処理装置は、図１に示すように、入力遮断・等価回路１０１、相間２重サンプル回路（ＣＤＳ）１０２、加算回路１０３、ゲイン可変アンプ（ＰＧＡ）１０４、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１０５、デジタルＯＢ補正回路１０６、システムオフセット補正回路１０７、およびＤ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）１０８を備えて構成されている。
【００１３】
入力遮断・等価回路１０１は、例えばトランスファーゲートを備え、システムオフセット補正回路１０７からの入力遮断信号に応じて、センサーから入力された信号をそのまま出力するか、または所定の基準電圧を出力するようになっている。
【００１４】
相間２重サンプル回路１０２は、センサーからの入力信号（差動入力信号）に含まれる低域ノイズを除去するようになっている。
【００１５】
加算回路１０３は、相間２重サンプル回路１０２の出力とＤ／Ａコンバータ１０８の出力とを加算するようになっている。
【００１６】
ゲイン可変アンプ１０４は、図示しない制御信号に応じて、例えば０〜２４ｄＢ程度の可変範囲のゲインで、加算回路１０３からの信号をＡ／Ｄコンバータ１０５への最適入力レンジになるように増幅するようになっている。
【００１７】
Ａ／Ｄコンバータ１０５は、ゲイン可変アンプ１０４から出力されるアナログ信号をデジタルコードに変換するようになっている。
【００１８】
デジタルＯＢ補正回路１０６は、センサーから光学的黒レベル信号が入力されたときに所定の黒レベル値が出力されるように、Ａ／Ｄコンバータ１０５からの出力値を補正するようになっている。
【００１９】
システムオフセット補正回路１０７は、入力遮断・等価回路１０１に入力遮断信号を出力して、センサーからの入力信号に係わらず所定の基準電圧を出力させた状態で、Ａ／Ｄコンバータ１０５から所定の値が出力されるように、Ｄ／Ａコンバータ１０８を介してフィードバック制御するようになっている。
【００２０】
上記のように構成された画像信号処理装置では、次のような動作が行われる。
【００２１】
まず、システムオフセット補正回路１０７は、画像信号処理装置の初期化時や、ゲイン可変アンプ１０４のゲインが変えられる場合など、所定のタイミングで、入力遮断・等価回路１０１に入力遮断信号を出力する。そこで、入力遮断・等価回路１０１は、センサーからの入力信号を遮断し、所定のレベルの信号、好ましくは、光学的黒レベル信号とほぼ等価なレベルの信号を出力する。
【００２２】
相間２重サンプル回路１０２、加算回路１０３、ゲイン可変アンプ１０４、およびＡ／Ｄコンバータ１０５は、通常の画像信号が入力される場合と同様に動作し（ゲイン可変アンプ１０４のゲインは一定に保たれる）、システムオフセット補正回路１０７は、そのときに、Ａ／Ｄコンバータ１０５から所定の基準値が出力されるように、Ｄ／Ａコンバータ１０８を介して加算回路１０３に入力される信号をフィードバック制御する。これによって、上記のように相間２重サンプル回路１０２に入力された光学的黒レベル信号とほぼ等価なレベルの信号に対して、ゲイン可変アンプ１０４自身が有するオフセット等によってＡ／Ｄコンバータ１０５から出力されるデジタルコードに生じる所定の値からのずれ（システムオフセット）が補正される。このときにシステムオフセット補正回路１０７から出力される値が、上記フィードバック制御が終了した後も保持され、上記オフセットが固定的に補正される。ここで、上記のようにセンサーからの入力信号が遮断された状態で上記制御が行われるので、センサーが光学的黒レベル信号を出力するＯＢ期間でなくてもオフセット補正を行うことができる。
【００２３】
また、その後、センサーから光学的黒レベル信号が出力されると、デジタルＯＢ補正回路１０６は、そのときに所定の黒レベル値を出力するように、Ａ／Ｄコンバータ１０５から出力される値に対するデジタル差分データを求め、その後にセンサーから画像信号が出力される間、黒レベルのずれを相殺するように補正（微調整）する。
【００２４】
ここで、最近のＣＣＤ、ＭＯＳセンサーの技術的進化は著しく、画面を暗くした場合の暗電流の発生は少なくなっている。特に、ＭＯＳセンサーの場合は数ｍＶ程度まで低くなっており、画像信号処理装置（ＡＦＥシステム）においては、センサーの光学的黒レベルの差分よりも、サンプリング回路やＰＧＡのオフセットすなわちシステムオフセットの方が支配的になってきている。それゆえ、上記のように、まずシステムオフセットを補正し、その後にデジタル的に正確かつ高速な光学的黒レベル補正が行われるようにすることにより、光学的黒レベルを補正するための比較的大容量の（外付け）積分容量素子を必要としない画像信号処理装置を構成することができる。したがって、積分容量素子を充電する場合に比べて、画像信号処理装置の起動時間を大幅に短縮することができる。
【００２５】
なお、上記のようにＡ／Ｄコンバータ１０５からの出力に基づいてゲイン可変アンプ１０４への入力が補正される場合、そのシステムオフセット補正はゲインが変更されるごとに行う必要があるが、例えばゲイン可変アンプ１０４のゲイン設定後、画面の垂直帰線回帰期間にシステムオフセット補正を行い、その後、ＯＢ期間に高速な光学的黒レベル補正をデジタル的に行うなどすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明にかかる画像信号処理装置および画像信号処理方法は、短い時間で黒レベル補正やシステムオフセットの補正を行うことができ、装置の起動時間を短くすることができる効果を有し、例えば携帯電話向けのカメラのＤＳＰ（デジタル信号処理プロセッサ）などに適用され、光学的黒レベル補正やシステムオフセット補正機能を有するアナログ・フロント・エンドなどと称される画像信号処理装置および画像信号処理方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態の画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の画像信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０１      入力遮断・等価回路
１０２      相間２重サンプル回路
１０３      加算回路
１０４      ゲイン可変アンプ
１０５      Ａ／Ｄコンバータ
１０６      デジタルＯＢ補正回路
１０７      システムオフセット補正回路
１０８      Ｄ／Ａコンバータ
【図１】
2006135726.tif 000003
【図２】
2006135726.tif 000004