(57)【要約】【課題】画素から読み出されたアナログ信号およびそのＡＤ変換処理に悪影響を与えることなく、黒化現象を検出して、該黒化現象が発生している個所の画素の信号レベルを補正することができる固体撮像装置を得る。【解決手段】被写体の撮像により該被写体の画像データを出力する固体撮像装置において、該被写体を撮像してそのアナログ画像信号を生成する撮像部１０１と、該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡＤ変換部１０２と、該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、該被写体の画像における黒化現象の発生箇所を検出する黒化検出回路１１１と、該黒化検出回路の出力に基づいて、該黒化現象の発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の信号レベルを補正する黒化補正回路１１２とを備えた。【選択図】図１
2009177436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の撮像により該被写体の画像データを出力する固体撮像装置であって、
該被写体を撮像してそのアナログ画像信号を生成する撮像部と、
該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡＤ変換部と、
該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、該被写体の画像における黒化現象の発生箇所を検出する黒化検出回路と、
該黒化検出回路の出力に基づいて、該黒化現象の発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の信号レベルを補正する黒化補正回路とを備えた固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記黒化検出回路は、
前記撮像部を構成する各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号の信号レベルに基づいて、注目画素の信号レベルが第１の閾値レベルより小さいとき、該注目画素が黒化画素であると判定する黒化画素検出部と、
該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該注目画素から既定の画素数に相当する間隔だけ離れた周辺画素の信号レベルが、該第１の閾値レベルより大きい第２の閾値レベルより大きいとき、該周辺画素が第１の高輝度画素であると判定する高輝度画素検出部と、
該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該第１の閾値レベルより大きい第３の閾値レベルより大きい信号レベルを有する第２の高輝度画素を検出したとき、黒化判定終了信号を出力する黒化現象終了判定部と、
該注目画素が黒化画素であると判定され、かつ該周辺画素が高輝度画素であると判定されたとき、該第１の高輝度画素の、該注目画素側に隣接して位置する画素を黒化現象の発生開始位置として検出し、その後、該黒化判定終了信号を受けたとき、該第１の高輝度画素と該第２の高輝度画素との間で黒化現象が発生していると判定する黒化現象発生判定部とを備えている固体撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記黒化補正回路は、前記第１の高輝度画素と前記第２の高輝度画素との間に位置する画素を前記黒化発生画素としてその信号レベルを補正するものである固体撮像装置。
【請求項４】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記高輝度画素検出部は、
前記各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号を遅延する遅延器と、
該遅延器から出力されるデジタル画像信号の信号レベルが、前記第２の閾値レベルより大きいとき、前記注目画素に対する周辺画素が高輝度画素であると判定する高輝度判定回路とを有する固体撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の固体撮像装置において、
前記遅延器は、入力されるデジタル画像信号の遅延量を、予め設定された複数の遅延量のうちのいずれかに変更可能なものであり、
前記遅延器の遅延量の調整により、前記注目画素から前記周辺画素までの画素間隔が決定される固体撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の固体撮像装置において、
前記撮像部を、前記被写体の撮像により得られたアナログ画像信号を画素単位で間引いて出力するよう制御する制御部を備え、
該制御部は、前記遅延器の遅延量を、該アナログ画像信号の間引き率に応じた遅延量となるよう制御する固体撮像装置。
【請求項７】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記高輝度画素検出回路で用いる第２の閾値レベルと、前記黒化現象終了判定回路で用いる第３の閾値レベルとは、同一レベルである固体撮像装置。
【請求項８】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記高輝度画素検出回路で用いる第２の閾値レベルと、前記黒化現象終了判定回路で用いる第３の閾値レベルとは、異なるレベルである固体撮像装置。
【請求項９】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記黒化補正回路は、
前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶する信号レベル記憶部を有し、
該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルと置き換える固体撮像装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の固体撮像装置において、
各画素上に色の異なる所定数のカラーフィルタを所定の配列パターンとなるよう繰り返し配置してなるカラーフィルタアレイを備え、
前記信号レベル記憶部は、前記黒化現象発生箇所内で同一画素ラインに位置する複数の黒化発生画素上のカラーフィルタと同じ色のカラーフィルタを有する、該黒化現象発生箇所外の画素のうち、該黒化現象発生箇所に最も近接する画素の信号レベルを該カラーフィルタの色毎にすべて保持し、
前記黒化補正回路は、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの、該黒化発生画素とカラーフィルタの色が同じである画素の信号レベルと置き換える固体撮像装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の固体撮像装置において、
前記信号レベル記憶部は、
前記黒化現象発生個所の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶する際に、偶数番目の画素と奇数番目の画素とに分けてその信号レベルを記憶するものであり、
前記黒化補正回路は、該黒化現象発生箇所に位置する奇数番目の黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの奇数番目の高輝度画素の信号レベルと置き換え、かつ該黒化現象発生箇所に位置する偶数番目の黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの偶数番目の高輝度画素の信号レベルと置き換えて、該黒化現象発生箇所に位置する画素の信号レベルを補正する固体撮像装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記黒化補正回路は、前記黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、予め設定された信号レベルに置き換えて補正する固体撮像装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の固体撮像装置において、
前記黒化補正回路は、前記撮像部で前記被写体を撮像するときのシャッタ期間が、予め設定された設定値よりも短い場合のみ、前記黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを補正する固体撮像装置。
【請求項１４】
請求項２に記載の固体撮像装置において、
前記黒化現象発生判定部は、前記高輝度画素検出部で、予め設定された個数の画素が連続して高輝度画素と判定された場合のみ、黒化現象が発生していると判定するものである固体撮像装置。
【請求項１５】
被写体を撮像する固体撮像素子から出力されるデジタル画像信号を処理して該被写体の画像データを出力する信号処理装置であって、
該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、該被写体の画像における黒化現象の発生箇所を検出する黒化検出回路と、
該黒化検出回路の出力に基づいて、該黒化現象の発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の信号レベルを補正する黒化補正回路と有する信号処理装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の信号処理装置において、
前記固体撮像素子は、
前記被写体を撮像してそのアナログ画像信号を出力する撮像部と、
該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡＤ変換部とを備えている信号処理装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の信号処理装置において、
前記黒化検出回路は、
前記撮像部を構成する各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号の信号レベルに基づいて、注目画素の信号レベルが第１の閾値レベルより小さいとき、該注目画素が黒化画素であると判定する黒化画素検出部と、
該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該注目画素から既定の画素数に相当する間隔だけ離れた周辺画素の信号レベルが、該第１の閾値レベルより大きい第２の閾値レベルより大きいとき、該周辺画素が第１の高輝度画素であると判定する高輝度画素検出部と、
該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該第１の閾値レベルより大きい第３の閾値レベルより大きい信号レベルを有する第２の高輝度画素を検出したとき、黒化判定終了信号を出力する黒化現象終了判定部と、
該注目画素が黒化画素であると判定され、かつ該周辺画素が高輝度画素であると判定されたとき、該第１の高輝度画素の、該注目画素側に隣接して位置する画素を黒化現象の発生開始位置として検出し、その後、該黒化判定終了信号を受けたとき、該第１の高輝度画素と該第２の高輝度画素との間で黒化現象が発生していると判定する黒化現象発生判定部とを備えている信号処理装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の信号処理装置において、
前記黒化補正回路は、前記第１の高輝度画素と前記第２の高輝度画素との間に位置する画素を前記黒化発生画素としてその信号レベルを補正するものである固体撮像装置。
【請求項１９】
請求項１５に記載の信号処理装置において、
前記黒化補正回路は、
前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶する信号レベル記憶部を有し、
該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルと置き換える信号処理装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の信号処理装置において、
前記固体撮像素子は、各画素上に色の異なる所定数のカラーフィルタを所定の配列パターンとなるよう繰り返し配置してなるカラーフィルタアレイを備えたものであり、
前記信号レベル記憶部は、前記黒化現象発生箇所内で同一画素ラインに位置する複数の黒化発生画素上のカラーフィルタと同じ色のカラーフィルタを有する、該黒化現象発生箇所外の画素のうち、該黒化現象発生箇所に最も近接する画素の信号レベルを該カラーフィルタの色毎にすべて保持し、
前記黒化補正回路は、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの、該黒化発生画素とカラーフィルタの色が同じである画素の信号レベルと置き換える信号処理装置。
【請求項２１】
被写体の撮像を行う撮像部を有する電子情報機器であって、
該撮像部は、請求項１に記載の固体撮像装置である電子情報機器。
【請求項２２】
被写体の撮像を行う撮像部と、該撮像部から出力されるデジタル画像信号を処理する信号処理回路とを有する電子情報機器であって、
該信号処理回路は、請求項１５に記載の信号処理装置である電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置、信号処理装置、および電子情報機器に関し、特に、ＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像装置において、黒化現象の発生を検出して光電変換信号の出力レベルを補正するようにしたもの、および該黒化現象の発生検出および該出力レベルの補正を行う信号処理装置、並びに、該固体撮像素子および該信号処理装置を用いた、デジタルカメラやビデオカメラなどの電子情報機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から固体撮像素子には、各画素で光電変換により得られた電荷を電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）により順次読み出して電気信号に変換するＣＣＤイメージセンサと、各画素で光電変換により得られた電荷を電気信号に変換してから読み出すＣＭＯＳイメージセンサとがある。
【０００３】
図１１は、従来のＣＭＯＳイメージセンサを説明する図であり、該ＣＭＯＳイメージセンサにおける画素の構成を示している。
【０００４】
従来のＣＭＯＳイメージセンサを構成する画素３０は、光電変換により信号電荷を発生する光電変換部（フォトダイオード）３１と、該フォトダイオード３１で発生した信号電荷をフローティング拡散層３６へ転送する転送トランジスタ３２と、該フローティング拡散層３６の電位を増幅する増幅トランジスタ３４と、該フローティング拡散層３６の電荷をリセットするリセットトランジスタ３３と、該増幅トランジスタ３４の出力信号を読出信号線Ｌへ読み出す選択トランジスタ３５とを有している。なおここで、上記転送トランジスタ３２は転送信号ＴＲにより制御され、上記リセットトランジスタ３３はリセット信号ＲＳＴにより制御され、上記選択トランジスタ３５は選択信号ＳＥＬにより制御されるようになっている。
【０００５】
そして、このような構成の画素３０を有するＣＭＯＳイメージセンサでは、各画素の光電変換部より読出信号線Ｌに読み出された信号（読出し信号）には、光電変換により発生した信号電荷に対応する信号成分（光電変換信号）とノイズ成分とが含まれているため、差動アンプによって、光電変換部より読み出された信号から、上記フローティング拡散層３６のリセット電圧（基準電圧）に相当する一定のリセット信号を差し引き、その差信号を、各画素での光電変換信号として取り出す。ここで、上記リセット信号は、上記フローティング拡散層３６にリセットトランジスタ３３により印加される基準電圧に相当する、上記増幅トランジスタ３５の出力信号である。
【０００６】
ところが、ＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子では、高輝度な被写体を撮像した場合に、該被写体の高輝度部分の画像が黒くなる画像の黒沈み現象（黒化現象）が発生する。つまり、図１２に示すように、光電変換部に強い光が入射した場合、上記光電変換信号Ｖｓが最大レベルで飽和した状態（Ｂ点参照）で、光リークにより上記リセット信号Ｖｎが大きくなり（Ｃ点参照）、上記差動アンプの出力、つまり上記信号成分として取り出す差信号（Ｖｓ−Ｖｎ）が０になってしまう。これが、この黒化現象の発生メカニズムである。
【０００７】
そこで、特許文献１では、光電変換部より読み出された信号（読出し信号）およびリセット信号のレベル検知回路を設け、そのレベル検知回路により光電変換部より読み出された信号またはリセット信号が、ある一定レベル以上であると判定された場合、差動処理を行わないようにすることにより、黒沈みのない画像を得ている。なお、この特許文献１には、上記差動アンプの出力をＡＤ変換して得られる信号レベルを記憶するメモリを備え、光電変換部からの読出し信号、またはリセット信号が、ある一定レベル以上であると判定された場合、上記メモリから上記信号レベルを読み出す際に、該信号レベルを所定のレベルに置き換えることにより、黒沈みのない画像を得る方法も開示されている。
【０００８】
しかし、この特許文献１に開示の方法では、上記読出信号線に読み出されたアナログ信号のレベルを検出する検知回路を、該読出信号線から該アナログ信号のＡＤ変換部までのアナログ信号パスに付加する必要があるため、黒化現象が発生していない場合でも、該検出回路での動作の影響がアナログ信号に及ぶ恐れがある。
【０００９】
また、特許文献２には、上記のようなアナログ信号への影響を考慮し、ＡＤ変換部で黒化現象の発生を判定することにより、該黒化現象に対する対策を施した固体撮像装置が開示されている。
【００１０】
この文献２に開示の技術では、上記読出信号線に読み出されたアナログ信号をＡＤ変換するＡＤ変換部にて、奇数回目のＡＤ変換では、リセット信号と参照電圧との比較誤差に基づいて該リセット信号をＡＤ変換し、その比較誤差を反映しつつ、偶数回目のＡＤ変換で、光電変換部から読み出された信号（読出し信号）と参照電圧との比較誤差に基づいて該読出し信号のＡＤ変換を行っている。
【００１１】
ここで、上記参照電圧は、そのレベルが所定レベルから時間の経過とともに一定の比率で変化するものである。また、上記アナログ信号のＡＤ変換値は、具体的には、該アナログ信号のレベルと該参照電圧のレベルとが、これらの比較開始タイミングから等しくなるまでに要する時間を、カウンタにより計測して得られるカウント値に相当するものである。また、リセット信号のＡＤ変換値を該カウンタのダウンカウント値とし、該読出し信号のＡＤ変換値を該カウンタのアップカウンタ値とすることにより、該カウンタのカウント値として、該読出し信号とリセット信号との差分値である、各画素での光電変換信号を求めている。
【００１２】
そして、この特許文献２では、奇数回目のアナログ信号のＡＤ変換で、リセット信号に光リークによる影響があると判断されたとき、つまり、一定期間が経過しても、該アナログ信号のレベルと該参照電圧のレベルとが等しくならなかったとき、これらの比較器のラッチ出力を用いて、その後に行われる偶数回目のアナログ信号のＡＤ変換の結果に関係なく、上記カウンタが最大のアップカウント値を出力するようにすることで、黒化現象を抑制している。
【００１３】
しかしながら、この特許文献２に開示の技術においても、フローティング拡散層のリセット後、リセット信号のＡＤ変換（奇数回目のＡＤ変換）を行うまでに読出信号線の信号レベルが大きく低下してしまうようなさらに強い光が入射した場合には、奇数回目のＡＤ変換にて、該リセット信号に光リークによる影響があっても検出できない場合がある。
【００１４】
そこで、この特許文献２には、このような場合を考慮して、読出信号線に、奇数回目のＡＤ変換を行う際に該読出信号線の電位レベルが一定値以下に低下している場合には、該読出し信号のレベルを引き上げる補正回路を接続したものが開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２４８３０４号公報
【特許文献２】特開２００７−２４３２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したように従来のＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子では、高輝度な被写体を撮像した場合の画像の黒沈み現象を回避するため、画素から読出信号線に読み出されるアナログ信号のレベルを検出するレベル検知回路を設け、該レベル検知回路の検出出力に基づいて、該読出信号線に読み出されたアナログ信号のレベルを補正したり、画素での光電変換により発生した信号成分を該画素から読み出す処理を変更したりするようにしている。
【００１６】
しかしながら、このような読出信号線に読み出されたアナログ信号レベルの補正や、該画素からの信号読出処理の変更には、画素から信号成分を読み出すアナログ信号パスにレベル検知回路を付加する必要があるため、アナログ信号自体に悪影響を与え得るという問題があった。
【００１７】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、画素から読み出されたアナログ信号およびそのＡＤ変換処理に悪影響を与えることなく、黒化現象を検出して、該黒化現象が発生している箇所の画素の信号レベルを補正することができる固体撮像装置、信号処理装置、およびこれらを用いた電子情報機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る固体撮像装置は、被写体の撮像により該被写体の画像データを出力する固体撮像装置であって、該被写体を撮像してそのアナログ画像信号を生成する撮像部と、該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡＤ変換部と、該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、該被写体の画像における黒化現象の発生箇所を検出する黒化検出回路と、該黒化検出回路の出力に基づいて、該黒化現象の発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の信号レベルを補正する黒化補正回路とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１９】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記黒化検出回路は、前記撮像部を構成する各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号の信号レベルに基づいて、注目画素の信号レベルが第１の閾値レベルより小さいとき、該注目画素が黒化画素であると判定する黒化画素検出部と、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該注目画素から既定の画素数に相当する間隔だけ離れた周辺画素の信号レベルが、該第１の閾値レベルより大きい第２の閾値レベルより大きいとき、該周辺画素が第１の高輝度画素であると判定する高輝度画素検出部と、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該第１の閾値レベルより大きい第３の閾値レベルより大きい信号レベルを有する第２の高輝度画素を検出したとき、黒化判定終了信号を出力する黒化現象終了判定部と、該注目画素が黒化画素であると判定され、かつ該周辺画素が高輝度画素であると判定されたとき、該第１の高輝度画素の、該注目画素側に隣接して位置する画素を黒化現象の発生開始位置として検出し、その後、該黒化判定終了信号を受けたとき、該第１の高輝度画素と該第２の高輝度画素との間で黒化現象が発生していると判定する黒化現象発生判定部とを備えていることが好ましい。
【００２０】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記黒化補正回路は、前記第１の高輝度画素と前記第２の高輝度画素との間に位置する画素を前記黒化発生画素としてその信号レベルを補正するものであることが好ましい。
【００２１】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記高輝度画素検出部は、前記各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号を遅延する遅延器と、該遅延器から出力されるデジタル画像信号の信号レベルが、前記第２の閾値レベルより大きいとき、前記注目画素に対する周辺画素が高輝度画素であると判定する高輝度判定回路とを有することが好ましい。
【００２２】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記遅延器は、入力されるデジタル画像信号の遅延量を、予め設定された複数の遅延量のうちのいずれかに変更可能なものであり、前記遅延器の遅延量の調整により、前記注目画素から前記周辺画素までの画素間隔が決定されることが好ましい。
【００２３】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記撮像部を、前記被写体の撮像により得られたアナログ画像信号を画素単位で間引いて出力するよう制御する制御部を備え、該制御部は、前記遅延器の遅延量を、該アナログ画像信号の間引き率に応じた遅延量となるよう制御することが好ましい。
【００２４】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記高輝度画素検出回路で用いる第２の閾値レベルと、前記黒化現象終了判定回路で用いる第３の閾値レベルとは、同一レベルであることが好ましい。
【００２５】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記高輝度画素検出回路で用いる第２の閾値レベルと、前記黒化現象終了判定回路で用いる第３の閾値レベルとは、異なるレベルであることが好ましい。
【００２６】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記黒化補正回路は、前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶する信号レベル記憶部を有し、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルと置き換えることが好ましい。
【００２７】
本発明は、上記固体撮像装置において、各画素上に色の異なる所定数のカラーフィルタを所定の配列パターンとなるよう繰り返し配置してなるカラーフィルタアレイを備え、前記信号レベル記憶部は、前記黒化現象発生箇所内で同一画素ラインに位置する複数の黒化発生画素上のカラーフィルタと同じ色のカラーフィルタを有する、該黒化現象発生箇所外の画素のうち、該黒化現象発生箇所に最も近接する画素の信号レベルを該カラーフィルタの色毎にすべて保持し、前記黒化補正回路は、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの、該黒化発生画素とカラーフィルタの色が同じである画素の信号レベルと置き換えることが好ましい。
【００２８】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記信号レベル記憶部は、前記黒化現象発生個所の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶する際に、偶数番目の画素と奇数番目の画素とに分けてその信号レベルを記憶するものであり、前記黒化補正回路は、該黒化現象発生箇所に位置する奇数番目の黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの奇数番目の高輝度画素の信号レベルと置き換え、かつ該黒化現象発生箇所に位置する偶数番目の黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの偶数番目の高輝度画素の信号レベルと置き換えて、該黒化現象発生箇所に位置する画素の信号レベルを補正することが好ましい。
【００２９】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記黒化補正回路は、前記黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、予め設定された信号レベルに置き換えて補正することが好ましい。
【００３０】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記黒化補正回路は、前記撮像部で前記被写体を撮像するときのシャッタ期間が、予め設定された設定値よりも短い場合のみ、前記黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを補正することが好ましい。
【００３１】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記黒化現象発生判定部は、前記高輝度画素検出部で、予め設定された個数の画素が連続して高輝度画素と判定された場合のみ、黒化現象が発生していると判定するものであることが好ましい。
【００３２】
本発明に係る信号処理装置は、被写体を撮像する固体撮像素子から出力されるデジタル画像信号を処理して該被写体の画像データを出力する信号処理装置であって、該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、該被写体の画像における黒化現象の発生箇所を検出する黒化検出回路と、該黒化検出回路の出力に基づいて、該黒化現象の発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の信号レベルを補正する黒化補正回路と有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３３】
本発明は、上記信号処理装置において、前記固体撮像素子は、前記被写体を撮像してそのアナログ画像信号を出力する撮像部と、該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡＤ変換部とを備えていることが好ましい。
【００３４】
本発明は、上記信号処理装置において、前記黒化検出回路は、前記撮像部を構成する各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号の信号レベルに基づいて、注目画素の信号レベルが第１の閾値レベルより小さいとき、該注目画素が黒化画素であると判定する黒化画素検出部と、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該注目画素から既定の画素数に相当する間隔だけ離れた周辺画素の信号レベルが、該第１の閾値レベルより大きい第２の閾値レベルより大きいとき、該周辺画素が第１の高輝度画素であると判定する高輝度画素検出部と、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該第１の閾値レベルより大きい第３の閾値レベルより大きい信号レベルを有する第２の高輝度画素を検出したとき、黒化判定終了信号を出力する黒化現象終了判定部と、該注目画素が黒化画素であると判定され、かつ該周辺画素が高輝度画素であると判定されたとき、該第１の高輝度画素の、該注目画素側に隣接して位置する画素を黒化現象の発生開始位置として検出し、その後、該黒化判定終了信号を受けたとき、該第１の高輝度画素と該第２の高輝度画素との間で黒化現象が発生していると判定する黒化現象発生判定部とを備えていることが好ましい。
【００３５】
本発明は、上記信号処理装置において、前記黒化補正回路は、前記第１の高輝度画素と前記第２の高輝度画素との間に位置する画素を前記黒化発生画素としてその信号レベルを補正するものであることが好ましい。
【００３６】
本発明は、上記信号処理装置において、前記黒化補正回路は、前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶する信号レベル記憶部を有し、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルと置き換えることが好ましい。
【００３７】
本発明は、上記信号処理装置において、前記固体撮像素子は、各画素上に色の異なる所定数のカラーフィルタを所定の配列パターンとなるよう繰り返し配置してなるカラーフィルタアレイを備えたものであり、前記信号レベル記憶部は、前記黒化現象発生箇所内で同一画素ラインに位置する複数の黒化発生画素上のカラーフィルタと同じ色のカラーフィルタを有する、該黒化現象発生箇所外の画素のうち、該黒化現象発生箇所に最も近接する画素の信号レベルを該カラーフィルタの色毎にすべて保持し、前記黒化補正回路は、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの、該黒化発生画素とカラーフィルタの色が同じである画素の信号レベルと置き換えることが好ましい。
【００３８】
本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を有する電子情報機器であって、該撮像部は、上記固体撮像装置であり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３９】
本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部と、該撮像部から出力されるデジタル画像信号を処理する信号処理回路とを有する電子情報機器であって、該信号処理回路は、上記信号処理装置であり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４０】
以下、本発明の作用について説明する。
【００４１】
本発明においては、被写体の撮像により該被写体の画像データを出力する固体撮像装置において、該被写体を撮像してそのアナログ画像信号を生成する撮像部と、該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡＤ変換部と、該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、該被写体の画像における黒化現象の発生箇所を検出する黒化検出回路と、該黒化検出回路の出力に基づいて、該黒化現象の発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の信号レベルを補正する黒化補正回路とを備えたので、画素から読み出されたアナログ信号およびそのＡＤ変換処理に悪影響を与えることなく、黒化現象を検出して、該黒化現象が発生している個所の画素の信号レベルを補正することができる。
【００４２】
また、本発明においては、入力されるデジタル画像信号を遅延する遅延器を用いて、黒化判定の対象となる注目画素と、該注目画素近傍の、高輝度判定の対象となる周辺画素との間隔を変更可能としたので、固体撮像装置の用途などに応じて、注目画素とその近傍の、高輝度判定の対象となる周辺画素との間隔を変えることにより、黒化現象発生の誤判定を抑えることができる。
【００４３】
また、本発明においては、撮像部から読み出すデジタル画像信号の間引きを行う場合には、黒化判定の対象となる注目画素と、該注目画素近傍の、高輝度判定の対象となる周辺画素との間隔を、該間引き率に応じて変更するので、間引き処理された画像における黒化現象発生箇所の検出を、間引き処理されていない画像と同様な精度で行うことができる。
【００４４】
また、本発明においては、前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶し、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルと置き換えるので、黒化発生画素の信号レベルの補正を違和感なく行うことができる。
【００４５】
また、本発明においては、前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶し、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該黒化発生画素と同じ色のカラーフィルタを有する高輝度画素の信号レベルで置き換えるので、カラーフィルタを有する固体撮像装置において、黒化発生画素の信号レベルの補正を違和感なく行うことができる。
【００４６】
また、本発明においては、黒化現象発生開始位置を決める画素の高輝度判定を行うときの閾値と、黒化現象発生終了位置を決める画素の高輝度判定を行うときの閾値とを異なる値としているので、黒化現象発生開始位置の判定と、黒化現象発生終了位置の判定との間で、判定のしやすさを変えることができる。
【００４７】
また、本発明においては、撮像部でのシャッター期間に応じて、黒化現象発生箇所の判定を行うか否かを決定するので、黒化現象発生箇所の誤判定を抑制することができる。
【００４８】
また、本発明においては、前記高輝度画素検出部で、予め設定された個数の画素が連続して高輝度画素と判定された場合のみ、黒化現象が発生していると判定するので、黒化現象発生箇所の誤判定を抑制することができる。
【発明の効果】
【００４９】
以上のように、本発明によれば、ＡＤ変換後のデジタル映像信号を画像データとして扱い、パターン認識により黒化現象発生箇所を検出し、検出された箇所の画像データの置き換えることによりその補正を行うので、アナログ信号およびＡＤ変換に影響を与えることなく黒化現象を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を示すブロック図であり、図１（ａ）は該固体撮像装置の全体構成を示し、図１（ｂ）は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。
【００５１】
本実施形態１の固体撮像装置１００ａは１チップ化された固体撮像素子１００を有し、該固体撮像素子１００は、被写体からの光信号を光電変換し、該光電変換により得られた光電変換信号Ａｓをアナログ信号として取り出す画素部（撮像部）１０１と、該画素部１０１により取り出されたアナログ信号Ａｓをデジタル信号Ｄｓに変換するＡ／Ｄ変換部１０２と、該Ａ／Ｄ変換部１０２からのデジタル信号Ｄｓにデジタル信号処理を施して画像データＩｄを出力するデジタル信号処理部１１０とを有している。
【００５２】
このデジタル信号処理部１１０は、該Ａ／Ｄ変換部１０２からのデジタル信号Ｄｓに基づいて、該被写体の撮像画像における黒化現象が発生している箇所（黒化現象発生個所）を検出する黒化検出回路１１１と、該黒化検出回路１１１の検出出力Ｆｄに基づいて、該被写体の撮像画像における黒化現象発生箇所に位置する画素の信号レベルを補正する補正処理を、該デジタル信号Ｄｓに対して施す黒化補正回路１１２と、補正処理が施されたデジタル信号Ｃｓに信号処理を施して、該固体撮像素子１００から画素データＩｄとして出力するデジタル信号処理回路１１３とを有している。
【００５３】
図２は、上記被写体の撮像画像における黒化現象の発生箇所での信号レベルの変化をグラフで示す図である。この図では、横軸に該撮像画像の水平方向における位置をとり、縦軸に信号レベルの大きさをとって、１ライン上での黒化現象発生箇所が示されている。
【００５４】
図２に示す通り、黒化現象が発生している箇所では、信号レベルが高い状態が続いた後数画素かけて信号レベルが黒沈みしていく。そして、その後その状態が複数画素続き、再び高い信号レベルに戻っていく。
【００５５】
このように黒化現象発生箇所を水平方向に見た場合、信号レベルの変化に上記のような特徴を持つため、デジタル信号に変換された画像データの中から、その様な特徴を持つ箇所を検出することにより黒化現象発生箇所の特定が可能となる。
【００５６】
なお、ここでは、黒化現象発生箇所における信号レベルの、水平方向における変化を見た場合について示したが、垂直方向にも同様の特徴がみられるため、垂直方向、または水平方向および垂直方向ともに上記のような特徴を持つ箇所を検出することにより、１画面上に表示される撮像画像における黒化現象発生箇所の特定は可能である。
【００５７】
図３は、図２に示す黒化現象発生部分での信号レベルの変化を画素単位で示したものであり、この図を用いて、上記黒化検出回路１１１での黒化現象発生箇所の検出方法について説明する。
【００５８】
まず、該黒化検出回路１１１は、高輝度判定用閾値ＴＨ１と黒化判定用閾値ＴＨ２とを有し、該閾値を用いて各画素に対し高輝度判定および黒化判定を行う。そして、該黒化検出回路１１１は、黒化判定された画素Ｐｂから左側に判定画素間隔Ｄｐｓだけ離れた箇所の画素Ｐｓの判定結果を確認し、その画素が高輝度画素であると判定されている場合、判定された高輝度画素の右隣の画素から黒化現象が開始しているとする。さらに、該黒化検出回路１１１は、黒化現象発生開始位置の画素より右側で初めて、高輝度画素であると判定された画素で黒化現象が終了しているものと判定する。このような方法でデジタル信号に変換された画像信号の信号レベルが変動するレベル変動パターンから黒化現象発生箇所を特定することができる。
【００５９】
なお、この実施形態１では、画素の黒化判定は、１ラインの左側から順次行う場合を示しているが、画素の黒化判定は、１ラインの右側から順次行うようにしてもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、黒化判定された画素（黒化判定画素）を検出した後、判定画素間隔だけ離れた画素（周辺画素）Ｐｓの判定結果を確認しているが、先に高輝度判定した画素Ｐｓを検出し、その後、判定画素間隔だけ離れた画素の黒化判定の結果を確認してもよい。
【００６１】
また、高輝度判定には１つの閾値ＴＨ１を用いているが、黒化現象開始点用と黒化現象終了点用とで別の高輝度判定用閾値を設定してもよい。
【００６２】
また、判定画素間隔Ｄｐｓは、画素部での間引き処理などにより高輝度画素と黒化画素の間隔が変化する可能性があるため、変更可能であることが望ましい。
【００６３】
そこで、上記黒化検出回路１１１は、前記画素部１０１を構成する各画素毎に順次入力される上記デジタル信号Ｄｓの信号レベルに基づいて、注目画素の信号レベルが閾値レベルＴＨ２より小さいとき、該注目画素が黒化画素であると判定する黒化画素検出部１１１ａと、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該注目画素から既定の画素数に相当する間隔だけ離れた周辺画素の信号レベルが、該閾値レベルＴＨ２より大きい閾値レベルＴＨ１より大きいとき、該周辺画素が第１の高輝度画素Ｐｓであると判定する高輝度画素検出部と、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該閾値レベルＴＨ１より大きい信号レベルを有する第２の高輝度画素Ｐｅを検出したとき、黒化判定終了信号Ｅｄを出力する黒化現象終了判定回路１１１ｃと、該注目画素が黒化画素であると判定され、かつ該周辺画素が高輝度画素であると判定されたとき、該第１の高輝度画素Ｐｓの、該注目画素Ｐｄ側に隣接して位置する画素を黒化現象の発生開始位置として検出し、その後、該黒化判定終了信号Ｅｄを受けたとき、該第１の高輝度画素Ｐｓと該第２の高輝度画素Ｐｅとの間で黒化現象が発生していると判定する黒化現象発生判定部１１１ｄを備えている。
【００６４】
ここで、上記高輝度画素検出部は、前記各画素毎に順次入力される前記デジタル信号を遅延する遅延器１１１ｅと、該遅延器１１１ｅから出力されるデジタル信号Ｄｄｓの信号レベルが、該閾値レベルＴＨ１より大きいとき、該注目画素Ｐｄに対する周辺画素Ｐｓが高輝度画素であると判定し、その判定出力Ｌｄを出力する高輝度判定回路１１１ｂとを有する。
【００６５】
図４は、上記黒化補正回路１１２にて、黒化現象発生箇所の画像データを補正する方法について示している。
【００６６】
黒化補正回路１１２は、黒化検出回路１１１より黒化検出信号Ｆｄが出力されたとき、図４に示すように、入力データを補正開始画素直前の画素データに置き換えて出力することにより黒化現象発生箇所の画像データの補正を行うものである。
【００６７】
このように、黒化現象発生箇所の補正に黒化現象補正開始画素直前の画素データを用いることで、補正箇所を違和感なく補正することができる。
【００６８】
また、その際、偶数番目の黒化判定画素の画素データ（信号レベル）は、偶数番目の非黒化画素の画素データに、奇数番目の黒化画素の画素データ（信号レベル）は、奇数番目の非黒化画素の画素データに置き換えることでさらに、違和感のない補正画像を得ることができる。このような画素データの置き換えは、カラーフィルタの配列を考慮したものであり、同じ色のカラーフィルタを有する画素間で行われるようにするためである。ここでは、カラーフィルタとしては、緑、赤、青の三色のカラーフィルタを用いており、１つの画素行では緑カラーフィルタと赤カラーフィルタとが交互に配列され、該画素行に隣接する画素行では、青カラーフィルタと緑カラーフィルタとが交互に配列され、さらに、隣接する画素行間で、緑カラーフィルタが隣り合わないようにこれらのカラーフィルタが配列されている。但し、カラーフィルタの配列および色の種類は上記のものに限定されるものではない。
【００６９】
次に動作について説明する。
【００７０】
この実施形態１の固体撮像装置１００ａでは、画素部１０１からは、被写体の撮像により得られたアナログ画像信号ＡｓがＡ／Ｄ変換部１０２に出力され、該Ａ／Ｄ変換部１０２では、該アナログ画像信号Ａｓがデジタル画像信号Ｄｓに変換される。
【００７１】
このデジタル画像信号Ｄｓはデジタル信号処理部１１０で信号処理され、被写体の画像データＩｄとして出力される。
【００７２】
また、デジタル信号処理部１１０では、該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、黒化検出回路１１１により撮像画像における黒化発生箇所の検出が行われ、該黒化検出回路１１１の検出出力Ｆｄに基づいて黒化補正回路１１２では、黒化発生箇所の画素の信号レベルが補正され、補正されたデジタル画像信号Ｃｓがデジタル信号処理回路１１３に出力される。すると、該デジタル信号処理回路１１３では、補正されたデジタル画像信号Ｃｓに対して画像サイズの縮小などの信号処理が施され、この信号処理により表示用の画像データＩｄが出力される。
【００７３】
以下このときの黒化検出回路１１１での動作について説明する。
【００７４】
まず、黒化画素検出回路１１１ａでは、上記画素部１０１を構成する各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号の信号レベルに基づいて、注目画素Ｐｂの信号レベルが閾値レベルＴＨ２より小さいとき、該注目画素Ｐｂが黒化画素であると判定する。
【００７５】
また、上記黒化画素検出回路１１１ａへのデジタル画像信号Ｄｓは遅延器１１１ｅにより、既定数の画素間隔に相当する時間だけ遅延され、遅延されたデジタル画像信号Ｄｓは、高輝度画素検出回路１１１ｂに入力される。すると、高輝度画素検出回路１１１ｂは、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該注目画素Ｐｂから既定の画素数に相当する間隔（既定数の画素間隔）だけ離れた周辺画素Ｐｓの信号レベルが、該閾値レベルＴＨ２より大きい閾値レベルＴＨ１より大きいとき、該周辺画素Ｐｓが高輝度画素であると判定する。
【００７６】
さらに、黒化現象終了判定回路１１１ｃは、該各画素毎に順次入力されるデジタル画像信号の信号レベルに基づいて、閾値レベルＴＨ１より大きい信号レベルを有する高輝度画素Ｐｅを検出したとき、黒化判定終了信号Ｅｄを出力する。
【００７７】
そして、上記黒化現象発生判定回路１１１ｄは、該注目画素Ｐｂが黒化画素であると判定され、かつ該周辺画素Ｐｓが高輝度画素であると判定されたとき、該高輝度画素Ｐｓの、該注目画素Ｐｂ側に隣接して位置する画素を黒化現象の発生開始位置として検出し、その後、該黒化判定終了信号Ｐｅを受けたとき、該高輝度画素Ｐｓと該高輝度画素Ｐｅとの間Ｒｂで黒化現象が発生していると判定する。
【００７８】
このように本実施形態１では、固体撮像素子のデジタル信号処理部において黒化現象発生箇所を検出する黒化検出回路、および黒化現象発生箇所と判定された画素データを補正する黒化補正回路を有し、アナログ信号に影響なく黒化現象を補正する。これは、固体撮像素子において発生する黒化現象をアナログ回路部分に追加した機能により補正すると黒化現象発生箇所以外においてもアナログ信号に影響を与える可能性があるためであり、この実施形態１では、アナログ信号に影響を与えない方法で黒化現象を補正することができる。
【００７９】
以上のように本実施形態１では、被写体の撮像により該被写体の画像データを出力する固体撮像装置において、該被写体を撮像してそのアナログ画像信号を生成する撮像部と、該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡＤ変換部と、該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、該被写体の画像における黒化現象の発生箇所を検出する黒化検出回路と、該黒化検出回路の出力に基づいて、該黒化現象の発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の信号レベルを補正する黒化補正回路とを備えたので、画素から読み出されたアナログ信号およびそのＡＤ変換処理に悪影響を与えることなく、黒化現象を検出して、該黒化現象が発生している個所の画素の信号レベルを補正することができる。
【００８０】
また、入力されるデジタル画像信号を遅延する遅延器を用いて、黒化判定の対象となる注目画素と、該注目画素近傍の、高輝度判定の対象となる周辺画素との間隔を変更可能としたので、固体撮像装置の用途などに応じて、注目画素とその近傍の、高輝度判定の対象となる周辺画素との間隔を変えることにより、黒化現象発生の誤判定を抑えることができる。
【００８１】
また、前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶し、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルと置き換えるので、黒化発生画素の信号レベルの補正を違和感なく行うことができる。
【００８２】
また、前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶し、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該黒化発生画素と同じ色のカラーフィルタを有する高輝度画素の信号レベルで置き換えるので、カラーフィルタを有する固体撮像装置において、黒化発生画素の信号レベルの補正を違和感なく行うことができる。
【００８３】
また、本実施形態においては、黒化現象発生開始位置を決める画素の高輝度判定を行うときの閾値と、黒化現象発生終了位置を決める画素の高輝度判定を行うときの閾値とを異なる値とすることにより、黒化現象発生開始位置の判定と、黒化現象発生終了位置の判定との間で、判定のしやすさを変えることができる。
【００８４】
なお、本実施形態１においては、黒化現象発生箇所の補正に黒化現象発生箇所左側の画素のデータ（信号レベル）を用いているが、これは、黒化現象発生箇所右側の画素のデータ（信号レベル）を用いてもよい。
【００８５】
また、黒化現象発生個所Ｒｂに位置する画素（黒化発生画素）の信号レベルを補正する際には、黒化発生画素の信号レベルを、黒化現象発生個所Ｒｂに隣接する画素の画素データを用いているが、黒化現象発生個所Ｒｂに位置する画素（黒化発生画素）の信号レベルを補正する際には、黒化発生画素の信号レベルを一定の画素データに置き換えてもよい。
【００８６】
さらに、本実施形態１では、黒化現象発生箇所における信号レベルの、水平方向における変化に基づいて黒化現象発生箇所の検出を行う場合について示したが、黒化現象発生箇所における信号レベルは、垂直方向にも同様の特徴がみられるため、上記実施形態１と同様に、垂直方向での信号レベルに基づいて黒化現象発生箇所の判定を行うこともでき、さらに、水平方向と垂直方向の両方での信号レベルに基づいて黒化現象発生箇所の判定を行うことも可能である。
（実施形態２）
本発明の実施形態２による固体撮像装置は、上記実施形態１に、間引き処理に応じて高輝度画素検出回路入力の遅延量を変更する機能を追加したものであり、以下詳述する。
【００８７】
図５は、この実施形態２による固体撮像装置を説明するブロック図であり、図５（ａ）は該固体撮像装置の全体構成を示し、図５（ｂ）は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。
【００８８】
本実施形態２の固体撮像装置２００ａは、１チップ化された固体撮像素子２００と、該固体撮像素子２００を制御する制御部２０３とを有する。該固体撮像素子２００は、該被写体からの光信号を光電変換し、該光電変換により得られた光電変換信号Ａｓをアナログ信号として取り出す画素部（撮像部）２０１と、該画素部２０１により取り出されたアナログ信号Ａｓをデジタル信号Ｄｓに変換するＡ／Ｄ変換部１０２と、該Ａ／Ｄ変換部１０２からのデジタル信号Ｄｓにデジタル信号処理を施して画像データＩｄを出力するデジタル信号処理部２１０とを有している。
【００８９】
ここで、上記画素部２０１は、上記制御部２０３からの制御信号Ｐｃにより間引き処理が行われるよう構成されている。
【００９０】
また、この実施形態２のデジタル信号処理回路２１０は、実施形態１のデジタル信号処理回路１１０における黒化検出回路１１１に代わる黒化検出回路２１１を有するものであり、該黒化検出回路２１１は、実施形態１の黒化検出回路１１１の機能に加えて、制御部２０３からの制御信号Ｄｃにより、該画素部２０１での間引き処理に応じた黒化検出が行われるよう構成されている。
【００９１】
つまり、この黒化検出回路２１１は、実施形態１の黒化検出回路１１１の遅延器１１１ｅに代えて、制御部２０３からの制御信号Ｄｃにより遅延量を変更可能な遅延器２１１ｅを備えたものである。
【００９２】
このような構成の実施形態２の固体撮像装置２００ａでは、画素部２０１での被写体の撮像時に、制御部２０３からの制御信号Ｐｃにより画素からの光電変換信号の読み出しの間引き処理が行われるときには、遅延器２１１ｅは、制御部２０３からの制御信号Ｄｃにより、その遅延量が該間引き処理に応じた値に調整される。
【００９３】
これにより、間引き処理により、高輝度画素と黒化画素との間隔が変化する場合でも、黒化検出回路２１１での黒化現象発生の判定を良好に行うことができる。
【００９４】
なお、上記各実施形態では、黒化判定画素から判定画素間隔だけ離れた画素が高輝度画素であると判定されたとき、黒化現象が発生していると判定しているが、黒化現象の発生を判定する条件は、これに限るものではなく、さらなる条件を追加してもよい。
（実施形態３）
本発明の実施形態３による固体撮像装置は、上記実施形態１の判定条件の他に、シャッタ期間が所定期間より短いという条件が満たされたとき、黒化現象が発生していると判定するようにしたものである。
【００９５】
すなわち、図６は、この実施形態３による固体撮像装置を説明するブロック図であり、図６（ａ）は該固体撮像装置の全体構成を示し、図６（ｂ）は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。
【００９６】
この実施形態３の固体撮像装置３００ａは、１チップ化された固体撮像素子３００と、該固体撮像素子３００を制御する制御部３０３とを有する。
【００９７】
該固体撮像素子３００は、該被写体からの光信号を光電変換し、該光電変換により得られた光電変換信号Ａｓをアナログ信号として取り出す画素部（撮像部）３０１と、該画素部３０１により取り出されたアナログ信号Ａｓをデジタル信号Ｄｓに変換するＡ／Ｄ変換部１０２と、該Ａ／Ｄ変換部１０２からのデジタル信号Ｄｓにデジタル信号処理を施して画像データＩｄを出力するデジタル信号処理部３１０とを有している。
【００９８】
ここで、上記画素部３０１は、上記制御部３０３からの制御信号Ｓｃにより画素部３０１でのシャッター期間が調整されるよう構成されている。この制御部３０３は、デジタル信号処理部３１０から出力される画像データＩｄに基づいて、被写体の輝度が高いほど、つまり単位時間当たりの露光量が増大するほど、上記シャッター期間が短くなるよう画素部３０１を制御するものである。
【００９９】
また、この実施形態３のデジタル信号処理回路３１０は、実施形態１のデジタル信号処理回路１１０における黒化検出回路１１１に代わる黒化検出回路３１１を有するものであり、該黒化検出回路３１１は、実施形態１の黒化検出回路１１１の機能に加えて、シャッター期間が設定値より短いとき、つまり、露光量が多いときに、黒化発生箇所の判定を行う構成となっている。
【０１００】
つまり、この黒化検出回路３１１は、実施形態１の黒化検出回路１１１における検出回路１１１ａおよび１１１ｂ、判定回路１１１ｃ、遅延器とともに、制御部３０３からの制御信号Ｓｃを受け、該制御信号Ｓｃが示すシャッタ期間が、レジスタ３１１ｇに保持されたシャッタ期間（設定値）より小さいとき、判定指令信号Ｓｈを出力するシャッタ期間判定回路３１１ｆと、上記各回路１１１ａ〜１１１ｃ、３１１ｆからの出力信号に基づいて黒化現象発生の判定を行う黒化現象発生判定回路３１１ｄとを有している。
【０１０１】
この黒化現象発生判定回路３１１ｄは、上記実施形態１の黒化現象発生判定回路１１１ｄでの黒化現象判定条件に加えて、上記シャッタ期間が設定値より小さいという条件が満たされたとき、上記黒化判定を行うものである。
【０１０２】
次に作用効果について説明する。
【０１０３】
この実施形態３では、上記実施形態１の効果に加えて以下の効果が得られる。
【０１０４】
ここで、黒化現象発生時の撮像状態について考える。黒化現象は固体撮像素子で高輝度な被写体を撮像した場合に光リークによりリセットレベルが信号レベル付近まで大きくなることにより発生する。よって、黒化現象が発生する場合は高輝度な被写体を撮像しているため、黒化現象が発生しない被写体撮像時に比べ必然的にシャッタ期間が短くなっている。そこで、シャッタ期間がある値より短い場合のみ黒化現象検出を行うようにすることで、黒化現象検出の誤判定を減らすことができる。
【０１０５】
言い換えると、黒化現象が発生していない通常の画像においても、図３の黒化判定閾値（ＴＨ２）より信号レベルが小さい黒化判定画素から判定画素間隔だけ離れた箇所に白傷や高輝度な被写体などの高い信号レベルのものがあった場合、この箇所が、黒化現象が発生していないにも関わらず黒化現象発生箇所と判定され、その信号レベルの補正が行われてしまうのを回避することができる。
【０１０６】
このように本実施の形態では黒化検出回路に黒化現象が発生したと判定するための条件を追加することにより黒化検出回路での誤検出を防止することができる。
【０１０７】
また、上記実施形態では、閾値としてのシャッタ期間を保持するレジスタ３１１ｇには外部端子Ｔ３が設けられている。このため、黒化発生箇所の検出を開始するシャッタ期間の閾値は外部より変更可能である。
（実施形態４）
本発明の実施形態４による固体撮像装置は、上記実施形態１の判定条件の他に、高輝度判定された画素が連続しているという条件が満たされたとき、黒化現象が発生していると判定するようにしたものである。
【０１０８】
図７は、この実施形態４による固体撮像装置を説明するブロック図であり、図７（ａ）は該固体撮像装置の全体構成を示し、図７（ｂ）は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。
【０１０９】
本実施形態４の固体撮像装置４００ａは１チップ化された固体撮像素子４００を有し、該固体撮像素子４００は、上記実施形態１と同一の画素部１０１およびＡ／Ｄ変換部１０２を備えるとともに、上記実施形態１の固体撮像素子１００におけるディジタル信号処理部１１０に代えて、黒化現象発生の判定条件が異なるデジタル信号処理回路４１０を備えたものであり、その他の構成は実施形態１のものと同一である。
【０１１０】
つまり、この実施形態４のデジタル信号処理回路４１０は、実施形態１のデジタル信号処理回路１１０における黒化検出回路１１１に代わる黒化検出回路４１１を有するものである。この黒化検出回路４１１は、上記実施形態１の高輝度画素検出回路１１１ｂに代えて、注目画素からある一定の画素間隔だけ離れた複数の画素の信号レベルが、ある一定のレベルＴＨ１より大きいことを検出したとき、高輝度画素検出信号を出力する高輝度画素検出回路４１１ｂを備えたものである。この高輝度画素検出回路４１１ｂは、黒化判定閾値（ＴＨ２）より小さいと判定された画素から判定画素間隔離れた画素が、高輝度画素であるか否かを判定する際に、高輝度判定された画素が複数個数連続していることを合わせて判定している。また、高輝度画素検出回路４１１ｂは、この高輝度画素の連続数の上限および下限を外部から設定するための端子Ｔ４ａおよびＴ４ｂが設けられている。ただし、高輝度画素検出回路４１１ｂは、この高輝度画素の連続数の上限および下限を設定するための端子を有していないものでもよい。
【０１１１】
次に作用効果について説明する。
【０１１２】
この実施形態４では、上記実施形態１の効果に加えて以下の効果が得られる。
【０１１３】
つまり、黒化現象が発生するような高輝度な被写体を撮像した場合、黒化現象発生箇所の周囲には図８に示すように高輝度判定される高い信号レベルの画素Ｐｓ１〜Ｐｓ３が複数連続するので、黒化判定閾値（ＴＨ２）より小さいと判定された画素Ｐｂから判定画素間隔Ｄｐｓだけ離れた画素Ｐｓ３が高輝度判定されているかを確認する際に高輝度判定された画素が連続していることを合わせて確認することにより、白傷等による誤検出を抑えることが可能となる。
（実施形態５）
本発明の実施形態５による固体撮像装置は、上記実施形態３の判定条件の他に、高輝度判定された画素が連続しているという条件が満たされたとき、黒化現象が発生していると判定するようにしたものである。つまり、実施形態３と実施形態４の特徴を組み合わせたものである。
【０１１４】
図９は、この実施形態５による固体撮像装置を説明するブロック図であり、図９（ａ）は該固体撮像装置の全体構成を示し、図９（ｂ）は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。
【０１１５】
本実施形態５の固体撮像装置５００ａは、１チップ化された固体撮像素子５００と、該固体撮像素子５００を制御する制御部５０３とを有する。該固体撮像素子５００は、該被写体からの光信号を光電変換し、該光電変換により得られた光電変換信号Ａｓをアナログ信号として取り出す画素部（撮像部）５０１と、該画素部５０１により取り出されたアナログ信号Ａｓをデジタル信号Ｄｓに変換するＡ／Ｄ変換部１０２と、該Ａ／Ｄ変換部１０２からのデジタル信号Ｄｓにデジタル信号処理を施して画像データＩｄを出力するデジタル信号処理部５１０とを有している。
【０１１６】
ここで、上記画素部５０１および制御部５０３は、実施形態３の固体撮像装置３００における画素部３０１および制御部３０３と同一のものである。つまり、該画素部５０１は、上記制御部５０３からの制御信号Ｓｃにより画素部５０１でのシャッター期間が調整されるよう構成されている。この制御部５０３は、デジタル信号処理部５１０から出力される画像データＩｄに基づいて、被写体の輝度が高いほど、つまり単位時間当たりの露光量が増大するほど、上記シャッター期間が短くなるよう画素部５０１を制御するものである。
【０１１７】
また、この実施形態５のデジタル信号処理回路５１０は、実施形態４のデジタル信号処理回路４１０における黒化検出回路４１１に代わる黒化検出回路５１１を有するものであり、該黒化検出回路５１１は、実施形態４の黒化検出回路４１１の機能に加えて、シャッター期間が設定値より短いとき、つまり、露光量が多いときに、黒化発生箇所の判定を行う構成となっている。
【０１１８】
つまり、この黒化検出回路５１１は、実施形態４の黒化検出回路４１１における検出回路１１１ａおよび４１１ｂ、判定回路１１１ｃ、および遅延器１１１ｅとともに、該制御部５０３からの制御信号Ｓｃを受け、該制御信号Ｓｃが示すシャッタ期間が、レジスタ３１１ｇに保持されたシャッタ期間（設定値）より小さいとき、判定指令信号Ｓｈを出力するシャッタ期間判定回路３１１ｆと、上記各回路１１１ａ、４１１ｂ、１１１ｃ、および３１１ｆからの出力信号に基づいて黒化現象発生の判定を行う黒化現象発生判定回路５１１ｄとを有している。
【０１１９】
この黒化現象発生判定回路５１１ｄは、上記実施形態４の黒化現象発生判定回路１１１ｄでの黒化現象判定条件に加えて、上記シャッタ期間が設定値より小さいという条件が満たされたとき、上記黒化判定を行うものである。
【０１２０】
このような構成の実施形態５では、上記実施形態４の効果に加えて、上記実施形態３と同様、シャッタ期間がある値より短い場合のみ黒化現象検出を行うようにすることで、黒化現象検出の誤判定を減らすことができる。その結果、つまり、黒化検出回路の動作条件を制限することおよび黒化現象検出のための条件を追加することにより、黒化発生の誤検出、さらに黒化発生箇所での画素の信号レベルの誤補正なく、黒化現象発生箇所の検出およびその画素の信号レベルの補正を実現することができる。
【０１２１】
なお、上記各実施形態では、固体撮像装置として、１チップの固体撮像素子内にデジタル信号処理部を搭載したものを示しているが、本発明の固体撮像装置は、画素部およびＡ／Ｄ変換部を含む固体撮像素子と、該固体撮像素子からの出力信号の信号処理を行う信号処理部とを別のチップで構成したものでもよい。
（実施形態６）
図１０は、本発明の実施形態６による固体撮像装置を示すブロック図である。
【０１２２】
この実施形態６の固体撮像装置６００ａは、被写体の撮像を行う固体撮像素子６００と、該固体撮像素子からの出力信号を信号処理する画像信号処理装置６１０ａとを有し、該固体撮像素子６００と画像信号処理装置６１０ａとを別チップで構成したものである。
【０１２３】
ここで、該固体撮像素子６００は、実施形態２の固体撮像素子２００と同様、該被写体からの光信号を光電変換し、該光電変換により得られた光電変換信号Ａｓをアナログ信号として取り出す画素部（撮像部）と、該画素部により取り出されたアナログ信号Ａｓをデジタル信号Ｄｓに変換するＡ／Ｄ変換部とを有している。また、該画像信号処理装置６１０ａは、実施形態２におけるデジタル信号処理部２１０とその制御部２０３とを含む構成となっている。
【０１２４】
このような構成の実施形態６の固体撮像装置６００ａにおいても、上記実施形態２の固体撮像装置と同様の効果が得られる。
【０１２５】
なお、上記実施形態６では、固体撮像装置を構成する固体撮像素子とその信号処理部とを別チップで構成する例として、実施形態２の固体撮像装置の構成を例に挙げているが、固体撮像素子とその信号処理部とを別チップで構成した固体撮像装置は、上記実施形態１、３ないし５のいずれの固体撮像装置であってよい。
（実施形態７）
なお、上記実施形態１〜６では、特に説明しなかったが、上記実施形態１〜６の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態１〜６の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
【０１２６】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明は、固体撮像装置、信号処理装置、および電子情報機器の分野において、ＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子で、黒化現象の発生を検出して光電変換信号の出力レベルを補正するようにしたもの、および該黒化現象の発生検出および該出力レベルの補正を行う信号処理装置、並びに、該固体撮像素子および該信号処理装置を用いた、デジタルカメラやビデオカメラなどの電子情報機器に関するものであり、画素から読み出されたアナログ信号およびそのＡＤ変換処理に悪影響を与えることなく、黒化現象を検出して、該黒化現象が発生している個所の画素の信号レベルを補正することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を示すブロック図であり、図１（ａ）は該固体撮像装置の全体構成を示し、図１（ｂ）は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。
【図２】図２は、上記実施形態１の固体撮像装置を説明する図であり、被写体の撮像画像における黒化現象発生箇所での信号レベルの変化をグラフで示している。
【図３】図３は、図２に示す黒化現象発生部分での信号レベルの変化を画素単位で示す図である。
【図４】図４は、上記実施形態１の固体撮像装置を説明する図であり、黒化補正回路１１２にて、黒化現象発生箇所の画像データを補正する方法について示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態２による固体撮像装置を説明するブロック図であり、図５（ａ）は該固体撮像装置の全体構成を示し、図５（ｂ）は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。
【図６】図６は、本発明の実施形態３による固体撮像装置を説明するブロック図であり、図６（ａ）は該固体撮像装置の全体構成を示し、図６（ｂ）は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。
【図７】図７は、この実施形態４による固体撮像装置を説明するブロック図であり、図７（ａ）は該固体撮像装置の全体構成を示し、図７（ｂ）は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。
【図８】図８は、上記実施形態４の固体撮像装置を説明する図であり、被写体の撮像画像における黒化現象発生箇所での信号レベルの変化を画素単位で示している。
【図９】図９は、この実施形態５による固体撮像装置を説明するブロック図であり、図９（ａ）は該固体撮像装置の全体構成を示し、図９（ｂ）は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態６による固体撮像装置を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、従来のＣＭＯＳイメージセンサを説明する図であり、該ＣＭＯＳイメージセンサにおける画素の構成を示している。
【図１２】図１２は、上記従来のＣＭＯＳイメージセンサの動作を説明する図である。
【符号の説明】
【０１２９】
１００ａ、２００ａ、３００ａ、４００ａ、５００ａ、６００ａ  固体撮像装置
１００、２００、３００、４００、５００、６００  固体撮像素子
１０１、２０１、３０１、５０１  画素部（撮像部）
１０２  Ａ／Ｄ変換部
１１０、２１０，３１０、４１０、５１０  デジタル信号処理部
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１  黒化検出回路
１１１ａ  黒化画素検出回路
１１１ｂ、４１１ｂ  高輝度画素検出回路
１１１ｃ  黒化現象終了判定回路
１１１ｄ、３１１ｄ、４１１ｄ  黒化現象発生判定回路
１１１ｅ、２１１ｅ  遅延器
１１２  黒化補正回路
１１３  デジタル信号処理回路
２０３、３０３、５０３  制御部
６１０ａ  画像信号処理装置
【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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