JP4636894B2 - 撮像装置及びクランプ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及びクランプ制御方法に関し、特に、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手段を備えた撮像装置、及び該撮像装置に適用されるクランプ制御方法に関する。

上記撮像装置では、過大な光量をもつ被写体であっても良好な画像を得ることができるようにしている。

通常、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の固体撮像素子で撮像した静止画像や動画像を撮像装置において表示したり、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レベルとは、撮像素子の受光画素部の中で遮光されて、出力レベルが入射光に依存しない画素部分から出力される信号レベルを指す。

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）回路であって、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を適用した従来のクランプ回路の構成例を図１０に示し、該従来のクランプ回路の主要部における信号の波形を図１１に示す（例えば、特許文献１参照）。これらの図を参照して、従来のクランプ回路の動作について簡単に説明する。

図１０において、ＣＣＤなどで構成される固体撮像素子８０１から出力された撮像信号が、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路８０２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８０３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（ＰＧＡ）８０４に入力される。

なお、ＣＤＳ回路８０２は、端子８０６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の基準とするようにし、同様に、可変増幅器８０４は、該所定の基準電圧ＶＲＥＦを撮像信号の直流増幅の基準とするようにしている。

可変増幅器８０４は、撮像素子８０１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たりす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８０４からの増幅出力信号は、一方が、端子８０８を介して不図示の画像処理・記録・表示回路に入力されるとともに、他方が、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）８０７に入力され、端子８０９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ＯＢレベルがサンプルホールドされ、これが積分アンプ８０５に入力される。

積分アンプ８０５では、コンデンサ８０５ｂ、抵抗８０５ｃにより所定の積分時定数が形成され、オペアンプ８０５ａにおいて、上記サンプルホールドされたＯＢレベルと、端子８０６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、上記積分時定数にて積分され、その積分値（電圧ＶＲＥＦからのずれ量）がオフセット加算回路８０３に入力されて減算が行なわれる。オフセット加算回路８０３、可変増幅器８０４、サンプルホールド回路８０７、および積分アンプ８０５によって閉ループが構成され、ネガティブフィードバック制御が行われる。

図１１において（Ａ）はＣＤＳ回路８０２の出力信号の波形を、（Ｂ）は積分アンプ８０５の出力信号の波形を、（Ｃ）は可変増幅器８０４の出力信号の波形を、（Ｄ）はＯＢクランプパルスを示す。

図１１は、可変増幅器８０４の出力信号のＯＢレベルが所定の基準電圧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ている。

ＣＤＳ回路８０２の出力信号波形（Ａ）は、撮像素子８０１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、この所定期間の一部においてＯＢ画素出力をサンプルホールドするためのタイミング信号がＯＢクランプパルス（Ｄ）である。

ＣＤＳ回路８０２の出力信号波形（Ａ）のうちＯＢ画素出力部分は、ＣＤＳ回路８０２の働きにより、所定の基準電圧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８０１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８０１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。このオフセット誤差は、通常、数ミリボルト〜数１０ミリボルトである。

このオフセット誤差は、撮像素子ごとにばらつき、また、撮像素子の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８０４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として可変増幅器８０４から出力される。

黒レベル変動ＶＥＲＲは、サンプルホールド回路８０７および積分アンプ８０５によって、所定の基準電圧ＶＲＥＦとの差分として検出され積分されて、図１１（Ｂ）に示す積分アンプ８０５の出力信号ΔＶＥＲＲとしてオフセット加算回路８０３に出力され、オフセット加算回路８０３においてＣＤＳ回路８０２の出力信号波形（Ａ）より減算される。

ＯＢクランプパルス（Ｄ）の出力毎に、上記の処理が繰り返されることにより、積分アンプ８０５の出力信号ΔＶＥＲＲは、図１１（Ｂ）に示すように黒レベル変動ＶＥＲＲへと収束し、可変増幅器８０４の出力信号のうちのＯＢ画素出力部が、図１１（Ｃ）に示すように所定の基準電圧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を積分して負帰還する場合の積分の時定数が非常に重要である。

この積分の時定数が小さいと、水平ライン毎の出力ＯＢレベルの所定基準電圧ＶＲＥＦ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、撮像装置によって得られた撮像信号による映像画面において横スジ上のノイズを発生し易くなる。

したがって、この横スジ状のノイズを画質上問題にならない程度に抑えるために、この積分の時定数を、所定の大きさ（例えば数１０ミリ秒〜数１００ミリ秒）に設定する必要がある。

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レベルの変動の主要因として、撮像素子８０１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が想定されており、こ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（数ミリボルト〜数１０ミリボルト）であり、あまり大きなものではない。

ところで、ＣＣＤなどの固体撮像素子８０１に直射日光などの強い光が入射されると、光電変換部で電荷のオーバーフロー、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、本来は遮光されていて入射光の光量に依存しないＯＢ画素部にも、転送・読み出し時にＣＣＤの転送部を介して、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、上記オフセット誤差成分とは異なってしまい、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が発生した場合には、撮像信号のフルレンジのレベル（ＣＣＤ飽和レベルＶＳＡＴ）にまで及ぶ。

図１２は、激しいブルーミング発生時のクランプ動作を説明するための図であり、従来のクランプ回路各部の動作波形を示すタイミングチャートである。

ＣＤＳ回路８０２の出力信号波形（Ａ）のうちＯＢ画素出力部分は、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。それに対して、可変増幅器８０４の出力信号の波形（Ｃ）のうちＯＢ画素出力部分は、積分アンプ８０５で設定された比較的大きな時定数による応答時間（数１０ミリ秒から数１００ミリ秒）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、ゆるやかに所定基準電圧ＶＲＥＦまで引き下げられる。

ブルーミングが解消して撮像素子８０１のＯＢ画素出力が本来の正常レベルに戻った後にも、それに対応して可変増幅器８０４の出力信号の波形（Ｃ）のうちＯＢ画素出力部分は、ただちに、所定基準電圧ＶＲＥＦに引き上げられるわけではないので、ちょうどこの間に、撮像装置が記録動作に移行した場合には、記録画像に黒沈みを生じてしまうという大きな問題があった。

図１３は、ブルーミングに伴う記録画像の黒沈みの発生過程を示す図である。

通常、デジタルスチルカメラなどの撮像記録装置では、電子ファインダとして、液晶表示器に撮像素子からの動画出力を表示するようになっている。電子ファインダに動画を表示するために、数１００万画素の撮像素子から全画素を読み出し、所定のフレームレート（秒あたりの表示コマ数）で転送することは現実的ではないので、実際には、読み出し画素数を、ライン間引きまたはライン加算などの方法でファインダ表示に適したライン数の信号に変換し、これにより、所定のフレームレートでの転送を可能にして、電子ファインダに動画を表示できるようにしている。このような、読み出し画素数を減らして、ファインダ表示に適した信号への変換を行う動作モードを、以下では「ファインダ駆動モード」と呼ぶ。

図１３に示す期間Ｔｆはファインダ動作期間であり、このファインダ動作期間Ｔｆにおいて、撮像素子８０１はファインダ駆動モードで動作される。図１３（Ｅ）に示す期間Ｔｆｃは、撮像素子８０１がファインダ駆動モードで動作されているときに、撮像素子８０１が１画面を出力する期間である。ファインダ動作期間Ｔｆでは、図１３（Ｃ）に示すように、メカニカルシャッタは開いた状態に保持されている。

撮像素子８０１からファインダ駆動モード時に出力された撮像信号は、ＣＤＳ回路８０２（図１３（Ｆ））、可変増幅器８０４（図１３（Ｇ））を介するとともに、不図示のＡＤ変換器、画像処理回路を経て映像信号として液晶表示器（液晶ファインダ）に送られ、液晶表示器で表示が行われる。

ファインダ駆動モード時における露出制御は、メカニカル絞りの絞り値と、撮像素子８０１の電子シャッタにおけるシャッタ秒時とを変えることでなされる。撮像素子８０１の電子シャッタは、撮像素子８０１内部のフォトダイオードの深さ方向に設けられるポテンシャルバリアの開閉によって構成される。

図１３（Ｄ）に示すΦＶｓｕｂパルスは電子シャッタのためのパルスであり、ΦＶｓｕｂパルスが高レベルになると、フォトダイオードに蓄積された信号電荷が撮像素子８０１の深さ方向に、すなわち撮像素子８０１が搭載された基板（サブストレート）方向に吐き出される。したがって、ファインダ駆動モード時におけるシャッタ秒時は、ΦＶｓｕｂパルスが低レベルになった時点から、フォトダイオードからＶＣＣＤ（垂直ライン転送用ＣＣＤ）に電荷が読み出される時点（期間Ｔｆｃの開始時点）までの時間Ｔｆｅとなる。

カメラ使用者は、電子ファインダに表示された画像から撮りたい被写体の枠取りを決めるとシャッタボタンを押す。通常、このシャッタボタンは、深さ方向に２段のスイッチになっており、半押し状態でオンとなるスイッチＳＷ１（図１３（Ａ））と、最後まで押したところでオンとなるスイッチＳＷ２（図１３（Ｂ））とから構成される。スイッチＳＷ１がオンとなると、ピントの追込み（自動焦点調節）が行われるとともに本露光時のシャッタ秒時及び絞り値が決められる。露光条件は、スイッチＳＷ１がオンされた時点でファインダ駆動モードでの撮像素子８０１の出力から判断される。スイッチＳＷ２がオンとなると本露光撮影が行われるが、そのときの露光条件は、スイッチＳＷ１オン時点で決定された絞り値及びシャッタ秒時で決定され、絞り値に応じてメカニカル絞りの絞り開口径を決定し、またシャッタ秒時に応じて、撮像素子８０１のΦＶｓｕｂパルス（電子シャッタパルス）の高レベル開始時点から、メカニカルシャッタ閉（図１３（Ｃ））の開始時点までの時間Ｔｓｅを決定する。

メカニカルシャッタ閉後にフォトダイオードに蓄積された電荷は、画素毎にそれぞれ別々に（加算されることなく）、全画素に亘って読み出される。この動作モードを「本露光読み出しモード」と呼ぶ。

本露光読み出しモードで駆動されて撮像素子８０１から出力された撮像信号は、ＣＤＳ回路８０２（図１３（Ｆ））、可変増幅器８０４（図１３（Ｇ））を介するとともに、不図示のＡＤ変換器、画像処理回路を経て映像信号として記録媒体に記録される。また、記録媒体に記録された映像信号を基にして、電子ファインダの液晶表示器に適した画像サイズにリサイズした画像を別途生成し、この画像をあらかじめ決められた撮影画像表示時間だけファインダ表示する。本露光の開始から撮影画像の記録・表示までの期間Ｔｓが、本露光読み出し動作期間である。

所定の撮影画像表示時間が終了すると、メカニカルシャッタを開き、ファインダ動作期間Ｔｆとして再びファインダ駆動モードに戻り、カメラの使用者は、次の被写体を選ぶことができる。

ここで、ファインダ駆動モード時に、直射日光などの強い光が入射されてＯＢ画素部にブルーミングが発生した場合、前述したようにクランプ変動による黒沈みが発生するが、この状態で、シャッタボタンを押したとする。

前述したように、シャッタボタンの半押し（ＳＷ１オン）によって、測光が行われ、本露光時のシャッタ秒時、絞り値が決定される。そして、電子シャッタでフォトダイオードの電荷がリセットされて、シャッタ秒時の経過後にメカニカルシャッタが閉じられる。

メカニカルシャッタが閉じられると、通常、本露光読み出しモードの動作となって、まずフォトダイオードからの信号電荷読み出しの前に、撮像素子８０１の転送部で、ＶＣＣＤ（垂直ライン転送用ＣＣＤ）の不要電荷の吐き出しのために、ＶＣＣＤに対して高速で転送段数分以上の転送（ＶＣＣＤクリア）が行われる。ＶＣＣＤクリア後にフォトダイオードの信号電荷がＶＣＣＤに読み出され、順次各画素の電荷が読み出される。

このように、ファインダ駆動モード時とは異なり、本露光読み出しモード時には、メカニカルシャッタを閉じることで、スミアやブルーミングの要因となる強い光の遮断を行いながら転送部の不要電荷を一掃できるため、スミアやＯＢブルーミングの発生を回避できる。
特開２００２−２１８２９８号公報

しかしながら、上記従来のクランプ回路において、ブルーミングが解消して撮像素子８０１のＯＢ画素出力が本来の正常レベルに戻った後にも、それに対応して、可変増幅器８０４の出力信号（図１２（Ｃ））のうちのＯＢ画像出力部分が、ただちに、所定基準電圧ＶＲＥＦに引き上げられるわけではないため、復帰時間の遅れの分Ｔｒだけ、図１３（Ｇ）に示すように、本露光読み出しモード時の撮像信号には黒沈みが残ってしまう結果となる。したがって、期間Ｔｒにおいて映像信号を記録すると、その記録画像には黒沈みが含まれる。

もちろん、撮影時毎の撮像素子８０１への本露光後に、メカニカルシャッタを閉じて、可変増幅器８０４の出力信号（図１２（Ｃ））のうちのＯＢ画像出力部分が、所定基準電圧ＶＲＥＦに引き上げられるまでに要する応答時間Ｔｒ（図１３（Ｇ））だけクランプ動作を継続した後に、読み出し、記録動作に移行すれば、記録画像に黒沈みを生じることはない。しかし、その場合、応答時間Ｔｒの分だけ、ＣＣＤ蓄積部に電荷を保持しつづけることになるため、電荷ぬけによる信号レベルの変動や暗電流ノイズの増加と言った撮像信号の特性劣化を招き、また、撮像記録シーケンスのスループットの低下にもつながるため、あまり好ましい解決方法とは言えないという問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、光学的黒（ＯＢ）レベル変動に起因する撮影画像の黒沈みを防止して良好な撮像画像を記録することができる撮像装置及びクランプ制御方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、撮像素子のブルーミング現象の発生による撮像信号の特性劣化を抑えることができるとともに、記録時間に無駄のない応答性に優れた撮像記録動作を実現できる撮像装置及びクランプ制御方法を提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、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手段と、前記撮像手段から出力された撮像信号に含まれる前記光学的黒領域から得られた電気信号の電圧レベルを取得し、光学的黒レベルとして出力する取得手段と、前記撮像信号のブランキング期間におけるブランキングレベルを抽出するブランキングレベル抽出手段と、前記取得手段が出力した光学的黒レベルと、前記ブランキングレベル抽出手段で抽出したブランキングレベルにブルーミング現象が発生した場合に前記光学的黒レベルとレベルの大きさが逆転するような所定レベルを加算した加算ブランキングレベルとの差が所定のレベルを超えない場合には、撮像信号の電圧を前記光学的黒レベルを基準に第１の目標値にクランプし、前記差が前記所定のレベルを超える場合には、撮像信号の電圧を当該差が前記所定のレベルを超えなくなるまで、前記撮像手段のフォトダイオード部の転送を止めた状態でクランプ動作する帰還制御手段とを有する。

また、請求項４記載のクランプ制御方法は、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手段と、前記撮像手段から出力された撮像信号に含まれる前記光学的黒領域から得られた電気信号の電圧レベルを取得し、光学的黒レベルとして出力する取得手段と、を備えた撮像装置に適用されるクランプ制御方法において、前記撮像信号のブランキング期間におけるブランキングレベルを抽出するブランキングレベル抽出ステップと、前記取得手段が出力した光学的黒レベルと、前記ブランキングレベル抽出ステップで抽出したブランキングレベルにブルーミング現象が発生した場合に前記光学的黒レベルとレベルの大きさが逆転するような所定レベルを加算した加算ブランキングレベルとの差が所定のレベルを超えない場合には、撮像信号の電圧を前記光学的黒レベルを基準に第１の目標値にクランプし、前記差が前記所定のレベルを超える場合には、撮像信号の電圧を当該差が前記所定のレベルを超えなくなるまで、前記撮像手段のフォトダイオード部の転送を止めた状態でクランプ動作する帰還制御ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、光学的黒（ＯＢ）レベル変動に起因する撮影画像の黒沈みを防止して良好な撮像画像を記録することができる。

また、本発明によれば、撮像素子のブルーミング現象の発生による撮像信号の特性劣化を抑えることができるとともに、記録時間に無駄のない応答性に優れた撮像記録動作を実現できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係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、撮影レンズ３１０に入射した光線は、絞り３１２、シャッタ１２を介して撮像部１４に導かれ、光学像として撮像部１４上に結像される。撮像部１４は、光学像を電気信号に変換する。

Ａ／Ｄ変換部１６は、撮像部１４から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。

タイミング発生回路１８は、撮像部１４、Ａ／Ｄ変換部１６、Ｄ／Ａ変換部２６にクロック信号や制御信号を供給する回路であり、メモリ制御回路２２及びシステム制御回路５０により制御される。

画像処理回路２０は、Ａ／Ｄ変換部１６からのデータ或いはメモリ制御回路２２から送られたデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。

また、画像処理回路２０では、必要に応じて、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてシステム制御回路５０がシャッタ制御部４０、測距部４２に対して制御を行う。すなわち、ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ（自動露出）処理、ＥＦ（フラッシュ調光）処理を行う。

さらに、画像処理回路２０においては、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてＴＴＬ方式のＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理も行う。

なお、本実施の形態においては、測距部４２及び測光部４６を専用に備える構成としたため、測距部４２及び測光部４６を用いてＡＦ処理、ＡＥ処理、ＥＦ処理の各処理を行い、上記画像処理回路２０を用いたＡＦ処理、ＡＥ処理の各処理を行わない構成としたが、測距部４２及び測光部４６を用いてＡＦ処理、ＡＥ処理、ＥＦ処理の各処理を行い、さらに、上記画像処理回路２０を用いたＡＦ処理、ＡＥ処理の各処理を行う構成としてもよい。

メモリ制御回路２２は、Ａ／Ｄ変換部１６、タイミング発生回路１８、画像処理回路２０、画像表示メモリ２４、Ｄ／Ａ変換部２６、メモリ３０、圧縮・伸長回路３２を制御する。

Ａ／Ｄ変換部１６のデータが、画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、または直接メモリ制御回路２２を介して、画像表示メモリ２４またメモリ３０に書き込まれる。

画像表示メモリ２４に書き込まれた表示用の画像データは、Ｄ／Ａ変換部２６を介して、ＴＦＴ、ＬＣＤ等から成る画像表示部２８に送られ、画像表示部２８で表示される。

画像表示部２８を用いて、撮像した画像データを逐次表示することで、電子ファインダ機能を実現することが可能である。

また、画像表示部２８は、システム制御回路５０の指示に従って表示をＯＮ／ＯＦＦ（実行／非実行）することが可能であり、表示をＯＦＦにした場合には撮像装置の電力消費を大幅に低減することができる。

メモリ３０は、撮影した静止画像や動画像のデータを格納するためのメモリであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を格納するのに十分な記憶量を備えている。これにより、複数枚の静止画像を連続して撮影する連射撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ３０に対して行うことが可能となる。

また、メモリ３０はシステム制御回路５０の作業領域としても使用することが可能である。

圧縮・伸長回路３２は、適応離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）等により画像データを圧縮伸長する回路であり、メモリ３０に格納された画像を読み込んで圧縮処理或いは伸長処理を行い、処理を終えたデータをメモリ３０に書き込む。

シャッタ制御部４０は、測光部４６からの測光情報に基づいて、絞り３１２を制御する絞り制御部３４０と連携しながら、シャッタ１２の動作を制御する。

測距部４２は、ＡＦ（オートフォーカス）処理を行う際に必要な合焦状態検出部であり、撮影レンズ３１０に入射した光線を、絞り３１２、不図示の測距用サブミラーを介して、測距部４２に入射させることにより、光学像として結像された画像の合焦状態を測定する。

測光部４６は、ＡＥ（自動露出）処理を行うために必要な露出状態測定部であり、撮影レンズ３１０に入射した光線を、絞り３１２、不図示の測光用レンズを介して、測光部４６に入射させることにより、光学像として結像された画像の露出状態を測定する。

なお、撮像部１４から出力された画像データを画像処理回路２０が演算した演算結果に基づき、システム制御回路５０が、シャッタ制御部４０、絞り制御部３４０、測距制御部３４２に対して、ビデオＴＴＬ方式を用いて露出制御及びＡＦ制御をすることも可能である。

さらに、測距部４２による測定結果と、撮像部１４から出力された画像データを画像処理回路２０が演算した演算結果とを共に用いてＡＦ制御を行うようにしてもよい。また、測光部４６による測定結果と、撮像部１４から出力された画像データを画像処理回路２０が演算した演算結果とを共に用いて露出制御を行うようにしてもよい。

システム制御回路５０は撮像装置全体を制御する。メモリ５２は、システム制御回路５０の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するメモリである。

表示部５４は、システム制御回路５０でのプログラムの実行に応じて、文字、画像、音声等を用いて動作状態やメッセージ等を表示する。表示部５４は、例えばＬＣＤ、ＬＥＤ、発音素子等の組み合わせにより構成され、撮像装置の操作部７０近辺の視認し易い位置に単数或いは複数個所設置される。

表示部５４に表示される内容としては、例えば、シングルショット／連写撮影表示、セルフタイマ表示、圧縮率表示、記録画素数表示、記録枚数表示、残撮影可能枚数表示、シャッタスピード表示、絞り値表示、露出補正表示、赤目緩和表示、マクロ撮影表示、ブザー設定表示、時計用電池残量表示、電池残量表示、エラー表示、複数桁の数字による情報表示、記録媒体２００及び２１０の着脱状態表示、撮影レンズ３１０の着脱状態表示、通信Ｉ／Ｆ動作表示、日付・時刻表示、外部コンピュータとの接続状態を示す表示、合焦表示、撮影準備完了表示、手振れ警告表示、フラッシュ充電表示、フラッシュ充電完了表示、シャッタスピード表示、絞り値表示、露出補正表示、記録媒体書き込み動作表示等がある。

不揮発性メモリ５６は、電気的に消去・記録可能なメモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ等が用いられる。

シャッタスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）６２，６４、再生スイッチ６６及び操作部７０は、システム制御回路５０へ各種の動作指示を入力するための操作手段であり、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置等の単数或いは複数の組み合わせで構成される。

ここで、これらの操作手段の具体的な説明を行う。

シャッタスイッチ（ＳＷ１）６２は、不図示のシャッタボタンの半押しでＯＮとなるスイッチであり、このＯＮで、ＡＦ処理、ＡＥ処理、ＡＷＢ処理、ＥＦ処理等の動作が開始される。

シャッタスイッチ（ＳＷ２）６４は、不図示のシャッタボタンの全押しでＯＮとなるスイッチであり、このＯＮで、撮像部１２から読み出した画像データをＡ／Ｄ変換部１６、メモリ制御回路２２を介してメモリ３０に書き込む露光処理、画像処理回路２０やメモリ制御回路２２での演算を用いた現像処理、メモリ３０から画像データを読み出し、圧縮・伸長回路３２で圧縮を行い、記録媒体２００或いは２１０に書き込む記録処理といった一連の処理の動作が開始される。

再生スイッチ６６がＯＮされると、撮影モード時において、画像データをメモリ３０、記録媒体２００または記録媒体２１０から読み出して画像表示部２８に表示させる再生処理の動作が開始される。

操作部７０は、各種ボタンやタッチパネル等からなり、メニューボタン、セットボタン、マクロボタン、マルチ画面再生改ページボタン、フラッシュ設定ボタン、単写／連写／セルフタイマ切り替えボタン、メニュ移動＋（プラス）ボタン、メニュー移動−（マイナス）ボタン、再生画像移動＋（プラス）ボタン、再生画像−（マイナス）ボタン、撮影画質選択ボタン、露出補正ボタン、日付／時間設定ボタン、パノラマモード等の撮影及び再生を実行する際に各種機能の選択及び切り替えを設定する選択／切り替えボタン、パノラマモード等の撮影及び再生を実行する際に各種機能の決定及び実行を設定する決定／実行ボタン、画像表示部２８のＯＮ／ＯＦＦを設定する画像表示ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、撮影直後に画像データを自動再生するクイックレビュー機能を設定するクイックレビューＯＮ／ＯＦＦスイッチ、ＪＰＥＧ圧縮の圧縮率を選択するため或いは撮像部の信号をそのままデジタル化して記録媒体に記録するＣＣＤＲＡＷモードを選択するためのスイッチである圧縮モードスイッチ、再生モード、マルチ画面再生・消去モード、ＰＣ接続モード等の各機能モードを設定するための再生スイッチ、シャッタスイッチＳＷ１を押したならばオートフォーカス動作を開始し一旦合焦したならばその合焦状態を保ち続けるワンショットＡＦモードとシャッタスイッチＳＷ１を押している間は連続してオートフォーカス動作を続けるサーボＡＦモードとを設定するためのＡＦモード設定スイッチ等を含む。

また、上記プラスボタン及びマイナスボタンの各機能を、回転ダイアルスイッチを備えることによって、より軽快に数値や機能を選択することができるようにしてもよい。

電源スイッチ７２は、撮像装置の電源オン、電源オフの各モードを切り替え設定するためのスイッチである。また、撮像装置に接続された撮影レンズ３１０、外部ストロボ、記録媒体２００、２１０等の各種付属装置の電源オン、電源オフの設定も合わせて切り替え設定することができる。

リアルタイムクロック回路７４は経過時間を計測し、システム制御回路５０はこの経過時間に基づいて各種のタイマー機能を実現している。

電源制御部８０は、電池検出回路、ＤＣ−ＤＣコンバータ、給電されるべき対象ブロックを切り替えるスイッチ回路等により構成されており、電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行い、検出結果及びシステム制御回路５０の指示に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体を含む各部へ供給する。

電源部８６は、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やＮｉＣｄ電池やＮｉＭＨ電池、Ｌｉ電池等の二次電池、ＡＣアダプター等からなる電源部であり、コネクタ８２，８４を介して電源制御部８０に接続される。

メモリカードやハードディスク等の記録媒体２００，２１０は、コネクタ９２，９６及びインタフェース（Ｉ／Ｆ）９０，９４をそれぞれ介して撮像装置に接続される。記録媒体着脱検知部９８は、コネクタ９２，９６に記録媒体２００，２１０が装着されているか否かを検知する。

通信部１１０は、ＲＳ２３２Ｃ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、Ｐ１２８４、ＳＣＳＩ、モデム、ＬＡＮ、無線通信等の各種通信機能を有する。

コネクタ１１２は、通信部１１０を介して撮像装置を他の機器と接続するためのコネクタであり、また通信部１１０が無線通信を行う場合はアンテナとなる。

インタフェース１２０は、撮像装置を撮影レンズ３１０と接続するためのインタフェース部である。

記録媒体２００は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部２０２、撮像装置とのインタフェース２０４、撮像装置と接続を行うコネクタ２０６を備えている。

記録媒体２１０は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部２１２、撮像装置とのインタフェース２１４、撮像装置と接続を行うコネクタ２１６を備えている。

絞り制御部３４０は、測光部４６からの測光情報に基づいて、シャッタ１２を制御するシャッタ制御部４０と連携しながら、絞り３１２の動作を制御する。

測距制御部３４２は、撮影レンズ３１０のフォーカシングを制御する。ズーム制御部３４４は、撮影レンズ３１０のズーミングを制御する。

レンズ制御部３５０は、撮影レンズ３１０全体を制御するとともに、動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するメモリの機能や、撮影レンズ３１０固有の番号等の識別情報、管理情報、開放絞り値や最小絞り値、焦点距離等の機能情報、現在や過去の各設定値などを保持する不揮発メモリの機能も備えている。

図２及び図３は、図１に示す撮像装置で行なわれる撮影処理の基本的な手順を示すフローチャートである。図２及び図３を参照して、撮像装置で行なわれる各種処理の中の撮影に係る処理を以下に説明する。

電池交換等の電源投入により、システム制御回路５０はフラグや制御変数等を初期化し、撮像装置の各部において必要な所定の初期設定を行う（Ｓ２０１）。

システム制御回路５０は、電源スイッチ７２の設定位置を判断し（Ｓ２０２）、電源スイッチ７２が電源ＯＦＦに設定されていたならば、ステップＳ２０３に進んで、各表示部の表示を終了状態に変更し、フラグや制御変数等を含む必要なパラメータや設定値、設定モードを不揮発性メモリ５６に記録し、電源制御部８０により画像表示部２８を含む撮像装置各部の不要な電源を遮断する等の所定の終了処理を行い、その後にステップＳ２０２に戻る。

ステップＳ２０２で、電源スイッチ７２が電源ＯＮに設定されていると判断されたならば、ステップＳ２０４へ進んで、システム制御回路５０は電源制御部８０を用いて、電池等により構成される電源部８６の残容量や動作情況が撮像装置の動作に問題がない状態にあるか否かを判断する。その結果、問題があるならばステップＳ２０５へ進んで、表示部５４を用いて画像や音声により所定の警告表示を行い、その後にステップＳ２０２に戻る。

ステップＳ２０４で、電源部８６に問題が無いと判断されたならばステップＳ２０６に進んで、システム制御回路５０が、記録媒体２００，２１０が装着されているか否かの判断、記録媒体２００，２１０に記録された画像データの管理情報の取得、そして、記録媒体２００，２１０の動作状態が撮像装置の動作、特に記録媒体に対する画像データの記録再生動作に問題がないか否かの判断を行う。記録媒体２００，２１０が装着されていなかったり、それらに問題があるならばステップＳ２０５へ進んで、表示部５４を用いて画像や音声により所定の警告表示を行い、ステップＳ２０２に戻る。

一方、ステップＳ２０６で、記録媒体２００または記録２１０が装着されていて、それに記録された画像データの管理情報が取得でき、そして、それの動作状態に問題が無いと判断されたならば、ステップＳ２０７へ進んで、電子ファインダ駆動モードに移行する。電子ファインダ駆動モードにおいては、システム制御回路５０が、シャッタ１２を開いた状態で、タイミング発生回路１８を介して撮像素子１４に対してファインダ駆動モードの駆動を行い、ライン間引きあるいはライン加算などの方法で撮像素子１４から読み出しを行い、ファインダ表示に適したライン数に減らした映像信号を取得して、ファインダ動画として必要なフレームレートを確保する。そして、撮像部１４から読み出した映像信号をＡ／Ｄ変換部１６、メモリ制御回路２２を介してメモリ３０に書き込む露光処理、画像処理回路２０やメモリ制御回路２２での演算を用いた現像処理、メモリ３０から画像データを読み出し、画像表示部２８を用いて画像データをファインダ画像として逐次表示する表示処理を開始する。

つぎにステップＳ２０８で、シャッタスイッチ（ＳＷ１）６２がオンになっているか否かを判断し、オンになっていないならばステップＳ２０２に戻る。オンになっていればステップＳ２０９に進んで、システム制御回路５０が、ファインダ駆動モード時に撮像部１４から読み出された映像信号に対してＯＢ異常検出を行う。このＯＢ異常検出については、図４及び図５を参照して詳しく後述する。

ステップＳ２０９でＯＢ異常検出により異常と判断されたならば、ステップＳ２１１へ進んで、ＯＢ異常フラグをオンにし、一方、ＯＢ異常検出により正常と判断されたならば、ステップＳ２１０へ進んで、ＯＢ異常フラグをオフにし、その後、ステップＳ２１２に進む。

ステップＳ２１２では、測距処理を行って、撮影レンズ３１０の焦点を被写体に合わせ、また測光処理を行って、絞り値（Ａｖ値）及びシャッタ時間（Ｔｖ値）を決定する。この測距処理及び測光処理においては、システム制御回路５０と絞り制御部３４０或いは測距制御部３４２との間で、インタフェース１２０、レンズ制御部３５０を介して、各種信号のやり取りが行われる。

システム制御回路５０は、撮像部１４、測距部４２及び測距制御部３４２を用いて、ＡＦ（オートフォーカス）処理を開始する。

システム制御回路５０は、測距部４２を用いて合焦状態を検出するＡＦ制御を実行する。すなわち、撮影レンズ３１０に入射した光線が、絞り３１２、不図示の測距用サブミラーを介して測距部４２に入射されることにより光学像として結像された画像の合焦状態を判断し、合焦と判断されるまで、測距制御部３４２を用いて撮影レンズ３１０を駆動する。

合焦と判断したならば、システム制御回路５０は、撮影画面内の複数の測距点の中から合焦した測距点を決定し、決定された測距点を示すデータと共に測距データ及び／または設定パラメータを、システム制御回路５０の内部メモリまたはメモリ５２に記憶する。

続いて、システム制御回路５０は、測光部４６を用いて、ＡＥ（自動露出）処理を開始する。

システム制御回路５０は、撮影レンズ３１０に入射した光線が、絞り３１２、不図示の測光用レンズを介して測光部４６に入射されることにより光学像として結像された画像の露出状態を測定し、露出（ＡＥ）が適正と判断されるまで、測光部４６を用いて測光処理を行う。

露出（ＡＥ）が適正と判断したならば、システム制御回路５０は、測光データ及び／または設定パラメータを、システム制御回路５０の内部メモリまたはメモリ５２に記憶し、ステップＳ２１２の測光処理で検出した露出（ＡＥ）結果に応じて、絞り値（Ａｖ値）、シャッタ速度（Ｔｖ値）を決定する。

そして、ここで決定したシャッタ速度（Ｔｖ値）に応じて、システム制御回路５０は、撮像部１４の電荷蓄積時間を決定し、この電荷蓄積時間と等しい時間で撮影処理及びダーク取り込み処理をそれぞれ行い、ステップＳ２１２の測距・測光処理を終了する。

次にステップＳ２１３で、シャッタスイッチ（ＳＷ２）６４がオンになっているか否かを判断し、オンになっていればステップＳ２１４に進んで、撮影モード処理を行う。この撮影モード処理については、図７および図８を参照して詳しく後述する。

ステップＳ２１３で、シャッタスイッチ（ＳＷ２）６４がオンになっていないと判断されたならば、ステップＳ２１５へ進んで、シャッタスイッチ（ＳＷ１）６２がオフされるまで、ステップＳ２１３の処理を繰り返す。シャッタスイッチ（ＳＷ１）６２がオフされたならば、ステップＳ２０２に戻る。

ステップＳ２１４の撮影モード処理が終了したら、ステップＳ２１６に進んで記録処理を行い、終了したらステップＳ２０２に戻る。

ステップＳ２１６の記録処理においては、システム制御回路５０が、メモリ３０の所定領域へ書き込まれた画像データの一部をメモリ制御回路２２を介して読み出して、現像処理を行うために必要なＷＢ（ホワイトバランス）積分演算処理、ＯＢ（オプティカルブラック）積分演算処理を行い、演算結果をシステム制御回路５０の内部メモリまたはメモリ５２に記憶する。

そして、システム制御回路５０は、メモリ制御回路２２、また必要に応じて画像処理回路２０を用いて、メモリ３０の所定領域に書き込まれた撮影画像データを読み出して、システム制御回路５０の内部メモリまたはメモリ５２に記憶した演算結果を用いて、ＡＷＢ処理、ガンマ変換処理、色変換処理を含む各種現像処理を行う。

そして、システム制御回路５０は、メモリ３０の所定領域に書き込まれた画像データを読み出して、設定したモードに応じた画像圧縮処理を圧縮・伸長回路３２により行い、メモリ３０の画像記憶バッファ領域の空き画像部分に、一連の処理を終えた画像データを書き込む。

一連の撮影処理の実行に伴い、システム制御回路５０は、メモリ３０の画像記憶バッファ領域に記憶した画像データを読み出して、インタフェース９０，９４、コネクタ９２，９６を介して、記録媒体２００，２１０へ書き込みを行う記録処理を開始する。

この記録処理は、メモリ３０の画像記憶バッファ領域の空き画像部分に、一連の処理を終えた画像データの書き込みが新たに行われる度に、その画像データに対して実行される。

なお、記録媒体２００，２１０へ画像データの書き込みを行っている間、書き込み動作中であることを明示するために、表示部５４において、例えばＬＥＤを点滅させる等の表示を行う。また、記録媒体に記録される本画像を画像表示部２８に適した画像サイズにリサイズした画像を画像表示メモリ２４に別途生成し、これをあらかじめ決められた撮影画像表示時間だけ画像表示部２８に画像表示する。

図４は、図１に示す第１の実施の形態に係る撮像装置における撮像部１４の構成を示すブロック図である。

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）４０１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４０２に入力されてリセットノイズが除去され、その後に、オフセット加算回路４０３に入力されて所定のオフセット電圧が加算され、そのオフセット加算出力信号が可変増幅器（ＰＧＡ）４０４に入力される。

ＣＤＳ回路４０２は、端子４０８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の基準とするＣＤＳ回路であり、また、可変増幅器４０４は、所定基準電圧ＶＲＥＦを撮像信号の直流増幅の基準とする直流増幅器である。

可変増幅器４０４は、ＣＣＤ４０１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たりするためのゲイン可変部であるが、以降、本実施の形態においては、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４０４からの増幅出力信号は、端子４２６を介して不図示の画像処理・記録・表示回路に出力されるとともに、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）４１７に入力され、サンプルホールド回路４１７では、端子４２３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、可変増幅器４０４からの増幅出力信号の中のＯＢレベルがサンプルホールドされ、このＯＢレベルが積分アンプ４０６に送られる。

積分アンプ４０６では、コンデンサ４０６ｂ及び抵抗４０６ｃにより所定の積分時定数が形成され、オペアンプ４０６ａが、サンプルホールド回路４１７でサンプルホールドされたＯＢレベルと、端子４０８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）を上記積分時定数にて積分し、その積分値（所定の基準電圧ＶＲＥＦからのずれ量）を、減算値としてオフセット加算回路４０３に出力する。オフセット加算回路４０３、可変増幅器４０４、サンプルホールド回路４１７、および積分アンプ４０６によって閉ループが構成され、フィードバック制御が行われる。

黒レベルの異常検出回路４１１は、サンプルホールド回路４１９，４２０、オフセット加算器４２１、比較器４１２，４１４、および一次積分器（抵抗４１５、コンデンサ４１６）により構成される。

サンプルホールド回路４２０には、可変増幅器４０４からの増幅出力信号が入力されるとともに、端子４２４から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が入力される。サンプルホールド回路４２０では、ブランキングパルスＣＰＢＬＫによって、可変増幅器４０４からの増幅出力信号の中のブランキングレベルがサンプルホールドされ、この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４２１に出力される。

オフセット加算器４２１では、入力されたブランキングレベルが、端子４２５から入力された所定電圧ＶＴＨでレベルシフトされ（加算され）、その後に、比較器４１４の負極に入力される。

サンプルホールド回路４１９には、サンプルホールド回路４１７でサンプルホールドされたＯＢレベルが入力されるとともに、端子４２４からブランキングパルスＣＰＢＬＫが入力される。サンプルホールド回路４１９では、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ＯＢレベルがリサンプリングされ、その後に比較器４１４の正極に入力される。

比較器４１４では、サンプルホールド回路４１９から入力されたＯＢレベルと、オフセット加算器４２１から入力された加算ブランキングレベルとの大小比較が行われる。比較器４１４の出力は、抵抗４１５、コンデンサ４１６からなる一次積分器を介して、比較器４１２の正極に入力される。比較器４１２の負極には端子４１３を介して比較電圧ＶＣＭＰが入力されており、比較器４１２の出力信号が端子４０９を介して、最終的に黒レベルの異常検出回路４１１の検出結果として、撮像装置全体を制御するシステム制御回路５０に出力される。

黒レベルの異常検出回路４１１の検出信号は、ブルーミングが発生していない通常状態において低レベルを為しており、このとき、可変増幅器４０４からの増幅出力信号の中のＯＢレベルが所定基準電圧ＶＲＥＦにクランプされて収束する際の過程は、図１１に示す従来のクランプ回路における過程と全く同様であるので、ここでは図示しない。

ＣＣＤ４０１の出力信号の中のＯＢ画素出力部分は、ＣＤＳ回路４０２の働きにより、所定基準電圧ＶＲＥＦに比較的近い直流電圧を保っているが、実際には、ＣＣＤ４０１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ＣＣＤ４０１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。このオフセット誤差は、通常、数ミリボルト〜数１０ミリボルトである。

このオフセット誤差は、ＣＣＤごとにばらつき、またＣＣＤの温度により変動する。このオフセット誤差は、可変増幅器４０４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４１７および積分アンプ４０６によって、所定基準電圧ＶＲＥＦとの差分として検出され、積分されて、積分出力信号としてオフセット加算回路４０３に出力され、オフセット加算回路４０３において、ＣＤＳ回路４０２の出力信号より積分出力信号が減算されて、ＣＤＳ回路４０２の出力信号の所定基準電圧ＶＲＥＦからのずれ量が出力される。

上記の動作は、ＯＢクランプパルスの出力毎に繰り返され、これによって、可変増幅器４０４の出力信号の中のＯＢ画素出力は、所定基準電圧ＶＲＥＦへと収束する。

次に、図４に示す第１の実施の形態におけるクランプ回路においてブルーミングが発生している場合のクランプ動作について説明する。

図１２にも示すように、ＣＤＳ回路４０２の出力信号（Ａ）の中のＯＢ画素出力は、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。可変増幅器４０４の出力信号（Ｃ）の中のＯＢ画素出力は、最初、ＣＤＳ回路４０２の出力信号（Ａ）の中のＯＢ画素出力の上昇に合わせて上昇を開始し、積分アンプ４０６で設定された時定数による応答時間で、ゆるやかに所定基準電圧ＶＲＥＦまで低下する。

この時のＣＤＳ回路４０２の出力信号、積分アンプ４０６の出力信号、可変増幅器４０４の出力信号の各動作波形は、図１２に示す従来のクランプ回路の各部の動作波形と全く同様であるので、ここでは図示しない。

図５は、図４に示す黒レベル異常検出回路４１１の各部における信号波形を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートは、ＣＣＤ４０１に強い光が入射されてブルーミングが発生し、ＣＣＤ４０１からの出力信号レベルが、信号読み出し期間とＯＢ期間の両方に渡って、ＣＣＤ４０１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。

図５（Ａ）は、可変増幅器４０４の出力信号の波形を示し、１ライン単位の撮像信号の様子を模式化して示す。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、ＣＣＤ４０１からの画素の読み出しの行われていない期間である。

可変増幅器４０４の出力信号では、ＯＢ期間の信号レベルが、ブルーミング現象（図５（Ａ）の斜線部）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、ＣＣＤ４０１の飽和レベルＶＳＡＴまで急速に上昇する。

ＣＣＤ４０１からの信号の読み出しが行われていないブランキング期間においては、ブルーミングの影響は全く生じない。なお、図５（Ｄ）に示すように、ブランキングレベルＶＢＬＫと、ＯＢレベルＶＯＢのブルーミング現象のない本来の黒レベルに有るときのレベルとの間には、所定の電位差ΔＶ（＝ＶＯＢ−ＶＢＬＫ）がある。この所定の電位差ΔＶは負値である場合もあり得るが、本実施の形態では正値である場合（ＶＢＬＫ＜ＶＯＢ）を説明する。

ブルーミング現象が発生しているときの可変増幅器４０４の出力信号（図５（Ａ））が、サンプルホールド回路４１７において、端子４２３に入力されたＯＢパルスＣＰＯＢ（図５（Ｂ））によってサンプルホールドされ、その直後に、サンプルホールド回路４１９において、端子４２４に入力されたブランキングパルスＣＰＢＬＫ（図５（Ｃ））によって再びサンプルホールドされることによって得られるＯＢレベルＶＯＢ（図５（Ｄ））は、それまでの本来の黒レベルからＣＣＤ４０１の飽和レベルＶＳＡＴに変わる。

一方、可変増幅器４０４の出力信号（図５（Ａ））が、サンプルホールド回路４２０において、端子４２４に入力されたブランキングパルスＣＰＢＬＫ（図５（Ｃ））によってサンプルホールドされることによって得られるブランキングレベルＶＢＬＫ（図５（Ｄ））は、破線で示すようにほとんど変化せず、このブランキングレベルＶＢＬＫに、端子４２５に入力された所定電圧ＶＴＨがオフセット加算器４２１で加算されて、一定レベルの加算ブランキングレベル（ＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）が比較器４１４へ出力される。

通常、ブランキングレベルＶＢＬＫとＯＢレベルＶＯＢとの間の電位差ΔＶを考慮の上で、ブルーミング現象が発生して際に初めて、ＯＢレベルＶＯＢと、加算ブランキングレベル（ＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）との間で、比較レベルの逆転が起こるように、所定電圧ＶＴＨに対して適切な値が設定される。

したがって、ブルーミング現象が発生して、比較器４１４の正極にＯＢレベルＶＯＢ（＝ＶＳＡＴ）が入力され、負極に加算ブランキングレベル（ＶＢＬＫ＋ＶＴＨ）が入力されると、比較器４１４の出力信号（図５（Ｅ））は、ブランキングパルスＣＰＢＬＫ（図５（Ｃ））のタイミングで、低レベルから高レベルに逆転する。そして、比較器４１４の出力信号は、可変増幅器４０４の出力信号（図５（Ａ））の中のＯＢレベルＶＯＢが、ブルーミング現象が解消して本来の黒レベルに戻るまでの間、高レベルを保持する。

つぎに、図４の黒レベルの異常検出回路４１１における一次積分器（抵抗４１５、コンデンサ４１６）および比較器４１２の動作について、図６を参照して説明する。

図６は、図４に示すタイミングチャートに比べて時間を縮めて表示した、黒レベル異常検出回路４１１の各部における信号波形を示すタイミングチャートである。

比較器４１４の出力信号（図６（Ｃ））は、抵抗４１５、コンデンサ４１６からなる一次積分器を介して、比較器４１２において、所定の比較電圧ＶＣＭＰと比較される。比較器４１４の出力信号（図６（Ｃ））が所定の水平ライン数（例えば、数ラインから数１０ライン）以上に亘って高レベルを保持し続けたときに、一次積分器を介した比較器４１４の高レベル信号が比較電圧ＶＣＭＰに達するように、一次積分器の時定数および所定の比較電圧ＶＣＭＰの各値は設定されており、これにより、一次積分器を介した比較器４１４の高レベル信号が比較電圧ＶＣＭＰに達したとき、比較器４１２の出力信号（図６（Ｅ））は初めて高レベルになり、黒レベル異常検出回路４１１の異常検出信号となる。

こうした遅延は、例えば可変増幅器４０４などでのゲイン切り換えにより生じた極めて短期間のＯＢ変動に対して、黒レベル異常検出回路４１１が敏感に反応して誤った異常検出信号を出力することを防止するためのものである。

以上が、図３で示したステップＳ２０９におけるＯＢ異常検出の詳細な内容である。

次に、図３で示したステップＳ２１４における撮影モード処理の詳細な内容について、図６および図７を参照して以下に説明する。

図７は、図３で示したステップＳ２１４における撮影モード処理の詳細な内容を示すフローチャートであり、図８は、ブルーミング発生時において電子ファインダ駆動モードおよび本露光読み出しモードで動作している第１の実施の形態における撮像装置の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。以下、図７に示すフローチャートに沿って、図８を参照しながら、撮影モード処理の詳細な内容を説明する。

撮影処理においては、システム制御回路５０と絞り制御部３４０また測距制御部３４２との間の各種信号のやり取りは、インタフェース１２０及びレンズ制御部３５０を介して行われる。

システム制御回路５０は、システム制御回路５０の内部メモリまたはメモリ５２に記憶される測光データに従い、絞り制御部３４０によって絞り３１２を所定の絞り値まで駆動する（Ｓ３０１）。

システム制御回路５０は、タイミング発生回路１８によって電子シャッタの設定を行い（Ｓ３０２）、撮像部１４の露光を開始する（Ｓ３０３）。

システム制御回路５０は、測光データに従って撮像部１４の露光終了を待ち、シャッタ制御部４０によってシャッタ１２を閉じ（Ｓ３０４）、撮像部１４の露光を終了する。

ファインダ駆動モードから本露光読み出しモードに移行するここまでの動作は、図１３に示す従来の撮像装置の動作と基本的に同じである。すなわち、図８において、期間Ｔｆはファインダ動作期間であり、このファインダ動作期間Ｔｆにおいて、ＣＣＤ４０１はファインダ駆動モードで動作される。図８（Ｅ）に示す期間Ｔｆｃは、ＣＣＤ４０１がファインダ駆動モードで動作されているときに、ＣＣＤ４０１が１画面を出力する期間である。ファインダ動作期間Ｔｆでは、図８（Ｃ）に示すように、シャッタ１２は開いた状態に保持されている。

ＣＣＤ４０１からファインダ駆動モード時に出力された撮像信号は、ＣＤＳ回路４０２（図８（Ｆ））、可変増幅器４０４（図８（Ｇ））を介するとともに、ＡＤ変換器１６、画像処理回路２０を経て映像信号として画像表示部２８に送られ、画像表示部２８で表示が行われる。

ファインダ駆動モード時における露出制御は、絞り３１２の絞り値と、ＣＣＤ４０１の電子シャッタにおけるシャッタ秒時とを変えることでなされる。ＣＣＤ４０１の電子シャッタは、ＣＣＤ４０１内部のフォトダイオードの深さ方向に設けられるポテンシャルバリアの開閉によって構成される。

図８（Ｄ）に示すΦＶｓｕｂパルスは電子シャッタのためのパルスであり、ΦＶｓｕｂパルスが高レベルになると、フォトダイオードに蓄積された信号電荷がＣＣＤ４０１の深さ方向に、すなわちＣＣＤ４０１が搭載された基板（サブストレート）方向に吐き出される。したがって、ファインダ駆動モード時におけるシャッタ秒時は、ΦＶｓｕｂパルスが低レベルになった時点から、フォトダイオードからＶＣＣＤ（垂直ライン転送用ＣＣＤ）に電荷が読み出される時点（期間Ｔｆｃの開始時点）までの時間Ｔｆｅとなる。

カメラ使用者は、電子ファインダに表示された画像から撮りたい被写体の枠取りを決めるとシャッタボタン（６２，６４）を押す。シャッタボタンは、半押し状態でオンとなるスイッチＳＷ１（図８（Ａ））と、最後まで押したところでオンとなるスイッチＳＷ２（図８（Ｂ））とから構成される。スイッチＳＷ１がオンとなると、ピントの追込み（自動焦点調節）が行われるとともに本露光時のシャッタ秒時及び絞り値が決められる。露光条件は、スイッチＳＷ１がオンされた時点でファインダ駆動モードでのＣＣＤ４０１の出力から判断される。スイッチＳＷ２がオンとなると本露光撮影が行われるが、そのときの露光条件は、スイッチＳＷ１オン時点で決定された絞り値及びシャッタ秒時で決定され、絞り値に応じて絞り３１２の絞り開口径を決定し、またシャッタ秒時に応じて、ＣＣＤ４０１のΦＶｓｕｂパルス（電子シャッタパルス）の高レベル開始時点から、シャッタ１２（図８（Ｃ））の閉の開始時点までの時間Ｔｓｅを決定する。

システム制御回路５０は、撮像部１４の電荷蓄積を終了した後、直前のファインダ動作期間Ｔｆにおいて設定されたＯＢ異常フラグの状態を確認する（Ｓ３０５）。その結果、ＯＢ異常フラグがオフに設定されていれば、ステップＳ３０６を実行せず、ステップＳ３０７へ進む。該フラグがオンに設定されていれば、ステップＳ３０６を実行し（詳しくは後述）、その後に、ステップＳ３０７へ進む。

ステップＳ３０７では、ＶＣＣＤクリアを行い、ブルーミングやスミアによりＣＣＤ４０１の転送部に発生した不要電荷の吐き出しを行い、ＣＣＤ４０１の出力信号からスミアやブルーミングの影響を排除する。

ステップＳ３０６においては、システム制御回路５０は、黒レベル回復処理を行う。すなわち、ブルーミングによって発生したクランプ回路の黒レベル変動ＶＥＲＲの回復を図るべく、ＣＣＤ４０１の電荷蓄積の行われたフォトダイオード部からＶＣＣＤへの転送を止めた状態で、所定時間（クランプ回復期間）Ｔｒだけクランプ回路の駆動を行う。所定時間Ｔｒは、黒レベル変動ＶＥＲＲの大きさに応じて決定し、クランプ追従範囲の最大レベルに対して、回復に必要な時間を見込んでおけばよい。

ステップＳ３０７でＶＣＣＤクリアを行った時点で、撮像部１４におけるＣＣＤ４０１およびクランプ回路のブルーミングによる黒レベル変動要因は、いずれも解消されている。こうした状態になった後に、ステップＳ３０８に進んで、本来の撮像信号の読み出し処理を行う。

本来の撮像信号の読み出し処理においては、ＣＣＤ４０１の電荷蓄積の行われたフォトダイオード部からＶＣＣＤを経て、順次、撮像信号の読み出しを行う。

すなわち、撮像部１４から電荷信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換部１６、画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、またはＡ／Ｄ変換部１６から直接メモリ制御回路２２を介して、メモリ３０の所定領域へ撮影画像データを書き込む。

一連の処理を終えたならば、図７の撮影処理ルーチンを終了して、図３に示す基本動作フローチャートのステップＳ２１４からステップＳ２１６へ進む。

なお、本露光の開始から撮影画像の記録・表示までの期間Ｔｓが、本露光読み出しモード時の動作期間である。

撮影画像の所定の表示時間が経過するとシャッタ１２を開き、ファインダ動作期間Ｔｆになり、再び電子ファインダ駆動モードに戻り、カメラの使用者は、次の被写体を選ぶことができる。

以上説明したように、第１の実施の形態では、ファインダ駆動モードにおいて、ブルーミングに伴い発生したクランプ回路の黒レベル変動ＶＥＲＲが、黒レベル異常検出回路４１１から得られた異常／正常の判断結果に基づいて、本来の撮像信号の読み出し処理に先立って、異常の場合だけ、黒レベル回復処理が所定の時間に亘って行われる。これにより、撮影時に、撮像信号の黒沈みを発生させることなく良好な画像を記録することができる。

なお、クランプ回路の基本的な動作を簡略に説明するために、本実施の形態では、可変増幅器４０４のゲインを１倍の扱いとしたが、可変増幅器４０４のゲイン設定によってオフセット加算回路４０３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、黒レベル変動ＶＥＲＲに対するクランプ回復時間Ｔｒ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。

〔第２の実施の形態〕
第１の実施の形態で示したブルーミング発生時の黒レベル回復処理（図７のステップＳ３０６）においては、ブルーミングによって発生したクランプ回路の黒レベル変動ＶＥＲＲの大きさに依らず所定時間Ｔｒを定めて、この所定時間Ｔｒに亘ってクランプ回路の黒レベル変動の回復を図るようにしている。

しかし、後で読み出す撮像記録画像に黒沈みを発生させないためには、黒レベル異常検出で検出された変動に対しては、比較的小さな黒レベル変動を回復する場合であっても、想定される最大限の黒レベル変動を回復できるだけの長い所定時間Ｔｒを設定せざるを得ない。

そこで、第２の実施の形態では、黒レベル異常検出回路４１１の検出結果を用いて、クランプ回復時間の終了のタイミングを決定するようにする。

第２の実施の形態の構成は、基本的に第１の実施の形態の構成と同じであるので、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態の構成と同一部分には同一の参照符号を付して、第１の実施の形態の説明を流用し、異なる部分だけを説明する。

図９は、ブルーミング発生時において電子ファインダ駆動モードおよび本露光読み出しモードで動作している第２の実施の形態における撮像装置の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。

第２の実施の形態では、図７に示す第１の実施の形態におけるステップＳ３０５，Ｓ３０６の処理と同様に、直前のファインダ動作期間Ｔｆにおいて設定されたＯＢ異常フラグの状態を確認して、該フラグがオフに設定されていれば、黒レベル回復処理をパスし、ＯＢ異常フラグがオンに設定されていれば、黒レベル回復処理を実行する。ただし、第２の実施の形態における黒レベル回復処理は、第１の実施の形態における黒レベル回復処理と内容が異なる。

第２の実施の形態における黒レベル回復処理（図７のステップＳ３０６に相当）では、システム制御回路５０が、ブルーミングによって発生したクランプ回路の黒レベル変動ＶＥＲＲの回復を図るべく、ＣＣＤ４０１の電荷蓄積の行われたフォトダイオード部からＶＣＣＤへの転送を止めた状態で、まず、所定時間Δｔだけクランプ回路の駆動を行う。この時点で、一旦、黒レベル異常検出回路４１１によりＯＢ異常検出を行い、異常が検出されなければ、直ちにクランプ回復動作を終了する。異常が検出された場合には、引き続き、所定時間Δｔだけクランプ回路の駆動を継続する。そして、このクランプ回復動作は、所定時間ΔｔごとのＯＢ異常検出の結果に基づいて、異常が解消するまで継続される。

所定時間Δｔは、第１の実施の形態で示した黒レベル変動ＶＥＲＲに対するクランプ回復時間Ｔｒと比較して十分に短い時間幅（１００分の１から１０分の１）に設定することで、黒レベル変動の大きさに応じて、所定時間Δｔ単位の時間分解能で細かく、クランプ回復時間の制御、短縮化を図ることができる。

〔他の実施の形態〕
また、本発明の目的は、上記の各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記各実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した各実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれることは言うまでもない。

この場合、上記プログラムは、該プログラムを記憶した記憶媒体から直接、又はインターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続された不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給される。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す撮像装置で行なわれる撮影処理の基本的な手順を示すフローチャート（１／２）である。 図１に示す撮像装置で行なわれる撮影処理の基本的な手順を示すフローチャート（２／２）である。 図１に示す第１の実施の形態に係る撮像装置における撮像部の構成を示すブロック図である。 図４に示す黒レベル異常検出回路の各部における信号波形を示すタイミングチャートである。 図４に示すタイミングチャートに比べて時間を縮めて表示した、黒レベル異常検出回路の各部における信号波形を示すタイミングチャートである。 図３で示したステップＳ２１４における撮影モード処理の詳細な内容を示すフローチャートである。 ブルーミング発生時において電子ファインダ駆動モードおよび本露光読み出しモードで動作している第１の実施の形態における撮像装置の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。 ブルーミング発生時において電子ファインダ駆動モードおよび本露光読み出しモードで動作している第２の実施の形態における撮像装置の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。 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）回路であって、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を適用した従来のクランプ回路の構成例を示す図である。 図１０に示す従来のクランプ回路の主要部における信号の波形を示すタイミングチャートである。 激しいブルーミング発生時のクランプ動作を説明するための図であり、従来のクランプ回路各部の動作波形を示すタイミングチャートである。 ブルーミングに伴う記録画像の黒沈みの発生過程を示す図である。

符号の説明

５０：システム制御回路（黒レベル異常回復手段）
４０１：ＣＣＤ（撮像手段）
４０２：ＣＤＳ回路
４０３：オフセット加算回路（帰還制御手段）
４０４：可変増幅器
４０６：積分アンプ（帰還制御手段）
４０８：端子（所定基準電圧ＶＲＥＦ）
４０９：端子
４１１：黒レベル異常検出回路（黒レベル異常検出手段）
４１２：比較器
４１４：比較器
４１３：端子（比較電圧ＶＣＭＰ）
４１７：サンプルホールド回路（取得手段）
４１９：サンプルホールド回路
４２０：サンプルホールド回路
４２１：オフセット加算回路
４２３：端子（ＯＢクランプパルスＣＰＯＢ）
４２４：端子（ブランキングパルスＣＰＢＬＫ）
４２５：端子（所定電圧ＶＴＨ）

Claims (4)

1. 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手段と、
   前記撮像手段から出力された撮像信号に含まれる前記光学的黒領域から得られた電気信号の電圧レベルを取得し、光学的黒レベルとして出力する取得手段と、
   前記撮像信号のブランキング期間におけるブランキングレベルを抽出するブランキングレベル抽出手段と、
   前記取得手段が出力した光学的黒レベルと、前記ブランキングレベル抽出手段で抽出したブランキングレベルにブルーミング現象が発生した場合に前記光学的黒レベルとレベルの大きさが逆転するような所定レベルを加算した加算ブランキングレベルと、の差が所定のレベルを超えない場合には、撮像信号の電圧を前記光学的黒レベルを基準に第１の目標値にクランプし、前記差が前記所定のレベルを超える場合には、当該差が前記所定のレベルを超えなくなるまで、撮像信号の電圧を前記撮像手段のフォトダイオード部の転送を止めた状態でクランプ動作する帰還制御手段と
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記取得手段は、前記撮像手段から出力された撮像信号に含まれる光学的黒レベルを、該光学的黒レベルの一時的変動を抑制した上で出力することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記帰還制御手段によって、前記差が前記所定のレベルを超えないレベルまで回復したとき、前記帰還制御手段によって帰還制御が行われた撮像信号を、所定のタイミングで記録媒体に記録する撮像記録手段を更に有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 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手段と、前記撮像手段から出力された撮像信号に含まれる前記光学的黒領域から得られた電気信号の電圧レベルを取得し、光学的黒レベルとして出力する取得手段と、を備えた撮像装置に適用されるクランプ制御方法において、
   前記撮像信号のブランキング期間におけるブランキングレベルを抽出するブランキングレベル抽出ステップと、
   前記取得手段が出力した光学的黒レベルと、前記ブランキングレベル抽出ステップで抽出したブランキングレベルにブルーミング現象が発生した場合に前記光学的黒レベルとレベルの大きさが逆転するような所定レベルを加算した加算ブランキングレベルとの差が所定のレベルを超えない場合には、撮像信号の電圧を前記光学的黒レベルを基準に第１の目標値にクランプし、前記差が前記所定のレベルを超える場合には、撮像信号の電圧を当該差が前記所定のレベルを超えなくなるまで、前記撮像手段のフォトダイオード部の転送を止めた状態でクランプ動作する帰還制御ステップと
   を有することを特徴とするクランプ制御方法。

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