(57)【要約】【課題】  高輝度光の入射位置に合わせて、撮像素子の撮像データの転送順序を変更することで、高輝度光の漏れ光による回路の誤動作を抑制し、白黒反転現象の発生を抑制した撮像装置とその駆動方法を提供する。【解決手段】  撮像素子の撮像データを、高輝度光が入射している側から読み出す。【選択図】        図１
2006304166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像するための撮像光学系と、
全画素同時露光方式の順次転送型撮像素子であって、前記撮像光学系により結像された被写体像を撮像して撮像データを出力する撮像素子とを備えた撮像装置において、
前記撮像素子は、撮像出力の転送順序を切り換え可能であり、
前記撮像素子の撮像面上の被写体像の輝度分布を測定する輝度分布測定手段と、
前記輝度分布測定手段で測定された輝度分布に基づいて、前記撮像面上の高輝度領域を検知する高輝度領域検知手段と、
前記高輝度領域検知手段の検知結果に基づいて、前記撮像素子の撮像出力の転送順序を決定する転送順序決定手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記輝度分布測定手段は、前記撮像素子により、輝度分布の測定を行うための予備露光を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
高輝度領域を検知するための基準となる基準輝度データを記憶する記憶手段を有し、
前記高輝度領域検知手段は、前記予備露光によって得られる撮像出力と、前記記憶手段に記憶された基準輝度データとを比較することで、高輝度領域を検知することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
高輝度領域を検知するための基準となる基準輝度データを記憶する記憶手段を有し、
前記高輝度領域検知手段は、前記予備露光によって得られる撮像出力のうち、前記記憶手段に記憶された基準輝度データを超える輝度を有する領域内の輝度分布の状況により高輝度領域を検知することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
受光面が前記撮像素子と略同一範囲を睨み、かつ、複数の領域に分割された測光素子を有し、
前記輝度分布測定手段は、前記測光素子により輝度分布を測定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記転送順序決定手段は、前記撮像出力の転送方向を変更することで転送順序を切り換えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
被写体を撮像するための撮像光学系と、
全画素同時露光方式の順次転送型撮像素子であって、前記撮像光学系により結像された被写体像を撮像して撮像出力する撮像素子とを備えた撮像装置の制御方法において、
前記撮像素子の撮像面上の被写体像の輝度分布を測定する輝度測定工程と、
前記輝度測定工程で測定された輝度分布に基づいて前記撮像面上の高輝度領域を検知する検知工程と、
前記撮像素子の撮像データを、前記検知工程で検知された高輝度領域近傍から順次転送する転送工程とを含むことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および撮像装置の駆動方法に関し、特に、撮像出力の転送順序を切換可能な全画素同時露光方式の順次転送型撮像素子を備えた撮像装置および撮像装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
監視カメラ等の撮像装置において、特に屋外を撮影する際には、太陽や夜間照明用ライト、車のヘッドライト等の非常に高輝度な物体を良好に撮影すると共に、影となる部分も撮影する必要があるため、適正な出力信号を得ることができる入射光量範囲、すなわちダイナミックレンジの広い撮像素子が必要となる。これを実現するために、対数変換方式のＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型撮像素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、特に移動する物体の形状を歪みなく撮影するためには、典型的な順次転送型撮像素子であるＣＭＯＳ型撮像素子で一般的に行われている、露光と撮像データ読み出しを画素の行毎に時系列で行う、いわゆるローリングシャッタ方式ではなく、全画素同時露光（いわゆるグローバルシャッタ）方式が望ましいため、そのための回路が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、グローバルシャッタ方式の撮像素子で課題となる、リセット用トランジスタのリーク電流によるシェーディングノイズ対策案として、リセット用トランジスタのリセット電圧を２値化する方法が提案されている（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
また、後段での画像処理や画像表示の簡便性のために、撮像データの転送順序を切換可能とした撮像素子が提案されている（例えば、特許文献４、５参照）。
【特許文献１】特開平１１−２９８７９８号公報
【特許文献２】特開２００２−７７７３３号公報
【特許文献３】特開２００４−３４９９０７号公報
【特許文献４】特開２００１−２９２９６２号公報
【特許文献５】特開２００３−３０９７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの種々の電気的対応を施した撮像素子においても、非常に輝度の高い被写体を撮影した場合に、高輝度光の漏れ光によって回路の誤動作が起き、非常に輝度の高い被写体であるにも関わらず、真っ黒な被写体であるかのごとき画像データになってしまう、いわゆる白黒反転という不具合現象が発生する場合がある。図８を用いて、白黒反転現象について説明する。
【０００７】
図８（ａ）は、例として、高輝度被写体の代表である太陽ＳＵＮが、撮像光学系２０１を通して撮像素子１００上に結像する場合を示している。図８（ｂ）は、撮像素子１００の撮像面１００ａ上の輝度分布を示している。太陽ＳＵＮの像ＩＭ００１が撮像面１００ａの中央より図８において下側に入射している。この時、理想的な撮像が行われれば、図８（ｃ）のように太陽に相当する部分が全て明るくなった画像が得られ、像ＩＭ００１の中心を通る水平Ｘ行目の輝度分布データは、図８（ｄ）のように太陽に相当する輝度領域は全域高輝度を表す輝度分布を示すはずである。
【０００８】
しかしながら、例えば太陽のように非常に輝度の高い被写体の場合は、図８（ｅ）のように、像ＩＭ００１の中心部ＩＭ００２が真っ黒になる白黒反転現象が発生し、像ＩＭ００１の中心を通る水平Ｘ行目の輝度分布データは図８（ｆ）のように中央が凹になった形状になる。これが「白黒反転」である。
【０００９】
本出願人による検討の結果、以上に述べた白黒反転現象は、高輝度光の漏れ光が画素を構成するトランジスタに入射することにより回路が誤動作することで発生している可能性が高いことが分かっている。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高輝度光の入射位置に合わせて、撮像素子の撮像データの転送順序を変更することで、高輝度光の漏れ光による回路の誤動作を抑制し、白黒反転現象の発生を抑制した撮像装置とその駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１２】
（請求項１）
被写体を撮像するための撮像光学系と、
全画素同時露光方式の順次転送型撮像素子であって、前記撮像光学系により結像された被写体像を撮像して撮像データを出力する撮像素子とを備えた撮像装置において、
前記撮像素子は、撮像出力の転送順序を切り換え可能であり、
前記撮像素子の撮像面上の被写体像の輝度分布を測定する輝度分布測定手段と、
前記輝度分布測定手段で測定された輝度分布に基づいて、前記撮像面上の高輝度領域を検知する高輝度領域検知手段と、
前記高輝度領域検知手段の検知結果に基づいて、前記撮像素子の撮像出力の転送順序を決定する転送順序決定手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【００１３】
（請求項２）
前記輝度分布測定手段は、前記撮像素子により、輝度分布の測定を行うための予備露光を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【００１４】
（請求項３）
高輝度領域を検知するための基準となる基準輝度データを記憶する記憶手段を有し、
前記高輝度領域検知手段は、前記予備露光によって得られる撮像出力と、前記記憶手段に記憶された基準輝度データとを比較することで、高輝度領域を検知することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【００１５】
（請求項４）
高輝度領域を検知するための基準となる基準輝度データを記憶する記憶手段を有し、
前記高輝度領域検知手段は、前記予備露光によって得られる撮像出力のうち、前記記憶手段に記憶された基準輝度データを超える輝度を有する領域内の輝度分布の状況により高輝度領域を検知することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【００１６】
（請求項５）
受光面が前記撮像素子と略同一範囲を睨み、かつ、複数の領域に分割された測光素子を有し、
前記輝度分布測定手段は、前記測光素子により輝度分布を測定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【００１７】
（請求項６）
前記転送順序決定手段は、前記撮像出力の転送方向を変更することで転送順序を切り換えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の撮像装置。
【００１８】
（請求項７）
被写体を撮像するための撮像光学系と、
全画素同時露光方式の順次転送型撮像素子であって、前記撮像光学系により結像された被写体像を撮像して撮像出力する撮像素子とを備えた撮像装置の制御方法において、
前記撮像素子の撮像面上の被写体像の輝度分布を測定する輝度測定工程と、
前記輝度測定工程で測定された輝度分布に基づいて前記撮像面上の高輝度領域を検知する検知工程と、
前記撮像素子の撮像データを、前記検知工程で検知された高輝度領域近傍から順次転送する転送工程とを含むことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載の発明によれば、被写体像の輝度分布から高輝度光が入射している領域を検出し、検知結果に基づいて撮像素子の撮像出力転送順序を決定することで、高輝度光の漏れ光による回路の誤動作を極力防止し、白黒反転現象の発生を抑制した撮像装置を提供することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、撮像素子の予備露光により高輝度光が入射している領域を検出し、検知結果に基づいて撮像素子の撮像出力転送順序を決定することで、高輝度光の漏れ光による回路の誤動作を極力防止し、白黒反転現象の発生を抑制した撮像装置を提供することができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、被写体像の輝度分布を基準データと比較することで高輝度光が入射している領域を検出し、検知結果に基づいて撮像素子の撮像出力転送順序を決定することで、高輝度光の漏れ光による回路の誤動作を極力防止し、白黒反転現象の発生を抑制した撮像装置を提供することができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、被写体像の輝度分布が基準データを超える領域の輝度分布から高輝度光が入射している領域をより正確に検出し、検知結果に基づいて撮像素子の撮像出力の転送順序を決定することで、高輝度光の漏れ光による回路の誤動作を極力防止し、白黒反転現象の発生を抑制した撮像装置を提供することができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、撮像素子とは別設の測光素子により高輝度光が入射している領域を検出し、検知結果に基づいて撮像素子の撮像出力転送順序を決定することで、高輝度光の漏れ光による回路の誤動作を極力防止し、白黒反転現象の発生を抑制した撮像装置を提供することができる。
請求項６に記載の発明によれば、撮像出力の転送方向を変えることにより転送順序を変更することで、複雑な構成の回路を必要とせず、簡単な制御で、高輝度光の漏れ光による回路の誤動作を極力防止し、白黒反転の発生を抑制した撮像装置を提供することができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、被写体像の輝度分布から高輝度光が入射している領域を検出し、検知結果に基づいて撮像素子の撮像出力の転送を高輝度領域近傍から行うことで、高輝度光の漏れ光による回路の誤動作を極力防止し、白黒反転現象の発生を抑制した撮像装置の駆動方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
まず、「白黒反転」現象の発生のメカニズムを、図９を用いて説明する。
図９は、ＣＭＯＳ型撮像素子に代表される順次転送型の、グローバルシャッタ方式の撮像素子を構成する画素の回路例である。動作を簡単に説明すると、図示しない撮像光学系によって撮像素子１００上に結像された被写体からの光は、画素１０１の光電変換回路１０１ａで光電変換され、グローバルシャッタ開期間中、キャパシタＣ１に蓄積される。グローバルシャッタ閉のタイミングでφＳＷが一定期間オンされてトランジスタＴ５が一定期間オンされ、キャパシタＣ１とＣ２の容量比に従って、Ｃ１に蓄積された電荷がＣ２に転送される。これで、全画素同時に撮像データが記憶されたことになる。
【００２７】
次に、垂直走査回路１０２により各水平行の中の読み出し行のφＶがオンされてトランジスタＴ３がオンされ、トランジスタＴ４を介して、キャパシタＣ２に記憶された撮像データが、後述するサンプルホールド回路１０５に転送される。出力後、φＲＳがオンされてトランジスタＴ６がオンされ、キャパシタＣ２を放電リセットする。以上が正常な動作である。
【００２８】
入射光が非常に高輝度の場合、上述のように全画素同時に撮像データがキャパシタＣ２に記憶されてから、サンプルホールド回路１０５に出力されるまでに、例えばトランジスタＴ５やＴ６に高輝度光の漏れ光が入射すると、トランジスタＴ５やＴ６が誤動作してキャパシタＣ２に記憶されている電荷を放電してしまう。漏れ光による誤動作の度合いが強過ぎると、キャパシタＣ２に記憶された電荷は完全に放電されてしまい、暗黒状態と同じ画像データとなる。これが、「白黒反転」である。
【００２９】
通常は、サンプルホールド回路１０５への画像データの転送は、撮像素子１００の水平行毎に順に行われるので、転送の順番が遅い水平行ほど高輝度光の漏れ光による放電の度合いが強くなり、白黒反転の量も大きくなる。
【００３０】
もちろん、このようなトランジスタの誤動作を防ぐために、画素１０１のパターン設計では、遮光パターンを用いて遮光が行われるが、感度を確保するために、光電変換回路１０１ａ中のフォトダイオード部は開口を極力大きくする必要があり、かつ、最近の撮像素子は非常に小型化されているため、遮光パターンによる遮光率は相対的に低くなり、漏れ光がトランジスタに入射することを完全に抑制することは困難で、漏れ光による誤動作は防ぎきれない。
【００３１】
そこで、本発明の実施の形態においては、高輝度光が入射したことを検知して、高輝度光が入射している領域あるいはその近傍の撮像素子１００の端の水平行からサンプルホールド回路１０５への出力を行うことで、撮像データをキャパシタＣ２に保持する必要のある時間を短くして、高輝度光の漏れ光によるキャパシタＣ２の放電の影響をなくし、白黒反転を抑制する。以下、本発明の実施の形態を詳述する。
【００３２】
まず、本発明に係る撮像装置１の第１の実施の形態について図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本発明に係る撮像装置１の第１の実施の形態を示す模式図である。
【００３３】
図１で、鏡胴２０内には撮像光学系２０１が設けられ、筐体１０内で、撮像光学系２０１の結像面位置に、撮像面１００ａが光軸２０２に垂直となるように、撮像素子１００が配置されている。撮像素子１００は、基板１１０上にハンダ付け等で電気的に接続され、同様に基板１１０上に配置された高輝度領域検知部１２０、信号処理手段１４０や、その他の撮像装置１を構成する図示しない回路素子と電気的に接続されている。撮像素子１００は、本発明における輝度分布測定手段として機能するものである。
【００３４】
図２は、図１に示した撮像素子１００およびその周辺の回路構成の例を示すブロック図である。図中、図１と同じ部分には同じ番号を付与した。
【００３５】
図２で、撮像素子１００の撮像面１００ａ上には、画素１０１が複数個２次元に配列され、各画素には、２次元配列の水平行と垂直列のアドレスが割り付けられている。各画素は、垂直走査回路１０２と垂直転送線１０６とにそれぞれ接続され、全画素同時露光が行われて各画素毎に撮像データが保持された後、垂直走査回路１０２で指定された水平行の撮像データが、垂直転送線１０６を介して同時にサンプルホールド回路１０５に転送され、水平走査回路１０３の動作によって、出力回路１０４から撮像出力１３１として順次出力される。
【００３６】
本実施の形態に係る撮像素子１００は、撮像出力１３１の転送順序を切り換え可能である。通常の撮像素子では、撮像データの転送順序は、最上行から最下行に向けて順次転送を行うか、または最下行から最上行に向けて順次転送を行うかのどちらか一方に固定されているのが一般的であるが、垂直走査回路の設計によっては、例えば、制御信号によりシフト方向を逆転させる論理回路によって構成された双方向シフトレジスタを用いる等により、最上行から最下行に向けてと、最下行から最上行に向けての、双方向に転送可能にすることも、さほどの困難なく可能であるし、垂直走査回路にアドレスレコーダ回路を設ける等してランダムアクセス機能を持たせることで、任意の行から任意の順序で転送を行うことも可能である。
【００３７】
撮像装置１における撮像動作は、まず、高輝度領域を検知して撮像出力１３１の転送順序を決定するために、撮像素子１００で予備露光が行われ、既定の転送順序で予備露光時の撮像出力１３１が出力される。予備露光時の露光条件（例えば、絞り値、露出時間等）は、高輝度領域の検知が出来さえすればよく、本露光時の露光条件と同一に合わせなければならないものではない。撮像出力１３１は、高輝度領域検知部１２０内の高輝度領域検知手段１２１に入力され、記憶手段１２３に記憶されている基準輝度データ１３４と比較されて、高輝度領域が抽出されて、高輝度領域データ１３２として出力される。高輝度領域データ１３２は、転送順序決定手段１２２に入力されて、撮像画面３００上で高輝度領域が存在する場所に応じて転送順序が決定され、転送順序情報１３３として垂直走査回路１０２と信号処理手段１４０に入力される。ここに、基準輝度データ１３４は、太陽、ガラスや金属表面等の鏡面での太陽の反射像、サーチライトや自動車のヘッドライト等の明るい光源のみがそのレベルを超えるような、非常に強い高輝度を示すデータである。
【００３８】
次に、画像の記録あるいは表示のために、撮像素子１００で本露光が行われ、本露光時の撮像出力１３１が、画像の記録あるいは表示のための信号処理を行う信号処理手段１４０に入力される。また、撮像出力１３１の転送順序を示す転送順序情報１３３も信号処理手段１４０に入力され、撮像出力１３１は、転送順序情報１３３が示す転送順序に基づいて、信号処理手段１４０で信号処理される。
【００３９】
図３は、本発明に係る撮像装置１の第１の実施の形態における動作の流れを示すフローチャートである。図中、図１および図２と同じ部分には同じ番号を付与した。
【００４０】
図３のステップＳ１０１で、撮像素子１００で予備露光が行われ（輝度測定工程）、ステップＳ１０２で既定の転送順序で予備露光時の撮像出力１３１が出力される。撮像出力１３１は、高輝度領域検知部１２０内の高輝度領域検知手段１２１に入力され、ステップ１０３で、記憶手段１２３に記憶されている基準輝度データ１３４と比較されて、各行毎に高輝度光が入射している領域が列のアドレス値として抽出され、予備露光の１画面分の全行に対して同じ検知が行われて、画面全体の高輝度領域の水平行と垂直列のアドレス値が高輝度領域データ１３２として出力される（検知工程）。
【００４１】
高輝度領域データ１３２は、転送順序決定手段１２２に入力されて、ステップＳ１０４で、図４の説明で後述する方法により転送順序が決定され、転送順序情報１３３として垂直走査回路１０２に入力される。ここまでが、予備露光による転送順序決定の流れである。
【００４２】
次に、ステップＳ１０５で、撮像素子１００で本露光が行われ、ステップＳ１０６で、ステップＳ１０４で決定された転送順序情報１３３に従って、本露光時の撮像出力１３１が転送される（転送工程）。ステップＳ１０７で、ステップＳ１０４で決定された転送順序情報１３３に従って、信号処理手段１４０によって、ステップＳ１０６で転送された撮像出力１３１が信号処理され、ステップＳ１０８で、撮像の目的に従って、画像として図示しない表示部に出力されたり、図示しない記録部に画像データとして記録される。ステップＳ１０９で、撮像を終了するか否かが判断され、終了する場合（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）は、そのまま終了し、終了しない場合は、ステップＳ１０１に戻って上述の動作を繰り返す。
【００４３】
図４は、本発明に係る撮像装置１の第１の実施の形態での、転送順序決定手段１２２における転送順序の決定方法を説明する図であり、図４（ａ）は撮像素子１００に高輝度光が入射している場合の予備露光の撮像画面３００の模式図、図４（ｂ）は図４（ａ）の高輝度領域３０１の中心を通る水平行の輝度分布データの模式図、図４（ｃ）は図４（ａ）の高輝度領域３０２の中心を通る水平行の輝度分布データの模式図である。
【００４４】
例えば、図４（ａ）のように、高輝度光が撮像画面３００の上部中央付近３０１と下部左方３０２に入射している場合、予備露光の撮像出力１３１を撮像画面３００の最上行Ｕ行から転送（図４（ａ）の破線矢印３２１方向）した結果、下部左方３０２の高輝度領域で白黒反転が発生しているとすると、図４（ａ）の上部中央付近の高輝度領域３０１のＡ行の撮像出力１３１は図４（ｂ）のようになり、下部左方の高輝度領域３０２のＢ行の撮像出力１３１は図４（ｃ）のようになる。これらと基準輝度データ１３４とが比較されて、撮像出力１３１の方が大きい領域が高輝度領域３１１および３１２として判断される。
【００４５】
予備露光の撮像出力１３１全部に対して上記の比較を行うと、高輝度領域３１１は全域が高輝度であるのに対して、高輝度領域３１２は中央が低輝度となっていわゆるドーナツ状の高輝度領域であることが分かる。このドーナツ状の高輝度領域の中心部が白黒反転が発生している領域である。従って、予備露光でドーナツ状の高輝度領域が検出された場合には、予備露光と同じ転送順序（図４（ａ）の破線矢印３２１方向）では本露光でも白黒反転が発生することが予測されるため、ドーナツ状の高輝度領域３１２に近い側、つまり図４（ａ）の撮像画面３００の最下行Ｌ行から撮像出力１３１の転送を行う（図４（ａ）の実線矢印３２２方向）ことで、白黒反転を抑制することができる。
【００４６】
本例の転送方法のように、最上行Ｕ行から最下行Ｌ行に向かって転送を行うか、最下行Ｌ行から最上行Ｕ行に向かって転送を行うかの２方向の切り換えを行うだけであれば、そのための回路構成は簡単な構成でよく、制御も簡単で、かつ高い白黒反転抑制効果が得られる。
【００４７】
さらに、より確実に白黒反転を抑制するには、第２の転送方法として、ドーナツ状の高輝度領域３１２に接する行（図４（ａ）のＣ行）からドーナツ状の高輝度領域３１２の中心部方向に向かう方向（図４（ａ）の白抜き矢印３２３方向）に撮像データの転送を行い、最上行Ｕ行に達したら、最下行Ｌ行に戻ってＣ行までを転送するのがよい。
【００４８】
ドーナツ状の高輝度領域が複数存在する場合は、それら複数のドーナツ状の高輝度領域を含む領域から転送が行われるように、予備露光時の撮像出力１３１の転送順序（図４（ａ）の破線矢印３２１方向）で最初に転送されたドーナツ状の高輝度領域の画面上端にあたる行から、予備露光時の撮像出力１３１の転送順序（図４（ａ）の破線矢印３２１方向）に撮像データの転送を行い、最下行Ｌ行に達したら、最上行Ｕ行から順次転送を行うか、予備露光時の撮像出力１３１の転送方向（図４（ａ）の破線矢印３２１方向）で最後に転送されたドーナツ状の高輝度領域の画面下端にあたる行から、予備露光時の撮像出力１３１の転送順序とは逆方向（図４（ａ）の矢印３２２方向）に撮像データの転送を行い、最上行Ｕ行に達したら、最下行Ｌ行から順次転送を行うようにするのが望ましい。
【００４９】
あるいは、第３の転送方法として、まず最初に、ドーナツ状の高輝度領域の存在する水平行のみを予備露光時の撮像出力１３１の転送順序（図４（ａ）の破線矢印３２１方向）あるいはその逆の順序（図４（ａ）の矢印３２２方向）で転送し、その後に残りの水平行を、予備露光時の撮像出力１３１の転送順序（図４（ａ）の破線矢印３２１方向）あるいはその逆の順序（図４（ａ）の矢印３２２方向）で転送してもよい。この場合、複数の高輝度領域のアドレスを記憶しておき、それに従ってステップ状に走査する必要があるので、上述した実施形態よりも回路構成も制御も若干複雑になるが、白黒反転部を優先して転送することで、特に複数のドーナツ状の高輝度領域が存在する場合等に、より高い白黒反転抑制効果が得られる。
【００５０】
以上のように、本第１の実施の形態によれば、撮像素子１００で全画素同時に撮像データが記憶された後、高輝度光が入射している領域の画素での、撮像データの保持時間を最短にすることができ、高輝度光の入射による白黒反転の発生を抑制することができる。
【００５１】
次に、本発明に係る撮像装置１の第２の実施の形態について、図５乃至図７を用いて説明する。図５は、本発明に係る撮像装置１の第２の実施の形態を示す模式図である。図中、図１乃至図４と同じ部分には同じ番号を付与した。
【００５２】
第２の実施の形態において、第１の実施の形態と相違する点は、撮像光学系２０１の光路中で、撮像素子１００の前方に、ハーフミラー等からなる光路分割手段１５１が設けられ、光路分割手段１５１によって分割された光路上に測光レンズ１５２が設けられ、測光レンズ１５２の結像位置に、受光面が複数の領域に分割された測光素子１６０が、撮像素子１００と略同一範囲を睨むように配置されている点である。光路分割手段１５１と測光レンズ１５２とで測光光学系１５０が構成され、測光光学系１５０と測光素子１６０は、本発明における輝度分布測定手段として機能するものである。測光素子１６０は、基板１１０上に配置された高輝度領域検知部１２０と電気的に接続されている。これにより、測光素子１６０の受光面には、撮像素子１００の撮像面１００ａ上に結像される被写体像と同様の輝度分布を有する像が結像され、精度の高い輝度分布測定が可能となる。
【００５３】
本例では、光路分割手段１５１で撮像光学系２０１の光路を２分割して、分割された一方の光路上に測光素子１６０を配置したが、測光素子１６０が撮像素子１００と略同一範囲を睨むように配置されさえすれば、撮像光学系２０１とは別に測光専用の光学系を持ってもよい。
【００５４】
図６は、図５に示した撮像素子１００周辺の回路構成の例を示すブロック図である。図中、図１乃至図５と同じ部分には同じ番号を付与し、その説明を省略する。
【００５５】
高輝度領域を検知して、撮像出力１３１の転送順序を決定するために、受光面が複数の領域に分割された測光素子１６０の測光出力１７１が高輝度領域検知部１２０内の高輝度領域検知手段１２１に入力され、記憶手段１２３に記憶されている基準輝度データ１３４と比較されて、基準輝度データ１３４を超える測光出力１７１を持つ測光素子１６０上の領域に高輝度領域が存在すると判断して、その領域と略同じ領域を睨む撮像素子１００の画素のアドレスが高輝度領域データ１３２として出力される。ここに、基準輝度データ１３４は、太陽、ガラスや金属表面等の鏡面での太陽の反射像、サーチライトや自動車のヘッドライト等の明るい光源の存在する領域のみがそのレベルを超えるような、非常に強い高輝度を示すデータである。
【００５６】
高輝度領域データ１３２は、転送順序決定手段１２２に入力されて、前述の図４の方法と同様の方法で転送順序が決定され、転送順序情報１３３として垂直走査回路１０２に入力される。
【００５７】
図７は、本発明に係る撮像装置１の第２の実施の形態における動作の流れを示すフローチャートである。図中、図５および図６と同じ部分には同じ番号を付与した。
【００５８】
図７のステップＳ１１１で、撮像素子１００の露光が開始され、ステップＳ１１２で測光素子１６０の露光が行われて、測光素子１６０の分割された全領域の測光出力１７１が高輝度領域検知部１２０内の高輝度領域検知手段１２１に入力され、ステップ１１３で、記憶手段１２３に記憶されている基準輝度データ１３４と高輝度領域検知手段１２１で比較されて、高輝度光が入射している領域が測光素子１６０上のアドレス値として抽出され、測光素子１６０上のアドレス値に対応する撮像素子１００上の水平行と垂直列のアドレス値が高輝度領域データ１３２として出力される。
【００５９】
高輝度領域データ１３２は、転送順序決定手段１２２に入力されて、ステップＳ１１４で、高輝度領域に応じて転送順序が決定され、転送順序情報１３３として垂直走査回路１０２に入力される。ここまでが、測光素子１６０の測光出力１７１を用いた転送順序決定の流れである。
【００６０】
ステップＳ１１５で、撮像素子１００の露光が終了され、ステップＳ１１６で、ステップＳ１１４で決定された転送順序情報１３３に従って、撮像素子１００の撮像出力１３１が転送される。ステップＳ１１７で、ステップＳ１１４で決定された転送順序情報１３３に従って、信号処理手段１４０によって、ステップＳ１１６で転送された撮像出力１３１が信号処理され、ステップＳ１１８で、撮像の目的に従って、画像として図示しない表示部に画像として表示されたり、図示しない記録部に画像データとして記録される。ステップＳ１１９で、撮像を終了するか否かが判断され、終了する場合（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）は、そのまま終了し、終了しない場合は、ステップＳ１０１に戻って上述の動作を繰り返す。
【００６１】
本第２の実施の形態によれば、撮像素子１００の露光と、測光素子１６０を含む輝度分布測定手段を用いた高輝度領域抽出とを並行して行うため、図３に示した第１の実施の形態の動作よりも、さらに高速な撮像動作が可能となる。
【００６２】
以上に述べたように、本発明によれば、高輝度光の入射位置に合わせて撮像素子の撮像データの転送順序を変更することで、高輝度光の漏れ光による回路の誤動作を抑制し、白黒反転現象の発生を抑制した撮像装置とその駆動方法を提供することができる。
【００６３】
なお、本発明に係る撮像装置を構成する各構成の細部構成、および撮像装置の駆動方法の細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る撮像装置の第１の実施の形態を示す模式図である。
【図２】図１に示した撮像素子周辺の回路構成の例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る撮像装置の第１の実施の形態における動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る撮像装置の第１の実施の形態での、転送順序決定手段における転送順序の決定方法を説明する図である。
【図５】本発明に係る撮像装置１の第２の実施の形態を示す模式図である。
【図６】図５に示した撮像素子周辺の回路構成の例を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る撮像装置の第２の実施の形態における動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の課題である白黒反転現象を説明する模式図である。
【図９】グローバルシャッタ方式の撮像素子を構成する画素の回路例である。
【符号の説明】
【００６５】
１  撮像装置
１０  筐体
１００  撮像素子
１０１  画素
１０２  垂直走査回路
１０３  水平走査回路
１０４  出力回路
１０５  サンプルホールド回路
１０６  垂直転送線
１１０  基板
１２０  高輝度領域検知部
１２１  高輝度領域検知手段
１２２  転送順序決定手段
１２３  記憶手段
１３１  撮像出力
１３２  高輝度領域データ
１３３  転送順序情報
１３４  基準輝度データ
１４０  信号処理手段
１５０  測光光学系
１５１  光路分割手段
１５２  測光レンズ
１６０  測光素子
１７１  測光出力
２０  鏡胴
２０１  撮像光学系
【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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