(57)【要約】【課題】ＯＰＢ部の出力を単純に積算して平均値を使用した場合、平均化する画素数が少ないと、白点と呼ばれる異常画素やＯＰＢ部に強い光が照射され光が漏れ込んだ場合にその平均値がずれてしまう。【解決手段】ループデジタルフィルタ１３、加算器１５およびデジタルフィルタ１６により、オフセット調整器１１で付加されたオフセット値（クランプ値）と格納部１４にあらかじめ格納されているクランプ設定値との差分をオフセット調整器１１にフィードバックするループを形成し、フィードバック制御によってオフセット値を調整する。【選択図】        図１
2005012408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される映像信号に対してオフセット値を付加するオフセット調整手段と、
前記オフセット調整手段で前記オフセット値が付加された映像信号をフィルタリング処理する第１のデジタルフィルタと、
あらかじめ設定されたクランプ設定値と前記第１のデジタルフィルタの出力とを加算する加算手段と、
前記加算手段の出力をフィルタリング処理する第２のデジタルフィルタとを備え、
前記第２のデジタルフィルタの出力に基づいて前記オフセット調整手段で付加する前記オフセット値を制御する
ことを特徴とするクランプ回路。
【請求項２】
前記オフセット調整手段の後段に、当該オフセット調整手段で前記オフセット値が付加された映像信号をデジタル変換するＡＤ変換手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載のクランプ回路。
【請求項３】
前記第１のデジタルフィルタ、前記加算手段および前記第２のデジタルフィルタからなるループは、前記オフセット値を一定の時間をかけて収束させる第１のモードと、当該第１のモードよりも速く前記オフセット値を収束させる第２のモードとを選択可能である
ことを特徴とする請求項１記載のクランプ回路。
【請求項４】
前記第１のデジタルフィルタ、前記加算手段および前記第２のデジタルフィルタからなるループを複数有する
ことを特徴とする請求項１記載のクランプ回路。
【請求項５】
前記入力される映像信号は、固体撮像装置の遮光された画素部から出力される映像信号である
ことを特徴とする請求項１記載のクランプ回路。
【請求項６】
前記オフセット調整手段の前段に、前記入力される映像信号をデジタル変換して前記オフセット調整手段に供給するＡＤ変換手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載のクランプ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号のクランプ回路に関し、特に固体撮像装置の遮光された画素部から出力される映像信号のオフセットバラツキをとるのに用いて好適なクランプ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサに代表される固体撮像装置は、各種の携帯端末機器、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの画像入力装置として広く用いられている。特に、以前からある撮像管に比べて固体撮像装置は携帯性に優れていることから、一台であらゆる場面の撮影に用いられることがある。
【０００３】
一般的に、固体撮像装置での撮影では、図１２に示すように、固体撮像装置１０１で撮像した映像信号を、固体撮像装置１０１の後段に配置されたプログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）１０２などで増幅し、ＡＤ変換器１０３でデジタル信号に変換した後、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１０４などで各種の信号処理を行う。
【０００４】
固体撮像装置１０１では、間接照明などで照らされた室内などでの暗い被写体の撮影や、太陽光直下の屋外などでの明るい被写体の撮影など、暗い被写体から明るい被写体の撮影をこなすために、このＰＧＡ１０２の増幅率は−数ｄＢから百数十ｄＢまでに亘ることがある。
【０００５】
固体撮像装置１０１での映像信号では、固体撮像装置１０１のカラーフィルターに対応した原色（Ｒ（ｒｅｄ），Ｇ（ｇｒｅｅｎ），Ｂ（ｂｌｕｅ））や、補色（Ｃ（ｃｙａｎ），Ｍ（ｍａｇｅｎｔａ），Ｙ（ｙｅｌｌｏｗ））の色信号における黒レベルや、信号処理で得られる輝度信号の黒レベルや色差信号における無色レベルは、ある基準値に固定される必要がある。この基準値に固定されていないと、例えば同じ黒い被写体を撮影した場合に黒色の見え方が異なるためである。
【０００６】
ところで、撮影する被写体に応じてＰＧＡ１０２の増幅率を変化させると固体撮像装置１０１が持っているオフセット値やＰＧＡ１０２そのもののオフセット値などが変化してしまう。固体撮像装置１０１に入力した光量と映像信号との関係を図１３に示す。同図から明らかなように、増幅率が大きいと固体撮像装置１０１が持っているオフセット値も増幅されてしまう。そのため、前述の色信号における黒レベルなどがＰＧＡ１０２の増幅率の変化などでずれてしまい、ＰＧＡ１０２の増幅率が小さい場合には問題がなかったとしても、増幅率を上げた場合には、例えば黒い被写体が白っぽく見えてしまうことがある。
【０００７】
さらに、固体撮像装置は半導体製造工程で製造されることになるが、各回路にはエッチングやリソグラフィーなどの製造バラツキによって固体撮像装置のオフセット値に個体差が生じていたり、同一の固体撮像装置であっても使用する温度変化、経年変化、雑音などで使用するたびにオフセット値がばらついたりする問題がある。
【０００８】
通常、このようなオフセット値による撮影画像の劣化の問題を防ぐために、図１４に示すように、画素１０５が行列状に２次元配置されてなる画素部１０６において、一部の画素１０５をアルミなどの配線層で遮光した部分（以下、「ＯＰＢ（オプティカルブラック）部」と記す）１０７を用意し、このＯＰＢ部１０７からの映像信号が常に一定値になるように、当該映像信号に対してオフセット値（以下、「クランプ値」と記す）を加える対策を採っている。かかる対策を採ることにより、ＯＰＢ部１０７の映像信号が常にある一定基準値になるため、前述のような色信号における黒レベルなどの変化による撮影画像の劣化を防ぐことができる。
【０００９】
このように、映像信号にクランプ値（オフセット値）を加える回路をクランプ回路と言う。図１５に、時間軸上での映像信号のあるｎ行目と（ｎ＋１）行目の波形を示す。クランプ回路では、遮光してあるＯＰＢ部１１２の信号を映像信号の基準にするようにクランプ値を加える処理が行われる。通常、このＯＰＢ部１０７の信号は、映像信号のブランキング期間に設けられる。そして、このブランキング期間に同期したクランプパルスによりクランプ値を加える期間（図１５では、低レベル期間で示している）を設定している。
【００１０】
従来、この種のクランプ回路では、ＯＰＢ部の個々の画素からの出力を単純に積算してＯＰＢ部の画素間のバラツキを平均化した上で、この平均値から映像信号に加えるべきクランプ値を求め、この求めたクランプ値を映像信号に加えるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−７９８９３号公報（特に、段落０００９〜００１２および図１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例に係るクランプ回路では、ＯＰＢ部の出力を単純に積算して求めた平均値を使用しているため、平均化する画素数が少ないとＯＰＢ部にリーク電流などで常に最大信号値を出し続ける異常画素（白い色の被写体のように信号値が大きいため、白点と呼ばれる）やＯＰＢ部に強い光が照射され光が漏れ込んだ場合にその平均値がずれてしまう問題がある。そのため、正しいクランプ値（平均値）を求めるために、より多くの画素をＯＰＢ部として確保しなければならならない。この場合、クランプ値を求めるために長時間ＯＰＢ部の読み込みを行わなければならず、クランプ値の収束に時間がかかってしまう。
【００１３】
さらに、通常の積算によるクランプでは、クランプ値のかけ方が１種類の方法しかないため、例えばＰＧＡの増幅率が急激に変化し、それに合わせてクランプ値が変化した場合、これに追従しようとクランプ値を急激に変化させるようにする（積算の母数を少なくするなど）と、雑音などの影響でＯＰＢ部の信号が変化した際にもクランプ値が急激に変化してしまう。このような不具合は例えば、ＯＰＢ部の画素間のバラツキに周期性があった場合、同様にクランプ値にも周期性が表れる場合などが考えられる。
【００１４】
図１６には、ｎ行目と（ｎ＋１）行目でＯＰＢ部の映像出力が行毎に周期的になったときにクランプをかけた場合の波形を示している。行毎に異なったクランプ値を加えてしまうと、画素の信号が実際に映像信号として用いられる有効画素部の出力が周期的になり、映像に縞模様ができてしまう問題が生じる。しかし、逆にクランプ値の変化を緩やかにした場合、ＰＧＡの増幅率の変化に追従できずに撮影画像が劣化してしまう。
【００１５】
特に、特許文献１記載のクランプ回路では、入力映像信号のＯＰＢ期間の信号レベルをアキュムレータで演算して１ラインの平均を求め、その求めたＯＰＢ期間の信号レベルの平均についてＩＩＲフィルタを用いてライン間で演算し、その演算結果を減算器で入力映像信号から減算するフィードフォワード方式の構成を採っているため、アキュムレータ、ＩＩＲフィルタあるいは減算器の特性に誤差があった場合、適切なクランプ処理を行うことができず、クランプ処理後の映像信号が誤差含みのものとなってしまう。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、経年変化、温度変化、バラツキなどに強く、被写体などの状況に応じたクランプをかけることが可能なクランプ回路を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるクランプ回路は、入力される映像信号に対してオフセット値を付加するオフセット調整手段と、前記オフセット調整手段で前記オフセット値が付加された映像信号をフィルタリング処理する第１のデジタルフィルタと、あらかじめ設定されたクランプ設定値と前記第１のデジタルフィルタの出力とを加算する加算手段と、前記加算手段の出力をフィルタリング処理する第２のデジタルフィルタとを備え、前記第２のデジタルフィルタの出力に基づいて前記オフセット調整手段で付加する前記オフセット値を制御する構成となっている。
【００１８】
上記構成のクランプ回路において、第１のデジタルフィルタ、加算手段および第２のデジタルフィルタは、オフセット調整手段で付加されたオフセット値（クランプ値）とクランプ設定値の差分をオフセット調整手段にフィードバックするフィードバックループを形成している。このループを形成するデジタルフィルタは、経年変化、温度変化、バラツキなどがないため、経年変化、温度変化、バラツキなどに強く、被写体などの状況に応じたクランプをかけることができる。しかも、ループを形成する各回路部の特性に誤差があったとしても、フィードバック制御であることから、その誤差分を補正しつつ適切なクランプ処理を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るクランプ回路の構成を示すブロック図である。図１から明らかなように、本実施形態に係るクランプ回路は、オフセット調整器１１、ＡＤ変換器１２、ループデジタルフィルタ１３、格納部１４、加算器１５およびデジタルフィルタ１６を有する構成となっている。ここでは、オフセット調整器１１に入力されるアナログ映像信号として、固体撮像装置の遮光された画素部（ＯＰＢ部）から出力される映像信号を用いる場合を例に挙げて説明するものとする。
【００２１】
オフセット調整器１１は、オペアンプＯＰと、アナログ映像信号をオペアンプＯＰの反転（−）入力端子に与える入力抵抗Ｒ１１と、オペアンプＯＰの出力端子と反転入力端子との間に接続された帰還抵抗Ｒ１２と、オペアンプＯＰの非反転（＋）入力端子に接続されたオフセット設定部１１０とを有する構成となっており、入力されるアナログ映像信号に対してオフセット設定部１７で設定されたオフセット値を付加する。
【００２２】
ＡＤ変換器１２は、オフセット調整器１１でオフセット値が付加されたアナログ映像信号をデジタル変換する。ループデジタルフィルタ１３は、ＡＤ変換器１２の出力に対してある特性を持たせるためのフィルタリング処理を施す。格納部１４は、ＲＯＭやレジスタなどからなり、あらかじめ設定されたクランプ設定値を格納する。加算器１５は、格納部１４に格納されているクランプ設定値とループデジタルフィルタ１３の出力を加算（減算を含む）する。デジタルフィルタ１６は、加算器１５の出力に対してある特性を持たせるためのフィルタリング処理を施してオフセット調整器１１に供給する。
【００２３】
以上により、ループデジタルフィルタ１３およびデジタルフィルタ１６の２つのデジタルフィルタを含むループでのフィードバック制御によってクランプ処理を実現する本実施形態に係るクランプ回路が構成されている。また、ループデジタルフィルタ１３およびデジタルフィルタ１６のいずれにもクランプパルスが入力されている。ここでいう、ループデジタルフィルタ１３、デジタルフィルタ１６とは論理回路で構成された任意のフィルタ回路である。
【００２４】
オフセット調整器１１において、オフセット設定部１１０は、一例として、電源ＶｄｄとオペアンプＯＰの反転入力端子との間に接続された電流源Ｉ１１と、オペアンプＯＰの反転入力端子とグランドとの間に接続された電流源Ｉ１２とを有し、デジタルフィルタ１６の出力に応じてオフセット値を設定する構成となっている。具体的には、デジタルフィルタ１６の出力が０よりも小さいときには、電流源Ｉ１１によってオペアンプＯＰの反転入力端子に電流を流し込むことにより、逆にデジタルフィルタ１６の出力が０よりも大きいときには、電流源Ｉ１２によってオペアンプＯＰの反転入力端子から電流を吸い出すことにより、入力されるアナログ映像信号に付加するためのオフセット値を設定する。
【００２５】
続いて、図１に示す本実施形態に係るクランプ回路の動作原理について説明する。ここでは、デジタルフィルタ１６、ループデジタルフィルタ１３をそれぞれ次の差分方程式で表した場合を例に挙げて具体的に説明する。
【００２６】
デジタルフィルタ１６については、
▲１▼クランプパルスが低レベル（以下、「Ｌｏ」と記す）のとき、
ｙ［ｎ］＝ｘ［ｎ］
▲２▼クランプパルスが高レベル（以下、「Ｈｉ」と記す）のとき、
ｙ［ｎ］＝ｘ［ｃｌａｍｐ↓−０］
となり、ループデジタルフィルタ１３については、
2005012408.tif 000003
となる。
【００２７】
ここで、ｎはｎ番目の画素の信号を、ｘ［ｎ］，ｙ［ｎ］はそれぞれのフィルタの入力および出力を、ａは任意の係数を、Ｔは遅延を表している。それぞれ、クランプパルスがＨｉ，Ｌｏのときにフィルタを切り替えるようにしている。特に、ｃｌａｍｐ↓−０はクランプパルスが立ち下がる直前を意味している。
【００２８】
さらに、図１のＡＤ変換器１２の後に任意の係数ｂを用いて、
ｙ［ｎ］＝ｂ・ｘ［ｎ］
で表されるデジタルアンプが追加されているとする。このように、デジタルアンプを追加しても本特許の本質は変わらない。
【００２９】
上述した具体例において、図１のブロック図を信号線図で表現したものが図２および図３である。ちなみに、オフセット調整器１１とＡＤ変換器１２は、単に信号の変換をするだけなので信号線図には影響がない。
【００３０】
クランプ設定値と実際に出力されたクランプ値をそれぞれｖ［ｎ］，ｗ［ｎ］とおくと、クランプパルスがＬｏのときは、クランプ設定値ｖ［ｎ］とクランプ値ｗ［ｎ］の関係、次のような差分方程式で表される。
ｗ［ｎ］／ｂ＝ｖ［ｎ］＋ａ・Ｔ・（ｗ［ｎ］／ｂ）
⇔ｗ［ｎ］＝ｂ・ｖ［ｎ］＋ａ・ｗ［ｎ］
【００３１】
また、クランプパルスがＨｉのときは、デジタルフィルタ１６の出力は、クランプパルスが立ち下がる直前の値、即ち前の画素の値を保持しているため、フィードバックループが切れた状態になり、クランプ値の制御が行われない。この状態では、クランプ設定値ｖ［ｎ］とクランプ値ｗ［ｎ］の関係は下記の式のようになる。
2005012408.tif 000004
【００３２】
この例でのクランプパルス、クランプ設定値および実際に出力されたクランプ値の関係を示したのが図４の波形図である（ａ＝０．８８，ｂ＝０．１２）。固体撮像装置がＯＰＢ部の映像信号を出力している期間に合わせて、クランプパルスをＬｏにしている。その場合、図２の信号線図になり、クランプ値がクランプ設定値に近づくようにクランプ回路に制御がかかる。クランプパルスがＨｉのときは、図３の信号線図に示すようにクランプ回路の制御を切り、クランプ値の制御を行わないため、クランプ値は一定値を保っている。
【００３３】
さらに、クランプパルスがＬｏになるたびにクランプ回路の制御が行われ、クランプ値の制御を開始して４行目でクランプ値の変化が終了し、クランプ値が安定する。通常の使用時では、このように数行から数十行に亘ってクランプ値を安定させる方法を用いる（本明細書中では、このような動作を「通常クランプモード」と記す）。これはクランプ値による変化のため、画面に急激な変化をもたらさないためである。
【００３４】
同じ信号線図において、ａ＝−０．５，ｂ＝１．５の場合のクランプパルス、クランプ設定値および実際に出力されたクランプ値の関係を示したのが図５の波形図である。この場合、図４の波形図に比べてクランプ値の変化は激しくリンギングしているが、その分だけ収束が速くなり、数行目でクランプ値が安定する。通常、クランプ値が大きく変化するのは、電源投入時やスタンバイからの復帰時など急激に動作状態にした場合（本明細書中では、このような動作時を「初期動作時」と記す）や、ＰＧＡ（プログラマブルゲインアンプ）の増幅率を切り替えてオフセット値が変化したときであるから、その場合には、このようにクランプ値の収束を速くすれば良い（本明細書中では、このような動作モードを「高速クランプモード」と記す）。
【００３５】
固体撮像装置を撮像デバイスとして用いたデジタルスチルカメラなどでの撮影の際には、リアルタイムで撮影した映像を確認するモニタリングモードと、実際に映像をメモリなどに取り込むスチルモードとを切り替えることがある。このとき、モニタリングモードでは被写体に追従するため高速クランプモードでのクランプ値の制御を行い、スチルモードでは同一の画面でクランプ値が変化するのを防ぐために通常クランプモードでの制御を行うようにすれば良い。また、ＯＰＢ部の雑音に対してはクランプ値の制御を行わないようにする。
【００３６】
この高速クランプモードと通常クランプモードの切り替えは、図６に示すように、例えば後段の信号処理系から与えられるフラグ信号によって行うことができる。なお、図６と図１２の対応関係において、オフセット調整器１１は、ＰＧＡ１０２が持つ機能の一部としての位置付けとなる。固体撮像装置１７のＯＰＢ部から出力され、オフセット調整器１１でオフセット値が付加されたアナログ映像信号は、ＡＤ変換器１２でデジタル変換された後、ＤＳＰ１８で各種の信号処理が施されることになる。
【００３７】
図６の例では、高速クランプモードと通常クランプモードの切り替えを外部から与えられるフラグ信号によって行うとしたが、ループデジタルフィルタ１３の入力ｘ［ｎ］に基づいて自動的にクランプ値の制御の切り替えを行うこともできる。そのクランプ制御の具体例を図７のフローチャートを用いて説明する。
【００３８】
図７のフローチャートにおいて、クランプパルスがＬｏのときにクランプ制御を開始し、先ず、ループデジタルフィルタ１３の入力ｘ［ｎ］がある閾値ｔｈよりも大きいか否かを判断し（ステップＳ１１）、入力がｘ［ｎ］閾値ｔｈよりも大きい場合は、クランプ値の制御を行わない（ステップＳ１２）。具体的には、ｘ［ｎ］＞ｔｈのとき、ループデジタルフィルタ１３からはある値ｆｌａｇが出力される。その場合、デジタルフィルタ１６では、図３の信号線図に示すようにクランプ回路の制御を切り、クランプ値の制御を行わないようにする。
【００３９】
このように、ループデジタルフィルタ１３の入力ｘ［ｎ］をある閾値ｔｈで判定し、閾値ｔｈよりも大きいときにはクランプ値の制御を行わず、クランプ値を変化させないようにするのは、固体撮像装置のＯＰＢ部に白点や光の漏れ込みなどがあり、固体撮像装置から明らかに異常な雑音（出力）があった際にこの雑音の影響をなくすためである。
【００４０】
ループデジタルフィルタ１３の入力ｘ［ｎ］が閾値ｔｈ以下のときには、初期動作時であるか、あるいはＰＧＡの増幅率が変化したか否かを判断し（ステップＳ１３）、初期動作時あるいはＰＧＡの増幅率変化であれば、被写体に追従するため高速クランプモードでのクランプ値の制御に切り替え（ステップＳ１４）、そうでなければ同一の画面でクランプ値が変化するのを防ぐために通常クランプモードでのクランプ値の制御に切り替える（ステップＳ１５）。
【００４１】
このように、ループデジタルフィルタ１３の入力ｘ［ｎ］に基づいて自動的にクランプ値の制御の切り替えを行うことにより、雑音などの影響でＯＰＢ部の信号が急激に変化した際にはクランプ値が変化しないようにすることができるとともに、デジタルスチルカメラなどでの撮影の際は、モニタリングモードやスチルモードの各動作モードに対応した最適なクランプ値を設定することができることになる。
【００４２】
この場合のデジタルフィルタ１６およびループデジタルフィルタ１３の各出力ｙ［ｎ］はそれぞれ月の差分方程式で表される。
デジタルフィルタ１６については、
▲１▼クランプパルスが低レベル（以下、「Ｌｏ」と記す）かつｘ［ｎ］≠ｆｌａｇのとき、
ｙ［ｎ］＝ｘ［ｎ］
▲２▼クランプパルスが高レベル（以下、「Ｈｉ」と記す）もしくはｘ［ｎ］＝ｆｌａｇのとき、
ｙ［ｎ］＝ｘ［ｃｌａｍｐ↓−０］
となる。
【００４３】
ループデジタルフィルタ１３については、
▲１▼クランプパルスがＨｉもしくはＬｏかつｘ［ｎ］≦閾値ｔｈのとき、
2005012408.tif 000005
▲２▼クランプパルスがＬｏかつｘ［ｎ］＞閾値ｔｈのとき、
ｙ［ｎ］＝ｆｌａｇ
となる。
【００４４】
また、上記の例では、ループデジタルフィルタ１３の入力ｘ［ｎ］に基づいてクランプ値の制御の切り替えを行うとしたが、撮影した被写体や画像に基づいてクランプ値を制御することも可能である。例えば、ＤＳＰ１７などにおいて、撮影した被写体や画像の信号レベルの平均値とある基準値とを比較し、平均値が基準値よりも高い場合は通常のクランプ値で、平均値が基準値よりも低い場合にはクランプ値にオフセットを余分に与えることで、信号処理やディスプレイでの表示、プリントアウトなどでは通常黒くつぶれてしまう暗い被写体や画像を、黒くつぶれないようにし、鮮明な画像を得ることができる。
【００４５】
具体的には、図６に示すように、後段の信号処理系から与えられるフラグ信号をループデジタルフィルタ１３、加算器１５およびデジタルフィルタ１６にそれぞれ与え、信号処理で平均化した信号レベルを基準値と比較し、その大小に応じてフラグ信号を切り替えることにより、クランプ値のオフセットを調整することができる。
【００４６】
さらに、固体撮像装置には通常信号と高ダイナミックレンジ信号の２種類の信号を出力できる構成のものがあるが、その際にもフラグ信号をたてることで、通常信号と高ダイナミックレンジ信号を切り替えることができる。その際に、図８に示すように、固体撮像装置１７の動作を制御するコントローラ１９からのフラグ信号を用いて、通常信号出力時と高ダイナミックレンジ信号出力時で、ループデジタルフィルタ１３、加算器１５およびデジタルフィルタ１６の各動作を切り替えることにより、それぞれの出力に応じたクランプ値の制御をかけることができる。
【００４７】
このフラグ信号による制御は、明るい被写体と暗い被写体を同時に撮影した際に、暗い被写体など画面の一部分のみについて増幅率を変える場合などにも適応できる。
【００４８】
図９は、図１の構成を伝達関数で表した信号線図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を付して示している。ここで、加算器１５に入力されるループデジタルフィルタ１３の出力に負号をつけているが、ループデジタルフィルタ１３の伝達関数に負号をつけることと等価であるため、本特許の本質性が失われることはない。
【００４９】
デジタルフィルタ１６、オフセット調整器１１／ＡＤ変換器１２、ループデジタルフィルタ１３の伝達関数をそれぞれ、Ａ，Ｂ，Ｇとおくと、クランプ設定値ｘと実際に出力されるクランプ値ｙとの関係ｆは、
【数１】
2005012408.tif 000006
と表すことができる。
【００５０】
ここで、オフセット調整器１１／ＡＤ変換器１２の伝達関数が、Ｂ→Ｂ＋ΔＢに変化したとすると、ｆの変化分Δｆは、
【数２】
2005012408.tif 000007
となる。
【００５１】
そのため、
【数３】
2005012408.tif 000008
となる。
【００５２】
ここで、
【数４】
2005012408.tif 000009
とすると、
【数５】
2005012408.tif 000010
となる。
【００５３】
その結果、デジタルフィルタ１６の伝達関数Ａを十分大きくとればαが十分小さくなるため、オフセット調整器１１／ＡＤ変換器１２の特性に誤差があったとしても、当該誤差がクランプ値の変化に影響を及ぼすことはない。
【００５４】
上述したように、第１実施形態に係るクランプ回路においては、経年変化、温度変化、バラツキなどがないループデジタルフィルタ１３およびデジタルフィルタ１６を含むループでのフィードバック制御の回路構成を採っているため、経年変化、温度変化、バラツキなどに強く、被写体などの状況に応じたクランプをかけることができるクランプ回路を実現できる。
【００５５】
特に、ループを形成する各回路部、即ちループデジタルフィルタ１３、加算器１５およびデジタルフィルタ１６などの特性に誤差があったとしても、フィードバック制御であることから、適切なクランプ処理を行うことができる。また、アナログアンプ構成のオフセット調整器１１でクランプ補正を行う構成を採っているため、後段のＡＤ変換器１２のダイナミックレンジを狭めることもない。ちなみに、デジタル演算でクランプ補正を行う場合には、映像信号がクランプ補正によって直流電位がレベルシフトした分だけ、後段のＡＤ変換器１２のダイナミックレンジを狭めることになる。
【００５６】
ただし、本発明は、アナログ処理でクランプ補正を行う構成に限られるものではなく、オフセット調整手段の前段に、入力される映像信号をデジタル変換するＡＤ変換器を設けて、当該オフセット調整手段においてデジタル演算でクランプ補正を行う構成を採ることも可能である。この場合でも、ループ内にデジタルフィルタを含むことに伴う上記効果や、フィードバック制御であることに伴う上記効果を得ることができる。
【００５７】
［第２実施形態］
図１０は、本発明の第２実施形態に係るクランプ回路の構成を示すブロック図であり、図中、図１と同等部分には同一符号を付して示している。
【００５８】
本実施形態に係るクランプ回路は、ループデジタルフィルタ１３およびデジタルフィルタ１６をそれぞれ含む例えば２つのフィードループを有する構成となっている。具体的には、格納部１４とオフセット調整器１１との間に、加算器１５−１、デジタルフィルタ１６−１、加算器１５−２およびデジタルフィルタ１６−２が直列に接続され、ＡＤ変換器１２の出力がループデジタルフィルタ１３−１，１３−２を介して加算器１５−１に供給されるとともに、ループデジタルフィルタ１３−２を介して加算器１５−２に供給される構成となっている。
【００５９】
上記構成の第２実施形態に係るクランプ回路は、第１実施形態に係るクランプ回路とはフィードバックループを２つ有する点で相違するものの、基本的な回路動作は同じである。ただし、フィードバックループを２つ持っている分だけ、第１実施形態に係るクランプ回路に比べてより多彩な制御を行うことができる。例えば、白点がＯＰＢ部に存在した際の動作例を示す図１１から明らかなように、突発的な白点が存在したとしても、２つのフィードバックループによってクランプ値の制御を行うことで、より安定したクランプ値を得ることができる。
【００６０】
なお、本実施形態では、フィードバックループを２つ設ける場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、３つ以上設けても良く、その数が多くなる程、より多彩な制御を行うことができる。
【００６１】
また、上記各実施形態では、オフセット調整器１１に入力されるアナログ映像信号として、固体撮像装置のＯＰＢ部から出力される映像信号を用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明はこの適用例に限られるものではなく、映像信号のクランプ回路全般に適用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるクランプ回路によれば、経年変化、温度変化、バラツキなどがないデジタルフィルタを含むループでのフィードバック制御の回路構成を採っていることで、経年変化、温度変化、バラツキなどに強く、被写体などの状況に応じたクランプをかけることができ、しかもループを形成する各回路部の特性に誤差があったとしても、フィードバック制御であることから、適切なクランプ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るクランプ回路の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係るクランプ回路におけるクランプパルス＝Ｌｏのときの信号線図である。
【図３】第１実施形態に係るクランプ回路におけるクランプパルス＝Ｈｉのときの信号線図である。
【図４】ａ＝０．８８，ｂ＝０．１２のときのクランプパルス、クランプ設定値および実際のクランプ値の関係を示す波形図である。
【図５】ａ＝０．５，ｂ＝１．５のときのクランプパルス、クランプ設定値および実際のクランプ値の関係を示す波形図である。
【図６】外部からフラグ信号でクランプ制御を行う場合の構成例を示すブロック図である。
【図７】ループデジタルフィルタの入力ｘ［ｎ］に基づいてクランプ制御を行う場合の手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】コントローラからフラグ信号でクランプ制御を行う場合の構成例を示すブロック図である。
【図９】第１実施形態に係るクランプ回路を伝達関数で表記したブロック図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るクランプ回路の構成を示すブロック図である。
【図１１】第２実施形態に係るクランプ回路において、白点がＯＰＢ部に存在した際の動作例でのクランプパルス、クランプ設定値および実際のクランプ値の関係を示す波形図である。
【図１２】固体撮像装置の信号処理系の一般的な構成例を示すブロック図である。
【図１３】固体撮像装置の入射光量と映像信号との関係を示す特性図である。
【図１４】固体撮像装置のＯＰＢ部についての説明図である。
【図１５】映像信号とクランプパルスとの関係を示す波形図である。
【図１６】ＯＰＢ部が周期的な場合のクランプ前およびクランプ後の映像信号を示す波形図である。
【符号の説明】
１１…オフセット調整器、１２…ＡＤ変換器、１３，１３−１，１３−２…ループデジタルフィルタ、１４…格納部、１５，１５−１，１５−２…加算器、１６，１６−１，１６−２…デジタルフィルタ、１７…固体撮像装置、１８…ＤＳＰ、１９…コントローラ
【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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