JPH09247552A - 固体撮像装置の信号処理回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＣＤ部を特殊な構成としたり、ＯＢレベル
の異常発生時にＣＣＤの基板電圧を変更する構成を採用
したりすることなく、過大光量の光の入射によりＯＢレ
ベルが変動した場合のクランプ回路１０１での誤動作を
回避して、違和感のない画質の良好な表示画面を得る。 【解決手段】 ＯＢクランプパルスＣＰ１に基づいて、
ＣＤＳ出力の、ＯＢ期間以外の水平ブランキング期間に
同期した補助クランプパルスＣＰ２を発生するパルス発
生回路１０５を備え、過大光量の光の入射によりＯＢレ
ベルが変動した時には、クランプ回路１０１では、該補
助クランプパルスＣＰ２により、 ＣＤＳ出力の、ＯＢ
期間以外の水平ブランキング期間の信号レベルをクラン
プし、該クランプ回路１０１の出力に基づいてビデオ信
号を生成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は固体撮像装置の信
号処理回路に関し、特にＣＣＤ型固体撮像素子を用いた
監視用カメラ、ドアホンカメラ、テレビ電話用カメラ、
ビデオムービー等のビデオカメラにおけるＣＣＤ出力の
クランプ回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＣＣＤ型固体撮像素子では、
ＣＣＤ部の一部（数画素分）を遮光することにより、Ｃ
ＣＤ部に、入射光の光電変換が行われないオプティカル
ブラック部（以下ＯＢ部という。）を設けており、ＣＣ
Ｄ出力の該ＯＢ部に対応する信号期間（ＯＢ期間）の信
号レベル（ＯＢレベル）は、光学的な黒レベルとなって
いる。

【０００３】そして、ＣＣＤを用いたビデオカメラで
は、このＯＢレベルを映像信号の黒レベルの基準として
用い、ＣＣＤ部後段の信号処理用ＩＣでは、該ＯＢレベ
ルを基準レベルに合わせるクランプ（直流再生）処理を
行い、このクランプ処理後の信号に基づいて、種々のテ
レビ規格に基づいた信号処理を行うようになっている。

【０００４】図５は、ＣＣＤを使った一般的な白黒ビデ
オカメラの全体構成を概略的に示すブロック図である。
図において、２００は被写体の撮像を行って映像信号を
出力する白黒ビデオカメラで、このビデオカメラ２００
は、光学レンズ２０１ａを介して得られる被写体からの
到来光を光電変換するＣＣＤ部（ＣＣＤ固体撮像素子）
２０１と、この光電変換されたＣＣＤ出力を信号処理す
る信号処理回路２１０とを有している。

【０００５】該信号処理回路２１０では、上記ＣＣＤ出
力がＣＤＳ回路２０２によりサンプルホールドされる。
ここで、上記ＣＣＤ２０１は、駆動ＩＣ２０８からのＣ
ＣＤ駆動パルスによって駆動され、各画素に対応する光
電変換信号が順次ＣＤＳ回路２０２に供給されるように
なっている。

【０００６】また、上記信号処理回路２１０では、上記
ＣＤＳ出力に対して、ＣＣＤ出力のＯＢ期間に対応する
信号レベルを直流的に固定するクランプ処理がクランプ
回路２０３にて施される。そして、このクランプ回路２
０３の出力は、自動利得制御を行うＡＧＣ（Automatic
Gain Control）回路２０４により利得制御され、続いて
処理回路２０５によりガンマ補正処理や、白レベルのピ
ークを制限するホワイトクリップ処理が施され、さらに
処理回路２０６にて、ペデスタル（ビデオ信号における
黒信号レベル）の設定処理及び同期ＭＩＸ処理が施され
る。このような処理が施されたＣＣＤ出力は、テレビモ
ニタ等の表示装置に適応したビデオ出力としてドライブ
回路２０７を介して該信号処理回路２１０から出力され
る。

【０００７】なお、上記のようにＣＣＤ出力の信号処理
を行う回路２１０では、ガンマ補正処理は、ＣＣＤ出力
の、映像信号の黒レベルに相当する信号レベルを直流的
に固定するクランプ処理を施してから行うのが一般的で
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成の従来のビデオカメラでは、ＣＣＤ型固体撮像素
子に過大光量の光が侵入した場合、ＣＣＤ部で発生した
過剰電荷が、光による信号が発生しないＯＢ部（遮光画
素部）に溢れ出てくる場合がある。例えば、屋外に設置
した監視カメラや屋外に向けられたドアホンカメラ等で
は、西陽などの太陽による過大光量の光が入射する場合
があり、この場合、ＯＢ部にて過大光量による溢れ光電
荷が発生する可能性がある。

【０００９】ところで、近年、監視カメラ、ドアホンカ
メラ等では、レンズの小型化、低価格化、軽量化等のた
め、アイリスのない明るさ固定のレンズを用い、光量の
絞りを電子的に行う電子アイリス方式が広く採用されて
いる。これは、ＣＣＤ部への入射光の光量に応じて、Ｃ
ＣＤ部での光電変換された電荷の蓄積時間をＣＣＤのシ
ャッタースピードにより制御して、ＣＣＤ出力の信号レ
ベルを光量に応じた適正なレベルにするものである。

【００１０】つまり、この電子アイリス方式は、ＣＣＤ
部に過大光量の光が照射されている状態でも、ＣＣＤの
駆動制御により適正なＣＣＤ出力が得られるようにする
ものである。従って、この方式では、極端に強い入射光
がカメラに入射している時にはＣＣＤ部に常に過大光量
の光が照射されることとなり、機械式アイリス（絞り）
機構によりＣＣＤ部への入射光量を制御して適正なＣＣ
Ｄ出力を得る方式に比べて、ＯＢ部への光電荷の溢れは
発生しやすい。このため、過大な光量の光によりＣＣＤ
部のＯＢ部に溢れ出した光電荷は、画面上の黒レベルの
基準を作る後段のＯＢクランプ回路での誤動作を引き起
こすことになり、画面の表示状態は不安定なものとな
る。

【００１１】図６は、ＣＣＤ出力Ｓｃ、カメラのビデオ
出力Ｓｖの波形、及び画面の状態を、正常動作時（図６
（ａ））と、過大光量の光の入射によりＯＢ部への光電
荷の溢れ出しを起こしている異常動作時（図６（ｂ））
とで対比させて示している。

【００１２】図６（ｂ）に示す異常動作時の例では、Ｃ
ＣＤ出力Ｓｃの、光電荷の溢れ出しが生じたＯＢ期間の
信号レベルが、ＣＣＤ出力Ｓｃの映像信号期間における
最大レベルとほほ同一レベルにまで至っているため、表
示画面は明るくなるベきものが、全体的に黒基準レベル
に近い輝度の暗い画面になる。

【００１３】ところで、特開平３−２４３０７５号公報
（先行技術文献１）に記載の固体撮像装置や特開平４−
２７４３６６号公報（先行技術文献２）に記載の固体撮
像素子では、ＣＣＤのＯＢ部分からの電荷の読み出しを
行わない構成を採用することにより、過大光量の入射に
より変動したＯＢレベルが後段の信号処理回路に供給さ
れるのを防ぐ方法が開示されている。

【００１４】具体的には、上記特開平３−２４３０７５
号公報の固体撮像装置では、ＯＢ部を、電荷読出しゲー
トまたは光電変換素子のいずれか一方を有さない構造と
している。なお、この場合は、ビデオ信号の黒レベルに
対応する信号レベルとしては、ＣＣＤ出力のＯＢレベル
ではなく、ＣＣＤ出力以外の擬似的に発生した信号のレ
ベルを用いるようにする必要がある。

【００１５】上記特開平４−２７４３６６号公報に記載
の固体撮像素子では、光電変換画素部と遮光画素部との
間に、光電荷の読み出しが行われない構造のダミー画素
部を設け、このダミー画素部の受光素子表面とその上の
金属製遮光膜とを接触させることにより、受光素子表面
と遮光膜との間での多重反射により、光電変換部からＯ
Ｂ部に光りが侵入するのを抑制している。また、このよ
うにダミー画素部を設けることにより、光電変換部から
溢れ出した光電荷がＯＢ部へ流れ込むのを抑制すること
もできる。

【００１６】しかし、上記先行技術文献１での方法で
は、信号の基準レベルを、ＣＣＤ出力におけるＯＢ部出
力（ＯＢレベル）に設定していないので、電荷転送動作
の有無による、映像信号部での黒レベルと、ＯＢレベル
の代わりに用いている擬似的な黒基準レベルとのレベル
差が生じやすい。このため強い光ではなく、通常光レベ
ルを扱う場合には、このレベル差は、後段の信号処理で
あるＡＧＣ（AutomaticGain Control）処理によるゲイ
ン調整の結果、カメラのビデオ出力でのペデスタルレベ
ルの変動を引き起こすこととなる。

【００１７】つまり、ＡＧＣ回路は、微小なレベルから
通常レベルまでの範囲のＣＣＤ出力に対しては、そのゲ
インを大きくし、一方、強い光に対する高いレベルのＣ
ＣＤ出力に対しては、そのゲインを小さくするように構
成されているので、ＣＣＤ出力のＯＢレベルに代えて、
ＣＣＤ出力以外の擬似的な信号レベルを黒基準レベルと
して用いた場合、この擬似的な信号レベルは、光電変換
画素部での黒レベルとはずれたままで増幅されることが
ある。

【００１８】その結果として、暗いシーンではビデオ信
号におけるペデスタルが上がり、逆に明るいシーンでは
ペデスタルが下がる現象になり、表示画面上でのコント
ラストが劣化することとなる。

【００１９】また、この先行技術文献１の方法では、Ｏ
Ｂ部を特殊な構造とする必要があり、特に先行技術文献
２の方法では、ダミー画素部を設ける必要があり、これ
らの方法では、固体撮像装置として、ＣＣＤ部が通常の
構成のものを用いることができない。

【００２０】また、特開平５−１７６２３６号公報（先
行技術文献３）には、ＣＣＤ撮像回路において、ＯＢレ
ベルのスミア成分による異常を検出して、異常がある時
はＣＣＤの基板電圧を上げ、異常状態を回避するように
したものが開示されている。しかし、この方法では、異
常発生時には基板電圧を上げることからＣＣＤの飽和電
圧が全体的に下がり、画素間でのＣＣＤの飽和レベルの
差が画面上に現れやすくなる。つまりもともとＣＣＤの
飽和レベルが小さい画素では、蓄積される光電荷が極め
て少なくなり、画面上に黒点となって現れる可能性があ
る。

【００２１】しかもこの文献３記載のものでは、ＯＢレ
ベルのスミア成分による異常検出を、ＣＣＤ出力のＯＢ
部の信号レベルと、ＣＣＤ出力の水平ブランキング部の
出力レベルとを比較して行っているため、サンプルホー
ルド回路及びピークホールド回路としてそれぞれ、該Ｏ
Ｂ部及び水平ブランキング部に対応するものが必要とな
り、異常検出のための回路構成が複雑となる。

【００２２】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、過大光量の光の入射による
ＯＢレベルの変動を、簡単な回路構成により検出するこ
とができる固体撮像装置の信号処理回路を得ることを目
的とする。

【００２３】また、本発明は、ＣＣＤ部を特殊な構成と
したり、ＯＢレベルの異常発生時にＣＣＤの基板電圧を
変更する構成を採用したりすることなく、過大光量の光
の入射によりＯＢレベルが変動した場合のＯＢクランプ
回路での誤動作を回避して、違和感のない画質の良好な
表示画面を得ることができる固体撮像装置の信号処理回
路を得ることを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この発明（請求項１）に
係る固体撮像装置の信号処理回路は、遮光画素部を有す
るＣＣＤ型固体撮像素子からのＣＣＤ出力に基づく画像
再生用信号及び所定のタイミング信号を受け、該画像再
生用信号に対してその所定期間の信号レベルを基準レベ
ルに合わせるクランプ処理を行う機能を備えたものであ
る。

【００２５】そして、この固体撮像装置の信号処理回路
は、該画像再生用信号の遮光画素部に対応するＯＢ期間
の信号レベルを基準レベルに合わせるクランプ処理を、
該ＯＢ期間に同期したＯＢクランプパルスを用いて行う
異常検出用クランプ回路と、該異常検出用クランプ回路
の出力の、該基準レベル以下の最小レベルを検波する検
波手段と、該検波出力の最小レベルと該基準レベルに相
当する比較基準レベルとを比較する比較手段とを備えて
いる。そのことにより上記目的が達成される。

【００２６】この発明（請求項２）は、上記請求項１記
載の固体撮像装置の信号処理回路において、前記ＯＢク
ランプパルスに基づいて、該画像再生用信号の、該ＯＢ
期間以外の水平ブランキング期間に同期した補助クラン
プパルスを発生するパルス発生手段と、前記比較手段か
らの出力信号に基づいて、前記タイミング信号を該ＯＢ
クランプパルスと該補助クランプパルスとの間で切り換
える信号切換手段とを備え、前記検波出力の最小レベル
が該比較基準レベルより小さい時には、前記画像再生用
信号に対してその水平ブランキング期間の信号レベルを
前記基準レベルに合わせるクランプ処理を行うよう構成
したものである。

【００２７】この発明（請求項３）は、上記請求項１記
載の固体撮像装置の信号処理回路において、前記クラン
プ処理機能として、前記画像再生用信号に対してそのＯ
Ｂ期間の信号レベルを前記基準レベルに合わせるクラン
プ処理を行う信号処理用クランプ回路を備え、かつ前記
検波手段からの検波出力を受け、該検波出力の最小レベ
ルに応じた振幅を有し、かつパルス区間が前記ＯＢクラ
ンプパルスに同期した補正用パルス信号を生成するパル
ス信号生成回路と、前記比較手段からの出力信号に基づ
いて、該補正用パルス信号を前記画像再生用信号と重畳
して該信号処理用クランプ回路に供給する加算回路とを
備え、前記検波出力の最小レベルが該比較基準レベルよ
り小さい時には、前記画像再生用信号のＯＢ期間の信号
レベルを該補正用パルス信号により補正するよう構成し
たものである。

【００２８】以下、本発明の作用について説明する。

【００２９】この発明（請求項１）においては、画像再
生用信号の遮光画素部に対応するＯＢ期間の信号レベル
を基準レベルに合わせるクランプ処理を、該ＯＢ期間に
同期したＯＢクランプパルスを用いて行う異常検出用ク
ランプ回路と、該クランプ回路の出力の、該基準レベル
以下の最小レベルを検波する検波手段とを備え、該検波
出力の最小レベルと比較基準レベルとを比較するように
したから、従来の、ＯＢレベルの異常検出を、ＣＣＤ出
力のＯＢ部の信号レベルと、ＣＣＤ出力の水平ブランキ
ング部の出力レベルとを比較して行うものに比べて、過
大光量の光の入射によるＯＢレベルの変動を、簡単な回
路構成により検出することができる。

【００３０】この発明（請求項２）においては、前記検
波出力の最小レベルが比較基準レベルより小さい時に
は、前記画像再生用信号に対してその水平ブランキング
期間の信号レベルを前記基準レベルに合わせるクランプ
処理を行うようにしたので、過大光量の光の入射時に
も、表示画面が暗い画面になって画質劣化を起こすこと
が無く、被写体に応じた画面が得られる。

【００３１】この発明（請求項３）においては、前記検
波出力の最小レベルが比較基準レベルより小さい時に
は、前記画像再生用信号のＯＢ期間の信号レベルを補正
用パルス信号により補正するようにしたので、画面上の
黒レベルの基準を作るクランプ回路には、正常動作時の
ＯＢレベルが入力されることとなり、過大光量の入力時
にも表示画面が暗い画面になる画質劣化を起こすことが
なく、被写体に応じた画面が得られる。

【００３２】

【発明の実施の形態】まず、本発明の基本原理について
説明する。

【００３３】本発明（請求項１）の固体撮像装置の信号
処理回路では、ＣＣＤ出力を処理するＣＤＳ回路の出力
を受け、そのＯＢ期間における信号レベルを基準電圧
（Ｖｃ）でクランプするクランプ回路の後段側の信号処
理系統は、ＣＤＳ出力に対する主処理回路系と、ＯＢレ
ベルの異常検出用の回路系の２系統に分かれている。

【００３４】主信号処理系では、上記ＣＤＳ出力のクラ
ンプ処理を行うクランプ回路の後段側で、該ＣＤＳ出力
に対して、ガンマ補正、ペデスタル補正、同期信号重畳
などの処理がなされ、映像信号として出力される。

【００３５】一方、ＯＢレベルの異常検出用の回路系で
は、上記ＣＤＳ出力のクランプ処理を行うクランプ回路
の後段側には、ＣＤＳ出力に対して、基準電圧Ｖｃに対
する負のピーク電圧を検出する検波回路が設けられてい
る。ここでクランプ回路では、ＣＣＤ出力のＯＢ部分に
不要な過剰電荷が発生した場合、その不要な過剰電荷に
より変動したＯＢレベルを基準電圧Ｖｃに合わせるが、
この時、水平ブランキング期間や映像信号期間には、そ
の基準電圧Ｖｃ以下の信号成分があることから、このレ
ベルを負のピーク検波回路で検出し、コンパレータで比
較基準電圧Ｖｃ′と比較する。そして比較基準電圧以下
のレベルが生じた場合、即ち、ＯＢレベルの異常が発生
した場合に、コンパレータ出力は、ＯＢレベルの異常が
発生していない正常な場合と較べて変化する（Ｈｉ，Ｌ
ｏｗの出力が変化する）ようになっている。これによ
り、ＯＢレベルに異常が発生したことを検出する。

【００３６】また、本発明（請求項２）は、上記ＯＢレ
ベルの異常発生を示す信号に基づいて、主信号処理系の
映像信号用クランプ回路のクランプパルスを切り替える
ものである。つまり、ＯＢレベルに異常のない正常動作
状態では、上記映像信号用クランプ回路のクランプパル
スとして、ＣＣＤ出力のＯＢ期間に同期したＯＢクラン
プパルスを使用し、ＯＢレベルに異常が発生した場合に
は、上記映像信号用クランプ回路のクランプパルスとし
て、ＣＣＤ出力における水平ブランキング期間に同期し
たクランプパルスを使用するようにしている。

【００３７】さらに、本発明（請求項３）は、上記ＯＢ
レベルの異常発生を示す信号に基づいて、主信号処理系
の映像信号用クランプ回路の入力ノードで、ＣＤＳ出力
のＯＢ期間の信号レベルに、ＯＢレベルの変動量に応じ
たパルス振幅を有し、クランプパルスと同期したパルス
信号を重畳し、該ＣＤＳ出力のクランプ箇所を通常時の
レベルに補正してからＣＤＳ出力のＯＢ期間の信号レベ
ルをクランプするようにしたものである。

【００３８】つまり、この発明の固体撮像装置の信号処
理回路では、上記ピーク検波回路の出力と比較基準電圧
Ｖｃ′とのレベル差を検出するオペアンプと、ＯＢクラ
ンプパルス（ＯＢ期間に同期したもの）を反転する回路
とを有し、その反転パルスの振幅をＯＢ異常検波出力と
基準電圧Ｖｃとのレベル差により増減するようにしてい
る。そして、該反転パルスは、主信号処理系における映
像信号用クランプ回路の前段に設けられた加算回路によ
り、ＣＤＳ信号のＯＢ期間の信号レベルに重畳される。

【００３９】以下、本発明の実施形態について説明す
る。

【００４０】（実施形態１）図１は本発明の実施形態１
による固体撮像装置の信号処理回路の構成を示す図であ
り、図２は上記信号処理回路の動作を説明するための信
号波形図である。図において、図５と同一符号は従来の
ビデオカメラ２００と同一のものを示している。１００
ａは本実施形態１のＣＣＤ型ビデオカメラに搭載された
信号処理回路であり、遮光画素部を有するＣＣＤ型固体
撮像素子からのＣＣＤ出力を処理するＣＤＳ回路２０１
と、該ＣＤＳ出力とともに所定のタイミング信号Ｓｔを
受け、該タイミング信号Ｓｔに基づいて、ＣＤＳ出力に
対して、その所定の信号期間の信号レベルをビデオ信号
処理における基準の黒レベル（基準電圧Ｖｃ）に合わせ
るクランプ処理を行う第１のクランプ回路１０１とを備
えている。

【００４１】また上記信号処理回路１００ａは、該遮光
画素部に対応するＯＢ期間の信号レベル（ＯＢレベル）
を、該ＯＢ期間に同期した基準クランプパルスＣＰ１を
用いて上記基準電圧Ｖｃに合わせる異常検出用クランプ
回路１０２と、該クランプ回路１０２の出力の、基準電
圧Ｖｃ以下の最小レベルを検波する検波回路１０３と、
該検波出力の電位レベルと比較基準電位Ｖｃ′とを比較
するオペアンプ（比較回路）１０４とを備えている。な
お、上記比較基準電圧Ｖｃ′は、回路動作が不安定とな
らないよう基準電圧Ｖｃとは異なったレベルに設定して
いる。また、１０７は、上記各クランプ回路１０１及び
１０２にクランプ動作の基準となる基準電圧Ｖｃを供給
する電源である。

【００４２】ここで、上記検波回路１０３は、カソード
が上記第２のクランプ回路１０２の出力に接続されたダ
イオードＤ１と、そのアノードと上記電源１０７との間
に接続された抵抗Ｒ１と、該アノードと接地電位との間
に接続されたコンデンサＣ１とから構成されている。ま
た、上記ダイオードＤ１のアノードは、抵抗Ｒ２を介し
て、上記オペアンプ１０４の反転入力に接続されてい
る。また該オペアンプ１０４の非反転入力は、上記電源
１０７と接地との間に直列に接続された抵抗Ｒ３及びＲ
４の接続点に接続されている。

【００４３】さらに、上記信号処理回路１００ａは、上
記ＣＣＤ出力のＯＢ期間に同期したＯＢクランプパルス
ＣＰ１をＡ入力に受け、このパルスＣＰ１に基づいて、
該ＣＣＤ出力の、該ＯＢ期間以外の水平ブランキング期
間に同期した補助クランプパルスＣＰ２をそのＱ出力か
ら出力する単安定マルチバイブレータ１０５と、上記オ
ペアンプ１０４からの出力信号Ｖｓに基づいて、上記タ
イミング信号Ｓｔを、該ＯＢクランプパルスＣＰ１と該
補助クランプパルスＣＰ２との間で切り換えるスイッチ
回路１０６とを備えている。ここで上記単安定マルチバ
イブレータ１０５の出力の時定数を決める端子と回路の
電源との間には、抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ２が直列に
接続されており、さらにこれら接続点は上記マルチバイ
ブレータ１０５の他の電源側端子に接続されている。な
お、マルチバイブレータ１０５の接地側端子は接地され
ている。

【００４４】そして上記信号処理回路１００ａでは、上
記検波出力の最小レベルＶｐが比較基準電位Ｖｃ′より
小さい時には、前記ＣＣＤ出力の水平ブランキング期間
の信号レベルをクランプするようになっている。

【００４５】次に動作について説明する。

【００４６】ＯＢ部への電荷の溢れ出しが発生していな
い標準的な光量の光の入射状態（図２（ａ）参照）で
は、ＯＢレベルは、映像信号の黒レベルと一致してお
り、図１に示すダイオードＤ１によるピーク検波出力Ｖ
ｐは、常に比較基準電圧Ｖｃ′より高い正のレベルにな
る。なお、この実施形態１ではコンパレータ入力の比較
基準電圧Ｖｃ′は誤動作を防ぐため、基準電圧Ｖｃより
僅かに低めの値にしている。この結果コンパレータ出力
ＶｓはＬＯＷレベル（０Ｖ）になり、スイッチ回路１０
６の出力は、通常のＯＢ期間の信号レベルをクランプす
るＯＢクランプパルスＣＰ１となる。

【００４７】一方、過大光量の光の照射状態（図２
（ｂ）参照）では、ＯＢレベルが不要な光電荷により変
動した場合、クランプ回路１０２では、上記基準クラン
プパルスＣＰ１により、ＣＣＤ出力の、レベル変動した
ＯＢ期間の信号レベルが基準電圧Ｖｃでクランプされる
ことになり、映像信号期間の黒レベルは基準電圧Ｖｃ以
下になる。この結果、ダイオードＤ１によるピーク検波
出力Ｖｐは基準比較電圧Ｖｃ’より低い値になる。

【００４８】該コンパレータ１０４では、比較基準電圧
Ｖｃ’と上記ピーク検波出力Ｖｐとが比較される。この
場合、コンパレータ出力Ｖｓはハイレベルになり、これ
によりスイッチ回路１０６は、第１のクランプ回路１０
１に供給されるタイミング信号Ｓｔを、第１のクランプ
パルスＣＰ１から、単安定マルチバイブレータ１０５で
作られる第２のクランプパルスＣＰ２に切り替える。

【００４９】この第２のクランプパルスＣＰ２は、過大
光量の入射時でも不要な光電荷によるレベル変動が生じ
ない水平ブランキング期間に同期したものである。この
結果、第１のクランプ回路１０１は第２のクランプパル
スＣＰ２によりＣＤＳ出力の水平ブランキング期間の信
号レベルをクランプする。

【００５０】このように本実施形態１では、ＣＣＤ出力
のＯＢレベルに不要信号が発生しない通常の標準的な光
量の入射状態でＣＣＤが動作している場合は、第２のク
ランプ回路１０２の出力Ｓｋでは、図２（ａ）に示すよ
うに、映像信号期間の信号レベルが常にＯＢレベルより
大きい正のレベルとなり、負信号ピーク検波回路１０３
の出力Ｖｐは比較基準電圧Ｖｃ′以下になることはな
く、この時スイッチ回路１０６は、コンパレータ出力Ｖ
ｓに基づいて、通常のＯＢクランプ動作を行うための第
１のクランプパルスＣＰ１をタイミング信号Ｓｔとして
上記第１のクランプ回路１０１に供給する。

【００５１】一方、過大光量の光がＣＣＤ撮像部に入射
し、ＣＣＤのＯＢ部に不要な光電荷が溢れ出した場合、
ＯＢレベルが上がり、このためＣＤＳ処理後のＯＢクラ
ンプされた信号Ｓｋでは、図２（ｂ）に示すように、Ｏ
Ｂレベルより小さい負の信号レベルが得られ、ピーク検
波回路１０３の出力Ｖｐとしては、比較基準電圧Ｖｃ′
以下の信号が発生する。この時、スイッチ回路１０６は
該コンパレータ出力Ｖｓに基づいて、水平ブランキング
期間の信号レベルをクランプするための第２のクランプ
パルスＣＰ２をタイミング信号Ｓｔとして上記第１のク
ランプ回路１０１に供給する。

【００５２】これにより過大光入力時にも暗い画面にな
る画質劣化を起こすことが無く、被写体に応じた画面が
得られる。

【００５３】（実施形態２）図３は本発明の実施形態２
による固体撮像装置の信号処理回路の構成を示す図であ
り、図４は上記信号処理回路の動作を説明するための信
号波形図である。図において、１００ｂは本実施形態２
のＣＣＤ型ビデオラメラに搭載された信号処理回路であ
り、遮光画素部を有するＣＣＤ型固体撮像素子からのＣ
ＣＤ出力を処理するＣＤＳ回路２０１と、該ＣＤＳ回路
２０１の出力に抵抗Ｒ１１を介して接続されたインピー
ダンス変換回路１１８と、該変換回路の出力とともにク
ランプパルスＣＰ１を受け、このクランプパルスＣＰ１
に基づいて、該ＣＤＳ出力に対してそのＯＢレベルをビ
デオ信号処理における基準の黒レベル（基準電圧Ｖｃ）
に合わせるクランプ処理を行う第１のクランプ回路１１
１とを備えている。

【００５４】ここで、上記変換回路１１８は、そのベー
スが抵抗Ｒ１１を介して上記ＣＤＳ回路２０１の出力に
接続され、コレクタが電源に接続されたトランジスタ１
１８ａと、該トランジスタ１１８ａのエミッタと接地電
位との間に接続された抵抗Ｒ１３とからなり、該エミッ
タが上記第１のクランプ回路１１１の入力に接続されて
いる。この第１のクランプ回路１１１の出力Ｓｋ１は、
ビデオ信号を生成するための信号処理部に供給される。

【００５５】また、上記信号処理回路１００ｂは、ＣＤ
Ｓ出力に対して、そのＯＢレベルをＯＢクランプパルス
ＣＰ１を用いて上記基準電圧Ｖｃに合わせるクランプ処
理を行う異常検出用クランプ回路（第２のクランプ回
路）１１２と、該クランプ回路１１２の出力Ｓｋ２の、
該基準電圧Ｖｃより小さい負のピークレベルを検波する
検波回路１１３と、該検波出力の電位レベルＶｐと比較
基準電圧Ｖｃ′とを比較するオペアンプ（比較回路）１
１４とを備えている。なお、１１７は、上記各クランプ
回路１１１及び１１２にクランプ動作の基準となる基準
電位Ｖｃを供給する電源である。

【００５６】また、上記検波回路１１３は、カソードが
上記第２のクランプ回路１１２の出力に接続されたダイ
オードＤ１１と、そのアノードと接地電位との間に接続
されたコンデンサＣ１１とから構成されている。また、
上記ダイオードＤ１１のアノードは、抵抗Ｒ１４を介し
て、上記オペアンプ１１４の反転入力に接続されてい
る。また該オペアンプ１１４の非反転入力は、上記電源
１１７と接地との間に直列に接続された抵抗Ｒ１５及び
Ｒ１６の接続点に接続されている。

【００５７】さらに、上記信号処理回路１００ｂは、上
記検波回路１１３の出力とクランプパルスＣＰ１とを受
け、上記補償用パルス信号ＣＰＢを発生するパルス信号
生成回路１２０と、上記オペアンプ１１４からの出力信
号Ｖｓに基づいて、上記補償用パルス信号ＣＰＢをＣＤ
Ｓ出力に加算する加算手段とを有している。

【００５８】ここで、該パルス信号生成回路１２０は、
その非反転入力に上記検波回路１１３の出力が抵抗Ｒ１
７を介して供給され、その反転入力に抵抗Ｒ２１を介し
てクランプパルスＣＰ１を受けるオペアンプ１１５と、
該オペアンプ１１５の反転入力と出力との間に接続され
た抵抗Ｒ２０と、上記非反転入力と反転入力との間に直
列に接続された抵抗Ｒ１８及びＲ１９とから構成されて
いる。該両抵抗Ｒ１８及びＲ１９の接続点は電源１１７
に接続されている。ここでは、上記抵抗Ｒ２０及びＲ２
１の値の変更により、オペアンプ１１５の出力レベルを
調整することができる。また、上記加算手段は、上記オ
ペアンプ１１４の出力に接続されたスイッチ１１６ａ
と、一端がスイッチ１１４の出力端子に接続されたコン
デンサＣ１２と、該コンデンサＣ１２の他端と上記イン
ピーダンス変換回路１１８の入力との間に接続された抵
抗Ｒ１２とから構成されている。

【００５９】次に動作について説明する。

【００６０】上記第２のクランプ回路１１２及び検波回
路１１３の動作は、上記実施形態１のものと同一であ
る。

【００６１】標準的な光量が入射している正常動作状態
では、ＯＢレベルの浮き上がりは発生せず、コンパレー
タ１１４の出力Ｖｓにより、スイッチ回路１１６ａはＮ
ｏｒｍａｌ側端子にオペアンプ１１５の出力ＣＰＢを接
続している。このため、ＣＣＤ出力は、そのままＣＤＳ
回路２０１で処理され、さらに抵抗Ｒ１１及びインピー
ダンス変換回路１１８を経て第１のクランプ回路１１１
に供給される。そしてこのクランプ回路１１１の出力
は、その後段にてビデオ信号の生成のための信号処理が
施される。

【００６２】一方、過大光量の光が入射し、ＯＢレベル
が変動した場合、スイッチ回路１１６ａは異常検出用コ
ンパレータ１１４の出力Ｖｓに基づいて、オペアンプ１
１５の出力ＣＰＢをＨｉｇｈ−Ｌｉｇｈｔ側出力端子に
接続する。これによりオペアンプ１１５の出力（補償用
パルス信号）ＣＰＢが第１のクランプ回路１１１の前段
でＣＤＳ出力に重畳される。

【００６３】つまり、図４（ｂ）に示すように過大光量
の入射によりＯＢレベルが変動した時は、ピーク検波回
路１１３の出力信号Ｖｐは、比較基準電圧Ｖｃ′より下
がる。また、この時、オペアンプ１１５からは、クラン
プパルスＣＰ１の反転パルスＣＰＢが出力され、この反
転パルスＣＰＢは、基準信号Ｖｃとピーク検波出力Ｖｐ
との差に応じて振幅が制御されたものとなっている。即
ち、ＯＢレベルの変動の程度が大きいほど、ピーク検波
出力Ｖｐが下がることから、オペアンプ出力ＣＰＢの振
幅は大きくなる。ここで、Ｖｃｐは上記オペアンプ１１
５の反転入力のレベル、ｖ_cpは上記クランプパルスＣＰ
１と同期して上記オペアンプ１１５の反転入力に現れる
パルスである。

【００６４】そしてこの場合、このオペアンプ出力ＣＰ
Ｂは、コンデンサＣ１１及び抵抗Ｒ１２を介して、上記
ＣＤＳ出力に加算されることとなる。これによりＣＤＳ
出力の波形（補正前）Ｓ１を、図４（ｂ）に示す補正後
のＣＤＳ出力波形Ｓ２のように、ＯＢレベルをクランプ
パルスＣＰ１でクランプする期間だけ異常が発生してい
ない本来のＯＢレベルに補正することができる。この結
果、第１のクランプ回路１１１では、補正後のＣＤＳ出
力Ｓ２に対してクランプ処理が行われることとなり、過
剰光量の入射によりＯＢレベルの変動が発生していて
も、正常なクランプ動作が行われる。

【００６５】このように本実施形態２では、過大光量の
入射時には、ＯＢレベルの変動量に応じたパルス振幅を
有するＯＢレベル補正パルスＣＰＢを発生させ、これを
ＣＤＳ出力Ｓ１に重畳するようにしたので、過大光量の
入射時にも画面の輝度が低下して画面が暗くなる画質劣
化を回避することができ、被写体からの入射光量に応じ
た輝度でもって画像表示を行うことができる。

【００６６】

【発明の効果】以上のように本発明（請求項１）によれ
ば、過剰光量の入射によるＣＣＤ出力におけるＯＢレベ
ルの変動を、過剰光量の入射時のみＣＣＤ出力における
基準電圧以下の信号レベルを利用して検出するようにし
たので、誤動作のないＯＢレベルの異常検出を行う回路
を簡単な回路構成により実現することができる。

【００６７】本発明（請求項２）によれば、過大光量の
入射によりＯＢレベルが変動した時のみ、過大光量の入
射の影響を受けないＣＣＤ出力の水平ブランキング期間
の信号レベルをクランプするようにしたので、ＯＢレベ
ルの変動により発生する黒レベルの変動による画面の不
安定化や、明るい被写体にもかかわらず画面が暗くなる
画質劣化を回避することができ、実際の被写体をより忠
実に画像表示することができる。

【００６８】本発明（請求項３）によれば、過大光量の
入射によるＯＢレベルの変動の程度に応じて、ＣＣＤ出
力のＯＢ期間の信号レベルを補正するようにしたので、
ＯＢレベルの異常変動により発生する黒レベルの変動に
よる画面の不安定や、明るい被写体にもかかわらず画面
が暗くなる画質劣化を回避でき、実際の被写体をより忠
実に画像表示することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１による固体撮像装置の信号
処理回路の構成を示す図である。

【図２】上記実施形態１の信号処理回路の動作を説明す
るための図であり、該信号処理回路内にて処理される信
号の波形を示している。

【図３】本発明の実施形態２による固体撮像装置の信号
処理回路の構成を示す図である。

【図４】上記実施形態２の信号処理回路の動作を説明す
るための図であり、該信号処理回路内にて処理される信
号の波形を示している。

【図５】従来の一般的な白黒ＣＣＤカメラの構成を示す
図である。

【図６】上記従来のＣＣＤカメラにおけるＣＣＤ出力信
号とビデオ出力（カメラ出力）信号の波形を、正常動作
時と過大入射光によるＯＢ異常の発生時とで対比して示
す図である。

【符号の説明】

１００ａ，１００ｂ 信号処理回路 １０１，１１１ 第１のクランプ回路 １０２，１１２ 第２のクランプ回路 １０３，１１３ ピーク検波回路 １０４，１１４ コンパレータ １０５ 単安定マルチバイブレータ １０６，１１６ａ スイッチ回路 １１５ コンパレータ １１８ インピーダンス変換回路 １２０ パルス生成回路 ２０１ ＣＤＳ回路 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ１１，Ｃ１２ コンデンサ Ｄ１，Ｄ１１ ダイオード Ｒ１〜Ｒ５，Ｒ１１〜Ｒ２１ 抵抗 ＣＰ１，ＣＰ２ 第１，第２のクランプパルス Ｓｔ タイミング信号 Ｖｃ 基準電位 Ｖｃ′比較基準電圧 Ｖｐ ピーク検波出力 Ｖｓ コンパレータ出力

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遮光画素部を有するＣＣＤ型固体撮像素
   子からのＣＣＤ出力に基づく画像再生用信号及び所定の
   タイミング信号を受け、該画像再生用信号に対してその
   所定期間の信号レベルを基準レベルに合わせるクランプ
   処理を行う機能を備えた固体撮像装置の信号処理回路で
   あって、 該画像再生用信号の遮光画素部に対応するＯＢ期間の信
   号レベルを基準レベルに合わせるクランプ処理を、該Ｏ
   Ｂ期間に同期したＯＢクランプパルスを用いて行う異常
   検出用クランプ回路と、 該異常検出用クランプ回路の出力の、該基準レベル以下
   の最小レベルを検波する検波手段と、 該検波出力の最小レベルと該基準レベルに相当する比較
   基準レベルとを比較する比較手段とを備えた固体撮像装
   置の信号処理回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載の固体撮像装置の信号処理
   回路において、 前記ＯＢクランプパルスに基づいて、該画像再生用信号
   の、該ＯＢ期間以外の水平ブランキング期間に同期した
   補助クランプパルスを発生するパルス発生手段と、 前記比較手段からの出力信号に基づいて、前記タイミン
   グ信号を該ＯＢクランプパルスと該補助クランプパルス
   との間で切り換える信号切換手段とを備え、 前記検波出力の最小レベルが該比較基準レベルより小さ
   い時には、前記画像再生用信号に対してその水平ブラン
   キング期間の信号レベルを前記基準レベルに合わせるク
   ランプ処理を行うようにした固体撮像装置の信号処理回
   路。
3. 【請求項３】 請求項１記載の固体撮像装置の信号処理
   回路において、 前記クランプ処理機能として、前記画像再生用信号に対
   してそのＯＢ期間の信号レベルを前記基準レベルに合わ
   せるクランプ処理を行う信号処理用クランプ回路を備
   え、 かつ、前記検波手段からの検波出力を受け、該検波出力
   の最小レベルに応じた振幅を有し、かつパルス区間が前
   記ＯＢクランプパルスに同期した補正用パルス信号を生
   成するパルス信号生成回路と、 前記比較手段からの出力信号に基づいて、該補正用パル
   ス信号を前記画像再生用信号と重畳して該信号処理用ク
   ランプ回路に供給する加算回路とを備え、 前記検波出力の最小レベルが該比較基準レベルより小さ
   い時には、前記画像再生用信号のＯＢ期間の信号レベル
   を該補正用パルス信号により補正するようにした固体撮
   像装置の信号処理回路。