JP2003174594A - Solid-state image pickup device - Google Patents
Solid-state image pickup deviceInfo
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Landscapes
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像装置に関
し、特に固体撮像素子にオプティカルブラック部を設
け、そのオプティカルブラック部を走査している時に得
た信号のレベルが基準の黒レベルとなるようにした固体
撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】固体撮像装置に用いる固体撮像素子(C
CD(Charge CoupledDevice))
には、光学的に遮光された光学黒期間のオプティカルブ
ラック(Optical Black)という画素が水
平及び垂直方向にそれぞれ設けられている。オプティカ
ルブラック部の映像信号レベルをクランプ回路でクラン
プし、そのレベルを黒レベルとすることにより、黒い被
写体を黒く写すことを可能にしている。クランプする簡
便な方法として、水平方向の1種類のクランプパルスを
用いる方法が一般的である。
【0003】以下に従来の固体撮像装置について説明す
る。
【0004】図4は従来の固体撮像装置を説明するブロ
ック図である。図4において、1は固体撮像素子、2は
サンプルホールド回路、3はクランプ手段であるクラン
プ回路、4はAD変換手段であるアナログ−デジタル変
換回路(以下、AD変換回路と記す)、5はデジタル信
号処理回路、6は同期信号発生回路、Aはクランプパル
ス、aはアナログ信号、bはデジタル信号である。
【0005】図3は、固体撮像素子1の構成例を示す模
式図である。図3において、dは撮像領域、h1は水平
オプティカルブラック部、h2は水平オプティカルブラ
ック部、v1は垂直オプティカルブラック部、v2は垂
直オプティカルブラック部、eは高輝度被写体の例であ
る。固体撮像素子1の信号は水平方向(矢印X方向)に
読み出され、順次垂直方向(矢印Y方向)に読み出され
て全画素の信号が出力される。クランプバルスAは水平
オブティカルブラック部h1をクランプするためのクラ
ンプバルスである。
【0006】以上のように構成された従来の固体撮像装
置について、以下その動作について説明する。
【0007】固体撮像素子1は被写体からの光を光電変
換し出力をサンプルホールド回路2に供給する。サンプ
ルホールド回路2は固体撮像素子1から供給された出力
信号を連続信号に変換する。クランプ回路3は、サンプ
ルホールド回路2より供給された連続信号と、同期信号
発生回路6より供給されたクランプパルスAに基づい
て、基準となる黒レベルを決定しアナログ信号aを出力
する。AD変換回路はクランプ回路3から供給されたア
ナログ信号aをAD変換して10ビットのデジタル信号
bを出力する。更にデジタル信号処理回路5はデジタル
信号bにゲイン制御、ガンマ処理、ホワイトバランス処
理、圧縮伸張処理等を行い、映像信号として出力する。
同期信号発生回路6においては、固体撮像素子駆動パル
ス、サンプルホールドパルス、クランプパルス、AD変
換回路駆動バルス、複合同期信号パルス等の信号が生成
され、固体撮像素子駆動パルスは固体撮像素子1に供給
され、サンプルホールドパルスはサンプルホールド回路
2に供給され、クランプパルスAはクランプ回路3に供
給され、AD変換回路駆動パルスはAD変換回路4に供
給され、複合同期信号パルスはデジタル信号処理回路5
に供給される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、図3に示すように固体撮像素子1の撮像
領域dの端部の水平オプティカルブラック部h1に比較
的近い位置に強い光を発する高輝度被写体e(例えば太
陽、電灯等)が存在するような場合に高輝度被写体eか
らの光が周辺に漏れ、水平オプティカルブラック部h1
にも一部光が入り、その光が光電変換されてしまう。こ
のような場合、水平オプティカルブラック部h1を走査
するときの映像信号のレベルが黒に対応するレベルとず
れてしまうが、上述のクランプパルスは水平オプティカ
ルブラック部h1をクランプするように構成されている
のでそのずれたレベルが基準とされてしまうことにな
る。そして、このように基準が狂うと映像が著しく見苦
しいものになってしまう。
【0009】また、高輝度被写体eからの強い光は水平
オプティカルブラック部h1、h2に入る可能性だけで
なく垂直オプティカルブラック部v1、v2に入る可能
性もあるし、水平垂直両方のオプティカルブラック部に
入る可能性もある。
【0010】すなわち、1種類の水平オプティカルブラ
ック部分しかクランプしない場合、太陽の様な高輝度被
写体の撮像時に黒レベルが不安定になる恐れがあり、逆
に、水平オプティカルブラック部分だけでなく垂直オプ
ティカルブラック部分もクランプしている場合、高輝度
被写体の撮像時に、垂直スミアの影響を受け、黒レベル
が変動する恐れがあるという問題点を有していた。
【0011】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、通常の被写体の撮影時においては水平オプティカル
ブラック部h1をクランプし、強い光の高輝度被写体に
よって水平オプティカルブラック部h1の黒レベルが変
動を受けた場合、水平オプティカルブラック部h1と逆
方向に配置されているため高輝度被写体の影響を受けて
いない水平オプティカルブラック部h2をクランプする
ように切り替えることにより、通常撮影時、高輝度撮影
時に拘わらず、常に、黒レベルの安定した固体撮像装置
を提供することができるようにするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の固体撮像装置は、撮像領域の水平方向の両端
部に光学的に遮光された第1のオプティカルブラック部
と第2のオプティカルブラック部を各々有する固体撮像
素子と、固体撮像素子の出力信号の黒レベルをクランプ
するクランプ手段と、クランプ手段がクランプした出力
信号をアナログ−デジタル変換するアナログ−デジタル
変換手段と、出力信号の黒レベルが変動した時、黒レベ
ルが変動したことをアナログ−デジタル変換手段が出力
したデジタル信号を用いて検出して黒レベル変動検出信
号を発生する黒レベル変動検出手段と、クランプ手段が
出力信号の黒レベルをクランプするための第1のクラン
プパルスと第2のクランプパルスを発生するクランプパ
ルス発生手段と、第1のクランプパルスおよび第2のク
ランプパルスを黒レベル変動検出信号に基づいて切り替
えてクランプ手段に供給する切り替え手段とを備え、第
1のクランプパルスは第1のオプティカルブラック部の
みをクランプするためのパルスであり、第2のクランプ
パルスは前記第2のオプティカルブラック部のみをクラ
ンプするためのパルスであるような構成を有している。
【0013】この構成によって、通常撮影時、高輝度撮
影時に拘わらず、常に、黒レベルの安定した固体撮像装
置を提供することができるようにするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、撮像領域の水平方向の両端部に光学的に遮光された
第1のオプティカルブラック部と第2のオプティカルブ
ラック部を各々有する固体撮像素子と、固体撮像素子の
出力信号の黒レベルをクランプするクランプ手段と、ク
ランプ手段がクランプした出力信号をアナログ−デジタ
ル変換するアナログ−デジタル変換手段と、出力信号の
黒レベルが変動した時、黒レベルが変動したことをアナ
ログ−デジタル変換手段が出力したデジタル信号を用い
て検出して黒レベル変動検出信号を発生する黒レベル変
動検出手段と、クランプ手段が出力信号の黒レベルをク
ランプするための第1のクランプパルスと第2のクラン
プパルスを発生するクランプパルス発生手段と、第1の
クランプパルスおよび第2のクランプパルスを黒レベル
変動検出信号に基づいて切り替えて前記クランプ手段に
供給する切り替え手段とを備え、第1のクランプパルス
は第1のオプティカルブラック部のみをクランプするた
めのパルスであり、第2のクランプパルスは第2のオプ
ティカルブラック部のみをクランプするためのパルスで
あることを特徴としたものであり、通常の被写体の撮影
時においては、第1の水平オプティカルブラック部をク
ランプし、強い光の高輝度被写体によって第1の水平オ
プティカルブラック部の黒レベルが変動を受けた場合、
第1の水平オプティカルブラック部と逆方向に配置され
ているため高輝度被写体の影響を受けていない第2の水
平オプティカルブラック部をクランプするように切り替
えることにより、通常撮影時、高輝度撮影時に拘わら
ず、常に、黒レベルの安定した画像を売る事ができると
いう作用を有する。
【0015】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図3を用いて説明する。
【0016】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1における固体撮像装置の構成を示すブロック図で
あり、同図において従来と同一の構成要素には同一番号
を付与し説明を省略する。図1において、7はクランプ
パルス発生手段である同期信号発生回路、8は切り替え
手段である切り替え回路、9は黒レベル変動検出手段で
ある黒レベル変動検出回路、Bはクランプパルス、Cは
検出信号である。
【0017】同期信号発生回路7は、従来技術の同期信
号発生回路6にクランプバルスBを発生する機能を追加
したものである。切り替え回路8は検出信号Cに基づい
てクランプパルスAとクランプパルスBを選択して出力
し、クランプ回路3に供給する。黒レベル変動検出回路
9はデジタル信号bから黒レベルの変動を検出した時、
検出信号Cを出力する。クランプバルスBは水平オブテ
ィカルブラック部h2をクランプするためのクランプバ
ルスである。
【0018】以上のように構成された固体撮像装置につ
いてその動作を説明する。
【0019】固体撮像素子1は被写体からの光を光電変
換した出力をサンプルホールド回路2に供給し、サンプ
ルホールド回路2は固体撮像素子1から供給された出力
信号を連続信号に変換する。クランプ回路3は、サンプ
ルホールド回路2より供給された信号と、切り替え回路
8から供給されるクランプパルスに基づいて、基準とな
る黒レベルを決定しアナログ信号aを出力する。AD変
換回路4はクランプ回路3から供給されたアナログ信号
aをAD変換して10ビットのデジタル信号bを出力す
る。更にデジタル信号処理回路5はデジタル信号bにゲ
イン制御、ガンマ処理、ホワイトバランス処理、圧縮伸
張処理等を行い、映像信号として出力する。同期信号発
生回路7においては、固体撮像素子駆動パルス、サンプ
ルホールドパルス、クランプパルスA、クランプパルス
B、AD変換回路駆動バルス、複合同期信号パルス等の
信号が生成され、固体撮像素子駆動パルスは固体撮像素
子1に供給され、サンプルホールドパルスはサンプルホ
ールド回路2に供給され、クランプパルスAおよびクラ
ンプパルスBは切り替え回路8に供給され、AD変換回
路駆動パルスはAD変換回路4に供給され、複合同期信
号パルスはデジタル信号処理回路5に供給される。黒レ
ベル変動検出回路9は、AD変換回路4が出力するデジ
タル信号bのうち水平オプティカルブラック部h1の情
報を読み取り、検出信号Cの状態を後述のようにLから
Hに変化させる。切り替え回路8は通常はA側に接続さ
れクランプパルスAを出力しているが検出信号CがHに
なった時はB側に接続されクランプパルスBを出力す
る。
【0020】次に、黒レベル変動を検出する動作につい
て、図2を用いて詳しく説明する。
【0021】図2は、本発明の実施形態1における固体
撮像装置の動作説明のためのタイミングチャートであ
る。図2において2aはアナログ信号aの波形、2bは
デジタル信号bのデータ配列、2cは水平オプティカル
ブラックh1から水平オプティカルブラックh2までの
水平帰線期間を示すプリプランキングパルス波形、2A
はクランプパルスAの波形、2BはクランプパルスBの
波形、vaは通常時のクランプ電圧、vbは黒レベル変
動検出用の基準電圧、vcは黒レベル変動時のクランプ
電圧例であり、va≦vb<vcの関係にある。クラン
プ回路3から出力されたアナログ信号aは水平方向(矢
印X方向)にそれぞれ水平オプティカルブラック部h
2、撮像領域d、水平オプティカルブブラック部h1に
対応し、通常はクランプパルスAによって黒レベルの電
圧がクランプ電圧vaになるようにクランプされる。次
に、アナログ信号aはAD変換回路4によって水平方向
に水平オプティカルブラック部h2、撮像領域d、水平
オプティカルブラック部h1、水平帰線期間に対応した
データb1、b2、b3、b4で構成されるデジタル信
号bに変換される。黒レベル変動検出回路9は、黒レベ
ル変動を検出するための基準電圧vbに対応するデジタ
ルデータをあらかじめ用意している。
【0022】高輝度被写体eによって水平オプティカル
プラック部h1が変動をうけたと仮定する。固体撮像素
子1から出力された信号はサンプルホールド回路2によ
って連続信号に変換されクランプ回路3に供給されるの
は通常時と同じであるが、クランプ回路3でクランプさ
れたアナログ信号aの水平オプティカルブラック部h1
のクランプ電圧はクランプ電圧vaとならずクランプ電
圧vcとなってしまう。クランプ電圧vcとなったアナ
ログ信号aはAD変換回路4でデジタル信号bに変換さ
れる。この時データb3はクランプ電圧vcに対応した
デジタルデータになっているので、黒レベル変動検出回
路9がデジタル信号bのデータb3を取得したとき、あ
らかじめ用意している基準電圧vbに対応したデジタル
データと比較することにより黒レベルの変動を検出し、
検出信号CをLからHに状態を変化させて出力する。切
り替え回路8は検出信号Cに基づいてクランプパルスA
からクランプパルスBに切り替えて出力し、クランプ回
路3に供給する。クランプ回路3はクランプパルスBの
タイミングでクランプを行うので水平オプティカルブラ
ック部h2を基準電圧vaにクランプする。この時、水
平オプティカルブラック部h2側には高輝度被写体eは
ないので正常な黒レベルを得る事ができる。水平オプテ
ィカルブラック部h1が高輝度被写体eの影響を受けな
くなり、データb3が黒レベル変動検出基準電圧vbに
対応したデジタルデータと比較して正常な黒レベルに戻
ったと判断したとき、検出信号CをHからLに状態を戻
して出力することにより、切り替え回路8はクランプパ
ルスBからクランプパルスAに切り替えて出力してクラ
ンプ回路3に供給するので通常の動作に戻る。水平オプ
ティカルブラック部h1とh2はお互いに画面の反対側
に位置しているので、太陽のように強い光の被写体が同
時に画面の両端に存在することはなく、どちらかで必ず
正常な黒レベルを得る事ができる。
【0023】以上のように本実施の形態1によれば、撮
像領域の水平方向の両端部に光学的に遮光された第1の
オプティカルブラック部と第2のオプティカルブラック
部を各々有する固体撮像素子1と、固体撮像素子1の出
力信号の黒レベルをクランプするクランプ回路3と、ク
ランプ回路3がクランプした出力信号をAD変換するA
D変換回路4と、出力信号の黒レベルが変動した時、黒
レベルが変動したことをAD変換回路4が出力したデジ
タル信号を用いて検出して黒レベル変動検出信号を発生
する黒レベル変動検出回路9と、クランプ回路3が出力
信号の黒レベルをクランプするための第1のクランプパ
ルスと第2のクランプパルスを発生するクランプパルス
発生手段と、第1のクランプパルスおよび第2のクラン
プパルスを黒レベル変動検出信号に基づいて切り替えて
クランプ手段に供給する切り替え回路8とを備え、第1
のクランプパルスは第1のオプティカルブラック部のみ
をクランプするためのパルスであり、第2のクランプパ
ルスは第2のオプティカルブラック部のみをクランプす
るためのパルスであるように構成しているので、通常撮
影時、高輝度撮影時に拘わらず、常に黒レベルの安定し
た固体撮像装置供給する事ができる。
【0024】なお実施の形態1では、切り替え回路8と
同期信号発生回路7は別構成としたが、切り替え回路8
は同期信号発生回路7に内臓されてもよい。
【0025】また、黒レベル検出手段を黒レベル検出回
路としたが、マイコンなどのソフト処理でもよい。
【0026】さらに、検出信号CをL、Hのコントロー
ル信号としたが、シリアルデータ等のコマンドによるも
のでもよい。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明は、通常の被写体の
撮影時においては、水平オプティカルブラック部h1を
クランプし、強い光の高輝度被写体を撮影し黒レベルが
変動を受けた場合、影響のうけない水平オプティカルブ
ラック部h2をクランプするように切り替えることによ
り、通常撮影時、高輝度撮影時に拘わらず、常に、黒レ
ベルの安定した固体撮像装置供給する事ができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device in which an optical black portion is provided, and a signal obtained when the optical black portion is scanned is obtained. The present invention relates to a solid-state imaging device whose level is set to a reference black level. 2. Description of the Related Art A solid-state image pickup device (C
CD (Charge Coupled Device))
Are provided in the horizontal and vertical directions, respectively, with optical black pixels that are optically shielded during an optical black period. The video signal level of the optical black portion is clamped by a clamp circuit, and the level is set to a black level, so that a black subject can be captured in black. As a simple method of clamping, a method using one type of horizontal clamping pulse is generally used. Hereinafter, a conventional solid-state imaging device will be described. FIG. 4 is a block diagram illustrating a conventional solid-state imaging device. In FIG. 4, 1 is a solid-state imaging device, 2 is a sample-hold circuit, 3 is a clamp circuit as a clamp means, 4 is an analog-digital converter circuit (hereinafter, referred to as an AD converter circuit) as an AD converter, and 5 is a digital circuit. A signal processing circuit, 6 is a synchronization signal generating circuit, A is a clamp pulse, a is an analog signal, and b is a digital signal. FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration example of the solid-state imaging device 1. In FIG. 3, d is an imaging area, h1 is a horizontal optical black portion, h2 is a horizontal optical black portion, v1 is a vertical optical black portion, v2 is a vertical optical black portion, and e is an example of a high-luminance subject. The signals of the solid-state imaging device 1 are read in the horizontal direction (arrow X direction), sequentially read in the vertical direction (arrow Y direction), and the signals of all pixels are output. The clamp valve A is a clamp valve for clamping the horizontal optical black portion h1. The operation of the conventional solid-state imaging device configured as described above will be described below. The solid-state imaging device 1 photoelectrically converts light from a subject and supplies an output to a sample-and-hold circuit 2. The sample hold circuit 2 converts an output signal supplied from the solid-state imaging device 1 into a continuous signal. The clamp circuit 3 determines a reference black level based on the continuous signal supplied from the sample hold circuit 2 and the clamp pulse A supplied from the synchronizing signal generation circuit 6, and outputs an analog signal a. The AD conversion circuit AD-converts the analog signal a supplied from the clamp circuit 3 and outputs a 10-bit digital signal b. Further, the digital signal processing circuit 5 performs gain control, gamma processing, white balance processing, compression / expansion processing, and the like on the digital signal b, and outputs it as a video signal.
In the synchronizing signal generation circuit 6, signals such as a solid-state image sensor driving pulse, a sample hold pulse, a clamp pulse, an AD conversion circuit driving pulse, and a composite synchronizing signal pulse are generated, and the solid-state image sensor driving pulse is supplied to the solid-state image sensor 1. The sample / hold pulse is supplied to the sample / hold circuit 2, the clamp pulse A is supplied to the clamp circuit 3, the AD conversion circuit driving pulse is supplied to the AD conversion circuit 4, and the composite synchronizing signal pulse is supplied to the digital signal processing circuit 5.
Supplied to [0008] However, in the above-described conventional configuration, as shown in FIG. 3, the position of the end of the imaging region d of the solid-state imaging device 1 is relatively close to the horizontal optical black portion h1. When a high-luminance subject e (e.g., the sun, an electric light, etc.) that emits light is present, light from the high-luminance subject e leaks to the periphery, and the horizontal optical black portion h1
Part of the light enters, and the light is photoelectrically converted. In such a case, the level of the video signal when scanning the horizontal optical black portion h1 is shifted from the level corresponding to black, but the above-described clamp pulse is configured to clamp the horizontal optical black portion h1. Therefore, the shifted level is used as a reference. And, when the standards are out of order, the image becomes extremely unsightly. Further, strong light from the high-luminance subject e may enter not only the horizontal optical black portions h1 and h2 but also the vertical optical black portions v1 and v2, and both the horizontal and vertical optical black portions. There is also the possibility of entering. That is, when only one type of horizontal optical black portion is clamped, the black level may become unstable when capturing a high-luminance subject such as the sun. Conversely, not only the horizontal optical black portion but also the vertical optical black portion may be unstable. When the black portion is also clamped, there is a problem that the black level may fluctuate due to the influence of vertical smear when capturing a high-luminance subject. The present invention solves the above-mentioned conventional problems. When photographing a normal subject, the horizontal optical black portion h1 is clamped, and the black level of the horizontal optical black portion h1 is increased by a high-luminance subject with strong light. In the case of a fluctuation, the horizontal optical black portion h2, which is arranged in the opposite direction to the horizontal optical black portion h1 and is not affected by the high-luminance subject, is switched to be clamped. Regardless, sometimes, a solid-state imaging device with a stable black level can be provided. In order to achieve this object, a solid-state image pickup device according to the present invention comprises a first optical black portion optically shielded from both ends in a horizontal direction of an image pickup area and a second optical black portion. A solid-state imaging device having two optical black portions; a clamp unit for clamping a black level of an output signal of the solid-state imaging device; an analog-digital conversion unit for performing analog-to-digital conversion of the output signal clamped by the clamp unit; When the black level of the signal fluctuates, the black level fluctuation detecting means for detecting that the black level has fluctuated using the digital signal output from the analog-digital conversion means to generate a black level fluctuation detecting signal, and the clamp means A clamp pulse for generating a first clamp pulse and a second clamp pulse for clamping a black level of an output signal Generating means, and switching means for switching between the first clamp pulse and the second clamp pulse based on the black level fluctuation detection signal and supplying the same to the clamp means, wherein the first clamp pulse is applied only to the first optical black portion. And the second clamp pulse is a pulse for clamping only the second optical black portion. With this configuration, it is possible to always provide a solid-state imaging device having a stable black level irrespective of normal shooting or high-brightness shooting. The first aspect of the present invention is directed to a first optical black portion and a second optical black portion which are optically shielded at both ends in the horizontal direction of an image pickup area. A solid-state imaging device, a clamp unit for clamping a black level of an output signal of the solid-state imaging device, an analog-digital conversion unit for analog-to-digital conversion of the output signal clamped by the clamp unit, and a black level of the output signal. The black level fluctuation detecting means for detecting the fluctuation of the black level using the digital signal output from the analog-to-digital conversion means to generate a black level fluctuation detection signal when the fluctuation occurs, and the clamp means for controlling the black level of the output signal. Pulse generating means for generating a first clamp pulse and a second clamp pulse for clamping Switching means for switching the first and second clamp pulses based on the black level fluctuation detection signal and supplying the same to the clamp means, wherein the first clamp pulse is a pulse for clamping only the first optical black portion. The second clamp pulse is a pulse for clamping only the second optical black portion, and clamps the first horizontal optical black portion when photographing a normal subject. Then, when the black level of the first horizontal optical black portion is changed by a high-luminance subject of strong light,
By switching to clamp the second horizontal optical black portion which is not affected by the high-luminance subject because it is arranged in the opposite direction to the first horizontal optical black portion, it is possible to control the normal and high-luminance shooting. In addition, it has an effect that an image with a stable black level can always be sold. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. (Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. Is omitted. In FIG. 1, reference numeral 7 denotes a synchronizing signal generating circuit which is a clamp pulse generating means, 8 denotes a switching circuit which is a switching means, 9 denotes a black level fluctuation detecting circuit which is a black level fluctuation detecting means, B denotes a clamp pulse, and C denotes a detection signal. It is. The synchronizing signal generating circuit 7 is obtained by adding a function of generating a clamp pulse B to the synchronizing signal generating circuit 6 of the prior art. The switching circuit 8 selects and outputs the clamp pulse A and the clamp pulse B based on the detection signal C, and supplies the same to the clamp circuit 3. When the black level fluctuation detecting circuit 9 detects the fluctuation of the black level from the digital signal b,
The detection signal C is output. The clamp valve B is a clamp valve for clamping the horizontal optical black portion h2. The operation of the solid-state imaging device configured as described above will be described. The solid-state imaging device 1 supplies an output obtained by photoelectrically converting light from a subject to a sample-and-hold circuit 2, and the sample-and-hold circuit 2 converts the output signal supplied from the solid-state imaging device 1 into a continuous signal. The clamp circuit 3 determines a reference black level based on the signal supplied from the sample hold circuit 2 and the clamp pulse supplied from the switching circuit 8, and outputs an analog signal a. The AD conversion circuit 4 AD-converts the analog signal a supplied from the clamp circuit 3 and outputs a 10-bit digital signal b. Further, the digital signal processing circuit 5 performs gain control, gamma processing, white balance processing, compression / expansion processing, and the like on the digital signal b, and outputs it as a video signal. In the synchronization signal generation circuit 7, signals such as a solid-state imaging device driving pulse, a sample hold pulse, a clamp pulse A, a clamp pulse B, an AD conversion circuit driving pulse, and a composite synchronization signal pulse are generated. The sample / hold pulse is supplied to the image pickup device 1, the sample / hold pulse is supplied to the sample / hold circuit 2, the clamp pulse A and the clamp pulse B are supplied to the switching circuit 8, the AD conversion circuit drive pulse is supplied to the AD conversion circuit 4, and The signal pulse is supplied to the digital signal processing circuit 5. The black level fluctuation detection circuit 9 reads information of the horizontal optical black portion h1 of the digital signal b output from the AD conversion circuit 4, and changes the state of the detection signal C from L to H as described later. The switching circuit 8 is normally connected to the A side and outputs the clamp pulse A. However, when the detection signal C becomes H, it is connected to the B side and outputs the clamp pulse B. Next, the operation of detecting a change in black level will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, 2a is a waveform of the analog signal a, 2b is a data array of the digital signal b, 2c is a pre-pranking pulse waveform indicating a horizontal retrace period from the horizontal optical black h1 to the horizontal optical black h2, 2A.
Is a waveform of the clamp pulse A, 2B is a waveform of the clamp pulse B, va is a clamp voltage at a normal time, vb is a reference voltage for detecting a black level fluctuation, vc is an example of a clamp voltage at a black level fluctuation, and va ≦ vb <Vc. The analog signal a output from the clamp circuit 3 is applied to the horizontal optical black portion h in the horizontal direction (the direction of the arrow X).
2. Corresponding to the imaging area d and the horizontal optical black portion h1, the clamp level is usually clamped by the clamp pulse A so that the black level voltage becomes the clamp voltage va. Next, the analog signal a is composed of a horizontal optical black portion h2, an imaging region d, a horizontal optical black portion h1, and data b1, b2, b3, and b4 corresponding to a horizontal blanking period in the horizontal direction by the AD conversion circuit 4. It is converted to a digital signal b. The black level fluctuation detection circuit 9 prepares digital data corresponding to the reference voltage vb for detecting the black level fluctuation in advance. It is assumed that the horizontal optical plaque h1 has been fluctuated by the high-luminance object e. The signal output from the solid-state imaging device 1 is converted into a continuous signal by the sample-and-hold circuit 2 and supplied to the clamp circuit 3 in the same manner as in the normal case. However, the horizontal optical signal of the analog signal a clamped by the clamp circuit 3 is used. Black part h1
Is not the clamp voltage va but the clamp voltage vc. The analog signal a having become the clamp voltage vc is converted into a digital signal b by the AD conversion circuit 4. At this time, since the data b3 is digital data corresponding to the clamp voltage vc, when the black level fluctuation detecting circuit 9 acquires the data b3 of the digital signal b, the digital data corresponding to the previously prepared reference voltage vb Detects fluctuations in black level by comparing with
The detection signal C changes its state from L to H and outputs it. The switching circuit 8 outputs a clamp pulse A based on the detection signal C.
, And switches to the clamp pulse B, and outputs the same to the clamp circuit 3. Since the clamp circuit 3 clamps at the timing of the clamp pulse B, it clamps the horizontal optical black portion h2 to the reference voltage va. At this time, since there is no high-luminance subject e on the side of the horizontal optical black portion h2, a normal black level can be obtained. When the horizontal optical black portion h1 is no longer affected by the high-luminance subject e and the data b3 is compared with the digital data corresponding to the black-level fluctuation detection reference voltage vb and it is determined that the data b3 has returned to the normal black level, the detection signal C is output. By returning the state from H to L and outputting the same, the switching circuit 8 switches from the clamp pulse B to the clamp pulse A, outputs the same, supplies the same to the clamp circuit 3, and returns to the normal operation. Since the horizontal optical black parts h1 and h2 are located on the opposite sides of the screen, objects with strong light such as the sun do not exist at both ends of the screen at the same time, and a normal black level is always obtained at either side. You can get. As described above, according to the first embodiment, the solid-state imaging device having the first optical black portion and the second optical black portion optically shielded at both ends in the horizontal direction of the imaging region. 1, a clamp circuit 3 for clamping the black level of the output signal of the solid-state imaging device 1, and an A / D converter for AD-converting the output signal clamped by the clamp circuit 3.
Black level fluctuation detection for generating a black level fluctuation detection signal by detecting, using the digital signal output by the AD conversion circuit 4, when the black level of the output signal fluctuates, A circuit 9, a clamp pulse generating means for generating a first clamp pulse and a second clamp pulse for the clamp circuit 3 to clamp the black level of the output signal, and a first clamp pulse and a second clamp pulse. A switching circuit (8) for switching based on a black level fluctuation detection signal and supplying it to the clamping means;
Is a pulse for clamping only the first optical black portion, and the second clamp pulse is a pulse for clamping only the second optical black portion. It is possible to always supply a solid-state imaging device having a stable black level irrespective of shooting and high-brightness shooting. In the first embodiment, the switching circuit 8 and the synchronizing signal generating circuit 7 have different configurations.
May be incorporated in the synchronization signal generation circuit 7. Although the black level detecting means is a black level detecting circuit, the processing may be performed by software such as a microcomputer. Further, although the detection signal C is an L or H control signal, it may be a command such as serial data. As described above, according to the present invention, when photographing a normal subject, the horizontal optical black portion h1 is clamped, and a high-luminance subject of strong light is photographed, and the black level varies. In this case, by switching to clamp the horizontal optical black portion h2 which is not affected, it is possible to always supply a solid-state imaging device having a stable black level irrespective of normal shooting or high brightness shooting.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における固体撮像装置の
構成を示すブロック図
【図2】同実施形態1における固体撮像装置の動作説明
のためのタイミングチャート
【図3】固体撮像素子1の構成例を示す模式図
【図4】従来の固体撮像装置を説明するブロック図
【符号の説明】
1 固体撮像素子
2 サンプルホールド(S/H)回路
3 クランプ回路
4 AD変換回路
5 デジタル信号処理回路
6 同期信号発生回路
7 同期信号発生回路
8 切り替え回路
9 黒レベル変動検出回路BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a timing chart for explaining an operation of the solid-state imaging device according to the first embodiment. 3 is a schematic diagram showing a configuration example of the solid-state imaging device 1. FIG. 4 is a block diagram illustrating a conventional solid-state imaging device. [Description of References] 1 solid-state imaging device 2 sample hold (S / H) circuit 3 clamp circuit 4 AD Conversion circuit 5 Digital signal processing circuit 6 Synchronous signal generating circuit 7 Synchronous signal generating circuit 8 Switching circuit 9 Black level fluctuation detecting circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C021 PA13 PA52 PA62 PA92 SA11 XA42 XA48 5C024 CX04 GY01 GZ38 HX09 HX13 HX23 HX29 HX50 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page F term (reference) 5C021 PA13 PA52 PA62 PA92 SA11 XA42 XA48 5C024 CX04 GY01 GZ38 HX09 HX13 HX23 HX29 HX50
Claims (1)
遮光された第1のオプティカルブラック部と第2のオプ
ティカルブラック部を各々有する固体撮像素子と、前記
固体撮像素子の出力信号の黒レベルをクランプするクラ
ンプ手段と、前記クランプ手段がクランプした前記出力
信号をアナログ−デジタル変換するアナログ−デジタル
変換手段と、前記出力信号の黒レベルが変動した時、黒
レベルが変動したことを前記アナログ−デジタル変換手
段が出力したデジタル信号を用いて検出して黒レベル変
動検出信号を発生する黒レベル変動検出手段と、前記ク
ランプ手段が前記出力信号の黒レベルをクランプするた
めの第1のクランプパルスと第2のクランプパルスを発
生するクランプパルス発生手段と、前記第1のクランプ
パルスおよび前記第2のクランプパルスを前期黒レベル
変動検出信号に基づいて切り替えて前記クランプ手段に
供給する切り替え手段とを備え、前記第1のクランプパ
ルスは前記第1のオプティカルブラック部のみをクラン
プするためのパルスであり、前記第2のクランプパルス
は前記第2のオプティカルブラック部のみをクランプす
るためのパルスであることを特徴とする固体撮像装置。Claims: 1. A solid-state imaging device having a first optical black portion and a second optical black portion optically shielded at both ends in a horizontal direction of an imaging region, and the solid-state imaging device. Clamp means for clamping the black level of the output signal of the element; analog-digital conversion means for performing an analog-to-digital conversion of the output signal clamped by the clamp means; and when the black level of the output signal fluctuates, the black level changes. A black level fluctuation detecting means for detecting the fluctuation using a digital signal output by the analog-digital converting means to generate a black level fluctuation detecting signal, and the clamping means for clamping a black level of the output signal. Clamp pulse generating means for generating a first clamp pulse and a second clamp pulse of the first Switching means for switching the pulse and the second clamp pulse based on the black level variation detection signal and supplying the same to the clamp means, wherein the first clamp pulse clamps only the first optical black portion. A solid-state imaging device, wherein the second clamp pulse is a pulse for clamping only the second optical black portion.
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- 2001-12-06 JP JP2001372442A patent/JP2003174594A/en active Pending
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