JP2002077738A - クランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画素欠陥による画素出力値を除外してオプティ
カルブラック用画素出力の平均値を算出する。 【解決手段】画像処理ＣＰＵ４は、レジスタＣ＝０、オ
プティカルブラック(OB)用画素の総数Ｈ＝１００とおく
(Ｓ１０１)。画像処理ＣＰＵ４は、OB用画素番号ｈ＝２
００１とおく(Ｓ１０２)。画像処理ＣＰＵ４は、メモリ
５(図１)からOB用画素出力値ｄ(Ｍ,ｈ)を読み出す(Ｓ１
０３)。画像処理ＣＰＵ４は、OB用画素出力値ｄ(Ｍ,ｈ)
が画素欠陥に該当するか否かを判定する(Ｓ１０４)。肯
定判定すると総数Ｈから１を引く(Ｓ１０５)。否定判定
するとレジスタＣにOB画素出力値ｄ(Ｍ,ｈ)を加える(Ｓ
１０６)。画像処理ＣＰＵ４は、画素番号ｈが２１００
か否かを判定する(Ｓ１０７)。否定判定すると画素番号
ｈに１を加えてステップＳ１０３に戻る(Ｓ１０９)。肯
定判定するとレジスタＣの値を総数Ｈで除算して平均値
Ｃ(Ｍ)を算出する(Ｓ１０８)。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子によ
るオプティカルブラックレベルを所定の信号レベルにク
ランプするクランプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ＣＣＤのような固体撮像素子
から出力される撮像信号に対し、撮像信号の直流レベル
を所定の信号レベルにクランプするクランプ装置が知ら
れている。クランプ装置は、たとえば、固体撮像素子の
周囲の所定領域を遮光部材で覆うことによって光学的に
マスクし、このマスク領域に相当する撮像信号の信号レ
ベルを所定の信号レベルにするようにクランプするもの
である。この所定の信号レベルは、オプティカルブラッ
クレベルと呼ばれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】固体撮像素子から出力
された撮像信号を用いて画像を再生する場合、クランプ
装置によってクランプされたオプティカルブラックレベ
ルが、固体撮像素子から出力される撮像信号の基準レベ
ルとして扱われる。このため、固体撮像素子のマスク領
域に画素欠陥が存在すると、マスク領域に相当する撮像
信号の信号レベルが異常になる。この結果、異常な信号
レベルが撮像信号の基準レベルとして扱われるので、撮
像信号による再生画像の画質が劣化するという問題があ
った。すなわち、固体撮像素子がオプティカルブラック
用のマスク領域に画素欠陥を有すると、この固体撮像素
子を使用することができなかった。

【０００４】本発明の目的は、オプティカルブラック用
画素に画素欠陥を有する固体撮像素子を使用可能にする
クランプ装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図
１、図８に対応づけて本発明を説明する。 （１）請求項１に記載の発明によるクランプ装置は、固
体撮像素子１のオプティカルブラック用の画素から出力
される信号が適正か否かの情報を記憶する記憶手段４
と、記憶手段４に記憶された情報に基づいて適正とされ
る出力信号を用いてクランプレベルを決定するレベル決
定手段４と、固体撮像素子１から出力される撮像信号を
クランプレベルにクランプするクランプ手段４とを備え
ることにより、上述した目的を達成する。 （２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のクラ
ンプ装置において、レベル決定手段４は、固体撮像素子
１の画素並びにおけるラインごとにクランプレベルを決
定し、記憶手段４に記憶された情報に基づいて不適正と
される出力信号が含まれるラインについて、このライン
に隣接する適正とされる出力信号を用いてクランプレベ
ルを決定することを特徴とする。 （３）請求項３に記載の発明によるクランプ装置は、固
体撮像素子１のオプティカルブラック用の画素から出力
される信号が適正か否かを判定する判定手段４と、判定
手段４により適正と判定される出力信号を用いてクラン
プレベルを決定するレベル決定手段４と、固体撮像素子
１から出力される撮像信号をクランプレベルにクランプ
するクランプ手段４とを備えることにより、上述した目
的を達成する。 （４）請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のクラ
ンプ装置において、レベル決定手段４は、固体撮像素子
１の画素並びにおけるラインごとにクランプレベルを決
定し、判定手段４により不適正と判定される出力信号が
含まれるラインについて、このラインに隣接する適正と
される出力信号を用いてクランプレベルを決定すること
を特徴とする。 （５）請求項５に記載の発明によるクランプ装置は、固
体撮像素子１のオプティカルブラック用の画素から出力
される信号を所定の直流信号レベルにクランプするクラ
ンプ手段２３と、クランプ手段２３に対してクランプタ
イミング信号を供給するタイミング発生手段３０と、固
体撮像素子１のオプティカルブラック用の画素から出力
される信号が適正か否かの情報を記憶する記憶手段４
と、固体撮像素子１の画素並びにおけるラインのうち記
憶手段４に記憶された情報に基づいて不適正とされる出
力信号が含まれるラインに対し、クランプタイミング信
号を供給しないようにタイミング発生手段３０を制御す
る制御手段４とを備えることにより、上述した目的を達
成する。

【０００６】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が
実施の形態に限定されるものではない。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。 −第一の実施の形態− 図１は、本発明によるデジタルスチルカメラの一実施の
形態による撮像部のブロックを示す図である。図１にお
いて、撮像部１０は、固体撮像素子１と、アナログ信号
処理回路２と、Ａ／Ｄ変換回路３と、画像処理ＣＰＵ４
と、メモリ５と、ドライブ回路６と、タイミング発生回
路７とを有する。固体撮像素子１は、入射される被写体
像の明るさに応じて信号電荷を蓄積し、蓄積電荷を撮像
信号としてアナログ信号処理回路２へ出力する。アナロ
グ信号処理回路２は、撮像信号に対してノイズ除去、ゲ
インコントロールなどのアナログ処理を施す。Ａ／Ｄ変
換回路３は、アナログ処理後の画像信号をディジタル信
号に変換して画像処理ＣＰＵ４へ出力する。

【０００８】画像処理ＣＰＵ４は、デジタル変換された
画像信号を一旦メモリ５へ記憶させる。画像処理ＣＰＵ
４は、メモリ５に格納した画像信号に対し、後述するデ
ィジタルクランプ処理、輪郭補償、ガンマ補正等の画像
処理を施す。画像処理後の画像データはさらに、ホワイ
トバランス調整も行われる。メモリ５は、ホワイトバラ
ンス調整後の画像データを再び格納する。メモリ５に格
納された画像データは、デジタルスチルカメラに備えら
れる不図示の表示器に再生画像を表示するために用いら
れたり、デジタルスチルカメラに装着されている不図示
の記録媒体に画像データを記録するために用いられる。

【０００９】ドライブ回路６は、固体撮像素子１を駆動
する駆動信号を発生して固体撮像素子１へ出力する。タ
イミング発生回路７は、ドライブ回路６、アナログ信号
処理回路２、Ａ／Ｄ変換回路３および画像処理ＣＰＵ４
に対するタイミング信号を発生し、タイミング信号を各
々の回路に供給する。以上の撮像部１０は、デジタルス
チルカメラに備えられる不図示のＣＰＵによって動作制
御が行われる。

【００１０】−ディジタルクランプ− 画像処理ＣＰＵ４で行われるディジタルクランプ処理に
ついて詳述する。ディジタルクランプ処理は、固体撮像
素子１のオプティカルブラック用の画素に対応する画像
データを用いて、固体撮像素子１の有効領域の画素に対
応する画像データの値を補正する処理である。ディジタ
ルクランプ処理は、固体撮像素子１で被写体像が撮像さ
れている間は常に行われる。図２は、固体撮像素子１の
有効画素領域１１と、オプティカルブラック用画素領域
１２とを説明する図である。有効画素領域１１は、たと
えば、固体撮像素子１の水平方向に２０００画素、垂直
方向に１０００画素の２００万画素を有する。デジタル
スチルカメラは、固体撮像素子１の有効画素領域１１に
入射される被写体像を撮像する。有効画素領域１１の各
画素から出力される撮像信号レベルは、各々の画素に入
射される光量に応じた信号レベルである。

【００１１】オプティカルブラック用画素領域１２は、
たとえば、固体撮像素子１の水平方向に１００画素、垂
直方向に１０００画素の１０万画素を有する。オプティ
カルブラック用画素領域１２は遮光部材によってマスク
されているので、オプティカルブラック用画素領域１２
の各画素には信号電荷が蓄積されない。したがって、オ
プティカルブラック用画素領域１２の各画素から出力さ
れる撮像信号レベルは、所定のノイズレベルになる。

【００１２】図２において、有効画素領域１１の左上の
画素を(1,1)で表し、有効画素領域１１の右上の画素を
(1,2000)、有効画素領域１１の左下の画素を(1000,1)、
有効画素領域１１の右下の画素を(1000,2000)でそれぞ
れ表す。また、オプティカルブラック用画素領域１２の
左上の画素を(1,2001)、右上の画素を(1,2100)、左下の
画素を(1000,2001)、右下の画素を(1000,2100)でそれぞ
れ表す。このとき、固体撮像素子１の垂直方向に上から
数えてＭ番目に位置する水平ラインを例にとれば、水平
ライン方向に左から数えた画素番号Ｎと、画素(Ｍ,Ｎ)
から出力される撮像信号レベルとは図３のような関係例
を有する。図３において、横軸は水平ライン方向の画素
番号Ｎであり、縦軸は画素(Ｍ,Ｎ)から出力される撮像
信号をディジタル変換したディジタル値である。

【００１３】Ａ／Ｄ変換回路３のＡ／Ｄ変換時のビット
長が１２ビットの場合、Ａ／Ｄ変換回路３に入力可能な
最大の撮像信号が入力されると、ディジタル変換後の値
で２１２−１＝４０９５のディジタル信号が出力され
る。一方、Ａ／Ｄ変換回路３に最小の撮像信号が入力さ
れる場合、実際には固体撮像素子１およびアナログ信号
処理回路２で生じるノイズが入力される。このノイズレ
ベルは、ディジタル変換後の値で表すと、たとえば、８
０〜１２０である。すなわち、上述したオプティカルブ
ラック用画素領域１２の各画素から出力される撮像信号
レベルは、ディジタル変換後の値で８０〜１２０であ
る。

【００１４】第一の実施の形態では、オプティカルブラ
ック用画素領域１２の各画素から出力される撮像信号レ
ベルの平均を求めて、その平均値を有効画素領域１１内
の画素から出力される撮像信号の基準レベル、すなわ
ち、オプティカルブラックレベルにする。固体撮像素子
１の各ライン出力によるディジタル値について、ライン
ごとに有効画素領域１１内の各画素出力値ｄ(Ｍ,Ｎ)
と、オプティカルブラック用画素領域１２内の１画素当
たりの画素出力値Ｃ(Ｍ)との差を求めると、有効画素領
域１１内の各々の画素に入射される光量に応じた画素出
力信号Ｄ(Ｍ,Ｎ)が次式(１)、(２)で算出される。

【数１】

【００１５】上式(１)、(２)によれば、固体撮像素子１
の水平ラインＭについて、オプティカルブラック用画素
領域１２内の１００個の画素出力の平均値をノイズレベ
ルＣ(Ｍ)とする。水平ラインＭの有効画素領域１１内に
存在する２０００個の画素出力ｄ(Ｍ,Ｎ)の各々につい
て、ノイズレベルＣ(Ｍ)との差を算出する。したがっ
て、固体撮像素子１の水平ラインＭごとにノイズレベル
Ｃ(Ｍ)が異なる場合でも、各ラインごとに各々の画素に
入射される光量に応じた画素出力信号Ｄ(Ｍ,Ｎ)を算出
することができる。このように、画像処理ＣＰＵ４は、
固体撮像素子１の有効画素領域１１の全１０００ライン
にわたって画素出力信号Ｄ(Ｍ,Ｎ)を算出し、算出した
２００万個の画像出力信号Ｄ(Ｍ,Ｎ)、すなわち、画像
データを用いて上述した輪郭補償やγ補正、ホワイトバ
ランスなどの画像処理を行う。

【００１６】ところで、固体撮像素子１のオプティカル
ブラック用領域１２に画素欠陥が存在すると、この画素
には、光が入射されないにもかかわらず所定量の信号電
荷が蓄積される。したがって、当該画素による画素出力
値は上述した８０〜１２０の値よりはるかに大きな値に
なる。画素欠陥の影響によってノイズレベルＣ(Ｍ)の値
が大きくなると、上式(１)で算出される画素出力信号Ｄ
(Ｍ，Ｎ)の値が小さくなる。この結果、画素欠陥が存在
する水平ラインの画像データは、他の水平ラインの画像
データに比べて再生画像が暗くなり、画像品質が劣化す
る。

【００１７】第一の実施の形態では、オプティカルブラ
ック用領域１２に画素欠陥が存在するとき、上式(２)で
ノイズレベルＣ(Ｍ)を算出する場合に、当該画素による
画素出力値を除外して算出する。すなわち、オプティカ
ルブラック用領域１２の水平ラインＭに１つの画素欠陥
が存在する場合は、画素欠陥を除外した９９個のオプテ
ィカルブラック用画素の出力値の平均値をノイズレベル
Ｃ(Ｍ)とする。

【００１８】固体撮像素子１上のどこに画素欠陥が存在
するかの情報は、固体撮像素子１を検査することによっ
てあらかじめ得ることができる。画素欠陥が存在する場
合、画素欠陥の位置を示すアドレスをあらかじめ画像処
理ＣＰＵ４内の不図示のメモリに記憶させておく。画像
処理ＣＰＵ４がノイズレベルＣ(Ｍ)を算出するとき、計
算に用いる画素出力値が画素欠陥を示すアドレスに該当
する画素から出力されたデータである場合に、当該画素
による画素出力値を除外して算出する。

【００１９】画像処理ＣＰＵ４によって行われるノイズ
レベルＣ(Ｍ)の算出処理を図４のフローチャートを参照
して説明する。画像処理ＣＰＵ４が水平ラインＭごとに
１００個のオプティカルブラック用画素の出力値の平均
値、すなわち、ノイズレベルＣ(Ｍ)を算出するとき、図
４のフローチャートで表されるサブルーティンが起動さ
れる。図４のステップＳ１０１において、画像処理ＣＰ
Ｕ４は、初期設定としてＣ＝０、Ｈ＝１００とする。Ｃ
は、同一水平ラインにおけるオプティカルブラック用画
素の和を代入するレジスタの値である。Ｈは、オプティ
カルブラック用画素の和の算出に用いられるオプティカ
ルブラック用画素の総数である。上述したように、オプ
ティカルブラック用画素領域１２は水平ライン方向に１
００画素有するので、総数Ｈの初期値を１００とおく。

【００２０】ステップＳ１０２において、画像処理ＣＰ
Ｕ４は、初期設定としてｈ＝２００１とおいてステップ
Ｓ１０３へ進む。ｈは、水平ラインＭにおけるオプティ
カルブラック用の画素番号である。ステップＳ１０３に
おいて、画像処理ＣＰＵ４は、メモリ５(図１)に記憶さ
れているオプティカルブラック用画素領域１２の画素出
力値ｄ(Ｍ,ｈ)を読み出してステップＳ１０４へ進む。
ｄ(Ｍ,ｈ)は、水平ラインＭの画素番号ｈの画素から出
力される画素出力値である。

【００２１】ステップＳ１０４において、画像処理ＣＰ
Ｕ４は、画素出力値ｄ(Ｍ,ｈ)が画素欠陥の位置を示す
アドレスに該当するか否かを判定する。ステップＳ１０
４において肯定判定するとステップＳ１０５へ進み、否
定判定するとステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０
５において、画像処理ＣＰＵ４は、総数Ｈから１を引い
てステップＳ１０７へ進む。一方、ステップ１０６にお
いて、画像処理ＣＰＵ４は、レジスタＣに画素出力値ｄ
(Ｍ,ｈ)を加算してステップＳ１０７へ進む。

【００２２】ステップＳ１０７において、画像処理ＣＰ
Ｕ４は、画素番号ｈが２１００か否かを判定する。ステ
ップＳ１０７において肯定判定するとステップＳ１０８
へ進み、否定判定するとステップＳ１０９へ進む。ステ
ップＳ１０８において、画像処理ＣＰＵ４は、レジスタ
Ｃの値を総数Ｈで除算して画素出力値の平均値Ｃ(Ｍ)を
算出し、図４の処理を終了する。一方、ステップＳ１０
９において、画像処理ＣＰＵ４は、画素番号ｈを１つ加
えてステップＳ１０３へ戻る。

【００２３】以上説明したように第一の実施の形態によ
れば、次の作用効果が得られる。 （１）固体撮像素子１の水平ラインＭごとに、オプティ
カルブラック用領域１２内の１００個の画素出力値の平
均値Ｃ(Ｍ)を算出して、同一ラインの有効画素領域１１
内の画素から出力される撮像信号の基準レベルにするよ
うにした。したがって、オプティカルブラック用領域１
２内の画素からの画素出力値が水平ラインＭごとに異な
る場合に、再生画像に生じる水平ラインごとの輝度の差
が、基準レベルを水平ラインＭごとに算出しない場合に
比べて少なくなる。この結果、高画質の画像を得ること
が可能になる。 （２）あらかじめ画像処理ＣＰＵ４内のメモリに画素欠
陥の画素のアドレスを記憶しておき、オプティカルブラ
ック用領域１２内の画素出力値の平均値Ｃ(Ｍ)を算出す
るとき、記憶されているアドレスを用いて画素欠陥に対
応する画素出力値を除外するようにした。したがって、
画素欠陥の有無によって基準レベル(オプティカルブラ
ックレベル)が影響を受けて変化することが防止され
る。この結果、高画質の画像を得ることが可能になる。

【００２４】上記の説明では、固体撮像素子１に画素欠
陥が存在する場合に、画素欠陥の位置を示すアドレスを
あらかじめ画像処理ＣＰＵ４内のメモリに記憶させてお
くことにより、画像処理ＣＰＵ４がノイズレベルＣ(Ｍ)
の算出時に、画素欠陥による画素出力値を除外するよう
にした。この代わりに、オプティカルブラック用画素領
域１２内の画素による画素出力値の大きさから画素欠陥
を判定するようにしてもよい。この場合には、オプティ
カルブラック用画素領域１２内の画素による画素出力値
が、所定のスレッショルドレベル、たとえば、ディジタ
ル変換後の値で表して１５０より大きい場合に当該画素
を画素欠陥とみなす。画像処理ＣＰＵ４は、ノイズレベ
ルＣ(Ｍ)の算出に用いる画素出力値が画素欠陥によるも
のとみなした場合に、当該画素出力値を除外してオプテ
ィカルブラックレベルを算出する。このようにすれば、
万が一、固体撮像素子１に新たな画素欠陥が発生する場
合でも、画素欠陥の影響を防いで高画質の画像を得るこ
とができる。

【００２５】固体撮像素子１に画素欠陥が存在する場合
に、画素欠陥の位置を示すアドレスの代わりに、当該画
素欠陥による出力信号値をあらかじめ画像処理ＣＰＵ４
内のメモリに記憶させておくようにしてもよい。画像処
理ＣＰＵ４は、オプティカルブラック用画素領域１２内
の画素による画素出力値がメモリに記憶されている画素
出力値と一致するとき、その画素を画素欠陥と判定す
る。

【００２６】固体撮像素子１上の有効画素領域１１とオ
プティカルブラック用画素領域１２との位置関係は、上
述した図２の位置関係と異なり、左側にオプティカルブ
ラック用画素領域１２を有し、右側に有効画素領域１１
を有するようにしてもよい。

【００２７】また、有効画素領域１１の画素数と、オプ
ティカルブラック用画素領域１２の各画素数は、上述し
た通りの画素数でなくてもよい。

【００２８】−第二の実施の形態− 固体撮像素子１のオプティカルブラック用領域１２内の
画素に画素欠陥が存在するとき、当該画素による画素出
力値を所定の値で置き換えてノイズレベルＣ(Ｍ)を算出
することもできる。すなわち、水平ラインＭのオプティ
カルブラック用領域１２内の１００個のオプティカルブ
ラック用画素のいずれかに画素欠陥が存在する場合に、
画素欠陥による画素出力値を、たとえば、水平ラインＭ
にあって当該画素欠陥に隣接する正常なオプティカルブ
ラック用画素の出力値に置換して、ノイズレベルＣ(Ｍ)
を算出する。

【００２９】図５は、第二の実施の形態による撮像部に
おいて、画像処理ＣＰＵ４によって行われるノイズレベ
ルＣ(Ｍ)の算出処理を表すフローチャートである。第一
の実施の形態に比べて、ステップＳ１０４で肯定判定さ
れた場合に進むステップＳ１０５ａのみが異なる。ステ
ップＳ１０５ａにおいて、画像処理ＣＰＵ４は、レジス
タＣに画素出力値ｄ(Ｍ,ｈ−１)を加算してステップＳ
１０７へ進む。すなわち、画素番号ｈの画素出力値の代
わりに、１つ前の画素番号(ｈ−１)の画素出力値を加算
してステップＳ１０７へ進む。なお、図５のフローチャ
ートは、画素欠陥が水平方向に連続して存在する場合の
処理を省略している。もし、画素欠陥が２つ連続して存
在する場合は、ステップＳ１０５ａにおいて、当該画素
番号ｈの画素出力値の代わりに２つ前の画素番号(ｈ−
２)の画素出力値を加算すればよい。一般的にいえば、
同一水平ライン上の画素欠陥がない最も近い画素出力値
を加算すればよい。

【００３０】固体撮像素子１上のどこに画素欠陥が存在
するかの情報は、画素欠陥が存在する場合、画素欠陥の
位置を示すアドレスをあらかじめ画像処理ＣＰＵ４内の
不図示のメモリに記憶させておく。画像処理ＣＰＵ４が
ノイズレベルＣ(Ｍ)を算出するとき、計算に用いる画素
出力値が画素欠陥を示すアドレスに該当する画素から出
力されたデータである場合に、当該画素による画素出力
値を同一ライン内で当該画素欠陥に隣接する正常な画素
による画素出力値で置換して算出する。

【００３１】以上説明したように第二の実施の形態によ
れば、あらかじめ画像処理ＣＰＵ４内のメモリに画素欠
陥の画素のアドレスを記憶しておき、オプティカルブラ
ック用領域１２内の画素出力値の平均値Ｃ(Ｍ)を算出す
るとき、記憶されているアドレスを用いて、画素欠陥に
対応する画素出力値を同一ライン内で当該画素欠陥に隣
接する正常な画素による画素出力値で置換して算出する
ようにした。したがって、画素欠陥の有無によって基準
レベル(オプティカルブラックレベル)が影響を受けて変
化することが防止され、高画質の画像を得ることが可能
になる。

【００３２】オプティカルブラック用領域１２内の画素
に画素欠陥が存在する場合に、画素欠陥による画素出力
値をあらかじめ定めた所定の値、たとえば、ディジタル
変換後の値で１００に置換して、ノイズレベルＣ(Ｍ)を
算出するようにしてもよい。

【００３３】−第三の実施の形態− 固体撮像素子１の水平ラインＭについてノイズレベルＣ
(Ｍ)を算出するとき、オプティカルブラック用領域１２
内の画素に画素欠陥が存在する場合に、当該画素を含む
水平ラインＭのノイズレベルＣ（Ｍ）に代えて、他の水
平ラインについて算出されたノイズレベルで置換するこ
ともできる。すなわち、水平ラインＭのオプティカルブ
ラック用領域１２内の１００個のオプティカルブラック
用画素のいずれかに画素欠陥が存在する場合は、水平ラ
インＭのノイズレベルＣ(Ｍ)を、ノイズレベルが類似し
ていると想定される他のラインのノイズレベルで置換す
る。たとえば、水平ラインＭに隣接し、オプティカルブ
ラック用画素領域１２内に画素欠陥を含まない水平ライ
ン(Ｍ−１)について算出されたノイズレベルＣ(Ｍ−１)
に置換する。

【００３４】図６は、第三の実施の形態による撮像部に
おいて、画像処理ＣＰＵ４によって行われるノイズレベ
ルＣ(Ｍ)の算出処理を表すフローチャートである。第二
の実施の形態に比べて、ステップＳ１０４で肯定判定さ
れた場合に進むステップＳ１０５ｂが異なる。ステップ
Ｓ１０５ｂにおいて、画像処理ＣＰＵ４は、水平ライン
Ｍの画素出力値の平均値、すなわち、ノイズレベルＣ
(Ｍ)を、１つ前のライン(Ｍ−１)のノイズレベルＣ(Ｍ
−１)とおいて図６の処理を終了する。

【００３５】なお、図６のステップＳ１０５ｂにおい
て、水平ラインＭの値が１の場合、すなわち、１番目に
位置する水平ラインに画素欠陥が存在する場合は、１つ
前の水平ラインが存在しないのでノイズレベルＣ(１)＝
１００とする。また、図６のフローチャートは、画素欠
陥が存在するラインが垂直方向に連続する場合の処理を
省略している。もし、画素欠陥が存在するラインが連続
する場合は、ステップＳ１０５ｂにおいて、当該水平ラ
インＭのノイズレベルＣ(Ｍ)に２つ前の水平ライン(Ｍ
−２)のノイズレベルＣ(Ｍ−２)を代入すればよい。す
なわち、水平ライン上に画素欠陥が存在しない最も近く
の水平ラインのノイズレベルを代入すればよい。

【００３６】固体撮像素子１上のどこに画素欠陥が存在
するかの情報は、画素欠陥が存在する場合、画素欠陥の
位置を示すアドレスをあらかじめ画像処理ＣＰＵ４内の
不図示のメモリに記憶させておく。画像処理ＣＰＵ４が
ノイズレベルＣ(Ｍ)を算出するとき、計算に用いる画素
出力値が画素欠陥を示すアドレスに該当する画素から出
力されたデータである場合に、当該画素を含む水平ライ
ンＭのノイズレベルＣ（Ｍ）に代えて、画素欠陥を含ま
ない水平ライン(Ｍ−１)のノイズレベルＣ(Ｍ−１)で置
換する。

【００３７】以上説明したように第三の実施の形態によ
れば、あらかじめ画像処理ＣＰＵ４内のメモリに記憶さ
れているアドレスを用いて、欠陥画素が水平ラインＭの
オプティカルブラック用領域１２に含まれるとき、水平
ラインＭのノイズレベルＣ（Ｍ）を画素欠陥を含まない
隣接の水平ライン(Ｍ−１)のノイズレベルＣ(Ｍ−１)で
置換するようにした。したがって、画素欠陥が存在する
ラインの基準レベル(オプティカルブラックレベル)とし
て、ノイズレベルが類似している他ラインのノイズレベ
ルが用いられるので、高画質の画像を得ることが可能に
なる。

【００３８】水平ラインＭのオプティカルブラック用領
域１２内の画素に画素欠陥が存在する場合に、当該画素
を含む水平ラインＭのノイズレベルＣ（Ｍ）に代えて、
あらかじめ定めた所定の値、たとえば、ディジタル変換
後の値で１００に置換するようにしてもよい。

【００３９】−第四の実施の形態− 固体撮像素子１の水平ラインＭについてノイズレベルＣ
(Ｍ)を算出するとき、算出されたノイズレベルＣ(Ｍ)の
大きさから画素欠陥を判定することもできる。この場合
には、水平ラインＭについて算出されたノイズレベルＣ
(Ｍ)が、たとえば、前のライン(Ｍ−１)について算出さ
れたノイズレベルＣ(Ｍ−１)とディジタル変換後の値で
表して４０以上差がある場合に、水平ラインＭのオプテ
ィカルブラック用領域１２の画素に画素欠陥が含まれる
とみなす。画像処理ＣＰＵ４は、水平ラインＭのオプテ
ィカルブラック用画素のいずれかに画素欠陥が存在する
とみなした場合に、水平ラインＭのノイズレベルＣ(Ｍ)
を、たとえば、水平ラインＭに隣接してオプティカルブ
ラック用画素領域１２に画素欠陥を含まないライン(Ｍ
−１)について算出されたノイズレベルＣ(Ｍ−１)に置
換する。

【００４０】図７は、第四の実施の形態による撮像部に
おいて、画像処理ＣＰＵ４によって行われるノイズレベ
ルＣ(Ｍ)の算出処理を表すフローチャートである。第三
の実施の形態に比べて、ステップＳ１０４およびステッ
プＳ１０５ｂが省略される点と、ステップＳ１１０およ
びステップＳ１１１が追加されている点が異なる。ステ
ップＳ１１０において、画像処理ＣＰＵ４は、水平ライ
ンＭの画素出力値の平均値Ｃ(Ｍ)と、１つ前のライン
(Ｍ−１)の画素出力値の平均値Ｃ(Ｍ−１)との差の絶対
値が４０以上か否かを判定する。

【００４１】ステップＳ１１０において肯定判定すると
ステップＳ１１１へ進み、否定判定すると図７の処理を
終了する。ステップＳ１１１において、画像処理ＣＰＵ
４は、水平ラインＭの画素出力値の平均値Ｃ(Ｍ)を、１
つ前のライン(Ｍ−１)の画素出力値の平均値Ｃ(Ｍ−１)
とおいて図７の処理を終了する。

【００４２】なお、図７のステップＳ１１０において、
水平ラインＭの値が１の場合、すなわち、１番目に位置
する水平ラインについて判定する場合は、１つ前の水平
ラインが存在しないのでノイズレベルＣ(１)を１００と
比較し、４０以上の差があるか否かを判定する。肯定判
定された場合には、ステップＳ１１１において、ノイズ
レベルＣ(１)＝１００とする。また、図７のフローチャ
ートは、画素欠陥が存在するラインが垂直方向に連続す
る場合の処理を省略している。もし、画素欠陥が存在す
るラインが連続する場合は、ステップＳ１１１におい
て、当該水平ラインＭのノイズレベルＣ(Ｍ)に２つ前の
水平ライン(Ｍ−２)のノイズレベルＣ(Ｍ−２)を代入す
ればよい。すなわち、水平ライン上に画素欠陥が存在し
ない最も近くの水平ラインのノイズレベルを代入すれば
よい。

【００４３】以上説明したように第四の実施の形態によ
れば、水平ラインＭについて算出されたノイズレベルＣ
(Ｍ)が、前のライン(Ｍ−１)について算出されたノイズ
レベルＣ(Ｍ−１)とディジタル変換後の値で４０以上差
がある場合に、水平ラインＭのノイズレベルＣ（Ｍ）を
画素欠陥を含まない隣接の水平ライン(Ｍ−１)のノイズ
レベルＣ(Ｍ−１)で置換するようにした。したがって、
したがって、画素欠陥が存在するラインの基準レベル
(オプティカルブラックレベル)として、ノイズレベルが
類似している他ラインのノイズレベルが用いられるの
で、高画質の画像を得ることが可能になる。

【００４４】水平ラインＭのオプティカルブラック用領
域１２内の画素に画素欠陥が存在するとみなした場合
に、当該画素を含む水平ラインＭのノイズレベルＣ
（Ｍ）に代えて、あらかじめ定めた所定の値、たとえ
ば、ディジタル変換後の値で１００に置換するようにし
てもよい。

【００４５】−第五の実施の形態− 上述した第一の実施の形態〜第四の実施の形態では、Ａ
／Ｄ変換回路３でディジタル変換された後のディジタル
データを用いて画像処理ＣＰＵ４で行われるディジタル
クランプ処理について説明した。第五の実施の形態で
は、Ａ／Ｄ変換される前のアナログ撮像信号に対してア
ナログクランプ処理を行う。

【００４６】図８は、第五の実施の形態によるアナログ
信号処理回路２を説明する図である。図８において、ア
ナログ信号処理回路２は、ＣＤＳ(相関二重サンプリン
グ)回路２１と、ＰＧＡ(プログラマブル・ゲイン・アン
プ)２２と、クランプ回路２３とを有する。クランプ回
路２３は、加算器２３１と、コンパレート回路２３２と
を有する。クランプ回路２３は、クランプ制御回路３０
によって制御される。

【００４７】固体撮像素子１から出力される撮像信号
は、ＣＤＳ回路２１でリセットノイズなどの不要な信号
成分が除去される。ＣＤＳ回路２１は、駆動信号ＳＨ
Ｐ，ＳＨＤを用いて固体撮像素子１から出力された撮像
信号をサンプル／ホールドし、有効な信号成分のみを出
力する。駆動信号ＳＨＰおよびＳＨＤは、タイミング発
生回路７(図１)により、固体撮像素子１から出力される
撮像信号のタイミングと一致するように調整されてい
る。駆動信号ＳＨＰはフィードスルークランプパルス、
駆動信号ＳＨＤはサンプリングパルスである。

【００４８】ＣＤＳ回路２１についてさらに詳細に説明
する。一般に、ＣＣＤなど固体撮像素子１から出力され
る撮像信号には、撮像素子のリセットノイズやアンプノ
イズなどの低周波ノイズが含まれる。そこで、ＣＤＳ回
路２１を用いてノイズ低減処理が行われる。図９はＣＤ
Ｓ回路２１を説明する図である。図９において、固体撮
像素子１から出力される撮像信号が、バッファアンプ２
７１を介してフィードスルークランプ回路２７２に入力
される。フィードスルークランプ回路２７２は、バッフ
ァアンプ２７１から出力された信号をカップリングコン
デンサ２７３を介して出力するとともに、カップリング
コンデンサ２７３の出力側に直流電源２７５からの電圧
を印加する。この電圧の印加は、フィードスルークラン
プパルスＳＨＰを用いてスイッチ２７４によって行われ
る。この結果、カップリングコンデンサ２７３から出力
される撮像信号がフィードスルーレベルにクランプさ
れ、リセットノイズおよびアンプノイズなどが除去され
る。

【００４９】フィードスルークランプ回路２７２から出
力された撮像信号は、バッファアンプ２７６を介してサ
ンプルホールド回路２７７に入力される。サンプルホー
ルド回路２７７は、サンプリングパルスＳＨＤを用いて
スイッチ２７８を駆動することにより、バッファアンプ
２７６から出力された撮像信号をサンプリングし、ホー
ルディングコンデンサ２７９にホールドさせる。ホール
ドされた撮像信号はバッファアンプ２８０を介して出力
される。

【００５０】上述したＣＤＳ回路２１の動作を図１０の
タイミングチャートを参照して説明する。図１０(a)
は、固体撮像素子１から出力される撮像信号である。固
体撮像素子１の各画素を構成する光電変換素子によって
光電変換された電荷信号は、順次転送されてバッファア
ンプ２７１(図９)を介してフィードスルークランプ回路
２７２に入力される。この撮像信号は、固体撮像素子１
が画素単位ごとにリセットされると、電荷量が増大して
リセットレベルＲで安定する。図１０(b)は、フィード
スルークランプパルスＳＨＰである。図１０(b)のフィ
ードスルークランプパルスＳＨＰが、リセット後のタイ
ミングtt1からタイミングtt2の間にスイッチ２７４に印
加される。これにより、撮像信号が直流電源２７５から
の電圧、すなわちフィードスルーレベルＬＳにクランプ
され、ノイズが除去された基準レベルに合わされる。

【００５１】図１０(c)は、サンプリングパルスＳＨＤ
である。撮像信号がフィードスルーレベルＬＳから信号
レベルＬＬになると、タイミングtt3からタイミングtt4
の間に図１０(c)のサンプリングパルスＳＨＤがスイッ
チ２７８に印加される。これにより、信号レベルＬＬが
サンプリングされ、ホールドされた信号レベルＬＬが撮
像信号として出力される。すなわち、フィードスルーレ
ベルＬＳに対する信号レベルＬＬが出力される。

【００５２】以上説明したＣＤＳ回路２１の出力信号
は、図８のＰＧＡ２２へ入力される。ＰＧＡ２２は、不
図示のＣＰＵから送信される増幅度の情報により、入力
された撮像信号を所定の増幅度で増幅してクランプ回路
２３へ出力する。クランプ回路２３は、入力された撮像
信号の直流レベルを所定のレベルに直流再生を行い、Ａ
／Ｄ変換回路３へ出力する。

【００５３】クランプ回路２３についてさらに詳細に説
明する。クランプ回路２３は、固体撮像素子１から出力
される撮像信号が１水平ラインごとに周期性を有してい
ることを利用して直流成分の再生を行い、撮像信号に生
じている低周波ノイズを除去する。上述したように、固
体撮像素子１にオプティカルブラック用領域１２が設け
られているので、固体撮像素子１から出力される撮像信
号は、１ラインごとに１００画素に相当する期間がディ
ジタル変換後の値で８０〜１２０になる。クランプ回路
２３は、この期間(オプティカルブラック(ＯＢ)期間と
呼ぶ)の直流信号レベルを所定のＯＢ(オプティカルブラ
ック)ターゲットレベルにクランプする。

【００５４】コンパレート回路２３２は、クランプ制御
回路３０から入力されるクランプパルス信号がＨレベル
のとき、Ａ／Ｄ変換回路３でディジタル変換された後の
ディジタル値と、クランプ制御回路３０から出力される
リファレンス値(ＯＢターゲットレベル)とを比較し、こ
れらの差分をアナログ信号として出力する。図１１は、
クランプ回路２３に印加されるクランプパルスタイミン
グを説明する図であり、図１１(a)はクランプ回路２３
に入力される撮像信号、図１１(b)はクランプ制御回路
３０から出力され、クランプ回路２３に入力されるクラ
ンプパルス信号である。

【００５５】クランプ制御回路３０は、ＯＢ区間に合わ
せてＨレベル(アクティブ)となるクランプパルス信号を
図１１(b)の７１に示すように出力する。コンパレート
回路２３２は、Ａ／Ｄ変換回路３でディジタル変換され
た後のＯＢ期間のＯＢ信号値と、クランプ制御回路３０
から出力されるリファレンス値(ＯＢターゲットレベル)
とを比較演算し、これらの差分をアナログ信号として出
力する。コンパレート回路２３２から出力される差分ア
ナログ信号は、加算器２３１の−側に入力される。加算
器２３１は、ＰＧＡ２２から＋側に入力される撮像信号
と、コンパレート回路２３２から−側に入力される差分
アナログ信号とを加算して出力する。つまり、加算器２
３１，コンパレート回路２３２およびＡ／Ｄ変換回路３
とでフィードバック系を構成して、Ａ／Ｄ変換回路３の
出力値をＯＢターゲットレベルにクランプするように制
御する。

【００５６】クランプ制御回路３０は、ＯＢ区間が終了
するとクランプパルス信号をＬレベル(非アクティブ)と
する。コンパレート回路２３２は、クランクパルス信号
が非アクティブにされる直前に比較演算して出力してい
た差分アナログ信号出力を保持する。この結果、ＯＢ期
間と同一ラインの有効期間の間は、同じ差分アナログ信
号が加算器２３１の−側に入力されるので、１水平ライ
ン期間内は一定の直流レベルにクランプされる。クラン
プ制御回路３０は、タイミング発生回路７(図１)からタ
イミング信号を入力し、画像処理ＣＰＵ４によって動作
制御される。

【００５７】上述したように、固体撮像素子１上のどこ
に画素欠陥が存在するかの情報は、画素欠陥が存在する
場合、画素欠陥の位置を示すアドレスをあらかじめ画像
処理ＣＰＵ４内の不図示のメモリに記憶させておく。画
像処理ＣＰＵ４は、当該水平ラインのＯＢ用領域１２に
画素欠陥が含まれる場合、図１１(b)の７１ｂに示すよ
うに、クランプ制御回路３０がクランプパルス信号をア
クティブにすることを中止させる。この結果、ＯＢ用領
域１２に画素欠陥を有することにより撮像信号にＯＢき
ず７２が発生する場合でも、コンパレート回路２３２が
ＯＢきず７２による異常な信号値を用いて比較演算する
ことが防止される。この場合のコンパレート回路２３２
の出力は、１つ前のラインにおいて図１１(b)の７１ａ
でクランプパルス信号がアクティブにされたときに比較
演算されたときの値を保持する。

【００５８】以上説明したように第五の実施の形態によ
れば、次の作用効果が得られる。 （１）あらかじめ画像処理ＣＰＵ４内のメモリに記憶さ
れているアドレスを用いて、画像処理ＣＰＵ４がクラン
プ制御回路３０にクランプパルス信号をアクティブにす
ることを中止させるようにした。したがって、コンパレ
ート回路２３２が画素欠陥によるＯＢきず７２が含まれ
るラインのＯＢ信号値を用いて比較演算しない。この結
果、画素欠陥の有無によってコンパレート回路２３２の
差分アナログ信号出力が影響を受けて変化することが防
止され、高画質の画像を得ることが可能になる。 （２）コンパレート回路２３２は、クランプパルス信号
が非アクティブのとき、非アクティブにされる前の差分
アナログ信号出力を保持するようにした。したがって、
画素欠陥が存在するラインのＯＢ信号値に信号レベルが
類似している１つ前のラインのＯＢ信号値を用いて比較
演算された差分アナログ信号値が、加算器２３１にフィ
ードバックされる。この結果、高画質の画像を得ること
が可能になる。

【００５９】以上説明したデジタルスチルカメラの撮像
部１０は、Ａ／Ｄ変換回路３から出力されたディジタル
変換後の画像信号を一旦メモリ５へ記憶し、画像処理Ｃ
ＰＵ４がメモリ５に記憶された画像信号を読み出してデ
ィジタルクランプ処理などの画像処理を施うようにし
た。Ａ／Ｄ変換から出力された画像信号に対してディジ
タルクランプ処理を行ってからメモリ５へ記憶するよう
にしてもよい。

【００６０】以上の説明では、デジタルスチルカメラに
ついて説明したが、動画像も取込めるデジタルビデオカ
メラにも本発明を適用できる。

【００６１】また、以上の説明では、固体撮像素子１と
してＣＣＤを例にあげて説明したが、ＣＭＯＳセンサー
を用いる場合にも本発明を適用することが可能である。

【００６２】特許請求の範囲における各構成要素と、発
明の実施の形態における各構成要素との対応について説
明すると、画素欠陥の位置を示すアドレスが情報に、画
像処理ＣＰＵ４内のメモリが記憶手段に、ノイズレベル
Ｃ(Ｍ)がクランプレベルに、画像処理ＣＰＵ４がレベル
決定手段、クランプ手段、判定手段および制御手段に、
クランプ回路２３がクランプ手段に、クランプ制御回路
３０がタイミング発生手段に、それぞれ対応する。

【００６３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、次のような効果を奏する。 （１）請求項１、２に記載の発明によるクランプ装置で
は、記憶手段に記憶された情報に基づいて、適正とされ
る固体撮像素子の出力信号を用いてクランプレベルを決
定するようにした。したがって、たとえば、オプティカ
ルブラック用画素の画素欠陥のアドレスを記憶させてお
き、当該画素からの出力信号を用いずにクランプレベル
を決定することができる。この結果、オプティカルブラ
ック用画素の欠陥による再生画像の画質劣化を防止でき
る上に、従来使用できなかったオプティカルブラック用
画素に欠陥を有する固体撮像素子を使用することが可能
になる。 （２）請求項３、４に記載の発明によるクランプ装置で
は、判定手段により適正と判定される固体撮像素子の出
力信号を用いてクランプレベルを決定するようにした。
したがって、オプティカルブラック用画素に画素欠陥が
存在しても、当該画素からの出力信号を用いずにクラン
プレベルを決定することができる。この結果、オプティ
カルブラック用画素に新たな欠陥が生じる場合でも、こ
の欠陥による再生画像の画質劣化を防止できる。また、
従来使用できなかったオプティカルブラック用画素に欠
陥を有する固体撮像素子を使用することが可能になる。 （３）とくに、請求項２、４に記載の発明では、固体撮
像素子の画素並びのラインの中で不適正とされる出力信
号が含まれるラインについて、隣接ラインの適正とされ
る出力信号を用いてクランプレベルを決定するようにし
た。一般に、出力信号が類似しているとされる隣接ライ
ンの出力信号が用いられるので、画素欠陥による再生画
像の画質劣化を防止できる。 （４）請求項５に記載の発明によるクランプ装置では、
記憶手段に記憶された情報に基づいて、固体撮像素子の
画素並びのラインの中で不適正とされる出力信号が含ま
れるラインについて、クランプタイミング信号を供給し
ないようにした。この結果、画素欠陥による不適正な出
力信号を含むラインの出力信号がクランプされなくなる
ので、再生画像の画質劣化を防止できる。また、従来使
用できなかったオプティカルブラック用画素に欠陥を有
する固体撮像素子を使用することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるデジタルスチルカメラの一実施の
形態による撮像部のブロック図である。

【図２】固体撮像素子の有効画素領域と、オプティカル
ブラック用画素領域とを説明する図である。

【図３】水平ライン方向の画素番号Ｎと、画素(Ｍ,Ｎ)
から出力される撮像信号レベルとの関係を表す図であ
る。

【図４】第一の実施の形態におけるノイズレベルＣ(Ｍ)
の算出処理を表すフローチャートである。

【図５】第二の実施の形態におけるノイズレベルＣ(Ｍ)
の算出処理を表すフローチャートである。

【図６】第三の実施の形態におけるノイズレベルＣ(Ｍ)
の算出処理を表すフローチャートである。

【図７】第四の実施の形態におけるノイズレベルＣ(Ｍ)
の算出処理を表すフローチャートである。

【図８】第五の実施の形態によるアナログ信号処理回路
を説明する図である。

【図９】ＣＤＳ回路を説明する図である。

【図１０】(a)は撮像信号、(b)はフィードスルークラン
プパルスＳＨＰ、(c)はサンプリングパルスＳＨＤを表
すタイミングチャートである。

【図１１】(a)はクランプ回路に入力される撮像信号、
(b)はクランプ回路に入力されるクランプパルス信号を
表すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１…固体撮像素子、 ２…アナログ信
号処理回路、３…Ａ／Ｄ変換回路、 ４
…画像処理ＣＰＵ、５…メモリ、
６…ドライブ回路、７…タイミング発生回路、
１１…有効画素領域、１２…オフ゜ティカルフ゛ラック用画素
領域、 ２１…ＣＤＳ回路、２２…ＰＧＡ、
２３…クランプ回路、３０…クランプ
制御回路、 ２３１…加算器、２３２…コン
パレート回路回路、 ２７３…フィードスルークラ
ンプ回路、２７７…サンプルホールド回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固体撮像素子のオプティカルブラック用の
   画素から出力される信号が適正か否かの情報を記憶する
   記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された前記情報に基づいて適正とさ
   れる出力信号を用いてクランプレベルを決定するレベル
   決定手段と、 前記固体撮像素子から出力される撮像信号を前記クラン
   プレベルにクランプするクランプ手段とを備えることを
   特徴とするクランプ装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のクランプ装置において、 前記レベル決定手段は、前記固体撮像素子の画素並びに
   おけるラインごとに前記クランプレベルを決定し、前記
   記憶手段に記憶された前記情報に基づいて不適正とされ
   る出力信号が含まれるラインについて、このラインに隣
   接する前記適正とされる出力信号を用いてクランプレベ
   ルを決定することを特徴とするクランプ装置。
3. 【請求項３】固体撮像素子のオプティカルブラック用の
   画素から出力される信号が適正か否かを判定する判定手
   段と、 前記判定手段により適正と判定される出力信号を用いて
   クランプレベルを決定するレベル決定手段と、 前記固体撮像素子から出力される撮像信号を前記クラン
   プレベルにクランプするクランプ手段とを備えることを
   特徴とするクランプ装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載のクランプ装置において、 前記レベル決定手段は、前記固体撮像素子の画素並びに
   おけるラインごとに前記クランプレベルを決定し、前記
   判定手段により不適正と判定される出力信号が含まれる
   ラインについて、このラインに隣接する前記適正とされ
   る出力信号を用いてクランプレベルを決定することを特
   徴とするクランプ装置。
5. 【請求項５】固体撮像素子のオプティカルブラック用の
   画素から出力される信号を所定の直流信号レベルにクラ
   ンプするクランプ手段と、 前記クランプ手段に対してクランプタイミング信号を供
   給するタイミング発生手段と、 前記固体撮像素子のオプティカルブラック用の画素から
   出力される信号が適正か否かの情報を記憶する記憶手段
   と、 前記固体撮像素子の画素並びにおけるラインのうち前記
   記憶手段に記憶された前記情報に基づいて不適正とされ
   る出力信号が含まれるラインに対し、前記クランプタイ
   ミング信号を供給しないように前記タイミング発生手段
   を制御する制御手段とを備えることを特徴とするクラン
   プ装置。