JPH0759051B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動絞り調整機構を有し、たとえばビデオカ
メラと称される撮像装置に関する。

従来技術 第６図は従来技術の撮像装置１の基本的な構成を示すブ
ロック図である。被写体の光学像はレンズ２、絞り部３
を介して撮像素子４上に結像する。撮像素子４におい
て、被写体の光学像は電気信号に変換され、S/H（Sampl
e and Hold）回路５において波形成形処理が施され、ク
ランプ回路６によって、黒レベル（ペデスタルレベル）
が定められる。このような映像信号は信号処理回路７に
与えられ、各種の信号処理が施され、輝度信号Ｙおよび
クロマ信号Ｃが作成され、後段のカラーエンコーダ（図
示せず）に与えられて、複合カラー映像信号が得られ
る。

信号処理回路７において、ブランキング処理などが施さ
れた輝度信号Ycはラインl1を介して絞り駆動回路８に与
えられ、該絞り駆動回路８は絞り部３を駆動する。ここ
で輝度信号Ycとは、信号処理回路７に含まれるAGC（自
動利得制御）回路（図示せず）による利得調整処理が施
されていない輝度信号である。

クランプ回路６はコンデンサC1,C2、抵抗R1,R2、NPN型
のトランジスタTr1を含んで構成される。抵抗R1、コン
デンサC2が接続点10において接続され、該接続点10にク
ランプパルスが与えられる。抵抗R1、コンデンサC2はト
ランジスタTr1のベースに接続される。トランジスタTr1
のベースは、さらに抵抗R2を介して該トランジスタTr1
のエミッタに接続され、エミッタにはさらに基準電圧V
_REFが与えられる。トランジスタTr1のコレクタは、接続
点11においてコンデンサC1と接続される。

接続点10にクランプパルスが与えられると、トランジス
タTr1は導通し、接続点11の電位は基準電圧V_REFに固定
されて、コンデンサC1が充電される。このようにしてク
ランプパルスが与えられた期間においては信号レベルは
基準電圧V_REFに固定され、このようにして映像信号の直
流成分が再生される。

第３図は撮像素子４の撮像面を簡略化して示す図であ
る。該撮像面は複数の画素によって構成され、同図中に
示す領域L1内に結像された被写体の画像情報が最終的な
映像を与えることになる。画素からの画像情報の読出し
は、同図図示矢符Ｘ方向へ走査しながら、同時に矢符Ｙ
方向へ走査することによって行われる。図中に斜線で示
される領域L2,L3はその領域内の画素が、撮像素子４を
取付ける枠などに覆われて遮光領域となっている。以
下、この領域をオプティカルブラック部L2,L3と称す
る。

第４図は第３図示のオプティカルブラック部L2付近の撮
像素子４の内部の構成を簡略化して示した図である。た
とえばフオトダイオードなどを含んで実現される感光部
15において光電変換が行われ、この信号は垂直レジスタ
16に与えられて転送され、水平レジスタ17によって順次
信号が読出される。

第７図は撮像装置１の各部に導出される信号の波形図で
ある（同図中において、接地電圧GNDは破線で示され
る）。同図（１）は、クランプ回路６が出力する映像信
号を示しており、同図中にオプティカルブラック期間OB
1,OB2および、次走査線へ移るための復帰期間ET1が示さ
れる。また、第３図示の領域L1から映像信号を取出す映
像期間T1も同図中に示される。オプティカルブラック期
間OB1,OB2の映像信号は第３図示のオプティカルブラッ
ク部L2,L3から取出される映像信号である。同図（２）
はクランプパルスを示しており、クランプパルスはオプ
ティカルブラック期間OB1において与えられ、この期間
の映像信号のレベルを基準電圧V_REFに固定することによ
って、黒レベルが決定される。

同図（３）は撮像素子４に急激に過大な入射光量が与え
られた場合におけるクランプ回路６の出力信号を示して
いる。絞り駆動回路８はある程度の応答時間を伴って動
作を行う。したがって過大な光量がレンズ２、絞り部３
を介して撮像素子４に入射した場合において、絞り部３
が駆動されて絞りが絞り込まれるにはある程度の時間が
かかる。このとき、各画素に発生する電荷は飽和状態と
なり、第４図示の水平レジスタ17において、オプティカ
ルブラック部L2,L3に対応する部分にも電荷があふれ出
し、オプティカルブラック部L2,L3と、領域L1とから取
出される映像信号は、ともに飽和レベルとなる。したが
って、オプティカルブラック期間OB1において、クラン
プパルスを与え映像信号を基準電圧V_REFにクランプする
と第７図（３）図示の映像信号が得られる。この映像信
号に、信号処理回路７においてブランキング処理が施さ
れると、同図（４）図示の輝度信号Ycが得られ、映像信
号のレベルはほとんどの期間において黒レベルとなる。
同図中にブランキング期間BT1が示される。

発明が解決しようとする問題点 このように輝度信号Ycが絞り駆動回路８に与えられると
光量が不充分であると判断され、絞り部３に対し、絞り
の開口を指示する信号を与える。これによって、入射光
量はさらに増大し、適正な入射光量が得られず、結果と
して正常な撮像を行うことができなくなる。

このような状況は、たとえば快晴のスキーゲレンデなど
でレンズキャップをはずした時などに頻繁に起こり、特
に光学式ファインダを用いたビデオカメラなどの撮像装
置においては、撮像時にはこのことが確認されないた
め、入射光量が過大なまま撮像が続行されるという事態
が発生する。

本発明の目的は、上述の問題点を解決し、常時、適正な
露出調整が行われ、良好な撮像を行い得る撮像装置を提
供することである。

問題点を解決するための手段 本発明は、被写体の光学像が結像されて、光電変換を行
って該光学像を映像信号に変換する撮像面を有し、その
撮像面内の領域L1に画像が結像され、その結像領域L1の
走査方向Ｘの端部は、遮光されたオプティカルブラック
部L2,L3となっている撮像手段と、 被写体と撮像手段との間に介在される絞り手段と、 オプティカルブラック部L2,L3の走査期間ob1に発生され
る第１クランプパルスOBと、復帰期間et1に発生される
第２クランプパルスENとを発生する手段と、 結像領域L1およびオプティカルブラック部L2,L3の過大
光量による飽和を検出し、その検出状態を、絞り手段の
動作時間中、保持する検出手段32,33と、 検出手段32,33の出力に応答し、前記飽和が検出されな
いとき、第１クランプパルスOBの期間に、撮像手段から
の映像信号を、黒レベルを決定する予め定めるレベルVr
efにクランプし、前記飽和が検出されたとき、第２クラ
ンプパルスENの期間に、前記映像信号を、前記予め定め
るレベルVrefにクランプするクランプ手段26,31と、 クランプ手段26,31によってクランプされた映像信号を
応答して、絞り手段を制御する手段27,28とを含むこと
を特徴とする撮像装置である。

作 用 本発明に従えば、撮像手段によって過大光量が検出され
ないときには、黒レベルを決定する予め定めるレベルVr
efによって、その第１クランプパルスOBの期間にクラン
プし、これに対して過大光量によって飽和が検出された
ら、その第２クランプパルスENの期間に、前記レベルVr
efでクランプするようにし、しかも本発明ではさらに、
検出手段は、その飽和の検出状態を、絞り手段の動作時
間中、保持するようにし、これによって絞り手段の誤動
作を防ぐことができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例である撮像装置21の一部の基
本的な構成を示すブロック図である。被写体の光学像は
レンズ22、絞り部23を介し、撮像手段であってCCD（電
荷結合素子）などによって実現される撮像素子24上に結
像する。撮像素子24において被写体の像は、電気信号に
変換され、S/H（Sample and Hold）回路25において波形
成形処理が施され、クランプ回路26によって黒レベル
（ペデスタルレベル）が定められる。この映像信号は信
号処理回路27に与えられ、各種の信号処理が施され、輝
度信号Ｙおよびクロマ信号Ｃが作成され、後段のカラー
エンコーダ（図示せず）に与えられて、複合カラー映像
信号が得られる。

信号処理回路27において、ブランキング処理などが施さ
れた輝度信号Ycはラインl2を介して絞り駆動回路28に与
えられ、該絞り駆動回路28は絞り部23を駆動する。ここ
で輝度信号Ycは、信号処理回路27に含まれるAGC（自動
利得制御）回路（図示せず）による利得調整処理の施さ
れていない輝度信号であり、入射光量の検出にはこのよ
うな輝度信号Ycが適している。絞り部23、絞り駆動回路
28を含んで絞り手段が構成される。

クランプ回路26はコンデンサC11,C12、抵抗R11,R12、NP
N型のトランジスタTr11などを含んで構成される。抵抗R
11、コンデンサC12が接続点29において接続され、さら
に抵抗R11、コンデンサC12はトランジスタTr11のベース
に接続される。トランジスタTr11のベースはさらに抵抗
R12を介して、該トランジスタTr11のエミッタに接続さ
れ、エミッタにはさらに基準電圧Vrefが与えられる。ト
ランジスタTr11のコレクタは接続点30においてコンデン
サC11と接続される。

スイッチ回路31は出力端子T1と入力端子T2,T3とを有し
ており、出力端子T1は接続点29に接続される。出力端子
T1が入力端子T2に接続されるときには出力端子T1には後
述のクランプパルスOBが与えられ、出力端子T1が入力端
子T3に接続されるときには出力端子T1には後述のクラン
プパルスENが導出される。クランプ回路26、スイッチ回
路31を含んでレベル固定手段が構成される。

クランプ回路26の出力信号は信号処理回路27に与えられ
る一方、検出手段である下限ピークホールド回路33へも
与えられる。該下限ピークホールド回路33は、クランプ
回路26において直流成分が再生された映像信号の下限ピ
ーク値レベルを検出し、コンパレータ32の非反転入力端
子に与える。該コンパレータ32の反転入力端子には比較
基準電圧Vcが与えられ、その出力信号は、たとえば下限
ピークホールド回路33の出力信号のレベルが比較基準電
圧Vcよりも高いときにはＨレベル、低いときにはＬレベ
ルの信号電圧となる。

コンパレータ32の出力信号はスイッチ回路31に与えら
れ、スイッチ回路31は、与えられた信号電圧に制御され
て、該信号電圧がＨレベルのときには出力端子T1は入力
端子T2に接続され、Ｌレベルのときには出力端子T1は入
力端子T3に接続される。

従来技術の説明において用いた第３図、第４図は本実施
例の撮像装置21の説明においても用いられ、第３図は撮
像素子24の撮像面を簡略化して示す図として、第４図は
撮像素子24の第３図示のオプティカルブラック部L2付近
の内部の構成を簡略化して示す図として参照される。

第２図は撮像装置21の各部に導出される信号の波形図で
ある。同図（１）は通常の撮像状態において、クランプ
回路26が出力する映像信号を示しており、同図（２）は
クランプパルスOBを、同図（３）はクランプパルスENを
示している。同図（４）は撮像素子24に入射する光量が
過大であり、撮像素子24の画素の出力信号が飽和レベル
となった場合におけるクランプ回路26の出力信号を示
し、同図（５）はクランプ回路26にクランプパルスENが
与えられた場合のクランプ回路26の出力信号を示してい
る。第２図においては接地電圧GNDが破線で示される。
同図（１）に、第３図示のオプティカルブラック回路L
2,L3に対応するオプティカルブラック期間ob1,ob2およ
び復帰期間et1、第３図示の領域L1に対応する映像信号
が取出される映像期間t1が示される。同図図示の映像信
号において、オプティカルブラック期間ob1の映像信号
がフロントポーチ部であり、オプティカルブラック期間
ob2の映像信号がバックポーチ部である。

クランプパルスOBは同図（２）図示のようにオプティカ
ルブラック期間ob1に与えられ、この期間の信号レベル
を基準電圧Vrefに固定する。これによって映像信号の黒
レベルが決定され、映像信号の直流成分が再生される。
またクランプパルスENは同図（３）図示のように復帰期
間et1に与えられる。

撮像素子24に与えられる光量が急激に過大となり、撮像
素子24の各画素に発生する電荷が飽和状態となると、第
４図示の水平レジスタ17において、オプティカルブラッ
ク部L2,L3に対応する部分にも電荷があふれ出し、オプ
ティカルブラック部L2,L3から取出される映像信号と、
領域L1から取出される映像信号とはともに飽和レベルと
なる。したがって、このような場合に、オプティカルブ
ラック期間ob1にクランプパルスOBを与えると、第２図
（４）図示のような映像信号がクランプ回路26から出力
される。

コンパレータ32の反転入力端子に与えられる比較基準電
圧Vcはたとえば同図図示のように選ばれる。このとき、
下限ピークホールド回路33が出力する信号レベルは同図
図示の電圧Vpとなり、コンパレータ32はＬレベルの信号
電圧を出力する。したがって、スイッチ回路31の出力端
子T1は入力端子T3に接続され、出力端子T1にはクランプ
パルスENが導出される。該クランプパルスENは復帰期間
et1に与えられ、したがって、該復帰期間et1の信号レベ
ルは基準電圧Vrefに固定され、同図（５）図示の信号
が、クランプ回路26から出力される。

このような状態となると、輝度信号Ycのレベルは飽和レ
ベルとなり、絞り駆動回路28は、絞り部23に対して、絞
りを絞り込むべき信号を与え、絞りが絞り込まれる。

絞りが絞り込まれ、入射光量が減少して、映像信号のレ
ベルが適正なレベルとなると、スイッチ回路31の出力端
子T1は、入力端子T2に接続されて、クランプパルスOBが
クランプ回路26に与えられなければならないが、このこ
とはたとえば下限ピークホールド回路33の時定数を適当
に定めることによって実現される。すなわち下限ピーク
ホールド回路33の出力信号のレベルが、比較基準電圧Vc
よりも低くなると、コンパレータ32はＬレベルの信号電
圧を出力し、下限ピークホールド回路33の出力信号レベ
ルは、その時定数によって定められるある一定期間の後
に比較基準電圧Vcのレベルを超えて、コンパレータ32は
Ｈレベルの信号電圧を出力するようになる。

したがって下限ピークホールド回路33の時定数によって
定まるある一定期間においては、クランプ回路26にクラ
ンプパルスENが与えられることになり、その後にはクラ
ンプパルスOBが与えられる。

一般に、復帰期間et1をクランプすると、該復帰期間et1
の映像信号が画素と対応しておらず、暗電流の影響が画
素に対応している期間（映像期間t1、オプティカルブラ
ック期間ob1,ob2）の映像信号とは異なるため、映像信
号の直流成分再生の際には誤差を生じやすい。しかしな
がら本実施例においては、画素がすべて飽和レベルの信
号を出力するような異常な場合にのみ、復帰期間et1の
映像信号をクランプするようにしているので、全く支障
がない。

第５図は本実施例の撮像装置21の一部の回路構成の一例
を示す回路図である。信号ライン50に直列にコンデンサ
C21が接続される。S/H回路25から与えられ、コンデンサ
C21を介した映像信号は信号処理回路27に与えられる一
方、トランジスタTr21のベースにも与えられる。トラン
ジスタTr21はPNP型のトランジスタであって、そのコレ
クタは接地され、エミッタは接続点51において抵抗R21
と接続され、該抵抗R21に並列にコンデンサC22が接続さ
れる。抵抗R21、コンデンサC22の他端には電源電圧Vcc
が与えられる。トランジスタTr21、抵抗R21、コンデン
サC22などを含んで下限ピークホールド回路が構成され
る。

接続点51の電位はコンパレータ52の非反転入力端子に与
えられ、その反転入力端子には基準電圧Vrefが与えられ
る。該反転入力端子は抵抗R22,R23を介して接地され、
抵抗R22,R23を接続する接続点53の電位は、コンパレー
タ54の非反転入力端子に与えられる。該非反転入力端子
はコンデンサC23を介して接地される。接続点53の電位
は、 R23・Vref/（R22＋R23） …（１） となって、この電圧がコンパレータ54の基準電圧とな
る。該コンパレータ54の反転入力端子にはコンパレータ
52の出力信号が与えられる。コンパレータ52は第１図示
のコンパレータ32に対応し、またコンパレータ52,54な
どを含んでスイッチ回路31と同等の作用が実現される。

クランプパルスOBは抵抗R24を介してトランジスタTr22
のベースに与えられる。抵抗R24には並列にコンデンサC
24が接続され、トランジスタTr22のエミッタはそのベー
スと抵抗R25を介して接続され、さらにコンデンサC26を
介して接地される。該トランジスタTr22のコレクタは信
号ライン50に接続される。

信号ライン50にはさらにトランジスタTr23のコレクタが
接続される。該トランジスタTr23のベースには抵抗R26
を介してクランプパルスENが与えられ、抵抗R26に並列
にコンデンサC25が接続される。トランジスタTr23のエ
ミッタは、そのベースと抵抗R27を介して接続され、コ
ンデンサC26を介して接地される。

トランジスタTr22,Tr23のエミッタにはともに基準電圧V
refが与えられ、トランジスタTr22のベースにはコンパ
レータ52の出力信号が与えられ、トランジスタTr23のベ
ースにはコンパレータ54の出力信号が与えられる。

第５図示の回路例においては、クランプ回路を２つ含む
ような構成となっており、いずれか一方のクランプ回路
を用いるようにして、クランプパルスの変更を行うよう
にしている。

トランジスタTr21のベースに、該トランジスタTr21のエ
ミッタ、ベース間が順方向バイアスとなるような低いレ
ベルの信号が与えられると、トランジスタTr21は導通
し、コンデンサC22は充電され、コンパレータ52の非反
転入力端子にはローレベルの信号電圧が与えられる。こ
のとき該コンパレータ52の出力信号はローレベル（接地
電圧）となり、コンパレータ54の出力信号はハイレベル
となる。したがってクランプパルスOBは短絡されて、ト
ランジスタTr22は導通せず、トランジスタTr23はクラン
プパルスENが与えられると導通する。したがって映像信
号は復帰期間et1において基準電圧Vrefにクランプされ
る。

トランジスタTr21のベースに、該トランジスタTr21のエ
ミッタ、ベース間が逆方向バイアスとなるような高いレ
ベルの信号が与えられると、トランジスタTr21は遮断さ
れ、コンパレータ52の非反転入力端子にはハイレベルの
信号電圧が与えられ、該コンパレータ52の出力信号はハ
イレベルとなるので、コンパレータ54の出力信号はロー
レベル（接地電圧）となる。したがって、クランプパル
スENは短絡されてトランジスタTr23は導通せず、トラン
ジスタTr22はクランプパルスOBが与えられると導通す
る。それゆえ、映像信号はオプティカルブラック期間ob
1において、基準電圧Vrefにクランプされる。

トランジスタTr21が導通すると、コンデンサC22が充電
される。この状態からトランジスタTr21が遮断される
と、コンデンサC22の両極に電位差があるため、抵抗R21
を介して、コンデンサC22は徐々に放電し、コンパレー
タ52の非反転入力端子に与えられる信号電圧はある一定
期間の後に、基準電圧Vrefを超えて、その出力信号はロ
ーレベルからハイレベルと移行する。

以上のように本実施例においては、撮像素子24に過大な
光量が入射し、オプティカルブラック部L2,L3に対応す
る映像信号が飽和レベルに達した場合に、このことをク
ランプ回路26の出力信号の下限ピーク値を調べることに
よって検出する。この検出結果に基づいて、クランプ回
路26に与えるクランプパルスをクランプパルスOBとクラ
ンプパルスENとの間で切換える。クランプパルスENは復
帰期間et1に与えられ、このことによって、撮像素子24
の画素に対応していない部分が基準電圧Vrefにクランプ
される。このようなクランプパルスENをオプティカルブ
ラック部L2,L3に対応する映像信号が飽和レベルに達し
た場合に、クランプ回路26に与えるようにする。これに
よって映像信号のレベルはほぼ正しいレベルとなって、
絞り駆動回路28の誤動作が防がれ、良好な光量調整が行
われるようになる。

効 果 以上のように本発明に従えば、過大な入射光量にも対応
して、適正な露出調整が常時行われ、良好な撮像を行い
得る撮像装置が実現され、その操作性が向上される。

特に本発明によれば、結像領域L1およびオプティカルブ
ラック部L2,L3の過大光量による飽和が検出されたとき
には、第２クランプパルスENの期間に黒レベルを決定す
る予め定めるレベルVrefで映像信号をクランプするよう
にし、しかもその検出状態を保持するようにしたのて、
絞り手段の誤動作を確実に防ぐことができ、適切な絞り
を達成することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である撮像装置21の一部の基
本的な構成を示すブロック図、第２図は前記撮像装置21
の各部に導出される信号の波形図、第３図は前記撮像装
置21および従来技術の撮像装置１の説明に共通に用いら
れる、撮像素子24および撮像素子４の撮像面を簡略化し
て示す図、第４図は前記撮像素子24および撮像素子４の
内部の構造を簡略化して示す図、第５図は本発明の一実
施例である撮像装置21の一部の回路構成の一例を示す回
路図、第６図は従来技術の撮像装置１の一部の基本的な
構成を示すブロック図、第７図は前記撮像装置１の各部
に導出される信号の波形図である。 21……撮像装置、23……絞り部、24……撮像素子、26…
…クランプ回路、28……絞り駆動回路、31……スイッチ
回路、32……コンパレータ、33……下限ピークホールド
回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体の光学像が結像されて、光電変換を
   行って該光学像を映像信号に変換する撮像面を有し、そ
   の撮像面内の領域L1に画像が結像され、その結像領域L1
   の走査方向Ｘの端部は、遮光されたオプティカルブラッ
   ク部L2,L3となっている撮像手段と、 被写体と撮像手段との間に介在される絞り手段と、 オプティカルブラック部L2,L3の走査期間ob1に発生され
   る第１クランプパルスOBと、復帰期間et1に発生される
   第２クランプパルスENとを発生する手段と、 結像領域L1およびオプティカルブラック部L2,L3の過大
   光量による飽和を検出し、その検出状態を、絞り手段の
   動作時間中、保持する検出手段32,33と、 検出手段32,33の出力に応答し、前記飽和が検出されな
   いとき、第１クランプパルスOBの期間に、撮像手段から
   の映像信号を、黒レベルを決定する予め定めるレベルVr
   efにクランプし、前記飽和が検出されたとき、第２クラ
   ンプパルスENの期間に、前記映像信号を、前記予め定め
   るレベルVrefにクランプするクランプ手段26,31と、 クランプ手段26,31によってクランプされた映像信号を
   応答して、絞り手段を制御する手段27,28とを含むこと
   を特徴とする撮像装置。