JPH0779438B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH0779438B2 JPH0779438B2 JP63023152A JP2315288A JPH0779438B2 JP H0779438 B2 JPH0779438 B2 JP H0779438B2 JP 63023152 A JP63023152 A JP 63023152A JP 2315288 A JP2315288 A JP 2315288A JP H0779438 B2 JPH0779438 B2 JP H0779438B2
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- Japan
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- solid
- clamp
- clamp circuit
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- circuit
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学絞り装置を備えた固体撮像装置に関す
る。
る。
第２図に従来技術による固体撮像装置のブロック図を示
す。
す。
図において、１はレンズ、２は光学絞り装置、３は固体
撮像素子、４はクランプ回路、５はタイミング発生回
路、６は絞り制御装置、９は加算回路、10は出力端子で
ある。
撮像素子、４はクランプ回路、５はタイミング発生回
路、６は絞り制御装置、９は加算回路、10は出力端子で
ある。
動作の説明の前に、一般に固体撮像素子には、光をまっ
たく当てなくても暗電流と呼ばれる漏れ電流が発生して
おり、この偽信号が多くなると黒い被写体を撮像した場
合に被写体が広く写ってしまうという問題があり、これ
を解決するために固体撮像素子には、光学的に遮光され
た光学黒期間（オプティカルブラック）という画素を持
っている。そして、オプティカルブラックの映像信号レ
ベルをクランプ回路でクランプし、そのレベルを映像信
号の黒レベルとすることによって前述の暗電流の影響を
防いでいる。
たく当てなくても暗電流と呼ばれる漏れ電流が発生して
おり、この偽信号が多くなると黒い被写体を撮像した場
合に被写体が広く写ってしまうという問題があり、これ
を解決するために固体撮像素子には、光学的に遮光され
た光学黒期間（オプティカルブラック）という画素を持
っている。そして、オプティカルブラックの映像信号レ
ベルをクランプ回路でクランプし、そのレベルを映像信
号の黒レベルとすることによって前述の暗電流の影響を
防いでいる。
動作を第３図を用いて説明する。レンズ１によって被写
体の像が、固体撮像素子３の撮像面に結像する。固体撮
像素子３はタイミング発生回路５の駆動信号によって駆
動され、各画素の信号が順に読み出され第３図（ａ）の
様な映像信号を出力する。（ａ）の映像信号において、
（Ａ）の期間が、オプティカルブラックに対応する映像
信号期間である。この映像信号は、クランプ回路４に
て、タイミング発生回路５からの第３図（ｂ）のパルス
信号にてクランプされ直流再生される。そして、加算回
路９にて、タイミング発生回路５からの第３図（ｃ）に
示す水平、垂直同期信号と加え合わされて第３図（ｄ）
に示す複合映像信号として、出力端子10から出力され
る。一方、絞り制御装置６は、クランプ回路４にて直流
再生された映像信号のオプティカルブラックのレベル第
３図（ロ）から、映像信号の平均レベル第３図（イ）ま
での電圧レベル差第３図（ニ）と、基準レベルを比較
し、映像信号のレベルが基準レベルよりも低い場合は、
高い電圧を出力し、光学絞り装置２に高い電圧を印加
し、光学絞り装置２を開放の方向へ動作させる。また、
クランプ回路４で直流再生された映像信号の平均電圧レ
ベルが、基準レベルよりも高い場合には、絞り制御装置
６は低い電圧を出力し、光学絞り装置２に低い電圧を印
加し、光学絞り装置２を閉鎖の方向へ動作させる。以上
の様にして、光学絞り装置２を開放から閉鎖までの間を
連続的に変化させることによって、固体撮像素子３に入
射する光量を一定にし、被写体の照度が大きく変化して
も出力端子10から得られる複合映像信号の平均レベルを
一定にするものである。
体の像が、固体撮像素子３の撮像面に結像する。固体撮
像素子３はタイミング発生回路５の駆動信号によって駆
動され、各画素の信号が順に読み出され第３図（ａ）の
様な映像信号を出力する。（ａ）の映像信号において、
（Ａ）の期間が、オプティカルブラックに対応する映像
信号期間である。この映像信号は、クランプ回路４に
て、タイミング発生回路５からの第３図（ｂ）のパルス
信号にてクランプされ直流再生される。そして、加算回
路９にて、タイミング発生回路５からの第３図（ｃ）に
示す水平、垂直同期信号と加え合わされて第３図（ｄ）
に示す複合映像信号として、出力端子10から出力され
る。一方、絞り制御装置６は、クランプ回路４にて直流
再生された映像信号のオプティカルブラックのレベル第
３図（ロ）から、映像信号の平均レベル第３図（イ）ま
での電圧レベル差第３図（ニ）と、基準レベルを比較
し、映像信号のレベルが基準レベルよりも低い場合は、
高い電圧を出力し、光学絞り装置２に高い電圧を印加
し、光学絞り装置２を開放の方向へ動作させる。また、
クランプ回路４で直流再生された映像信号の平均電圧レ
ベルが、基準レベルよりも高い場合には、絞り制御装置
６は低い電圧を出力し、光学絞り装置２に低い電圧を印
加し、光学絞り装置２を閉鎖の方向へ動作させる。以上
の様にして、光学絞り装置２を開放から閉鎖までの間を
連続的に変化させることによって、固体撮像素子３に入
射する光量を一定にし、被写体の照度が大きく変化して
も出力端子10から得られる複合映像信号の平均レベルを
一定にするものである。
しかし、前述の従来技術では次の様な課題を有する。固
体撮像素子のオプティカルブラックは、具体的には、通
常の有効画素をアルミ等の薄い金属材料で遮光するもの
であるため、特に波長の長い赤外線等を多く含む光が入
射した場合などには十分な遮光が出来ないというのが現
実であり、光学絞り装置等で、入射光量をある規定値以
下に制限しないと、オプティカルブラックとして動作し
ないものである。
体撮像素子のオプティカルブラックは、具体的には、通
常の有効画素をアルミ等の薄い金属材料で遮光するもの
であるため、特に波長の長い赤外線等を多く含む光が入
射した場合などには十分な遮光が出来ないというのが現
実であり、光学絞り装置等で、入射光量をある規定値以
下に制限しないと、オプティカルブラックとして動作し
ないものである。
また一方、固体撮像素子の出力は、固体撮像素子に印加
した電圧以上の出力電圧は出ず、固体撮像素子の最大出
力レベルは、入射光量以外の要因でも制限される。
した電圧以上の出力電圧は出ず、固体撮像素子の最大出
力レベルは、入射光量以外の要因でも制限される。
ここで、固体撮像装置３に急に強い光があたった場合を
第４図を用いて考える。図において（イ）は固体撮像素
子３の最大出力レベルである。こうした場合には、光学
絞り装置２が固体撮像素子３に入射する光量を規定の光
量に制限する前に、固体撮像装置３のオプティカルブラ
ックの映像信号レベル（ロ）は、第４図（ａ）の様に上
昇してしまい、オプティカルブラックの映像信号レベル
（ロ）が、固体撮像素子３の最大出力レベル（イ）に近
づいてしまう。すると、オプティカルブラックの映像信
号レベル（ロ）から映像信号の平均レベル（ハ）までの
レベル差（ニ）が小さくなるために、絞り制御装置６
は、映像信号レベルが基準レベルよりも低いと判断し光
学絞り装置２に高い電圧を印加し、光学絞り装置２を開
放の方向へと動作させる。すると、オプティカルブラッ
クにおける映像信号レベル（ロ）は、さらに、第４図
（ｂ）の様に上昇し固体撮像素子３の最大出力レベル
（イ）に近づいてしまう。そして、絞り制御装置６は光
学絞り装置２を、さらに、開放の方向へ動作させる。す
なわち、サーボループが正帰還となってしまい、光学絞
り装置２は開放のままとなってしまう。そして、出力端
子10から得られる映像信号は、第４図（ｃ）に示すよう
に、露出オーバーの映像になってしまうという課題を有
する。
第４図を用いて考える。図において（イ）は固体撮像素
子３の最大出力レベルである。こうした場合には、光学
絞り装置２が固体撮像素子３に入射する光量を規定の光
量に制限する前に、固体撮像装置３のオプティカルブラ
ックの映像信号レベル（ロ）は、第４図（ａ）の様に上
昇してしまい、オプティカルブラックの映像信号レベル
（ロ）が、固体撮像素子３の最大出力レベル（イ）に近
づいてしまう。すると、オプティカルブラックの映像信
号レベル（ロ）から映像信号の平均レベル（ハ）までの
レベル差（ニ）が小さくなるために、絞り制御装置６
は、映像信号レベルが基準レベルよりも低いと判断し光
学絞り装置２に高い電圧を印加し、光学絞り装置２を開
放の方向へと動作させる。すると、オプティカルブラッ
クにおける映像信号レベル（ロ）は、さらに、第４図
（ｂ）の様に上昇し固体撮像素子３の最大出力レベル
（イ）に近づいてしまう。そして、絞り制御装置６は光
学絞り装置２を、さらに、開放の方向へ動作させる。す
なわち、サーボループが正帰還となってしまい、光学絞
り装置２は開放のままとなってしまう。そして、出力端
子10から得られる映像信号は、第４図（ｃ）に示すよう
に、露出オーバーの映像になってしまうという課題を有
する。
本発明は上記課題に鑑み、強い光が入射したときの絞り
制御の正帰還による誤動作を防止する固体撮像素子を提
供することを目的とする。
制御の正帰還による誤動作を防止する固体撮像素子を提
供することを目的とする。
本発明の固体撮像装置は、 光学絞り装置を介して画像データを取り込み、光学的に
遮光された黒画素を有する固体撮像素子と、 該固体撮像素子の映像信号出力をペデスタルクランプ出
力する第１のクランプ回路と、 該第１のクランプ回路によりペデスタルクランプされた
信号をクランプ出力する第２のクランプ回路と、 該第２のクランプ回路の出力によりクランプされた第２
クランプ信号と同期信号とを加算する加算回路と、 前記固体撮像素子と前記第２のクランプ回路に接続さ
れ、前記第２のクランプ回路のクランプタイミングを前
記黒画素の出力を取り込む期間にクランプし、暗電流の
影響を防止するよう制御する第１のタイミング発生回路
と、 前記第１のクランプ回路のクランプタイミングを前記固
体撮像素子の画素出力が存在しない期間にペデスタルク
ランプするよう制御する第２のタイミング発生回路と、 前記画素出力が存在しない期間に、前記第１のクランプ
回路によりクランプされたペデスタルレベルと映像信号
平均レベルとのレベル差と、基準レベルとを比較し、前
記光学絞り装置の絞りを制御する絞り制御装置と、 を備えたことを特徴とする。
遮光された黒画素を有する固体撮像素子と、 該固体撮像素子の映像信号出力をペデスタルクランプ出
力する第１のクランプ回路と、 該第１のクランプ回路によりペデスタルクランプされた
信号をクランプ出力する第２のクランプ回路と、 該第２のクランプ回路の出力によりクランプされた第２
クランプ信号と同期信号とを加算する加算回路と、 前記固体撮像素子と前記第２のクランプ回路に接続さ
れ、前記第２のクランプ回路のクランプタイミングを前
記黒画素の出力を取り込む期間にクランプし、暗電流の
影響を防止するよう制御する第１のタイミング発生回路
と、 前記第１のクランプ回路のクランプタイミングを前記固
体撮像素子の画素出力が存在しない期間にペデスタルク
ランプするよう制御する第２のタイミング発生回路と、 前記画素出力が存在しない期間に、前記第１のクランプ
回路によりクランプされたペデスタルレベルと映像信号
平均レベルとのレベル差と、基準レベルとを比較し、前
記光学絞り装置の絞りを制御する絞り制御装置と、 を備えたことを特徴とする。
第１図は本発明の実施例における固体撮像装置のブロッ
ク図であって、図において、１はレンズ、２は光学絞り
装置、３は固体撮像素子、４は第１のクランプ回路、５
は第１のタイミング発生回路、６は絞り制御装置、７は
第２のクランプ回路、８は第２のタイミング発生回路、
９は加算回路、10は出力端子である。動作を第５図を用
いて説明する。
ク図であって、図において、１はレンズ、２は光学絞り
装置、３は固体撮像素子、４は第１のクランプ回路、５
は第１のタイミング発生回路、６は絞り制御装置、７は
第２のクランプ回路、８は第２のタイミング発生回路、
９は加算回路、10は出力端子である。動作を第５図を用
いて説明する。
レンズ１によって被写体の像が、固体撮像素子３の撮像
面に結像する。固体撮像素子３は第１のタイミング発生
回路５の駆動信号によって駆動され、各画素の信号が順
に出力され第５図（ａ）の映像信号を出力する。固体撮
像素子３からのこの映像信号は、第１のクランプ回路４
にて、第２のタイミング発生回路８の第５図（ｄ）のタ
イミングパルスにてクランプされ、直流再生される。さ
らに第２のクランプ回路７では、第１のタイミング発生
回路のタイミングパルス第５図（ｂ）にて、映像信号を
クランプし、映像信号の直流レベルを再生する。そし
て、加算回路９にて、第１のタイミング発生回路５から
の水平、垂直同期信号第５図（ｃ）と直流再生された映
像信号を加え合わせ、第５図（ｅ）の複合映像信号とし
て、出力端子10から出力される。一方、絞り制御装置６
は第３図の場合と同様に、第１のクランプ回路４でクラ
ンプされた映像信号の平均映像レベルが基準レベルと同
じになるように絞りの開閉動作を行なう。ただし、クラ
ンプを行なうタイミングが第２図の場合と異なり、第５
図（ｄ）のタイミング、すなわち、画素が全く存在して
いないタイミングでサンプリングすることが異なる点で
ある。ここで、固体撮像素子３に強い光があたった場合
を第６図を用いて説明する。固体撮像素子３からの映像
信号は第２図の場合と同じように第６図の様になる。こ
こで第１のクランプ回路４で映像信号は第５図（ｄ）の
タイミングでクランプされることから第１のクランプ回
路４でクランプされるレベル（ロ）から、映像信号の平
均レベル（ハ）までのレベル差（ニ）は、第４図の場合
と異なり増大する方向となる。よって、絞り制御装置６
は光学絞り装置２を閉鎖の方向へと動作させ基準レベル
に等しくなるまで光学絞り装置２を調整する。そして、
第２のクランプ回路７では、第３図と同じタイミングの
クランプパルスで第１のクランプ回路４からの映像信号
をクランプすることにより暗電流による影響を防いでい
る。
面に結像する。固体撮像素子３は第１のタイミング発生
回路５の駆動信号によって駆動され、各画素の信号が順
に出力され第５図（ａ）の映像信号を出力する。固体撮
像素子３からのこの映像信号は、第１のクランプ回路４
にて、第２のタイミング発生回路８の第５図（ｄ）のタ
イミングパルスにてクランプされ、直流再生される。さ
らに第２のクランプ回路７では、第１のタイミング発生
回路のタイミングパルス第５図（ｂ）にて、映像信号を
クランプし、映像信号の直流レベルを再生する。そし
て、加算回路９にて、第１のタイミング発生回路５から
の水平、垂直同期信号第５図（ｃ）と直流再生された映
像信号を加え合わせ、第５図（ｅ）の複合映像信号とし
て、出力端子10から出力される。一方、絞り制御装置６
は第３図の場合と同様に、第１のクランプ回路４でクラ
ンプされた映像信号の平均映像レベルが基準レベルと同
じになるように絞りの開閉動作を行なう。ただし、クラ
ンプを行なうタイミングが第２図の場合と異なり、第５
図（ｄ）のタイミング、すなわち、画素が全く存在して
いないタイミングでサンプリングすることが異なる点で
ある。ここで、固体撮像素子３に強い光があたった場合
を第６図を用いて説明する。固体撮像素子３からの映像
信号は第２図の場合と同じように第６図の様になる。こ
こで第１のクランプ回路４で映像信号は第５図（ｄ）の
タイミングでクランプされることから第１のクランプ回
路４でクランプされるレベル（ロ）から、映像信号の平
均レベル（ハ）までのレベル差（ニ）は、第４図の場合
と異なり増大する方向となる。よって、絞り制御装置６
は光学絞り装置２を閉鎖の方向へと動作させ基準レベル
に等しくなるまで光学絞り装置２を調整する。そして、
第２のクランプ回路７では、第３図と同じタイミングの
クランプパルスで第１のクランプ回路４からの映像信号
をクランプすることにより暗電流による影響を防いでい
る。
以上述べたように、本発明によれば、 絞り制御信号は、画素出力が存在しない期間に、第１の
クランプ回路でクランプされたペデスタルレベルと映像
信号平均レベルとのレベル差と、基準レベルとを比較さ
れるため、急に過剰なレベルが固体撮像素子に入力した
とき、遮光の悪いオプティカルブラックレベルが上昇し
ても悪影響を受けずペデスタルレベルと映像信号平均レ
ベルとのレベル差が大となり、直ちに絞りを絞ることが
できる。
クランプ回路でクランプされたペデスタルレベルと映像
信号平均レベルとのレベル差と、基準レベルとを比較さ
れるため、急に過剰なレベルが固体撮像素子に入力した
とき、遮光の悪いオプティカルブラックレベルが上昇し
ても悪影響を受けずペデスタルレベルと映像信号平均レ
ベルとのレベル差が大となり、直ちに絞りを絞ることが
できる。
また、映像信号は、第２のクランプ回路でオプティカル
ブラックのタイミングでクランプされるため、暗電流を
防止できコントラストが上昇するという効果を奏する。
ブラックのタイミングでクランプされるため、暗電流を
防止できコントラストが上昇するという効果を奏する。
第１図は本発明による固体撮像装置のブロック図。 第２図は従来技術による固体撮像装置のブロック図。 第３図（ａ）〜（ｄ）は固体撮像装置の動作を示す信号
図。 第４図（ａ）〜（ｃ）は固体撮像装置の動作を示す信号
図。 第５図（ａ）〜（ｅ）は固体撮像装置の動作を示す信号
図。 第６図は固体撮像装置の動作を示す信号図。
図。 第４図（ａ）〜（ｃ）は固体撮像装置の動作を示す信号
図。 第５図（ａ）〜（ｅ）は固体撮像装置の動作を示す信号
図。 第６図は固体撮像装置の動作を示す信号図。
Claims (1)
- 【請求項１】光学絞り装置を介して画像データを取り込
み、光学的に遮光された黒画素を有する固体撮像素子
と、 該固体撮像素子の映像信号出力をペデスタルクランプ出
力する第１のクランプ回路と、 該第１のクランプ回路によりペデスタルクランプされた
信号をクランプ出力する第２のクランプ回路と、 該第２のクランプ回路の出力によりクランプされた第２
クランプ信号と同期信号とを加算する加算回路と、 前記固体撮像素子と前記第２のクランプ回路に接続さ
れ、前記第２のクランプ回路のクランプタイミングを前
記黒画素の出力を取り込む期間にクランプし、暗電流の
影響を防止するよう制御する第１のタイミング発生回路
と、 前記第１のクランプ回路のクランプタイミングを前記固
体撮像素子の画素出力が存在しない期間にペデスタルク
ランプするよう制御する第２のタイミング発生回路と、 前記画素出力が存在しない期間に、前記第１のクランプ
回路によりクランプされたペデスタルレベルと映像信号
平均レベルとのレベル差と、基準レベルとを比較し、前
記光学絞り装置の絞りを制御する絞り制御装置と、 を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63023152A JPH0779438B2 (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63023152A JPH0779438B2 (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01198873A JPH01198873A (ja) | 1989-08-10 |
| JPH0779438B2 true JPH0779438B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=12102609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63023152A Expired - Fee Related JPH0779438B2 (ja) | 1988-02-03 | 1988-02-03 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0779438B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5229019U (ja) * | 1975-08-20 | 1977-03-01 | ||
| JPS62202681A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-07 | Sharp Corp | カラ−カメラの電子ビユ−フアインダ−回路 |
| JPH0513087Y2 (ja) * | 1986-05-19 | 1993-04-06 |
-
1988
- 1988-02-03 JP JP63023152A patent/JPH0779438B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01198873A (ja) | 1989-08-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |