JP2006345421A - 撮像装置及び信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子の画像信号の黒レベルを適切に設定する。
【解決手段】外部からの光が遮光された受光画素からなるオプティカルブラック領域の少なくとも一部の領域を空間的に互いに分離された位置に配置された複数のサブ領域に分割して、複数のサブ領域のうち少なくとも１つから出力された出力信号を除いて黒レベルを決定するオプティカルブラック処理部２０を備える撮像装置１００により上記課題を解決することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、出力画像の画質を向上させた撮像装置及び信号処理方法に関する。

電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の固体撮像素子を備えた撮像装置は、図７に示すように、撮像素子１０、相関２重サンプリング部（ＣＤＳ部：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）１２、クランプ部１４、信号処理部１６及び制御部１８を含んで構成される。

撮像素子１０は、例えば、フレーム転送型のＣＣＤ固体撮像素子とされる。フレーム転送方式のＣＣＤ固体撮像素子は、図８に示すように、撮像部１０ｉ、蓄積部１０ｓ、水平転送部１０ｈ及び出力部１０ｄを含んで構成される。撮像部１０ｉは、それぞれ複数の受光画素の列からなる垂直シフトレジスタを備える。各受光画素は、外部からの光を受けて、その入射光の強度に応じた量の情報電荷を生成する。また、制御部１８から撮像部１０ｉへ垂直クロックパルスが入力されることによって、各受光画素で生成された情報電荷は垂直シフトレジスタに沿って蓄積部１０ｓへ転送される。

撮像部１０ｉには、図９に示すように、有効画素領域１０ａとオプティカルブラック領域１０ｂとが設けられる。有効画素領域１０ａの受光面は外部からの光を受光できるように構成されている。オプティカルブラック領域１０ｂの受光面は外部からの光を遮断する金属層等で覆われている。オプティカルブラック領域１０ｂから出力される信号は、撮像素子１０の黒レベルＳｂを決定するオプティカルブラック信号として用いられる。図９に示すように、オプティカルブラック領域１０ｂは、一般的に撮像部１０ｉにおける蓄積部１０ｓに近接する数行分の画素領域及び撮像部１０ｉにおける左右のいずれかの数列分の画素領域から構成される。

蓄積部１０ｓは、撮像部１０ｉの垂直シフトレジスタと連続して配置された垂直シフトレジスタを備える。蓄積部１０ｓの垂直シフトレジスタは全体が遮光されており、情報電荷を１フレーム分だけ蓄積しておくために用いられる。蓄積部１０ｓには、制御部１８から垂直クロックパルス及び出力制御クロックが入力される。垂直クロックパルス及び出力制御クロックが印加されることによって、蓄積部１０ｓに保持された情報電荷が水平転送部１０ｈへ１行分ずつ転送出力される。水平転送部１０ｈは、水平シフトレジスタを備える。水平転送部１０ｈの水平シフトレジスタの各ビットには蓄積部１０ｓの各垂直シフトレジスタからそれぞれ１画素分の情報電荷が順次転送出力される。水平転送部１０ｈには、制御部１８から水平クロックパルスが入力される。水平転送部１０ｈでは、水平クロックパルスを受けて、１画素単位で情報電荷が出力部１０ｄへ転送される。出力部１０ｄは１画素毎の情報電荷量を電圧値に変換し、その電圧値の変化がＣＣＤ出力としてＣＤＳ部１２へ出力される。

ＣＤＳ部１２は、制御部１８からクロックパルスを受けて、撮像素子１０からの信号の出力に同期して相関２重サンプリングを行い、クロック成分を除去してノイズを低減させる。クランプ部１４は、ＣＤＳ部１２の出力信号Ｓを受けて、オプティカルブラック領域１０ｂからのオプティカルブラック信号に基づいて黒レベルＳｂをクランプする。信号処理部１６は、アナログ増幅器（ＡＧＣ：Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、デジタル増幅器（Ｄｉｇｉｔａｌ ＡＭＰ）、デジタル信号処理部（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等を含んで構成される。信号処理部１６は、ＣＤＳ部１２でサンプリングされた信号に対して自動増幅処理、アナログ／デジタル変換処理、デジタル増幅処理、各種補正処理等を施して出力する。このとき、クランプ部１４においてクランプされた黒レベルＳｂを基準として処理を行うことができる。

制御部１８は、タイミングパルス生成回路を含んで構成される。制御部１８は、撮像素子１０における撮像及び情報電荷の転送を制御するための垂直クロックパルス、水平クロックパルス、出力パルス、リセットパルス等のクロックパルスを生成して撮像素子１０の各部へ出力する。また、ＣＤＳ部１２、クランプ部１４及び信号処理部１６に対してそれぞれ制御クロックを出力する。これによって、撮像素子１０、ＣＤＳ部１２、クランプ部１４及び信号処理部１６の制御が同期される。

図９に示すように、オプティカルブラック領域１０ｂは、一般的に撮像部１０ｉにおける蓄積部１０ｓに近接する数行分の画素領域及び撮像部１０ｉにおける左右のいずれかの数列分の画素領域から構成される。従来技術では、クランプ部１４において、オプティカルブラック領域１０ｂに含まれる全領域の画素から出力された信号の加算値又はその平均値を黒レベルＳｂとしてクランプしている。

ところが、図１０に示すように、オプティカルブラック領域１０ｂの近傍に位置する有効画素領域１０ａの領域Ａへの入射光の強度が極めて高い場合、領域Ａから入射した光が撮像部１０ｉ内で反射してオプティカルブラック領域１０ｂにも影響を及ぼす場合がある。これによって、領域Ａ付近のオプティカルブラック領域１０ｂ内の画素において領域Ａからの光によって情報電荷が生成されて、画像処理の基準となる黒レベルＳｂがずれてしまう問題を生ずる。

本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、高品質の画像を得ることができる撮像装置及び信号処理方法を提供することを目的とする。

本発明は、入射された光の強度に応じた情報電荷を生成する受光画素を複数含み、外部からの光が遮光された受光画素からなるオプティカルブラック領域を有する撮像素子、を備えた撮像装置であって、前記オプティカルブラック領域に含まれる受光画素から出力された出力信号のうち一部を除いて黒レベルを決定するオプティカルブラック処理部を備えることを特徴とする。

これにより、前記オプティカルブラック領域に含まれる受光画素から出力された出力信号のうち一部を除いて黒レベルを決定する第１の工程を備える信号処理方法を実行することができる。

前記オプティカルブラック処理部は、前記オプティカルブラック領域の少なくとも一部の領域を空間的に互いに分離された複数のサブ領域に分割して、前記複数のサブ領域の各々における出力信号の統計値を算出し、当該統計値に基づいて黒レベルを決定することが好適である。

すなわち、前記オプティカルブラック領域の少なくとも一部の領域を空間的に互いに分離された複数のサブ領域に分割する第２の工程と、前記複数のサブ領域の各々における出力信号の統計値を算出する第３の工程と、を備え、前記第１の工程では、前記第３の工程で算出された統計値に基づいて黒レベルを決定することが好適である。

例えば、前記オプティカルブラック処理部は、前記複数のサブ領域の各々における出力信号の加算値又は平均値を算出し、最も小さい加算値又は平均値に基づいて黒レベルを決定する。より具体的には、最も小さい加算値又は平均値を有するサブ領域に含まれる受光画素の平均値に所定のオフセット値を加えた値をオプティカルブラック参照値とし、オプティカルブラック参照値と前記オプティカルブラック領域の各画素からの出力値とを比較して、オプティカルブラック参照値を超える出力値を除いて黒レベルを決定することが好ましい。

また、前記オプティカルブラック処理部は、前記撮像素子からの出力に応じて、前記サブ領域を変更することが好適である。すなわち、前記第１の工程では、前記撮像素子からの出力に応じて、前記サブ領域を変更することが好適である。

例えば、前記撮像素子の有効画素領域から出力された信号に所定の閾値を超える信号が含まれていた場合には前記オプティカルブラック領域を複数のサブ領域に分割して黒レベルを決定し、前記撮像素子の有効画素領域から出力された信号に所定の閾値を超える信号が含まれていなかった場合には前記オプティカルブラック領域をサブ領域に分割せず黒レベルを決定することが好適である。また、前記撮像素子の有効画素領域から出力された信号の強度に応じて、サブ領域の大きさ、分割数、形状等を変更することも好適である。

本発明によれば、撮像素子の画像信号の黒レベルを適切に設定することができる。適切に設定された黒レベルに基づいて、画像信号の処理や撮像素子の制御を適確に行うことが可能となり、画質を向上させることができる。

本発明の実施の形態における撮像装置１００は、図１に示すように、撮像素子１０、相関２重サンプリング部（ＣＤＳ部：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）１２、オプティカルブラック処理部２０、クランプ部１４、信号処理部１６及び制御部１８を含んで構成される。撮像装置１００のうち、従来の撮像装置と同様の構成部には図７と同一の符号を付した。なお、オプティカルブラック処理部２０はクランプ部１４と一体の回路として設けてもよい。

撮像素子１０は、例えば、フレーム転送型のＣＣＤ固体撮像素子とされる。フレーム転送方式のＣＣＤ固体撮像素子は、図８に示したように、撮像部１０ｉ、蓄積部１０ｓ、水平転送部１０ｈ及び出力部１０ｄを含んで構成される。

撮像部１０ｉ及び蓄積部１０ｓは、図２の素子内部の平面図に示すように、半導体基板の表面領域に形成された垂直シフトレジスタから構成される。蓄積部１０ｓは、撮像部１０ｉの垂直シフトレジスタと連続して配置された垂直シフトレジスタを備える。蓄積部１０ｓの垂直シフトレジスタは全体が遮光されており、情報電荷を１フレーム分だけ蓄積しておくために用いられる。

垂直シフトレジスタは、垂直方向（図８の縦方向）に向けて互いに平行に延伸された分離領域２８によって区画された複数のチャネル領域２６と、チャネル領域２６に交差する複数の転送電極２４−１〜２４−３から構成することができる。本実施の形態では、連続する３つの転送電極２４−１，２４−２，２４−３の組が１つの受光画素を構成する。制御部１８から一組の転送電極２４−１，２４−２，２４−３の各々に対して所定の周期の転送クロックφ_i1〜φ_i3を印加することによって撮像部１０ｉで生成された情報電荷が蓄積部１０ｓへ転送され、転送クロックφ_s1〜φ_s3を印加することによって蓄積部１０ｓにバッファリングされた情報電荷が水平転送部１０ｈへ転送される。

また、撮像部１０ｉは、図９に示したように、有効画素領域１０ａ（白抜きの領域）とオプティカルブラック領域１０ｂ（ハッチングされた領域）とに分けられる。

有効画素領域１０ａの受光面は外部からの光を受光できるように構成されている。有効画素領域１０ａに含まれる各画素は、入射される光の強度に対応した情報電荷を生成する。カラー撮像用のＣＣＤ固体撮像素子では、有効画素領域１０ａの各受光画素はマトリックス状に配置された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長に対応する透過フィルタのいずれかで被われる。例えば、垂直転送方向に沿って赤（Ｒ）を透過するフィルタと緑（Ｇ）を透過するフィルタとを垂直シフトレジスタの延伸方向に沿って交互に各受光画素と重ね合わせるように配列した列と、緑（Ｇ）を透過するフィルタと青（Ｂ）を透過するフィルタとを垂直シフトレジスタの延伸方向に沿って交互に各受光画素と重ね合わせるように配列した列と、を各波長領域に対応する受光画素をマトリクス状の画素配列を構成してカラー画像の取得を可能とする。

オプティカルブラック領域１０ｂの受光面は、外部からの光が遮断されるように金属層等で覆われている。オプティカルブラック領域１０ｂから出力される信号は、暗電流などによって生じる電荷による信号であって、撮像素子１０の黒レベルＳｂを決定するオプティカルブラック信号として用いられる。図９に示すように、オプティカルブラック領域１０ｂは、一般的に撮像部１０ｉにおける蓄積部１０ｓに近接する数行分の画素領域及び撮像部１０ｉにおける左右の少なくとも一方の数列分の画素領域から構成される。

図３に、撮像装置１００における撮像時のチャネル領域２６に沿ったウェル内のポテンシャル分布の様子を示す。撮像時には、図４に示すように、１組の転送電極２４−１，２４−２，２４−３のうち１つの転送電極（例えば、転送電極２４−２）をオン状態にすると共に、残りの転送電極（例えば、転送電極２４−１，２４−３）をオフ状態にする。これにより、オン状態とした転送電極下のチャネル領域２６にポテンシャル井戸５０が形成される。各受光画素では外部からの入射光の強度に応じた量の情報電荷が生成され、ポテンシャル井戸５０に情報電荷が蓄積される。

転送時には、図４に示すように、１画素を構成する３つの転送電極２４−１，２４−２，２４−３の組み合わせ毎に３相の転送クロックφ_i1〜φ_i3が印加され、転送電極２４−１，２４−２，２４−３の下にあるチャネル領域２６のポテンシャルが制御されて情報電荷が蓄積部１０ｓへ転送される。同時に、蓄積部１０ｓの垂直シフトレジスタにおいても、３つの転送電極２４−１，２４−２，２４−３の組み合わせ毎に３相の転送クロックφ_s1〜φ_s3が印加され、情報電荷が水平転送部１０ｈへ転送される。

また、制御部１８から蓄積部１０ｓに出力制御クロックが印加されることによって、蓄積部１０ｓに保持された情報電荷が水平転送部１０ｈへ１行分ずつ転送出力される。水平転送部１０ｈは、水平シフトレジスタを備える。水平転送部１０ｈの水平シフトレジスタの各ビットには蓄積部１０ｓの各垂直シフトレジスタからそれぞれ１画素分の情報電荷が順次転送出力される。水平転送部１０ｈには、制御部１８から水平クロックパルスが入力される。水平転送部１０ｈでは、水平クロックパルスを受けて、１画素単位で情報電荷が出力部１０ｄへ転送される。出力部１０ｄは１画素毎の情報電荷量を電圧値に変換し、その電圧値の変化がＣＣＤ出力としてＣＤＳ部１２へ出力される。

ＣＤＳ部１２は、制御部１８からクロックパルスを受けて、撮像素子１０からの信号の出力に同期して相関２重サンプリングを行い、クロック成分を除去してノイズを低減させる。相関２重サンプリングは、既存の方法で行うことができるので説明を省略する。

オプティカルブラック処理部２０は、ＣＤＳ部１２から出力された信号を受けて、オプティカルブラック領域１０ｂに含まれる受光画素から出力された出力信号Ｓのうち一部を除いて黒レベルＳｂを決定する。具体的には、オプティカルブラック領域１０ｂの少なくとも一部の領域を空間的に互いに分離された複数のサブ領域に分割して、複数のサブ領域の各々の出力信号Ｓに基づいて黒レベルＳｂを決定する。オプティカルブラック処理部２０における処理については詳しく後述する。なお、オプティカルブラック処理部２０の処理は、各フレーム毎に行うことが好適であるが、撮像装置１００の電源投入時に行うことも好適である。また、オプティカルブラック処理部２０の処理は、所定の時間が経過する毎に定期的に行うことも好適である。

クランプ部１４は、オプティカルブラック処理部２０の出力信号を受けて、黒レベルＳｂをクランプする。クランプされた黒レベルＳｂは信号処理部１６及び制御部１８へ出力される。信号処理部１６は、アナログ増幅器（ＡＧＣ：Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）、デジタル増幅器（Ｄｉｇｉｔａｌ ＡＭＰ）、デジタル信号処理部（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等を含んで構成される。信号処理部１６は、クランプ部１４から黒レベルＳｂを受けて、ＣＤＳ部１２でサンプリングされた信号に対してＡＧＣ処理、アナログ／デジタル変換処理、デジタル増幅処理、各種補正処理等を施して出力する。

このとき、クランプ部１４においてクランプされた黒レベルＳｂを基準として、ＡＧＣ処理、アナログ／デジタル変換処理、デジタル増幅処理、各種補正処理等を行うことができる。例えば、黒レベルＳｂが高くなるほどアナログ増幅器における増幅率を低下させることによって、信号のダイナミックレンジを高く維持することができる。

制御部１８は、タイミングパルス生成回路を含んで構成される。制御部１８は、システムクロックに基づいて、撮像素子１０における撮像及び情報電荷の転送を制御するための垂直クロックパルス、水平クロックパルス、出力パルス、リセットパルス等のクロックパルスを生成して撮像部１０の各部へ出力する。また、出力部１０ｄから各画素の出力信号Ｓが出力される毎に、リセットパルス等のクロックパルスに同期させてＣＤＳ部１２、オプティカルブラック処理部２０、クランプ部１４及び信号処理部１６に対して順に制御クロックを出力する。これによって、各画素からの出力信号ＳがＣＤＳ部１２、オプティカルブラック処理部２０、クランプ部１４及び信号処理部１６に順に伝達され、適切なタイミングで出力信号Ｓに対して処理が行われる。

このとき、クランプ部１４においてクランプされた黒レベルＳｂを基準として、撮像素子１０における撮像の条件を変更することができる。例えば、黒レベルＳｂが高くなるほど次の撮像期間を短くする処理を行うことによって、信号のダイナミックレンジを高く維持することができる。

以下、オプティカルブラック処理部２０における信号処理方法について図５のフローチャートを参照して説明する。オプティカルブラック処理部２０における信号処理では、撮像部１０ｉの有効画素領域１０ａ及びオプティカルブラック領域１０ｂから出力される信号を半導体メモリ等の記憶手段にバッファリングして行うことが好適である。

ステップＳ１０では、オプティカルブラック領域１０ｂの少なくとも一部の領域を空間的に互いに分離された位置に配置された複数のサブ領域１０ｃに分割する。図９に示すように、オプティカルブラック領域１０ｂが撮像部１０ｉにおける蓄積部１０ｓに近接する数行分の画素領域及び撮像部１０ｉにおける左右のいずれかの数列分の画素領域から構成される場合、例えば、図６に示すように、蓄積部１０ｓに近接する数行分の画素領域のうち左下及び右下の領域及び左右のいずれかの数列分の画素領域の上部の領域をサブ領域１０ｃ−１，１０ｃ−２，１０ｃ−３とする。

ステップＳ１２では、各サブ領域からの出力信号Ｓに対して統計的な処理を施して統計値を算出する。オプティカルブラック処理部２０は、ステップＳ１０で分割されたサブ領域の各々について出力信号Ｓの統計値を算出する。統計値として、例えば、各サブ領域に含まれる総ての受光画素の出力信号Ｓの加算値を算出することが好適である。また、統計値として、各サブ領域に含まれる総ての受光画素の出力信号Ｓの平均値を算出することも好適である。

さらに、統計値を算出する際に、有効画素領域１０ａからオプティカルブラック領域１０ｂの各画素までの距離に応じてサブ領域１０ｃの各画素の出力信号Ｓに重み付けをして処理を行うことも好適である。有効画素領域１０ａから距離が離れるに従って有効画素領域１０ａへの入射光がオプティカルブラック領域１０ｂに与える影響は小さくなると考えられるので、有効画素領域１０ａから離れるに従って出力信号Ｓに対する重み付けを小さくして統計値を算出することが好適である。例えば、有効画素領域１０ａに隣接する画素よりも有効画素領域１０ａから１画素以上離れた位置にある画素の重み付けを小さくして統計値を算出することが好ましい。

ステップＳ１４では、出力信号Ｓの黒レベルＳｂを決定する。オプティカルブラック処理部２０は、ステップＳ１２において算出された統計値に基づいて黒レベルＳｂを決定する。黒レベルＳｂは次の幾つかの方法で決定することができる。

第１の方法として、受光画素の出力信号Ｓの加算値又は平均値のうち最も小さい値を選択し、その選択された加算値又は平均値に対応するサブ領域１０ｃに含まれる受光画素の出力の平均値を黒レベルＳｂとすることが好適である。第１の方法では、有効画素領域１０ａ内における入射光が強い領域から最も遠くに位置するサブ領域１０ｃの出力信号Ｓに基づいて黒レベルＳｂを決定することができる。この方法は、有効画素領域１０ａ内に入射光が強い領域が複数存在する場合に有効である。

さらに、最も小さい加算値又は平均値に対応するサブ領域１０ｃに含まれる受光画素の平均値に所定のオフセット値を加えた値をオプティカルブラック参照値とし、オプティカルブラック参照値とオプティカルブラック領域１０ｂの各受光画素からの出力値とを比較して、オプティカルブラック参照値を超える出力値を除いて、残りの出力値の平均値を黒レベルＳｂとすることも好適である。すなわち、オプティカルブラック参照値を超える出力信号Ｓを出力するオプティカルブラック領域１０ｂの受光画素には有効画素領域１０ａから回り込んだ光の影響が及んでいるものとして除外する。

第２の方法として、受光画素の出力信号Ｓの加算値又は平均値のうち最も大きい値を選択し、その選択された加算値又は平均値に対応するサブ領域１０ｃを除いて、残ったサブ領域１０ｃに含まれる受光画素の出力の平均値を黒レベルＳｂとすることが好適である。第２の方法では、有効画素領域１０ａ内における入射光が強い強度を有する領域に最も近いサブ領域１０ｃの影響を除いて黒レベルＳｂを決定することができる。

さらに、最も大きい加算値又は平均値を有するサブ領域１０ｃを除いて、残りのサブ領域１０ｃに含まれる受光画素の平均値に所定のオフセット値を加えた値をオプティカルブラック参照値とし、オプティカルブラック参照値とオプティカルブラック領域１０ｂの各受光画素からの出力値とを比較して、オプティカルブラック参照値を超える出力値を除いて、残りの出力値の平均値を黒レベルＳｂとすることも好適である。オプティカルブラック参照値を超える出力信号Ｓを出力するオプティカルブラック領域１０ｂの受光画素には有効画素領域１０ａから回り込んだ光の影響が及んでいるものとして除外する。

以上のようにして算出された黒レベルＳｂをクランプ部１４においてクランプすることによって、信号処理部１６における各種処理や撮像素子１０における撮像の条件の設定に利用することができる。

また、ステップＳ１０において、撮像素子１０からの出力信号Ｓに応じて、サブ領域１０ｃの分割処理を変更することも好適である。例えば、撮像素子１０の有効画素領域１０ａからの出力信号Ｓの強度の最大値、加算値、平均値等の統計値に応じて、サブ領域１０ｃの大きさ、数、形状等を変更することが好適である。具体的には、有効画素領域１０ａからの出力信号Ｓの最大値が高くなるにつれて、各サブ領域１０ｃのサイズを大きくすると共に分割数を低減させることが好ましい。これによって、極めて入射光の強度が強い領域が存在する場合に、その領域から影響を受けたサブ領域１０ｃを除いて黒レベルＳｂを決定することができる。

また、撮像素子１０の有効画素領域１０ａからの出力信号Ｓと所定の閾値とを比較し、閾値を超える信号が含まれていた場合にはオプティカルブラック領域１０ｂを複数のサブ領域１０ｃに分割して黒レベルＳｂを決定し、閾値を超える信号が含まれていなかった場合にはオプティカルブラック領域１０ｂをサブ領域１０ｃに分割せず黒レベルＳｂを決定してもよい。これによって、入射光の強度が強い領域が存在する場合にはその領域から影響を受けたサブ領域１０ｃを除いて黒レベルＳｂを決定し、入射光の強度が強い領域が存在しない場合にはオプティカルブラック領域１０ｂ全体を用いて黒レベルＳｂを決定することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、有効画素領域からオプティカルブラック領域へ回り込んだ光の影響を除いて、撮像素子の画像信号の黒レベルを適切に決定することができる。このように適切に決められた黒レベルを基準とすることによって、画像信号の処理や撮像素子の制御を適確に行うことが可能となる。その結果、より高品質の画質を有する画像を得ることができる。

なお、本実施の形態では、撮像部に遮光されたオプティカルブラック領域を設けて、オプティカルブラック領域から出力された出力信号に基づいて黒レベルを設定したが、これに限定されるものではない。例えば、撮像部に機械的に開閉できるシャッタを設け、シャッタを閉じた状態で得られた出力信号に基づいて黒レベルを設定してもよい。

また、本実施の形態では、フレームトランスファー型ＣＣＤ固体撮像素子について説明したが、本発明の基本思想は、他のＣＣＤ固体撮像素子やＣＭＯＳ固体撮像素子等を備えた撮像素子にも適用することができる。

本発明の実施の形態における撮像装置の構成を示す図である。 ＣＣＤ固体撮像素子の撮像部及び蓄積部の画素の配列構成を示す平面図である。 ＣＣＤ固体撮像素子における情報電荷の蓄積の様子を説明する図である。 ＣＣＤ固体撮像素子における垂直クロックパルスのタイミングチャートを示す図である。 本発明の実施の形態における撮像装置の信号処理方法のフローチャートを示す図である。 オプティカルブラック領域をサブ領域に分割した例を示す図である。 従来の撮像装置の構成を示す図である。 ＣＣＤ固体撮像素子の構成を示す図である。 撮像部における有効画素領域及びオプティカルブラック領域の例を示す図である。 撮像部における高強度の入射光によるオプティカルブラック領域への影響を説明するための模式図である。

符号の説明

１０ 撮像素子、１０ａ 有効画素領域、１０ｂ オプティカルブラック領域、１０ｃ サブ領域、１０ｄ 出力部、１０ｉ 撮像部、１０ｈ 水平転送部、１０ｓ 蓄積部、１４ クランプ部、１６ 信号処理部、１８ 制御部、２０ オプティカルブラック処理部、２４ 転送電極、２６ チャネル領域、２８ 分離領域、５０ ポテンシャル井戸、１００ 撮像装置。

Claims (8)

1. 入射された光の強度に応じた情報電荷を生成する受光画素を複数含み、外部からの光が遮光された受光画素からなるオプティカルブラック領域を有する撮像素子、
   を備えた撮像装置であって、
   前記オプティカルブラック領域に含まれる受光画素から出力された出力信号のうち一部を除いて黒レベルを決定するオプティカルブラック処理部を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記オプティカルブラック処理部は、前記オプティカルブラック領域の少なくとも一部の領域を空間的に互いに分離された複数のサブ領域に分割して、前記複数のサブ領域の各々における出力信号の統計値を算出し、当該統計値に基づいて黒レベルを決定することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１又は２に記載の撮像装置において、
   前記オプティカルブラック処理部は、前記複数のサブ領域の各々における出力信号の加算値又は平均値を算出し、最も小さい加算値又は平均値に基づいて黒レベルを決定することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の撮像装置において、
   前記オプティカルブラック処理部は、前記撮像素子からの出力に応じて、前記サブ領域を変更することを特徴とする撮像装置。
5. 入射された光の強度に応じた情報電荷を生成する受光画素を複数含み、外部からの光が遮光された受光画素からなるオプティカルブラック領域を有する撮像素子、からの出力の信号処理方法であって、
   前記オプティカルブラック領域に含まれる受光画素から出力された出力信号のうち一部を除いて黒レベルを決定する第１の工程を備えることを特徴とする信号処理方法。
6. 請求項５に記載の信号処理方法において、
   前記オプティカルブラック領域の少なくとも一部の領域を空間的に互いに分離された複数のサブ領域に分割する第２の工程と、
   前記複数のサブ領域の各々における出力信号の統計値を算出する第３の工程と、
   を備え、
   前記第１の工程では、前記第３の工程で算出された統計値に基づいて黒レベルを決定することを特徴とする信号処理方法。
7. 請求項５又は６に記載の信号処理方法において、
   前記第３の工程では、前記複数のサブ領域の各々における出力信号の加算値又は平均値を算出し、
   前記第１の工程では、最も小さい加算値又は平均値に基づいて黒レベルを決定することを特徴とする信号処理方法。
8. 請求項５〜７のいずれか１つに記載の信号処理方法において、
   前記第２の工程では、前記撮像素子からの出力に応じて、前記サブ領域を変更することを特徴とする信号処理方法。
   
   

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