JP2006148539A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像装置において、従来のクランプ回路構成では、ブルーミング発生時に、適正なＯＢレベルを大きく逸脱する誤った黒レベルに追従して、撮像信号全体が黒沈みを起こしてしまい、また、適正なＯＢレベルを大きく逸脱する誤った黒レベルに追従した結果、撮像素子のブルーミングが解消した後も、正常なＯＢレベルへの復帰時間が非常に長くかかってしまい、その間、黒沈みの状態が続く。
【解決手段】 光学的黒レベルの異常を検出する検出手段を有し、前記検出手段の結果に基づいて前記光学的黒レベルの基準となる目標電圧を切り換えることを特徴とする撮像装置の提供。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＯＢブルーミングの検出結果に基づいてクランプ目標値を可変する撮像装置に関する。

通常、ＣＣＤ等の固体撮像素子で撮像した静止画像や動画像を表示したり、記録したりする際に、撮像信号の明るさの基準として、撮像素子の光学的黒（オプティカルブラック、以降ＯＢと呼ぶ）レベルが利用される。ＯＢとは、撮像素子の受光画素部の中で遮光されて入射光に依存しない画素出力のことを指す。

このＯＢレベルを撮像信号の黒基準とする直流分再生（クランプ）回路で、ビデオカメラ等で一般的によく利用されるフィードバッククランプ方式の装置構成の一例を図７に、主要動作波形を図８に示し、その動作について簡単に説明する。

図７において、まず、たとえばＣＣＤなどの固体撮像素子１０１があり、この撮像素子１０１から出力される撮像信号が、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路と呼ばれる回路１０２に入力されてリセットノイズが除去された後に、オフセット加算回路１０３に入力されて所定のオフセット電圧が加算されて、そのオフセット加算出力が可変増幅器１０４に入力される。

また、ＣＤＳ回路１０２は、１０６より入力された所定の基準電圧ＶＲＥＦによって撮像信号のフィードスルー部の基準とするＣＤＳ回路を成しており、同様に、可変増幅器１０４は、基準電圧ＶＲＥＦを撮像信号の直流増幅の基準とする直流増幅器を成している。

可変増幅器１０４は、ＣＣＤ１０１の出力感度ばらつきを補正したり、撮像装置の感度設定を切り換えるためのゲイン可変手段であるが、以降、撮像装置のクランプ動作を簡略かつ明確に説明するために、ゲイン１倍として簡易的に扱うものとする。

可変増幅器１０４からの増幅出力信号は、一方で、不図示の画像処理・記録・表示回路に入力されるとともに、他方で、サンプルホールド回路１０７に入力され、１０９より入力されたＯＢ画素の読み出しタイミングに同期するＯＢクランプパルスによって、サンプルホールドされたＯＢレベルが、積分アンプ１０５に入力される。

積分アンプ１０５は、コンデンサ１０５ｂ、抵抗１０５ｃにより所定の積分時定数を成しており、前記サンプルホールドされたＯＢレベルと、１０６より入力される所定の基準電圧ＶＲＥＦとの差分電圧（クランプ誤差電圧）が前記積分時定数にて積分されるとともに、その出力（電圧ＶＲＥＦからのずれ量）が、オフセット加算回路１０３に入力されて減算されるネガティブフィードバック制御の構成になっている。

図８は、可変増幅器１０４の出力信号１１ＣのＯＢレベルが直流電圧レベルＶＲＥＦにクランプされて収束する様子と、そのときの各部の動作波形を示したものである。

信号波形１１ＡはＣＤＳ１０２の出力波形であり、撮像素子１０１から読み出された１水平ライン毎に、所定期間のＯＢ画素出力を持っており、このＯＢ画素出力期間の一部をサンプルホールドするタイミング信号がＯＢクランプパルス１１Ｄである。

信号波形１１ＡのＯＢ画素出力は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路１０２の働きにより、前記基準電圧ＶＲＥＦに比較的近い直流電圧を保っているが、実際には、撮像素子１０１のフィードスルー成分と信号成分との差成分（ＣＣＤオフセット）および、撮像素子の温度に依存する暗電流成分が重畳されてオフセット誤差を有している（通常、数ミリ〜数十ミリボルト）。

このオフセット誤差は、撮像素子ごとにばらつき、また、温度により変動する。そして、このオフセット誤差が可変増幅器１０４によって増幅されて最終的に、撮像信号の黒レベル変動ＶＥＲＲとして出力される。

黒レベル変動ＶＥＲＲは、サンプルホールド回路１０７および積分アンプ１０５によって、ＶＲＥＦ電圧の差分として検出され、積分されて図８に示す積分出力信号１１Ｂ（ΔＶＥＲＲ）として出力され、ＣＤＳ回路１０２の出力信号１１Ａより減算される。

ＯＢクランプパルス１１Ｄの出力毎に、この動作が繰り返されることにより、積分出力ΔＶＥＲＲは、信号波形１１Ｂのごとく黒レベル変動ＶＥＲＲへと収束し、可変増幅器１０４の出力信号のＯＢ画素出力は、信号波形１１Ｃのごとく基準電圧ＶＲＥＦへと収束する。

ところで、このようなフィードバック方式のＯＢクランプ回路では、黒レベル変動ＶＥＲＲを積分して不帰還する場合の積分の時定数が非常に重要である。

時定数が短いと水平ライン毎の出力ＯＢレベルのＶＲＥＦ電圧への追従応答性が速くなる反面、クランプ動作毎の変動量（変動頻度）もその分多くなり、横スジ上のノイズを発生し易くなる。

そのため、時定数は、この横スジ上のノイズが画質上問題にならない程度に所定の長さに設定せざるを得ない。
特開平１０−１５５１００号公報

このような従来のフィードバック方式のＯＢクランプ回路においては、ＯＢの変動量の主要因として撮像素子のＣＣＤオフセットおよび暗電流成分によるオフセット誤差を想定しており、これらのオフセット誤差成分を補正することを主眼に設計がなされている。

本来、これらのオフセット誤差成分は、撮像信号のフルレンジ（〜１ボルト）に対して、その１０分の１以下（数ミリ〜数十ミリボルト）と、あまり大きなものではない。

ところで、ＣＣＤなどの固体素子に直射日光などの強い光が入射されると、光電変換部で電荷がオーバーフローを起こす、所謂、ブルーミングとよばれる現象が発生する。ブルーミングが発生すると、本来は受光画素部の中で遮光されていて入射光に依存しないＯＢ画素部にもオーバーフローした電荷が流入して蓄積される場合がある。

この場合のＯＢレベルは、前記オフセット誤差成分とは異なり、正確な黒基準になり得ないばかりか、激しいブルーミングに対しては撮像信号のフルレンジのレベル（ＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴ）変動にまで及ぶ。

図９は、ブルーミング発生時のクランプ動作を説明するための各部の動作波形を示したものである。ＣＤＳ出力１１ＡのＯＢ出力は、ブルーミングの発生にともない急速にＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴに達する。可変増幅出力１１ＣのＯＢ出力は、積分アンプ１１５で設定された時定数による応答時間で、ＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴまで上昇した誤ったＯＢレベルに対して、ゆるやかに基準電圧ＶＲＥＦまで引き下げられる。

このように、従来のクランプ回路構成では、ブルーミング発生時に、適正なＯＢレベルを大きく逸脱する誤った黒レベルに追従してしまい、撮像信号全体が黒沈みを起こしてしまうという問題があった。

また、適正なＯＢレベルを大きく逸脱する誤った黒レベルに追従した結果、撮像素子のブルーミングが解消した後も、正常なＯＢレベルへの復帰時間が非常に長くかかってしまい、その間、黒沈みの状態が続くという問題があった。

本発明は、以上の点に着目して成されたもので、ＣＣＤのブルーミング現象の発生によって、たとえＣＣＤ出力に適正レベルを大きく逸脱するＯＢレベル変動が発生したとしても、光学的黒レベルの異常を検出する検出手段を有し、検出手段の結果に基づいて光学的黒レベルの基準となる目標レベルを切り換えることで、ＯＢ出力を大きく誤った黒レベルに追従して撮像信号に黒沈みを生じるという問題のない撮像信号を得ることができ、また、ＣＣＤのブルーミングが解消した後も、正常なＯＢレベルへの復帰が速やかに行えるので、応答性に優れた撮像信号を得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明に係るに撮像装置に於いては、第１に、被写体を撮像素子上に光学的に結像する結像手段と、前記被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子による光電変換後の電気信号に対して所定の直流電圧を加算するオフセット加算手段と、所定ゲインあるいは可変ゲインで増幅する増幅手段と、前記オフセット加算手段によるオフセット加算処理後および前記増幅手段による増幅後の撮像信号に対して前記撮像信号に含まれる光学的黒レベルをサンプルホールドするサンプルホールド手段と、前記サンプルホールド手段により保持された光学的黒レベルと基準の目標電圧との誤差信号を検出する誤差検出手段を有し、前記誤差信号を前記オフセット加算手段により前記撮像手段による光電変換後の電気信号から減算するための負帰還信号と為すことで、保持された光学的黒レベルを前記目標電圧にクランプする撮像装置において、前記光学的黒レベルの異常を検出する検出手段を有し、前記検出手段の結果に基づいて前記光学的黒レベルの基準となる目標電圧を切り換えることを特徴とする。

そして、前記誤差検出手段は、前記撮像手段に含まれる光学的黒レベルの変動に対して、所定の積分時定数を持って誤差の検出を行う。

前記光学的黒レベルの異常検出手段は、前記撮像素子のばらつきや温度特性および増幅手段による変動量をおよそ逸脱する黒レベル信号に対して異常検出を行う。

前記光学的黒レベルの基準となる目標電圧は、光学的黒レベルの異常検出手段により異常検出が為された場合に、本来の光学的黒レベルの基準となる目標電圧よりも高い値に設定変更が為され、前記異常検出手段による異常検出が解消された後に、本来の光学的黒レベルの基準となる目標電圧に復帰する。

第２に、被写体を撮像素子上に光学的に結像する結像手段と、前記被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子による光電変換後の電気信号に対して、所定の直流電圧を加算するオフセット加算手段と、所定ゲインあるいは可変ゲインで増幅する増幅手段と、前記オフセット加算手段によるオフセット加算処理後および前記増幅手段による増幅後のアナログ撮像信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、前記ＡＤ変換手段により得られたデジタル信号に含まれる光学的黒レベルを抽出する黒レベル抽出手段と、前記黒レベル抽出手段により出力された黒レベルと基準の目標値との誤差信号を検出する誤差検出手段を有し、前記誤差信号を前記オフセット加算手段により前記撮像手段による光電変換後の電気信号から減算するための負帰還信号と為すことで、保持された光学的黒レベルを前記黒レベル目標値にクランプする撮像装置において、前記光学的黒レベルの異常を検出する検出手段を有し、前記検出手段の結果に基づいて前記光学的黒レベルの基準となる黒レベル目標値を切り換えることを特徴とする。

そして、前記誤差検出手段は、前記撮像手段に含まれる光学的黒レベルの変動に対して、所定の積分時定数を持って誤差の検出を行う。

前記光学的黒レベルの異常検出手段は、前記撮像素子のばらつきや温度特性および増幅手段による変動量をおよそ逸脱する黒レベル信号に対して異常検出を行う。

前記光学的黒レベルの基準となる黒レベル目標値は、光学的黒レベルの異常検出手段により異常検出が為された場合に、本来の光学的黒レベルの基準となる目標値よりも高い値に設定変更が為され、前記異常検出手段による異常検出が解消されると、所定時間のクランプ動作を継続した後に、本来の光学的黒レベルの基準となる黒レベル目標値に復帰する。

上記手段および方法によれば、前記撮像素子のブルーミングによって、たとえ撮像素子の出力に適正レベルを大きく逸脱するＯＢレベルの変動が発生したとしても、前記光学的黒レベルの異常検出手段により異常検出が為され、本来の光学的黒レベルの基準となる目標値よりも高い値に設定変更が為されて、黒レベルが引き上げられるので、ＯＢ出力を大きく誤った黒レベルに追従させることがなく、撮像信号に黒沈みを生じさせることのない撮像装置を提供することが可能となる。

また、撮像素子のブルーミングが解消した後も、正常なＯＢレベルへの復帰が速やかに行えるので、応答性に優れた撮像装置を提供することが可能となる。

本発明によれば、ＣＣＤのブルーミング現象の発生によって、たとえＣＣＤ出力に適正レベルを大きく逸脱するＯＢレベル変動が発生したとしても、光学的黒レベルの異常を検出する検出手段を有し、検出手段の結果に基づいて光学的黒レベルの基準となる目標レベルを切り換えることで、ＯＢ出力を大きく誤った黒レベルに追従して撮像信号に黒沈みを生じるという問題のない撮像信号を得ることができる。

また、ＣＣＤのブルーミングが解消した後も、正常なＯＢレベルへの復帰が速やかに行えるので、応答性に優れた撮像信号を得ることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明を適用したフィードバック方式のＯＢクランプ回路の構成を示すブロック図である。

まず、図１の構成について説明すると、
１は被写体の光学像を電気信号に変換するＣＣＤ（ＣＣＤイメージセンサ）であり、このＣＤＤ１から出力される撮像信号が、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）呼ばれる回路２に入力されてリセットノイズが除去された後に、オフセット加算回路３に入力されて所定のオフセット電圧が加算されて、そのオフセット加算出力が可変増幅器４に入力される。

また、ＣＤＳ回路２は、８より入力された所定の基準電圧ＶＲＥＦ１を撮像信号のフィードスルー部を基準とするＣＤＳ回路を成しており、同様に、可変増幅器４は、基準電圧ＶＲＥＦ１を撮像信号の直流増幅の基準とする直流増幅器を成している。

可変増幅器４は、ＣＣＤ１の出力感度ばらつきを補正したり、撮像装置の感度設定を切り換えるためのゲイン可変手段であるが、以降、本発明の本実施例においては、撮像装置のクランプ動作を簡略かつ明確に説明するために、ゲイン１倍として簡易的に扱うものとする。

可変増幅器４からの増幅出力信号は、２６より、不図示の画像処理・記録・表示回路に入力されるとともに、その一方で、サンプルホールド回路１７に入力され、２３より入力されたＯＢ画素の読み出しタイミングに同期するＯＢパルスＣＰＯＢによって、サンプルホールドされたＯＢレベルが積分アンプ６の正極に入力される。

積分アンプ６は、コンデンサ６Ｂ、抵抗６Ｃとにより所定の積分時定数を成しており、前記サンプルホールドされたＯＢレベルと、７より入力される所定の基準電圧ＶＲＥＦとの差分電圧（クランプ誤差電圧）が前記積分時定数にて積分されるとともに、その出力（電圧ＶＲＥＦからのずれ量）が、減算値としてオフセット加算回路３に入力されて減算されるフィードバック制御の構成になっている。

黒レベルの異常検出回路１１は、サンプルホールド回路１９、２０と、オフセット加算器２１、比較器１２、１４および一次積分器（抵抗１５、コンデンサ１６）とにより構成される。

そして、可変増幅器４からの増幅出力信号は、前記サンプルホールドされたＯＢレベルとともに、黒レベルの異常検出回路１１に入力される。

黒レベルの異常検出回路１１では、一方で、可変増幅器４からの増幅出力信号が、サンプルホールド回路２０に入力されて、２４より入力されたブランキングタイミングに同期するブランキングパルスＣＰＢＬＫによって、サンプルホールドされたブランキングレベルがオフセット加算器２１を介して、同じくオフセット加算器２１に入力された所定電圧ＶＴＨでレベルシフトされた後に、比較器１４の負極に入力される。

他方で、サンプルホールド回路１７でサンプルホールドされたＯＢレベルが、２４より入力されたブランキングタイミングに同期するブランキングパルスＣＰＢＬＫによって、リサンプリングされた後に比較器１４の正極に入力されることにより、ＯＢレベルとブランキングレベルとの大小比較が行われる。比較器１４の出力は、抵抗１５、コンデンサ１６の構成による一次積分器を介して、比較器１２の正極に入力される。比較器１２の負極には比較電圧ＶＣＭＰが入力されており、比較器１２の出力信号が、最終的に黒レベルの異常検出回路１１の検出結果として、セレクタ１０の切り換え制御端子に入力される。

セレクタ１０には、黒レベルの基準となる直流電圧ＶＲＥＦ１、ＶＲＥＦ２が、それぞれ供給されており、黒レベルの異常検出回路１１の検出結果により、そのいずれかに切り換えられて、積分アンプ６の基準電圧ＶＲＥＦとして積分アンプ６の負極に入力される。

黒レベルの異常検出回路１１の検出は、通常状態においてローレベルを為しており、このとき、ＣＤＳ回路２および可変増幅器４に供給される基準電圧と同じ電圧ＶＲＥＦ１がセレクタ１０により選択されるように接続が為されており、積分アンプ６の基準電圧ＶＲＥＦとして供給される。

通常状態において、可変増幅器４からの増幅出力信号１ＤのＯＢレベルが直流電圧レベルＶＲＥＦ（ＶＲＥＦ＝ＶＲＥＦ１）にクランプされて収束する際の様子は、前記従来例の図８に示した例と全く同様であるので、ここでは図示しない。

ＣＣＤ出力１ＡのＯＢ画素出力は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路２の働きにより、基準電圧ＶＲＥＦに比較的近い直流電圧を保っているが、実際には、ＣＣＤ１のフィードスルー成分と信号成分との差成分（ＣＣＤオフセット）および、撮像素子の温度に依存する暗電流成分が重畳されてオフセット誤差を有している（通常、数ミリ〜数十ミリボルト）。

このオフセット誤差は、撮像素子ごとにばらつき、また、温度により変動する。そして、このオフセット誤差が可変増幅器４によって増幅されて最終的に、撮像信号の黒レベル変動ＶＥＲＲとして出力される。

黒レベル変動ＶＥＲＲは、サンプルホールド回路１７および積分アンプ６によって、ＶＲＥＦ電圧の差分として検出され、積分されて、積分出力信号１Ｃとして出力され、出力１Ｃの電圧ＶＲＥＦからのずれ量がＣＤＳ回路２の出力信号１Ａより減算される。

これによって、ＯＢクランプパルス１Ｅの出力毎に、この動作が繰り返されることにより、積分出力１Ｂおよびおよび可変増幅器４の出力信号のＯＢ画素出力は、基準電圧ＶＲＥＦへと収束する。

次に、本実施例におけるブルーミング発生時のクランプ動作を説明する。

図２は、本実施例におけるブルーミング発生時のクランプ動作を説明するための各部の動作波形を示したものである。

ＣＤＳ出力１ＡのＯＢ出力は、ブルーミング現象の発生にともない急速に上昇しＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴに達する。可変増幅出力１ＤのＯＢ出力は、最初、ＣＤＳ出力１ＡのＯＢ出力上昇に合わせて上昇を開始し、サンプルホールド回路１７を通じて積分アンプ６へ入力されて、積分アンプ６で設定された時定数による応答時間で、上昇したＣＤＳ出力１ＡのＯＢレベルに対してゆるやかに基準電圧ＶＲＥＦ１まで引き下げるように働く。

しかし、急速にＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴまで上昇したＯＢ出力に対して、黒レベルの異常検出回路１１は、黒レベルの異常を検知して、その出力がハイレベルとなって、セレクタ１０により基準電圧ＶＲＥＦが、通常状態における電圧ＶＲＥＦ１から異常状態におけるＶＲＥＦ２へと切り換えられる。

図３は、その時の黒レベル異常検出回路１１における検出動作を説明するための各部の動作波形を示したものであり、まさに、ＣＣＤに強い光が入射されてブルーミングが発生し、信号読み出し期間とＯＢ期間の両方に渡って、信号レベルがＣＣＤの飽和レベルＶＳＡＴにまで変動した場合の様子を示している。

まず、可変増幅出力１Ｄは、１ライン単位の撮像信号の様子を模式化して示したものであり、１水平ライン毎の信号は、大まかに、ブランキング期間と映像読み出し期間とＯＢ期間とにより構成される。ブランキング期間は、ＣＣＤからの画素の読み出しの行われていない期間である。

可変増幅出力１Ｄでは、ＯＢ期間の信号レベルが、ブルーミング現象により、本来の黒レベルから、映像読み出し期間の信号レベルと同様に、ＣＣＤの飽和レベルＶＳＡＴに、急速に上昇する。

しかし、ＣＣＤからの画素の読み出しの行われていないブランキング期間には、ブルーミングの影響はまったく生じない。

そして、可変増幅出力１Ｄは、ＯＢパルスＣＰＯＢ（１Ｅ）によってサンプルホールドされ、その直後にブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｆ）により再びサンプルホールドされたＯＢレベルＶＯＢは、それまでの本来の黒レベルからＣＣＤの飽和レベルＶＳＡＴに変わる。

一方、可変増幅出力１Ｄは、ブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｆ）によりサンプルホールドされたブランキングレベルＶＢＬＫは破線のごとくほとんど変化せず、オフセット加算器２１の出力も、一定レベル（ＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）を保つ。

通常、撮像信号が持っている黒レベル変動ＶＥＲＲを、およそ逸脱する黒レベル変動が発生した際に、初めて、ＯＢレベルＶＯＢと、（ＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）との間で、比較レベルの逆転が起こるように、適切な閾値電圧レベルＶＴＨが設定される。

したがって、この場合（ＶＯＢ＝ＶＳＡＴ）、比較１４の正極にはＶＳＡＴ、負極には、（ＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）が入力されて、比較１４の出力１Ｇは、ブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｆ）のタイミングで、ローレベルからハイレベルに逆転する。そして、比較１４の出力１Ｇは、ＰＧＡ出力信号１ＤのＯＢレベルＶＯＢが、ブルーミング現象が解消して本来のＯＢレベルに戻るまでの間、ハイレベルを保持する。

さらに、比較器１４の出力１Ｇは、抵抗１５、コンデンサ１６からなる一次積分器を介して、比較器１２において、所定の比較電圧ＶＣＭＰと比較されて出力される。積分器の時定数、および比較電圧ＶＣＭＰは、所定の水平ライン数以上、比較器１４の出力１Ｇがハイレベルを保持し続けた場合に、ちょうど電圧ＶＣＭＰに達するように設定が為されており（通常、数ラインから数十ライン）、これにより、比較器１４の出力１Ｇがハイレベルが初めて、黒レベル異常検出回路１１の検出出力として、比較器１２の出力１Ｊに伝達される。

これは、たとえば、可変増幅器などのゲイン切り換えにより生じた極めて短期間のＯＢ変動に、黒レベル異常検出回路１１が敏感に反応して誤って検出出力を出すことを防止するためのものである。

以上説明したように、ブルーミング現象の発生に伴い発生した黒レベル変動は、黒レベル異常検出回路１１により検出されることで、基準電圧ＶＲＥＦが、通常状態における電圧ＶＲＥＦ１から異常状態におけるＶＲＥＦ２へと切り換えられる。

電圧ＶＲＥＦ２は、電圧ＶＲＥＦ１よりもΔＶだけ高い電圧レベルに設定されており、積分アンプ６の基準電圧ＶＲＥＦが電圧ＶＲＥＦ１からＶＲＥＦ２へと切り換えられることにより、通常のクランプ動作時のように積分出力１Ｂおよび可変増幅器４の出力信号のＯＢ画素出力は基準電圧ＶＲＥＦ１へと収束するのではなく、ＶＲＥＦ２に収束する。

すなわち、積分出力１Ｂにおいて、本来の正しいＯＢレベルから誤ったＯＢレベルＶＳＡＴに追従して誤差電圧ＶＳＡＴを出力する前に、電圧ＶＲＥＦ１がＶＲＥＦ２に切り換えられることで、図２に示すように、ΔＶだけ、出力低減が為されて、結果的に、誤差電圧は、ＶＳＡＴそのものではなく、（ＶＳＡＴ−ΔＶ）となり、本来のＯＢレベルに対して、（ＶＳＡＴ−ΔＶ）だけ上昇したところで基準電圧ＶＲＥＦにクランプされることになるので、撮像信号としては、電圧ΔＶによる低減分だけ、クランプ後の撮像信号の黒沈みを抑えることができる。

ＣＣＤのブルーミング現象が解消した後には、今度は、可変増幅出力１Ｄは本来の正しいＯＢ出力レベルに対して、ブルーミングにより上昇した（ＶＳＡＴ−ΔＶ）の電圧変動分だけ基準電圧ＶＲＥＦに引き上げられる。したがって、ΔＶ電圧を適切に設定することにより、クランプ後の撮像信号が正しいＯＢ出力レベルに復帰するのに要する時間も短縮することができる。

たとえば、ＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴが１Ｖのとき、ΔＶ電圧を０．８Ｖで設定すれば、ブルーミングに際して、黒沈み量と復帰時間を、およそ５分の１に抑えることができる。

なお、クランプの基本的な動作を簡略に説明するために、本実施例では、可変増幅器４のゲインを１倍の扱いとしたが、可変増幅器４のゲイン設定によってオフセット加算回路３におけるオフセット補正量がゲイン倍されることを考えれば、適切なΔＶ電圧がゲイン設定値を考慮して決定されることは言うまでもない。

ところで、前記実施例で示したフィードバック方式のＯＢクランプ回路は、可変増幅器の出力信号をフィードバックする構成のものであったが、昨今の撮像機器のデジタル化に際して、可変増幅器の後段にＡ／Ｄ変換器を設けて、そのデジタル出力をフィードバックする構成も、一般に、よく利用されている。

このようなデジタルフィードバック方式のＯＢクランプ回路に対しても、ブルーミング発生時のＯＢレベルの変動による黒沈みを抑え、ブルーミングの解消後の正常なＯＢレベルへのクランプ復帰時間をさらに効果的に短縮できるようにその構成および動作を工夫したものが、本発明の第２の実施例である。

図４は、本発明を適用した第２の構成を示すブロック図である。

図４の構成について説明すると、４０は被写体の光学像を電気信号に変換するＣＣＤ（ＣＣＤイメージセンサ）であり、このＣＤＤ４０から出力される撮像信号が、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路４１に入力されてリセットノイズが除去された後に、オフセット加算回路４３に入力されて所定のオフセット電圧が加算されて、そのオフセット加算出力が可変増幅器４５に入力される。

また、ＣＤＳ回路４１は、４２より入力された所定の基準電圧ＶＲＥＦを撮像信号のフィードスルー部を基準とするＣＤＳ回路を成しており、同様に、可変増幅器４５は、基準電圧ＶＲＥＦを撮像信号の直流増幅の基準とする直流増幅器を成している。

可変増幅器４５は、ＣＣＤ４０の出力感度ばらつきを補正したり、撮像装置の感度設定を切り換えるためのゲイン可変手段である。

可変増幅器４５からの増幅出力信号は、Ａ／Ｄ変換器４６に入力されてアナログ電圧からデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された撮像信号は、一方で、不図示の画像処理・記録・表示回路に入力されるとともに、他方で、ＯＢレベル抽出回路５１に入力されてデジタル信号の中に含まれるＯＢ期間のＯＢレベルが抽出されて比較回路５４および演算回路５２へ入力される。また、他方で、ブランキングレベル抽出回路５３に入力されてデジタル信号の中に含まれるブランキング期間のブランキングレベルが抽出されて比較回路５４へ入力される。比較回路５４の比較結果は制御回路５５へ入力されて、その制御出力によりデータセレクタ５６に入力されている黒レベル目標値のデータ（レジスタ値）５８および５９へのデータ切り換えが制御される。データセレクタ５６の切り換え、選択出力は、演算回路５２へ入力されて、抽出されたＯＢレベルと選択された黒レベル目標値との間で誤差演算が行われて、その出力が、電流ＤＡＣ４９（Ｄ／Ａ変換器）を介してアナログ電流値に変換されて出力される。

ＯＢレベル抽出回路５１および電流ＤＡＣ４９には、５０よりＯＢ画素の読み出しタイミングに同期するＯＢクランプパルスが入力されており、これによりＯＢレベルの抽出および電流ＤＡＣ４９の駆動が行われる。

ブランキングレベル抽出回路５３には、５７よりＯＢ画素の読み出しタイミングに同期するＯＢクランプパルスが入力されており、これによりブランキングレベルの抽出が行われる。

黒レベル異常検出回路６１は、上記のＯＢレベル抽出回路５１、ブランキングレベル抽出回路５３、比較回路５４、制御回路５５とから構成されており、制御回路５５の制御出力が検出出力になっている。

電流ＤＡＣ４９の出力は一端を接地されたコンデンサ４８に接続されており、出力電流をコンデンサ４８に充放電することによって、前記抽出されたＯＢ誤差レベルが電流値とコンデンサ４８によって構成される所定の時定数にて積分されるとともに、その出力がバッファ回路４４を介して減算値としてオフセット加算回路４３に入力されて減算されるフィードバック制御の構成になっている。

そして、通常状態において、可変増幅器４５の出力信号のＯＢレベルが直流電圧レベルＶＲＥＦ１にクランプされて収束する際の様子は、すでに説明した従来例の図８に示した例と同様であるので、ここでは図示しない。

ＣＣＤ出力のＯＢ画素出力は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路４１の働きにより、基準電圧ＶＲＥＦに比較的近い直流電圧を保っているが、実際には、ＣＣＤのフィードスルー成分と信号成分との差成分（ＣＣＤオフセット）および、撮像素子の温度に依存する暗電流成分が重畳されてオフセット誤差を有している（通常、数ミリ〜数十ミリボルト）。

このオフセット誤差ＶＥＲＲは、撮像素子ごとにばらつき、また、温度により変動する。そして、このオフセット誤差が可変増幅器４５によって増幅されて、撮像信号の黒レベルに重畳して、Ａ／Ｄ変換器４６によりデジタル値に変換されて出力される。

通常状態において、黒レベル異常検出回路６１からはローレベルが出力されて、データセレクタ５６では黒レベル目標値１が選択される。

オフセット誤差ＶＥＲＲは、デジタル変換された黒レベルからＯＢレベル抽出回路５１、デジタル演算回路５２、データセレクタ５６により選択された黒レベル目標値１、電流ＤＡＣ４９によって検出され、積分されて、バッファ回路３６を介して積分出力信号ΔＶＥＲＲとして出力されて、ＣＤＳ回路４１の出力信号より減算される。

ＯＢクランプパルスの出力毎に、この動作が繰り返されることにより、黒レベル変動ΔＶＥＲＲはＶＥＲＲに近づき、ＣＤＳ回路４１のＯＢ出力が基準電圧ＶＲＥＦ１に近づくとともに、これに対応してＡ／Ｄ変換後のＯＢレベルも所定の目標値１へと収束する。

次に、本発明の第２の実施例におけるブルーミング発生時のクランプ動作を説明する。

ブルーミング発生時のクランプ動作を説明するための各部の動作波形であるが、本発明の第１の実施例の説明で用いた図２の様子とほぼ同様であるので、図２を用いて（差異の部分を含めて）以下に説明する。

ＣＤＳ４１の出力１ＡのＯＢ出力は、ブルーミングの発生にともない急速に上昇しＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴに達する。可変増幅器４５からの出力信号１ＤのＯＢ出力は、最初、ＣＤＳ出力１ＡのＯＢ出力上昇に合わせて上昇を開始し、その黒レベル目標値１からの誤差分が、ＡＤ変換器４６およびＯＢレベル抽出回路５１、デジタル演算回路５２、データセレクタ５６により選択された黒レベル目標値１、電流ＤＡＣ４９によって検出され、積分されて、バッファ回路４４を介して積分出力信号としてＣＤＳ回路４１の出力信号より減算される過程で、電流ＤＡＣ４０とコンデンサ３７とで設定された時定数による応答時間で、積分出力１Ｃとして、上昇したＣＤＳ出力１ＡのＯＢレベルに対してゆるやかに基準電圧ＶＲＥＦ１まで引き下げるように働く。

しかし、急速にＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴまで上昇したＯＢ出力に対して、黒レベルの異常検出回路６１は、黒レベルの異常を検知して、その出力がハイレベルとなって、セレクタ５６により黒レベル目標値が、通常状態における目標値１から異常状態における目標値２へと切り換えられる。

図５は、ブルーミング発生時の黒レベル異常検出回路６１における検出動作を説明するための各部の動作波形である。

まず、可変増幅出力１Ｄは、１ライン単位の撮像信号の様子を模式化して示したものであり、１水平ライン毎の信号は、大まかに、ブランキング期間と映像読み出し期間とＯＢ期間とにより構成される。ブランキング期間は、ＣＣＤからの画素の読み出しの行われていない期間である。

可変増幅出力１Ｄでは、ＯＢ期間の信号レベルが、ブルーミング現象により、本来の黒レベルから、映像読み出し期間の信号レベルと同様に、ＣＣＤの飽和レベルＶＳＡＴに、急速に上昇する。

しかし、ＣＣＤからの画素の読み出しの行われていないブランキング期間には、ブルーミングの影響はまったく生じない。

そして、可変増幅出力１Ｄは、ＯＢ抽出回路５１においてＯＢパルスＣＰＯＢ（１Ｅ）のハイ期間にＯＢレベルの抽出が行われて、ＯＢ抽出回路５１の出力ＯＢレベルＶＯＢは、それまでの本来の黒レベルからＣＣＤの飽和レベルＶＳＡＴに変わる。抽出されたＯＢレベルは、ＯＢパルスＣＰＯＢ（１Ｅ）のロー期間中は保持される。

一方、可変増幅出力１Ｄは、ブランキング抽出回路５３においてブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｆ）のハイ期間にブランキングレベルの抽出が行われて、ブランキング抽出回路５３の出力ＶＢＬＫは破線のごとくほとんど変化しない。抽出されたブランキングレベルは、ブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｅ）のロー期間中は保持される。

比較回路５４では、入力された上記のブランキング出力ＶＢＬＫとＯＢレベルＶＯＢとの間で比較演算が行われる。そして、通常、撮像信号が持っている黒レベル変動ＶＥＲＲを、およそ逸脱する黒レベル変動が発生した際に、初めて、ＯＢレベルＶＯＢと、ブランキングレベルＶＢＬＫとの間で比較レベルの逆転が起こるように、あらかじめ、適切な閾値レベルＶＴＨが設定される。

そして、ブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｆ）のハイ期間に、ＯＢレベルＶＯＢと（ブランキングレベルＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）とで大小比較が行われる。

通常状態においては、（ＯＢ＜ＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）となり、制御回路５５に対して比較出力１Ｇはローレベル出力となる。また、ＯＢ部へのブルーミング発生時には、（ＯＢ＞ＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）となって、制御回路５５に対して比較出力１Ｇはハイレベル出力となる。

したがって、この場合（ＶＯＢ＝ＶＳＡＴ）、ブランキングパルスＣＰＢＬＫ（１Ｆ）のハイレベル期間に、比較出力１Ｇは、ローレベルからハイレベルに逆転する。そして、可変増幅出力１ＤのＯＢレベルＶＯＢが、ブルーミング現象が解消して本来のＯＢレベルに戻るまでの間、ハイレベルを保持する。

制御回路５５の出力すなわち黒レベル異常検出回路６１の出力１Ｊは、比較出力１Ｇの結果を受けて、直ちに、ローレベルからハイレベルに逆転する。そして、可変増幅出力１ＤのＯＢレベルＶＯＢが、ブルーミング現象が解消して本来のＯＢレベルに戻るまでの間、ハイレベルを保持するとともに、比較出力１Ｇがローレベルに転じた後も、所定時間Δｔだけ余計にハイレベルを保持する。

ハイレベル保持時間Δｔは、ブルーミングの解消後の正常なＯＢレベルへの復帰時間を効果的に速めるための手段である。これについては、この後で、図６のクランプ波形を用いて説明する。

以上説明したように、ブルーミング現象の発生に伴い発生した黒レベル変動は、黒レベル異常検出回路１１により検出されることで、黒レベル目標値が、通常状態における目標値１から異常状態における目標値２へと切り換えられる。これにより、バッファ回路４４から出力された積分出力１Ｃが、通常状態における電圧ＶＲＥＦ１から異常状態におけるＶＲＥＦ２へと切り換えられる。

電圧ＶＲＥＦ２は、電圧ＶＲＥＦ１よりもΔＶだけ高い電圧レベルに設定されており、積分アンプ６の基準電圧ＶＲＥＦが電圧ＶＲＥＦ１からＶＲＥＦ２へと切り換えられることにより、通常のクランプ動作時のように積分出力１Ｃおよび可変増幅器４５の出力信号のＯＢ画素出力は基準電圧ＶＲＥＦ１へと収束するのではなく、ＶＲＥＦ２に収束する。

すなわち、図２に示したように、積分出力１Ｃにおいて、本来の正しいＯＢレベルから誤ったＯＢレベルＶＳＡＴに追従して誤差電圧ＶＳＡＴを出力する前に、電圧ＶＲＥＦ１がＶＲＥＦ２に切り換えられることで、図２に示すように、ΔＶだけ、出力低減が為されて、結果的に、誤差電圧は、ＶＳＡＴそのものではなく、（ＶＳＡＴ−ΔＶ）となり、本来のＯＢレベルに対して、（ＶＳＡＴ−ΔＶ）だけ上昇したところにクランプされることになるので、撮像信号としては、電圧ΔＶによる低減分だけ、クランプ後の撮像信号の黒沈みを抑えることができる。

そして、ＣＣＤのブルーミングが解消した後には、今度は、可変増幅器４５のＯＢ出力は本来の正しいＯＢ出力レベルに対して、ブルーミングにより上昇した（ＶＳＡＴ−ΔＶ）の電圧変動分だけ引き上げられる。したがって、この引き上げによる黒レベルの復帰量も、ＶＳＡＴではなく（ＶＳＡＴ−ΔＶ）で済むため、ΔＶだけ緩和される。

ところで、ＣＣＤのブルーミングが解消した後に撮像信号が正しいＯＢ出力レベルに復帰するのに要する時間は、本実施例のように、デジタル値を介したデジタルフィードバッククランプ方式の場合には、単純に、アナログ領域における黒レベルの電圧復帰量だけでは決定し得ない。

そこで、上記復帰時間を速めるためのハイレベル保持時間Δｔの働きについて、次に、説明する。

図６は、ブルーミングによるＯＢレベル変動時の撮像信号のクランプ波形に関して、撮像信号のアナログ値とデジタル値との対応を示したものである。

可変増幅出力２Ｄ（ＡＤ変換器４６の入力）、ＡＤ変換器４６のデジタル下限値（ゼロ）に対応するボトム電圧２Ｂに対して、ブルーミングによるＯＢレベル変動により黒沈みが発生した際に、もし、実際のＯＢレベルが、ボトム電圧２Ｂを下回ると結果は全てゼロとなりアナログ電圧を正しくデジタル値で表現できない。

すなわち、ＣＣＤのブルーミングが解消した直後、撮像信号が正しいＯＢ出力レベルに復帰する際に、復帰量（ＶＳＡＴ−ΔＶ）がボトム電圧２Ｂを下回った分だけ減じられて、復帰量（ＶＳＡＴ−ΔＶ）が正しくフィードバックできない。このことは、復帰の大きな阻害要因となる。

勿論、復帰量（ＶＳＡＴ−ΔＶ）がボトム電圧２Ｂを下回ることがないようにΔＶを大きめに設定することで回避する方法も考えられる。しかし、ＡＤ変換器４６のフルレンジ（トップ電圧２Ａ−ボトム電圧２Ｂ）を超えて設定することはできないので、たとえば、可変増幅器４５の増幅度が高くＶＳＡＴがＡＤ変換器４６のフルレンジを越えるような場合には対応できない。

そこで、本実施例においては、上述したように、制御回路５５の出力すなわち黒レベル異常検出回路６１の出力１Ｊが、ブルーミング現象が解消して本来のＯＢレベルに戻ったの後も所定時間Δｔだけ余計にハイレベルを保持することにより黒レベル目標値２を持続させて、復帰量をＶＳＡＴと為し、この間、意図的に、本来の復帰量（ＶＳＡＴ−ΔＶ）に対してΔＶだけ復帰量を増量することで、ボトム電圧２Ｂを下回るのを回避させる手段を講じている。

そして、所定時間Δｔを適切に設定することで復帰量を加減して、クランプ後の撮像信号が正しいＯＢ出力レベルに復帰するのに要する時間も大幅に短縮することができる。

具体的な数値を当て嵌めて、その効果の一例を説明すると、ＡＤ変換器４６が１２ビット変換器でフルレンジ４０９６ＬＳＢ、復帰量（ＶＳＡＴ−ΔＶ）、ΔＶおよびＶＳＡＴのデジタル換算値が、それぞれ、フルレンジの２０％（８１９ＬＳＢ）、８０％（３２７７ＬＳＢ）、１００％（４０９６ＬＳＢ）黒レベル目標値１が１２８ＬＳＢである場合、黒レベル目標値２は３４０５ＬＳＢ（＝黒レベル目標値１＋ΔＶ）となる。

このとき、ブルーミング現象によって、本来のＯＢレベルが最大でＶＳＡＴまで浮き上がると、黒レベル目標値２（３４０５ＬＳＢ）を基準にクランプ収束した結果により、ここからＶＳＡＴだけ下がったところに本来のＯＢレベルがくる。

すなわち、−６９１ＬＳＢ（＝３４０５ＬＳＢ―４０９６ＬＳＢ）。

ところが、実際は、ブルーミング現象が解消して本来のＯＢレベルに戻ったの直後に、直ちに、黒レベル目標値１に切り換えた場合には、本来のＯＢレベルは上記の−６９１ＬＳＢではなく０ＬＳＢでデジタル表現されて、復帰量は８１９ＬＳＢ（＝ＶＳＡＴ−ΔＶ）ではなく、この分６９１ＬＳＢが減じられた１２８ＬＳＢ（黒レベル目標値１）となり、フィードバック量が本来の約１５％に減速されて、著しく復帰時間が伸びる結果となる。

一方、本来のＯＢレベルに戻った後も所定時間Δｔだけ、黒レベル目標値２を保持した場合には、この間、復帰量は８１９ＬＳＢ（＝ＶＳＡＴ−ΔＶ）ではなく、これにΔＶ（３２７７ＬＳＢ）だけ加算された３４０５ＬＳＢ（黒レベル目標値２）となり、フィードバック量が本来の約４１６％に加速されて、急速に黒沈み状態から引き上げられる。Δｔを長く取りすぎると、今度は、大きく黒浮き状態に転ずることになるので、ＯＢ電圧レベルがボトム電圧２Ｂ以上に復帰するのに最低限必要な期間に設定されることが望ましい（数Ｈから数十Ｈ）。

なお、クランプの基本的な動作を簡略に説明するために、本実施例では、可変増幅器４５のゲインを１倍の扱いとしたが、可変増幅器４５のゲイン設定によってオフセット加算回路４３におけるオフセット補正量がゲイン倍されることを考えれば、適切なΔＶおよびΔｔがゲイン設定値を考慮して決定されることは言うまでもない。

なお、本発明の第１、第２の実施例においては、従来例における装置構成と対比するために、従来例の装置構成をベースに、撮像素子、ＣＤＳ回路、オフセット加算器、ゲイン可変増幅器の順番で信号処理の構成を成した一例を説明しているが、本発明の、オフセット加算器へのオフセット加算器を制限する、即ち、撮像手段の素子ばらつきや温度特性および増幅手段による変動量をおよそ逸脱する負帰還信号に対して帰還制限を行うという主旨に基づけば、必ずしも、順番は上記の構成に限定されるものではない。

また、本発明の第１、第２の実施例においては、黒レベルの異常を検知した際に、通常状態から切り換える黒レベルの基準電圧あるいは目標値を唯一つ設定した場合について説明しているが、本発明の、光学的黒レベルの異常検出手段の結果に基づいて前記光学的黒レベルの基準となる目標レベルを切り換えるという主旨に基づけば、切り換える黒レベルの基準電圧あるいは目標値は、必ずしも、唯一つに限定されるものではない。たとえば、光学的黒レベルの異常検出手段の多値判断に基づいて、段階的に、複数の異なる基準電圧あるいは目標値を用意しておき、これらのいずれか切り換えるようにしても良い。

本発明の第１の実施例の構成ブロック図である。 本実施例の第１の実施例の動作を説明する各部動作波形を示す図である。 本実施例の第１の実施例の動作を説明する各部動作波形を示す図である。 本発明の第２の実施例の構成ブロック図である。 本実施例の第２の実施例の動作を説明する各部動作波形を示す図である。 本実施例の第２の実施例の動作を説明する各部動作波形を示す図である。 従来例の構成ブロック図である。 従来例の通常の動作を説明する各部動作波形を示す図である。 従来例の問題発生時の動作を説明する各部動作波形を示す図である。

符号の説明

１ ＣＣＤ
２ ＣＤＳ回路
３、２１ オフセット加算回路
４ 可変増幅器
５ 基準電圧ＶＲＥＦ
６ 積分増幅器
８ 基準電圧ＶＲＥＦ１
９ 基準電圧ＶＲＥＦ２
１０ セレクタ
１２、１４ 比較器
１７、１９、２０ サンプルホールド回路
２３ ＯＢクランプパルス
２４ ブランキングパルス
２６ 不図示の不図示の画像処理・記録・表示回路
４０ ＣＣＤ
４１ ＣＤＳ回路
４２ 基準電圧ＶＲＥＦ
４３ オフセット加算回路
４４ バッファ回路
４５ 可変増幅器
４６ Ａ／Ｄ変換器
４８ コンデンサ
４９ 電流ＤＡＣ（Ｄ／Ａ変換器）
５０ ＯＢクランプパルス
５２ デジタル演算回路
５６ セレクタ
５７ ブランキングパルス
５８ 黒レベル目標値１
５９ 黒レベル目標値２
６０ 不図示の不図示の画像処理・記録・表示回路
６１ 黒レベル異常検出回路

Claims (8)

1. 被写体を撮像素子上に光学的に結像する結像手段と、前記被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子による光電変換後の電気信号に対して所定の直流電圧を加算するオフセット加算手段と、所定ゲインあるいは可変ゲインで増幅する増幅手段と、前記オフセット加算手段によるオフセット加算処理後および前記増幅手段による増幅後の撮像信号に対して前記撮像信号に含まれる光学的黒レベルをサンプルホールドするサンプルホールド手段と、前記サンプルホールド手段により保持された光学的黒レベルと基準の目標電圧との誤差信号を検出する誤差検出手段を有し、前記誤差信号を前記オフセット加算手段により前記撮像手段による光電変換後の電気信号から減算するための負帰還信号と為すことで、保持された光学的黒レベルを前記目標電圧にクランプする撮像装置において、
   前記光学的黒レベルの異常を検出する検出手段を有し、前記検出手段の結果に基づいて前記光学的黒レベルの基準となる目標電圧を切り換えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記誤差検出手段は、前記撮像手段に含まれる光学的黒レベルの変動に対して、所定の積分時定数を持って誤差の検出を行うことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記光学的黒レベルの異常検出手段は、前記撮像素子のばらつきや温度特性および増幅手段による変動量をおよそ逸脱する黒レベル信号に対して異常検出を行うことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 前記光学的黒レベルの基準となる目標電圧は、光学的黒レベルの異常検出手段により異常検出が為された場合に、本来の光学的黒レベルの基準となる目標電圧よりも高い値に設定変更が為され、前記異常検出手段による異常検出が解消された後に、本来の光学的黒レベルの基準となる目標電圧に復帰することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
5. 被写体を撮像素子上に光学的に結像する結像手段と、前記被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子による光電変換後の電気信号に対して、所定の直流電圧を加算するオフセット加算手段と、所定ゲインあるいは可変ゲインで増幅する増幅手段と、前記オフセット加算手段によるオフセット加算処理後および前記増幅手段による増幅後のアナログ撮像信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換手段と、前記ＡＤ変換手段により得られたデジタル信号に含まれる光学的黒レベルを抽出する黒レベル抽出手段と、前記黒レベル抽出手段により出力された黒レベルと基準の目標値との誤差信号を検出する誤差検出手段を有し、前記誤差信号を前記オフセット加算手段により前記撮像手段による光電変換後の電気信号から減算するための負帰還信号と為すことで、保持された光学的黒レベルを前記黒レベル目標値にクランプする撮像装置において、
   前記光学的黒レベルの異常を検出する検出手段を有し、前記検出手段の結果に基づいて前記光学的黒レベルの基準となる黒レベル目標値を切り換えることを特徴とする撮像装置。
6. 前記誤差検出手段は、前記撮像手段に含まれる光学的黒レベルの変動に対して、所定の積分時定数を持って誤差の検出を行うことを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
7. 前記光学的黒レベルの異常検出手段は、前記撮像素子のばらつきや温度特性および増幅手段による変動量をおよそ逸脱する黒レベル信号に対して異常検出を行うことを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
8. 前記光学的黒レベルの基準となる黒レベル目標値は、光学的黒レベルの異常検出手段により異常検出が為された場合に、本来の光学的黒レベルの基準となる目標値よりも高い値に設定変更が為され、前記異常検出手段による異常検出が解消されると、所定時間のクランプ動作を継続した後に、本来の光学的黒レベルの基準となる黒レベル目標値に復帰することを特徴とする請求項５記載の撮像装置。

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