JP2003259224A - 撮像装置 - Google Patents
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- H04N5/14—Picture signal circuitry for video frequency region
- H04N5/16—Circuitry for reinsertion of dc and slowly varying components of signal; Circuitry for preservation of black or white level
- H04N5/165—Circuitry for reinsertion of dc and slowly varying components of signal; Circuitry for preservation of black or white level to maintain the black level constant
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Abstract
て読み出す撮像装置では、各チャンネル間の出力の境界
面に段差が発生してしまう。また、正確なOBクランプ
を行うことができず、画面の左右で黒レベルに差が発生
してしまう。 【解決手段】 OBクランプ処理部は、固体撮像素子の
撮像エリア21A及び21Bの撮像信号から、撮像エリ
ア21A内の監視エリア231、233、235、23
7の信号と、撮像エリア21B内の監視エリア232、
234、236、238の信号を抽出して監視エリア毎
に別々に積算する。次に、隣接する監視エリア231と
232、監視エリア233と234、監視エリア235
と236、監視エリア237と238で積算された各々
の信号のレベル差を線形補間して各ラインにおける信号
レベル差を求め、更にその信号レベル差を補正する補正
値を算出する。この補正値を分割撮像エリア21A、2
1B毎の撮像信号に乗算してレベル調整する。
Description
に固体撮像素子から出力される映像信号を、撮像エリア
の左右を2つ又はそれ以上に分割して読み出す撮像装置
に関する。
一般家庭への普及を背景に、固体撮像素子を用いて得ら
れる映像信号に信号処理を施し、パソコン等のメディア
へ静止画像としてデータ転送可能な電子スチルカメラ機
能を付加したカメラ一体型VTRも商品化され、広く一
般に普及しつつある。また、大規模半導体集積回路(L
SI)プロセスの微細化加工技術の進歩発展に伴い、固
体撮像素子の総画素数も飛躍的に多画素化する傾向にあ
る。
いては、固体撮像素子から出力される映像信号につい
て、固体撮像素子の撮像エリアの端に、予め黒レベル検
出用の画素が垂直方向に各ライン数十画素程度配置され
ており、それらの画素から出力される信号について複数
画素を抽出し、加算平均して得られるレベルを、無光量
時の信号レベルとして、撮像エリアの信号出力から減算
することにより、映像信号の黒レベルを規定するのが一
般的であり、このような補正をOBクランプと呼んでい
る。
像素子の多画素化につれて、1ライン当たりの画素数も
増加することになるが、固体撮像素子から1ラインの映
像信号を出力するための時間は、テレビジョン方式の規
格によって規定されるため、必然的に固体撮像素子から
信号を出力させるための信号読み出し用クロック周波数
も画素数に比例して高くなるのが一般的である。
み出し用クロック周波数が高くなると、後段の信号処理
回路も同じ周波数で処理を行う必要があり、回路設計上
の制約が増大する。また、ノイズ対策及び輻射対策等を
より入念に行う必要も生じる。そこで、これらの手間を
回避するための手段として、固体撮像素子の撮像エリア
を左右2つ又はそれ以上に多分割し、それぞれ独立に信
号出力チャンネルを設けて読み出すことにより、従来必
要とされる半分の周波数で、固体撮像素子から信号出力
を読み出すという手法が採られるようになった。
固体撮像素子から出力される映像信号を、撮像エリアを
左右2つ又はそれ以上に分割して読み出す、カメラ一体
型VTRに搭載された撮像装置では、信号出力チャンネ
ルが複数になるため、各チャンネルの出力バッファの特
性にばらつきが発生し、その結果として、各チャンネル
間の出力の境界面に段差が発生してしまう。また、上記
の固体撮像素子における各チャンネルの出力バッファに
温度変化による出力ばらつきが発生した場合、更に境界
面での段差が撮像時間の増加と共に拡大してしまう。
み出す、カメラ一体型VTRに搭載された撮像装置で
は、左右のエリアからそれぞれ出力される映像信号のO
Bレベルが、固体撮像素子製造時の拡散ばらつき等によ
り差が生じ、その結果、OB全体を加算平均した平均値
を用いると、正確なOBクランプを行うことができず、
画面の左右で黒レベルに差が発生してしまう。
ば36MHzという高周波数の駆動パルスで電荷を転送
するため、矩形波であるはずのパルスが鈍ると共に、転
送段数が非常に多いことから、転送効率劣化が無視でき
ず、理論上0になるはずの、各ライン間のOBレベル差
が発生する。
用画素の信号レベルを加算平均したものを、全撮像エリ
アの基準黒レベルにしてしまうと、撮像エリアの上下で
オフセットを持ってしまい、正しく黒レベル調整ができ
ないエリアができてしまう場合がある。更に、無光量時
にも各色フィルタからの微小な変調成分が出力されるた
め、各色信号を全加算して求めた基準黒レベルとのオフ
セットが生じてしまう。
固体撮像素子の撮像エリアを左右に2分割又はそれ以上
に多分割して読み出し映像信号を外部へ出力する際に、
分割された撮像画面の左右で段差が生じないように、確
実に補正する撮像装置を提供することを目的とする。
の精度改善を図り得る撮像装置を提供することにある。
の撮像エリアを左右に2分割又はそれ以上に多分割して
読み出す際のOBクランプを、画面の左右で補正差がで
ないように確実に行う撮像装置を提供することにある。
め、第1の発明の撮像装置は、撮像エリアが水平方向に
複数に分割されると共に、撮像エリアの左右両端にそれ
ぞれ第1及び第2のOBエリアが設けられた固体撮像素
子と、固体撮像素子の複数の分割撮像エリアから各々出
力された撮像信号から、第1及び第2のOBエリアから
各々出力された光学的な黒レベルを示す第1及び第2の
OB信号のうち、いずれかのOB信号を減算することに
より、撮像信号のOBクランプを行うOBクランプ処理
部とを備えた撮像装置であって、複数の分割撮像エリア
の各々に、隣接する他の分割撮像エリアとの境界付近に
おいて監視エリアを設け、複数の分割撮像エリア内の監
視エリアの各撮像信号を抽出する抽出手段と、抽出手段
により抽出された、複数の分割撮像エリアの監視エリア
の各撮像信号間の信号レベル差を検出する検出手段と、
検出手段により検出された信号レベル差に基づいて、各
ラインにおいてその信号レベル差を最小とする補正値を
算出する補正値算出手段と、複数の分割撮像エリアから
出力された各撮像信号毎に、第1のOB信号又は第2の
OB信号を減算してOBクランプされた撮像信号を出力
する複数のOBクランプ回路と、複数のOBクランプ回
路から取り出された複数の分割撮像エリア毎の撮像信号
に対して、補正値算出手段よりの補正値を乗算してレベ
ル調整する調整手段とを有する構成としたものである。
々撮像された撮像信号が、垂直転送及び水平転送されて
対応する出力アンプで個別に増幅されて出力される撮像
装置において、複数の出力アンプの間に製造時ばらつき
などにより発生したゲイン差に基づく複数の分割撮像エ
リアの境界付近での撮像信号の信号レベルの段差を、複
数の分割撮像エリアの監視エリアの各撮像信号間の信号
レベル差を最小にする補正により低減することができ
る。
アが水平方向に複数に分割されると共に、撮像エリアの
左右両端にそれぞれ第1及び第2のOBエリアが設けら
れた固体撮像素子と、固体撮像素子の複数の分割撮像エ
リアから各々出力された撮像信号から、第1及び第2の
OBエリアから各々出力された光学的な黒レベルを示す
第1及び第2のOB信号のうち、いずれかのOB信号を
減算することにより、撮像信号のOBクランプを行うO
Bクランプ処理部とを備えた撮像装置であって、OBク
ランプ処理部を、第1のOBエリアについて、各ライン
毎の第1のOB補正レベルを算出する第1のOB補正レ
ベル算出手段と、第2のOBエリアについて、各ライン
毎の第2のOB補正レベルを算出する第2のOB補正レ
ベル算出手段と、第1のOB補正レベル算出手段からの
全ラインの第1のOB補正レベルを格納し、複数の分割
撮像エリアのうち第1のOBエリアに近い方の分割撮像
エリアの各ラインの撮像信号に対して、格納している第
1のOB補正レベルを出力して減算する第1の補正手段
と、第2のOB補正レベル算出手段からの全ラインの第
2のOB補正レベルを格納し、複数の分割撮像エリアの
うち第2のOBエリアに近い方の分割撮像エリアの各ラ
インの撮像信号に対して、格納している第2のOB補正
レベルを出力して減算する第2の補正手段とを有する構
成としたものである。
うにOBエリアの電荷転送段数の違い(OBエリアの上
部にある画素では転送段数が多く、OBエリアの下部に
ある画素では転送段数が少ない)によるOB信号レベル
の差が顕著に現れる場合でも、撮像エリアの左右にある
第1及び第2のOBエリアのそれぞれについて、各ライ
ン毎の第1及び第2のOB補正レベルを算出して、対応
するラインの撮像信号と減算するようにしたため、正し
いOBクランプ処理ができる。
発明の撮像装置は、第3の発明の第1のOBレベル算出
手段を、第1のOBエリア内に垂直方向及び水平方向共
に複数の画素からなる第1のブロックを複数設け、複数
の第1のブロック内のOB信号レベルの平均値をブロッ
ク別に算出し、それら複数の平均値を基に画面の垂直方
向に補正の傾きを持たせて、各ライン毎の第1のOB補
正レベルを算出する手段であり、第2のOBレベル算出
手段は、第2のOBエリア内に垂直方向及び水平方向共
に複数の画素からなる第2のブロックを複数設け、複数
の第2のブロック内のOB信号レベルの平均値をブロッ
ク別に算出し、それら複数の平均値を基に画面の垂直方
向に補正の傾きを持たせて、各ライン毎の第2のOB補
正レベルを算出する手段としたことを特徴とする。
のOBエリアのそれぞれに複数のブロックを設けて、各
ブロック毎にOB信号レベルの平均値を算出し、それら
の平均値に基づき各ブロック間の複数ラインのOB信号
レベルの画面垂直方向に補正の傾きを持たせたOB補正
レベルを求めて、撮像信号と減算するようにしたため、
正しいOBクランプ処理ができる。
数の第1のブロックの第1のOBエリア内の位置と、複
数の第2のブロックの第2のOBエリア内の位置を、外
部から任意に移動させる手段を更に有することを特徴と
する。これにより、ノイズや固体撮像素子上の画素欠陥
等による影響が最も少ない部分に上記のブロックを移動
させることができる。
て図面と共に説明する。図1は本発明になる撮像装置の
第1の実施の形態のブロック図を示す。この実施の形態
はカメラ一体型VTRに適用された撮像装置で、光学レ
ンズ部1により集光された被写体からの入射光は、固体
撮像素子2に照射されて光電変換される。
成図を示す。同図に示すように、固体撮像素子2は、そ
の撮像面が、水平方向に2分割された撮像エリア21A
及び21Bと、撮像エリア21A、21Bの端に各々設
けられた光学的黒レベル検出エリアであるOBエリア2
2Aと22Bとを有する構成とされ、更に撮像エリア2
1A及びOBエリア22Aの各画素からの電荷が垂直転
送路(図示せず)を垂直転送されて蓄積され、それを水
平転送する水平CCD24Aと、撮像エリア21B及び
OBエリア22Bの各画素からの電荷が垂直転送路(図
示せず)を垂直転送されて蓄積され、それを水平転送す
る水平CCD24Bと、水平CCD24A、24Bから
出力された映像信号を増幅する出力アンプ25A、25
Bとから構成されている。出力アンプ25A及び25B
からは独立に、左右の撮像エリア21A及び21Bで撮
像された映像信号が1ライン毎に出力される。
り、本実施の形態は、従来必要とされる固体撮像素子の
駆動周波数の1/2倍の周波数でシステムを構成するこ
とができ、その結果、従来とほぼ同一のシステムを流用
して高画質な映像を記録媒体に記録することができる。
5Bから、図1の固体撮像素子駆動部12からの駆動信
号に基づき、並列に出力された左右2チャンネルの映像
信号は、図1のアナログ信号処理部3に供給され、ここ
でそれぞれ相関二重サンプリング、自動利得制御(AG
C)等を行われた後、A/D変換部4に供給されてディ
ジタル化される。ディジタル化された2チャンネルの映
像信号は、OBクランプ処理部5で制御部11からの制
御信号に基づき、OBクランプ処理及び後述の固体撮像
素子2の左右の出力アンプのゲイン差調整を施された
後、画素密度変換部6で画素密度変換(単位時間内の画
素間引きなど)されることにより、1チャンネルの映像
信号に変換される。
ネルの映像信号は、ディジタル信号処理部7に供給され
て各種の信号処理が施され、更に所定の標準方式テレビ
ジョン信号データに変換された後、D/A変換部8に供
給されてアナログ信号のテレビジョン信号に変換されて
外部画像表示部9により画像表示される。また、これと
同時に、ディジタル信号処理部7から記録再生に適した
信号形態とされた映像信号が取り出され、VTR記録部
10に供給されて回転ヘッドにより磁気テープに記録さ
れる。
での、固体撮像素子2の左右の出力アンプの出力ゲイン
差の調整動作について、詳細に説明する。図2に示した
出力アンプ25A及び25Bは、同一の固定増幅率とな
るように設計されているが、実際には、その製造時ばら
つきにより、ゲイン差が発生してしまい、その結果、左
右の映像信号の境界面で段差が生じてしまう。
図3に示すようなブロック構成とされる。図2に示した
撮像エリア21Aで撮像された映像信号は、A/D変換
部4でディジタル化されて図3のOBクランプ回路31
Aに供給され、ここでOBエリア22Aからの信号につ
いて複数画素を抽出し、加算平均して得られるレベル
を、無光量時の信号レベルとして、撮像エリア21Aで
撮像された映像信号から減算する公知のクランプ処理さ
れる。また、撮像エリア21Aで撮像された映像信号
は、境界面積算部32Aに供給される。
リア21Bで撮像された映像信号は、A/D変換部4で
ディジタル化されて図3のOBクランプ回路31Bに供
給され、ここでOBエリア22Bからの信号に基づいて
OBクランプ回路31Aと同様の公知のクランプ処理さ
れると共に、境界面積算部32Bに供給される。
ランプ前の入力映像信号を、撮像エリア21A及び21
Bの各境界近傍画素を数画素、例えば8画素抽出して、
それぞれについて加算平均をとる。図3の変化量演算部
33Aは、境界面積算部32Aの出力信号のうち、図2
に231、233、235及び237で示す撮像エリア
21Aの撮像エリア21Bに接した、4つの監視エリア
の各々の各画素の信号を別々に積算する。また、これと
同時に、図3の変化量演算部33Bは、境界面積算部3
2Bの出力信号のうち、図2に232、234、236
及び238で示す撮像エリア21Bの撮像エリア21A
に接した、4つの監視エリアの各々の各画素の信号を別
々に積算する。上記の監視エリア231は監視エリア2
32に、監視エリア233は監視エリア234に、監視
エリア235は監視エリア236に、そして監視エリア
237は監視エリア238にそれぞれ隣接している。
33、235及び237と、監視エリア232、2
34、236及び238のそれぞれは、例えば、図4に
示すような8画素×64ライン分のエリアである。この
監視エリア内の画素は、奇数ラインでは、シアン(C
y)の色フィルタを持つ1画素と、イエロー(Ye)の
色フィルタを持つ1画素からの出力が交互に4画素ずつ
全部で8画素出現し、偶数ラインでは、マゼンタ(M
g)の色フィルタを持つ1画素と、グリーン(G)の色
フィルタを持つ1画素からの出力が交互に4画素ずつ全
部で8画素出現し、各色フィルタ128画素の全部で5
12画素からなる。
235及び237と、監視エリア232、234、23
6及び238のそれぞれの撮像エリア21A、21B上
の位置は、図1における制御部11からの制御によっ
て、任意の位置に移動することができる。
界面積算部32Aの出力信号のうち、4つの監視エリア
231、233、235及び237のそれぞれについて
各画素の信号を別々に積算するのであるが、各監視エリ
ア内の512画素のデータを一括で積算するのではな
く、上記の4つの色フィルタを持つ色毎の128画素毎
に積算を別々に行う。すなわち、変化量演算部33A
は、監視エリア231のシアンの色フィルタを持つ12
8画素の積算値C1、イエローの色フィルタを持つ12
8画素の積算値Y1、マゼンタの色フィルタを持つ12
8画素の積算値M1及びグリーンの色フィルタを持つ1
28画素の積算値G1とを第1の積算部で積算する。
ア232のシアンの色フィルタを持つ128画素の積算
値C2、イエローの色フィルタを持つ128画素の積算
値Y2、マゼンタの色フィルタを持つ128画素の積算
値M2及びグリーンの色フィルタを持つ128画素の積
算値G2とを第2の積算部で積算し、監視エリア23 3
のシアンの色フィルタを持つ128画素の積算値C3、
イエローの色フィルタを持つ128画素の積算値Y3、
マゼンタの色フィルタを持つ128画素の積算値M3及
びグリーンの色フィルタを持つ128画素の積算値G3
とを第3の積算部で積算し、監視エリア234のシアン
の色フィルタを持つ128画素の積算値C4、イエロー
の色フィルタを持つ128画素の積算値Y4、マゼンタ
の色フィルタを持つ128画素の積算値M4及びグリー
ンの色フィルタを持つ128画素の積算値G4とを第4
の積算部で積算する。
界面積算部32Bの出力信号のうち、4つの監視エリア
232、234、236及び238内の各々の512画
素のデータを一括で積算するのではなく、上記の4つの
色フィルタを持つ色毎の128画素毎に積算を別々に行
う。これにより、色フィルタ毎の変調度の違いによる誤
差を吸収し、より正確な段差検出を行うことができる。
Aは、このようにして得られた4つの監視エリア2
31、233、235及び237の各色フィルタを持つ
画素毎の積算値(C1、Y1、M1、G1)、(C2、
Y2、M2、G2)、(C3、Y3、M3、G3)及び
(C4、Y4、M4、G4)のうち、まず、同じシアン
の色フィルタを持つ画素の積算値同士の値(C1、C
2、C3、C4)から、図5に示すような各ラインでの
補正値を算出する。同様にして、変化量演算部33A内
の補間演算部331Aは、イエローの色フィルタを持つ
画素の積算値同士の値(Y1、Y2、Y3、Y4)か
ら、マゼンタの色フィルタを持つ画素の積算値同士の値
(M1、M2、M3、M4)から、グリーンの色フィル
タを持つ画素の積算値同士の値(G1、G2、G3、G
4)からそれぞれ図5に示すような各ラインでの補正値
を算出する。
Bも、上記の補間演算部331Aと同様に、4つの監視
エリア232、234、236及び238の各色フィル
タを持つ画素毎の積算値のうち、同じ色フィルタを持つ
画素の積算値同士の値から各ラインでの補正値を算出す
る。これを毎画面繰り返すことで、信号レベルがある一
定のレベルに収束し、各画面での瞬間的な信号変化によ
る影響を排除し、ノイズによる誤差の影響を低下させ、
より高精度な段差検出を行うことができる。
算部33A及び33Bの出力補正値のうち、8つの監視
エリア231〜238のうち隣り合った2つの監視エリ
アにおいて同一ラインの同一色フィルタの補正値同士で
レベル比較を行い、差分を取って段差値を得た後、線形
補間によってレベル補正値を得る。
おいて同一ラインの同一色フィルタの補正値同士の差分
である段差値(信号レベル差)は、図5にI〜IVで示す
ようになり、レベル比較部34は、これら4つの段差値
から、線形補間により各ラインの段差値を求めて予め用
意したライン数分のレベル比較部34内のバッファに格
納しておき、各ラインに対応した値をもって、各ライン
におけるレベルの比に対応したレベル補正値を得る。
33Aの出力がa、変化量演算部33Bの出力がbであ
った場合、レベル比較部34はレベル比が(a/b)で
あるので、図3の乗算器35Aに対してはレベル補正値
(b/a)を出力してOBクランプ回路31Aの出力信
号に乗算させると共に、乗算器35Bに対してはレベル
補正値1を出力してOBクランプ回路31Bの出力信号
に乗算させる。
製造時ばらつきによるゲイン差に起因した出力ばらつき
を持つ撮像装置においても、図1に示すOBクランプ処
理部5からは、分割された撮像エリア21A及び21B
で段差がでないようにOBクランプ処理された映像信号
を取り出すことができる。この結果、システムを破綻さ
せることなく、固体撮像素子を備えた撮像装置の歩留ま
りを向上させ、コスト削減を図ることができる。
撮像装置のOBクランプ処理部5の他の実施の形態につ
いて説明する。図6は上記の撮像装置のOBクランプ処
理部5の他の実施の形態のブロック図を示す。同図中、
図3と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省
略する。図3に示したOBクランプ処理部5では、左右
の信号レベルを得るための信号を、OBクランプ回路3
1A、31Bの入力前の映像信号をサンプリングして求
めていたが、図6に示すOBクランプ処理部5では、O
Bクランプ回路31A、31BによるOBクランプ処理
及び乗算器35A、35Bによるレベル補正を行った後
の信号をサンプリングする点に特徴がある。
れた、撮像エリア21Aのレベル補正後の映像信号は、
境界面積算部36Aに供給されて図3の境界面積算部3
2Aと同様の積算処理された後変化量演算部37Aに供
給される。一方、乗算器35Bから取り出された、撮像
エリア21Bのレベル補正後の映像信号は、境界面積算
部36Bに供給されて図3の境界面積算部32Bと同様
の積算処理された後変化量演算部37Bに供給される。
変化量演算部37A、37Bは、それぞれ図3の変化量
演算部33A、33Bと同様の変化量演算を行ってレベ
ル補正値を生成し、乗算器35A、35Bに供給する。
1A及び21Bの映像信号のレベル差の補正をフィード
バック構成にする事で、固体撮像素子2の出力アンプ2
5Aと25Bのゲイン差を常に0となるようなレベル制
御を行い、自己管理型のシステムを構築することができ
る。
7の出力信号及び水平・垂直同期信号から、左右の撮像
エリア21A及び21Bの境界位置を検出して、最終的
に信号レベルの差による段差が発生していないかを監視
することにより、更に検出精度を高めることもできる。
ンプ処理部5の各実施の形態は、レベル差検出のため
の、検出用信号のサンプリング位置の違いによるもので
あるが、これらのサンプリング位置のうち、1つ又は複
数のサンプリング位置からの検出情報を組み合わせてシ
ステムを構築することも可能である。
の形態について説明する。図7は本発明になる撮像装置
の第2の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図1
と同一構成部分には、同一符号を付し、その説明を省略
する。この実施の形態はカメラ一体型VTRに適用され
た撮像装置で、光学レンズ部1により集光された被写体
からの入射光は、固体撮像素子14に照射されて光電変
換される。
構成図を示す。同図に示すように、固体撮像素子14
は、その撮像面が、水平方向に2分割された撮像エリア
41A及び41Bと、撮像エリア41A、41Bの端に
各々設けられた光学的黒レベル検出エリアであるOBエ
リア42Aと42Bとを有する構成とされ、更に撮像エ
リア41A及びOBエリア42Aの各画素からの電荷が
垂直転送路(図示せず)を垂直転送されて蓄積され、そ
れを水平転送する水平CCD44Aと、撮像エリア41
B及びOBエリア42Bの各画素からの電荷が垂直転送
路(図示せず)を垂直転送されて蓄積され、それを水平
転送する水平CCD44Bと、図示しない出力アンプか
ら構成されている。水平CCD44A及び44Bからは
独立に、左右の撮像エリア41A及び41Bで撮像され
た映像信号が1ライン毎に出力される。
り、本実施の形態は、従来必要とされる固体撮像素子の
駆動周波数の1/2倍の周波数でシステムを構成するこ
とができ、その結果、従来とほぼ同一のシステムを流用
して高画質な映像を記録媒体に記録することができる。
子駆動部12からの駆動信号に基づき、並列に出力され
た左右2チャンネルの映像信号は、図7のアナログ信号
処理部3、A/D変換部4を経由してOBクランプ処理
部15に供給され、ここで制御部11からの制御信号に
基づき、OBクランプ処理及び後述のOBの信号レベル
差調整を施される。OBクランプ処理部15以降の信号
処理は、図1に示した撮像装置の信号処理と同一であ
る。
5での動作について、図面と共に詳細に説明する。前述
したように、本実施の形態で使用される固体撮像素子1
4は、図8に示したように左右対称な構成となってお
り、撮像エリア41A及びOBエリア42Aから読み出
された映像信号は、1ライン毎に水平CCD44A及び
図示しない出力アンプを経て外部へ出力され、またこれ
と並行して、撮像エリア41B及びOBエリア42Bか
ら読み出された映像信号は、1ライン毎に水平CCD4
4B及び図示しない出力アンプを経て外部へ出力され
る。
Bにおける画素は、フォトダイオード、色フィルタ、オ
ンチップレンズ及び垂直CCD(垂直転送路)を持ち、
中央部の撮像エリア41A及び41Bと同一の構造であ
るが、撮像エリア41A及び41Bとは異なり、OBエ
リア42A及び42Bの画素は遮光されており、外部か
らの入射光はOBエリア42A及び42Bのフォトダイ
オードまでには到達しない。従って、OBエリア42A
及び42Bから出力される信号は、常に光学的な黒レベ
ル(OBレベル)の信号を出力する。
されるOBレベルの信号も各ライン毎に、図8の水平C
CD44A、44B及び図示しない出力アンプを経て外
部へ出力されるが、一方、後段の図7のOBクランプ処
理部15では、入力された各OBエリア42A及び42
Bから出力されるOBレベルデータのうち、各々任意の
4ブロック(図8に示すように、OBエリア42Aでは
ブロック43A1〜43A4、OBエリア42Bではブ
ロック43B1〜43B4)のOBレベルデータについ
て、各ブロック毎に独立して加算する。
ック43B1〜43B4のそれぞれは、例えば、図9に
示すような水平方向16画素、垂直方向64画素の計1
024画素のエリアである。1つのブロック内では、奇
数ラインでは、シアン(Cy)の色フィルタを持つ1画
素と、イエロー(Ye)の色フィルタを持つ1画素から
の出力が交互に8画素ずつ全部で16画素出現し、偶数
ラインでは、マゼンタ(Mg)の色フィルタを持つ1画
素と、グリーン(G)の色フィルタを持つ1画素からの
出力が交互に8画素ずつ全部で16画素出現し、各色フ
ィルタ256画素の全部で1024画素からなる。
ク43A1〜43A4と、ブロック43B1〜43B4
の各々からのOBレベルデータを独立して加算して得ら
れた値の平均値から、各ラインのレベルを算出し、これ
を左右の各撮像エリア41A、41Bから出力される値
からそれぞれ減ずることにより、OBクランプを実現す
る。
とブロック43B1〜43B4のそれぞれのOBエリア
42A、42B上の位置は、図7における制御部11か
らの制御によって、任意の位置に移動することができ、
ノイズや固体撮像素子上の画素欠陥等による影響が最も
少ない部分を積算することが可能である。
成及び動作について更に詳細に説明する。図10は上記
のOBクランプ処理部15の一実施の形態の要部のブロ
ック図を示す。図10はOBクランプ処理部15の左右
撮像エリアのうち一方の撮像エリア用のOBクランプ処
理部を代表して示しており、実際には図10に示す回路
構成が並列に2つ設けられる。
化された2チャンネルの映像信号がOBクランプ処理部
15に供給されるが、そのうちの1チャンネルの映像信
号(ここでは撮像エリア41A及びOBエリア42Aか
らの映像信号とする)が、図10に示すOB BLK積
算部51と減算器54にそれぞれ供給される。OBBL
K積算部51は、撮像エリア41A及びOBエリア42
Aからのディジタル映像信号を入力信号として受け、内
部のOB位置ゲート511により、図7に示した制御部
11からの4つのブロック43A1〜43A4の位置情
報に基づいて、水平同期信号及び垂直同期信号を用い
て、4つのブロック43A1〜43A4のOBレベルデ
ータをゲート出力して図10の加算器512に供給し、
加算器512の出力と加算することで積算する。
ブロック43A1〜43A4の各ブロック毎のOBレベ
ルデータの積算値は、変化量演算部52内の平均化部5
21に供給されて互いに独立に平均化された後、変化量
演算部52内の演算部522で各ライン毎のOB補正レ
ベルが求められる。すなわち、演算部522は、平均化
部521から入力される平均値が、ラインLaからライ
ンLbまでのブロック43A1ではAV1、ラインLc
からラインLdまでのブロック43A2ではAV2、ラ
インLeからラインLfまでのブロック43A3ではA
V3、ラインLgからラインLhまでのブロック43A
4ではAV4とすると、以下の演算を行う。
は(La+Lb)/2、ブロック43A2での垂直方向
の中心位置は(Lc+Ld)/2、ブロック43A3で
の垂直方向の中心位置は(Le+Lf)/2、ブロック
43A4での垂直方向の中心位置は(Lg+Lh)/2
であるので、ブロック43A1の中心画素とブロック4
3A2の中心画素との距離D(A12)は、 D(A12)={(Lc+Ld)/2}−{(La+L
b)/2} となり、そのときのOBレベルの変化量X(A12)
は、 X(A12)=AV2−AV1 である。
A2間の各ラインでのOB補正レベルOBA12(n)
は、ブロック43A1の中心画素からブロック43A2
の中心画素へ向かってのライン数をnとすると、次式で
与えられる。
(A12)+AV1 同様にして、ブロック43A2とブロック43A3間の
各ラインでのOB補正レベルと、ブロック43A3とブ
ロック43A4間の各ラインでのOB補正レベルも求め
られる。
ン数を480とすると、1ライン目からブロック43A
1の中心ラインまでのOB補正レベルOBA01(n)
と、ブロック43A4の中心ラインから480ライン目
までのOB補正レベルOBA45(n)は、それぞれブ
ロック43A1と43A2間の傾き、ブロック43A3
と43A4間の傾きを流用して次式で算出される。
・X(A12)/D(A12) OBA45(n)=n・X(A34)/D(A34)+
AV4
2において得られた各ラインのOB補正レベルを示す。
この各ラインのOB補正レベルは、補正値格納部53内
の480個並列に設けられたレジスタ531のうち、対
応するラインに割り当てられたレジスタにそれぞれ一旦
格納される。その後、映像信号補正時に、水平同期信号
及び垂直同期信号から入力映像信号のライン数を検出
し、その検出ラインに対応したラインのOB補正レベル
を、対応するレジスタ531から補正値格納部53内の
スイッチ回路532により選択して減算器54に供給
し、入力映像信号と減算することにより、OBクランプ
を実現する。
を検出し、OB補正レベルを変化させることにより、よ
り精度の高いOBクランプを行うことができ、多画素の
固体撮像素子14であっても、安定して正しい黒レベル
及び無彩色の再現ができる。その結果、黒レベル変動に
よる映像のシェーディングや低照度時の不自然な色付き
を抑圧することができる。
れるものではなく、例えば、図1及び図3に示した実施
の形態においては、左右の出力アンプ25A、25Bの
製造時ばらつきによるゲイン差検出のためのサンプリン
グ信号として、左右それぞれ任意の4つの監視エリアの
映像信号を抽出し、積算を行い、そこから得られる値を
用いて各ラインにおけるゲイン差を演算によって算出
し、補正を行っているが、これに代わり、各ライン毎に
全てのレベル値を計算し、それぞれのラインにおける補
正レベルを個別に算出し、得られた補正レベルを、図1
及び図3に示した実施の形態と同様に、制御部11内に
設けた補正値格納部に各ライン毎に用意されたバッファ
へ一時的に格納して映像信号の補正を行うようにしても
よい。
れぞれ16画素分の映像信号を抽出し、これらの加算平
均をとることで、そのラインでのレベル差とする。ま
た、各ラインにおいて、異なる2種類の色フィルタを持
つ画素からの出力が1クロック毎に出力されるので、各
色フィルタ毎に8画素ずつの積算を行い、それぞれを減
算することにより、より精度の高いゲイン差補正を実現
することができる。
エリアを水平方向に2分割して信号出力の読み出しを行
う固体撮像素子を用いていたが、これを水平方向に3つ
以上に分割して出力する場合にも、前述の実施の形態と
同一の方法で、それぞれの境界面での信号レベル差を補
正してもよく、あるいは、左右両端の2つのOBエリア
各々に複数のブロックを設けてそのOB信号を抽出し、
積算を行い、そこから得られる値を用いて各ラインにお
けるOB補正レベルを算出し、OBクランプ処理を行う
ようにしてもよい。
A4とブロック43B1〜43B4のそれぞれでOBレ
ベルデータの積算を行う場合、図9に示したように、1
つのブロック内では、奇数ラインでは、シアン(Cy)
の色フィルタを持つ1画素と、イエロー(Ye)の色フ
ィルタを持つ1画素からの出力が交互に8画素ずつ全部
で16画素出現し、偶数ラインでは、マゼンタ(Mg)
の色フィルタを持つ1画素と、グリーン(G)の色フィ
ルタを持つ1画素からの出力が交互に8画素ずつ全部で
16画素出現し、各色フィルタ256画素の全部で10
24画素からなる。
の形態のように上記の1ブロックから出力される102
4画素のデータを一括で積算するのではなく、各色フィ
ルタからの色毎に積算を別々に行うようにしてもよい。
具体的には、図10に示したOB BLK積算部51を
2つ用意し、各ライン毎の積算を行う際に、1画素ずつ
交互に積算回路へ信号を入力し、色別に積算を行う。ま
た、変化量演算部52の積算値を格納するバッファを4
ブロック×4色の計16個にする。すなわち、図10に
おける変化量演算部52及び補正値格納部53について
は、各色フィルタ毎に4チャンネル用意する。これによ
り、クロックの飛び込みやノイズ等による誤差を吸収
し、より正確なOBクランプを行うことができる。
形態では、固体撮像素子14から出力されるOBエリア
42A及び42Bの信号について、各々任意の4ブロッ
クを抽出し、積算を行い、そこから得られる値を用いて
各ラインにおけるOB補正レベルを算出し、OBクラン
プ処理を行っていたが、これに代わり、各ライン毎に全
てのOB値を計算し、それぞれのラインにおけるOB補
正レベルを算出し、得られたOB補正レベルを補正値格
納部53と同様の補正値格納部に各ライン毎に用意され
たバッファへ一時的に格納し、映像信号の補正を行うよ
うにしてもよい。
分のOBエリアを抽出し、これらを積算し、平均をとる
ことで、そのラインでの補正値とする。また、各ライン
において、異なる2種類の色フィルタを持つOB画素の
出力が1クロック毎に出力されるので、上記の例と同様
に、各色フィルタ毎に8画素ずつの積算を行い、それぞ
れを減算することにより、より精度の高いOBクランプ
を実現することができる。
複数の出力アンプの間に製造時ばらつきなどにより発生
したゲイン差に基づく複数の分割撮像エリアの境界付近
での撮像信号の信号レベルの段差を、複数の分割撮像エ
リアの監視エリアの各撮像信号間の信号レベル差を最小
にする補正により低減するようにしたため、複数の分割
撮像エリアから各々の撮像信号を得るシステムとして致
命的になる、出力アンプのゲイン差や温度変化による出
力バッファの出力バラツキによる画面中央部の映像出力
レベルの段差を殆ど発生しないようにできる。これによ
り、本発明によれば、固体撮像素子の歩留まりを向上で
き、コスト削減を図ることができる。
素子のようにOBエリアの電荷転送段数の違い(OBエ
リアの上部にある画素では転送段数が多く、OBエリア
の下部にある画素では転送段数が少ない)によるOB信
号レベルの差が顕著に現れる場合でも、撮像エリアの左
右にある第1及び第2のOBエリアのそれぞれについ
て、各ライン毎の第1及び第2のOB補正レベルを算出
して、対応するラインの撮像信号と減算することによ
り、正しいOBクランプ処理ができるため、撮像エリア
の上下及び左右で基準黒レベルとのオフセットを生じる
ことなく、画面全体にわたって正しい黒レベル及び無彩
色の再現ができ、その結果、黒レベル変動による映像の
シェーディングや低照度の不自然な色付きを抑圧するこ
とができる。
ックの第1のOBエリア内の位置と、複数の第2のブロ
ックの第2のOBエリア内の位置を、外部から任意に移
動させる手段を有することにより、ノイズや固体撮像素
子上の画素欠陥等による影響が最も少ない部分に上記の
ブロックを移動させるようにしたため、より高精度のO
Bクランプ処理ができる。
ロック図である。
である。
図である。
における信号レベル差を示す図である。
ク図である。
ロック図である。
である。
成図である。
ブロック図である。
インにおけるOB補正レベルを示す図である。
43B2、43B3、43B4 OBエリア内のブロッ
ク 51 OB BLK積算部 53 補正値格納部 54 減算器
Claims (4)
- 【請求項1】 撮像エリアが水平方向に複数に分割され
ると共に、前記撮像エリアの左右両端にそれぞれ第1及
び第2のOBエリアが設けられた固体撮像素子と、前記
固体撮像素子の前記複数の分割撮像エリアから各々出力
された撮像信号から、前記第1及び第2のOBエリアか
ら各々出力された光学的な黒レベルを示す第1及び第2
のOB信号のうち、いずれかのOB信号を減算すること
により、前記撮像信号のOBクランプを行うOBクラン
プ処理部とを備えた撮像装置であって、 前記複数の分割撮像エリアの各々に、隣接する他の前記
分割撮像エリアとの境界付近において監視エリアを設
け、前記複数の分割撮像エリア内の前記監視エリアの各
撮像信号を抽出する抽出手段と、 前記抽出手段により抽出された、前記複数の分割撮像エ
リアの前記監視エリアの各撮像信号間の信号レベル差を
検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された前記信号レベル差に基づ
いて、各ラインにおいてその信号レベル差を最小とする
補正値を算出する補正値算出手段と、 前記複数の分割撮像エリアから出力された各撮像信号毎
に、前記第1のOB信号又は前記第2のOB信号を減算
してOBクランプされた撮像信号を出力する複数のOB
クランプ回路と、 前記複数のOBクランプ回路から取り出された前記複数
の分割撮像エリア毎の撮像信号に対して、前記補正値算
出手段よりの補正値を乗算してレベル調整する調整手段
とを有することを特徴とする撮像装置。 - 【請求項2】 撮像エリアが水平方向に複数に分割され
ると共に、前記撮像エリアの左右両端にそれぞれ第1及
び第2のOBエリアが設けられた固体撮像素子と、前記
固体撮像素子の前記複数の分割撮像エリアから各々出力
された撮像信号から、前記第1及び第2のOBエリアか
ら各々出力された光学的な黒レベルを示す第1及び第2
のOB信号のうち、いずれかのOB信号を減算すること
により、前記撮像信号のOBクランプを行うOBクラン
プ処理部とを備えた撮像装置であって、 前記OBクランプ処理部を、 前記第1のOBエリアについて、各ライン毎の第1のO
B補正レベルを算出する第1のOB補正レベル算出手段
と、 前記第2のOBエリアについて、各ライン毎の第2のO
B補正レベルを算出する第2のOB補正レベル算出手段
と、 前記第1のOB補正レベル算出手段からの全ラインの第
1のOB補正レベルを格納し、前記複数の分割撮像エリ
アのうち前記第1のOBエリアに近い方の分割撮像エリ
アの各ラインの撮像信号に対して、格納している前記第
1のOB補正レベルを出力して減算する第1の補正手段
と、 前記第2のOB補正レベル算出手段からの全ラインの第
2のOB補正レベルを格納し、前記複数の分割撮像エリ
アのうち前記第2のOBエリアに近い方の分割撮像エリ
アの各ラインの撮像信号に対して、格納している前記第
2のOB補正レベルを出力して減算する第2の補正手段
とを有する構成としたことを特徴とする撮像装置。 - 【請求項3】 前記第1のOBレベル算出手段は、前記
第1のOBエリア内に垂直方向及び水平方向共に複数の
画素からなる第1のブロックを複数設け、複数の前記第
1のブロック内のOB信号レベルの平均値をブロック別
に算出し、それら複数の平均値を基に画面の垂直方向に
補正の傾きを持たせて、前記各ライン毎の第1のOB補
正レベルを算出する手段であり、前記第2のOBレベル
算出手段は、前記第2のOBエリア内に垂直方向及び水
平方向共に複数の画素からなる第2のブロックを複数設
け、複数の前記第2のブロック内のOB信号レベルの平
均値をブロック別に算出し、それら複数の平均値を基に
画面の垂直方向に補正の傾きを持たせて、前記各ライン
毎の第2のOB補正レベルを算出する手段であることを
特徴とする請求項2記載の撮像装置。 - 【請求項4】 複数の前記第1のブロックの前記第1の
OBエリア内の位置と、複数の前記第2のブロックの前
記第2のOBエリア内の位置を、外部から任意に移動さ
せる手段を更に有することを特徴とする請求項2又は3
記載の撮像装置。
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