(57)【要約】【課題】強烈光の入射による有効画素の信号レベルの低下に対して、最適な露光制御を行うことにより所望の画像を得る。【解決手段】動画モードなど動画撮影時に、フィールドの初めに数ライン分だけ垂直電荷転送を行わずに水平電荷転送だけを行うことによって水平電荷転送部内に残った電荷をなくし、その上で通常の垂直電荷転送および水平電荷転送を行うことにより、モニタ・検知部５１でＡＤＣ回路４３の出力信号レベル（３）の変化を検知することにより、スポット光や太陽光などの強烈光が連続して入射された場合などに、ＯＢ部３２で電荷が溢れていることを検出することができる。この場合に、ＯＢレベル（２）が高い側にずれても、モニタ・検知部５１が所定以上に低下した出力信号レベル（３）を検出することにより、ＯＢレベル（２）が異常であることが容易に検出される。【選択図】図３
2007329825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を画素毎に受光して各信号電荷をそれぞれ発生する有効画素部と、黒基準レベルに対応した信号電荷を発生するために遮光されたオプティカルブラック部とを有する固体撮像素子からの出力信号のうち、該オプティカルブラック部からの出力信号をクランプして、該有効画素部からの出力信号を、該黒基準レベルを基準とする出力信号に変換して撮像する撮像装置において、
該クランプの期間、該オプティカルブラック部からの出力信号であって、該黒基準レベルを基準とするように変換された出力信号をモニタリングし、モニタリングした出力信号の変化を検知して検知信号を出力するモニタリング・検知手段と、
該検知信号により、該固体撮像素子に対する露光条件を所定の露光条件に制御する露光制御手段とを備えた撮像装置。
【請求項２】
光を画素毎に受光して各信号電荷をそれぞれ発生する有効画素部と、黒基準レベルに対応した信号電荷を発生するために遮光されたオプティカルブラック部とを有する固体撮像素子からの出力信号のうち、該オプティカルブラック部からの出力信号をクランプして、該有効画素部からの出力信号を、該黒基準レベルを基準とする出力信号に変換して撮像する撮像装置において、
該黒基準レベルをモニタリングし、モニタリングした黒基準レベルの変化を検知して検知信号を出力するモニタリング・検知手段と、
該検知信号により、該固体撮像素子に対する露光条件を所定の露光条件に制御する露光制御手段とを備えた撮像装置。
【請求項３】
前記モニタリング・検知手段は、前記モニタリングした出力信号が所定の信号レベル以下に変動したかどうかを検知する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記モニタリング・検知手段は、前記モニタリングした出力信号が所定の信号レベル以下に変動し、かつ所定の期間後に該所定の信号レベル以上に変動することを検知する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記モニタリング・検知手段は、前記モニタリングした出力信号と露光異常検知用の基準信号レベルとを比較する信号比較部と、該信号比較部からの信号比較結果のデータ数が所定値以上になるまでカウントするカウンタとを有する請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記モニタリング・検知手段は、前記モニタリングした黒基準レベルが所定の信号レベル以上に変動したかどうかを検知する請求項２に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記モニタリング・検知手段は、前記モニタリングした黒基準レベルと露光異常検知用の基準信号レベルとを比較して、該モニタリングした黒基準レベルが該露光異常検知用の基準信号レベルを所定時間継続して超えた場合に、信号比較結果として検知信号を出力する電圧比較部を有する請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記露光制御手段は、前記検知信号により、前記固体撮像素子に対する露光条件として露光量を決める絞りおよびシャッタースピードのうちの少なくともいずれかを所定の条件に制御する請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記露光制御手段は、前記検知信号により、前記固体撮像素子からの出力撮像信号の増幅率を所定の増幅率に制御する請求項１、２および８のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記固体撮像素子からの出力撮像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、
該アナログ／デジタル変換手段からの出力デジタル信号を前記クランプ期間にクランプするクランプ手段と、
前記有効画素部および前記オプティカルブラック部からの各出力信号を、該クランプ手段でクランプして得た黒基準レベルを基準とする各出力信号に変換する基準レベル変換手段とを更に有する請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記固体撮像素子は、前記有効画素部および前記オプティカルブラック部からの各信号電荷をそれぞれ読み出す信号電荷読み出し部と、
該信号電荷読み出し部からの信号電荷を一方向に電荷転送する一方向電荷転送部と、
該一方向電荷転送部で転送された信号電荷を他方向に電荷転送する他方向電荷転送部とを有する請求項１、２および１０のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１２】
撮影時において、一定時間の露光後、前記信号電荷読み出し部による電荷読み出し後に、一定期間、前記一方向電荷転送部の動作を停止させると共に前記他方向電荷転送部の動作期間を調整駆動可能とし、該調整駆動された他方向電荷転送部の動作期間内において延長されたクランプ期間を設定可能とするタイミング制御手段を更に有する請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記撮影は動画撮影または静止画撮影である請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記一方向電荷転送部の動作停止期間が外部から選択設定可能とされている請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記調整駆動された他方向電荷転送部の動作期間が外部から選択設定可能とされている請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記調整駆動された他方向電荷転送部の動作期間内で、前記延長されたクランプ期間が外部から選択設定可能とされている請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記延長されたクランプ期間は、高くなった黒基準レベルが所定の黒基準レベルに収束されるのに必要な期間である請求項１２または１６に記載の撮像装置。
【請求項１８】
光を画素毎に受光して各信号電荷をそれぞれ発生する有効画素部と、黒基準レベルに対応した信号電荷を発生するために遮光されたオプティカルブラック部とを有する固体撮像素子からの出力信号のうち、該オプティカルブラック部からの出力信号をクランプして、該有効画素部からの出力信号を、該黒基準レベルを基準とする出力信号に変換して撮像する撮像装置の駆動方法において、
モニタリング・検知手段により、該クランプの期間、該オプティカルブラック部からの出力信号を、該黒基準レベルを基準とするように変換された出力信号をモニタリングし、モニタリングした出力信号の変化を検知して検知信号を出力するステップと、
露光制御手段により、該検知信号によって該固体撮像素子に対する露光条件を所定の露光条件に制御するステップとを有する撮像装置の駆動方法。
【請求項１９】
光を画素毎に受光して各信号電荷をそれぞれ発生する有効画素部と、黒基準レベルに対応した信号電荷を発生するために遮光されたオプティカルブラック部とを有する固体撮像素子からの出力信号のうち、該オプティカルブラック部からの出力信号をクランプして、該有効画素部からの出力信号を、該黒基準レベルを基準とする出力信号に変換して撮像する撮像装置の駆動方法において、
モニタリング・検知手段により、該黒基準レベルをモニタリングし、モニタリングした黒基準レベルの変化を検知して検知信号を出力するステップと、
露光制御手段により、該検知信号によって該固体撮像素子に対する露光条件を所定の露光条件に制御するステップとを有する撮像装置の駆動方法。
【請求項２０】
動画撮影時において、一定時間の露光後の電荷読み出し後に、一定期間、前記固体撮像素子の一方向電荷転送部の動作を停止させると共に該一方向電荷転送部に続く他方向電荷転送部の動作期間を調整駆動可能とし、該調整駆動された他方向電荷転送部の動作期間内において延長されたクランプ期間を設定し、該クランプ期間内にアナログ／デジタル変換後の信号レベルをモニタリングする請求項１８に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項２１】
動画撮影時において、一定時間の露光後の電荷読み出し後に、一定期間、前記固体撮像素子の一方向電荷転送部の動作を停止させると共に該一方向電荷転送部に続く他方向電荷転送部の動作期間を調整駆動可能とし、該調整駆動された他方向電荷転送部の動作期間内において延長されたクランプ期間を設定し、該クランプ期間内に前記黒基準レベルをモニタリングする請求項１９に記載の撮像装置の駆動方法。
【請求項２２】
請求項１〜１７のいずれかに記載の撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤなどの固体撮像素子を画像入力デバイスとして用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラ、監視カメラおよび画像入力カメラなどの撮像装置およびその駆動方法、この撮像装置を撮像部に用いたスキャナ、ファクシミリおよびカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のデジタルカメラなどの従来の撮像装置において、撮像部に用いられる固体撮像素子に対する露光制御は、入射光に対して適切な絞りや適切なシャッター速度を決定するための重要な制御である。
【０００３】
従来の撮像装置では、ＣＣＤなどの固体撮像素子からの出力撮像信号をアナログ信号処理するアナログ信号処理回路や、その後のデジタル信号処理回路の中に、クランプ回路と呼ばれる回路がある。このクランプ回路は、画像信号の直流成分を所定の電圧レベルに一致させて、基準となる画素からの出力撮像信号をある基準電圧に一致させるためのものである。このクランプ回路によって、生産ロットや温度による画像信号のばらつきが効果的に除去され、基準電圧が保障される。ここで、基準となる画素は、通常、光が入射しないように素子表面が遮光された光学的黒（オプティカルブラック：ＯＢ）と呼ばれる画素であり、このＯＢ部は、有効画素部が配置された有効画素領域に対してその周辺部分など所定位置に配置される。
【０００４】
しかしながら、スポット光や太陽光などの強烈光が固体撮像素子上に入射された場合には、有効画素領域でそれぞれ光電変換して発生した各信号電荷がオーバーフローして垂直転送部や水平転送部までに至り、黒レベルを決めるＯＢ部にも水平転送部や垂直転送部を介して電荷が流れ込み、本来ほとんど電荷が転送されないＯＢ領域に対応する電荷転送期間にも多くの電荷が転送されてしまう。その結果、ＯＢレベルが高い側にずれ、ＯＢレベルとして本来の黒レベルとは異なった不適切な値がクランプされてしまう。このような高い不適切なＯＢレベルを有効画素領域からの撮像信号の基準値にすると、有効画素領域の出力信号レベルを低く検知してしまう。このため、撮像信号のゲインを上げるように制御が為されたり、露光制御を行う光学系制御部では、絞りを開き、シャッタースピードを遅くして、有効画素部にさらに電荷を蓄積するという、所望の露光制御とは反対の露光制御を行ってしまうことになる。
【０００５】
このように、例えば、監視カメラやデジタルカメラなどのカメラの動画モードなどにおいて、強烈光が固体撮像素子上に入射すると、出力信号レベルが低下して、しばらくの間、暗い画像が続いてしまう。
【０００６】
このような問題を解決するために、例えば特許文献１に開示されている従来の固体撮像装置では、シャッター手段を開いて所定時間だけ露光した後に、シャッター手段を閉じ、露光期間に固体撮像素子の有効画素部に蓄積された信号電荷を読み出す前にシャッター手段を閉じた状態で、所定の期間、固体撮像素子の有効画素部およびＯＢ（オプチィカルブラック）部から垂直転送部への信号電荷の読み出しを禁止し、垂直転送部および水平転送部内の信号電荷のみを読み出す空読み出しを行う。この垂直転送部および水平転送部内の空読み出しにより、強い光が固体撮像素子上に入射して信号電荷が垂直転送部および水平転送部側にオーバーフローした場合であっても、ＯＢレベルを本来のレベルに早く収束させることができる。
【０００７】
また、特許文献２に開示されている従来の固体撮像装置では、画素に蓄積された信号電荷を基板側に掃き捨てる掃き捨て動作期間直後に、垂直転送部の動作を所定の期間停止させ、その垂直転送部の動作停止期間中に、固体撮像素子からの出力撮像信号をクランプしている。垂直転送部の動作停止期間中は固体撮像素子から有効画素信号が出力されず、ＯＢ部の信号と略同レベルの信号が出力されている。これを十分なパルス幅のクランプパルスを用いてクランプすることによって、電荷掃き捨て動作期間直後の短期間内に有効画像信号を得ることができる。
【特許文献１】特開２００２−３００４７８号公報
【特許文献２】特開平１０−１６４４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来技術には、以下のような問題がある。
【０００９】
上記特許文献１の従来技術では、強烈光が固体撮像素子の受光領域上に入射された場合に、ＯＢレベルを迅速に収束させて、より早く所望の画像を得ることができるものの、特に、動画撮影時において、強烈光が連続して入射した場合には、ＯＢレベルだけをいち早く収束させても、固体撮像素子上に入射される露光量を制限することができないために、所望の画像を得ることができない。このことは、特許文献２の従来技術においても同様である。
【００１０】
例えば、動画撮影時などに、スポット光や太陽光などの強烈光が固体撮像素子上に入射された場合、水平電荷転送時のＯＢ期間に電荷が流れ込み、不適切な高い値がクランプされてしまうことがある。この不適切な高い値が黒レベルの基準値にされると、有効画素部の信号レベル自体がその分だけ低くなってしまう。このように、カメラは有効画素部の信号レベルが低くなったと検知してしまい、光学系制御部では、シャッタースピードを遅くし、絞りを開くという、有効画素部に信号電荷を多く蓄積させるための露光制御が行われてしまう。本来であれば、強烈光が固体撮像装置に入射された場合、シャッタースピードを速くして絞りを絞るという反対の露光制御を行う必要があるが、基準となるＯＢレベルが高くなって不適切であるために、誤った露光制御が行われてしまっている。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、強烈光の入射による有効画素の信号レベルの低下に対して、最適な露光制御を行うことにより所望の画像を得ることができる撮像装置およびその駆動方法、この撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器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】
【００１２】
本発明の撮像装置は、光を画素毎に受光して各信号電荷をそれぞれ発生する有効画素部と、黒基準レベルに対応した信号電荷を発生するために遮光されたオプティカルブラック部とを有する固体撮像素子からの出力信号のうち、該オプティカルブラック部からの出力信号をクランプして、該有効画素部からの出力信号を、該黒基準レベルを基準とする出力信号に変換して撮像する撮像装置において、該クランプの期間、該オプティカルブラック部からの出力信号であって、該黒基準レベルを基準とするように変換された出力信号をモニタリングし、モニタリングした出力信号の変化を検知して検知信号を出力するモニタリング・検知手段と、該検知信号により、該固体撮像素子に対する露光条件を所定の露光条件に制御する露光制御手段とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１３】
本発明の撮像装置は、光を画素毎に受光して各信号電荷をそれぞれ発生する有効画素部と、黒基準レベルに対応した信号電荷を発生するために遮光されたオプティカルブラック部とを有する固体撮像素子からの出力信号のうち、該オプティカルブラック部からの出力信号をクランプして、該有効画素部からの出力信号を、該黒基準レベルを基準とする出力信号に変換して撮像する撮像装置において、該黒基準レベルをモニタリングし、モニタリングした黒基準レベルの変化を検知して検知信号を出力するモニタリング・検知手段と、該検知信号により、該固体撮像素子に対する露光条件を所定の露光条件に制御する露光制御手段とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１４】
また、好ましくは、本発明の撮像装置におけるモニタリング・検知手段は、前記モニタリングした出力信号が所定の信号レベル以下に変動したかどうかを検知する。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置におけるモニタリング・検知手段は、前記モニタリングした出力信号が所定の信号レベル以下に変動し、かつ所定の期間後に該所定の信号レベル以上に変動することを検知する。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置におけるモニタリング・検知手段は、前記モニタリングした出力信号と露光異常検知用の基準信号レベルとを比較する信号比較部と、該信号比較部からの信号比較結果のデータ数が所定値以上になるまでカウントするカウンタとを有する。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置におけるモニタリング・検知手段は、前記モニタリングした黒基準レベルが所定の信号レベル以上に変動したかどうかを検知する。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置におけるモニタリング・検知手段は、前記モニタリングした黒基準レベルと露光異常検知用の基準信号レベルとを比較して、該モニタリングした黒基準レベルが該露光異常検知用の基準信号レベルを所定時間継続して超えた場合に、信号比較結果として検知信号を出力する電圧比較部を有する。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置における露光制御手段は、前記検知信号により、前記固体撮像素子に対する露光条件として露光量を決める絞りおよびシャッタースピードのうちの少なくともいずれかを所定の条件に制御する。
【００２０】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置における露光制御手段は、前記検知信号により、前記固体撮像素子からの出力撮像信号の増幅率を所定の増幅率に制御する。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置において、前記固体撮像素子からの出力撮像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、該アナログ／デジタル変換手段からの出力デジタル信号を前記クランプ期間にクランプするクランプ手段と、前記有効画素部および前記オプティカルブラック部からの各出力信号を、該クランプ手段でクランプして得た黒基準レベルを基準とする各出力信号に変換する基準レベル変換手段とを更に有する。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置における固体撮像素子は、前記有効画素部および前記オプティカルブラック部からの各信号電荷をそれぞれ読み出す信号電荷読み出し部と、該信号電荷読み出し部からの信号電荷を一方向に電荷転送する一方向電荷転送部と、該一方向電荷転送部で転送された信号電荷を他方向に電荷転送する他方向電荷転送部とを有する。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置において、撮影時において、一定時間の露光後、前記信号電荷読み出し部による電荷読み出し後に、一定期間、前記一方向電荷転送部の動作を停止させると共に前記他方向電荷転送部の動作期間を調整駆動可能とし、該調整駆動された他方向電荷転送部の動作期間内において延長されたクランプ期間を設定可能とするタイミング制御手段を更に有する。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置における撮影は動画撮影または静止画撮影である。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置において、前記一方向電荷転送部の動作停止期間が外部から選択設定可能とされている。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置において、前記調整駆動された他方向電荷転送部の動作期間が外部から選択設定可能とされている。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置において、前記調整駆動された他方向電荷転送部の動作期間内で、前記延長されたクランプ期間が外部から選択設定可能とされている。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の撮像装置において、前記延長されたクランプ期間は、高くなった黒基準レベルが所定の黒基準レベルに収束されるのに必要な期間である。
【００２９】
本発明の撮像装置の駆動方法は、光を画素毎に受光して各信号電荷をそれぞれ発生する有効画素部と、黒基準レベルに対応した信号電荷を発生するために遮光されたオプティカルブラック部とを有する固体撮像素子からの出力信号のうち、該オプティカルブラック部からの出力信号をクランプして、該有効画素部からの出力信号を、該黒基準レベルを基準とする出力信号に変換して撮像する撮像装置の駆動方法において、モニタリング・検知手段により、該クランプの期間、該オプティカルブラック部からの出力信号を、該黒基準レベルを基準とするように変換された出力信号をモニタリングし、モニタリングした出力信号の変化を検知して検知信号を出力するステップと、露光制御手段により、該検知信号によって該固体撮像素子に対する露光条件を所定の露光条件に制御するステップとを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３０】
本発明の撮像装置の駆動方法は、光を画素毎に受光して各信号電荷をそれぞれ発生する有効画素部と、黒基準レベルに対応した信号電荷を発生するために遮光されたオプティカルブラック部とを有する固体撮像素子からの出力信号のうち、該オプティカルブラック部からの出力信号をクランプして、該有効画素部からの出力信号を、該黒基準レベルを基準とする出力信号に変換して撮像する撮像装置の駆動方法において、モニタリング・検知手段により、該黒基準レベルをモニタリングし、モニタリングした黒基準レベルの変化を検知して検知信号を出力するステップと、露光制御手段により、該検知信号によって該固体撮像素子に対する露光条件を所定の露光条件に制御するステップとを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３１】
また、好ましくは、本発明の撮像装置の駆動方法において、動画撮影時において、一定時間の露光後の電荷読み出し後に、一定期間、前記固体撮像素子の一方向電荷転送部の動作を停止させると共に該一方向電荷転送部に続く他方向電荷転送部の動作期間を調整駆動可能とし、該調整駆動された他方向電荷転送部の動作期間内において延長されたクランプ期間を設定し、該クランプ期間内にアナログ／デジタル変換後の信号レベルをモニタリングする。
【００３２】
また、好ましくは、本発明の撮像装置の駆動方法において、動画撮影時において、一定時間の露光後の電荷読み出し後に、一定期間、前記固体撮像素子の一方向電荷転送部の動作を停止させると共に該一方向電荷転送部に続く他方向電荷転送部の動作期間を調整駆動可能とし、該調整駆動された他方向電荷転送部の動作期間内において延長されたクランプ期間を設定し、該クランプ期間内に前記黒基準レベルをモニタリングする。
【００３３】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記撮像装置を撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３４】
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。
【００３５】
本発明にあっては、オプティカルブラック部（ＯＢ部）からの出力信号の変化を検知した場合に露光異常と判断して適切な露光制御を行ったり、黒基準レベルの変化を検知した場合に露光異常と判断して露光制御を行ったりするため、強烈光の入射による有効画素の信号レベルの低下に対して、最適な露光制御を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００３６】
以上により、本発明によれば、監視カメラやデジタルカメラなどの撮像装置の動画モードなどにおいて、スポット光や太陽光などの強烈光が連続して入射された場合であっても、ＯＢ部からの出力信号の変化や黒基準レベルの変化により露光異常が検知できて、所定の適切な露光制御を行うことができて、最適な画質で被写体を撮影することができる。また、前フィールドで電荷転送部に残った信号電荷を吐き出すことができるため、前フィールドに影響を受けることなく撮影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に、本発明の撮像装置の実施形態１，２をカメラに適用した場合について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るカメラの概略構成例を示すブロック図である。
【００３８】
図１において、本実施形態１の撮像装置としてのカメラ１０は、外部からの光を集光するための光学レンズ１と、光学レンズ１からの光量を最適に調整するための絞り・シャッタ２と、光学レンズ１および絞り・シャッタ２を通して入射される画像光を受光して各画素毎の撮像信号を得る固体撮像素子３と、固体撮像素子３からの出力撮像信号をアナログ信号処理した後に、アナログ信号をデジタル信号に変換して出力するアナログフロントエンド回路４（以下、ＡＦＥ回路４という）と、ＡＦＥ回路４からのデジタル画像信号のデジタル信号処理を行うデジタル信号処理回路５と、デジタル信号処理回路５からの垂直同期号や水平同期信号から、固体撮像素子３およびＡＦＥ回路４に対して所定のタイミングパルスを発生させて供給すると共に、光学系制御部７に対して所定のタイミングパルスを発生させて供給するタイミングパルス生成回路６と、デジタル信号処理回路５からの露光に関する制御信号が入力され、この露光制御信号に基づいて光学レンズ１の焦点位置への駆動制御と共に、絞り・シャッタ２への絞り量およびシャッタータイミング（シャッタースピード）を制御する光学系制御部７と、デジタル信号処理回路５からの表示信号を表示画面上に表示可能とすると共に、必要に応じてその表示信号を内部記憶素子またはＩＣメモリなどの記憶媒体に記憶する表示部・記憶媒体部８とを備えている。
【００３９】
光学レンズ１は、入射光を固体撮像素子３の受光部領域に対して集光すると共に、固体撮像素子３の受光部領域上に焦点が合うように駆動制御される。
【００４０】
絞り・シャッタ２は、光学レンズ１を通して固体撮像素子３に入射される入射光量が制御可能とされている。
【００４１】
固体撮像素子３では、光学レンズ１で集光され、絞り・シャッタ２を通して得られた所定量の入射光（被写体光）が、２次元状に配列された複数の受光部（受光部領域）にて画素毎にそれぞれ光電変換されて得られた撮像信号がＡＦＥ回路４に供給されている。
【００４２】
ＡＦＥ回路４では、タイミングパルス生成回路６から供給されるアナログ信号処理用のタイミングパルスに従って固体撮像素子３からの出力撮像信号に対して各種アナログ信号処理が行われ、タイミングパルス生成回路６から供給されるＡ／Ｄ変換用のタイミングパルスに従ってアナログ信号がデジタル信号に変換されてデジタル信号処理回路５に供給されている。また、ＡＦＥ回路４は、図３にて詳細に後述するが、固体撮像素子３からの出力撮像信号に対して黒基準レベルを基準とする出力信号に変換する。
【００４３】
デジタル信号処理回路５では、ＡＦＥ回路４からの出力デジタル信号に対して色変換やガンマ補正などの各種デジタル信号処理が行われている。また、デジタル信号処理回路５では、垂直同期号や水平同期信号などの制御信号としての同期信号を発生させてタイミングパルス生成回路６および光学系制御部７に供給している。さらに、図４で詳細に後述するが、デジタル信号処理回路５の露光制御部では、光学系制御部７に対して露光に関する制御信号を発生させて供給している。この露光制御部は、ＡＦＥ回路４からの出力デジタル信号に所定以上の変化があった場合に、露光異常と判断して所定の露光条件に制御するための制御信号をタイミングパルス生成回路６および光学系制御部７に供給する。また、デジタル信号処理回路５の焦点制御部では、光学系制御部７に対して焦点に関する焦点駆動用の制御信号を発生させて供給している。
【００４４】
タイミングパルス生成回路６では、デジタル信号処理回路５から供給される垂直同期信号および水平同期信号に基づいて、固体撮像素子駆動用およびアナログ信号処理用などの各種のタイミングパルスが生成されて固体撮像素子３、ＡＦＥ回路４および光学系制御部７に供給されている。図１には示していないが、タイミングパルス生成回路６は、固体撮像素子３の垂直電荷転送部による信号電荷転送タイミングを制御する垂直転送パルスを生成する垂直転送パルス生成部、固体撮像素子３の水平電荷転送部による信号電荷転送タイミングを制御する水平転送パルスを生成する水平転送パルス生成部、各受光部からの電荷読み出し部による信号電荷の読み出しタイミングを制御する読み出しパルスを生成する読み出しパルス生成部、ＡＦＥ回路４におけるＯＢクランプパルスを含むアナログ信号処理用のタイミングパルスを生成するアナログ信号処理用パルス生成部、固体撮像素子３の光電変換部（受光部）における電荷掃き捨て（リセット）を制御するための電子シャッタパルスを生成する電子シャッタパルス生成部および、焦点駆動、絞りおよびシャッタータイミングに関する光学系制御用パルスを生成する光学系制御用パルス生成部を備えて、固体撮像素子駆動用およびアナログ信号処理用および光学系制御用などの各種のタイミングパルスを発生させている。これらのタイミングパルスは、固体撮像素子駆動用パルスとして固体撮像素子３に供給され、アナログ信号処理用パルスとしてＡＦＥ回路４に供給され、さらに、光学系制御用パルスとして光学系制御部７に供給されている。
【００４５】
光学系制御部７では、タイミングパルス生成回路６およびデジタル信号処理回路５から供給される各種のパルス信号に従って、焦点駆動、絞りおよびシャッタータイミングのために、光学レンズ１および絞り・シャッタ２などが駆動制御されてるようになっている。
【００４６】
表示部・記憶媒体部８では、デジタル信号処理回路４からの出力表示信号が液晶表示画面上に表示され、また、その出力表示信号が必要に応じてデータ圧縮処理などが施された後に記憶媒体に保存され、さらには、記憶媒体に保存された表示信号がデータ伸長処理された後に液晶表示画面上に表示されるようになっている。
【００４７】
図２は、図１の固体撮像素子３の要部構成例を模式的に示す平面図である。
【００４８】
図２において、この固体撮像素子３は、表示画面に対応する平面領域構成として、画像光（被写体光）を受光可能とする白領域で示した中央部分の有効画素領域３１と、この有効画素領域３１の周囲側に設けられ、アルミニウムなどによって被写体光の遮光が施された黒領域で示したオプティカルブラック領域３２（以下、ＯＢ３２という）とを有している。
【００４９】
有効画素領域３１に設けられた有効画素部は、被写体光が受光されて光電変換によって信号電荷を発生可能とする複数の受光部３３（複数の光電変換・電荷蓄積部３３）が行方向および列方向にマトリクス状に配列されて設けられている。
【００５０】
ＯＢ領域３２に設けられたＯＢ部は、被写体光が遮光されている複数の受光部３３（複数の光電変換・電荷蓄積部３３）が一部行方向および列方向にマトリクス状に配列されて設けられており、黒基準レベルに対応した信号電荷が出力されて、これが光学的な黒レベルの標準信号として用いられている。
【００５１】
さらに詳しく説明すると、これらの有効画素部およびＯＢ部には、列方向の複数の光電変換・電荷蓄積部３３毎に垂直転送部３５が設けられており、各光電変換・電荷蓄積部３３から信号電荷を読み出す信号電荷読み出し部としての電荷読み出しゲート３４を介して垂直転送部３５が電気的に接続可能とされている。この列方向に並ぶ複数の光電変換・電荷蓄積部３１からそれぞれ読み出された各信号電荷が垂直転送部３５により垂直方向に電荷転送される。この複数本の垂直転送部３５の下端部には水平転送部３６が各垂直転送部３５に直交する状態で設けられており、複数本の垂直転送部３５から順次供給される各信号電荷が水平転送部３６により水平方向に電荷転送される。この水平転送部３６の電荷転送方向の端部には出力部３７が設けられており、この水平転送部３６から出力部３７に順次供給される各信号電荷が、出力部３７で増幅されて撮像信号として固体撮像素子３から出力される。図２に示す固体撮像素子３は、インタライン・トランスファ（ＩＴ）方式のＣＣＤであり、格子状（マトリクス状）に配列された複数の光電変換・電荷蓄積部３３に対して、電子シャッタパルスを印加することによって、蓄積された信号電荷を基板側に掃き捨てるリセット機能を有している。
【００５２】
図３は、図１のＡＦＥ回路４の要部構成例を示すブロック図である。
【００５３】
図３において、このＡＦＥ回路４は、入力撮像信号から雑音を取り除くためのＣＳＤ回路４１と、ＡＧＣ（オートゲインコントローラ）回路４２と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）回路４３と、ＯＢクランプ回路４４と、Ａ／Ｄ変換回路４５と、スイッチ手段４６とを有している。
【００５４】
ＣＳＤ回路４１では、固体撮像素子３からの出力撮像信号（センサ出力レベル（１））に対してアンプ雑音およびリセット雑音を除去するための相関二重サンプリングが行われている。また、このＣＳＤ回路４１では、ＣＤＳ処理後に、コンデンサ４７の一端の電圧である黒基準レベル（ＯＢレベル（２））が入力されて固体撮像素子３からの出力信号を、黒基準レベルを基準とする出力信号に変換している。即ち、ＣＳＤ回路４１には、ＯＢ部３２からの各出力信号（信号処理入力レベル（３））を、ＯＢクランプ回路４４でクランプして得たＯＢレベル（２）を基準とする画素毎の各出力信号に変換する基準レベル変換手段（図示せず）が設けられている。
【００５５】
ＡＧＣ回路４２では、デジタル信号処理回路５内の図示しないカメラ制御部としてのカメラ制御ＣＰＵによってゲイン設定を行うことができる。
【００５６】
ＡＤＣ回路４３は、ＡＧＣ回路４２からのアナログ信号をデジタル信号（信号処理入力レベル（３））に変換してデジタル信号処理部５およびＯＢクランプ回路４４に供給している。
【００５７】
ＯＢクランプ回路４４は、ＡＤＣ回路４３からのデジタル信号が供給され、温度上昇などにより発生する暗電流の増加分をキャンセルするためのＯＢレベル（２）となるクランプ信号が生成される。
【００５８】
Ａ／Ｄ変換回路４５は、ＯＢクランプ回路４４から出力されるクランプ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００５９】
スイッチ手段４６は、ＯＢレベルのデジタル信号を、オン時にはコンデンサ４７に蓄積し、遮断時にはコンデンサ４７に蓄積されている電荷をＯＢレベル（２）としてＣＤＳ回路４１に供給し、ＣＤＳ回路４１にて、温度上昇などにより発生する暗電流の増加分がキャンセルされるようになっている。
【００６０】
図４は、図１のデジタル信号処理回路５の要部構成例を示すブロック図である。
【００６１】
図４において、デジタル信号処理回路５は、信号処理入力レベル（３）の所定以上の変化から露光異常を検知するモニタリング・検知手段としてのモニタ・検知回路５１と、信号処理入力レベル（３）を所定のデジタル信号処理して表示信号を出力する色制御・ガンマ補正部５２と、露光制御、焦点制御および同期信号発生などの機能を持つカメラ制御部５３とを有している。
【００６２】
モニタ・検知回路５１は、ＡＤＣ回路４３によるＡ／Ｄ変換後の信号処理入力レベル（３）を、その延長されたクランプ期間内でモニタリングし、このデジタル信号レベル（信号処理入力レベル（３））の変化の有無により、強烈光によるＯＢレベル（２）の異常が検知されて露光検知信号がカメラ制御部５３出力される。この場合、信号処理入力レベル（３）は、ＯＢ部３２からの出力撮像信号がＡＦＥ回路を通過したデジタル信号であって、黒基準レベル（ＯＢレベル（２））を基準とするように変換された出力デジタル信号である。
【００６３】
色制御・ガンマ補正部５２は、ＡＦＥ回路４からの出力デジタル信号（信号処理入力レベル（３））に対して所定の色変換、ホワイトバランス制御およびガンマ補正などの各種デジタル信号処理を行って表示信号として出力する。
【００６４】
カメラ制御部５３は、露光制御、焦点制御および同期信号発生制御などを行うＣＰＵ（中央演算処理装置）を有し、モニタ・検知回路５１により検知されたアナログ／デジタル変換後の信号レベル（ＡＤＣ回路４３の出力端側の信号レベル；信号処理入力レベル（３））の変化量に基づいて、カメラ制御部５３がタイミングパルス生成回路６および光学系制御部７を制御して、絞りやシャッタスピードの他、ＡＧＣ回路４２のゲインコントロールのうちの少なくともいずれかの制御を行って、強烈光による露光異常を解消するように絞り・シャッタ２の露光制御と共にＡＦＥ回路４を制御する。
【００６５】
図５は、図４のモニタ・検知回路５１の要部構成例を示すブロック図である。
【００６６】
図５において、モニタ・検知回路５１は、モニタリングした出力信号であるデジタル信号入力レベル（３）を一旦記憶するメモリ５１１と、メモリ５１１からの出力信号からノイズを取るフィルタ５１２と、露光異常検知用の基準信号レベルを出力するメモリ５１３と、この基準信号レベルとフィルタ５１２からの出力信号レベルとを比較する信号比較部５１４と、信号比較部５１４からの信号比較結果のデータ数が所定値以上になるまでカウントするカウンタ５１５とを有している。
【００６７】
メモリ５１１は、ＡＤＣ回路４３からの１０ビットまたは１２ビットのデジタルデータで画素毎にオフセットを持っているデジタル信号処理部５への信号処理入力レベル（３）を一旦記憶する。
【００６８】
フィルタ５１２は、メモリ５１１からのデジタル信号からランダムノイズを取った信号レベルを出力する。
【００６９】
メモリ５１３は、所定の基準スライスレベル（露光異常検出用の基準信号レベル）を記憶する。
【００７０】
信号比較部５１４は、メモリ５１３からの露光異常検出用の基準信号レベルと、フィルタ５１２からの出力信号レベルとを比較して、フィルタ５１２からの出力電圧レベルが基準電圧レベルよりも低い場合に画素毎に信号比較結果としてパルス出力する。
【００７１】
カウンタ５１５は、信号比較部５１４からの比較結果パルスをカウントすることにより、信号処理入力レベル（３）が基準信号レベルよりも一定期間継続して立ち下がった後に、基準信号レベルよりも立ち上がることを検知できる。即ち、モニタリングした出力信号（信号処理入力レベル（３））が所定の信号レベル（露光異常検出用の基準信号レベル）以下に変動し、かつ延長クランプ期間以内の所定の期間後に所定の信号レベル（露光異常検出用の基準信号レベル）以上に変動することを検知する。
【００７２】
上記図５の構成により、まず、ＡＤＣ回路４３からの１０ビットまたは１２ビットのデジタルデータ（モニタリングした出力信号）が画素毎にデータパケットの状態でメモリ５１１に入力される。
【００７３】
次に、フィルタ５１２により、メモリ５１１からのデジタル信号からランダムノイズを取る。
【００７４】
さらに、メモリ５１３からの露光異常検出用の基準信号レベルと、フィルタ５１２からの出力信号レベルとが信号比較部５１４にて比較される。
【００７５】
さらに、信号比較部５１４からの画素毎のパルス出力（信号比較結果）をカウンタ５１５にて所定値まで計数する。これによって、モニタリングした信号処理入力レベル（３）が露光異常検出用の基準信号レベルよりも一定期間継続して立ち下がった後に、一定期間以内（延長クランプ期間内）でその基準信号レベルよりも立ち上がるかどうかを検知する。この場合に、信号処理入力レベル（３）が基準信号レベルよりも立ち下がったかどうかだけでは、ノイズによって立ち下がった場合に露光制御が誤動作することになるため、信号処理入力レベル（３）が一定期間継続して立ち下がった後に所定期間内に立ち上がることを検知している。
【００７６】
上記構成により、本実施形態１のカメラ１０では、動画撮影時に、カメラ１０の駆動方法として、以下のように駆動制御が為される。
【００７７】
まず、図２に示すように、一定時間の露光後、電荷読み出しゲート３４による光電変換・電荷蓄積部３３からの信号電荷の読み出し後に、タイミング制御手段としての図１に示すタイミングパルス生成回路６によって垂直転送パルスおよび水平転送パルスが制御されて、一定期間、図２に示す垂直転送部３５の動作が任意の期間停止され、残っている電荷を取り除くために、水平転送部３６の動作期間が任意の期間だけ調整されて駆動制御される。
【００７８】
その調整された水平転送部３６の動作期間内において、図１に示すタイミングパルス生成回路６によって任意の期間延長されたクランプ期間が設定されて、ＯＢ部３２からの出力信号（固体撮像素子３からＡＦＥ回路４を通過した信号処理入力レベル（３））が、図３に示すＯＢクランプ回路４４によってクランプされてクランプ信号が生成され、このクランプ信号に基づいてＯＢレベル（２）が生成される。温度上昇などにより発生する暗電流の増加分をＯＢレベル（２）によりキャンセルして、有効画素部３１およびＯＢ部３２からの出力信号を、黒基準レベルを基準とする信号に変換する。その後、モニタ・検知部５１により、クランプの期間のＯＢ部３２からの出力信号であって、黒基準レベルを基準とするように変換された出力信号（固体撮像素子３からＡＦＥ回路４を通過した信号処理入力レベル（３））をモニタリングし、モニタリングした出力信号の変化を検知して露光検知信号を出力する。これについて、図６を参照して詳細に説明する。
【００７９】
図６は、本実施形態１のカメラ１０における駆動用パルス信号と入出力信号の信号波形を示すタイミングチャートである。なお、図６では、固体撮像素子３の駆動用パルス信号として、図１に示すデジタル信号処理部５から出力される垂直同期信号と、タイミングパルス生成回路６から出力される垂直転送パルス、水平転送パルスおよびクランプパルスとの他に、ＡＦＥ回路４への入力信号レベルのセンサ出力レベル（１）、ＡＦＥ回路４内のＯＢレベル（２）および、ＡＦＥ回路４からデジタル信号処理部５への信号処理入力レベル（３）が示されている。
【００８０】
図６に示すように、センサ出力レベル（１）は、固体撮像素子３からＡＦＥ回路４への入力撮像信号のアナログレベルを表しており、図３のＡＦＥ回路４の矢印（１）の回路位置での信号レベルである。また、ＯＢレベル（２）は、図３のＡＦＥ回路４内の矢印（２）の回路位置での信号レベルであり、ＯＢ領域の黒レベルを表している。さらに、信号処理入力レベル（３）は、図３のＡＦＥ回路４の矢印（３）の回路位置での信号レベルであり、固体撮像素子３からの出力撮像信号のセンサ出力レベル（１）がＡＦＥ回路４でアナログ信号処理された後に、ＡＤＣ回路４３にてＡ／Ｄ変換された出力デジタル信号レベルを表している。
【００８１】
一方、図６に示す期間ａ１は、デジタル信号処理部５から出力される第１および第２の垂直同期信号間でＸフィールド期間、期間ａ２は、第２および第３の垂直同期信号間でＸ＋１フィールド期間とする。期間ｄは、１ライン分の有効画素領域期間であり、期間ｅは、１ライン分のＯＢ領域期間である。図６には示していないが、Ｘフィールド目の前フィールド名はＸ−１フィールド期間とする。図６の例では、期間ｂ１は、Ｘフィールド目のクランプ動作期間であり、Ｘフィールド目の途中から強烈光が入射され、Ｘ＋１フィールド目でＯＢレベルの異常が検知された場合を表している。
【００８２】
まず、Ｘフィールド期間の初めに、タイミングパルス生成回路６によって垂直転送パルスを数Ｈ分（ここでは３Ｈ分）だけ停止させて垂直転送部３５による転送動作を任意の期間停止させながら、水平転送パルスを駆動調整して水平転送部３６を動作させて残った信号電荷を読み出し、水平転送部３６の不要電荷を吐き出させる。この水平転送部３６による不要電荷の吐き出し動作により、水平転送部３６に残っていた電荷がなくなる。この数ライン分の水平転送電荷読み出し期間内に、タイミングパルス生成回路６によってクランプパルスを”ｌｏｗ”レベルとする期間を延長させ、クランプパルスが”ｌｏｗ”レベルのときにクランプ回路４４によるクランプ動作を行わせて、ＯＢレベルを図６に２点鎖線で示す基準ＯＢレベルに合わせる。なお、タイミングパルス生成回路６によって垂直転送パルスを数Ｈ分（ここでは３Ｈ分）だけ停止させる期間を任意に設定可能である。この垂直転送部の停止期間は機種によって異なるが、停止期間は、デジタル信号処理部５内の記憶部内に予め二つのデータを記憶させておいて、外部から一つのデータを選択出力できるようにしておけば、外部から固体撮像素子３の機種に応じて垂直転送パルスの２Ｈ分または３Ｈ分など任意に垂直転送パルスの停止期間を設定することができる。
【００８３】
次に、このクランプ期間内に、モニタ・検知回路５１によってアナログ／デジタル変換後の信号処理入力レベル（３）をモニタリングし、その信号処理入力レベル（３）の変化を検知する。即ち、モニタリングした出力信号（信号処理入力レベル（３））が所定の信号レベル以下に変動したかどうかを検知する。この事例では、図６に点線で囲んだｃ１に示すように、クランプ動作期間ｂ１（ここでは１Ｈだが、２Ｈでもよい）に信号処理入力レベル（３）に所定量以上の変化がないため、Ｘフィールド目の一つ前のＸ−１フィールド目は適正なＯＢレベルであり、適正な露光制御が行われていたことを示している。
【００８４】
その後、停止させていた垂直転送パルスを開始させて垂直転送部３５による垂直方向への電荷転送動作を行わせる。
【００８５】
このとき、図６に矢印で示すように、Ｘフィールド期間における有効画素領域の電荷転送路に強烈光による電荷が入るため、ＯＢ領域にも電荷が流れる。その結果、クランプ回路４４によるクランプ動作によって、ＯＢレベル（２）が徐々に浮いて基準ＯＢレベルから外れて不適切な高い値になってしまう。このように、大幅に高いＯＢレベル（２）がクランプされるので、信号処理入力レベル（３）が急激に低くなり、その後、Ａ／Ｄ変換回路４５からの出力がコンデンサ４７をチャージして徐々にＯＢレベル（２）が低下し、これによって、信号処理入力レベル（３）が徐々に元のＯＢ基準レベルに戻る。Ｘフィールド目の出力画像はＸ−１フィールド目に比べて暗い画像になっている。
【００８６】
再び、Ｘ＋１フィールド期間の初めに、タイミングパルス生成回路６によって垂直転送パルスを停止させて垂直転送部３５による転送動作を任意の期間停止させながら、水平転送パルスを調整して水平転送部３６を動作させて数ライン分の電荷を読み出し、水平転送部３６の不要電荷を吐き出させる。この吐き出し動作により、水平転送部３６に残っていた電荷がなくなる。この数ライン分の水平転送電荷読み出し期間内に、タイミングパルス生成回路６によってクランプパルスを”ｌｏｗ”レベルとする期間を延長させ、クランプパルスが”ｌｏｗ”レベルのときにクランプ回路４４によるクランプ動作を行わせて、ＯＢレベルを図６に２点鎖線で示す基準ＯＢレベルに合わせる。このとき、基準ＯＢレベルをクランプすると、Ｘフィールド目で強烈光により高いＯＢレベルがクランプされているため、ＯＢレベル（２）が低下した後に基準ＯＢレベルに収束される。
【００８７】
このクランプ期間内に、モニタ・検知回路５１によってアナログ／デジタル変換後の信号レベル（３）をモニタリングし、信号レベルの変化を検知する。この事例では、図６に点線で囲んだｃ２に示すように、ＯＢレベル（２）の低下によって、デジタル信号処理部５への信号処理入力レベル（３）に、図６に示すように２点鎖線で示す基準信号処理入力レベル以下での立下り変化がある。また、その後、ＯＢレベル（２）を基準信号処理入力レベルに収束しようとする動きにより、信号処理入力レベル（３）に立ち上り変化が生じる。このような所定量以上の信号の立下がりおよび、所定期間内（延長クランプ期間内）での立上りの変化により、強烈光によりＯＢレベル（２）に異常が発生していることを検知することができる。このように、信号処理入力レベル（３）の変化が検知されると、デジタル信号処理部５およびタイミングパルス生成回路６によって光学系制御部７が制御され、ゲインを下げたり、従来の露光制御とは反対の露光制御であって、例えば絞りを絞ったり、シャッタースピードを速くするというような正常な露光制御を行うことができる。このように、正常な露光制御に一旦引き込んでやると、次からは正常な露光制御にすることができる。
【００８８】
以上により、本実施形態１によれば、監視カメラやデジタルカメラなどの撮像装置としてのカメラ１０の動画モードなど、動画撮影時に、フィールドの始に数ライン分だけ垂直転送を行わずに水平転送だけを行うことによって水平転送部内の残った電荷をなくして、その上で通常の垂直転送および水平転送を行うことにより、モニタ・検知部５１によりＯＢ部３２で電荷が溢れていることを検出することができる。よって、スポット光や太陽光などの強烈光が連続して入射された場合に、ＯＢレベル（２）が高い側にずれても、モニタ・検知部５１が所定以上に低下した信号処理入力レベル（３）を検出することにより、ＯＢレベル（２）が異常であることが容易に検出される。この場合に、カメラ制御部５３からタイミングパルス生成回路６および光学系制御部７を介して、ゲインを下げたり、絞りを閉じる方向に絞りを変化させたり、シャッタースピードを早めたりして、有効画素部にさらに電荷が蓄積されるのを防止するという適切な露光制御を行うことができて、従来のように暗い画像にはならず、最適な画質で被写体を撮影することができる。また、前フィールドで水平転送部に残った電荷を吐き出すことができるため、前フィールドに影響を受けることなく良好に撮影することができる。
（実施形態２）
上記実施形態１では、ＯＢ部３２からＡＦＥ回路４を介して出力された出力信号（信号処理入力レベル（３））の変化を検知したときに露光異常と判断して適切な露光制御を行う場合について説明したが、本実施形態２では、黒基準レベル（ＯＢレベル（２））の変化を検知したときに露光異常と判断して適切な露光制御を行う場合について説明する。
【００８９】
図７は、本発明の実施形態２に係るカメラにおけるＡＦＥ回路の要部構成例を示すブロック図である。
【００９０】
図７において、本実施形態２の撮像装置としてのカメラ１０Ａ（図１に括弧にて番号を記載）のＡＦＥ回路４Ａは、入力撮像信号から雑音を取り除くためのＣＳＤ回路４１と、ＡＧＣ（オートゲインコントローラ）回路４２と、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）回路４３と、ＯＢクランプ回路４４と、Ａ／Ｄ変換回路４５と、スイッチ手段４６と、黒基準レベル（ＯＢレベル（２））の変化を検知するモニタリング・検知手段としての電圧比較部４８とを有している。
【００９１】
ＣＳＤ回路４１では、固体撮像素子３からの出力撮像信号（センサ出力レベル（１））に対してアンプ雑音およびリセット雑音を除去するための相関二重サンプリングが行われている。また、このＣＳＤ回路４１では、ＣＤＳ処理後に、コンデンサ４７の一端の電圧である黒基準レベル（ＯＢレベル（２））が入力されて固体撮像素子３からの出力信号を、黒基準レベルを基準とする出力信号に変換している。
【００９２】
ＡＧＣ回路４２では、デジタル信号処理回路５内の図示しないカメラ制御部としてのカメラ制御ＣＰＵによってゲイン設定を行うことができる。
【００９３】
ＡＤＣ回路４３は、ＡＧＣ回路４２からのアナログ信号をデジタル信号（信号処理入力レベル（３））に変換してデジタル信号処理部５およびＯＢクランプ回路４４に供給している。
【００９４】
ＯＢクランプ回路４４は、ＡＤＣ回路４３からのデジタル信号が供給され、温度上昇などにより発生する暗電流の増加分をキャンセルするためのＯＢレベル（２）となるクランプ信号が生成される。
【００９５】
Ａ／Ｄ変換回路４５は、ＯＢクランプ回路４４から出力されるクランプ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００９６】
スイッチ手段４６は、ＯＢレベルのデジタル信号を、オン時にはコンデンサ４７に蓄積し、遮断時にはコンデンサ４７に蓄積されている電荷をＯＢレベル（２）としてＣＤＳ回路４１に供給し、ＣＤＳ回路４１にて、温度上昇などにより発生する暗電流の増加分がキャンセルされるようになっている。
【００９７】
電圧比較部４８は、コンデンサ４７に蓄積されている電荷（ＯＢレベル（２））を黒基準レベルとしてモニタリングし、モニタリングしたＯＢレベル（２）と、露光異常検知用の基準レベルとを比較して、所定期間継続してＯＢレベル（２）が露光異常検知用の基準レベルを超えた場合に、強烈光によるＯＢレベルの異常が発生していると判断して露光検知信号を次段のデジタル信号処理回路５に供給する。この場合、電圧比較部４８は、モニタリングしたＯＢレベル（２）と露光異常検知用の基準信号レベルとを比較し、このモニタリングしたＯＢレベル（２）が露光異常検知用の基準信号レベルを所定時間継続（ノイズと区別するために所定期間を設けている）して超えた場合に、信号比較結果として露光検知信号を出力することにより、モニタリングしたＯＢレベル（２）が所定の信号レベル以上に変動したかどうかを検知する。
【００９８】
図８は、本発明の実施形態２に係るカメラにおけるデジタル信号処理回路の要部構成例を示すブロック図である。
【００９９】
図８において、本実施形態２の撮像装置としてのカメラ１０Ａ（図１に括弧にて番号を記載）のデジタル信号処理回路５Ａは、信号処理入力レベル（３）を所定のデジタル信号処理して表示信号を出力する色制御・ガンマ補正部５２と、露光制御、焦点制御および同期信号発生などの機能を持ち、ＡＦＥ回路４Ａの電圧比較部４８からの露光検知信号により所定の適切な露光制御を行うカメラ制御部５３とを有している。
【０１００】
色制御・ガンマ補正部５２は、ＡＦＥ回路４からの出力デジタル信号（信号処理入力レベル（３））に対して所定の色変換、ホワイトバランス制御およびガンマ補正などの各種デジタル信号処理を行って表示信号として出力する。
【０１０１】
カメラ制御部５３は、露光制御、焦点制御および同期信号発生制御などを行う制御部としてのＣＰＵ（中央演算処理装置）を有し、ＡＦＥ回路４Ａの電圧比較部４８により検知されたＯＢレベル（２）の変化量に基づいて、カメラ制御部５３がタイミングパルス生成回路６および光学系制御部７を制御して、絞りやシャッタスピードの他、ＡＧＣ回路４２のゲインコントロールのうちの少なくともいずれかの制御を行って、強烈光による露光異常を解消するように絞り・シャッタ２の露光制御と共にＡＦＥ回路４を制御する。
【０１０２】
以上により、上記実施形態１，２によれば、動画モードなど動画撮影時に、フィールドの初めに数ライン分だけ垂直電荷転送を行わずに水平電荷転送だけを行うことによって水平電荷転送部内に残った電荷をなくし、その上で通常の垂直電荷転送および水平電荷転送を行うことにより、上記実施形態１のモニタ・検知部５１でＡＤＣ回路４３の出力信号レベル（３）の変化を検知したり、上記実施形態２の電圧比較部４８でＯＢレベル（２）の変化を検知することにより、スポット光や太陽光などの強烈光が連続して入射された場合などに、ＯＢ部３２で電荷が溢れていることを検出することができる。これによって、強烈光の入射による有効画素の信号レベルの低下に対して、最適な露光制御を行うことにより所望の画像を得ることができる。
【０１０３】
なお、上記実施形態１では、モニタリング・検知手段としてのモニタ・検知部５１により、ＯＢ部３２からＡＦＥ回路４を介して出力された出力信号（信号処理入力レベル（３））の変化を検知したときに、露光異常と判断して適切な露光制御を行う場合について説明したが、要は、モニタ・検知部５１は、クランプの期間に、ＯＢ部３２からの出力信号であって、ＯＢレベル（２）を基準とするように変換された出力信号（信号処理入力レベル（３））をモニタリングし、モニタリングした出力信号の変化を検知して露光検知信号を出力するように構成すればよいが、この場合、クランプの期間に、ＯＢ部３２からの出力信号であって、ＯＢレベル（２）を基準とするように変換された出力信号とは、信号処理入力レベル（３）に限らず、ＣＤＳ回路４１からの出力信号であってもよいし、ＡＧＣ回路４２からの出力信号であってもよい。
【０１０４】
また、上記実施形態１では、ＯＢ部３２からＡＦＥ回路４を介して出力された出力信号（信号処理入力レベル（３））が所定の信号レベル以下に変動し、かつ所定の期間後に所定の信号レベル以上に変動することを検知する場合について説明し、この場合に、少なくとも、モニタリングした出力信号（信号処理入力レベル（３））と露光異常検知用の基準信号レベルとを比較する信号比較部５１４と、この信号比較部５１４からの信号比較結果のデータ数が所定値以上になるまでカウントするカウンタ５１５とを有すればよいが、これに限らず、モニタリングした出力信号（信号処理入力レベル（３））が単に所定の信号レベル以下に変動したかどうかを検知する場合には、少なくとも、モニタリングした出力信号（信号処理入力レベル（３））と露光異常検知用の基準信号レベルとを比較する信号比較部５１４を有すればよい。
【０１０５】
なお、例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラなどの上記実施形態１，２の撮像装置１０，１０Ａのいずれかを撮像部に用いたスキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器について更に説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態１，２の撮像装置１０，１０Ａのいずれかを撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
【０１０６】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１，２を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１，２に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１，２の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、ＣＣＤなどの固体撮像素子を画像入力デバイスとして用いた例えばデジタルビデオカメラおよびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラ、監視カメラおよび画像入力カメラなどの撮像装置およびその駆動方法、この撮像装置を撮像部に用いたスキャナ、ファクシミリおよびカメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、監視カメラやデジタルカメラなどのカメラの動画モードで、スポット光や太陽光などの強烈光が連続して入射された場合であっても、適切な露光制御を行うことができて、最適な画質で被写体を撮影することができる。また、前フィールドで水平転送部に残った電荷を吐き出すことができるため、前フィールドに影響を受けることなく撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施形態１に係るカメラの概略構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の固体撮像素子の要部構成例を模式的に示す平面図である。
【図３】図１のＡＦＥ回路の要部構成例を示すブロック図である。
【図４】図１のデジタル信号処理部の要部構成例を示すブロック図である。
【図５】図４のモニタ・検知回路の要部構成例を示すブロック図である。
【図６】本実施形態１のカメラにおける駆動用パルス信号と入出力信号の信号波形を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施形態２に係るカメラにおけるＡＦＥ回路の要部構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態２に係るカメラにおけるデジタル信号処理部の要部構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  レンズ
２  絞り・シャッタ
３  固体撮像素子
３１  有効画素領域
３２  ＯＢ領域
３３  光電変換・電荷蓄積部
３４  電荷読み出しゲート
３５  垂直転送部
３６  水平転送部
３７  出力部
４、４Ａ  ＡＦＥ回路
４１  ＣＤＳ回路
４２  ＡＧＣ回路
４３  ＡＤＣ回路
４４  クランプ回路
４５  Ａ／Ｄ変換回路
４６  スイッチ手段
４７  コンデンサ
４８  電圧比較部
５、５Ａ  デジタル信号処理部
５１  モニタ・検知回路
５２  色制御・ガンマ補正部
５３  カメラ制御部
６  タイミングパルス生成回路
７  光学系制御部
８  表示部・記憶媒体部
１０、１０Ａ  カメラ
【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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