(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、黒レベルの基準を維持する。【解決手段】  第１選択部３２は、被写体像を撮像するメイン撮像領域４６の周囲に形成される複数のサブ撮像領域から生成される黒レベルを示す黒レベル信号のいずれかを選択する。第１選択制御部３４は、第１選択部３２により選択されている黒レベル信号のレベルが所定値を超える時に、第１選択部３２に他の黒レベル信号を選択させる。第１クランプ部３６は、第１選択部３２により選択された黒レベル信号を用いて、メイン撮像領域４６の撮像動作により得られた画像データ信号を補正する。【選択図】      図１
2006211237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を撮像するメイン撮像領域の周囲に形成される複数のサブ撮像領域から生成される黒レベルを示す黒レベル信号のいずれかを選択する第１選択部と、
前記第１選択部により選択されている黒レベル信号のレベルが所定値を超える時に、前記第１選択部に他の黒レベル信号を選択させる第１選択制御部と、
前記第１選択部により選択された黒レベル信号を用いて、前記メイン撮像領域の撮像動作により得られた画像データ信号を補正する第１クランプ部とを備えてい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、
前記第１選択部により選択されている黒レベル信号と他の黒レベル信号とのレベル差を検出するレベル差検出部を備え、
前記第１選択制御部は、前記第１選択部により選択されている黒レベル信号のレベルが所定値を超える時に、前記レベル差が最も大きい前記他の黒レベル信号を前記第１選択部に選択させ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、
前記画像データ信号及び前記複数の黒レベル信号の信号値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記黒レベル信号のデジタル値である黒レベル値のいずれかを選択する第２選択部と、
前記第２選択部により選択されている黒レベル値が所定値を超える時に、前記第２選択部に他の黒レベル値を選択させる第２選択制御部と、
前記第２選択部により選択された黒レベル値を用いて、前記画像データ信号のデジタル値を補正する第２クランプ部とを備えてい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、
前記画像データ信号及び予め決められた所定の前記黒レベル信号の信号値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記所定の黒レベル信号のデジタル値を用いて、前記画像データ信号のデジタル値を補正する第２クランプ部とを備えることを特徴とするクランプ装置。
【請求項５】
被写体像を撮像するメイン撮像領域と、
前記メイン撮像領域の周囲に形成され、黒レベルを示す黒レベル信号をそれぞれ生成する複数のサブ撮像領域と、
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、
前記複数の黒レベル信号の少なくともいずれか及び前記画像データ信号を可変な増幅率で増幅する増幅部と、
前記黒レベル信号をそれぞれ生成するために、前記サブ撮像領域の少なくともいずれかに形成された前記メイン撮像領域に近い第１サブ撮像領域、及び前記第１サブ撮像領域に比べてメイン撮像領域から遠い第２サブ撮像領域を備え、
前記第１選択部は、前記増幅部の増幅率が所定値より低い時、前記第１サブ撮像領域から生成される黒レベル信号を選択し、前記増幅部の増幅率が所定値より高い時、前記第２サブ撮像領域から生成される黒レベル信号を選択する信号切替部を備えてい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では、光学的な黒の基準を示す黒レベル信号を生成するために、撮像素子の有効画素領域の周囲の無効画素領域を利用してオプティカルブラック部
が形成されている。撮像装置内に形成されるクランプ回路は、オプティカルブラック部から出力される黒レベル信号を用いて、被写体を撮像することにより得られる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ために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が撮像され、無効画素領域に漏れ光等が入射される場合、黒レベル信号の値は変化する。特許文献１には、オプティカルブラック部を利用して黒レベル信号とともに擬似的な黒レベル信号を生成し、高い輝度を有する被写体が撮像された時に、擬似的な黒レベル信号を用いて画像データ信号を補正する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３２４６５９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、擬似的に生成された疑似黒レベル信号とオプティカルブラック部から実際に得られる黒レベル信号とは異なる。このため、疑似黒レベル信号を基準として補正された画像と、オプティカルブラック部から得られる黒レベル信号を基準として補正された画像との境界部分に明暗差が出てしまい、画像全体の品位が劣化するという問題があった。
【０００５】
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、黒レベルの基準を維持することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載のクランプ装置では、第１選択部は、被写体像を撮像するメイン撮像領域の周囲に形成される複数のサブ撮像領域から生成される黒レベルを示す黒レベル信号のいずれかを選択する。第１選択制御部は、第１選択部により選択されている黒レベル信号のレベルが所定値を超える時に、第１選択部に他の黒レベル信号を選択させる。第１クランプ部は、第１選択部により選択された黒レベル信号を用いて、メイン撮像領域の撮像動作により得られた画像データ信号を補正する。
【０００７】
請求項２記載のクランプ装置では、レベル差検出部は、第１選択部により選択されている黒レベル信号と他の黒レベル信号とのレベル差を検出する。第１選択制御部は、第１選択部により選択されている黒レベル信号のレベルが所定値を超える時に、レベル差が最も大きい他の黒レベル信号を第１選択部に選択させる。
請求項３記載のクランプ装置では、Ａ／Ｄ変換部は、画像データ信号及び複数の黒レベル信号の信号値をデジタル値に変換する。第２選択部は、黒レベル信号のデジタル値である黒レベル値のいずれかを選択する。第２選択制御部は、第２選択部により選択されている黒レベル値が所定値を超える時に、第２選択部に他の黒レベル値を選択させる。第２クランプ部は、第２選択部により選択された黒レベル値を用いて、画像データ信号のデジタル値を補正する。
【０００８】
請求項４記載のクランプ装置では、Ａ／Ｄ変換部は、画像データ信号及び予め決められた所定の黒レベル信号の信号値をデジタル値に変換する。第２クランプ部は、所定の黒レベル信号のデジタル値を用いて、画像データ信号のデジタル値を補正する。
請求項５記載の撮像装置では、被写体像を撮像するメイン撮像領域と、メイン撮像領域の周囲に形成され、黒レベルを示す黒レベル信号をそれぞれ生成する複数のサブ撮像領域と、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。
【０００９】
請求項６記載の撮像装置では、複数の黒レベル信号の少なくともいずれか及び前記画像データ信号を可変な増幅率で増幅する増幅部と、黒レベル信号をそれぞれ生成するために、サブ撮像領域の少なくともいずれかに形成されたメイン撮像領域に近い第１サブ撮像領域、及び第１サブ撮像領域に比べてメイン撮像領域から遠い第２サブ撮像領域を備える。第１選択部は、増幅部の増幅率が所定値より低い時、第１サブ撮像領域から生成される黒レベル信号を選択し、増幅部の増幅率が所定値より高い時、第２サブ撮像領域から生成される黒レベル信号を選択する信号切替部を備える。
【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、第１選択部は選択している黒レベル信号のレベルが所定値を超える時、他のサブ撮像領域から出力される黒レベル信号に切り替える。一般に、太陽光等の高い輝度を有する被写体はメイン撮像領域の全体ではなく一部で撮像されることが多いため、メイン撮像領域の一部に近いサブ撮像領域で生成される黒レベル信号のレベルは変化する（所定値を超える）場合がある。これに対して、他のサブ撮像領域は、メイン撮像領域における高い輝度を有する被写体を撮像する領域から離れている。このため、他のサブ撮像領域で生成される黒レベル信号のレベルは変化しない（所定値以下である）。したがって、メイン撮像領域の端側で、高い輝度を有する被写体を撮像する場合にも、画像データ信号を補正するための黒レベル信号のレベルを所定値以下に常に保つことができる。この結果、例えば、撮像された画像に明暗の差が大きい部分がある時でも、画像全体の明るさを最適に調整できる。
【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、第１選択制御部は、第１選択部により選択されている黒レベル信号とのレベル差が最も大きい他のサブ撮像領域からの黒レベル信号を第１選択部に選択させる。すなわち、第１選択部により選択される他のサブ撮像領域からの黒レベル信号のレベルは、複数のサブ撮像領域から得られる黒レベル信号の中で最小である。よって、黒レベル信号のレベルを所定値以下に確実に保つことができる。
【００１２】
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、第１選択部、第１選択制御部及び第１クランプ部等から構成される、いわゆるアナログクランプ回路、及びＡ／Ｄ変換部、第２選択部、第２選択制御部及び第２クランプ部等から構成される、いわゆるデジタルクランプ部を有している。黒レベル信号のレベルが所定値を超える時、アナログクランプ回路の第１選択部、デジタルクランプ回路の第２選択部の両方で黒レベル信号のレベルを所定値以下に保つことができる。この結果、より高品位な被写体画像を生成できる。
【００１３】
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、第１選択部、第１選択制御部及び第１クランプ部等から構成される、いわゆるアナログクランプ回路のみが、複数のサブ撮像領域から出力される黒レベル信号のいずれかを選択する。アナログクランプ回路で、画像データ信号を補正するための黒レベル信号のレベルを所定値以下に十分保つことができるため、第２選択部、第２クランプ部から構成される、いわゆるデジタルクランプ回路は、黒レベル信号を所定値以下に保つための手段を省略できる。このため、クランプ装置及び撮像装置を簡易に構成できる。この結果、部品点数及び組み込み工数が削減され、クランプ装置及び撮像装置の製造コストを削減できる。
【００１４】
請求項６記載の撮像装置では、増幅部の増幅率が所定値より低い場合（被写体から照射される光の量が多い場合）、被写体からの漏れ光等の影響を受けやすい（信号レベルが変化しやすい）第１サブ撮像領域で黒レベル信号が選択されることで、選択された黒レベル信号をその他の黒レベル信号に確実に切り替えることができる。増幅部の増幅率が所定値を超える場合（被写体から照射される光の量が少ない場合）は、高い輝度を有する被写体からの影響を受けにくい（信号レベルが変化しにくい）第２サブ撮像領域で黒レベル信号が選択されることで、選択された黒レベル信号を切り替えることなく維持できる。よって、画像データ信号を補正するための黒レベル信号のレベルを一定のレベルに保つことができる。
【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、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）１０、駆動回路１２、ＣＤＳ（Corelated Double Sampling）回路１４、ゲイン回路１６、増幅率調整回路１８、クランプ回路２０（クランプ装置）、Ａ／Ｄ変換回路２２、暗電流補正回路２４、信号処理回路２６、ＡＥセンサ２８及び演算回路３０を有している。
【００１６】
ＣＣＤ１０は、図示しないレンズ系より結像される被写体像を光電変換する。ＣＣＤ１０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４６（メイン撮像領域）、及び有効画素部４６の左右両側に形成されたＯＢ（オプティカルブラック）部４８、５０（サブ撮像領域）に区画されている。有効画素部４６からは、被写体の画像データ信号ＩＭＧが出力され、ＯＢ部４８、５０からは、光学的な黒の基準となる黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２がそれぞれ出力される。
【００１７】
駆動回路１２は、ＣＣＤ１０を駆動するための駆動信号を発生する。ＣＤＳ回路１４は、ＣＣＤ１０から出力される画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２に含まれるノイズ成分を除去する。ゲイン回路１６は、ＣＤＳ回路１４から出力された画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２を可変な増幅率で増幅する。増幅率調整回路１８は、例えば、ＩＳＯ感度に応じてゲイン回路１６の増幅率を調整する。
【００１８】
クランプ回路２０は、ゲイン回路１６から出力された黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２のいずれかを基準信号として、ゲイン回路１６から出力された画像データ信号ＩＭＧをクランプする機能を有している。クランプ回路１６は、選択部３２（第１選択部）、選択制御部３４（第１選択制御部）、クランプ部３６（第１クランプ部）、Ａ／Ｄ変換部３８、選択部４０（第２選択部）、選択制御部４２（第２選択制御部）及クランプ部４４（第２クランプ部）を有している。選択部３２、選択制御部３４及びクランプ部３６により、いわゆるアナログクランプ回路が構成され、Ａ／Ｄ変換部３８、選択部４０、選択制御部４２及クランプ部４４により、いわゆるデジタルクランプ回路が構成されている。
【００１９】
選択部３２は、選択制御部３４により制御され、ゲイン回路１６から出力された黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２のいずれかを選択する。選択制御部３４は、選択部３２が選択している黒レベル信号（例えば、ＯＢ１）のレベルが、画像データ信号ＩＭＧをクランプするための基準値である所定値を超える時に、選択部３２に他の黒レベル信号（例えば、ＯＢ２）を選択させる。クランプ部３６は、選択部３２により選択された黒レベル信号（例えば、ＯＢ１）を基準信号として、ゲイン回路１６から出力された画像データ信号ＩＭＧをクランプする。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換部３８はゲイン回路１６からアナログの画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２をデジタル値ＤＩＭＧ、ＤＯＢ１、ＤＯＢ２に変換する。選択部４０は、選択制御部４２により制御され、Ａ／Ｄ変換部３８によりＡ／Ｄ変換された黒レベル値ＤＯＢ１、ＤＯＢ２のいずれかを選択する。選択制御部４２は、選択部が選択している黒レベル値（例えば、ＤＯＢ１）のレベルが所定値を超える時に、選択部４０に他の黒レベル値（例えば、ＤＯＢ２）を選択させる。クランプ部４４は、選択部４０により選択された黒レベル値（例えば、ＤＯＢ１）を基準信号として、Ａ／Ｄ変換部３８から出力された画像データ値ＤＩＭＧをクランプする。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換回路２２は、クランプ部３６から出力される画像データ信号ＩＭＧをアナログ信号からデジタル信号に変換する。暗電流補正回路２４には、Ａ／Ｄ変換部２２及びクランプ部４４からデジタルの画像データ信号が入力される。暗電流補正回路２４は、画像データ信号に含まれる暗電流成分を除去する。
信号処理回路２６は、暗電流補正回路２０から出力された画像データ信号に、多重化等の各種処理を行う。ＡＥセンサ２８は、ＣＣＤ１０の露光時間を調整するために、被写体から照射される光量を測定する。演算回路３０は、信号処理回路２６から出力される画像データ信号、及びＡＥセンサ２８により測定された被写体からの光量に基づいて、暗電流補正回路２４により除去する暗電流成分を調整する。
【００２２】
図２は、図１に示したＣＣＤ１０の詳細を示している。ＣＣＤ１０は、有効画素部４６、有効画素部４６の左右に形成されたＯＢ部４８、５０、有効画素部４６、ＯＢ部４８、５０の下側に形成された水平転送部５２及び出力部５４を有している。
有効画素部４６及びＯＢ部４８、５０は、光電変換素子（図示せず）を有する複数の画素から構成される。有効画素部４６の複数の光電変換素子は、被写体の画像データ信号ＩＭＧを出力する。ＯＢ部４８、５０の表面は、遮光部材（図示せず）により覆われている。ＯＢ部４８、５０の光電変換素子は、光学的な黒レベルを示す黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２をそれぞれ出力する。有効画素部４６及びＯＢ部４８、５０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４６及びＯＢ部４８、５０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４６及びＯＢ部４８、５０からそれぞれ出力される画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２は、水平ライン単位で順次、水平転送部５２に送出される。
水平転送部５２は、画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２を水平ライン毎に出力部５４に転送する。出力部５４は、水平転送部５２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ＯＢ１、ＯＢ２を図１のＣＤＳ回路１４に出力する。
【００２４】
例えば、水平ラインとして、水平ラインＨ１、水平ラインＨ１より上方向に配置される水平ラインＨ２がある。水平ラインＨ１、Ｈ２は、説明の都合上離しているが、実際は近接している。図では、有効画素部４６のＯＢ部５０側に、高い輝度を有する有する被写体（例えば、太陽や蛍光灯）が撮像される例を示している。ＯＢ部５０は、水平ラインＨ１において、有効画素部４６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。
【００２５】
ここで、上述の影響とは、ＣＣＤ１０の表面と遮光部材との隙間から入り込む漏れ光により、ＯＢ部５０から出力される黒レベル信号ＯＢ２のレベルが上昇することである。あるいは、ＣＣＤ１０の基板内部での電荷の漏れにより、ＯＢ部５０から出力される黒レベル信号ＯＢ２のレベルが上昇することである。
一方、この例では、ＯＢ部５０は、水平ラインＨ２において、有効画素部４６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ない。水平ラインＨ１、Ｈ２は、この順番で順次走査され、光電変換素子に蓄積された電荷は、水平転送部５２に送出される。出力部５４は、水平転送部５２に水平ライン単位で順次格納される画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２を図１のＣＤＳ回路１４に出力する。
【００２６】
図３は、クランプ回路２０の選択部３２に入力される画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２のレベルの変化を示している。水平ラインＨ１、Ｈ２に対応する光電変換素子に蓄積された電荷は、図１のＣＤＳ回路１４及びゲイン回路１６を介してクランプ回路２０の選択部３２に順次転送される。蓄積電荷は、水平ラインＨ１、Ｈ２毎に、黒レベル信号ＯＢ１、画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ２の順番で転送される。この実施形態では、初期状態において、選択部３２は、黒レベル信号ＯＢ２を選択している。
【００２７】
まず、水平ラインＨ１に対応する蓄積電荷の内、ＯＢ部４８に対応する黒レベル信号ＯＢ１が選択部３２に入力される（図３（ａ））。図２のＯＢ部４８は、有効画素部４６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ていないため、この黒レベル信号ＯＢ１のレベルは、所定値Ｒｅｆ以下である。
次に、水平ラインＨ１に対応する蓄積電荷の内、図２の有効画素部４６に対応する画像データ信号ＩＭＧが選択部３２に入力される。（図３（ｂ））。この画像データ信号ＩＭＧは、有効画素部４６の右側に照射された高い輝度を有する被写体により、右側の信号レベルが高い。
【００２８】
次に、水平ラインＨ１に対応する蓄積電荷の内、図２のＯＢ部５０に対応する黒レベル信号ＯＢ２が選択部３２に入力される（図３（ｃ））。この黒レベル信号ＯＢ２は、高い輝度を有する被写体からの影響を受けているため、信号レベルは上昇している。特に、ＯＢ部５０において、有効画素部４６側の領域から転送される黒レベル信号ＯＢ２のレベル（図中、領域（ｃ）の左半分）は、所定値Ｒｅｆを超えている。選択制御部３４は、黒レベル信号ＯＢ２のレベルが所定値Ｒｅｆを超えたことに応答して、選択部３２が選択する黒レベル信号を黒レベル信号ＯＢ２から黒レベル信号ＯＢ１に切り替える。
【００２９】
太陽光等の高い輝度を有する被写体が有効画素部４６の端側で撮像された場合、有効画素部４６の一部に近いＯＢ部５０で黒レベル信号が生成される。これに対して、ＯＢ部４８は、有効画素部４６における高い輝度を有する被写体を撮像する領域から離れているため、ＯＢ部４８で生成される黒レベル信号ＯＢ１のレベルは、所定値Ｒｅｆ以下である。このため、クランプ部３６は、新たに選択された黒レベル信号ＯＢ１を黒レベルの基準信号として、水平ラインＨ１に対応する画像データ信号ＩＭＧ（図３（ｂ））を最適な明るさでクランプできる。
【００３０】
この後、上述と同様に、水平ラインＨ２に対応する蓄積電荷の内、ＯＢ部４８、有効画素部４６、ＯＢ部５０にそれぞれ対応する黒レベル信号ＯＢ１、画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ２が選択部３２に入力される（図３（ｄ）、図３（ｅ）及び図３（ｆ））。図３（ｄ）において、黒レベルの基準信号として選択されている黒レベル信号ＯＢ１は、所定値Ｒｅｆを超えていない。このため、クランプ部３６は、黒レベル信号ＯＢ１を黒レベルの基準信号として、水平ラインＨ２に対応する画像データ信号ＩＭＧ（図３（ｅ））をクランプする。
【００３１】
次に、デジタルクランプ回路を構成する選択部４０に入力される画像データ値ＤＩＭＧ、黒レベル値ＤＯＢ１、ＤＯＢ２のレベルの変化による選択部４０の動作について説明する。  水平ラインＨ１、Ｈ２に対応する光電変換素子に蓄積された電荷は、上述の選択部３２と同様に、図１のＣＤＳ回路１４及びゲイン回路１６を介してクランプ回路２０のＡ／Ｄ変換部３８に順次転送される。Ａ／Ｄ変換部３８は、水平ラインＨ１、Ｈ２毎に、黒レベル信号ＯＢ１、画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ２を、黒レベル値ＤＯＢ１、画像データ値ＤＩＭＧ、黒レベル値ＤＯＢ２にそれぞれＡ／Ｄ変換する。選択部４０は、Ａ／Ｄ変換部３８によりＡ／Ｄ変換された黒レベル値ＤＯＢ１、画像データ値ＤＩＭＧ、黒レベル値ＤＯＢ２を、この順番で入力する。この実施形態において、初期状態において、選択部４０は、黒レベル値ＤＯＢ２を選択している。
【００３２】
まず、水平ラインＨ１に対応する黒レベル信号ＯＢ１（図３（ａ））のデジタル値である黒レベル値ＤＯＢ１が選択部４０に入力される。ＯＢ部４８は、有効画素部４６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ていないため、この黒レベル値ＤＯＢ１のレベルは、所定値ＤＲｅｆ以下である。ここで、ＤＲｅｆは、所定値Ｒｅｆに対応するデジタル値である。次に、水平ラインＨ１に対応する画像データ信号ＩＭＧ（図３（ｂ））のデジタル値である画像データ値ＤＩＭＧが選択部４０に入力される。
【００３３】
次に、水平ラインＨ１に対応する黒レベル信号ＯＢ２（図３（ｃ））のデジタル値である黒レベル値ＤＯＢ２が選択部４０に入力される。ＯＢ部５０は、水平ラインＨ１において、高い輝度を有する被写体からの影響を受けている。特に、ＯＢ部５０において、有効画素部４６側の領域から転送される黒レベル値ＤＯＢ２のレベルは、所定値ＤＲｅｆを超えている。選択制御部４２は、黒レベル値ＤＯＢ２のレベルが所定値ＤＲｅｆを超えたことに応答して、選択部４０が選択する黒レベル値を黒レベル値ＤＯＢ２から黒レベル値ＤＯＢ１に切り替える。このため、クランプ部４４は、新たに選択された黒レベル値ＤＯＢ１を黒レベルの基準値として、水平ラインＨ１に対応する画像データ値ＤＩＭＧをクランプする。
【００３４】
この後、上述と同様に、水平ラインＨ２に対応する蓄積電荷の内、ＯＢ部４８、有効画素部４６、ＯＢ部５０にそれぞれ対応する黒レベル信号ＯＢ１（図３（ｄ））、画像データ信号ＩＭＧ（図３（ｅ））、黒レベル信号ＯＢ２（図３（ｆ））が、Ａ／Ｄ変換部３８により黒レベル値ＤＯＢ１、画像データ値ＤＩＭＧ、黒レベル値ＤＯＢ２にそれぞれＡ／Ｄ変換される。黒レベルの基準値として選択されている黒レベル値ＤＯＢ１は、所定値ＤＲｅｆを超えていない。このため、クランプ部４４は、黒レベル値ＤＯＢ１を黒レベルの基準値として、水平ラインＨ２に対応する画像データＤＩＭＧをクランプする。
【００３５】
以上のように、黒レベル信号のレベルが所定値Ｒｅｆ、ＤＲｅｆを超える時、アナログクランプ回路の選択部３２、デジタルクランプ回路の選択部４０の両方で黒レベル信号のレベルを所定値以下に保つことができる。
以上、本実施形態では、選択部３２は選択している黒レベル信号のレベルが所定値を超える時、他の黒レベル信号に切り替える。一般に、太陽光等の高い輝度を有する被写体は有効画素部４６の全体ではなく一部で撮像されることが多く、この一部がＯＢ部に近い場合、ＯＢ部で生成される黒レベル信号のレベルは所定値Ｒｅｆ、ＤＲｅｆを超える場合がある。これに対して、他のＯＢ部は、有効画素部４６における高い輝度を有する被写体を撮像する領域から離れている。このため、他のＯＢ部で生成される黒レベル信号のレベルは所定値以下である。したがって、有効画素部４６の端側で、高い輝度を有する被写体を撮像する場合にも、画像データ信号ＩＭＧを補正するための黒レベル信号のレベルを所定値以下に常に保つことができる。この結果、被写体画像の明るさを最適にできる。
【００３６】
黒レベル信号のレベルが所定値Ｒｅｆ、ＤＲｅｆを超える時、アナログクランプ回路の選択部３２、デジタルクランプ回路の選択部４０の両方で黒レベル信号のレベルを所定値以下に保つことで、より高品位な被写体画像を生成できる。
図４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のクランプ回路５８（クランプ装置）は、レベル差検出部６０、６２を有している点で、第１の実施形態と相違する。また、ＣＣＤ５６は、図５に示すように、ＯＢ部６４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。
【００３７】
撮像装置２００は、例えば、デジタルカメラとして形成されており、ＣＣＤ５６、駆動回路１２、ＣＤＳ回路１４、ゲイン回路１６、増幅率調整回路１８、クランプ回路５８、Ａ／Ｄ変換回路２２、暗電流補正回路２４、信号処理回路２６、ＡＥセンサ２８及び演算回路３０を有している。
ＣＣＤ５６は、図示しないレンズ系より結像される被写体像を光電変換する。ＣＣＤ５６は、後述する図５に示すように、被写体からの光が入射される有効画素部４６（メイン撮像領域）、及び有効画素部４６の左右両側及び下側に形成されたＯＢ部４８、５０、６４（サブ撮像領域）に区画されている。有効画素部４６からは、被写体の画像データ信号ＩＭＧが出力され、ＯＢ部４８、５０、６４からは、光学的な黒の基準となる黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３がそれぞれ出力される。
【００３８】
駆動回路１２は、ＣＣＤ５６を駆動するための駆動信号を発生する。ＣＤＳ回路１４は、ＣＣＤ５６から出力される画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３に含まれるノイズ成分を除去する。ゲイン回路１６は、ＣＤＳ回路１４から出力された画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３を可変な増幅率で増幅する。増幅率調整回路１８は、ＩＳＯ感度毎にゲイン回路１６の増幅率を調整する。
【００３９】
クランプ回路５８は、ゲイン回路１６から出力された黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３のいずれかを基準信号として、ゲイン回路１６から出力された画像データ信号ＩＭＧをクランプする機能を有している。クランプ回路５８は、選択部３２（第１選択部）、選択制御部３４（第１選択制御部）、クランプ部３６（第１クランプ部）、レベル差検出部６０、６２、Ａ／Ｄ変換部３８、選択部４０（第２選択部）、選択制御部４２（第２選択制御部）及びクランプ部４４（第２クランプ部）を有している。
【００４０】
選択部３２、選択制御部３４、クランプ部３６及びレベル差検出部６０により、いわゆるアナログクランプ回路が構成され、Ａ／Ｄ変換部３８、選択部４０、選択制御部４２、クランプ部４４及びレベル差検出部６２により、いわゆるデジタルクランプ回路が構成される。
選択部３２は、選択制御部３４により制御され、ゲイン回路１６から出力された黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３のいずれかを選択する。レベル差検出部６０は、選択部３２により選択された黒レベル信号（例えば、ＯＢ１）のレベルの最大値（例えば、ＯＢ１ｍａｘ）と、ゲイン回路１６から出力される他の黒レベル信号（例えば、ＯＢ２、ＯＢ３）のレベルの最大値（例えば、ＯＢ２ｍａｘ、ＯＢ３ｍａｘ）とのレベル差を検出する。選択制御部３４は、選択部３２が選択している黒レベル信号（例えば、ＯＢ１）のレベルが、画像データ信号ＩＭＧをクランプするための基準値である所定値を超える時に、レベル差検出部６０により検出されたレベル差が最も大きい他の黒レベル信号（例えば、ＯＢ２）を選択部３２に選択させる。クランプ部３６は、選択部３２により選択された黒レベル信号（例えば、ＯＢ２）を基準信号として、ゲイン回路１６から出力された画像データ信号ＩＭＧをクランプする。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換部３８は、ゲイン回路１６から出力された画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３をアナログ信号からデジタル信号に変換する。選択部４０は、選択制御部４２により制御され、Ａ／Ｄ変換部３８によりＡ／Ｄ変換された黒レベル値ＤＯＢ１、ＤＯＢ２、ＤＯＢ３のいずれかを選択する。レベル差検出部６２は、選択部４０により選択された黒レベル値（例えば、ＤＯＢ１）のレベルの最大値（例えば、ＤＯＢ１ｍａｘ）と、ゲイン回路１６から出力される他の黒レベル値（例えば、ＤＯＢ２、ＤＯＢ３）のレベルの最大値（例えば、ＤＯＢ２ｍａｘ、ＤＯＢ３ｍａｘ）とのレベル差を検出する。選択制御部４２は、選択部４０が選択している黒レベル値（例えば、ＤＯＢ１）のレベルが所定値を超える時に、レベル差検出部６２により検出されたレベル差が最も大きい他の黒レベル値（例えば、ＤＯＢ２）を選択部４０に選択させる。クランプ部４４は、選択部４０により選択された黒レベル値（例えば、ＤＯＢ１）を基準値として、Ａ／Ｄ変換部３８から出力された画像データ値ＤＩＭＧをクランプする。
【００４２】
図５は、図４に示したＣＣＤ５６の詳細を示している。ＣＣＤ５６は、有効画素部４６、有効画素部４６の左右に形成されたＯＢ部４８、５０、有効画素部４６の下側に形成されたＯＢ部６４、有効画素部４６、ＯＢ部４８、５０、６４の下側に形成された水平転送部
５２及び出力部５４を有している。
【００４３】
ＯＢ部６４は、図２の有効画素部４６、ＯＢ部４８、５０と同様に、光電変換素子（図示せず）を有する複数の画素から構成される。ＯＢ部６４の表面は、ＯＢ部４８、５０と同様に、遮光部材（図示せず）により覆われている。ＯＢ部６４の光電変換素子は、光学的な黒レベルを示す黒レベル信号ＯＢ３を出力する。有効画素部４６、ＯＢ部４８、５０、及びＯＢ部４８、５０、６４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４６、ＯＢ部４８、５０、及びＯＢ部４８、５０、６４に共通である。
【００４４】
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４６、ＯＢ部４８、５０からそれぞれ出力される画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、及びＯＢ部４８、５０、６４からそれぞれ出力される黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３は、水平ライン単位で順次、水平転送部５２に送出される。
水平転送部５２は、画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、または、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３を水平ライン毎に出力部５４に転送する。出力部５４は、水平転送部５２に水平ライン単位で順次格納される画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、または、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３を図４のＣＤＳ回路１４に出力する。
【００４５】
図では、有効画素部４６のＯＢ部５０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５０は、水平ラインＨ４において、有効画素部４６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。一方、水平ラインＨ３は、ＯＢ部４８、５０、６４に共通であり、遮光部材により完全に覆われている。
水平ラインＨ３、Ｈ４は、この順番で順次走査され、光電変換素子に蓄積された電荷は、水平転送部５２に送出される。出力部５４は、水平転送部４０に水平ライン単位で順次格納される画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、または、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３を図４のＣＤＳ回路１４に出力する。
【００４６】
図６は、クランプ回路５８の選択部３２に入力される画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３のレベルの変化を示している。水平ラインＨ３、Ｈ４に対応する光電変換素子に蓄積された電荷は、図４のＣＤＳ回路１４及びゲイン回路１６を介してクランプ回路５８の選択部３２に順次転送される。蓄積電荷は、水平ラインＨ３では、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ３、ＯＢ２の順番で、水平ラインＨ４では、黒レベル信号ＯＢ１、画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ２の順番で転送される。この実施形態では、選択部３２は、初期状態において、黒レベル信号ＯＢ２を選択している。
【００４７】
まず、水平ラインＨ３に対応する電荷の内、ＯＢ部４８に対応する黒レベル信号ＯＢ１が選択部３２に入力される（図６（ａ））。この黒レベル信号ＯＢ１は、所定値Ｒｅｆ以下であり、レベルの最大値はＯＢ１ｍａｘである。次に、水平ラインＨ３に対応する電荷の内、ＯＢ部６４に対応する黒レベル信号ＯＢ３が選択部３２に入力される（図６（ｂ））。この黒レベル信号ＯＢ３は、所定値Ｒｅｆ以下であり、レベルの最大値はＯＢ３ｍａｘである。次に、水平ラインＨ３に対応する電荷の内、ＯＢ部５０に対応する黒レベル信号ＯＢ２が選択部３２に入力される（図６（ｃ））。この黒レベル信号ＯＢ２は、所定値Ｒｅｆ以下である。
【００４８】
この後、図３に示した水平ラインＨ１の領域（ａ）、領域（ｂ）、領域（ｃ）と同様に、水平ラインＨ４に対応する蓄積電荷の内、ＯＢ部４８、有効画素部４６、ＯＢ部５０にそれぞれ対応する黒レベル信号ＯＢ１、画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ２が選択部３２に入力される（図６（ｄ）、図６（ｅ）及び図６（ｆ））。図６（ｆ）の黒レベル信号ＯＢ２は、高い輝度を有する被写体からの影響を受けているため、レベルは上昇している。特に、ＯＢ部５０において、有効画素部４６側の領域から転送される黒レベル信号ＯＢ２のレベル（図中、領域（ｆ）の左側）は、所定値Ｒｅｆを超え、最大値ＯＢ２ｍａｘとなっている。
【００４９】
レベル差検出部６０は、選択部３２により選択されている黒レベル信号ＯＢ２のレベルの最大値ＯＢ２ｍａｘと黒レベル信号ＯＢ１のレベルの最大値ＯＢ１ｍａｘとのレベル差、及び選択部３２により選択されている黒レベル信号ＯＢ２のレベルの最大値ＯＢ２ｍａｘと黒レベル信号ＯＢ３のレベルの最大値ＯＢ３ｍａｘとのレベル差をそれぞれ検出する。
【００５０】
黒レベル信号ＯＢ２のレベルの最大値ＯＢ２ｍａｘと黒レベル信号ＯＢ１のレベルの最大値ＯＢ１ｍａｘとのレベル差は、黒レベル信号ＯＢ２のレベルの最大値ＯＢ２ｍａｘと黒レベル信号ＯＢ３のレベルの最大値ＯＢ３ｍａｘとのレベル差よりΔＯＢだけ大きい。すなわち、最大値ＯＢ２ｍａｘとのレベル差が最も大きい他の黒レベル信号は、黒レベル信号ＯＢ１である。
【００５１】
選択制御部３４は、黒レベル信号ＯＢ２のレベルが所定値Ｒｅｆを超えたことに応答して、選択部３２により選択されている黒レベル信号ＯＢ２のレベルの最大値ＯＢ２ｍａｘとのレベル差が最も大きい黒レベル信号ＯＢ１を選択部３２に選択させる。選択部３２により選択される黒レベル信号ＯＢ１のレベルは、他の黒レベル信号（黒レベル信号ＯＢ２、ＯＢ３）の中で最小である。よって、黒レベル信号のレベルを所定値Ｒｅｆ以下に確実に保つことができる。クランプ部３６は、新たに選択された黒レベル信号ＯＢ１を黒レベルの基準信号として、水平ラインＨ４に対応する画像データ信号（図６（ｅ））をクランプする。
【００５２】
次に、デジタルクランプ回路を構成する選択部４０に入力される画像データ値ＤＩＭＧ、黒レベル値ＤＯＢ１、ＤＯＢ２、ＤＯＢ３のレベルの変化による選択部４０の動作について説明する。
水平ラインＨ３、Ｈ４に対応する光電変換素子に蓄積された電荷は、上述の選択部３２と同様に、図４のＣＤＳ回路及びゲイン回路１６を介してクランプ回路５８のＡ／Ｄ変換部３８に順次転送される。Ａ／Ｄ変換部３８は、水平ラインＨ３では、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３を、黒レベル値ＤＯＢ１、ＤＯＢ３、ＤＯＢ２にそれぞれＡ／Ｄ変換し、水平ラインＨ４では、黒レベル信号ＯＢ１、画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ２を、黒レベル値ＤＯＢ１、画像データ値ＤＩＮＧ、黒レベル値ＤＯＢ２にそれぞれＡ／Ｄ変換する。選択部４０は、Ａ／Ｄ変換部３８によりＡ／Ｄ変換された黒レベル値ＤＯＢ１、ＤＯＢ３、ＤＯＢ２、ＤＯＢ１、画像データ値ＤＩＭＧ、黒レベル値ＤＯＢ２を、この順番で入力する。この実施形態では、選択部４０は、初期状態において、黒レベル値ＤＯＢ２を選択している。
【００５３】
まず、水平ラインＨ３に対応する黒レベル信号ＯＢ１（図６（ａ））のデジタル値である黒レベル値ＤＯＢ１が選択部４０に入力される。この黒レベル値ＤＯＢ１のレベルは、所定値ＤＲｅｆ以下である。ここで、ＤＲｅｆは、所定値Ｒｅｆに対応するデジタル値である。
次に、水平ラインＨ３に対応する黒レベル信号ＯＢ３（図６（ｂ））のデジタル値である黒レベル値ＤＯＢ３が選択部４０に入力される。この黒レベル値ＤＯＢ３のレベルは、所定値ＤＲｅｆ以下である。次に、水平ラインＨ３に対応する黒レベル信号ＯＢ２（図６（ｃ））のデジタル値である黒レベル値ＤＯＢ２が選択部４０に入力される。この黒レベル値ＤＯＢ２のレベルは、所定値ＤＲｅｆ以下である。
【００５４】
この後、上述と同様に、水平ラインＨ４に対応する蓄積電荷の内、ＯＢ部４８、有効画素部４６、ＯＢ部５０にそれぞれ対応する黒レベル信号ＯＢ１（図６（ｄ））、画像データ信号ＩＭＧ（図６（ｅ））、黒レベル信号ＯＢ２（図６（ｆ））が、Ａ／Ｄ変換部３８により黒レベル値ＤＯＢ１、画像データ値ＤＩＭＧ、黒レベル値ＤＯＢ２にそれぞれＡ／Ｄ変換される。図６（ｆ）の黒レベル値ＤＯＢ２は、高い輝度を有する被写体からの影響を受けているため、信号レベルは上昇している。特に、ＯＢ部５０において、有効画素部４６側の領域から転送される黒レベル値ＤＯＢ２のレベルは、所定値ＤＲｅｆを超えており、最大値ＤＯＢ２ｍａｘとなっている。
【００５５】
レベル差検出部６２は、選択部４０により選択されている黒レベル値ＤＯＢ２のレベルの最大値ＤＯＢ２ｍａｘと黒レベル値ＤＯＢ１のレベルの最大値ＤＯＢ１ｍａｘとのレベル差、及び選択部４０により選択されている黒レベル値ＤＯＢ２のレベルの最大値ＤＯＢ２ｍａｘと黒レベル値ＤＯＢ３のレベルの最大値ＤＯＢ３ｍａｘとのレベル差をそれぞれ検出する。
【００５６】
この例では、黒レベル値ＤＯＢ２のレベルの最大値ＤＯＢ２ｍａｘと黒レベル値ＤＯＢ１のレベルの最大値ＤＯＢ１ｍａｘとのレベル差は、黒レベル信号ＤＯＢ２のレベルの最大値ＤＯＢ２ｍａｘと黒レベル値ＤＯＢ３のレベルの最大値ＤＯＢ３ｍａｘとのレベル差より大きい。すなわち、最大値ＤＯＢ２ｍａｘとのレベル差が最も大きい他の黒レベル値は、黒レベル値ＤＯＢ１である。
【００５７】
選択制御部４２は、黒レベル値ＤＯＢ２のレベルが所定値ＤＲｅｆを超えたことに応答して、選択部４０により選択されている黒レベル値ＤＯＢ２の最大値ＤＯＢ２ｍａｘとのレベル差が最も大きい黒レベル値ＤＯＢ１を選択部４０に選択させる。選択部４０により選択される黒レベル値ＤＯＢ１のレベルは、他の黒レベル信号（黒レベル値ＤＯＢ２、ＤＯＢ３）の中で最小である。よって、黒レベル値のレベルを所定値Ｒｅｆ以下に確実に保つことができる。クランプ部４４は、新たに選択された黒レベル値ＤＯＢ１を黒レベルの基準値として、水平ラインＨ４に対応する画像データ値ＤＩＭＧをクランプする。
【００５８】
以上、本実施形態では、上述した第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。更に、選択部３２により選択される他のＯＢ部からの黒レベル信号のレベルは、複数のＯＢ部から得られる黒レベル信号の中で最小である。よって、黒レベル信号のレベルを所定値以下に確実に保つことができる。同様に、選択部４０により選択される他のＯＢ部からの黒レベル値のレベルは、複数のＯＢ部から得られる黒レベル値の中で最小である。よって、黒レベル値のレベルを所定値以下に確実に保つことができる。
【００５９】
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のクランプ回路６６（クランプ装置）は、図１のＡ／Ｄ変換部３８、選択部４０、選択制御部４２及びクランプ部４４の代わりに、Ａ／Ｄ変換部６８（Ａ／Ｄ変換部）及びクランプ部４４（第２クランプ部）のみを有している点で、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。
【００６０】
撮像装置３００は、例えば、デジタルカメラとして形成されており、ＣＣＤ１０、駆動回路１２、ＣＤＳ回路１４、ゲイン回路１６、増幅率調整回路１８、クランプ回路６６、Ａ／Ｄ変換回路２２、暗電流補正回路２４、信号処理回路２６、ＡＥセンサ２８及び演算回路３０を有している。
クランプ回路６６は、ゲイン回路１６から出力された黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２のいずれかを基準信号として、ゲイン回路１６から出力された画像データ信号ＩＭＧをクランプする機能を有している。クランプ回路６６は、選択部３２（第１選択部）、選択制御部３４（第１選択制御部）、クランプ部３６（第１クランプ部）、Ａ／Ｄ変換部６８及びクランプ部４４（第２クランプ部）を有している。
【００６１】
選択部３２、選択制御部３４及びクランプ部３６により、いわゆるアナログクランプ回路が構成され、Ａ／Ｄ変換部６８及びクランプ部４４により、いわゆるデジタルクランプ回路が構成される。
Ａ／Ｄ変換部６８は、ゲイン回路１６から出力されたアナログの画像データ信号ＩＭＧと、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２に基づいて決められたリファレンス値Ｒｅｆとを入力し、画像データ信号ＩＭＧに対応するデジタル値ＤＩＭＧ、リファレンス値Ｒｅｆに対応するデジタル値ＤＲｅｆにそれぞれ変換する。クランプ部４４は、Ａ／Ｄ変換部６８から出力されたリファレンス値ＤＲｅｆを黒レベルを示す基準値として、Ａ／Ｄ変換部６８から出力された画像データ値ＤＩＭＧをクランプする。
【００６２】
以上、本実施形態では、上述した第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。更に、選択部３２、選択制御部３４及びクランプ部３６から構成されるアナログクランプ回路のみが、複数のＯＢ部から出力される黒レベル信号のいずれかを選択する。アナログクランプ回路で、画像データ信号ＩＭＧをクランプするための黒レベル信号のレベルを所定値以下に十分保つことができるため、Ａ／Ｄ変換部６８及びクランプ部４４から構成されるデジタルクランプ回路は、黒レベル信号を所定値以下に保つための手段を省略できる。このため、撮像装置３００を簡易に構成できる。この結果、部品点数及び組み込み工数が削減され、撮像装置３００の製造コストを削減できる。
【００６３】
図８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のクランプ回路７２（クランプ装置）は、選択部７４、７６に信号切替部７８、８０をそれぞれ搭載している点で、第１の実施形態と相違する。また、後述する図９に示すようにＣＣＤ７０のＯＢ部８２は、ＯＢ部８４（第１サブ撮像領域）及びＯＢ部８６（第２サブ撮像領域）に区画されている。その他の構成は、第１の実施形態と同じである。
【００６４】
撮像装置４００は、例えば、デジタルカメラとして形成されており、ＣＣＤ７０、駆動回路１２、ＣＤＳ回路１４、ゲイン回路１６、増幅率調整回路１８、クランプ回路７２、Ａ／Ｄ変換回路２２、暗電流補正回路２４、信号処理回路２６、ＡＥセンサ２８及び演算回路３０を有している。
ＣＣＤ７０は、図示しないレンズ系より結像される被写体像を光電変換する。ＣＣＤ７０は、後述する図９に示すように被写体からの光が入射される有効画素部４６（メイン撮像領域）、及び有効画素部４６の左右両側に形成されたＯＢ（オプティカルブラック）部４８、８２（サブ撮像領域）に区画されている。ＯＢ部８２は、有効画素部４６の右側に隣接するＯＢ部８４、有効画素部４６から離れて設けられるＯＢ部８６に区画されている。有効画素部４６からは、被写体の画像データ信号ＩＭＧが出力され、ＯＢ部４８、８４、８６からは、光学的な黒の基準となる黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３がそれぞれ出力される。
【００６５】
駆動回路１２は、ＣＣＤ７０を駆動するための駆動信号を発生する。ＣＤＳ回路１４は、ＣＣＤ７０から出力される画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３に含まれるノイズ成分を除去する。ゲイン回路１６は、ＣＤＳ回路１４から出力された画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３を可変な増幅率で増幅する。  増幅率調整回路１８は、ゲイン回路１６の増幅率をＩＳＯ感度に応じて設定する。増幅率調整回路１８は、ＩＳＯ感度を高く設定する時、ゲイン回路１６の増幅率を所定値を超えるように設定し、ＩＳＯ感度を低く設定する時、ゲイン回路１６の増幅率を所定値以下に設定する。増幅率調整回路１８は、設定した増幅率を示す情報ＧＡＩＮを信号切替部７８、８０に出力する。
【００６６】
クランプ回路７２は、ゲイン回路１６から出力された黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３のいずれかを基準信号として、ゲイン回路１６から出力された画像データ信号ＩＭＧをクランプする機能を有している。クランプ回路７２は、選択部７４（第１選択部）、選択制御部３４（第１選択制御部）、クランプ部３６（第１クランプ部）、Ａ／Ｄ変換部３８、選択部４０（第２選択部）、選択制御部４２（第２選択制御部）及クランプ部４４（第２クランプ部）を有している。
【００６７】
選択部７４、選択制御部３４及びクランプ部３６により、いわゆるアナログクランプ回路が構成され、Ａ／Ｄ変換部３８、選択部４０、選択制御部４２及クランプ部４４により、いわゆるデジタルクランプ回路が構成されている。
選択部７４は、信号切替部７８を搭載している。信号切替部７８は、選択制御部３４により制御され、ゲイン回路１６の増幅率が所定値以下である（ＩＳＯ感度が低く設定された）時、図９のＯＢ部８４から出力される黒レベル信号ＯＢ２を黒レベルの基準信号として選択する。この理由は、ゲイン回路１６の増幅率が所定値以下の時、増幅率調整回路１８により設定されるＩＳＯ感度が低いため、被写体からの入射光量が大きく、ＯＢ部８４に漏光が発生する可能性が高いためである。
【００６８】
一方、信号切替部７８は、ゲイン回路１６の増幅率が所定値を超える（ＩＳＯ感度が高く設定された）時、図９のＯＢ部８６から出力される黒レベル信号ＯＢ３を黒レベルの基準信号として選択する。クランプ部３６は、信号切替部７８により選択された黒レベル信号（例えば、ＯＢ３）を基準信号として、ゲイン回路１６から出力された画像データ信号ＩＭＧをクランプする。Ａ／Ｄ変換部３８はゲイン回路１６からアナログの画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３をデジタル値ＤＩＭＧ、ＤＯＢ１、ＤＯＢ２、ＤＯＢ３にそれぞれ変換し、増幅率調整回路１８から出力された情報ＧＡＩＮを増幅率値ＤＧＡＩＮに変換する。選択部７６は、信号切替部８０を搭載している。信号切替部８０は、選択制御部４２により制御され、ゲイン回路１６の増幅率値ＤＧＡＩＮが所定値以下の時、図９のＯＢ部８４から出力される黒レベル値ＤＯＢ２を黒レベルの基準値として選択する。一方、信号切替部８０は、ゲイン回路１６の増幅率値ＤＧＡＩＮが所定値を超える時、図９のＯＢ部８６から出力される黒レベル値ＯＢ３を黒レベルの基準値として選択する。クランプ部４４は、信号切替部８０により選択された黒レベル値（例えば、ＤＯＢ２）を基準値として、Ａ／Ｄ変換部３８から出力された画像データ値ＤＩＭＧをクランプする。
【００６９】
図９は、図８に示したＣＣＤ７０の詳細を示している。ＣＣＤ７０は、有効画素部４６、有効画素部４６の左右に形成されたＯＢ部４８、８２、有効画素部４６、ＯＢ部４８、８２の下側に形成された水平転送部５２及び出力部５４を有している。
有効画素部４６及びＯＢ部４８、８２は、光電変換素子（図示せず）を有する複数の画素から構成される。有効画素部４６の複数の光電変換素子は、被写体の画像データ信号ＩＭＧを出力する。ＯＢ部４８、８２の表面は、遮光部材（図示せず）により覆われている。ＯＢ部８２は、有効画素部４６の右側に隣接するＯＢ部８４、有効画素部４６から離れて設けられるＯＢ部８６に区画されている。有効画素部４６は、被写体の画像データ信号ＩＭＧが出力し、ＯＢ部４８、８４、８６は、光学的な黒レベルを示す黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３をそれぞれ出力する。有効画素部４６及びＯＢ部４８、８４、８６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４６及びＯＢ部４８、８４、８６に共通である。
【００７０】
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４６及びＯＢ部４８、８４、８６からそれぞれ出力される画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３は、水平ライン単位で順次、水平転送部５２に送出される。
水平転送部５２は、画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３を水平ライン毎に出力部５４に転送する。出力部５４は、水平転送部５２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ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３を図８のＣＤＳ回路１４に出力する。
【００７１】
例えば、水平ラインとして、水平ラインＨ１、水平ラインＨ１より上方向に配置される水平ラインＨ２がある。水平ラインＨ１、Ｈ２は、説明の都合上離しているが、実際は近接している。図では、図２と同様に、有効画素部４６のＯＢ部８４側に、高い輝度を有する有する被写体（例えば、太陽や蛍光灯）が撮像される例を示している。ＯＢ部８４は、水平ラインＨ１において、有効画素部４６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。一方、有効画素部４６から離れているＯＢ部８６は、水平ラインＨ２において、有効画素部４６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ない。
【００７２】
水平ラインＨ１、Ｈ２は、この順番で順次走査され、光電変換素子に蓄積された電荷は、水平転送部５２に送出される。出力部５４は、水平転送部５２に水平ライン単位で順次格納される画像データ信号ＩＭＧ及び黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３を図８のＣＤＳ回路１４に出力する。
図１０は、クランプ回路７２の選択部７４に入力される画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３のレベルの変化を示している。水平ラインＨ１、Ｈ２に対応する光電変換素子に蓄積された電荷は、図８のＣＤＳ回路１４及びゲイン回路１６を介してクランプ回路７２の選択部７４に順次転送される。蓄積電荷は、水平ラインＨ１、Ｈ２毎に、黒レベル信号ＯＢ１、画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ２、ＯＢ３の順番で転送される。この実施形態では、初期状態において、ゲイン回路１６の増幅率は所定値以下であり（ＩＳＯ感度は低く設定されており）、選択部７４は、黒レベル信号ＯＢ２を選択している。
【００７３】
まず、水平ラインＨ１に対応する蓄積電荷の内、ＯＢ部４８に対応する黒レベル信号ＯＢ１が選択部７４に入力される（図１０（ａ））。図９のＯＢ部４８は、有効画素部４６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ていないため、この黒レベル信号ＯＢ１のレベルは、所定値Ｒｅｆ以下である。
次に、水平ラインＨ１に対応する蓄積電荷の内、図９の有効画素部４６に対応する画像データ信号ＩＭＧが選択部７４に入力される。（図１０（ｂ））。この画像データ信号ＩＭＧは、図９の有効画素部４６の右側に照射された高い輝度を有する被写体により、右側の信号レベルが高い。
【００７４】
次に、水平ラインＨ１に対応する蓄積電荷の内、図９のＯＢ部８４に対応する黒レベル信号ＯＢ２が選択部７４に入力される（図１０（ｃ））。この黒レベル信号ＯＢ２は、高い輝度を有する被写体からの影響を受けているため、信号レベルは上昇しており、所定値Ｒｅｆを超えている。選択制御部３４は、黒レベル信号ＯＢ２のレベルが所定値Ｒｅｆを超えたことに応答して、選択部７４に黒レベル信号を黒レベル信号ＯＢ２から黒レベル信号ＯＢ１（図１０（ａ））に切り替えさせる。有効画素部４６の右側で高い輝度を有する被写体が撮像される場合は、高い輝度を有する被写体からの影響を受けやすいＯＢ部８４で黒レベル信号が選択されることで、選択された黒レベル信号をその他の黒レベル信号に確実に切り替えることができる。このため、クランプ部３６は、新たに選択された黒レベル信号ＯＢ１を黒レベルの基準信号として、水平ラインＨ１に対応する画像データ信号ＩＭＧ（図１０（ｂ））をクランプする。
【００７５】
次に、水平ラインＨ１に対応する蓄積電荷の内、図９のＯＢ部８６に対応する黒レベル信号ＯＢ３が選択部７４に入力される（図１０（ｄ））。この実施例では、ゲイン回路１６の増幅率は、所定値以下であるため、選択部７４は、黒レベル信号ＯＢ３を選択しない。
この後、上述と同様に、水平ラインＨ２に対応する蓄積電荷の内、ＯＢ部４８、有効画素部４６、ＯＢ部５０にそれぞれ対応する黒レベル信号ＯＢ１、画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ２、ＯＢ３が選択部７４に入力される（図１０（ｅ）、図１０（ｆ）、図１０（ｇ）及び図１０（ｈ））。図１０（ｅ）において、黒レベルの基準信号として選択されている黒レベル信号ＯＢ１は、所定値Ｒｅｆを超えていない。このため、クランプ部３６は、黒レベル信号ＯＢ１を黒レベルの基準信号として、水平ラインＨ２に対応する画像データ信号ＩＭＧ（図１０（ｆ））をクランプする。
【００７６】
次に、デジタルクランプ回路を構成する選択部７６に入力される画像データ値ＤＩＭＧ、黒レベル値ＤＯＢ１、ＤＯＢ２、ＤＯＢ３のレベルの変化による選択部７６の動作について説明する。水平ラインＨ１、Ｈ２に対応する光電変換素子に蓄積された電荷は、上述の選択部７４と同様に、図８のＣＤＳ回路１４及びゲイン回路１６を介してクランプ回路７２のＡ／Ｄ変換部３８に順次転送される。Ａ／Ｄ変換部３８は、水平ラインＨ１、Ｈ２毎に、黒レベル信号ＯＢ１、画像データ信号ＩＭＧ、黒レベル信号ＯＢ２、ＯＢ３を、黒レベル値ＤＯＢ１、画像データ値ＤＩＭＧ、黒レベル値ＤＯＢ２、ＤＯＢ３にそれぞれＡ／Ｄ変換する。選択部７６は、Ａ／Ｄ変換部３８によりＡ／Ｄ変換された黒レベル値ＤＯＢ１、画像データ値ＤＩＭＧ、黒レベル値ＤＯＢ２、ＤＯＢ３を、この順番で入力する。この実施形態では、初期状態において、ゲイン回路１６の増幅率のデジタル値は所定値以下であり（ＩＳＯ感度は低く設定されており）、選択部７６の信号切替部８０は、黒レベル信号ＤＯＢ２を選択している。
【００７７】
まず、水平ラインＨ１に対応する黒レベル信号ＯＢ１（図１０（ａ））のデジタル値である黒レベル値ＤＯＢ１が選択部７６に入力される。この黒レベル値ＤＯＢ１のレベルは、所定値ＤＲｅｆ以下である。
次に、水平ラインＨ１に対応する画像データ信号ＩＭＧ（図１０（ｂ））のデジタル値である画像データ値ＤＩＭＧが選択部７６に入力される。次に、水平ラインＨ１に対応する黒レベル信号ＯＢ２（図１０（ｃ））のデジタル値である黒レベル値ＤＯＢ２が選択部７６に入力される。この黒レベル値ＤＯＢ２は、所定値ＤＲｅｆを超えている。選択制御部４２は、黒レベル値ＤＯＢ２のレベルが所定値ＤＲｅｆを超えたことに応答して、選択部７６が選択する黒レベル値を黒レベル値ＤＯＢ２から黒レベル値ＤＯＢ１に切り替える。このため、クランプ部４４は、新たに選択された黒レベル値ＤＯＢ１を黒レベルの基準値として、水平ラインＨ１に対応する画像データ値ＤＩＭＧをクランプする。
【００７８】
次に、水平ラインＨ１に対応する黒レベル信号ＯＢ３（図１０（ｄ））のデジタル値である蓄積電荷の内、図９のＯＢ部８６に対応する黒レベル値ＤＯＢ３が選択部７４に入力される。この実施例では、ゲイン回路１６の増幅率のデジタル値は、所定値以下であるため、選択部７６は、黒レベル信号ＤＯＢ３を選択しない。
この後、上述と同様に、水平ラインＨ２に対応する蓄積電荷の内、ＯＢ部４８、有効画素部４６、ＯＢ部８４、８６にそれぞれ対応する黒レベル信号ＯＢ１（図１０（ｅ））、画像データ信号ＩＭＧ（図１０（ｆ））、黒レベル信号ＯＢ２（図１０（ｇ））、黒レベル信号ＯＢ３（図１０（ｈ））が、Ａ／Ｄ変換部３８により黒レベル値ＤＯＢ１、画像データ値ＤＩＭＧ、黒レベル値ＤＯＢ２、ＤＯＢ３にそれぞれＡ／Ｄ変換される。黒レベルの基準値として選択されている黒レベル値ＤＯＢ１は、所定値ＤＲｅｆを超えていない。このため、クランプ部４４は、黒レベル値ＤＯＢ１を黒レベルの基準値として、水平ラインＨ２に対応する画像データ値ＤＩＭＧをクランプする。
【００７９】
この実施形態では、初期状態において、ゲイン回路１６の増幅率は所定値以下の場合について述べた。初期状態において、ゲイン回路１６の増幅率は所定値を超える（ＩＳＯ感度は高く設定されている）場合、選択部７４は、黒レベルの基準信号としてＯＢ部８６から生成される黒レベル信号ＯＢ３を選択する。選択制御部３４は、黒レベル信号ＯＢ３のレベルが所定値Ｒｅｆを超えた場合に、選択部７４に黒レベル信号を黒レベル信号ＯＢ３から黒レベル信号ＯＢ１に切り替えさせる。
【００８０】
以上、本実施形態では、上述した第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。更に、増幅部の増幅率が所定値より低い場合（被写体から照射される光の量が多い場合）、被写体からの漏れ光等の影響を受けやすい（信号レベルが変化しやすい）ＯＢ部８４で黒レベル信号が選択されることで、選択された黒レベル信号をその他の黒レベル信号に確実に切り替えることができる。増幅部の増幅率が所定値を超える場合（被写体から照射される光の量が少ない場合）は、高い輝度を有する被写体からの影響を受けにくい（信号レベルが変化しにくい）ＯＢ部８６で黒レベル信号が選択されることで、選択された黒レベル信号を切り替えることなく維持できる。よって、画像データ信号を補正するための黒レベル信号のレベルを一定のレベルに保つことができる。
【００８１】
なお、第２の実施形態では、有効画素部４６の左右及び下部にそれぞれ形成されるＯＢ部４８、５０、６４から黒レベル信号が出力され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、有効画素部４６の上部にＯＢ部を更に形成して、有効画素部の上下左右に形成される４つのＯＢ部から出力される黒レベル信号の内、レベルが最小となる黒レベル信号を黒レベルの基準信号として選択するものでも良い。
【００８２】
第２の実施形態では、黒レベル信号ＯＢ２のレベルの最大値ＯＢ２ｍａｘと、その他の黒レベル信号（ＯＢ１、ＯＢ３）のレベルの最大値（ＯＢ１ｍａｘ、ＯＢ３ｍａｘ）とのレベル差を検出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、黒レベル信号ＯＢ２のレベルの平均値と、その他の黒レベル信号（ＯＢ１、ＯＢ３）のレベルの平均値とを比較するものでも良い。
【００８３】
第４の実施形態では、撮像装置４００のクランプ回路７２は、Ａ／Ｄ変換部３８、選択部７６、選択制御部４２及びクランプ部４４を有してい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、クランプ回路７２は、Ａ／Ｄ変換部３８及びクランプ部４４のみ有しているものでも良い。
第４の実施形態では、ＣＣＤ７０のＯＢ部８２は、ＯＢ部８４及びＯＢ部８６に区画されてい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、ＯＢ部４８も、左右のＯＢ部に区画されるものでも良い。
【００８４】
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】
【００８５】
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】
【００８６】
【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】クランプ回路の選択部に入力される画像データ信号及び黒レベル信号のレベルの変化を示す波形図である。
【図４】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５】図４に示したＣＣＤの詳細を示すブロック図である。
【図６】クランプ回路の選択部に入力される画像データ信号及び黒レベル信号のレベルの変化を示す波形図である。
【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】本発明のクランプ装置及び撮像装置の第４の実施形態を示すブロック図である。
【図９】図８に示したＣＣＤの詳細を示すブロック図である。
【図１０】クランプ回路の選択部に入力される画像データ信号及び黒レベル信号のレベルの変化を示す波形図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０、５６、７０  ＣＣＤ
１２  撮像回路
１４  ＣＤＳ回路
１６  ゲイン回路
１８  増幅率調整回路
２０、５８、６６、７２  クランプ回路
２２  Ａ／Ｄ変換回路
２４  暗電流補正回路
２６  信号処理回路
２８  ＡＥセンサ
３０  演算回路
３２、４０、７４、７６  選択部
３４、４２  選択制御部
３６、４４  クランプ部
３８、６８  Ａ／Ｄ変換部
４６  有効画素部
４８、５０、６４、８２、８４、８６  ０Ｂ部
５２  水平転送部
５４  出力部
６０、６２  レベル差検出部
７８、８０  信号切替部
【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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