(57)【要約】  光学レンズ４と、光学レンズ４により結像された被写体の像を撮像信号に変換するＣＭＯＳイメージセンサ６と、ＣＭＯＳイメージセンサ６からの撮像信号に所定の処理を施すための信号処理回路２６と、信号処理回路２６からの出力信号を増幅させるための信号増幅回路２８と、光学レンズ４を通してＣＭＯＳイメージセンサ６の受光面１６に入射する光量を調節するための絞り手段８と、絞り手段８を駆動するための駆動手段１０と、駆動手段１０を駆動制御するための駆動制御回路３０と、を備えている。信号処理回路２６からの出力信号が第１の所定値を超えると、駆動制御回路３０は、複数の絞り羽根２０が絞り方向に移動されるように駆動手段１０を駆動制御する。また、信号処理回路２６からの出力信号が第１の所定値よりも低下すると、駆動制御回路３０は、複数の絞り羽根２０が開放方向に移動されるように駆動手段１０を駆動制御する。
2010032541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズと、前記光学レンズにより結像された被写体の像を撮像信号に変換するＣＭＯＳイメージセンサと、前記ＣＭＯＳイメージセンサからの撮像信号に所定の処理を施すための信号処理回路と、前記信号処理回路からの出力信号を増幅させるための信号増幅回路と、前記光学レンズを通して前記ＣＭＯＳイメージセンサの受光面に入射する光量を調節するための絞り手段と、前記絞り手段を駆動するための駆動手段と、前記駆動手段を駆動制御するための駆動制御回路と、を備え、
前記絞り手段は、絞り開口を形成する複数の絞り羽根を有し、前記複数の絞り羽根は、前記絞り開口を縮径させる絞り方向及び前記絞り開口を拡径させる開放方向に移動自在に構成され、また、前記ＣＭＯＳイメージセンサ、前記信号処理回路及び前記信号増幅回路は第１の回路群を構成し、前記駆動制御回路及び／又は前記駆動手段は第２の回路群を構成し、前記第１及び第２の回路群は同一のチップ上に設けられ、前記駆動制御回路の入力側は、前記信号処理回路の出力側と前記信号増幅回路の入力側との間に電気的に接続されており、
前記信号処理回路からの出力信号が第１の所定値を超えると、前記駆動制御回路は、前記複数の絞り羽根が前記絞り方向に移動されるように前記駆動手段を駆動制御し、また、前記信号処理回路からの出力信号が前記第１の所定値よりも低下すると、前記駆動制御回路は、前記複数の絞り羽根が前記開放方向に移動されるように前記駆動手段を駆動制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記絞り開口の開口径が最小値と最大値との間にあるときには、前記複数の絞り羽根が前記駆動手段によって前記絞り方向又は前記開放方向に移動されるとともに、前記信号処理回路からの出力信号が前記信号増幅回路によって増幅されることにより、前記信号増幅回路からの出力信号が前記第１の所定値に補正され、また、前記絞り開口の開口径が最大値となると、前記信号処理回路からの出力信号が前記信号増幅回路によって増幅されることにより、前記信号増幅回路からの出力信号が前記第１の所定値に補正されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記駆動制御回路はコンデンサを含み、また前記駆動手段はコイルを含んでおり、前記駆動制御回路の前記コンデンサ及び／又は前記駆動手段の前記コイルの少なくとも一部は、高誘電体により形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記複数の絞り羽根を駆動させるための駆動コイルと、前記複数の絞り羽根を制動させるための制動コイルと、を有するガルバノメータから構成され、
前記駆動制御回路は、誤差アンプと、前記誤差アンプの非反転入力端子に電気的に接続される基準信号発生源と、前記誤差アンプの反転入力端子に電気的に接続される積分回路と、を含み、前記誤差アンプの出力端子には前記駆動コイルの一端部が電気的に接続され、また前記誤差アンプの前記非反転入力端子と前記反転入力端子との間には、前記制動コイル及び抵抗素子が電気的に直列接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
光学レンズと、前記光学レンズにより結像された被写体の像を撮像信号に変換するＣＭＯＳイメージセンサと、前記ＣＭＯＳイメージセンサからの撮像信号に所定の処理を施すための信号処理回路と、前記信号処理回路からの出力信号を増幅させるための信号増幅回路と、前記信号増幅回路からの出力信号を検知するための信号検知手段と、前記光学レンズを通して前記ＣＭＯＳイメージセンサの受光面に入射する光量を調節するための絞り手段と、前記絞り手段を駆動するための駆動手段と、前記駆動手段を駆動制御するための駆動制御回路と、を備え、
前記絞り手段は、絞り開口を形成する複数の絞り羽根を有し、前記複数の絞り羽根は、前記絞り開口を縮径させる絞り方向及び前記絞り開口を拡径させる開放方向に移動自在に構成され、また、前記駆動制御回路の入力側は前記信号増幅回路の出力側に電気的に接続され、前記信号増幅回路は、前記信号処理回路からの出力信号を増幅させる増幅状態と、前記信号処理回路からの出力信号を増幅させない非増幅状態とに保持され、
前記信号処理回路からの出力信号が第１の所定値を超えると、前記駆動制御回路は、前記複数の絞り羽根が前記絞り方向に移動されるように前記駆動手段を駆動制御し、また、前記信号処理回路からの出力信号が前記第１の所定値よりも低下すると、前記駆動制御回路は、前記複数の絞り羽根が前記開放方向に移動されるように前記駆動手段を駆動制御するように構成され、
前記絞り開口の開口径が最小値と最大値との間にあり、且つ前記信号検知手段により検知された出力信号が前記第１の所定値よりも低い第２の所定値を超えているときには、前記信号増幅回路は前記非増幅状態に保持され、前記複数の絞り羽根が前記駆動手段によって前記絞り方向又は前記開放方向に移動されることにより、前記信号増幅回路からの出力信号が前記第１の所定値に補正され、また、前記絞り開口の開口径が最大値となり、且つ前記信号検知手段により検知された出力信号が前記第２の所定値まで低下すると、前記信号増幅回路は前記増幅状態に保持され、前記信号処理回路からの出力信号が前記信号増幅回路によって増幅されることにより、前記信号増幅回路からの出力信号が前記第２の所定値に補正されることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記ＣＭＯＳイメージセンサ、前記信号処理回路及び前記信号増幅回路は第１の回路群を構成し、前記駆動制御回路及び／又は前記駆動手段は第２の回路群を構成し、前記第１及び第２の回路群は同一のチップ上に設けられ、前記駆動制御回路はコンデンサを含み、また前記駆動手段はコイルを含んでおり、前記駆動制御回路の前記コンデンサ及び／又は前記駆動手段の前記コイルの少なくとも一部は、高誘電体により形成されることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記複数の絞り羽根を駆動させるための駆動コイルと、前記複数の絞り羽根を制動させるための制動コイルと、を有するガルバノメータから構成され、
前記駆動制御回路は、誤差アンプと、前記誤差アンプの非反転入力端子に電気的に接続される基準信号発生源と、前記誤差アンプの反転入力端子に電気的に接続される積分回路と、を含み、前記誤差アンプの出力端子には前記駆動コイルの一端部が電気的に接続され、また前記誤差アンプの前記非反転入力端子と前記反転入力端子との間には、前記制動コイル及び抵抗素子が電気的に直列接続されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば家庭用デジタルビデオカメラや監視カメラなどに搭載され、ＣＭＯＳイメージセンサを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサと比較して、消費電力が少なく、高速で駆動することができるなどの利点を有している。このため、近年では、例えば家庭用デジタルビデオカメラや監視カメラなどに搭載される撮像装置には、ＣＭＯＳイメージセンサを用いたタイプのものが急速に普及している。【０００３】
このタイプの撮像装置は、光学レンズと、光学レンズにより結像された被写体の像を撮像信号に変換するＣＭＯＳイメージセンサと、ＣＭＯＳイメージセンサからの撮像信号に所定の処理を施すための信号処理回路と、ＣＭＯＳイメージセンサからの撮像信号に基づいてＣＭＯＳイメージセンサの露光時間を自動的に調節するための電子絞り回路と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。この撮像装置では、ＣＭＯＳイメージセンサにおいて生成された撮像信号（電気信号）が電荷として蓄積され、この蓄積された電荷が電子絞り回路により所要の通りに出力されることによって、電荷の蓄積期間、即ち露光時間が調節される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２８４９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来の撮像装置では、常時光が光学レンズを通してＣＭＯＳイメージセンサの受光面に入射されるので、長時間の露光によって受光面が変色されるおそれがあり、また色収差が発生し易くなる。それ故に、撮像装置により撮像して得られた映像又は画像には色にじみや変色などが発生し、画質が著しく損われるという問題がある。【０００６】
本発明の目的は、良好な画質を得ることができる撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の撮像装置では、光学レンズと、前記光学レンズにより結像された被写体の像を撮像信号に変換するＣＭＯＳイメージセンサと、前記ＣＭＯＳイメージセンサからの撮像信号に所定の処理を施すための信号処理回路と、前記信号処理回路からの出力信号を増幅させるための信号増幅回路と、前記光学レンズを通して前記ＣＭＯＳイメージセンサの受光面に入射する光量を調節するための絞り手段と、前記絞り手段を駆動するための駆動手段と、前記駆動手段を駆動制御するための駆動制御回路と、を備え、
前記絞り手段は、絞り開口を形成する複数の絞り羽根を有し、前記複数の絞り羽根は、前記絞り開口を縮径させる絞り方向及び前記絞り開口を拡径させる開放方向に移動自在に構成され、また、前記ＣＭＯＳイメージセンサ、前記信号処理回路及び前記信号増幅回路は第１の回路群を構成し、前記駆動制御回路及び／又は前記駆動手段は第２の回路群を構成し、前記第１及び第２の回路群は同一のチップ上に設けられ、前記駆動制御回路の入力側は、前記信号処理回路の出力側と前記信号増幅回路の入力側との間に電気的に接続されており、
前記信号処理回路からの出力信号が第１の所定値を超えると、前記駆動制御回路は、前記複数の絞り羽根が前記絞り方向に移動されるように前記駆動手段を駆動制御し、また、前記信号処理回路からの出力信号が前記第１の所定値よりも低下すると、前記駆動制御回路は、前記複数の絞り羽根が前記開放方向に移動されるように前記駆動手段を駆動制御することを特徴とする。【０００８】
また、本発明の請求項２に記載の撮像装置では、前記絞り開口の開口径が最小値と最大値との間にあるときには、前記複数の絞り羽根が前記駆動手段によって前記絞り方向又は前記開放方向に移動されるとともに、前記信号処理回路からの出力信号が前記信号増幅回路によって増幅されることにより、前記信号増幅回路からの出力信号が前記第１の所定値に補正され、また、前記絞り開口の開口径が最大値となると、前記信号処理回路からの出力信号が前記信号増幅回路によって増幅されることにより、前記信号増幅回路からの出力信号が前記第１の所定値に補正されることを特徴とする。【０００９】
また、本発明の請求項３に記載の撮像装置では、前記駆動制御回路はコンデンサを含み、また前記駆動手段はコイルを含んでおり、前記駆動制御回路の前記コンデンサ及び／又は前記駆動手段の前記コイルの少なくとも一部は、高誘電体により形成されることを特徴とする。【００１０】
また、本発明の請求項４に記載の撮像装置では、前記駆動手段は、前記複数の絞り羽根を駆動させるための駆動コイルと、前記複数の絞り羽根を制動させるための制動コイルと、を有するガルバノメータから構成され、
前記駆動制御回路は、誤差アンプと、前記誤差アンプの非反転入力端子に電気的に接続される基準信号発生源と、前記誤差アンプの反転入力端子に電気的に接続される積分回路と、を含み、前記誤差アンプの出力端子には前記駆動コイルの一端部が電気的に接続され、また前記誤差アンプの前記非反転入力端子と前記反転入力端子との間には、前記制動コイル及び抵抗素子が電気的に直列接続されていることを特徴とする。【００１１】
また、本発明の請求項５に記載の撮像装置では、光学レンズと、前記光学レンズにより結像された被写体の像を撮像信号に変換するＣＭＯＳイメージセンサと、前記ＣＭＯＳイメージセンサからの撮像信号に所定の処理を施すための信号処理回路と、前記信号処理回路からの出力信号を増幅させるための信号増幅回路と、前記信号増幅回路からの出力信号を検知するための信号検知手段と、前記光学レンズを通して前記ＣＭＯＳイメージセンサの受光面に入射する光量を調節するための絞り手段と、前記絞り手段を駆動するための駆動手段と、前記駆動手段を駆動制御するための駆動制御回路と、を備え、
前記絞り手段は、絞り開口を形成する複数の絞り羽根を有し、前記複数の絞り羽根は、前記絞り開口を縮径させる絞り方向及び前記絞り開口を拡径させる開放方向に移動自在に構成され、また、前記駆動制御回路の入力側は前記信号増幅回路の出力側に電気的に接続され、前記信号増幅回路は、前記信号処理回路からの出力信号を増幅させる増幅状態と、前記信号処理回路からの出力信号を増幅させない非増幅状態とに保持され、
前記信号処理回路からの出力信号が第１の所定値を超えると、前記駆動制御回路は、前記複数の絞り羽根が前記絞り方向に移動されるように前記駆動手段を駆動制御し、また、前記信号処理回路からの出力信号が前記第１の所定値よりも低下すると、前記駆動制御回路は、前記複数の絞り羽根が前記開放方向に移動されるように前記駆動手段を駆動制御するように構成され、
前記絞り開口の開口径が最小値と最大値との間にあり、且つ前記信号検知手段により検知された出力信号が前記第１の所定値よりも低い第２の所定値を超えているときには、前記信号増幅回路は前記非増幅状態に保持され、前記複数の絞り羽根が前記駆動手段によって前記絞り方向又は前記開放方向に移動されることにより、前記信号増幅回路からの出力信号が前記第１の所定値に補正され、また、前記絞り開口の開口径が最大値となり、且つ前記信号検知手段により検知された出力信号が前記第２の所定値まで低下すると、前記信号増幅回路は前記増幅状態に保持され、前記信号処理回路からの出力信号が前記信号増幅回路によって増幅されることにより、前記信号増幅回路からの出力信号が前記第２の所定値に補正されることを特徴とする。【００１２】
また、本発明の請求項６に記載の撮像装置では、前記ＣＭＯＳイメージセンサ、前記信号処理回路及び前記信号増幅回路は第１の回路群を構成し、前記駆動制御回路及び／又は前記駆動手段は第２の回路群を構成し、前記第１及び第２の回路群は同一のチップ上に設けられ、前記駆動制御回路はコンデンサを含み、また前記駆動手段はコイルを含んでおり、前記駆動制御回路の前記コンデンサ及び／又は前記駆動手段の前記コイルの少なくとも一部は、高誘電体により形成されることを特徴とする。【００１３】
また、本発明の請求項７に記載の撮像装置では、前記駆動手段は、前記複数の絞り羽根を駆動させるための駆動コイルと、前記複数の絞り羽根を制動させるための制動コイルと、を有するガルバノメータから構成され、
前記駆動制御回路は、誤差アンプと、前記誤差アンプの非反転入力端子に電気的に接続される基準信号発生源と、前記誤差アンプの反転入力端子に電気的に接続される積分回路と、を含み、前記誤差アンプの出力端子には前記駆動コイルの一端部が電気的に接続され、また前記誤差アンプの前記非反転入力端子と前記反転入力端子との間には、前記制動コイル及び抵抗素子が電気的に直列接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に記載の撮像装置によれば、絞り手段は、絞り方向及び開放方向に移動自在に構成された複数の絞り羽根を有しているので、この複数の絞り羽根によって絞り開口を通してＣＭＯＳイメージセンサに入射される光量を調節することができる。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサの受光面が長時間の露光によって変色されるおそれがなく、また色収差も発生し難くなり、それ故に、撮像装置により撮像して得られた映像又は画像に色にじみや変色などが発生するのを抑制することができ、良好な画質を得ることができる。また、駆動制御回路の入力側は、信号処理回路の出力側と信号増幅回路の入力側との間に電気的に接続されているので、信号増幅回路により増幅された出力信号が駆動制御回路に送給されることがない。従って、ＣＭＯＳイメージセンサの受光面に入射された光量が実際の光量よりも大きいと駆動制御回路が誤認識するのを防止することができ、これにより複数の絞り羽根の駆動制御を正確に行うことができ、信号処理回路からの出力信号の補正を正確に行うことができる。【００１５】
また、本発明の請求項２に記載の撮像装置によれば、絞り開口の開口径が最小値と最大値との間にあるときには、複数の絞り羽根の駆動によって出力信号の補正が優先的に行われ、補正しきれなかった分が信号増幅回路による増幅により補正されることにより、信号増幅回路からの出力信号の補正を正確に行うことができる。また、絞り開口の開口径が最大値となると、信号増幅回路による増幅によって出力信号の補正が行われることにより、絞り開口が最大まで開放された後においても、出力信号の補正を確実に行うことができる。【００１６】
また、本発明の請求項３に記載の撮像装置によれば、駆動制御回路のコンデンサ及び／又は駆動手段のコイルの少なくとも一部は、高誘電体によって形成されるので、次のようにチップを小型化することができる。駆動制御回路のコンデンサは、例えば積分回路のコンデンサなどから構成され、高誘電体の一部がコンデンサの誘電体を形成するようになるので、コンデンサの誘電体の比誘電率を高めることができる。コンデンサの容量をある程度（例えば、０．１〜１μＦ程度）確保するためには、コンデンサの面積を大きくしなければならないが、上述のようにコンデンサの誘電体の比誘電率を高めることができるので、コンデンサの面積を小さくした場合であっても、コンデンサの容量をある程度確保することができ、コンデンサを小型化することができる。また、駆動手段のコイルは、例えばガルバノメータの駆動コイル及び制動コイルなどから構成され、高誘電体の一部がコイルを形成するようになる。これにより、コイルの単位面積当たりの電流量が大きくなるので、コイルの大きさを小さくした場合であっても所定の電流量を確保することができ、コイルを小型化することができる。上述のように、駆動制御回路のコンデンサ及び／又は駆動手段のコイルを小型化することによって、チップを小型化することができる。なお、高誘電体の材料としては、例えば酸化ハフニウムや酸化チタン、酸化タンタル、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムなどを用いることができる。【００１７】
また、本発明の請求項４に記載の撮像装置によれば、１つの誤差アンプによって駆動コイルに駆動電流を流すことができるとともに、制動コイルに誘導起電力を発生させることができ、駆動制御回路の構成を簡単なものとすることができる。【００１８】
また、本発明の請求項５に記載の撮像装置によれば、絞り手段は、絞り方向及び開放方向に移動自在に構成された複数の絞り羽根を有しているので、この複数の絞り羽根によって絞り開口を通してＣＭＯＳイメージセンサに入射される光量を調節することができる。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサの受光面が長時間の露光によって変色されるおそれがなく、また色収差も発生し難くなり、それ故に、撮像装置により撮像して得られた映像又は画像に色にじみや変色などが発生するのを抑制することができ、良好な画質を得ることができる。また、絞り開口の開口径が最小値と最大値との間にあり、且つ出力信号が第２の所定値を超えているときには、複数の絞り羽根の駆動によって出力信号が第１の所定値に補正され、また、絞り開口の開口径が最大値となり、且つ出力信号が第２の所定値まで低下すると、信号増幅回路による増幅によって出力信号が第２の所定値に補正される。これにより、絞り開口が最大まで開放された後においても、信号処理回路からの出力信号を第２の所定値に確実に保持することができる。【００１９】
また、本発明の請求項６に記載の撮像装置によれば、第１及び第２の回路群は同一のチップ上に設けられ、駆動制御回路のコンデンサ及び／又は駆動手段のコイルの少なくとも一部は、高誘電体によって形成されるので、次のようにチップを小型化することができる。駆動制御回路のコンデンサは、例えば積分回路のコンデンサなどから構成され、高誘電体の一部がコンデンサの誘電体を形成するようになるので、コンデンサの誘電体の比誘電率を高めることができる。コンデンサの容量をある程度（例えば、０．１〜１μＦ程度）確保するためには、コンデンサの面積を大きくしなければならないが、上述のようにコンデンサの誘電体の比誘電率を高めることができるので、コンデンサの面積を小さくした場合であっても、コンデンサの容量をある程度確保することができ、コンデンサを小型化することができる。また、駆動手段のコイルは、例えばガルバノメータの駆動コイル及び制動コイルなどから構成され、高誘電体の一部がコイルを形成するようになる。これにより、コイルの単位面積当たりの電流量が大きくなるので、コイルの大きさを小さくした場合であっても所定の電流量を確保することができ、コイルを小型化することができる。上述のように、駆動制御回路のコンデンサ及び／又は駆動手段のコイルを小型化することによって、チップを小型化することができる。なお、高誘電体の材料としては、例えば酸化ハフニウムや酸化チタン、酸化タンタル、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムなどを用いることができる。【００２０】
また、本発明の請求項７に記載の撮像装置によれば、１つの誤差アンプによって駆動コイルに駆動電流を流すことができるとともに、制動コイルに誘導起電力を発生させることができ、駆動制御回路の構成を簡単なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態による撮像装置の構成を簡略的に示すブロック図である。
【図２】図１の駆動制御回路を簡略的に示す回路ブロック図である。
【図３】図１の撮像装置による絞り手段の制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態による撮像装置の構成を簡略的に示すブロック図である。
【図５】（ａ）は、被写体の照度とＡＧＣ回路からの映像信号の大きさとの関係を示すグラフであり、（ｂ）は、被写体の照度とＡＧＣ回路のゲインとの関係を示すグラフである。
【図６】図４の撮像装置による絞り手段の制御の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施形態による撮像装置の構成を簡略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う撮像装置の各種実施形態について説明する。まず、図１〜図３を参照して、第１の実施形態の撮像装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による撮像装置の構成を簡略的に示すブロック図であり、図２は、図１の駆動制御回路を簡略的に示す回路ブロック図であり、図３は、図１の撮像装置による絞り手段の制御の流れを示すフローチャートである。
【００２３】
図１を参照して、図示の撮像装置２は、光学レンズ４、ＣＭＯＳイメージセンサ６、絞り手段８、駆動手段１０及びＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）回路１２を備えており、例えば家庭用デジタルビデオカメラや監視カメラなどに搭載される。本実施形態では、ＣＭＯＳイメージセンサ６及びＤＳＰ回路１２は１つのチップ１４に搭載されている。以下、撮像装置２のこれら各構成要素について詳細に説明する。
【００２４】
光学レンズ４は、被写体（図示せず）の像をＣＭＯＳイメージセンサ６の受光面１６に結像する。ＣＭＯＳイメージセンサ６は、光学レンズ４によって結像された被写体の像を撮像信号（電気信号）に光電変換する。
【００２５】
絞り手段８は、絞り開口１８を形成する複数の絞り羽根２０から構成されている。複数の絞り羽根２０は、絞り開口１８を縮径させる絞り方向（図１において矢印Ｐで示す方向）及び絞り開口１８を拡径させる開放方向（図１において矢印Ｑで示す方向）に移動自在に構成されている。複数の絞り羽根２０が絞り方向に移動されると、ＣＭＯＳイメージセンサ６の受光面１６に入射される光量が減少し、また複数の絞り羽根２０が開放方向に移動されると、ＣＭＯＳイメージセンサ６の受光面１６に入射される光量が増大する。
【００２６】
駆動手段１０は、ロータ（図示せず）と、ロータを挟んで略対称に配置された駆動コイル２２及び制動コイル２４（図２参照）と、を有するガルバノメータから構成されている。駆動コイル２２に駆動電流が流れると、駆動コイル２２内に発生した磁界によってロータが所定方向に回転するとともに、制動コイル２４に誘導起電力（駆動コイル２２に発生する電圧とは逆の電圧）が発生する。ロータが上記所定方向に回転されると、これに連動して複数の絞り羽根２０が絞り方向又は開放方向に移動される。また、制動コイル２４に発生した誘導起電力により、ロータに上記所定方向とは反対方向への回転駆動力が作用して複数の絞り羽根２０に制動力が作用し、これにより複数の絞り羽根２０の絞り方向又は開放方向への移動量が調節される。
【００２７】
ＤＳＰ回路１２は、信号処理回路２６、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ；自動利得制御）回路２８（信号増幅回路を構成する）及び駆動制御回路３０を含んでいる。駆動制御回路３０の入力側は、信号処理回路２６の出力側とＡＧＣ回路２８の入力側との間に電気的に接続されている。なお、本実施形態では、ＣＭＯＳイメージセンサ６、信号処理回路２６及びＡＧＣ回路２８は第１の回路群を構成し、駆動制御回路３０は第２の回路群を構成し、これら第１及び第２の回路群は同一のチップ１４上に搭載されている。
【００２８】
信号処理回路２６は、ＣＭＯＳイメージセンサ６からの撮像信号に対して所定の処理、例えば、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ；相関二重サンプリング）処理、ＲＧＢプロセス処理、ペデスタル処理、ブランキング処理及びガンマ補正処理などを施すことにより、映像信号（出力信号を構成する）を生成して出力する。
【００２９】
ＡＧＣ回路２８は、信号処理回路２６からの映像信号を増幅させる。信号処理回路２６からの映像信号が第１の所定値（例えば１００ＩＲＥ）より低下したときには、ＡＧＣ回路２８がこの映像信号を所定のゲインで増幅させることによって、ＡＧＣ回路２８からの映像信号（出力信号を構成する）が第１の所定値に補正される。なお、ＡＧＣ回路２８の出力側には制御回路（図示せず）が電気的に接続され、ＡＧＣ回路２８からの映像信号はこの制御回路に送給されて所定の処理が施される。
【００３０】
駆動制御回路３０は、誤差アンプ３２と、誤差アンプ３２の非反転入力端子３４に電気的に接続される基準信号発生源３６と、誤差アンプ３２の反転入力端子３８に電気的に接続される積分回路４０と、を含んでいる（図２参照）。誤差アンプ３２の非反転入力端子３４と反転入力端子３８との間には、制動コイル２４及び抵抗素子４２が電気的に直列接続されている。誤差アンプ３２の出力端子４４には駆動コイル２２の一端部が電気的に接続され、駆動コイル２２の他端部は接地されている。また、基準信号発生源３６は、第１の所定値である基準信号を発生する。積分回路４０は、本実施形態では、抵抗素子４６、ダイオード素子４８及びコンデンサ５０から構成されている。抵抗素子４６及びダイオード素子４８は電気的に並列接続されており、また、コンデンサ５０の陽極側はダイオード素子４８のカソード側に電気的に接続され、その陰極側は接地されている。
【００３１】
信号処理回路２６からの映像信号は、積分回路４０にて積分された後に誤差アンプ３２の反転入力端子３８に入力され、また基準信号発生源３６からの基準信号は、誤差アンプ３２の非反転入力端子３４に入力される。誤差アンプ３２では映像信号と基準信号（第１の所定値）とが比較され、その誤差が零となるように駆動電流が誤差アンプ３２の出力端子４４より出力される。この駆動電流が駆動コイル２２に送給されることにより、上述のように複数の絞り羽根２０が絞り方向又は開放方向に所定量だけ移動される。ＣＭＯＳイメージセンサ６の受光面１６に入射する光量が増大することによって、信号処理回路２６からの映像信号が第１の所定値を超えているときには、複数の絞り羽根２０が絞り方向に所定量だけ移動され、映像信号が第１の所定値まで低下される。また、ＣＭＯＳイメージセンサ６の受光面１６に入射する光量が減少することによって、信号処理回路２６からの映像信号が第１の所定値よりも低下しているときには、複数の絞り羽根２０が開放方向に所定量だけ移動され、映像信号が第１の所定値まで増大される。このように駆動制御されることによって、信号処理回路２６からの映像信号が第１の所定値に補正され、ＣＭＯＳイメージセンサ６の受光面１６に入射する光量がほぼ一定に制御される。
【００３２】
次に、図３を参照して、本実施形態の撮像装置２による絞り手段８の制御の流れについて説明する。撮像装置２による撮像が開始されると（ステップＳ１）、被写体の像が光学レンズ４によってＣＭＯＳイメージセンサ６の受光面１６に結像され、この像がＣＭＯＳイメージセンサ６によって撮像信号に変換される（ステップＳ２）。ＣＭＯＳイメージセンサ６からの撮像信号は信号処理回路２６に送給され、この信号処理回路２６において上述した所定の処理が施されることによって、映像信号が生成される（ステップＳ３）。信号処理回路２６からの映像信号は、ＡＧＣ回路２８に送給されるとともに、駆動制御回路３０に送給される。
【００３３】
絞り開口１８の開口径が最小値と最大値との間にあるときには、ステップＳ４からステップＳ５に進み、次のようにしてＡＧＣ回路２８からの映像信号が第１の所定値に補正される。信号処理回路２６からの映像信号が駆動制御回路３０に送給されると、誤差アンプ３２において映像信号と第１の所定値との比較が行われる。信号処理回路２６からの映像信号が第１の所定値を超えているときには、ステップＳ５からステップＳ６を経てステップＳ７に進み、複数の絞り羽根２０が絞り方向に所定量だけ移動され、これによりＡＧＣ回路２８からの映像信号が第１の所定値まで低下される。
【００３４】
ステップＳ５に戻り、信号処理回路２６からの映像信号が第１の所定値よりも低下しているときには、ステップＳ５からステップＳ８に進み、複数の絞り羽根２０が開放方向に所定量だけ移動され、これによりＡＧＣ回路２８からの映像信号が第１の所定値まで増大される。このとき、信号処理回路２６からの映像信号が第１の所定値まで増大していないときには、ステップＳ９からステップＳ１０に進み、信号処理回路２６からの映像信号がＡＧＣ回路２８により所定のゲインで増幅され、これによりＡＧＣ回路２８からの映像信号が第１の所定値に補正される。なお、ステップＳ５において、信号処理回路２６からの映像信号が第１の所定値であるときには、複数の絞り羽根２０の駆動及びＡＧＣ回路２８の増幅は行われず、ステップＳ５からステップＳ６を経て再びステップＳ５に戻る。
【００３５】
このように複数の絞り羽根２０が開放方向に移動されることにより、絞り開口１８の開口径が増大して最大値となる（即ち、絞り開口１８が最大まで開放される）と、ステップＳ１１からステップＳ１２に進む。ＣＭＯＳイメージセンサ６の受光面１６に入射する光量が低下することにより、信号処理回路２６からの映像信号が第１の所定値よりも低下すると、ステップＳ１２からステップＳ１３に進み、信号処理回路２６からの映像信号がＡＧＣ回路２８により所定のゲインで増幅され、ＡＧＣ回路２８からの映像信号が第１の所定値に補正される。撮像を終了する場合には、ステップＳ１４からステップＳ１５に進み、撮像装置２による撮像が停止される。また、撮像を続行する場合には、ステップＳ１４からステップＳ１２に戻る。
【００３６】
また、ステップＳ１２において、ＣＭＯＳイメージセンサ６の受光面１６に入射する光量が増大され、信号処理回路２６からの映像信号が第１の所定値を超えると、ステップＳ１２からステップＳ１６を経てステップＳ１７に進み、複数の絞り羽根２０が絞り方向に所定量だけ移動される。その後、ステップＳ５に戻り、上述したのと同様の制御が行われる。
【００３７】
本実施形態の撮像装置２では、上述のように、絞り開口１８の開口径が最小値と最大値との間にあるときには、複数の絞り羽根２０の駆動によって映像信号の補正が優先的に行われ、補正しきれなかった分がＡＧＣ回路２８による増幅により補正されるので、ＡＧＣ回路２８からの映像信号の補正を正確に行うことができる。また、絞り開口１８の開口径が最大値となると、ＡＧＣ回路２８による増幅によって映像信号の補正が行われるので、絞り開口１８が最大まで開放された後においても、映像信号の補正を確実に行うことができる。
【００３８】
なお、チップ１４は、第１及び第２の回路群が搭載された基板（図示せず）と、この基板上に形成された高誘電率膜（高誘電体を構成する）（図示せず）と、を有している。高誘電率膜の材料としては、例えば酸化ハフニウム（比誘電率２０）や酸化タンタル（比誘電率８０）、酸化チタン（比誘電率１００）、チタン酸ストロンチウム（比誘電率３３０）、チタン酸バリウム（比誘電率１２００）などを用いることができる。このような高誘電率膜は、酸化シリコンから形成される通常のゲート酸化膜（比誘電率４）の約５〜３００倍の誘電率を有しているので、積分回路４０のコンデンサ５０の誘電体が高誘電率膜の一部によって形成されることにより、コンデンサ５０の誘電体の比誘電率を高めることができる。積分回路４０のコンデンサ５０は、ある程度大きい容量（例えば、０．１〜１μＦ程度）が必要であるが、上述のようにコンデンサ５０の誘電体の比誘電率を高めることができるので、コンデンサ５０の面積を小さくした場合であっても、コンデンサ５０の容量をある程度確保することができる。従って、コンデンサ５０の面積を通常のゲート酸化膜の場合と比して例えば１／１００〜１／２００程度小さくすることができ、このようにコンデンサ５０を小型化することによりチップ１４を小型化することができる。
【００３９】
本実施形態では、第２の回路群を駆動制御回路３０から構成したが、駆動制御回路３０及び駆動手段１０の双方又はいずれか一方から構成してもよい。例えば、第２の回路群を駆動制御回路３０及び駆動手段１０の双方から構成した場合には、駆動制御手段３０のコンデンサ５０の誘電体が高誘電率膜の一部によって形成されるとともに、駆動手段１０の駆動コイル２２及び制動コイル２４が高誘電率膜の一部によって形成される。これにより、駆動コイル２２及び制動コイル２４の単位面積当たりの電流量が大きくなるので、駆動コイル２２及び制動コイル２４の大きさを小さくした場合であっても所定の電流量を確保することができる。従って、駆動コイル２２、制動コイル２４及びコンデンサ５０を小型化することにより、チップ１４を小型化することができる。
【００４０】
次に、図４〜図６を参照して、第２の実施形態の撮像装置について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態による撮像装置の構成を簡略的に示すブロック図であり、図５（ａ）は、被写体の照度とＡＧＣ回路からの映像信号の大きさとの関係を示すグラフであり、図５（ｂ）は、被写体の照度とＡＧＣ回路のゲインとの関係を示すグラフであり、図６は、図４の撮像装置による絞り手段の制御の流れを示すフローチャートである。なお、以下に示す各実施形態において、上記第１の実施形態と実質上同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
図４を参照して、本実施形態の撮像装置２Ａでは、チップ１４ＡにはＣＭＯＳイメージセンサ６及びＤＳＰ回路１２Ａが搭載され、ＤＳＰ回路１２Ａは信号処理回路２６及びＡＧＣ回路２８Ａを含んでいる。駆動制御回路３０Ａはチップ１４Ａの外部に設けられており、駆動制御回路３０Ａの入力側は、ＡＧＣ回路２８Ａの出力側に電気的に接続されている。また、ＡＧＣ回路２８Ａからの映像信号を検知するための信号検知センサ５２（信号検知手段を構成する）が設けられている。
【００４２】
ＡＧＣ回路２８Ａは、信号処理回路２６からの映像信号を増幅させない非増幅状態と、信号処理回路２６からの映像信号を増幅させる増幅状態とに保持される。信号検知センサ５２により検知された映像信号が第２の所定値（例えば５０ＩＲＥ）を超えているときには、ＡＧＣ回路２８Ａは非増幅状態に保持され、また信号検知センサ５２により検知された映像信号が第２の所定値まで低下したときには、ＡＧＣ回路２８Ａは増幅状態に保持されるように構成されている。
【００４３】
次に、図５及び図６を参照して、本実施形態の撮像装置２Ａによる絞り手段８の制御の流れについて説明する。上述したのと同様にステップＳ３１〜ステップＳ３３が行われ、信号検知センサ５２により検知された映像信号が第２の所定値を超えているときには、ステップＳ３４からステップＳ３５に進み、ＡＧＣ回路２８Ａが非増幅状態に保持される。なお、信号検知センサ５２により検知された映像信号が第２の所定値まで低下しているときには、後述するステップＳ４３に進む。
【００４４】
絞り開口１８の開口径が最小値と最大値との間にあるときには、ステップＳ３６からステップＳ３７に進み、次のようにして複数の絞り羽根２０の駆動によって映像信号の補正が行われる。信号処理回路２６からの映像信号が第１の所定値を超えているときには、ステップＳ３７からステップＳ３８を経てステップＳ３９に進み、複数の絞り羽根２０が絞り方向に所定量だけ移動され、これにより映像信号が第１の所定値まで低下される。
【００４５】
ステップＳ３７に戻り、信号処理回路２６からの映像信号が第１の所定値よりも低下しているときには、ステップＳ３７からステップＳ４０に進み、複数の絞り羽根２０が開放方向に所定量だけ移動され、これにより映像信号が第１の所定値まで増大される。なお、ステップＳ３７において、映像信号が第１の所定値であるときには、複数の絞り羽根２０の駆動は行われず、ステップＳ３７からステップＳ３８を経て再びステップＳ３７に戻る。
【００４６】
このように複数の絞り羽根２０が開放方向に移動されることにより、絞り開口１８の開口径が増大して最大値となると、ステップＳ４１からステップＳ４２に進む。ＣＭＯＳイメージセンサ６の受光面１６に入射する光量が低下することにより、信号検知センサ５２により検知された映像信号が第２の所定値まで低下すると、ステップＳ４２からステップＳ４３に進み、ＡＧＣ回路２８Ａが増幅状態に保持される。信号処理回路２６からの映像信号が低下すると、ステップＳ４４からステップＳ４５に進み、ＡＧＣ回路２８Ａのゲインが０ｄＢから増大され、ＡＧＣ回路２８Ａにより映像信号が増幅される（ステップＳ４６）。なお、ＡＧＣ回路２８Ａのゲインは３６ｄＢまで上昇すると３６ｄＢで一定に保持され、更に映像信号が低下すると、映像信号は第２の所定値より低下する。
【００４７】
また、信号処理回路２６からの映像信号が増大すると、ステップＳ４４からステップＳ４７を経てステップＳ４８に進み、ＡＧＣ回路２８Ａのゲインが減少される。ＡＧＣ回路２８Ａのゲインが０ｄＢよりも大きいときには、ステップＳ４９からステップＳ４６に進み、ＡＧＣ回路２８Ａにより映像信号が増幅され、映像信号が第１の所定値に補正される。また、ＡＧＣ回路２８Ａのゲインが０ｄＢになると、ステップＳ４９からステップＳ３４に進み、上述したのと同様の制御が行われる。
【００４８】
撮像を終了する場合には、ステップＳ５０からステップＳ５１に進み、撮像装置２Ａによる撮像が停止される。また、撮像を続行する場合には、ステップＳ５０からステップＳ４２に戻る。
【００４９】
本実施形態の撮像装置２Ａでは、上述のように、絞り開口１８の開口径が最小値と最大値との間にあり、且つ映像信号が第２の所定値を超えているときには、複数の絞り羽根２０の駆動によって映像信号が第１の所定値に補正され、また、絞り開口１８の開口径が最大値となり、且つ映像信号が第２の所定値まで低下すると、ＡＧＣ回路２８Ａによる増幅によって映像信号が第２の所定値に補正される。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ６、信号処理回路２６及びＡＧＣ回路２８Ａが搭載された既存のチップ１４Ａを用いた場合であっても、このチップ１４Ａに外付けした駆動制御回路３０Ａによって複数の絞り羽根２０を駆動制御することができ、ＡＧＣ回路２８Ａからの映像信号の補正を確実に行うことができる。
【００５０】
次に、図７を参照して、第３の実施形態の撮像装置について説明する。図７は、本発明の第３の実施形態による撮像装置の構成を簡略的に示すブロック図である。
【００５１】
図７を参照して、本実施形態の撮像装置２Ｂでは、ＣＭＯＳイメージセンサ６、信号処理回路２６及びＡＧＣ回路２８Ｂは第１の回路群を構成し、また駆動制御回路３０Ｂは第２の回路群を構成する。この撮像装置２Ｂによる絞り手段８の制御の流れは、上記第２の実施形態と同様である。第１及び第２の回路群は、同一のチップ１４Ｂ上に搭載されている。チップ１４Ｂは、上記第１の実施形態と同様に、第１及び第２の回路群が搭載された基板（図示せず）と、この基板上に形成された高誘電率膜（高誘電体を構成する）（図示せず）と、を有している。従って、本実施形態の撮像装置２Ｂにおいても、駆動制御回路３０Ｂに含まれる積分回路（図示せず）のコンデンサを小型化することにより、チップ１４Ｂを小型化することができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、第２の回路群を駆動制御回路３０Ｂから構成したが、駆動制御回路３０Ｂ及び駆動手段１０の双方又はいずれか一方から構成してもよい。例えば、第２の回路群を駆動制御回路３０Ｂ及び駆動手段１０の双方から構成した場合には、上記第１の実施形態と同様に、駆動手段１０の駆動コイル（図示せず）及び制動コイル（図示せず）並びに駆動制御回路３０Ｂのコンデンサを小型化することにより、チップ１４Ｂを小型化することができる。
【００５３】
以上、本発明に従う撮像装置の各種実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の撮像装置では、絞り手段は、絞り方向及び開放方向に移動自在に構成された複数の絞り羽根を有しているので、この複数の絞り羽根によって絞り開口を通してＣＭＯＳイメージセンサに入射される光量を調節することができる。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサの受光面が長時間の露光によって変色されるおそれがなく、また色収差も発生し難くなり、それ故に、撮像装置により撮像して得られた映像又は画像に色にじみや変色などが発生するのを抑制することができ、良好な画質を得ることができる。
【符号の説明】
【００５５】
２，２Ａ，２Ｂ  撮像装置
４  光学レンズ
６  ＣＭＯＳイメージセンサ
８  絞り手段
１０  駆動手段
１４，１４Ａ，１４Ｂ  チップ
１６  受光面
１８  絞り開口
２０  絞り羽根
２２  駆動コイル
２４  制動コイル
２６  信号処理回路
２８，２８Ａ，２８Ｂ  ＡＧＣ回路
３０，３０Ａ，３０Ｂ  駆動制御回路
３２  誤差アンプ
３４  非反転入力端子
３６  基準信号発生源
３８  反転入力端子
４０  積分回路
４２  抵抗素子
４４  出力端子
５２  信号検知センサ
【図１】
2010032541.tif 000003
【図２】
2010032541.tif 000004
【図３】
2010032541.tif 000005
【図４】
2010032541.tif 000006
【図５】
2010032541.tif 000007
【図６】
2010032541.tif 000008
【図７】
2010032541.tif 000009
【国際調査報告】
2010032541.tif 000010
2010032541.tif 000011
2010032541.tif 000012
2010032541.tif 000013