JP2004336473A - Imaging device - Google Patents

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JP2004336473A
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Hideo Shimoda
英雄 下田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device capable of outputting an appropriate video signal even when excessive light impinges thereon. <P>SOLUTION: In the imaging device, a CCD operates in response to horizontal transfer pulses FH1, FH2 and a reset pulse FR to output an electrical signal depending on the object light. When excessive light impinges on the CCD to cause leakage of excessive charges from an effective pixel region to an OB region during an OB period, reset processing is performed. Reset processing is performed by bringing the reset pulse FR to an "H" level during a period from two pixels before an optical black clamp pulse CLPOB falls down to an "L" level until the optical black clamp pulse CLPOB rises to the "H" level. Consequently, appropriate clamp processing can be carried out under a state where excessive charges leaked from the effective pixel region to the OB region during the OB interval are discharged entirely. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【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。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image pickup apparatus, and more particularly, to an image pickup apparatus including a CCD (Charge Coupled Device).
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of imaging devices incorporating a CCD have been proposed. FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional imaging device. 11, this imaging apparatus includes a CCD 61, a correlated double sampling (CDS) circuit 62, a clamp circuit 63, a video signal processing unit 64, an exposure control unit 65, and a timing pulse generation unit 66.
[0003]
The CCD 61 outputs an electric signal corresponding to the subject light. The CDS circuit 62 removes a clock component of an output signal of the CCD 61 and reduces noise. The clamp circuit 63 clamps the OB (optical black) level of the output signal of the CDS circuit 62 and controls the output signal so that the black level is always constant. The video signal processing unit 64 performs various video signal processing on the output signal of the clamp circuit 63, outputs an appropriate video signal to the outside, and outputs a luminance signal to the exposure control unit 65. The exposure control section 65 outputs a control signal for controlling the exposure of the imaging device based on the luminance signal from the video signal processing section 64. The timing pulse generator 66 drives and controls the CCD 61 based on a control signal from the exposure controller 65, and outputs various timing pulses to the CDS circuit 62, the clamp circuit 63, and the video signal processor 64.
[0004]
In recent years, such imaging devices have been used for surveillance cameras, door phone cameras, in-vehicle cameras, and the like, and the applications of the imaging devices have been remarkably expanding. Since this type of camera is often used outdoors, very strong light such as sunlight, spot light, or HID (High Intensity Discharge) lamp may enter the CCD.
[0005]
Therefore, when excessive light enters the CCD, by inverting the phase of the horizontal transfer pulse in a part of the horizontal period of the CCD, excess signal charges leaking from the effective pixel area to the OB (optical black) area are removed. A method has been proposed in which all exposure is performed and appropriate exposure control is performed (for example, see Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-10-210370
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional imaging device, when excessive light enters the CCD, the signal charges generated by subjecting the subject light to photoelectric conversion in the effective pixel area of the CCD 61 become excessive, and the signal charges are also generated in the OB area where the signal charges are hardly transferred. Will be transferred. For this reason, the OB level of the output signal of the CDS circuit 62 increases, and as a result of clamping the CDS output signal by the clamp circuit 63, a video signal having a small signal level width, that is, a dark video signal is output to the outside.
[0008]
The present invention is intended to solve the above problem by a method different from the method disclosed in Patent Document 1.
[0009]
Therefore, a main object of the present invention is to provide an imaging device capable of outputting a proper video signal even when excessive light enters.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
An imaging apparatus according to the present invention includes an effective pixel unit that photoelectrically converts subject light to generate a signal charge, an optical black unit that generates a black-level reference signal, and a transfer that transfers a signal charge in synchronization with a clock signal. Unit, a conversion unit that converts a potential change due to the signal charge transferred from the transfer unit into an electric signal and outputs the electric signal, and performs a reset process when the reset signal is the first potential to change the output signal of the conversion unit to a black level. A reset unit that does not perform a reset process when the reset signal is at the second potential; a charge-coupled device that outputs an electric signal according to subject light; and a video signal based on the electric signal from the charge-coupled device. When the signal level of the subject light is equal to or less than a predetermined value, the reset signal is set to the first or second potential at the same cycle as the clock signal, and If the signal level is greater than a predetermined value is obtained and a control means for holding the period reset signal a predetermined over one period of the clock signal to the first potential.
[0011]
Preferably, the video signal generating means is a correlated double sampling means for performing correlated double sampling processing on the electric signal from the charge-coupled device, and the output signal of the correlated double sampling means is clamped so that the black level is always constant. And a video signal processing means for performing video signal processing on an output signal of the clamp means and outputting a video signal and a luminance signal. Here, the control unit includes an exposure control unit that outputs a control signal for controlling the exposure of the imaging device based on the luminance signal from the video signal processing unit, and a reset signal based on the control signal from the exposure control unit. The reset signal generating unit that generates the signal, compares the average value of the luminance signal from the video signal processing unit with a predetermined reference luminance, and if the average value of the luminance signal is greater than the predetermined reference luminance, Brightness comparing means for holding the reset signal at the first potential for a predetermined period of one or more cycles of the signal.
[0012]
Preferably, the luminance comparing means compares an average value of luminance signals of two blocks in the upper left and lower right corners of a screen obtained by dividing one screen into 16 and a predetermined reference luminance.
[0013]
Preferably, the luminance comparing means compares an average value of luminance signals of two blocks in the upper right and lower right corners of a screen obtained by dividing one screen into 16 and a predetermined reference luminance.
[0014]
Preferably, the luminance comparing means operates when the shutter speed of the charge-coupled device becomes maximum.
[0015]
Preferably, the video signal generating means includes a correlated double sampling means for performing correlated double sampling processing on the electric signal from the charge-coupled device, and a clamper for an output signal of the correlated double sampling means so that the black level is always constant. And a video signal processing unit that performs video signal processing on an output signal of the clamp unit and outputs a video signal and a luminance signal. Here, the control unit includes an exposure control unit that outputs a control signal for controlling the exposure of the imaging device based on the luminance signal from the video signal processing unit, and a reset signal based on the control signal from the exposure control unit. The reset signal generating means to be generated compares the black level of the output signal of the correlated double sampling means with a predetermined reference black level, and the black level of the output signal of the correlated double sampling means is larger than the reference black level. In the case, a black level comparing unit that holds the reset signal at the first potential for a predetermined period of one or more cycles of the clock signal is included.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to Embodiment 1 of the present invention. 1, this imaging device includes a CCD 1, a CDS circuit 2, a clamp circuit 3, a video signal processing unit 4, an exposure control unit 5, a timing pulse generation unit 6, and a luminance comparison unit 7.
[0017]
The CCD 1 is driven by a vertical transfer pulse, horizontal transfer pulses FH1 and FH2, and a reset pulse FR from the timing pulse generator 6, and outputs an electric signal corresponding to subject light.
[0018]
FIG. 2 is a layout diagram showing a pixel area of one chip of the CCD 1. In FIG. 2, on a chip of the CCD 1, an effective pixel area 11 for generating signal charges by photoelectrically converting subject light and an OB area 12 for generating a black-level reference signal are arranged. The OB area 12 is arranged so as to surround the effective pixel area 11, and is provided with a light shielding member such as aluminum so as not to receive the subject light.
[0019]
FIG. 3 is a block diagram showing a basic configuration of one chip of the CCD 1. 3, in the effective pixel area 11 and the OB area 12, a photodiode 21 corresponding to each pixel is provided, and a vertical transfer register 22 is provided along a column of each photodiode 21. The output signal of the photodiode 21 in the effective pixel area 11 is an electric signal obtained by photoelectrically converting the subject light. The output signal of the photodiode 21 in the OB region 12 is used as a black level reference signal.
[0020]
The CCD 1 further includes a horizontal transfer register 23 and an output unit 24. The vertical transfer register 22 sequentially transfers the signal charges generated by the corresponding photodiodes 21 to the horizontal transfer register 23 in synchronization with the vertical transfer pulses φV1 to φV4. The horizontal transfer register 23 sequentially transfers the signal charges transferred from the vertical transfer register 22 to the output unit 24 in synchronization with the horizontal transfer pulses φH1 and φH2. The output unit 24 outputs the signal charge transferred from the horizontal transfer register 23 to the outside as a CCD output signal.
[0021]
Returning to FIG. 1, the CDS circuit 2 is driven by timing pulses SHP and SHD from the timing pulse generator 6, and removes a clock component of a CCD output signal to reduce noise. That is, the CDS circuit 2 samples the reference level of the CCD output signal in response to the timing pulse SHP, samples the data level of the CCD output signal in accordance with the timing pulse SHD, and performs correlated double sampling for calculating the difference therebetween. Do.
[0022]
The clamp circuit 3 clamps the OB level of the CDS output signal in accordance with the optical black clamp pulse CLPOB from the timing pulse generator 6, and controls the black level to be always constant.
[0023]
The video signal processing unit 4 performs various video signal processing (color signal processing, luminance signal processing, gamma correction processing, encoder processing, etc.) on the output signal of the clamp circuit 3 according to the timing pulse from the timing pulse generation unit 6. Thus, a video signal suitable for a display device such as a television monitor is output to the outside, and a luminance signal is output to the exposure control unit 5.
[0024]
The exposure control unit 5 calculates the average luminance of the screen based on the luminance signal from the video signal processing unit 4 and outputs a control signal for performing appropriate exposure control to the timing pulse generation unit 6. That is, the exposure control unit 5 divides the effective pixel portion of one screen into four horizontal divisions and four vertical divisions, that is, a total of 4 × 4 = 16 divisions, and integrates the luminance signals of the respective blocks. To memorize. In accordance with the rising edge of the vertical synchronization signal VD from the timing pulse generator 6, the integrated value of the luminance signal of each block is read from the storage unit, and the exposure control of the imaging device is performed by obtaining the average luminance of the screen. This exposure control is performed by, for example, utilizing the electronic shutter function of the CCD 1 and outputting a shutter pulse control signal for controlling the electronic shutter of the CCD 1 to the timing pulse generator 6 so that the CCD output becomes constant.
[0025]
FIG. 4 is a diagram in which the effective pixel portion of one screen is divided into 16 parts. In FIG. 4, the effective pixel portion of one screen is divided into blocks Y1 to Y16. At the time of capturing a normal image, if excessive light is received and, for example, the most significant bit of the shutter pulse control signal composed of 9 bits becomes “H” level, that is, if the shutter speed becomes maximum, the left and right vertical angles 2 The average luminance of the blocks Y1 and Y13 is given to the luminance comparing section 7. Y1 and Y13 are locations susceptible to excessive signal charge leakage when excessive light is received during normal image capturing. When excessive light is received at the time of mirror image capturing, the average luminance of the two blocks Y4 and Y16 at the upper right and lower right corners is given to the luminance comparing section 7. Y4 and Y16 are locations susceptible to excessive signal charge leakage when excessive light is received during mirror image capturing. Accordingly, it is possible to efficiently and appropriately determine whether or not excessive signal charge leakage occurs when excessive light is incident on the CCD 1.
[0026]
Returning to FIG. 1, when the shutter speed is maximized by receiving the excessive light by the CCD 1, the luminance comparing unit 7 outputs the average luminance of the two blocks of the left and right angles or the right and left angles from the exposure control unit 5, the register and the like. Is compared with the reference luminance set in the above step. If the average luminance from the exposure control section 5 is larger than the reference luminance, the reset processing is performed. If the average luminance from the exposure control section 5 is lower than the reference luminance, the reset processing is performed. A control signal for controlling not to perform is output to the exposure control unit 5.
[0027]
The timing pulse generator 6 drives and controls the CCD 1 based on a control signal from the exposure controller 5 and outputs various timing pulses to the CDS circuit 2, the clamp circuit 3, and the video signal processor 4.
[0028]
Next, the operation of the imaging apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a waveform diagram showing the waveforms of the horizontal transfer pulses FH1 and FH2, the reset pulse FR, the CCD output signals, the timing pulses SHP and SHD, the CDS output signal, and the optical black clamp pulse CLPOB during normal operation. In FIG. 5, the effective pixel period and the OB period are a part of one horizontal period.
[0029]
The CCD 1 operates in response to a vertical transfer pulse, two horizontal transfer pulses FH1 and FH2 whose phases differ by 1/2 pixel, and a reset pulse FR. The CCD1 accumulates signal charges during an effective pixel period and accumulates signal charges during an OB period. Does not accumulate. The CDS circuit 2 samples the reference level of the CCD output signal at the falling edge of the timing pulse SHP, samples the data level of the CCD output signal at the falling edge of the timing pulse SHD, calculates the difference between them, and outputs the result. . The CDS output signal falls to the OB level at the first falling edge of the timing pulse SHD during the OB period. The clamp circuit 3 clamps the CDS output signal at the OB level in response to the fall of the optical black clamp pulse CLPOB to the “L” level, and controls the black level to be always constant.
[0030]
FIG. 6 shows horizontal transfer pulses FH1 and FH2, a reset pulse FR, a CCD output signal, timing pulses SHP, SHD, a CDS output signal, and an optical black clamp when reset processing is not performed when excessive light is received as in a conventional imaging apparatus. FIG. 6 is a waveform diagram showing a waveform of a pulse CLPOB, which is compared with FIG. 5. Referring to the waveform diagram of FIG. 6, the difference from the waveform diagram of FIG. 5 is that the CCD output signal has a waveform in which signal charges leak from the effective pixel area to the OB area during the OB period, and the CDS output signal The point is that the OB level of the signal is high.
[0031]
The CCD 1 operates according to a vertical transfer pulse, two horizontal transfer pulses FH1 and FH2 whose phases differ by 1 / pixel, and a reset pulse FR, and accumulates signal charges during an effective pixel period. Next, in the OB period, signal light leaks from the effective pixel area of the CCD 1 to the OB area due to excessive light incident on the CCD 1. That is, referring to FIG. 3, the signal charge generated by the photodiode 21 in the effective pixel area 11 exceeds the capacity of the corresponding vertical transfer register 22 and is transferred to the horizontal transfer register 23 during the scanning period of the horizontal transfer register 23. Leak. Further, the signal charges leaking into the horizontal transfer register 23 are transferred to the OB region 12 beyond the capacity of the horizontal transfer register 23. That is, in the OB period, the signal charges leak into the OB region 12 where the signal charges are not normally transferred.
[0032]
Returning to FIG. 6, the CDS output signal falls to the OB level at the first falling edge of the timing pulse SHD in the OB period. Since the OB level is higher than the OB level in the normal operation, the level width of the video signal is reduced. The clamp circuit 3 clamps the CDS output signal according to the fall of the optical black clamp pulse CLPOB to the “L” level, and controls the black level to be always constant. In this case, the OB level higher than the OB level in the normal operation is used as a reference for the black level, and a dark video signal is output because the level width of the video signal is small. For example, when the OB level of the CDS output signal further increases and becomes the same signal level as the CDS output in the effective pixel period, a black video signal is output as a result.
[0033]
FIG. 7 is a waveform diagram showing waveforms of horizontal transfer pulses FH1 and FH2, a reset pulse FR, a CCD output signal, timing pulses SHP and SHD, a CDS output signal, and an optical black clamp pulse CLPOB when a reset process is performed when receiving excessive light. FIG. 7 is a diagram to be compared with FIG. 6. Referring to the waveform diagram of FIG. 7, the difference from the waveform diagram of FIG. 6 is that the reset pulse FR is always at the “H” level during the OB period, and that the CCD output signal changes from the effective pixel area during the OB period. The point is that the signal charge does not leak into the OB area, and the OB level of the CDS output signal is not high.
[0034]
This reset processing is performed when the optical black clamp pulse CLPOB is set to the “L” level when the average luminance of the left and right upper two corner blocks Y1 and Y13 or the right and right upper two blocks Y4 and Y16 shown in FIG. This is performed by setting the reset pulse FR to the “H” level during a period from two pixels before the fall to when the optical black clamp pulse CLPOB is raised to the “H” level. Thus, in the OB period, it is possible to perform an appropriate clamp process in a state where all the surplus signal charges leaked from the effective pixel region to the OB region are discharged.
[0035]
FIG. 8 is a diagram showing a potential distribution at the time of horizontal transfer near the output section of the CCD 1 in this case. 8, times T1 to T6 indicate times T1 to T6 shown in FIG. At time T1, no signal charge is accumulated in the conversion unit 31 and RD (reset drain) 33, and the reset pulse FR is at "L" level, so that the potential of the reset gate 32 is at "H" level.
[0036]
At time T2, since the reset pulse FR is at the “L” level, the potential of the reset gate 32 remains at the “H” level. The signal charges are transferred by the horizontal transfer pulses FH1 and FH2, and the signal charges are accumulated in the conversion unit 31. You.
[0037]
At time T3, since the reset pulse FR is at the “H” level, the potential of the reset gate 32 is reduced, and the barrier between the conversion unit 31 and the RD 33 disappears. Therefore, the signal charges stored in the conversion unit 31 are discharged to the RD 33. The change in potential of the conversion unit 31 at this time is read out as a CCD output signal via an AMP (amplifier) 34. During the effective pixel period, the state at times T1 to T3 is sequentially repeated.
[0038]
At time T4, since the reset pulse FR has been set to the “H” level by the reset process, the potential of the reset gate 32 remains lowered. At time T5 and time T6, the signal charge leaks from the effective pixel area to the OB area due to excessive light reception, but the potential of the reset gate 32 remains lowered by the reset processing, and the potential between the conversion unit 31 and the RD 33 is reduced. Since there is no barrier, all excess signal charges transferred to the conversion unit 31 are discharged to the RD 33.
[0039]
In the OB period, the state of times T4 to T6 is sequentially repeated. By this reset processing, the CCD 1 is driven and controlled so that signal charges are not always accumulated in the conversion unit 31 during the OB period, so that an appropriate video signal is output while avoiding a black screen phenomenon or a screen breakdown phenomenon. can do.
[0040]
As described above, in the first embodiment, by providing the brightness comparison unit 7 for comparing the average brightness from the exposure control unit 5 with the reference brightness, even if excessive light enters the CCD 1, a proper video signal Can be realized.
[0041]
[Embodiment 2]
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to Embodiment 2 of the present invention, and is a diagram that is compared with FIG. Referring to the imaging device of FIG. 9, the difference from the imaging device of FIG. 1 is that the brightness comparison unit 7 is deleted and the OB comparison unit 41 is added.
[0042]
In FIG. 9, the OB comparison unit 41 is connected between the CDS circuit 2 and the exposure control unit 5. The OB comparator 41 compares the OB level of the output signal of the CDS circuit 2 with a reference OB set by a register or the like, and does not operate when the OB level of the output signal of the CDS circuit 2 is lower than the reference OB. When the OB level of the output signal of the CDS circuit 2 is higher than the reference OB, that is, when the OB level of the CDS output becomes high because the CCD 1 receives excessive light, the reset processing is performed.
[0043]
The waveform diagram of each signal when the reset processing is performed by the OB comparison unit 41 is the same as the waveform diagram shown in FIG. 7, and the reset pulse FR is always set to “H” level during the OB period. Appropriate clamping can be performed in a state in which all excess signal charges leaked from the effective pixel area to the OB area are discharged.
[0044]
As described above, in the second embodiment, the provision of the OB comparison unit 41 for comparing the OB level of the output signal of the CDS circuit 2 with the reference OB enables proper video even when excessive light enters the CCD 1. An imaging device capable of outputting a signal can be realized.
[0045]
[Embodiment 3]
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to Embodiment 3 of the present invention, and is a diagram that is compared with FIG. Referring to the imaging device of FIG. 10, the difference from the imaging device of FIG. 1 is that an OB comparison unit 41 and a selector 51 are added.
[0046]
10, the OB comparison unit 41 is the same as the OB comparison unit 41 shown in FIG. The selector 51 is set by an external switch, a register, or the like. Thus, when the CCD 1 receives excessive light, the user can arbitrarily determine which function of the luminance comparing unit 7 described in the first embodiment and the OB comparing unit 41 described in the second embodiment is used. You can choose.
[0047]
As described above, in the third embodiment, the brightness comparison unit 7 that compares the average brightness from the exposure control unit 5 with the reference brightness, and the OB comparison that compares the OB level of the output signal of the CDS circuit 2 with the reference OB. By providing the selector 41 and the selector 51 for selecting which function of the luminance comparing unit 7 and the OB comparing unit 41 is used, an appropriate video signal can be output even when excessive light enters the CCD 1. An imaging device capable of performing the above can be realized.
[0048]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, in the imaging apparatus according to the present invention, the effective pixel unit that generates the signal charge by photoelectrically converting the subject light, the optical black unit that generates the black-level reference signal, and the signal synchronized with the clock signal A transfer unit that transfers the charge, a conversion unit that converts a potential change caused by the signal charge transferred from the transfer unit into an electrical signal and outputs the electrical signal, and performs a reset process when the reset signal has the first potential to perform the reset process. A charge-coupled device that outputs an electrical signal according to subject light, and a reset unit that does not perform a reset process when the reset signal is at the second potential, A video signal generating means for generating a video signal based on the first signal or a second signal at the same cycle as the clock signal when the signal level of the subject light is equal to or less than a predetermined value; To, when the signal level of the subject light is greater than a predetermined value, and a control means for holding the period reset signal a predetermined over one period of the clock signal to a first potential is provided. Therefore, even when excessive light enters the charge coupled device, an appropriate video signal can be output.
[0050]
Preferably, the video signal generating means is a correlated double sampling means for performing correlated double sampling processing on the electric signal from the charge-coupled device, and the output signal of the correlated double sampling means is clamped so that the black level is always constant. And a video signal processing means for performing video signal processing on an output signal of the clamp means and outputting a video signal and a luminance signal. Here, the control unit includes an exposure control unit that outputs a control signal for controlling the exposure of the imaging device based on the luminance signal from the video signal processing unit, and a reset signal based on the control signal from the exposure control unit. The reset signal generating unit that generates the signal, compares the average value of the luminance signal from the video signal processing unit with a predetermined reference luminance, and if the average value of the luminance signal is greater than the predetermined reference luminance, Brightness comparing means for holding the reset signal at the first potential for a predetermined period of one or more cycles of the signal. In this case, by providing the brightness comparison means for comparing the average value of the brightness signal from the video signal processing means with a predetermined reference brightness, a proper video signal can be obtained even when excessive light enters the charge-coupled device. Can be output.
[0051]
Preferably, the luminance comparing means compares an average value of luminance signals of two blocks in the upper left and lower right corners of a screen obtained by dividing one screen into 16 and a predetermined reference luminance. In this case, at the time of capturing a normal image, it is possible to properly determine whether excessive signal charge leakage occurs when excessive light is incident on the charge-coupled device.
[0052]
Preferably, the luminance comparing means compares an average value of luminance signals of two blocks in the upper right and lower right corners of a screen obtained by dividing one screen into 16 and a predetermined reference luminance. In this case, it is possible to appropriately determine whether excessive signal charge leakage has occurred when excessive light is incident on the charge-coupled device during mirror image capturing.
[0053]
Preferably, the luminance comparing means operates when the shutter speed of the charge-coupled device becomes maximum. In this case, by operating the luminance comparing means when the shutter speed of the charge-coupled device is maximized, it is determined whether excessive signal charge leakage occurs when excessive light enters the charge-coupled device. Can be determined efficiently.
[0054]
Preferably, the video signal generating means includes a correlated double sampling means for performing correlated double sampling processing on the electric signal from the charge-coupled device, and a clamper for an output signal of the correlated double sampling means so that the black level is always constant. And a video signal processing unit that performs video signal processing on an output signal of the clamp unit and outputs a video signal and a luminance signal. Here, the control unit includes an exposure control unit that outputs a control signal for controlling the exposure of the imaging device based on the luminance signal from the video signal processing unit, and a reset signal based on the control signal from the exposure control unit. The reset signal generating means to be generated compares the black level of the output signal of the correlated double sampling means with a predetermined reference black level, and the black level of the output signal of the correlated double sampling means is larger than the reference black level. In the case, a black level comparing unit that holds the reset signal at the first potential for a predetermined period of one or more cycles of the clock signal is included. In this case, by providing the black level comparing means for comparing the black level of the output signal of the correlated double sampling means with a predetermined reference black level, even if excessive light enters the charge-coupled device, appropriate Video signals can be output.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a layout diagram showing a pixel area of one chip of the CCD shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing a basic configuration of one chip of the CCD shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram in which an effective pixel portion of one screen is divided into 16 parts.
FIG. 5 is a waveform chart showing waveforms of various signals during a normal operation.
FIG. 6 is a waveform diagram showing waveforms of various signals when reset processing is not performed when excessive light is received.
FIG. 7 is a waveform diagram showing waveforms of various signals when a reset process is performed when excessive light is received.
FIG. 8 is a diagram showing a potential distribution at the time of horizontal transfer in the vicinity of an output portion of a CCD when a reset process is performed when excessive light is received.
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an imaging device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional imaging device.
[Explanation of symbols]
1,61 CCD, 2,62 CDS circuit, 3,63 clamp circuit, 4,64 video signal processing unit, 5,65 exposure control unit, 6,66 timing pulse generation unit, 7 brightness comparison unit, 11 effective pixel area, 12 OB area, 21 diode, 22 vertical transfer register, 23 horizontal transfer register, 24 output circuit, 31 conversion unit, 32 reset gate, 33 RD, 34 amplifier, 41 OB comparison unit, 51 selector.

Claims (6)

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。
An imaging device,
An effective pixel unit that photoelectrically converts the subject light to generate a signal charge, an optical black unit that generates a black-level reference signal, a transfer unit that transfers the signal charge in synchronization with a clock signal, and A conversion unit for converting a potential change caused by the transferred signal charges into an electric signal and outputting the electric signal; and performing a reset process when the reset signal is at the first potential to set an output signal of the conversion unit to a black level, wherein the reset signal is A charge-coupled device that includes a reset unit that does not perform a reset process in the case of the second potential and that outputs an electric signal corresponding to subject light;
Video signal generating means for generating a video signal based on the electric signal from the charge-coupled device, and when the signal level of the subject light is equal to or less than a predetermined value, the reset signal is generated at the same cycle as the clock signal. When the signal level of the subject light is higher than the predetermined value, the reset signal is set to the first potential for a predetermined period of one or more cycles of the clock signal. An imaging device comprising a control unit for holding.
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。
The video signal generating means,
Correlated double sampling means for performing correlated double sampling on the electric signal from the charge-coupled device;
A clamp means for clamping the output signal of the correlated double sampling means so as to control the black level to be always constant; and performing video signal processing on the output signal of the clamp means to produce a video signal and a luminance signal. Including video signal processing means to output,
The control means,
Exposure control means for outputting a control signal for controlling exposure of the imaging device based on a luminance signal from the video signal processing means, and a reset signal for generating a reset signal based on a control signal from the exposure control means Generating means, and comparing an average value of the luminance signal from the video signal processing means with a predetermined reference luminance, and when the average value of the luminance signal is larger than the predetermined reference luminance, The imaging device according to claim 1, further comprising: a brightness comparison unit that holds the reset signal at a first potential for a predetermined period of one or more signal cycles.
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。The imaging apparatus according to claim 2, wherein the brightness comparison unit compares an average value of brightness signals of two blocks in the upper left and lower left corners of a screen obtained by dividing one screen into 16 and the predetermined reference brightness. 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。The imaging apparatus according to claim 2, wherein the brightness comparison unit compares an average value of brightness signals of two blocks in the upper right and lower right corners of a screen obtained by dividing one screen into 16 and the predetermined reference brightness. 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。The imaging device according to claim 2, wherein the brightness comparison unit operates when a shutter speed of the charge-coupled device is maximized. 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。
The video signal generating means,
Correlated double sampling means for performing correlated double sampling on the electric signal from the charge-coupled device;
A clamp means for clamping the output signal of the correlated double sampling means so as to control the black level to be always constant; and performing video signal processing on the output signal of the clamp means to produce a video signal and a luminance signal. Including video signal processing means to output,
The control means,
Exposure control means for outputting a control signal for controlling exposure of the imaging device based on a luminance signal from the video signal processing means, and a reset signal for generating a reset signal based on a control signal from the exposure control means Generating means, and comparing the black level of the output signal of the correlated double sampling means with a predetermined reference black level, and adjusting the black level of the output signal of the correlated double sampling means to the predetermined reference black level. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising a black level comparison unit that holds the reset signal at the first potential for a predetermined period of one or more cycles of the clock signal when the clock signal is larger than one cycle.
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