JP4039788B2

JP4039788B2 - Imaging apparatus and driving method thereof

Info

Publication number: JP4039788B2
Application number: JP2000131892A
Authority: JP
Inventors: 邦博今村; 俊哉藤井; 義久嶋津
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-05-01
Filing date: 2000-05-01
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2020-05-01
Also published as: JP2001313864A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、行列配列された複数の光電変換素子からなる固体撮像素子により異なる駆動モードで被写体を撮像する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、固体撮像素子として例えばＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅの略語とする）により被写体を撮像し、そのＣＣＤから出力される撮像信号を電気処理（アナログ形式あるいはデジタル形式での信号処理）して、被写体の映像信号を生成する撮像装置が利用されており、この撮像装置として、特に近年では、撮像信号をデジタル処理するデジタルスチルカメラが、一般ユーザにも広く利用されるようになってきている。
【０００３】
このようなデジタルスチルカメラ業界においては、固体撮像素子（おもにＣＣＤ）の高画素化にともない、銀塩カメラのように、クリアで高精細な画質に対する需要が高まっている。
【０００４】
その反面、固体撮像素子の画素数の増加にともなう１画素あたりのセルサイズの縮小化に起因するノイズの増加が無視できないものになっている。
このような従来の撮像装置について、デジタルスチルカメラを一例に挙げて以下に説明する。
【０００５】
図１は従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。図１において、１００は固体撮像素子であるＣＣＤ、１０１はＣＤＳ（ＣｏｒｒｅｌａｔｅｄＤｏｕｂｌｅＳａｍｐｌｉｎｇの略語とする）部、１０２はアナログクランプ部、１０３は自動利得調整（ＡＧＣ）部、１０４はアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ）部、１０５はデジタルクランプ処理部、１０６はＹＣ処理部、１０７は複数のメモリ素子からなる画像データ記録部、１０８は液晶表示素子などの画像表示部である。
【０００６】
以上のように構成された撮像装置について、その動作を以下に説明する。
まず、図１に示すデジタルスチルカメラには「モニタモード」と「静止画モード」の２つの駆動モードが存在し、前者のモニタモードは、ＣＣＤ１００から定期的な間隔で画素間引きを行いながら撮像信号を出力し、撮影における画角などを決定するために最終的に画像表示部１０８へと表示するモードであり、後者の静止画モードは、ＣＣＤ１００を駆動する際に垂直ＣＣＤ部の高速転送による電荷掃き出し期間が存在するモードで、通常、静止画を撮像する際に用いられるモードであり、「静止画撮像モード」として用いられる。
【０００７】
以上のような従来の撮像装置における２つの駆動モードについて、その動作を以下に説明する。
まず、モニタモードにおいては、ＣＣＤ１００に対して、被写体である撮像対象からの光が入力され、ＣＣＤ１００上に配置された光電変換素子であるフォトダイオードで光電変換される。その後、ＮＴＳＣ等の規格に準拠するために特定の画素を行単位に間引いて、垂直ＣＣＤに読み出し、垂直・水平ＣＣＤによって転送され、出力アンプを介してＣＣＤ１００の出力を得る。一方、静止画モードでは、垂直ＣＣＤの電荷を、高速転送期間を設けて掃き出す処理が行われる。
【０００８】
その後、両モードに共通して、ＣＣＤ１００に起因するノイズを減少させるためのＣＤＳ１０１において、ノイズが除去される。アナログクランプ部１０２において、黒レベルを決定するために、ＣＣＤ１００に配置されたＯＢ部（ＯｐｔｉｃａｌＢｌａｃｋ部の略語とする）からの出力信号を用いて得られたＯＢレベルを元に、アナログ的なラインクランプを行う。
【０００９】
そして、ＡＧＣ部１０３でアナログクランプ部１０２からの出力信号のゲインを調整し、Ａ／Ｄ部１０４で、そのアナログ／デジタル変換動作によって、アナログ値であったＣＣＤ出力信号が、デジタル値に変換される。
【００１０】
その後、モニタモードでは、デジタルクランプ処理部１０５において、フィールドクランプ手段１０５ｂにより、１Ｖ（垂直）期間のＯＢ部からの出力信号を加算平均し、ＯＢ部の１画面全体の平均値をＯＢデータとして、次のフィールドの画素信号データから減算処理を行うことで、フィールドクランプ処理が施される。
【００１１】
一方、静止画モードの時には、デジタルクランプ処理部１０５においては、モニタモードから移行する際、一画面分のＯＢデータの平均値を得るために、一度全画面をメモリブロック１０５ａに書き込み、そのメモリブロック１０５ａからの読み込みを行う際に、フィールドクランプ手段１０５ｂにより、メモリ書き込みを行った際に得たＯＢレベルを用いてフィールドクランプ処理を行う。
【００１２】
その処理結果が、両モード共通に、デジタルクランプ処理部１０５のインターフェース手段１０５ｃを通じて出力され、その処理結果に基づいてＹＣ処理部１０６において、ＣＣＤ１００の表面上に配置したカラーフィルタ配列に準拠した信号をＹＣ信号へと変換する。その後に、画像表示部１０８において、例えば液晶表示素子（ＬＣＤ）に画像表示する。また、画像データ記録部１０７において、画像をＪＰＥＧ等に圧縮変換した後に、複数のメモリ素子からなる記録媒体に出力し記録される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような従来の撮像装置においては、図１に示すように、アナログクランプ部１０２の他に、フィールドクランプ手段１０５ｂが唯一のクランプ手段として設けられたデジタルクランプ処理部１０５を有し、装置の駆動モードに係わらず、デジタルクランプ処理部１０５におけるフィールドクランプ手段１０５ｂのみを用いてデジタルＯＢクランプ処理を行っていた。
【００１４】
このようなシステム構成において、撮像モードとして静止画モードで駆動した場合、図２に示すように、垂直ＣＣＤの高速転送期間２００である電荷の掃き出し期間が存在し、この掃き出し期間は、スミア・暗電流等のノイズ成分が垂直ＣＣＤを高速転送することにより出力部を介して排出されるので、ＯＢ信号は存在できない無効期間出力２０１となる。
【００１５】
従って、上記の無効期間出力２０１となる掃き出し期間中にはＯＢクランプを停止しなければならないため、アナログクランプパルスを停止しなければならず、アナログクランプ部１０２のＯＢレベルは大きく変動する可能性があり、結果として、垂直ＣＣＤの高速転送による電荷の掃きだし期間直後において、瞬時に最適なアナログクランプのＯＢレベルを得ることが難しく、そのアナログ回路の時定数の大きさによって、Ｖサグ（段差）２０２等のノイズの原因になるが、このＶサグ２０２は後段のデジタルクランプ処理部１０５におけるフィールドクランプ手段１０５ｂで除去することが不可能であるという問題点を有していた。
【００１６】
くわえて、デジタルスチルカメラにおいては、モニタモードから静止画モードに駆動が変化され、その駆動モードが変化した際にモニタモードにおいてＣＣＤ１００からは画素間引きをしているので、画素間引きを行っていない静止画モードとＯＢレベルを比較すると有意の差があり、デジタルクランプ処理部１０５におけるデジタルクランプの最適なＯＢレベルを得ることができない。
【００１７】
そのため、モニタモードから移行した直後の静止画モード用のＯＢレベルを決定するために、最低１フレーム以上ＣＣＤ取り込みの完了を待って、そのデータを用いてＯＢクランプ処理を行わなければならず、撮影処理の高速化という点においても大きなネックになるという問題点を有していた。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、静止画モードにおけるＶサグ（段差）等のノイズの除去、及びＯＢデータを得るために撮像信号を１画面以上取り込みを待ってクランプを行う必要がないことによる撮像処理の高速化を実現することができる撮像装置およびその駆動方法を提供する。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明の撮像装置およびその駆動方法は、任意に選択された駆動モードに対して、任意のＯＢクランプのモードを選択することが可能になり、駆動モードとしてモニタモードで駆動した際には、ＯＢクランプの手段としてフィールドクランプ手段を選択してフィールドクランプ処理し、また静止画モードで駆動した際には、ＯＢクランプの手段としてラインクランプ手段を選択してラインクランプ処理することを特徴とする。
【００２０】
以上により、従来除去が困難であった静止画モードにおけるＶサグ（段差）等のノイズの除去、及び従来のようにＯＢデータを得るために撮像信号を１画面以上取り込みを待ってクランプを行う必要がないことによる撮像処理の高速化を実現することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の撮像装置は、２次元的に行列状に配列された複数の光電変換素子からなる固体撮像素子を備え、前記複数の光電変換素子に対する駆動状態が異なる静止画モードおよびモニタモードを有するとともに、前記固体撮像素子により被写体を撮像し、前記固体撮像素子から出力される撮像信号を電気処理して、前記被写体の映像信号を生成する撮像装置において、前記固体撮像素子からの撮像信号をフィールドクランプ処理する手段と、前記固体撮像素子からの撮像信号をラインクランプ処理する手段と、前記静止画モードに対応させて前記ラインクランプ処理を行い、前記モニタモードに対応させて前記フィールドクランプ処理を行うように切り替える手段とを設けた構成とする。
【００２２】
請求項２に記載の撮像装置の駆動方法は、請求項１に記載の撮像装置の駆動方法であって、複数の光電変換素子に対する駆動モードとして静止画モードおよびモニタモードを切り替えて固体撮像素子により被写体を撮像し、その固体撮像素子から出力される撮像信号を電気処理して被写体の映像信号を生成するに際し、前記静止画モードに対応させて前記固体撮像素子からの撮像信号に対するラインクランプ処理を行い、前記モニタモードに対応させて前記固体撮像素子からの撮像信号に対するフィールドクランプ処理を行うように切り替える方法とする。
【００２３】
これらの構成および方法によると、任意に選択された駆動モードに対して、任意のＯＢクランプのモードを選択することが可能になり、駆動モードとしてモニタモードで駆動した際には、ＯＢクランプの手段としてフィールドクランプ手段を選択してフィールドクランプ処理し、また静止画モードで駆動した際には、ＯＢクランプの手段としてラインクランプ手段を選択してラインクランプ処理する。
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態を示す撮像装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
図３は本実施の形態の撮像装置におけるＯＢクランプ処理部の機能を示すブロック図である。図３に示すように、この撮像装置は、その撮像システムＳ１からＯＢクランプ処理部Ｂ１に対して現在の駆動モードの通知３００を行い、その駆動モード通知３００を基にＯＢクランプ処理部Ｂ１がクランプのモードを切り替える処理を行うための機能を有するモード別クランプ処理部３０１を備えている。
【００２５】
図４は図３に示すクランプモードの切り替え処理を行う機能を有する一実施の形態の撮像装置であるデジタルスチルカメラの構成を示すブロック図であり、その動作を以下に説明する。
【００２６】
図４に示されるデジタルスチルカメラは、モニタモードと静止画モードの二つの駆動モードを有する撮像システムであり、その動作は先ず、図４に示すデジタルスチルカメラに対して、その外部または内部に設けられた駆動モード切り替え部Ｍ１からの駆動モード信号４００、４０２により現在の駆動モードが通知される。
【００２７】
その駆動モード信号４００によって、固体撮像素子であるＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅの略語とする）４０１に対する駆動モードが変更され、さらに、駆動モード信号４０２によって、ＯＢクランプ処理を行うデジタルクランプ処理部４０７に対しても、同様の駆動モードの通知が行われる。
【００２８】
そして、ＣＣＤ４０１で光電変換され出力された信号はＣＤＳ（ＣｏｒｒｅｌａｔｅｄＤｏｕｂｌｅＳａｍｐｌｉｎｇの略語とする）４０３において相関二重サンプリング処理され、アナログクランプ処理部４０４においてアナログクランプ処理が施される。
【００２９】
このとき、撮像装置がモニタモードで駆動されている場合は、高速転送による電荷の排出期間が存在せず、またモニタモードにおいては、ＮＴＳＣやＰＡＬ等の規格に適合させる目的で画素の間引きが行われているために、垂直ＣＣＤに読み出されなかった画素の行アドレスに対応した垂直ＣＣＤの暗電流成分によるノイズが撮像信号に混入し、Ｓ／Ｎ比が劣化した状態になっている。
【００３０】
また、撮像装置が静止画モードで駆動されている場合には、高速転送期間が存在するために、高速転送期間直後においてＯＢレベルを決定することが困難になり、結果として、アナログクランプ部４０４において図５（ｃ）に示すようなＶサグ（段差）を生じた状態になっている。
【００３１】
その後、両駆動モードについてもＡＧＣ部４０５においてゲインが調整され、Ａ／Ｄ部４０６においてＡ／Ｄ変換される。
そしてデジタルクランプ処理部４０７においてデジタルクランプ処理が施されるわけであるが、本実施の形態の撮像装置では、駆動モード信号４０２によって、ＯＢクランプ処理を行うデジタルクランプ処理部４０７に対して現在の撮像装置の駆動モードが通知されており、このデジタルクランプ処理部４０７において、従来では単一のクランプ処理（フィールドクランプ処理のみ）しか行えなかったが、撮像装置の駆動モードに応じて、例えば「モニタモードに対しては、フィールドクランプ手段４０７ａにより、１Ｖ（垂直）期間にＯＢ部を加算平均し、そのＯＢ部の１画面全体の平均値をＯＢデータとして、次のフィールドの画素信号データから減算処理を行うことでクランプ処理を行うフィールドクランプ処理を実行する」、および「静止画モードに対しては、ラインクランプ手段４０７ｂにより、１Ｈ（水平）以上の期間にＯＢ部を加算平均し、例えば４Ｈライン（１Ｈライン以上でＳ／Ｎを確保可能なライン数）の平均値を、ＯＢデータとして、次のＨラインの画素信号データから減算処理を行うことでクランプ処理を行うラインクランプ処理を実行する」というように、フィールドクランプ処理およびラインクランプ処理の各クランプ処理から、撮像装置の駆動モードの特性において最適なクランプ処理を選択し、実行することが可能になっている。
【００３２】
次に、「モニタモード時」と「静止画モード時」において、クランプモードを変化させた時の動作を説明する。
撮像装置をモニタモードで駆動している場合には、従来の単一デジタルクランプ処理しか行えないシステムにおいて、ラインクランプ処理を行うことで発生していた、ＯＢデータのバラツキによるライン毎のノイズが低減される。
【００３３】
また、撮像装置を静止画モードで駆動している場合には、従来の単一のデジタルクランプ処理しか行えないシステムにおいて、アナログクランプ部４０４で撮像装置が静止画モードで駆動されていた場合発生していたＶサグ（段差）は、デジタルクランプ処理部４０７において、ラインクランプ手段４０７ｂによるラインクランプ処理が選択可能であるので、Ｖサグ（段差）等の垂直方向に変化するＯＢ部のノイズ成分を大幅に抑圧することが可能である。また、ラインクランプ手段４０７ｂによるラインクランプ処理では、フィールドクランプ手段４０７ａによるフィールドクランプ処理のように、ＯＢデータを得るために１画面以上ＣＣＤ取り込みを行った上でクランプする処理する必要でないので、高速な撮影及び出力が可能となる。
【００３４】
以上のように処理された撮像信号が、駆動モード信号４０２に基づく撮像装置の駆動モードに応じて、切り替え手段４０７ｃを通じてデジタルクランプ処理部４０７から出力され、その後、ＹＣ処理部４０８でＹＣ処理され、画像データ記録部４０９において、記録媒体に書き込まれるか、または液晶表示素子などの画像表示部４１０に入力され液晶パネル上に画像表示される。
【００３５】
以上のように、ＯＢクランプ処理を行うデジタルクランプ処理部４０７のフィールドクランプ手段４０７ａおよびラインクランプ手段４０７ｂに対して駆動モードを通知する機能と、デジタルクランプ処理部４０７に対して処理に共通部分の多い複数のクランプ処理機能をもたせ、そのクランプ処理機能を駆動モード別に機能させることにより、静止画モードに適しているラインクランプ処理を選択することで、従来のデジタルクランプ処理部１０５でフィールドクランプ処理のみを用いていたことによって、図６に示すように発生していたラインクランプのレベル差によるライン毎のノイズを、図８に示すように除去することが可能であるとともに、図７に示すように、除去が困難であった図５に示すようなアナログクランプ部１０２のＶサグ（段差）を除去することが可能である。このことによって、格段の画質の向上を図ることが可能である。
【００３６】
また、従来の撮像装置において、モニタモードから静止画モードにモードを変更した直後の静止画撮像においては、垂直ＣＣＤの駆動モードの変更に起因する暗電流成分差による絶対ＯＢレベルの変動のために、図９に示すように、フィールドクランプの性質上必要であったＯＢデータを得るために１画面以上のＣＣＤ取り込みを行ってクランプ処理を行うことが不要となることから、撮影の高速化も実現可能であり、図１０に示すように、従来には必要であったデータ取り込み用のメモリブロック１０５ａも不要となる。さらに、前述の機能を実現するにあたり、大幅な回路の増加を伴わず実現することが大きな特徴である。したがって、その実用的効果は極めて大である。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、任意に選択された駆動モードに対して、任意のＯＢクランプのモードを選択することが可能になり、駆動モードとしてモニタモードで駆動した際には、ＯＢクランプの手段としてフィールドクランプ手段を選択してフィールドクランプ処理し、また静止画モードで駆動した際には、ＯＢクランプの手段としてラインクランプ手段を選択してラインクランプ処理することができる。
【００３８】
そのため、従来除去が困難であった静止画モードにおけるＶサグ（段差）等のノイズの除去、及び従来のようにＯＢデータを得るために撮像信号を１画面以上取り込みを待ってクランプを行う必要がないことによる撮像処理の高速化を実現することができる。
【００３９】
また、フィールドクランプおよびラインクランプ等のそれぞれのＯＢクランプ処理の間には類似部分が多いため、既存の回路に対しても大きな変更を加えることなく、回路規模的にもあまり大きくならずに、容易に画質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の撮像装置の構成を示すブロック図
【図２】同従来例におけるアナログクランプ部の静止画モード時の動作説明図
【図３】本発明の実施の形態の撮像装置におけるＯＢクランプ処理部の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態の撮像装置の構成を示すブロック図
【図５】従来の撮像装置における静止画モードでフィールドクランプを行った場合の問題説明図
【図６】同従来例におけるモニタモードでラインクランプを行った場合の問題説明図
【図７】本発明の実施の形態の撮像装置における静止画モードでラインクランプを行った場合の説明図
【図８】同実施の形態におけるモニタモードでフィールドクランプを行った場合の説明図
【図９】従来の撮像装置におけるモニタモードから静止画モードへの移行時にフィールドクランプのみを行った場合の問題説明図
【図１０】本発明の実施の形態の撮像装置におけるモニタモードから静止画モードへの移行時にラインクランプとフィールドクランプとが切り換え可能な場合の説明図
【符号の説明】
４００駆動モード信号（ＣＣＤ切り替え用）
４０１固体撮像素子（ＣＣＤ）
４０２駆動モード信号（クランプ処理切り替え用）
４０３相関二重サンプリング部（ＣＤＳ）
４０４アナログクランプ部
４０５自動利得調整部（ＡＧＣ）
４０６アナログ／デジタル変換部（Ａ／Ｄ）
４０７デジタルクランプ処理部
４０８ＹＣ処理部
４０９画像データ記録部
４１０画像表示部
Ｍ１駆動モード切り替え部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image pickup apparatus that picks up an image of a subject in different drive modes using a solid-state image pickup element including a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a matrix.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a solid-state imaging device, for example, a subject is imaged by a CCD (abbreviation of Charge Coupled Device), and an imaging signal output from the CCD is subjected to electric processing (signal processing in an analog format or a digital format). An imaging apparatus that generates a video signal is used, and as this imaging apparatus, in particular, in recent years, a digital still camera that digitally processes an imaging signal has been widely used by general users.
[0003]
In such a digital still camera industry, with an increase in the number of pixels of a solid-state imaging device (mainly CCD), there is an increasing demand for clear and high-definition image quality like a silver salt camera.
[0004]
On the other hand, the increase in noise due to the reduction in the cell size per pixel with the increase in the number of pixels of the solid-state imaging device cannot be ignored.
Such a conventional imaging apparatus will be described below by taking a digital still camera as an example.
[0005]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a conventional imaging apparatus. In FIG. 1, 100 is a CCD which is a solid-state imaging device, 101 is a CDS (correlated double sampling) unit, 102 is an analog clamp unit, 103 is an automatic gain adjustment (AGC) unit, and 104 is analog / digital conversion ( (A / D) section, 105 is a digital clamp processing section, 106 is a YC processing section, 107 is an image data recording section composed of a plurality of memory elements, and 108 is an image display section such as a liquid crystal display element.
[0006]
The operation of the imaging apparatus configured as described above will be described below.
First, the digital still camera shown in FIG. 1 has two drive modes, a “monitor mode” and a “still image mode”. The former monitor mode is an image pickup signal obtained by thinning out pixels from the CCD 100 at regular intervals. Is output to the image display unit 108 in order to determine the angle of view in photographing, and the latter still image mode is a charge due to high-speed transfer of the vertical CCD unit when the CCD 100 is driven. This is a mode in which there is a sweep-out period, and is usually a mode used when capturing a still image, and is used as a “still image capturing mode”.
[0007]
The operation of the two drive modes in the conventional imaging apparatus as described above will be described below.
First, in the monitor mode, light from an imaging target that is a subject is input to the CCD 100 and is photoelectrically converted by a photodiode that is a photoelectric conversion element disposed on the CCD 100. Thereafter, in order to comply with a standard such as NTSC, specific pixels are thinned out in units of rows, read out to a vertical CCD, transferred by a vertical / horizontal CCD, and an output of the CCD 100 is obtained through an output amplifier. On the other hand, in the still image mode, a process of sweeping out the charge of the vertical CCD by providing a high-speed transfer period is performed.
[0008]
Thereafter, in both modes, the noise is removed in the CDS 101 for reducing noise caused by the CCD 100. In the analog clamp unit 102, in order to determine the black level, an analog line is obtained based on the OB level obtained by using the output signal from the OB unit (abbreviation of Optical Black unit) arranged in the CCD 100. Clamp.
[0009]
Then, the AGC unit 103 adjusts the gain of the output signal from the analog clamp unit 102, and the A / D unit 104 converts the CCD output signal, which is an analog value, into a digital value by the analog / digital conversion operation. The
[0010]
After that, in the monitor mode, the digital clamp processing unit 105 adds and averages the output signals from the OB unit in the 1V (vertical) period by the field clamp unit 105b, and uses the average value of one entire screen of the OB unit as OB data. A field clamp process is performed by performing a subtraction process on the pixel signal data of the next field.
[0011]
On the other hand, in the still image mode, when shifting from the monitor mode, the digital clamp processing unit 105 once writes the entire screen into the memory block 105a in order to obtain the average value of the OB data for one screen. When reading from 105a, the field clamp means 105b performs field clamp processing using the OB level obtained at the time of memory writing.
[0012]
The processing result is output through the interface unit 105c of the digital clamp processing unit 105 in common to both modes. Based on the processing result, the YC processing unit 106 outputs a signal based on the color filter array arranged on the surface of the CCD 100. Convert to YC signal. Thereafter, the image display unit 108 displays an image on a liquid crystal display element (LCD), for example. Further, after the image data recording unit 107 compresses and converts the image into JPEG or the like, the image is output and recorded on a recording medium including a plurality of memory elements.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional imaging apparatus as described above, as shown in FIG. 1, in addition to the analog clamp unit 102, the field clamp unit 105b includes a digital clamp processing unit 105 provided as the only clamp unit. Regardless of the driving mode, the digital OB clamping process is performed using only the field clamping means 105b in the digital clamping processing unit 105.
[0014]
In such a system configuration, when driving in the still image mode as the imaging mode, as shown in FIG. 2, there is a charge sweeping period which is a high-speed transfer period 200 of the vertical CCD, and this sweeping period is smear / darkness. Since noise components such as current are discharged through the output unit by high-speed transfer of the vertical CCD, an invalid period output 201 in which an OB signal cannot exist is obtained.
[0015]
Therefore, since the OB clamp must be stopped during the sweep period that becomes the invalid period output 201, the analog clamp pulse must be stopped, and the OB level of the analog clamp unit 102 may vary greatly. As a result, it is difficult to instantaneously obtain the optimum OB level of the analog clamp immediately after the charge sweeping period due to the high-speed transfer of the vertical CCD, and the V sag (step) 202 depends on the time constant of the analog circuit. However, this V sag 202 has a problem that it cannot be removed by the field clamp means 105b in the digital clamp processing unit 105 at the subsequent stage.
[0016]
In addition, in the digital still camera, the drive is changed from the monitor mode to the still image mode, and when the drive mode is changed, the pixels are thinned out from the CCD 100 in the monitor mode. When the image mode and the OB level are compared, there is a significant difference, and the digital clamp optimum OB level in the digital clamp processing unit 105 cannot be obtained.
[0017]
Therefore, in order to determine the OB level for the still image mode immediately after shifting from the monitor mode, it is necessary to wait at least one frame for completion of CCD capture and perform OB clamp processing using that data. There was also a problem that it became a big bottleneck in terms of speeding up the processing.
[0018]
The present invention solves the above-described conventional problems, and removes noise such as V sag (step) in the still image mode, and clamps after capturing one or more screens of an imaging signal in order to obtain OB data. Provided are an imaging device and a driving method thereof that can realize high-speed imaging processing due to the absence of necessity.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the imaging apparatus and the driving method thereof according to the present invention can select an arbitrary OB clamp mode with respect to an arbitrarily selected driving mode, and the monitor mode is selected as the driving mode. When driving with the OB clamp, the field clamp unit is selected as the OB clamp unit and the field clamp process is performed. When driven in the still image mode, the line clamp unit is selected as the OB clamp unit and the line clamp process is performed. It is characterized by doing.
[0020]
As described above, noise removal such as V sag (step) in the still image mode, which has been difficult to remove in the past, and clamping to wait for capturing one or more image signals to obtain OB data as in the past. Therefore, it is possible to realize high-speed imaging processing.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An imaging apparatus according to claim 1 of the present invention includes a solid-state imaging device including a plurality of photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally in a matrix, and still image modes having different driving states for the plurality of photoelectric conversion elements. In the imaging device that has a monitor mode, images a subject with the solid-state imaging device, and electrically processes an imaging signal output from the solid-state imaging device to generate a video signal of the subject. A field clamp process for the image pickup signal, a line clamp process for the image pickup signal from the solid-state image sensor, the line clamp process corresponding to the still image mode, and the monitor mode corresponding to the monitor mode. A means for switching to perform field clamp processing is provided.
[0022]
The image pickup apparatus drive method according to claim 2 is the image pickup apparatus drive method according to claim 1, wherein a still image mode and a monitor mode are switched as drive modes for a plurality of photoelectric conversion elements, and the solid image pickup element is used. When a subject is imaged and an imaging signal output from the solid-state imaging device is electrically processed to generate a video signal of the subject, line clamp processing is performed on the imaging signal from the solid-state imaging device in correspondence with the still image mode. And switching to perform field clamp processing on the image signal from the solid-state image sensor in correspondence with the monitor mode .
[0023]
According to these configurations and methods, it becomes possible to select an arbitrary OB clamp mode with respect to an arbitrarily selected drive mode. When driving in the monitor mode as the drive mode, the OB clamp means The field clamp means is selected and field clamp processing is performed, and when driven in the still image mode, the line clamp means is selected as OB clamp means and line clamp processing is performed.
[0024]
Hereinafter, an imaging apparatus showing an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
FIG. 3 is a block diagram illustrating functions of the OB clamp processing unit in the imaging apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the imaging apparatus notifies the OB clamp processing unit B1 of the current drive mode from the imaging system S1, and the OB clamp processing unit B1 clamps based on the drive mode notification 300. A mode-specific clamp processing unit 301 having a function for performing the process of switching the mode is provided.
[0025]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a digital still camera which is an image pickup apparatus according to an embodiment having a function of performing the clamp mode switching process shown in FIG. 3, and the operation will be described below.
[0026]
The digital still camera shown in FIG. 4 is an imaging system having two drive modes, a monitor mode and a still image mode. The operation is first provided outside or inside the digital still camera shown in FIG. The current drive mode is notified by the drive mode signals 400 and 402 from the drive mode switching unit M1.
[0027]
The drive mode for the CCD (abbreviation of Charge Coupled Device) 401, which is a solid-state imaging device, is changed by the drive mode signal 400, and further, for the digital clamp processing unit 407 that performs the OB clamp processing by the drive mode signal 402. However, the same drive mode notification is performed.
[0028]
A signal photoelectrically converted and output by the CCD 401 is subjected to correlated double sampling processing in a CDS (abbreviation of correlated double sampling) 403, and analog clamp processing is performed in an analog clamp processing unit 404.
[0029]
At this time, when the image pickup apparatus is driven in the monitor mode, there is no charge discharging period due to high-speed transfer. In the monitor mode, pixel thinning is performed for the purpose of conforming to standards such as NTSC and PAL. Therefore, noise due to the dark current component of the vertical CCD corresponding to the row address of the pixel that has not been read out by the vertical CCD is mixed in the imaging signal, and the S / N ratio is deteriorated.
[0030]
Further, when the image pickup apparatus is driven in the still image mode, since there is a high-speed transfer period, it becomes difficult to determine the OB level immediately after the high-speed transfer period. As a result, the analog clamp unit 404 In this state, a V sag (step) as shown in FIG.
[0031]
Thereafter, in both drive modes, the AGC unit 405 adjusts the gain, and the A / D unit 406 performs A / D conversion.
The digital clamp processing unit 407 performs digital clamp processing. However, in the imaging apparatus of the present embodiment, the current imaging is performed on the digital clamp processing unit 407 that performs OB clamping processing by the drive mode signal 402. In the digital clamp processing unit 407, only a single clamping process (only the field clamping process) can be conventionally performed in the digital clamp processing unit 407. However, according to the driving mode of the imaging apparatus, for example, “monitor mode” For this, the field clamp means 407a adds and averages the OB portion in a 1V (vertical) period, and uses the average value of the entire screen of the OB portion as OB data to perform subtraction processing from the pixel signal data of the next field. Execute field clamp processing to perform clamp processing by performing ``, and For the still image mode, the line clamp means 407b adds and averages the OB portion during a period of 1H (horizontal) or more, for example, the average value of 4H lines (number of lines that can secure S / N for 1H lines or more). As the OB data, imaging is performed from each clamp process of the field clamp process and the line clamp process as follows. It is possible to select and execute an optimum clamping process in the characteristics of the driving mode of the apparatus.
[0032]
Next, the operation when the clamp mode is changed in the “monitor mode” and the “still image mode” will be described.
When the imaging device is driven in the monitor mode, the noise per line due to the variation in the OB data, which is generated by performing the line clamp processing, is reduced in the system that can perform only the single digital clamp processing in the related art. Is done.
[0033]
In addition, when the image pickup apparatus is driven in the still image mode, it occurs when the image pickup apparatus is driven in the still image mode by the analog clamp unit 404 in a conventional system that can perform only a single digital clamp process. Since the V-sag (step) that has been used can be selected by the line clamp means 407b in the digital clamp processing unit 407, the noise component of the OB unit that changes in the vertical direction, such as V-sag (step), is greatly increased. It is possible to suppress it. Further, in the line clamping process by the line clamping unit 407b, it is not necessary to perform the clamping process after capturing the CCD for one or more screens in order to obtain OB data, unlike the field clamping process by the field clamping unit 407a. Shooting and output are possible.
[0034]
The imaging signal processed as described above is output from the digital clamp processing unit 407 through the switching unit 407c according to the driving mode of the imaging device based on the driving mode signal 402, and then YC-processed by the YC processing unit 408. In the image data recording unit 409, the image data is written on a recording medium or input to the image display unit 410 such as a liquid crystal display element, and an image is displayed on the liquid crystal panel.
[0035]
As described above, the function of notifying the drive mode to the field clamp unit 407a and the line clamp unit 407b of the digital clamp processing unit 407 that performs the OB clamp processing, and the digital clamp processing unit 407 have many common parts in processing. By providing a plurality of clamp processing functions and selecting the line clamp processing suitable for the still image mode by operating the clamp processing functions for each drive mode, the conventional digital clamp processing unit 105 performs only the field clamp processing. As a result, the noise for each line due to the level difference between the line clamps generated as shown in FIG. 6 can be removed as shown in FIG. 8, and as shown in FIG. V of the analog clamp portion 102 as shown in FIG. It is possible to remove grayed the (step). As a result, the image quality can be remarkably improved.
[0036]
Further, in the conventional imaging apparatus, in still image imaging immediately after changing the mode from the monitor mode to the still image mode, due to the fluctuation of the absolute OB level due to the dark current component difference resulting from the change of the driving mode of the vertical CCD. As shown in FIG. 9, since it is not necessary to perform the clamping process by capturing the CCD of one or more screens in order to obtain the OB data necessary for the nature of the field clamp, it is possible to increase the shooting speed. This is possible, and as shown in FIG. 10, the memory block 105a for capturing data, which has been necessary in the prior art, is also unnecessary. Further, in realizing the above-described functions, it is a great feature that it is realized without a significant increase in circuits. Therefore, its practical effect is extremely great.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an arbitrary OB clamp mode can be selected with respect to an arbitrarily selected drive mode. When the monitor mode is driven as the drive mode, the OB clamp is selected. The field clamp means can be selected as the means for performing field clamp processing, and when driven in the still image mode, the line clamp means can be selected as the OB clamp means for line clamp processing.
[0038]
For this reason, it is necessary to perform clamping after waiting for capturing one or more screens of an imaging signal in order to remove noise such as V sag (step) in the still image mode, which has been difficult to remove in the past, and to obtain OB data as in the past. Therefore, it is possible to realize high-speed imaging processing.
[0039]
In addition, since there are many similar parts between the OB clamping processes such as field clamping and line clamping, it is easy to make existing circuits without making any significant changes and without increasing the circuit scale. The image quality can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a conventional imaging device. FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of an analog clamp unit in still image mode in the conventional example. FIG. 3 is an OB clamp in an imaging device according to an embodiment of the invention. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram for explaining a problem when field clamping is performed in a still image mode in a conventional imaging apparatus. FIG. 6 is an explanatory diagram of problems when line clamping is performed in the monitor mode in the conventional example. FIG. 7 is an explanatory diagram of when line clamping is performed in the still image mode in the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention. 8 is an explanatory diagram when field clamping is performed in the monitor mode according to the embodiment. FIG. 9 is a diagram showing a field at the time of transition from the monitor mode to the still image mode in the conventional imaging apparatus. FIG. 10 is a diagram illustrating a problem when only clamping is performed. FIG. 10 is a diagram illustrating switching between line clamp and field clamp when shifting from the monitor mode to the still image mode in the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention. Explanation of]
400 Drive mode signal (for CCD switching)
401 Solid-state imaging device (CCD)
402 Drive mode signal (for clamping process switching)
403 Correlated Double Sampling Unit (CDS)
404 Analog clamp 405 Automatic gain adjuster (AGC)
406 Analog / digital converter (A / D)
407 Digital clamp processing unit 408 YC processing unit 409 Image data recording unit 410 Image display unit M1 Drive mode switching unit

Claims

２次元的に行列状に配列された複数の光電変換素子からなる固体撮像素子を備え、前記複数の光電変換素子に対する駆動状態が異なる静止画モードおよびモニタモードを有するとともに、前記固体撮像素子により被写体を撮像し、前記固体撮像素子から出力される撮像信号を電気処理して、前記被写体の映像信号を生成する撮像装置において、
前記固体撮像素子からの撮像信号をフィールドクランプ処理する手段と、
前記固体撮像素子からの撮像信号をラインクランプ処理する手段と、
前記静止画モードに対応させて前記ラインクランプ処理を行い、前記モニタモードに対応させて前記フィールドクランプ処理を行うように切り替える手段と
を設けたことを特徴とする撮像装置。A solid-state imaging device comprising a plurality of photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally in a matrix, having a still image mode and a monitor mode in which driving states for the plurality of photoelectric conversion elements are different, and subjecting the solid-state imaging device to a subject In an imaging device that generates an image signal of the subject by electrically processing an imaging signal output from the solid-state imaging device,
Means for field-clamping an imaging signal from the solid-state imaging device;
Means for line-clamping an imaging signal from the solid-state imaging device;
An image pickup apparatus comprising: a switching unit configured to perform the line clamp processing corresponding to the still image mode and to perform the field clamp processing corresponding to the monitor mode .

請求項１に記載の撮像装置の駆動方法であって、
複数の光電変換素子に対する駆動モードとして静止画モードおよびモニタモードを切り替えて固体撮像素子により被写体を撮像し、その固体撮像素子から出力される撮像信号を電気処理して被写体の映像信号を生成するに際し、
前記静止画モードに対応させて前記固体撮像素子からの撮像信号に対するラインクランプ処理を行い、
前記モニタモードに対応させて前記固体撮像素子からの撮像信号に対するフィールドクランプ処理を行うように切り替える
ことを特徴とする撮像装置の駆動方法。A driving method of an imaging apparatus according to claim 1,
When a still image mode and a monitor mode are switched as driving modes for a plurality of photoelectric conversion elements, a subject is imaged by a solid-state imaging device, and an imaging signal output from the solid-state imaging device is electrically processed to generate a video signal of the subject. ,
Line clamp processing is performed on the imaging signal from the solid-state imaging device in correspondence with the still image mode,
A method for driving an imaging apparatus, wherein switching is performed so that field clamp processing is performed on an imaging signal from the solid-state imaging device in correspondence with the monitor mode .