JP2008311985A - 位相調整装置およびデジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】高画素化に伴う駆動パルスの高速化に対しても、温度変化など環境変化のために最適位相が変動した場合に高速動作の対応が可能で、動画像を取得しながらリアルタイムで位相調整できるようにする。
【解決手段】画素毎のデジタル撮像信号に基づいて撮像用パルスの位相を調整する位相調整装置は、第１の画素領域内の複数画素について輝度を検出する第１の輝度レベル検出部２１と、第２の画素領域内の複数画素について輝度を検出する第２の輝度レベル検出部２２と、両輝度レベル検出部による検出結果を比較するデータ比較部２５と、比較結果を受けて位相調整の必要性の有無を判定する調整判定部２６と、輝度レベルの検出の際に第２の画素領域において対象パルスの位相を少しシフトさせ、また調整判定部による判定結果が調整必要を示すときにパルスの位相を調整するタイミング調整部２７を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラにおける撮像に用いるパルスの位相（タイミング）調整を行う位相調整装置、およびこの位相調整装置が組み込まれたデジタルカメラに関する。

デジタルカメラ（デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話等）は、ＣＣＤやＭＯＳセンサといった撮像素子によって撮像されたアナログ撮像信号をデジタル撮像信号へと変換し、所定の処理を加えた上で記録する。撮像素子によって被写体を撮像するためには、撮像素子を駆動するパルスや信号レベルを検出するパルスなどが必要である。これらのパルスの位相（タイミング）については、製造に起因するばらつきがあることから、ハードウェア設計時に調整することがむずかしい。そこで、製造後に技術者が位相調整を行い、調整された位相を示す情報を記憶領域に格納し、実使用において記憶領域から位相情報を読み出して最適位相を設定するようにしている。

医療用カメラなどの分野においては、撮像素子の交換を行う可能性がある。撮像素子が異なると、駆動パルスの位相も異なることになるため、位相を再調整する。しかし、技術者が位相を再調整していたのでは、撮像素子の簡単な交換はむずかしいものとなる。

従来の技術における位相調整装置の一例を図１１に示す。図１１において、１は光学レンズ、２はＣＣＤ(ChargeCoupled Device)などの撮像素子、３は相関二重サンプリング部、４は自動利得制御部、５はＡＤ変換器、６はタイミングジェネレータ、７は垂直ドライバ、１０はアナログフロントエンド、２０はＤＳＰ、３１はメモリ（ＳＤＲＡＭ）、３２は輝度レベル検出部、３３は分散演算部、３４はタイミング調整部、Ｓａはアナログ撮像信号、Ｓｄはデジタル撮像信号である。

実際の使用時に温度変化などの環境変化があって使用条件に対する最適位相が変動した場合には、その都度の位相調整が必要となる。位相調整は、主に輝度レベル検出部３２、分散演算部３３、タイミング調整部３４によって行われる。

ＤＳＰ２０における輝度レベル検出部３２は、輝度レベルを検出すべき第１の画素領域内の複数の画素でのデジタル撮像信号Ｓｄについて輝度レベルを検出し、得られた輝度レベルをタイミング調整部３４に与える。タイミング調整部３４は、受け取った輝度レベルに基づいて、パルスの位相を調整する。すなわち、信号期間においてピークとなる信号成分をサンプリングするためのピークサンプルパルスＤＳ２の位相調整、および相関二重サンプリングで基準となる信号成分をサンプリングするための基準サンプルパルスＤＳ１の位相調整を行う。

また、分散演算部３３は、画素間の信号ばらつきを示す分散を算出すべき第２の画素領域内の複数の画素について分散を算出し、得られた分散をタイミング調整部３４に与える。タイミング調整部３４は、受け取った分散に基づいて、さらにパルスの位相を調整する。すなわち、アナログ撮像信号Ｓａをデジタル撮像信号ＳｄにＡＤ変換するときの動作クロックであるＡＤクロック信号ＡＣＫの位相調整を行う。

以上の位相調整の処理が、輝度レベル検出部３２と分散演算部３３とタイミング調整部３４との協働により自動的に行われる。加えて、組み込むシステムが変更された場合や撮像素子２が交換された場合のパルスの位相調整に際し、複数の画素でのデジタル撮像信号Ｓｄについて、実際に、輝度レベル検出部３２が輝度を測定し、分散演算部３３が画素間の信号ばらつきを示す分散を算出して、その輝度および分散を加味した状態でパルスの位相を調整しているので、撮像素子２の駆動のためのパルスの位相調整の精度が高いものとなる。また、撮像素子２の駆動のためのパルスの各位相を自動調整するので、技術者がマニュアルでパルスの位相を調整する場合に比べて、位相調整処理に要する時間を短縮することが可能となっている。
特開２００５−１５１０８１号公報（第４−８頁、第１−５図）

近年、撮像素子の画素数の増加に伴って撮像素子の駆動パルスが高速になり、検出パルスと駆動パルスの位相を最適に合わせることがむずかしく、許容される位相調整の時間範囲内では動画像の取得ができないという問題が生じるようになってきた。特許文献１では、実際の撮影を行いながらのリアルタイム調整は期待できない。

本発明は、このような事情に鑑みて創作したものであり、高画素化に伴う駆動パルスの高速化に対しても、温度変化など環境変化のために最適位相が変動した場合に高速動作の対応が可能で、動画像を取得しながらリアルタイムで位相調整することができる位相調整装置を提供することを目的としている。

本発明による位相調整装置は、撮像素子で得られたアナログ撮像信号を画素毎にデジタル値に変換することにより得られるデジタル撮像信号が入力され、前記デジタル撮像信号に基づいて撮像に用いられるパルスの位相を調整する位相調整装置であって、
第１の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の輝度を検出する第１の輝度レベル検出部と、
第２の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の輝度を検出する第２の輝度レベル検出部と、
前記第１の輝度レベル検出部による検出結果と前記第２の輝度レベル検出部による検出結果とを比較するデータ比較部と、
前記データ比較部による比較結果を受けて位相調整の必要性の有無を判定する調整判定部と、
前記輝度レベルの検出の際に前記第２の画素領域において位相調整対象パルスの位相を少しシフトさせ、また、前記調整判定部による判定結果が調整必要を示すときに前記パルスの位相を調整するタイミング調整部とを備えたものである。

この構成においては、第１の輝度レベル検出部が第１の画素領域内の複数の画素でのデジタル撮像信号について輝度レベルを検出し、得られた輝度レベルをデータ比較部に与える。また、第２の輝度レベル検出部が第２の画素領域内の複数の画素でのデジタル撮像信号について輝度レベルを検出し、得られた輝度レベルをデータ比較部に与える。データ比較部は、第１の輝度レベルと第２の輝度レベルを比較し、その比較結果（輝度レベル差分値）を調整判定部に与える。調整判定部は、輝度レベル差分値の大きさを判断し、位相調整の必要性の有無を判定する。輝度レベル差分値が調整対象範囲外であれば位相調整の必要性なしとするが、輝度レベル差分値が調整対象範囲内であれば位相調整の必要性ありとする。

第１の画素領域と第２の画素領域とは比較的に近接させておくのが好ましい。例えば、第１の画素領域を画像内の任意のラインとし、第２の画素領域は第１の画素領域の隣のラインとすればよい。このようにすれば、第１の画素領域から得られる輝度レベルと第２の画素領域から得られる輝度レベルはほぼ等しくなるはずである。ここで、第１の画素領域に最適な位相を設定し、第２の画素領域では第１の画素領域の位相から少しずれた位相を設定する。このような条件で第１および第２の輝度レベル検出部で第１および第２の画素領域の輝度レベルを検出すると、何らかの原因でアナログ撮像信号の位相が最適位相からずれていた場合は、第１の輝度レベル検出部による検出輝度レベルの変動量に対して、第２の輝度レベル検出部による検出輝度レベルの変動量はより大きなものとなる。それは、第１の画素領域はもともと最適位相を設定してあるのに対して、第２の画素領域ではもともと最適位相から位相がずらされているからである。第２の画素領域における最適位相からのずれの方向に対して、アナログ撮像信号の位相が逆方向にずれれば、位相のずれが拡大し、検出輝度レベルが大きく変動する可能性があるからである。アナログ撮像信号の位相が同方向にずれた場合には、第２の画素領域の位相ずれはアナログ撮像信号の位相ずれを緩和するように作用するので、検出輝度レベルの変動はそれほど大きくはならないと考えられる。したがって、第２の画素領域において、第１の画素領域の最適位相に対して、前方向に位相をずらして判定を行うことと、後方向に位相をずらして判定を行うこととを通じて、アナログ撮像信号の位相ずれの方向とずれ量とを測定することが可能となる。

タイミング調整部は、調整判定部からの位相調整の必要性ありとの判定結果を受けて、パルスの位相の最適位相を割り出し、その最適位相の設定をタイミングジェネレータなどに指示する。この輝度レベルに基づくパルスの位相調整は、例えば、信号期間においてピークとなる信号成分をサンプリングするためのピークサンプルパルスの位相調整、あるいは相関二重サンプリングで基準となる信号成分をサンプリングするための基準サンプルパルスの位相調整に適している。

以上の位相調整の処理が、輝度レベル検出部とデータ比較部と調整判定部とタイミング調整部との協働により自動的に行われる。また、撮像素子から得られたアナログ撮像信号において、実際に、輝度レベル検出部が輝度を測定し、その輝度を加味した状態でパルスの位相を調整しているので、撮像素子の駆動のためのパルスの位相調整の精度が高いものとなる。つまり現在の撮像素子の状況に即した位相調整が可能となっている。また、撮像素子の駆動のためのパルスの各位相を自動調整するので、技術者がマニュアルでパルスの位相を調整する場合に比べて、調整処理に要する時間を短縮することが可能となる。

特に、位相調整対象パルスの位相を第２の画素領域において少しずらすだけで対応しているので、実際の使用時に温度変化などの環境変化があって使用条件に対する最適位相が変動した場合でも、高速動作の対応が可能となる。したがって、高画素化に伴う駆動パルスの高速化に対しても、撮影時に動画像を取得しながらリアルタイムで位相調整することが可能となる。

上記構成の位相調整装置において、前記第１の輝度レベル検出部および第２の輝度レベル検出部に代えて、次のような第１の分散演算部および第２の分散演算部を備えたものも本発明の位相調整装置である。

すなわち、本発明による位相調整装置は、撮像素子で得られたアナログ撮像信号を画素毎にデジタル値に変換することにより得られるデジタル撮像信号が入力され、前記デジタル撮像信号に基づいて撮像に用いられるパルスの位相を調整する位相調整装置であって、
第１の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の画素毎の信号ばらつきを示す分散を算出する第１の分散演算部と、
第２の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の画素毎の信号ばらつきを示す分散を算出する第２の分散演算部と、
前記第１の分散演算部による演算結果と前記第２の分散演算部による演算結果とを比較するデータ比較部と、
前記データ比較部による比較結果を受けて調整の必要性の有無を判定する調整判定部と、
前記分散の算出の際に前記第２の画素領域において位相調整対象パルスの位相を少しシフトさせ、また、前記調整判定部による判定結果が調整必要を示すときに前記パルスの位相を調整するタイミング調整部とを備えたものである。

また上記構成の位相調整装置において、前記第１の輝度レベル検出部および第２の輝度レベル検出部とともに、次のような第１の分散演算部および第２の分散演算部を備えたものも本発明の位相調整装置である。

すなわち、本発明による位相調整装置は、撮像素子で得られたアナログ撮像信号を画素毎にデジタル値に変換することにより得られるデジタル撮像信号が入力され、前記デジタル撮像信号に基づいて撮像に用いられるパルスの位相を調整する位相調整装置であって、
第１の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の輝度を検出する第１の輝度レベル検出部と、
第２の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の輝度を検出する第２の輝度レベル検出部と、
第１の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の画素毎の信号ばらつきを示す分散を算出する第１の分散演算部と、
第２の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の画素毎の信号ばらつきを示す分散を算出する第２の分散演算部と、
前記第１の輝度レベル検出部による検出結果と前記第２の輝度レベル検出部による検出結果とを比較するとともに、前記第１の分散演算部による演算結果と前記第２の分散演算部による演算結果とを比較するデータ比較部と、
前記データ比較部による比較結果を受けて調整の必要性の有無を判定する調整判定部と、
前記輝度レベルの検出の際および前記分散の算出の際に前記第２の画素領域において位相調整対象パルスの位相を少しシフトさせ、また、前記調整判定部による判定結果が調整必要を示すときに前記パルスの位相を調整するタイミング調整部とを備えたものである。

上記のような第１の分散演算部および第２の分散演算部を備えた位相調整装置の構成においては、第１の分散演算部が第１の画素領域内の複数の画素でのデジタル撮像信号について信号ばらつきを算出し、得られた分散をデータ比較部に与える。また、第２の分散演算部が第２の画素領域内の複数の画素でのデジタル撮像信号について信号ばらつきを算出し、得られた分散をデータ比較部に与える。データ比較部は、第１の信号ばらつきと第２の信号ばらつきを比較し、その比較結果（分散差分値）を調整判定部に与える。調整判定部は、分散差分値の大きさを判断し、位相調整の必要性の有無を判定する。分散差分値が調整対象範囲外であれば位相調整の必要性なしとするが、分散差分値が調整対象範囲内であれば位相調整の必要性ありとする。その他については、輝度レベルについて説明したのと同様である。この分散差分値に基づくパルスの位相調整は、例えば、アナログ撮像信号をデジタル撮像信号にＡＤ変換するときの動作クロックであるＡＤクロック信号の位相調整に適している。

輝度レベルと信号ばらつきをともに対象とすれば、ピークサンプルパルスあるいは基準サンプルパルスの位相調整とＡＤクロック信号の位相調整とを的確に行うことが可能となる。

上記のように、第１および第２の輝度レベル検出部を備えた位相調整装置、第１および第２の分散演算部を備えた位相調整装置のいずれの場合でも、第１の画素領域でのデータ値と第２の画素領域でのデータ値との比較を通じて位相ずれを判断するもので、位相調整対象パルスの位相を第２の画素領域において少しずらすだけで対応しているので、実際の使用時に温度変化などの環境変化があって使用条件に対する最適位相が変動した場合でも、高速動作の対応が可能となる。したがって、高画素化に伴う駆動パルスの高速化に対しても、撮影時に動画像を取得しながらリアルタイムで位相調整することが可能となる。

上記構成の位相調整装置において、さらに、前記第１の画素領域および前記第２の画素領域の輝度レベルの分布を検出し、その検索結果を前記第１の輝度レベル検出部および前記第２の輝度レベル検出部に与えるヒストグラム演算部を備えているという態様がある。このように構成すれば、ヒストグラム演算部によって第１および第２の画素領域の輝度レベルの分布を検出し、その検索結果を第１および第２の輝度レベル検出部に与えるので、パルスの位相調整において、より詳細な制御を実現することが可能となる。

上記構成の位相調整装置において、さらに、前記第１の画素領域および前記第２の画素領域の輝度レベルの分布を検出し、その検索結果を前記第１の分散演算部および前記第２の分散演算部に与えるヒストグラム演算部を備えているという態様がある。このように構成すれば、ヒストグラム演算部によって第１および第２の画素領域の輝度レベルの分布を検出し、その検索結果を第１および第２の分散演算部に与えるので、パルスの位相調整において、より詳細な制御を実現することが可能となる。

上記構成の位相調整装置において、さらに、指定した画素領域内における所定の画素値を積算または平均した結果を格納し、前記第１の輝度レベル検出部および前記第２の輝度レベル検出部に与えるブロックメモリを備えているという態様がある。また、さらに、指定した画素領域内における所定の画素値を積算または平均した結果を格納し、前記第１の分散演算部および前記第２の分散演算部に与えるブロックメモリを備えているという態様がある。デジタルカメラでは、露光調整やオートホワイトバランスの機能を実現するためにブロックメモリが搭載されているが、このブロックメモリを利用することが可能で、上記同様に、より詳細な制御を実現することが可能となる。

また上記構成の位相調整装置において、前記タイミング調整部は、位相調整対象パルスについて、前記第１の画素領域に最適な位相を設定し、前記第２の画素領域では前記第１の画素領域の位相から少しずれた位相を設定するという態様がある。このように構成すれば、位相調整対象パルスの位相を振ってみて、輝度レベル等の変化をチェックすることを通じて、位相調整の度合いや方向を判断することが容易に可能となる。

また上記構成の位相調整装置において、前記調整判定部は、前記第２の画素領域において、前記第１の画素領域の最適位相に対して、前方向に位相をずらして判定を行うことと、後方向に位相をずらして判定を行うこととを通じて、前記アナログ撮像信号の位相ずれの方向とずれ量とを測定するという態様がある。このように構成すれば、位相調整すべき方向を簡単に判定することが可能となる。

また上記構成の位相調整装置において、前記タイミング調整部は、前記調整判定部からの位相調整の必要性ありとの判定結果を受けて、パルスの位相の最適位相を割り出し、その最適位相の設定をタイミングジェネレータに指示するという態様がある。

また上記構成の位相調整装置において、前記位相調整対象パルスは、前記撮像素子から出力されるアナログ撮像信号のレベルを検出するためのピークサンプルパルスであるという態様がある。

また上記構成の位相調整装置において、前記位相調整対象パルスは、相関二重サンプリングの基準となる信号レベルを検出するための基準サンプルパルスであるという態様がある。

また上記構成の位相調整装置において、前記タイミング調整部は、前記第１の画素領域に対しては画像取得ごとに前記位相調整対象パルスの制御位相は固定とし、前記第２の画素領域に対しては画像取得ごとに前記位相調整対象パルスの制御位相は微調整を行うという態様がある。この構成によれば、第１の画素領域での位相を最適位相に固定しておき、第２の画素領域でパルス位相の微調整シフトを行うものである。

また上記構成の位相調整装置において、前記タイミング調整部は、前記撮像素子から出力される撮像信号のピークレベルを検出するためのピークサンプルパルスと、相関二重サンプリングの基準となる信号レベルを検出するための基準サンプルパルスと、ＡＤ変換器へ入力されるＡＤクロック信号のそれぞれについて、位相の繰り返し設定を行うという態様がある。

また上記構成の位相調整装置において、前記タイミング調整部は、前記第２の画素領域での位相調整において、前記第１の画素領域における最適位相に対して時間的に所定量前方にシフトした位相に設定することと、時間的に所定量後方にシフトした位相に設定することとをフレーム単位で交互に繰り返すという態様がある。このように構成すれば、前方検出と後方検出を伴うパルスの位相調整をさらに高精度に行うことができる。

また上記構成の位相調整装置において、前記タイミング調整部は、３つのパルスについて、輝度レベルまたは分散またはヒストグラムの分布に応じて位相調整再設定するという態様がある。

また上記構成の位相調整装置において、前記タイミング調整部は、前記第１の画素領域と前記第２の画素領域の輝度レベルが所定量以上異なった場合は、輝度が等しくなる方向へ所定量だけずらしたタイミングを生成するという態様がある。この場合、前記所定量は、前記撮像素子において各色のうち少なくとも１つについて設定されているという態様がある。Ｒ画素、Ｇｒ画素、Ｂ画素、Ｇｂ画素のいずれでもよい。また、前記輝度が等しくなる方向へ所定量だけずらしたタイミングを生成する所定量は、３つのパルスごとに異なるという態様がある。

また上記構成の位相調整装置において、前記タイミング調整部は、初期の最適位相から所定量を超えることとなる位相調整については、その位相調整が禁止されるという態様がある。この場合、前記位相調整が禁止されることとなる最適位相から所定量を超えることとなる位相調整の所定量は、３つのパルスごとに異なるという態様がある。このように構成すれば、適正な調整対象範囲内での位相調整に制限することにより、位相調整の精度と効率を改善することが可能となる。

また上記構成の位相調整装置において、前記タイミング調整部は、輝度レベルが所定の範囲内にない場合の位相調整については、その位相調整が禁止されるという態様がある。このように構成すれば、適正な調整対象範囲内での位相調整に制限することにより、位相調整の精度と効率を改善することが可能となる。

また上記構成の位相調整装置において、さらに、タイミングジェネレータを備え、前記タイミングジェネレータは、第１の画素領域と第２の画素領域のそれぞれにおいて相関二重サンプリングの基準となる第１および第２の基準サンプルパルスと、撮像信号のレベルを検出するための第１および第２のピークサンプルパルスと、ＡＤ変換器へ入力される第１および第２のＡＤクロック信号とを生成するという態様がある。

また、本発明によるデジタルカメラは、上記いずれかの位相調整装置と、レンズと、撮像素子とを有するものである。

本発明によれば、撮像に用いるためにタイミングジェネレータから出力されるパルス（基準サンプルパルス、ピークサンプルパルス、ＡＤクロック信号）の各位相を自動で調整することが可能でるのはもちろん、実使用時に温度変化などの環境変化があって使用条件に対する最適位相が変動した場合でも、高速動作の対応が可能となる。したがって、高画素化に伴う駆動パルスの高速化に対しても、撮影時に動画像を取得しながらリアルタイムで位相調整することができる。

以下、本発明にかかわる位相調整装置の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるデジタルカメラの全体的な構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるデジタルカメラは、被写体像を撮像素子２上に集光するための光学レンズ１、光学レンズ１によって集光された被写体像を撮像する撮像素子２（以下はＣＣＤを例に説明）、撮像素子２から出力される撮像信号（画像データ）に所定の処理を加えてデジタル撮像信号Ｓｄに変換するアナログフロントエンド１０、アナログフロントエンド１０から出力されるデジタル撮像信号Ｓｄに所定の処理（色補正、ＹＣ処理等）を加えて映像信号を生成するＤＳＰ（Digital Signal Processor）２０を備えている。アナログフロントエンド１０は、撮像素子２から出力されるアナログ撮像信号Ｓａの信号レベルを確定するために相関二重サンプリング（ＣＤＳ：CorrelatedDouble Sampling）を行う相関二重サンプリング部３、相関二重サンプリング部３から出力される信号を調整可能なゲインで増幅するＡＧＣ（AutomaticGain Control）４、ＡＧＣ４によって増幅された信号をデジタル撮像信号Ｓｄへと変換するＡＤ変換器（Analog Digital Converter）５、さらに撮像に用いるためのパルスを生成するタイミングジェネレータ（TimingGenerator）６、タイミングジェネレータ６によって生成されたパルスを撮像素子２へと出力するための垂直ドライバ７を備えている。

１フィールド全画面において、第１の画素領域Ａと第２の画素領域Ｂとを設定しておく。例えば、第１の画素領域Ａは画像内の任意のラインとし、第２の画素領域Ｂは第１の画素領域Ａの隣のラインとする。こうすれば、第１の画素領域Ａから得られる輝度レベルなどの画素データと第２の画素領域Ｂから得られる画素データはほぼ等しくなるはずであり、両画素領域間の画素データの差分を検出することを通じて、位相のずれの有無を判定することができる。なお、第２の画素領域Ｂは、第１の画素領域Ａとほぼ同じデータが得られるのであれば、第１の画素領域Ａの隣のラインでなくてもよい。

ＤＳＰ２０は、第１の画素領域Ａ内の複数の画素の信号レベルの平均値を求めることにより輝度のレベルを検出する第１の輝度レベル検出部２１と、第２の画素領域Ｂ内の複数の画素の信号レベルの平均値を求めることにより輝度のレベルを検出する第２の輝度レベル検出部２２と、第１の画素領域Ａの画素毎の信号レベルの分散を演算する第１の分散演算部２３と、第２の画素領域Ｂの画素毎の信号レベルの分散を演算する第２の分散演算部２４と、これら第１の輝度レベル検出部２１と第２の輝度レベル検出部２２の検出結果どうしを比較するとともに第１の分散演算部２３と第２の分散演算部２４の演算結果どうしを比較するデータ比較部２５と、データ比較部２５の比較結果に基づいて差があれば位相がずれたと判断し、調整対象範囲内であるかを判断する調整判定部２６と、調整判定部２６による判断結果が調整対象範囲内の場合に、タイミングジェネレータ６が生成する基準サンプルパルスＤＳ１、ピークサンプルパルスＤＳ２およびＡＤクロック信号ＡＣＫの位相（タイミング）調整を行うタイミング調整部２７を有している。

タイミングジェネレータ６は、相関二重サンプリング部３および垂直ドライバ７に対して基準サンプルパルスＤＳ１とピークサンプルパルスＤＳ２とを供給し、ＡＤ変換器５に対してＡＤクロック信号ＡＣＫを供給するようになっている。

図２は撮像素子２から出力される信号成分を時系列で表した図である。図２に示すように、アナログ撮像信号Ｓａは、リセット期間Ｔ１と基準期間Ｔ２と信号期間Ｔ３とから構成されている。リセット期間Ｔ１は、撮像素子２をリセットするのに用いられる期間である。

基準期間Ｔ２は撮像素子２から基準電圧が出力される期間であり、相関二重サンプリング部３が動作する際の基準となる信号を検出する期間である。信号期間Ｔ３は信号電圧が出力される期間であり、信号期間Ｔ３においてピークとなる信号電圧と基準期間Ｔ２における基準電圧とをサンプリングし、差分をとることによってアナログ撮像信号Ｓａの信号レベルＶｓを得ることが可能となる。なお、図２では、図中の下方向を信号成分が正の方向として規定している。

次に、上記のように構成された本実施の形態の位相調整装置の動作を説明する。

第１の輝度レベル検出部２１で得られる第１の画素領域Ａの輝度レベルと第２の輝度レベル検出部２２で得られる第２の画素領域Ｂの輝度レベルとをデータ比較部２５で比較し、輝度レベル差が一定以上あれば位相がずれたと判断する。また、第１の分散演算部２３で得られる第１の画素領域Ａの分散と第２の分散演算部２４で得られる第２の画素領域Ｂの分散とをデータ比較部２５で比較し、分散差分値が一定以上あれば位相がずれたと判断する。位相ずれを検出し、さらに調整判定部２６にて調整対象範囲内であると判断できれば、タイミング調整部２７にて基準サンプルパルスＤＳ１、ピークサンプルパルスＤＳ２およびＡＤクロック信号ＡＣＫの位相を調整する。

まず、図３および図４を用いて前方検出と後方検出について説明する。前方検出というのは、位相調整対象パルスの位相を前方にシフトさせた上で、位相ずれを検出するものである。また、後方検出というのは、位相調整対象パルスの位相を後方にシフトさせた上で、位相ずれを検出するものである。ここでは例として、位相調整対象パルスをピークサンプルパルスＤＳ２のみとする場合について説明する。

図３に示すように、第１の画素領域Ａにおいては、基準サンプルパルスＤＳ１、ピークサンプルパルスＤＳ２およびＡＤクロック信号ＡＣＫが最適な位相（θ₁ ，θ₂ ，θa ）に設定されている。これは前方検出時でも後方検出時でも同じである。図３では、アナログ撮像信号Ｓａの位相は最適な状態にあるものとする。

前方検出においては、第２の画素領域ＢでピークサンプルパルスＤＳ２に対して前方に少しずらした位相θ_2Fを設定する。少しずらしただけであるので、第１の画素領域Ａの輝度レベルＦaと第２の画素領域Ｂの輝度レベルＦb の輝度レベル差Ｆ＝｜Ｆa −Ｆb ｜は僅かである。

後方検出においては、第２の画素領域ＢでピークサンプルパルスＤＳ２に対して後方に少しずらした位相θ_2Rを設定する。このときも、少しずらしただけであるので、第１の画素領域Ａの輝度レベルＲa と第２の画素領域Ｂの輝度レベルＲb の輝度レベル差Ｒ＝｜Ｒa −Ｒb ｜は僅かである。

次に、図４に示すように、温度変化等の外乱の影響でアナログ撮像信号Ｓａの位相が点線θ₀の位置から実線θ₀′の位置にずれたとする。この外乱によるアナログ撮像信号Ｓａの位相ずれの方向は、ここでは前方となっている。このとき、第１の画素領域Ａにおいて、ピークサンプルパルスＤＳ２の位相θ₂ はアナログ撮像信号Ｓａのピーク値に対してそれほどずれていない。

まず前方検出の場合、タイミング調整部２７が第２の画素領域ＢにおいてピークサンプルパルスＤＳ２の位相をθ₂ からθ_2Fへ前方シフトさせると、輝度レベルＦb は図３の場合とあまり変わっていない。第１の画素領域Ａの輝度レベルＦa と第２の画素領域Ｂの輝度レベルＦb の輝度レベル差Ｆ＝｜Ｆa −Ｆb｜は、図３の場合と同様で僅かである。その理由は次のとおりである。前方検出はパルスを前方へシフトさせてチェックすることであるが（θ₂ →θ_2F）、このシフト方向が前方で、アナログ撮像信号Ｓａの外乱に起因する位相ずれ方向（前方：θ₀→θ₀′）と同じであり、結果として、パルスの前方シフトによる影響が相殺されるからである。

一方、後方検出の場合、タイミング調整部２７が第２の画素領域ＢにおいてピークサンプルパルスＤＳ２の位相をθ₂ からθ_2Rへ後方シフトさせると、輝度レベルＲb は図３の場合に比べて大きく減少する。第１の画素領域Ａの輝度レベルＲa と第２の画素領域Ｂの輝度レベルＲb の輝度レベル差Ｒ＝｜Ｒa −Ｒb｜は増加する。その理由は次のとおりである。後方検出はパルスを後方へシフトさせてチェックすることであるが（θ₂ →θ_2R）、このシフト方向が後方で、アナログ撮像信号Ｓａの外乱に起因する位相ずれ方向（前方：θ₀→θ₀′）とは逆方向であり、結果として、パルスの後方シフトによる影響が過剰に現れるからである。

上記のように、前方検出では差が現れず、後方検出では差が現れたことから、アナログ撮像信号Ｓａはその位相が前方にずれたことが分かる。この位相が前方シフトしたアナログ撮像信号Ｓａに対しては、ピークサンプルパルスＤＳ２だけでなく、基準サンプルパルスＤＳ１もＡＤクロック信号ＡＣＫも同様に前方シフトしていることになる。そこで、前方シフトしたアナログ撮像信号Ｓａに対して位相ずれを修正するために、基準サンプルパルスＤＳ１、ピークサンプルパルスＤＳ２およびＡＤクロック信号ＡＣＫの各位相をあらかじめ設定しておいた所定量（ｍパルス）だけ前方に移動する。

上記とは逆に、後方検出では差が現れず、前方検出で差が現れた場合は、アナログ撮像信号Ｓａはその位相が後方にずれたことになるので、基準サンプルパルスＤＳ１、ピークサンプルパルスＤＳ２およびＡＤクロック信号ＡＣＫの位相を所定量（ｍパルス）だけ後方に移動する。

上記をまとめると、
ケース（ａ）：〔前方検出時：輝度レベル差変化少なし〕かつ〔後方検出時：輝度レベル差変化多し〕→位相調整：前方シフト
ケース（ｂ）：〔前方検出時：輝度レベル差変化多し〕かつ〔後方検出時：輝度レベル差変化少なし〕→位相調整：後方シフト
のように位相調整を行えばよい。

前方検出、後方検出ともに輝度レベル差の変化が大きく現れた場合には、第２の画素領域ＢのピークサンプルパルスＤＳ２を最適位相からずらしすぎていることが考えられる。つまり、差分｜θ₂ −θ_2F｜，｜θ₂ −θ_2R｜が大きすぎる。このような場合は、位相がずれているとは判定せず、位相調整も行わない。

位相調整の所定量（ｍパルス）については、基準サンプルパルスＤＳ１、ピークサンプルパルスＤＳ２およびＡＤクロック信号ＡＣＫのすべてで同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

図５は、以上で説明した前方検出と後方検出と位相設定の様子をパターン化したものである。ｋを任意の自然数として、（３ｋ−２）フィールド目で前方検出を行い、（３ｋ−１）フィールド目で後方検出を行い、３ｋフィールド目で位相算出と位相設定とを行う。これの繰り返しにより、３フィールド単位で位相設定を繰り返す。以上のようにして、アナログ撮像信号Ｓａの位相が温度変化等の外乱の影響で最適位相からずれた場合に、基準サンプルパルスＤＳ１、ピークサンプルパルスＤＳ２およびＡＤクロック信号ＡＣＫの位相調整を行うことにより、アナログ撮像信号Ｓａの位相ずれに対応することができる。

以下、フローチャートを用いて本実施の形態の位相調整装置の動作を説明する。

図６は本実施の形態における各パルスの位相調整の全体的な動作を示すフローチャートである。この位相調整は、主に、第１の輝度レベル検出部２１、第２の輝度レベル検出部２２、第１の分散演算部２３、第２の分散演算部２４、データ比較部２５、調整判定部２６およびタイミング調整部２７によって行われる。調整対象となるパルスは、ピークサンプルパルスＤＳ２、基準サンプルパルスＤＳ１、ＡＤクロック信号ＡＣＫとなっている。

まずステップＳ１において、第１の画素領域Ａにおけるパルスの位相を最適値に設定する。

次いでステップＳ２において、第２の画素領域Ｂにおけるパルスの位相を、最適値から少しずらした値に設定する。

なお、ステップＳ１，Ｓ２については、工場出荷時の調整された状態、またはユーザによる初期調整の状態であるとする。

次いでステップＳ３において、画素データの測定を行う。すなわち、画像を取り込み、第１の画素領域Ａと第２の画素領域Ｂの輝度レベル、分散を検出する。

次いでステップＳ４において、第１の画素領域Ａの画素データ値と第２の画素領域Ｂの画素データ値との間に有意の差があるかを判断し（前方検出および後方検出）、有意の差がなければ、ステップＳ３に移行して次のパルスについてデータ測定を行う。有意の差があるときは、ステップＳ５に進む。

次いでステップＳ５において、初期位相との差が一定範囲内かを判断する。つまり、ずれ過ぎでないかを判断する。ずれ過ぎのときは、ステップＳ３に移行して次のパルスについてデータ測定を行う。ずれ過ぎでなければ、ステップＳ６に進む。

次いでステップＳ６において、第１の画素領域Ａでのパルスの位相を修正し、さらにステップＳ７において、第２の画素領域Ｂでのパルスの位相を修正する。ステップＳ７が終了すると、ステップＳ３に戻る。

上記において、前方検出と後方検出を交互に行い、どの方向に位相がずれたかを検出し、修正することで位相調整を行う。

また上記において、検出に利用するのは、Ｒ画素、Ｇｒ画素、Ｂ画素、Ｇｂ画素の輝度レベルと分散である。全種類を利用してもよいし、どれか１つのみを利用してもよい。第１の画素領域Ａと第２の画素領域Ｂの輝度レベル差または分散差分値が、各画素（Ｒ画素、Ｇｒ画素、Ｂ画素、Ｇｂ画素）に設定された輝度レベル差判定閾値または分散差分値判定閾値を超えた場合に、位相がずれたと判断する。

図７は位相調整のより詳しい動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１１において、前方検出時の第１の画素領域Ａの輝度レベルＦa が位相調整可能輝度レベル下限Ｙminより大きく、しかも後方検出時の第１の画素領域Ａの輝度レベルＲaが位相調整可能輝度レベル下限Ｙminより大きいかを判断する。これが満たされているときは、次のステップＳ１２に進むが、いずれか一方でも満たされていないときは、処理を終了する。すなわち、輝度レベルが所定の値以下の場合は、第１の画素領域Ａと第２の画素領域Ｂの輝度レベル差が現れにくいので、位相調整を行わない。

次いでステップＳ１２において、前方検出時の第１の画素領域Ａの輝度レベルＦa が位相調整可能輝度レベル上限Ｙmax以下で、しかも後方検出時の第１の画素領域Ａの輝度レベルＲaが位相調整可能輝度レベル上限Ｙmax以下であるかを判断する。これが満たされているときは、次のステップＳ１３に進むが、いずれか一方でも満たされていないときは、処理を終了する。すなわち、輝度レベルが所定の値以上の場合は、飽和していると考えられるので、位相調整を行わない。結局、輝度レベルが所定の範囲内にある場合のみ位相調整を行う。

次いでステップＳ１３において、位相調整対象パルスの位相をプラス側にｎパルスシフトして前方検出時の輝度レベル差Ｆを算出するとともに、マイナス側にｎパルスシフトして後方検出時の輝度レベル差Ｒを算出し、これら輝度レベル差の組み合わせ（Ｆ，Ｒ）が条件＃１〜＃４のいずれに当てはまるかを判断し、その判断結果に従って位相調整を行う。

図７において、Ｆa を前方検出時の第１の画素領域Ａの輝度レベル、Ｆb を前方検出時の第２の画素領域Ｂの輝度レベルとすると、前方検出時の輝度レベル差Ｆは、Ｆ＝｜Ｆa−Ｆb ｜となる。また、Ｒa を後方検出時の第１の画素領域Ａの輝度レベル、Ｒb を後方検出時の第２の画素領域Ｂの輝度レベルとすると、後方検出時の輝度レベル差Ｒは、Ｒ＝｜Ｒa−Ｒb ｜となる。

図７（ｂ）において、条件＃１は、前方検出時の輝度レベル差Ｆが判定閾値Ｔhより大きく、しかも後方検出時の輝度レベル差Ｒが判定閾値Ｔhより大きい場合であるが、このときは、調整対象範囲外であるとして、位相調整のためのｎパルスシフトは行わない。ｎパルスシフトというのは、位相調整の微小変化量のことである。

条件＃２は、前方検出時の輝度レベル差Ｆが判定閾値Ｔh以下で、しかも後方検出時の輝度レベル差Ｒも判定閾値Ｔh以下の場合であるが、このときも、調整対象範囲外であるとして、位相調整のためのｎパルスシフトは行わない。

条件＃３は、後方検出時の輝度レベル差Ｒが判定閾値Ｔhより大きく、前方検出時の輝度レベル差Ｆは判定閾値Ｔh以下の場合であり、このときは、調整対象範囲内であって、ケース（ａ）の（〔前方検出時：輝度レベル差変化少なし〕かつ〔後方検出時：輝度レベル差変化多し〕→位相調整：前方シフト）に該当するので、位相調整のためのプラスｎパルスシフトを行う。すなわち、パルスの位相を前方シフトさせる。

条件＃４は、前方検出時の輝度レベル差Ｆが判定閾値Ｔhより大きく、後方検出時の輝度レベル差Ｒは判定閾値Ｔh以下の場合であり、このときは、調整対象範囲内であって、ケース（ｂ）の（〔前方検出時：輝度レベル差変化多し〕かつ〔後方検出時：輝度レベル差変化少なし〕→位相調整：後方シフト）に該当するので、位相調整のためのマイナスｎパルスシフトを行う。すなわち、パルスの位相を後方シフトさせる。

上記のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を、第１および第２の輝度レベル検出部２１，２２を動作させて、基準サンプルパルスＤＳ１、ピークサンプルパルスＤＳ２のそれぞれについて個別独立的に繰り返し実行する。また、第１および第２の分散演算部２３，２４を動作させて、ＡＤクロック信号ＡＣＫについても繰り返し実行する。

まず、基準サンプルパルスＤＳ１およびＡＤクロック信号ＡＣＫの位相をあらかじめ定められた初期値に固定した上で、ピークサンプルパルスＤＳ２の位相を初期値からずらしながら、ピークサンプルパルスＤＳ２の位相を決定するのに必要となるデータを測定する。次にそのデータを評価することによって、ピークサンプルパルスＤＳ２としての最適な位相を決定する。

ピークサンプルパルスＤＳ２の位相が決定されると、ピークサンプルパルスＤＳ２の位相を決定された最適値に固定するとともに、ＡＤクロック信号ＡＣＫの位相は初期値に固定したままで、基準サンプルパルスＤＳ１の位相を初期値からずらしながら、基準サンプルパルスＤＳ１の位相を決定するのに必要となるデータを測定する。次にそのデータを評価することによって、基準サンプルパルスＤＳ１として最適な位相を決定する。

基準サンプルパルスＤＳ１およびピークサンプルパルスＤＳ２の位相が決定されると、これらを最適値に固定した上で、ＡＤクロック信号ＡＣＫの位相を初期値からずらしながら、ＡＤクロック信号ＡＣＫの位相を決定するのに必要となるデータを測定する。次にそのデータを評価することによって、ＡＤクロック信号ＡＣＫとして最適な位相を決定する。

基準サンプルパルスＤＳ１、ピークサンプルパルスＤＳ２およびＡＤクロック信号ＡＣＫの最適な位相が決定されると、決定された最適な位相に関する情報をタイミングジェネレータ６内のレジスタに設定する。これによって、最適な位相でパルスが発生される。

（実施の形態２）
図８は本発明の実施の形態２にかかわる位相調整装置の処理の仕方を示している。

上記の説明においては、位相ずれの検出に、第１の画素領域Ａと第２の画素領域Ｂの輝度レベル差分値そのものを用いたが、輝度レベル差分値と第１の画素領域Ａの輝度レベルとの比を用いてもよい。

ステップＳ２１、ステップＳ２２は図７のステップＳ１１、ステップＳ１２と同じである。

ステップＳ２３において、前方検出と後方検出の輝度比ＲatioＦ，ＲatioＲを算出する。

前方検出の輝度比ＲatioＦ、後方検出の輝度比ＲatioＲは、それぞれ、
ＲatioＦ＝Ｆ／Ｆa ＝｜Ｆa −Ｆb ｜／Ｆa
ＲatioＲ＝Ｒ／Ｒa ＝｜Ｒa −Ｒb ｜／Ｒa
である。Ｆa は前方検出での第１の画素領域Ａの輝度レベル、Ｆb は第２の画素領域Ｂの輝度レベル、Ｒaは後方検出での第１の画素領域Ａの輝度レベル、Ｒb は第２の画素領域Ｂの輝度レベルである。この輝度比の算出により、第２の画素領域Ｂの輝度レベルが第１の画素領域Ａの輝度レベルに対して何％異なっているかが分かる。

次いでステップＳ２４において、前方検出の輝度比と輝度比判定閾値の比較結果、後方検出の輝度比と輝度比判定閾値の比較結果から、図８（ｂ）の位相変更方法に対応した変更を行う。

すなわち、輝度比の組み合わせ（ＲatioＦ，ＲatioＲ）が条件＃１〜＃４のいずれに当てはまるかを判断し、その判断結果に従って位相調整を行う。

図８（ｂ）において、条件＃１は、前方検出時の輝度比ＲatioＦが判定閾値Ｒmaxより大きく、しかも後方検出時の輝度比ＲatioＲが判定閾値Ｒmaxより大きい場合であるが、このときは、調整対象範囲外であるとして、位相調整のためのｎパルスシフトは行わない。

条件＃２は、前方検出時の輝度比ＲatioＦが判定閾値Ｒmax以下で、しかも後方検出時の輝度比ＲatioＲも判定閾値Ｒmax以下の場合であるが、このときも、調整対象範囲外であるとして、位相調整のためのｎパルスシフトは行わない。

条件＃３は、後方検出時の輝度比ＲatioＲが判定閾値Ｒmaxより大きく、前方検出時の輝度比ＲatioＦは判定閾値Ｒmax以下の場合であり、このときは、調整対象範囲内であるので、位相調整のためのプラスｎパルスシフトを行う。すなわち、パルスの位相を前方シフトさせる。

条件＃４は、前方検出時の輝度比ＲatioＦが判定閾値Ｒmaxより大きく、後方検出時の輝度比ＲatioＲは判定閾値Ｒmax以下の場合であり、このときは、調整対象範囲内であるので、位相調整のためのマイナスｎパルスシフトを行う。すなわち、パルスの位相を後方シフトさせる。

なお、温度変化等によって最適位相がずれるたびに位相調整を行い、常に位相を最適に保つものであるが、温度変化によるずれ量にはある程度の範囲が決まっている。この範囲を大幅に超える位相変化は、カメラの何らかの重大な故障ということが考えられる。よって、基準サンプルパルスＤＳ１、ピークサンプルパルスＤＳ２、ＡＤクロック信号ＡＣＫのうち少なくとも１つのパルスが、設定しようとする最適位相と初期位相との差が、各パルスに設定された位相調整可能量を超えた場合は、位相調整を行わないことにする。

（実施の形態３）
前述の例では、輝度レベル差分値によって位相のずれを検出していたが、輝度レベルではなく、輝度レベルの分散を用いてもよい。分散を用いる場合は、次のようになる。

すなわち、前方検出にて、第１の分散演算部２３から得られる第１の画素領域Ａの分散と、第２の分散演算部２４から得られる第２の画素領域Ｂの分散差分値を求める。後方検出においても同様に、第１の画素領域Ａと第２の画素領域Ｂの分散差分値を求める。前方検出の分散差分値と分散差分値判定閾値の比較結果、後方検出の分散差分値と分散差分値判定閾値の比較結果から、前述同様の位相変更方法に対応した変更を行えばよい。

また、輝度レベルを用いた場合と同様に、第１の画素領域Ａの分散と分散差分値の比を用いてもよい。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４は、ヒストグラムを用いるものである。図９にヒストグラム演算部２８を使用した位相調整装置の構成を示す。

ヒストグラム演算部２８への入力信号は、撮像素子２から出力されたＲ画素、Ｇｒ画素、Ｂ画素、Ｇｂ画素の信号であるとする。ヒストグラム演算部２８は、演算に使用する画素領域、ヒストグラムを演算する入力信号のレンジ、さらにレンジを区間に分割する分割数を指定できるものとする。また、ヒストグラムを演算する対象となる信号を選択でき、切り替えることができるものとする。

ヒストグラム演算部２８では、各信号に対して区間ごとの出現回数をカウントし、指定の画素領域全信号の演算が終了したら、各区間の出現回数を出力するものである。

第１および第２の輝度レベル検出部２１，２２と、第１および第２の分散演算部２３，２４の協働により、信号のレンジと出現回数から、輝度レベル、分散をそれぞれ演算することが可能である。

現在のデジタルスチルカメラには、画像処理後の画像のヒストグラムを表示できる機能がある。その機能ブロックをヒストグラム演算部２８として利用すれば、新たに設ける必要はない。なお、この機能ブロックを利用する場合の入力信号は、撮像素子２から出力された信号ではなく、画像処理実施後の信号になるため、画像処理の各パラメータは自動調整に適した値に変更しておく必要がある。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５は、ブロックメモリを用いるものである。図１０にブロックメモリ２９を使用した位相調整装置の構成を示す。

デジタルスチルカメラで露光調整やオートホワイトバランスの機能を実現するために、ブロックメモリが用意されている。ブロックメモリ２９への入力信号は、撮像素子２から出力されたＲ画素、Ｇｒ画素、Ｂ画素、Ｇｂ画素の信号である。ブロックメモリ２９では、演算する画素領域をブロックで構成し、１ブロックは水平方向ｍ×垂直方向ｎの画素で構成されており（ｍ，ｎは実施の形態１とは別）、１ブロック内の画素色ごとのデータを積算する。さらに、１枚の画像を取り込む間に（フレームとする）、水平方向ｉ×垂直方向ｊブロック分の積算結果を出力するものとする。また、ｉブロックの積算が完了したら、ｉブロック分のＲ画素、Ｇｒ画素、Ｂ画素、Ｇｂ画素それぞれの積算値を出力する。

第１および第２の輝度レベル検出部２１，２２、第１および第２の分散演算部２３，２４は、ブロックメモリ２９の出力結果を利用することで、ＳＤＲＡＭを使用せずに、輝度レベル、分散を求めることが可能となる。ちなみに、実施の形態１〜４の場合は、図示しないＳＤＲＡＭから画素データを取得する。

なお、上記で説明した実施の形態は一例であり、それらの実施の形態から本発明の主旨の範囲内で様々に改変することも可能である。

本発明の位相調整装置は、特に高画素で高速動作が要求されるデジタルカメラの撮像用パルスのタイミング調整を自動で行う上で有用である。

本発明の実施の形態１におけるデジタルカメラの全体的な構成を示すブロック図 撮像素子から出力される信号成分を時系列で表した図 本発明の実施の形態１における位相ずれ判定方法の説明図（位相ずれ前） 本発明の実施の形態１における位相ずれ判定方法の説明図（位相ずれ後） 本発明の実施の形態１における前方検出と画像取得ごとの処理を示すタイミング図 本実施の形態１における各パルスの位相調整の全体的な動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態１における輝度レベルを用いる場合の位相調整のフローチャート 本発明の実施の形態２における輝度比を用いる場合の位相調整のフローチャート 本発明の実施の形態３におけるデジタルカメラの全体的な構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４におけるデジタルカメラの全体的な構成を示すブロック図 従来の技術におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図

符号の説明

１ 光学レンズ
２ 撮像素子
３ 相関二重サンプリング部（ＣＤＳ）
４ 自動利得制御部（ＡＧＣ）
５ ＡＤ変換器（ＡＤＣ）
６ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
７ 垂直ドライバ
１０ アナログフロントエンド
２０ ＤＳＰ
２１ 第１の輝度レベル検出部
２２ 第２の輝度レベル検出部
２３ 第１の分散演算部
２４ 第２の分散演算部
２５ データ比較部
２６ 調整判定部
２７ タイミング調整部
２８ ヒストグラム演算部
２９ ブロックメモリ
ＡＣＫ ＡＤクロック信号
ＤＳ１ 基準サンプルパルス
ＤＳ２ ピークサンプルパルス
Ｓａ アナログ撮像信号
Ｓｄ デジタル撮像信号

Claims (24)

1. 撮像素子で得られたアナログ撮像信号を画素毎にデジタル値に変換することにより得られるデジタル撮像信号が入力され、前記デジタル撮像信号に基づいて撮像に用いられるパルスの位相を調整する位相調整装置であって、
   第１の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の輝度を検出する第１の輝度レベル検出部と、
   第２の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の輝度を検出する第２の輝度レベル検出部と、
   前記第１の輝度レベル検出部による検出結果と前記第２の輝度レベル検出部による検出結果とを比較するデータ比較部と、
   前記データ比較部による比較結果を受けて位相調整の必要性の有無を判定する調整判定部と、
   前記輝度レベルの検出の際に前記第２の画素領域において位相調整対象パルスの位相を少しシフトさせ、また、前記調整判定部による判定結果が調整必要を示すときに前記パルスの位相を調整するタイミング調整部とを備えた位相調整装置。
2. 撮像素子で得られたアナログ撮像信号を画素毎にデジタル値に変換することにより得られるデジタル撮像信号が入力され、前記デジタル撮像信号に基づいて撮像に用いられるパルスの位相を調整する位相調整装置であって、
   第１の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の画素毎の信号ばらつきを示す分散を算出する第１の分散演算部と、
   第２の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の画素毎の信号ばらつきを示す分散を算出する第２の分散演算部と、
   前記第１の分散演算部による演算結果と前記第２の分散演算部による演算結果とを比較するデータ比較部と、
   前記データ比較部による比較結果を受けて調整の必要性の有無を判定する調整判定部と、
   前記分散の算出の際に前記第２の画素領域において位相調整対象パルスの位相を少しシフトさせ、また、前記調整判定部による判定結果が調整必要を示すときに前記パルスの位相を調整するタイミング調整部とを備えた位相調整装置。
3. 撮像素子で得られたアナログ撮像信号を画素毎にデジタル値に変換することにより得られるデジタル撮像信号が入力され、前記デジタル撮像信号に基づいて撮像に用いられるパルスの位相を調整する位相調整装置であって、
   第１の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の輝度を検出する第１の輝度レベル検出部と、
   第２の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の輝度を検出する第２の輝度レベル検出部と、
   第１の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の画素毎の信号ばらつきを示す分散を算出する第１の分散演算部と、
   第２の画素領域内の複数の画素について、前記デジタル撮像信号の画素毎の信号ばらつきを示す分散を算出する第２の分散演算部と、
   前記第１の輝度レベル検出部による検出結果と前記第２の輝度レベル検出部による検出結果とを比較するとともに、前記第１の分散演算部による演算結果と前記第２の分散演算部による演算結果とを比較するデータ比較部と、
   前記データ比較部による比較結果を受けて調整の必要性の有無を判定する調整判定部と、
   前記輝度レベルの検出の際および前記分散の算出の際に前記第２の画素領域において位相調整対象パルスの位相を少しシフトさせ、また、前記調整判定部による判定結果が調整必要を示すときに前記パルスの位相を調整するタイミング調整部とを備えた位相調整装置。
4. さらに、前記第１の画素領域および前記第２の画素領域の輝度レベルの分布を検出し、その検索結果を前記第１の輝度レベル検出部および前記第２の輝度レベル検出部に与えるヒストグラム演算部を備えている請求項１または請求項２に記載の位相調整装置。
5. さらに、前記第１の画素領域および前記第２の画素領域の輝度レベルの分布を検出し、その検索結果を前記第１の分散演算部および前記第２の分散演算部に与えるヒストグラム演算部を備えている請求項２または請求項３に記載の位相調整装置。
6. さらに、指定した画素領域内における所定の画素値を積算または平均した結果を格納し、前記第１の輝度レベル検出部および前記第２の輝度レベル検出部に与えるブロックメモリを備えている請求項１または請求項２に記載の位相調整装置。
7. さらに、指定した画素領域内における所定の画素値を積算または平均した結果を格納し、前記第１の分散演算部および前記第２の分散演算部に与えるブロックメモリを備えている請求項２または請求項３に記載の位相調整装置。
8. 前記タイミング調整部は、位相調整対象パルスについて、前記第１の画素領域に最適な位相を設定し、前記第２の画素領域では前記第１の画素領域の位相から少しずれた位相を設定する請求項１から請求項７までのいずれかに記載の位相調整装置。
9. 前記調整判定部は、前記第２の画素領域において、前記第１の画素領域の最適位相に対して、前方向に位相をずらして判定を行うことと、後方向に位相をずらして判定を行うこととを通じて、前記アナログ撮像信号の位相ずれの方向とずれ量とを測定する請求項１から請求項８までのいずれかに記載の位相調整装置。
10. 前記タイミング調整部は、前記調整判定部からの位相調整の必要性ありとの判定結果を受けて、パルスの位相の最適位相を割り出し、その最適位相の設定をタイミングジェネレータに指示する請求項１から請求項９までのいずれかに記載の位相調整装置。
11. 前記位相調整対象パルスは、前記撮像素子から出力されるアナログ撮像信号のレベルを検出するためのピークサンプルパルスである請求項１０に記載の位相調整装置。
12. 前記位相調整対象パルスは、相関二重サンプリングの基準となる信号レベルを検出するための基準サンプルパルスである請求項１０に記載の位相調整装置。
13. 前記タイミング調整部は、前記第１の画素領域に対しては画像取得ごとに前記位相調整対象パルスの制御位相は固定とし、前記第２の画素領域に対しては画像取得ごとに前記位相調整対象パルスの制御位相は微調整を行う請求項１から請求項９までのいずれかに記載の位相調整装置。
14. 前記タイミング調整部は、前記撮像素子から出力される撮像信号のピークレベルを検出するためのピークサンプルパルスと、相関二重サンプリングの基準となる信号レベルを検出するための基準サンプルパルスと、ＡＤ変換器へ入力されるＡＤクロック信号のそれぞれについて、位相の繰り返し設定を行う請求項１から請求項９までのいずれかに記載の位相調整装置。
15. 前記タイミング調整部は、前記第２の画素領域での位相調整において、前記第１の画素領域における最適位相に対して時間的に所定量前方にシフトした位相に設定することと、時間的に所定量後方にシフトした位相に設定することとをフレーム単位で交互に繰り返す請求項１から請求項９までのいずれかに記載の位相調整装置。
16. 前記タイミング調整部は、３つのパルスについて、輝度レベルまたは分散またはヒストグラムの分布に応じて位相調整再設定する請求項１５に記載の位相調整装置。
17. 前記タイミング調整部は、前記第１の画素領域と前記第２の画素領域の輝度レベルが所定量以上異なった場合は、輝度が等しくなる方向へ所定量だけずらしたタイミングを生成する請求項１から請求項９までのいずれかに記載の位相調整装置。
18. 前記所定量は、前記撮像素子において各色のうち少なくとも１つについて設定されている請求項１７に記載の位相調整装置。
19. 前記輝度が等しくなる方向へ所定量だけずらしたタイミングを生成する所定量は、３つのパルスごとに異なる請求項１７に記載の位相調整装置。
20. 前記タイミング調整部は、初期の最適位相から所定量を超えることとなる位相調整については、その位相調整が禁止される請求項１から請求項１９までのいずれかに記載の位相調整装置。
21. 前記位相調整が禁止されることとなる最適位相から所定量を超えることとなる位相調整の所定量は、３つのパルスごとに異なる請求項２０に記載の位相調整装置。
22. 前記タイミング調整部は、輝度レベルが所定の範囲内にない場合の位相調整については、その位相調整が禁止される請求項１から請求項１９までのいずれかに記載の位相調整装置。
23. さらに、タイミングジェネレータを備え、前記タイミングジェネレータは、第１の画素領域と第２の画素領域のそれぞれにおいて相関二重サンプリングの基準となる第１および第２の基準サンプルパルスと、撮像信号のレベルを検出するための第１および第２のピークサンプルパルスと、ＡＤ変換器へ入力される第１および第２のＡＤクロック信号とを生成する請求項１から請求項２２までのいずれかに記載の位相調整装置。
24. 請求項１から請求項２３までのいずれかに記載の位相調整装置と、レンズと、撮像素子とを有するデジタルカメラ。

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