JP3963449B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に係わり、特に撮像素子から出力される画像信号に有効画素領域の信号と直流再生用の基準領域の信号とを有する撮像装置の直流再生動作に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子スチルカメラ等に用いられる撮像素子には、インターライン型ＣＣＤ（電荷結合素子）が主に用いられている。このインターライン型ＣＣＤを用いた従来例の撮像装置を図７及び図８に示す。
【０００３】
図７及び図８に示す従来例の撮像装置は、インターライン型ＣＣＤで構成される撮像素子１００と、この撮像素子１００の信号出力側にコンデンサ１０１を介して接続（交流結合）されるアナログ信号処理回路１０２とを含む構成となっている。
【０００４】
この内、撮像素子１００は、図７に示すように、被写体の光学像を成す入射光を受光するＣＣＤ撮像面上の垂直方向（列方向）及び水平方向（行方向）に２次元に配列された複数の画素を形成し且つその各画素への入射光をその強度に応じた信号電荷に光電変換する複数の光電変換素子としてのフォトダイオード１と、このフォトダイオード１に蓄積された信号電荷を読み出す読み出しゲート２と、この読み出しゲート２を介して読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部３と、この垂直転送部３により垂直方向に転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部４と、この水平転送部４の水平方向の転送端（出力端）に転送された信号電荷を信号電圧に変換して出力する電荷検出部（出力部）５とから構成される。
【０００５】
電荷検出部５は、その一例として例えば水平転送部４の転送端に接続された周知のフローティングディフュージョンアンプ（ＦＤＡ）から構成される。このフローティングディフュージョンアンプは、水平転送部４の転送端に転送される信号電荷を蓄積するフローティング容量をなすキャパシタ５１と、このキャパシタ５１に蓄積される信号電荷で決まる電位を１画素毎に所定の基準電位にリセットするためのリセットパルスφＲ印加用のゲート電極を有するリセット用のＭＯＳトランジスタ５２と、このＭＯＳトランジスタ５２のドレイン側に接続される基準電位用の基準電源５３と、キャパシタ５１に蓄積される信号電荷をその基準電位に対する電位の変化に応じた信号電圧に変換して出力する、例えばＭＯＳトランジスタを用いた複数段のソースフォロワ回路から構成される出力アンプ（バッファ）５４とを備える。
【０００６】
図７に示す撮像素子１００では、フォトダイオード１以外の領域はアルミニウム等の遮光膜に覆われて遮光されているが、フォトダイオード１を含む領域内でも被写体像を得る有効画素領域１ａの例えば各行の端部領域に、画像信号の光学的黒（オプティカルブラック：ＯＢ）レベルを決める基準信号を得るための水平オプティカルブラック領域６が形成され、この水平ＯＢ領域６ではフォトダイオード１を含む素子表面全体が遮光される。これにより、電荷検出部５にて検出される信号には、有効画素領域１ａのフォトダイオード１で光電変換される信号のほか、水平ＯＢ領域６のフォトダイオード１と垂直転送部３とで発生する暗電流成分が含まれることになる。
【０００７】
上記の撮像素子１００によれば、フォトダイオード１に蓄積された信号電荷は、垂直転送パルスφＶ１に重畳された信号読み出しパルスにより、読み出しゲート２を介して垂直転送部３の垂直転送パルスφＶ１が印加されるゲート電極下に読み出される。この垂直転送部３に読み出された信号電荷は、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４により、１水平走査毎に１行ずつ水平転送部４に転送される。この水平転送部４に転送された各行の信号電荷は、２相の水平転送パルスφＨ１、φＨ２により順次、電荷検出部５に転送され、この電荷検出部５により信号電圧に変換され、ＣＣＤ出力信号として、図８に示すコンデンサ１０１を介してアナログ信号処理回路１０２に供給される。
【０００８】
アナログ信号処理回路１０２は、コンデンサ１０１を介して交流結合された信号の直流成分を、撮像素子１００の水平オプティカルブラック領域６からの出力信号（ＯＢ信号）を基準に再生する直流再生動作、すなわちＯＢクランプを行うクランプ回路１０３と、そのＯＢクランプにより生成された画像信号に対するガンマ補正等の各種信号処理を行う各種処理部１０４とを有する。この内、クランプ回路１０３には、コンデンサ１０１にスイッチ１０５を介して接続される基準電圧用の基準電源１０６が含まれる。
【０００９】
これによれば、撮像素子１００からその水平オプティカルブラック領域６のＯＢ信号が出力されている期間は、クランプパルスφＯＢによりスイッチ１０５をＯＮ状態とし、基準電源１０６をコンデンサ１０１に接続することにより、コンデンサ１０１の信号処理回路側を基準電圧と同電圧にすると共に、撮像素子１００からその有効画素領域１ａのフォトダイオード１を介して撮影された信号が出力されている期間は、クランプパルスφＯＢによりスイッチ１０５をＯＦＦ状態とすることによって、ＯＢ信号を直流レベルの基準（光学的黒レベル）とする画像信号を生成する。このＯＢクランプは、各行毎に行われる。その後、各種処理部１０４にて各種処理が行われ、最終的な画像信号となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来例の撮像装置においては、撮像素子１００の水平オプティカルブラック領域６の遮光に欠陥がありその遮光が不十分である場合や、水平オプティカルブラック領域６に存在するフォトダイオード１にキズ等の何等かの欠陥があり暗電流が多く発生してしまう場合、水平オプティカルブラック領域６の信号に余分なノイズ成分が加算されてしまい、その結果、正確な光学的黒レベルの基準信号を得ることが出来ず、クランプ回路１０３にて誤った直流再生動作を行ってしまい、横スジ等の画像劣化を招いてしまうといった問題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の事情を考慮してなされたもので、撮像素子からの出力信号に対し、正確な直流レベルを再生し、横スジ等の画像劣化のない良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために、本発明は、水平および垂直方向に複数の画素を備える撮像素子を用いた撮像装置であって、前記撮像素子の複数の画素が、被写体像を出力する有効画素領域、直流再生用の第１の基準信号を出力する第１の基準画素領域、および、直流再生用の第２の基準信号を出力する第２の基準画素領域からなり、前記第１の基準画素領域の画素は、遮光されるとともに光電変換素子のない画素であり、前記第２の基準画素領域の画素は、遮光されるとともに光電変換素子を備えた画素であり、前記光電変換素子で発生する暗電流成分を含む信号を出力し、前記有効画素領域が出力する信号を、対応する行毎に前記第１の基準信号に基づいて直流再生する第１の補正手段と、前記有効画素領域が出力する複数行の信号から、前記第２の基準信号に基づく代表値を一律に減算することで、直流再生する第２の補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
前記第１の補正手段は、前記有効画素領域の各行に対応した前記第１の基準信号を基準電源の信号を用いて直流再生してもよい。
【００１７】
前記第２の補正手段は、前記有効画素領域の信号を記憶する記憶手段と、前記第２の基準信号の代表値を演算する演算手段と、前記記憶手段に記憶された前記有効画素領域の信号から、前記演算手段により演算された前記第２の基準信号の代表値を減算する減算手段とを有してもよい。
【００１８】
前記演算手段は、前記第２の基準画素領域をさらに分割してなる複数領域毎に前記第２の基準信号の代表値を演算し、演算された前記複数領域毎の代表値の内の最低値を前記減算手段に出力してもよい。
【００１９】
本発明において、前記代表値は、前記演算手段において演算される領域毎の前記第２の基準信号の平均値、中央値または最頻値のいずれかであってもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る撮像装置を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態の撮像装置を説明するものである。第１の実施形態に係る撮像装置は、図１に示すように、インターライン型ＣＣＤから構成される撮像素子１００と、図２に示すように、その撮像素子１００のＣＣＤ出力側にコンデンサ１０１を介して交流結合され、撮像素子１００により出力されるＣＣＤ出力信号からその直流成分を再生する二段階のクランプの内の一段目のクランプ（以下、「第１のクランプ」）を含む信号処理を施すアナログ信号処理回路１０２と、このアナログ信号処理回路１０２にＡ／Ｄ変換器２０１を介して接続され、上記第１のクランプ後に各種アナログ信号処理が施された画像信号のデジタル信号に対し、さらに二段目のクランプ（以下、「第２のクランプ」）を含む信号処理を施すデジタル信号処理回路とを含む構成となっている。
【００２２】
この内、撮像素子１００は、図１に示すように、被写体の光学像をなす入射光を受光する撮像面上の垂直方向（列方向）及び水平方向（行方向）に２次元状に所定ピッチで配列された複数の画素を形成し各画素毎に入射光を信号電荷に変換する光電変換素子としてのフォトダイオード１と、このフォトダイオード１に蓄積された信号電荷を読み出す読み出しゲート２と、この読み出しゲート２を介して読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部３と、この垂直方向に転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部４と、この水平転送部４の転送端に接続される電荷検出部５とから構成される。
【００２３】
この内、電荷検出部５は、その一例として例えば水平転送部４の転送端に接続された周知のフローティングディフュージョンアンプから構成される。このフローティングディフュージョンアンプは、水平転送部４の転送端に転送される信号電荷を蓄積するフローティング容量をなすキャパシタ５１と、このキャパシタ５１に蓄積される信号電荷で決まる電位を１画素毎に所定の基準電位にリセットするためのリセットパルスφＲ印加用のゲート電極を有するリセット用のＭＯＳトランジスタ５２と、このＭＯＳトランジスタ５２のドレイン側に接続される基準電位用の基準電源５３と、キャパシタ５１に蓄積される信号電荷をその基準電位に対する電位の変化に応じた信号電圧に変換して出力する、例えばＭＯＳトランジスタを用いた複数段のソースフォロワ回路から構成される出力アンプ（バッファ）５４とを備える。
【００２４】
この電荷検出部５では、ＭＯＳトランジスタ５２のリセットゲートにパルスφＲを所定タイミングで印加することにより、一画素の信号が出力される毎にフローティングディフュージョンアンプをリセットし、一画素毎にその信号電荷に応じた信号電圧を出力する。
【００２５】
図１に示す撮像素子１００上には、被写体像を得る有効画素領域（本発明の所定画素領域）１ａのほか、その出力信号上に本発明の第１の基準信号を得るための基準領域として、有効画素領域１ａの水平方向の端部領域に、フォトダイオード１が形成されず垂直転送部３のみ存在する水平基準信号領域７が設定されている。また、この撮像素子１００上には、その出力信号上に本発明の第２の基準信号を得るための基準領域として、有効画素領域１ａの垂直方向の水平転送部４に隣接する端部領域に、一部のフォトダイオード１が遮光され、暗電流成分のみを出力する垂直オプティカルブラック領域８が設定されている。
【００２６】
上記の撮像素子１００によれば、フォトダイオード１に蓄積された信号電荷は、垂直転送パルスφＶ１に重畳された信号読み出しパルスにより、読み出しゲート２を介して垂直転送部３の垂直転送パルスφＶ１が印加されるゲート電極下に読み出される。この垂直転送部３に読み出された信号電荷は、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４により、１水平走査毎に１行ずつ水平転送部４に転送される。この水平転送部４に転送された各行の信号電荷は、２相の水平転送パルスφＨ１、φＨ２により順次、電荷検出部５に転送され、この電荷検出部５により各画素毎の信号電圧に変換され、撮像素子１００からそのＣＣＤ出力信号、すなわち有効画素領域１ａの信号のほか、水平基準領域７の信号（本発明の第１の基準信号を成す水平基準信号）と、垂直オプティカル領域８の信号（本発明の第２の基準信号を成すＯＢ信号）を含む信号として、図２に示すように、コンデンサ１０１を介してアナログ信号処理回路１０２に出力される。
【００２７】
アナログ信号処理回路１０２は、図２に示すように、前述した図８に示す従来例と同様の直流再生機能を有する第１の補正手段であるクランプ回路（以下、「第１のクランプ回路」と呼ぶ）１０３及び各種処理部１０４を備え、この第１のクランプ回路１０３にて直流再生動作である第１のクランプを行ない、その信号の直流成分を再生した後、各種処理部１０４にてゲイン補正等の各種アナログ信号処理を行い、そのアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換器２０１を介してデジタル信号処理回路に出力する。
【００２８】
デジタル信号処理回路は、図２に示すように、アナログ信号処理回路１０２からＡ／Ｄ変換器２０１を介して入力されるアナログ画像信号に対し、第２のクランプを行うための直流再生機能を有する第２の補正手段であるクランプ回路（以下、「第２のクランプ回路」）２００として、Ａ／Ｄ変換器２０１の出力側に並列に接続されるメモリ２０２及びスイッチ２０３、そのスイッチ２０３を介してＡ／Ｄ変換器２０１に接続される平均化回路２０４、メモリ２０２及び平均化回路２０４の両出力側に接続される減算器２０５、及びこの減算器２０５の出力側に接続される加算器２０６を有する。加算器２０６の出力側には、各種のデジタル信号処理を行う不図示の処理部が接続される。
【００２９】
ここで、本実施形態におけるＣＣＤ出力信号の直流成分を再生する二段階のクランプ動作（直流再生動作）を説明する。
【００３０】
第１のクランプ回路１０３は、図８に示す従来例と同様の構成、動作を行うもので、従来例との相違点は、クランプの基準信号として、水平オプティカルブラック領域６（図８参照）のＯＢ信号ではなく、水平基準領域７の水平基準信号を用いる点にある。すなわち、第１のクランプ回路１０３では、撮像素子１００からその水平基準領域７で得られる水平基準信号が出力されている間、クランプパルスφＯＢによりそのスイッチ１０５（図８参照）をＯＮ状態にする。これにより、水平基準領域７の水平基準信号を元に、有効画素領域１ａの画像信号の直流成分がその各行毎に再生される。
【００３１】
このように第１のクランプが行われた画像信号は、各種処理部１０４にて各種アナログ信号処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換器２０１にてデジタル信号に変換され、デジタル信号処理回路の第２のクランプ回路２００に入力され、その有効画素領域１ａの画像信号がメモリ２０２に記憶される。
【００３２】
第２のクランプ回路２００は、垂直オプティカルブラック領域８の信号が出力されている間、スイッチ２０３をＯＮ状態にし、垂直オプティカルブラック領域８のＯＢ信号を平均化回路２０４に入力する。この平均化回路２０４では、そのＯＢ信号の平均値を算出する。ここで算出された平均値は、減算器２０５に入力され、メモリ２０２から出力される画像信号から減算される。そして、ＯＢ信号の平均値が減算された画像信号は、加算器２０６に入力され、ここであらかじめ定められたオフセット値が加算され、後段の信号処理が行われる。これにより、垂直オプティカルブラック領域８のＯＢ信号の平均値を元に、有効画素領域１ａの画像信号の直流成分がその全画面一律に再生される。
【００３３】
従って、第１の実施形態によれば、ＣＣＤ出力信号に対しその直流成分を再生する二段階の直流再生のための回路を設けたため、撮像素子のオプティカルブラック領域の遮光に欠陥がありその遮光が不十分である場合や、或いはオプティカルブラック領域に存在するフォトダイオードにキズ等の何等かの欠陥があり暗電流が多く発生してしまう場合において、仮にオプティカルブラック領域の信号に余分なノイズ成分が加算されたとしても、第１のクランプ動作による各行毎の画像信号の直流再生は、フォトダイオードを含まない水平基準領域の信号を元に行われ、その後で第２のクランプ動作による全画面一律の画像信号の直流再生がフォトダイオードを含むオプティカルブラック領域の信号の平均値を元に行われるため、クランプ回路にて誤った直流再生動作を行うこともなく、横スジ等の画像劣化を招く事態を確実に回避することができる。
［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の直流再生のための回路の構成を示す。第２の実施形態では、撮像素子１００および第１のクランプ回路１０３は、第２の実施形態と同様であるため、その説明を省略し、その相違点を説明する。すなわち、第２の実施形態では、第２の直流再生のための第２の補正手段として、第２のクランプ回路２００におけるメモリ８に記憶される画像信号から減算すべき垂直オプティカルブラック領域８の信号の平均値として、垂直オプティカルブラック領域８をあらかじめ複数領域に分割し、各分割領域毎に垂直オプティカルブラック領域８の信号の平均値を算出し、その各平均値の中の最低値を用いている。
【００３４】
上記回路構成として、図３に示す撮像装置には、前述の第２のクランプ回路２００の構成の内、スイッチ２０３及び平均化回路２０４に代え、複数（本例では３つ）のスイッチ２０７、２０８、２０９及びこれらに接続される複数（本例では３つ）の平均化回路２０４と、各平均化回路２０４に接続される最低値演算器２１０とが設けられる。
【００３５】
これによれば、第１のクランプ回路１０３にて第１のクランプが行われた画像信号は、Ａ／Ｄ変換器２０１でデジタル信号に変換され、第２のクランプ回路２００に入力され、メモリ２０２に記憶される。図３に示す第２のクランプ回路２００において、スイッチ２０７、２０８、２０９は、垂直オプティカルブラック領域８のそれぞれあらかじめ定められた所定領域の信号が出力されている期間、ＯＮ状態とされ、それぞれ所定領域の垂直オプティカルブラック信号が、独立した３つの平均化回路２０４に入力される。
【００３６】
平均化回路２０４では、所定領域の垂直オプティカルブラック領域８の信号の平均値を算出する。算出された３つの平均値は、最低値演算器２１０に入力され、３つの平均出力値の内の最低値が選択出力される。求められた最低値は、減算器２０５に入力され、メモリ２０２から出力される画像信号から減算される。このように垂直オプティカルブラック領域８の分割された各領域の平均値内の最低値が減算された画像信号は、加算器２０６に入力され、あらかじめ定められたオフセット値が加算され、後段の信号処理が行われる。
【００３７】
したがって、第２の実施形態によれば、垂直オプティカルブラック領域を複数の領域に分割して平均化し、その最低値を用いて第２のクランプを行う構成としたため、第１の実施形態と同様の効果に加え、例えば暗電流成分により垂直オプティカルブラック信号がシェーディングしている場合であっても、黒つぶれすることなく、直流再生動作であるクランプが行えるといった利点が得られる。
【００３８】
なお、第２の実施形態では、垂直オプティカルブラック領域を３つの領域に分けて演算しているが、必ずしも３つである必要はない。また、分割された領域が、それぞれ重なるように構成されていても良い。
【００３９】
上記第１および第２の実施形態においては、平均化回路２０４にて垂直オプティカルブラック領域８が出力する信号の平均値を算出しているが、平均値に限らず、例えば垂直オプティカルブラック領域８が出力する信号の中央値や最頻値を算出するようにしても良い。
【００４０】
以下、本発明の実施形態に記載された撮像素子のその他の構成例（以下、第１〜第３変形例）を図４〜図６に基づいて説明する。
【００４１】
図４は、第１変形例の撮像装置を示す。図４において、６は従来例と同様の撮像素子１００上の水平オプティカルブラック領域（本発明の第２の基準信号を得るための領域を成す）であり、７は第１の実施形態と同様の撮像素子１００上の水平基準領域（本発明の第１の基準信号を得るための領域を成す）である。この第１変形例の構成は、第１及び第２の実施形態と比べ、第１のクランプ回路により水平基準領域７の出力信号を用いて各行毎に第１のクランプを行う点が共通するが、第２のクランプ回路による第２のクランプを前述の垂直オプティカルブラック領域８（図１参照）ではなく、水平オプティカルブラック領域６の信号を用いて全画面一律に行う点が相違する。この第１変形例でも、第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４２】
図５は、第２変形例の撮像装置を示す。図５において、６は従来例と同様の撮像素子１００上の水平オプティカルブラック領域（本発明の第２の基準信号を得るための領域を成す）であり、９は撮像素子１００上の水平ダミー領域（本発明の第１の基準信号を得るための領域を成す）である。水平ダミー領域９は、垂直転送部３が接続されていない水平転送部４に設けられる。
【００４３】
この第２変形例の構成は、第１及び第２の実施形態並びに第１変形例と比べ、第１のクランプ回路による第１のクランプを水平ダミー領域９の出力信号を用いて各行毎に行う点が相違し、第２のクランプ回路による第２のクランプを水平オプティカルブラック領域６の信号を用いて全画面一律に行う点が第１変形例と共通する。
【００４４】
従って、この第２変形例でも、第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。その他の効果として、直流再生用の第２の基準信号を得るための撮像素子上に水平基準領域を設定する必要がない分、撮像素子を縮小化できる等の利点もある。
【００４５】
図６は、第３変形例の撮像装置を示す。図６において、６は従来例と同様の撮像素子１００上の水平オプティカルブラック領域（本発明の第２の基準信号を得るための領域を成す）であり、１０は基準電圧（本発明の第１の基準信号）用の基準電圧源、１１はスイッチである。スイッチ１１は、通常は電荷検出部５の出力側に接続されているが、各行毎に一定期間、基準電圧源１０側に接続されるように制御される。これにより、撮像素子１００から出力される信号に各行毎に基準電圧が出力可能となっている。
【００４６】
この第３変形例の構成は、第１及び第２の実施形態並びに第１及び第２変形例と比べ、第１のクランプ回路による第１のクランプを基準電圧源１０から基準電圧が出力されている信号を用いて各行毎に行う点が相違し、第２にクランプ回路により水平オプティカルブラック領域６の信号を用いて全画面一律の第２のクランプを行う点が第１及び第２変形例と共通する。
【００４７】
従って、この第３変形例でも、第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。その他の効果として、直流再生用の第１の基準信号を得るために撮像素子上に水平基準領域や水平ダミー領域を設定する必要がない分、撮像素子を縮小化できる等の利点もある。
【００４８】
なお、第１、第２の実施形態及び第１〜第３変形例に係る撮像装置は、撮像素子としてインターライン型ＣＣＤを用いた例を説明しているが、本発明は必ずしもこれに限らず、例えば、インターライン型ＣＣＤと同様の出力信号、すなわち各行毎にフォトダイオードの性能に影響しない第１の基準信号を出力し、フォトダイオードで発生する暗電流成分を出力する第２の基準信号を出力する画像信号が得られる構成であれば、フレームトランスファー型ＣＣＤ等のＣＣＤ転送型の撮像素子や、或いはＣＭＯＳセンサ等のＸ−Ｙアドレス型の撮像素子であっても良い。
【００４９】
また、第１、第２の実施形態及び第１〜第３変形例に係る撮像装置は、画像信号の直流再生動作である第１のクランプをアナログ信号で行い、第２のクランプをデジタル信号を行う例を説明しているが、本発明はこれに限らず、両クランプは、アナログ信号あるいはデジタル信号のいずれで行っても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮像素子からの出力信号に対し正確な直流再生動作を行うことができ、横スジ等の画像劣化のない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の撮像装置における撮像素子の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の信号処理回路の構成図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の信号処理回路の構成図である。
【図４】本発明の第１変形例の撮像装置の撮像素子の構成図である。
【図５】本発明の第２変形例の撮像装置の撮像素子の構成図である。
【図６】本発明の第３変形例の撮像装置の撮像素子の構成図である。
【図７】従来例の撮像装置の撮像素子の構成図である。
【図８】従来例の撮像装置の信号処理回路の構成図である。
【符号の説明】
１ フォトダイオード（光電変換素子）
１ａ 有効画素領域
２ 読み出しゲート
３ 垂直転送部
４ 水平転送部
５ 電荷検出部
６ 水平オプティカルブラック領域
７ 水平基準領域
８ 垂直オプティカルブラック領域
９ 水平ダミー領域
１０ 定電圧源
１１ スイッチ
５１ キャパシタ
５２ リセット用のＭＯＳトランジスタ
５３ 基準電源
５４ 出力アンプ
１００ 撮像素子
１０１ コンデンサ
１０２ アナログ信号処理回路
１０３ 第１のクランプ回路（従来例のクランプ回路）
１０４ 各種処理部
１０５ スイッチ
１０６ 基準電源
２００ 第２のクランプ回路
２０１ Ａ／Ｄ変換器
２０２ メモリ
２０３、２０７、２０８、２０９ スイッチ
２０４ 平均化回路
２０５ 減算器
２０６ 加算器
２１０ 最低値演算器
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に係わり、特に撮像素子から出力される画像信号に有効画素領域の信号と直流再生用の基準領域の信号とを有する撮像装置の直流再生動作に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子スチルカメラ等に用いられる撮像素子には、インターライン型ＣＣＤ（電荷結合素子）が主に用いられている。このインターライン型ＣＣＤを用いた従来例の撮像装置を図７及び図８に示す。
【０００３】
図７及び図８に示す従来例の撮像装置は、インターライン型ＣＣＤで構成される撮像素子１００と、この撮像素子１００の信号出力側にコンデンサ１０１を介して接続（交流結合）されるアナログ信号処理回路１０２とを含む構成となっている。
【０００４】
この内、撮像素子１００は、図７に示すように、被写体の光学像を成す入射光を受光するＣＣＤ撮像面上の垂直方向（列方向）及び水平方向（行方向）に２次元に配列された複数の画素を形成し且つその各画素への入射光をその強度に応じた信号電荷に光電変換する複数の光電変換素子としてのフォトダイオード１と、このフォトダイオード１に蓄積された信号電荷を読み出す読み出しゲート２と、この読み出しゲート２を介して読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部３と、この垂直転送部３により垂直方向に転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部４と、この水平転送部４の水平方向の転送端（出力端）に転送された信号電荷を信号電圧に変換して出力する電荷検出部（出力部）５とから構成される。
【０００５】
電荷検出部５は、その一例として例えば水平転送部４の転送端に接続された周知のフローティングディフュージョンアンプ（ＦＤＡ）から構成される。このフローティングディフュージョンアンプは、水平転送部４の転送端に転送される信号電荷を蓄積するフローティング容量をなすキャパシタ５１と、このキャパシタ５１に蓄積される信号電荷で決まる電位を１画素毎に所定の基準電位にリセットするためのリセットパルスφＲ印加用のゲート電極を有するリセット用のＭＯＳトランジスタ５２と、このＭＯＳトランジスタ５２のドレイン側に接続される基準電位用の基準電源５３と、キャパシタ５１に蓄積される信号電荷をその基準電位に対する電位の変化に応じた信号電圧に変換して出力する、例えばＭＯＳトランジスタを用いた複数段のソースフォロワ回路から構成される出力アンプ（バッファ）５４とを備える。
【０００６】
図７に示す撮像素子１００では、フォトダイオード１以外の領域はアルミニウム等の遮光膜に覆われて遮光されているが、フォトダイオード１を含む領域内でも被写体像を得る有効画素領域１ａの例えば各行の端部領域に、画像信号の光学的黒（オプティカルブラック：ＯＢ）レベルを決める基準信号を得るための水平オプティカルブラック領域６が形成され、この水平ＯＢ領域６ではフォトダイオード１を含む素子表面全体が遮光される。これにより、電荷検出部５にて検出される信号には、有効画素領域１ａのフォトダイオード１で光電変換される信号のほか、水平ＯＢ領域６のフォトダイオード１と垂直転送部３とで発生する暗電流成分が含まれることになる。
【０００７】
上記の撮像素子１００によれば、フォトダイオード１に蓄積された信号電荷は、垂直転送パルスφＶ１に重畳された信号読み出しパルスにより、読み出しゲート２を介して垂直転送部３の垂直転送パルスφＶ１が印加されるゲート電極下に読み出される。この垂直転送部３に読み出された信号電荷は、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４により、１水平走査毎に１行ずつ水平転送部４に転送される。この水平転送部４に転送された各行の信号電荷は、２相の水平転送パルスφＨ１、φＨ２により順次、電荷検出部５に転送され、この電荷検出部５により信号電圧に変換され、ＣＣＤ出力信号として、図８に示すコンデンサ１０１を介してアナログ信号処理回路１０２に供給される。
【０００８】
アナログ信号処理回路１０２は、コンデンサ１０１を介して交流結合された信号の直流成分を、撮像素子１００の水平オプティカルブラック領域６からの出力信号（ＯＢ信号）を基準に再生する直流再生動作、すなわちＯＢクランプを行うクランプ回路１０３と、そのＯＢクランプにより生成された画像信号に対するガンマ補正等の各種信号処理を行う各種処理部１０４とを有する。この内、クランプ回路１０３には、コンデンサ１０１にスイッチ１０５を介して接続される基準電圧用の基準電源１０６が含まれる。
【０００９】
これによれば、撮像素子１００からその水平オプティカルブラック領域６のＯＢ信号が出力されている期間は、クランプパルスφＯＢによりスイッチ１０５をＯＮ状態とし、基準電源１０６をコンデンサ１０１に接続することにより、コンデンサ１０１の信号処理回路側を基準電圧と同電圧にすると共に、撮像素子１００からその有効画素領域１ａのフォトダイオード１を介して撮影された信号が出力されている期間は、クランプパルスφＯＢによりスイッチ１０５をＯＦＦ状態とすることによって、ＯＢ信号を直流レベルの基準（光学的黒レベル）とする画像信号を生成する。このＯＢクランプは、各行毎に行われる。その後、各種処理部１０４にて各種処理が行われ、最終的な画像信号となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来例の撮像装置においては、撮像素子１００の水平オプティカルブラック領域６の遮光に欠陥がありその遮光が不十分である場合や、水平オプティカルブラック領域６に存在するフォトダイオード１にキズ等の何等かの欠陥があり暗電流が多く発生してしまう場合、水平オプティカルブラック領域６の信号に余分なノイズ成分が加算されてしまい、その結果、正確な光学的黒レベルの基準信号を得ることが出来ず、クランプ回路１０３にて誤った直流再生動作を行ってしまい、横スジ等の画像劣化を招いてしまうといった問題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の事情を考慮してなされたもので、撮像素子からの出力信号に対し、正確な直流レベルを再生し、横スジ等の画像劣化のない良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために、本発明は、水平および垂直方向に複数の画素を備える撮像素子を用いた撮像装置であって、前記撮像素子の複数の画素が、被写体像を出力する有効画素領域、直流再生用の第１の基準信号を出力する第１の基準画素領域、および、直流再生用の第２の基準信号を出力する第２の基準画素領域からなり、前記第１の基準画素領域の画素は、遮光されるとともに光電変換素子のない画素であり、前記第２の基準画素領域の画素は、遮光されるとともに光電変換素子を備えた画素であり、前記光電変換素子で発生する暗電流成分を含む信号を出力し、前記有効画素領域が出力する信号を、対応する行毎に前記第１の基準信号に基づいて直流再生する第１の補正手段と、前記有効画素領域が出力する複数行の信号から、前記第２の基準信号に基づく代表値を一律に減算することで、直流再生する第２の補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
前記第１の補正手段は、前記有効画素領域の各行に対応した前記第１の基準信号を基準電源の信号を用いて直流再生してもよい。
【００１７】
前記第２の補正手段は、前記有効画素領域の信号を記憶する記憶手段と、前記第２の基準信号の代表値を演算する演算手段と、前記記憶手段に記憶された前記有効画素領域の信号から、前記演算手段により演算された前記第２の基準信号の代表値を減算する減算手段とを有してもよい。
【００１８】
前記演算手段は、前記第２の基準画素領域をさらに分割してなる複数領域毎に前記第２の基準信号の代表値を演算し、演算された前記複数領域毎の代表値の内の最低値を前記減算手段に出力してもよい。
【００１９】
本発明において、前記代表値は、前記演算手段において演算される領域毎の前記第２の基準信号の平均値、中央値または最頻値のいずれかであってもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る撮像装置を図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態の撮像装置を説明するものである。第１の実施形態に係る撮像装置は、図１に示すように、インターライン型ＣＣＤから構成される撮像素子１００と、図２に示すように、その撮像素子１００のＣＣＤ出力側にコンデンサ１０１を介して交流結合され、撮像素子１００により出力されるＣＣＤ出力信号からその直流成分を再生する二段階のクランプの内の一段目のクランプ（以下、「第１のクランプ」）を含む信号処理を施すアナログ信号処理回路１０２と、このアナログ信号処理回路１０２にＡ／Ｄ変換器２０１を介して接続され、上記第１のクランプ後に各種アナログ信号処理が施された画像信号のデジタル信号に対し、さらに二段目のクランプ（以下、「第２のクランプ」）を含む信号処理を施すデジタル信号処理回路とを含む構成となっている。
【００２２】
この内、撮像素子１００は、図１に示すように、被写体の光学像をなす入射光を受光する撮像面上の垂直方向（列方向）及び水平方向（行方向）に２次元状に所定ピッチで配列された複数の画素を形成し各画素毎に入射光を信号電荷に変換する光電変換素子としてのフォトダイオード１と、このフォトダイオード１に蓄積された信号電荷を読み出す読み出しゲート２と、この読み出しゲート２を介して読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送部３と、この垂直方向に転送された信号電荷を水平方向に転送する水平転送部４と、この水平転送部４の転送端に接続される電荷検出部５とから構成される。
【００２３】
この内、電荷検出部５は、その一例として例えば水平転送部４の転送端に接続された周知のフローティングディフュージョンアンプから構成される。このフローティングディフュージョンアンプは、水平転送部４の転送端に転送される信号電荷を蓄積するフローティング容量をなすキャパシタ５１と、このキャパシタ５１に蓄積される信号電荷で決まる電位を１画素毎に所定の基準電位にリセットするためのリセットパルスφＲ印加用のゲート電極を有するリセット用のＭＯＳトランジスタ５２と、このＭＯＳトランジスタ５２のドレイン側に接続される基準電位用の基準電源５３と、キャパシタ５１に蓄積される信号電荷をその基準電位に対する電位の変化に応じた信号電圧に変換して出力する、例えばＭＯＳトランジスタを用いた複数段のソースフォロワ回路から構成される出力アンプ（バッファ）５４とを備える。
【００２４】
この電荷検出部５では、ＭＯＳトランジスタ５２のリセットゲートにパルスφＲを所定タイミングで印加することにより、一画素の信号が出力される毎にフローティングディフュージョンアンプをリセットし、一画素毎にその信号電荷に応じた信号電圧を出力する。
【００２５】
図１に示す撮像素子１００上には、被写体像を得る有効画素領域（本発明の所定画素領域）１ａのほか、その出力信号上に本発明の第１の基準信号を得るための基準領域として、有効画素領域１ａの水平方向の端部領域に、フォトダイオード１が形成されず垂直転送部３のみ存在する水平基準信号領域７が設定されている。また、この撮像素子１００上には、その出力信号上に本発明の第２の基準信号を得るための基準領域として、有効画素領域１ａの垂直方向の水平転送部４に隣接する端部領域に、一部のフォトダイオード１が遮光され、暗電流成分のみを出力する垂直オプティカルブラック領域８が設定されている。
【００２６】
上記の撮像素子１００によれば、フォトダイオード１に蓄積された信号電荷は、垂直転送パルスφＶ１に重畳された信号読み出しパルスにより、読み出しゲート２を介して垂直転送部３の垂直転送パルスφＶ１が印加されるゲート電極下に読み出される。この垂直転送部３に読み出された信号電荷は、４相の垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４により、１水平走査毎に１行ずつ水平転送部４に転送される。この水平転送部４に転送された各行の信号電荷は、２相の水平転送パルスφＨ１、φＨ２により順次、電荷検出部５に転送され、この電荷検出部５により各画素毎の信号電圧に変換され、撮像素子１００からそのＣＣＤ出力信号、すなわち有効画素領域１ａの信号のほか、水平基準領域７の信号（本発明の第１の基準信号を成す水平基準信号）と、垂直オプティカル領域８の信号（本発明の第２の基準信号を成すＯＢ信号）を含む信号として、図２に示すように、コンデンサ１０１を介してアナログ信号処理回路１０２に出力される。
【００２７】
アナログ信号処理回路１０２は、図２に示すように、前述した図８に示す従来例と同様の直流再生機能を有する第１の補正手段であるクランプ回路（以下、「第１のクランプ回路」と呼ぶ）１０３及び各種処理部１０４を備え、この第１のクランプ回路１０３にて直流再生動作である第１のクランプを行ない、その信号の直流成分を再生した後、各種処理部１０４にてゲイン補正等の各種アナログ信号処理を行い、そのアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換器２０１を介してデジタル信号処理回路に出力する。
【００２８】
デジタル信号処理回路は、図２に示すように、アナログ信号処理回路１０２からＡ／Ｄ変換器２０１を介して入力されるアナログ画像信号に対し、第２のクランプを行うための直流再生機能を有する第２の補正手段であるクランプ回路（以下、「第２のクランプ回路」）２００として、Ａ／Ｄ変換器２０１の出力側に並列に接続されるメモリ２０２及びスイッチ２０３、そのスイッチ２０３を介してＡ／Ｄ変換器２０１に接続される平均化回路２０４、メモリ２０２及び平均化回路２０４の両出力側に接続される減算器２０５、及びこの減算器２０５の出力側に接続される加算器２０６を有する。加算器２０６の出力側には、各種のデジタル信号処理を行う不図示の処理部が接続される。
【００２９】
ここで、本実施形態におけるＣＣＤ出力信号の直流成分を再生する二段階のクランプ動作（直流再生動作）を説明する。
【００３０】
第１のクランプ回路１０３は、図８に示す従来例と同様の構成、動作を行うもので、従来例との相違点は、クランプの基準信号として、水平オプティカルブラック領域６（図８参照）のＯＢ信号ではなく、水平基準領域７の水平基準信号を用いる点にある。すなわち、第１のクランプ回路１０３では、撮像素子１００からその水平基準領域７で得られる水平基準信号が出力されている間、クランプパルスφＯＢによりそのスイッチ１０５（図８参照）をＯＮ状態にする。これにより、水平基準領域７の水平基準信号を元に、有効画素領域１ａの画像信号の直流成分がその各行毎に再生される。
【００３１】
このように第１のクランプが行われた画像信号は、各種処理部１０４にて各種アナログ信号処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換器２０１にてデジタル信号に変換され、デジタル信号処理回路の第２のクランプ回路２００に入力され、その有効画素領域１ａの画像信号がメモリ２０２に記憶される。
【００３２】
第２のクランプ回路２００は、垂直オプティカルブラック領域８の信号が出力されている間、スイッチ２０３をＯＮ状態にし、垂直オプティカルブラック領域８のＯＢ信号を平均化回路２０４に入力する。この平均化回路２０４では、そのＯＢ信号の平均値を算出する。ここで算出された平均値は、減算器２０５に入力され、メモリ２０２から出力される画像信号から減算される。そして、ＯＢ信号の平均値が減算された画像信号は、加算器２０６に入力され、ここであらかじめ定められたオフセット値が加算され、後段の信号処理が行われる。これにより、垂直オプティカルブラック領域８のＯＢ信号の平均値を元に、有効画素領域１ａの画像信号の直流成分がその全画面一律に再生される。
【００３３】
従って、第１の実施形態によれば、ＣＣＤ出力信号に対しその直流成分を再生する二段階の直流再生のための回路を設けたため、撮像素子のオプティカルブラック領域の遮光に欠陥がありその遮光が不十分である場合や、或いはオプティカルブラック領域に存在するフォトダイオードにキズ等の何等かの欠陥があり暗電流が多く発生してしまう場合において、仮にオプティカルブラック領域の信号に余分なノイズ成分が加算されたとしても、第１のクランプ動作による各行毎の画像信号の直流再生は、フォトダイオードを含まない水平基準領域の信号を元に行われ、その後で第２のクランプ動作による全画面一律の画像信号の直流再生がフォトダイオードを含むオプティカルブラック領域の信号の平均値を元に行われるため、クランプ回路にて誤った直流再生動作を行うこともなく、横スジ等の画像劣化を招く事態を確実に回避することができる。
［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の直流再生のための回路の構成を示す。第２の実施形態では、撮像素子１００および第１のクランプ回路１０３は、第２の実施形態と同様であるため、その説明を省略し、その相違点を説明する。すなわち、第２の実施形態では、第２の直流再生のための第２の補正手段として、第２のクランプ回路２００におけるメモリ８に記憶される画像信号から減算すべき垂直オプティカルブラック領域８の信号の平均値として、垂直オプティカルブラック領域８をあらかじめ複数領域に分割し、各分割領域毎に垂直オプティカルブラック領域８の信号の平均値を算出し、その各平均値の中の最低値を用いている。
【００３４】
上記回路構成として、図３に示す撮像装置には、前述の第２のクランプ回路２００の構成の内、スイッチ２０３及び平均化回路２０４に代え、複数（本例では３つ）のスイッチ２０７、２０８、２０９及びこれらに接続される複数（本例では３つ）の平均化回路２０４と、各平均化回路２０４に接続される最低値演算器２１０とが設けられる。
【００３５】
これによれば、第１のクランプ回路１０３にて第１のクランプが行われた画像信号は、Ａ／Ｄ変換器２０１でデジタル信号に変換され、第２のクランプ回路２００に入力され、メモリ２０２に記憶される。図３に示す第２のクランプ回路２００において、スイッチ２０７、２０８、２０９は、垂直オプティカルブラック領域８のそれぞれあらかじめ定められた所定領域の信号が出力されている期間、ＯＮ状態とされ、それぞれ所定領域の垂直オプティカルブラック信号が、独立した３つの平均化回路２０４に入力される。
【００３６】
平均化回路２０４では、所定領域の垂直オプティカルブラック領域８の信号の平均値を算出する。算出された３つの平均値は、最低値演算器２１０に入力され、３つの平均出力値の内の最低値が選択出力される。求められた最低値は、減算器２０５に入力され、メモリ２０２から出力される画像信号から減算される。このように垂直オプティカルブラック領域８の分割された各領域の平均値内の最低値が減算された画像信号は、加算器２０６に入力され、あらかじめ定められたオフセット値が加算され、後段の信号処理が行われる。
【００３７】
したがって、第２の実施形態によれば、垂直オプティカルブラック領域を複数の領域に分割して平均化し、その最低値を用いて第２のクランプを行う構成としたため、第１の実施形態と同様の効果に加え、例えば暗電流成分により垂直オプティカルブラック信号がシェーディングしている場合であっても、黒つぶれすることなく、直流再生動作であるクランプが行えるといった利点が得られる。
【００３８】
なお、第２の実施形態では、垂直オプティカルブラック領域を３つの領域に分けて演算しているが、必ずしも３つである必要はない。また、分割された領域が、それぞれ重なるように構成されていても良い。
【００３９】
上記第１および第２の実施形態においては、平均化回路２０４にて垂直オプティカルブラック領域８が出力する信号の平均値を算出しているが、平均値に限らず、例えば垂直オプティカルブラック領域８が出力する信号の中央値や最頻値を算出するようにしても良い。
【００４０】
以下、本発明の実施形態に記載された撮像素子のその他の構成例（以下、第１〜第３変形例）を図４〜図６に基づいて説明する。
【００４１】
図４は、第１変形例の撮像装置を示す。図４において、６は従来例と同様の撮像素子１００上の水平オプティカルブラック領域（本発明の第２の基準信号を得るための領域を成す）であり、７は第１の実施形態と同様の撮像素子１００上の水平基準領域（本発明の第１の基準信号を得るための領域を成す）である。この第１変形例の構成は、第１及び第２の実施形態と比べ、第１のクランプ回路により水平基準領域７の出力信号を用いて各行毎に第１のクランプを行う点が共通するが、第２のクランプ回路による第２のクランプを前述の垂直オプティカルブラック領域８（図１参照）ではなく、水平オプティカルブラック領域６の信号を用いて全画面一律に行う点が相違する。この第１変形例でも、第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４２】
図５は、第２変形例の撮像装置を示す。図５において、６は従来例と同様の撮像素子１００上の水平オプティカルブラック領域（本発明の第２の基準信号を得るための領域を成す）であり、９は撮像素子１００上の水平ダミー領域（本発明の第１の基準信号を得るための領域を成す）である。水平ダミー領域９は、垂直転送部３が接続されていない水平転送部４に設けられる。
【００４３】
この第２変形例の構成は、第１及び第２の実施形態並びに第１変形例と比べ、第１のクランプ回路による第１のクランプを水平ダミー領域９の出力信号を用いて各行毎に行う点が相違し、第２のクランプ回路による第２のクランプを水平オプティカルブラック領域６の信号を用いて全画面一律に行う点が第１変形例と共通する。
【００４４】
従って、この第２変形例でも、第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。その他の効果として、直流再生用の第２の基準信号を得るための撮像素子上に水平基準領域を設定する必要がない分、撮像素子を縮小化できる等の利点もある。
【００４５】
図６は、第３変形例の撮像装置を示す。図６において、６は従来例と同様の撮像素子１００上の水平オプティカルブラック領域（本発明の第２の基準信号を得るための領域を成す）であり、１０は基準電圧（本発明の第１の基準信号）用の基準電圧源、１１はスイッチである。スイッチ１１は、通常は電荷検出部５の出力側に接続されているが、各行毎に一定期間、基準電圧源１０側に接続されるように制御される。これにより、撮像素子１００から出力される信号に各行毎に基準電圧が出力可能となっている。
【００４６】
この第３変形例の構成は、第１及び第２の実施形態並びに第１及び第２変形例と比べ、第１のクランプ回路による第１のクランプを基準電圧源１０から基準電圧が出力されている信号を用いて各行毎に行う点が相違し、第２にクランプ回路により水平オプティカルブラック領域６の信号を用いて全画面一律の第２のクランプを行う点が第１及び第２変形例と共通する。
【００４７】
従って、この第３変形例でも、第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。その他の効果として、直流再生用の第１の基準信号を得るために撮像素子上に水平基準領域や水平ダミー領域を設定する必要がない分、撮像素子を縮小化できる等の利点もある。
【００４８】
なお、第１、第２の実施形態及び第１〜第３変形例に係る撮像装置は、撮像素子としてインターライン型ＣＣＤを用いた例を説明しているが、本発明は必ずしもこれに限らず、例えば、インターライン型ＣＣＤと同様の出力信号、すなわち各行毎にフォトダイオードの性能に影響しない第１の基準信号を出力し、フォトダイオードで発生する暗電流成分を出力する第２の基準信号を出力する画像信号が得られる構成であれば、フレームトランスファー型ＣＣＤ等のＣＣＤ転送型の撮像素子や、或いはＣＭＯＳセンサ等のＸ−Ｙアドレス型の撮像素子であっても良い。
【００４９】
また、第１、第２の実施形態及び第１〜第３変形例に係る撮像装置は、画像信号の直流再生動作である第１のクランプをアナログ信号で行い、第２のクランプをデジタル信号を行う例を説明しているが、本発明はこれに限らず、両クランプは、アナログ信号あるいはデジタル信号のいずれで行っても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮像素子からの出力信号に対し正確な直流再生動作を行うことができ、横スジ等の画像劣化のない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の撮像装置における撮像素子の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の信号処理回路の構成図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の信号処理回路の構成図である。
【図４】本発明の第１変形例の撮像装置の撮像素子の構成図である。
【図５】本発明の第２変形例の撮像装置の撮像素子の構成図である。
【図６】本発明の第３変形例の撮像装置の撮像素子の構成図である。
【図７】従来例の撮像装置の撮像素子の構成図である。
【図８】従来例の撮像装置の信号処理回路の構成図である。
【符号の説明】
１ フォトダイオード（光電変換素子）
１ａ 有効画素領域
２ 読み出しゲート
３ 垂直転送部
４ 水平転送部
５ 電荷検出部
６ 水平オプティカルブラック領域
７ 水平基準領域
８ 垂直オプティカルブラック領域
９ 水平ダミー領域
１０ 定電圧源
１１ スイッチ
５１ キャパシタ
５２ リセット用のＭＯＳトランジスタ
５３ 基準電源
５４ 出力アンプ
１００ 撮像素子
１０１ コンデンサ
１０２ アナログ信号処理回路
１０３ 第１のクランプ回路（従来例のクランプ回路）
１０４ 各種処理部
１０５ スイッチ
１０６ 基準電源
２００ 第２のクランプ回路
２０１ Ａ／Ｄ変換器
２０２ メモリ
２０３、２０７、２０８、２０９ スイッチ
２０４ 平均化回路
２０５ 減算器
２０６ 加算器
２１０ 最低値演算器
Claims (5)
- 水平および垂直方向に複数の画素を備える撮像素子を用いた撮像装置であって、
前記撮像素子の複数の画素が、被写体像を出力する有効画素領域、直流再生用の第１の基準信号を出力する第１の基準画素領域、および、直流再生用の第２の基準信号を出力する第２の基準画素領域からなり、
前記第１の基準画素領域の画素は、遮光されるとともに光電変換素子のない画素であり、
前記第２の基準画素領域の画素は、遮光されるとともに光電変換素子を備えた画素であり、前記光電変換素子で発生する暗電流成分を含む信号を出力し、
前記有効画素領域が出力する信号を、対応する行毎に前記第１の基準信号に基づいて直流再生する第１の補正手段と、
前記有効画素領域が出力する複数行の信号から、前記第２の基準信号に基づく代表値を一律に減算することで、直流再生する第２の補正手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。 - 前記第１の補正手段は、前記有効画素領域の各行に対応した前記第１の基準信号を基準電源の信号を用いて直流再生することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
- 前記第２の補正手段は、
前記有効画素領域の信号を記憶する記憶手段と、
前記第２の基準信号の代表値を演算する演算手段と、
前記記憶手段に記憶された前記有効画素領域の信号から、前記演算手段により演算された前記第２の基準信号の代表値を減算する減算手段とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。 - 前記演算手段は、前記第２の基準画素領域をさらに分割してなる複数領域毎に前記第２の基準信号の代表値を演算し、演算された前記複数領域毎の代表値の内の最低値を前記減算手段に出力することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
- 前記代表値は、前記演算手段において演算される領域毎の前記第２の基準信号の平均値、中央値または最頻値のいずれかであることを特徴とする請求項３または４記載の撮像装置。
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