(57)【要約】【課題】過大光が入射した場合でも適正な映像信号を出力することが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】この撮像装置において、ＣＣＤは水平転送パルスＦＨ１，ＦＨ２およびリセットパルスＦＲに応じて動作し、被写体光に応じた電気信号を出力する。過大光がＣＣＤに入射し、ＯＢ期間に有効画素領域からＯＢ領域に余剰電荷が漏れ込んだ場合はリセット処理を行なう。このリセット処理は、オプティカルブラッククランプパルスＣＬＰＯＢが「Ｌ」レベルに立下げられる２画素分前からオプティカルブラッククランプパルスＣＬＰＯＢが「Ｈ」レベルに立上げられるまでの期間、リセットパルスＦＲを「Ｈ」レベルにすることによって行なう。これにより、ＯＢ期間に有効画素領域からＯＢ領域に漏れ込んだ余剰電荷をすべて排出した状態で適正なクランプ処理を行うことができる。【選択図】        図７
2004336473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置であって、
被写体光を光電変換して信号電荷を生成する有効画素部と、黒レベルの基準信号を生成するオプティカルブラック部と、クロック信号に同期して前記信号電荷を転送する転送部と、前記転送部から転送された信号電荷による電位変化を電気信号に変換して出力する変換部と、リセット信号が第１の電位の場合にリセット処理をして前記変換部の出力信号を黒レベルにし、リセット信号が第２の電位の場合にリセット処理をしないリセット部とを含み、被写体光に応じた電気信号を出力する電荷結合素子、
前記電荷結合素子からの電気信号に基づいて映像信号を生成する映像信号発生手段、および
前記被写体光の信号レベルが予め定められた値以下の場合は、前記リセット信号を前記クロック信号と同じ周期で第１または第２の電位にし、前記被写体光の信号レベルが前記予め定められた値よりも大きい場合は、前記クロック信号の１周期以上の予め定められた期間前記リセット信号を第１の電位に保持する制御手段を備える、撮像装置。
【請求項２】
前記映像信号発生手段は、
前記電荷結合素子からの電気信号を相関２重サンプリング処理する相関２重サンプリング手段、
前記相関２重サンプリング手段の出力信号をクランプして、黒レベルが常に一定になるように制御するクランプ手段、および
前記クランプ手段の出力信号に対して映像信号処理を行なって映像信号および輝度信号を出力する映像信号処理手段を含み、
前記制御手段は、
前記映像信号処理手段からの輝度信号に基づいて前記撮像装置の露出を制御するための制御信号を出力する露出制御手段、および
前記露出制御手段からの制御信号に基づいてリセット信号を生成するリセット信号発生手段、および
前記映像信号処理手段からの輝度信号の平均値と予め定められた基準輝度とを比較し、前記輝度信号の平均値が前記予め定められた基準輝度よりも大きい場合は、前記クロック信号の１周期以上の予め定められた期間前記リセット信号を第１の電位に保持する輝度比較手段を含む、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記輝度比較手段は、１画面を１６分割した画面の左上下角２ブロックの輝度信号の平均値と前記予め定められた基準輝度とを比較する、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記輝度比較手段は、１画面を１６分割した画面の右上下角２ブロックの輝度信号の平均値と前記予め定められた基準輝度とを比較する、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記輝度比較手段は、前記電荷結合素子のシャッタ速度が最大になった場合に動作する、請求項２から請求項４までのいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記映像信号発生手段は、
前記電荷結合素子からの電気信号を相関２重サンプリング処理する相関２重サンプリング手段、
前記相関２重サンプリング手段の出力信号をクランプして、黒レベルが常に一定になるように制御するクランプ手段、および
前記クランプ手段の出力信号に対して映像信号処理を行なって映像信号および輝度信号を出力する映像信号処理手段を含み、
前記制御手段は、
前記映像信号処理手段からの輝度信号に基づいて前記撮像装置の露出を制御するための制御信号を出力する露出制御手段、および
前記露出制御手段からの制御信号に基づいてリセット信号を生成するリセット信号発生手段、および
前記相関２重サンプリング手段の出力信号の黒レベルと予め定められた基準黒レベルとを比較し、前記相関２重サンプリング手段の出力信号の黒レベルが前記予め定められた基準黒レベルよりも大きい場合は、前記クロック信号の１周期以上の予め定められた期間前記リセット信号を第１の電位に保持する黒レベル比較手段を含む、請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は撮像装置に関し、特に、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）を備えた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からＣＣＤを内蔵した撮像装置は各種提案されている。図１１は、従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。図１１において、この撮像装置は、ＣＣＤ６１、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：相関２重サンプリング）回路６２、クランプ回路６３、映像信号処理部６４、露出制御部６５およびタイミングパルス発生部６６を備える。
【０００３】
ＣＣＤ６１は、被写体光に応じた電気信号を出力する。ＣＤＳ回路６２は、ＣＣＤ６１の出力信号のクロック成分を除去し、ノイズを軽減する。クランプ回路６３は、ＣＤＳ回路６２の出力信号のＯＢ（オプティカルブラック）レベルをクランプし、黒レベルが常に一定になるように制御する。映像信号処理部６４は、クランプ回路６３の出力信号を各種映像信号処理し、外部に適正な映像信号を出力するとともに、露出制御部６５に輝度信号を出力する。露出制御部６５は、映像信号処理部６４からの輝度信号に基づいて撮像装置の露出を制御するための制御信号を出力する。タイミングパルス発生部６６は、露出制御部６５からの制御信号に基づいてＣＣＤ６１を駆動制御するとともに、ＣＤＳ回路６２、クランプ回路６３および映像信号処理部６４に各種タイミングパルスを出力する。
【０００４】
近年、このような撮像装置が監視カメラやドアホンカメラ、車載用カメラなどにも使用されるようになり、撮像装置の用途が著しく広がってきている。この種のカメラは屋外で使用されることが多いため、太陽光やスポット光、ＨＩＤ（Ｈｉｇｈ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）ランプなどの非常に強い光がＣＣＤに入射することがある。
【０００５】
そこで、過大光がＣＣＤに入射した場合は、ＣＣＤの水平期間の一部で水平転送パルスの位相を反転させることによって、有効画素領域からＯＢ（オプティカルブラック）領域に漏れ込んだ余剰な信号電荷をすべて排出して、適正な露光制御を行なう方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２１０３７０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の撮像装置では、過大光がＣＣＤに入射した場合、ＣＣＤ６１の有効画素領域で被写体光を光電変換して生成した信号電荷が過剰になり、本来信号電荷がほとんど転送されないＯＢ領域にも信号電荷が転送されてしまう。このため、ＣＤＳ回路６２の出力信号のＯＢレベルが高くなり、クランプ回路６３でＣＤＳ出力信号をクランプした結果、信号レベルの幅が小さな映像信号、すなわち暗い映像信号が外部に出力されてしまう。
【０００８】
この発明は、上記特許文献１に示された方法とは異なる方法によって、上記問題点を解決しようとするものである。
【０００９】
それゆえに、この発明の主たる目的は、過大光が入射した場合でも適正な映像信号を出力することが可能な撮像装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る撮像装置は、被写体光を光電変換して信号電荷を生成する有効画素部と、黒レベルの基準信号を生成するオプティカルブラック部と、クロック信号に同期して信号電荷を転送する転送部と、転送部から転送された信号電荷による電位変化を電気信号に変換して出力する変換部と、リセット信号が第１の電位の場合にリセット処理をして変換部の出力信号を黒レベルにし、リセット信号が第２の電位の場合にリセット処理をしないリセット部とを含み、被写体光に応じた電気信号を出力する電荷結合素子と、電荷結合素子からの電気信号に基づいて映像信号を生成する映像信号発生手段と、被写体光の信号レベルが予め定められた値以下の場合は、リセット信号をクロック信号と同じ周期で第１または第２の電位にし、被写体光の信号レベルが予め定められた値よりも大きい場合は、クロック信号の１周期以上の予め定められた期間リセット信号を第１の電位に保持する制御手段とを備えたものである。
【００１１】
好ましくは、映像信号発生手段は、電荷結合素子からの電気信号を相関２重サンプリング処理する相関２重サンプリング手段と、相関２重サンプリング手段の出力信号をクランプして、黒レベルが常に一定になるように制御するクランプ手段と、クランプ手段の出力信号に対して映像信号処理を行なって映像信号および輝度信号を出力する映像信号処理手段とを含む。ここで、制御手段は、映像信号処理手段からの輝度信号に基づいて撮像装置の露出を制御するための制御信号を出力する露出制御手段と、露出制御手段からの制御信号に基づいてリセット信号を生成するリセット信号発生手段と、映像信号処理手段からの輝度信号の平均値と予め定められた基準輝度とを比較し、輝度信号の平均値が予め定められた基準輝度よりも大きい場合は、クロック信号の１周期以上の予め定められた期間リセット信号を第１の電位に保持する輝度比較手段とを含む。
【００１２】
また、好ましくは、輝度比較手段は、１画面を１６分割した画面の左上下角２ブロックの輝度信号の平均値と予め定められた基準輝度とを比較する。
【００１３】
また、好ましくは、輝度比較手段は、１画面を１６分割した画面の右上下角２ブロックの輝度信号の平均値と予め定められた基準輝度とを比較する。
【００１４】
また、好ましくは、輝度比較手段は、電荷結合素子のシャッタ速度が最大になった場合に動作する。
【００１５】
また、好ましくは、映像信号発生手段は、電荷結合素子からの電気信号を相関２重サンプリング処理する相関２重サンプリング手段と、相関２重サンプリング手段の出力信号をクランプして、黒レベルが常に一定になるように制御するクランプ手段と、クランプ手段の出力信号に対して映像信号処理を行なって映像信号および輝度信号を出力する映像信号処理手段とを含む。ここで、制御手段は、映像信号処理手段からの輝度信号に基づいて撮像装置の露出を制御するための制御信号を出力する露出制御手段と、露出制御手段からの制御信号に基づいてリセット信号を生成するリセット信号発生手段と、相関２重サンプリング手段の出力信号の黒レベルと予め定められた基準黒レベルとを比較し、相関２重サンプリング手段の出力信号の黒レベルが基準黒レベルよりも大きい場合は、クロック信号の１周期以上の予め定められた期間リセット信号を第１の電位に保持する黒レベル比較手段とを含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による撮像装置の構成を示すブロック図である。図１において、この撮像装置は、ＣＣＤ１、ＣＤＳ回路２、クランプ回路３、映像信号処理部４、露出制御部５、タイミングパルス発生部６および輝度比較部７を備える。
【００１７】
ＣＣＤ１は、タイミングパルス発生部６からの垂直転送パルス、水平転送パルスＦＨ１，ＦＨ２およびリセットパルスＦＲによって駆動され、被写体光に応じた電気信号を出力する。
【００１８】
図２は、ＣＣＤ１の１チップの画素領域を示す配置図である。図２において、ＣＣＤ１のチップ上には、被写体光を光電変換して信号電荷を生成するための有効画素領域１１、および黒レベルの基準信号を生成するためのＯＢ領域１２が配置される。ＯＢ領域１２は、有効画素領域１１の周りを囲むように配置され、被写体光を受光しないようにするためにアルミなどの遮光部材が設けられている。
【００１９】
図３は、ＣＣＤ１の１チップの基本構成を示すブロック図である。図３において、有効画素領域１１およびＯＢ領域１２には、各画素に対応したフォトダイオード２１が設けられるとともに、各フォトダイオード２１の列に沿って垂直転送レジスタ２２が設けられる。有効画素領域１１のフォトダイオード２１の出力信号は、被写体光を光電変換した電気信号である。ＯＢ領域１２のフォトダイオード２１の出力信号は、黒レベルの基準信号として用いられる。
【００２０】
ＣＣＤ１は、さらに、水平転送レジスタ２３および出力部２４を備える。垂直伝送レジスタ２２は、垂直転送パルスφＶ１〜φＶ４に同期して、対応するフォトダイオード２１で生成された信号電荷を水平転送レジスタ２３へ順次転送する。水平転送レジスタ２３は、水平転送パルスφＨ１，φＨ２に同期して、垂直転送レジスタ２２から転送された信号電荷を出力部２４へ順次転送する。出力部２４は、水平転送レジスタ２３から転送された信号電荷をＣＣＤ出力信号として外部に出力する。
【００２１】
図１に戻って、ＣＤＳ回路２は、タイミングパルス発生部６からのタイミングパルスＳＨＰ，ＳＨＤによって駆動され、ＣＣＤ出力信号のクロック成分を除去し、ノイズを軽減する。すなわち、ＣＤＳ回路２は、タイミングパルスＳＨＰに応じてＣＣＤ出力信号のリファレンスレベルをサンプリングし、タイミングパルスＳＨＤに応じてＣＣＤ出力信号のデータレベルをサンプリングしてそれらの差分を演算する相関２重サンプリングを行なう。
【００２２】
クランプ回路３は、タイミングパルス発生部６からのオプティカルブラッククランプパルスＣＬＰＯＢに応じてＣＤＳ出力信号のＯＢレベルをクランプし、黒レベルが常に一定になるように制御する。
【００２３】
映像信号処理部４は、タイミングパルス発生部６からのタイミングパルスに応じて、クランプ回路３の出力信号を各種映像信号処理（色信号処理、輝度信号処理、ガンマ補正処理、エンコーダ処理など）する。これにより、テレビモニタなどの表示装置に適応した映像信号を外部に出力するとともに、露出制御部５に輝度信号を出力する。
【００２４】
露出制御部５は、映像信号処理部４からの輝度信号に基づいて画面の平均輝度を求め、適正な露出制御を行なうための制御信号をタイミングパルス発生部６に出力する。すなわち、露出制御部５では、１画面の有効画素部分を水平４分割、垂直４分割の合計４×４＝１６分割して各ブロックの輝度信号を積算し、その積算結果をレジスタなどの記憶部に記憶する。タイミングパルス発生部６からの垂直同期信号ＶＤの立上がりエッジに応じて、記憶部から各ブロックの輝度信号の積算値を読出し、画面の平均輝度を求めることによって撮像装置の露出制御を行なう。この露出制御は、たとえばＣＣＤ１が備える電子シャッタ機能を利用し、ＣＣＤ出力が一定になるようにＣＣＤ１の電子シャッタを駆動制御するシャッタパルス制御信号をタイミングパルス発生部６に出力することによって行なわれる。
【００２５】
図４は、１画面の有効画素部分を１６分割した図である。図４において、１画面の有効画素部分は、ブロックＹ１〜Ｙ１６に分割される。正像撮像時において、過大光を受光し、たとえば９ビットからなるシャッタパルス制御信号の最上位ビットが「Ｈ」レベルになった場合、すなわち、シャッタ速度が最大になった場合は、左上下角２ブロックＹ１，Ｙ１３の平均輝度を輝度比較部７に与える。Ｙ１とＹ１３は、正像撮像時において過大光を受光した場合に過剰な信号電荷の漏れの影響を受けやすい箇所である。また、鏡像撮像時において過大光を受光した場合は、右上下角２ブロックＹ４，Ｙ１６の平均輝度を輝度比較部７に与える。Ｙ４とＹ１６は、鏡像撮像時において過大光を受光した場合に過剰な信号電荷の漏れの影響を受けやすい箇所である。これにより、過大光がＣＣＤ１に入射したときに過剰な信号電荷の漏れが発生しているか否かを効率的、かつ適正に判別することができる。
【００２６】
図１に戻って、輝度比較部７は、過大光をＣＣＤ１で受光してシャッタ速度が最大になった場合に、露出制御部５からの左上下角または右上下角２ブロックの平均輝度と、レジスタなどで設定された基準輝度とを比較し、露出制御部５からの平均輝度が基準輝度よりも大きい場合はリセット処理を行ない、露出制御部５からの平均輝度が基準輝度以下の場合はリセット処理を行なわないように制御するための制御信号を露出制御部５に出力する。
【００２７】
タイミングパルス発生部６は、露出制御部５からの制御信号に基づいてＣＣＤ１を駆動制御するとともに、ＣＤＳ回路２、クランプ回路３、映像信号処理部４に各種タイミングパルスを出力する。
【００２８】
次に、図５〜図８を参照しながら、この撮像装置の動作について説明する。図５は、通常動作時における水平転送パルスＦＨ１，ＦＨ２、リセットパルスＦＲ、ＣＣＤ出力信号、タイミングパルスＳＨＰ，ＳＨＤ、ＣＤＳ出力信号およびオプティカルブラッククランプパルスＣＬＰＯＢの波形を示す波形図である。図５において、有効画素期間およびＯＢ期間は、１水平期間の一部の期間である。
【００２９】
ＣＣＤ１は、垂直転送パルス、位相が１／２画素分異なる２つの水平転送パルスＦＨ１，ＦＨ２、およびリセットパルスＦＲに応じて動作し、有効画素期間は信号電荷を蓄積してＯＢ期間は信号電荷を蓄積しない。ＣＤＳ回路２は、タイミングパルスＳＨＰの立下がりエッジでＣＣＤ出力信号のリファレンスレベルをサンプリングし、タイミングパルスＳＨＤの立下がりエッジでＣＣＤ出力信号のデータレベルをサンプリングし、それらの差分を演算して出力する。ＣＤＳ出力信号は、ＯＢ期間においてタイミングパルスＳＨＤの最初の立下がりエッジでＯＢレベルに立下げられる。クランプ回路３は、オプティカルブラッククランプパルスＣＬＰＯＢが「Ｌ」レベルに立下げられたことに応じてＯＢレベルであるＣＤＳ出力信号をクランプし、黒レベルが常に一定になるように制御する。
【００３０】
図６は、従来の撮像装置のように、過大光受光時にリセット処理をしない場合の水平転送パルスＦＨ１，ＦＨ２、リセットパルスＦＲ、ＣＣＤ出力信号、タイミングパルスＳＨＰ，ＳＨＤ、ＣＤＳ出力信号およびオプティカルブラッククランプパルスＣＬＰＯＢの波形を示す波形図であって、図５と対比される図である。図６の波形図を参照して、図５の波形図と異なる点は、ＣＣＤ出力信号がＯＢ期間において有効画素領域からＯＢ領域に信号電荷が漏れ込んだ波形になっている点と、ＣＤＳ出力信号のＯＢレベルが高くなっている点である。
【００３１】
ＣＣＤ１は、垂直転送パルス、位相が１／２画素分異なる２つの水平転送パルスＦＨ１，ＦＨ２、およびリセットパルスＦＲに応じて動作し、有効画素期間に信号電荷を蓄積する。次に、ＯＢ期間において、ＣＣＤ１に過大光が入射することによって、ＣＣＤ１の有効画素領域からＯＢ領域に信号電荷が漏れ込む。すなわち、図３を参照して、有効画素領域１１のフォトダイオード２１が生成した信号電荷が、対応する垂直転送レジスタ２２の容量を越えて、水平転送レジスタ２３の走査期間中に水平転送レジスタ２３に漏れ込む。さらに、水平転送レジスタ２３に漏れ込んだ信号電荷が、水平転送レジスタ２３の容量を越えてＯＢ領域１２に転送されてしまう。すなわち、ＯＢ期間において、通常は信号電荷が転送されることの無いＯＢ領域１２に信号電荷が漏れ込んでしまう。
【００３２】
図６に戻って、ＣＤＳ出力信号は、ＯＢ期間においてタイミングパルスＳＨＤの最初の立下がりエッジでＯＢレベルに立下げられる。このＯＢレベルは通常動作時のＯＢレベルよりも高くなるため、映像信号のレベル幅が小さくなる。クランプ回路３は、オプティカルブラッククランプパルスＣＬＰＯＢが「Ｌ」レベルに立下げられたことに応じてＣＤＳ出力信号をクランプし、黒レベルが常に一定になるように制御する。この場合、通常動作時のＯＢレベルよりも高くなったＯＢレベルが黒レベルの基準にされ、映像信号のレベル幅が小さいため暗い映像信号が出力されてしまう。たとえば、ＣＤＳ出力信号のＯＢレベルがさらに高くなり、有効画素期間におけるＣＤＳ出力と同じ信号レベルになった場合は、結果として真っ黒な映像信号が出力されてしまうことになる。
【００３３】
図７は、過大光受光時にリセット処理をした場合の水平転送パルスＦＨ１，ＦＨ２、リセットパルスＦＲ、ＣＣＤ出力信号、タイミングパルスＳＨＰ，ＳＨＤ、ＣＤＳ出力信号およびオプティカルブラッククランプパルスＣＬＰＯＢの波形を示す波形図であって、図６と対比される図である。図７の波形図を参照して、図６の波形図と異なる点は、ＯＢ期間においてリセットパルスＦＲが常に「Ｈ」レベルにされている点と、ＣＣＤ出力信号がＯＢ期間において有効画素領域からＯＢ領域に信号電荷が漏れ込まない波形になっている点と、ＣＤＳ出力信号のＯＢレベルが高くなっていない点である。
【００３４】
なお、このリセット処理は、図４に示した左上下角２ブロックＹ１，Ｙ１３または右上下角２ブロックＹ４，Ｙ１６の平均輝度が基準輝度よりも大きい場合に、オプティカルブラッククランプパルスＣＬＰＯＢが「Ｌ」レベルに立下げられる２画素分前からオプティカルブラッククランプパルスＣＬＰＯＢが「Ｈ」レベルに立上げられるまでの期間、リセットパルスＦＲを「Ｈ」レベルにすることによって行なわれる。これにより、ＯＢ期間において、有効画素領域からＯＢ領域に漏れ込んだ余剰な信号電荷をすべて排出した状態で適正なクランプ処理を行うことができる。
【００３５】
図８は、この場合のＣＣＤ１の出力部付近における水平転送時の電位分布を示す図である。図８において、時刻Ｔ１〜Ｔ６は図７に示した時刻Ｔ１〜Ｔ６を指す。時刻Ｔ１において、変換部３１およびＲＤ（リセットドレイン）３３には信号電荷が蓄積されておらず、リセットパルスＦＲが「Ｌ」レベルなのでリセットゲート３２の電位は「Ｈ」レベルにされている。
【００３６】
時刻Ｔ２において、リセットパルスＦＲは「Ｌ」レベルなのでリセットゲート３２の電位は「Ｈ」レベルのままであり、水平転送パルスＦＨ１，ＦＨ２によって信号電荷が転送されて変換部３１に信号電荷が蓄積される。
【００３７】
時刻Ｔ３において、リセットパルスＦＲが「Ｈ」レベルなのでリセットゲート３２の電位が引下げられ、変換部３１とＲＤ３３の間にあった障壁がなくなる。このため、変換部３１に蓄積された信号電荷がＲＤ３３に排出される。このときの変換部３１の電位変化がＡＭＰ（アンプ）３４を介してＣＣＤ出力信号として読出される。有効画素期間は時刻Ｔ１〜Ｔ３の状態が順次繰返される。
【００３８】
時刻Ｔ４において、リセット処理によってリセットパルスＦＲが「Ｈ」レベルにされているので、リセットゲート３２の電位が引下げられたままである。時刻Ｔ５および時刻Ｔ６においては、過大光受光のため有効画素領域からＯＢ領域に信号電荷が漏れ込むが、リセット処理によってリセットゲート３２の電位が引下げられたままであり、変換部３１とＲＤ３３の間の障壁がないため、変換部３１に転送された余剰な信号電荷はすべてＲＤ３３に排出される。
【００３９】
ＯＢ期間において、時刻Ｔ４〜Ｔ６の状態が順次繰返される。このリセット処理によって、ＯＢ期間中常に変換部３１に信号電荷が蓄積しないようにＣＣＤ１が駆動制御されるため、画面が黒くなる現象や、画面が破綻する現象を回避して適正な映像信号を出力することができる。
【００４０】
以上のように、この実施の形態１では、露出制御部５からの平均輝度と基準輝度とを比較する輝度比較部７を設けたことによって、過大光がＣＣＤ１に入射した場合でも適正な映像信号を出力することが可能な撮像装置が実現できる。
【００４１】
［実施の形態２］
図９は、この発明の実施の形態２による撮像装置の構成を示すブロック図であって、図１と対比される図である。図９の撮像装置を参照して、図１の撮像装置と異なる点は、輝度比較部７が削除され、ＯＢ比較部４１が追加されている点である。
【００４２】
図９において、ＯＢ比較部４１はＣＤＳ回路２と露出制御部５との間に接続される。このＯＢ比較部４１は、ＣＤＳ回路２の出力信号のＯＢレベルと、レジスタなどで設定された基準ＯＢとを比較し、ＣＤＳ回路２の出力信号のＯＢレベルが基準ＯＢ以下の場合は動作せず、ＣＤＳ回路２の出力信号のＯＢレベルが基準ＯＢよりも大きい場合、すなわち、ＣＣＤ１が過大光を受光したためにＣＤＳ出力のＯＢレベルが高くなった場合にリセット処理を行なう。
【００４３】
ＯＢ比較部４１によってリセット処理が行なわれた場合の各信号の波形図は、図７に示した波形図と同じであり、リセットパルスＦＲがＯＢ期間において常に「Ｈ」レベルにされることによって、有効画素領域からＯＢ領域に漏れ込んだ余剰な信号電荷をすべて排出した状態で適正なクランプ処理を行うことができる。
【００４４】
以上のように、この実施の形態２では、ＣＤＳ回路２の出力信号のＯＢレベルと基準ＯＢとを比較するＯＢ比較部４１を設けたことによって、過大光がＣＣＤ１に入射した場合でも適正な映像信号を出力することが可能な撮像装置が実現できる。
【００４５】
［実施の形態３］
図１０は、この発明の実施の形態３による撮像装置の構成を示すブロック図であって、図１と対比される図である。図１０の撮像装置を参照して、図１の撮像装置と異なる点は、ＯＢ比較部４１および、セレクタ５１が追加されている点である。
【００４６】
図１０において、ＯＢ比較部４１は図９に示したＯＢ比較部４１と同じである。セレクタ５１は、外部スイッチやレジスタなどによって設定される。これにより、ＣＣＤ１が過大光を受光した場合に、実施の形態１で説明した輝度比較部７と実施の形態２で説明したＯＢ比較部４１のうちどちらの機能を使用するかをユーザーが任意に選択することができる。
【００４７】
以上のように、この実施の形態３では、露出制御部５からの平均輝度と基準輝度とを比較する輝度比較部７、ＣＤＳ回路２の出力信号のＯＢレベルと基準ＯＢとを比較するＯＢ比較部４１、および輝度比較部７とＯＢ比較部４１のうちどちらの機能を使用するかを選択するセレクタ５１を設けたことによって、過大光がＣＣＤ１に入射した場合でも適正な映像信号を出力することが可能な撮像装置が実現できる。
【００４８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る撮像装置では、被写体光を光電変換して信号電荷を生成する有効画素部と、黒レベルの基準信号を生成するオプティカルブラック部と、クロック信号に同期して信号電荷を転送する転送部と、転送部から転送された信号電荷による電位変化を電気信号に変換して出力する変換部と、リセット信号が第１の電位の場合にリセット処理をして変換部の出力信号を黒レベルにし、リセット信号が第２の電位の場合にリセット処理をしないリセット部とを含み、被写体光に応じた電気信号を出力する電荷結合素子と、電荷結合素子からの電気信号に基づいて映像信号を生成する映像信号発生手段と、被写体光の信号レベルが予め定められた値以下の場合は、リセット信号をクロック信号と同じ周期で第１または第２の電位にし、被写体光の信号レベルが予め定められた値よりも大きい場合は、クロック信号の１周期以上の予め定められた期間リセット信号を第１の電位に保持する制御手段とが設けられる。したがって、過大光が電荷結合素子に入射した場合でも適正な映像信号を出力することができる。
【００５０】
好ましくは、映像信号発生手段は、電荷結合素子からの電気信号を相関２重サンプリング処理する相関２重サンプリング手段と、相関２重サンプリング手段の出力信号をクランプして、黒レベルが常に一定になるように制御するクランプ手段と、クランプ手段の出力信号に対して映像信号処理を行なって映像信号および輝度信号を出力する映像信号処理手段とを含む。ここで、制御手段は、映像信号処理手段からの輝度信号に基づいて撮像装置の露出を制御するための制御信号を出力する露出制御手段と、露出制御手段からの制御信号に基づいてリセット信号を生成するリセット信号発生手段と、映像信号処理手段からの輝度信号の平均値と予め定められた基準輝度とを比較し、輝度信号の平均値が予め定められた基準輝度よりも大きい場合は、クロック信号の１周期以上の予め定められた期間リセット信号を第１の電位に保持する輝度比較手段とを含む。この場合は、映像信号処理手段からの輝度信号の平均値と予め定められた基準輝度とを比較する輝度比較手段を設けたことによって、過大光が電荷結合素子に入射した場合でも適正な映像信号を出力することができる。
【００５１】
また、好ましくは、輝度比較手段は、１画面を１６分割した画面の左上下角２ブロックの輝度信号の平均値と予め定められた基準輝度とを比較する。この場合は、正像撮像時に、過大光が電荷結合素子に入射したときに過剰な信号電荷の漏れが発生しているか否かを適正に判別することができる。
【００５２】
また、好ましくは、輝度比較手段は、１画面を１６分割した画面の右上下角２ブロックの輝度信号の平均値と予め定められた基準輝度とを比較する。この場合は、鏡像撮像時に、過大光が電荷結合素子に入射したときに過剰な信号電荷の漏れが発生しているか否かを適正に判別することができる。
【００５３】
また、好ましくは、輝度比較手段は、電荷結合素子のシャッタ速度が最大になった場合に動作する。この場合は、電荷結合素子のシャッタ速度が最大になった場合に輝度比較手段を動作させることによって、過大光が電荷結合素子に入射したときに過剰な信号電荷の漏れが発生しているか否かを効率的に判別することができる。
【００５４】
また、好ましくは、映像信号発生手段は、電荷結合素子からの電気信号を相関２重サンプリング処理する相関２重サンプリング手段と、相関２重サンプリング手段の出力信号をクランプして、黒レベルが常に一定になるように制御するクランプ手段と、クランプ手段の出力信号に対して映像信号処理を行なって映像信号および輝度信号を出力する映像信号処理手段とを含む。ここで、制御手段は、映像信号処理手段からの輝度信号に基づいて撮像装置の露出を制御するための制御信号を出力する露出制御手段と、露出制御手段からの制御信号に基づいてリセット信号を生成するリセット信号発生手段と、相関２重サンプリング手段の出力信号の黒レベルと予め定められた基準黒レベルとを比較し、相関２重サンプリング手段の出力信号の黒レベルが基準黒レベルよりも大きい場合は、クロック信号の１周期以上の予め定められた期間リセット信号を第１の電位に保持する黒レベル比較手段とを含む。この場合は、相関２重サンプリング手段の出力信号の黒レベルと予め定められた基準黒レベルとを比較する黒レベル比較手段を設けたことによって、過大光が電荷結合素子に入射した場合でも適正な映像信号を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したＣＣＤの１チップの画素領域を示す配置図である。
【図３】図１に示したＣＣＤの１チップの基本構成を示すブロック図である。
【図４】１画面の有効画素部分を１６分割した図である。
【図５】通常動作時における各種信号の波形を示す波形図である。
【図６】過大光受光時にリセット処理をしない場合の各種信号の波形を示す波形図である。
【図７】過大光受光時にリセット処理をした場合の各種信号の波形を示す波形図である。
【図８】過大光受光時にリセット処理をした場合のＣＣＤの出力部付近における水平転送時の電位分布を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２による撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，６１  ＣＣＤ、２，６２  ＣＤＳ回路、３，６３  クランプ回路、４，６４  映像信号処理部、５，６５  露出制御部、６，６６  タイミングパルス発生部、７  輝度比較部、１１  有効画素領域、１２  ＯＢ領域、２１  ダイオード、２２  垂直転送レジスタ、２３  水平転送レジスタ、２４  出力回路、３１  変換部、３２  リセットゲート、３３  ＲＤ、３４  アンプ、４１  ＯＢ比較部、５１  セレクタ。
【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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