(57)【要約】【課題】  被写体の撮像動作により得られた画像データ信号を、黒レベル信号を基準として補正するクランプ装置及びこのクランプ装置を有する撮像装置において、黒レベル信号の値を一定に保つ。【解決手段】  クランプパルス信号発生部３２は、被写体からメイン撮像領域３４への光路を遮る位置に設けられたシャッター１０が閉じ始めてから完全に閉じるまでの間のいずれかのタイミングに同期して、メイン撮像領域３４に隣接して形成されたサブ撮像領域３６から出力される黒レベルを示す黒レベル信号及び、メイン撮像領域３４から出力される画像データ信号を取得するためのクランプパルス信号を発生する。【選択図】      図１
2006279547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からメイン撮像領域への光路を遮る位置に設けられたシャッターが閉じ始めてから完全に閉じるまでの間のいずれかのタイミングに同期して、前記メイン撮像領域に隣接して形成されたサブ撮像領域から出力される黒レベルを示す黒レベル信号及び、前記メイン撮像領域から出力される画像データ信号を取得するためのクランプパルス信号を発生するクランプパルス信号発生部を備えることを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
請求項１記載のクランプ装置において、
前記クランプパルス信号発生部は、前記シャッターが完全に閉じたことに同期して、前記クランプパルス信号を発生することを特徴とするクランプ装置。
【請求項３】
請求項１記載のクランプ装置において、
前記クランプパルス発生部は、前記被写体の輝度が所定値を超える時のみ、前記いずれかのタイミングに同期して、前記クランプパルス信号を発生することを特徴とするクランプ装置。
【請求項４】
請求項１記載のクランプ装置において、
前記クランプパルス発生部は、前記シャッターが開いている時間である露光時間が所定の時間以下の時のみ、前記いずれかのタイミングに同期して、前記クランプパルス信号を発生することを特徴とするクランプ装置。
【請求項５】
被写体を撮像するメイン撮像領域と、
前記メイン撮像領域に隣接して形成され、黒レベルを示す黒レベル信号を生成するサブ撮像領域と、
前記被写体から前記メイン撮像領域への光路を遮る位置に設けられたシャッターと、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のクランプ装置とを備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５記載の撮像装置において、
前記画像データ信号及び前記黒レベル信号を可変な増幅率で増幅する増幅部を備え、
前記メイン撮像領域及び前記サブ撮像領域は、前記増幅率が所定値以下の時、前記クランプパルス発生部により前記クランプパルス信号が発生されてから第１時間が経過した後に前記画像データ信号及び前記黒レベル信号をそれぞれ出力し、前記増幅率が所定値を超える時、前記クランプパルス発生部により前記クランプパルス信号が発生されてから、前記第１時間より長い第２時間が経過した後に前記画像データ信号及び前記黒レベル信号をそれぞれ出力することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
被写体を撮像するメイン撮像領域と、
前記メイン撮像領域に隣接して形成され、黒レベルを示す黒レベル信号を生成するサブ撮像領域と、
前記被写体から前記メイン撮像領域への光路を遮る位置に設けられたシャッターと、
前記画像データ信号及び前記黒レベル信号を可変な増幅率で増幅する増幅部と、
前記被写体から前記メイン撮像領域への光路上に設けられた絞り部と、
請求項１記載のクランプ装置とを備え、
前記クランプパルス発生部は、前記シャッターの前記露光時間が所定の時間以下であること、及び前記絞り部の絞り値が所定値以下であることのいずれか１つを満たした時のみ、前記いずれかのタイミングに同期して、前記クランプパルス信号を発生することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランプ装置及びクランプ装置を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の撮像装置は、ＣＣＤ等の撮像素子、被写体から撮像素子に照射される光の露光時間を調節するシャッター及びクランプ回路等を有している（例えば、特許文献１）。撮像素子は、有効画素部及び、有効画素部に近接するオプティカルブラック部を有している。有効画素部は、被写体からの光を光電変換し、光電変換した電荷を画像データ信号として出力する。オプティカルブラック部は、黒レベル信号を出力する。クランプ回路は、黒レベル信号を基準値として、画像データ信号をクランプする。すなわち、画像データ信号は、黒レベル信号を基準にして補正される。
【０００３】
黒レベル信号は、画像データ信号を補正する基準値として使用されるため、その値は変化しないことが望ましい。しかし、高い輝度を有する被写体からの光が有効画素部に照射されると、有効画素部で光電変換された余分な電荷がオプティカルブラック部に流れ込む（ブルーミング現象）。このため、黒レベル信号が変化してしまう場合がある。
【特許文献１】特開２００４−１４７２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した撮像装置では、黒レベル信号は、高い輝度を有する被写体からの光が照射される時間（露光時間）に取得される。このため、上述したブルーミング現象により黒レベル信号の値は変化する。この結果、黒レベル信号の値を一定に保つことができないという問題があった。
本発明の目的は、被写体の撮像動作により得られた画像データ信号を、黒レベル信号を基準として補正するクランプ装置及びこのクランプ装置を有する撮像装置において、黒レベル信号の値を一定に保つことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載のクランプ装置では、クランプパルス信号発生部は、被写体からメイン撮像領域への光路を遮る位置に設けられたシャッターが閉じ始めてから完全に閉じるまでの間のいずれかのタイミングに同期して、メイン撮像領域に隣接して形成されたサブ撮像領域から出力される黒レベルを示す黒レベル信号及び、メイン撮像領域から出力される画像データ信号を取得するためのクランプパルス信号を発生する。
【０００６】
請求項２記載のクランプ装置では、クランプパルス信号発生部は、シャッターが完全に閉じたことに同期して、クランプパルス信号を発生する。
請求項３記載のクランプ装置では、クランプパルス信号発生部は、被写体の輝度が所定値を超える時のみ、シャッターが閉じ始めてから完全に閉じるまでの間のいずれかのタイミングに同期して、クランプパルス信号を発生する。
【０００７】
請求項４記載のクランプ装置では、クランプパルス信号発生部は、シャッターが開いている時間である露光時間が所定の時間以下の時のみ、シャッターが閉じ始めてから完全に閉じるまでの間のいずれかのタイミングに同期して、クランプパルス信号を発生する。
請求項５記載の撮像装置では、被写体を撮像するメイン撮像領域と、メイン撮像領域に隣接して形成され、黒レベルを示す黒レベル信号を生成するサブ撮像領域と、被写体から前記メイン撮像領域への光路を遮る位置に設けられたシャッターと、請求項１〜４のいずれか一項に記載のクランプ装置とを備えている。
【０００８】
請求項６記載の撮像装置では、増幅部は、画像データ信号及び黒レベル信号を可変な増幅率で増幅する。メイン撮像領域及びサブ撮像領域は、増幅率が所定値以下の時、クランプパルス信号発生部によりクランプパルス信号が発生されてから第１時間が経過した後に画像データ信号及び黒レベル信号をそれぞれ出力し、増幅率が所定値を超える時、クランプパルス信号発生部によりクランプパルス信号が発生されてから、第１時間より長い第２時間が経過した後に画像データ信号及び黒レベル信号をそれぞれ出力する。
【０００９】
請求項７記載の撮像装置では、被写体を撮像するメイン撮像領域と、メイン撮像領域に隣接して形成され、黒レベルを示す黒レベル信号を生成するサブ撮像領域と、被写体からメイン撮像領域への光路を遮る位置に設けられたシャッターと、画像データ信号及び黒レベル信号を可変な増幅率で増幅する増幅部と、被写体からメイン撮像領域への光路上に設けられた絞り部と、請求項１記載のクランプ装置とを備え、クランプパルス信号発生部は、シャッターの露光時間が所定の時間以下であること、及び絞り部の絞り値が所定値以下であることのいずれか１つを満たした時のみ、シャッターが閉じ始めてから完全に閉じるまでの間のいずれかのタイミングに同期して、クランプパルス信号を発生する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載のクランプ装置及び請求項５記載の撮像装置では、クランプパルス信号発生部は、被写体からの光がメイン撮像領域に照射された後（露光後）、黒レベル信号及び画像データ信号を取得するためのクランプパルス信号を発生する。一般に、高い輝度を有する被写体からの光がメイン撮像領域に照射されると、メイン撮像領域により生成された電荷は、サブ撮像領域に漏れる場合がある。この電荷の漏れにより、サブ撮像領域から出力される黒レベル信号のレベルは変化する。本発明では、電荷の漏れが発生しない露光後に、黒レベル信号を取得することで、レベル変化のない（レベルが安定した）黒レベル信号を黒レベルを示す基準として設定できる。メイン撮像領域に高い輝度を有する被写体からの光が照射された場合であっても、黒レベルの基準を常に一定に保つことができる。
【００１１】
請求項２記載のクランプ装置及び請求項５記載の撮像装置では、クランプパルス信号発生部は、露光時間が完全に経過した後で、黒レベル信号及び画像データ信号を取得するためのクランプパルス信号を発生する。このため、レベル変化のない（レベルが安定した）黒レベル信号を黒レベルの基準信号として確実に取得できる。
請求項３記載のクランプ装置及び請求項５記載の撮像装置では、黒レベル信号は、被写体の輝度が所定値を超える時、被写体からの光がメイン撮像領域に照射される時間（露光時間）が経過した後で取得される。露光時間では、被写体の輝度が高くなるほど、被写体からの光を受けたメイン撮像素子により生成された電荷は漏れやすい。この電荷の漏れがメイン撮像領域からサブ撮像領域に流れ込むことで、黒レベル信号のレベルは変化しやすくなる。本発明では、露光時間の経過後に黒レベル信号は取得されるため、黒レベル信号の値を一定に保つことができる。
【００１２】
請求項４記載のクランプ装置及び請求項５記載の撮像装置では、露光時間が所定の時間以下である時、被写体からの光がメイン撮像領域に照射される時間（露光時間）が経過した後で、黒レベル信号を取得できる。一般に、露光時間が所定の時間以下（例えば、短秒時撮影）の時、太陽等の高い輝度を有する被写体が撮像される場合が多い。本発明では、レベル変化のない（レベルが一定の）黒レベル信号を、黒レベルの基準として設定できる。
【００１３】
請求項６記載の撮像装置では、増幅率が低い（例えば、ＩＳＯ感度が低く設定される）時、黒レベル信号及び画像データ信号のレベルの変化は小さいため、このレベルが安定委るまでの時間は短い。一方、増幅率が高い（例えば、ＩＳＯ感度が高く設定される）時、黒レベル信号及び画像データ信号のレベルの変化は大きいため、このレベルが安定するまでの時間は長い。本発明では、黒レベル信号及び画像データ信号を取得するまでの時間を、増幅率が低い時は短く、増幅率の高い時は長くできる。このため、黒レベル信号及び画像データ信号のレベルを確実に安定させることができる。
【００１４】
請求項７記載の撮像装置では、絞り部の絞り値が所定値以下（絞り値が低い）時、被写体からの光がメイン撮像領域に照射される時間（露光時間）が経過した後で、黒レベル信号を取得できる。一般に、絞り部の絞り値が低いほど、絞り部は、被写体からメイン撮像領域に照射される光の光路を開放する。光路がより開放される程、メイン撮像領域は、高い輝度を有する被写体からの光を受けやすい。この被写体からの光を受けたメイン撮像素子により生成された電荷は漏れやすい。電荷の漏れがメイン撮像領域からサブ撮像領域に流れ込むことで、黒レベル信号のレベルは変化しやすくなる。本発明では、レベル変化のない（レベルが一定の）黒レベル信号を、黒レベルの基準として設定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は本発明のクランプ装置及び撮像装置の第１の実施形態を示している。撮像装置１００は、例えば、デジタルカメラとして形成されており、絞り１０、シャッター１２、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）１４、駆動回路１６、ＣＤＳ（Corelated Double Sampling）回路１８、ゲイン回路２０、Ａ／Ｄ変換回路２２、クランプ回路２４（クランプ装置）、信号処理回路２６、ＣＰＵ２８及びＡＥ（Auto Exposure）センサ３０を有している。
【００１６】
絞り１０は、レンズ系（図示せず）とシャッター１２の間に配置される。絞り１０の絞り値は、レンズ系を通過した光の光量を絞るように調節される。シャッター１２は、レンズ系からＣＣＤ１４への光路を遮る位置に配置されるシャッター膜（図示せず）を有している。シャッター１２は、レンズ系を通過した光によってＣＣＤ１４が露光される時間を調節する。シャッター膜は、シャッターボタン（図示せず）が押し下げされたときに、レンズ系からＣＣＤ１４への光路を確保するために開く。
【００１７】
ＣＣＤ１４は、例えば、電子シャッター機能を搭載している。電子シャッター機能は、レンズ系を通過した光によってＣＣＤ１４が露光される時間を調節する。ＣＣＤ１４は、レンズ系より結像される被写体像を光電変換する。ＣＣＤ１４は、後述する図２に示すように、被写体からの光が入射される有効画素部３４（メイン撮像領域）、及び有効画素部３４の右側に形成されたＯＢ（オプティカルブラック）部３６（サブ撮像領域）に区画されている。有効画素部３４からは、被写体の画像データ信号ＩＭＧが出力され、ＯＢ部３６からは、光学的な黒の基準となる黒レベル信号ＯＢが出力される。
【００１８】
駆動回路１６は、ＣＣＤ１４を駆動するための駆動信号を出力する。駆動回路１６は、クランプ回路２４から出力されたクランプパルス信号ＣＰを受け取る。駆動回路１６は、このクランプパルス信号ＣＰを受けたことに応答して、ＣＣＤ１４に画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢを出力させる。ＣＤＳ回路１８は、ＣＣＤ１４から出力された画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢを入力する。ＣＤＳ回路１８は、画像データ信号ＩＭＧのレベルから黒レベル信号ＯＢのレベルを除去し、除去した画像データ信号ＩＭＧを出力する。ゲイン回路２０は、ＣＤＳ回路１８から出力された画像データ信号ＩＭＧと、クランプ回路２４から出力された黒レベル信号ＯＢとを可変な増幅率で増幅する。
【００１９】
Ａ／Ｄ変換回路２２は、ゲイン回路２０から出力されたアナログの画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ及び黒レベル信号ＯＢに基づいて決められたリファレンス値Ｒｅｆをデジタル値である画像データ値ＤＩＭＧ、黒レベル値ＤＯＢ及びリファレンス値ＤＲｅｆにそれぞれ変換する。Ａ／Ｄ変換回路２２は、黒レベル値ＤＯＢ及びリファレンス値ＤＲｅｆをクランプ回路２４に出力する。
【００２０】
クランプ回路２４は、クランプパルス信号発生回路３２（クランプパルス信号発生部）及び図示しない積分回路を有している。クランプパルス信号発生回路３２は、ＣＰＵ２８からシャッター１２のシャッター動作を表す情報を受け取る。クランプパルス信号発生回路３２は、この情報に応答して、黒レベル値ＤＯＢ及びリファレンス値ＤＲｅｆを入力するために、駆動回路１６にクランプパルス信号ＣＰを出力する。積分回路は、入力された黒レベル値ＤＯＢとリファレンス値ＤＲｅｆとが互いに異なる時、これらの値を等しくするための補正を行う。クランプ回路２４は、黒レベル値ＤＯＢに対応する黒レベル信号ＯＢを黒レベルの基準値として、ＣＤＳ回路１８から出力される画像データ信号ＩＭＧに加算する。
【００２１】
信号処理回路２６は、Ａ／Ｄ変換回路２２から出力された画像データ値ＤＩＭＧに、ホワイトバランス調整やガンマ補正等の各種処理を行う。ＣＰＵ２８は、図示しないＲＯＭのプログラムを実行することによって、撮像装置１００の動作を制御する。例えば、ＣＰＵ２８は、ＡＥセンサ３０から入力される被写体の輝度情報に基づいて、増幅部２０の増幅率の調整を行う。ＡＥセンサ３０は、ＣＣＤ１４の露光時間を調整するために、被写体の輝度を測定する。
【００２２】
図２は、図１に示したＣＣＤ１４の詳細を示している。ＣＣＤ１４は、有効画素部３４、有効画素部３４の右側に形成されたＯＢ部３６、有効画素部３４及びＯＢ部３６の上側に形成された水平レジスタ３８、及び出力部４０を有している。
有効画素部３４及びＯＢ部３６は、光電変換素子（図示せず）を有する複数の画素及び、各光電変換素子により光電変換された電荷を蓄積し、蓄積した電荷を水平レジスタに出力する垂直レジスタから構成される。有効画素部３４で光電変換された電荷は、被写体の画像データ信号ＩＭＧとして水平レジスタ３８に出力される。ＯＢ部３６の表面は、遮光部材（図示せず）により覆われている。ＯＢ部３６で光電変換された電荷は、光学的な黒レベルを示す黒レベル信号ＯＢとして出力される。有効画素部３４及びＯＢ部３６において、図の横方向に配列される光電変換素子により複数の水平ラインが形成されている。各水平ラインは、有効画素部３４及びＯＢ部３６に共通である。
【００２３】
複数の水平ラインを所定の順に駆動することで、有効画素部３４及びＯＢ部３６から出力される画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢは、水平ライン単位で順次、各垂直レジスタを介して水平レジスタ３８に送出される。
水平レジスタ３８は、画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢを水平ライン毎に出力部４０に転送する。出力部４０は、水平レジスタ３８に水平ライン単位で順次格納される画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢを図１のＣＤＳ回路１８に出力する。
【００２４】
図では、水平ライン及び垂直レジスタとして、水平ラインＨ１及び垂直レジスタＶ１がそれぞれ形成される。垂直レジスタＶ１の水平レジスタ３８に近い側に、高い輝度を有する被写体（例えば、太陽や蛍光灯）が撮像される例を示している。ＯＢ部３６は、水平ラインＨ１において、有効画素部３４に照射された高い輝度を有する被写体からの影響を受ける。具体的には、高い輝度を有する被写体からの光を光電変換することにより生じた電荷が光電変換素子から漏れて隣接した垂直レジスタＶ１に流れ込む。この電荷の漏れ（排出スミア）が水平レジスタ３８を介してＯＢ部３６に入り込むことで、ＯＢ部３６から出力される黒レベル信号ＯＢのレベルは上昇する。
【００２５】
水平ラインＨ１に対応する光電変換素子に蓄積された電荷は、図１のクランプパルス信号発生回路３２から出力されるクランプパルス信号に応答して、ＣＣＤ１４からＣＤＳ回路１８に順次転送される。蓄積電荷は、水平ラインＨ１では、黒レベル信号ＯＢ、画像データ信号ＩＭＧの順番で転送される。黒レベル信号ＯＢは、ゲイン回路２０及びＡ／Ｄ変換器２２を介して、デジタル値である黒レベル値ＤＯＢとしてクランプ回路２４に出力される。一方、画像データ信号ＩＭＧは、ＣＤＳ回路１８を介して、ゲイン回路２０に出力される。クランプ回路２４は、積分回路により黒レベル値ＤＯＢの補正を行い、補正した黒レベル信号ＯＢを、ＣＤＳ回路１８から出力された画像データ信号ＩＭＧに加算する。
【００２６】
図３は、黒レベル値ＤＯＢの生成タイミングと、シャッター１２の動作との関係を示している。この例では、時刻０において、シャッターボタンが押下げられる。シャッターボタンの押下げに応答して、ＣＣＤ１４は、各垂直レジスタ及び水平レジスタ３８に蓄積された不要電荷を排出するために、各垂直レジスタ及び水平レジスタ３８の高速駆動を開始する。
【００２７】
この後、時刻ｔ１において、シャッター１２のシャッター膜は開き始め、レンズ系を通過した光によってＣＣＤ１４の露光は開始される。時刻ｔ２において、シャッター膜が完全に開く。高い輝度を有する被写体からの光が、ＣＣＤ１４の有効画素部３４に照射されるため、図２で述べた電荷の漏れが垂直レジスタＶ１に流れ込む。露光が開始された時、この電荷の漏れが垂直レジスタＶ１を介して水平レジスタ３８に入り込む。この時、ＣＣＤ１４は、水平レジスタ３８のみを高速駆動させて、この電荷の漏れの排出を開始する。
【００２８】
時刻ｔ３において、シャッター１２のシャッター膜は閉じ始める。この時、水平レジスタ３８に入り込んだ電荷の漏れは完全に排出されている。よって、電荷の漏れは、ＯＢ部３６に入り込まない。この後、時刻ｔ４において、シャッター膜は完全に閉じ、ＣＣＤ１４の露光は終了する。一方、クランプ回路２４のクランプパルス信号発生回路３２は、シャッター膜が完全に閉じたことに応答して、駆動回路１６にクランプパルス信号ＣＰを出力する。駆動回路１６は、このクランプパルス信号ＣＰに応答して、水平ラインＨ１に対応する画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢをＣＣＤ１４に出力させる。クランプ回路２４は、この黒レベル信号ＯＢに対応する黒レベル値ＤＯＢをＡ／Ｄ変換器２２から入力する。ＯＢ部３６に入り込む漏れ電荷は無いため、黒レベル値ＤＯＢは、リファレンス値ＤＲｅｆに等しい値であるＤＯＢを示す。クランプ回路２４の積分回路は動作しないため、黒レベル値ＤＯＢのレベルは一定に保たれる。よって、クランプ回路２４は、ＣＤＳ回路１８から出力される画像データ信号ＩＭＧに一定のレベルを有する黒レベル信号ＯＢを加算できる。このため、被写体画像の明るさは最適に設定される。
【００２９】
図４は、第１の実施形態の撮像装置１００の比較例を示している。以下、主に図３との相違点を述べる。この例では、クランプパルス信号ＣＰは、シャッターのシャッター膜が開き始めたことに応答して出力される（時刻ｔ１）。高い輝度を有する被写体を撮像する場合、図３の説明と同様に、ＯＢ部は、水平レジスタを介して、電荷の漏れによる影響を受ける。このため、シャッター膜が完全に開く時刻ｔ２において、ＯＢ部から出力される黒レベル値ＤＯＢは、リファレンス値ＤＲｅｆよりΔＤＯＢ１だけ大きい値であるＤＯＢ１を示す。クランプ回路の積分回路は、黒レベル値ＤＯＢがリファレンス値ＤＲｅｆと異なることに応答して、黒レベル値ＤＯＢをリファレンス値ＤＲｅｆに徐々に近づける。
【００３０】
時刻ｔ３において、シャッター膜は閉じ始める。また、この例では、黒レベル値ＤＯＢは、リファレンス値ＤＲｅｆに達する。シャッター膜が閉じることにより被写体からＣＣＤへの光路は遮断されるため、ＯＢ部は被写体からの光を受けなくなる。このため、リファレンス値ＤＲｅｆに達した黒レベル値ＤＯＢは、リファレンス値ＤＲｅｆよりΔＤＯＢ１だけ小さい値であるＤＯＢ２に低下する。クランプ回路の積分回路は、黒レベル値ＤＯＢがリファレンス値ＤＲｅｆと異なることに応答して、黒レベル値ＤＯＢをリファレンス値ＤＲｅｆに徐々に近づける。
【００３１】
時刻ｔ４において、シャッター膜は、完全に閉じる。この時、駆動回路は、黒レベル信号に続いて、水平ラインに対応する画像データ信号ＩＭＧをＣＣＤに出力させる。この時、黒レベル値ＤＯＢは、リファレンス値ＤＲｅｆよりΔＤＯＢ２だけ小さい値であるＤＯＢ３に変化している。クランプ回路は、この黒レベル値ＤＯＢ３に対応する黒レベル信号を画像データ信号ＩＭＧに加算する。
【００３２】
時刻ｔ５において、黒レベル値ＤＯＢは、リファレンス値ＤＲｅｆに等しくなる。時刻ｔ５以降、クランプ回路は、このリファレンス値ＤＲｅｆに対応するアナログ信号を画像データ信号ＩＭＧに加算する。
この例のように、クランプパルス信号ＣＰが、シャッター膜の開き動作に応答して出力される場合、画像データ信号に加算される黒レベル信号は、時刻によって異なる。このため、被写体の画像に明暗差が生じ、画像の品位を損ねてしまう。
【００３３】
以上、本実施形態では、クランプパルス信号発生回路３２は、シャッター膜が完全に閉じた後、黒レベル信号ＯＢを取得するためのクランプパルス信号ＣＰを出力する。電荷の漏れが発生しない露光後に、黒レベル信号ＯＢを取得することで、レベル変化のない（レベルが安定した）黒レベル信号を黒レベルを示す基準として設定できる。
図５は、本発明のクランプ装置及び撮像装置の第２の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。この実施形態では、撮像装置２００は、第１の実施形態のクランプ回路２４の代わりに、クランプ回路４２（クランプ装置）を有している。クランプ回路４２は、クランプパルス信号発生回路４４（クランプパルス信号発生部）を搭載している点で、第１の実施形態と相違する。その他の構成は、第１の実施形態と同じである。
【００３４】
クランプ回路４２は、クランプパルス信号発生回路４４及び図示しない積分回路を有している。クランプパルス信号発生回路４４は、ＡＥセンサ３０からＣＰＵ２８を介して、被写体の輝度値ＩＮＴを表す情報を受け取る。クランプパルス信号発生回路４４は、輝度値ＩＮＴが所定値を超える時、シャッター１２のシャッター膜が閉じ始めたことに応答して、駆動回路１６にクランプパルス信号ＣＰを出力する。一方、クランプパルス信号発生回路４４は、輝度値ＩＮＴが所定値以下の時、シャッター１２のシャッター膜が開き始めたことに応答して、駆動回路１６にクランプパルス信号ＣＰを出力する。
【００３５】
図６は、黒レベル値ＤＯＢの生成タイミングと、シャッター１２の動作との関係を示している。
図６（ａ）は、ＡＥセンサ３０により測定された輝度値ＩＮＴが所定値を超える場合を示している。この場合、クランプパルス信号ＣＰは、シャッター膜が閉じ始めた時に出力される。まず、時刻０において、不要電荷が排出される。露光が開始される（時刻ｔ１）と、輝度値ＩＮＴが所定値を超える被写体からの光は、有効画素部３４（図２）に照射される。有効画素部３４により生成された余分な電荷は、ＯＢ部３６に入り込む。このため、シャッター膜が完全に開く時刻ｔ２において、ＯＢ部３６からＡ／Ｄ変換回路２２に出力される黒レベル値ＤＯＢは、リファレンス値ＤＲｅｆより大きいＤＯＢ’に等しい。
【００３６】
シャッター膜が閉じ始める時刻ｔ３では、水平レジスタ３８により電荷の漏れは完全に排除され、黒レベル値ＤＯＢは、リファレンス値ＤＲｅｆと等しくなる。クランプパルス信号発生回路４４は、シャッター膜が閉じ始めた時に、この黒レベル値ＤＯＢを取得するためにクランプパルス信号ＣＰを出力する。時刻ｔ３以降、クランプ回路４２により取得される黒レベル値ＤＯＢはリファレンス値ＤＲｅｆと等しい。このため、クランプ回路４２は、ＣＤＳ回路１８から出力される画像データ信号ＩＭＧに一定のレベルを有する黒レベル信号ＯＢを加算できる。このため、被写体画像の明るさは最適に設定される。
【００３７】
一方、図６（ｂ）は、ＡＥセンサ３０により測定された輝度値ＩＮＴが所定値以下の場合を示している。この場合、クランプパルス信号ＣＰは、シャッター膜が開き始めた時に出力される。この例では、図６（ａ）の場合と異なり、有効画素部３４は余分な電荷を生成しない。ＯＢ部３６から出力される黒レベル値ＤＯＢは、露光が開始される時刻ｔ１以降変化せず、常にリファレンス値ＤＲｅｆを示す。時刻ｔ１にクランプパルス信号ＣＰを出力することで、クランプ回路４２は、露光開始と同時に、黒レベル信号ＯＢを画像データ信号ＩＭＧに加算できる。この結果、被写体の画像を取得するまでの時間を短縮できる。例えば、シャッター膜が閉じ始める時刻ｔ３にクランプパルス信号ＣＰが出力される場合に比べて、時間Δｔ（＝ｔ３−ｔ１）だけ、被写体の画像を取得するまでの時間を短縮できる。
【００３８】
以上、本実施形態では、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。更に、黒レベル信号ＯＢは、被写体の輝度値ＩＮＴが所定値を超える場合、露光時間が経過した後で取得される。このため、黒レベル信号ＯＢの値を一定に保つことができる。
図７は、本発明のクランプ装置及び撮像装置の第３の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。この実施形態では、撮像装置３００は、第１の実施形態のクランプ回路２４の代わりに、クランプ回路４６（クランプ装置）を有している。クランプ回路４６は、クランプパルス信号発生回路４８（クランプパルス信号発生部）を搭載している点で、第１の実施形態と相違する。その他の構成は、第１の実施形態と同じである。
【００３９】
ＣＰＵ２８は、ＡＥセンサ３０から、被写体の輝度値ＩＮＴを表す情報を受け取る。ＣＰＵ２８は、輝度値ＩＮＴが所定値を超える時、シャッター１２が開いている時間である露光時間ＥＸ−ｔを所定の時間（例えば、１秒）以下に設定する。一方、ＣＰＵ２８は、輝度値ＩＮＴが所定値以下の時、露光時間ＥＸ−ｔが所定の時間（例えば、１秒）を超えるように設定する。
【００４０】
クランプ回路４６は、クランプパルス信号発生回路４８及び図示しない積分回路を有している。クランプパルス信号発生回路４８は、ＣＰＵ２８から露光時間ＥＸ−ｔを表す情報を受け取る。クランプパルス信号発生回路４８は、露光時間ＥＸ−ｔが所定の時間以下の時、シャッター１２のシャッター膜が閉じ始めたことに応答して、駆動回路１６にクランプパルス信号ＣＰを出力する。一方、クランプパルス信号発生回路４８は、露光時間ＥＸ−ｔが所定の時間を超える時、シャッター１２のシャッター膜が開き始めたことに応答して、駆動回路１６にクランプパルス信号ＣＰを出力する。
【００４１】
図８は、黒レベル値ＤＯＢの生成タイミングと、シャッター１２の動作との関係を示している。
図８（ａ）では、露光時間ＥＸ−ｔは、所定の時間以下であり、時間Δｔ１である。なお、この例では、露光時間ＥＸ−ｔは、シャッター膜が完全に開いてから閉じ始めるまでの期間である。この例では、被写体の輝度値ＩＮＴは所定値を超える。この場合、クランプパルス信号ＣＰは、シャッター膜が閉じ始めた時に出力される。図６（ａ）と同様に、時刻ｔ２において、黒レベル値ＤＯＢは、リファレンス値ＤＲｅｆより大きいＤＯＢ’に等しい。電荷の漏れが完全に排除される時刻ｔ３以降では、黒レベル値ＤＯＢは、リファレンス値ＤＲｅｆに等しい。クランプパルス信号発生回路４８は、シャッター膜が閉じ始めた時（時刻ｔ３）、クランプパルス信号ＣＰを出力する。このため、クランプ回路４６は、ＣＤＳ回路１８から出力される画像データ信号ＩＭＧに一定のレベルを有する黒レベル信号ＯＢを加算できる。このため、被写体画像の明るさは最適に設定される。
【００４２】
一方、図８（ｂ）では、クランプパルス信号ＣＰは、シャッター膜が開き始めた時に出力される。露光時間ＥＸ−ｔは、所定の時間を超え、時間Δｔ２である。この例では、黒レベル値ＤＯＢは、被写体の輝度値ＩＮＴは所定値以下であるため、常にリファレンス値ＤＲｅｆを示す。時刻ｔ１にクランプパルス信号ＣＰを出力することで、クランプ回路４２は、露光開始と同時に、黒レベル信号ＯＢを画像データ信号ＩＭＧに加算できる。この結果、被写体の画像を取得するまでの時間を短縮できる。例えば、シャッター膜が閉じ始める時刻ｔ３にクランプパルス信号ＣＰが出力される場合に比べて、時間Δｔ３（＝ｔ３−ｔ１）だけ、被写体の画像を取得するまでの時間を短縮できる。
【００４３】
以上、本実施形態では、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。更に、黒レベル信号ＯＢは、露光時間ＥＸ−ｔが所定の時間以下の場合、露光時間が経過した後で取得される。このため、黒レベル信号ＯＢの値を一定に保つことができる。
図９は、本発明のクランプ装置及び撮像装置の第４の実施形態を示している。第１の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。この実施形態では、撮像装置４００は、第１の実施形態の駆動回路１６の代わりに、駆動回路５０を有している。その他の構成は、第１の実施形態と同じである。
【００４４】
ゲイン回路２０は、画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢの増幅率ＧＡＩＮを表す情報を、ＣＰＵ２８を介して駆動回路５０に出力する。
駆動回路５０は、ＣＣＤ１４を駆動するための駆動信号を出力する。駆動回路５０は、クランプ回路２４（クランプ装置）から出力されたクランプパルス信号ＣＰ及び、ゲイン回路２０から出力された増幅率ＧＡＩＮを表す情報を受け取る。駆動回路５０は、増幅率ＧＡＩＮが所定値を超える（ＩＳＯ感度が高い）時、クランプパルス信号ＣＰを受け取ってから時間Δｔ４（第２時間、図１０で説明）経過後に、ＣＣＤ１４に画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢを出力させる。駆動回路５０は、増幅率ＧＡＩＮが所定値以下である時、クランプパルス信号ＣＰを受け取ってから時間Δｔ４より短い時間Δｔ５（第１時間、図１０で説明）経過後に、ＣＣＤ１４に画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢを出力させる。
【００４５】
図１０は、黒レベル値ＤＯＢの生成タイミングと、シャッター１２の動作との関係を示している。
図１０（ａ）は、ゲイン回路２０の増幅率ＧＡＩＮが所定値を超える場合を示している。この場合、画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢは、クランプパルス信号ＣＰが出力されてから時間Δｔ４経過後に出力される。この例では、クランプパルス信号ＣＰは、水平レジスタ３８により電荷の漏れが完全に排除される時刻ｔ３において、出力される。増幅率ＧＡＩＮは所定値を超える（ＩＳＯ感度が高い）ため、ゲイン回路２０から出力される画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢのレベルの変化は大きい。レベルが安定するために必要な時間は時間Δｔ４である。クランプ回路２４は、時刻ｔ３から時間Δｔ４が経過した時（時刻ｔ６）、レベルの安定した黒レベル信号ＯＢに対応する黒レベル値ＤＯＢを取得する。時刻ｔ６以降、クランプ回路２４は、レベルの安定した黒レベル信号ＯＢを、レベルの安定した画像データ信号ＩＭＧに加算できる。このため、被写体画像の明るさは最適に設定される。
【００４６】
図１０（ｂ）は、ゲイン回路２０の増幅率ＧＡＩＮが所定値以下である場合を示している。この場合、画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢは、クランプパルス信号ＣＰが出力されてから時間Δｔ５経過後に出力される。この例では、増幅率ＧＡＩＮは所定値以下である（ＩＳＯ感度が低い）ため、画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢのレベルの変化は小さい。この例では、時間Δｔ４よりΔｔ６だけ短い時間Δｔ５が経過した時（時刻ｔ５）、黒レベル信号ＯＢ及び画像データ信号ＩＭＧのレベルは安定する。時刻ｔ５以降、クランプ回路２４は、レベルの安定した黒レベル信号ＯＢを、レベルの安定した画像データ信号ＩＭＧに加算できる。このため、図１０（ａ）に比べて、時間Δｔ６だけ、被写体の画像を取得するまでの時間を短縮できる。
【００４７】
以上、本実施形態では、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。更に、黒レベル信号ＯＢ及び画像データ信号ＩＭＧを取得するまでの時間を、増幅率ＧＡＩＮが所定値以下の時は短く、増幅率ＧＡＩＮが所定値を超える時は長くできる。このため、黒レベル信号ＯＢ及び画像データ信号ＩＭＧのレベルを確実に安定させることができる。
なお、上述した第１の実施形態では、クランプ回路２４のクランプパルス信号発生回路３２は、シャッター１２のシャッター膜が完全に閉じたことに応答して、駆動回路１６にクランプパルス信号を出力する例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、クランプパルス信号発生回路３２は、シャッター１２のシャッター膜が閉じ始めたことに応答して、駆動回路１６にクランプパルス信号を出力するものでもよい。図３と同様に、クランプ回路２４は、ＣＤＳ回路１８から出力される画像データ信号ＩＭＧに一定のレベルを有する黒レベル信号ＯＢを加算できる。このため、被写体画像の明るさは最適に設定される。
【００４８】
上述した第３の実施形態では、クランプパルス信号発生回路４８は、露光時間ＥＸ−ｔが所定の時間以下の時、シャッター１２のシャッター膜が閉じ始めたことに応答して、駆動回路１６にクランプパルス信号ＣＰを出力する例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。クランプパルス信号発生回路４８は、絞り１０の絞り値が所定値以下である時、シャッター１２のシャッター膜が閉じ始めたことに応答して、駆動回路１６にクランプパルス信号ＣＰを出力するものでもよい。
【００４９】
上述した第３の実施形態では、クランプパルス信号発生回路４８は、露光時間ＥＸ−ｔが所定の時間を超える時、シャッター１２のシャッター膜が開き始めたことに応答して、駆動回路１６にクランプパルス信号ＣＰを出力する例について述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。クランプパルス信号発生回路４８は、絞り１０の絞り値が所定値を超える時、シャッター１２のシャッター膜が閉じ始めたことに応答して、駆動回路１６にクランプパルス信号ＣＰを出力するものでもよい。
【００５０】
以上、本発明について詳細に説明してきたが、上記の実施形態及びその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、被写体の撮像動作により得られた画像データ信号を、黒レベル信号を基準として補正するクランプ装置及びこのクランプ装置を有する撮像装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のクランプ装置及び撮像装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示したＣＣＤの詳細を示すブロック図である。
【図３】黒レベル値ＤＯＢの生成タイミングと、シャッター１２の動作との関係を示す図である。
【図４】第１の実施形態の撮像装置１００の比較例を示している。
【図５】本発明のクランプ装置及び撮像装置の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図６】黒レベル値ＤＯＢの生成タイミングと、シャッター１２の動作との関係を示す図である。
【図７】本発明のクランプ装置及び撮像装置の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図８】黒レベル値ＤＯＢの生成タイミングと、シャッター１２の動作との関係を示す図である。
【図９】本発明のクランプ装置及び撮像装置の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図１０】黒レベル値ＤＯＢの生成タイミングと、シャッター１２の動作との関係を示す図である。
【図１１】黒レベル値ＤＯＢの生成タイミングと、シャッター１２の動作との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  絞り
１２  シャッター
１４  ＣＣＤ
１６、５０  駆動回路
１８  ＣＤＳ回路
２０  ゲイン回路
２２  Ａ／Ｄ変換回路
２４、４２、４６  クランプ回路
２６  信号処理回路
２８  ＣＰＵ
３０  ＡＥセンサ
３２、４４、４８  クランプパルス信号発生回路
３４  有効画素部
３６  ＯＢ部
３８  水平レジスタ
４０  出力部
１００、２００、３００、４００  撮像回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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