(57)【要約】【課題】時間経過によらずクランプ動作を高精度に行うことができる固体撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像装置は、複数の画素が配置され、入射光を受光する有効領域、及び前記有効領域の周囲に設けられ入射光が遮光された遮光領域を有する画素領域と、前記遮光領域に互いに所定距離離れて設けられ、閾値を求めるための複数の閾値領域と、前記遮光領域に互いに所定距離離れて設けられ、前記閾値を用いて補正量を求めるための複数の基準領域と、前記閾値領域に配置された画素から読み出された画素信号の前記閾値領域ごとの平均値から前記閾値を算出し、算出した前記閾値に基づき前記基準領域に配置された画素から読み出された画素信号を補正した補正信号を算出し、前記基準領域ごとの前記補正信号の平均値から前記補正量を算出する算出部と、前記補正量に基づき前記有効領域に配置された画素から読み出された画素信号を補正する補正部と、を備える。【選択図】図２
2013005012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が配置され、入射光を受光する有効領域、及び前記有効領域の周囲に設けられ入射光が遮光された遮光領域を有する画素領域と、
前記遮光領域に互いに所定距離離れて設けられ、閾値を求めるための複数の閾値領域と、
前記遮光領域に互いに所定距離離れて設けられ、前記閾値を用いて補正量を求めるための複数の基準領域と、
前記閾値領域に配置された画素から読み出された画素信号の前記閾値領域ごとの平均値から前記閾値を算出し、算出した前記閾値に基づき前記基準領域に配置された画素から読み出された画素信号を補正した補正信号を算出し、前記基準領域ごとの前記補正信号の平均値から前記補正量を算出する算出部と、
前記補正量に基づき前記有効領域に配置された画素から読み出された画素信号を補正する補正部と、
を備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記閾値領域に配置された画素から読み出された画素信号の前記閾値領域ごとの前記平均値のうち最小の平均値を前記閾値とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記算出部は、前記補正信号の前記基準領域ごとの前記平均値のうち最小の平均値を前記補正量とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記算出部は、
前記基準領域に配置された画素から読み出された前記画素信号が前記閾値より一定値小さい下限閾値より小さい場合、該画素信号の値を前記下限閾値に補正し、
前記基準領域に配置された画素から読み出された前記画素信号が前記閾値より一定値大きい上限閾値より大きい場合、該画素信号の値を前記上限閾値に補正することで前記補正信号を生成する請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
有効領域の周囲の遮光領域の一部であって互いに所定距離離れて形成された複数の閾値領域ごとに、該閾値領域に配置された画素から読み出された画素信号の平均値を算出するステップと、
前記閾値領域に配置された画素から読み出された前記画素信号の前記平均値から閾値を算出するステップと、
前記遮光領域の一部であって互いに所定距離離れて配置された複数の基準領域にそれぞれ配置された画素から読み出された前記画素信号を、前記閾値に基づき補正した補正信号を算出するステップと、
前記補正信号の平均値を前記基準領域ごとに算出するステップと、
前記補正信号の前記平均値から補正量を算出するステップと、
前記補正量に基づき、前記有効領域に配置された画素から読み出された前記画素信号を補正するステップと、
を備える固体撮像装置の駆動方法。
【請求項６】
複数の画素が配置され、入射光を受光する有効領域、及び前記有効領域の周囲に設けられ入射光が遮光された遮光領域を有する画素領域と、
前記遮光領域に互いに所定距離離れて設けられ、閾値を求めるための複数の閾値領域と、
前記遮光領域に互いに所定距離離れて設けられ、前記閾値を用いて補正量を求めるための複数の基準領域と、
前記閾値領域に配置された画素から読み出された画素信号の前記閾値領域ごとの平均値から前記閾値を算出し、算出した前記閾値に基づき前記基準領域に配置された画素から読み出された画素信号を補正した補正信号を算出し、前記基準領域ごとの前記補正信号の平均値から前記補正量を算出する算出部と、
前記補正量に基づき前記有効領域に配置された画素から読み出された画素信号を補正する補正部と、
を備える固体撮像装置
前記光電変換部に前記入射光を導く光学レンズと、
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置であるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージセンサは、フォトダイオード等の光電変換素子により光電変換を行うことで信号電荷を蓄積する。この光電変換素子を有する画素は、入射光が遮光されていない有効領域と、入射光が遮光された遮光領域とに配置される。光電変換素子は、入射光が遮光された状態でも所定の信号電荷を蓄積する。そこで、固体撮像装置では、遮光領域に配置された画素に蓄積された信号電荷を用いて、有効領域に配置された画素に蓄積された信号電荷から入射光によらず蓄積された信号電荷をキャンセルする黒レベル補正（以下、クランプ動作と称する。）が行われる。
【０００３】
しかしながら、例えば太陽など高輝度の被写体が有効領域と遮光領域の境界付近で撮像された場合、被写体が撮像された有効領域から遮光領域への光漏れやブルーミングが起こり、クランプ動作が正常に行えないという問題がある。
【０００４】
例えば特許文献１では、光電変換素子を有する画素と光電変換素子を有しない画素とを遮光領域に交互に配置し、各画素に蓄積された信号電荷の差分をとるという方法が開示されている。この方法では、光電変換素子を有する画素及び光電変換素子を有しない画素に蓄積された信号電荷の差分が所定の値より大きい場合に遮光領域への光漏れが起きたと判断し、あらかじめ決められた補正値を用いてクランプ動作を行う。これにより、有効領域から遮光領域への光漏れやブルーミングが起こった場合でもクランプ動作を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９３７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
遮光領域に配置された画素に蓄積される信号電荷は時間経過とともに増加する。特許文献１に開示される方法では、遮光領域への光漏れが起きたか否かを判断する閾値が時間経過にかかわらず一定である。そのため、時間経過によって遮光領域に配置された画素に蓄積される信号電荷が増加した場合でも、遮光領域への光漏れが起きたと誤判断しあらかじめ決められた補正値でクランプ動作を行う可能性があり、クランプ動作の精度が低下してしまう恐れがある。
【０００７】
本開示は、上述の点を鑑みてなされたものであり、時間経過によらずクランプ動作を高精度に行うことができる固体撮像装置及び固体撮像装置の駆動方法を提供するものである。
【０００８】
また、本開示は、かかる固体撮像装置を備えた電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る固体撮像装置は、複数の画素が配置され、入射光を受光する有効領域、及び前記有効領域の周囲に設けられ入射光が遮光された遮光領域を有する画素領域と、前記遮光領域に互いに所定距離離れて設けられ、閾値を求めるための複数の閾値領域と、前記遮光領域に互いに所定距離離れて設けられ、前記閾値を用いて補正量を求めるための複数の基準領域と、前記閾値領域に配置された画素から読み出された画素信号の前記閾値領域ごとの平均値から前記閾値を算出し、算出した前記閾値に基づき前記基準領域に配置された画素から読み出された画素信号を補正した補正信号を算出し、前記基準領域ごとの前記補正信号の平均値から前記補正量を算出する算出部と、前記補正量に基づき前記有効領域に配置された画素から読み出された画素信号を補正する補正部と、を備える。
【００１０】
本開示に係る固体撮像装置の駆動方法は、有効領域の周囲の遮光領域の一部であって互いに所定距離離れて形成された複数の閾値領域ごとに、該閾値領域に配置された画素から読み出された画素信号の平均値を算出するステップと、前記閾値領域に配置された画素から読み出された前記画素信号の前記平均値から閾値を算出するステップと、前記遮光領域の一部であって互いに所定距離離れて配置された複数の基準領域にそれぞれ配置された画素から読み出された前記画素信号を、前記閾値に基づき補正した補正信号を算出するステップと、前記補正信号の平均値を前記基準領域ごとに算出するステップと、前記補正信号の前記平均値から補正量を算出するステップと、前記補正量に基づき、前記有効領域に配置された画素から読み出された前記画素信号を補正するステップと、を備える。
【００１１】
本開示に係る電子機器は、上述した固体撮像装置と、光学レンズとを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本開示によれば、時間経過によらずクランプ動作を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る固体撮像装置を示す図。
【図２】第１実施形態に係る画素アレイ部を示す図。
【図３】第１実施形態に係る固体撮像装置の動作を示すフローチャート。
【図４】第１実施形態に係る閾値算出処理を示すフローチャート。
【図５】第１実施形態に係る基準補正処理を示すフローチャート。
【図６】第１実施形態に係る画素信号の分布を示す図。
【図７】第１実施形態に係る画素アレイ部の変形例１を示す図。
【図８】第１実施形態に係る画素アレイ部の変形例２を示す図。
【図９】第１実施形態に係る電子機器を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る固体撮像装置１を示す図である。固体撮像装置１は、ＣＭＯＳイメージセンサであり、センサ部１０と信号処理部２０とを有する。
【００１５】
センサ部１０は、複数の画素１０１がマトリクス状に配置された画素領域である画素アレイ部１００と、垂直信号線１０２と、垂直走査部１０６と、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換部１０３と、水平走査部１０４と制御部１０７を備えている。
信号処理部２０は、補正部２０１及び算出部２０２を有する。
【００１６】
画素アレイ部１００は、マトリクス状に半導体基板に配置された複数の画素１０１を有する。
画素１０１は、図示を省略するが、それぞれ光電変換素子（例えば、フォトダイオード）、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、及び増幅トランジスタを有する。転送トランジスタは、光電変換素子で得られた信号電荷をＦＤ（フローティングディフュージョン）部に転送する。リセットトランジスタは、ＦＤ部の電位をリセットする。増幅トランジスタは、ＦＤ部の電位に応じた画素信号を出力する。これらの各トランジスタの動作は、水平信号線１０５及び垂直信号線１０２を介して水平走査部１０４及び垂直走査部１０６から供給される信号により制御される。なお、画素１０１としては、上述の３種のトランジスタの他に、画素選択を行うための選択トランジスタを有する構成を用いることもできる。
【００１７】
垂直信号線１０２は、各画素１０１で取り込んだ画素信号をＡ／Ｄ変換部１０３へ送る配線である。垂直信号線１０２は、画素１０１の並びの垂直方向に沿って配線される。垂直走査部１０６は、制御信号及び垂直同期信号に基づき、行単位で画素１０１を選択し、垂直方向に沿って順次走査する。
【００１８】
水平走査部１０４は、制御信号及び水平同期信号に基づき、列単位で画素１０１を選択し、水平方向に沿って順次走査する。水平走査部１０４は、垂直走査部１０６による走査に同期して水平方向に沿った画素１０１を順次選択する。画素１０１に蓄積された画素信号は、垂直信号線１０２を介して順次Ａ／Ｄ変換部１０３へ送られる。Ａ／Ｄ変換部１０３は、順次送られてきたアナログの画素信号にＡ／Ｄ変換処理を施しデジタルの画素信号を生成する。デジタルの画素信号は、Ａ／Ｄ変換部１０３から信号処理部２０へと送られる。
【００１９】
制御部１０７は、外部から入力されるクロックまたは自身で生成するクロックに基づき垂直同期信号及び水平同期信号を生成し、垂直走査部１０６及び水平走査部１０４にそれぞれ供給する。また、制御部１０７は、Ａ／Ｄ変換処理に必要なクロックをＡ／Ｄ変換部１０３に供給する。
【００２０】
制御部１０７は、垂直走査部１０６及び水平走査部１０４が順次走査する画素１０１を指定する制御信号を生成し、垂直走査部１０６及び水平走査部１０４に供給する。具体的には、各画素１０１の位置情報は、各画素１０１のアドレスとして制御部１０７に記憶されている。制御部１０７は、アドレス情報を含む制御信号を生成することで、垂直走査部１０６及び水平走査部１０４が走査する画素１０１を制御する。
【００２１】
画素信号は、信号処理部２０へと送られる。信号処理部２０の算出部２０２は、画素信号に基づき、クランプ動作に使用する補正量を算出する。補正部２０１は、算出部２０２が算出した補正量に基づき画素信号に対してクランプ動作を行う。
【００２２】
次に図２を用いて画素アレイ部１００の詳細について説明する。画素アレイ部１００は、遮光された遮光領域１２０と遮光されていない有効領域１１０とを有する。遮光領域１２０は、有効領域１１０の周囲に配置される。図２では、遮光領域１２０は、有効領域１１０の四辺を囲うように配置されているが、少なくとも一辺を囲うように配置されていればよい。
【００２３】
図２では図示を省略しているが、有効領域１１０及び遮光領域１２０にはそれぞれ画素１０１がマトリクス状に配置されている。有効領域１１０に配置される画素１０１（有効画素）は、遮光されておらず入射光を光電変換し信号電荷を蓄積する。一方、遮光領域１２０に配置される画素１０１（遮光画素）は、遮光されており入射光は光電変換しないが、暗電流による信号電荷を蓄積する。暗電流により蓄積された信号電荷は時間経過とともに増加する。
【００２４】
遮光領域１２０は、複数の閾値領域及び複数の基準領域を有する。複数の閾値領域は、互いに離れて配置されていれば個数に制限はなく２以上の閾値領域を設けてもよい。複数の基準領域は、互いに配置されていれば個数に制限はなく２以上の基準領域を設けてもよい。本実施形態では、説明を簡略にするために、遮光領域１２０が２つの閾値領域（第１閾値領域１２１及び第２閾値領域１２２）及び２つの基準領域（第１基準領域１２３及び第２基準領域１２４）を有する場合について説明する。
【００２５】
第１，第２閾値領域１２１，１２２は、遮光領域１２０のうちＡ／Ｄ変換部１０３から最も離れた部分に形成される。本実施形態では、上記のとおり有効領域１１０の四辺を囲む遮光領域１２０において、Ａ／Ｄ変換部１０３と対向する有効領域１１０の二辺のうちＡ／Ｄ変換部１０３から離れている方の辺と接するように設けられた辺部に、第１，第２閾値領域１２１，１２２は設けられる。図２では、遮光領域１２０の上側の辺部に第１，第２閾値領域１２１，１２２が設けられる。
【００２６】
第１閾値領域１２１は、第２閾値領域１２２に対して、遮光領域１２０の上部のうち、垂直走査部１０６に近い領域に形成される。第２閾値領域１２２は、第１閾値領域１２１と同一の行であって、第１閾値領域１２１と所定の距離だけ離れて配置される。本実施形態では、図２に示すように、第１閾値領域１２１及び第２閾値領域１２２は、それぞれ遮光領域１２０の上側の辺部における両端部（図２において左右両端部）に配置される。
【００２７】
第１，第２閾値領域１２１，１２２には、それぞれ複数の画素１０１（閾値画素）が配置される。本実施形態では、第１，第２閾値領域１２１，１２２には、閾値画素が１行配置されているとするが、複数行にわたって閾値画素が配置された領域を第１，第２閾値領域１２１，１２２としてもよい。
【００２８】
算出部２０２は、第１，第２閾値領域１２１，１２２に配置された画素１０１に蓄積された信号電荷を用いて補正量を算出する。補正量の算出方法は後述する。
【００２９】
第１，第２基準領域１２３，１２４は、遮光領域１２０のうちＡ／Ｄ変換部１０３から最も離れた部分に形成される。本実施形態では、上記のとおり有効領域１１０の四辺を囲む遮光領域１２０において、Ａ／Ｄ変換部１０３と対向する有効領域１１０の二辺のうちＡ／Ｄ変換部１０３から離れている方の辺と接するように設けられた辺部に、第１，第２基準領域１２３，１２４は設けられる。図２では、遮光領域１２０の上側の辺部に第１，第２基準領域１２３，１２４が設けられる。
【００３０】
第１基準領域１２３は、第２基準領域１２４に対して、遮光領域１２０の上部のうち、垂直走査部１０６に近い領域に形成される。第１基準領域１２３は、第１閾値領域１２１と有効領域１１０との間に形成される。第２基準領域１２４は、第１基準領域１２３と同一の行であって、第１閾値領域１２１と所定の距離だけ離れて配置される。第２基準領域１２４は、第２閾値領域１２２と有効領域１１０との間に形成される。本実施形態では、図２に示すように、第１基準領域１２３及び第２基準領域１２４は、それぞれ遮光領域１２０の上側の辺部における両端部（図２において左右両端部）に配置される。
【００３１】
第１，第２基準領域１２３，１２４には、それぞれ画素１０１（基準画素）が配置される。本実施形態では、第１，第２基準領域１２３，１２４には、基準画素が１行配置されているとするが、複数行にわたって基準画素が配置された領域を第１，第２基準領域１２３，１２４としてもよい。
【００３２】
算出部２０２は、第１，第２基準領域１２３，１２４に配置された画素１０１に蓄積された信号電荷を用いて補正量を算出する。
【００３３】
（固体撮像装置の動作）
続いて固体撮像装置１の動作について説明する。本実施形態では、第２閾値領域１２２及び第２基準領域１２４付近に太陽などの高輝度の被写体が撮像された場合について説明する。
【００３４】
固体撮像装置１の制御部１０７は、Ａ／Ｄ変換部１０３から離れた行に配置された画素１０１に蓄積された信号電荷から順に読み出すように水平走査部１０４及び垂直走査部１０６を制御する。Ａ／Ｄ変換部１０３から離れた行に配置された画素１０１から読み出しを行う場合、図２に示すようにまず第１，第２閾値領域１２１，１２２に配置された画素から画素信号が読み出される。第１，第２閾値領域１２１，１２２に配置された画素から読み出された画素信号をそれぞれ第１閾値画素信号及び第２閾値画素信号と称する。
第１，第２閾値画素信号は、各画素１０１から読み出された後、Ａ／Ｄ変換部１０３でデジタル信号に変換され、算出部２０２へ送られる。
【００３５】
算出部２０２は、第１，第２閾値画素信号の閾値領域ごとの平均値から閾値を算出する。まず算出部２０２は、第１閾値領域１２１に配置された画素から読み出した複数の第１閾値画素信号の第１平均値を算出し、第２閾値領域１２２に配置された画素から読み出した複数の第２閾値画素信号の第２平均値を算出する（図３のステップＳ１０１）。
次に、算出部２０２は、算出した第１，第２平均値に基づき閾値算出処理を行うことで閾値を算出する（ステップＳ１０２）。閾値算出処理の詳細については後述する。
【００３６】
制御部１０７は、第１，第２閾値領域１２１，１２２に配置された画素１０１から第１，第２閾値画素信号を読み出した後、第１，第２基準領域１２３，１２４に配置された画素１０１から画素信号を読み出す。第１，第２基準領域１２３，１２４に配置された画素から読み出された画素信号をそれぞれ第１基準画素信号及び第２基準画素信号と称する。
第１，第２基準画素信号は、各画素１０１から読み出された後、Ａ／Ｄ変換部１０３でデジタル信号に変換され、算出部２０２へ送られる。
【００３７】
算出部２０２は、ステップＳ１０２で算出した閾値に基づき、第１，第２基準画素信号を補正し、第１，第２補正信号を生成する（図３のステップＳ１０３）。この処理を基準補正処理と称し、詳細については後述する。
【００３８】
算出部２０２は、ステップＳ１０３で生成した第１，第２補正信号の基準領域ごとの平均値を算出し（ステップＳ１０４）、算出した平均値から補正量を算出する（ステップＳ１０５）。補正量は、算出部２０２から補正部２０１へと送られる。
【００３９】
制御部１０７は、有効領域１１０に配置された画素１０１から行ごとに画素信号を読み出す。有効領域１１０に配置された画素１０１から読み出された画素信号を有効画素信号と称する。有効画素信号は、制御部１０７より読み出された後、Ａ／Ｄ変換部１０３にてデジタル信号に変換され、補正部２０１へと送られる。
【００４０】
補正部２０１は、算出部２０２から入力された補正量を用いて有効画素信号に対しクランプ動作を行い、黒レベルを補正する（ステップＳ１０６）。
【００４１】
固体撮像装置１は、画素アレイ部１００に配置される全画素を読み出す度に、補正部２０１で補正量を算出するようにする。つまり、上述した補正量は、１フレーム毎に算出される。このように、本実施形態では、補正量を動的に算出する。
【００４２】
次に、固体撮像装置１の動作の詳細を説明する。まず、図４を用いて閾値算出処理の詳細を説明する。
【００４３】
算出部２０２は、図３のステップＳ１０１で算出した第１閾値画素信号の第１平均値と、第２閾値画素信号の第２平均値とを比較する（図４のステップＳ２０１）。
第１平均値が第２平均値より小さい場合（ステップＳ２０１のＹｅｓ）、算出部２０２は、第１平均値を中心閾値とする（ステップＳ２０２）。一方、第２平均値が第１平均値以下の場合（ステップＳ２０１のＮｏ）、算出部２０２は、第２平均値を中心閾値とする（ステップＳ２０３）。なお、閾値領域が複数ある場合は、各閾値領域の平均値のうち最小の平均値を中心閾値とする。
【００４４】
第２閾値領域１２２の近くで太陽のような高輝度の被写体が撮像された場合、有効領域１１０からの光漏れ等の影響で第２閾値領域１２２の第２閾値信号の平均値は非常に大きな値となる。一方、第１閾値領域１２１は、第２閾値領域１２２とは離れた位置に配置されているため、第２閾値領域１２２の近くで高輝度の被写体が撮像されても第１閾値領域１２１の第１閾値信号には影響がない場合が多い。従って、第１閾値領域１２１の第１閾値信号の平均値は高輝度の被写体の影響を受けない黒レベルの値となる。算出部２０２は、閾値領域毎に閾値信号の平均値を算出し、最も値の小さい平均値を中心閾値とする。従って、本実施形態では、第１閾値領域１２１の平均値が中心閾値となる。
【００４５】
次に、算出部２０２は、中心閾値から一定値Ｗ１だけ減算した値を下限閾値とし、中心閾値に一定値Ｗ２を加算した値を上限閾値とする（ステップＳ２０４）。これにより、図６に示すように、算出部２０２は、中心閾値を中心とし所定の基準幅を有する閾値を算出する。このように、互いに離れて配置される閾値領域の平均値を比較して閾値を算出することで、光漏れやブルーミング等の影響を受けていない画素信号から閾値を算出することができる。
【００４６】
（基準補正処理）
次に、図５を用いて閾値に基づき基準画素信号を補正する基準補正処理について説明する。本実施形態では、制御部１０７は、垂直走査部１０６に近い画素１０１から順に１つずつ画素信号を読み出すものとする。
【００４７】
まず算出部２０２は、制御部１０７によって読み出された第１基準領域１２３の１番目の第１基準信号に対して基準補正処理を施す（ステップＳ３０１）。具体的には、算出部２０２は、１番目の第１基準信号と上限閾値とを比較する（ステップＳ３０２）。
１番目の第１基準信号が上限閾値より大きい場合（ステップＳ３０２のＹｅｓ）、算出部２０２は１番目の第１基準信号の値を上限閾値に置き換え、１番目の第１補正信号を生成する（ステップＳ３０３）。
【００４８】
一方、１番目の第１基準信号が上限閾値以下の場合（ステップＳ３０２のＮｏ）、算出部２０２は１番目の第１基準信号と下限閾値とを比較する（ステップＳ３０４）。
１番目の第１基準信号が下限閾値より小さい場合（ステップＳ３０４のＹｅｓ）、算出部２０２は１番目の第１基準信号の値を下限閾値に置き換え、１番目の第１補正信号を生成する（ステップＳ３０５）。
【００４９】
上述したステップＳ３０２からステップＳ３０５までの処理を第１基準領域１２３のすべての第１基準画素信号に対して行う。第１基準領域１２３にｎ個の画素が配置されている場合、算出部２０２は上述した基準補正処理をｎ回繰り返して行うことで第１基準領域１２３の第１補正信号を算出する。
【００５０】
次に、算出部２０２は、制御部１０７によって読み出された第２基準領域１２４の１番目の第２基準信号に対して基準補正処理を施す（ステップＳ３０７）。具体的には、算出部２０２は、１番目の第２基準信号と上限閾値とを比較する（ステップＳ３０８）。
１番目の第２基準信号が上限閾値より大きい場合（ステップＳ３０８のＹｅｓ）、算出部２０２は１番目の第２基準信号の値を上限閾値に置き換え、１番目の第２補正信号を生成する（ステップＳ３０９）。
【００５１】
一方、１番目の第２基準信号が上限閾値以下の場合（ステップＳ３０８のＮｏ）、算出部２０２は１番目の第２基準信号と下限閾値とを比較する（ステップＳ３１０）。
１番目の第２基準信号が下限閾値より小さい場合（ステップＳ３１０のＹｅｓ）、算出部２０２は１番目の第２基準信号の値を下限閾値に置き換え、１番目の第２補正信号を生成する（ステップＳ３１１）。
【００５２】
上述したステップＳ３０８からステップＳ３１１までの処理を第２基準領域１２４のすべての第２基準画素信号に対して行う。第２基準領域１２４にｎ個の画素が配置されている場合、算出部２０２は上述した基準補正処理をｎ回繰り返して行うことで第２基準領域１２４の第２補正信号を算出する。
【００５３】
図６（ａ）は、第１基準信号の黒レベルの分布を示す図である。図６（ａ）に示すグラフのｘ軸は第１基準信号の黒レベルを、ｙ軸はこの黒レベルに該当する第１基準信号の検出回数を表している。また、中心閾値、上限閾値、下限閾値は、それぞれ図４の閾値算出処理によって算出部２０２が算出したものである。
【００５４】
高輝度の被写体が第２基準領域１２４付近で撮像されたとしても、第１基準領域１２３は、第２基準領域１２４から所定の距離だけ離れて配置されているため、第１基準領域１２３の第１基準信号は高輝度の被写体の影響を受けにくい。従って、第１基準信号の黒レベルの多くが、上限閾値と下限閾値の範囲に収まっている。
【００５５】
上述したステップＳ３０２からステップＳ３０５までの基準補正処理では、黒レベルが上限閾値と下限閾値の範囲に収まっていない第１基準信号を上限閾値と下限閾値の範囲内に収める補正を行う。図６（ａ）の波線の矢印に示すように、上限閾値と下限閾値の範囲外にある第１閾値信号の値を上限閾値又は下限閾値と置き換える。
【００５６】
図６（ｂ）は、第２基準信号の黒レベルの分布を示す図である。図６（ｂ）に示すグラフのｘ軸は第２基準信号の黒レベルを、ｙ軸はこの黒レベルに該当する第２基準信号の検出回数を表している。また、中心閾値、上限閾値、下限閾値は、それぞれ図４の閾値算出処理によって算出部２０２が算出したものであり、図６（ａ）と同じ値である。
【００５７】
高輝度の被写体が第２基準領域１２４の付近で撮像されると、第２基準領域１２４の画素にブルーミングや光漏れが生じるため、第２基準信号の多くが図６（ｂ）に示すように上限閾値を超える値となる。ステップＳ３０８からステップＳ３１１までの基準補正処理では、黒レベルが上限閾値と下限閾値の範囲に収まっていない第２基準信号を上限閾値と下限閾値の範囲内に収める補正を行う。本実施形態では、第２基準信号のほとんどが上限閾値を超えているため、図６（ｂ）の波線の矢印で示すように、第２基準信号の値を上限閾値に置き換える。
【００５８】
このように、算出部２０２は、第１、第２基準信号に対して各基準信号が上限閾値と下限閾値との範囲内に収まるように基準補正処理を行い、第１、第２補正信号を生成する。
【００５９】
図３のステップＳ１０４に戻る。第１，第２基準信号から第１、第２補正信号を生成すると、算出部２０２は、基準領域毎に補正信号の平均値を算出する。第１基準領域１２３付近では高輝度の被写体が撮像されておらず、第１基準信号の補正信号（第１補正信号）は上限閾値と下限閾値の範囲内に広く分布している。従って、ステップＳ１０４で第１基準領域１２３の第１補正信号の平均値である第１基準値を算出すると、図６（ａ）に示すように第１基準値は中心閾値付近の値となる。
【００６０】
一方、第２基準領域１２４付近では高輝度の被写体が撮像されているため、第２基準信号の補正信号（第２補正信号）は、上限閾値と同じ値のものが多い。従って、ステップＳ１０４で第２基準領域１２４の第２補正信号の平均値である第２基準値を算出すると、図６（ｂ）に示すように、第２基準値は上限閾値とほぼ同じ値となる。
【００６１】
ステップＳ１０４で基準領域毎の補正信号の平均値を算出すると、次のステップＳ１０５で算出部２０２は算出した基準値（第１基準値及び第２基準値）から補正量を算出する。具体的には、まず算出部２０２は第１基準値と中心閾値との差分の絶対値、及び第２基準値と中心閾値との差分の絶対値を算出する。次に算出部２０２は、算出した差分の絶対値が小さい方、すなわち、中心閾値に近い基準値を補正量とする。なお、基準領域が複数ある場合は、基準値と中心閾値との差分の絶対値が最も小さいもの、すなわち中心閾値に最も近い基準値を補正量とする。
【００６２】
本実施形態では、第１基準値は中心閾値に近い値であり、第２基準値は上限閾値に近い値であるため、算出部２０２は、第１基準値を補正量とする。算出部２０２は、補正量である第１基準値を補正部２０１へ出力する。
【００６３】
補正部２０１は、算出部２０２から入力された補正量である第１基準値を用いて有効画素信号に対しクランプ動作を行う。
【００６４】
以上のように、本実施形態では互いに離れて配置された閾値領域の画素信号を用いて、互いに離れて配置された基準領域の画素信号を補正し、補正した信号に基づいてクランプ動作に用いる補正量を算出する。このように、互いに離れて配置された領域を用いて補正量を算出することで、光漏れやブルーミングの影響を抑制しつつクランプ動作を行うことができる。
【００６５】
また、補正量は全画素を読み出す毎、すなわちフレーム毎に算出する。このように、補正量をフレーム毎に動的に算出するため、時間が経過しても最適な補正量を算出することができ、時間経過によらずクランプ動作を高精度に行うことができる。
【００６６】
上述した実施形態では、信号処理部２０が処理を行う前に、制御部１０７が各画素１０１から画素信号を読み出すものとしたが、信号処理部２０の処理と制御部１０７による読み出し動作とを平行して行うようにしてもよい。また、全画素１０１から読み出した画素信号を図示しないバッファに記憶させておいてから信号処理部２０が処理を行うようにしてもよい。
【００６７】
また、各閾値領域及び各基準領域の配置は、図２に限られない。例えば、図７に示す画素アレイ部１００Ａのように、第１基準領域１２３Ａと第１閾値領域１２１Ａとを、第２基準領域１２４Ａと第２閾値領域１２２Ａとを入れ替えて配置してもよい。つまり、第１，第２基準領域１２３Ａ，１２４Ａは、遮光領域１２０のうちＡ／Ｄ変換部１０３から最も離れた部分に形成される。ここでは、有効領域１１０の四辺を囲む遮光領域１２０において、Ａ／Ｄ変換部１０３と対向する有効領域１１０の二辺のうちＡ／Ｄ変換部１０３から離れている方の辺と接するように設けられた遮光領域１２０に、第１，第２基準領域１２３Ａ，１２４Ａは設けられる。図７では、遮光領域１２０の上側の辺部に第１，第２基準領域１２３Ａ，１２４Ａが設けられる
【００６８】
第１閾値領域１２１Ａは、第２閾値領域１２２Ａに対して、遮光領域１２０の上部のうち、垂直走査部１０６に近い領域に形成される。第１閾値領域１２１Ａは、第１基準領域１２３Ａと有効領域１１０との間に形成される。第２閾値領域１２２Ａは、第１閾値領域１２１Ａと同一の行であって、第１閾値領域１２１Ａと所定の距離だけ離れて配置される。第２閾値領域１２２Ａは、第２基準領域１２４Ａと有効領域１１０との間に形成される。本実施形態では、図７に示すように、第１閾値領域１２１Ａ及び第２閾値領域１２２Ａは、それぞれ遮光領域１２０の上側の辺部における両端部（図２において左右両端部）に配置される。
【００６９】
このように、第１基準領域１２３Ａと第１閾値領域１２１Ａとを入れ替えて配置し、第２基準領域１２４Ａと第２閾値領域１２２Ａとを入れ替えて配置してもよい。
【００７０】
図８に各閾値領域及び各基準領域の配置の別の例を示す。図８に示す画素アレイ部１００Ｂは、遮光領域１２０のＡ／Ｄ変換部１０３に近い領域に第１，第２基準領域１２３Ｂ，１２４Ｂ及び第１，第２閾値領域１２１Ｂ，１２２Ｂを設けている。
【００７１】
つまり、第１，第２閾値領域１２１Ｂ，１２２Ｂは、遮光領域１２０のうちＡ／Ｄ変換部１０３に最も近い部分に形成される。ここでは、有効領域１１０の四辺を囲む遮光領域１２０において、Ａ／Ｄ変換部１０３と対向する有効領域１１０の二辺のうちＡ／Ｄ変換部１０３に近い方の辺と接するように設けられた辺部に、第１，第２閾値領域１２１Ｂ，１２２Ｂは設けられる。図８では、遮光領域１２０の下側の辺部に第１，第２閾値領域１２１Ｂ，１２２Ｂが設けられる。
【００７２】
第１基準領域１２３Ｂは、第２基準領域１２４Ｂに対して、遮光領域１２０の下部のうち、垂直走査部１０６に近い領域に形成される。第１基準領域１２３Ｂは、第１基準領域１２３Ａと有効領域１１０との間に形成される。第２基準領域１２４Ｂは、第１基準領域１２３Ｂと同一の行であって、第１基準領域１２３Ｂと所定の距離だけ離れて配置される。第２基準領域１２４Ｂは、第２閾値領域１２２Ｂと有効領域１１０との間に形成される。ここでは、図８に示すように、第１基準領域１２３Ｂ及び第２基準領域１２４Ｂは、それぞれ遮光領域１２０の下側の辺部における両端部（図８において左右両端部）に配置される。
【００７３】
上述したように、各閾値領域及び各基準領域の配置はこれらの例に限られない。垂直走査部１０６と平行な有効領域１１０の辺に接して設けられた遮光領域１２０に各閾値領域及び各基準領域を設けてもよい。また複数の閾値領域は互いに離れて配置されればよく３つ以上の閾値領域を設けてもよい。同様に、複数の基準領域も互いに離れて配置されればよく３つ以上の基準領域を設けてもよい。また閾値領域及び基準領域の数は必ずしも一致している必要はなく、近接して設けられる必要はない。
【００７４】
ただし、補正量の算出は、まず閾値領域の画素信号から閾値を求める必要がある。図７、図８に示す画素アレイ部１００Ａ，１００Ｂの場合、制御部１０７は画素アレイ部１００Ａ，１００Ｂの上部から順に画素信号を読み出すのではなく、閾値領域から画素信号を読み出すようにする。あるいは、図示しないバッファ等の記憶手段にあらかじめ全画素１０１の画素信号を記憶しておき、バッファから閾値画素信号を読み出して閾値を算出するようにしてもよい。
【００７５】
また、上述した実施形態は、信号処理部２０が補正部２０１及び算出部２０２を有し、画素信号をデジタルに変換してから閾値算出処理や基準補正処理を行う場合について説明したが、閾値算出処理や基準補正処理を、画素信号をデジタルに変換する前のアナログの画素信号に対して行うようにしてもよい。この場合、例えばＡ／Ｄ変換部１０３が補正部２０１及び算出部２０２を有し、アナログの画素信号に対して閾値算出処理や基準補正処理を行うようにする。Ａ／Ｄ変換部１０３は、黒レベル補正が行われた有効画素信号に対してＡ／Ｄ変換を行う。
【００７６】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態では、固体撮像装置１の応用例を説明する。図９は、固体撮像装置１を電子機器４００に応用した例を示す。電子機器４００としては、例えばデジタルカメラや、携帯電話機等のカメラ、スキャナ、監視カメラ等が挙げられるが、ここでは電子機器４００がデジタルカメラである場合について説明する。
【００７７】
本実施形態に係る電子機器４００は、固体撮像装置１と、光学レンズ２１０と、駆動回路２１２とを有する。
【００７８】
光学レンズ２１０は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像装置１の撮像面上に結像させる。これにより固体撮像装置１内に一定期間信号電荷が蓄積される。
駆動回路２１２は、固体撮像装置１の転送動作を制御する駆動信号を供給する。
【００７９】
固体撮像装置１は、駆動信号に基づき光電変換素子に蓄積された信号電荷に各種の信号処理を行う。固体撮像装置１は、生成した撮像信号である画像データを図示しないメモリなどの記憶媒体やモニタ等に出力する。
【００８０】
以上のように、本実施形態に係る電子機器４００は、第１実施形態に係る固体撮像装置１を搭載しているため、時間経過によらずクランプ動作を高精度に行うことができる。これにより、より高精度な画像を撮像することができる。
【００８１】
最後に、上述した各実施形態の説明は本開示の一例であり、本開示は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本開示に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００８２】
１０  センサ部
２０  信号処理部
１００  画素アレイ部
１０１  画素
１０２  垂直信号線
１０３  Ａ／Ｄ変換部
１０４  水平走査部
１０５  水平信号線
１０６  垂直走査部
１０７  制御部
２０１  補正部
２０２  算出部
【図１】
2013005012.tif 000003
【図２】
2013005012.tif 000004
【図３】
2013005012.tif 000005
【図４】
2013005012.tif 000006
【図５】
2013005012.tif 000007
【図６】
2013005012.tif 000008
【図７】
2013005012.tif 000009
【図８】
2013005012.tif 000010
【図９】
2013005012.tif 000011