(57)【要約】【課題】インパルス応答特性を良好にし、画像上の白部分と黒部分の境界におけるにじみなどの現象を回避するとともに、黒レベル検出制御回路の出力信号をフィードバックする際に問題となる低帯域ノイズの影響を抑え、画像上の濃淡によるラインの発生を避ける。【解決手段】有効画素部とオプティカルブラック画素部とを有するイメージセンサ９０の出力信号が相関二重サンプリング回路１０の反転入力端子に入力され、相関二重サンプリング回路１０の出力電圧に低インピーダンスの直流電源６０から黒レベルクランプ用の固定直流電圧が重畳される。そして、黒レベル検出制御回路５０によって、相関二重サンプリング回路１０から出力される輝度信号からオプティカルブラック画素部の信号レベルである黒レベルが検出され、黒レベルが所定の値となるように制御するためのフィードバック制御電圧が生成され相関二重サンプリング回路１０の非反転入力端子に入力される。【選択図】図１
2009218682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサのオプティカルブラック部と有効画素部との信号レベルをサンプリングして前記オプティカルブラック部と有効画素部との信号レベルの差を求め、前記オプティカルブラック部の信号レベルを基準として前記オプティカルブラック部と有効画素部との信号レベルの差に基づいてオプティカルブラック部および有効画素部の信号レベルに対応した輝度信号を生成する第１のステップと、
前記輝度信号に固定直流電圧を重畳する第２のステップと、
前記固定直流電圧が重畳された前記輝度信号におけるオプティカルブラック部の輝度信号レベルを検出する第３のステップと、
前記第３のステップで検出されたオプティカルブラック部の輝度信号レベルを基に前記固定直流電圧が重畳された前記輝度信号におけるオプティカルブラック部の輝度信号レベルを所定の値にするフィードバック制御電圧を生成する第４のステップと、
前記第１のステップにおける前記オプティカルブラック部と有効画素部との信号レベルの差を前記フィードバック制御電圧の分だけ変化させる第５のステップとを含むフロントエンド信号処理方法。
【請求項２】
有効画素部とオプティカルブラック画素部とを有するイメージセンサの出力信号が一対の差動入力端子のうちの一方に入力される相関二重サンプリング回路と、
前記相関二重サンプリング回路の出力電圧に黒レベルクランプ用の固定直流電圧を重畳させる直流電源と、
前記相関二重サンプリング回路から出力される輝度信号からオプティカルブラック画素部の信号レベルである黒レベルを検出し、前記黒レベルが所定の値となるように制御するためのフィードバック制御電圧を生成して前記相関二重サンプリング回路の一対の差動入力端子のうちの他方に入力する黒レベル検出制御回路とを備えたフロントエンド信号処理回路。
【請求項３】
前記相関二重サンプリング回路は、前記一対の差動入力端子として反転入力端子と非反転入力端子とを有し、前記反転入力端子に前記イメージセンサの出力信号が入力され、前記非反転入力端子に前記黒レベル検出制御回路から出力されるフィードバック制御電圧が入力され、
前記イメージセンサの出力信号のうちのオプティカルブラック画素部の信号レベルをＶＳ０とし、有効画素部の信号レベルをＶＳ１とし、前記相関二重サンプリング回路の利得をＧＣＤＳとし、前記フィードバック制御電圧をＶＦＢとし、前記黒レベルクランプ用の固定直流電圧をＶＲＥＦとしたときに、前記相関二重サンプリング回路の出力電圧ＶＯは、次式
ＶＯ＝（ＶＳ０−ＶＳ１−ＶＦＢ）×ＧＣＤＳ＋ＶＲＥＦ
で表される請求項２記載のフロントエンド信号処理回路。
【請求項４】
前記相関二重サンプリング回路から前記黒レベル検出制御回路への信号経路中にアナログ・デジタル変換回路が挿入されている請求項２または３記載のフロントエンド信号処理回路。
【請求項５】
前記黒レベル検出制御回路から前記相関二重サンプリング回路の一対の差動入力端子のうちの他方へ至る信号経路中にバッファが設けられている請求項２から４のいずれか１項記載のフロントエンド信号処理回路。
【請求項６】
前記バッファは、低ノイズのボルテージフォロワ回路からなる請求項５記載のフロントエンド処理回路。
【請求項７】
前記バッファは、前記黒レベル検出制御回路から出力されるフィードバック制御電圧のレベルに応じて電流値を変化させる可変電流源と、前記可変電流源の電流が流れることによって電圧降下を生じる抵抗とからなる請求項５記載のフロントエンド処理回路。
【請求項８】
有効画素部とオプティカルブラック画素部とを有するイメージセンサと、
前記イメージセンサの出力信号を処理する、請求項２〜７の何れか１項に記載のフロントエンド信号処理回路とを備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサから出力されるアナログ信号を処理するフロントエンド信号処理方法およびフロントエンド信号処理回路と、フロントエンド信号処理回路を有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などのイメージセンサから出力されるアナログ信号は、まずフロントエンド信号処理回路で処理された後、後段のＤＳＰ（Digital Signal Processor）などへ出力される。
【０００３】
特許文献１には、イメージセンサやフロントエンド信号処理回路を有する撮像装置が開示されている。イメージセンサは、被写体からの光を受光して光電変換する有効画素部と光電変換を行わない光学的黒領域であるオプティカルブラック部（以下、ＯＢ部と言う。）とを有しており、有効画素部とＯＢ部に対応する出力信号を出力する。フロントエンド信号処理回路は、イメージセンサの出力信号をサンプリングしさらにデジタル輝度信号に変換する相関二重サンプリング・デジタル化部と、デジタル輝度信号の黒レベルを検出し、検出した黒レベルが設定レベルに一致するように、フィードバック制御を行う黒レベル検出・制御部とを有している。
【０００４】
黒レベル検出・制御部では、ＯＢ部に対応するデジタル輝度信号が所定の設定レベルに一致するようにフィードバック制御電圧を相関二重サンプリング・デジタル化部に供給し、有効画素部に対応するデジタル輝度信号の黒レベルが所定の設定レベルにクランプされるように相関二重サンプリング・デジタル化部を制御する。相関二重サンプリング・デジタル化部は、相関二重サンプリング回路とアナログ・デジタル変換回路とからなる。
【０００５】
クランプされた有効画素部に対応するデジタル輝度信号は、増幅されて後段のＤＳＰに出力される。相関二重サンプリング・デジタル化部は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）やＡ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）などの回路素子を備えており、黒レベル検出・制御部はＤ／Ａコンバータ（以下、「ＤＡＣ」と言う。）などの回路素子を備えている。
【０００６】
図４は、従来のこの種のフロントエンド信号処理回路を含む撮像装置のブロック図を示している。図４において、符号９０は例えばＣＣＤイメージセンサからなるイメージセンサを示す。このイメージセンサ９０は、有効画素部と、有効画素部の周辺に設けられたＯＢ部とを有する。
【０００７】
符号１０はイメージセンサ９０の出力信号をサンプリングする相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路を示す。この相関二重サンプリング回路１０は、入力端子７０に入力されるイメージセンサ９０の出力信号から輝度情報をサンプリングして、アナログ輝度信号を出力する。相関二重サンプリング回路１０には、具体的には、上記イメージセンサ９０の出力信号が一対の差動入力端子のうちの一方すなわち反転入力端子に入力され、他方すなわち非反転入力端子は接地されている。
【０００８】
符号２０は相関二重サンプリング回路１０の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を示す。
【０００９】
符号５０は、黒レベル検出制御回路を示す。この黒レベル検出制御回路５０は、Ａ／Ｄ変換器２０から出力されるデジタル信号に基づいて、ＯＢ部の輝度信号レベル、すなわち黒レベルを検出し、検出した黒レベルが所定の基準電圧と一致させるように制御するためのフィードバック制御電圧を出力する。そして、この黒レベル検出制御回路５０から出力されるフィードバック制御電圧は、バッファ４０を介して相関二重サンプリング回路１０に黒レベルクランプのためにフィードバックされる。以上のようなフィードバック制御によって、黒レベルが所定の値となるように、相関二重サンプリング回路１０の出力である輝度信号がクランプされる。
【００１０】
また、Ａ／Ｄ変換器２０の出力が、必要に応じてデジタルゲイン制御増幅器（ＤＧＣＡ）３０で所望のゲインで増幅され、その後出力端子８０から後段の信号処理回路へ送られる。
【００１１】
上記の相関二重サンプリング回路１０では、イメージセンサ９０の出力信号のうちのＯＢ部の信号レベルと有効画素部の信号レベルとをそれぞれサンプリングし、以下に示すような演算処理を行い、輝度信号を出力する。イメージセンサ９０の出力信号のうちのオプティカルブラック画素部の信号レベル（サンプリングによって得られる）をＶＳ０とし、有効画素部の信号レベル（サンプリングによって得られる）をＶＳ１とし、相関二重サンプリング回路１０の利得をＧＣＤＳとし、フィードバック制御電圧をＶＲＥＦＦＢとし、グラウンド電位をＶＧＮＤとしたときに、相関二重サンプリング回路１０の出力電圧ＶＯは、次式
ＶＯ＝（ＶＳ０−ＶＳ１−ＶＧＮＤ）×ＧＣＤＳ＋ＶＲＥＦＦＢ
で表される。この際、相関二重サンプリング回路１０の出力電圧ＶＯにおける黒レベルが所定の基準値となるように、フィードバック制御電圧ＶＲＥＦＦＢが調整される。
【特許文献１】特開平９−３２６６９８号公報
【特許文献２】特開２００７−２８２２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来のフロントエンド信号処理回路では、黒レベル検出制御回路５０から黒レベルクランプのためのフィードバック制御電圧を、バッファ４０を介して相関二重サンプリング回路１０にフィードバックしていた。
【００１３】
しかし、このような従来例の構成においては、黒レベル検出制御回路５０と相関二重サンプリング回路１０との間にバッファ４０が存在することが原因で、インパルス応答特性を良好なものにできなかった。
【００１４】
インパルス応答特性というのは、イメージセンサ９０の出力信号のレベルが、例えば、画像において白部分から黒部分へ急変する箇所や、逆に黒部分からから白部分へ急変する箇所に対応する、輝度信号のレベル急変時の応答特性のことである。例えば、例えば明るい街灯が点灯し、その背景が真っ暗であるような場面を撮影すると、真っ暗の背景の部分と明るい街灯の部分との境界で、輝度信号のレベルが急激に変化するが、このときの応答をインパルス応答と呼んでいる。
【００１５】
このように輝度信号のレベルが急変した場合において、バッファ４０の出力インピーダンスを回路構成上、十分に小さいものにできないことから、このレベル急変の影響がバッファ４０の出力部に伝わり、バッファ４０の出力電圧（フィードバック制御電圧）が一時的に変動することになる。その結果、相関二重サンプリング回路１０の出力信号における基準電圧、すなわち黒レベルが揺れることになる。そのため、撮影画像において、真っ暗な背景の部分と明るい街灯の部分との境界の付近で輝度が中間の値となって真っ暗な背景の部分と明るい街灯の部分との境界がにじむというような現象が生じた。
【００１６】
また、バッファ４０自体が発生源となる低帯域ノイズがそのまま、相関二重サンプリング回路１０の出力信号に重畳し、撮影した画像を表示したときに、この低帯域ノイズにより例えば画像上に水平方向のライン状の濃淡によるラインが現れるというような問題があった。
【００１７】
したがって、本発明の目的は、インパルス応答特性を良好にし、画像上の白部分と黒部分の境界におけるにじみなどの現象を回避することができるフロントエンド信号処理方法およびフロントエンド信号処理装置とそれを用いた撮像装置を提供することである。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、黒レベル検出制御回路の出力信号をフィードバックする際に問題となる低帯域ノイズの影響を抑え、画像上の濃淡によるラインの発生を避けることができるフロントエンド信号処理方法およびフロントエンド信号処理装置とそれを用いた撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明のフロントエンド信号処理方法は、イメージセンサのオプティカルブラック部と有効画素部との信号レベルをサンプリングしてオプティカルブラック部と有効画素部との信号レベルの差を求め、オプティカルブラック部の信号レベルを基準としてオプティカルブラック部と有効画素部との信号レベルの差に基づいてオプティカルブラック部および有効画素部の信号レベルに対応した輝度信号を生成する第１のステップと、
輝度信号に固定直流電圧を重畳する第２のステップと、
固定直流電圧が重畳された前記輝度信号におけるオプティカルブラック部の輝度信号レベルを検出する第３のステップと、
第３のステップで検出されたオプティカルブラック部の輝度信号レベルを基に固定直流電圧が重畳された輝度信号におけるオプティカルブラック部の輝度信号レベルを所定の値にするフィードバック制御電圧を生成する第４のステップと、
第１のステップにおけるオプティカルブラック部と有効画素部との信号レベルの差をフィードバック制御電圧の分だけ変化させる第５のステップとを含む。
【００２０】
この方法によれば、オプティカルブラック部および有効画素部の信号レベルに対応した輝度信号を生成して固定直流電圧に重畳する構成であるので、輝度信号のレベルの急変に影響を受けて固定直流電圧が変動することがなくなる。その結果、インパルス応答特性を良好にし、画像上の白部分と黒部分の境界におけるにじみなどの現象を回避することができる。
【００２１】
また、固定直流電圧が重畳された輝度信号におけるオプティカルブラック部の輝度信号レベルを所定の値にするようなフィードバック制御電圧の分だけ、オプティカルブラック部と有効画素部との信号レベルの差を変化させるので、フィードバック制御電圧が帰還される際に、たとえ低帯域ノイズの混入があっても、サンプリング動作自体が低帯域ノイズの除去用フィルタとして機能することになり、輝度信号における低帯域ノイズを十分に少なく抑えることができる。その結果、低帯域ノイズの影響を抑え、画像上の濃淡によるラインの発生を避けることができる。
【００２２】
また、本発明のフロントエンド信号処理装置は、有効画素部とオプティカルブラック画素部とを有するイメージセンサの出力信号が一対の差動入力端子のうちの一方に入力される相関二重サンプリング回路と、相関二重サンプリング回路の出力電圧に黒レベルクランプ用の固定直流電圧を重畳する直流電源と、相関二重サンプリング回路から出力される輝度信号からオプティカルブラック画素部の信号レベルである黒レベルを検出し、黒レベルが所定の値となるように制御するためのフィードバック制御電圧を生成して相関二重サンプリング回路の一対の差動入力端子のうちの他方に入力する黒レベル検出制御回路とを備えている。
【００２３】
この構成によれば、黒レベルが所定の値となるように制御するためのフィードバック制御電圧を相関二重サンプリング回路の一対の差動入力端子のうちの他方に入力する構成とし、相関二重サンプリング回路の出力電圧に、直流電源から固定直流電圧を重畳するようにしたので、相関二重サンプリング回路の出力信号のレベルの急変に影響を受けて固定直流電圧が変動することがほとんどなくなる。その結果、インパルス応答特性を良好にし、画像上の白部分と黒部分の境界におけるにじみなどの現象を回避することができる。
【００２４】
また、フィードバック制御電圧を相関二重サンプリング回路の一対の差動入力端子のうちの他方に入力する構成としたので、フィードバック制御電圧が相関二重サンプリング回路に帰還される経路で、たとえ低帯域ノイズの混入があっても、相関二重サンプリング回路自体が低帯域ノイズの除去用フィルタとして機能することになり、相関二重サンプリング回路の出力における低帯域ノイズを十分に少なく抑えることができる。その結果、黒レベル検出制御回路の出力信号をフィードバックする際に問題となる低帯域ノイズの影響を抑え、画像上の濃淡によるラインの発生を避けることができる。
【００２５】
上記構成のフロントエンド信号処理装置においては、相関二重サンプリング回路は、一対の差動入力端子として反転入力端子と非反転入力端子とを有し、反転入力端子にイメージセンサの出力信号が入力され、非反転入力端子に黒レベル検出制御回路から出力されるフィードバック制御電圧が入力され、イメージセンサの出力信号のうちのオプティカルブラック画素部の信号レベルをＶＳ０とし、有効画素部の信号レベルをＶＳ１とし、相関二重サンプリング回路の利得をＧＣＤＳとし、フィードバック制御電圧をＶＦＢとし、黒レベルクランプ用の固定直流電圧をＶＲＥＦとしたときに、相関二重サンプリング回路の出力電圧ＶＯは、次式
ＶＯ＝（ＶＳ０−ＶＳ１−ＶＦＢ）×ＧＣＤＳ＋ＶＲＥＦ
で表される。
【００２６】
上記構成のフロントエンド信号処理装置においては、相関二重サンプリング回路から黒レベル検出制御回路への信号経路中にアナログ・デジタル変換回路が挿入されていることが好ましい。黒レベル検出制御回路から相関二重サンプリング回路の一対の差動入力端子のうちの他方へ至る信号経路中にバッファが設けられていることが好ましい。
【００２７】
上記バッファとしては、例えば低ノイズのボルテージフォロワ回路が考えられる。また、バッファとしては、黒レベル検出制御回路から出力されるフィードバック制御電圧のレベルに応じて電流値を変化させる可変電流源と、可変電流源の電流が流れることによって電圧降下を生じる抵抗とからなる構成であってもよい。
【００２８】
本発明の撮像装置は、有効画素部とオプティカルブラック画素部とを有するイメージセンサと、イメージセンサの出力信号を処理する上記した本発明のフロントエンド信号処理回路とを備えている。
【００２９】
この構成によれば、上記のフロントエンド信号処理装置と同様の作用効果を有する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、輝度信号のレベルの急変に影響を受けて固定直流電圧が変動することがほとんどなくなる。その結果、インパルス応答特性を良好にすることができる。
【００３１】
また、フィードバック制御電圧が帰還される経路で、たとえ低帯域ノイズの混入があっても、サンプリング処理自体が低帯域ノイズの除去用フィルタとして機能することになり、輝度信号における低帯域ノイズを十分に少なく抑えることができる。その結果、フィードバック制御電圧に含まれる低帯域ノイズの影響を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１のフロントエンド信号処理回路を含む撮像装置のブロック図を示している。図１において、符号９０は例えばＣＣＤイメージセンサからなるイメージセンサを示す。このイメージセンサ９０は、被写体からの光を受光して光電変換する有効画素部と、有効画素部の周辺に設けられた光電変換を行わない光学的黒領域であるＯＢ部とを有する。また、このイメージセンサ９０は、有効画素部とＯＢ部とに対応する信号を水平ライン毎に読み出して出力する。イメージセンサ９０の出力には、光が入射しない状態でも結晶欠陥により生じる暗電流が含まれている。ＯＢ部の信号は、有効画素部の信号からこの暗電流の直流分を除去するために用いられる。
【００３４】
符号１０はイメージセンサ９０の出力信号をサンプリングする相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路を示す。この相関二重サンプリング回路１０は、入力端子７０に入力されるイメージセンサ９０の出力信号から輝度情報をサンプリングして、アナログ輝度信号を出力する。相関二重サンプリング回路１０には、具体的には、上記イメージセンサ９０の出力信号が一対の差動入力端子のうちの一方すなわち反転入力端子に入力される。相関二重サンプリング回路１０の一対の差動入力端子のうちの他方すなわち非反転入力端子は、従来例とは異なり、黒レベル制御のためのフィードバック制御電圧が入力される（後述する）。なお、相関二重サンプリングは、周知のように、イメージセンサ９０の出力信号のうちのＯＢ部の信号と有効画素部の信号とをそれぞれサンプリングし、両サンプリングデータの差を有効画素部の輝度信号として出力するものである。
【００３５】
符号６０は相関二重サンプリング回路１０の出力信号における黒レベルを所定の基準値に固定するための基準電圧（固定直流電圧）を発生する低インピーダンスの直流電源を示す。この直流電源６０は、フロントエンド信号処理装置の動作用電源電圧を降圧するなどして構成し、その電圧出力部には、電圧安定化用の外付け容量が接続されていて、低インピーダンス電源を構成している。この構成によって、相関二重サンプリング回路１０の出力信号のレベルが急変しても、直流電源６０から相関二重サンプリング回路１０の出力電圧に重畳する直流電圧はほとんど変動しないようにできる。
【００３６】
符号２０は相関二重サンプリング回路１０の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を示す。
【００３７】
符号５０は、黒レベル検出制御回路を示す。この黒レベル検出制御回路５０は、Ａ／Ｄ変換器２０から出力されるデジタル信号に基づいて、ＯＢ部の輝度信号レベル、すなわち黒レベルを検出し、検出した黒レベルが所定の基準電圧と一致させるように制御するためのフィードバック制御電圧を出力する。そして、この黒レベル検出制御回路５０から出力されるフィードバック制御電圧は、バッファ４０を介して相関二重サンプリング回路１０の入力側に黒レベル制御のためにフィードバックされる。以上のようなフィードバック制御によって、黒レベルが所定の値となるように、相関二重サンプリング回路１０の出力である輝度信号のレベルが制御される。
【００３８】
上記のバッファ４０は、例えばボルテージフォロワ回路４１から構成される。このボルテージフォロワ回路４１として、低帯域ノイズの少ない低ノイズタイプのものが好ましい。
【００３９】
また、Ａ／Ｄ変換器２０の出力が、必要に応じてデジタルゲイン制御増幅器（ＤＧＣＡ）３０で所望のゲインで増幅され、その後出力端子８０から後段の信号処理回路へ送られる。
【００４０】
上記の相関二重サンプリング回路１０では、イメージセンサ９０の出力信号のうちのＯＢ部の信号レベルと有効画素部の信号レベルとをそれぞれサンプリングし、以下に示すような演算処理を行い、輝度信号を出力する。イメージセンサ９０の出力信号のうちのオプティカルブラック画素部の信号レベル（サンプリングによって得られる）をＶＳ０とし、有効画素部の信号レベル（サンプリングによって得られる）をＶＳ１とし、相関二重サンプリング回路１０の利得をＧＣＤＳとし、フィードバック制御電圧をＶＦＢとし、黒レベルクランプ用の固定直流電圧をＶＲＥＦとしたときに、相関二重サンプリング回路の出力電圧ＶＯは、次式
ＶＯ＝（ＶＳ０−ＶＳ１−ＶＦＢ）×ＧＣＤＳ＋ＶＲＥＦ
で表される。この際、相関二重サンプリング回路１０の出力電圧ＶＯにおける黒レベルが所定の基準値となるように、フィードバック制御電圧ＶＦＢが調整される。
【００４１】
この実施の形態では、黒レベルが所定の値となるように制御するためのフィードバック制御電圧を相関二重サンプリング回路１０の一対の差動入力端子のうちの非反転入力端子に入力する構成とし、相関二重サンプリング回路１０の出力電圧に、低インピーダンスの直流電源６０から固定直流電圧を重畳するようにしたので、相関二重サンプリング回路１０の出力信号のレベルの急変に影響を受けて固定直流電圧が変動することがほとんどなくなる。その結果、インパルス応答特性を良好にし、画像上の白部分と黒部分の境界におけるにじみなどの現象を回避することができる。
【００４２】
また、フィードバック制御電圧を相関二重サンプリング回路１０の一対の差動入力端子のうちの非反転入力端子に入力する構成としたので、フィードバック制御電圧が相関二重サンプリング回路１０に帰還される経路で、たとえ低帯域ノイズの混入があっても、相関二重サンプリング回路１０自体が低帯域ノイズの除去用フィルタとして機能することになり、相関二重サンプリング回路１０の出力における低帯域ノイズを十分に少なく抑えることができる。その結果、黒レベル検出制御回路５０の出力信号をフィードバックする際に問題となる低帯域ノイズの影響を抑え、画像上の濃淡によるラインの発生を避けることができる。
【００４３】
以上のような構成のフロントエンド信号処理回路を用いたフロントエンド信号処理方法について説明する。このフロントエンド信号処理方法は、イメージセンサのオプティカルブラック部と有効画素部との信号レベルをサンプリングしてオプティカルブラック部と有効画素部との信号レベルの差を求め、オプティカルブラック部の信号レベルを基準としてオプティカルブラック部と有効画素部との信号レベルの差に基づいてオプティカルブラック部および有効画素部の信号レベルに対応した輝度信号を生成する第１のステップと、輝度信号に固定直流電圧を重畳する第２のステップと、固定直流電圧が重畳された前記輝度信号におけるオプティカルブラック部の輝度信号レベルを検出する第３のステップと、第３のステップで検出されたオプティカルブラック部の輝度信号レベルを基に固定直流電圧が重畳された輝度信号におけるオプティカルブラック部の輝度信号レベルを所定の値にするフィードバック制御電圧を生成する第４のステップと、第１のステップにおけるオプティカルブラック部と有効画素部との信号レベルの差をフィードバック制御電圧の分だけ変化させる第５のステップとを含む。
【００４４】
この方法によって、オプティカルブラック部および有効画素部の信号レベルに対応した輝度信号を生成して固定直流電圧に重畳する構成であるので、輝度信号のレベルの急変に影響を受けて固定直流電圧が変動することがなくなる。その結果、インパルス応答特性を良好にし、画像上の白部分と黒部分の境界におけるにじみなどの現象を回避することができる。
【００４５】
また、固定直流電圧が重畳された輝度信号におけるオプティカルブラック部の輝度信号レベルを所定の値にするようなフィードバック制御電圧の分だけ、有効画素部信号のレベルを変化させるので、フィードバック制御電圧が帰還される際に、たとえ低帯域ノイズの混入があっても、サンプリング動作自体が低帯域ノイズの除去用フィルタとして機能することになり、輝度信号における低帯域ノイズを十分に少なく抑えることができる。その結果、低帯域ノイズの影響を抑え、画像上の濃淡によるラインの発生を避けることができる。
【００４６】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２におけるフロントエンド信号処理回路を含む撮像装置に使用されるバッファ４０の他の例のブロック図を示している。このバッファ４０は、黒レベル検出制御回路５０から出力されるフィードバック制御電圧のレベルに応じて電流値を変化させる可変電流源４２と、可変電流源４２の電流が流れることによって電圧降下を生じる抵抗４３とからなる。そして、可変電流源４２と抵抗４３の接続点の電圧が相関二重サンプリング回路１０の非反転入力端子へ供給される。可変電流源４２は例えば一つのＭＯＳトランジスタで構成される。
【００４７】
この実施の形態２におけるバッファ４０の構成は、可変電流源４２と抵抗４３とで構成されており、ボルテージフォロワ４１に比べて少ない部品点数でバッファ４０を構成できる。そのため、バッファ４０自体から発生するノイズは、部品点数が少ないだけ、少なく抑えることができ、低ノイズが要求されるフロントエンド信号処理回路において、ボルテージフォロワで構成されるバッファよりも、より適切なものである。
【００４８】
この実施の形態では、可変電流源４２と抵抗４３とでバッファ４０を構成しており、ノイズの極めて少ないバッファを構成でき、フロントエンド信号処理回路の低ノイズ化を実現する上で、特に有効である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明にかかるフロントエンド信号処理方法およびフロントエンド信号処理装置は、インパルス応答特性を良好にし、画像上の白部分と黒部分の境界におけるにじみなどの現象を回避することができるとともに、黒レベル検出制御回路の出力信号をフィードバックする際に問題となる低帯域ノイズの影響を抑え、画像上の濃淡によるラインの発生を避けることができるという効果を有し、デジタルスチールカメラやデジタルビデオカメラなどにおけるフロントエンド信号処理に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１のフロントエンド信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のフロントエンド信号処理装置におけるバッファの構成の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の実施の形態２のフロントエンド信号処理装置におけるバッファの構成の例を示す回路図である。
【図４】従来のフロントエンド信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０    相関二重サンプリング回路
２０    Ａ／Ｄ変換器
３０    デジタルゲイン制御増幅器
４０    バッファ
５０    黒レベル検出制御回路
６０    直流電源
７０    入力端子
８０    出力端子
９０    イメージセンサ
【図１】
2009218682.tif 000003
【図２】
2009218682.tif 000004
【図３】
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【図４】
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