JP2008263339A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】遮光領域の信号レベルが異常に変動した場合、特に遮光領域に輝度の高い被写体が撮像されても安定した撮像信号を得る。
【解決手段】高輝度被写体の画像cが遮光領域aにある場合、撮像素子201の出力Soutは、遮光領域aであっても高いレベルd2を出力し、検出判定回路705における検出回路801は検出タイミングパルスJ1に同期して撮像素子の出力レベルを検出するが、このときの検出結果は通常より高いレベルとなる。判定回路802はクランプ回路202のクランプレベル更新を禁止すべくクランプ許可パルスCPENBを Low レベルにし、クランプタイミングパルスCPOB1はANDゲート706で制限( Low レベルに)され、クランプ回路にはクランプパルスが供給されず、クランプ回路はクランプレベル(黒基準)を更新せず、それ以前のクランプレベル、例えばd1を基準にクランプ動作を続ける。
【選択図】図1
【解決手段】高輝度被写体の画像cが遮光領域aにある場合、撮像素子201の出力Soutは、遮光領域aであっても高いレベルd2を出力し、検出判定回路705における検出回路801は検出タイミングパルスJ1に同期して撮像素子の出力レベルを検出するが、このときの検出結果は通常より高いレベルとなる。判定回路802はクランプ回路202のクランプレベル更新を禁止すべくクランプ許可パルスCPENBを Low レベルにし、クランプタイミングパルスCPOB1はANDゲート706で制限( Low レベルに)され、クランプ回路にはクランプパルスが供給されず、クランプ回路はクランプレベル(黒基準)を更新せず、それ以前のクランプレベル、例えばd1を基準にクランプ動作を続ける。
【選択図】図1
Description
本発明は、撮像素子の撮像面の一部に遮光領域を設けることにより撮像素子の出力を安定化させる撮像装置に関する。
一般に、撮像装置では、温度などの周辺環境の変化に応じて撮像信号のレベルが変動する現象に対して、撮像面の一部に、遮光された画素(オプチカルブラック、以降OBと記す)から構成される遮光領域を設け、その他の遮光されていない画素(受光領域)からの出力を、OB画素の出力を黒レベルの基準とした相対レベルの信号とする、いわゆるOBクランプを行うことで安定した撮像信号を得ている(例えば下記の特許文献1参照)。
特開2004−15097号公報(要約書)
図7〜図9を用いてこの従来技術を説明する。図7は複数の光電変換素子(画素)が2次元的に配列された撮像素子201(図8参照)の撮像面を示し、ここでは水平(カラム)方向に1920個、垂直(ライン)方向に1090個の画素が配列されており、さらに、垂直読み出し方向の1090ラインのうち、上部10ライン分は入射光を光電変換素子に入射させないように、例えばアルミニウム薄膜によって遮光が施されている(遮光領域a、受光領域b)。
図8はOBクランプ回路の一例を示し、図1に示したような撮像面(遮光領域a、受光領域b)を持つ撮像素子201と、撮像素子201の出力Soutをクランプするクランプ回路202と、クランプ回路202の出力CPoutにホワイトバランス、ガンマ、アパコンなどの撮像装置としての所望の処理を行う信号処理回路203と、撮像素子201に対しては撮像信号Soutを読み出すための水平(ライン)同期信号HD及び垂直(フレーム)同期信号VDを出力し、クランプ回路202に対しては撮像素子201から遮光領域aの画素を読み出している期間にクランプパルスCPOB1を出力するタイミング制御回路204とからなる。
図9を用いてクランプ動作を説明する。撮像素子201はタイミング制御回路204から供給される垂直同期信号VDと、水平同期信号HDと、ここでは図示しない画素クロックに同期して撮像面(遮光領域a、受光領域b)に配置された各画素の信号Soutを順次出力する。図7に示したように垂直読み出し方向の上部10ラインは遮光領域aのため、図9に示すように垂直同期信号VD入来から最初の10ライン期間(TOB)では、撮像素子出力Soutは信号レベルとしては十分に暗い(黒い)値d1となる。この値d1が現在の使用環境条件における遮光された画素(黒)の信号レベルである。その後、1080ライン期間(TAV)は受光領域bが読み出され、この間は撮像面に入射した光像に応じた信号(波高値:d1+A)が出力される。これ以降、次の垂直同期信号VDが入来するまでの、例えば35ラインの期間(TBLK)は電気的な基準信号レベル(例えば0V)が出力される。
クランプ回路202は、タイミング制御回路204から出力されるクランプパルスCPOB1の期間に入力される撮像素子出力Soutを基準電圧としてクランプした信号をクランプ出力CPoutとして出力する。図9では、1〜4ライン目までは1フレーム前のクランプレベル、例えば0Vを基準としたクランプが行なわれ、クランプ回路出力CPoutは入力信号と同じ信号レベルd1が出力されるが、クランプパルスCPOB1が5ライン目と6ライン目に出力されると、7ライン目以降は入力信号Soutからクランプレベルd1を減算した信号CPout=Sout−d1(波高値:A)がクランプ回路202から出力される。これによって、11ライン目以降にクランプ回路202から出力される受光領域bの信号CPoutは、遮光領域aの画素出力d1を基準とした信号となるので、温度などの環境条件が変わり、撮像素子201の信号レベル(d1)が変動しても、クランプ回路202の出力CPoutは、遮光領域aの画素の出力を基準とした受光領域bの画素の相対信号(A)となるため、安定した信号レベルが得られる。
なお、図9では分かりやすさのために、クランプパルスCPOB1の入来期間(5ライン目及び6ライン目)におけるクランプ回路202の出力CPoutを連続(アナログ)的に変化させる場合を示しているが、例えば図10に示すように、クランプ回路202をデジタル要素で構成することもできる。図10において、平均値算出回路401はクランプパルスCPOB1が入力される期間中の撮像素子出力Soutを加算し、その平均値OBAVEを出力する。減算回路402で撮像素子出力Soutからクランプ平均値OBAVEを減算し、クランプ出力CPoutを得る。なお、平均値OBAVE算出のための加算は、ここでは図示しないフレーム同期信号VDによって1フレームごとにリセットされる。
ところで、従来のOBクランプ回路は、遮光領域aの画素出力が温度などの環境条件によって変動はするが、入射光に対しては常に遮光された黒信号であることを前提としている。しかし、実際には極端に強い光が入射した場合、遮光層の構造による漏れ光や遮光層と光電変換素子との空隙への迷光などが遮光領域aの画素(光電変換素子)に入射して遮光しきれずに、遮光領域aの信号レベルが変動する場合がある。
図11、図12を用いてこの場合の説明をする。今、図11に示すように遮光領域aに極端に輝度の高い被写体の画像cが映された場合、上記のような理由から図12に示すように、遮光領域aの撮像素子出力Soutが本来の黒信号レベルd1よりも高い値d2となる。その後、読み出される出力Soutは、受光領域(TAV)である上部のラインでは、高輝度被写体の画像cが映っているために、信号レベルが飽和しているラインもあるが、その他の受光領域bでは本来の撮像素子出力(波高値B)が出力される。詳細には、この波高値Bには、図9におけるd1と同様に環境条件による黒レベルの変動分が含まれる。クランプ回路202は入力信号Soutを、このd2を黒レベルとしてクランプするため、受光領域bの高輝度被写体の画像cの映っていない部分では、図12に示すように本来の撮像素子出力Soutより異常に暗い信号CPout(波高値C)を出力する。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、遮光領域の信号レベルが異常に変動した場合、特に遮光領域に輝度の高い被写体が撮像されても安定し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。
本発明は上記目的を達成するために、複数の光電変換素子が配列された撮像面に受光領域及び遮光領域を設けた撮像素子と、前記遮光領域における前記撮像素子の出力信号レベルを、出力する撮像信号の黒レベルを基準にした基準信号にクランプしてフレームごとに更新し、前記受光領域における撮像素子の出力信号レベルから前記クランプした出力信号レベルを減算した信号を撮像信号として出力するクランプ回路とを備えた撮像装置において、
前記遮光領域における前記撮像素子の出力信号レベルをフレームごとに検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記遮光領域における前記撮像素子の出力信号レベルが所定のレベルより大きいときには前記クランプ回路の基準信号のフレームごとの更新を禁止する禁止信号を出力する手段と、
前記禁止信号により前記クランプ回路の基準信号のフレームごとの更新を禁止する手段とを、
備えたことを特徴とする。
前記遮光領域における前記撮像素子の出力信号レベルをフレームごとに検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記遮光領域における前記撮像素子の出力信号レベルが所定のレベルより大きいときには前記クランプ回路の基準信号のフレームごとの更新を禁止する禁止信号を出力する手段と、
前記禁止信号により前記クランプ回路の基準信号のフレームごとの更新を禁止する手段とを、
備えたことを特徴とする。
本発明によれば、遮光領域の信号レベルが所定のレベルより大きいときにはクランプ回路の基準信号の更新を禁止するので、遮光領域の信号レベルが異常に変動した場合、特に遮光領域に輝度の高い被写体が撮像されても安定した撮像信号を得ることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明に係る撮像装置の第1の実施の形態のOBクランプ回路を示すブロック図である。図1中、従来技術の説明で用いた図8と同じ構成要素には同じ符号を付ける。このOBクランプ回路は、従来技術と同じ撮像素子201と、従来技術と同じクランプ回路202と、従来技術と同じ信号処理回路203と、従来技術と同じ水平同期信号HD、垂直同期信号VD及びクランプパルスCPOB1に加え、検出判定回路705に検出タイミングパルスJ1を出力するタイミング制御回路704と、検出タイミングパルスJ1で示される期間だけ撮像素子201の出力レベルを検出し、この検出結果とあらかじめ定めた所定の値とからクランプ動作の許可パルスCPENBをANDゲート(禁止手段)706に出力する検出判定回路705と、クランプパルスCPOB1とクランプ許可パルスCPENBとの論理積CPOB2をクランプ回路202に出力して、クランプ回路202の基準信号の更新を禁止するANDゲート706とから構成される。
図2は検出判定回路705の内部構成を詳しく示す。検出回路801は撮像素子201の出力信号Soutのレベルを、検出タイミングパルスJ1が入力される期間だけ検出して検出結果OBD1を出力する検出回路であって、例えば検出タイミングパルスJ1が入力される期間だけ入力信号Soutの積和値を求める回路、あるいは、入力信号Soutをローパスフィルタを通過させた後の信号のピークを検出する回路などである。判定回路802は検出回路801の出力OBD1(検出結果)をあらかじめ定めた所定のレベルTH(d1<TH<d2)と比較し、検出結果OBD1が所定のレベルTHより小さいときはクランプ回路202のクランプレベル更新を許可すべく、例えば Hi レベルの信号CPENBをANDゲート706に出力し、逆に検出結果OBD1が所定のレベルTHより大きいときはクランプ回路202のレベル更新を禁止すべく、例えば Low レベルの信号CPENBを出力する回路である。
図3を用いて動作の説明をする。まず、図9と同様に通常の輝度の画像の場合、遮光領域aにおける撮像素子201の出力はd1である。タイミング制御回路704は従来技術と同様に、5ライン目と6ライン目にクランプパルスCPOB1を出力するが、これに先立ち4ライン目には検出タイミングパルスJ1を検出判定回路705に出力する。検出判定回路705は検出タイミングパルスJ1が入力される4ライン目の撮像素子出力Soutを検出し、この検出結果をあらかじめ定めた所定の値THと比較するが、図3においては素子出力Soutは正常なレベルd1であるため、クランプ許可パルスCPENBは Hi レベルとなり、クランプパルスCPOB1はANDゲート706で制限されることなくそのままクランプ回路202に出力され、クランプ動作が従来と同様に行なわれる。
一方、高輝度被写体の画像cが遮光領域aにある場合、図4に示すように撮像素子201の出力Soutは、遮光領域aであっても高いレベルd2を出力する。検出判定回路705における検出回路801は、4ライン目に入来する検出タイミングパルスJ1に同期して撮像素子201の出力レベルを検出するが、このときの検出結果OBD1は通常より高いレベルとなる。そのため、判定回路802はクランプ回路202のクランプレベル更新を禁止すべくクランプ許可パルスCPENBを Low レベルにする。この結果、クランプタイミングパルスCPOB1はANDゲート706で制限( Low レベルに)され、クランプ回路202にはクランプパルスCPOB1が供給されないため、クランプ回路202はクランプレベル(黒基準)を更新せず、それ以前のクランプレベル、例えばd1を基準にクランプ動作を続ける。そのため、図4に示したようにクランプ回路出力CPoutは、撮像素子出力Soutを遮光領域aの出力が正常だったときのレベルd1でクランプした出力となる。
その後、高輝度被写体の画像cが遮光領域aから外れ、遮光領域aの信号レベルが正常に戻ると、再び図3に示したものと同様のクランプ動作が再開されるため、高輝度被写体の画像cが遮光領域aにかかったり、外れたりしても受光領域bの信号レベルの変動が少なく、安定した撮像信号が得られる。
本実施の形態では、検出判定回路705の検出回路を1回路(検出回路801)だけとしたが、図5に示すように検出回路を複数用いて(検出回路1101、1102、1103)、出力Soutを複数の検出タイミングパルスJ1、J2、J3で検出し、複数の検出結果OBD1、OBD2、OBD3から判定回路1104が判定を行なってもよい。また、判定方法も複数の検出結果OBD1、OBD2、OBD3の平均値を用いたり、あるいは、複数の検出結果OBD1、OBD2、OBD3の最大値を用いるなどしてもよい。また、本実施の形態では、出力Soutの検出ラインを4ライン目、クランプレベルの更新ラインを5ライン目と6ライン目としたが、代わりに図6に示すように、出力Soutの検出ラインを4、6、8ライン目とし、クランプレベル更新ラインを5、6、7ライン目とするなどしたり、また、出力Soutの検出ラインとクランプレベル更新ラインを同一ラインとしてもよい。
また、本実施の形態では、遮光領域aを垂直読み出し方向の読み出し開始側に設けたが、一般に従来のOBクランプ回路がそうであるように、読み出し終了側に設けてもよく、さらに、水平読み出し方向の開始側、あるいは特許文献1に開示された技術のように終了側に設けてもよい。
201 撮像素子
202 クランプ回路
203 信号処理回路
704 タイミング制御回路
705 検出判定回路
706 ANDゲート(禁止手段)
801 検出回路
802 判定回路
202 クランプ回路
203 信号処理回路
704 タイミング制御回路
705 検出判定回路
706 ANDゲート(禁止手段)
801 検出回路
802 判定回路
Claims (1)
- 複数の光電変換素子が配列された撮像面に受光領域及び遮光領域を設けた撮像素子と、前記遮光領域における前記撮像素子の出力信号レベルを、出力する撮像信号の黒レベルを基準にした基準信号にクランプしてフレームごとに更新し、前記受光領域における撮像素子の出力信号レベルから前記クランプした出力信号レベルを減算した信号を撮像信号として出力するクランプ回路とを備えた撮像装置において、
前記遮光領域における前記撮像素子の出力信号レベルをフレームごとに検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記遮光領域における前記撮像素子の出力信号レベルが所定のレベルより大きいときには前記クランプ回路の基準信号のフレームごとの更新を禁止する禁止信号を出力する手段と、
前記禁止信号により前記クランプ回路の基準信号のフレームごとの更新を禁止する手段とを、
備えたことを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007103544A JP2008263339A (ja) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007103544A JP2008263339A (ja) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | 撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008263339A true JP2008263339A (ja) | 2008-10-30 |
Family
ID=39985517
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007103544A Withdrawn JP2008263339A (ja) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | 撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008263339A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014068729A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Newgin Co Ltd | 遊技機 |
-
2007
- 2007-04-11 JP JP2007103544A patent/JP2008263339A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014068729A (ja) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Newgin Co Ltd | 遊技機 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20100706 |