JP2017158062A5

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Publication number: JP2017158062A5
Application number: JP2016040441A
Authority: JP
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2019-04-11
Anticipated expiration: 2036-03-02

Description

図４は、出力レベルに応じて傾きの異なるランプ信号を用いる場合の、出力信号の信号レベルとＡＤ変換結果との関係を示す図である。図４の横軸は列アンプ群１３０の出力信号レベルを示し、縦軸はＳ信号のＡＤ変換後のデジタル値を示している。実線は、比較部１５１及びカウンタ・ラッチ回路１５２でＡＤ変換され、水平転送回路１６０を経て、信号処理回路１７０に入力されるデジタル値（ＡＤ変換値）を表している。上述したように、判定レベルＶｓより信号レベルが小さいＳ信号は第一のランプ信号ＶＲＡＭＰ（小）を用いて、また、判定レベルＶｓ以上の信号レベルを持つＳ信号は第二のランプ信号ＶＲＡＭＰ（大）を用いてＡＤ変換される。そのため、図４に示すように、判定レベルＶｓの前後で、ＡＤ変換後のＳ信号の整合が取れていないことになる。

図５は、画素部１１０の構成例を示している。画素構成として、最も上部にフォトダイオードを持たないダミー画素領域を配置し、順に、遮光されたオプティカルブラック（ＯＢ）画素領域、光電変換して得られた信号を出力する有効画素領域を配している。第１の実施形態では、ダミー画素の画素信号を、傾きの比αとオフセット量βを算出するために使用する。ここでは、ダミー画素の画素信号読み出し期間に、定電圧回路４００から固定電圧を入力し、列アンプ群１３０から比較部１５１に入力される電圧がある固定電圧になるように制御する。なお、第１の実施形態においては、固定電圧として、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を用いる。

これらは、横軸に入力電圧として固定電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、縦軸にＡＤ変換値をとると、図７のように表される。第二のランプ信号ＶＲＡＭＰ（大）を用いて固定電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に対するＡＤ変換値を取得し、第一のランプ信号ＶＲＡＭＰ（小）を用いて固定電圧Ｖ１、Ｖ２に対するＡＤ変換値を取得する。

まず、傾きの比αは、第二のランプ信号ＶＲＡＭＰ（大）の幅の広い２点（図７のＰ１、Ｐ３）と、第一のランプ信号ＶＲＡＭＰ（小）の幅の広い２点（図７のＰ４、Ｐ５）との比から計算する。例えば、次の式（２）で求める。

式（２）については、傾きの比αを算出する際に、第二のランプ信号ＶＲＡＭＰ（大）で変換した固定電圧Ｖ１とＶ３のＡＤ変換値であるＴ１、Ｔ３を用いているため、例えば固定電圧Ｖ１とＶ２などを用いる場合よりも補正精度が良くなる。固定電圧Ｖ１とＶ２を用いて傾きを算出した場合、固定電圧Ｖ２のＡＤ変換時にΔＶの誤差があった場合、算出した傾きの誤差はΔＶ／（Ｖ２−Ｖ１）である。一方、固定電圧Ｖ１とＶ３を用いて傾きを算出した場合、固定電圧Ｖ３のＡＤ変換時にΔＶの誤差があった場合、算出した傾きの誤差はΔＶ／（Ｖ３−Ｖ１）となる。Ｖ３はＶ２よりも大きいため、ΔＶ／（Ｖ２−Ｖ１）よりも、ΔＶ／（Ｖ３−Ｖ１）の方が小さくなる。ここでいう誤差とは、ＡＤ変換時のノイズや、非線形性で生じる誤差である。補正誤差を低減することで、補正後の出力データのレベルのばらつきを抑えることができる。

例えばＳ２においては、第一の撮影モードであるため、第一のランプ信号ＶＲＡＭＰ（小）と第二のランプ信号ＶＲＡＭＰ（大）とを切り替えるのは画素信号が判定レベルＶｓをまたぐ場合のみである。このとき、第一の補正値生成方法により、判定レベルＶｓ付近でＡＤ変換値が一致するように補正されるため（図９（ｂ））、ランプ信号の切り替え時に生じるレベル差は最小限に抑えられる。またランプ信号の傾きの比を、幅広い入射光量を元に算出しているため、ノイズや非線形性の影響を最小限に抑えられる。

一方、Ｓ３においては、画素信号が判定レベルＶｓ未満の場合は、どの信号レベルであっても、第一のランプ信号ＶＲＡＭＰ（小）と第二のランプ信号ＶＲＡＭＰ（大）を切り替えられる可能性がある。そのとき、第二の補正値生成方法により、判定レベルＶｓ未満の画素信号に対して、信号レベルが小さい場合と大きい場合の２点で、ＡＤ変換値が一致するように補正される（図９（ａ））。そのため、画素信号が判定レベルＶｓ未満のどこでランプ信号の切替が発生しても、そのときに生じるレベル差を最小限に抑えることができる。

Claims

電圧供給手段が、予め決められた複数の異なる出力レベルのアナログ信号をアナログデジタル変換手段に供給する電圧供給工程と、
前記アナログデジタル変換手段が、前記複数の異なる出力レベルのアナログ信号を、互いに異なる傾きを有する複数の参照信号を用いてデジタル信号に変換するアナログデジタル変換工程と、
算出手段が、前記複数のデジタル信号に基づいて、撮像素子の画素部から出力されるアナログ信号を前記アナログデジタル変換手段により変換して得られるデジタル信号を補正するための、前記複数の異なる傾きの比とオフセット量とを算出する算出工程と、を有し、
前記電圧供給工程では、より傾きの大きい参照信号により変換を行う場合に、より傾きの小さい参照信号により変換を行う場合よりも出力レベルが高い少なくとも１つの高レベルのアナログ信号を、前記アナログデジタル変換手段に供給し、
前記算出工程では、前記傾きの比を算出するときに、前記高レベルのアナログ信号を変換して得られたデジタル信号を用いることを特徴とする信号処理方法。