JP4533176B2 - Imaging apparatus, clamp control method, and program - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置、クランプ制御方法、及びプログラムに関し、特に、2次元状の撮像素子から1次元走査により蓄積電荷を取り出して映像信号を出力する撮像装置、該撮像装置に適用されるクランプ制御方法、及び該クランプ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。   The present invention relates to an imaging apparatus, a clamp control method, and a program, and in particular, an imaging apparatus that extracts a stored charge from a two-dimensional imaging element by one-dimensional scanning and outputs a video signal, and clamp control applied to the imaging apparatus. The present invention relates to a method and a program for causing a computer to execute the clamp control method.

図3は、従来の撮像装置の回路構成を示すブロック図である(例えば、特許文献1参照)。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a circuit configuration of a conventional imaging device (see, for example, Patent Document 1).

図3において101は、画像を光電変換して撮像信号を出力するCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子である。この撮像素子101は、被写体画像を示す撮像信号を出力するための有効画素領域の他に、該撮像素子101の出力信号に含まれる暗電流を検出するための光学的黒(オプティカルブラック、以下「OB」という)領域を備える。このOB領域で検出された信号は、暗電流量の変動による映像信号の黒レベルの変化を抑えるための制御に使用される。   In FIG. 3, reference numeral 101 denotes an image pickup device such as a CCD (Charge Coupled Device) that photoelectrically converts an image and outputs an image pickup signal. In addition to the effective pixel region for outputting an imaging signal indicating a subject image, the imaging element 101 is optical black (optical black, hereinafter referred to as “black”) for detecting a dark current included in the output signal of the imaging element 101. OB) area). The signal detected in the OB region is used for control for suppressing a change in the black level of the video signal due to a change in the dark current amount.

図4は、OB領域を備えた撮像素子101の構成を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the image sensor 101 having an OB area.

撮像素子101は、有効画素部1と、垂直OB部2と、水平OB部3とで構成される。垂直OB部2及び水平OB部3では、各光電変換部が有効画素部1と同一の構成をもつが、それらの光電変換部の上に遮光層がそれぞれ設けられている。   The image sensor 101 includes an effective pixel unit 1, a vertical OB unit 2, and a horizontal OB unit 3. In the vertical OB unit 2 and the horizontal OB unit 3, each photoelectric conversion unit has the same configuration as the effective pixel unit 1, but a light shielding layer is provided on each photoelectric conversion unit.

図3に戻って、102はPGA回路であり、撮像素子101の蓄積電荷に含まれるノイズを低減するための2重相関サンプリング回路(S/H回路)と映像信号のゲインを調節するためのゲイン調節回路とからなる。103はクランプ回路であり、撮像素子101のOB領域で得られる映像信号の電圧レベル(OBレベル)に基づき、映像信号に対してレベル設定(クランプ)を行う。104はA/D変換器(ADC)であり、クランプ回路103から出力されたアナログ映像信号を、12ビット等のデジタル信号に変換する。105は、A/D変換器104から出力されたデジタル映像信号にデジタル信号処理を施す信号処理回路である。   Returning to FIG. 3, reference numeral 102 denotes a PGA circuit, which is a double correlation sampling circuit (S / H circuit) for reducing noise included in the charge accumulated in the image sensor 101 and a gain for adjusting the gain of the video signal. It consists of an adjustment circuit. Reference numeral 103 denotes a clamp circuit, which performs level setting (clamping) on the video signal based on the voltage level (OB level) of the video signal obtained in the OB area of the image sensor 101. An A / D converter (ADC) 104 converts the analog video signal output from the clamp circuit 103 into a digital signal such as 12 bits. A signal processing circuit 105 performs digital signal processing on the digital video signal output from the A / D converter 104.

107はクランプ電圧生成回路であり、撮像素子101のOB領域で得られる映像信号、ここではY信号の電圧レベル(OBレベル)を1水平ライン毎に積分し、その積分値に基づいてクランプ制御電圧を生成する。106はクランプパルス生成回路であり、撮像素子101の垂直OB部2及び水平OB部3が走査される期間において高レベルになるOBクランプパルスを生成する。クランプ回路103は、クランプパルス生成回路106から送られたOBクランプパルスが高レベルになっているとき、PGA回路102から出力された映像信号に対して、クランプ電圧生成回路107で生成されたクランプ制御電圧でレベル設定する。   Reference numeral 107 denotes a clamp voltage generation circuit, which integrates a video signal obtained in the OB region of the image sensor 101, here the voltage level (OB level) of the Y signal for each horizontal line, and clamp control voltage based on the integration value. Is generated. A clamp pulse generation circuit 106 generates an OB clamp pulse that becomes a high level during a period in which the vertical OB unit 2 and the horizontal OB unit 3 of the image sensor 101 are scanned. The clamp circuit 103 controls the clamp control generated by the clamp voltage generation circuit 107 for the video signal output from the PGA circuit 102 when the OB clamp pulse sent from the clamp pulse generation circuit 106 is at a high level. Set the level with voltage.

こうした構成の従来の撮像装置の具体的な動作について、図5を参照して説明する。   A specific operation of the conventional imaging apparatus having such a configuration will be described with reference to FIG.

図5は、図1に示す従来の撮像装置の各部における信号波形を示すタイミングチャートである。   FIG. 5 is a timing chart showing signal waveforms at various parts of the conventional imaging apparatus shown in FIG.

図5において(A)は、2次元状の撮像素子101から1次元走査により蓄積電荷を取り出す際に使用する垂直同期信号を示し、(B)は、該蓄積電荷を取り出す際に使用する水平同期信号を示し、(C)は、白色基準板に対向した撮像素子101(センサ)から得られる出力信号を示し、(D)はOBクランプパルスを示す。   5A shows a vertical synchronization signal used when taking out accumulated charges from the two-dimensional imaging device 101 by one-dimensional scanning, and FIG. 5B shows horizontal synchronization used when taking out the accumulated charges. (C) shows an output signal obtained from the image sensor 101 (sensor) facing the white reference plate, and (D) shows an OB clamp pulse.

S1は、垂直OB部2で撮像素子101から得られる出力信号、S2は水平OB部3で撮像素子101から得られる出力信号、S3は有効画素部1で撮像素子101から得られる出力信号を示す。また、S4は垂直OB2用のクランプパルス、S5は水平OB3用のクランプパルスである。更に、S6は1水平期間を示し、S7は1フレーム期間を示している。S8は垂直OB部2のクランプ期間、S9は水平OB部3のクランプ期間を示している。   S1 is an output signal obtained from the image sensor 101 in the vertical OB unit 2, S2 is an output signal obtained from the image sensor 101 in the horizontal OB unit 3, and S3 is an output signal obtained from the image sensor 101 in the effective pixel unit 1. . S4 is a clamp pulse for vertical OB2, and S5 is a clamp pulse for horizontal OB3. Further, S6 indicates one horizontal period, and S7 indicates one frame period. S8 indicates the clamping period of the vertical OB unit 2, and S9 indicates the clamping period of the horizontal OB unit 3.

図3に示す従来の撮像装置において、撮像素子101より出力された映像信号は、PGA回路102に入力され、ここで予め定められたゲインで増幅される。そしてPGA回路102から出力された映像信号は、コンデンサ108を通すことによって直流分が除去された交流的な映像信号になってクランプ回路103に入力される。クランプ回路103に入力された映像信号はクランプ回路103において、クランプパルス生成回路106より出力されたOBクランプパルス(図5(D)を参照)が高レベルである間、クランプ電圧生成回路107から出力されたクランプ制御電圧でクランプされる。   In the conventional image pickup apparatus shown in FIG. 3, the video signal output from the image pickup element 101 is input to the PGA circuit 102, where it is amplified with a predetermined gain. The video signal output from the PGA circuit 102 is input to the clamp circuit 103 as an AC video signal from which the DC component has been removed by passing through the capacitor 108. The video signal input to the clamp circuit 103 is output from the clamp voltage generation circuit 107 while the OB clamp pulse (see FIG. 5D) output from the clamp pulse generation circuit 106 is high in the clamp circuit 103. Is clamped by the clamp control voltage.

クランプされた映像信号は、A/D変換器104に入力されてデジタル信号に変換され、その後、該映像信号の一方に対しては信号処理回路105でデジタル信号処理が施され、他方はクランプ電圧生成回路107に入力される。クランプ電圧生成回路107では、撮像素子101のOB領域で該撮像素子101から得られるY信号のOBレベルを1水平ライン毎または予め設定された間隔毎に積分し、その積分値が一定値になるようなクランプ制御電圧が生成される。すなわち、クランプ回路103とA/D変換器104とクランプ電圧生成回路107との間で閉ループが構成され、結果的に、信号処理回路105に入力される映像信号のOBレベルが一定になるようにフィードバック制御が行われる。   The clamped video signal is input to the A / D converter 104 and converted into a digital signal. Thereafter, one of the video signals is subjected to digital signal processing by the signal processing circuit 105, and the other is clamped. Input to the generation circuit 107. The clamp voltage generation circuit 107 integrates the OB level of the Y signal obtained from the image sensor 101 in the OB region of the image sensor 101 for each horizontal line or every preset interval, and the integrated value becomes a constant value. Such a clamp control voltage is generated. That is, a closed loop is formed among the clamp circuit 103, the A / D converter 104, and the clamp voltage generation circuit 107, and as a result, the OB level of the video signal input to the signal processing circuit 105 is constant. Feedback control is performed.

暗電流が大きい場合に従来の撮像装置で行なわれる映像信号のクランプについて、図6を参照して説明する。   The clamp of the video signal performed by the conventional imaging device when the dark current is large will be described with reference to FIG.

図6は、暗電流が大きい場合に従来の撮像装置で行なわれる映像信号のクランプ動作を説明するための撮像装置の各部における信号波形を示すタイミングチャートである。   FIG. 6 is a timing chart showing signal waveforms at various parts of the image pickup apparatus for explaining a video signal clamping operation performed by the conventional image pickup apparatus when the dark current is large.

図6において4は、暗電流が0であるときに撮像素子101のOB領域で撮像素子101から出力されるべき出力信号のレベル(OBクランプレベルVOB)であり、5は暗電流成分である。垂直OB部2および水平OB部3で撮像素子101から出力された出力信号のレベルが、図6(E)に示すように、OBクランプレベルVOBと同じになるように、信号処理回路105への入力映像信号のレベル調整が行われる。これにより、映像信号に含まれる暗電流成分が抑圧されることになる。
特開2000−125211号公報
In FIG. 6, 4 is the level of the output signal (OB clamp level VOB) to be output from the image sensor 101 in the OB region of the image sensor 101 when the dark current is 0, and 5 is the dark current component. As shown in FIG. 6E, the level of the output signal output from the image sensor 101 in the vertical OB unit 2 and horizontal OB unit 3 is the same as the OB clamp level VOB. The level of the input video signal is adjusted. Thereby, the dark current component contained in the video signal is suppressed.
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-125211

しかしながら、撮像素子に垂直OB部2と水平OB部3の両方を備えた上記従来の撮像装置において、撮像素子101の特性に、図7に示すような暗時水平シェーディングが存在する場合がある。すなわち、黒色基準板に対向した撮像素子101の各画素を水平方向に走査して撮像素子101から得られる出力電圧において、Vshで示すような電位差(暗時水平シェーディング)が存在する場合がある。この電位差は、画面左側を0としたときに画面右側に移動するにつれて大きくなるオフセット成分の電位差である。   However, in the conventional imaging device in which the imaging device includes both the vertical OB unit 2 and the horizontal OB unit 3, dark horizontal shading as shown in FIG. 7 may exist in the characteristics of the imaging device 101. That is, there may be a potential difference (dark horizontal shading) as indicated by Vsh in the output voltage obtained from the image sensor 101 by scanning each pixel of the image sensor 101 facing the black reference plate in the horizontal direction. This potential difference is a potential difference of an offset component that increases as the screen moves to the right side when the left side of the screen is 0.

図8は、暗時水平シェーディングが存在する場合の従来の撮像装置で行なわれる映像信号のクランプ動作を説明するための撮像装置の各部における信号波形を示すタイミングチャートである。なお、図8(C)は、黒色基準板に対向した撮像素子101(センサ)から得られる出力信号を示す。   FIG. 8 is a timing chart showing signal waveforms at various parts of the image pickup apparatus for explaining a video signal clamping operation performed by a conventional image pickup apparatus when dark horizontal shading is present. FIG. 8C shows an output signal obtained from the image sensor 101 (sensor) facing the black reference plate.

前述したように、従来の撮像装置では、垂直OB部2および水平OB部3で撮像素子101から出力された出力信号のレベルが、OBクランプレベルVOBと同じになるように、信号処理回路105への入力映像信号のレベル調整が行われる。すなわち、図8(D)に示すように、垂直OB部2でのOBクランプパルス(図8(D)に示す例では左側の4パルス)のパルス幅は、水平ラインの殆どの幅となっており、そのため、図8(C)に示す撮像素子101から出力された出力信号のレベルの殆どが、クランプ制御電圧の生成に影響を与える(積分に使用される)。こうして生成されたクランプ制御電圧が、その直後の水平OB部3で撮像素子101から出力された出力信号に対して行われるクランプに使用されるため、撮像素子101から出力された出力信号のレベルが過度に低く調整されてしまい、図8(E)に示すように、クランプ後の信号処理回路105への入力映像信号には、有効領域1に入った直後の数本の水平ラインにおいて、垂直シェーディング6が現れる。   As described above, in the conventional imaging device, the level of the output signal output from the imaging device 101 in the vertical OB unit 2 and the horizontal OB unit 3 is the same as the OB clamp level VOB. The level of the input video signal is adjusted. That is, as shown in FIG. 8D, the pulse width of the OB clamp pulse in the vertical OB portion 2 (four pulses on the left side in the example shown in FIG. 8D) is almost the width of the horizontal line. Therefore, most of the output signal levels output from the image sensor 101 shown in FIG. 8C affect the generation of the clamp control voltage (used for integration). Since the clamp control voltage generated in this way is used for clamping performed on the output signal output from the image sensor 101 in the horizontal OB unit 3 immediately after that, the level of the output signal output from the image sensor 101 is As shown in FIG. 8 (E), the input video signal to the signal processing circuit 105 after clamping is subjected to vertical shading in several horizontal lines immediately after entering the effective area 1 as shown in FIG. 6 appears.

そのため、撮像素子に垂直OB部2と水平OB部3の両方を備え、暗電流成分の抑圧を行う撮像装置において、得られた映像信号が表す映像画面の上部が黒ずんでしまうという問題があった。   For this reason, in an imaging device that includes both the vertical OB unit 2 and the horizontal OB unit 3 in the imaging device and suppresses dark current components, there is a problem that the upper part of the video screen represented by the obtained video signal is darkened. .

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、垂直シェーディングを抑えて、映像画面の上部の黒ずみを無くすようにした撮像装置、クランプ制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and it is an object of the present invention to provide an imaging apparatus, a clamp control method, and a program that suppress vertical shading and eliminate darkening at the top of a video screen. And

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明によれば、2次元状の撮像素子から1次元走査により蓄積電荷を取り出して映像信号を出力する撮像装置において、垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域を備えた撮像素子と、前記撮像素子の垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域をそれぞれ走査したときに該撮像素子から得られる出力信号のレベルを1水平走査ラインに亘って積分して水平走査ラインごとにクランプ電圧を生成するクランプ電圧生成手段と、前記撮像素子の垂直光学的黒領域を水平走査するときに要する第1の期間をパルス幅とするとともに、該パルス幅を順次減少させたパルス幅をそれぞれもつ複数の第1のクランプパルスと、前記撮像素子の水平光学的黒領域を水平走査するときに要する第2の期間をそれぞれパルス幅とする複数の第2のクランプパルスとを生成するクランプパルス生成手段と、前記撮像素子からの出力信号に対して、前記クランプパルス生成手段によって生成された第1及び第2のクランプパルスに従って、前記クランプ電圧生成手段によって生成されたクランプ電圧でレベル設定を行うクランプ手段とを有することを特徴とする撮像装置が提供される。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in an image pickup apparatus that extracts a stored charge from a two-dimensional image pickup device by one-dimensional scanning and outputs a video signal, a vertical optical black region and a horizontal The level of the output signal obtained from the imaging device having an optical black region, and when the vertical optical black region and the horizontal optical black region of the imaging device are respectively scanned over one horizontal scanning line. Clamp voltage generation means for integrating and generating a clamp voltage for each horizontal scanning line, and a first period required for horizontal scanning of the vertical optical black region of the image sensor as a pulse width. A plurality of first clamp pulses each having a sequentially reduced pulse width and a second period required for horizontal scanning of the horizontal optical black region of the image sensor Clamp pulse generating means for generating a plurality of second clamp pulses having a pulse width, and according to the first and second clamp pulses generated by the clamp pulse generating means for the output signal from the image sensor There is provided an imaging apparatus comprising: a clamp unit that sets a level with the clamp voltage generated by the clamp voltage generation unit.

また、請求項3記載の発明によれば、垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域を備えた2次元状の撮像素子から1次元走査により蓄積電荷を取り出して映像信号を出力する撮像装置に適用されるクランプ制御方法において、前記撮像素子の垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域をそれぞれ走査したときに該撮像素子から得られる出力信号のレベルを1水平走査ラインに亘って積分して水平走査ラインごとにクランプ電圧を生成するクランプ電圧生成ステップと、前記撮像素子の垂直光学的黒領域を水平走査するときに要する第1の期間をパルス幅とするとともに、該パルス幅を順次減少させたパルス幅をそれぞれもつ複数の第1のクランプパルスと、前記撮像素子の水平光学的黒領域を水平走査するときに要する第2の期間をそれぞれパルス幅とする複数の第2のクランプパルスとを生成するクランプパルス生成ステップと、前記撮像素子からの出力信号に対して、前記クランプパルス生成ステップにおいて生成された第1及び第2のクランプパルスに従って、前記クランプ電圧生成ステップにおいて生成されたクランプ電圧でレベル設定を行うクランプステップとを有することを特徴とするクランプ制御方法が提供される。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an imaging apparatus that takes out accumulated charges by one-dimensional scanning from a two-dimensional imaging element having a vertical optical black area and a horizontal optical black area and outputs a video signal. In the clamp control method to be applied, the level of the output signal obtained from the image sensor when the vertical optical black region and the horizontal optical black region of the image sensor are scanned is integrated over one horizontal scanning line. A clamp voltage generation step for generating a clamp voltage for each horizontal scanning line, and a first period required for horizontal scanning of the vertical optical black region of the image sensor as a pulse width, and the pulse width is sequentially decreased. A plurality of first clamp pulses each having a different pulse width and a second period required for horizontal scanning of the horizontal optical black region of the image sensor. A clamp pulse generation step for generating a plurality of second clamp pulses having a pulse width, and an output signal from the image sensor according to the first and second clamp pulses generated in the clamp pulse generation step And a clamp step for setting a level with the clamp voltage generated in the clamp voltage generation step.

さらに、上記クランプ制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。   Furthermore, a program for causing a computer to execute the clamp control method is provided.

本発明によれば、垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域を備えた撮像素子の垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域をそれぞれ走査したときに該撮像素子から得られる出力信号のレベルを1水平走査ラインに亘って積分して水平走査ラインごとにクランプ電圧を生成する。また、撮像素子の垂直光学的黒領域を水平走査するときに要する第1の期間をパルス幅とするとともに、該パルス幅を順次減少させたパルス幅をそれぞれもつ複数の第1のクランプパルスと、撮像素子の水平光学的黒領域を水平走査するときに要する第2の期間をそれぞれパルス幅とする複数の第2のクランプパルスとを生成する。そして、撮像素子からの出力信号に対して、前記生成された第1及び第2のクランプパルスに従って、前記生成されたクランプ電圧でレベル設定を行う。   According to the present invention, the level of the output signal obtained from the imaging device when the vertical optical black region and the horizontal optical black region of the imaging device having the vertical optical black region and the horizontal optical black region are respectively scanned. Are integrated over one horizontal scanning line to generate a clamp voltage for each horizontal scanning line. A first period required when the vertical optical black region of the image sensor is scanned horizontally is set as a pulse width, and a plurality of first clamp pulses each having a pulse width obtained by sequentially reducing the pulse width; A plurality of second clamp pulses each having a pulse width corresponding to a second period required for horizontal scanning of the horizontal optical black region of the image sensor is generated. Then, the level is set with the generated clamp voltage in accordance with the generated first and second clamp pulses for the output signal from the image sensor.

これによって、暗時水平シェーディングの影響による出力信号レベルの変動(垂直シェーディング)が抑えられ、したがって、信号処理回路に入力される映像信号のOBレベルが一定に保たれ、映像画面の上部の黒ずみを無くすことができる。   As a result, the fluctuation of the output signal level (vertical shading) due to the influence of dark horizontal shading is suppressed, so that the OB level of the video signal input to the signal processing circuit is kept constant, and darkness at the top of the video screen is reduced. It can be lost.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の一実施の形態に係る撮像装置の構成は、図3に示す従来の撮像装置の構成と基本的に同じであるので、本実施の形態に係る撮像装置の説明では、図3に示す従来の撮像装置の構成を流用する。   Since the configuration of the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention is basically the same as the configuration of the conventional imaging apparatus shown in FIG. 3, the description of the imaging apparatus according to the present embodiment is shown in FIG. The configuration of a conventional imaging device is used.

図1は、本実施の形態に係る撮像装置で行なわれる映像信号のクランプ動作を説明するための撮像装置の各部における信号波形を示すタイミングチャートである。なお、このクランプ動作では、暗時水平シェーディングが存在するものとし、また、図1(C)は、黒色基準板に対向した撮像素子101(センサ)から得られる出力信号を示す。   FIG. 1 is a timing chart showing signal waveforms at various parts of the imaging apparatus for explaining the clamping operation of the video signal performed by the imaging apparatus according to the present embodiment. In this clamping operation, it is assumed that dark horizontal shading exists, and FIG. 1C shows an output signal obtained from the image sensor 101 (sensor) facing the black reference plate.

本実施の形態におけるクランプパルス生成回路106では、図1(D)に示すように、垂直OBクランプ期間において生成するOBクランプパルスの幅を徐々に小さくして、垂直OBクランプ期間の最後には、水平OBクランプ期間において生成するOBクランプパルスの幅と同じになるようにする。   In the clamp pulse generation circuit 106 in this embodiment, as shown in FIG. 1D, the width of the OB clamp pulse generated in the vertical OB clamp period is gradually reduced, and at the end of the vertical OB clamp period, The width of the OB clamp pulse generated in the horizontal OB clamp period is set to be the same.

これにより、垂直シェーディング(図8(E)の6を参照)を抑えることができる。   Thereby, vertical shading (refer to 6 in FIG. 8E) can be suppressed.

図2は、本実施の形態におけるクランプパルス生成回路106が生成するOBクランプパルスの各波形と撮像素子の各部との関係を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between each waveform of the OB clamp pulse generated by the clamp pulse generation circuit 106 according to the present embodiment and each part of the image sensor.

図2においてS101は、垂直OB(VOB)部2に対応するOBクランプパルスであり、波形VOB0〜VOB9からなる。図1(D)では、垂直OB(VOB)部2に対応するOBクランプパルスとして4パルスを例示しているが、図2では10パルスを例示している。   In FIG. 2, S101 is an OB clamp pulse corresponding to the vertical OB (VOB) unit 2, and includes waveforms VOB0 to VOB9. In FIG. 1D, four pulses are exemplified as the OB clamp pulse corresponding to the vertical OB (VOB) unit 2, but in FIG. 2, 10 pulses are illustrated.

S102は、有効画素部1および水平OB(HOB)部3に対応するOBクランプパルスであり、波形0〜Vからなる。S103は、水平OB(HOB)部3の水平走査期間であり、S103は、有効画素部1の水平走査期間である。   S102 is an OB clamp pulse corresponding to the effective pixel portion 1 and the horizontal OB (HOB) portion 3, and comprises waveforms 0 to V. S 103 is a horizontal scanning period of the horizontal OB (HOB) unit 3, and S 103 is a horizontal scanning period of the effective pixel unit 1.

OBクランプパルスにおいて、先ず、垂直OB(VOB)部2に対応するOBクランプパルスS101のうち上部に位置するパルス波形VOB0〜VOB3は、1水平ライン相当の長い期間に亘って高レベルとなるようにし、これによって、映像信号中の直流成分を多くクランプできるようにする。   In the OB clamp pulse, first, the pulse waveforms VOB0 to VOB3 located at the upper part of the OB clamp pulse S101 corresponding to the vertical OB (VOB) section 2 are set to a high level over a long period corresponding to one horizontal line. As a result, a large amount of direct current components in the video signal can be clamped.

そして、パルス波形VOB4〜VOB9において、有効画素部1および水平OB(HOB)部3に対応するOBクランプパルスS102のパルス幅と同じになるように、徐々にパルス幅を減少させる。   In the pulse waveforms VOB4 to VOB9, the pulse width is gradually decreased so as to be the same as the pulse width of the OB clamp pulse S102 corresponding to the effective pixel portion 1 and the horizontal OB (HOB) portion 3.

このように、パルス波形VOB4〜VOB9においてパルス幅を徐々に減少させ、最終的にパルス波形VOB9のパルス幅を、有効画素部1および水平OB(HOB)部3に対応するOBクランプパルスS102の波形0〜Vのパルス幅と同じにする。これによって、図1(E)に示すように、暗時水平シェーディングの影響による出力信号レベルの変動(垂直シェーディング)がなく、したがって、本実施の形態における信号処理回路105に入力される映像信号のOBレベルは一定に保たれ、安定且つ正確な映像信号を得ることができる。   In this way, the pulse width is gradually reduced in the pulse waveforms VOB4 to VOB9, and finally the pulse width of the pulse waveform VOB9 is changed to the waveform of the OB clamp pulse S102 corresponding to the effective pixel portion 1 and the horizontal OB (HOB) portion 3. The pulse width is the same as 0 to V. As a result, as shown in FIG. 1E, there is no fluctuation in the output signal level (vertical shading) due to the influence of dark horizontal shading. Therefore, the video signal input to the signal processing circuit 105 in this embodiment is not affected. The OB level is kept constant, and a stable and accurate video signal can be obtained.

〔他の実施の形態〕
なお、上記の実施の形態における撮像装置の一部と、CPU、記憶媒体、入出力装置等からなるコンピュータで構成し、記憶媒体に格納したプログラムコードをCPUが実行することによって上記撮像装置の機能を実現するようにしてもよい。
[Other Embodiments]
In addition, it comprises a part of the imaging device in the above embodiment and a computer composed of a CPU, a storage medium, an input / output device, etc. May be realized.

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。   In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code and the storage medium storing the program code constitute the present invention.

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。   Examples of the storage medium for supplying the program code include a floppy (registered trademark) disk, a hard disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a CD-RW, a DVD-ROM, a DVD-RAM, and a DVD. -RW, DVD + RW, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM, etc. can be used. Alternatively, the program code may be downloaded via a network.

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。   Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an OS (operating system) running on the computer based on an instruction of the program code. A case where part or all of the actual processing is performed and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing is also included.

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。   Further, after the program code read from the storage medium is written in a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function expansion is performed based on the instruction of the program code. This includes the case where the CPU or the like provided in the board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.

本実施の形態に係る撮像装置で行なわれる映像信号のクランプ動作を説明するための撮像装置の各部における信号波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the signal waveform in each part of the imaging device for demonstrating the clamp operation | movement of the video signal performed with the imaging device which concerns on this Embodiment. 本実施の形態におけるクランプパルス生成回路が生成するOBクランプパルスの各波形と撮像素子の各部との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between each waveform of the OB clamp pulse which the clamp pulse generation circuit in this Embodiment produces | generates, and each part of an image pick-up element. 従来の撮像装置の回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of the conventional imaging device. OB領域を備えた撮像素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image pick-up element provided with the OB area | region. 図1に示す従来の撮像装置の各部における信号波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the signal waveform in each part of the conventional imaging device shown in FIG. 暗電流が大きい場合に従来の撮像装置で行なわれる映像信号のクランプ動作を説明するための撮像装置の各部における信号波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the signal waveform in each part of the imaging device for demonstrating the clamp operation | movement of the video signal performed with the conventional imaging device when dark current is large. 暗時水平シェーディングが存在する撮像素子の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the image pick-up element in which horizontal shading at dark time exists. 暗時水平シェーディングが存在する場合の従来の撮像装置で行なわれる映像信号のクランプ動作を説明するための撮像装置の各部における信号波形を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the signal waveform in each part of the imaging device for demonstrating the clamp operation | movement of the video signal performed with the conventional imaging device in case darkness horizontal shading exists.

符号の説明Explanation of symbols

1 有効画素部
2 垂直OB部(垂直光学的黒領域)
3 水平OB部(水平光学的黒領域)
101 撮像素子
102 PGA回路
103 クランプ回路(クランプ手段)
104 A/D変換器(ADC)
105 信号処理回路
106 クランプパルス生成回路(クランプパルス生成手段)
107 クランプ電圧生成回路(クランプ電圧生成手段)
S4 垂直OB用のクランプパルス(第1のクランプパルス)
S5 水平OB用のクランプパルス(第2のクランプパルス)
1 Effective pixel portion 2 Vertical OB portion (vertical optical black region)
3 Horizontal OB (horizontal optical black area)
101 Image sensor 102 PGA circuit 103 Clamp circuit (clamp means)
104 A / D converter (ADC)
105 signal processing circuit 106 clamp pulse generation circuit (clamp pulse generation means)
107 Clamp voltage generation circuit (clamp voltage generation means)
S4 Clamp pulse for vertical OB (first clamp pulse)
S5 Clamp pulse for horizontal OB (second clamp pulse)

Claims (5)

2次元状の撮像素子から1次元走査により蓄積電荷を取り出して映像信号を出力する撮像装置において、
垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域を備えた撮像素子と、
前記撮像素子の垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域をそれぞれ走査したときに該撮像素子から得られる出力信号のレベルを1水平走査ラインに亘って積分して水平走査ラインごとにクランプ電圧を生成するクランプ電圧生成手段と、
前記撮像素子の垂直光学的黒領域を水平走査するときに要する第1の期間をパルス幅とするとともに、該パルス幅を順次減少させたパルス幅をそれぞれもつ複数の第1のクランプパルスと、前記撮像素子の水平光学的黒領域を水平走査するときに要する第2の期間をそれぞれパルス幅とする複数の第2のクランプパルスとを生成するクランプパルス生成手段と、
前記撮像素子からの出力信号に対して、前記クランプパルス生成手段によって生成された第1及び第2のクランプパルスに従って、前記クランプ電圧生成手段によって生成されたクランプ電圧でレベル設定を行うクランプ手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
In an imaging apparatus that takes out accumulated charges from a two-dimensional imaging element by one-dimensional scanning and outputs a video signal,
An imaging device having a vertical optical black region and a horizontal optical black region;
When the vertical optical black region and the horizontal optical black region of the image sensor are respectively scanned, the level of the output signal obtained from the image sensor is integrated over one horizontal scan line, and a clamp voltage is set for each horizontal scan line. A clamp voltage generating means for generating;
A first period required when the vertical optical black region of the image sensor is scanned horizontally is set as a pulse width, and a plurality of first clamp pulses each having a pulse width obtained by sequentially reducing the pulse width; A clamp pulse generating means for generating a plurality of second clamp pulses each having a pulse width of a second period required for horizontal scanning of the horizontal optical black region of the image sensor;
Clamping means for setting a level with the clamp voltage generated by the clamp voltage generating means according to the first and second clamp pulses generated by the clamp pulse generating means with respect to the output signal from the image sensor; An imaging apparatus comprising:
前記クランプパルス生成手段は、前記複数の第1のクランプパルスの各パルス幅を、前記第1の期間から前記第2の期間へ向けて段階的に減少させることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。   The said clamp pulse production | generation means reduces each pulse width of these several 1st clamp pulses in steps toward the said 2nd period from the said 1st period. Imaging device. 垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域を備えた2次元状の撮像素子から1次元走査により蓄積電荷を取り出して映像信号を出力する撮像装置に適用されるクランプ制御方法において、
前記撮像素子の垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域をそれぞれ走査したときに該撮像素子から得られる出力信号のレベルを1水平走査ラインに亘って積分して水平走査ラインごとにクランプ電圧を生成するクランプ電圧生成ステップと、
前記撮像素子の垂直光学的黒領域を水平走査するときに要する第1の期間をパルス幅とするとともに、該パルス幅を順次減少させたパルス幅をそれぞれもつ複数の第1のクランプパルスと、前記撮像素子の水平光学的黒領域を水平走査するときに要する第2の期間をそれぞれパルス幅とする複数の第2のクランプパルスとを生成するクランプパルス生成ステップと、
前記撮像素子からの出力信号に対して、前記クランプパルス生成ステップにおいて生成された第1及び第2のクランプパルスに従って、前記クランプ電圧生成ステップにおいて生成されたクランプ電圧でレベル設定を行うクランプステップと
を有することを特徴とするクランプ制御方法。
In a clamp control method applied to an image pickup apparatus that takes out accumulated charges by a one-dimensional scan from a two-dimensional image pickup device having a vertical optical black area and a horizontal optical black area and outputs a video signal.
When the vertical optical black region and the horizontal optical black region of the image sensor are respectively scanned, the level of the output signal obtained from the image sensor is integrated over one horizontal scan line, and a clamp voltage is set for each horizontal scan line. A clamp voltage generation step to generate;
A first period required when the vertical optical black region of the image sensor is scanned horizontally is set as a pulse width, and a plurality of first clamp pulses each having a pulse width obtained by sequentially reducing the pulse width; A clamp pulse generating step for generating a plurality of second clamp pulses each having a pulse width of a second period required when the horizontal optical black region of the image sensor is horizontally scanned;
A clamp step for setting a level with the clamp voltage generated in the clamp voltage generation step in accordance with the first and second clamp pulses generated in the clamp pulse generation step with respect to the output signal from the image sensor. A clamp control method comprising:
前記クランプパルス生成ステップでは、前記複数の第1のクランプパルスの各パルス幅を、前記第1の期間から前記第2の期間へ向けて段階的に減少させることを特徴とする請求項3記載のクランプ制御方法。   4. The clamp pulse generation step according to claim 3, wherein each pulse width of the plurality of first clamp pulses is decreased stepwise from the first period toward the second period. Clamp control method. 垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域を備えた2次元状の撮像素子から1次元走査により蓄積電荷を取り出して映像信号を出力する撮像装置に適用されるクランプ制御方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムにおいて、
前記撮像素子の垂直光学的黒領域および水平光学的黒領域をそれぞれ走査したときに該撮像素子から得られる出力信号のレベルを1水平走査ラインに亘って積分して水平走査ラインごとにクランプ電圧を生成するクランプ電圧生成ステップと、
前記撮像素子の垂直光学的黒領域を水平走査するときに要する第1の期間をパルス幅とするとともに、該パルス幅を順次減少させたパルス幅をそれぞれもつ複数の第1のクランプパルスと、前記撮像素子の水平光学的黒領域を水平走査するときに要する第2の期間をそれぞれパルス幅とする複数の第2のクランプパルスとを生成するクランプパルス生成ステップと、
前記撮像素子からの出力信号に対して、前記クランプパルス生成ステップにおいて生成された第1及び第2のクランプパルスに従って、前記クランプ電圧生成ステップにおいて生成されたクランプ電圧でレベル設定を行うクランプステップと
を有することを特徴とするプログラム。
Causes a computer to execute a clamp control method applied to an image pickup apparatus that extracts a stored charge from a two-dimensional image pickup device having a vertical optical black region and a horizontal optical black region by one-dimensional scanning and outputs a video signal. In the program for
When the vertical optical black region and the horizontal optical black region of the image sensor are respectively scanned, the level of the output signal obtained from the image sensor is integrated over one horizontal scan line, and a clamp voltage is set for each horizontal scan line. A clamp voltage generation step to generate;
A first period required when the vertical optical black region of the image sensor is scanned horizontally is set as a pulse width, and a plurality of first clamp pulses each having a pulse width obtained by sequentially reducing the pulse width; A clamp pulse generating step for generating a plurality of second clamp pulses each having a pulse width of a second period required when the horizontal optical black region of the image sensor is horizontally scanned;
A clamp step for setting a level with the clamp voltage generated in the clamp voltage generation step in accordance with the first and second clamp pulses generated in the clamp pulse generation step with respect to the output signal from the image sensor. A program characterized by having.
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