(57)【要約】【課題】イメージセンサからの信号を処理するフロントエンド信号処理において、イメージセンサの画素混合駆動時もしくは間引き駆動時に少ないＯＢ部画素数となる場合においても安定した黒レベルの信号出力を得る。【解決手段】イメージセンサ１から検出したＯＢ部画素のデジタル輝度信号とＯＢ部画素数を検出／保持し、画素数カウント部４のカウント数が任意の値に達したときに、クランプを行うことにより、少ないＯＢ部画素数となる場合でも安定した黒レベルの信号出力を得る。【選択図】図１
2008172493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサからの信号を処理するフロントエンド信号処理方法であって、
（ａ）前記イメージセンサからの出力信号に含まれる輝度情報を検出してデジタル輝度信号を発生する輝度検出／デジタル化ステップと、
（ｂ）前記イメージセンサのＯＢ部画素の前記デジタル輝度信号に基づき、前記輝度信号の黒レベルを検出する黒レベル輝度検出ステップと、
（ｃ）前記イメージセンサの前記ＯＢ部画素数を積算する画素数カウントステップと、
（ｄ）前記画素数カウントステップのカウント数が任意の値に達したことを検出してクランプ制御信号を生成するクランプ制御ステップと、
（ｅ）前記クランプ制御信号に応答して前記輝度検出／デジタル化ステップのデジタル輝度信号の黒レベルをクランプする黒レベルクランプステップと、
を含むフロントエンド信号処理方法。
【請求項２】
（ｆ）前記黒レベルクランプステップに起因する基準黒レベルからの誤差を検出するオフセット検出ステップと、
（ｇ）前記オフセット検出ステップによって得られるオフセット値を、前記イメージセンサの前記デジタル輝度信号から減算するオフセット補正ステップと、
をさらに含む請求項１記載のフロントエンド信号処理方法。
【請求項３】
前記画素数カウントステップのカウント数が任意の値に達したときに、前記クランプ制御ステップで前記クランプ制御信号を出力することにより、前記画素数カウントステップのカウント数が任意の数に達したときに前記黒レベルクランプステップで前記輝度検出／デジタル化ステップのデジタル輝度信号の黒レベルをクランプする請求項１または２に記載のフロントエンド信号処理方法。
【請求項４】
前記画素数カウントステップのカウント数が任意の値に達した後の次の水平または垂直ブランキング期間に、前記クランプ制御ステップで前記クランプ制御信号を出力することにより、前記画素数カウントステップのカウント数が任意の値に達した後の次の水平または垂直ブランキング期間に前記黒レベルクランプステップで前記輝度検出／デジタル化ステップのデジタル輝度信号の黒レベルをクランプする請求項１または２に記載のフロントエンド信号処理方法。
【請求項５】
前記オフセット検出ステップにおけるオフセット検出を前記黒レベルクランプステップにおけるクランプタイミングと独立したタイミングで行う請求項２記載のフロントエンド信号処理方法。
【請求項６】
イメージセンサからの信号を処理するフロントエンド信号処理装置であって、
（ａ）前記イメージセンサからの出力信号に含まれる輝度情報を検出してデジタル輝度信号を発生する輝度検出／デジタル化部と、
（ｂ）前記イメージセンサのＯＢ部画素の前記デジタル輝度信号に基づき、前記輝度信号の黒レベルを検出する黒レベル輝度検出部と、
（ｃ）前記イメージセンサの前記ＯＢ部画素数を積算する画素数カウント部と、
（ｄ）前記画素数カウント部のカウント数が任意の値に達したことを検出してクランプ制御信号を生成するクランプ制御部と、
（ｅ）前記クランプ制御信号に応答して前記輝度検出／デジタル化部のデジタル輝度信号の黒レベルをクランプする黒レベルクランプ部と、
を備えたフロントエンド信号処理装置。
【請求項７】
（ｆ）黒レベルクランプ部に起因する基準黒レベルからの誤差を検出するオフセット検出部と、
（ｇ）前記オフセット検出部によって得られるオフセット値を、前記イメージセンサの前記デジタル輝度信号から減算するオフセット補正部と、
をさらに備えた請求項６記載のフロントエンド信号処理装置。
【請求項８】
前記クランプ制御部は、前記画素数カウント部のカウント数が任意の値に達したときに、前記クランプ制御信号を出力することにより、前記画素数カウント部のカウント数が任意の数に達したときに前記黒レベルクランプ部が前記輝度検出／デジタル化部のデジタル輝度信号の黒レベルをクランプする請求項６または７に記載のフロントエンド信号処理装置。
【請求項９】
前記クランプ制御部は、前記画素数カウント部のカウント数が任意の値に達した後の次の水平または垂直ブランキング期間に前記クランプ制御信号を出力することにより、前記画素数カウント部のカウント数が任意の値に達した後の次の水平または垂直ブランキング期間に前記黒レベルクランプ部が前記輝度検出／デジタル化部のデジタル輝度信号の黒レベルをクランプする請求項６または７に記載のフロントエンド信号処理装置。
【請求項１０】
前記オフセット検出部がオフセット検出を前記黒レベルクランプ部によるクランプタイミングと独立したタイミングで行う請求項７記載のフロントエンド信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイメージセンサのフロントエンド信号処理方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、イメージセンサからの信号を処理するフロントエンド信号処理装置としては、図４に示したような構成が使用されている。
【０００３】
以下、図４を参照しながら、従来技術の例として特開２００１−１８９８９２号公報に示されたフロントエンド信号処理装置について説明する。
【０００４】
この従来のフロントエンド信号処理装置は、イメージセンサ５１からの輝度信号を、相関二重標本化器５２（ＣＤＳ）で検出してサンプリングした後、Ａ／Ｄコンバータ５３（ＡＤＣ）によりデジタル化する。
【０００５】
次に、このＡ／Ｄコンバータ５３から得られるデジタル輝度信号５４から基準レベル信号５５を減算することにより、ゼロ基準のデジタル輝度信号５６が得られる。このデジタル輝度信号５６をＤ／Ａコンバータ５７（ＤＡＣ）によりアナログ信号に変換し、クランプスイッチ５８をイメージセンサ５１のＯＢ（オプティカルブラック）部期間のみオンすることによって、容量５９にクランプレベルを保持し、バッファ６０にて相関二重標本化器５２に戻す。
【０００６】
このクランプのフィードバックループを構成する相関二重標本化器５２、Ａ／Ｄコンバータ５３、およびＤ／Ａコンバータ５７等の各ブロックにＤＣオフセットがない理想条件下では、デジタル輝度信号５６の基準レベルはゼロにクランプされる。
【０００７】
さらに、デジタル輝度信号５６はデジタルゲイン可変アンプ６１によりゲイン制御信号（デジタル値）６２で設定されたゲインで増幅され、加算器６４によってＯＢレベル基準信号６３が加算され、最終のフロントエンド出力輝度信号が得られる。上記理想条件下でオフセットがない場合、この最終のフロントエンド出力輝度信号の黒レベルはＯＢレベル基準信号６３に一致する。
【０００８】
この例では、デジタル輝度信号５６をそのままＤ／Ａ変換しているが、クランプスイッチ５８がオンしているときのみクランプレベルがフィードバックされるため、先にイメージセンサ５１のＯＢ部期間の輝度信号のみ加算平均した信号をＤ／Ａ変換する構成とする場合もある。
【０００９】
上記、特開２００１−１８９８９２号公報では、相関二重標本化器５２、Ａ／Ｄコンバータ５３、およびＤ／Ａコンバータ５７により構成されるフィードバックループにより黒レベルクランプを行うが、クランプレベルの精度を上げるため、さらにフィードフォワードループを構成する例もある。
【００１０】
以下、図５を参照しながら、従来技術の例として特開２００６−０７２３４８号公報に示されたフロントエンド信号処理装置について説明する。
【００１１】
このフロントエンド信号処理装置は、（ａ）輝度検出／デジタル化部と、（ｂ）黒レベルクランプ部と、（ｃ）オフセット検出部と、（ｄ）オフセット補正部と、（ｅ）信号処理部とを備え、出力の黒レベルのオフセットを補正するものである。
【００１２】
（ａ）  輝度検出／デジタル化部は、イメージセンサ７１からの出力信号に含まれた輝度情報を検出する相関二重標本化装置（ＣＤＳ）７２と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）７３とによって構成される。
【００１３】
（ｂ）  黒レベルクランプ部は、ＯＢ部画素のデジタル輝度信号期間にオンするスイッチ７４と、低域デジタルフィルタ７５と、低域デジタルフィルタ７５の出力から基準黒レベル７６を減算する減算器７７と、Ｄ／Ａコンバータ７８（ＤＡＣ）と、クランプレベルを保持するための容量７９と、任意の充電期間のみオンするスイッチ８０と、バッファ８１とによって構成される。
【００１４】
（ｃ）  オフセット検出部は、ＯＢ部画素のデジタル輝度信号期間にオンするスイッチ７４の出力を入力とする低域デジタルフィルタ８２によって構成される。
【００１５】
（ｄ）  オフセット補正部は、Ａ／Ｄコンバータ７３の出力から低域デジタルフィルタ８２の出力を減算する減算器８３によって構成される。
【００１６】
（ｅ）  信号処理部は、ゲイン制御信号（デジタル値）８４で制御されるデジタルゲイン可変アンプ８５と、ＯＢ基準レベル８６を加算する加算器８７とによって構成される。
【００１７】
本従来例では、Ａ／Ｄコンバータ７３のデジタル輝度信号出力から低域デジタルフィルタ８２の出力を減算することで、後段の信号処理部に入る輝度信号の黒レベルがゼロとなるようオフセットが補正されるため、ＯＢクランプのフィードバックループを構成する相関二重標本化装置７２と、Ａ／Ｄコンバータ７３およびＤ／Ａコンバータ７８等の各ブロックのＤＣオフセットに影響されず、安定した黒レベルの輝度信号出力を得ることができる。
【特許文献１】特開２００１−１８９８９２号公報
【特許文献２】特開２００６−０７２３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
イメージセンサの高フレームレート撮影への市場の要求から、複数画素信号を混合し出力する画素混合駆動や画素間引き駆動が行われている。これらの駆動は、イメージセンサの高画素数化に伴い、さらに高い間引き率が要求されている。
【００１９】
しかし、画素混合駆動もしくは画素間引き駆動を行う場合、画像として出力されるイメージセンサの有効画素領域のみならず、黒レベルクランプに必要なＯＢ部画素についても間引かれる。そのため、クランプレベルの決定に使用されるＯＢ部画素数が少なくなるにつれ、輝度情報が少なくなり、クランプレベルに十分な精度が得られなくなる。その結果、毎水平ラインのクランプレベル誤差から、撮影画像に横線等の画質劣化が生じる。
【００２０】
このようにＯＢ部からの輝度情報の精度が悪い場合、図４の従来例や図５の従来例では、ＯＢ部毎にＯＢ部輝度情報から黒レベルクランプを行うため、クランプレベルを保持するための容量値もしくはフィルタの時定数を最適化し、レベル変動を抑制するしかない。しかしこの方法では、単純にクランプ引き込み時間が大きくなるため、高輝度からのクランプ引き込みや、電源起動時から撮影開始までの時間が長くなってしまう等の欠点がある。
【００２１】
したがって、本発明の目的は、イメージセンサの画素混合駆動時もしくは間引き駆動時に少ないＯＢ部画素数となる場合においても安定した黒レベルの信号出力を得ることができるフロントエンド信号処理方法およびフロントエンド信号処理装置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】
【００２２】
上記課題を解決するために、本発明のフロントエンド信号処理方法は、イメージセンサからの信号を処理するフロントエンド信号処理方法であって、（ａ）輝度検出／デジタル化ステップと、（ｂ）黒レベル輝度検出ステップと、（ｃ）画素数カウントステップと、（ｄ）クランプ制御ステップと、（ｅ）黒レベルクランプステップとを含む。
【００２３】
（ａ）  輝度検出／デジタル化ステップでは、イメージセンサからの出力信号に含まれる輝度情報を検出してデジタル輝度信号を発生する。
【００２４】
（ｂ）  黒レベル輝度検出ステップでは、イメージセンサのＯＢ部画素のデジタル輝度信号に基づき、輝度信号の黒レベルを検出する。
【００２５】
（ｃ）  画素数カウントステップでは、イメージセンサのＯＢ部画素数を積算する。
【００２６】
（ｄ）  クランプ制御ステップでは、画素数カウントステップのカウント数が任意の値に達したことを検出してクランプ制御信号を生成する。
【００２７】
（ｅ）  黒レベルクランプステップでは、クランプ制御信号に応答して輝度検出／デジタル化ステップのデジタル輝度信号の黒レベルをクランプする。
【００２８】
この構成によれば、イメージセンサのＯＢ部画素数を積算し、カウント数が任意の値に達したことを検出してクランプ制御信号を生成し、クランプ制御信号に応答してデジタル輝度信号の黒レベルをクランプするので、イメージセンサの画素混合駆動時もしくは間引き駆動時に少ないＯＢ部画素数となる場合においても安定した黒レベルの信号出力を得ることができる。
【００２９】
上記のフロントエンド信号処理方法においては、オフセット検出ステップと、オフセット補正ステップとをさらに含むことが好ましい。
【００３０】
（ｆ）オフセット検出ステップでは、黒レベルクランプステップに起因する基準黒レベルからの誤差を検出する。
【００３１】
（ｇ）オフセット補正ステップではオフセット検出ステップによって得られるオフセット値を、イメージセンサのデジタル輝度信号から減算する。
【００３２】
また、上記構成のフロントエンド信号処理方法においては、画素数カウントステップのカウント数が任意の値に達したときに、クランプ制御ステップでクランプ制御信号を出力することにより、画素数カウントステップのカウント数が任意の数に達したときに黒レベルクランプステップで輝度検出／デジタル化ステップの黒レベルをクランプすることが好ましい。
【００３３】
さらに、上記構成のフロントエンド信号処理方法においては、画素数カウントステップのカウント数が任意の値に達した後の次の水平または垂直ブランキング期間に、クランプ制御ステップでクランプ制御信号を出力することにより、画素数カウントステップのカウント数が任意の値に達した後の次の水平または垂直ブランキング期間に黒レベルクランプステップで輝度検出／デジタル化ステップの黒レベルをクランプするようにしてもよい。
【００３４】
ここで、画素数カウントステップのカウント数が任意の値に達した後すぐにクランプを行う場合と、次の水平または垂直ブランキング期間まで待って行う場合との作用効果の違いについて説明する。例えばクランプをすぐ行う場合、応答性はよいが、クランプタイミングが有効画素やＯＢ画素期間である場合、その期間の画像に影響が出る。一方、ブランキング期間にクランプした場合は、画像への影響はないが、応答性は悪くなる。したがって、状況に応じて使い分けが必要となる。
【００３５】
さらに、上記構成のフロントエンド信号処理方法においては、オフセット検出ステップにおけるオフセット検出を黒レベルクランプステップにおけるクランプタイミングと独立したタイミングで行うようにしてもよい。
【００３６】
上記課題を解決するために、本発明のフロントエンド信号処理装置は、イメージセンサからの信号を処理するフロントエンド信号処理装置であって、（ａ）輝度検出／デジタル化部と、（ｂ）黒レベル輝度検出部と、（ｃ）画素数カウント部と、（ｄ）クランプ制御部と、（ｅ）黒レベルクランプ部とを備えている。
【００３７】
（ａ）輝度検出／デジタル化部は、イメージセンサからの出力信号に含まれる輝度情報を検出してデジタル輝度信号を発生する。
【００３８】
（ｂ）黒レベル輝度検出部は、イメージセンサのＯＢ部画素のデジタル輝度信号に基づき、輝度信号の黒レベルを検出する。
【００３９】
（ｃ）画素数カウント部は、イメージセンサのＯＢ部画素数を積算する。
【００４０】
（ｄ）クランプ制御部は、画素数カウント部のカウント数が任意の値に達したことを検出してクランプ制御信号を生成する。
【００４１】
（ｅ）黒レベルクランプ部は、クランプ制御信号に応答して輝度検出／デジタル化部のデジタル輝度信号の黒レベルをクランプする。
【００４２】
この構成によれば、イメージセンサのＯＢ部画素数を積算し、カウント数が任意の値に達したことを検出してクランプ制御信号を生成し、クランプ制御信号に応答してデジタル輝度信号の黒レベルをクランプするので、イメージセンサの画素混合駆動時もしくは間引き駆動時に少ないＯＢ部画素数となる場合においても安定した黒レベルの信号出力を得ることができる。
【００４３】
上記のフロントエンド信号処理装置においては、オフセット検出部と、オフセット補正部とをさらに備えることが好ましい。
【００４４】
（ｆ）オフセット検出部は、黒レベルクランプ部に起因する基準黒レベルからの誤差を検出する。
【００４５】
（ｇ）オフセット補正部は、オフセット検出部によって得られるオフセット値を、イメージセンサのデジタル輝度信号から減算する。
【００４６】
上記のフロントエンド信号処理装置においては、クランプ制御部は、画素数カウント部のカウント数が任意の値に達したときに、クランプ制御信号を出力することにより、画素数カウント部のカウント数が任意の数に達したときに黒レベルクランプ部が輝度検出／デジタル化部のデジタル輝度信号の黒レベルをクランプすることが好ましい。
【００４７】
また、上記のフロントエンド信号処理装置においては、クランプ制御部は、画素数カウント部のカウント数が任意の値に達した後の次の水平または垂直ブランキング期間にクランプ制御信号を出力することにより、画素数カウント部のカウント数が任意の値に達した後の次の水平または垂直ブランキング期間に黒レベルクランプ部が輝度検出／デジタル化部のデジタル輝度信号の黒レベルをクランプするようにしてもよい。
【００４８】
さらに、上記構成のフロントエンド信号処理装置においては、オフセット検出部がオフセット検出を黒レベルクランプ部によるクランプタイミングと独立したタイミングで行うようにしてもよい。
【発明の効果】
【００４９】
本発明によれば、イメージセンサの画素混合駆動時もしくは間引き駆動時に少ないＯＢ部画素数となる場合においても安定した黒レベルの信号出力を得ることができる。その実現に際し、外付け容量値の増大等の欠点や、高輝度からのクランプ引き込み時間や、電源起動時から撮影開始までの時間が長くなるという欠点なしに実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００５１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係るフロントエンド信号処理装置の基本構成を示すブロック図である。本フロントエンド信号処理装置は、（ａ）輝度検出／デジタル化部２と、（ｂ）輝度信号の黒レベルを検出する黒レベル輝度検出部３と、（ｃ）画素数カウント部４と、（ｄ）クランプ制御部５と、（ｅ）黒レベルクランプ部６とを備え、出力の黒レベルを所定値にクランプするものである。
【００５２】
（ａ）  輝度検出／デジタル化部２は、イメージセンサ１からの出力信号に含まれた輝度情報を検出してデジタル輝度信号を発生する。
【００５３】
（ｂ）  黒レベル輝度検出部３は、イメージセンサ１のＯＢ部画素のデジタル輝度信号に基づき、輝度信号の黒レベルを検出する。
【００５４】
（ｃ）  画素数カウント部４は、ＯＢ部画素数を積算する。
【００５５】
（ｄ）  クランプ制御部５は、画素数カウント部４のカウント数が任意の値に達したことを検出してクランプ制御信号を生成する。
【００５６】
（ｅ）  黒レベルクランプ部６は、クランプ制御信号によって輝度検出／デジタル化部２のデジタル輝度信号の黒レベルをクランプする。
【００５７】
イメージセンサ１としては、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサの他、任意のイメージセンサを使用することができる。
【００５８】
イメージセンサ１からの信号は、センサ中央の受光部の有効画素部からの輝度信号と、受光部周辺に配置された遮光部（ＯＢ部）からの輝度信号とに大別される。輝度信号検出／デジタル化部２はこれら有効画素信号やＯＢ部画素信号の輝度を検出しデジタル輝度信号に変換する。
【００５９】
黒レベル輝度検出部３は、ＯＢ部画素の輝度情報を蓄え、黒レベルクランプ部６にその輝度情報を出力する。ここで出力される輝度情報は蓄えたＯＢ部画素の平均値またはそれ以外の任意の算出方法によって算出することもできる。
【００６０】
画素数カウント部４は、黒レベル輝度検出部に蓄えたＯＢ画素数を積算し、その値をクランプ制御部５に出力する。
【００６１】
クランプ制御部５は積算された画素数が任意の数に達したときに黒レベルクランプ部６にクランプ動作開始のためのクランプ制御信号を出力する。
【００６２】
黒レベルクランプ部６は、上記のクランプ動作開始のためのクランプ制御信号により、黒レベル輝度検出部３からのＯＢ部輝度情報と基準黒レベルとの差を０にするように輝度信号検出／デジタル化部２にフィードバックする。
【００６３】
ここで、クランプ制御信号は画素数が任意の数に達した直後に出力するか、または画素数が任意の数に達した後、次の水平または垂直ブランキング期間に出力することもできる。
【００６４】
１水平ラインのＯＢ部画素数が所定の任意の数に満たない場合、その水平ラインではクランプ制御信号は出力されず、ＯＢ部の積算された画素数と輝度情報は次の水平ラインに持ち越され、その水平ラインの画素数と輝度情報を積算する。このようにして画素数が任意の数に達するまで積算を繰り返した後、クランプ動作開始のためのクランプ制御信号を出力する。
【００６５】
また、１水平ラインのＯＢ部画素数が任意の数（予め決められた数）以上ある場合には、その時点で積算を打ち切ってもよいが、よりＯＢ部輝度情報の精度を上げるためその水平ラインのＯＢ部の画素を全て積算した後にクランプ動作を行うこともできる。
【００６６】
このように、本発明の実施の形態によるフロントエンド信号処理装置では、イメージセンサの画素混合駆動時または間引き駆動時などＯＢ部画素数が少ない場合でも、ＯＢ部画素数が任意の数に達した場合にのみクランプ動作が行われるため、積算画素数不足によるクランプ精度の劣化が生じず、またクランプ精度の劣化に起因する横線発生による画質劣化を防ぐことができる。
【００６７】
また、十分な水平ＯＢ部画素数がある場合や、垂直ＯＢラインに十分なＯＢ部画素数がある場合には毎ＯＢ部にクランプ動作を行うことができるため高輝度からのクランプ引き込み時や電源オン時の引き込みは従来通り行うことができ、引き込み時間が長くなるという欠点がない。
【００６８】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２に係るフロントエンド信号処理装置の基本構成を示すブロック図である。本フロントエンド信号処理装置は、（ａ）輝度検出／デジタル化部１２と、（ｂ）輝度信号の黒レベルを検出する黒レベル輝度検出部１３と、（ｃ）画素数カウント部１４と、（ｄ）クランプ制御部１５と、（ｅ）黒レベルクランプ部１６と、（ｆ）オフセット検出部１７と、（ｇ）オフセット補正部１８を備え、出力の黒レベルを所定値にクランプするものである。
【００６９】
図２のフロントエンド信号処理装置においては、（ａ）輝度検出／デジタル化部１２と、（ｂ）輝度信号の黒レベルを検出する黒レベル輝度検出部１３と、（ｃ）画素数カウント部１４と、（ｄ）クランプ制御部１５と、（ｅ）黒レベルクランプ部１６とは、図１のフロントエンド信号処理装置と同様である。（ｆ）オフセット検出部１７と、（ｇ）オフセット補正部１８とが更に備えている点が、実施の形態１とは異なる。
【００７０】
（ｆ）  オフセット検出部１７は、黒レベルクランプ部１６または輝度検出／デジタル化部１２に起因する基準黒レベルからの誤差を検出する。
（ｇ）  オフセット補正部１８は、オフセット検出部１７によって得られるオフセット値を、イメージセンサ１１のデジタル輝度信号から減算する。
【００７１】
ここで、輝度信号検出／デジタル化部１２と黒レベル輝度検出部１３と黒レベルクランプ部１６とで構成されるフィードバックループは、各部を構成するアナログブロックのもつオフセットに起因して、基準黒レベルとの間にオフセットが生じることがあるが、オフセット検出部１７はそのオフセットを検出するものである。
【００７２】
オフセット値は、黒レベル輝度検出部１３からの輝度情報と基準黒レベルとの差により算出されるが、このオフセット値は画素数カウント部１４による積算画素数が所定の任意の値に達してから算出され、オフセット補正部１８に出力される。ここで黒レベル輝度検出部１３からの輝度情報はＯＢ部画素の輝度の平均値をとることで算出できるが、または、任意の低域デジタルフィルタにより算出した値を使用することもできる。
【００７３】
オフセット補正部１８は、輝度信号検出／デジタル化部１２から出力されるデジタル輝度信号から、オフセット検出部１７により検出されたオフセットをデジタル的に減算する。これによってオフセット補正後のデジタル輝度信号は黒レベルがゼロにクランプされた信号となる。
【００７４】
オフセット検出に使用するＯＢ画素数は黒レベルクランプ部１６を制御するのに使用するＯＢ画素数と同じである必要はなく、前段の黒レベルクランプのためのフィードバックループおよび後段のオフセット補正のためのフィードフォワードループの特性に応じてそれぞれ独立なタイミングでクランプ制御およびオフセット補正を行うことができる。
【００７５】
このように本発明は、安定化された黒レベルを有する輝度信号出力を得るために黒レベルクランプのフィードバックループで生じるオフセットを補正するフロントエンド信号処理装置においても適用できる。
【００７６】
（実施の形態３）
図３は図２の構成をより具体化したフロントエンド信号処理装置を示すブロック図である。本フロントエンド信号処理装置は、（ａ）輝度検出／デジタル化部と、（ｂ）画素カウンタ／クランプ制御部と、（ｃ）画素加算平均部２９と、（ｄ）黒レベルクランプ部と、（ｅ）オフセット検出部と、（ｆ）オフセット補正部と、（ｇ）信号処理部とを備え、出力の黒レベルを安定に基準黒レベルに補正するものである。
【００７７】
（ａ）輝度検出／デジタル化部は、イメージセンサ２１からの出力信号に含まれた輝度情報を検出する相関二重標本化装置（ＣＤＳ）２２と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）２３と、によって構成される。
【００７８】
（ｂ）画素カウンタ／クランプ制御部は、ＯＢ部画素のデジタル輝度信号期間にオンするスイッチ２４と、ＯＢ部画素数を積算する画素カウンタ２５と、積算画素数が所定の任意の数に達したときにクランプ開始信号２６およびオフセット補正開始信号２７を発生するクランプ制御回路２８とによって構成される。
【００７９】
（ｃ）画素加算平均部２９は、スイッチ２４がオンしている期間のＯＢ部画素信号を加算平均する。
【００８０】
（ｄ）黒レベルクランプ部は、クランプ開始信号によってオンするスイッチ３０と、低域デジタルフィルタ３１と、フィルタ出力から基準黒レベル３２を減算する減算器３３と、Ｄ／Ａコンバータ３４（ＤＡＣ）と、クランプレベルを保持するための容量３５と、クランプ開始信号２６によって任意の充電期間のみオンするスイッチ３６と、バッファ３７とによって構成される。
【００８１】
（ｅ）オフセット検出部は、オフセット補正開始信号２７によってオンするスイッチ３８と、ＯＢ部画素加算平均部２９の出力を入力とする低域デジタルフィルタ３９によって構成される。
【００８２】
（ｆ）オフセット補正部は、Ａ／Ｄコンバータ２３の出力から低域デジタルフィルタ３９出力を減算する減算器４０によって構成される。
【００８３】
（ｇ）信号処理部は、ゲイン制御信号４１で制御されるデジタルゲイン可変アンプ４２と、ＯＢ基準レベル４３を加算する加算器４４とによって構成される。
【００８４】
ここで、クランプ開始信号２６とオフセット補正開始信号２７とは同一である必要はなく、それぞれに任意のＯＢ画素数が蓄積された時点で発生することにしてもよい。このように独立にタイミングを設定できることによりクランプループおよびオフセット補正ループのそれぞれの特性に応じて最適な画素数を選択することができる。
【００８５】
またＯＢ期間の画素数が十分でない場合はクランプ動作を行わず、所定の画素数が蓄積されてからクランプ動作を行うためクランプ精度の劣化を生じない。
【００８６】
このように、本発明の実施の形態によれば、少ないＯＢ部画素数しかない場合でも安定した黒レベルの輝度信号出力を得るフロントエンド信号処理装置が提供される。
【００８７】
以上のような構成のフロントエンド信号処理によって、以下に示すようなフロントエンド信号処理方法が実施される。
【００８８】
（１）
イメージセンサからの信号を処理するフロントエンド信号処理方法であって、
（ａ）前記イメージセンサからの出力信号に含まれる輝度情報を検出してデジタル輝度信号を発生する輝度検出／デジタル化ステップと、
（ｂ）前記イメージセンサのＯＢ部画素の前記デジタル輝度信号に基づき、前記輝度信号の黒レベルを検出する黒レベル輝度検出ステップと、
（ｃ）前記イメージセンサの前記ＯＢ部画素数を積算する画素数カウントステップと、
（ｄ）前記画素数カウントステップのカウント数が任意の値に達したことを検出してクランプ制御信号を生成するクランプ制御ステップと、
（ｅ）前記クランプ制御信号に応答して前記輝度検出／デジタル化ステップのデジタル輝度信号の黒レベルをクランプする黒レベルクランプステップとを含むフロントエンド信号処理方法。
【００８９】
（２）
（ｆ）前記黒レベルクランプステップに起因する基準黒レベルからの誤差を検出するオフセット検出ステップと、
（ｇ）前記オフセット検出ステップによって得られるオフセット値を、前記イメージセンサの前記デジタル輝度信号から減算するオフセット補正ステップとをさらに含むフロントエンド信号処理方法。
【００９０】
（３）
前記画素数カウントステップのカウント数が任意の値に達したときに、前記クランプ制御ステップで前記クランプ制御信号を出力することにより、前記画素数カウントステップのカウント数が任意の数に達したときに前記黒レベルクランプステップで前記輝度検出／デジタル化ステップのデジタル輝度信号の黒レベルをクランプするフロントエンド信号処理方法。
【００９１】
（４）
前記画素数カウントステップのカウント数が任意の値に達した後の次の水平または垂直ブランキング期間に、前記クランプ制御ステップで前記クランプ制御信号を出力することにより、前記画素数カウントステップのカウント数が任意の値に達した後の次の水平または垂直ブランキング期間に前記黒レベルクランプステップで前記輝度検出／デジタル化ステップのデジタル輝度信号の黒レベルをクランプするフロントエンド信号処理方法。
【００９２】
（５）
オフセット検出ステップにおけるオフセット検出を前記黒レベルクランプステップにおけるクランプタイミングと独立したタイミングで行うフロントエンド信号処理方法。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上説明したように、本発明は、イメージセンサのフロントエンド信号処理方法、もしくは信号処理装置、およびこれらを備えた信号処理システムや半導体集積装置システムに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態３の構成ブロック図である。
【図４】第１の従来例の構成を示すブロック図である。
【図５】第２の従来例の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９５】
１１、２１、５１、７１  イメージセンサ
１２  輝度検出／デジタル化部
１３  黒レベル輝度検出部
４、１４、２５  画素数カウント部
５、１５、２８  クランプ制御部
６、１６  黒レベルクランプ部
１７  オフセット検出部
１８  オフセット補正部
２２、５２、７２  相関二重標本化器（ＣＤＳ）
２３、５３、７３  Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）
２４、３０、３６、３８、５８、７４、８０  スイッチ
２６  クランプ開始信号
２７  オフセット補正開始信号
２９  画素信号加算平均回路
３１、３９、７５、８２  デジタルフィルタ
３２、５５、７６  基準レベル信号
３３、４０、７７、８３  減算器
３４、５７、７８  Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）
３５、５９、７９  容量
３７、６０、８１  バッファ
４１、６２、８４  ゲイン制御信号
４２、６１、８５  デジタル・プログラマブル・ゲイン増幅器
４３、６３、８６  基準ＯＢレベル信号
４４、６４、８７  加算器
５４、５６  デジタル輝度信号
【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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