JP2000106654A

JP2000106654A - 撮像装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

Info

Publication number: JP2000106654A
Application number: JP10275380A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kurakata; 恵弘倉片; Kenichi Kondo; 健一近藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】撮像素子の出力信号を画素毎にクランプでき
るようにする。【解決手段】撮像素子のＯＢ部分をアナログ領域２０
４とデジタルＯＢ領域２０５とに分割する。撮像素子の
出力アナログ信号１２１のアナログ領域２０４を、アナ
ログＯＢクランプ信号１３１で所定レベル２０１にクラ
ンプし、このクランプされたアナログ信号１２２をＡ／
Ｄ変換してデジタル信号１２３とし、このデジタル信号
１２３のデジタルＯＢ領域２０５をデジタルＯＢクラン
プ信号１３２でクランプする。このデジタルクランプに
おいて、偶数画素のためのクランプデータ２０２と奇数
画素のためのクランプデータ２０３とを別々に作成し、
各データを用いて偶数、奇数の各画素をクランプするこ
とにより、画素毎のばらつきを打ち消すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像手段から得ら
れる信号の黒レベル補正を行う撮像装置及びこの装置で
用いられるコンピュ−タ読み取り可能な記憶媒体に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の撮像装置における黒レベ
ル補正を行う部分の構成を示す。図４において、ＣＣＤ
等の撮像素子１０１から出力されるアナログ信号は、Ｃ
ＤＳ（相関二重サンプリング）／ＡＧＣ（自動利得制
御）部１０２を経て、アナログ信号１２１としてカップ
リングコンデンサ１０３に入力される。このコンデンサ
１０３の出力アナログ信号１２２は、トランジスタから
なるスイッチ１０４及びトランジスタからなるバッファ
１０５を介してＡ／Ｄ変換器１０６に入力され、デジタ
ル信号１２３に変換される。

【０００３】タイミング信号発生回路１０７は、上記撮
像素子１０１、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０２、Ａ／Ｄ変換器
１０６に動作タイミング信号を供給すると共に、撮像素
子１０１の光学的に遮蔽された部分であるＯＢ（Ｏｐｔ
ｉｃａｌＢｌａｃｋ）を読み出している期間で、ＯＢ
クランプ信号１３１によりスイッチ１０４を制御する。
ＯＢクランプ信号１３１がアクティブ状態になるとスイ
ッチ１０４がＯＮとなり、上記アナログ信号１２２は所
定のレベルＶにクランプされる。また、ＯＢクランプ信
号１３１が非アクティブ状態になるとスイッチ１０４が
ＯＦＦとなり、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０２からのアナログ
信号１２１がそのまま伝えられる。

【０００４】上記Ａ／Ｄ変換器１０６から得られるデジ
タル信号１２３はデジタル信号処理回路１０８に入力さ
れ、ＯＢ部分がＯＢ積分回路１０９で積分されてＯＢク
ランプデータ１２４が作成される。次にデジタルＯＢク
ランプ回路１１０は、上記ＯＢクランプデータ１２４を
デジタル信号１２３からクランプし、補正されたデジタ
ル信号１２５を画像処理回路１１１に送る。

【０００５】図５は撮像素子１０１から出力されるある
行データのアナログ信号１２１、アナログ信号１２２、
デジタル信号１２３、補正されたデジタル信号１２５の
各レベル及びＯＢクランプ信号１３１を示す。この図５
の例では、撮像素子１０１の画素のばらつきとして、偶
数画素より奇数画素の方が感度が高く、そのためＯＢ部
分の画素のレベルは、偶数画素より奇数画素の方が高く
なっている。

【０００６】撮像素子１０１の出力がＯＢ領域に入る
と、上記ＯＢクランプ信号１３１がアクティブ状態とな
り、スイッチ１０４がＯＮとなって、アナログ信号１２
２が所定のレベル３０１にクランプされる。クランプさ
れたアナログ信号１２２はＡ／Ｄ変換器１０６でデジタ
ル信号１２３に変換される。このデジタル信号１２３は
ＯＢ積分回路１０９に送られてＯＢクランプデータ１２
４が作成される。このＯＢクランプデータ１２４のレベ
ルは３０２で示される。

【０００７】次に画像領域に入ると、デジタル信号１２
３からデジタルＯＢクランプ回路１１０によりＯＢクラ
ンプデータ１２４がクランプされ、補正されたデジタル
信号１２５が画像処理回路１１１に送られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
では撮像素子１０１から出力されるアナログ信号１２１
のＯＢ領域のときに、ＯＢクランプ信号１３１がアクテ
ィブ状態になることにより、クランプされたアナログ信
号１２２が生成されるが、その場合、撮像素子１０１か
ら出力されるアナログ信号１２１の画素毎のばらつき、
例えば偶数画素と奇数画素とのレベルの違い等が、クラ
ンプ後のアナログ信号１２２では平均化されてしまう。
このように従来は、画素毎の補正ができないため、上記
補正されたデジタル信号１２５の画像領域にばらつきが
でてしまうという問題があった。

【０００９】特に、後述する本発明の実施の形態で説明
する図３に示すような、撮像素子の内部又は外部に２系
統のアナログ信号処理系統を有し、各系統を切り換えて
一つのアナログ信号を生成するようにした撮像装置で
は、アナログ信号処理におけるゲイン調整又はクランプ
回路でレベルの調整を行うが、アナログ信号処理だけで
は完全に調整することは困難であった。

【００１０】本発明は、上記の問題を解決するために成
されたもので、画素毎にクランプできるようにすること
を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による画像処理装置においては、光学的に
遮蔽された画素を含むＯＢ部分を有し入力光を光電変換
してアナログ信号を出力する撮像手段と、上記アナログ
信号の上記ＯＢ部分と対応する期間における所定期間の
信号をクランプするアナログクランプ手段と、上記クラ
ンプされた信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手
段と、上記デジタル信号の上記ＯＢ部分と対応する期間
における他の所定期間の信号をクランプするデシタルク
ランプ手段とを設けている。

【００１２】また、本発明によるコンピュ−タ読み取り
可能な記憶媒体においては、光学的に遮蔽された画素を
含むＯＢ部分を有する撮像手段を用いて入力光を光電変
換し、アナログ信号を出力する撮像処理と、上記アナロ
グ信号の上記ＯＢ部分と対応する期間における所定期間
の信号をクランプするアナログクランプ処理と、上記ク
ランプされた信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
処理と、上記デジタル信号の上記ＯＢ部分と対応する期
間における他の所定期間の信号をクランプするデシタル
クランプ処理とを実行するためのプログラムを記憶して
いる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
と共に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示
すもので、図４と同一部分には同一番号を付して重複す
る説明は省略する。図１で図４と異なる点は、デジタル
ＯＢクランプ信号１３２が、タイミング発生回路１０７
からデジタルＯＢ積分回路１０９に入力される点であ
る。

【００１４】図２は本実施の形態の動作を示すタイミン
グチャートで、図５と同様に各信号１２１、１３１、１
２２、１２３、１２５が示されると共に、上記デジタル
ＯＢクランプ信号１３２が示されている。またＯＢ領域
は、アナログＯＢ領域２０４とデジタルＯＢ領域２０５
とに別れている。

【００１５】次に動作について説明する。図１において
は、図４の場合と同様に、撮像素子１０１から出力され
るアナログ信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０２を経てアナ
ログ信号１２１としてコンデンサ１０３に入力され、そ
の出力アナログ信号１２２は、スイッチ１０４でクラン
プされてアナログ信号１２２となり、バッファ１０５を
介してＡ／Ｄ変換器１０６によりデジタル信号１２３と
なる。タイミング発生回路１０７は、撮像素子１０１、
ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０２、Ａ／Ｄ変換器１０６に所定の
タイミング信号を供給すると共に、撮像素子１０１のＯ
Ｂを読み出している期間において、上記アナログＯＢ領
域２０４に対してアナログＯＢクランプ信号１３１でス
イッチ１０４を制御し、上記デジタルＯＢ領域２０５に
対して上記デジタルＯＢクランプ信号１３２をデジタル
ＯＢ積分回路１０９に入力する。

【００１６】アナログＯＢクランプ信号１３１がアクテ
ィブ状態になるとスイッチ１０４がＯＮとなり、上記ア
ナログ信号１２２は所定のレベルＶにクランプされる。
また、アナログＯＢクランプ信号１３１が非アクティブ
状態になるとスイッチ１０４がＯＦＦとなり、ＣＤＳ／
ＡＧＣ部１０２からのアナログ信号１２１がそのままＡ
／Ｄ変換器１２３に入力されてデジタル信号１２３が得
られる。このデジタル信号１２３はデジタル信号処理回
路１０８に入力され、ＯＢ部分がＯＢ積分回路１０９で
積分されてＯＢクランプデータ１２４が作成される。

【００１７】このとき、ＯＢ積分回路１０９に入力され
るデジタルＯＢクランプ信号１３２がアクティブ状態に
なると、ＯＢ積分回路１０９は信号を画素単位で積分し
て、画素毎のばらつきを求める。次にデジタルＯＢクラ
ンプ回路１１０は、上記ＯＢクランプデータ１２４をデ
ジタル信号１２３からクランプし、補正されたデジタル
信号１２５を画像処理回路１１１に送る。

【００１８】図２において、図示の例では撮像素子１０
１の画素のばらつきとして、偶数画素より奇数画素の方
が感度が高く、そのためＯＢ部分の画素のレベルは、偶
数画素より奇数画素の方が高くなっている。

【００１９】撮像素子１０１の出力がアナログＯＢ領域
２０４に入ると、上述したように上記ＯＢクランプ信号
１３１によりスイッチ１０４がＯＮとなって、アナログ
信号１２２が所定のレベル２０１にクランプされる。そ
してデジタル信号１２３に変換された後、ＯＢ積分回路
１０９に送られてＯＢクランプデータ１２４が作成され
る。

【００２０】次に、デジタルＯＢ領域２０５のときＯＢ
積分回路１０９に対してデジタルＯＢクランプ信号１３
２がアクティブ状態になると、ＯＢ積分回路１０９が、
偶数画素のＯＢデータ積分と奇数積分のＯＢデータ積分
とを別々に行うことにより、ＯＢクランプデータ１２４
として、偶数画素用のレベル２０２と奇数画素用のレベ
ル２０３とを生成する。

【００２１】次に画像領域に入ると、デジタル信号１２
３からデジタルＯＢクランプ回路１１０によりＯＢクラ
ンプデータ２０３がクランプされ、補正されたデジタル
信号１２５が画像処理回路１１１に送られる。

【００２２】本実施の形態によれば、偶数画素用と奇数
画素用のＯＢクランプデータが求められているので、元
の信号１２１の偶数画素と奇数画素のばらつきを打ち消
すことができる。尚、本実施の形態では、偶数画素と奇
数画素とで感度の違いによる画素の分類を行ったが、２
列以上の繰り返しでばらつきが同じ傾向をもつ撮像素子
に対しても有効である。

【００２３】次に、本発明の第２の実施の形態を図３に
ついて説明する。図３において、撮像素子４０は、内部
に２つの信号処理系統４０１、４０２を有し、それぞれ
アンプ４０３、４０４から上記２系統のアナログ出力を
行うように構成されている。ここでは、信号処理系４０
１が偶数画素を処理し、信号処理系４０２が奇数画素を
処理するようにしている。

【００２４】撮像素子４０から出力された２系統のアナ
ログ出力は、それぞれＣＤＳ／ＡＧＣ部４０５、４０６
おいて、各系統で信号レベルが揃うようにゲイン調整が
行われる。次にアナログクランプ回路４０７、４０８に
おいて、アナログＯＢクランプ信号４５１がアクティブ
状態のとき、各々適正な信号レベルにクランプされる。
上記クランプされたアナログ信号は、タイミング発生回
路４１からの選択信号４５２で制御される選択スイッチ
４２により１つの信号に纏められ合成された後、Ａ／Ｄ
変換器４３でデジタル信号に変換されてデジタル信号処
理回路４４に送られ処理される。

【００２５】上記の動作において、２系統のアナログ処
理で各々が適正レベルに調整されるが、完全に２系統間
で一致するように調整するのは困難であり、このため選
択スイッチ４２により１つの信号に合成される際に、画
素毎の信号のばらつきが発生する（図２のアナログ信号
１２１の状態）。ここで、本実施の形態により、デジタ
ル信号処理回路１０８において、信号処理系４０１側と
信号処理系４０２側の各ＯＢ分の積分を、デジタルＯＢ
クランプ信号４５３により、各系統毎に行うことによ
り、各信号処理系統の影響による画素のばらつきを打ち
消すことができる。

【００２６】尚、図１、図３の各機能ブロックによるシ
ステムは、ハード的に構成してもよく、また、ＣＰＵや
メモリ等からなるコンピュータシステムに構成してもよ
い。コンピュ−タシステムに構成する場合、上記メモリ
は本発明による記憶媒体を構成する。この記憶媒体に
は、図１、図３及び図２について前述した動作を制御す
るための処理手順を実行するためのプログラムが記憶さ
れる。

【００２７】また、この記憶媒体としては、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ等の半導体メモリ、光ディスク、光磁気ディスク、
磁気媒体等を用いてよく、これらをＣＤ−ＲＯＭ、フロ
ッピィディスク、磁気媒体、磁気カード、不揮発性メモ
リカード等に構成して用いてよい。

【００２８】従って、この記憶媒体を図１、図３に示し
たシステム以外の他のシステムあるいは装置で用い、そ
のシステムあるいはコンピュータがこの記憶媒体に格納
されたプログラムコードを読み出し、実行することによ
っても、前述した各実施の形態と同等の機能を実現でき
ると共に、同等の効果を得ることができ、本発明の目的
を達成することができる。

【００２９】また、コンピュータ上で稼働しているＯＳ
等が処理の一部又は全部を行う場合、あるいは、記憶媒
体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ
に挿入された拡張機能ボードやコンピュータに接続され
た拡張機能ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、
そのプログラムコードの指示に基づいて、上記拡張機能
ボードや拡張機能ユニットに備わるＣＰＵ等が処理の一
部又は全部を行う場合にも、各実施の形態と同等の機能
を実現できると共に、同等の効果を得ることができ、本
発明の目的を達成することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撮像手段のＯＢ部分をアナログ処理部分とデジタル処理
部分とに分割し、まずアナログ処理部分に対してアナロ
グクランプを行った後、デジタル信号に変換し、このデ
ジタル信号における上記デジタル処理部分に対してデジ
タルクランプを行うように構成したので、デジタルクラ
ンプにより画素毎のクランプが可能となり、これによっ
て画素毎のばらつきを打ち消すような補正を行うことが
できる。特に、偶数画素と奇数画素とで感度が異なるよ
うな撮像素子を用いる場合に有効である。

【００３１】また、撮像手段の内部又は外部に２つの信
号処理系を持ち、各信号処理系で処理された信号を１つ
の信号に合成するような場合にも、デジタルクランプに
より画素毎のクランプを行うことができるので、画素毎
のばらつきを打ち消すような補正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の実施の形態による撮像装置のク
ランプ部分の構成図である。

【図２】第１の実施の形態の動作を示すタイミングチャ
ートである。

【図３】本発明の第２の実施の形態による撮像装置のク
ランプ部分のブロック図である。

【図４】従来の撮像装置のクランプ部分のブロック図で
ある。

【図５】従来の動作を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１０１撮像素子１０３コンデンサ１０４スイッチ１０６Ａ／Ｄ変換器１０７タイミング発生回路１０８デジタル信号処理部１０９ＯＢ積分回路１１０デジタルＯＢクランプ回路１３１アナログＯＢクランプ信号１３２デジタルＯＢクランプ信号２０４アナログＯＢ領域２０５デジタルＯＢ領域４０撮像素子４１タイミング発生回路４２選択スイッチ４３Ａ／Ｄ変換器４４デジタル信号処理回路４０７、４０８アナログクランプ回路４５１アナログＯＢクランプ信号４５２選択信号４５３デジタルＯＢクランプ信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学的に遮蔽された画素を含むＯＢ部分
を有し入力光を光電変換してアナログ信号を出力する撮
像手段と、上記アナログ信号の上記ＯＢ部分と対応する期間におけ
る所定期間の信号をクランプするアナログクランプ手段
と、上記クランプされた信号をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換手段と、上記デジタル信号の上記ＯＢ部分と対応する期間におけ
る他の所定期間の信号をクランプするデシタルクランプ
手段とを設けたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】上記デジタルクランプ手段は、上記他の
所定期間の信号を積分して画素毎の補正データを作成
し，この補正データを用いて画素毎に上記クランプを行
うことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】上記補正データを、偶数画素毎及び奇数
画素毎に作成することを特徴とする請求項１記載の撮像
装置。
【請求項４】上記補正データを、２画素以上の繰り返
し画素毎に作成することを特徴とする請求項１記載の撮
像装置。
【請求項５】上記撮像手段は、第１、第２のアナログ
信号処理系を有し、各信号処理系の出力に対してそれぞ
れ上記アナログクランプ手段を設けると共に、各アナロ
グクランプ手段でクランプされた信号を１つの信号に合
成して上記Ａ／Ｄ変換手段に供給する合成手段を設け、
上記デジタルクランプ手段は、上記Ａ／Ｄ変換手段の出
力に対して上記クランプを行うことを特徴とする請求項
１記載の撮像装置。
【請求項６】上記第１の信号処理系は偶数画素の信号
処理を行い、上記第２の信号処理系は奇数画素の信号処
理を行うことを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【請求項７】光学的に遮蔽された画素を含むＯＢ部分
を有する撮像手段を用いて入力光を光電変換し、アナロ
グ信号を出力する撮像処理と、上記アナログ信号の上記
ＯＢ部分と対応する期間における所定期間の信号をクラ
ンプするアナログクランプ処理と、上記クランプされた信号をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換処理と、上記デジタル信号の上記ＯＢ部分と対応する期間におけ
る他の所定期間の信号をクランプするデシタルクランプ
処理とを実行するためのプログラムを記憶したコンピュ
−タ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項８】上記デジタルクランプ処理は、上記他の
所定期間の信号を積分して画素毎の補正データを作成
し，この補正データを用いて画素毎に上記クランプを行
うことを特徴とする請求項７記載のコンピュ−タ読み取
り可能な記憶媒体。
【請求項９】上記補正データを、偶数画素毎及び奇数
画素毎に作成することを特徴とする請求項７記載のコン
ピュ−タ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１０】上記補正データを、２画素以上の繰り
返し画素毎に作成することを特徴とする請求項７記載の
コンピュ−タ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１１】上記撮像手段は、第１、第２のアナロ
グ信号処理系を有し、上記アナログクランプ処理は各信
号処理系の出力に対してそれぞれ処理を実行すると共
に、各クランプされた信号を１つの信号に合成する合成
処理を設け、上記Ａ／Ｄ変換手段は上記合成された信号
をデジタル信号に変換し、上記デジタルクランプ処理
は、上記Ａ／Ｄ変換処理の出力に対して上記クランプを
行うことを特徴とする請求項７記載のコンピュ−タ読み
取り可能な記憶媒体。
【請求項１２】上記第１の信号処理系は偶数画素の信
号処理を行い、上記第２の信号処理系は奇数画素の信号
処理を行うものであることを特徴とする請求項１１記載
のコンピュ−タ読み取り可能な記憶媒体。