JP2003018468A

JP2003018468A - 信号処理装置、その制御方法、およびそのプログラム

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Publication number: JP2003018468A
Application number: JP2001203387A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kurokawa; 信二黒川; Yasuyuki Yamazaki; 康之山崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-01-17
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: JP4579460B2

Abstract

(57)【要約】【課題】強い光が入射した場合でも、適正な画像が得
られる信号処理装置、その制御方法、及びそのプログラ
ムを提供することを課題とする。【解決手段】固体撮像素子からの信号からノイズを除
去する相関二重サンプリング回路と、ＯＢ期間でクラン
プするクランプ回路と、Ａ／Ｄ変換機と、クランプ回路
にクランプパルスを供給するクランプパルス供給回路
と、画像右側への光量に応じてクランプパルスの発生を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号処理装置に関
し、特に撮像手段からの信号の読み出し、及びその制御
方法、プログラムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、撮像手段としての固体撮像素
子（例えばＣＣＤ：Charge coupled device）を用いた
固体撮像装置が提案されている。図１２は信号処理装置
としての固体撮像装置の固体撮像素子からクランプ回路
部までのブロック図を示している。このような固体撮像
装置はレンズを介して入射する被写体光を固体撮像素子
３で受光し、固体撮像素子３の出力信号を相関二重サン
プリング（以下ＣＤＳとも表す）を行うＣＤＳ部４に入
力し、クロックの除去やノイズの軽減を行う。ＣＤＳ部
４の出力信号はクランプ回路部５に入力され、固体撮像
素子３の遮光された画素の出力で黒レベルに対応したオ
プティカルブラック（以下ＯＢとも表す）部を、クラン
プパルスＣＰＯＢの制御により一定の直流電位にクラン
プする。これにより黒の基準となる信号レベルを生成す
る。その後画像信号は、Ａ／Ｄ変換部でＡ／Ｄ変換さ
れ、変換された画像データは後段の信号処理部へ入力す
る。そして、表示または記録など所望の形式となるよう
に種々の信号処理や変換を行う。

【０００３】ここで、固体撮像素子の基本的な構成を図
１３（ａ）、（ｂ）に示す。固体撮像素子には被写体光
を受光可能な有効画素領域１１１と、アルミ等で遮光を
施したオプティカルブラック領域１１２を有する。有効
画素領域１１１とオプティカルブラック領域１１２に
は、各画素に対応してそれぞれフォトダイオード１１
３、１１４が設けられている。フォトダイオード１１４
からの出力は光学的な黒レベルの基準として用いられ
る。更にフォトダイオード１１３および１１４の各列に
沿って設けられた垂直転送レジスタ１１５と垂直転送レ
ジスタ１１５からの電荷を出力回路１１７に転送する水
平転送レジスタ１１６を有している。これにより、フォ
トダイオード１１３で光電変換された電荷は、対応する
垂直転送レジスタ１１５に送られる。そして、垂直転送
パルスＶφ１〜Ｖφ４に同期して順次水平転送レジスタ
１１６へと送られる。水平転送レジスタ１１６へ送られ
た電荷は、水平転送パルスＨφ１、Ｈφ２に同期して出
力回路１１７へ順次送られ、後段回路へと出力される。
また、１１８は水平転送レジスタのうちで垂直転送レジ
スタから電荷を転送されない部分所謂ダミー部である。

【０００４】ここで図１４により現象を追ってみると、
（ａ）のように通常動作時のＣＣＤ出力は、有効画素期
間に被写体光に相当する電荷が蓄積され、ＯＢ期間は遮
光されているため電荷は発生しない。これをＣＤＳ部４
において相関二重サンプリングを行なう。すなわち、サ
ンプルホールドパルスＳＨ１でリセットレベルをサンプ
ルホールドし、サンプルホールドパルスＳＨ２で信号レ
ベルをサンプルホールドし、その差を信号レベルとして
取り出す。これにより、図示のようなＣＤＳ出力信号が
得られる。なお、図示のＣＤＳ出力波形は、信号レベル
が高い（ＣＣＤにおいて多くの電荷が蓄積されたとき）
と上方向となるように変換されている。このＣＤＳ出力
信号をクランプ回路部５でクランプパルスがＬＯＷとな
る期間でＯＢ部をクランプすることにより、一定の直流
電位になり後段のＡ／Ｄ変換や種々の信号処理を行う際
の基準レベルとなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固体撮
像素子３にスポット光や太陽光などの非常に強い光が入
射した場合には、受光可能な有効画素領域で発生した電
荷がオーバーフローを起こし垂直転送レジスタおよび水
平転送レジスタまでに至る。したがって、本来電荷がほ
とんど転送されないＯＢ部に対応する電荷の転送期間つ
まりＯＢ期間にも多くの電荷が転送されることになる。
その結果ＣＤＳ部４から出力される信号のＯＢレベル
は、本来の黒レベルとは異なった通常よりも高いレベル
となってしまう。

【０００６】具体的には、スポット光や太陽光などの非
常に強い光が入射しＯＢ期間にも電荷が転送されると、
図１４（ｂ）のようにＣＤＳ出力のＯＢ期間の信号レベ
ルは本来の黒レベルよりも高いものとなってしまう。こ
の状態でクランプ回路部５によりＯＢ部をクランプして
しまうと、この高くなってしまったレベルが信号の基準
レベルとなる。したがって、図に示すＣＤＳ出力のよう
に有効画素部の信号とのレベル差が少なくなり、結果的
に暗い映像信号が得られることになる。更にＯＢ部の電
位が高くなり有効画素部と同電位となってしまった場合
には、結果的に得られるものは真っ黒な映像信号となっ
てしまう。

【０００７】図１５は図１４を時間軸を１水平期間まで
表したものである。通常時のＣＤＳ出力のようにＯＢレ
ベルが本来のレベルにあれば有効画素期間の信号レベル
は正しく処理されるが、ＯＢ期間電荷漏れ込み時のＣＤ
Ｓ出力に示したような変動した黒レベルでクランプすれ
ば、変動した黒レベル以下の信号は黒とみなされ暗い映
像信号が得られることが容易に理解できる。更にＯＢ期
間に多くの電荷が漏れこんでしまい、ＯＢ期間と有効画
素部の最も高いところとが同電位となってしまった場合
には、結果として得られる画像は真黒となってしまうこ
とも容易に理解できる。

【０００８】本発明は、上記のような問題を解決するた
めに成されたもので、強い光が入射した場合でも、適正
な画像が得られる信号処理装置、その制御方法、及びそ
のプログラムを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本出願に係る請求項１に記載の信号処理装置は、光
を受光して信号を発生する光電変換手段を有する撮像手
段と、前記撮像手段から出力される信号をクランプする
ためのクランプパルスを発生するクランプパルス発生手
段と、前記撮像手段に照射される光量に関連して、前記
クランプパルス発生手段から出力されるクランプパルス
の発生を制御する制御手段と、を有する。

【００１０】また、請求項２に記載の信号処理装置は、
請求項１の記載に加え、前記制御手段が、前記撮像手段
に照射される光量に関連して、前記クランプパルス発生
手段から出力されるクランプパルスのパルス位置を制御
する。

【００１１】また、請求項３に記載の信号処理装置は、
請求項２の記載に加え、前記制御手段が、光量増加に伴
いクランプパルスの発生を遅らせるよう制御する。

【００１２】また、請求項４に記載の信号処理装置は、
請求項２の記載に加え、前記制御手段が、前記撮像手段
に照射される光量の増加に伴いオプティカルブラック期
間の経過後にクランプパルスを発生させる。

【００１３】また、請求項５に記載の信号処理装置は、
請求項１の記載に加え、前記制御手段が、前記撮像手段
に照射される光量に関連して、前記クランプパルス発生
手段から出力されるクランプパルスのパルス幅を制御す
る。

【００１４】また、請求項６に記載の信号処理装置は、
請求項５の記載に加え、前記制御手段が、前記撮像手段
に照射される光量の増加に伴いクランプパルス幅を狭く
するよう制御することを特徴とする請求項５に記載の信
号処理装置。

【００１５】また、請求項７に記載の信号処理装置は、
請求項１乃至６のいずれかの記載に加え、前記撮像手段
が遮光領域を有し、前記制御手段は、該遮光領域近傍に
照射される光量に応じて光量に関連して、前記クランプ
パルス発生手段から出力されるクランプパルスの発生を
制御する。

【００１６】また、請求項８に記載の信号処理装置は、
請求項７の記載に加え、前記制御手段が、該遮光領域近
傍以外に照射される光量の変化に対して、前記クランプ
パルス発生手段から出力されるクランプパルスの発生を
固定する。

【００１７】また、請求項９に記載の信号処理装置は、
被写体光を受光して信号を発生する撮像手段と、前記撮
像手段から出力される前記信号をクランプするためのク
ランプパルスを発生する第１、第２のクランプパルス発
生手段と、前記光電変換手段に照射される光量に関連し
て、前記第１のクランプパルス発生手段と前記第２のク
ランプパルス発生手段との選択を制御する制御手段と、
を有する。

【００１８】また、請求項１０に記載の信号処理装置の
制御方法は、光を受光した撮像手段から発生した信号を
処理する信号処理装置の制御方法であって、前記撮像手
段から出力される信号をクランプするためのクランプパ
ルスを発生させるよう制御するとともに、前記撮像手段
に所定領域に照射される光量に関連して、前記クランプ
パルス発生手段から出力されるクランプパルスの発生を
制御する。

【００１９】また、請求項１１に記載のプログラムは、
請求項１０に記載の信号処理装置の制御方法を実現する
ためのプログラムである。

【００２０】

【発明の実施の形態】＜第１の実施の形態＞本発明の実
施の好適な一形態について、図1から図６に基づいて説
明すると以下のとおりである。

【００２１】本実施形態における固体撮像装置の構成を
図１に示す。１は被写体の光学像を固体撮像素子３に結
像させるレンズ、２はシャッター機能を有しレンズ１を
通った光量を制御するための絞りを兼ねた絞り・シャッ
ター、３はレンズ１で結像された被写体光を電気信号と
して取り込むための固体撮像素子、４は固体撮像素子３
より出力される電気信号のクロックの除去やノイズの軽
減するための相関二重サンプリングを行うＣＤＳ部、５
はＣＤＳ部４の出力信号を後述のタイミング発生部８か
ら供給されるクランプパルスのタイミングで所定の基準
電圧にクランプするクランプ回路部、６はクランプ出力
の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換部、７は表示や記録などをするために所望の形式
となるように種々の信号処理や変換を行う信号処理部、
８は固体撮像素子３・ＣＤＳ部４・クランプ回路部５お
よびＡ／Ｄ変換部６へ必要なパルスを発生するタイミン
グパルス発生部、９はレンズ１や絞り・シャッター２を
駆動するための光学系駆動部、１０は撮像装置全体の制
御及び各種演算を行うシステム制御部、１１は信号処理
部７からの信号を受けＬＣＤ等に表示する表示部、１２
は画像データの記録又は読み出しを行うための半導体メ
モリー等の記録媒体である。次に、本発明の固体撮像装
置の基本動作を図２のフローチャートを用いて簡単に説
明する。撮像装置は、メインスイッチオンする（Ｓ３０
１）とメイン電源およびコントロール系の電源がオンさ
れる。モードが撮影または再生かを判断し（Ｓ３０２）
撮影モードであれば撮影シーケンスに入る。再生モード
であった場合は再生シーケンスに行き、記録媒体１２か
らデータを一旦信号処理部７に取り込み（Ｓ３１７）表
示のための信号処理を行い、ＬＣＤ等に画像を表示する
（Ｓ３１８）。その後、メインスイッチがオフされるま
で画像を表示し、メインスイッチがオフされたら（Ｓ３
１９）画像の表示を中止し電源をオフする。

【００２２】Ｓ３０２の判断において撮影シーケンスに
入った場合は、ＡＦレンズのレンズ位置をリセット位置
まで駆動し、固体撮像素子３やタイミングパルス発生部
７など撮像系回路の電源をオンする。システム制御部１
０の制御により光学系駆動部９からの信号で絞り・シャ
ッター２をまず開放にした後（Ｓ３０４）測光シーケン
スに入り、固体撮像素子３を通った信号をＣＤＳ部４で
相関二重サンプリング、クランプ回路部５でＯＢ部をク
ランプ、Ａ／Ｄ変換部６でＡ／Ｄ変換を行う。その変換
された画像データを信号処理部７で処理し、更にシステ
ム制御１０に入力しここで測光値から露出制御値を演算
する（Ｓ６００）。この演算結果に応じてシステム制御
１０はプログラム線図により、絞り、シャッタースピー
ド決定し制御する（Ｓ３０５）。表示モードを確認し
（Ｓ３０６）、表示ＯＮのモードであればＬＣＤ等の表
示を行い（Ｓ３０７）、そうでない場合はレリーズスイ
ッチの第１のスイッチがオンされるまで待機する。第１
のスイッチがオンされると（Ｓ３０８）、再び測光シー
ケンスに入り測光および演算を行い（Ｓ６００）、その
結果に応じてシステム制御１０は再度プログラム線図に
より、絞り、シャッタースピード決定し再度制御する
（Ｓ３０９）。次に、固体撮像素子３、ＣＤＳ部４、ク
ランプ部５、Ａ／Ｄ変換部６を通った信号から信号処理
部７で高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を
システム制御１０で行う（Ｓ３１０）。その後レンズを
駆動して合焦か否かを判断し（Ｓ３１１）、合焦してい
ないと判断したときは再びレンズを駆動し測距を行う。
合焦後、レリーズスイッチの第２のスイッチがオンされ
るまで待機し、第２のスイッチがオンされたら（Ｓ３１
２）静止画の露光を行う（Ｓ３１３）。露光が終了する
と、固体撮像素子３、ＣＤＳ部４、クランプ部５、Ａ／
Ｄ変換部６を通った画像データは信号処理部７で所望の
信号処理を行い、システム制御１０の制御により半導体
メモリー等の記録媒体１２に記録される。この時第２の
スイッチが押され続けていた場合は（Ｓ３１４）、ＬＣ
Ｄ等に画像を表示し（Ｓ３１５）第２のスイッチがオフ
されるまで表示し続け、オフされた時には表示を止めて
撮影を終了する。Ｓ３１６ではじめから第２のスイッチ
がオフだった場合は、表示は行わずに撮影を終了する。
メインスイッチがオフされていなければ（Ｓ３１６）、
レリーズスイッチの第１のスイッチが押されるまでのシ
ーケンスを再度行い、レリーズスイッチの第１のスイッ
チがオンされるまで待機する。メインスイッチがオフさ
れれば光学ブロックの各メカは所定の位置に戻りメイン
の電源を切る。

【００２３】以下、本発明の実施の形態１の動作につい
て図３の固体撮像素子からクランプ回路部までのブロッ
ク図、図４のタイミング図、図５の測光領域図、図６の
測光シーケンスのフローチャートを用いて説明する。

【００２４】図３においてＶφ１、Ｖφ３は読み出しパ
ルスを有する垂直転送パルスで、固体撮像素子３へ出力
する。ＳＨ１、ＳＨ２はＣＤＳ部４で相関二重サンプリ
ングを行うためのパルスで、サンプルホールドパルスＳ
Ｈ１でリセットレベルを、サンプルホールドパルスＳＨ
２で信号レベルをサンプルホールドする。１０１はクラ
ンプ回路部５へ出力するクランプパルスＣＰＯＢのパル
スを設定するパルス設定部であり、システム制御部１０
からのパルス制御信号により制御される。ＣＰＯＢは図
４に示すようにＯＢ期間にＬＯＷとなりＣＤＳ出力のＯ
Ｂ部をクランプするためのパルスである。

【００２５】図５は測光時における測光領域の区分けを
固体撮像素子上に示した図である。有効画素領域１１１
を縦に８行、横に８列の合計６４の測光領域に分け、各
測光領域から光量に応じた値を測光値として得る。な
お、測光領域を縦横８＊８に分けたのは１例でありこの
数字に限定するものではなく、８より多くても少なくて
も構わないし縦横が同数でなくとも良い。ただし、一般
的には測光領域を細分化した方が処理の自由度が大きく
なる。１１２はアルミ等で遮光を施したＯＢ期間を示
し、１０２は水平期間の終わりのＯＢ期間（図４に示し
たＯＢ期間）に隣接している８個の測光領域を示す。

【００２６】次に図６の測光シーケンスのフローチャー
トに従って説明する。測光シーケンスに入ると、レンズ
を介して入射した被写体光を固体撮像素子３で受光し、
その出力信号をＣＤＳ部４で相関二重サンプリング、ク
ランプ回路部５でクランプ、Ａ／Ｄ変換部６でＡ／Ｄ変
換を行い、その変換された画像データを信号処理部７で
処理し、更にシステム制御１０に入力し図５に示した測
光領域毎に光量に応じた測光値を取得する（Ｓ６０
１）。複数の測光領域のうち水平期間の終わりのＯＢ部
に隣接する８個の測光領域１０２の各々の測光値を所定
値Ａと比較する（Ｓ６０２）。前記８個の測光領域のう
ち少なくとも１個が所定値Ａよりも大きい場合は所定値
２と比較する（Ｓ６０３）。そうでない場合は、所定の
演算式に基づき演算を行い露出条件を求める（Ｓ６０
６）。Ｓ６０３の所定値Ｂとの比較において前記８個の
測光領域のすべてが所定値Ｂよりも小さい場合は、シス
テム制御部１０からのパルス制御信号によりタイミング
発生部８のパルス発生回路から出力するＣＰＯＢを、図
４のＣＰＯＢ切り替え１のようにＬＯＷパルスの出力位
置の設定をＯＢ期間内の後方へと変更する（Ｓ６０
４）。逆にＳ６０３の所定値２との比較において前記８
個の測光領域のうち少なくとも１個が所定値２よりも大
きい場合は、システム制御部１０からのパルス制御信号
によりタイミング発生部８のパルス発生回路から出力す
るＣＰＯＢを、図４のＣＰＯＢ切り替え２のようにＬＯ
Ｗパルスの出力位置の設定を更にＯＢ期間内の後方へと
変更する（Ｓ６０５）。Ｓ６０４またはＳ６０５でパル
スの設定変更をおこなった後は所定の演算式に基づく演
算により露出条件を求め、測光シーケンスを終了する。

【００２７】ここで、図４を用いてＣＰＯＢの設定変更
について説明する。ＣＰＯＢは通常（ａ）に示すように
ＯＢ期間のある期間がＬＯＷとなるパルスである。とこ
ろで、スポット光や太陽光などの非常に強い光が入射し
図１４（ｂ）のＣＣＤ出力図に示すようにＯＢ部へ電荷
の漏れ込みが発生した場合、ＯＢ部への電荷の漏れ込み
は有効画素側から徐々におこる。

【００２８】そこで、水平期間の終わりのＯＢ部に隣接
する８個の測光領域１０２の各々の測光値を所定値Ａと
比較し、所定値Ａを超えている領域が少なくとも１個以
上あるときは、ＯＢ部に電荷が漏れ込む可能性があると
判断し、図のＣＰＯＢ切り換え１のようにパルス位置を
後方に変更する。更に所定値Ｂと比較して所定値Ｂを超
えている領域が少なくとも１個以上のときは、ＯＢ部に
さらに電荷が漏れ込む可能性があると判断し、図４に示
すＣＰＯＢ切り替え２のようにパルス位置を更にＯＢ期
間内の後方に変更する。上記に示した所定値Ａと所定値
Ｂの大小関係は所定値２の方が大きい。このように画面
右側に入射する光量に応じてクランプパルスの位置の設
定を変更することにより、ＯＢ期間に電荷の漏れ込みが
発生する可能性がある場合においても電荷の漏れ込みの
ない本来の基準となるべきＯＢ部をクランプすることが
可能となる効果を有する。

【００２９】また、ＯＢ期間に電荷が漏れ込む現象に対
してＯＢ期間のクランプパルスで対応する方法には、図
７に示す方法もある。図７において通常時のクランプパ
ルスはＯＢ期間のほぼ全体をクランプするパルス幅の設
定になっている。図４に示した場合と同様に、水平期間
の終わりのＯＢ部に隣接する８個の測光領域１０２の各
々の測光値を所定値Ａと比較する。そして、所定値Ａを
超えている領域が少なくとも１個以上あるときはＣＰＯ
Ｂ切り換え１のようにパルス幅をＯＢ期間内の後方に狭
くなるように変更する。更に所定値Ｂと比較して所定値
Ｂを超えている領域が少なくとも１個以上あるときは、
図のＣＰＯＢ切り換え２のようにパルス幅を更にＯＢ期
間内の後方に狭くなるように変更する。図７に示したこ
の方法においても図４に示した方法と同様に、ＯＢ期間
に電荷の漏れ込みが発生する可能性がある場合にいても
電荷の漏れ込みのない本来の基準となるべきＯＢ部をク
ランプすることが可能となる効果を有する。また、図７
に示した方法の場合には、次の場合に特に有効である。
すなわち、撮像装置のクランプ回路において、クランプ
の時定数を短くした場合、ライン間で異なるＯＢレベル
をサンプルホールドしてクランプすることになり、結果
として画面上に水平方向の筋状のノイズとなり画質に影
響を与えてしまうことがある。従って、従来の撮像装置
のクランプ回路においては、画質と応答スピードを考慮
してＯＢクランプ時の時定数はある程度長くする必要が
ある。かかる場合にＯＢ期間への電荷の漏れ込みが発生
する可能性がある場合にいても有効にクランプすること
ができる。

【００３０】また、本実施の形態においてはクランプパ
ルスの位置設定および幅設定は、回路的な構成を変更す
ることなくシステム制御部１０からのパルス制御信号の
みで実現可能であるので、コストをかけずに実現できる
という効果も有する。

【００３１】なお、上記実施の形態では、図４，図７に
示したように、クランプパルスの位置、幅を制御した
が、このコンビネーションでも構わない。たとえば、測
光値が大きくなるに伴い、パルスの位置を有効画素から
遠ざけるように制御すると共に、パルスの幅を狭めるよ
うに制御する。また、測光値が小さくなるに伴い、パル
スの位置を有効画素から近づけるようにすると共に、パ
ルスの幅を広めるように制御するといった具合である。

【００３２】＜第２の実施の形態＞次に本発明の第２の
実施の形態について述べる。本実施の形態においては、
実施の形態１に記載と同様の構成については、同一図面
を使用する。したがって、信号処理装置としての固体撮
像装置の構成を示す図１、固体撮像装置の基本動作を示
す図２および測光時の測光領域の区分けを示した図５は
本発明の実施の形態２をも示し説明は省略する。

【００３３】以下、本発明の第２の実施の形態の動作に
ついて図８のブロック図、図９のタイミング図および図
１０の測光シーケンスのフローチャートを用いて説明す
る。

【００３４】図８において図３と同じ機能を有するブロ
ックには同じ番号を付加してあり、機能が同じであるも
のの説明は省略する。１０３はクランプ回路部５へ出力
するクランプパルスＣＰＯＢを、ＣＰＯＢ１またはＣＰ
ＯＢ２のどちらかに切り換えるためのスイッチであり、
システム制御部１０からの切り換えパルスにより制御さ
れる。図９に示すように、ＣＰＯＢ１はＯＢ期間にＬＯ
Ｗとなるパルスであり、ＣＰＯＢ２は水平帰線期間と有
効画素期間の間にある所謂ダミー期間にＬＯＷとなるパ
ルスである。ダミー期間は水平転送レジスタのうちで垂
直転送レジスタから電荷を転送されない部分である。別
言すれば、本来の光学的黒レベルと全く一致するもので
はないが擬似的な黒レベルと見なすことができる期間で
ある。

【００３５】次に図１０の測光シーケンスのフローチャ
ートに従って説明する。図１０において図６と同じ機能
を有するステップには同じ番号を付加してある。測光シ
ーケンスに入ると、レンズを介して入射した被写体光を
固体撮像素子３で受光し、その出力信号をＣＤＳ部４で
相関二重サンプリング、クランプ回路部５でクランプ、
Ａ／Ｄ変換部６でＡ／Ｄ変換を行い、その変換された画
像データを信号処理部７で処理し、更にシステム制御１
０に入力し図５に示した測光領域毎に光量に応じた測光
値を取得する（Ｓ６０１）。複数の測光領域のうち水平
期間の終わりのＯＢ部に隣接する８個の測光領域１０２
の各々の測光値を所定値Ａと比較する（Ｓ６０２）。前
記８個の測光領域のうち少なくとも１個が所定値Ａより
も大きい場合は所定値Ｂと比較する（Ｓ６０３）。そう
でない場合は、所定の演算式に基づき演算を行い露出条
件を求める（Ｓ６０６）。Ｓ６０３の所定値Ｂとの比較
において前記８個の測光領域のすべてが所定値Ｂよりも
小さい場合は、システム制御部１０からのパルス制御信
号によりタイミング発生部８のパルス発生回路から出力
するＣＰＯＢを、図９のＣＰＯＢ切り換え１のようにＬ
ＯＷパルスの出力位置の設定をＯＢ期間の後方へと変更
する（Ｓ６０４）。Ｓ６０３で所定値Ｂとの比較におい
て前記８個の測光領域のうち少なくとも１個が所定値Ｂ
よりも大きい場合は、更に所定値Ｃと比較する（Ｓ９０
１）。Ｓ９０１での所定値Ｃとの比較において前記８個
の測光領域のすべてが所定値Ｃよりも小さい場合は、更
にＯＢ期間の後方へと変更する（Ｓ６０５）。すなわ
ち、システム制御部１０からのパルス制御信号によりタ
イミング発生部８のパルス発生回路から出力するＣＰＯ
Ｂを、図９のＣＰＯＢ切り換え２のようにＬＯＷパルス
の出力位置の設定を更にＯＢ期間の後方へと変更する。
逆にＳ９０１での所定値３との比較において、前記８個
の測光領域のうち少なくとも１個が所定値３よりも大き
い場合は、クランプパルスをＣＰＯＢ１からＣＰＯＢ２
へ切り換える（Ｓ９０２）。すなわち、大幅にＯＢ期間
に電荷が漏れこんでしまう可能性があると判断し、シス
テム制御部１０からの切り換えパルスによりスイッチ１
０３を制御しクランプ回路部５へのクランプパルスをＣ
ＰＯＢ１からＣＰＯＢ２へ切り換える。ＣＰＯＢ２は図
９に示すように水平帰線期間と有効画素期間の間にある
所謂ダミー期間にＬＯＷとなるパルスである。このダミ
ー期間は水平転送レジスタのうちで垂直転送レジスタか
ら電荷を転送されない部分で、本来の光学的黒レベルと
全く一致するものではないが擬似的な黒レベルと見なす
ことができる。従ってクランプ回路部５にＣＰＯＢ２を
入力したときも正常時にほぼ等しいクランプ電位でクラ
ンプすることが可能となる。つまり、ＯＢ部に電荷が漏
れこまない正常時はクランプパルスを本来のＣＰＯＢ１
とすることにより本来の黒レベルをクランプすることが
できる。一方、ＯＢ期間全体に電荷が漏れむ可能性があ
る場合はクランプパルスをＣＰＯＢ２とすることにより
本来の光学的黒レベルと全く一致するものではないが擬
似的な黒レベルのダミー期間をクランプすることにより
ほぼ正常なクランプ電位でクランプできる効果を有す
る。

【００３６】なお、ダミー期間とＯＢ期間とのレベル差
が無視できない場合は、正常時のクランプ電位とダミー
期間のクランプ電位のレベル差を知っておくことによ
り、クランプ回路部５またはＡ／Ｄ変換部６でレベル差
を補正しても良い。

【００３７】また、所定値Ａ、ＢおよびＣの値の設定次
第では、クランプパルスＣＰＯＢ１のパルス位置の設定
変更を行なわずに、クランプ手段へ供給するクランプパ
ルスを直ちにＣＰＯＢ１からＣＰＯＢ２へと切り換えら
れることは明らかである。

【００３８】そして、Ｓ６０４またはＳ６０５でパルス
設定変更をおこなった場合かまたはＳ９０２でパルスの
切り換えをおこなった後は、所定の演算式に基づく演算
により露出条件を求め測光シーケンスを終了する。

【００３９】上記の実施の形態における信号処理として
の固体撮像装置によれば、クランプ手段に入力するクラ
ンプパルスのパルス位置またはパルス幅を画面の右側に
入射する光量に応じてＯＢ期間内の後方に設定変更する
ことにより、電荷の漏れがないＯＢ期間後方のＯＢ部を
クランプさせることができる効果を有する。

【００４０】また、画面の右側に入射する光量が所定値
以上となりＯＢ期間全体に電荷が漏れむ可能性がある場
合においては、前記クランプ手段に入力するクランプパ
ルスを、ＯＢ期間をクランプするパルスからダミー期間
をクランプするパルスに切り換えることにより、本来の
黒レベルに擬似的に等しいレベルにクランプさせること
ができる効果を有する。

【００４１】またクランプパルスの位置、幅の設定およ
びクランプパルス他のクランプパルスに切り換える方法
は、回路的な変更を行うことなしに実現できるためコス
ト的にも有用である。

【００４２】また、本実施の形態においては回路的な構
成を変更することなくシステム制御部１０からの切り換
えパルスの制御のみでクランプパルスの切り換えが可能
であるので、コストをかけずに実現できるという効果も
有する。

【００４３】なお、上記第１、及び第２の実施の形態で
は、測光値と所定値Ａ、Ｂとの比較において、クランプ
パルスの制御を行なったところ、測光により得られた値
に相関してパルスの位置、幅を制御するようにしても構
わない。例えば、測光値が大きくなるに伴い、パルスの
位置を有効画素から遠ざけるように制御したり、あるい
は、パルスの幅を狭めるように制御する。また、測光値
が小さくなるに伴い、パルスの位置を有効画素から近づ
けるように制御したり、あるいは、パルスの幅を広める
ように制御するといった具合である。この場合、測光値
に対して線形的に対応することができる。

【００４４】また、上記第１、第２の実施の形態では、
図１３に示された固体撮像装置が有する固体撮像素子の
チップの構成を用いて説明したがこれに限るものではな
い。例えば、図１１に示した固体撮像素子のチップの構
成でも構わない。すなわち、図１３にあるように、ＯＢ
領域１１２と出力回路１１７が向かって左右対称の位置
にあるところ、図１３では、向かって右にＯＢ領域１１
２、左に出力回路１１７がある。この場合においても、
測光値が高い場合には有効画素期間からなるべく遠いと
ころをクランプしたいという考えがある。したがって、
出力回路１１７とＯＢ領域１１２が同じ場合、信号とし
ての電荷の水平転送は右方向となり電荷の漏れ込みは左
側の画素へとる。つまり、ＯＢへの漏れこみは左側の画
素すべて漏れこんだ後になる。そうすると有効画素のそ
ばのＯＢが一番最後に漏れこむことになる。したがっ
て、１水平期間後のＯＢ期間において、上記第１、第２
の実施の形態と同様のパルス制御が有効となる。

【００４５】＜その他の実施の形態＞本発明の目的は、
第１及び第２及び第３の実施の形態のホスト及び端末の
機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶
した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシ
ステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰ
Ｕ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読みだ
して実行することによっても、達成されることは言うま
でもない。

【００４６】この場合、記憶媒体から読み出されたプロ
グラムコード自体が第１及び第２の実施の形態の機能を
実現することとなり、そのプログラムコードを記憶した
記憶媒体は本発明を構成することとなる。

【００４７】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディス
ク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリ
カード等を用いることができる。

【００４８】また、コンピュータが読みだしたプログラ
ムコードを実行することにより、第１及び第２及び第３
の実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプロ
グラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動し
ているＯＳ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その
処理によって第１及び第２の実施の形態の機能が実現さ
れる場合も含まれることは言うまでもない。

【００４９】さらに、記憶媒体から読み出されたプログ
ラムコードが、コンピュータに挿入された拡張機能ボー
ドやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わ
るメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指
示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに
備わるＣＰＵ、システム制御部などが実際の処理の一部
又は全部を行い、その処理によって第１及び第２の実施
の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うま
でもない。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、強い光が
入射した場合でも、適正な画像が得られる信号処理装
置、その制御方法、及びそのプログラムを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態のフローチャートである。

【図３】第１の実施の形態における固体撮像素子からク
ランプ回路までのブロック図である。

【図４】第１の実施の形態のタイミング図である。

【図５】本発明の実施の形態の測光領域を示す図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態１の測光シーケンスのフロ
ーチャートである。

【図７】第１の実施の形態のタイミング図である。

【図８】本発明の実施の形態２の固体撮像素子からクラ
ンプ回路までのブロック図である。

【図９】本発明の実施の形態２のタイミング図である。

【図１０】本発明の実施の形態２の測光シーケンスのフ
ローチャートである。

【図１１】別の固体撮像素子のチップの構成を示す説明
図である。

【図１２】固体撮像装置の固体撮像素子からクランプ回
路までのブロック図である。

【図１３】固体撮像素子のチップの構成を示す説明図で
ある。

【図１４】（ａ）は通常動作時の波形図であり、（ｂ）
はＯＢ部に電荷が漏れ込んだときの波形図である。

【図１５】１水平期間における通常動作時とＯＢ部に電
荷が漏れ込んだときのＣＤＳ出力を示す波形図である。

【符号の説明】

１レンズ２シャッタ機能付き絞り３固体撮像素子４ＣＤＳ部５クランプ回路部６Ａ／Ｄ変換部７信号処理部８タイミング発生部９光学系駆動部１０システム制御部１１表示部１２記録媒体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を受光して信号を発生する光電変換手
段を有する撮像手段と、前記撮像手段から出力される信号をクランプするための
クランプパルスを発生するクランプパルス発生手段と、前記撮像手段に照射される光量に関連して、前記クラン
プパルス発生手段から出力されるクランプパルスの発生
を制御する制御手段と、を有することを特徴とする信号
処理装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記撮像手段に照射さ
れる光量に関連して、前記クランプパルス発生手段から
出力されるクランプパルスのパルス位置を制御すること
を特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】前記制御手段は、光量増加に伴いクラン
プパルスの発生を遅らせるよう制御することを特徴とす
る請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記撮像手段に照射さ
れる光量の増加に伴いオプティカルブラック期間の経過
後にクランプパルスを発生させることを特徴とする請求
項２に記載の信号処理装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記撮像手段に照射さ
れる光量に関連して、前記クランプパルス発生手段から
出力されるクランプパルスのパルス幅を制御することを
特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項６】前記制御手段は、前記撮像手段に照射さ
れる光量の増加に伴いクランプパルス幅を狭くするよう
制御することを特徴とする請求項５に記載の信号処理装
置。
【請求項７】前記撮像手段は遮光領域を有し、前記制
御手段は、該遮光領域近傍に照射される光量に応じて光
量に関連して、前記クランプパルス発生手段から出力さ
れるクランプパルスの発生を制御することを特徴とする
請求項１乃至６のいずれかに記載の信号処理装置。
【請求項８】前記制御手段は、該遮光領域近傍以外に
照射される光量の変化に対して、前記クランプパルス発
生手段から出力されるクランプパルスの発生を固定する
ことを特徴とする請求項７に記載の信号処理装置。
【請求項９】被写体光を受光して信号を発生する撮像
手段と、前記撮像手段から出力される前記信号をクランプするた
めのクランプパルスを発生する第１、第２のクランプパ
ルス発生手段と、前記光電変換手段に照射される光量に関連して、前記第
１のクランプパルス発生手段と前記第２のクランプパル
ス発生手段との選択を制御する制御手段と、を有するこ
とを特徴とする信号処理装置。
【請求項１０】光を受光した撮像手段から発生した信
号を処理する信号処理装置の制御方法であって、前記撮像手段から出力される信号をクランプするための
クランプパルスを発生させるよう制御するとともに、前記撮像手段に所定領域に照射される光量に関連して、
前記クランプパルス発生手段から出力されるクランプパ
ルスの発生を制御することを特徴とする制御方法。
【請求項１１】請求項１０に記載の信号処理装置の制
御方法を実現するためのプログラム。