信号处理装置及摄像系统的制作方法
【专利说明】信号处理装置及摄像系统
[0001]相关申请的参照
[0002]本申请享受2013年12月5日申请的日本专利申请号2013 — 252058的优先权利益，在本申请中引用该日本专利申请的全部内容。
技术领域
[0003]本发明的实施方式涉及信号处理装置及摄像系统。
【背景技术】
[0004]CMOS图像传感器等摄像传感器中，感光像素取得的信号包含暗电流产生的噪声，感光像素的信号的黑电平有时偏离理想电平。若感光像素的信号的黑电平偏离理想电平，则在对应于多个感光像素信号的图像中,有可能产生浮白(white floating)或沉黑(blacksinking)。因此，期望高精度地校正感光像素的信号的黑电平。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的课题在于提供一种例如能高精度地校正感光像素的信号的黑电平的信号处理装置及摄像系统。
[0006]一实施方式的信号处理装置处理从摄像传感器输出的信号，所述摄像传感器具有配置了多个感光像素的感光区域与配置了多个遮光像素的遮光区域，其特征在于，具备:
[0007]预积分部，在第I积分区域中，对所述遮光区域中的多个第I遮光像素的信号进行积分平均；
[0008]正式积分部，在对应于所述预积分部的积分平均结果而确定的第2积分区域中，对所述遮光区域中的多个第2遮光像素的信号进行积分平均；以及
[0009]校正部，对应于所述正式积分部的积分平均结果而确定基准黑电平，并使用所确定的基准黑电平来校正感光像素的信号的黑电平。
[0010]另一实施方式的摄像系统的特征在于，具备:
[0011]具有配置了多个感光像素的感光区域与配置了多个遮光像素的遮光区域的摄像传感器；以及
[0012]处理从所述摄像传感器输出的信号的权利要求1所述的信号处理装置。
[0013]根据上述构成的信号处理装置及摄像系统，例如能高精度地校正感光像素的信号的黑电平。
【附图说明】
[0014]图1是表示实施方式中的OB箝位电路的构成的图。
[0015]图2是表示实施方式中的OB箝位电路的动作的图。
[0016]图3是表示实施方式中的OB箝位电路的动作的图。
[0017]图4是表示实施方式中的OB箝位电路的动作的图。
[0018]图5是表示采用涉及基本方式的固体摄像装置的摄像系统的构成的图。
[0019]图6是表示采用涉及基本方式的固体摄像装置的摄像系统的构成的图。
[0020]图7是表示涉及基本方式的摄像传感器的电路构成的图。
[0021]图8是表示涉及基本方式的信号处理装置的电路构成的图。
[0022]图9是表示基本方式中的OB箝位电路的构成的图。
[0023]图10是表示基本方式中的OB箝位电路的动作的图。
[0024]图11是表示基本方式中的OB箝位电路的动作的图。
【具体实施方式】
[0025]以下，参照附图来详细说明涉及实施方式的固体摄像装置。另外，本发明不由该实施方式限定。
[0026](实施方式)
[0027]在说明涉及实施方式的固体摄像装置5i之前，说明涉及基本方式的固体摄像装置5。固体摄像装置5例如用于图5及图6所示的摄像系统I。图5及图6是表示摄像系统I的概略构成的图。
[0028]摄像系统I例如既可以是数码相机、数码摄像机等，也可以是将相机模块用于电子设备而得到的装置(例如带相机的便携终端等)。摄像系统I如图6所示，具备摄像部2及后级处理部3。摄像部2例如是相机模块。摄像部2具有摄像光学系统4及固体摄像装置5。后级处理部3具有ISP (Image Signal Processor) 6,存储部7,及显不部8。
[0029]摄像光学系统4具有摄影透镜47，半反射镜43，机械快门46，透镜44，棱镜45，及取景器48。摄影透镜47具有摄影透镜47a、47b、光圈(未图示)、及透镜驱动机构47c。光圈配置在摄影透镜47a与摄影透镜47b之间，调节向摄影透镜47b引导的光量。图5中，示例地表示摄影透镜47具有2个摄影透镜47a、47b的情况，但摄影透镜47也可具有多个摄影透镜。
[0030]固体摄像装置5配置在摄影透镜47的预定成像面上。例如，摄影透镜47使入射的光折射后，经由半反射镜43及机械快门46，向固体摄像装置5的摄像面引导，在固体摄像装置5的摄像面(像素阵列12)形成被摄体的像。固体摄像装置5生成对应于被摄体像的图像信号。
[0031]固体摄像装置5如图7所示，具有摄像传感器10，及信号处理装置11。图7是表示固体摄像装置5的电路构成的图。摄像传感器10例如既可以是CMOS图像传感器，也可以是CXD图像传感器。摄像传感器10具有像素阵列12，垂直移位寄存器13，定时控制部15，相关双采样部(CDS电路)16，模拟数字转换部(ADC电路)17，线存储器18，水平移位寄存器19，及基准电压产生部20。
[0032]像素阵列12中，多个像素被2维地排列。各像素具有光电转换部。光电转换部例如是光电二极管，生成对应于感光的光量的像素信号。即，像素阵列12生成对应于向各像素入射的入射光量的图像信号(模拟信号)。生成的图像信号通过定时控制部15及垂直移位寄存器13，从像素P向⑶S电路16侧读出，经⑶S电路16 / ADC电路17转换成图像信号(数字信号)，保持在线存储器18中。此时，ADC电路17使用从基准电压产生部20提供的斜坡电压，进行AD转换。线存储器18中保持的各列的像素信号(Vout)被水平移位寄存器19依次选择，输出到信号处理装置11。信号处理装置11对图像信号进行信号处理，生成图像数据。将生成的图像数据输出到ISP6。
[0033]图5所示的透镜驱动机构47c根据ISP6(参照图6)的控制，沿光轴OP驱动摄影透镜47b。例如，ISP6根据AF(Aut0 Focus,自动对焦)功能，求出焦点调节信息，根据焦点调节信息，控制透镜驱动机构47c，将摄影透镜47a、47b调节为对焦状态(对焦:just focused)。
[0034]图7所示的摄像传感器10在像素阵列12中设置有用于摄像被摄体的有效像素区域(感光区域)123。有效像素区域123中，多个有效像素(感光像素)P3被2维地排列。各有效像素P3构成为，至少光电转换部不被遮光，光电转换部感光入射的光，并能对应于所感光的光量而输出由光电转换部取得的像素信号。该有效像素P3取得的信号，包含暗电流产生的噪声，有效像素P3的信号的黑电平有时偏离理想电平。若有效像素P3的信号的黑电平偏离理想电平，则在与多个有效像素P3的信号对应的图像中，有可能产生浮白或沉黑。
[0035]因此，像素阵列12中，为了调整及校正有效像素P3的信号的黑电平，设置有FBC用光学黑体(optical black)区域(FBC区域)124，垂直光学黑体区域(V0B区域)121及水平光学黑体区域(Η0Β区域)122。
[0036]FBC用光学黑体区域(第2遮光区域)124中配置多个遮光像素P4，例如多个遮光像素P4被2维地排列。对于各遮光像素P4而言，至少光电转换部被遮光，例如遮光像素P4的整体被上层遮光膜(例如金属膜)遮光。各遮光像素P4构成为，能输出被遮光的状态下的由光电转换部取得的像素信号，作为基准信号。
[0037]垂直光学黑体区域(遮光区域)121中配置多个遮光像素P1，例如多个遮光像素Pl被2维地排列。对于各遮光像素Pl而言，至少光电转换部被遮光，例如遮光像素Pl的整体被上层遮光膜(例如金属膜)遮光。各遮光像素Pl构成为，能输出被遮光的状态下的光电转换部取得的像素信号，作为基准信号。
[0038]同样，水平光学黑体区域122中配置多个遮光像素P2，例如多个遮光像素P2被2维地排列。各遮光像素P2至少光电转换部被遮光，例如遮光像素P2的整体被上层遮光膜(例如金属膜)遮光。各遮光像素P2构成为，能输出被遮光的状态下的光电转换部取得的像素信号，作为基准信号。
[0039]图7所示的垂直移位寄存器13根据定时控制部15的控制，例如从图7中的上方起依次选择像素阵列12中的行，将选择到的行中包含的多个像素的信号并行传送到CDS电路16。传送到⑶S电路16的各列的像素信号由ADC电路17进行A / D转换，保持在线存储器18中后，传送到信号处理装置11。与之对应，信号处理装置11使用FBC用光学黑体区域124的遮光像素P4的信号及垂直光学黑体区域121的遮光像素Pl的信号，调整及校正有效像素的信号的黑电平。
[0040]例如，FBC用光学黑体区域124中的遮光像素P4的信号先于垂直光学黑体区域121中的遮光像素Pl的信号，从摄像传感器10输出。与之对应，信号处理装置11使用FBC用光学黑体区域124中的遮光像素P4的信号，模拟地调整有效像素的信号的黑电平。
[0041]例如，信号处理装置11中事先设定基准黑电平Vfbc，作为与FBC用光学黑体区域124中的遮光像素P4的信号对应的黑电平的目标值。信号处理装置11求出对像素信号的模拟增益进行指定的箝位参数CP后，提供给摄像传感器10的基准电压产生部20，以使遮光像素P4的信号的黑电平变为基准黑电平Vfbc。与之对应，摄像传感器10的基准电压产生部20对应于箝位参数CP，确定使基准电压(斜坡电压)Vref产生时的斜率，并以确定的斜率，产生基准电压(斜坡电压)Vref，提供给ADC电路17。由此，ADC电路17使用从基准电压产生部20提供的斜坡电压，进行AD转换。此时，由ADC电路17生成的像素计数值变为，像素信号的电平对应于由基准黑电平Vfbc箝位后的电平的值。信号处理装置11接受该被箝位后的像素信号(像素计数值)，以使该像素信号的黑电平变为基准黑电平Vfbc的方式，再次求出箝位参数CP后，提供给摄像传感器10的基准电压产生部20。这样，信号处理装置11 一边进行反馈控制，一边以使像素信号的黑电平收敛于基准黑电平Vfbc的方式、进行求出箝位参数CP的反馈箝位处理。
[0042]该反馈箝位处理通过调整像素信号的模拟增益，来箝位像素信号，但有时根据环境温度，模拟增益与箝位参数的关系会变动。由此，有时难以使像素信号的黑电平与基准黑电平Vfbc —致，即难以使像素信号的黑电平相对于基准黑电平Vfbc而收敛于允许范围内。因此，信号处理装置11将被模拟调整后的有效像素的信号的黑电平，按照垂直光学黑体区域121中的遮光像素Pl的信号而数字地校正。
[0043]例如，信号处理装置11如图8所示具有:黑电平补偿电路(FBC电路)112、光学黑