JP5737924B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関する。

固体撮像素子は、電荷転送型固体撮像素子と、Ｘ−Ｙアドレス型固体撮像素子に大別される。電荷転送型固体撮像素子は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサに代表される。Ｘ−Ｙアドレス型固体撮像素子は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサに代表される。そして、近年、後者の固体撮像素子、例えばＣＭＯＳイメージセンサは、特に、携帯電話等のモバイル機器向けの低消費電力カメラモジュールや、高感度の電子スチルカメラに搭載され用いられている。また、ＣＭＯＳイメージセンサでは画素ごとに電荷を信号出力に変換するためのアクティブ素子を用いることが特徴である。

しかし、画素ごとの閾値ばらつきやリセット時の熱ノイズが存在するため、画像の固定パターンノイズやランダムノイズが発生し、画像の品質を向上させる際の障害となっている。これらのノイズを取り除くために、リセット後のリセットノイズ出力と電荷転送後の出力の差分を求めることで画像信号を読み出すノイズ低減策（ＣＤＳ：Correlated Double Sampling）が提案されている。

しかしながら、撮像素子にＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合、ＣＤＳを行うことによる問題点が存在する。Ｘ-Ｙアドレス型のＣＭＯＳイメージセンサは、各行ごとに信号を読み出す構造になっている。強い光が入射し、フォトダイオードが飽和レベルに近い状態になった場合、電荷を電圧に変換するソースフォロワ（以下、ＳＦ）から出力されるリセット後のリセットノイズ出力と電荷転送後の出力の信号差は大きくなる。特に、ある行で複数のフォトダイオードが飽和するような光が照射された場合、大きく変動したＳＦの出力が、寄生容量を介して列アンプの基準電圧を変動させることがある。基準電圧は全ての列アンプで共通に使用しているため、列アンプの基準電圧の変動は、その行のすべての出力信号に影響を与えることになる。この問題は電荷転送後の出力信号においてのみ発生するため、ＣＤＳを行うことによって強い光が被写体に存在する場合、特定行の画像信号値が低下し、黒い帯が発生する可能性がある。

この問題を回避する方法として、信号処理時のＯＢクランプの補正係数を変更する方法が知られている。ＯＢ（オプティカルブラック）とは受光画素部の中で遮光されており、入射光に依存しない画素出力のことを表す。前記方式は、行全体がオフセット値を持って変動する特性がある点に着目して、後段の信号処理で補正する方法である。具体的にはＯＢクランプ処理にて補正を行う。この処理はアナログ信号をＡＤ変換する際に、ＯＢの電圧値を予め設定した基準値になるようにオフセット値を加算するものである。ＯＢ画素部は遮光されているため外光の影響で出力電圧が変化することは無いが、温度等の環境の変化に伴い変動することがある。そのため、ＯＢ画素部をある値に置き換えて基準とするためには、前述のオフセット値も環境の変化に伴いフィードバックする必要がある。このフィードバック制御をＯＢクランプという。

例えば、ＯＢ画素部の電圧値と目標値との差分がＳとしたら、Ｓに補正係数を掛けたものをオフセット値として加算する。次の読み出しで（電圧値＋オフセット値）と目標値の差分に補正係数をかけたものを更にオフセット値に加算する。これを繰り返すことでオフセット値が適正に近づき、（電圧値＋オフセット値）≒目標値となる。ここで、補正係数が大きいほど、オフセット値が適正に早く近づくが、ＯＢ画素部にノイズが発生した際に、その影響を受けやすくなる。黒い帯が発生したら、開口部と同じ量の変動がＯＢ画素部でも発生しているため、予めＯＢクランプの補正係数を上げることで、変動量をＯＢ画素部のオフセット値へ加算し、目標値へ早く収束させることができ、開口部を読み出すときに黒い帯の影響を受け難くなる。

しかしながら、この方法は、読み出し行のＯＢ画素部の画素数と補正係数の上限によって補正の可否が決まる。ＯＢ画素部の画素が少なかったり、補正係数が上げられない場合は、開口部の読み出し時に目標値に黒レベルを合わせたりすることが出来ず、黒い帯が残ることもある。

例えば、被写体の光学像を電気信号に変換して撮像信号として出力するとともに、光学的黒領域から得られる電気信号を撮像信号として出力する撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２１７２６２号公報

ＯＢクランプの補正係数を上げることは、黒い帯を軽減するのに有効であるが、その反面、ＯＢ画素部が暗電流の影響を受けた際に、暗電流に対してＯＢクランプをするため、補正係数を上げた際には、より暗電流の影響が現れやすくなる。特に、黒い帯が目立つのは高感度動作をしているときが多く、常にＯＢクランプの補正係数を高くすることはＯＢ画素部のノイズの影響で画質を低下させやすいという課題がある。

本発明は、上記の課題、すなわち、高輝度時の画像信号の出力低下を防止し、高輝度画素と同時に読み出される同一行画素の出力変動を防止することを目的とする。

本発明の撮像装置は、２次元行列状に配置された開口された複数の有効画素及び遮光された複数の遮光画素を有し、各画素が光学像を電気信号に変換する画素アレイ部と、前記遮光画素の信号と目標値との差分に対応する補正値を前記有効画素の信号に加算するクランプ回路と、前記クランプ回路の出力信号を信号処理する画像信号処理回路とを有し、前記画像信号処理回路は、前記画素アレイ部の同一行の画素の信号の平均値を算出する平均化部と、前記平均値を複数行にわたって積算することにより積算値を算出する積算部と、前記平均化部により算出された所定の行における平均値と、前記積算部により算出された積算値との差分を算出する差分算出部と、前記差分算出部により算出された差分と第１の閾値とを比較する第１の比較部と、前記差分が前記第１の閾値より大きいときには、次回の撮影における前記目標値を変更する目標値変更部と、前記差分算出部により算出された差分と前記第１の閾値より小さい第２の閾値とを比較する第２の比較部と、前記差分が前記第２の閾値より大きいときには、前記差分算出部により算出された差分を基に、前記所定の行の前記有効画素の信号を補正する補正部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、高輝度時の画像信号の出力低下を防止し、高輝度画素と同時に読み出される同一行画素の出力変動を防止することが出来る。

本発明の実施形態に係わる撮像装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係わる撮像素子の構成を示す構成図である。 本発明の実施形態に係わる撮像素子の内部回路示す回路ブロック図である。 本発明の実施形態に係わるクランプ回路のブロック図である。 高輝度の被写体を撮影した際の模式図である。 本発明の第１の実施形態におけるフローチャートである。 画像信号補正の効果をあらわした模式図である。 画像信号補正の効果をあらわした模式図である。 本発明の第２の実施形態におけるフローチャートである。 本発明の第３の実施形態におけるフローチャートである。 本発明の第４の実施形態におけるフローチャートである。 本発明の第５の実施形態におけるフローチャートである。 本発明の第６の実施形態におけるフローチャートである。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による撮像装置の構成例を示すブロック図であり、撮像装置の例としてデジタルスチルカメラの構成例を示す。レンズ１０１は、被写体からの光学像（被写体像）を、メカシャッタ１０３を介して固体撮像素子１０５に結像させるレンズ群である。このレンズ１０１は、レンズ駆動部１０２によって駆動制御され、例えば、ズーム、フォーカス、絞り等が調整される。メカシャッタ１０３は、撮像素子１０５を所定時間露光した後、遮光する機能を有する。このメカシャッタ１０３は、シャッタ駆動部１０４によって駆動制御される。撮像素子１０５は、レンズ１０１から入力された光学像を電気信号の画像に変換する。例えばＣＭＯＳイメージセンサに代表されるＸ−Ｙアドレス型固体撮像素子である。撮像素子１０５は、被写体を撮像し、被写体像に基づくアナログ信号の画像を生成する。撮像素子１０５により撮像されたアナログ信号の画像（画像信号）は、ＡＤ変換部１０６に出力される。

ＡＤ変換部１０６は、撮像素子１０５より出力されたアナログ信号をＴＧ１０８から出力されるタイミング信号に基づくタイミングで、デジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換手段である。ここで、ＡＤ変換部１０６には、相関二重サンプリングを行うＣＤＳ回路や、ゲイン調整を行うＰＧＡ回路、ＡＤ変換処理を行う際に、アナログ信号を予め決めておいた値を基準としたデジタル値に変換するＯＢクランプ回路も含まれている。ＡＤ変換部１０６で変換処理されたデジタル信号は、画像信号処理回路１０７に出力される。画像信号処理回路１０７は、ＡＤ変換部１０６の出力信号を信号処理する。具体的に、画像信号処理回路１０７は、画像信号処理として、例えば、各種の補正処理、画像データの圧縮処理などを行う。ＴＧ１０８は、撮像素子１０５、ＡＤ変換部１０６、画像信号処理回路１０７に対して、駆動するためのタイミング信号を出力するタイミングジェネレータである。このＴＧ１０８から出力される各種のタイミング信号は、全体制御演算部１１１から供給される基準クロック信号に基づくものである。

第１のメモリ部１０９は、画像信号処理回路１０７で処理された画像データや演算結果等を一時的に記憶する。全体制御演算部１１１は、デジタルカメラ全体の制御と各種の演算を行う。また、全体制御演算部１１１は、必要に応じて、デジタルカメラのシステム設定情報等や処理プログラムを第２のメモリ部１１０から読み出す。記録媒体制御Ｉ／Ｆ（インターフェース）部１１２は、記録媒体１１３に対する画像データの記録又は読出しを行う。表示部１１４は、画像データに基づく画像の表示を行う。記録媒体１１３は、例えば、半導体メモリからなるメモリカード等の着脱可能な記憶媒体である。外部Ｉ／Ｆ部１１５は、外部のコンピュータ１１６等と通信を行うためのインターフェースである。操作部１１７は、ユーザーが、デジタルカメラを起動させる際や、露出条件、ズーム位置、駆動モード等のデジタルカメラのシステム設定情報などを変更する際に操作されるものである。そして、操作部１１７は、ユーザーからデジタルカメラのシステム設定情報の変更に係る変更情報が入力されるたびに、その変更情報を全体制御演算部１１１へ入力する。この操作部１１７は、例えば、電源スイッチ、シャッタボタン、モード切り換えスイッチ、操作入力群等を含むものである。

図２は、ＣＭＯＳイメージセンサに代表されるＸ−Ｙアドレス型撮像素子１０５の構成を示すブロック図である。固体撮像素子１０５は、画素アレイ部２０１に加えて、読出し行選択回路２０２、列信号処理回路２０６、読出し列選択回路２０７が半導体基板（チップ）２００上に形成された構成となっている。ただし、必ずしも上記周辺回路の構成に限定されているわけではなく、例えば、ＡＤ変換部１０６が半導体基板２００内に配した構成を採ることも可能である。画素アレイ部２０１は、開口部２０４とＯＢ画素部２０５が２次元行列状（マトリクス状）に配置され、各画素が光学像を電気信号に変換する。開口部２０４は、画素ごとに所定のカラーコーディングを持つカラーフィルタが形成され、開口された複数の有効画素を有する。開口部２０４は、レンズ１０１から光を受光する光を光電変換して電気信号として出力する。ＯＢ画素部２０５は、遮光された複数の遮光画素を有し、後段の画像処理で、画像の黒基準を決める際に使用される。

読出し行選択回路２０２は撮像素子１０５から読出し行を選択する。読出し列選択回路２０７は、垂直信号線２０８の出力信号を列毎に選択することで、選択された画素アレイ部２０１の出力信号を列信号処理回路２０６から出力する。また、列信号処理回路２０６は読出し回路も有しており、画素アレイ部２０１の信号レベルとリセットレベルを出力する。信号を順次読み出す場合には読出し行選択回路２０２より順次一つずつ行を選択すると共に、一つの行が選択されている間、読出し列選択回路２０７により順次一つずつ列を選択する。そして、画素アレイ部２０１の信号を１画素ずつ即座に且つ順次読出し回路を含む列信号処理回路２０６に読出していく。

図３は、画素アレイ部２０１内の回路構成の一例を示す回路図である。ここでは、所定の行における１つの画素に関して例示する。画素３００は、光電変換素子、例えばフォトダイオード３０１に加えて、例えば転送トランジスタ３０２、リセットトランジスタ３０３、選択トランジスタ３０４、及び増幅トランジスタ３０５の４つのトランジスタを有する画素回路となっている。ここでは、これらトランジスタ３０２〜３０５として、例えばＮチャネルのＭＯＳトランジスタを用いている。転送トランジスタ３０２は、フォトダイオード３０１のカソードとフローティングディフュージョン部（以下、「ＦＤ部」と記す）３０６の間に接続されるとともに、転送線３１０にゲートが接続されている。そして、転送トランジスタ３０２は、ゲートに転送線３１０を介して転送パルスＴＲが与えられることでオン状態となり、フォトダイオード３０１で光電変換され、蓄積された信号電荷（ここでは、電子）をＦＤ部３０６に転送する。

リセットトランジスタ３０３は、電源電位ＶＤＤ３０７にドレインが、ＦＤ部３０６にソースが、リセット線３０９にゲートがそれぞれ接続されている。そして、リセットトランジスタ３０３は、フォトダイオード３０１からＦＤ部３０６への信号電荷の転送に先立って、ゲートにリセット線３０９を介してリセットパルスＲＳＴが与えられることで導通状態となってＦＤ部３０６の電位を電源電位ＶＤＤにリセットする。

増幅トランジスタ３０５は、ＦＤ部３０６にゲートが、選択トランジスタ３０４のソースにドレインが、垂直信号線３１１にソースがそれぞれ接続されている。増幅トランジスタ３０５は、リセットトランジスタ３０３によってリセットした後のＦＤ部３０６の電位をリセットレベルとして垂直信号線３１１に出力する。さらに、増幅トランジスタ３０５は、転送トランジスタ３０２によって信号電荷を転送した後のＦＤ部３０６の電位を信号レベルとして垂直信号線３１１に出力する。

選択トランジスタ３０４は、選択信号線３０８がゲートに、電源電位ＶＤＤ３０７にドレインが、増幅トランジスタ３０５のドレインにソースがそれぞれ接続されたソースフォロア構成となる。そして、選択トランジスタ３０４は、ゲートに選択信号線３０８を介して選択パルスＳＥＬが与えられることで導通状態となり、増幅トランジスタ３０５の出力を垂直信号線３１１に出力することによって画素３００を選択することが出来る。また、この選択トランジスタ３０４については、増幅トランジスタ３０５のソースと垂直信号線３１１間に接続した構成を採ることも可能である。

垂直信号線３１１は、各列に配置された複数の画素３００と容量３１３を介して一つの列アンプ３１４に接続されている。読出し列選択回路２０７によって選択された画素の出力を垂直信号線３１１から列アンプ３１４へ入力する。列アンプ３１４は、垂直信号線３１１から入力された電圧を垂直出力線３１１から入力された電圧を増幅して出力する。その際、垂直信号線３１１からの電圧と、列アンプ３１４の基準電圧ＶＲＥＦ３１２との差分電圧が、容量３１３、容量３１４により決められる増幅率に基づいて増幅され、出力される。

３１８はＮ信号を記憶するサンプルホールド回路（以下、Ｓ/Ｈ（Ｎ））であり、３１９はＳ信号を記憶するサンプルホールド回路（以下、Ｓ/Ｈ（Ｓ））である。３１６はＳ/Ｈ（Ｎ）３１８への読み出し期間を決定する信号線、３１７はＳ/Ｈ（Ｓ）３１９への読出し期間を決定する信号線である。また、ＦＤ部３０６及びＳＦを複数のフォトダイオード３０１で共有する構造においても、本実施形態の動作を行うことで、同様の効果を得ることができる。初期状態では、転送トランジスタ３０２、リセットトランジスタ３０３、選択トランジスタ３０４はオフの状態である。また、フォトダイオード３０１、ＦＤ部３０６は電源電位ＶＤＤと同電位である。

通常は光電変換処理された信号に暗電流が加わった信号が出力されるため、受光せずに暗電流のみの信号も別途読み出し、それらを減算することで求めたい光電変換信号のみを抽出する目的で行う。撮影動作が開始され、フォトダイオード３０１に光が入射されると、電気信号が発生し、蓄積を開始する。撮影動作が開始され、フォトダイオード３０１に光が入射されると、電気信号が発生し、蓄積を開始する。

（Ｎ信号の読み出し）
１度目は、リセットトランジスタ３０３をオンし、ＦＤ部３０６を電源電位ＶＤＤと同電位にした後に、リセットトランジスタ３０３をオフした状態で、選択トランジスタ３０４をオンにして、Ｎ信号の読み出しを行う。このとき、暗電流の影響を受けて電圧が変動すると、その変動分が加算されて出力される。その電圧が容量３１３を介して列アンプ３１４へ印加され、基準電圧ＶＲＥＦ３１２との差分が容量３１３、容量３１５によって決められた増幅率で増幅されて出力される。この出力されたＮ信号を、信号ＰＴＮのハイレベル期間にＳ/Ｈ（Ｎ）３１８に記憶する。

（Ｓ信号の読み出し）
その後、リセットトランジスタ３０３をオフにした状態で、選択トランジスタ３０４をオンにして、信号の読み出しを行う。このとき、撮像素子１０５の画素アレイ部２０１に入射した光は、フォトダイオード３０１によって光電変換される。予め決められた蓄積時間を経過すると転送トランジスタ３０２がオンして、フォトダイオード３０１の電荷はＦＤ部３０６へ転送され、転送トランジスタ３０２はオフになる。そして、選択トランジスタ３０４がオンすると、ＦＤ部３０６の電圧に応じて増幅用トランジスタ３０５から、垂直出力線３１１へ電圧が印加される。また、１度目のＮ信号読み出しで暗電流による変動があった場合、２度目のＳ信号読み出しでも同様の変動が発生し、読み出し信号に加算される。その電圧が容量３１３を介して列アンプ３１４へ印加され、基準電圧ＶＲＥＦ３１２との差分が容量３１３、容量３１５によって決められた増幅率で増幅されて出力される。この出力されたＳ信号を、信号ＰＴＳがハイレベル期間中にＳ／Ｈ（Ｓ）３１９に記憶する。

なお、ここでは、画素３００の回路構成として、４つのトランジスタ３０２〜３０５を有する回路構成のものを例に挙げて説明したが、４トランジスタ構成のものに限られるものではない。増幅トランジスタ３０４を選択トランジスタとして兼用した３トランジスタ構成のものでも良い。また、ＦＤ部３０６及びＳＦを複数のフォトダイオード３０１で共有する構造においても、本実施形態の動作を行うことで、同様の効果を得ることができる。

次に、高輝度画素と同時に読み出される同一行画素の出力が変動する問題に関して説明する。すでに述べたようにＮ信号はリセット電圧に依存した値を出力するため、フォトダイオード３０１の影響を受けず、被写体の輝度に依存しないＮ信号を得ることができる。一方で、読み出した画素のＳ信号は被写体の輝度に依存する。そのため、被写体の輝度が高い場合、直前に読み出しているＮ信号との信号差が大きくなり、増幅トランジスタ３０５の出力が短時間で大きく変動することになる。増幅トランジスタ３０５の出力の急峻な変動は、列アンプ３１４の入力部の寄生容量３２０を介して、基準電圧ＶＲＥＦ３１２に影響を与える。ここで、基準電圧ＶＲＥＦ３１２は全ての列アンプ３１４で共通に使用しているため、所定の画素３００において発生した基準電圧ＶＲＥＦ３１２の変動は、行全体のＳ信号に影響を与えてしまう。上述したように画像信号は、Ｓ信号とＮ信号の差分を取ることで得ることができるが、基準電圧ＶＲＥＦ３１２の変動はＳ信号にのみ影響を与えるため、図５に示すように、Ｓ信号とＮ信号の差分として得られる画像信号値は、本来の値とは異なったものとなる。２０５はＯＢ画素部、５０１は正常部、５０２は高輝度部、５０３は異常部である。

図４は、本実施形態におけるＡＤ変換部１０６内のＯＢクランプ回路の構成例を示す。ＯＢクランプ回路は、図４のように構成されている。Ｓ／Ｈ部４０１は、撮像素子１０５の出力信号であるＳ信号とＮ信号を、決められたタイミングでサンプルホールドして信号値を読み出す。ＰＧＡ部４０２は、撮像素子１０５の出力感度ばらつきの補正や、撮像装置の感度設定を切り換える為のゲイン変換手段であるが、以降、本実施形態を説明するにあたり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。Ａ／Ｄ変換部４０３は、ＰＧＡ部４０２から増幅出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。ＯＢ補正部４０４では、目標値とＯＢ信号の差分を出力する。ここで、ＯＢの目標値１１４は、セレクタ４０５によって選択される。セレクタ４０５は、後述する後段の画像信号処理回路１０７においてＯＢ信号の変動を検出した結果から、目標値１１４を決定する。演算部４０７は、ＯＢ補正部４０４より入力された信号に補正係数を乗算した補正値を出力する。ここで、補正係数は１未満でなければ、ＯＢ信号は収束しない。Ｄ／Ａ変換部４０８は、演算部４０７からのデジタル入力信号をアナログ信号に変換する。バッファ部４０９は、Ｄ／Ａ変換部４０８より出力されたアナログ信号を電流増幅して、Ｓ／Ｈ部４０１の出力に加算することによりフィードバックする。このアナログ信号は、演算部４０７により求められた補正値が電圧に変換されたものである。

次に、ＯＢクランプの動作について説明する。撮像素子１０５より出力されたＯＢ画素部２０５のＳ信号とＮ信号は、Ｓ／Ｈ部４０１に入力されて差動増幅し、ＯＢ信号として出力する。このとき、バッファ部４０９からの入力信号を、Ｓ信号に加算して差動増幅処理を行う。その結果は、ＰＧＡ部４０２によって所定のゲイン倍された後、Ａ／Ｄ変換部４０３によってデジタル信号に変換される。次に、ＯＢ補正部４０４は、目標値とＯＢ信号との差分を求める。その差分値に対して、演算部４０７で補正係数を乗算し、補正値を決定する。補正値は、Ｄ／Ａ変換部４０８でアナログ信号に変換され、バッファ部４０９で電流増幅される。増幅された信号は、Ｓ／Ｈ部４０１でＳ信号に加算される。ＯＢ画素部２０５の読出しが終わると、開口部２０４の読出しを行う。開口部２０４の読出しでは、Ｓ／Ｈ部４０１からＡ／Ｄ変換部４０３までの動作はＯＢ画素部２０５と同様である。ＯＢ補正部４０４では、目標値との減算処理を行わず、演算部４０７でも補正量を更新せず、ＯＢ画素部２０５の最後の画素で求められた補正量をそのまま使用する。以上のように、ＯＢクランプ回路は、ＯＢ画素部２０５の遮光画素の信号と目標値１１４との差分に対応する補正値を開口部２０４の有効画素の信号に加算する。

図６は、本実施形態における動画モードのような連続動作を行う駆動モード時に、画像信号処理回路１０７において画像信号の変動を検出し、画像信号の変動による撮影画像への影響を軽減する流れを示す。

図６の記号はそれぞれ、以下の意味である。
ＨＯＢ（ｎ）:ｎ行目の遮光画素の信号の平均値
ΣＯＢ（Ｋ）:Ｋ行目までの少なくとも１行以上の平均値の積算値
ＴＨ１:第１の閾値
ＴＨ２:第２の閾値
ＯＢＣ１：ＯＢレベルの第１の目標値
ＯＢＣ２：ＯＢレベルの第２の目標値
（ＯＢＣ１＜ＯＢＣ２）

撮影が開始し（ステップＳ１０１）、ＯＢレベルの目標値はセレクタ４０５によって第１の目標値ＯＢＣ１に設定される（Ｓ１０２）。必要な露光が行われた後、各行の画像信号値を行ごとに順次取得する（ステップＳ１０３）。次に、取り込んだ画像信号を、ＡＤ変換部１０６を用いてデジタル信号に変換する。その後、画像信号処理回路１０７の平均化部は、画素アレイ部２０１の同一行のＯＢ画素部２０５の遮光画素の信号の平均化を行い、平均値ＨＯＢ（ｎ）を算出する（ステップＳ１０４）。次に、画像信号処理回路１０７の差分算出部は、所定のｎ行目における平均値ＨＯＢ（ｎ）と積算値ΣＯＢ（ｎ−１）の差分を算出する（ステップＳ１０５）。次に、画像信号処理回路１０７の第１の比較部は、平均値ＨＯＢ（ｎ）と積算値ΣＯＢ（ｎ−１）の差分と、第１の閾値ＴＨ１とを比較する（ステップＳ１０５）。平均値ＨＯＢ（ｎ）と積算値ΣＯＢ（ｎ−１）の差分は注目行における信号値の変動量を表しており、その変動量が所定量以下あるいは以上かどうか各行において判別することで、画素信号の変動を検出することになる。画像信号処理回路１０７の目標値変更部は、比較した結果、平均値ＨＯＢ（ｎ）と積算値ΣＯＢ（ｎ−１）
の差分が第１の閾値ＴＨ１より大きい場合、第１の閾値ＴＨ１より大きい変動があったことを、メモリ部１０９に記憶させる。全体制御演算部１１１は、メモリ部１０９に記憶された大きい変動があったことを示す情報を基にして、図６に示すように、ＴＧ１０８にＯＢレベルの目標値を第１の目標値ＯＢＣ１から第２の目標値ＯＢＣ２へ切り換えるよう設定する（ステップＳ１０６）。第２の目標値ＯＢＣ２は、第１の目標値ＯＢＣ１より大きい。すなわち、ＯＢクランプ回路の目標値が大きくなるように目標値が変更される。次回の撮影時には、ＴＧ１０８からセレクタ４０５へ設定を行い、セレクタ４０５はＯＢレベルの目標値を切り換える。また、画像信号処理回路１０７の第２の比較部は、算出した平均値ＨＯＢ（ｎ）と積算値ΣＯＢ（ｎ−１）の差分と、第２の閾値ＴＨ２とを比較する（
ステップＳ１０７）。画像信号処理回路１０７の補正部は、比較した結果、上記の差分が第２の閾値ＴＨ２より大きかった場合、注目行の画像信号は基準電圧ＶＲＥＦの変動の影響を受けていると判断し、画像信号値の補正を行う（ステップＳ１０８）。具体的には、平均値ＨＯＢ（ｎ）と積算値ΣＯＢ（ｎ−１）の差を用いた次式（１）で表される補正値
を、注目行の有効画素の画像信号値に加算する。ここで、α及びβは定数である。
（補正値）＝α×（ＨＯＢ（ｎ）−ΣＯＢ（ｎ−１））＋β （１）

すなわち、画像信号処理回路１０７の補正部は、上記の差分を基に、所定のｎ行目の開口部２０４の有効画素の信号を補正する。この補正によって、画像信号値の変動を軽減することができる。一方で、第２の閾値ＴＨ２との比較の結果、基準電圧Ｖｒｅｆの変動の影響を受けてないと判断された場合、ステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０９では、画像信号処理回路１０７の積算部は、算出した平均値ＨＯＢ（ｎ）と積算値ΣＯＢ（ｎ−
１）から、次の行の変動検出に使用する平均値の積算値ΣＯＢ（ｎ）を算出する。具体的
には、画像信号処理回路１０７の積算部は、平均値を複数行にわたって積算することにより積算値ΣＯＢ（ｎ）を算出する。そして、上記の検出・補正動作を実施した画像信号が
画像信号処理回路１０７より出力される（ステップＳ１１０）。これら、ステップＳ１０３〜ステップＳ１１０の動作を各行ごとに順次実行し（ステップＳ１１１）、検出・補正動作を必要とするすべての行で検出・補正動作を実行した後に撮影終了となる（ステップＳ１１２）。

次に、２つの閾値ＴＨ１，ＴＨ２と２つのＯＢレベルの目標値ＯＢＣ１、ＯＢＣ２を用いることの効果に関して説明する。図７（Ａ）において、７００は信号処理補正前の画像、７０１はダイナミックレンジ、７０２は有効画素のダイナミックレンジ、７０３はＯＢ部の変動、７０４は出力変動である。７１０は信号処理補正後の画像、７１１はダイナミックレンジ、７１２は有効画素のダイナミックレンジ、７１３は補正量である。通常であれば、行ごとの出力変動は、ステップＳ１０８における画像信号補正を行うことで低減することができる。しかし、ステップＳ１０８の画像信号補正においては、出力変動が大きいシーンにおいて効果を十分に得ることができない場合がある。ステップＳ１０８の画像信号補正が有効に働かないシーンが存在する。それは、撮像素子１０５内で発生する暗電流ノイズの影響を抑えるため、ＡＤ変換部１０６内でＯＢクランプの動作をする際に、ＯＢ画素部２０５の信号値をある目標値ＯＢＣ１にするＯＢクランプを行うためである。一般的に目標値ＯＢＣ１は、ＡＤ変換部１０６の限られたダイナミックレンジを、画像信号用に広く確保するため、ダイナミックレンジの下限近くに設定することが望ましい。

しかし、ＯＢ画素の信号において、基準電圧ＶＲＥＦ３１２の変動の影響でＯＢＣ１以上の逸脱した出力変動が発生した場合、図７（Ｂ）で示すように、ＡＤ変換部１０６のダイナミックレンジの下限値を下回ってしまう可能性がある。７２０は信号処理補正前の画像、７２１はダイナミックレンジ、７２２は有効画素のダイナミックレンジ、７２３はＯＢ部の変動、７２４は出力変動である。７３０は信号処理補正後の画像、７３１はダイナミックレンジ、７３２は有効画素のダイナミックレンジ、７３３は補正量、７３４は補正残り量である。この場合、ＡＤ変換部１０６からの出力は、下限値でクリップされてしまうため、正常なＯＢ画素部２０５の信号値を取得することができなくなり、画像信号補正の効果が充分に得られない。つまり、ステップＳ１０８における画像信号補正の効果を十分に得るためには、変動を検出するＯＢ画素の変動量を精度良く検出する必要がある。本実施形態の撮像装置においては、第１の閾値ＴＨ１と第２の閾値ＴＨ２の２つの閾値を設けることで、この問題を軽減している。具体的には、第１の閾値ＴＨ１を、第２の閾値ＴＨ２より大きくかつ第１の目標値ＯＢＣ１以下の値に設定する。このように閾値を設定することで、信号変動が小さいシーンにおいては、第２の閾値ＴＨ２との比較によるステップＳ１０８における画像信号補正で信号変動を低減する。そして、信号変動が大きいシーンにおいては、セレクタ４０５によってＯＢレベルの目標値を第２の目標値ＯＢＣ２へ変更することによってＯＢレベルの変動を精度良く検出できる。

その後、図８に示すように、信号補正をすることで信号変動を低減することができる。８００は信号処理補正前の画像、８０１はダイナミックレンジ、８０２は有効画素のダイナミックレンジ、８０３はＯＢ部の出力変動、８０４は出力変動である。これに対し、８１０は信号処理補正後の画像、８１１はダイナミックレンジ、８１２は有効画素のダイナミックレンジ、８１３は補正量である。

ここでは、各行にあるＯＢ画素部２０５の変動を検知する方法に関して例示したが、比較に用いる平均値を求める画素をＯＢ画素部２０５以外の開口部２０４に置き換えてもよい。すなわち、画像信号処理回路１０７の平均化部は、同一行のＯＢ画素部２０５の遮光画素の信号の平均値を算出、又は同一行の開口部２０４の有効画素の信号の平均値を算出する（ステップＳ１０４）。第１の閾値ＴＨ１との比較に用いる平均値として、有効画素を用いた場合、第１の閾値ＴＨ１の値は、ＡＤ変換部１０６のダイナミックレンジ上限近くの値であることが望ましい。また、第１の閾値ＴＨ１と第２の閾値ＴＨ２との比較に用いる平均値は、それぞれ異なる領域から求めてもよい。

以上により、画像出力信号に目標値以上の変動が発生してしまう場合においても、画像出力信号の変動を検出し、目標値を切り換えることにより、同一行の画像信号の変動を精度良く検出し、画像信号補正を行うことで鮮明な画像を得ることが出来る。

（第２の実施形態）
第１の実施形態において、動画記録等の連続する動作モードに関して、画像信号の変動による撮影画像への影響を軽減する基本的な流れを示したが、本発明の第２の実施形態では、静止画撮影のような、連続しない動作モードについて示す。そのため、デジタルカメラにおいて静止画を撮影する際、画像信号の変動は、静止画撮影前の駆動モード例えばＥＶＦ（Electronic View Finder）時に画像信号の変動を検出する。本発明の第２の実施形態での撮像装置の構成、画素構造、画素回路、画像信号に変動を検知した際の画像信号値の補正式等は第１の実施形態と同様である。

図９は、本発明の第２の実施形態による静止画撮影時の画像信号の変動による撮影画像への影響を軽減する流れを示す。画像信号の基本的な検出に関しては第１の実施形態と同様である。撮影が開始されると、ＥＶＦモードで動作が始まる（ステップＳ２０１、ステップＳ２０２）。その際、ＯＢレベルの目標値は第１の目標値ＯＢＣ１が設定されており、必要な露光が行われた後、各行の画像信号値を行ごとに順次取得する（ステップＳ２０３）。その後のステップＳ２０４〜Ｓ２１２の説明は第１の実施形態のステップＳ１０３〜Ｓ１１１と同様であるので省略する。

ＥＶＦ動作中に、撮影ボタンが押されると（ステップＳ２１３）、静止画動作に切り替わる（ステップＳ２１４）。その際、前駆動モードのＥＶＦ動作での画像信号の検出結果から、セレクタ４０５によって目標値ＯＢＣ１又はＯＢＣ２を設定する（ステップＳ２１５）。ＥＶＦ動作時に平均値ＨＯＢ（ｎ）と積算値ΣＯＢ（ｎ−１）の差分が第１の閾値
ＴＨ１より小さい場合は、セレクタ４０５によって、ＯＢレベルの目標値が第１の目標値ＯＢＣ１に設定される。ＥＶＦ動作時に平均値ＨＯＢ（ｎ）と積算値ΣＯＢ（ｎ−１）の
差分が第１の閾値ＴＨ１より大きい場合、つまり第１の閾値ＴＨ１より大きい変動があったと検出された場合はセレクタ４０５によって、ＯＢレベルの目標値が第２の目標値ＯＢＣ２に設定される。

その後、第１の実施形態で示したステップＳ１０３〜Ｓ１１１の動作と同様に、ステップＳ２１６〜Ｓ２２４を各行ごとに順次実行し、検出・補正動作を必要とするすべての行で検出・補正動作を実行し、その後記録される（ステップＳ２２５）。撮影画像が記録された後、続けて、静止画を連射撮影する場合は、ステップＳ２１５に戻り、再度、静止画の撮影の動作が行われる（ステップＳ２２６）。撮影が終わり、電源がオフされた場合は撮影終了となり、電源がオフされない場合は、再びＥＶＦ動作を行う（ステップＳ２２７、ステップＳ２２８）。本実施形態では、静止画動作に切り替わる前の駆動モードをＥＶＦモードとしたが、被写体のピントを合わせるためのＡＦモードや、測光用のＥＦモードであってもよい。

（第３の実施形態）
第１及び第２の実施形態においては、画像信号の変動を検出し、画像信号の変動による撮影画像への影響を軽減するために、ＯＢレベルの目標を切り換えることを例示した。固体撮像素子を用いたデジタルカメラなどの撮像装置は、連続して複数の画像を取得し、動画形式として記憶することができる。その際に、記憶した動画をＴＶモニタ等の汎用機器で画像を鮮明に再生にするためには、ＯＢ画素部以外の有効画素を表現するためのダイナミックレンジを少なくともある程度残さなければならない。そこで、本発明の第３の実施形態では有効画素のダイナミックレンジを確保するためにＯＢレベルの目標値に上限を設けることについて例示する。第３の実施形態での撮像装置の構成、画素構造、画素回路、画像信号に変動を検知した際の画像信号値の補正式等は第１の実施形態と同様である。

図１０は、本発明の第３の実施形態により連続して画像を撮影する場合の流れを示す。撮影を開始し（ステップＳ３０１）、１枚目の画像取得する（ステップＳ３０２）。画像信号処理回路１０７は、取得した画像において、ＯＢレベルの目標値の切り換えが必要か否かを判断するため、上記の差分が第１の閾値ＴＨ１を上回ったかどうかの比較を行う（ステップＳ３０３）。その後、画像信号処理回路１０７は、ＯＢレベルが所定のＡＤレンジ以下に収まっているかどうかを判断する（ステップＳ３０４）。第１の閾値ＴＨ１より大きい変動があり、かつ現在のＯＢレベルが所定のＡＤレンジ以下であった場合、次の撮影動作において、ＯＢ画素部２０５の目標レベルをセレクタ４０５によって切り換える動作を行う（ステップＳ３０５）。その後、画像の取得が終了する（ステップＳ３０６）。そして、連続して撮影される画像において、撮影画終了するまで逐次ステップＳ３０２からステップＳ３０６の動作を行う（ステップＳ３０７、Ｓ３０８）。この動作を行うことで、変動が第１の閾値ＴＨ１以下になるまで、画像信号の変動による撮影画像への影響を抑えることができる。これにより、ＯＢ画素部２０５の目標レベルに対して上限を設定してあるため、動画等における有効画素を表現するために必要なダイナミックレンジを確保できる。

（第４の実施形態）
第３の実施形態では、有効画素のダイナミックレンジを確保するためにＯＢレベルの目標値に上限を設けることに関して示した。すでに述べてように、ＯＢレベルの目標値を切り換えて上げることは、有効画素部を表現するためのダイナミックレンジを削ってしまうため画質の劣化につながる。そのため、ＯＢレベルの目標値を切り換えて上げることは、必要なシーンのみで実施することが望ましい。すなわち、画像信号の変動を検知して、ＯＢ部の目標レベルを切り換えて上げた状態において、画像変動がなくなった場合には、速やかにＯＢ部の目標レベルを下げ、元に戻すことが必要となる。本発明の第４の実施形態での撮像装置の構成、画素構造、画素回路、画像信号に変動を検知した際の画像信号値の補正式等は第１の実施形態と同様である。以下では、第３の閾値ＴＨ３との比較結果を基にＯＢ画素部２０５の目標レベルを切り換える（下げる）手順に着目して例示する。

図１１は、本発明の第４の実施形態により画像信号の変動を検出し、画像信号の変動による撮影画像への影響を軽減する流れを示す。図１１において、ＴＨ３は第３の閾値を示す。撮影が開始し、第２の閾値ＴＨ２との比較を実行するステップＳ４０１〜Ｓ４０９は、第１の実施形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０９と同様の動作となる。本実施形態においては、その後、画像信号処理回路１０７の第３の比較部は、上記の差分と第３の閾値ＴＨ３とを比較することで、ＯＢレベルの目標値を下げるかどうかを決定する（ステップＳ４１０）。画像信号処理回路１０７の目標値変更部は、比較した結果、平均値ＨＯＢ（ｎ）と積算値ΣＯＢ（ｎ−１）の差分が第３の閾値ＴＨ３より大きい場合、第３の閾値ＴＨ３より大きい変動があったことを、第１のメモリ部１０９に記憶させる（ステップＳ４１１）。その後、画像信号処理回路１０７は、画像信号を出力する（ステップＳ４１２）。そして、ステップＳ４０３〜ステップＳ４１２の動作を各行ごとに順次実行し（ステップＳ４１３）、検出・補正動作を必要とするすべての行で検出・補正動作を実行する。全体制御演算部１１１はメモリ部１０９に記憶された情報を基にして、第３の閾値ＴＨ３より大きな変動がなかった場合、次回の撮影時に、ＴＧ１０８にＯＢレベルの目標値を下げるよう設定する（ステップＳ４１４、ステップＳ４１５）。すなわち、画像信号処理回路１０７の目標値変更部は、全行にわたって上記の差分が第３の閾値ＴＨ３以下であるときには、ＯＢクランプ回路の目標値が小さくなるように目標値を変更する。次回の撮影時にＴＧ１０８からセレクタ４０５へ設定を行い、セレクタ４０５はＯＢレベルの目標値を切り換える。ここで、第３の閾値ＴＨ３は、第２の閾値ＴＨ２以下の値に設定することが望ましい。このように設定することで、ＯＢレベルの状態遷移ヒステリシスを持つことができ、状態のハンチングの発生を抑えることができる。その後、撮影は終了する（ステップＳ４１６）。以上より、第３の閾値ＴＨ３を設けることにより、画像信号の変動が発生する可能性のあるシーンにおいて、ＯＢレベルの目標値を上げ、変動が無くなった場合は速やかにＯＢレベルの目標値を下げることができる。つまり、有効画素のダイナミックレンジ低下による画質の劣化の影響を抑えることができる。

（第５の実施形態）
これまで、画像信号の変動の影響を、画素信号の変化として検知し、その影響を低減する方法に関して例示した。すでに述べたように、ＯＢレベルの目標値を上げることが必要となるのは非常に高い輝度の被写体を撮影したときである。しかし、撮影される被写体の輝度は、信号の増幅量や露光条件にも依存する。つまり、ＯＢレベルの目標値を上げることに関して信号の増幅量や露光条件の考慮が必要となる場合がある。本発明の第５の実施形態での撮像装置の構成、画素構造、画素回路、画像信号に変動を検知した際の画像信号値の補正式等は第１の実施形態と同様である。以下では、信号増幅量や露光条件を基に、ＯＢレベルの目標値を切り換える（上げる）手順に着目して例示する。

図１２は、本発明の第５の実施形態において、ＯＢレベルの目標値を上げ、画像信号の変動の影響を抑える流れを示す。撮影を開始し（ステップＳ５０１）、一枚目の画像取得する（ステップＳ５０２）。画像信号処理回路１０７の露出量算出部は、取得した画像において、画素アレイ部２０１の設定された露出測光エリアにて、露出量を算出する（ステップＳ５０３）。ここでは、画面全体を露出測光エリアとして用いる。その後、露出量を適正値とするために、増幅部の増幅量Ａを変化させる必要があるかどうかを判断する（ステップＳ５０４）。増幅部は、図１の撮像素子１０５、ＡＤ変換部１０６、画像信号処理回路１０７のいずれかに設けられ、画素アレイ部２０１の画素の信号を増幅する。本実施形態では最適露出を算出し、最適な信号増幅量を設定しているが、シーンに応じて手動で設定してもよい。ステップＳ５０４の結果として、増幅量Ａを増幅量Ａｕｐに増加するとなった場合、増幅量Ａｕｐと閾値Ａｔｈとの比較を行う（ステップＳ５０５）。画像信号処理回路１０７の目標値変更部は、増幅量Ａｕｐが閾値Ａｔｈ以上であった場合、ＴＧ１０８に、次回の撮影時にＯＢクランプ回路の目標値を上げるよう設定する（ステップＳ５０６）。次回の撮影時にＴＧ１０８からセレクタ４０５へ設定を行い、セレクタ４０５はＯＢレベルの目標値を切り換える。

そして、全体制御演算部１１１は、次回撮影において、増幅部の信号増幅量を増幅量Ａｕｐにて撮影するように設定し（ステップＳ５０７）、一枚目の画像の取得を終了する（ステップＳ５０８）。そして、連続して撮影される画像において、撮影画終了するまで逐次ステップＳ５０２からステップＳ５０８の動作を行う（ステップＳ５０９、Ｓ５１０）。この動作を行うことで、信号変動が発生する可能性が高いシーンにおいて、ＯＢレベルの目標値を上げることができ、画像信号の変動の影響を抑えることができる。ここでは、信号の増幅量の増加に対応してＯＢレベルの目標値を上げることを例示したが、これに限定されない。全体制御演算部１１１の露光調整部は、ステップＳ５０３で算出された露出量を基に、増幅量の他に、露光時間、絞り量、光学フィルターの有無、露出補正量、フラッシュ発光量及び露出測光エリア等のうちの少なくとも１つ以上を調整する。

以上のように、画像信号処理回路１０７は、ステップＳ５０３で画素アレイ部２０１の露出量を算出する露出量算出部を有する。画像信号処理回路１０７の目標値変更部は、露出量算出部により算出された露出量及び増幅部の増幅量の両方又はいずれか一方に基づき、ＯＢクランプ回路の目標値を変更する。これにより、増幅量や露出量を基にＯＢクランプ回路の目標値を変更することで、画像信号の変動の影響を抑えることができる。

（第６の実施形態）
第５の実施形態では、信号増幅量や露光条件を基に画像信号の変動を予測し、ＯＢレベルを切り換える方法に関して例示した。すでに述べたように、画像信号の変動は、信号レベルの高い画素の数量に依存している。つまり、画面内において所定以上の信号レベルの画素で構成される領域の面積によって画像信号の変動を予測することができる。本発明の第６の実施形態での撮像装置の構成、画素構造、画素回路、画像信号に変動を検知した際の画像信号値の補正式等は第１の実施形態と同様である。以下では、画面内において所定以上の信号レベルの占める面積を基にＯＢレベルの目標値を切り換える（上げる）手順に着目して例示する。

図１３は、本発明の第６の実施形態において、ＯＢレベルの目標値を切り換え画像信号の変動によるＯＢレベルの目標値を切り換える影響を抑える流れを示す。撮影を開始し（ステップＳ６０１）、一枚目の画像取得する（ステップＳ６０２）。画像信号処理回路１０７は、取得した画像において、画素アレイ部２０１の画素の信号レベルを取得する（ステップＳ６０３）。その後、画像信号処理回路１０７の面積算出部は、ステップＳ６０３で取得した信号レベルにおいて、画素アレイ部２０１の画素の信号が所定値以上である画素の領域の面積Ｓを算出する（ステップＳ６０４）。画像信号処理回路１０７は、面積Ｓが所定の面積範囲内（Ｓｔｈ１≦Ｓ≦Ｓｔｈ２）かどうか判断する（ステップＳ６０５）。画像信号処理回路１０７の目標値変更部は、面積Ｓが所定の面積範囲内であるときには、ＴＧ１０８に次回の撮影時にＯＢクランプ回路の目標値が大きくなるように目標値を変更設定する（ステップＳ６０６）。次回の撮影時にＴＧ１０８からセレクタ４０５へ設定を行い、セレクタ４０５はＯＢレベルの目標値を切り換える。

一枚目の画像の取得を終了する（ステップＳ６０７）。そして、連続して撮影される画像において、撮影画終了するまで逐次ステップＳ５０２からステップＳ６０７の動作を行う（ステップＳ６０８、Ｓ６０９）。この動作を行うことで、信号変動が発生する可能性が高いシーンにおいて、ＯＢレベルの目標値を切り換えることができ、画像信号の変動の影響を抑えることができる。ここでは、所定の信号レベル以上の画素で構成される領域の面積に対応して、ＯＢレベルの目標値を切り換えることを例示した。ただし、第５の実施形態で例示した、信号の増幅量や、露光時間、絞り量、光学フィルターの有無、露出補正量、フラッシュ発光量、露出測光エリア等の露出条件のうち少なくとも一つ以上と組み合わせてもよい。本実施形態は、第５の実施形態と組み合わせ、面積Ｓ、露出量、増幅量Ａｕｐの全て、又はいずれか１つに基づいて、クランプ回路の目標値を切り替えてもよい。

以上より、発生した信号変動を検出するのではなく、所定の信号レベル以上の画素で構成される領域の面積を基にＳ信号読み出し期間を延長することで、信号変動が発生する可能性が高いシーンにおいて、信号変動の発生を未然に防止することができる。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０５ 撮像素子、１０６ ＡＤ変換部、１０７ 画像信号処理回路、２０１ 画素アレイ部、２０４ 開口部、２０５ 遮光画素部（ＯＢ画素部）

Claims (6)

1. ２次元行列状に配置された開口された複数の有効画素及び遮光された複数の遮光画素を有し、各画素が光学像を電気信号に変換する画素アレイ部と、
   前記遮光画素の信号と目標値との差分に対応する補正値を前記有効画素の信号に加算するクランプ回路と、
   前記クランプ回路の出力信号を信号処理する画像信号処理回路とを有し、
   前記画像信号処理回路は、
   前記画素アレイ部の同一行の画素の信号の平均値を算出する平均化部と、
   前記平均値を複数行にわたって積算することにより積算値を算出する積算部と、
   前記平均化部により算出された所定の行における平均値と、前記積算部により算出された積算値との差分を算出する差分算出部と、
   前記差分算出部により算出された差分と第１の閾値とを比較する第１の比較部と、
   前記差分が前記第１の閾値より大きいときには、次回の撮影における前記目標値を変更する目標値変更部と、
   前記差分算出部により算出された差分と前記第１の閾値より小さい第２の閾値とを比較する第２の比較部と、
   前記差分が前記第２の閾値より大きいときには、前記差分算出部により算出された差分を基に、前記所定の行の前記有効画素の信号を補正する補正部とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記目標値変更部は、前記差分が前記第１の閾値より大きいときには、次回の撮影における前記目標値が大きくなるように変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記平均化部は、同一行の前記遮光画素の信号の平均値を算出、又は同一行の前記有効画素の信号の平均値を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記画像信号処理回路は、前記差分算出部により算出された差分と第３の閾値とを比較する第３の比較部を有し、
   前記目標値変更部は、全行にわたって前記差分が前記第３の閾値以下であるときには、前記クランプ回路の目標値が小さくなるように前記目標値を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. ２次元行列状に配置された開口された複数の有効画素及び遮光された複数の遮光画素を有し、各画素が光学像を電気信号に変換する画素アレイ部と、
   前記遮光画素の信号と目標値との差分に対応する補正値を前記有効画素の信号に加算するクランプ回路と、
   前記クランプ回路の出力信号を信号処理する画像信号処理回路とを有し、
   前記画像信号処理回路は、
   前記画素アレイ部の複数の画素の信号値が所定値以上である画素の領域の面積を算出する面積算出部と、
   前記面積算出部により算出された面積に応じて次回の撮影における前記目標値を変更する目標値変更部と
   を有することを特徴とする撮像装置。
6. 前記目標値変更部は、前記面積算出部により算出された面積が所定の面積範囲内であるときには、次回の撮影における前記目標値が大きくなるように変更することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。

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