(57)【要約】【課題】第三者による流用を防止することができる撮像素子を得る。【解決手段】画像を複数画素に分解して当該画像を示す画像情報を生成するための複数のフォトダイオードＰＤと、上記画像が黒であるときの出力レベルを定めるために上記複数のフォトダイオードＰＤによる受光領域１６Ａの一部領域を遮光するＯＢ部（オプティカル・ブラック部）１６Ｃと、を備えたＣＣＤ１６（撮像素子）に対し、上記ＯＢ部１６Ｃの予め定めた位置にフォトダイオードＰＤへの導光のための開口１６Ｄを設ける。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を複数画素に分解して当該画像を示す画像情報を生成するための複数の光電変換素子と、
前記画像が黒であるときの出力レベルを定めるために前記複数の光電変換素子による受光領域の一部領域を遮光する遮光部材と、
を備えた撮像素子であって、
前記遮光部材の予め定めた位置に前記光電変換素子への導光のための開口を設けたことを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
請求項１記載の撮像素子と、
前記撮像素子における前記一部領域に対応する前記光電変換素子からの出力信号に基づいて当該一部領域を除く他部領域に対応する前記光電変換素子からの出力信号の黒のレベルを設定する設定手段と、
前記遮光部材に設けられた前記開口を介して光が入射される前記光電変換素子からの出力信号の前記設定手段による使用を禁止する禁止手段と、
を備えた撮像装置。
【請求項３】
前記設定手段を、前記撮像素子における前記一部領域に対応する前記光電変換素子からの出力信号をクランプして前記他部領域に対応する前記光電変換素子からの出力信号に加えることにより前記黒のレベルを設定するクランプ回路とし、
前記禁止手段は、前記クランプ回路によるクランプを禁止することにより、前記開口を介して光が入射される前記光電変換素子からの出力信号の前記設定手段による使用を禁止する
ことを特徴とする請求項２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】
本発明は、撮像素子及び撮像装置に係り、特に、画像を複数画素に分解して当該画像を示す画像情報を生成するための複数の光電変換素子と、上記画像が黒であるときの出力レベルを定めるために上記複数の光電変換素子による受光領域の一部領域を遮光する遮光部材と、を備えた撮像素子、及び当該撮像素子を用いた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージ・センサ等の撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のデジタルカメラの需要が急増している。
【０００３】
ところで、この種のデジタルカメラで用いられるＣＣＤには、画像（この場合は、被写体像）を複数画素に分解して当該画像を示す画像情報を生成するための複数の光電変換素子の他、画像が黒であるときの出力レベルを定めるために上記複数の光電変換素子による受光領域の一部領域を遮光する遮光部材が設けられたものがある。なお、当該遮光部材により遮光された領域は、一般に、オプティカル・ブラック部と呼ばれている。
【０００４】
この種のＣＣＤを用いたデジタルカメラでは、上記遮光部材により遮光された光電変換素子からの出力信号に基づいて当該遮光部材により遮光されていない光電変換素子、すなわち、実際の画像を示す信号を出力する光電変換素子からの出力信号の黒に相当するレベルを設定するようにしており、これによってスミア（入射光の散乱やＣＣＤの素子内部で発生した光電子の拡散により、画像中の輝度の高い部分の上下に明るい線が現れる現象）を補正するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のようなオプティカル・ブラック部の設けられたＣＣＤが搭載されたデジタルカメラを不特定多数のユーザに低料金で貸し出して使用後に回収するレンタル・システムが構築されることを想定すると、貸し出されたデジタルカメラから比較的高価である上記ＣＣＤが第三者により取り外されて流用されてしまうことが懸念される。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、第三者による流用を防止することができる撮像素子を提供することを第１の目的とし、搭載された撮像素子の流用を防止することができる撮像装置を提供することを第２の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１記載の撮像素子は、画像を複数画素に分解して当該画像を示す画像情報を生成するための複数の光電変換素子と、前記画像が黒であるときの出力レベルを定めるために前記複数の光電変換素子による受光領域の一部領域を遮光する遮光部材と、を備えた撮像素子であって、前記遮光部材の予め定めた位置に前記光電変換素子への導光のための開口を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の撮像素子によれば、画像が黒であるときの出力レベルを定めるために複数の光電変換素子による受光領域の一部領域を遮光する遮光部材の予め定めた位置に、光電変換素子への導光のための開口が設けられる。ここで、上記一部領域は、前述のオプティカル・ブラック部に相当する領域である。なお、上記光電変換素子としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ等を適用できる。
【０００９】
すなわち、本発明では、遮光部材の予め定めた位置に開口を設けておくことにより、通常、遮光されていることを前提として使用されるオプティカル・ブラック部に位置された光電変換素子の一部に光が入射されるようにして、通常の使用状態では、当該光電変換素子からの出力信号に基づいて黒のレベルが設定される画像情報のレベルを著しく高くして異常なものとするようにしており、この結果として当該撮像素子の流用を防止することができるようにしている。
【００１０】
なお、本発明の開口は、遮光部材の予め定めた位置に設けられるので、この位置を知り得る当該撮像素子の正規使用者は、当該位置に対応する光電変換素子からの出力信号を黒のレベルの設定に用いないように当該撮像素子を使用することによって、上記画像情報の異常化を回避することができる。
【００１１】
このように、請求項１に記載の撮像素子によれば、画像を複数画素に分解して当該画像を示す画像情報を生成するための複数の光電変換素子と、上記画像が黒であるときの出力レベルを定めるために上記複数の光電変換素子による受光領域の一部領域を遮光する遮光部材と、を備えると共に、上記遮光部材の予め定めた位置に光電変換素子への導光のための開口を設けているので、通常の使用状態では当該光電変換素子からの出力信号に基づいて黒のレベルが設定される画像情報を異常なものとすることができ、この結果として第三者による流用を防止することができる。
【００１２】
一方、上記第２の目的を達成するために、請求項２記載の撮像装置は、請求項１記載の撮像素子と、前記撮像素子における前記一部領域に対応する前記光電変換素子からの出力信号に基づいて当該一部領域を除く他部領域に対応する前記光電変換素子からの出力信号の黒のレベルを設定する設定手段と、前記遮光部材に設けられた前記開口を介して光が入射される前記光電変換素子からの出力信号の前記設定手段による使用を禁止する禁止手段と、を備えている。
【００１３】
請求項２に記載の撮像装置は、請求項１記載の撮像素子が備えられると共に、当該撮像素子における上記一部領域に対応する光電変換素子、すなわち、オプティカル・ブラック部に位置された光電変換素子からの出力信号に基づいて、当該一部領域を除く他部領域に対応する光電変換素子、すなわち、実際の画像を示す信号を出力する光電変換素子からの出力信号の黒のレベルが設定手段により設定される。
【００１４】
ここで、請求項２に記載の撮像装置では、撮像素子の遮光部材に設けられた開口を介して光が入射される光電変換素子からの出力信号の上記設定手段による使用が禁止手段によって禁止される。
【００１５】
すなわち、本発明では、設定手段による設定によって前述のスミアを補正するようにしているが、本発明の撮像素子は遮光部材の予め定めた位置に開口が設けられているので、当該開口を介して光が入射される光電変換素子からの出力信号に基づいて画像情報の黒のレベルを設定すると、当該画像情報のレベルが著しく高くなって異常なものとなってしまうことは前述の通りである。
【００１６】
そこで、本発明では、遮光部材に設けられた開口を介して光が入射される光電変換素子からの出力信号の上記設定手段による使用を禁止手段によって禁止するようにしており、これによって上記画像情報の異常化を回避するようにしている。従って、当該撮像装置では、画像情報に異常を来すことなく本発明の撮像素子を使用することができるが、当該撮像素子を流用して通常の使用状態で使用した場合には、画像情報に異常を来すことになり、この結果として当該撮像素子の流用を防止することができる。
【００１７】
このように、請求項２に記載の撮像装置によれば、本発明の撮像素子を備えると共に、当該撮像素子における上記一部領域（オプティカル・ブラック部に相当する領域）に対応する光電変換素子からの出力信号に基づいて当該一部領域を除く他部領域に対応する光電変換素子からの出力信号の黒のレベルを設定するに当たり、遮光部材に設けられた開口を介して光が入射される光電変換素子からの出力信号の使用を禁止しているので、当該撮像装置では画像情報に異常を来すことなく本発明の撮像素子を使用することができるが、当該撮像素子を流用して通常の使用状態で使用した場合には、画像情報に異常を来すことになり、この結果として当該撮像素子の流用を防止することができる。
【００１８】
なお、請求項２に記載の撮像装置は、請求項３記載の発明のように、前記設定手段を、前記撮像素子における前記一部領域に対応する前記光電変換素子からの出力信号をクランプして前記他部領域に対応する前記光電変換素子からの出力信号に加えることにより前記黒のレベルを設定するクランプ回路とし、前記禁止手段は、前記クランプ回路によるクランプを禁止することにより、前記開口を介して光が入射される前記光電変換素子からの出力信号の前記設定手段による使用を禁止する形態を採ることが好ましい。
【００１９】
これにより、クランプ回路のクランプを禁止することは当該クランプ回路の作動を停止する等の簡易な方法で実現できるので、本発明を簡易に実現できる。
【００２０】
なお、請求項１に記載の発明における前記開口の形状は、矩形形状の他、円形状、楕円形状等、あらゆる形状を採り得る。また、当該開口の数は１つに限らず、複数とすることもできる。
【００２１】
更に、請求項１に記載の発明において、前記予め定めた位置を、撮像素子の種別毎に異なる位置とすることもできる。ここで、上記種別には、当該撮像素子の型番や、シリアル番号等が含まれる。これにより、通常の使用状態で使用した場合に得られる画像情報の異常の状態が撮像素子の種別毎に異なるものとなるので、当該撮像素子の流用の抑止効果をより高めることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、本発明の撮像素子及び撮像装置をデジタルカメラに適用した場合の形態について説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０の外観上の構成を説明する。
【００２３】
同図に示すように、デジタルカメラ１０の正面には、被写体像を結像させるためのレンズ１２と、セルフタイマ機能を用いて撮影を行うときの撮影タイミングの到来を点滅間隔により報知するセルフタイマＬＥＤ４４と、撮影する被写体の構図を決定するために用いられるファインダ４６と、が備えられている。また、デジタルカメラ１０の上面には、撮影を実行する際にユーザによって押圧操作されるレリーズボタン（所謂シャッター）３８Ａと、電源スイッチ５２と、が備えられている。
【００２４】
なお、本実施の形態に係るレリーズボタン３８Ａは、中間位置まで押下される状態（以下、「半押し状態」という。）と、当該中間位置を超えた最終押下位置まで押下される状態（以下、「全押し状態」という。）と、の２段階の押圧操作が検知可能なように構成されている。
【００２５】
ここで、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０は、静止画像の撮影の他、動画像の撮影も行うことができるように構成されており、静止画像の撮影を行う際には、レリーズボタン３８Ａを半押し状態にすることによりＡＥ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｅｘｐｏｓｕｒｅ、自動露出）機能が働いて露出状態（シャッタースピード、絞りの状態）が設定された後、ＡＦ（Ａｕｔｏ　Ｆｏｃｕｓ、自動合焦）機能が働いて合焦制御され、その後、引き続き全押し状態にすると露光（撮影）が行われる。
【００２６】
これに対し、動画像の撮影を行う際には、レリーズボタン３８Ａを全押し状態とすることによって動画像の撮影が開始され、レリーズボタン３８Ａの押下状態を一旦未押下位置まで戻した後、再度全押し状態とすることによって当該動画像の撮影が停止されるように構成されている。このように、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０では、動画像の撮影を開始するときにレリーズボタン３８Ａを全押し状態とし、当該撮影を停止するときに再度レリーズボタン３８Ａを全押し状態とするものであるが、これに限らず、レリーズボタン３８Ａを全押し状態としている期間中に動画像の撮影を行う形態とすることもできる。
【００２７】
一方、デジタルカメラ１０の背面には、前述のファインダ４６の接眼部と、撮影によって得られたデジタル画像データにより示される被写体像や各種メニュー画面、メッセージ等を表示するための液晶ディスプレイ（以下、「ＬＣＤ」という。）５０と、ＬＣＤ５０の表示領域における上下左右の４方向の移動方向を示す４つの矢印キーが設けられた十字カーソルボタン３８Ｂと、撮影時に被写体像のズーミング（拡大及び縮小）を行うときに操作されるズームボタン３８Ｃと、が備えられている。なお、ズームボタン３８Ｃは、同図の‘Ｔ’の位置に対応し、かつ被写体像を拡大するときに操作されるテレ・ボタンと、同図の‘Ｗ’の位置に対応し、かつ被写体像を縮小するときに操作されるワイド・ボタンと、により構成されている。
【００２８】
次に、図２を参照して、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０の電気系の構成を説明する。
【００２９】
同図に示すように、デジタルカメラ１０は、前述のレンズ１２を含んで構成された光学ユニット１４と、レンズ１２の光軸後方に配設されたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）１６と、相関２重サンプリング回路（以下、「ＣＤＳ」という。）１８と、入力された２つのアナログ信号を重畳して１つのアナログ信号として出力する加算部２０と、入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換するアナログ／デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」という。）２２と、クランプ回路２４と、を含んで構成されている。
【００３０】
ここで、ＣＤＳ１８による相関二重サンプリング処理は、固体撮像素子の出力信号に含まれるノイズ（特に熱雑音）等を軽減することを目的として、図５に示すような、固体撮像素子の１画素毎の出力信号に含まれるフィードスルー成分レベルと画素信号成分レベルとの差をとることにより正確な画素データを得る処理である。また、クランプ回路２４は、入力されたデジタルデータをアナログ信号に変換し、当該アナログ信号の信号レベルを後述するクランプ信号ＣＰにより示されるタイミングでクランプして保持するものである。
【００３１】
一方、デジタルカメラ１０には、所定容量のラインバッファを内蔵すると共に入力されたデジタルデータに対して所定のデジタル信号処理を施す一方、前述のＬＣＤ５０に対する表示動作を司るＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２６と、主として撮影により得られたデジタル画像データを記憶するＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）２８と、各種プログラムやパラメータ等を予め記憶したフラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ　Ｍｅｍｏｒｙ）３０と、デジタルカメラ１０全体の動作を司るＣＰＵ（中央演算処理装置）３４と、所定の圧縮形式でデジタル画像データに対して圧縮処理を施すと共に、圧縮処理されたデジタル画像データに対して伸張処理を施す圧縮・伸張部３６と、が備えられている。
【００３２】
なお、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０では、上記所定の圧縮形式として、静止画像のデジタル画像データを圧縮するときにはＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ　Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ）形式を、動画像のデジタル画像データを圧縮するときにはＭｏｔｉｏｎ　ＪＰＥＧ形式を、各々適用している。
【００３３】
ＣＣＤ１６の出力端はＣＤＳ１８の入力端に、ＣＤＳ１８の出力端は加算部２０の一方の入力端に、加算部２０の出力端はＡ／Ｄ変換器２２の入力端に、Ａ／Ｄ変換器２２の出力端はＤＳＰ２６の入力端及びクランプ回路２４の入力端に、ＤＳＰ２０の出力端はＬＣＤ５０の入力端に、クランプ回路２４の出力端は加算部２０の他方の入力端に、各々接続されている。
【００３４】
また、ＤＳＰ２６、ＳＤＲＡＭ２８、フラッシュメモリ３０、ＣＰＵ３４、及び圧縮・伸張部３６はバスＢＵＳによって相互に接続されている。従って、ＣＰＵ３４は、ＳＤＲＡＭ２８及びフラッシュメモリ３０を任意にアクセスすることができると共に、ＤＳＰ２６及び圧縮・伸張部３６の作動を制御することができる。
【００３５】
なお、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０は、スマート・メディア、ＩＣカード、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等の可搬型の記録メディア３２を装着可能に構成されており、当該記録メディア３２はデジタルカメラ１０に装着された状態でバスＢＵＳに電気的に接続される。従って、ＣＰＵ３４は、記録メディア３２も任意にアクセスすることができる。
【００３６】
更に、デジタルカメラ１０には、入力端がＣＰＵ３４に接続され、出力端がＣＣＤ１６、ＣＤＳ１８、クランプ回路２４に接続されたタイミングジェネレータ（以下、「ＴＧ」という。）３９が備えられている。
【００３７】
ＴＧ３９は、ＣＰＵ３４による制御に応じて、ＣＣＤ１６による撮像に関する系（撮像系）の垂直方向の同期信号である垂直同期信号ＶＩ、及び水平方向の同期信号である水平同期信号ＨＩと、クランプ信号ＣＰと、を不図示の水晶発振器により発生されたクロック信号に基づいて生成し、垂直同期信号ＶＩ及び水平同期信号ＨＩをＣＣＤ１６及びＣＤＳ１８に、クランプ信号ＣＰをクランプ回路２４に、各々供給する役割りを有している。
【００３８】
一方、ＣＰＵ３４には、前述のレリーズボタン３８Ａ、十字カーソルボタン３８Ｂ、ズームボタン３８Ｃ、電源スイッチ５２の各種ボタン類及びスイッチ類（同図では、「操作部３８」と総称。）が接続されている。従って、ＣＰＵ３４は、これらボタン類及びスイッチ類の操作状況を常時把握できる。
【００３９】
また、ＣＰＵ３４はモータ駆動部４０の入力端に接続され、モータ駆動部４０の出力端は光学ユニット１４に備えられた不図示の焦点調整モータ及びズームモータに接続されている。
【００４０】
本実施の形態に係る光学ユニット１４に含まれるレンズ１２は複数枚のレンズを有し、焦点距離の変更（変倍）が可能なズームレンズとして構成されており、図示しないレンズ駆動機構を備えている。このレンズ駆動機構にズームモータ及び焦点調整モータは含まれるものであり、ズームモータ及び焦点調整モータは各々ＣＰＵ３４の制御下でモータ駆動部４０から供給された駆動信号によって駆動される。
【００４１】
ＣＰＵ３４は、光学ズーム倍率を変更する際にはズームモータを駆動制御して光学ユニット１４に含まれるレンズの焦点距離を変化させる。
【００４２】
また、ＣＰＵ３４は、ＣＣＤ１６による撮像によって得られた画像のコントラストが最大となるように上記焦点調整モータを駆動制御することによって合焦制御を行う。すなわち、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０では、合焦制御として、読み取られた画像のコントラストが最大となるようにレンズの位置を設定する、所謂ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｈｅ　Ｌｅｎｓ）方式を採用している。
【００４３】
一方、デジタルカメラ１０には、バスＢＵＳに接続されたＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）コントローラ４２が内蔵されており、ＵＳＢコントローラ４２は、不図示のコネクタを介してパーソナル・コンピュータ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ、携帯情報端末）等の外部装置と接続可能とされている。
【００４４】
次に、図３を参照して、ＣＣＤ１６の構成を詳細に説明する。同図に示すように、本実施の形態に係るＣＣＤ１６は、受光領域１６Ａの全域に亘って多数のフォトダイオードＰＤが行方向（同図の左右方向）及び列方向（同図の上下方向）の２次元のマトリクス状に配列されたエリアＣＣＤとして構成されている。
【００４５】
そして、受光領域１６Ａの一部領域（本実施の形態では、フォトダイオードＰＤの行方向における右端領域）には、撮像した画像が黒であるときの出力レベルを定めるための遮光部であるオプティカル・ブラック部（以下、「ＯＢ部」という。）１６Ｃが設けられている。すなわち、受光領域１６Ａは、ＯＢ部１６Ｃにより遮光されていない領域であり、撮像した画像を示す信号を出力するフォトダイオードＰＤ群が配置された領域である画素部１６Ｂと、ＯＢ部１６Ｃとの２つの領域に大別される。
【００４６】
ＯＢ部１６Ｃは、当該ＯＢ部１６Ｃの配設位置に位置された全てのフォトダイオードＰＤの表面部分をアルミニウムＡＬで覆い隠す（マスクする）ことにより形成されている。
【００４７】
以上のような受光領域の一部領域の全域に亘って遮光するＯＢ部が設けられたＣＣＤは従来から広く用いられているものであるが、本実施の形態に係るＣＣＤ１６では、ＯＢ部１６Ｃの予め定めた位置にフォトダイオードＰＤへの導光のための開口１６Ｄを設けるようにする。
【００４８】
これによって、図５に示すように、開口１６Ｄが設けられていないＯＢ部１６Ｃに対応するフォトダイオードＰＤからの出力信号の信号レベル（同図の破線で示されるレベル）は正常な黒レベルとなるが、開口１６Ｄにより導光された光が入射されるフォトダイオードＰＤからの出力信号の信号レベルは外光の光量レベルとなり、黒レベルの設定に用いることができない異常なものとなる。ここで、開口１６Ｄは、当該開口１６Ｄの配設位置に位置するフォトダイオードＰＤの表面部分に対するマスクを行わないことによって形成することができる。
【００４９】
なお、ＣＣＤ１６の製造者がデジタルカメラ１０の製造者と異なる場合は、ＣＣＤ１６の製造者からデジタルカメラ１０の製造者に対し、ＣＣＤ１６のＯＢ部１６Ｃに設けられた開口１６Ｄの位置を示す情報を提示する。これにより、デジタルカメラ１０の製造者は、デジタルカメラ１０の製造前にＣＣＤ１６における開口１６Ｄの配設位置を把握できる。
【００５０】
また、本実施の形態では、一例として表１で示すように、上記開口の配設位置を、ＣＣＤの種別（ここでは、型番）毎に異なる位置としている。
【００５１】
【表１】
2004015097.tif 000003
【００５２】
表１では、例えば、型番が「ＡＡＡＡ」であるＣＣＤの場合、ＯＢ部におけるフォトダイオードの３２０列目から３３０列目にかけての位置と、５４０列目から５６０列目にかけての位置と、の２つの位置に開口が設けられていることを示す。
【００５３】
従って、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０の製造者は、取り扱っているＣＣＤの種別毎に開口の配設位置を予め把握しており、表１に示すようなテーブルを予め用意している。
【００５４】
そして、デジタルカメラ１０の製造者は、当該テーブルを参照して、デジタルカメラ１０で使用するＣＣＤ１６の型番に対応する開口位置情報に基づき、ＴＧ３９からクランプ回路２４に出力するクランプ信号ＣＰが図４に示す状態となるようにＴＧ３９を設定する。なお、本実施の形態に係るクランプ信号ＣＰは、クランプ回路２４に対して、ハイレベルであるときに入力信号のクランプ動作を行わせ、ローレベルであるときにクランプした入力信号が出力信号として保持されるように作動させる信号である。
【００５５】
すなわち、図４（Ａ）に示すように、開口１６Ｄが配設されていない位置に対応するフォトダイオードＰＤ列からの出力信号の読み出しタイミングに対応するクランプ信号ＣＰは、水平同期信号ＨＩに同期して、ＯＢ部１６Ｃに位置するフォトダイオードＰＤの出力信号の読み出しタイミングでクランプ信号ＣＰをハイレベルとするようにする。
【００５６】
これにより、クランプ回路２４では、ＯＢ部１６Ｃに位置し、かつ遮光されたフォトダイオードＰＤからの出力信号をクランプし、次のフォトダイオードＰＤ列からの出力信号の読み出しタイミングではクランプした上記出力信号を保持することになるので、当該次のフォトダイオードＰＤ列からの出力信号はクランプした上記出力信号と加算部２０にて重畳され、これによって当該フォトダイオードＰＤ列からの出力信号における黒のレベルを適正に設定することができる。
【００５７】
これに対し、開口１６Ｄが配設されている位置に対応するフォトダイオードＰＤ列からの出力信号の読み出しタイミングに対応するクランプ信号ＣＰは、図４（Ｂ）に示すように、水平同期信号ＨＩに同期したハイレベルの期間を設けないようにする。
【００５８】
これにより、クランプ回路２４では、ＯＢ部１６Ｃに位置し、かつ遮光されていないフォトダイオードＰＤからの出力信号のクランプ動作が行われず、従って、これ以降のフォトダイオードＰＤ列からの出力信号の読み出しタイミングでは、その時点に最も近い時点でクランプされた出力信号が引き続き保持されるので、当該フォトダイオードＰＤ列からの出力信号はクランプ回路２４において保持されている出力信号と加算部２０にて重畳され、これによって当該フォトダイオードＰＤ列からの出力信号における黒のレベルを適正に設定することができる。
【００５９】
フォトダイオードＰＤが本発明の光電変換素子に、アルミニウムＡＬが本発明の遮光部材に、ＣＣＤ１６が本発明の撮像素子に、開口１６Ｄが本発明の開口に、クランプ回路２４が本発明の設定手段に、ＴＧ３９が本発明の禁止手段に、各々相当する。
【００６０】
次に、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０の撮影時における作用を説明する。電源スイッチ５２がオンされ、不図示のレンズカバーがレンズ１２から取り外されると、ＴＧ３９は、ＣＰＵ３４の制御下で垂直同期信号ＶＩ及び水平同期信号ＨＩのＣＣＤ１６及びＣＤＳ１８への供給を開始すると共に、クランプ信号ＣＰのクランプ回路２４への供給を開始する。
【００６１】
ＣＣＤ１６は、ＴＧ３９から入力されている垂直同期信号ＶＩ及び水平同期信号ＨＩに応じたタイミングで被写体像を示すアナログ信号（一例として図５に示される信号）を順次ＣＤＳ１８に出力する。
【００６２】
ＣＤＳ１８は、上記垂直同期信号ＶＩ及び水平同期信号ＨＩに応じたタイミングで１画素毎に、ＣＣＤ１６から入力されたアナログ信号に含まれるフィードスルー成分レベルと画素信号成分レベルとの差をとり、アナログ画像信号として加算部２０を介してＡ／Ｄ変換器２２に順次出力する。
【００６３】
Ａ／Ｄ変換器２２は、ＣＤＳ１８から加算部２０を介して入力されたＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のアナログ画像信号を各々１２ビットのＲ、Ｇ、Ｂ信号（以下、「デジタル画像データ」という。）に変換してクランプ回路２４及びＤＳＰ２６に出力する。
【００６４】
クランプ回路２４は、Ａ／Ｄ変換器２２から入力されたデジタル画像データを不図示のデジタル／アナログ変換器によりアナログ画像信号に戻すと共に、ＴＧ３９から入力されているクランプ信号ＣＰがハイレベルであるときは当該アナログ画像信号の信号レベルをクランプし、クランプ信号ＣＰがローレベルであるときはクランプした信号レベルを保持して加算部２０に供給する。従って、ＯＢ部１６Ｃの遮光されている領域に位置するフォトダイオードＰＤからの出力信号の信号レベルのみを画素部１６Ｂに位置するフォトダイオードＰＤからの出力信号の黒レベルの設定に用いることになり、この結果として、ＤＳＰ２６には適正に黒レベルが補正されたデジタル画像データが入力されることになる。
【００６５】
なお、デジタルカメラ１０で用いられているＣＣＤ１６を、デジタルカメラ１０の製造者以外のものが不正に取り外して流用した場合、ＣＣＤ１６に設けられた開口１６Ｄにより光が入射されるフォトダイオードＰＤからの出力信号も画像情報の黒レベルの設定に用いることになるので、適正なデジタル画像データを得ることができない。これにより、ＣＣＤ１６の流用を防止することができる。
【００６６】
一方、ＤＳＰ２６は、内蔵しているラインバッファにＡ／Ｄ変換器２２から順次入力されるデジタル画像データを蓄積して一旦ＳＤＲＡＭ２８に格納する。
【００６７】
ＳＤＲＡＭ２８に格納されたデジタル画像データは、ＣＰＵ３４によって読み出され、これらに光源種に応じたデジタルゲインをかけることでホワイトバランス調整を行なうと共に、ガンマ処理及びシャープネス処理を行なって８ビットのデジタル画像データを生成し、更にＹＣ信号処理を施して輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ、Ｃｂ（以下、「ＹＣ信号」という。）を生成し、ＹＣ信号を再びＳＤＲＡＭ２８に格納する。
【００６８】
なお、ＬＣＤ５０は、ＣＣＤ１６による連続的な撮像によって得られた動画像（スルー画像）を表示してファインダとして使用することができるものとして構成されているが、このようにＬＣＤ５０をファインダとして使用する場合には、生成したＹＣ信号を、ＤＳＰ２６を介して順次ＬＣＤ５０に出力する。これによってＬＣＤ５０にスルー画像が表示されることになる。
【００６９】
ここで、不図示の撮影モード設定スイッチにより静止画像の撮影が設定されているときには、レリーズボタン３８Ａが撮影者によって全押し状態とされたときに、この時点でＳＤＲＡＭ２８に格納されているＹＣ信号を、圧縮・伸張部３６によって所定の圧縮形式（本実施の形態では、ＪＰＥＧ形式）で圧縮した後に記録メディア３２に画像ファイルとして記録する。
【００７０】
また、上記撮影モード設定スイッチにより動画像の撮影が設定されているときには、レリーズボタン３８Ａが全押し状態とされた時点から次にレリーズボタン３８Ａが全押し状態とされる時点までの期間、すなわち動画像の撮影を行っている期間において、所定期間（本実施の形態では、１／３０秒（０．０３３・・・秒））毎に、ＳＤＲＡＭ２８に格納されているＹＣ信号を、圧縮・伸張部３６によって所定の圧縮形式（本実施の形態では、Ｍｏｔｉｏｎ　ＪＰＥＧ形式）で圧縮した後に記録メディア３２に画像ファイルとして記録する。従って、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０で動画像の撮影を行ったときには、３０フレーム／秒の動画像を記録メディア３２に記録することができる。
【００７１】
以上詳細に説明したように、本実施の形態に係るＣＣＤ１６では、画像を複数画素に分解して当該画像を示す画像情報を生成するための複数のフォトダイオードＰＤと、上記画像が黒であるときの出力レベルを定めるために上記複数のフォトダイオードＰＤによる受光領域１６Ａの一部領域（ＯＢ部１６Ｃ）を遮光する遮光部材と、を備えると共に、上記遮光部材の予め定めた位置にフォトダイオードＰＤへの導光のための開口１６Ｄを設けているので、通常の使用状態では当該フォトダイオードＰＤからの出力信号に基づいて黒のレベルが設定される画像情報を異常なものとすることができ、この結果として第三者による流用を防止することができる。
【００７２】
また、本実施の形態に係るＣＣＤ１６では、上記予め定めた位置がＣＣＤの種別毎に異なる位置として定めているので、通常の使用状態で使用した場合に得られる画像情報の異常の状態がＣＣＤの種別毎に異なるものとなり、この結果としてＣＣＤ１６の流用の抑止効果をより高めることができる。
【００７３】
一方、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０では、上記のようなＣＣＤ１６を備えると共に、当該ＣＣＤ１６におけるＯＢ部１６Ｃに対応するフォトダイオードＰＤからの出力信号に基づいて画素部１６Ｂに対応するフォトダイオードＰＤからの出力信号の黒のレベルを設定するに当たり、遮光部材に設けられた開口１６Ｄを介して光が入射されるフォトダイオードＰＤからの出力信号の使用を禁止しているので、当該デジタルカメラ１０では画像情報に異常を来すことなくＣＣＤ１６を使用することができるが、当該ＣＣＤ１６を流用して通常の使用状態で使用した場合には、画像情報に異常を来すことになり、この結果として当該ＣＣＤ１６の流用を防止することができる。
【００７４】
更に、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０では、本発明の設定手段として、ＯＢ部１６Ｃに対応するフォトダイオードＰＤからの出力信号をクランプして画素部１６Ｂに対応するフォトダイオードＰＤからの出力信号に加えることにより上記黒のレベルを設定するクランプ回路２４を適用し、ＴＧ３９により、クランプ信号ＣＰによってクランプ回路２４によるクランプを禁止することにより、開口１６Ｄを介して光が入射されるフォトダイオードＰＤからの出力信号のクランプ回路２４による使用を禁止する形態を採っているので、本発明を簡易に実現できる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、開口１６Ｄの形状を矩形形状とした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＯＢ部１６Ｃの予め定めた位置に対応するフォトダイオードＰＤに光を導光できる形状であれば如何なる形状の開口でも適用することができる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００７６】
また、本実施の形態では、本発明の撮像素子としてエリアＣＣＤを適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ラインＣＣＤ（リニアＣＣＤ）を適用する形態とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００７７】
また、本実施の形態では、ＯＢ部１６Ｃを、フォトダイオードＰＤの表面部分をアルミニウムＡＬでマスクすることにより形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の部材でマスクすることにより形成する形態とすることもできる。この場合も本実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００７８】
【発明の効果】
請求項１に記載の撮像素子によれば、画像を複数画素に分解して当該画像を示す画像情報を生成するための複数の光電変換素子と、上記画像が黒であるときの出力レベルを定めるために上記複数の光電変換素子による受光領域の一部領域を遮光する遮光部材と、を備えると共に、上記遮光部材の予め定めた位置に光電変換素子への導光のための開口を設けているので、通常の使用状態では当該光電変換素子からの出力信号に基づいて黒のレベルが設定される画像情報を異常なものとすることができ、この結果として第三者による流用を防止することができる、という効果が得られる。
【００７９】
また、請求項２及び請求項３に記載の撮像装置によれば、本発明の撮像素子を備えると共に、当該撮像素子における上記一部領域（オプティカル・ブラック部に相当する領域）に対応する光電変換素子からの出力信号に基づいて当該一部領域を除く他部領域に対応する光電変換素子からの出力信号の黒のレベルを設定するに当たり、遮光部材に設けられた開口を介して光が入射される光電変換素子からの出力信号の使用を禁止しているので、当該撮像装置では画像情報に異常を来すことなく本発明の撮像素子を使用することができるが、当該撮像素子を流用して通常の使用状態で使用した場合には、画像情報に異常を来すことになり、この結果として当該撮像素子の流用を防止することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
実施の形態に係るデジタルカメラ１０の外観を示す外観図である。
【図２】
実施の形態に係るデジタルカメラ１０の電気系の構成を示すブロック図である。
【図３】
実施の形態に係るＣＣＤ１６の受光領域の構成を示す模式図である。
【図４】
実施の形態に係るクランプ回路２４に供給するクランプ信号ＣＰの説明に供するタイムチャートである。
【図５】
相関２重サンプリング処理の説明、及びＯＢ部に開口を設けた場合と設けない場合との黒レベルの設定の説明に供する、ＣＣＤ１６からの出力信号の一例を示す波形図である。
【符号の説明】
１０　　デジタルカメラ
１６　　ＣＣＤ（撮像素子）
１６Ａ　　受光領域
１６Ｂ　　画素部
１６Ｃ　　オプティカル・ブラック部
１６Ｄ　　開口
２４　　クランプ回路（設定手段）
３９　　タイミングジェネレータ（禁止手段）
ＡＬ　　アルミニウム（遮光部材）
ＰＤ　　フォトダイオード（光電変換素子）
【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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