(57)【要約】【課題】従来よりも早くクランプレベルをオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復させる。【解決手段】撮像素子1に含まれる主画素行列及び副画素行列から出力されたオプティカルブラック画素の信号レベルをクランプし、主画素行列から出力された有効画素の信号レベルからクランプレベルを差し引くクランプ回路4と、副画素行列に含まれる画素の信号レベルを出力させる出力信号S11、S12を生成する副出力信号生成回路72と、副画素行列に含まれる画素の信号レベルが出力されることで上昇したクランプレベルが下がり切るまでに、主画素行列に含まれる画素の信号レベルを１行目から順番に出力させる出力信号S13、S14を生成する主出力信号生成回路71とを備える。【選択図】図1
2007306379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効画素及びオプティカルブラック画素を行列状に配してなり、少なくとも１行目をオプティカルブラック画素のみで構成している主画素行列と、
オプティカルブラック画素を行列状に配してなる副画素行列と、
主画素行列及び副画素行列から出力されたオプティカルブラック画素の信号レベルをクランプし、主画素行列から出力された有効画素の信号レベルからクランプレベルを差し引くクランプ回路と、
副画素行列に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルを出力させる副出力制御手段と、
前記副出力制御手段によりオプティカルブラック画素の信号レベルが出力されることで上昇したクランプレベルが下がりきるまでに、主画素行列に含まれる有効画素及びオプティカルブラック画素の信号レベルを１行目から順番に出力させる主出力制御手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記主画素行列は、
オプティカルブラック画素のみで構成された行を並設してなる第１の画素行列と、
有効画素及びオプティカルブラック画素で構成された行を並設してなり前記第１の画素行列に隣接する第２の画素行列と、
オプティカルブラック画素のみで構成された行を並設してなり前記第２の画素行列に隣接する第３の画素行列と
を有する画素部における第１及び第２の画素行列からなり、
前記副画素行列は、
前記画素部における第３の画素行列からなること
を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記主画素行列及び前記副画素行列は、共通の基板に別途設けられていること
を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記副出力制御手段は、副画素行列に含まれる画素のうち所定の画素の信号レベルを、前記主出力制御手段により主画素行列に含まれる画素の信号レベルが出力されるまで、出力させつづけること
を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置に関し、信号レベルから暗電流成分を適切に除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の撮像装置は、有効画素及びオプティカルブラック画素から信号レベルを出力させ、有効画素の信号レベルからオプティカルブラック画素の信号レベルを差し引く構成を有している（例えば、特許文献１参照）。この構成により、有効画素の信号レベルから暗電流成分を除去することができる。
図9は、従来の撮像装置の概略構成を示す図である。
【０００３】
撮像装置は、撮像素子1、キャパシタ2、CDS(Correlated Double Sampling)回路3、クランプ回路4、AD(Analog Digital)変換回路5、DSP(Digital Signal Processor)6及び信号生成回路8を備える。
撮像素子1は、有効画素及びオプティカルブラック画素を有し、信号生成回路8から得た出力信号に基づいて有効画素及びオプティカルブラック画素の画素信号をシリアルに出力する。画素信号は、キャパシタ2及びCDS回路3を介してクランプ回路4に入力される。
【０００４】
クランプ回路4は、キャパシタ41、スイッチ42、LPF(Low Pass Filter)43、差動アンプ44を備え、有効画素の信号レベルからオプティカルブラック画素の信号レベルを差し引く機能を有する。スイッチ42は、信号生成回路8から得られたクランプ信号に基づいてオンオフし、オプティカルブラック画素の信号レベルのみをキャパシタ41にクランプさせる。差動アンプ44は、CDS回路3から得られた信号レベルとLPF43を介して得られたクランプレベルとの差分を出力する。差動アンプ44により出力された信号レベルは、AD変換回路5を介してDSP6に入力される。
【０００５】
このように、クランプ回路4にオプティカルブラック画素の信号レベルをクランプさせておくことで、有効画素の信号レベルからオプティカルブラック画素の信号レベルを差し引くことができる。
【特許文献１】特許3363648号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、キャパシタは、蓄積された電荷が時間の経過とともに放電されるという特性を有する。キャパシタ41も例外ではなく、信号レベルのクランプを停止すれば、クランプレベルは時間の経過とともに低下する。そこで、撮像装置は、オプティカルブラック画素の信号レベルを定期的に出力させて、これをクランプさせることで、クランプレベルを維持するようにしている。
【０００７】
しかしながら、撮像素子1から信号レベルが出力される映像期間には定期的にオプティカルブラック画素の信号レベルをクランプさせることができるものの、撮像素子1から信号レベルが出力されないブランキング期間にはオプティカルブラック画素の信号レベルをクランプさせることができない。そうするとブランキング期間にクランプレベルが著しく低下するので、次の映像期間においてクランプレベルがオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復しにくくなる。仮に、映像期間において有効画素の信号レベルが出力されたときクランプレベルがオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復していなければ、有効画素の信号レベルから暗電流成分を適切に除去することができなくなるため、画質が劣化するという問題が生じる。特に、長時間露光モードで撮影している場合、長時間にわたりオプティカルブラック画素の信号レベルをクランプすることができないので、上記問題が発生しやすい。
【０００８】
本発明は、このような問題点に注目してなされたもので、従来よりも早くクランプレベルをオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復させることができる撮像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】
【０００９】
本発明に係る撮像装置は、有効画素及びオプティカルブラック画素を行列状に配してなり、少なくとも１行目をオプティカルブラック画素のみで構成している主画素行列と、オプティカルブラック画素を行列状に配してなる副画素行列と、主画素行列及び副画素行列から出力されたオプティカルブラック画素の信号レベルをクランプし、主画素行列から出力された有効画素の信号レベルからクランプレベルを差し引くクランプ回路と、副画素行列に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルを出力させる副出力制御手段と、前記副出力制御手段によりオプティカルブラック画素の信号レベルが出力されることで上昇したクランプレベルが下がりきるまでに、主画素行列に含まれる有効画素及びオプティカルブラック画素の信号レベルを１行目から順番に出力させる主出力制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成によれば、副出力制御手段によりオプティカルブラック画素の信号レベルが出力されることで上昇したクランプレベルが下がりきるまでに、主画素行列に含まれる有効画素及びオプティカルブラック画素の信号レベルが出力される。このように、主画素行列から信号レベルの出力が開始されるまでにクランプレベルを上昇させておくことで、従来よりも早くクランプレベルを回復させることができる。
【００１１】
また、前記主画素行列は、オプティカルブラック画素のみで構成された行を並設してなる第１の画素行列と、有効画素及びオプティカルブラック画素で構成された行を並設してなり前記第１の画素行列に隣接する第２の画素行列と、オプティカルブラック画素のみで構成された行を並設してなり前記第２の画素行列に隣接する第３の画素行列とを有する画素部における第１及び第２の画素行列からなり、前記副画素行列は、前記画素部における第３の画素行列からなることとしてもよい。
【００１２】
上記構成によれば、画素部を構成する画素行列のうちの一部分が主画素行列であり、残りの部分が副画素行列となっている。したがって、画素部の総画素数を増加させることなく、クランプレベルの回復を早めることができる。
また、前記主画素行列及び前記副画素行列は、共通の基板に別途設けられていることとしてもよい。
【００１３】
上記構成によれば、副画素行列の分だけオプティカルブラック画素の画素数を増加させることができ、クランプレベルの回復を早めることができる。
また、前記副出力制御手段は、副画素行列に含まれる画素のうち所定の画素の信号レベルを、前記主出力制御手段により主画素行列に含まれる画素の信号レベルが出力されるまで、出力させつづけることとしてもよい。
【００１４】
上記構成によれば、オプティカルブラック画素の信号レベルは、主画素行列から信号レベルが出力されるまで出力されつづけている。したがって、この間にオプティカルブラック画素の信号レベルをクランプさせれば、クランプレベルの回復を早めることができる。なお、上記構成では、最後に出力するオプティカルブラック画素の画素信号を出力させつづけるだけなので、総画素数を増加させることなく上述の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態1）
実施の形態1に係る撮像装置は、従来の撮像装置と比較して、撮像素子の構成及び信号生成回路の構成が異なる。これ以外の構成については従来の撮像装置と同様なので説明を省略する。
【００１６】
図1は、実施の形態1に係る撮像装置の概略構成を示す図である。
撮像装置は、撮像素子1、キャパシタ2、CDS回路3、クランプ回路4、AD変換回路5、DSP6及び信号生成回路7を備える。
信号生成回路7は、主出力信号生成回路71、副出力信号生成回路72及びクランプ信号生成回路73を備える。主出力信号生成回路71、副出力信号生成回路72及びクランプ信号生成回路73は、共通のクロック信号に同期して各信号を生成する。主出力信号生成回路71は、撮像素子1に含まれる主画素行列（後述）に与える出力信号S13、S14を生成する。副出力信号生成回路72は、撮像素子1に含まれる副画素行列（後述）に与える出力信号S11、S12を生成する。クランプ信号生成回路73は、クランプ回路4に与えるクランプ信号S15を生成する。
【００１７】
図2は、実施の形態１に係る撮像素子1の構成を示す図である。
撮像素子1は、画素部101、行走査回路107、108、列走査回路109、カラムCDS回路110、出力アンプ111を備える。
画素部101は、複数の画素を行列状に配してなる画素行列からなる。画素部101の有効領域102には、有効画素が配されている。画素部101のオプティカルブラック領域103には、オプティカルブラック画素が配されている。
【００１８】
行走査回路107は、シフトレジスタからなり、スタートパルスが与えられれば画素部101の主画素行列（行列104、105）の１行目から順番に行を選択する。行走査回路107のスタートパルスは、主出力信号S13により与えられる。
行走査回路108は、シフトレジスタからなり、スタートパルスが与えられれば画素部101の副画素行列（行列106）の１行目から順番に行を選択する。行走査回路108のスタートパルスは、副出力信号S11により与えられる。
【００１９】
列走査回路109は、シフトレジスタからなり、スタートパルスが与えられれば画素部101の画素行列の１列目から順番に列を選択する。列走査回路109のスタートパルスは、主出力信号S14及び副出力信号S12により与えられる。
カラムCDS回路110は、行走査回路107又は108により選択された行に含まれる画素の画素信号にCDSを実施し、CDS実施後の画素信号のうち列走査回路109により選択された列に含まれる画素の画素信号を出力する。
【００２０】
出力アンプ111は、カラムCDS回路110から出力された画素信号を増幅して出力する。
図3は、実施の形態1に係る撮像装置の動作を示す図である。
図3には、実施の形態1に係る撮像装置の副出力信号S11、S12、主出力信号S13、S14、クランプ信号S15、クランプレベルCL1が示されている。また、比較例として、従来の撮像装置のクランプレベルCL5が併載されている。
【００２１】
副出力信号S11は、1フレーム毎に1回、スタートパルスを与える（時刻t1）。  行走査回路108は、副出力信号S11のスタートパルスを受けて、行の選択を開始する。
副出力信号S12は、1水平期間毎に１回、スタートパルスを与える（時刻t1から時刻t2まで）。列走査回路109は、副出力信号S12のスタートパルスを受けて、列の選択を開始する。
【００２２】
画素部101の副画素行列（行列106）に含まれる各画素は、副出力信号S11、S12に基づいて、時刻t1から時刻t2までの期間内に順番に画素信号を出力することとなる。
主出力信号S13は、1フレーム毎に1回、スタートパルスを与える（時刻t2）。行走査回路107は、主出力信号S13のスタートパルスを受けて、行の選択を開始する。
主出力信号S14は、1水平期間毎に1回、スタートパルスを与える（時刻t2から時刻t5まで）。列走査回路109は、主出力信号S14のスタートパルスを受けて、列の選択を開始する。
【００２３】
画素部101の主画素行列（行列104、105）に含まれる各画素は、主出力信号S13、S14に基づいて、時刻t2から時刻t5までの期間内に順番に画素信号を出力することとなる。
クランプ信号S15は、クランプパルスを与える（時刻t1から時刻t5まで）。クランプ回路4は、クランプ信号S15のクランプパルスを受けて、オプティカルブラック画素の信号レベルをクランプする。
【００２４】
クランプレベルCL1は、副出力信号S11、S12、主出力信号S13、S14、クランプ信号S15を上記仕様とした場合におけるクランプレベルを示す。
時刻t0から時刻t1までのブランキング期間には、キャパシタ41の放電特性に基づいてクランプレベルCL1が時間の経過とともに低下する。
時刻t1から時刻t2までの期間には、副画素行列（行列106）に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL1は、LPF43の時定数に従って、オプティカルブラック画素の信号レベルに近づく。
【００２５】
時刻t2から時刻t3までの期間には、主画素行列の行列104に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL1は、引き続きLPF43の時定数に従って、オプティカルブラック画素の信号レベルに近づく。なお、この例では、時刻t2から時刻t3までの期間内に、クランプレベルCL1がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復している。
【００２６】
時刻t3から時刻t5までの期間には、主画素行列の行列105に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL1は、オプティカルブラック画素の信号レベルを維持している。なお、この期間には、主画素行列の行列105に含まれる有効画素の信号レベルも出力される。この例では、時刻t3の時点において既にクランプレベルCL1がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復しているので、主画素行列の行列105に含まれる全ての有効画素の信号レベルから適切に暗電流成分を除去することができる。
【００２７】
次に、図3に示されたクランプレベルCL5を参照して、従来の撮像装置の動作について説明する。従来の撮像装置は、画素部101の１行目から順番に画素信号を出力させる。
時刻t0から時刻t1までのブランキング期間には、キャパシタ41の放電特性に基づいてクランプレベルCL5が時間の経過とともに低下する。
時刻t1から時刻t2までの期間には、行列104に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL5は、LPF43の時定数に従って、オプティカルブラック画素の信号レベルに近づく。
【００２８】
時刻t2から時刻t4までの期間には、行列105に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL5は、引き続きLPF43の時定数に従って、オプティカルブラック画素の信号レベルに近づく。なお、この例では、時刻t2から時刻t3までの期間内に、クランプレベルCL5がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復している。この期間には、主画素行列の行列105に含まれる有効画素の信号レベルも出力される。
【００２９】
時刻t4から時刻t5までの期間には、行列106に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL5は、オプティカルブラック画素の信号レベルを維持している。
この例では、時刻t2の時点において未だクランプレベルCL5がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復していない。したがって、クランプレベルCL5がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復していない間に出力される有効画素の信号レベルについては、適切に暗電流成分を除去することができない。
【００３０】
このように、実施の形態1に係る撮像装置は、行列105から信号レベルを出力させる前に、行列104及び行列106からオプティカルブラック画素の信号レベルを出力させる。したがって、行列105から信号レベルを出力させる前に、行列104のみからオプティカルブラック画素の信号レベルを出力させる従来技術に比べて、行列106の分だけクランプレベルCL1の回復を早めることができる。
【００３１】
また、実施の形態1に係る撮像装置は、副画素行列に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルをクランプさせている。すなわち実測値をクランプさせている。したがって、実測値ではないレベル（例えば、固定的に定められたレベル）をクランプさせるような場合に比べて、クランプレベルの回復時間のばらつきを抑えることができる。その結果、例えば温度環境が変化した場合など、暗電流成分の大きさが変化するような場合にでも、クランプレベルの早期回復の可能性を高めることができる。
（実施の形態2）
実施の形態2に係る撮像装置は、実施の形態1に係る撮像装置と比較して、撮像素子1の構成及び信号生成回路7により生成される信号が異なる。これ以外については従来の撮像装置と同様なので説明を省略する。
【００３２】
図4は、実施の形態2に係る撮像素子1の構成を示す図である。
撮像素子1は、画素部201、212、行走査回路207、208、列走査回路209、213、カラムCDS回路210、出力アンプ211を備える。
画素部201は、複数の画素を行列状に配してなる画素行列からなる。画素部201の有効領域202には、有効画素が配されている。画素部201のオプティカルブラック領域203には、オプティカルブラック画素が配されている。
【００３３】
画素部212は、複数のオプティカルブラック画素を行列状に配してなる画素行列からなる。
行走査回路207は、シフトレジスタからなり、スタートパルスが与えられれば画素部201（主画素行列）の１行目から順番に行を選択する。行走査回路207のスタートパルスは、主出力信号S23により与えられる。
【００３４】
行走査回路208は、シフトレジスタからなり、スタートパルスが与えられれば画素部212（副画素行列）の１行目から順番に行を選択する。行走査回路208のスタートパルスは、副出力信号S21により与えられる。
列走査回路209は、シフトレジスタからなり、スタートパルスが与えられれば画素部201の画素行列の１列目から順番に列を選択する。列走査回路209のスタートパルスは、主出力信号S24により与えられる。
【００３５】
列走査回路213は、シフトレジスタからなり、スタートパルスが与えられれば画素部212の画素行列の１列目から順番に列を選択する。列走査回路213のスタートパルスは、副出力信号S22により与えられる。
カラムCDS回路210は、行走査回路207又は208により選択された行に含まれる画素の画素信号にCDSを実施し、CDS実施後の画素信号のうち列走査回路209又は213により選択された列に含まれる画素の画素信号を出力する。
【００３６】
出力アンプ211は、カラムCDS回路210から出力された画素信号を増幅して出力する。
図5は、実施の形態2に係る撮像装置の動作を示す図である。
図5には、実施の形態2に係る撮像装置の副出力信号S21、S22、主出力信号S23、S24、クランプ信号S25、クランプレベルCL2が示されている。また、比較例として、従来の撮像装置のクランプレベルCL5が併載されている。
【００３７】
副出力信号S21は、1フレーム毎に1回、スタートパルスを与える（時刻t1）。  行走査回路208は、副出力信号S21のスタートパルスを受けて、行の選択を開始する。
副出力信号S22は、1水平期間毎に１回、スタートパルスを与える（時刻t1から時刻t2まで）。列走査回路213は、副出力信号S22のスタートパルスを受けて、列の選択を開始する。
【００３８】
画素部212に含まれる各画素は、副出力信号S21、S22に基づいて、時刻t1から時刻t2までの期間内に順番に画素信号を出力することとなる。
主出力信号S23は、1フレーム毎に1回、スタートパルスを与える（時刻t2）。行走査回路207は、主出力信号S23のスタートパルスを受けて、行の選択を開始する。
主出力信号S24は、1水平期間毎に1回、スタートパルスを与える（時刻t2から時刻t5まで）。列走査回路209は、主出力信号S24のスタートパルスを受けて、列の選択を開始する。
【００３９】
画素部201に含まれる各画素は、主出力信号S23、S24に基づいて、時刻t2から時刻t5までの期間内に順番に画素信号を出力することとなる。
クランプ信号S25は、クランプパルスを与える（時刻t1から時刻t5まで）。クランプ回路4は、クランプ信号S25のクランプパルスを受けて、オプティカルブラック画素の信号レベルをクランプする。
【００４０】
クランプレベルCL2は、副出力信号S21、S22、主出力信号S23、S24、クランプ信号S25を上記仕様とした場合におけるクランプレベルを示す。
時刻t0から時刻t1までのブランキング期間には、キャパシタ41の放電特性に基づいてクランプレベルCL2が時間の経過とともに低下する。
時刻t1から時刻t2までの期間には、画素部212に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL2は、LPF43の時定数に従って、オプティカルブラック画素の信号レベルに近づく。
【００４１】
時刻t2から時刻t3までの期間には、画素部201の行列204に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL2は、引き続きLPF43の時定数に従って、オプティカルブラック画素の信号レベルに近づく。なお、この例では、時刻t2から時刻t3までの期間内に、クランプレベルCL2がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復している。
【００４２】
時刻t3から時刻t4までの期間には、画素部201の行列205に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL2は、オプティカルブラック画素の信号レベルを維持している。なお、この期間には、画素部201の行列205に含まれる有効画素の信号レベルも出力される。この例では、時刻t3の時点において既にクランプレベルCL2がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復しているので、画素部201の行列205に含まれる全ての有効画素の信号レベルから適切に暗電流成分を除去することができる。
【００４３】
時刻t4から時刻t5までの期間には、画素部201の行列206に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL2は、オプティカルブラック画素の信号レベルを維持している。
次に、図5に示されたクランプレベルCL5を参照して、従来の撮像装置の動作について説明する。従来の撮像装置は、画素部201の１行目から順番に画素信号を出力させる。
【００４４】
時刻t0から時刻t2までのブランキング期間には、キャパシタ41の放電特性に基づいてクランプレベルCL5が時間の経過とともに低下する。
時刻t2から時刻t3までの期間には、行列204に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL5は、LPF43の時定数に従って、オプティカルブラック画素の信号レベルに近づく。
【００４５】
時刻t3から時刻t4までの期間には、行列205に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL5は、引き続きLPF43の時定数に従って、オプティカルブラック画素の信号レベルに近づく。なお、この例では、時刻t2から時刻t3までの期間内に、クランプレベルCL5がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復している。この期間には、主画素行列の行列205に含まれる有効画素の信号レベルも出力される。
【００４６】
時刻t4から時刻t5までの期間には、行列206に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL5は、オプティカルブラック画素の信号レベルを維持している。
この例では、時刻t3の時点において未だクランプレベルCL5がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復していない。したがって、クランプレベルCL5がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復していない間に出力される有効画素の信号レベルについては、適切に暗電流成分を除去することができない。
（実施の形態3）
実施の形態3に係る撮像装置は、実施の形態1に係る撮像装置と比較して、撮像素子1の構成及び信号生成回路7により生成される信号が異なる。これ以外については従来の撮像装置と同様なので説明を省略する。
【００４７】
図6は、実施の形態3に係る撮像素子1の構成を示す図である。
撮像素子1は、画素部301、行走査回路307、列走査回路309、カラムCDS回路310、出力アンプ311、ラッチ回路314を備える。
画素部301は、複数の画素を行列状に配してなる画素行列からなる。画素部301の有効領域302には、有効画素が配されている。画素部301のオプティカルブラック領域303には、オプティカルブラック画素が配されている。
【００４８】
行走査回路307は、シフトレジスタからなり、スタートパルスが与えられれば画素部301の１行目から順番に行を選択する。行走査回路307のスタートパルスは、主出力信号S33により与えられる。
列走査回路309は、シフトレジスタからなり、スタートパルスが与えられれば画素部301の画素行列の１列目から順番に列を選択する。列走査回路309のスタートパルスは、主出力信号S34により与えられる。
【００４９】
ラッチ回路314は、画素部301に含まれる画素のうち、スタートパルスが与えられれば所定のオプティカルブラック画素を所定期間だけ選択する。ラッチ回路314のスタートパルスは、副出力信号S31により与えられる。
カラムCDS回路310は、行走査回路307又はラッチ回路314により選択された行に含まれる画素の画素信号にCDSを実施し、CDS実施後の画素信号のうち列走査回路309又はラッチ回路314により選択された列に含まれる画素の画素信号を出力する。
【００５０】
出力アンプ311は、カラムCDS回路310から出力された画素信号を増幅して出力する。
図7は、実施の形態3に係る撮像装置の動作を示す図である。
図7には、実施の形態3に係る撮像装置の副出力信号S31、S32、主出力信号S33、S34、クランプ信号S15、クランプレベルCL3が示されている。また、比較例として、従来の撮像装置のクランプレベルCL5が併載されている。
【００５１】
副出力信号S31は、1フレーム毎に1回、スタートパルスを与える（時刻t0）。  ラッチ回路314は、副出力信号S31のスタートパルスを受けて、所定のオプティカルブラック画素を所定期間だけ選択する。ここでは、ラッチ回路314は、前回のフレームで最後に選択されたオプティカルブラック画素を時刻t0から時刻t1までの期間だけ選択することとする。
副出力信号S32は、ラッチ回路314の出力信号である。
【００５２】
画素部301に含まれる画素のうち前回のフレームで最後に選択されたオプティカルブラック画素は、副出力信号S31、S32に基づいて、時刻t0から時刻t1までの期間、画素信号を出力しつづけることとなる。
主出力信号S33は、1フレーム毎に1回、スタートパルスを与える（時刻t1）。行走査回路307は、主出力信号S33のスタートパルスを受けて、行の選択を開始する。
【００５３】
主出力信号S34は、1水平期間毎に1回、スタートパルスを与える（時刻t1から時刻t4まで）。列走査回路309は、主出力信号S34のスタートパルスを受けて、列の選択を開始する。
画素部301に含まれる各画素は、主出力信号S33、S34に基づいて、時刻t1から時刻t4までの期間内に順番に画素信号を出力することとなる。
【００５４】
クランプ信号S35は、クランプパルスを与える（時刻t0から時刻t4まで）。クランプ回路4は、クランプ信号S35のクランプパルスを受けて、オプティカルブラック画素の信号レベルをクランプする。
クランプレベルCL3は、副出力信号S31、S32、主出力信号S33、S34、クランプ信号S35を上記仕様とした場合におけるクランプレベルを示す。
【００５５】
時刻t0から時刻t1までのブランキング期間には、前回のフレームで最後に選択されたオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL3は、当該オプティカルブラック画素の信号レベルに維持される。
時刻t1から時刻t2までの期間には、画素部301の行列104に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL3は、LPF43の時定数に従って、オプティカルブラック画素の信号レベルに近づく。ここでは、前回のフレームで最後に選択されたオプティカルブラック画素の信号レベルと、今回のフレームで画素部301の行列104から選択されるオプティカルブラック画素の信号レベルとが略同じである例を示している。一般に、露光時間が前回のフレームと今回のフレームとで同じであれば、オプティカルブラック画素の信号レベルは前回のフレームと今回のフレームとで略同じとなる。
【００５６】
時刻t2から時刻t3までの期間には、画素部301の行列105に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL3は、オプティカルブラック画素の信号レベルを維持している。なお、この期間には、画素部301の行列305に含まれる有効画素の信号レベルも出力される。この例では、時刻t2の時点において既にクランプレベルCL3がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復しているので、画素部301の行列305に含まれる全ての有効画素の信号レベルから適切に暗電流成分を除去することができる。
【００５７】
時刻t3から時刻t4までの期間には、画素部301の行列306に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL3は、オプティカルブラック画素の信号レベルを維持している。
次に、図7に示されたクランプレベルCL5を参照して、従来の撮像装置の動作について説明する。従来の撮像装置は、画素部301の１行目から順番に画素信号を出力させる。
【００５８】
時刻t0から時刻t1までのブランキング期間には、キャパシタ41の放電特性に基づいてクランプレベルCL5が時間の経過とともに低下する。
時刻t1から時刻t2までの期間には、行列304に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL5は、LPF43の時定数に従って、オプティカルブラック画素の信号レベルに近づく。
【００５９】
時刻t2から時刻t3までの期間には、行列305に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL5は、引き続きLPF43の時定数に従って、オプティカルブラック画素の信号レベルに近づく。なお、この例では、時刻t2から時刻t3までの期間内に、クランプレベルCL5がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復している。この期間には、画素部301の行列305に含まれる有効画素の信号レベルも出力される。
【００６０】
時刻t3から時刻t4までの期間には、画素部301の行列306に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL5は、オプティカルブラック画素の信号レベルを維持している。
この例では、時刻t2の時点において未だクランプレベルCL5がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復していない。したがって、クランプレベルCL5がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復していない間に出力される有効画素の信号レベルについては、適切に暗電流成分を除去することができない。
【００６１】
以上、本発明に係る撮像装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
（１）実施の形態1では、副画素行列の信号レベルと主画素行列の信号レベルとを連続して出力させているが、本発明は、これに限らない。以下、実施の形態1の変形例について説明する。なお、撮像装置の構成については実施の形態1と同様なので説明を省略する。
【００６２】
図8は、変形例に係る撮像装置の動作を示す図である。
図8には、変形例に係る撮像装置の副出力信号S41、S42、主出力信号S43、S44、クランプ信号S45、クランプレベルCL4が示されている。
副出力信号S41は、1フレーム毎に1回、スタートパルスを与える（時刻t1）。  行走査回路108は、副出力信号S41のスタートパルスを受けて、行の選択を開始する。
【００６３】
副出力信号S42は、1水平期間毎に１回、スタートパルスを与える（時刻t1から時刻t2まで）。列走査回路109は、副出力信号S42のスタートパルスを受けて、列の選択を開始する。
画素部101の副画素行列（行列106）に含まれる各画素は、副出力信号S41、S42に基づいて、時刻t1から時刻t2までの期間内に順番に画素信号を出力することとなる。
【００６４】
主出力信号S43は、1フレーム毎に1回、スタートパルスを与える（時刻t3）。行走査回路107は、主出力信号S43のスタートパルスを受けて、行の選択を開始する。
主出力信号S44は、1水平期間毎に1回、スタートパルスを与える（時刻t3から時刻t5まで）。列走査回路109は、主出力信号S44のスタートパルスを受けて、列の選択を開始する。
【００６５】
画素部101の主画素行列（行列104、105）に含まれる各画素は、主出力信号S43、S44に基づいて、時刻t3から時刻t5までの期間内に順番に画素信号を出力することとなる。
クランプ信号S45は、クランプパルスを与える（時刻t1から時刻t2まで、及び時刻t3から時刻t5まで）。クランプ回路4は、クランプ信号S45のクランプパルスを受けて、オプティカルブラック画素の信号レベルをクランプする。
【００６６】
クランプレベルCL4は、副出力信号S41、S42、主出力信号S43、S44、クランプ信号S45を上記仕様とした場合におけるクランプレベルを示す。
時刻t0から時刻t1までのブランキング期間には、キャパシタ41の放電特性に基づいてクランプレベルCL4が時間の経過とともに低下する。
時刻t1から時刻t2までの期間には、副画素行列（行列106）に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL4は、LPF43の時定数に従って、オプティカルブラック画素の信号レベルに近づく。
【００６７】
時刻t2から時刻t3までの期間には、オプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされないので、クランプレベルCL4が時間の経過とともに低下する。ここでは、時刻t3におけるクランプレベルCL4が、時刻t1から時刻t2までの期間に副画素行列に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルをクランプしないと仮定した場合の時刻t3におけるクランプレベルよりも高くなるように、時刻t2から時刻t3までの期間の長さを設定している。
【００６８】
時刻t3から時刻t4までの期間には、主画素行列の行列104に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL4は、LPF43の時定数に従って、オプティカルブラック画素の信号レベルに近づく。なお、この例では、時刻t3から時刻t4までの期間内に、クランプレベルCL4がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復している。
【００６９】
時刻t4から時刻t5までの期間には、主画素行列の行列105に含まれるオプティカルブラック画素の信号レベルがクランプされるので、クランプレベルCL4は、オプティカルブラック画素の信号レベルを維持している。なお、この期間には、主画素行列の行列105に含まれる有効画素の信号レベルも出力される。この例では、時刻t4の時点において既にクランプレベルCL4がオプティカルブラック画素の信号レベルにまで回復しているので、主画素行列の行列105に含まれる全ての有効画素の信号レベルから適切に暗電流成分を除去することができる。
【００７０】
このように、副画素行列の出力期間と主画素行列の出力期間とが離れていても、副画素行列の出力期間に上昇したクランプレベルが下がりきるまでに主画素行列の出力期間になれば、従来よりもクランプレベルの回復を早めることができる。
なお、ここでは実施の形態1について変形例を説明したが、実施の形態２についても同様である。
（２）実施の形態では、ＭＯＳ型の撮像素子を用いて本発明を説明しているが、これに限らない。実施の形態2及び3は、ＣＣＤ型の撮像素子を用いても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、デジタルカメラ等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施の形態1に係る撮像装置の概略構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る撮像素子1の構成を示す図である。
【図３】実施の形態1に係る撮像装置の動作を示す図である。
【図４】実施の形態2に係る撮像素子1の構成を示す図である。
【図５】実施の形態2に係る撮像装置の動作を示す図である。
【図６】実施の形態3に係る撮像素子1の構成を示す図である。
【図７】実施の形態3に係る撮像装置の動作を示す図である。
【図８】変形例に係る撮像装置の動作を示す図である。
【図９】従来の撮像装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
1           撮像素子
2         キャパシタ
3         CDS回路
4         クランプ回路
41        キャパシタ
42          スイッチ
43          LPF
44        差動アンプ
5         AD変換回路
6         DSP
7         信号生成回路
71          主出力信号生成回路
72          副出力信号生成回路
73          クランプ信号生成回路
101,201,301             画素部
102,202,302             有効領域
103,203,303             オプティカルブラック領域
107,108,207,208,307     行走査回路
109,209,213,309  列走査回路
110,210,310        カラムCDS回路
111,211,311             出力アンプ
314                ラッチ回路
【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】
2007306379.tif 000008
【図７】
2007306379.tif 000009
【図８】
2007306379.tif 000010
【図９】
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