(57)【要約】　　　（修正有）【課題】有効画素領域とＯＢ領域の黒レベル段差に起因する黒沈みを軽減する。【解決手段】本発明の実施形態に係るデジタルスチルカメラは、集光された光情報を光電変換するＣＣＤ１２と、映像信号を増幅する利得回路１４と、ＯＢ領域の信号レベルを零とするようなＯＢクランプ回路を含みオフセット量を加算するオフセット加算回路１６と、利得回路１４の映像信号をデジタルコードに変換するＡ／Ｄ変換回路１７と、ＯＢ領域の信号レベルを積算平均しＣＰＵ２６に対してその値を出力することのできるＯＢ積算手段１８と、ＯＢ積算手段の結果に基づいて、それと同じ量を映像信号から加減算するペデスタル調節手段１９と、全体の制御を司るＣＰＵ２６と、ＣＣＤ１２の周辺温度を測定する温度センサ２３と、補正量をユーザが手動で調節する補正量調節手段２４と、ＣＰＵ２６の制御プログラムと補正テーブルを記憶するプログラムＲＯＭ２５から構成される。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号として出力する有効画素領域、及び光学的に遮光された光学的黒領域を有する二次元固体撮像素子と、該二次元固体撮像素子に含まれる雑音を相関二重サンプリングにより低減した後、適正な信号レベルに増幅する利得回路と、前記光学的黒領域の信号レベルを零とするように前記有効画素領域の信号をクランプする光学的黒領域クランプ手段と、該光学的黒領域クランプ手段のクランプレベルを調整するオフセット加算手段と、デジタル変換された光学的黒領域の出力を積算平均する光学的黒領域積算手段と、該光学的黒領域積算手段の結果に基づいて前記有効画素領域の基準レベルを調節するぺデスタル調整手段と、を備えたことを特徴とするデジタルスチルカメラ。
【請求項２】
前記有効画素領域と光学的黒領域との間に黒レベルの差が生じた場合、前記オフセット加算手段は前記光学的黒領域のクランプ量にオフセット量を加算後、前記利得回路により増幅することを特徴とする請求項１に記載のデジタルスチルカメラ。
【請求項３】
前記オフセット加算手段により加算される加算量は、前記利得回路のゲイン、前記二次元固体撮像素子の蓄積時間、１フレームを読み出す時間、及び周囲環境温度のパラメータに基づいてメモリに格納されたオフセット補正テーブルを参照して決定されることを特徴とする請求項２に記載のデジタルスチルカメラ。
【請求項４】
前記ペデスタル調整手段により調整される調整量は、前記利得回路の通常時のオフセット量を加味したペデスタル補正テーブルを参照して、前記光学的黒領域積算手段の積算平均結果に基づいて、該結果と同じ値で調整されることを特徴とする請求項３に記載のデジタルスチルカメラ。
【請求項５】
前記オフセット補正テーブル、若しくはペデスタル補正テーブルは、前記利得回路のゲイン、前記二次元固体撮像素子の蓄積時間、１フレームを読み出す時間、及び周囲環境温度を一つのパラメータに置き換え、対応する前記オフセット加算手段の加算量と前記ペデスタル調整手段の調整量をテーブルデータとして備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載のデジタルスチルカメラ。
【請求項６】
前記二次元固体撮像素子の周囲温度情報を取得する温度情報取得手段を更に備え、該温度情報取得手段により取得された周囲温度情報に基づいて前記オフセット加算手段の加算量と前記ぺデスタル調整手段の調整量を調整することを特徴とする請求項１に記載のデジタルスチルカメラ。
【請求項７】
前記二次元固体撮像素子を駆動するためのタイミングジェネレータの原発振クロック周波数を任意に変更可能とするクロックジェネレータを更に備え、前記クロック周波数により変化する１フレームを読み出す時間に応じて変化する最長露光時間に基づいて、前記オフセット加算手段の加算量と前記ぺデスタル調整手段の調整量を調整することを特徴とする請求項１に記載のデジタルスチルカメラ。
【請求項８】
被写体を記録しないモニタリングモード、及び被写体を記録する静止画記録モードの何れかのモードに基づいて、前記オフセット加算手段の加算量と前記ぺデスタル調整手段の調整量を変更することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のデジタルスチルカメラ。
【請求項９】
前記二次元固体撮像素子が複数のフィールドに分けて読み出されるインターレースタイプの場合、それぞれのフィールド別に前記オフセット加算手段の加算量と前記ぺデスタル調整手段の調整量を変更することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のデジタルスチルカメラ。
【請求項１０】
前記オフセット加算手段の加算量に所定の固定値を与えておき、前記ぺデスタル調整手段の調整量のみを変更して前記有効画素領域の基準レベルを補正することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載のデジタルスチルカメラ。
【請求項１１】
前記テーブルデータから参照される補正量を、任意に調節可能とする補正量調節手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載のデジタルスチルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルスチルカメラに関し、さらに詳しくは、光学的黒領域の変動による有効画素領域の基準レベル変動を補正する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラは固体撮像素子の技術革新により小型化が進み、ユーザにとってＰＣの画像入力手段として確固たる地位を占めるようになった。この固体撮像素子は、従来よりＣＣＤ等の撮像素子が多く用いられている。このような撮像素子では、光を受光していない状態でも電荷を発生することがある。この最も大きな要因の一つに暗電流と呼ばれるものがあり、この暗電流は、半導体の熱励起による電子と正孔対の発生に起因するものである。従って、温度が上昇したり、蓄積時間が長くなると顕著に発生し、画質の劣化を招くことは良く知られている。例えば、温度上昇の場合で言えば、８〜１０℃程度上昇すると一般的に暗電流の発生量は約２倍になる。
また、この暗電流の発生量は、ＣＣＤ内で均一ではなく、例えば、比較的消費電力が大きく、撮像信号を出力するＦＤＡ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ　Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　Ａｍｐ）の周辺や、垂直転送を行うために７〜９Ｖ程度の比較的大きい電圧が印加されている素子の左右の両端で暗電流が大きくなる傾向がある。
この暗電流による画質劣化を補正する従来技術として、特開２００１−２６８４４８公報には、撮像装置の被写体画像取込みに用いる撮像素子の選別方法について開示されている。それによると、撮像装置の仕様条件（温度、露出時間）の範囲内で、光学的黒領域（以下、ＯＢ領域と記す）画素欠陥によってＯＢクランプに際して発生する画質劣化を生じさせないように、ＯＢ領域の画素部分に対しては有効画素部よりも厳しい欠陥判定レベルを設定し、撮像素子の合否判定を行うとしている。
【０００３】
また、特開平１１−２２０７５０号公報には、異なるフィールドからそれぞれ信号を読み出す際にフィールド間差を考慮して、正確な黒レベル補正を行うことができる信号処理装置について開示されている。
一般的に、図１に示すように二次元固体撮像素子１００は、有効画素領域１と呼ばれる領域と、それを取り囲む様に設けられたＯＢ領域２と、水平方向の画像データを１ライン毎に蓄積して直列に出力する水平レジスタ３と、その信号を増幅するＦＤＡ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ　Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　Ａｍｐ　）５と、垂直方向のデータを蓄積する垂直レジスタ６から構成され、各１つの画素はＲＧＢの４画素からなっている。このＯＢ領域２は、映像の黒レベルを後段の回路で、一定値にクランプするために設けられている回路であり、前述のように素子左右端では暗電流の発生が大きく、暗電流が発生した状態でＯＢ領域のレベルを黒レベルとしてしまうと、所謂、黒つぶれという現象を起こし著しい画質の劣化を招いてしまう。また、この黒つぶれ量を変化させる要因として、撮像素子の信号を相関二重サンプリング（ＣＤＳ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｓａｍｐｌｉｎｇ）後、適正信号レベルにするために備えられたアナログ利得回路のゲイン量が大きくいことが挙げられる。例えば、暗い被写体を撮影するような場合、ある程度のゲインで増幅しないと撮像素子出力のままでは適正信号レベルにできない。しかし、ゲインを高くすると有効画素領域とＯＢ領域との黒レベルの差が大きくなるため、ＯＢ領域のレベルをそのまま有効画素領域の黒レベルとしてしまうと、有効画素領域の黒沈み量が大きくなり、リニヤリティの良い信号が得られないという問題があった。
【０００４】
また、デジタルスチルカメラのバッテリー寿命を延ばすという観点から観た場合、撮像素子の駆動速度を遅くし、消費電流を抑える工夫がされている。そうした場合、１フレームを読み出す時間（フレームレイト）が、必然的に長くなるので、暗電流の蓄積量も以前より増加する傾向にある。例えば、電子シャッタを使用しない場合、フレームレイトが半分になれば蓄積電荷量は２倍になる。更に、前述のようにフレームレイトを遅くした場合、そのまま静止画の記録をしたのでは記録時間が長くなったり、ＡＦに時間がかかってしまったりしてしまう。このようなことを防ぐために、静止画記録の時だけ駆動速度を早くするために、ＣＣＤを駆動するためのタイミングジェネレータの原発振クロック周波数を切り替える回路（クロックジェネレータ）を備えることもある。そのような場合は、モニタリング中と静止画記録時とで暗電流の積算量が変わってしまう。
また更に、使用するＣＣＤが記録の際、複数のフィールドに分けて読み出されるインターレースタイプの場合は、記録時に後に読み出されるフィールドになるほど暗電流の蓄積量が多くなるといった問題もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特開２００１−２６８４４８公報の発明では、ＯＢ部の信号量を正しく後段の回路に認識させるという点においては類似しているが、まず、ＯＢ領域の欠陥レベルの大きいものを使用しないようにして、更に、ＣＣＤの仕様に応じて露光時間の制限を設けなければならないといった問題がある。
また特開平１１−２２０７５０号公報の発明では、インターレース型のＣＣＤにおいて、フィールド別の黒レベル補正をかける発明であり、その方法は、Ａ／Ｄ後のデジタルデータに黒レベル補正を行っている。しかし、Ａ／Ｄを行う前にＯＢ領域を零レベルとしてしまうと、そこで黒沈みが起きてしまい、デジタルデータで補正しようとしても不可能であるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、有効画素領域とＯＢ領域の黒レベル段差に起因する黒沈み減少を軽減するデジタルスチルカメラを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、画像信号として出力する有効画素領域、及び光学的に遮光された光学的黒領域を有する二次元固体撮像素子と、該二次元固体撮像素子に含まれる雑音を相関二重サンプリングにより低減した後、適正な信号レベルに増幅する利得回路と、前記光学的黒領域の信号レベルを零とするように前記有効画素領域の信号をクランプする光学的黒領域クランプ手段と、該光学的黒領域クランプ手段のクランプレベルを調整するオフセット加算手段と、デジタル変換された光学的黒領域の出力を積算平均する光学的黒領域積算手段と、該光学的黒領域積算手段の結果に基づいて前記有効画素領域の基準レベルを調節するぺデスタル調整手段と、を備えたことを特徴とする。
二次元固体撮像素子は有効画素領域と光学的黒領域があり、両領域の黒レベルが同じであれば特に問題はないが、実際は暗電流等でその黒レベルの間に差が生じる。それを補正するために、光学的黒領域の信号レベルをゼロとするために有効画素領域の基準レベルをその分クランプするクランプ手段がある。しかし、クランプ手段だけでは、信号の一部がゼロレベルの下に隠れる黒沈みといった現象が発生するので、ＯＢクランプ回路にオフセット加算回路を付加させ、有効領域のゼロレベルの下に隠れた部分を沈まないようＯＢ領域のクランプ量にオフセットを加算する。更に、その信号をＡ／Ｄ変換してＯＢレベルの平均値を計算してその結果に基づいてペデスタル調節手段により有効画素領域の基準レベルから加減算して画像処理される。
かかる発明によれば、有効画素領域とＯＢ領域との黒レベルの段差に、基準利得に対し変化させたゲイン量を考慮に入れ、オフセット加算手段の加算量とぺデスタル調整手段の調整量を補正しているので、有効画素領域で黒沈みのない映像信号で画像をえることができる。
【０００７】
請求項２は、前記有効画素領域と光学的黒領域との間に黒レベルの差が生じた場合、前記オフセット加算手段は前記光学的黒領域のクランプ量にオフセット量を加算後、前記利得回路により増幅することを特徴とする。
暗電流等が発生しなければ、有効画素領域と光学的黒領域の黒レベルは基本的に同じである。しかし、実際には熱的条件の変化等で暗電流が発生し、黒レベルに差が生じる。その黒レベルの差をクランプ回路のみではゼロレベルが移動するときに黒沈みが発生する。そこで、その黒沈み分をオフセット加算手段により加算してゼロレベルを有効画素領域のゼロレベルに合わせて増幅する。
かかる発明によれば、オフセット加算手段は光学的黒領域のクランプ量にオフセット量を加算して増幅するので、有効画素領域の黒沈み分を補正することができる。
請求項３は、前記オフセット加算手段により加算される加算量は、前記利得回路のゲイン、前記二次元固体撮像素子の蓄積時間、１フレームを読み出す時間、及び周囲環境温度のパラメータに基づいてメモリに格納されたオフセット補正テーブルを参照して決定されることを特徴とする。
オフセット加算手段により加算される加算量は、固体撮像素子に画像を蓄積する時間、フレームレイト、及び周囲温度等の使用条件により変化する。かれら変化量は、基準値に対して所定のパラメータを有している。従って、予めそのパラメータをテーブルに記憶しておき、前記使用条件の変化に基づいてテーブルから補正値を参照してオフセット量を決定する。
かかる発明によれば、補正テーブルを参照してオフセット量を決定するので、補正量の計算をその都度行なう必要がなく、処理が簡略化されて処理時間が速くなる。
【０００８】
請求項４は、前記ペデスタル調整手段により調整される調整量は、前記利得回路の通常時のオフセット量を加味したペデスタル補正テーブルを参照して、前記光学的黒領域積算手段の積算平均結果に基づいて、該結果と同じ値で調整されることを特徴とする。
ＯＢ積算手段より得られたＯＢ領域の信号レベルを零にするために、ぺデスタル調節手段が次段に備えられている。ぺデスタル調節手段では、ＯＢ積算手段の結果に基づいて、それと同じ量を映像信号から加減算することが一般的である。しかし、利得回路でＯＢレベルを零にしないようにＡ／Ｄ変換して送っているにも拘わらず、このペデスタル調節手段でＯＢレベルを零にしてしまうと、有効画素領域が黒沈みを起こしてしまう。そこで、このぺデスタル調節手段でも前述のオフセット加算手段で行ったことと同様な補正を、利得回路の通常時のオフセット量を加味した補正テーブルを用意して補正を行う。
かかる発明によれば、ペデスタル調整手段は通常時のオフセット量を加味したペデスタル補正テーブルを参照して補正量を決定するので、有効画素領域の黒を沈めることなく再現できるようになる。
請求項５は、前記オフセット補正テーブル、若しくはペデスタル補正テーブルは、前記利得回路のゲイン、前記二次元固体撮像素子の蓄積時間、１フレームを読み出す時間、及び周囲環境温度を一つのパラメータに置き換え、対応する前記オフセット加算手段の加算量と前記ぺデスタル調整手段の調整量をテーブルデータとして備えたことを特徴とする。
補正テーブルには、パラメータの変化量とその変化量に対応する補正値が記憶されている。そして、各パラメータ毎に補正値が参照されて加算されて総合的な補正値として出力される。従って、オフセット加算手段はオフセット補正テーブルを参照し、ぺデスタル調整手段はペデスタル補正テーブルを参照する。
かかる発明によれば、オフセット加算手段とペデスタル補正テーブルが夫々専用の補正テーブルにより加算量と調整量が決定されるので、正確な補正を迅速に実行することができる。
【０００９】
請求項６は、前記二次元固体撮像素子の周囲温度情報を取得する温度情報取得手段を更に備え、該温度情報取得手段により取得された周囲温度情報に基づいて前記オフセット加算手段の加算量と前記ぺデスタル調整手段の調整量を調整することを特徴とする。
暗電流等の現象は個体撮像素子の周囲温度により最も大きな影響を受ける。従って、周囲温度を観測する温度情報取得手段を備え、その情報を逐一データとして取得することにより、補正テーブルを参照するパラメータの変化をリアルタイムに受信することができる。
かかる発明によれば、個体撮像素子の周囲温度をリアルタイムに取得することができるので、現状の個体撮像素子の温度状況を正確に把握することができる。
請求項７は、前記二次元固体撮像素子を駆動するためのタイミングジェネレータの原発振クロック周波数を任意に変更可能とするクロックジェネレータを更に備え、前記クロック周波数により変化する１フレームを読み出す時間に応じて変化する最長露光時間に基づいて、前記オフセット加算手段の加算量と前記ぺデスタル調整手段の調整量を調整することを特徴とする。
また、暗電流等の現象は周囲温度と共に、露光時間により影響をうける。つまり、露光時間が長くなればそれだけ暗電流の量も増加する。従って。フレームレイトを変えた場合は、その露光時間に応じてオフセット量とペデスタルの調整量を変える必要がある。
かかる発明によれば、露光時間によりオフセット量とペデスタルの調整量を変えるので、露光時間に最適な補正量によりゼロレベルを補正することができる。
請求項８は、被写体を記録しないモニタリングモード、及び被写体を記録する静止画記録モードの何れかのモードに基づいて、前記オフセット加算手段の加算量と前記ぺデスタル調整手段の調整量を変更することを特徴とする。
デジタルスチルカメラにおいては、例えばモニタリング時はフレームレイトが限られているので高いゲインで増幅し、記録の際はゲインを下げ露光時間を延ばして撮影するような場合で、ゲインによる黒レベル段差の補正量と露光時間による補正量とが１対１の関係にないような場合でも、正確に補正をかけることを可能にする。
かかる発明によれば、ゲインによる黒レベル段差の補正量と露光時間による補正量を、同じ補正テーブルから夫々のパラメータに応じて補正値を変化させて参照するので、補正量が１対１の関係にないような場合でも、正確に補正をかけることができる。
【００１０】
請求項９は、前記二次元固体撮像素子が複数のフィールドに分けて読み出されるインターレースタイプの場合、それぞれのフィールド別に前記オフセット加算手段の加算量と前記ぺデスタル調整手段の調整量を変更することを特徴とする。
デジタルスチルカメラにおいては、使用する撮像素子がインターレースタイプのＣＣＤの場合は、各フィールドごとに読出しまでの時間が異なるため、暗電流の発生がフィールド毎に異なることがある。それを考慮して記録の際、オフセット加算手段の加算量とペデスタル調整手段の調整量を補正している。
かかる発明によれば、フィールド別に補正量を変更するので、有効画素領域で黒沈みのない映像信号で記録画像をえることができる。
請求項１０は、前記オフセット加算手段の加算量に所定の固定値を与えておき、前記ぺデスタル調整手段の調整量のみを変更して前記有効画素領域の基準レベルを補正することを特徴とする。
デジタルスチルカメラにおいては、オフセット加算手段には比較的大き目の補正量を固定値として付加させておき、ぺデスタル調整手段の補正量のみを変更することで有効画素領域の基準レベルを補正するもか可能である。
かかる発明によれば、オフセット加算手段に比較的大き目の補正量を固定値として付加させるので、制御の簡略化とテーブルデータ量の削減を図ることができ、コストの削減を図ることができる。
請求項１１は、前記テーブルデータから参照される補正量を、任意に調節可能とする補正量調節手段を備えたことを特徴とする。
かかる発明によれば、カメラの固体ばらつきによる補正量の誤差を、ユーザが任意に調節できるようにすることによって、より正確に黒沈み現象を防止することが可能になり、より良い画質をユーザに提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図２は、本発明の実施形態に係るデジタルスチルカメラの構成図である。尚、図２では、本発明に関わる部分だけを示し、一般的にデジタルスチルカメラが備える他の部分（例えば、ＪＰＥＧ回路やＳＤＲＡＭ、記録メディア等）は省略した。
本発明の実施形態に係るデジタルスチルカメラは、被写体からの光情報をＣＣＤに合焦する撮影レンズ１０と、その撮影レンズ１０からの光スポットをＣＣＤ１２の受光面に集光する絞り・シャッタ１１と、集光された光情報を光電変換するＣＣＤ１２と、光電変換された映像信号からリセットノイズを除去するためにダブルサンプリングするＣＤＳ回路１３と、ＣＣＤ１２とＡ／Ｄ変換回路１７のダイナミックレンジを整えるために基準となるゲインにより映像信号を増幅する利得回路１４と、ＯＢ領域の信号レベルを零とするようなＯＢクランプ回路を含みオフセット量を加算するオフセット加算回路１６と、ＯＢクランプ量を記憶するコンデンサ１５と、利得回路１４の映像信号をデジタルコードに変換するＡ／Ｄ変換回路１７と、ＯＢ領域の信号レベルを積算平均しＣＰＵ２６に対してその値を出力することのできるＯＢ積算手段１８と、ＯＢ積算手段の結果に基づいて、それと同じ量を映像信号から加減算するペデスタル調節手段１９と、その出力信号を画像処理する画像処理回路２０と、全体の制御を司るＣＰＵ２６と、ＣＣＤ１２の周辺温度を測定する温度センサ２３と、補正量をユーザが手動で調節する補正量調節手段２４と、ＣＰＵ２６の制御プログラムと補正テーブルを記憶するプログラムＲＯＭ２５と、原発振のクロックを発生するクロックジェネレータ２２と、このクロックジェネレータ２２を分周して所定のタイミング波形を生成するタイミングジェネレータ２１から構成され、前記ＯＢ積算手段１８、ペデスタル調節手段１９、及び画像処理回路２０は一つの画像処理ＬＳＩ１１０により構成される。
【００１２】
次に、本発明の実施形態に係るデジタルスチルカメラの動作について説明する。ＣＣＤ１２により光電変換された被写体の映像信号は、タイミングジェネレータ（以下、ＴＧと記す）２１の駆動パターンに従って逐次読み出され、ＣＤＳ回路１３へと転送られる。このとき、図示するクロックジェネレータ２２によって、ＴＧ２１の原発信周波数を変更できるような構成にしてあり、またその周波数はＣＰＵ２６によってコントロール可能な構成となっている。ＣＤＳ回路１３に転送された映像信号は、リセットノイズを除去するためにダブルサンプリングされ、次段の利得回路１４に送られる。ここでは、ＣＣＤ１２とＡ／Ｄ変換回路１７のダイナミックレンジを整えるために、基準となるゲインにより増幅される。また、被写体が暗く基準ゲインだけではＡ／Ｄ変換回路１７の飽和まで信号レベルが得られない場合は、基準ゲインよりも高いゲインにより増幅する場合もある。
【００１３】
図３は、グレースケールの被写体を撮像し、１水平ライン単位で重ねあわせた状態を、有効画素領域とＯＢ領域について表したものである。（ａ）は有効画素領域３０とＯＢ領域３１との間に黒レベルの差がなかった場合を表し、（ｂ）は有効画素領域３０とＯＢ領域３１との間に黒レベルの差が生じた場合を表し、（ｃ）は黒レベルの差をオフセット加算回路１６で補正しただけを表し、（ｄ）は黒レベルの差をオフセット加算回路１６とペデスタル調節手段１９とで補正した場合を表している。また、各列は左から図２のＡ点、Ｂ点、及びＣ点の波形を示す。利得回路１４にはＯＢ領域３１の信号レベルを零とするようなＯＢクランプ回路が接続されている。ＯＢクランプ回路は、ＯＢ領域３１の映像信号が送られてきたときに、ＴＧ２１からホールド信号が送信され、コンデンサ１５にそのレベルが記憶される。このとき、図３（ａ）のＢ点で示すように、有効領域３０とＯＢ領域３１との黒レベルＧ０に差がないときは、黒レベルＧ０は適切に再現されるが、図３（ｂ）のようにＯＢ領域３１にレベルＬａの差が生じた場合、オフセット加算回路１６内のクランプ回路はそのレベルＬａを黒レベルＧ０にするので、Ｂ点のように領域ｃの部分が沈む、所謂、黒沈みが発生する。それにより、Ｂ，Ｃ点の波形は領域ｃがカットされた波形となる。そこで、ＯＢクランプ回路にオフセット加算回路１６を付加させ、有効領域３０の領域ｃが沈まないように、ＯＢ領域３１のクランプ量ａにオフセットを加算させる。つまり、図３（ｃ）のように、ＯＢ領域３１のクランプ量ａにより（ｂ）のようにグランドレベルがＧ２からＧ１になるが、黒沈み部分をなくすために、更に、オフセット量ｂを加算してグランドレベルをＧ０にすることにより、有効領域３０の黒を沈めることなく、利得回路１４で映像信号にゲインをかけることができるようになる。また、付加されるオフセット量は、利得回路のゲイン、蓄積時間、フレームレイト、更には環境温度によって変更される。これらの情報はＣＰＵ２６によって管理され、現在の各パラメータの状況から、プログラムＲＯＭ２５に格納された補正テーブル２５ａ照合して算出される補正量に従って補正するようにしている（詳細は後述する）。
【００１４】
以上のように黒を沈めることなくゲインをかけられた映像信号は、Ａ／Ｄ変換回路１７によりＡ／Ｄ変換され、デジタルデータとして次段の画像処理ＬＳＩ１０に送られる。画像処理ＬＳＩ１１０の初段には、ＯＢ領域３１の信号レベルを数画素分積算してその平均をとり、ＣＰＵ２６に対しその値を出力することのできるＯＢ積算手段１８が設けられていることが多い。これは、前段の利得回路１４がアナログアンプ回路のために、オフセットを加算しなくともオフセットを持っている場合があるためである。次にＯＢ積算手段１８より得られたＯＢ領域３１の信号レベルを零にするために、ぺデスタル調節手段１９が次段に備えられている。ぺデスタル調節手段１９では、ＯＢ積算手段１８の結果に基づいて、それと同じ量を映像信号から加減算することが一般的である。
しかし、利得回路１４でＯＢレベルを零にしないようにＡ／Ｄ変換して送っているにも拘わらず、このぺデスタル調節手段１９でＯＢレベルを零にすると、図３（ｃ）のＣ点に示すように、グランドレベルＧ０の下に領域ｄが沈んでしまうことになってしまう。そこで、このぺデスタル調節手段１９でも前述のオフセット加算手段１６でおこなったことと同様な補正を、利得回路の通常時のオフセット量を加味した補正テーブルを用意し補正を行うことで、図３（ｄ）のＣ点に示すように有効画素領域３０の黒を沈めることなく再現できるようになる。
【００１５】
図４は、本発明の補正テーブルの一例を示す図である。まず、使用するＣＣＤによって、ある温度、ある露光時間で、基準ゲインよりも＋３段（＋３Ｅｖ、＋１８ｄＢ）ゲインをかけた場合の補正量を予め調べておき、その点を動作基準点として登録しておく。例えば、上述の時、補正値を３４にしたときに有効画素領域３０の黒がちょうど０になったとする。そのときこのカメラの基準動作点は、図４のＡ点＋４．５Ｅｖの点ということになる。これをエントリーポイントと呼ぶ。次に実際の動作について説明する。まず、ゲイン量、温度情報、蓄積時間の情報をすべてΔＥｖなる量に置き換える。例えば、調整時より温度が１０℃上がった場合、１段（＋１Ｅｖ）テーブル値を高いほうにシフトさせる。つまり、温度が１０℃上がるごとに＋１Ｅｖテーブル値を変更させる。また、利得ゲインの場合は、基準ゲインに対し＋６ｄＢ高くかけられた場合は、１段（＋１Ｅｖ）テーブル値を高いほうにシフト使用する。つまり、ゲインを＋６ｄＢ高めるごとに＋１Ｅｖテーブル値を変更させる。また露光時間が調整時より１段長くなった場合は１段（＋１Ｅｖ）テーブル値を高いほうにシフト使用する。つまり、露光を１段高めるごとに＋１Ｅｖテーブル値を変更させる。これら３つのパラメータが、温度＝１０℃（＋１Ｅｖ）、利得ゲイン＝＋１８ｄＢ（＋２Ｅｖ）、露光時間＝１段（＋１Ｅｖ）変化したときは、その和を用い、３段（＋３Ｅｖ）シフトさせた補正量を使用する。例えば、上述のようにエントリーポイントが＋４．５ＥｖのＡ点で、且つ上述のような条件だった場合は、調整時のゲインに対し−２Ｅｖ（調整時＋３Ｅｖ、現在＋６ｄＢ（＋１Ｅｖ））、温度は＋１Ｅｖ、露光時間は＋１Ｅｖなので、補正量は３４ＬＳＢ（−２＋１＋１＝０で調整時と変わらない）となる。また、例えば上の例で、調整時と温度だけ変化しなかった場合は、補正量は１５ＬＳＢ（−２＋１＝−１で、エントリーポイントよりも１Ｅｖ低い３．５ＥｖＢ点に対応する補正データ）が使用される。
以上のように処理された映像信号は、次段の画像処理回路２０に送られ、ＯＢ領域３１の信号は切り取られて、図示しない補間処理、ＷＢ処理、Ｙ処理、ＲＧＢ→ＹＵＶ処理、ＪＰＥＧ処理といった一連の画像処理を加えられ、記録画像として図示しない記録メディアなどに保存される。
【００１６】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１の発明によれば、有効画素領域とＯＢ領域との黒レベルの段差に、基準利得に対し変化させたゲイン量を考慮に入れ、オフセット加算手段の加算量とぺデスタル調整手段の調整量を補正しているので、有効画素領域で黒沈みのない映像信号で画像をえることができる。
また請求項２では、オフセット加算手段は光学的黒領域のクランプ量にオフセット量を加算して増幅するので、有効画素領域の黒沈み分を補正することができる。
また請求項３では、補正テーブルを参照してオフセット量を決定するので、補正量の計算をその都度行なう必要がなく、処理が簡略化されて処理時間が速くなる。
また請求項４では、ペデスタル調整手段は通常時のオフセット量を加味したペデスタル補正テーブルを参照して補正量を決定するので、有効画素領域の黒を沈めることなく再現できるようになる。
また請求項５では、オフセット加算手段とペデスタル補正テーブルが夫々専用の補正テーブルにより加算量と調整量が決定されるので、正確な補正を迅速に実行することができる。
また請求項６では、個体撮像素子の周囲温度をリアルタイムに取得することができるので、現状の個体撮像素子の温度状況を正確に把握することができる。
また請求項７では、露光時間によりオフセット量とペデスタルの調整量を変えるので、露光時間に最適な補正量によりゼロレベルを補正することができる。
また請求項８では、ゲインによる黒レベル段差の補正量と露光時間による補正量を、同じ補正テーブルから夫々のパラメータに応じて補正値を変化させて参照するので、補正量が１対１の関係にないような場合でも、正確に補正をかけることができる。
また請求項９では、フィールド別に補正量を変更するので、有効画素領域で黒沈みのない映像信号で記録画像をえることができる。
また請求項１０では、オフセット加算手段に比較的大き目の補正量を固定値として付加させるので、制御の簡略化とテーブルデータ量の削減を図ることができ、コストの削減を図ることができる。
また請求項１１では、カメラの固体ばらつきによる補正量の誤差を、ユーザが任意に調節できるようにすることによって、より正確に黒沈み現象を防止することが可能になり、より良い画質をユーザに提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の二次元固体撮像素子の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るデジタルスチルカメラの構成図である。
【図３】本発明のグレースケールの被写体を撮像し、１水平ライン単位で重ねあわせた状態を有効画素領域とＯＢ領域について表した図である。
【図４】本発明の補正テーブルの一例を示す図である。
【符号の説明】
１２　ＣＣＤ、１４　利得回路、１６　オフセット加算回路、１７　Ａ／Ｄ変換回路、１８　ＯＢ積算手段、１９　ペデスタル調節手段、２３　温度センサ、２４　補正量調節手段、２５　プログラムＲＯＭ、２６　ＣＰＵ
【図１】
2004080168.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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