JP2007166319A - 撮像ユニット及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数読み出し型の撮像素子を採用する場合において、ＯＢ部の配置に拘わらず出力チャンネル間でレベル差が生じないよう黒レベルを的確にクランプする。
【解決手段】通常時において、第１の出力チャンネルでは後ＯＢ部に相当する右ＯＢ部３７ｄの画素からの出力信号ｄｎｘがクランプされ、第２の出力チャンネルでは後ＯＢ部に相当する左ＯＢ部３７ｃの画素からの出力信号ｂｎｘがクランプされている場合に、前記出力信号ｄｎｘと出力信号ｂｎｘとの差が所定値以上となったときに、出力レベルの低い方のＯＢ部画素の出力信号が両チャンネルにおいてクランプされるよう、クランプ動作の制御を行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の読み出し出力チャンネルを備える撮像素子を用いた撮像ユニット及び撮像装置に関し、特に黒レベルの調整を的確に行えるようにした撮像ユニット及び撮像装置に関するものである。
ＣＣＤ（charge coupled device）イメージセンサのような撮像素子において、高画素データを高速で読み出すために、複数の出力端子（複数の出力チャンネル）を備えた複数読み出し型の撮像素子が知られている。例えば水平ＣＣＤを２つ設け、垂直ＣＣＤの出力を２つ水平ＣＣＤへ振り分けるようにすることで、画素読み出しクロックの周波数を高くすることなく読み出し時間を２倍程度高速化することができる。
このような撮像素子では、複数の出力チャンネルから出力された画素データを合成して一枚の画像を生成することから、各出力チャンネルの入出力特性は可及的に一致していることが望ましい。例えば、光電変換部の一部領域に設けたオプチカルブラック部（以下、「ＯＢ部」という場合がある）の出力に基づき黒レベルを固定（クランプ）するクランプ動作において、各出力チャンネルにおいてクランプされた黒レベルが異なると、異なる出力チャンネルに属する画素ブロック間で筋状のノイズや色ずれ等の画質劣化が生じてしまうことになる。
しかしながら、複数読み出し型の撮像素子では、回路構成によっては、各出力チャンネルで異なる領域（物理的、光学的に異なる場所）に設けられたＯＢ部の画素出力をクランプする構成とされる場合がある。例えば、一つの出力チャンネルでは画素配列領域の一方の側部に形成されたＯＢ部の画素出力をクランプし、他の出力チャンネルでは画素配列領域の他方の側部に形成されたＯＢ部の画素出力をクランプする場合がある。このような場合、いずれかの側部付近に太陽のような高輝度被写体が写り込んだようなときに、一方の側部と他方の側部とでＯＢ部の画素出力のレベル（色階調のレベル）が異なるものとなり、結果として異なる黒レベルがクランプされてしまい、上述のような画質劣化が惹起されてしまうという不都合があった。
ところで、黒レベルを安定的にクランプさせる方法として、例えば特許文献１には、垂直同期信号内でクランプさせる方法が開示されている。この方法によれば、撮像領域が複数に分割されている場合でも黒レベルが強制的に合わされることになるが、読み出し方向が異なる場合には同じタイミングでクランプできないという問題がある。また、特許文献２には、出力チャンネルが一つの撮像素子において、異なる位置に設定されているＯＢ部から、状況に応じてクランプ位置を切り替えつつ黒レベルを取得する方法が開示されている。しかし、特許文献２には、複数の出力チャンネルが備えられている撮像素子において、出力チャンネル間における黒レベルの安定化については何ら教示するところがない。
特開２００３−１６９２６２号公報 特開２００５−１７６１１５号公報
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、複数読み出し型の撮像素子を採用する場合において、ＯＢ部の配置に拘わらず出力チャンネル間でレベル差が生じないよう黒レベルを的確にクランプでき、綺麗な画像を得ることが出来る撮像ユニット及び撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項１にかかる撮像ユニットは、光電変換部を有する複数の画素がマトリクス状に配列され、前記画素から読み出された電気信号を第１の転送方向に転送する第１の転送手段と、前記第１の転送手段から与えられる電気信号を前記第１の転送方向とは異なる第２の転送方向に転送する第２の転送手段と、前記マトリクス状に配列された画素配列領域の一部領域に形成されたオプチカルブラック部とを有すると共に、前記第１の転送手段と前記第２の転送手段との組み合わせからなる出力チャンネルが複数備えられた撮像素子と、前記出力チャンネル毎に備えられ、各出力チャンネルから出力される信号を処理すると共に、前記オプチカルブラック部からの出力をクランプするクランプ手段を含む複数の信号処理部と、前記撮像素子及び信号処理部に対して所定のタイミングパルスを供給するタイミングパルス発生手段と、前記撮像素子、信号処理部及びタイミングパルス発生手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、各々の信号処理部毎に独立して、前記クランプ手段による前記オプチカルブラック部からの出力に対するクランプ動作を制御することが可能とされたクランプ制御部を具備することを特徴とする。
この構成によれば、撮像素子の出力チャンネル毎に信号処理部が備えられ、これら信号処理部に具備されているクランプ手段によるクランプ動作が、各々の信号処理部毎に独立してクランプ制御部により制御可能とされている。従って、各出力チャンネルにおいて、どの部分に位置するオプチカルブラック部からの出力をクランプするかを自在に制御することが可能となる。これにより、各出力チャンネルにおいて最適な黒レベルをクランプすることができるようになる。
上記構成において、複数の出力チャンネルのうち、少なくとも第１の出力チャンネルにおける第１の転送方向と、第２の出力チャンネルにおける第１の転送方向とが、互いに異なる方向に設定されている構成とすることができる（請求項２）。現状の撮像素子では、いわゆる「後ＯＢ部」の出力をクランプして次の画素ラインの黒レベルを固定化する方式が汎用されている。この場合、第１の転送方向が互いに異なる方向に設定されていると、第１の出力チャンネルでは「後ＯＢ部」である部分が第２の出力チャンネルでは「前ＯＢ部」となり、逆に第１の出力チャンネルでは「前ＯＢ部」である部分が第２の出力チャンネルでは「後ＯＢ部」となる。この結果、同じ画素ラインについて黒レベルをクランプする出力を得る物理的な位置が、第１の出力チャンネルと第２の出力チャンネルとで相違することとなり、両出力チャンネル間で黒レベルの乖離が生じ易くなる。従って、かかる構成の撮像素子が採用されている場合に、クランプ手段によるクランプ動作を各々の信号処理部毎に独立して制御することで前記黒レベルの乖離を抑制できることから、本発明の構成を採用する意義が大きいということができる。
上記いずれかの構成において、前記オプチカルブラック部が、少なくとも複数の画素がマトリクス状に配列された領域における第１の周辺領域と、有効画素を挟んで前記第１の周辺領域と対向する第２の周辺領域とに設けられている場合において、前記クランプ制御部は、所定の条件が発生したときに、前記第１の周辺領域又は第２の周辺領域のいずれか一つの周辺領域を特定し、この特定された周辺領域におけるオプチカルブラック部からの出力が各出力チャンネルにおいて共通してクランプされるよう、各信号処理部が有するクランプ手段のクランプ動作を制御することが望ましい（請求項３）。この構成によれば、所定の条件が発生したときに、各出力チャンネルにおいて同じ領域に位置するオプチカルブラック部からの出力がクランプされる。このため、各出力チャンネルでクランプされる黒レベルは、自ずと近似したものとなる。
この場合、前記クランプ制御部は、各出力チャンネルにおいてクランプされたオプチカルブラック部出力を比較し、その出力差が所定値以上となった場合に、前記周辺領域の特定を行うよう構成することができる（請求項４）。例えば太陽のような高輝度被写体が第１の周辺領域付近に写り込んだような場合、その影響を受けて第１の周辺領域の出力レベルは第２の周辺領域の出力レベルに比べて高いものとなる。このような場合、各出力チャンネルで黒レベル差が生じ易くなるが、上記構成によれば、かかるケースが生じた場合に各出力チャンネルにおいて同じ領域に位置するオプチカルブラック部からの出力がクランプされるよう制御されるので、黒レベル差の発生を未然に防止することができる。
本発明の請求項５にかかる撮像装置は、光電変換部を有する複数の画素がマトリクス状に配列され、前記画素から読み出された電気信号を第１の転送方向に転送する第１の転送手段と、前記第１の転送手段から与えられる電気信号を前記第１の転送方向とは異なる第２の転送方向に転送する第２の転送手段と、前記マトリクス状に配列された画素配列領域の一部領域に形成されたオプチカルブラック部とを有すると共に、前記第１の転送手段と前記第２の転送手段との組み合わせからなる出力チャンネルが複数備えられた撮像素子と、前記出力チャンネル毎に備えられ、各出力チャンネルから出力される信号を処理すると共に、前記オプチカルブラック部からの出力をクランプするクランプ手段を含む複数の信号処理部と、前記撮像素子及び信号処理部に対して所定のタイミングパルスを供給するタイミングパルス発生手段と、前記複数の信号処理部から出力された画像信号を記録する記録手段と、前記画像信号に所定の画像処理を行う画像処理手段と、前記撮像素子、信号処理部、タイミングパルス発生手段及び画像処理手段の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、各々の信号処理部が有するクランプ手段に、少なくとも２カ所の異なる領域に設定されている前記オプチカルブラック部からの出力に対してそれぞれクランプ動作を実行させると共に、前記画像処理手段により所定の画像処理を行う際に、クランプされた複数の出力のいずれかを選択する制御を行うことが可能とされたクランプ制御部を具備することを特徴とする。
この構成によれば、撮像素子の出力チャンネル毎に信号処理部が備えられ、これら信号処理部に具備されているクランプ手段により少なくとも２カ所の異なる領域に設定されている前記オプチカルブラック部からの出力に対してそれぞれクランプ動作が行われる。そして、画像処理手段により所定の画像処理が行われる段階で、各出力チャンネルにおいて、どの部分に位置するオプチカルブラック部からの出力を、黒レベルを定める値として選択するかが決定される。これにより、各出力チャンネルにおいて最適な黒レベルを定めることが可能となる。
上記構成において、複数の出力チャンネルのうち、少なくとも第１の出力チャンネルにおける第１の転送方向と、第２の出力チャンネルにおける第１の転送方向とが、互いに異なる方向に設定されている構成とすることができる（請求項６）。
上記いずれかの構成において、前記オプチカルブラック部が、少なくとも複数の画素がマトリクス状に配列された領域における第１の周辺領域と、有効画素を挟んで前記第１の周辺領域と対向する第２の周辺領域とに設けられている場合において、前記クランプ制御部は、前記第１の周辺領域及び第２の周辺領域のオプチカルブラック部からの出力が各出力チャンネルにおいてクランプされるよう、各信号処理部が有するクランプ手段のクランプ動作を制御すると共に、前記画像処理手段により所定の画像処理を行う際に、所定の条件が発生したときに、前記第１の周辺領域又は第２の周辺領域のいずれか一つの周辺領域を特定し、この特定された周辺領域におけるオプチカルブラック部からの出力を、黒レベルを決定する黒レベル信号として扱う制御を行うことが望ましい（請求項７）。この構成によれば、所定の条件が発生したときに、画像処理手段による画像処理の段階で、各出力チャンネルにおいて同じ領域に位置するオプチカルブラック部からの出力が、黒レベルを決定する黒レベル信号として選択される。このため、各出力チャンネルで黒レベルとして扱われるレベルは、自ずと近似したものとなる。
この場合、前記クランプ制御部は、各出力チャンネルにおいてクランプされたオプチカルブラック部出力を比較し、その出力差が所定値以上となった場合に、前記周辺領域の特定を行うよう構成することができる（請求項８）。
請求項１に係る発明によれば、複数読み出し型の撮像素子を備える撮像ユニットにおいて、各出力チャンネルで最適な黒レベルをクランプさせることが可能となる。従って、各出力チャンネルで黒レベルが異なることに起因する筋状ノイズや色ずれの発生を防止でき、綺麗な画像を取得可能な撮像ユニットを提供できるようになる。
請求項２に係る発明によれば、両出力チャンネル間で黒レベルの乖離が生じ易い撮像素子の構成であっても、黒レベルを安定化させることができる。
請求項３に係る発明によれば、各出力チャンネルにおいて同じ領域に位置するオプチカルブラック部からの出力がクランプされるので、自ずと各出力チャンネルの黒レベルは近似することとなる。これにより、筋状ノイズや色ずれの発生が防止されるようになる。
請求項４に係る発明によれば、太陽のような高輝度被写体が画面の側部付近に写り込んだような場合でも、黒レベル差の発生を未然に防止でき、綺麗な画像を取得できるようになる。
請求項５に係る発明によれば、複数読み出し型の撮像素子を用いた撮像装置において、クランプされたオプチカルブラック部からの出力の中から、画像処理の段階で各出力チャンネルにおいて最適な黒レベル信号を選択させることが可能となる。従って、各出力チャンネルで黒レベルが異なることに起因する筋状ノイズや色ずれの発生を防止でき、綺麗な画像を取得可能な撮像装置を提供できるようになる。
請求項６に係る発明によれば、両出力チャンネル間で黒レベルの乖離が生じ易い撮像素子の構成であっても、黒レベルを安定化させることができる。
請求項７に係る発明によれば、各出力チャンネルにおいて同じ領域に位置するオプチカルブラック部からの出力が黒レベルを決定する黒レベル信号として選択されるので、自ずと各出力チャンネルの黒レベルは近似することとなる。これにより、筋状ノイズや色ずれの発生が防止されるようになる。
請求項８に係る発明によれば、太陽のような高輝度被写体が画面の側部付近に写り込んだような場合でも、黒レベル差の発生を未然に防止でき、綺麗な画像を取得できるようになる。
以下、本発明に係る撮像装置（撮像ユニット）の実施形態について、デジタルカメラを例示して詳細に説明する。
（カメラ構造の説明）
図１は本発明の撮像装置の実施形態にかかるデジタルカメラ１の外観図であって、同図（ａ）は当該デジタルカメラの正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図、及び（ｄ）は背面図をそれぞれ示している。
これらの図において、カメラボディ１００の正面側には撮影レンズ２００が設けられ、また背面側には、その上部に配置された電子ビューファインダー窓４０２と、この電子ビューファインダー窓４０２の下方に配置されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示モニタ３０１とが設けられている。これら電子ビューファインダー窓４０２及び表示モニタ３０１は、再生モード（ＰＬＡＹモード）においては、内蔵する記録媒体に記録された記録画像を再生表示させ、記録モード（ＲＥＣモード）においては、撮影待機中にビデオ撮影された被写体の電子映像（ライブビュー画像）を表示させるものである。なお、これらの表示に際しては、電子ビューファインダー窓４０２若しくは表示モニタ３０１のいずれかを選択して表示させることが可能とされている。
カメラボディ１００の上面側には、撮影を指示するためのシャッターボタン１０１と、前述の再生モード（ＰＬＡＹモード）と記録モード（ＲＥＣモード）との切り換えを行うための撮影モード切り換えスイッチ１０２と、電子ビューファインダー窓４０２及び表示モニタ３０１に表示させる電子映像を拡大表示させるためのモニタ拡大スイッチ１０３と、後述する撮像素子３１の感度を設定する感度切替スイッチ１０４とが設けられている。
上記シャッターボタン１０１は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。静止画撮影モードにおいてシャッターボタン１０１が半押し（Ｓ１）されると、被写体の静止画を撮影するための準備動作（露出制御値の設定や焦点調節等の準備動作）が実行され、シャッターボタン１０１が全押し（Ｓ２）されると、撮影動作（撮像センサを露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカード等に記録する一連の動作）が実行される。なお、シャッターボタン１０１の半押し操作は、図略のスイッチＳ１がオンされることにより検出され、シャッターボタン１０１の全押し操作は、図略のスイッチＳ２がオンされることにより検出される。
またカメラボディ１００の背面側には、電源ＯＮ／ＯＦＦと、電子ビューファインダーとモニタとの表示切換スイッチとを兼ねたスライドスイッチからなるメインスイッチ１０５が設けられている。さらに、このメインスイッチ１０５の右側方には、再生モード時において記録画像をコマ送りするスイッチ、及び撮影レンズ２００のズームスイッチ等としての機能を果たすプッシュスイッチ群１０６が配置されている。
図２は、デジタルカメラ１の概略構造を示す断面図である。本実施形態に係るデジタルカメラ１は、基本的には、箱形のカメラボディ１００と、このカメラボディ１００に設けられた撮影レンズ２００と、カメラボディ１００内部の背面側に設けられた撮像部３００と、カメラボディ１００内部の上側に配置された電子ビューファインダー４００とを備えて構成されている。
撮影レンズ２００は、図示しない光源下にある被写体からの反射光（入射光）Ａをカメラボディ１００内の撮像面に取り込むためのものであり、カメラボディ１００の前面側に配置されている。撮影レンズ２００は、複数のレンズ群からなる撮影光学系２０１とこの撮影光学系２０１に介装されて入射光量を規制する光学絞り２０２とを備え、これらの撮影光学系２０１と光学絞り２０２は鏡胴２０３内の所定の位置に保持されている。
カメラボディ１００は、撮影レンズ２００で被写体光像を取り込むための暗箱を構成し、光電変換素子で被写体光像を画像信号に光電変換して取り込み、その画像信号に所定の信号処理を行って画像メモリやメモリカード等の記録媒体に記録し、また、その記録画像を再生するものである。また前述した通り、カメラボディ１００の背面側には、ＬＣＤ等の表示モニタ３０１が設けられている。
カメラボディ１００内には、撮像部３００が内蔵されており、該撮像部３００は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部を有する複数の画素がマトリクス状に配列されると共に、この画素配列領域の一部領域に形成された所定のオプチカルブラック部を有する撮像素子３１を含んでいる。前記撮像素子３１は、撮影レンズ２００の光軸Ｂ上であって、カメラボディ１００背面の近傍位置に配置されている。
この撮像素子３１としては、例えばフォトダイオード等で構成される複数の光電変換素子を含む画素がマトリクス状に２次元配列され、各光電変換素子の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列のＣＣＤ（Charge Coupled Device）カラーエリアセンサを用いることができる。かかるＣＣＤカラーエリアセンサとしては、インターライン転送方式を採用したプログレッシブスキャン（順次走査）型のＣＣＤ、或いはメカニカルシャッターと併用するインターレーススキャン（飛び越し走査）型のＣＣＤ等を用いることができる。該撮像素子３１は、撮影光学系２０１により結像された被写体の光像をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分のアナログの電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として出力する。この撮像素子３１で得られた信号は、複数読み出し方式により複数の出力チャンネルから読み出される（図４に基づき後述）。なお、撮像素子３１の前面には、撮像素子３１のモワレを除去する所定厚みの光学ローパスフィルター３０２が配設されている。
電子ビューファインダー４００は、被写体光像を接眼部に導いて当該接眼部から実際に撮影される画像を確認できるようにするもので、プリズム４０１と、結像された被写体画像をユーザーが確認するための接眼部となる電子ビューファインダー窓４０２と、プリズム４０１の下方に配置された透過型の小型液晶モニタ４０３と、小型液晶モニタ４０３の照明用の光源４０４とを備えている。小型液晶モニタ４０３にはビデオ撮像された画像（ライブビュー画像）が表示可能とされ、プリズム４０１は、小型液晶モニタ４０３の表示画像を反射して電子ビューファインダー窓４０２に導くよう構成されている。
（デジタルカメラの電気的な構成の説明）
次に、本実施形態に係るデジタルカメラ１の電気的な構成について説明する。図３は、本実施形態に係るデジタルカメラ１による撮像処理ブロック図である。同図においては、上記図１、図２に示した部材と同一部材には同一の番号を付している。このデジタルカメラ１は、カメラ制御部（カメラ制御ＣＰＵ）５００（制御手段）、操作部５０１、シャッタ・絞りドライバ５０２、ズーム／フォーカスモータドライバ５０３、タイミングジェネレータ５０４（タイミングパルス発生手段）、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）５０５（信号処理部）、画像処理部（画像処理ＣＰＵ）６００（画像処理手段）、画像メモリ７００（記録手段）及びメモリカード８００を備えて構成されている。
カメラ制御部５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなり、デジタルカメラ１の撮影動作を集中制御するものである。すなわちカメラ制御部５００は、操作部５０１から与えられる指示信号に基づいて、シャッタ・絞りドライバ５０２、ズーム／フォーカスモータドライバ５０３及びタイミングジェネレータ５０４を制御して撮影を行わせ、ＡＦＥ５０５、画像処理部６００、表示モニタ３０１及び小型液晶モニタ４０３を制御して、撮影画像に対して所定の画像処理を行った後、その撮影画像をメモリカード８００に記録させたり、表示モニタ３０１や小型液晶モニタ４０３に表示させたりする。
また、カメラ制御部５００は、電子ファインダーモードでの撮影待機中において、撮像素子３１で取り込まれる画像信号から画面内に予め設定された所定の測光エリアに含まれる画像信号を抽出し、その画像信号を用いて撮影時の露出制御値を算出するとともに、この算出結果と予め設定されたプログラム線図とを用いて、光学絞り２０２（図２参照）の絞り値と撮像素子３１の電荷蓄積時間（露光時間（シャッタースピード））とを設定する。
この他、カメラ制御部５００は、出力チャンネル数に応じて複数設けられているＡＦＥ５０５（本実施形態では、２つのＡＦＥ５０５Ａ、５０５Ｂが設けられている例を示している；図４、図８参照）毎に独立して、各ＡＦＥ５０５が備えているクランプ手段（後記クランプ部５１１）によるオプチカルブラック部からの出力に対するクランプ動作を制御するクランプ制御部５２を備えている。このクランプ制御部５２の機能、動作については、後記で詳述する。
操作部５０１は、カメラボディ１００に設けられた各種操作ボタンの操作情報をカメラ制御部５００に入力するためのスイッチである。この操作部５０１には、上述したシャッターボタン１０１、撮影モード切り換えスイッチ１０２、メインスイッチ１０５、プッシュスイッチ群１０６に対応するスイッチなどが含まれる。
シャッタ・絞りドライバ５０２は、撮影レンズ２００内の光学絞り２０２の駆動を制御するものである。シャッタ・絞りドライバ５０２は、カメラ制御部５００から入力される絞り値に基づいて光学絞り２０２の開口量を所定の開口量に設定する。また、シャッタの駆動制御も行う。
ズーム／フォーカスモータドライバ５０３は、撮影レンズ２００の撮影光学系２０１の焦点距離を調整するズームやフォーカスレンズを駆動するフォーカスモーターの駆動を制御するものである。ズーム／フォーカスモータドライバ５０３は、カメラ制御部５００から入力される焦点距離の設定信号に基づいて、ズーム／フォーカスモーターの駆動動作を制御する。
タイミングジェネレータ５０４は、撮像素子３１の撮影動作（露光に基づく電荷蓄積や蓄積電荷の読出し等）やＡＦＥ５０５の動作等を制御するタイミングパルスを発生するものである。例えばタイミングジェネレータ５０４は、カメラ制御部５００からの撮影制御信号に基づいて所定のタイミングパルス（垂直転送パルス、水平転送パルス、電荷掃き出しパルス等）を生成して撮像素子３１に出力し、ライブビュー時には、例えば１／３０（秒）毎にフレーム画像を取り込み、順次、ＡＦＥ５０５に出力させる。この結果、撮影時には撮像素子３１の露光動作に連動して電荷が蓄積され（すなわち、被写体光像を画像信号に光電変換させ）、その蓄積電荷が電圧に変換されてＡＦＥ５０５に出力される。そして、ＡＦＥ５０５及び画像処理部６００で所定の信号処理が行なわれた後、メモリカード８００に記録される。一方、撮影待機中における各フレーム画像は、ＡＦＥ５０５及び画像処理部６００で所定の画像処理が行なわれた後、電子ファインダーモードになっていれば、小型液晶モニタ４０３に表示される。
また、タイミングジェネレータ５０４は、ＡＦＥ５０５に対し、ノイズ除去のためのサンプリング信号や、オプチカルブラック部の出力信号（ＯＢ電位）をクランプさせるためのＯＢクランプタイミング信号等を生成して送信する。なお、本実施形態に係る撮像素子３１は、後記の図４他で説明するように、第１の出力チャンネル及び第２の出力チャンネルを有し、これら出力チャンネル毎にＡＦＥ５０５Ａ、５０５Ｂが備えられているが、各々のＡＦＥ５０５Ａ、５０５Ｂにサンプリング信号やＯＢクランプタイミング信号を独立的に制御された状態で与え得るように構成されている。このような各ＡＦＥ５０５Ａ、５０５Ｂに対する独立的なタイミング制御は、クランプ制御部５２により行われる。これにより、出力チャンネル間における黒レベルのオフセットを除去し横筋状ノイズの発生が防止される。
ＡＦＥ５０５（図３では図示簡略化のため１つのＡＦＥのみを表している）は、撮像素子３１から出力される画像信号（ＣＣＤエリアセンサの各画素で受光されたアナログ信号群）に所定の信号処理を施した後、デジタル信号に変換して出力するものである。このＡＦＥ５０５には、ＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）５０６、ＡＧＣ回路５０７及びＡ／Ｄ変換回路５０８が備えられている。なお、該ＡＦＥ５０５には他の機能部も備えられているが、この点については、図８に基づいて後述する。
ＣＤＳ回路５０６は、アナログ画像信号に含まれるリセット雑音を低減するものである。すなわち、撮像素子３１に備えられているリセットゲートによるリセット動作の直後に検出される基準電圧と信号電圧とをサンプリングし、両者の差を求めて信号電圧を得るものである。ＡＧＣ回路５０７は、アナログ画像信号のレベルを補正するものである。Ａ／Ｄ変換回路５０８はアナログ画像信号を、例えば１４ビットのデジタル画像信号（画像データ）に変換するものである。
画像処理部６００は、ＡＦＥ５０５から入力される画像データに対して所定の信号処理を行って画像ファイルを作成すると共に、信号処理後のデジタル画像の表示モニタ３０１への再生表示やメモリカード８００への記録を制御するものである。なお、画像処理部６００へ取り込まれた画像データは、撮像素子３１の読み出しに同期して画像メモリ７００に一旦書き込まれ、以後この画像メモリ７００に書き込まれた画像データにアクセスして、画像処理部６００の各ブロックにおいて処理が行なわれる。この画像処理部６００には、画像処理ブロック６００Ｓ、画像圧縮／伸長部６０７、ビデオエンコーダ６０８、メモリカードドライバ６０９が備えられている。また、画像処理ブロック６００Ｓには、黒レベル補正部６０１、画素補間部６０２、解像度変換部６０３、ホワイトバランス制御部６０４、シェーディング補正部６０５及びガンマ補正部６０６が備えられている。
黒レベル補正部６０１は、ＡＦＥ５０５（Ａ／Ｄ変換回路５０８）にてＡ／Ｄ変換して入力されるＲ，Ｇ，Ｂの各デジタル画像信号の黒レベルを、基準の黒レベルに補正するものである。具体的には、黒レベル補正部６０１は、ＡＦＥ５０５から入力されるデジタル画像信号の黒レベル（暗信号レベル）を、基準の値（例えば、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号レベルで０）に補正するために、ＡＦＥ５０５から入力されるデジタル画像信号の画像信号レベルをＳＤ１とし、また当該デジタル画像信号の暗信号レベルをＳＤ２とするときに、ＳＤ１−ＳＤ２の演算を行う。
また、本実施形態に係る黒レベル補正部６０１においては、後記でも詳述するが、画像処理段階で複数の出力チャンネル間の黒レベルを調整するモードを実行させる場合において、各出力チャンネル（ＡＦＥ５０５Ａ、５０５Ｂ）について少なくとも２カ所の異なる領域に設定されているＯＢ部の出力がクランプされているときに、出力チャンネル間で黒レベルの乖離が生じないよう、クランプされたＯＢ部出力のうちのいずれかを選択する動作を実行する。かかる選択動作の制御は、クランプ制御部５２により行われる。かかる制御によっても、出力チャンネル間における黒レベルのオフセットを除去し横筋状ノイズの発生が防止される。
画素補間部６０２は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分毎にフレーム画像において不足している画素位置のデータを補間するものである。この画素補間部６０２は、高帯域まで画素を持つＧの色成分のフレーム画像については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、メディアン（中間値）フィルターを用いて、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データのうち、最大値と最小値とを除去した画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。また、Ｒ，Ｂの色成分については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。
解像度変換部６０３は、設定された記録画像画素数へ解像度を変換するものである。すなわち、画素補間後の画像データに対し、水平又は垂直方向の圧縮、或いは間引きを行う等して、所定の記録画像画素数へ解像度変換する。また、モニタ表示用の画像を生成する場合においても、この解像度変換部６０３にて水平画素の間引きを行う等して、ＬＣＤ表示モニタ３０１や電子ビューファインダー４００の小型液晶モニタ４０３での表示用の低解像度画像が作成される。
ホワイトバランス制御部６０４は、Ｒ，Ｂの色成分の画像データについて、それぞれカメラ制御部５００によって設定されたＷＢ調整データに基づいてレベル補正を行うことで、画素補間された画像データのホワイトバランス（ＷＢ）調整を行うものである。すなわち、ホワイトバランス制御部６０４は、撮影被写体において輝度や彩度データ等から本来白色であると推定される部分を特定し、その部分のＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの色成分の平均と、Ｇ／Ｒ比及びＧ／Ｂ比とを求め、これをＲ，Ｂの補正ゲインとしてレベル補正する。
シェーディング補正部６０５は、画像の濃度（明るさ）ムラを除去するための信号処理を行うものである。具体的にはシェーディング補正部６０５は、撮像素子３１の各画素出力に対するゲイン（増幅率）をムラに応じて変化させることで、光量低下等を補う処理を行う。
ガンマ補正部６０６は、ＷＢ調整された画像データの階調特性を、表示モニタ３０１や外部出力されるモニターテレビ等の階調特性に補正するものである。すなわちガンマ補正部６０６は、画像データのレベルを色成分毎に所定のガンマ特性を用いて非線形変換すると共にオフセット調整する。その変換・調整後の画像データは、画像メモリ７００に格納される。
画像圧縮／伸長部６０７は、メモリカード８００に記録すべき撮像画像を構成する画像データを圧縮し、或いはメモリカード８００から表示モニタ３０１又は電子ビューファインダー用の小型液晶モニタ４０３に再生表示させる画像を構成する画像データを伸長するものである。記録時に圧縮処理を行うのは、メモリカード８００へ記録すべき撮像画像のデータ数を低減することでメモリカード８００の記録容量を高めるためである。
ビデオエンコーダ６０８は、表示モニタ３０１及び小型液晶モニタ４０３がＮＴＳＣ方式若しくはＰＡＬ方式のビデオ信号に基づいて駆動される場合、表示モニタ３０１及び小型液晶モニタ４０３に表示すべき画像データをＮＴＳＣ方式若しくはＰＡＬ方式の画像信号に変換して表示モニタ３０１及び小型液晶モニタ４０３に出力する。
メモリカードドライバ６０９は、画像圧縮／伸長部６０７で圧縮処理された画像データを、メモリカード８００へ書き込むための処理を行うものである。
画像メモリ７００は、画像データに所定のデジタル画像処理を行うために当該画像データを一時、保存するメモリである。画像メモリ７００は少なくとも３枚分の画像が記憶可能な容量を有し、撮像画像はＲ，Ｇ，Ｂの各色成分に分離された状態で記憶される。メモリカード８００は、上述のように圧縮された画像データを記録して保存しておくためのメモリであって、その交換により画像データを外部保存等することが可能なメディアである。
このような構成において、記録モードのプレビュー時においては、画像メモリ７００に格納されたガンマ補正後の各コマのフレーム画像（例えば６４０×２４０画素の低解像度画像）がビデオエンコーダ６０８に読み出され、ＮＴＳＣ方式若しくはＰＡＬ方式の画像信号に変換されて表示モニタ３０１又は小型液晶モニタ４０３にフィールド画像として出力される。また撮像画像の記録時においては、画像メモリ７００からガンマ補正後の撮像画像の画像データが読み出され、解像度変換部６０３により設定された記録解像度に、例えばＪＰＥＧ方式で該画像データが画像圧縮／伸長部６０７によって圧縮される。この圧縮された画像データは、メモリカードドライバ６０９を介してメモリカード８００に記録される。なお、前記画像記録の際、前述の指定された解像度の画像とリンクさせて、再生表示用のスクリーンネイル画像（ＶＧＡ；６４０×４８０画素のグラフィック画像）を作成し、併せてメモリカード８００に記録しておくことが望ましい。
さらに、撮像画像の再生時においては、メモリカード８００に記録された撮像画像（圧縮画像）が、メモリカードドライバ６０９を介して画像圧縮／伸長部６０７に読み出され、元の画像サイズに解凍された後、ビデオエンコーダ６０８でＮＴＳＣ方式若しくはＰＡＬ方式の画像信号に変換されて表示モニタ３０１又は小型液晶モニタ４０３に出力される。この場合、前述のスクリーンネイル画像（ＶＧＡ）を表示させるようにすれば、比較的高速な再生画像表示が行えるので好ましい。
（黒レベル調整に関する詳細説明）
以上がデジタルカメラ１の全般的な説明であるが、本実施形態においては、複数読み出し型の撮像素子３１において、各出力チャンネル間において黒レベルのオフセットが生じないよう、ＡＦＥ５０５でのクランプ動作の制御、或いは画像処理の段階でのクランプされたＯＢ部出力の選択が行われる点に特徴を有する。以下、この特徴点に関連する構成につき詳述する。
図４は、本実施形態で用いられる撮像素子３１の電気的構成を簡略的に示すブロック図である。撮像素子３１は、半導体基板３１１上に搭載された撮像エリア部３１２を備え、該撮像エリア部３１２は、マトリクス状に配列され、入射される光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄積する光電変換部を有する複数の画素３２と、各画素３２の光電変換部に蓄積された信号電荷を読み出すゲートとなる読み出しゲート部３２１と、画素３２の垂直方向列ごとに設けられ、読み出しゲート部３２１を介して読み出された信号電荷を垂直転送する垂直転送部（垂直ＣＣＤ）３３（第１の転送手段）とから構成されている。この撮像エリア部３１２の下側及び上側には、垂直転送部３３から水平方向の１ラインに相当する信号電荷が順次転送される水平転送部（水平ＣＣＤ）３４（第２の転送手段）が配置されている。
図４に示す画素３２のうち、画素配列領域の周辺部に配置されハッチングが付されている画素は、黒レベル信号を取得するためのオプチカルブラック部（ＯＢ部）の画素３２ＯＢであり、その内側に配列されている画素は有効画素３２Ｓである。なお、ここでは図示の便宜上、８×８の画素マトリクスを例示しているが、実際は数万〜数百万程度の画素３２がマトリクス状に配列され、その周辺部に数〜数十画素程度のＯＢ部が配置される。
この撮像素子３１には、第１の出力チャンネル及び第２の出力チャンネルの、２つの出力チャンネルが備えられている。第１の出力チャンネルは、図４の垂直方向最左列の画素３２列（ＯＢ部の画素３２ＯＢ）に対応する垂直転送部３３Ａ１及びこれから一列置きの垂直転送部３３Ａ２、３３Ａ３、３３Ａ４と、撮像エリア部３１２の下側に位置する水平転送部であって前記垂直転送部３３Ａ１〜３３Ａ４から信号の転送を受ける第１の水平転送部３４Ａと、該第１の水平転送部３４Ａの転送先側端部に設けられた第１の電荷電圧変換部３５Ａ（フローティングデフュージョン部）との組み合わせから構成されている。また、第２の出力チャンネルは、図４の垂直方向列の左側から２列目の画素３２列に対応する垂直転送部３３Ｂ１及びこれから一列置きの垂直転送部３３Ｂ２、３３Ｂ３、３３Ｂ４と、撮像エリア部３１２の上側に位置する水平転送部であって前記垂直転送部３３Ｂ１〜３３Ｂ４から信号の転送を受ける第２の水平転送部３４Ｂと、該第２の水平転送部３４Ｂの転送先側端部に設けられた第２の電荷電圧変換部３５Ｂとの組み合わせから構成されている。
上記第１の出力チャンネルの出力端子３１Ａには、当該第１の出力チャンネルからの信号を受け、所定の信号処理を行う第１のＡＦＥ５０５Ａ（図３に示したＡＦＥ５０５と同じ構成を備えている）が接続されている。同様に、第２の出力チャンネルの出力端子３１Ｂには、当該第２の出力チャンネルからの信号を受け、所定の信号処理を行う第２のＡＦＥ５０５Ｂが接続されている。すなわち、出力チャンネル毎に、信号処理用のＡＦＥが備えられている。
このように構成されている結果、垂直方向第１列、第３列、第５列及び第７列（図４の水平方向に付している算数字参照）の画素３２列の信号電荷は第１の出力チャンネルの出力端子３１Ａから第１のＡＦＥ５０５Ａを経由して画像処理部６００へ伝送される。また、第２列、第４列、第６列及び第８列の画素３２列の信号電荷は第２の出力チャンネルの出力端子３１Ｂから第２のＡＦＥ５０５Ｂを経由して画像処理部６００へ伝送される。つまり、第１列〜第８列の画素３２列の信号電荷は、一列置きに異なる方向へ、それぞれ垂直転送部３３Ａ１〜３３Ａ４及び垂直転送部３３Ｂ１〜３３Ｂ４を介して読み出されるものである。
撮像素子３１は縦型オーバーフロードレイン構造を備えており、その半導体基板３１１にはオーバーフロードレイン端子３６１、垂直転送パルス入力端子３６２、水平転送パルス入力端子３６３及び電荷読み出しパルス入力端子３６４が設けられている。ここでタイミングジェネレータ５０４は、前記オーバーフロードレイン端子３６１に電荷掃き出しパルスを供給して各画素３２に蓄積された過剰な信号電荷を掃き出させる。その一方で、電荷読み出しパルスを電荷読み出しパルス入力端子３６４から読み出しゲート部３２１に与えて、蓄積された信号電荷を垂直転送部３３（垂直転送部３３Ａ１〜３３Ａ４及び垂直転送部３３Ｂ１〜３３Ｂ４）へ移動させる。
さらにタイミングジェネレータ５０４は、例えば４相の垂直転送パルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４を前記垂直転送パルス入力端子３６２に供給して、画素３２から移転された信号電荷を、垂直転送部３３から水平転送部３４（第１の水平転送部３４Ａ及び第２の水平転送部３４Ｂ）へ転送させると共に、例えば２相の水平転送パルスφＨ１，φＨ２を前記水平転送パルス入力端子３６３へ供給して、第１の水平転送部３４Ａ及び第２の水平転送部３４Ｂの転送先側端部にそれぞれ設けられた電荷電圧変換部３５Ａ、３５Ｂへ信号電荷を転送させる。このようにして水平転送されてきた信号電荷は、電荷電圧変換部３５Ａ、３５Ｂにて順次電圧信号に変換されて、第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂへ送出される。なお、半導体基板３１１にはバイアス端子３６５が備えられ、バイアス電圧Ｖｓｕｂが印加可能とされており、このバイアス電圧Ｖｓｕｂの電圧値により各画素３２の光電変換部における飽和信号電荷量が定められるよう構成されている。
このようにして読み出された第１、第２の出力チャンネルのアナログ画像信号は、第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂを経てそれぞれデジタル信号に変換された後、マルチプレクサ６１（後記図８参照）で合成されてフレーム画像データとされ、一旦画像メモリ７００に格納される。このような複数読み出し型の撮像素子３１によれば、複数の出力チャンネルに振り分けて画像信号を読み出せることから、垂直転送パルスや水平転送パルスのクロック周波数を高くすることなく読み出し時間を短縮化することができるという利点がある。
本実施形態では、画素配列領域の周辺部に、黒レベル信号を取得するためのオプチカルブラック部（ＯＢ部）が備えられている撮像素子３１が用いられる。図５は、ＯＢ部３７の配置関係を説明するための模式図である。図５に示すように、この撮像素子３１には、そのセンサ本体部３１０（上記撮像エリア部３１２と略一致する）に配置され有効画素信号を出力する撮像エリア３６と、該撮像エリア３６の周縁部分に形成されたＯＢ部３７と、第１、第２の水平転送部３４Ａ、３４Ｂの出口近傍に設けられたダミー画素部３４０Ａ、３４０Ｂ（模擬黒レベル画素部）とが備えられている。ここで、ＯＢ部３７の領域に属する画素３２ＯＢ（図４参照）には光学的遮光構造が設けられる。一方、撮像エリア３６に属する画素３２Ｓは、有効画素となる。
上記ＯＢ部３７は、図５に示すように撮像エリア３６の周縁部分を取り囲むように設けられている。すなわちＯＢ部３７は、水平方向の画素ラインすべてが光学的遮光部分とされた下ＯＢ部３７ａ及び上ＯＢ部３７ｂと、各画素ラインの水平方向の両端部を光学的遮光部分として構成された左ＯＢ部３７ｃ（第１の周辺領域）及び右ＯＢ部３７ｄ（第２の周辺領域）とからなる。図４に示している垂直方向及び水平方向に沿った画素番号で対応付けると、水平方向に並ぶ（１−１；垂直方向１番目−水平方向１番目を意味する、以下同じ）画素〜（１−８）画素が下ＯＢ部３７ａの画素群、（８−１）画素〜（８−８）画素が上ＯＢ部３７ｂの画素群となる。また、垂直方向に二列に並ぶ（２−１）画素〜（７−１）画素及び（２−２）画素〜（７−２）画素が左ＯＢ部３７ｃの画素群となり、また（２−７）画素〜（７−７）画素及び（２−８）画素〜（７−８）画素が右ＯＢ部３７ｄの画素群となる。
一般的に画素信号の読み出しは、水平方向の画素ラインに並ぶ画素を順次走査しながら、垂直方向に順次移動して行くように実行される。すなわち、図６（ａ）に示すように、１つの画素ラインの出力順は順次、ダミー画素の出力、有効画素の走査方向前方側に位置する前ＯＢ部の画素出力、有効画素の出力、及び有効画素の走査方向後方側に位置する後ＯＢ部の画素出力が出力されて行く。そして、通常は後ＯＢ部の出力をクランプし、次段の画素ラインの黒レベルを固定するための黒レベル信号を抽出する方法が取られている。 これは、ある画素ラインでは前ＯＢ部、他の画素ラインでは後ＯＢ部というようにクランプする画素出力を変更すると、黒レベルに微妙な相違が生じてしまうからである。
このような読み出し方式を、本実施形態に係る複数読み出し型の撮像素子３１に適用すると、同じ画素ラインでありながら、ＯＢ部出力のクランプ位置が異なるようになる。例えば第４番目の画素ラインＬ４に着目した場合、第１の出力チャンネルの出力順序は、図６（ｂ）に示すように、（４−１）画素→（４−３）画素→（４−５）画素→（４−７）画素の順で第１のＡＦＥ５０５Ａに信号が出力されることとなる。つまり、第１の出力チャンネルでは左ＯＢ部３７ｃが前ＯＢ部となり、右ＯＢ部３７ｄが後ＯＢ部となるのであって、後ＯＢ部の画素である（４−７）画素の出力が、次の第５番目の画素ラインにおける黒レベル固定のためにクランプされる。
これに対し、第２の出力チャンネルの出力順序は、図６（ｃ）に示すように、（４−８）画素→（４−６）画素→（４−４）画素→（４−２）画素の順で第２のＡＦＥ５０５Ｂに信号が出力されることとなる。つまり、第２の出力チャンネルでは、逆に右ＯＢ部３７ｄが前ＯＢ部となり、左ＯＢ部３７ｃが後ＯＢ部となるのであって、後ＯＢ部の画素である（４−２）画素の出力が、次の第５番目の画素ラインにおける黒レベル固定のためにクランプされるようになる。
このような読み出しが各出力チャンネルで行われると、例えば図５に示すように、第４番目の画素ラインＬ４の左ＯＢ部３７ｃ近傍に太陽のような高輝度被写体Ｈが写り込んだようなときに不具合が生じる。図７は、１つの画素ライン（画素ラインＬ４）における画素配列方向の階調分布を模式的に示すグラフである。高輝度被写体Ｈの写り込みが無い場合は、図７（ａ）に示すように、左ＯＢ部３７ｃ及び右ＯＢ部３７ｄの出力レベル（黒レベル）Ｐ０は概ね等しくなる。この場合は、第１、第２出力チャンネル出力の黒レベルは一致しているので、各々左ＯＢ部３７ｃ及び右ＯＢ部３７ｄの画素出力でクランプ動作を行い、両出力チャンネルの出力を合成しても筋状のノイズは発生しない。
しかしながら、高輝度被写体Ｈの写り込みがあると、これに近接している左ＯＢ部３７ｃの画素が影響をうけて出力レベルが高くなることがある。すなわち、図７（ｂ）に示すように、左ＯＢ部３７ｃの画素の出力レベルＰ１が、右ＯＢ部３７ｄの画素の出力レベルＰ０よりもΔＰだけ高くなる場合がある。この場合、第１の出力チャンネルでは右ＯＢ部３７ｄの画素の出力レベルＰ０で黒レベルがクランプされ、第２の出力チャンネルでは左ＯＢ部３７ｃの画素の出力レベルＰ１で黒レベルがクランプされることから、両出力チャンネルの出力を合成すると筋状のノイズは発生するようになる。このような、左ＯＢ部３７ｃと右ＯＢ部３７ｄとで画素の出力レベルにオフセットが生じてしまう不具合は、高輝度被写体Ｈの写り込みの他、撮像素子３１内部の熱、或いはデジタルカメラ１の内部機器から撮像素子３１に与えられる熱、さらにはスミア等によっても生じることがある。
本実施形態に係るデジタルカメラ１では、かかる不具合を解消するために、第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂ毎に、各々独立してＯＢ部のクランプタイミングが制御可能な構成とされている。また、画像処理部６００において、クランプされた複数のＯＢ部画素出力の中から、適正なＯＢ部画素出力を選択することが可能とされている。すなわち、
（１）ＡＥＦの段階で、黒レベルのクランプ動作を行わせるＯＢ部の位置が、各出力チャンネル間でオフセットが生じない位置になるよう、クランプタイミングを制御する。
・・・以下、これを「クランプ位置制御モード」という。
（２）ＡＥＦの段階の段階では、複数の位置に存在するＯＢ部に対して複数回のクランプ動作を行わせておき、画像処理の段階（黒レベル補正の段階）で、クランプされた複数のＯＢ部画素出力の中から、各出力チャンネル間でオフセットが生じない画素出力を選択する。 ・・・以下、これを「黒レベル選択制御モード」という。
以下、上記の制御モードを実現するための構成について説明する。図８は、クランプ動作に関連深い部分である、第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂと画像処理部６００の一部の回路構成を示すブロック図である。
図８に示すように、ＡＦＥ５０５（第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂ）には既述のＣＤＳ回路５０６、ＡＧＣ回路５０７及びＡ／Ｄ変換回路５０８のほか、クランプ部５１１が備えられている。このクランプ部５１１は、タイミングジェネレータ５０４から第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂにそれぞれ与えられるＯＢクランプタイミング信号１、２に応じて、撮像素子３１の第１、第２の出力チャンネルの出力端子３１Ａ、３１Ｂから各々出力される信号電圧をクランプするもので、スイッチ（ＳＷ）５１２と、Ｄ／Ａ変換回路５１３と、ＯＢクランプ回路５１４とから構成されている。また、画像処理部６００には、第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂの出力を合成するためのマルチプレクサ６１が備えられている。
スイッチ５１２は、タイミングジェネレータ５０４からＯＢクランプタイミング信号が与えられると、Ａ／Ｄ変換回路５０８の出力信号を取り出してＯＢクランプ回路５１４へ向けて送るフィードバックループをＯＮとさせるスイッチ回路である。Ｄ／Ａ変換回路５１３は、Ａ／Ｄ変換回路５０８の出力信号を再びアナログ信号に戻す変換回路である。ＯＢクランプ回路５１４は、スイッチ５１２がＯＮとされた状態の出力信号に相当するアナログ信号電圧をクランプし、これを現状における黒レベル信号としてＣＤＳ回路５０６にフィードバックする。このようにして、第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂ内で、所定のＯＢ部からの出力信号に基づき黒レベルを固定化する処理が、ＯＢクランプタイミング信号が与えられる周期で実行される。
図９は、一つの画素ライン（ｎライン）と、その前後の画素ライン（ｎ−１ライン及びｎ＋１ライン）におけるサンプリングタイミングを示す一般的なタイムチャートである。この図９に基づき、一般的なクランプ動作を予め説明しておく。任意のｎ番目の画素ラインを基準にした場合、その出力チャンネルにおいて画素からの出力信号ｄｎ−１が出力される時刻ｔ１でタイミングジェネレータ５０４からサンプリング信号がスイッチ５１２に与えられると、この出力信号ｄｎ−１がクランプ部５１１でクランプされる。なお、先に図６（ａ）で説明した通り、通常はこのサンプリング信号が黒レベル検出のためのＯＢクランプタイミング信号となり、クランプされた出力信号ｄｎ−１がｎラインにおける有効画素出力信号Ｃｎの黒レベルを定める基準信号となる。
以下同様に、ダミー画素からの出力信号ａｎが出力される時刻ｔ２、前ＯＢ部の画素からの出力信号ｂｎが出力される時刻ｔ３のタイミングでタイミングジェネレータ５０４からサンプリング信号を与えるようにすれば、これら出力信号ａｎ及び出力信号ｂｎを、黒レベルを定める基準信号として用いることもできる。そして、時刻ｔ４からは有効画素出力信号Ｃｎが出力され、その出力が終わる時刻ｔ５に、ｎ＋１ラインの黒レベルクランプのため、ＯＢクランプタイミング信号が与えられ、後ＯＢ部に相当する画素からの出力信号ｄｎがクランプされる。以下、時刻ｔ６でｎ＋１ラインにおけるダミー画素からの出力信号ａｎ＋１が、時刻ｔ７でｎ＋１ラインにおける前ＯＢ部に相当する画素の出力信号ｂｎ＋１がサンプリングされる。そして、出力信号ｄｎにより、ｎ＋１ラインの有効画素出力信号Ｃｎ＋１に対して黒レベル調整が行われるものである。
ここで、このようなサンプリングタイミングを、図８に示す第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂに当てはめて上記２つの制御モードを説明する。なお、ここでは図５に示す左ＯＢ部３７ｃの画素からの信号を出力信号ｂｎｘとし、右ＯＢ部３７ｄの画素からの信号を出力信号ｄｎｘとして説明する。
先ず「クランプ位置制御モード」の場合を説明すると、例えば通常時において、第１のＡＦＥ５０５Ａ（第１の出力チャンネル）では後ＯＢ部に相当する右ＯＢ部３７ｄの画素からの出力信号ｄｎｘが出力されるタイミングで、ＯＢクランプタイミング信号１がそのスイッチ５１２に与えられ、一方第２のＡＦＥ５０５Ｂ（第２の出力チャンネル）では後ＯＢ部に相当する左ＯＢ部３７ｃの画素からの出力信号ｂｎｘが出力されるタイミングで、前記ＯＢクランプタイミング信号２がそのスイッチ５１２に与えられているものとする。そして、各々の出力チャンネルの黒レベルを定める前記出力信号ｄｎｘと出力信号ｂｎｘとの間に有意なレベル差が発生した場合に、ＯＢクランプタイミング信号を発生させるタイミングを、いずれの出力チャンネルについても左ＯＢ部３７ｃ若しくは右ＯＢ部３７ｄの画素出力が得られるタイミングに変更させる制御を行う。つまり、両チャンネル共、出力信号ｄｎｘ若しくは出力信号ｂｎｘのいずれかを、クランプさせるようにするもので、例えば一方の出力チャンネルにおいて通常モードでは後ＯＢ部の画素出力をクランプさせていたものを、レベル差発生時には前ＯＢ部の画素出力をクランプするように変更させるものである。
一方、「黒レベル選択制御モード」では、第１のＡＦＥ５０５Ａでは後ＯＢ部に相当する右ＯＢ部３７ｄの画素からの出力信号ｄｎｘが出力されるタイミングと、前ＯＢ部に相当する左ＯＢ部３７ｃの画素からの出力信号ｂｎｘが出力されるタイミングとに、ＯＢクランプタイミング信号１がそのスイッチ５１２に与えられ、これらの信号がクランプされる。同様に、第２のＡＦＥ５０５Ｂでも、後ＯＢ部に相当する左ＯＢ部３７ｃの画素からの出力信号ｂｎｘが出力されるタイミングと、前ＯＢ部に相当する右ＯＢ部３７ｄの画素からの出力信号ｄｎｘが出力されるタイミングとで、ＯＢクランプタイミング信号２がそのスイッチ５１２に与えられ、これらの信号がクランプされる。なお、必要に応じてダミー画素の出力信号ａｎｘもクランプされる。そして、クランプ制御部５２において、前記出力信号ｄｎｘと出力信号ｂｎｘとの差をモニタし、両者間に有意なレベル差が検出された場合に、各出力チャンネルで黒レベルのオフセットが生じないように出力信号ｄｎｘ若しくは出力信号ｂｎｘのいずれかを選択して、黒レベルの調整を行うものである。
図１０は、上記「クランプ位置制御モード」及び「黒レベル選択制御モード」を実行させるクランプ制御部５２の構成を示す機能ブロック図である。クランプ制御部５２は、第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂに備えられているクランプ部５１１によるクランプ動作を、タイミングジェネレータ５０４を介して独立的に制御すると共に、画像処理の段階でクランプされた黒レベル信号の選択動作を制御するもので、機能的に、クランプタイミング制御部５２１、黒レベル比較部５２２及び黒レベル選択制御部５２３を備えている。
クランプタイミング制御部５２１は、タイミングジェネレータ５０４から第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂに各々備えられているクランプ部５１１のスイッチ５１２に与えられるＯＢクランプタイミング信号１及び２のタイミングを制御する。すなわち、どの位置に存在するＯＢ部の画素出力を、黒レベルを決定する（或いは決定する候補となる）出力信号としてクランプさせるかを制御する。図８に示すように、第１のＡＦＥ５０５Ａと第２のＡＦＥ５０５Ｂとを別個に制御するために、２つのクランプ部５１１には、各々ＯＢクランプタイミング信号１及び２が別個に供給されるラインが設けられている。
黒レベル比較部５２２は、第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５ＢにおいてそれぞれクランプされたＯＢ部の画素出力の入力を受けて、その出力レベルの比較を行う機能部である。黒レベル比較部５２２は、「クランプ位置制御モード」では、第１のＡＦＥ５０５Ａ（第１の出力チャンネル）で通常時においてクランプされているＯＢ部の画素出力（例えば右ＯＢ部３７ｄの画素からの出力信号ｄｎｘ）と、第２のＡＦＥ５０５Ｂ（第２の出力チャンネル）で通常時においてクランプされているＯＢ部の画素出力（例えば左ＯＢ部３７ｃの画素からの出力信号ｂｎｘ）とを読み出し動作中に比較する。
そして、両者の差（｜出力信号ｂｎｘ−出力信号ｄｎｘ｜）が所定値以上である場合、出力レベルが小さい方に位置するＯＢ部の画素出力がクランプされるよう、出力レベルが大きい方のＡＦＥのクランプタイミングを変更させる指示信号を生成してクランプタイミング制御部５２１に与える。例えば、図５で例示したように、左ＯＢ部３７ｃの近傍に高輝度被写体Ｈが写り込む等して左ＯＢ部３７ｃの画素からの出力信号ｂｎｘレベルが、右ＯＢ部３７ｄの画素からの出力信号ｄｎｘレベルよりも所定値だけ高くなった場合、第２のＡＦＥ５０５Ｂにおける黒レベルのクランプタイミングを、左ＯＢ部３７ｃの画素の出力タイミングから右ＯＢ部３７ｄの画素の出力タイミングへ変更させる指示信号を生成する。つまり、第２のＡＦＥ５０５Ｂで、後ＯＢ部に相当する左ＯＢ部３７ｃの画素出力が常時クランプされていたものを、次の画素ラインでは前ＯＢ部に相当する右ＯＢ部３７ｄの画素出力をクランプさせるように変更させるものである。
かかるクランプタイミング変更の指示信号を受けてクランプタイミング制御部５２１は、第２のＡＦＥ５０５Ｂのスイッチ５１２に与えるＯＢクランプタイミング信号２のタイミングを変化させる。これにより、第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂの双方で、高輝度被写体Ｈの影響を受けていない右ＯＢ部３７ｄの画素出力がクランプされるようになり、２つの出力チャンネル間における黒レベルのオフセット発生が抑止され、筋状ノイズの発生が未然に防止されるようになる。
なお、ＯＢ部の画素出力レベルに所定値以上の差が生じた場合に、いずれのＯＢ部を選択するかについて、目的によっては出力レベルが大きい方に位置するＯＢ部の画素出力が双方のＡＦＥでクランプされるように制御しても良い。しかし、一般的には、出力レベルが大きい方に統一すると有効画素部の画素出力データを削りかねないので、出力レベルが小さい方に位置するＯＢ部の画素出力が双方のＡＦＥでクランプされるように制御することが望ましい。
一方、「黒レベル選択制御モード」では、黒レベル比較部５２２には、画像メモリ７００から有効画素データと共に出力されたＯＢ部の画素出力データが与えられる。ここでは、第１の出力チャンネル及び第２の出力チャンネル双方とも、後ＯＢ部及び前ＯＢ部に相当する画素からの出力信号（例えば右ＯＢ部３７ｄの画素からの出力信号ｄｎｘ及び左ＯＢ部３７ｃの画素からの出力信号ｂｎｘ）が出力されている。そして、黒レベル補正部６０１で黒レベル調整を行うに際し、両ＯＢ部の画素出力レベルを比較する。
黒レベル選択制御部５２３は、この「黒レベル選択制御モード」において機能する。黒レベル選択制御部５２３は、黒レベル比較部５２２での比較の結果、両者の差（｜出力信号ｂｎｘ−出力信号ｄｎｘ｜）が所定値以上である場合、出力レベルが小さい方に位置するＯＢ部の画素出力を選択して、画素ラインの黒レベルを順次決定する処理を行う。ここでの選択処理は、上記「クランプ位置制御モード」におけるクランプタイミング変更の場合と同様であり、例えば左ＯＢ部３７ｃの画素からの出力信号ｂｎｘレベルが、右ＯＢ部３７ｄの画素からの出力信号ｄｎｘレベルよりも所定値だけ高いという比較結果が得られた場合、第２のＡＦＥ５０５Ｂにおける黒レベルを、左ＯＢ部３７ｃの画素出力ではなく右ＯＢ部３７ｄの画素出力を選択する指示信号を生成し、黒レベル補正部６０１に与えるものである。これにより、２つの出力チャンネル間における黒レベルのオフセット発生が抑止され、筋状ノイズの発生を防止する画像処理が行えるようになる。
なお、上記「クランプ位置制御モード」又は「黒レベル選択制御モード」のいずれを実行するかは、操作部５０１から与えられるモード選択指示により決定されるようにすることができる。或いは、デフォルトで「クランプ位置制御モード」が実行されるようにプログラム設定しても良い。
（デジタルカメラの動作の説明）
続いて、本実施形態にかかるデジタルカメラ１の動作について説明する。図１１は、デジタルカメラ１の一連の撮像処理を示すフローチャートである。図１１に示すように、デジタルカメラ１の電源がオンされると（ステップＳ１でＹＥＳ）、カメラ制御部５００（図３参照）は、撮影モードに設定されているか否かを判定する（ステップＳ２）。再生モードに設定されているときには（ステップＳ２でＮＯ）、カメラ制御部５００は、メモリカード８００等に記憶されている画像を表示モニタ３０１に再生表示する処理を行う（ステップＳ３）。一方、撮影モードに設定されているときには（ステップＳ２でＹＥＳ）、表示モニタ３０１若しくは小型液晶モニタ４０３に、撮像素子３１の撮像動作により得られる画像をライブビュー画像として表示させる（ステップＳ４）。
次にカメラ制御部５００は、シャッターボタン１０１の半押し操作（Ｓ１：ＯＮ）が行われたか否かを判定し（ステップＳ５）、半押し操作が行われていない場合には、該半押し操作が行われるまで待機する（ステップＳ５でＮＯ）。そして、シャッターボタン１０１の半押し操作が行われると（ステップＳ５でＹＥＳ）、カメラ制御部５００は、被写体の輝度に基づいて露出制御値（シャッタースピード及び絞り値）を決定するＡＥ制御を行わせるとともに（ステップＳ６）、例えば位相差検出方式により焦点調節を行うＡＦ制御を行わせる（ステップＳ７）。
ＡＥ制御及びＡＦ制御が完了すると、カメラ制御部５００は、シャッターボタン１０１の操作状態を判定する。すなわち、シャッターボタン１０１の半押し操作が解除されたか否かを判定し（ステップＳ８）、解除された場合には（ステップＳ８でＹＥＳ）、ステップＳ５の処理に戻る。一方、解除されていない場合には（ステップＳ８でＮＯ）、シャッターボタン１０１の全押し操作（Ｓ２：ＯＮ）が行われたか否かを判定し（ステップＳ９）、シャッターボタン１０１の全押し操作が行われていない場合には（ステップＳ９でＮＯ）、ステップＳ８の処理に戻る。
シャッターボタン１０１の全押し操作が行われると（ステップＳ９でＹＥＳ）、カメラ制御部５００は、メカシャッタ若しくは電子シャッタを所定時間「開」とし、ステップＳ６で設定された露出制御値で、撮像素子３１に撮像動作（露光動作）を行わせる（ステップＳ１０）。そして、カメラ制御部５００は、タイミングジェネレータ５０４を介して信号電荷の読み出し（画像転送）を開始させる（ステップＳ１１）。
続いて、読み出された信号電荷は、電荷電圧変換され、第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂに入力される。この第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂで、アナログ信号処理、並びにＡ／Ｄ変換処理が各々行われる（ステップＳ１２）。さらに、黒レベルを固定するためのクランプ処理がクランプ部５１１（図８参照）により実行されるが、上記「クランプ位置制御モード」が設定されている場合は、ＯＢクランプタイミング信号の制御が行われる。一方、「黒レベル選択制御モード」が設定されている場合は、複数のＯＢ部の画素出力について画像処理部６００においてクランプ動作が行われる。
Ａ／Ｄ変換後のデジタル画像データは、それぞれ画像処理部６００へ転送され、マルチプレクサ６１により第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂ（第１の出力チャンネル及び第２の出力チャンネル）の出力が合成される。このデジタル画像データは、一時的に画像メモリ７００に格納され、黒レベル補正部６０１にて前記画像データの黒レベル調整が行われる（ステップＳ１３）。ここで、「黒レベル選択制御モード」が設定されている場合は、クランプされたＯＢ部の画素出力の選択動作が、黒レベル選択制御部５２３により実行されることとなる。
引き続きカメラ制御部５００は、画素補間部６０２、解像度変換部６０３、ホワイトバランス制御部６０４、シェーディング補正部６０５及びガンマ補正部６０６で所定の画像処理を実行させる（ステップＳ１４）。
しかる後、この画像処理された画像データに対して、画像圧縮／伸長部６０７に圧縮処理等を行わせた上で、メモリカード８００にその画像を記録させる（ステップＳ１５）。そして、カメラ制御部５００は、デジタルカメラ１の電源がオフされるまで（ステップＳ１６でＮＯ）、ステップＳ２〜Ｓ１５までの処理を繰り返し行い、電源がオフされると（ステップＳ１６でＹＥＳ）、処理を終了させる。以上が、デジタルカメラ１による一連の撮像処理である。
次に、黒レベル調整に関連する動作について説明する。図１２は、黒レベル調整の全体動作を示すフローチャート、図１３はＯＢクランプ動作を示すフローチャートである。なお、「クランプ位置制御モード」と「黒レベル選択制御モード」とは、実質的な動作は同一であるので、図１２に示したフローチャートで合わせて説明する。
図１２に示すように、先ずクランプ制御部５２（図３、図１０参照）の制御下で、第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂ（第１の出力チャンネル及び第２の出力チャンネル）のクランプ部５１１（図８参照）により、それぞれ所定のＯＢ部領域の画素出力をクランプするＯＢクランプ動作が実行される（ステップＳ２１）。
このＯＢクランプ動作の詳細を図１３に基づき説明すると、クランプ制御部５２のクランプタイミング制御部５２１はＯＢクランプタイミングであるか否かを判定し（ステップＳ２１１）、ＯＢクランプタイミングでない場合は待機する（ステップＳ２１１でＮＯ）。ＯＢクランプタイミングである場合（ステップＳ２１１でＹＥＳ）、タイミングジェネレータ５０４を介してクランプ部５１１のスイッチ５１２に、ＯＢクランプタイミング信号を与え、スイッチ５１２をＯＮとする（ステップＳ２１２）。
前記ＯＢクランプタイミング信号は、クランプすべきＯＢ部の画素の出力信号がＡ／Ｄ変換回路５０８から出力されるタイミング同期して与えられる。これにより、所定のＯＢ部における画素の出力信号が抽出され、クランプ部５１１に取り込まれる（ステップＳ２１３）。そして、抽出されたＯＢ部の画素の出力信号は、Ｄ／Ａ変換回路５１３によりアナログ信号に戻される（ステップＳ２１４）。このアナログ信号はＯＢクランプ回路５１４に入力され、ＯＢクランプ回路５１４はこのアナログ信号電圧をクランプし（ステップＳ２１５）、これを現状における黒レベル信号としてＣＤＳ回路５０６にフィードバックする（ステップＳ２１６）。このような黒レベルのクランプが、各々第１のＡＦＥ５０５Ａ及び第２のＡＦＥ５０５Ｂにおいて、ＯＢクランプタイミング信号１又は２が与えられる周期で実行される。
ここで、クランプされるＯＢ部は、「クランプ位置制御モード」の場合、例えば第１のＡＦＥ５０５Ａ（第１の出力チャンネル）では後ＯＢ部の画素出力（例えば右ＯＢ部３７ｄの画素からの出力信号ｄｎｘ）であり、また第２のＡＦＥ５０５Ｂ（第２の出力チャンネル）でも後ＯＢ部の画素出力（例えば左ＯＢ部３７ｃの画素からの出力信号ｂｎｘ）である。一方、「黒レベル選択制御モード」では、第１の出力チャンネル及び第２の出力チャンネル双方とも、後ＯＢ部及び前ＯＢ部に相当する画素からの出力信号（例えば右ＯＢ部３７ｄの画素からの出力信号ｄｎｘ及び左ＯＢ部３７ｃの画素からの出力信号ｂｎｘ）である。
図１２に戻って、上記クランプ動作に引き続いて、黒レベル比較部５２２において、第１の出力チャンネル及び第２の出力チャンネルについてクランプされたＯＢ部の画素出力が検出される（ステップＳ２２）。上述の例に当てはめれば、第１の出力チャンネルからは右ＯＢ部３７ｄの画素からの出力信号ｄｎｘが、第２の出力チャンネルからは左ＯＢ部３７ｃの画素からの出力信号ｂｎｘが検出される。かかる検出動作は、「クランプ位置制御モード」では撮像素子３１からの信号読み出し時に実行され、「黒レベル選択制御モード」では画像処理部６００での画像処理時における画像メモリ７００からの画像データ読み出し時に実行される。
そして、黒レベル比較部５２２により、クランプされたＯＢ部の画素出力の比較が行われ、両者の差が求められる（ステップＳ２３）。すなわち、第１、第２の出力チャンネルでそれぞれクランブされたＯＢ部の画素出力レベル差をΔｇとすると、上掲の例ならば、
Δｇ＝｜出力信号ｂｎｘ−出力信号ｄｎｘ｜
が求められる。
その後、上記Δｇが所定値を超過しているか否かが確認される（ステップＳ２４）。Δｇが所定値以下である場合（ステップＳ２４でＮＯ）、両出力チャンネル間において有意な黒レベル差は存在しないものと扱い、画素ライン番号ｎが１つインクリメントされ（ステップＳ２５）、ステップＳ２１に戻って同様な動作が繰り返される。
一方、Δｇが所定値を超えている場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、両出力チャンネル間において有意な黒レベル差が存在するものと扱う。この場合、黒レベル比較部５２２により、出力信号ｂｎｘと出力信号ｄｎｘとの大小関係が判定される（ステップＳ２６）。そして、第１の出力チャンネルにおいてクランプされた出力信号ｄｎｘの方が大きい場合（ステップＳ２６でＹＥＳ）、「クランプ位置制御モード」では、クランプタイミング制御部５２１により、第１の出力チャンネル（第１のＡＦＥ５０５Ａ）の黒レベルクランプタイミングが、左ＯＢ部３７ｃの画素の出力タイミングに変更される。一方、「黒レベル選択制御モード」では、黒レベル選択制御部５２３により、第１の出力チャンネルについて左ＯＢ部３７ｃの画素でクランプされている黒レベル信号が選択される（ステップＳ２７）。この場合、第２の出力チャンネルについては、なんら変更がなされない。
これに対し、第２の出力チャンネルにおいてクランプされた出力信号ｂｎｘの方が大きい場合（ステップＳ２６でＮＯ）、「クランプ位置制御モード」では、クランプタイミング制御部５２１により、第２の出力チャンネル（第２のＡＦＥ５０５Ｂ）の黒レベルクランプタイミングが、右ＯＢ部３７ｄの画素の出力タイミングに変更される。一方、「黒レベル選択制御モード」では、黒レベル選択制御部５２３により、第２の出力チャンネルについて右ＯＢ部３７ｄの画素でクランプされている黒レベル信号が選択される（ステップＳ２８）。この場合、第１の出力チャンネルについては、なんら変更がなされない。
上記ステップＳ２７若しくはステップＳ２８の処理を終えたら、画素ライン番号ｎが１つインクリメントされ（ステップＳ２９）、ステップＳ２１に戻って同様な動作が繰り返される。以下、同様な動作が画素ライン分だけ繰り返されるものである。
以上説明したデジタルカメラ１によれば、複数読み出し型の撮像素子３１を用いたデジタルカメラ１において、各出力チャンネルで最適な黒レベルをクランプ若しくは選択させることが可能となる。従って、各出力チャンネルで黒レベルが異なることに起因する筋状ノイズや色ずれの発生を防止でき、綺麗な画像を取得可能なデジタルカメラ１を提供することができる。
以上、本発明の実施態様につき説明したが、かかる実施形態は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種構成の追加、変更を伴うことが可能である。例えば、次のような変形実施態様を取ることができる。
（１）上記実施形態では、第１出力チャンネル及び第２の出力チャンネルの、２つの出力チャンネルを備えた撮像素子３１について例示したが、３以上の出力チャンネルを持つ撮像素子３１を用いるようにしても良い。また、第１の転送方向（垂直転送部３３による転送方向）が、第１出力チャンネルと第２の出力チャンネルとで互いに異なる回路構成とされている撮像素子３１を例示したが、両チャンネルで第１の転送方向が同一とされていても良い。
（２）上記実施形態では、第２の転送方向（水平転送部３３による転送方向）が、図５に示すように第１出力チャンネルと第２の出力チャンネルとで、水平方向（撮像素子の長辺方向）において互いに反対方向に設定した例を例示したが、これに限定されず、各種の設定が可能である。例えば、図１４に示すように、第１出力チャンネル及び第２の出力チャンネルの第１の水平転送部３４１Ａ及び第２の水平転送部３４１Ｂの転送方向が、垂直方向（撮像素子の短辺方向）において互いに反対方向に設定されるようにしても良い。
或いは、図１５に示すように、第２の転送方向を第１出力チャンネルと第２の出力チャンネルとで、水平方向において同方向に第１の水平転送部３４２Ａ及び第２の水平転送部３４２Ｂの転送方向を設定することもできる。或いは、図１６に示すように、第１〜第４の出力チャンネルが備えられている場合に、左ＯＢ部３７ｃ側に互いに転送方向が反対になるように第１、第２の転送部３４３Ａ、３４４Ａを配置し、右ＯＢ部３７ｄ側に互いに転送方向が反対になるように第３、第４の転送部３４３Ｂ、３４４Ｂを配置するようにしても良い。
（３）上記実施形態では、専ら左ＯＢ部３７ｃ及び右ＯＢ部３７ｄの画素の出力信号を黒レベル固定用にクランプさせる例を示したが、下ＯＢ部３７ａ及び上ＯＢ部３７ｂに位置する画素の出力信号をクランプさせるようにしても良い。この場合、スミアが発生することでもＯＢ部画素の出力レベル差が生じることが考えられるが、本発明を適用することで、スミアの影響も防止することができる。
（４）上記実施形態では、本発明の撮像装置の例としてデジタルカメラ１を例示して説明したが、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の各種撮像センサを用いたデジタルビデオカメラ、本発明に係る撮像ユニットを備えたセンシング装置等にも適用することができる。
本発明の実施形態にかかるデジタルカメラの外観図であって、同図（ａ）は当該デジタルカメラの正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図、及び（ｄ）は背面図をそれぞれ示している。 本発明の実施形態に係るデジタルカメラの概略構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るデジタルカメラによる撮影処理ブロック図である。 本発明の実施形態で用いられる撮像素子の、電気的構成を簡略的に示すブロック図である。 本発明の実施形態で用いられる撮像素子の、オプチカルブラック部の配置関係を説明するための模式図である。 画素信号の読み出し順序を説明するための模式図である。 １つの画素ラインにおける画素配列方向の階調分布を模式的に示すグラフである。 クランプ動作に関連深い部分である、第１のＡＦＥ及び第２のＡＦＥと画像処理部の一部の回路構成を示すブロック図である。 撮像素子のサンプリングタイミングを示すタイムチャートである。 クランプ制御部の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態にかかるデジタルカメラの一連の撮像処理を説明するためのフローチャートである。 黒レベル調整に関連する動作を説明するためのフローチャートである。 ＯＢクランプ動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の変形実施形態を示す模式図である。 本発明の変形実施形態を示す模式図である。 本発明の変形実施形態を示す模式図である。
符号の説明
１ デジタルカメラ（撮像装置、撮像ユニット）
３１ 撮像素子
３１Ａ （第１の出力チャンネルの）出力端子
３１Ｂ （第２の出力チャンネルの）出力端子
３２ 画素
３２Ｓ 有効画素
３２ＯＢ ＯＢ部の画素
３３、３３Ａ１〜Ａ４、３３Ｂ１〜Ｂ４ 垂直転送部（第１の転送手段）
３４、３４Ａ、３４Ｂ 水平転送部（第２の転送手段）
３６ 撮像エリア
３７ オプチカルブラック部（ＯＢ部）
３７ａ 下ＯＢ部
３７ｂ 上ＯＢ部
３７ｃ 左ＯＢ部（第１の周辺領域）
３７ｄ 右ＯＢ部（第２の周辺領域）
５００ カメラ制御部（制御手段）
５０４ タイミングジェネレータ（タイミングパルス発生手段）
５０５ ＡＦＥ（信号処理部）
５０５Ａ 第１のＡＦＥ
５０５Ｂ 第２のＡＦＥ
５１１ クランプ部（クランプ手段）
５２ クランプ制御部
５２１ クランプタイミング制御部
５２２ 黒レベル比較部
５２３ 黒レベル選択制御部
６００ 画像処理部（画像処理手段）
６０１ 黒レベル補正部
７００ 画像メモリ（記録手段）

Claims (8)

  1. 光電変換部を有する複数の画素がマトリクス状に配列され、前記画素から読み出された電気信号を第１の転送方向に転送する第１の転送手段と、前記第１の転送手段から与えられる電気信号を前記第１の転送方向とは異なる第２の転送方向に転送する第２の転送手段と、前記マトリクス状に配列された画素配列領域の一部領域に形成されたオプチカルブラック部とを有すると共に、前記第１の転送手段と前記第２の転送手段との組み合わせからなる出力チャンネルが複数備えられた撮像素子と、
    前記出力チャンネル毎に備えられ、各出力チャンネルから出力される信号を処理すると共に、前記オプチカルブラック部からの出力をクランプするクランプ手段を含む複数の信号処理部と、
    前記撮像素子及び信号処理部に対して所定のタイミングパルスを供給するタイミングパルス発生手段と、
    前記撮像素子、信号処理部及びタイミングパルス発生手段の動作を制御する制御手段とを備え、
    前記制御手段は、各々の信号処理部毎に独立して、前記クランプ手段による前記オプチカルブラック部からの出力に対するクランプ動作を制御することが可能とされたクランプ制御部を具備することを特徴とする撮像ユニット。
  2. 複数の出力チャンネルのうち、少なくとも第１の出力チャンネルにおける第１の転送方向と、第２の出力チャンネルにおける第１の転送方向とが、互いに異なる方向に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
  3. 前記オプチカルブラック部が、少なくとも複数の画素がマトリクス状に配列された領域における第１の周辺領域と、有効画素を挟んで前記第１の周辺領域と対向する第２の周辺領域とに設けられている場合において、
    前記クランプ制御部は、所定の条件が発生したときに、前記第１の周辺領域又は第２の周辺領域のいずれか一つの周辺領域を特定し、この特定された周辺領域におけるオプチカルブラック部からの出力が各出力チャンネルにおいて共通してクランプされるよう、各信号処理部が有するクランプ手段のクランプ動作を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像ユニット。
  4. 前記クランプ制御部は、各出力チャンネルにおいてクランプされたオプチカルブラック部出力を比較し、その出力差が所定値以上となった場合に、前記周辺領域の特定を行うことを特徴とする請求項３に記載の撮像ユニット。
  5. 光電変換部を有する複数の画素がマトリクス状に配列され、前記画素から読み出された電気信号を第１の転送方向に転送する第１の転送手段と、前記第１の転送手段から与えられる電気信号を前記第１の転送方向とは異なる第２の転送方向に転送する第２の転送手段と、前記マトリクス状に配列された画素配列領域の一部領域に形成されたオプチカルブラック部とを有すると共に、前記第１の転送手段と前記第２の転送手段との組み合わせからなる出力チャンネルが複数備えられた撮像素子と、
    前記出力チャンネル毎に備えられ、各出力チャンネルから出力される信号を処理すると共に、前記オプチカルブラック部からの出力をクランプするクランプ手段を含む複数の信号処理部と、
    前記撮像素子及び信号処理部に対して所定のタイミングパルスを供給するタイミングパルス発生手段と、
    前記複数の信号処理部から出力された画像信号を記録する記録手段と、
    前記画像信号に所定の画像処理を行う画像処理手段と、
    前記撮像素子、信号処理部、タイミングパルス発生手段及び画像処理手段の動作を制御する制御手段とを備え、
    前記制御手段は、各々の信号処理部が有するクランプ手段に、少なくとも２カ所の異なる領域に設定されている前記オプチカルブラック部からの出力に対してそれぞれクランプ動作を実行させると共に、前記画像処理手段により所定の画像処理を行う際に、クランプされた複数の出力のいずれかを選択する制御を行うことが可能とされたクランプ制御部を具備することを特徴とする撮像装置。
  6. 複数の出力チャンネルのうち、少なくとも第１の出力チャンネルにおける第１の転送方向と、第２の出力チャンネルにおける第１の転送方向とが、互いに異なる方向に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
  7. 前記オプチカルブラック部が、少なくとも複数の画素がマトリクス状に配列された領域における第１の周辺領域と、有効画素を挟んで前記第１の周辺領域と対向する第２の周辺領域とに設けられている場合において、
    前記クランプ制御部は、前記第１の周辺領域及び第２の周辺領域のオプチカルブラック部からの出力が各出力チャンネルにおいてクランプされるよう、各信号処理部が有するクランプ手段のクランプ動作を制御すると共に、前記画像処理手段により所定の画像処理を行う際に、所定の条件が発生したときに、前記第１の周辺領域又は第２の周辺領域のいずれか一つの周辺領域を特定し、この特定された周辺領域におけるオプチカルブラック部からの出力を、黒レベルを決定する黒レベル信号として扱う制御を行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の撮像装置。
  8. 前記クランプ制御部は、各出力チャンネルにおいてクランプされたオプチカルブラック部出力を比較し、その出力差が所定値以上となった場合に、前記周辺領域の特定を行うことを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
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