JP5195289B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施の形態における撮像装置は、撮像素子であるCMOSイメージセンサー101と、CMOSイメージセンサー101の出力信号の増幅と増幅された出力信号をOB領域112の出力信号の信号レベルでクランプする処理(以下、OBクランプ処理と記載する。)とクランプされた出力信号のAD変換とを行うアナログフロントエンドLSI102と、ノイズリダクションとホワイトバランス調整とガンマ補正とYC変換とを行い映像信号を生成するディジタル信号処理LSI103とで構成される(図1参照)。なお、本実施の形態における撮像装置には、CMOSイメージセンサー101に被写体光を集光する光学系や映像信号を表示する表示手段や映像信号を圧縮して記録する記録手段も含まれるが、本明細書では説明を省略する。
1−1 概要
図1は、本実施の形態における撮像装置の構成図である。
CMOSイメージセンサー101は、被写体像を撮像する。フォトダイオード111は、光電変換により電荷を生成する。画素データは、フォトダイオード111が光電変換により生成した電荷量によって表される。
領域112の信号レベルを取得するために、アナログフロントエンドLSI102のOB領域セレクター123を開いて、CMOSイメージセンサー101のOB領域112に対するOBクランプ処理を止め、CMOSイメージセンセー101の出力レベル0mVを30mVの黒レベルとするディジタルクランプ処理を行なう。
図2は、CMOSイメージセンサー101の撮像部の模式図である。図中の画素n、画素n+1、・・・、画素n+mの水平ラインを例に説明する。なお、ここでは、図1のフォトダイオード111を「画素」と呼ぶ。
領域112の信号レベルを取得するために、アナログフロントエンドLSI102のOB領域セレクター123を開いて、CMOSイメージセンサー101のOB領域112に対するOBクランプ処理を止め、CMOSイメージセンセー101の出力レベル0mVを30mVの黒レベルとするディジタルクランプ処理を行なう。その結果、画素n、n+1、n+2、・・・の信号レベルは、図5(b)に示すように、30mVを黒レベルとした信号レベルとなり、画素nの信号レベルは260mV、画素n+1の信号レベルは530mV、画素n+2の信号レベルは最大信号レベルで飽和しているため1000mVの信号レベルとなる。
本実施の形態の撮像装置は、CMOSイメージセンサー101のOB領域112の信号レベルによるAD変換前のOBクランプ処理を止めて、ディジタル信号処理LSI103のOB減算回路132でAD変換後の信号レベル(ディジタル信号)からOB減算処理を行う。このOB減算処理に先立ち、OBレベル検出器131でAD変換後のOB領域112の信号レベル(ディジタル信号)を取得し、その信号レベルがOBスレッシュレベル指定レジスタ134で指定した信号レベルよりも大きい場合は、OB補正演算器136でその差分に応じたホワイトバランスゲインの補正量を演算し、ホワイトバランスゲイン演算器137が演算したホワイトバランスゲインを補正することで、ホワイトバランスゲインを乗じた後の信号レベル(ディジタル信号)が、本来の信号レベル(ディジタル信号)を得られるようにする。
(他の実施の形態)
本発明の実施の形態として、上記実施の形態を例示した。しかし、本発明は、上記実施の形態に限定されず、他の実施の形態においても実現可能である。そこで、本発明の他の実施の形態を以下まとめて説明する。
102 アナログフロントエンドLSI
103 ディジタル信号処理LSI
110 撮像領域
111 フォトダイオード
112 OB領域
113 垂直シフトレジスタ
114 アンプ回路
115 水平シフトレジスタ
120 CDS回路
121 アナログゲインコントローラー(AGC)
122 ADコンバーター(ADC)
123 OB領域セレクター
124 OBクランプレベルレジスタ
125 加減算回路
126 DAコンバーター
127 タイミングジェネレータ
128 OBクランプ加算回路
130 OB読み出しアドレス指定レジスタ
131 OBレベル検出器
132 OB減算回路
133 ノイズリダクション回路
134 OBスレッシュレベル指定レジスタ
135 OBスレッシュレベル判定手段
136 OB補正演算器
137 ホワイトバランスゲイン演算器
138 ホワイトバランスゲイン乗算回路
139 ホワイトバランスゲインリミッタ
140 ガンマ補正回路
141 YC変換回路
142 ホワイトバランス補正乗算回路
Claims (8)
- 撮像素子の出力信号をAD変換するAD変換手段と、
前記AD変換された出力信号のオプティカルブラック領域の信号レベルを検出するオプティカルブラック領域信号レベル検出手段と、
前記AD変換された出力信号の撮像領域の信号レベルから前記オプティカルブラック領域信号レベル検出手段で検出されたオプティカルブラック領域の信号レベルを減算する減算手段と、
前記オプティカルブラック領域信号レベル検出手段で検出されたオプティカルブラック領域の信号レベルに基づいてホワイトバランスゲインを補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記AD変換された出力信号にノイズリダクションを施すノイズリダクション手段をさらに備え、
前記ノイズリダクション手段は、
前記オプティカルブラック領域信号レベル検出手段で検出されたオプティカルブラック領域の信号レベルに基づいてノイズリダクションの量を変化させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 撮像素子の出力信号をAD変換するAD変換手段と、
前記AD変換された出力信号のオプティカルブラック領域の信号レベルを検出するオプティカルブラック領域信号レベル検出手段と、
前記AD変換された出力信号の撮像領域の信号レベルから前記オプティカルブラック領域信号レベル検出手段で検出されたオプティカルブラック領域の信号レベルを減算する減算手段と、
前記オプティカルブラック領域信号レベル検出手段で検出されたオプティカルブラック領域の信号レベルと飽和信号レベルとの差分に基づいてホワイトバランスゲインを補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記AD変換された出力信号にノイズリダクションを施すノイズリダクション手段をさらに備え、
前記ノイズリダクション手段は、
前記オプティカルブラック領域信号レベル検出手段で検出されたオプティカルブラック領域の信号レベルと飽和信号レベルとの差分に基づいてノイズリダクションの量を変化させる、
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 前記オプティカルブラック領域信号レベル検出手段で検出されたオプティカルブラック領域の信号レベルが基準の信号レベルを超えているか否かを判定する判定手段をさらに備え、
前記補正手段は、
前記判定手段が、前記オプティカルブラック領域信号レベル検出手段で検出されたオプティカルブラック領域の信号レベルが基準の信号レベルを超えていると判定したときに、ホワイトバランスゲインを補正する、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の撮像装置。 - 温度を測定する温度測定手段をさらに備え、
前記補正手段は、
前記温度測定手段で測定された温度が基準の温度を超えているときに、ホワイトバランスゲインを補正する、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記撮像素子の露光時間を取得する露光時間取得手段をさらに備え、
前記補正手段は、
前記露光時間取得手段で取得された露光時間が基準の露光時間を超えているときに、ホワイトバランスゲインを補正する、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記AD変換手段でAD変換される前の前記撮像素子のオプティカルブラック領域の信号レベルが基準の信号レベルを超えているか否かを判定する第2の判定手段をさらに備え、
前記補正手段は、
前記第2の判定手段が、前記AD変換手段でAD変換される前の前記撮像素子のオプティカルブラック領域の信号レベルが基準の信号レベルを超えていると判定したときに、ホワイトバランスゲインを補正する、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の撮像装置。
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