(57)【要約】【課題】デュアルスロープ型ＡＤ変換を備える撮像装置において、複数のランプ信号の傾きの違いで生じる差異の影響を低減し、画像品質の劣化を改善する。【解決手段】ＡＤ変換部を備え、開口領域においては画素の出力に応じて、ＡＤする際のランプ信号を傾きが小さい第１ランプ信号もしくは傾きが大きい第２ランプ信号のいずれかに切り替える機能を有した撮像装置において、ＯＢ領域は第１ランプ信号でＡＤする第１ＯＢ領域と、第２ランプ信号でＡＤする第２ＯＢ領域とに領域分割し、第１ＯＢ領域と第２ＯＢ領域は繰り返し配置されると共に、各々の領域での出力レベルを第１記憶領域および第２記憶領域に記憶し、第１ランプ信号によって、ＡＤ変換された開口画素は、第１記憶領域に保持された第１ＯＢ画素領域の画素出力を減算し、第２ランプ信号によってＡＤ変換された開口画素は、第２記憶領域に保持された第２ＯＢ画素領域の画素出力を減算する。【選択図】図１２
2018125595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素が行列状に配置され、遮光領域であるＯＢ領域と、遮光がない開口領域を備え、入射光を電気信号に変換すると共に、該信号出力をＡＤ変換するＡＤ変換部を備える撮像素子を用いた撮像装置において、
該撮像素子の開口領域においては、該ＡＤ変換部は、該撮像素子の出力を所定値と比較する比較手段と、該比較手段の比較結果によって、出力値をＡＤする為のランプ信号を、所定の傾きを持つ第１のランプ信号もしくは前記第１のランプ信号より傾きが大きい第２のランプ信号のいずれかに切り替える機能を有し、
ＯＢ領域は、該撮像素子のＯＢ画素領域を少なくとも、繰り返し配置された第１のＯＢ領域と第２のＯＢ領域の２つの領域に分割されると共に、該第１のＯＢ領域と第２のＯＢ領域のＡＤ変換結果を各々保持する第１の記憶領域と第２の記憶領域を備え、
該第１のＯＢ領域を該第１のランプ信号によりＡＤし、該第２のＯＢ領域を該第２のランプ信号によりＡＤするものであり、
前記第１のランプ信号によってＡＤ変換された開口画素は、第１の記憶領域に保持された第１のＯＢ画素領域の画素出力を減算し、前記第２のランプ信号によってＡＤ変換された開口画素は、第２の記憶領域に保持された第２のＯＢ画素領域の画素出力を減算することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、繰り返し配置される該第１のＯＢ領域と該第２のＯＢ領域は、領域配分が異なることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発明において、該第１の記憶領域および該第２の記憶領域に記憶される値は、第１のＯＢ領域および第２のＯＢ領域の行毎の平均値であり、該平均値を算出する際に、画素出力が判定値以上である場合は除外もしくは固定値に差し替えを行なうもので、前記判定値は第１のランプ信号でのＡＤ変換時と第２のランプ信号でのＡＤ変換時とで異なる値を設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の発明において、黒レベル変動を判定する判定手段を備え、該判定手段の判定結果に応じて、第１のランプ信号と第２のランプ信号の切り替え動作と、第２のランプ信号のみでの動作を切り替えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子および撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を用いた撮像装置においては、光電変換された電荷を信号として出力し、一定の傾きで変化する基準信号（ランプ信号）と比較して、デジタル化するＡＤ変換を行い、画素の撮像信号として読み出すものがある。このような撮像装置において、第１の傾きによる第１のＡＤ変換と、第２の傾きによる第２のＡＤ変換を各々実行する機能と、ゼロ信号のＡＤ変換として、第１の傾きによる第３のＡＤ変換と、第２の傾きによる第４のＡＤ変換を各々実行する機能を有しているものがある。
【０００３】
該機能を用いて、特許文献１では、該第１のＡＤ変換結果と該第３のＡＤ変換結果を減算したデータと、該第２のＡＤ変換結果から該第４のＡＤ変換結果を減算したデータのいずれかを画素毎に選択して、該データに基づいて撮像データを生成することが提案されている。該特許文献１は、高速で高解像度のＡＤ変換が可能となり、画素データのバラつきによる縦線がキャンセルされた撮像データが得られることと、水平転送量の増加を低減でき、フレームレートの低下を抑制することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１１５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、ゼロ信号レベルとして撮像回路系のノイズを用いている為、温度変動などで発生する画素系のオフセットずれや、ＡＤ変換回路のオフセット変位が反映されず、画像が劣化するという可能性があった。
【０００６】
本発明の目的は、複数の傾きが異なるランプ信号によるＡＤ変換を行うデュアルスロープ型ＡＤ変換を備えた撮像装置において、複数のランプ信号の傾きの違いで生じる差異の影響を低減し、画像品質の劣化を改善するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、
第１に、画素が行列状に配置され、遮光領域であるＯＢ領域と、遮光がない開口領域を備え、入射光を電気信号に変換すると共に、該信号出力をＡＤ変換するＡＤ変換部を備える撮像素子を用いた撮像装置において、該撮像素子の開口領域においては、該ＡＤ変換部は、該撮像素子の出力を所定値と比較する比較手段と、該比較手段の比較結果によって、出力値をＡＤする為のランプ信号を、所定の傾きを持つ第１のランプ信号もしくは前記第１のランプ信号より傾きが大きい第２のランプ信号のいずれかに切り替える機能を有し、ＯＢ領域は、該撮像素子のＯＢ画素領域を少なくとも、繰り返し配置された第１のＯＢ領域と第２のＯＢ領域の２つの領域に分割されると共に、該第１のＯＢ領域と第２のＯＢ領域のＡＤ変換結果を各々保持する第１の記憶領域と第２の記憶領域を備え、該第１のＯＢ領域を該第１のランプ信号によりＡＤし、該第２のＯＢ領域を該第２のランプ信号によりＡＤするものであり、前記第１のランプ信号によってＡＤ変換された開口画素は、第１の記憶領域に保持された第１のＯＢ画素領域の画素出力を減算し、前記第２のランプ信号によってＡＤ変換された開口画素は、第２の記憶領域に保持された第２のＯＢ画素領域の画素出力を減算することを特徴とする。
【０００８】
第２に、該撮像装置において、繰り返し配置される該第１のＯＢ領域と該第２のＯＢ領域は、領域配分を異ならせることを特徴とする。
【０００９】
第３に、該撮像装置において、該第１の記憶領域および該第２の記憶領域に記憶される値は、第１のＯＢ領域および第２のＯＢ領域の行毎の平均値であり、該平均値を算出する際に、画素出力が判定値以上である場合は除外もしくは固定値に差し替えを行ない、前記判定値は第１のランプ信号でのＡＤ変換時と第２のランプ信号でのＡＤ変換時とで異なる値を設定することを特徴とする。
【００１０】
第４に、該撮像装置において、黒レベル変動を判定する判定手段を備え、該判定手段の判定結果に応じて、第１のランプ信号と第２のランプ信号の切り替え動作と、第２のランプ信号のみでの動作を切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、傾きの小さい第１のランプ信号と第１のランプ信号より傾きの大きい第２のランプ信号でのＡＤ変換値の差である黒レベルのオフセット成分やノイズ成分が補正可能となり、画質の劣化を低減する効果がある。
【００１２】
また、暗電流などの黒レベルに影響を及ぼすパラメータを基に、制御を切り替えることにより、補正誤差による画質劣化も抑制する撮像装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明実施例における撮像装置の構成ブロック図。
【図２】本発明実施例における撮像素子１０１は概略の画素構成模式図。
【図３】本発明実施例における撮像素子１０１の回路構成説明図。
【図４】本発明実施例におけるＡＤ変換回路１５０内の比較部１５１の回路構成図。
【図５】本発明実施例におけるＡＤ変換回路１５０（比較部１５１）の開口領域の動作の説明図。
【図６】本発明実施例におけるＡＤ変換回路１５０（比較部１５１）の開口領域の動作の説明図。
【図７】本発明実施例におけるＡＤ変換回路１５０（比較部１５１）の第１のＯＢ領域の動作の説明図。
【図８】本発明実施例におけるＡＤ変換回路１５０（比較部１５１）の第２のＯＢ領域の動作の説明図。
【図９】本発明実施例におけるクランプ回路１７０の回路構成図。
【図１０】撮像装置におけるＯＢ領域の水平シェーディングおよびスキップ閾値の一例を示す図。
【図１１】撮像装置における暗時の水平シェーディングの一例を示す図。
【図１２】本発明実施例における撮像素子１０１は概略の画素構成模式図。
【図１３】撮像装置におけるＯＢ領域による平均値変化の一例を示す図。
【図１４】本発明実施例における撮像素子１０１は概略の画素構成模式図。
【図１５】本発明第２の実施例における判定手段の一例を示す図。
【図１６】本発明第２の実施例における暗電流判定フローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図１において、１００は被写体像を撮影するための撮影レンズ、１０１は該撮影レンズ１００によって結像された被写体像である光を電気信号に変換するＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子である。
【００１５】
１０２は該撮像素子１０１から出力される電気信号を被写体像の輝度に基づいてゲインを調節するＡＧＣ、１０３は該ＡＧＣ１０２によって適正なゲイン調節がされた電気信号にガンマ補正、ホワイトバランス補正等の画像処理などを行う画像信号処理部である。１０４は該撮影レンズ１００に備える絞り等のアクチュエータを駆動するレンズ駆動部、１０５は該撮像素子１０１、該ＡＧＣ１０２、該画像信号処理部１０３、および該レンズ駆動部１０４を適切に制御するマイクロコンピュータ（以下、マイコン）である。また、１０６は該撮像素子１０１などの温度を測定する温度計である。
【００１６】
次に、この構成における動作概要を説明する。まず、レンズ駆動部１０４は、マイコン１０５から供給されるレンズ駆動制御信号に基づいて、撮影レンズ１００に備えるズームレンズ、絞り、フォーカスレンズを駆動して、被写体からの入射光を撮像素子１０１上に結像させる。
【００１７】
撮像素子１０１は、マイコン１０５からの制御信号に基づき、撮影レンズ１００を介して入射された被写体像を光電変換し、該光電変換された信号をＡＤ変換したデジタル画像信号（以下、デジタルデータ）として出力する。該デジタルデータは該ＡＧＣ１０２で適正なゲインを掛けた後、画像信号処理部１０３へ入力される。
【００１８】
画像信号処理部１０３では、ゲイン調節されたデジタルデータにガンマ補正、ホワイトバランス補正等の画像処理が施され、動画および静止画等の所定フォーマットに変換する。そして、それらは、不図示のパネル等の表示部や、メモリ・ハードドライブ等の記録媒体へ供給され、適宜処理される構成となっている。
【００１９】
図２乃至図３は、該撮像素子１０１の概略構成を示したものである。図２は該撮像素子１０１の画素構成模式図である。図２において、３０１は画素出力の基準とするための遮光領域であるオプティカルブラック（ＯＢ）領域である。該ＯＢ領域３０１には、後述する第１のＯＢ領域３０２と第２のＯＢ領域３０３を備える。
【００２０】
また、画素構造の違いなどによる特性差を観測するための第１の比較領域３０４、第２の比較領域３０５を備える。例えば、該第１の比較領域３０４はフォトダイオードなどの光電変換部がない構造で、第２の比較領域は他のＯＢ領域と同じ構造でよい。３０６は入射光を受光する、いわゆる、開口画素領域であり、この領域に被写体光を結像して電荷を取得することで画像情報を得ることとなる。
【００２１】
次に、図３は、該撮像素子１０１の回路構成の説明図である。撮像装置１０１は、画素部２００、垂直走査回路２０１、列アンプ２０２、ランプ回路２０６、ＡＤ変換回路１５０、水平転送回路２１０、クランプ回路１７０で構成される。画素部２００は、フォトダイオードなどの周知の光電変換素子により、入射光量に応じて光電変換し、その電荷を電圧として出力する。垂直走査回路２０１は、２次元に配置された画素部２００の画素信号電圧を、１フレーム中に順次読み出しするためのタイミング制御を行う。
【００２２】
具体的には、画像信号は、１フレーム中に上部の行から下部の行に向けて、行単位で順次読み出される。列アンプ２０２は、画素部２００から読み出された信号を電気的に増幅する。ランプ回路２０６は、時間方向に一定のスロープ（傾斜）を有するランプ形状電圧信号（ランプ信号）を発生する信号発生手段である。
【００２３】
ＡＤ変換回路１５０は、画素部２００の出力レベルに応じてＡＤ変換ゲインを調整し、ＡＤ変換して画像データを出力する。ＡＤ変換回路１５０のＡＤ変換ゲインは、所定の条件に応じて制御される。ＡＤ変換回路１５０は、列アンプ２０２からの読み出し信号と、ランプ回路２０６からの信号とを比較する比較部１５１を有する。また、ＡＤ変換回路１５０は、その内部にカウンタ・ラッチ回路１５２を有し、比較部１５１の出力に応じて、特定期間（所定の期間）においてカウント動作を行う。
【００２４】
このカウント動作により、列アンプ２０２からの読み出し信号レベルに比例したカウント値が得られるため、このカウント値がＡＤ変換結果となる。なお、この詳細な動作については後述する。カウンタ・ラッチ回路１５２は、カウント値をラッチ（保持）する。カウンタ・ラッチ回路１５２に保持された１行分の画像データは、端の画素データから、水平転送回路２１０により順次読み出される。
【００２５】
水平転送回路２１０の出力は、クランプ回路１７０に入力される。クランプ回路１７０は、画素部２００内に配設された遮光画素領域（第１のＯＢ領域３０２乃至第２のＯＢ領域３０３）の出力を利用したクランプ動作を行うことができる。該クランプ回路１７０によるクランプ処理を行った出力を、後段の該ＡＧＣ１０２に向けて出力する。また、各回路のタイミングや動作切り替えなどは、制御回路２２０からの信号によって制御され、該制御用の信号にはＡＤ変換回路１５０への制御信号１５３も含まれている。
【００２６】
図４は、ＡＤ変換回路１５０内に設けられた比較部１５１の回路構成図である。図４において、１５１０はＡＭＰ（増幅器）、１５１１は比較器、１５１２はレベル制御部である。レベル制御部１５１２には、制御回路２２０からの制御信号１５３、および、比較器１５１１の出力信号が入力される。
【００２７】
比較部１５１において、列アンプ２０２から入力されるＶＡＭＰは比較器１５１１に直接入力され、ランプ回路２０６から入力されるＶＲＡＭＰは、レベル制御部１５１２からの信号によりＡＭＰ１５１０の増幅率を可変して比較器１５１１に入力する。図５および図６は、該撮像素子１０１の開口領域３０６におけるＡＤ変換回路１５０（比較部１５１）の動作の説明図である。比較器１５１１のプラス端子には、列ＡＭＰ２０２の出力（ＶＡＭＰ）が入力される。
【００２８】
一方、比較器１５１１のマイナス端子には、ランプ回路２０６により生成されたランプ電圧（ＶＲＡＭＰ）が、ＡＭＰ１５１０により増幅された信号として入力される。図５乃至図６の波形ＨＤは、撮像装置における１行の読み出し期間を示している。また、本実施例における読み出し動作は、信号レベル−ノイズレベルの差分動作を行うものであるが、周知の動作であるため、詳細の説明は割愛する。該図５乃至図６のＮレベル変換期間（ノイズレベルのＡＤ変換期間）において、レベル制御部１５１２の出力レベルはＬＯＷレベルである。ＡＭＰ１５１０は、レベル制御部１５１２の出力レベルがＬＯＷレベルの場合、１倍の増幅率に設定されている。
【００２９】
次に、レベル判定期間において、比較器１５１１は、ＡＭＰ１５１０の出力とランプ電圧（ＶＲＡＭＰ）とを比較する。また、ＡＤ変換回路１５０内のカウンタ・ラッチ回路１５２にて、比較器１５１１が反転するまでの時間をカウントおよびラッチする。
【００３０】
続いて、該図５乃至図６のレベル判定期間について説明する。この期間、後述する傾きの大きい第２のランプ信号でのＡＤ変換となるように、ＡＭＰ１５１０の増幅率はＮ倍で保持する。また判定タイミングＴ１において、レベル制御部１５１２は、比較器１５１１の出力レベルを取り込み、記憶する。
【００３１】
図５に示される例の場合、判定タイミングＴ１で、比較器１５１１において、ＶＲＡＭＰのレベルの方が大きいため、比較器１５１１の出力レベルはＬＯＷレベルとなる。このレベルを取り込むため、レベル制御部１５１２の出力レベルはＬＯＷレベルとなる。ＡＭＰ１５１０の増幅率は、レベル制御部１５１２の出力レベルに依存するため、ＡＭＰ１５１０の増幅率は１倍となる。
【００３２】
図６のレベル判定期間は、図５の場合とは異なり、比較器１５１１において、ＶＡＭＰのレベルよりもＶＲＡＭＰのレベルのほうが小さい。このため、判定タイミングＴ１において、比較器１５１１の出力はＨｉｇｈとなり、レベル制御部１５１２はこれを記憶し、その出力はＨｉｇｈとなる。ＡＭＰ１５１０の増幅率は、レベル制御部１５１２の出力レベルに依存するため、ＡＭＰ１５１０の増幅率はＮ倍となる。
【００３３】
図５のＳレベルＡＤ変換期間（光信号レベルのＡＤ変換期間）における基本動作はＮレベル変換期間と同様である。比較器１５１１によりＡＭＰ１５１０の出力とランプ電圧（ＶＲＡＭＰ）が比較される。ＡＤ変換回路１５０は、比較器１５１１が反転するまでの時間をカウントして、カウンタ・ラッチ回路１５２に記憶する（ＮレベルＡＤ変換のデータとは別に記憶する）。
【００３４】
また、カウンタ・ラッチ回路１５２は、レベル制御部１５１２の出力も記憶する。すなわち、判定タイミングＴ１における比較器１５１１の出力レベルが記憶される。これにより、ＳレベルＡＤ変換時のＡＭＰ１５１０の制御状態＝使用されたランプ信号の傾き情報が記憶される。
【００３５】
具体例としては、ＡＤ変換された信号出力に付随して、末尾に“０”をつける。図６のＳレベルＡＤ変換期間において、ＡＭＰ１５１０はＮ倍の増幅率であり、ＶＡＭＰの信号レベルと、ＶＲＡＭＰ×Ｎ倍となったランプ電圧（ＶＲＡＭＰ）のレベルとを比較して、ＡＤ変換を行う。また、カウンタ・ラッチ回路１５２は、レベル制御部１５１２の出力を記憶する。
【００３６】
具体例としては、ＡＤ変換された信号出力に付随して、末尾に“１”をつける。すなわち、開口領域３０６では、信号レベルの判定結果によって、傾きの異なるランプ信号でＡＤ変換を行うことになる。具体的には、信号レベルが所定レベルより低い場合は、傾きの小さい第１のランプ信号でＡＤ変換を行い、信号レベルが所定レベルより高い場合は、傾きの大きい第２のランプ信号でＡＤ変換を行うこととなる。
【００３７】
図７および図８は、該撮像素子１０１の第１のＯＢ領域３０２および第２のＯＢ領域３０３におけるＡＤ変換回路１５０（比較部１５１）の動作の説明図である。該図７および図８は、図５および図６の動作のような、信号レベルの判定は行わず、制御回路２０２からの制御信号１５３により、強制的にＡＭＰ１５１０の増幅率を決定する。
【００３８】
すなわち、図７で示す第１のＯＢ領域３０２においては、ランプ信号設定期間であるＴ１のタイミングで、ＡＭＰ１５１０の増幅率は１倍として傾きの小さい第１のランプ信号を設定し、図８で示す第２のＯＢ領域３０３においては、ランプ信号設定期間であるＴ１のタイミングで、ＡＭＰ１５１０の増幅率はＮ倍として傾きの大きい第２のランプ信号を設定する。なお、本図７乃至図８で出力された画素信号は、各々、平均化して、後述するクランプ回路１７０内の記憶手段に記憶される（黒レベル基準値の記憶については、周知の動作である為、詳細説明は割愛する。）。
【００３９】
次に、図９のクランプ回路１７０の概略構成図を用いて、出力信号の黒レベルを基準値に合わせるためのＯＢクランプ動作を説明する。１７１０は信号レベルと黒レベル基準値との差分を減少させるためのクランプ値を設定するクランプ値生成部である。１７１１は複数の黒レベル基準値のうち、使用する黒レベル基準値を選択する黒レベル選択手段である。
【００４０】
本実施例では、該黒レベル選択手段１７１１内に、前記ＡＤ変換回路１５０で生成した画素信号のうち、黒レベル基準値としうる第１のＯＢ領域３０２もしくは第２のＯＢ領域３０３の各画素出力を平均化した値を記憶する第１の記憶領域１７１２もしくは第２の記憶領域１７１３を備えている。１７１４は、画素信号とクランプ値生成部１７１０の減算処理を行う減算器である。
【００４１】
該クランプ回路１７０には、ＡＤ変換回路１５０および水平転送回路２１０を介して、画素信号およびレベル制御部１５１２出力情報（＝使用されたランプ信号の傾き情報）が入力される。該黒レベル選択手段１７１１は、該入力信号の末尾に付加されたレベル制御部１５１２出力情報から使用されたランプ信号の傾きを判断し、該ランプの傾きに合った黒レベル基準値を選択して、該クランプ値生成部１７１０に設定する。
【００４２】
具体的には、入力信号のレベル制御部１５１２出力情報が“０”だった場合は、ランプ信号の傾きが緩やかな第１のＯＢ領域３０２から生成した第１の記憶領域１７１２の情報をクランプ値生成部１７１０に設定する。また、入力信号のレベル制御部１５１２出力情報が“１”だった場合は、ランプ信号の傾きが急な第２のＯＢ領域３０３から生成した第２の記憶領域１７１３の情報をクランプ値生成部１７１０に設定する。
【００４３】
該動作によりクランプ値生成部１７１０に設定された黒レベル基準値を、減算器１７１４により、画素信号から減算する、いわゆる、ＯＢクランプを行うことで、画素で発生した暗電流成分を除去することができる。なお、黒レベル基準値となる第１の記憶領域１７１２および第２の記憶領域１７１３の保存データを生成する際、各領域の画素出力の平均値を用いるが、平均値ズレを低減させる為、所定レベルを超える出力は、除外（スキップ）もしくは固定値差し替え（クリップ）を行う。但し、該スキップ判定値やクリップ判定値はランプ信号の傾きに応じて変更することが必要となる。
【００４４】
図１０に該スキップもしくはクリップ判定の一例を示す。該図１０（Ａ）は第１のランプ信号でのＡＤ変換後の水平シェーディング、該図１０（Ｂ）は第２のランプ信号でのＡＤ変換後の水平シェーディングにスキップ判定レベルを記載したものである。
【００４５】
各々中央付近に画素欠陥などの影響で出力の高い列が存在しており、ＡＤ変換後は、ランプ信号の差により、出力値が異なっている。従って、同レベルの出力を除外する為には、閾値を個別に備えることが必要となる。例えば、本発明の実施例上での判定閾値は、第２のランプ信号時は、第１のランプ信号時の１／Ｎ倍で行うことで同レベルの検出を行なうことが出来るものである。
【００４６】
もちろん、状況により、各ＡＤ変換回路によって生じるオフセットずれなどを考慮して、異なる値を設定してもよい。ところで、前記図２のＯＢ領域は、第１のＯＢ領域３０２と第２のＯＢ領域３０３を、均等に二分割配置している例を上げているが、該設定では、撮影条件によっては、画質への影響が発生することが考えられる。
【００４７】
具体的には、高温環境下では、暗電流の面内変化が発生しやすい為、黒レベルの位置依存となり、画質への影響が発生しやすくなることが懸念される。影響が懸念される一例として、図１１に、暗時の撮影をした水平シェーディングを示す。
【００４８】
図１１（Ａ）は定常状態の常温環境下の水平シェーディングの一例であり、図１１（Ｂ）は、高温環境下の水平シェーディングの一例である。図１１（Ａ）がＯＢ領域と開口領域でほぼ変化がない状態であるのに対して、図１１（Ｂ）は開口領域に対してＯＢ領域の出力が徐々に大きく変化しており、黒レベルの基準とするには、開口領域との差が大きく、画質への影響が発生しやすくなる。特に、図２のようは配置では、開口領域から離れた位置に配置されている第１のＯＢ領域３０２と開口領域のズレが大きく、画質への影響が懸念される。
【００４９】
図１２は、該図１１（Ｂ）のような状況になった場合の対策として、第１のＯＢ領域３０２と第２のＯＢ領域３０３を複数回、交互の繰り返し配置されたものである。
これは、各々のＯＢ領域に対して間欠配置にすることで位置依存を低減する効果がある。
【００５０】
これにより、図１３に示すように、第１のＯＢ領域での平均値、第２のＯＢ領域での平均値＝各々のランプ信号に伴った黒レベル基準値の誤差を低減することが可能となる。なお、図１２の第１のＯＢ領域と第２のＯＢ領域の配置に対して、同一比率となっているが、実際には、ランプ信号の傾きが急な第２のＯＢ領域は、ＡＤ変換の分解能が粗いことになる為、ノイズなどによるズレの影響が大きいこととなる。
【００５１】
そこで、分解能などを考慮して、第２のＯＢ領域３０３の領域を広くするなど、領域の配分を異ならせて対応をしてもよい。また、条件に応じて領域配分を変化させてもよい（図１４（Ａ）乃至図１４（Ｂ）を参照。）。
【００５２】
以上のように、信号出力に応じてランプ信号の傾きを変更する撮像装置において、ＯＢ領域においても、双方の傾きのランプ信号での黒レベル基準値を得て、開口部のランプ信号の傾きに伴ったレベルを減算（ＯＢクランプ）することで、適正な画像を得ることができる。さらに、ＯＢ領域における取得領域を条件により適正化することで、暗電流により発生しやすい黒レベルの誤差を低減することが可能となる。
【００５３】
［実施例２］
先に説明したように、暗電流量が増加するような条件においては、ノイズ成分が増加することにより、傾きの小さい第１のランプ信号でのサンプルする可能性が少なくなる条件が発生する可能性がある。場合によっては、第１のランプ信号の検出レンジを超える信号が多数となり、第１のＯＢ領域での黒レベル基準値が異常となり、誤補正の要因となる可能性がある。
【００５４】
そこで、本発明の第２の実施例では、「ノイズ量が大きくなる」「暗電流量が大きくなる」などの黒レベル変動を判定する判定手段を備え、該判定結果により、ランプ信号設定の駆動を切り替えるものである。
【００５５】
本実施例では暗電流による黒レベル変動を判定する例を挙げて説明する。図１５は本発明の第２の実施例における判定手段の一例である。基本的には、画素出力を受けて、所定領域の出力値を記憶手段に保存し、記憶された各々の値を比較する構成であるため、図９に示したクランプ回路の構成とほぼ等価であり、共用も可能であるが、本実施例の説明の便宜上、別構成として説明する。
【００５６】
図１５において、２１００が本発明の判定手段である。該判定手段２１００は、記憶手段２１０１内に、第３の記憶領域２１０２および第４の記憶領域２１０３を備え、入力される画素信号のうち、図２乃至図１２に示す第１の比較領域３０４乃至第２の比較領域３０５の平均出力値を記憶するものである。２１０４は該第３の記憶領域２１０２および該第４の記憶領域２１０３に記憶された値の差分演算および所定値との比較を行う為の比較手段である。
【００５７】
図１６は、本発明の第２の実施例における撮像素子１０１の本発明第２の実施例における暗電流判定フローチャートである。該フローチャートは画面上部の遮光領域である第１の比較領域３０４および第２の比較領域３０５の出力値により判定し、判定結果により、以降の画素読み出しの駆動を切り替えるものである。
【００５８】
ステップＳ１４０１は、第１の比較領域３０４の出力Ｖｎｕｌｌを第３の記憶領域２１０２に、第２の比較領域３０５の出力Ｖｏｂの出力を該第４の記憶領域２１０３に、各々記憶する。該第１の比較領域３０４と該第２の比較領域３０５は、先に説明した通り、異なる構造を有することで、暗電流による出力値に差が生じるものである。ステップＳ１４０２は、該ステップＳ１４０１にて記憶したＶｏｂとＶｎｕｌｌの比較を該比較手段２１０４を用いて行う。具体的には、差分値を求め、該差分結果が、所定値Ｘ以上か否かを判定する。
【００５９】
該ステップＳ１４０２において、Ｖｏｂ−Ｖｎｕｌｌ≧Ｘ  でなければステップＳ１４０３へ、Ｖｏｂ−Ｖｎｕｌｌ≧Ｘ  であれば、ステップＳ１４０４へ移行する。該ステップＳ１４０３は、黒レベル変動が小さいと判断し、本発明の第１で説明した、ランプ信号を出力に応じて切り替える「第１の読み出し駆動」を行なう。該ステップＳ１４０４は、暗電流が大きい状態である為、黒レベル変動が大きいと判断し、ランプ信号は、ＯＢ・開口領域を含めて、傾きの大きい第２のランプ信号に固定駆動する「第２の読み出し駆動」を設定する。
【００６０】
該ステップＳ１４０４の駆動は、図８で説明した動作と同じである為、詳細の説明は割愛するが、ＯＢ領域でも開口領域でも、ＡＤ変換レンジが広くなる第２のランプ信号によるＡＤを行なうものである。当然、ＯＢクランプにおいても、全領域を第２のランプ信号にて黒レベル基準値を生成してＯＢクランプを行なうものである。該ステップＳ１４０３乃至該ステップ１４０４にて設定された駆動情報は、該制御回路２２０に送られ、撮像素子の以降の行の読み出し（ＡＤ変換回路など）の制御を切り替える。
【００６１】
これにより、暗電流が大きい場合のランプ信号切替えによる誤補正を起こすことがなくなり、画質への影響を低減することが出来る。なお、本実施例では、第１の比較領域３０４と第２の比較領域３０５の差分を検出する手法により、黒レベル変動を、暗電流量として検出したが、本発明はそれに限ったものではなく、例えば、温度計１０６にて検出される温度を判定して駆動を切り替えても問題ない。
【００６２】
当然、ゲインを高く設定したり、露光秒時を長くすることで、ノイズ量は多くなり、黒レベル変動が大きくなる為、前記第１の読み出し動作と、第２の読み出し動作の切り替え閾値は、ゲイン・露光秒時の設定状態を判定して駆動を切り替えても構わない。
【符号の説明】
【００６３】
１００‥‥撮影レンズ、１０１‥‥撮像素子、
１０２‥‥ＡＧＣ部、１０３‥‥画像信号処理部、
１０４‥‥レンズ駆動部、１０５‥‥マイクロコンピュータ、
１０６‥‥温度計、
３０１‥‥ＯＢ領域、
３０２‥‥第１のＯＢ領域、３０３‥‥第２のＯＢ領域、
３０４‥‥第１の比較領域、３０５‥‥第２の比較領域、
３０６‥‥開口画素領域、
２００‥‥画素部、２０１‥‥垂直走査回路部、
２０２‥‥列アンプ、
１５０‥‥ＡＤ変換回路、１５１‥‥比較部、
１５１０‥‥ＡＭＰ、１５１１‥‥比較器、１５１２‥‥レベル制御部、
１５２‥‥カウンタ・ラッチ回路、
２０６‥‥ランプ回路、
１７０‥‥クランプ回路、
１７１０‥‥クランプ値生成部、１７１１‥‥黒レベル選択手段、
１７１２‥‥第１の記憶領域、１７１３‥‥第２の記憶領域、
１７１４‥‥減算器、
２１０‥‥水平転送回路
２１００‥‥判定手段、２１０１‥‥記憶手段、
２１０２‥‥第２の記憶領域、２１０３‥‥第２の記憶領域、
２１０４‥‥比較手段
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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