(57)【要約】【課題】１つの実施形態は、例えば、受光画素の信号の黒レベルを高精度に補正できる信号処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】１つの実施形態によれば、信号処理装置において、撮像センサは、受光領域と遮光領域とを有する。受光領域では、複数の受光画素が配されている。遮光領域では、複数の遮光画素が配されている。先行積分部は、遮光領域における複数の第１の遮光画素の信号を第１の積分領域で積分平均する。本積分部は、遮光領域における複数の第２の遮光画素の信号を第２の積分領域で積分平均する。第２の積分領域は、先行積分部の積分平均結果に応じて決定された積分領域である。補正部は、本積分部の積分平均結果に応じて基準黒レベルを決定し、決定された基準黒レベルを用いて受光画素の信号の黒レベルを補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光画素が配された受光領域と複数の遮光画素が配された遮光領域とを有する撮像センサから出力される信号を処理する信号処理装置であって、
前記遮光領域における複数の第１の遮光画素の信号を第１の積分領域で積分平均する先行積分部と、
前記遮光領域における複数の第２の遮光画素の信号を、前記先行積分部の積分平均結果に応じて決定された第２の積分領域で積分平均する本積分部と、
前記本積分部の積分平均結果に応じて基準黒レベルを決定し、決定された基準黒レベルを用いて受光画素の信号の黒レベルを補正する補正部と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記本積分部は、前記先行積分部の積分平均結果に応じて前記第２の積分領域の中心を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記本積分部は、前記第２の積分領域のレベル幅が前記第１の積分領域のレベル幅より小さくなるように前記第２の積分領域を決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記先行積分部は、前記複数の第１の遮光画素の信号に対する積分平均を複数回行う
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記複数の第１の遮光画素と前記複数の第２の遮光画素とは、前記遮光領域における同一行に配されている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記遮光領域では、複数行を構成するように複数の遮光画素が配され、
前記複数の第１の遮光画素と前記複数の第２の遮光画素とは、前記遮光領域における異なる行に配されている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、信号処理装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像センサでは、受光画素で取得された信号が暗電流によるノイズを含み、受光画素の信号の黒レベルが理想的なレベルからずれることがある。受光画素の信号の黒レベルが理想的なレベルからずれると、複数の受光画素の信号に応じた画像において白浮きや黒沈みが発生する可能性がある。そこで、受光画素の信号の黒レベルを高精度に補正することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つの実施形態は、例えば、受光画素の信号の黒レベルを高精度に補正できる信号処理装置及び撮像システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの実施形態によれば、撮像センサから出力される信号を処理する信号処理装置であって、先行積分部と本積分部と補正部とを有する信号処理装置が提供される。撮像センサは、受光領域と遮光領域とを有する。受光領域では、複数の受光画素が配されている。遮光領域では、複数の遮光画素が配されている。先行積分部は、遮光領域における複数の第１の遮光画素の信号を第１の積分領域で積分平均する。本積分部は、遮光領域における複数の第２の遮光画素の信号を第２の積分領域で積分平均する。第２の積分領域は、先行積分部の積分平均結果に応じて決定された積分領域である。補正部は、本積分部の積分平均結果に応じて基準黒レベルを決定し、決定された基準黒レベルを用いて受光画素の信号の黒レベルを補正する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態におけるＯＢクランプ回路の構成を示す図。
【図２】実施形態におけるＯＢクランプ回路の動作を示す図。
【図３】実施形態におけるＯＢクランプ回路の動作を示す図。
【図４】実施形態におけるＯＢクランプ回路の動作を示す図。
【図５】基本の形態にかかる固体撮像装置を適用した撮像システムの構成を示す図。
【図６】基本の形態にかかる固体撮像装置を適用した撮像システムの構成を示す図。
【図７】基本の形態にかかる撮像センサの回路構成を示す図。
【図８】基本の形態にかかる信号処理装置の回路構成を示す図。
【図９】基本の形態におけるＯＢクランプ回路の構成を示す図。
【図１０】基本の形態におけるＯＢクランプ回路の動作を示す図。
【図１１】基本の形態におけるＯＢクランプ回路の動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる固体撮像装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（実施形態）
実施形態にかかる固体撮像装置５ｉについて説明する前に、基本の形態にかかる固体撮像装置５について説明する。固体撮像装置５は、例えば、図５及び図６に示す撮像システム１に適用される。図５及び図６は、撮像システム１の概略構成を示す図である。
【０００９】
撮像システム１は、例えば、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどであってもよいし、カメラモジュールが電子機器に適用されたもの（例えばカメラ付き携帯端末等）でもよい。撮像システム１は、図６に示すように、撮像部２及び後段処理部３を備える。撮像部２は、例えば、カメラモジュールである。撮像部２は、撮像光学系４及び固体撮像装置５を有する。後段処理部３は、ＩＳＰ（Ｉｍａｇｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）６、記憶部７、及び表示部８を有する。
【００１０】
撮像光学系４は、撮影レンズ４７、ハーフミラー４３、メカシャッタ４６、レンズ４４、プリズム４５、及びファインダー４８を有する。撮影レンズ４７は、撮影レンズ４７ａ，４７ｂ、絞り（図示せず）、及びレンズ駆動機構４７ｃを有する。絞りは、撮影レンズ４７ａと撮影レンズ４７ｂとの間に配され、撮影レンズ４７ｂへ導かれる光量を調節する。なお、図５では、撮影レンズ４７が２枚の撮影レンズ４７ａ，４７ｂを有する場合が例示的に示されているが、撮影レンズ４７は多数枚の撮影レンズを有していてもよい。
【００１１】
固体撮像装置５は、撮影レンズ４７の予定結像面に配置されている。例えば、撮影レンズ４７は、入射した光を屈折させて、ハーフミラー４３及びメカシャッタ４６経由で固体撮像装置５の撮像面へ導き、固体撮像装置５の撮像面（画素配列１２）に被写体の像を形成する。固体撮像装置５は、被写体像に応じた画像信号を生成する。
【００１２】
固体撮像装置５は、図７に示すように、撮像センサ１０、及び信号処理装置１１を有する。図７は、固体撮像装置５の回路構成を示す図である。撮像センサ１０は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサであってもよいし、ＣＣＤイメージセンサであっても良い。撮像センサ１０は、画素配列１２、垂直シフトレジスタ１３、タイミング制御部１５、相関二重サンプリング部（ＣＤＳ回路）１６、アナログデジタル変換部（ＡＤＣ回路）１７、ラインメモリ１８、水平シフトレジスタ１９、及び基準電圧発生部２０を有する。
【００１３】
画素配列１２では、複数の画素が２次元的に配列されている。各画素は、光電変換部を有する。光電変換部は、例えばフォトダイオードであり、受光した光量に応じた画素信号を生成する。すなわち、画素配列１２は、各画素への入射光量に応じた画像信号（アナログ信号）を生成する。生成された画像信号は、タイミング制御部１５及び垂直シフトレジスタ１３により画素ＰからＣＤＳ回路１６側へ読み出され、ＣＤＳ回路１６／ＡＤＣ回路１７を経て画像信号（デジタル信号）へ変換され、ラインメモリ１８で保持される。このとき、ＡＤＣ回路１７は、基準電圧発生部２０から供給されたスロープ電圧を用いてＡＤ変換を行う。ラインメモリ１８に保持された各列の画素信号（Ｖｏｕｔ）は、水平シフトレジスタ１９により順次に選択され信号処理装置１１に出力される。信号処理装置１１では、画像信号に対して信号処理が行われて画像データが生成される。生成された画像データは、ＩＳＰ６に出力される。
【００１４】
図５に示すレンズ駆動機構４７ｃは、ＩＳＰ６（図６参照）による制御のもと、撮影レンズ４７ｂを光軸ＯＰに沿って駆動する。例えば、ＩＳＰ６は、ＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）機能に従って、焦点調節情報を求め、焦点調節情報に基づいて、レンズ駆動機構４７ｃを制御して、撮影レンズ４７ａ，４７ｂを合焦状態（ジャストフォーカス）に調節する。
【００１５】
図７に示す撮像センサ１０では、画素配列１２において、被写体を撮像するための有効画素領域（受光領域）１２３が設けられている。有効画素領域１２３では、複数の有効画素（受光画素）Ｐ３が２次元的に配列されている。各有効画素Ｐ３は、少なくとも光電変換部が遮光されておらず、入射した光を光電変換部が受光し、受光した光量に応じて光電変換部で取得された画素信号を出力可能なように構成されている。この有効画素Ｐ３で取得された信号が暗電流によるノイズを含み、有効画素Ｐ３の信号の黒レベルが理想的なレベルからずれることがある。有効画素Ｐ３の信号の黒レベルが理想的なレベルからずれると、複数の有効画素Ｐ３の信号に応じた画像において白浮きや黒沈みが発生する可能性がある。
【００１６】
そのため、画素配列１２では、有効画素Ｐ３の信号の黒レベルを調整及び補正するために、ＦＢＣ用オプティカルブラック領域（ＦＢＣ領域）１２４、垂直オプティカルブラック領域（ＶＯＢ領域）１２１及び水平オプティカルブラック領域（ＨＯＢ領域）１２２が設けられている。
【００１７】
ＦＢＣ用オプティカルブラック領域（第２の遮光領域）１２４では、複数の遮光画素Ｐ４が配されており、例えば、複数の遮光画素Ｐ４が２次元的に配列されている。各遮光画素Ｐ４は、少なくとも光電変換部が遮光されており、例えば遮光画素Ｐ４の全体が上層の遮光膜（例えば、金属膜）で遮光されている。各遮光画素Ｐ４は、遮光された状態の光電変換部で取得された画素信号を基準信号として出力可能に構成されている。
【００１８】
垂直オプティカルブラック領域（遮光領域）１２１では、複数の遮光画素Ｐ１が配されており、例えば、複数の遮光画素Ｐ１が２次元的に配列されている。各遮光画素Ｐ１は、少なくとも光電変換部が遮光されており、例えば遮光画素Ｐ１の全体が上層の遮光膜（例えば、金属膜）で遮光されている。各遮光画素Ｐ１は、遮光された状態の光電変換部で取得された画素信号を基準信号として出力可能に構成されている。
【００１９】
同様に、水平オプティカルブラック領域１２２では、複数の遮光画素Ｐ２が配されており、例えば、複数の遮光画素Ｐ２が２次元的に配列されている。各遮光画素Ｐ２は、少なくとも光電変換部が遮光されており、例えば遮光画素Ｐ２の全体が上層の遮光膜（例えば、金属膜）で遮光されている。各遮光画素Ｐ２は、遮光された状態の光電変換部で取得された画素信号を基準信号として出力可能に構成されている。
【００２０】
図７に示す垂直シフトレジスタ１３は、タイミング制御部１５による制御のもと、例えば、画素配列１２における行を図７における上から順次に選択し、選択された行に含まれる複数の画素の信号を並行してＣＤＳ回路１６へ転送させる。ＣＤＳ回路１６へ転送された各列の画素信号は、ＡＤＣ回路１７でＡ／Ｄ変換されラインメモリ１８で保持された後、信号処理装置１１へ転送される。これに応じて、信号処理装置１１は、ＦＢＣ用オプティカルブラック領域１２４の遮光画素Ｐ４の信号及び垂直オプティカルブラック領域１２１の遮光画素Ｐ１の信号を用いて、有効画素の信号の黒レベルを調整及び補正する。
【００２１】
例えば、ＦＢＣ用オプティカルブラック領域１２４における遮光画素Ｐ４の信号は、垂直オプティカルブラック領域１２１における遮光画素Ｐ１の信号に先行して撮像センサ１０から出力される。これに応じて、信号処理装置１１は、ＦＢＣ用オプティカルブラック領域１２４における遮光画素Ｐ４の信号を用いて有効画素の信号の黒レベルをアナログ的に調整する。
【００２２】
例えば、信号処理装置１１には、ＦＢＣ用オプティカルブラック領域１２４における遮光画素Ｐ４の信号に対する黒レベルの目標値として、基準黒レベルＶｆｂｃが予め設定されている。信号処理装置１１は、遮光画素Ｐ４の信号の黒レベルが基準黒レベルＶｆｂｃになるように、画素信号のアナログゲインを指定するクランプパラメータＣＰを求めて撮像センサ１０の基準電圧発生部２０へ供給する。これに応じて、撮像センサ１０の基準電圧発生部２０は、クランプパラメータＣＰに応じて、基準電圧（スロープ電圧）Ｖｒｅｆを発生させる際の傾きを決定し、決定された傾きで基準電圧（スロープ電圧）Ｖｒｅｆを発生させてＡＤＣ回路１７へ供給する。これにより、ＡＤＣ回路１７は、基準電圧発生部２０から供給されたスロープ電圧を用いてＡＤ変換を行う。このとき、ＡＤＣ回路１７により生成される画素カウント値は、画素信号のレベルが基準黒レベルＶｆｂｃでクランプされたレベルに対応した値になる。信号処理装置１１は、そのクランプされた画素信号（画素カウント値）を受けて、その画素信号の黒レベルが基準黒レベルＶｆｂｃになるように、再びクランプパラメータＣＰを求めて撮像センサ１０の基準電圧発生部２０へ供給する。このように、信号処理装置１１は、フィードバック制御を行いながら、画素信号の黒レベルが基準黒レベルＶｆｂｃに収束するようにクランプバラメータＣＰを求めるフィードバッククランプ処理を行う。
【００２３】
このフィードバッククランプ処理は、画素信号のアナログゲインを調整することで画素信号をクランプするものであるが、環境温度によりアナログゲインとクランプパラメータとの関係が変動することがある。これにより、画素信号の黒レベルを基準黒レベルＶｆｂｃに合わせること、すなわち、画素信号の黒レベルを基準黒レベルＶｆｂｃに対して許容範囲内に収めることが困難になることがある。そのため、信号処理装置１１は、アナログ的に調整された有効画素の信号の黒レベルを、垂直オプティカルブラック領域１２１における遮光画素Ｐ１の信号に応じてデジタル的に補正する。
【００２４】
例えば、信号処理装置１１は、図８に示すように、黒レベル補償回路（ＦＢＣ回路）１１２、オプティカルブラッククランプ回路（ＯＢクランプ回路）１１３、ゲイン調整回路１１４、色分離・フォーマット変換回路１１５、露光量調整回路（ＡＬＣ回路）１１６、及びタイミング生成回路（ＴＧ回路）１１７を有する。図８は、信号処理装置１１の構成を示すブロック図である。信号処理装置１１は、撮像センサ１０によって撮像した画像から画像データ（例えば、ＹＵＶ方式の映像信号）を生成できる。信号処理装置１１において、デジタル的な黒レベルの補正処理は、ＯＢクランプ回路１１３で行われる。
【００２５】
ＦＢＣ（Ｆｅｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｃｌａｍｐ）回路１１２は、フィードバッククランプ処理を行う。例えば、ＦＢＣ回路１１２は、撮像センサ１０から読み出されたＦＢＣ用オプティカルブラック領域１２４の画素信号の平均値を例えば行単位で計算する。ＦＢＣ回路１１２は、その計算された平均値があらかじめ設定している基準黒レベルＶｆｂｃと差分があるとき、ＦＢＣ用オプティカルブラック領域１２４の画素信号の平均値が基準黒レベルＶｆｂｃに近づく方向にクランプパラメータＣＰの調整を行う。ＦＢＣ回路１１２は、調整されたクランプパラメータＣＰを撮像センサ１０にフィードバックする。撮像センサ１０は、ＦＢＣ用オプティカルブラック領域１２４の次の行から読み出された画素信号に対してフィードバックされたクランプパラメータＣＰを使って調整した信号をＦＢＣ回路１１２へ出力する。これを例えば１行毎に繰り返す。すなわち、ＦＢＣ回路１１２は、ＦＢＣ用オプティカルブラック領域１２４における遮光画素Ｐ４の信号を用いて有効画素の信号の黒レベルをアナログ的に調整する。
【００２６】
ＯＢクランプ回路１１３は、ＦＢＣ回路１１２によりアナログ的に調整された有効画素の信号をデジタル的に補正する。具体的には、ＯＢクランプ回路１１３は、画像信号のフレーム先頭（図７における有効画素領域１２３の上方）にある垂直オプティカルブラック領域（ＶＯＢ領域）１２１の遮光画素Ｐ１の信号を用いて基準黒レベルを決定する。ＯＢクランプ回路１１３は、決定された基準黒レベルを用いて有効画素Ｐ３の信号の黒レベルを補正する。例えば、ＯＢクランプ回路１１３は、垂直オプティカルブラック領域１２１の遮光画素Ｐ１の信号の平均値を基準黒レベルとして決定し、有効画素Ｐ３の信号の黒レベルが基準黒レベルに近づくように有効画素Ｐ３の信号に対して補正量を加算する。補正量は、有効画素Ｐ３の信号の黒レベルが基準黒レベルより高レベル側にずれている場合、そのずれをキャンセルするような負の値を有する。補正量は、有効画素Ｐ３の信号の黒レベルが基準黒レベルより低レベル側にずれている場合、そのずれをキャンセルするような正の値を有する。これにより、ＯＢクランプ回路１１３は、有効画素Ｐ３の信号の黒レベルの補正を行う。ＯＢクランプ回路１１３の詳細については後述する。
【００２７】
ゲイン調整回路１１４は、画像信号（ＲＡＷ）をＯＢクランプ回路１１３から受ける。画像信号（ＲＡＷ）は、黒レベルの補正がそれぞれ施された複数の有効画素の信号（有効画像信号）を含む。ゲイン調整回路１１４は、受けた画像信号のホワイトバランスやデジタルゲインの調整を行う。例えば、ゲイン調整回路１１４は、有効画像信号にパラメータ（デジタルゲイン信号ＤＧ）を乗算することでレベル調整を行う。調整するためのパラメータ（デジタルゲイン信号ＤＧ）は、コマンド設定値であってもよいし、ＡＬＣ回路１１６で計算した係数を使ってもよい。
【００２８】
色分離・フォーマット変換回路１１５は、ゲイン調整が施された画像信号（ＲＡＷ）をゲイン調整回路１１４から受ける。例えば、画像信号（ＲＡＷ）は、複数の有効画素の信号のそれぞれに対応付けられた、ベイヤ配列に従った色の情報を含んでいる。これに応じて、色分離・フォーマット変換回路１１５は、画像信号を色分離して、ＲＧＢやＹＵＶ信号に変換する。また、色分離・フォーマット変換回路１１５は、色分離するときに画像信号から輝度信号を抽出する。色分離・フォーマット変換回路１１５は、ＲＧＢ信号やＹＵＶ信号を画像データとしてＩＳＰ６へ出力するとともに、輝度信号をＡＬＣ回路１１６へ供給する。
【００２９】
ＡＬＣ（Ａｕｔｏ  Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１１６は、輝度信号を色分離・フォーマット変換回路１１５から受ける。ＡＬＣ回路１１６は、輝度信号に応じて、画面の輝度調節を制御するための制御信号ＡＧ，ＤＧを発生する。例えば、ＡＬＣ回路１１６は、色分離で抽出した輝度信号の１Ｖ期間（画素配列１２を垂直方向に１回走査する期間）の積算値から画面の明るさを判断して、デジタルゲイン・アナログゲインの係数を自動で調整する。ＡＬＣ回路１１６は、調整結果に応じたアナログゲイン信号ＡＧ、デジタルゲイン信号ＤＧを発生する。ＡＬＣ回路１１６は、デジタルゲイン信号ＤＧをゲイン調整回路１１４へ供給し、アナログゲイン信号ＡＧをＴＧ回路１１７へ供給する。
【００３０】
ＴＧ（Ｔｉｍｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）回路１１７は、撮像センサ１０の動作タイミングを制御する。例えば、ＴＧ回路１１７は、電子シャッタタイミング信号ＥＳ、垂直読み出しタイミング信号ＶＲ、水平読み出しタイミング信号ＨＲなどの変更タイミングを制御するパルスを発生し、撮像センサ１０のタイミング制御部１５に出力する。電子シャッタタイミング信号ＥＳは、電子シャッタのシャッタースピードを規定する信号である。垂直読み出しタイミング信号ＶＲは、画素配列１２の垂直方向（Ｖ方向）における画素信号の読み出しタイミングを制御するための信号である。水平読み出しタイミング信号ＨＲは、画素配列１２の水平方向（Ｈ方向）における画素信号の水平転送のタイミングを制御するための信号である。また、ＴＧ回路１１７は、アナログゲイン信号ＡＧをＡＬＣ回路１１６から受けてＦＢＣ回路１１２と撮像センサ１０のタイミング制御部１５とへそれぞれ転送する。
【００３１】
また、ＴＧ回路１１７は、ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮ、Ｖイネーブル信号Ｖ＿ＥＮ、ＨＯＢイネーブル信号ＨＯＢ＿ＥＮ、Ｈイネーブル信号Ｈ＿ＥＮを発生してＯＢクランプ回路１１３へ供給する。
【００３２】
次に、ＯＢクランプ回路１１３について図９〜図１１を用いて説明する。図９は、ＯＢクランプ回路１１３の構成を示す図である。図１０及び図１１は、それぞれ、ＯＢクランプ回路１１３の動作を示す図である。
【００３３】
ＯＢクランプ回路１１３は、積分タイミング生成部１１３ｅ、補正タイミング生成部１１３ｄ、積分部１１３ａ、及び補正部１１３ｃを有する。
【００３４】
積分タイミング生成部１１３ｅは、ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮ及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮをＴＧ回路１１７（図８参照）から受ける。積分タイミング生成部１１３ｅは、ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮ及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮに応じて、積分タイミング信号φＩを生成する。
【００３５】
ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮは、図１０（ａ）に示すように、ＦＢＣ用オプティカルブラック領域（ＦＢＣ領域）１２４及び垂直オプティカルブラック領域（ＶＯＢ領域）１２１を選択すべき期間を規定する信号である。例えば、ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮは、アクティブレベルになっている期間が、垂直オプティカルブラック領域１２１の遮光画素Ｐ１の信号を用いて基準黒レベルの決定を行うべき期間として規定される。
【００３６】
Ｈイネーブル信号Ｈ＿ＥＮは、図１０（ａ）に示すように、垂直オプティカルブラック領域（ＶＯＢ領域）１２１及び有効画素領域１２３を選択すべき期間を規定する信号である。例えば、Ｈイネーブル信号Ｈ＿ＥＮは、アクティブレベルになっている期間が、垂直オプティカルブラック領域１２１の遮光画素Ｐ１の信号を用いた基準黒レベルの決定を行うべき期間として規定される。
【００３７】
積分タイミング生成部１１３ｅは、図１０（ｂ）に示すように、ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮ及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮがいずれもアクティブレベルになっている期間にアクティブレベルになるように積分タイミング信号φＩを生成する。積分タイミング生成部１１３ｅは、生成された積分タイミング信号φＩを積分部１１３ａへ供給する。
【００３８】
補正タイミング生成部１１３ｄは、ＨＯＢイネーブル信号ＨＯＢ＿ＥＮ、Ｖイネーブル信号Ｖ＿ＥＮ、及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮをＴＧ回路１１７（図８参照）から受ける。補正タイミング生成部１１３ｄは、ＨＯＢイネーブル信号ＨＯＢ＿ＥＮ、Ｖイネーブル信号Ｖ＿ＥＮ、及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮに応じて、補正タイミング信号φＣを生成する。
【００３９】
ＨＯＢイネーブル信号ＨＯＢ＿ＥＮは、図１０（ａ）に示すように、ＦＢＣ用オプティカルブラック領域（ＦＢＣ領域）１２４及び水平オプティカルブラック領域（ＨＯＢ領域）１２２を選択すべき期間を規定する信号である。例えば、ＨＯＢイネーブル信号ＨＯＢ＿ＥＮは、ノンアクティブレベルになっている期間が、有効画素領域１２３の有効画素Ｐ３の信号の補正動作を行うべき期間として規定される。
【００４０】
Ｖイネーブル信号Ｖ＿ＥＮは、図１０（ａ）に示すように、水平オプティカルブラック領域（ＨＯＢ領域）１２２及び有効画素領域１２３を選択すべき期間を規定する信号である。例えば、Ｖイネーブル信号Ｖ＿ＥＮは、アクティブレベルになっている期間が、有効画素領域１２３の有効画素Ｐ３の信号の補正動作を行うべき期間として規定される。
【００４１】
Ｈイネーブル信号Ｈ＿ＥＮは、図１０（ａ）に示すように、垂直オプティカルブラック領域（ＶＯＢ領域）１２１及び有効画素領域１２３を選択すべき期間を規定する信号である。例えば、Ｈイネーブル信号Ｈ＿ＥＮは、アクティブレベルになっている期間が、有効画素領域１２３の有効画素Ｐ３の信号の補正動作を行うべき期間として規定される。
【００４２】
補正タイミング生成部１１３ｄは、図１０（ｂ）に示すように、ＨＯＢイネーブル信号ＨＯＢ＿ＥＮがノンアクティブレベルであり且つＶイネーブル信号Ｖ＿ＥＮ及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮがいずれもアクティブレベルになっている期間にアクティブレベルになるように補正タイミング信号φＣを生成する。補正タイミング生成部１１３ｄは、生成された補正タイミング信号φＣを補正部１１３ｃへ供給する。
【００４３】
図９に示す積分部１１３ａには、垂直オプティカルブラック領域１２１における複数の遮光画素Ｐ１の信号であってその黒レベルがＦＢＣ回路１１２によりアナログ的に調整された信号が入力される。複数の遮光画素Ｐ１の信号には、白キズや黒キズなどの欠陥を有する遮光画素の信号（ノイズ信号）が踏まれることがある。白キズを有する遮光画素は、正常な遮光画素に比べて高い輝度の信号を出力する。黒キズを有する遮光画素は、正常な遮光画素に比べて低い輝度の信号を出力する。すなわち、白キズや黒キズなどの欠陥を有する遮光画素の信号は、正常な遮光画素の信号レベルから大幅にずれたレベルの信号となりやすい。また、複数の遮光画素Ｐ１の信号には、遮光膜による遮光が不完全な遮光画素の信号が踏まれることがある。遮光膜による遮光が不完全な遮光画素の信号（ノイズ信号）は、正常な遮光画素の信号レベルから大幅にずれたレベルの信号となりやすい。
【００４４】
仮に、積分部１１３ａにおいて、垂直オプティカルブラック領域１２１における複数の遮光画素Ｐ１の信号をそのまま積分すると、ノイズ成分が多く含まれたまま積分することになるので、遮光画素Ｐ１の信号を用いて基準黒レベルを決定する際の精度が劣化しやすい。
【００４５】
そのため、積分部１１３ａは、垂直オプティカルブラック領域１２１における複数の遮光画素Ｐ１の信号を第１の積分領域ＩＲ１（図１１参照）で積分平均する。すなわち、積分部１１３ａは、入力される複数の遮光画素Ｐ１の信号のレベル幅を第１の積分領域ＩＲ１に制限し、レベル幅が制限された複数の信号を積分平均する。第１の積分領域ＩＲ１は、その中心レベルＲｅｆ１、上限レベルＭａｘ１、及び下限レベルＭｉｎ１がそれぞれ予め決められている。
【００４６】
具体的には、積分部１１３ａは、振幅制限部１１３ａ１及び積分処理部１１３ａ２を有する。振幅制限部１１３ａ１は、入力される複数の遮光画素Ｐ１の信号（ＩＮＰＵＴ＿ＳＩＧ）のレベル幅を第１の積分領域ＩＲ１に制限する。振幅制限部１１３ａ１は、レベル幅が制限された複数の信号を積分処理部１１３ａ２へ転送する。
【００４７】
第１の積分領域ＩＲ１の中心レベルＲｅｆ１、上限レベルＭａｘ１、及び下限レベルＭｉｎ１は、それぞれ、予め実験的に決められ振幅制限部１１３ａ１に設定されている。上限レベルＭａｘ１から中心レベルＲｅｆ１までのレベル幅と中心レベルＲｅｆ１から下限レベルＭｉｎ１までのレベル幅とは、互いに均等であってもよい（図１１参照）。また、第１の積分領域ＩＲ１のレベル幅ΔＬＷ１は、予め実験的に決められ振幅制限部１１３ａ１に設定されている。
【００４８】
例えば、振幅制限部１１３ａ１は、複数の遮光画素Ｐ１の信号のうち第１の積分領域ＩＲ１の上限レベルＭａｘ１を超える信号を無視するとともに、下限レベルＭｉｎ１を下回る信号を無視する。すなわち、振幅制限部１１３ａ１は、複数の遮光画素Ｐ１の信号のうち第１の積分領域ＩＲ１から外れる信号を除外し、第１の積分領域ＩＲ１内に収まる複数の信号を選択的に積分処理部１１３ａ２へ転送する。
【００４９】
あるいは、例えば、振幅制限部１１３ａ１は、複数の遮光画素Ｐ１の信号のうち第１の積分領域ＩＲ１の上限レベルＭａｘ１を超える信号のレベルを上限レベルＭａｘ１に揃えるとともに、下限レベルＭｉｎ１を下回る信号のレベルを下限レベルＭｉｎ１に揃える。すなわち、振幅制限部１１３ａ１は、複数の遮光画素Ｐ１の信号のうち第１の積分領域ＩＲ１から外れる信号を上限レベルＭａｘ１及び下限レベルＭｉｎ１でスライスし、上限レベルＭａｘ１及び下限レベルＭｉｎ１でスライスされた信号を含む複数の信号を積分処理部１１３ａ２へ転送する。
【００５０】
積分処理部１１３ａ２は、レベル幅が制限された複数の信号を振幅制限部１１３ａ１から受け、積分タイミング信号φＩを積分タイミング生成部１１３ｅから受ける。積分処理部１１３ａ２は、積分タイミング信号φＩに同期して、複数の信号を積分平均する。例えば、積分処理部１１３ａ２は、図１０に示す積分タイミング信号φＩがアクティブレベル（例えば、Ｈレベル）の期間に、複数の信号を積分平均（例えば、加算平均）する。積分処理部１１３ａ２は、積分平均結果を補正部１１３ｃへ供給する。
【００５１】
補正部１１３ｃは、基準黒レベルの決定を行うべき期間において、積分平均結果を積分処理部１１３ａ２から受ける。基準黒レベルの決定を行うべき期間は、例えば、図１０（ｂ）に示すＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮがアクティブレベル（例えば、Ｈレベル）の期間である。補正部１１３ｃは、受けた積分平均結果に応じて基準黒レベルを決定する。例えば、補正部１１３ｃは、複数回の本積分の積分平均結果を平均してその結果を基準黒レベルとして決定することができる。
【００５２】
補正部１１３ｃは、有効画素の信号を補正すべき期間において、有効画素領域１２３における複数の有効画素Ｐ３の信号であってその黒レベルがＦＢＣ回路１１２によりアナログ的に調整された信号が入力される。有効画素の信号を補正すべき期間は、例えば、図１０（ｂ）に示すＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮがノンアクティブレベル（例えば、Ｌレベル）の期間である。補正部１１３ｃは、基準黒レベルの決定を行うべき期間に決定された基準黒レベルを用いて、有効画素の信号を補正する。例えば、補正部１１３ｃは、有効画素の信号の黒レベルと基準黒レベルとの差分を求め、その差分をキャンセルするような補正量を有効画素の信号に加算する。補正量は、例えば、求めた差分と振幅が均等であり符号が逆である。補正部１１３ｃは、補正後の有効画素の信号（ＯＵＴＰＵＴ＿ＳＩＧ）をＩＳＰ６へ出力する。
【００５３】
ＯＢクランプ回路１１３では、上記のように、振幅制限部１１３ａ１が用いる第１の積分領域ＩＲ１の中心レベルＲｅｆ１及びレベル幅ΔＬＷ１は、予め実験的に決められ振幅制限部１１３ａ１に固定的に設定されている。この第１の積分領域ＩＲ１は、ＦＢＣ回路１１２による黒レベルのアナログ的な調整が安定的に行われ、アナログ的な調整後の信号の中心レベルが第１の積分領域ＩＲ１の中心レベルＲｅｆ１に略一致することが前提となっている。
【００５４】
しかし、実際には、環境温度によりアナログゲインとクランプパラメータとの関係が変動することがあるので、アナログ的な調整後の信号の中心レベルは第１の積分領域ＩＲ１の中心レベルＲｅｆ１からずれやすい。また、信号処理装置１１及び撮像センサ１０を構成する各素子（例えば、トランジスタ）の経年的な劣化に起因してアナログゲインとクランプパラメータとの関係が変動することがあるので、アナログ的な調整後の信号の中心レベルは第１の積分領域ＩＲ１の中心レベルＲｅｆ１からずれやすい。例えば、アナログ的な調整後の信号の中心レベルが第１の積分領域ＩＲ１の中心レベルＲｅｆ１よりも高振幅側にずれた場合、第１の積分領域ＩＲ１は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すようになる。図１１（ａ）、（ｂ）は、ＯＢクランプ回路１１３の動作を示す図である。なお、図１１（ａ）、（ｂ）では、アナログ的な調整後の複数の遮光画素の信号（複数の離散的なデジタル信号）が、図示の簡略化のため、疑似的に連続的な信号として示されている。
【００５５】
図１１（ａ）に示すように第１の積分領域ＩＲ１−１のレベル幅ΔＬＷ１−１をアナログ的な調整後の信号のレベル幅の大部分をカバーするように広めにとった場合、余計なノイズレベルの部分ＮＰを積分処理部１１３ａ２の処理対象に含めてしまう。また、アナログ的な調整後の信号の中心レベルが第１の積分領域ＩＲ１−１の中心レベルＲｅｆ１よりも高振幅側にずれているために、レベル幅ΔＬＷ１−１を広めにとっているにもかかわらず、適正な基準信号レベルの部分ＳＰ１が積分処理部１１３ａ２の処理対象から外れてしまう。これにより、適正な基準信号成分が減衰するとともにノイズ成分が多く含まれたまま積分が行われるので、遮光画素Ｐ１の信号を用いて基準黒レベルを決定する際の精度が劣化しやすい。
【００５６】
図１１（ｂ）に示すように第１の積分領域ＩＲ１−２のレベル幅ΔＬＷ１−２をノイズレベルの部分ＮＰが含まれないように狭く取った場合、適正な基準信号レベルの部分ＳＰ２が積分処理部１１３ａ２の処理対象から外れてしまう。適正な基準信号レベルの部分ＳＰ２は、図１１（ａ）に示す適正な基準信号レベルの部分ＳＰ１に比べてその信号量が大幅に多くなっている。これにより、適正な基準信号成分が大幅に減衰した状態で積分が行われるので、遮光画素Ｐ１の信号を用いて基準黒レベルを決定する際の精度が劣化しやすい。また、適正な基準信号レベルの部分ＳＰ２は、図１１（ａ）に示す適正な基準信号レベルの部分ＳＰ１に比べてよりその本来の平均値に近い成分を含んでしまっている。これにより、例えば、本来の平均値に近い成分が欠けた状態で積分が行われるので、積分平均結果が利用できなくなってしまう可能性がある。
【００５７】
このように、固定的に設定された第１の積分領域ＩＲ１を用いて基準黒レベルを決定しようとすると、アナログ的な調整後の遮光画素の信号の中心レベルが変動したときに、基準黒レベルを決定する際の精度が低下しやすい。
【００５８】
そこで、実施形態では、図１に示すように、２段階の積分平均を行い、１段階目の積分平均（先行積分）で遮光画素の信号の中心レベルを把握し、その把握された中心レベルを考慮した積分領域で２段階目の積分平均（本積分）を行う。図１は、実施形態におけるＯＢクランプ回路１１３ｉの構成を示す図である。以下では、基本の形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５９】
具体的には、固体撮像装置５ｉの信号処理装置１１ｉは、ＯＢクランプ回路１１３（図８，９参照）に代えて、ＯＢクランプ回路１１３ｉを有する。ＯＢクランプ回路１１３ｉは、２段階の積分平均として、先行積分及び本積分を行う。まず先行積分において、予め決定された第１の積分領域ＩＲ１（図４（ａ）参照）で積分平均を行い、遮光画素の信号の大まかな平均値を求める。そして、本積分において、その大まかな平均値を中心レベルとする第２の積分領域ＩＲ２を決定し、その決定された第２の積分領域ＩＲ２（図４（ｂ）参照）で遮光画素の信号を積分平均する。このとき、第２の積分領域ＩＲ２のレベル幅ΔＬＷ２は、第１の積分領域ＩＲ１のレベル幅ΔＬＷ１より狭くてもよい。
【００６０】
また、ＯＢクランプ回路１１３ｉは、先行積分及び本積分を垂直オプティカルブラック領域１２１における同一行内で切り替えてもよいし（図２参照）、先行積分及び本積分を垂直オプティカルブラック領域１２１における行単位で切り替えてもよい（図３参照）。
【００６１】
より具体的には、ＯＢクランプ回路１１３ｉは、積分タイミング生成部１１３ｅ及び積分部１１３ａ（図９参照）に代えて積分タイミング生成部１１３ｅｉ及び先行積分部１１３ａｉを有し、積分タイミング生成部１１３ｆｉ及び本積分部１１３ｂｉをさらに有する。
【００６２】
積分タイミング生成部１１３ｅｉは、ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮ及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮをＴＧ回路１１７（図８参照）から受ける。積分タイミング生成部１１３ｅｉは、ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮ及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮに応じて、先行積分タイミング信号φＩ１を生成する。
【００６３】
例えば、先行積分及び本積分を垂直オプティカルブラック領域１２１における同一行内で切り替える場合、積分タイミング生成部１１３ｅｉは、図２（ａ）に示す遮光画素Ｐ１１に対応するように、先行積分タイミング信号φＩ１を生成する。すなわち、積分タイミング生成部１１３ｅｉは、行ＶＯＢ＿０における先頭側の領域Ａ１１に含まれる複数の遮光画素Ｐ１１が読み出されるタイミングでアクティブレベルになるように先行積分タイミング信号φＩ１を生成する。例えば、積分タイミング生成部１１３ｅｉは、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮ及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮがいずれもアクティブレベルになっている期間における先頭側の期間であって領域Ａ１１内の遮光画素Ｐ１１の数に対応した長さを有する期間にアクティブレベルになるように先行積分タイミング信号φＩ１を生成する。
【００６４】
なお、図２（ａ）〜（ｃ）は、先行積分及び本積分を垂直オプティカルブラック領域１２１における同一行内で切り替える場合におけるＯＢクランプ回路１１３ｉの動作を示す図である。図２（ａ）〜（ｃ）では、垂直オプティカルブラック領域１２１における先頭行ＶＯＢ＿０における先頭側の領域Ａ１１について先行積分を行い、その次以降の行ＶＯＢ＿１〜ＶＯＢ＿ｎにおいて先行積分を行わない場合が例示されているが、行ＶＯＢ＿１〜ＶＯＢ＿ｎにおける少なくとも一部の行においてさらに先行積分を行ってもよい。
【００６５】
あるいは、例えば、先行積分及び本積分を垂直オプティカルブラック領域１２１における行単位で切り替える場合、積分タイミング生成部１１３ｅｉは、図３（ａ）に示す遮光画素Ｐ１１に対応するように、先行積分タイミング信号φＩ１を生成する。すなわち、積分タイミング生成部１１３ｅｉは、垂直オプティカルブラック領域１２１における先頭側の行ＶＯＢ＿０，ＶＯＢ＿１に含まれる複数の遮光画素Ｐ１１が読み出されるタイミングでアクティブレベルになるように先行積分タイミング信号φＩ１を生成する。例えば、積分タイミング生成部１１３ｅｉは、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮ及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮがいずれもアクティブレベルになっている期間であって先頭側の行ＶＯＢ＿０，ＶＯＢ＿１に対応した期間にアクティブレベルになるように先行積分タイミング信号φＩ１を生成する。
【００６６】
なお、図３（ａ）〜（ｃ）は、先行積分及び本積分を垂直オプティカルブラック領域１２１における行単位で切り替える場合におけるＯＢクランプ回路１１３ｉの動作を示す図である。図３（ａ）〜（ｃ）では、垂直オプティカルブラック領域１２１における先頭側の数行ＶＯＢ＿０，ＶＯＢ＿１について先行積分を行い、その次以降の行ＶＯＢ＿２〜ＶＯＢ＿ｎにおいて先行積分を行わない場合が例示されているが、１つの行ＶＯＢ＿０について先行積分を行い、その次以降の行ＶＯＢ＿１〜ＶＯＢ＿ｎにおいて先行積分を行わない処理であってもよい。あるいは、先頭側の数行ＶＯＢ＿０，ＶＯＢ＿１について先行積分を行い、その次以降の行ＶＯＢ＿２〜ＶＯＢ＿ｎにおける一部の行（例えば、ＶＯＢ＿ｎ／２，ＶＯＢ＿ｎ／２＋１）においてさらに先行積分を行ってもよい。
【００６７】
積分タイミング生成部１１３ｆｉは、ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮ及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮをＴＧ回路１１７（図８参照）から受ける。積分タイミング生成部１１３ｆｉは、ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮ及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮに応じて、本積分タイミング信号φＩ２を生成する。
【００６８】
例えば、先行積分及び本積分を垂直オプティカルブラック領域１２１における同一行内で切り替える場合、積分タイミング生成部１１３ｆｉは、図２（ａ）に示す遮光画素Ｐ１２に対応するように、本積分タイミング信号φＩ２を生成する。すなわち、積分タイミング生成部１１３ｆｉは、行ＶＯＢ＿０における領域Ａ１１より後ろ側の領域Ａ１２に含まれる複数の遮光画素Ｐ１２が読み出されるタイミングでアクティブレベルになるように本積分タイミング信号φＩ２を生成する。例えば、積分タイミング生成部１１３ｆｉは、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮ及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮがいずれもアクティブレベルになっている期間における中央側の期間であって領域Ａ１２内の遮光画素Ｐ１２の数に対応した長さを有する期間にアクティブレベルになるように本積分タイミング信号φＩ２を生成する。
【００６９】
なお、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、垂直オプティカルブラック領域１２１における先頭行ＶＯＢ＿０における領域Ａ１２について本積分を行い、その次以降の行ＶＯＢ＿１〜ＶＯＢ＿ｎにおいても、領域Ａ１２に対応する領域について本積分を行ってもよい。
【００７０】
あるいは、例えば、先行積分及び本積分を垂直オプティカルブラック領域１２１における行単位で切り替える場合、積分タイミング生成部１１３ｆｉは、図３（ａ）に示す遮光画素Ｐ１２に対応するように、本積分タイミング信号φＩ２を生成する。すなわち、積分タイミング生成部１１３ｆｉは、垂直オプティカルブラック領域１２１における先行積分の行ＶＯＢ＿０，ＶＯＢ＿１より後ろ側の行ＶＯＢ＿２〜ＶＯＢ＿ｎに含まれる複数の遮光画素Ｐ１２が読み出されるタイミングでアクティブレベルになるように本積分タイミング信号φＩ２を生成する。例えば、積分タイミング生成部１１３ｆｉは、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、ＶＯＢイネーブル信号ＶＯＢ＿ＥＮ及びＨイネーブル信号Ｈ＿ＥＮがいずれもアクティブレベルになっている期間であって上記の後ろ側の行ＶＯＢ＿２〜ＶＯＢ＿ｎに対応した期間にアクティブレベルになるように本積分タイミング信号φＩ２を生成する。
【００７１】
なお、図３（ａ）〜（ｃ）では、垂直オプティカルブラック領域１２１における先頭側の数行ＶＯＢ＿０，ＶＯＢ＿１の次以降の行ＶＯＢ＿２〜ＶＯＢ＿ｎにおいて本積分を行う場合が例示されているが、１つの次以降の行ＶＯＢ＿２〜ＶＯＢ＿ｎについて本積分を行ってもよい。あるいは、先行積分と本積分とを交互におこなってもよい。例えば、先頭側の数行ＶＯＢ＿０，ＶＯＢ＿１について先行積分を行い、その次の行ＶＯＢ＿２〜ＶＯＢ＿ｎ／２−１について本積分を行い、その次の行ＶＯＢ＿ｎ／２，ＶＯＢ＿ｎ／２＋１について先行積分を行い、残りの行ＶＯＢ＿ｎ／２＋２〜ＶＯＢ＿ｎについて本積分を行ってもよい。
【００７２】
先行積分部１１３ａｉには、垂直オプティカルブラック領域１２１における複数の遮光画素Ｐ１１の信号であってその黒レベルがＦＢＣ回路１１２によりアナログ的に調整された信号が入力される。先行積分部１１３ａｉは、垂直オプティカルブラック領域１２１における複数の遮光画素Ｐ１１の信号を第１の積分領域ＩＲ１（図４参照）で積分平均する。すなわち、先行積分部１１３ａｉは、入力される複数の遮光画素Ｐ１１の信号のレベル幅を第１の積分領域ＩＲ１に制限し、レベル幅が制限された複数の信号を積分平均する。第１の積分領域ＩＲ１は、その中心レベルＲｅｆ１、上限レベルＭａｘ１、及び下限レベルＭｉｎ１がそれぞれ予め決められていてもよい。先行積分部１１３ａｉは、先行積分を複数回行ってもよい。
【００７３】
具体的には、先行積分部１１３ａｉは、振幅制限部１１３ａ１及び積分処理部１１３ａ２を有する。振幅制限部１１３ａ１は、入力される複数の遮光画素Ｐ１１の信号（ＩＮＰＵＴ＿ＳＩＧ）のレベル幅を第１の積分領域ＩＲ１に制限する。振幅制限部１１３ａ１は、レベル幅が制限された複数の信号を積分処理部１１３ａ２へ転送する。
【００７４】
例えば、振幅制限部１１３ａ１は、複数の遮光画素Ｐ１１の信号のうち第１の積分領域ＩＲ１の上限レベルＭａｘ１を超える信号を無視するとともに、下限レベルＭｉｎ１を下回る信号を無視する。すなわち、振幅制限部１１３ａ１は、複数の遮光画素Ｐ１１の信号のうち第１の積分領域ＩＲ１から外れる信号を除外し、第１の積分領域ＩＲ１内に収まる複数の信号を選択的に積分処理部１１３ａ２へ転送する。
【００７５】
あるいは、例えば、振幅制限部１１３ａ１は、複数の遮光画素Ｐ１１の信号のうち第１の積分領域ＩＲ１の上限レベルＭａｘ１を超える信号のレベルを上限レベルＭａｘ１に揃えるとともに、下限レベルＭｉｎ１を下回る信号のレベルを下限レベルＭｉｎ１に揃える。すなわち、振幅制限部１１３ａ１は、複数の遮光画素Ｐ１１の信号のうち第１の積分領域ＩＲ１から外れる信号を上限レベルＭａｘ１及び下限レベルＭｉｎ１でスライスし、上限レベルＭａｘ１及び下限レベルＭｉｎ１でスライスされた信号を含む複数の信号を積分処理部１１３ａ２へ転送する。
【００７６】
積分処理部１１３ａ２は、レベル幅が制限された複数の信号を振幅制限部１１３ａ１から受け、先行積分タイミング信号φＩ１を積分タイミング生成部１１３ｅｉから受ける。積分処理部１１３ａ２は、先行積分タイミング信号φＩ１に同期して、複数の信号を積分平均する。
【００７７】
例えば、先行積分及び本積分を垂直オプティカルブラック領域１２１における同一行内で切り替える場合、積分処理部１１３ａ２は、図２（ｂ）、（ｃ）に示す先行積分タイミング信号φＩ１がアクティブレベル（例えば、Ｈレベル）の期間に、複数の信号を積分平均（例えば、加算平均）する。
【００７８】
あるいは、例えば、先行積分及び本積分を垂直オプティカルブラック領域１２１における行単位で切り替える場合、積分処理部１１３ａ２は、図３（ｂ）、（ｃ）に示す先行積分タイミング信号φＩ１がアクティブレベル（例えば、Ｈレベル）の期間に、複数の信号を積分平均（例えば、加算平均）する。例えば、図３（ｂ）、（ｃ）に示す場合、積分処理部１１３ａ２は、先行積分を複数回行っている。
【００７９】
積分処理部１１３ａ２は、先行積分の積分平均結果を本積分部１１３ｂｉへ供給する。積分処理部１１３ａ２は、複数回の先行積分を行う場合、先行積分を行う度に先行積分の積分平均結果を本積分部１１３ｂｉへ供給してもよい。
【００８０】
本積分部１１３ｂｉには、先行積分の積分平均結果を先行積分部１１３ａｉの積分処理部１１３ａ２から受ける。本積分部１１３ｂｉは、先行積分の積分平均結果に応じて第２の積分領域ＩＲ２（図４参照）を決定する。
【００８１】
例えば、本積分部１１３ｂｉは、先行積分の積分平均結果に応じて第２の積分領域ＩＲ２の中心レベルを決定する。本積分部１１３ｂｉは、先行積分で求められた平均値Ｒｅｆ２’を第２の積分領域ＩＲ２の中心レベルＲｅｆ２として決定してもよい（図４参照）。また、本積分部１１３ｂｉは、複数回の先行積分の積分平均結果を受けた場合、複数回の先行積分の積分平均結果を平均して得られた値を第２の積分領域ＩＲ２の中心レベルＲｅｆ２として決定してもよい（図４参照）。
【００８２】
また、本積分部１１３ｂｉは、第２の積分領域ＩＲ２のレベル幅ΔＬＷ２が第１の積分領域ＩＲ１のレベル幅ΔＬＷ１より小さくなるように第２の積分領域ＩＲ２を決定してもよい（図４参照）。これに応じて、本積分部１１３ｂｉは、第２の積分領域ＩＲ２の上限レベルＭａｘ２及び下限レベルＭｉｎ２をそれぞれ決定してもよい。
【００８３】
本積分部１１３ｂｉは、垂直オプティカルブラック領域１２１における複数の遮光画素Ｐ１２の信号を第２の積分領域ＩＲ２で積分平均する。すなわち、本積分部１１３ｂｉは、入力される複数の遮光画素Ｐ１２の信号のレベル幅を第２の積分領域ＩＲ２に制限し、レベル幅が制限された複数の信号を積分平均する。本積分部１１３ｂｉは、本積分を複数回行ってもよい。
【００８４】
具体的には、本積分部１１３ｂｉは、振幅制限部１１３ｂ１及び積分処理部１１３ｂ２を有する。振幅制限部１１３ｂ１は、入力される複数の遮光画素Ｐ１２の信号のレベル幅を第２の積分領域ＩＲ２に制限する。振幅制限部１１３ｂ１は、レベル幅が制限された複数の信号を積分処理部１１３ｂ２へ転送する。
【００８５】
例えば、振幅制限部１１３ｂ１は、複数の遮光画素Ｐ１２の信号のうち第２の積分領域ＩＲ２の上限レベルＭａｘ２を超える信号を無視するとともに、下限レベルＭｉｎ２を下回る信号を無視する。すなわち、振幅制限部１１３ｂ１は、複数の遮光画素Ｐ１２の信号のうち第２の積分領域ＩＲ２から外れる信号を除外し、第２の積分領域ＩＲ２内に収まる複数の信号を選択的に積分処理部１１３ｂ２へ転送する。
【００８６】
あるいは、例えば、振幅制限部１１３ｂ１は、複数の遮光画素Ｐ１２の信号のうち第２の積分領域ＩＲ２の上限レベルＭａｘ２を超える信号のレベルを上限レベルＭａｘ２に揃えるとともに、下限レベルＭｉｎ２を下回る信号のレベルを下限レベルＭｉｎ２に揃える。すなわち、振幅制限部１１３ｂ１は、複数の遮光画素Ｐ１２の信号のうち第２の積分領域ＩＲ２から外れる信号を上限レベルＭａｘ２及び下限レベルＭｉｎ２でスライスし、上限レベルＭａｘ２及び下限レベルＭｉｎ２でスライスされた信号を含む複数の信号を積分処理部１１３ｂ２へ転送する。
【００８７】
積分処理部１１３ｂ２は、レベル幅が制限された複数の信号を振幅制限部１１３ｂ１から受け、本積分タイミング信号φＩ２を積分タイミング生成部１１３ｆｉから受ける。積分処理部１１３ｂ２は、本積分タイミング信号φＩ２に同期して、複数の信号を積分平均する。
【００８８】
例えば、先行積分及び本積分を垂直オプティカルブラック領域１２１における同一行内で切り替える場合、積分処理部１１３ｂ２は、図２（ｂ）、（ｃ）に示す本積分タイミング信号φＩ２がアクティブレベル（例えば、Ｈレベル）の期間に、複数の信号を積分平均（例えば、加算平均）する。
【００８９】
あるいは、例えば、先行積分及び本積分を垂直オプティカルブラック領域１２１における行単位で切り替える場合、積分処理部１１３ｂ２は、図３（ｂ）、（ｃ）に示す本積分タイミング信号φＩ２がアクティブレベル（例えば、Ｈレベル）の期間に、複数の信号を積分平均（例えば、加算平均）する。
【００９０】
積分処理部１１３ｂ２は、本積分の積分平均結果を補正部１１３ｃへ供給する。これにより、補正部１１３ｃは、受けた本積分の積分平均結果に応じて基準黒レベルを決定する。その後、補正部１１３ｃは、有効画素の信号を補正すべき期間において、その決定された基準黒レベルを用いて、有効画素の信号を補正する。そして、補正部１１３ｃは、補正後の有効画素の信号（ＯＵＴＰＵＴ＿ＳＩＧ）をＩＳＰ６へ出力する。
【００９１】
ＯＢクランプ回路１１３ｉでは、例えば、振幅制限部１１３ａ１が用いる第１の積分領域ＩＲ１の中心レベルＲｅｆ１及びレベル幅ΔＬＷ１は、予め実験的に決められ振幅制限部１１３ａ１に固定的に設定されている。このとき、例えば、アナログ的な調整後の遮光画素の信号の中心レベルが第１の積分領域ＩＲ１の中心レベルＲｅｆ１よりも高振幅側にずれた場合、第１の積分領域ＩＲ１は、図４（ａ）に示すようになる。図４（ａ）、（ｂ）は、ＯＢクランプ回路１１３ｉの動作を示す図である。なお、図４（ａ）、（ｂ）では、アナログ的な調整後の複数の遮光画素の信号（複数の離散的なデジタル信号）が、図示の簡略化のため、疑似的に連続的な信号として示されている。
【００９２】
先行積分では、図４（ａ）に示すように、第１の積分領域ＩＲ１のレベル幅ΔＬＷ１は、例えば、アナログ的な調整後の信号のレベル幅の大部分をカバーするように広めにとられる。この先行積分において、第１の積分領域ＩＲ１で遮光画素の信号を積分平均すると、遮光画素の信号に対する大まかへ平均値Ｒｅｆ２’を求めることができる。この平均値Ｒｅｆ２’は、多少ノイズ成分を含む状態で積分されたものであるが、大まかへ平均値を表すものとしては使用できる。
【００９３】
そして、本積分では、図４（ｂ）に示すように、先行積分で求められた平均値Ｒｅｆ２’に対応する中心レベルＲｅｆ２を有する第２の積分領域ＩＲ２を決定する。このとき、第２の積分領域ＩＲ２のレベル幅ΔＬＷ２を第１の積分領域ＩＲ１のレベル幅ΔＬＷ１より狭くすれば、高振幅側のノイズ成分と低振幅側のノイズ成分とを効率的に除外できる。すなわち、ノイズ成分を低減した状態で積分を行うことができるので、遮光画素の信号を用いて基準黒レベルを決定する際の精度を容易に向上できる。
【００９４】
また、図４（ｂ）に示すように、中心レベルＲｅｆ２が先行積分で求められた平均値Ｒｅｆ２’に対応するものである。これにより、アナログ的な調整後の遮光画素の信号の中心レベルの第２の積分領域ＩＲ２の中心レベルＲｅｆ２からのずれは、アナログ的な調整後の遮光画素の信号の中心レベルの第１の積分領域ＩＲ１の中心レベルＲｅｆ１からのずれよりも小さくできる。すなわち、本来の平均値に近い成分が欠けた状態で積分が行われることを抑制できるので、この観点からも、遮光画素の信号を用いて基準黒レベルを決定する際の精度を容易に向上できる。
【００９５】
以上のように、実施形態では、信号処理装置１１ｉのＯＢクランプ回路１１３ｉにおいて、先行積分部１１３ａｉが、垂直オプティカルブラック領域１２１における複数の遮光画素Ｐ１１の信号を第１の積分領域ＩＲ１で積分平均する。本積分部１１３ｂｉは、垂直オプティカルブラック領域１２１における複数の遮光画素Ｐ１２の信号を、先行積分部１１３ａｉの積分平均結果に応じて決定された第２の積分領域ＩＲ２で積分平均する。補正部１１３ｃは、本積分部１１３ｂｉの積分平均結果に応じて基準黒レベルを決定し、決定された基準黒レベルを用いて有効画素Ｐ３の信号の黒レベルを補正する。これにより、アナログ的な調整後の遮光画素の信号の中心レベルが変動した場合に、その変動後の中心レベルに第２の積分領域ＩＲ２の中心レベルを近づけることができる。これにより、本積分部１１３ｂｉの積分平均の精度を向上できるので、本積分部１１３ｂｉの積分平均結果に応じた基準黒レベルの決定の精度も向上できる。すなわち、アナログ的な調整後の遮光画素の信号の中心レベルが変動した場合に、遮光画素の信号を用いて基準黒レベルを決定する際の精度を容易に向上できる。したがって、有効画素の信号の黒レベルを高精度に補正できる。
【００９６】
また、実施形態では、信号処理装置１１ｉのＯＢクランプ回路１１３ｉにおいて、本積分部１１３ｂｉが、先行積分部１１３ａｉの積分平均結果に応じて第２の積分領域ＩＲ２の中心レベルＲｅｆ２を決定する。これにより、アナログ的な調整後の遮光画素の信号の中心レベルが変動した場合に、その変動後の中心レベルに第２の積分領域ＩＲ２の中心レベルを近づけることができる。
【００９７】
また、実施形態では、信号処理装置１１ｉのＯＢクランプ回路１１３ｉにおいて、本積分部１１３ｂｉは、第２の積分領域ＩＲ２のレベル幅ΔＬＷ２が第１の積分領域ＩＲ１のレベル幅ΔＬＷ１より小さくなるように第２の積分領域ＩＲ２を決定する。これにより、その変動後の中心レベルに第２の積分領域ＩＲ２の中心レベルを近づけながら、第２の積分領域ＩＲ２のレベル幅ΔＬＷ２を第１の積分領域ＩＲ１のレベル幅ΔＬＷ１より狭くできる。これにより、高振幅側のノイズ成分と低振幅側のノイズ成分とを効率的に除外でき、ノイズ成分を低減した状態で積分を行うことができるので、遮光画素の信号を用いて基準黒レベルを決定する際の精度を容易に向上できる。
【００９８】
また、実施形態では、信号処理装置１１ｉのＯＢクランプ回路１１３ｉにおいて、先行積分部１１３ａｉが、例えば、複数の遮光画素Ｐ１１の信号に対する積分平均を複数回行う。このとき、本積分部１１３ｂｉは、先行積分部１１３ａｉの複数回の積分平均結果を平均し、平均された積分平均結果に応じて第２の積分領域ＩＲ２の中心レベルを決定する。これにより、第２の積分領域ＩＲ２の中心レベルを決定する際の精度を容易に向上できる。
【００９９】
なお、本積分部１１３ｂｉは、先行積分部１１３ａｉの積分平均結果に応じて第２の積分領域ＩＲ２のレベル幅を決定してもよい。例えば、本積分部１１３ｂｉは、先行積分において遮光画素の信号が上限レベルＭａｘ１又は下限レベルＭｉｎ１を超えた回数が閾値以上である場合、第１の積分領域ＩＲ１のレベル幅から第１の幅を減算して第２の積分領域ＩＲ２のレベル幅を求める。本積分部１１３ｂｉは、先行積分において遮光画素の信号が上限レベルＭａｘ１又は下限レベルＭｉｎ１を超えた回数が閾値未満である場合、第１の積分領域ＩＲ１のレベル幅から第２の幅を減算して第２の積分領域ＩＲ２のレベル幅を求める。第２の幅は、第１の幅より大きい幅である。これにより、ノイズ成分が第１の積分領域ＩＲ１から外れる程度を考慮して第２の積分領域ＩＲ２のレベル幅を決定することができる。
【０１００】
あるいは、先行積分部１１３ａｉは、先行積分を複数回行う場合に、第１の積分領域を調整してもよい。例えば、先行積分部１１３ａｉは、１回目の先行積分において、その中心レベルＲｅｆ１、上限レベルＭａｘ１、及び下限レベルＭｉｎ１がそれぞれ予め決められた第１の積分領域ＩＲ１で遮光画素Ｐ１１の信号を積分平均する。そして、先行積分部１１３ａｉは、１回目の先行積分の完了から２回目の先行積分の開始までの期間において、１回目の先行積分の積分平均結果に応じて第１の積分領域ＩＲ１’を決定する。すなわち、１回目の先行積分で求められた平均値を第１の積分領域ＩＲ１’の中心レベルＲｅｆ１として決定するとともに、第１の積分領域ＩＲ１’のレベル幅が第１の積分領域ＩＲ１のレベル幅と均等になるように、第１の積分領域ＩＲ１’を決定する。そして、先行積分部１１３ａｉは、２回目以降の先行積分において、その決定された第１の積分領域ＩＲ１’で遮光画素Ｐ１１の信号を積分平均してもよい。これにより、アナログ的な調整後の遮光画素の信号の中心レベルが変動した場合に、その変動後の中心レベルに第１の積分領域ＩＲ１’ の中心レベルを近づけることができる。したがって、アナログ的な調整後の遮光画素の信号の中心レベルが変動した場合に、その変動後の中心レベルに第２の積分領域ＩＲ２の中心レベルをさらに容易に近づけることができる。
【０１０１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０２】
１  撮像システム、１０  撮像センサ、１１，１１ｉ  信号処理装置。
【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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