JP2001145027A

JP2001145027A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2001145027A
Application number: JP32721199A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Yoshida; 英明吉田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2001-05-25
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JP3504550B2; US6888570B1

Abstract

(57)【要約】【課題】超高速シャッタを実現しつつ、白筋スミアの
発生を防止でき、高速シャッタから低速シャッタまで全
域で高画質な画像が得られる。【解決手段】電荷蓄積部と電荷転送部を備えたＣＣＤ
固体撮像素子１０５と、この撮像素子１０５を駆動する
ＣＣＤドライバ１０６と、撮像素子１０５の撮像面に対
する被写体像の透過状態と遮光状態とを切換えるメカシ
ャッタ１０４とを備え、ＣＣＤドライバ１０６及びシャ
ッタ１０４を制御して露光を制御する撮像装置であっ
て、メカシャッタ１０４の動作を閉開閉とし、始めの閉
時に電荷排出を行った後、光が当たる期間は垂直転送路
の駆動を行わないようにして電荷移送パルスＴＧで露光
を終了することで、白筋スミアのない高画質な超高速シ
ャッタを実現する。さらに、低速シャッタ時には垂直転
送路起因の暗電流ノイズを生じないメカシャッタ１０４
による露光終了に切換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ等の固体撮
像素子を用いた撮像装置に係わり、特にスミアの低減を
図った撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子撮像装置は広く普及するに至
っており、特に静止画撮影に使用されるデジタルカメラ
は銀塩カメラに匹敵する存在に近付きつつある。なお、
本明細書では、特記しない限りデジタル化された電子ス
チルカメラをデジタルカメラと称する。本発明の技術は
アナログ電子スチルカメラにも共通するが、これらを代
表するものとして以下ではデジタルカメラについて論ず
る。

【０００３】静止画カメラとしての機能要求は多岐に渡
るが、撮像に際しての露光制御は特に重視されており、
銀塩カメラにおいて達成された各種露光機能はほぼ同様
に可能ならしめられており、さらに銀塩カメラでは成し
得ない機能の実現が図られている。

【０００４】例えば、ＣＣＤ撮像素子において電荷蓄積
を制御することによって実現されるいわゆる電子シャッ
タは、通常の銀塩カメラのメカシャッタでは実現不可能
な高速シャッタが実現可能なものであり、これを有効活
用するためにプログレッシブスキャン（順次走査）型の
ＣＣＤ撮像素子も使用されている。一方で、撮像素子に
起因する様々な不具合（例えば画質劣化要因）も存在し
ており、デジタルカメラにおいてはこれらが顕在化しな
いように様々な工夫を施すことによって実用に供せられ
ている。

【０００５】このような不具合の代表的なものが、強烈
な光が入射した時に発生するスミア現象である。より正
確には、スミア及びブルーミングによって総合的に生じ
る現象であるが、本明細書においては当業者における慣
用にならってこれを単にスミアと称している。即ち、本
来の電荷蓄積領域に捕捉されなかった電荷がポテンシャ
ル障壁を乗り越えて垂直転送路に漏れ込んだり、入射光
の回折成分や多重反射成分が遮光膜下の垂直転送路に漏
れ込んで電荷発生することなどにより生じるものであ
る。通常の定常的な光に起因する場合は、これが垂直転
送期間に亘って発生するため、例えばスポット光の場合
はその上下に伸びる縦筋が生じ、画質を著しく損ねてい
た。これを低減する方法としては、信号の補正を行うも
のや光学シャッタを用いるものなどいくつかの提案があ
るが、前者の信号補正は後処理であるから根本的な解決
策にはならない。

【０００６】これに対して後者のシャッタを用いるもの
としては従来、図４のような駆動方式を採用するものが
知られている。これは、順次走査型で縦形オーバーフロ
ードレイン構造のＣＣＤ撮像素子を用いたタイミングチ
ャートの一例であって、上段から順にメカシャッタの開
閉動作、電荷蓄積領域から垂直転送路への移送パルスＴ
Ｇ、電荷蓄積領域の電荷を半導体基板（サブストレート
＝縦形オーバーフロードレインＶＯＦＤ）に強制排出す
るための基板印加高電圧パルスＶＳＵＢ、垂直転送路Ｖ
ＣＣＤの駆動の様子を表わすＶＣＣＤの各信号が示され
ている。

【０００７】この方式では、図示しない撮像指令を受け
て、ＶＳＵＢの駆動とＶＣＣＤの高速駆動が始まる。Ｖ
ＳＵＢは蓄積領域の電荷排出のためのものであるから、
タイミング的には当該露光に関する最終出力パルスだけ
が有意であるが、十分な電荷排出と素子内のポテンシャ
ル安定化との兼ね合いから周知のＨレート駆動（毎回の
水平ブランキング期間に所定幅の短時間パルスを出力す
るもの）が行われている。そして、図では太線で示した
最終ＶＳＵＢパルスが出力された時点ｔ４が露光開始時
点となる。

【０００８】露光開始以前の適時から、ＶＣＣＤは転送
路内の不要電荷排出のための高速駆動を連続的に行って
いる。これは、各画素信号を個別に読み出す通常駆動
（毎回の水平ブランキング期間に1単位＝１水平画素相
当の垂直駆動パルスを出力するもの）とは異なり、通常
駆動の数倍〜数十倍の転送速度でＶＣＣＤを連続的に駆
動することで、撮像面に光が当たり続けていることによ
って生じているスミアなどの不要電荷を高速に排出する
ものである。これは、後に引き続く露光終了のタイミン
グであるｔ５の直前まで続けられる。なお、通常駆動に
対する高速駆動時の駆動倍数（１画面の転送に要する時
間の逆比として定義される）がＸである時に、この高速
駆動期間は最低１フレーム期間の１／Ｘは必要である。

【０００９】さて、時刻ｔ５においてＴＧパルスが出力
されると、蓄積された光電荷が遮光された垂直転送路に
移送されるので、この時点で露光が終了する。そして、
直ちにスミア防止のためのメカシャッタが閉じられる。
但し、メカシャッタが閉じるためには数百μ秒〜数ミリ
秒程度の遅延時間ｄｔを要するため、その期間はまだＶ
ＣＣＤ通常駆動による信号読み出しは開始できない。メ
カシャッタが閉となった時点で、実際にはばらつき要素
等も考慮したマージンも含めた時刻ｔ６から通常駆動に
よる画像信号の読み出しが開始される。そして、少なく
とも１フレーム期間後に読み出しが完了するまではメカ
シャッタは閉に保たれる。

【００１０】このように信号を読み出す時には撮像素子
に光が当たっていないからスミアは発生しないし、電荷
蓄積時間は完全に電子的に制御されるからメカシャッタ
のばらつき等の影響を受けることがなく、メカではほぼ
実現不可能な超高速シャッタが実現できる。このような
技術の一例は、例えば特開平１０−１９１１７０号公報
にも記載されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の制御を行っ
た場合になおも残存する問題があった。即ち、少なくと
も露光期間Ｔｓの終わりの方、ＴＧの出力直前の期間に
照射された光に起因するスミアは、高速排出によっても
完全には排出され得ないものであった。上記したように
Ｘ倍高速駆動の場合を考えても、１画面の電荷転送には
１フレーム期間をＴｆｒとして１Ｔｆｒ／Ｘの時間が必
要だから、ＴＧ直前のこの期間に画面の一方の端に生じ
たスミア（或いはこの半分の期間に画面の中央に生じた
スミア）は排出完了できずに転送路内に残留することに
なって、縦筋状の白線スミアとなって顕在化してしま
う。

【００１２】この問題は特に、撮像素子の超高画素数化
によってさらに顕著になってくるものである。何故な
ら、高画素化によって転送路の転送時間（フレームレー
ト）が長くなる傾向にあり、そのため高速転送時の必要
排出時間１Ｔｆｒ／Ｘも比例的に長くなるからである。

【００１３】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、超高速シャッタを実現
しつつ、どのような場合にも白筋スミアを全く生じない
高画質な撮像装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は、次のような構成を採用している。

【００１５】即ち本発明は、電荷蓄積部と電荷転送部を
備えた固体撮像素子と、この撮像素子を駆動する駆動手
段と、前記撮像素子の撮像面に対する被写体像の透過状
態と遮光状態とを切換える光学的シャッタ手段と、前記
駆動手段及びシャッタ手段を制御して露光を制御する露
光制御手段とを具備した撮像装置であって、前記露光制
御手段は、当該撮影対象たる画像の撮影に際して、まず
前記シャッタ手段の遮光状態において前記駆動手段によ
り前記撮像素子の電荷転送部を所定期間以上高速駆動
し、次に前記駆動手段による電荷転送部の駆動を停止し
た後に前記シャッタ手段の透過状態において前記駆動手
段により最終の電荷排出パルスＶＳＵＢを出力すること
によって当該撮像画像に関する露光を開始し、さらに前
記シャッタ手段を透過状態に維持しつつ所定の露光時間
経過後に前記駆動手段により電荷移送パルスＴＧを出力
することによって前記撮像画像に関する露光を終了さ
せ、その後に前記シャッタ手段の遮光状態において前記
駆動手段により電荷転送部を通常駆動することによって
当該撮像画像信号の読み出しを行うものであることを特
徴とする。

【００１６】また本発明は、電荷蓄積部と電荷転送部を
備えた固体撮像素子と、この撮像素子を駆動する駆動手
段と、前記撮像素子の撮像面に対する被写体像の透過状
態と遮光状態とを切換える光学的シャッタ手段と、前記
駆動手段及びシャッタ手段を制御して露光を制御する露
光制御手段とを具備した撮像装置であって、前記露光制
御手段は、当該撮影対象たる画像の撮影に際して、前記
シャッタ手段の透過状態において前記駆動手段により電
荷移送パルスＴＧを出力することによって当該撮像画像
に関する露光を終了させる第１の制御モードと、前記シ
ャッタ手段による透過状態を遮光状態に切換えることに
より当該撮像画像に関する露光を終了させる第２の制御
モードとを有し、当該撮影画像に関する露光時間が所定
値よりも短い場合には第１の制御モードによって、前記
露光時間が前記所定値よりも長い場合には第２の制御モ
ードによって当該撮像画像に関する露光を終了させるも
のであることを特徴とする。

【００１７】ここで、露光制御手段は、第２の制御モー
ドによる露光制御に際しては、シャッタ手段による露光
終了の後は少なくとも読み出し完了までシャッタ手段を
遮光状態に維持しつつ、まず駆動手段により電荷転送部
を所定期間以上高速駆動して、次に駆動手段により電荷
移送パルスＴＧを出力し、その後に駆動手段により電荷
転送部を通常駆動することによって当該撮像画像信号の
読み出しを行うものであることが望ましい。

【００１８】さらに露光制御手段は、第１の制御モード
による露光制御と第２の制御モードによる露光制御のい
ずれにおいても、露光開始及びそれ以前の制御を共通に
行うものであることが望ましい。

【００１９】また、露光時間を所定値と比較することに
よる第１及び第２の各制御モードの切換えは、露光時間
として当該露光制御に関する予定露光時間を用いてこれ
を行うものであることが望ましい。

【００２０】（作用）本発明によれば、少なくとも高速
シャッタ時にはメカシャッタ動作を閉開閉とし、始めの
閉時に電荷排出を行った後、光が当たる期間は電荷転送
部の駆動を行わないようにしてＴＧで露光を終了する。
電荷転送部の電流の影響が出る（かつ精度が要求されな
い）低速シャッタ時にはメカシャッタで露光終了し、そ
の後電荷排出してからＴＧを出すようにしている。従っ
て、光が当たっている間は垂直転送路の駆動を行わない
から、白筋スミアを生じることがない。また、特に露光
終了制御に関して露光時間に応じて最適な制御モードを
使用するから、高速シャッタから低速シャッタまで全域
で高画質な画像が得られる。

【００２１】また、露光制御手段によって、第２の制御
モードによる露光制御に際しては、シャッタ手段による
露光終了の後は少なくとも読み出し完了までシャッタ手
段を遮光状態に維持しつつ、まず駆動手段により電荷転
送部を所定期間以上高速駆動して、次に駆動手段により
電荷移送パルスＴＧを出力し、その後に駆動手段により
電荷転送部を通常駆動することによって当該撮像画像信
号の読み出しを行うことにより、少なくとも第２の制御
モードを使用した場合には画像に混入する不要電荷の全
くない高画質な画像を得ることが可能となる。

【００２２】また、露光制御手段によって、第１の制御
モードによる露光制御と第２の制御モードによる露光制
御のいずれにおいても、露光開始及びそれ以前の制御を
共通に行うことにより、例えばダイレクト測光などにも
適用可能である。

【００２３】また、露光時間を所定値と比較することに
よる第１及び第２の各制御モードの切換えを、当該露光
制御に関する予定露光時間を用いて判断することによ
り、適用が簡単であり露光制御の開始に先立ってモード
を確定することが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。

【００２５】（第１の実施形態）図１は、本発明の一実
施形態に係わるデジタルカメラの回路構成を示すブロッ
ク図である。

【００２６】図中１０１は各種レンズからなるレンズ
系、１０２はレンズ系１０１を駆動するためのレンズ駆
動機構、１０３はレンズ系１０１の絞りを制御するため
の露出制御機構、１０４はメカシャッタ、１０５は色フ
ィルタを内蔵したＣＣＤカラー撮像素子、１０６は撮像
素子１０５を駆動するためのＣＣＤドライバ、１０７は
Ａ／Ｄ変換器等を含むプリプロセス回路、１０８は色信
号生成処理，マトリックス変換処理，その他各種のデジ
タル処理を行うためのデジタルプロセス回路、１０９は
カードインターフェース、１１０はＣＦ等のメモリカー
ド、１１１はＬＣＤ画像表示系を示している。

【００２７】また、図中の１１２は各部を統括的に制御
するためのシステムコントローラ（ＣＰＵ）、１１３は
各種ＳＷからなる操作スイッチ系、１１４は操作状態及
びモード状態等を表示するための操作表示系、１１５は
レンズ駆動機構１０２を制御するためのレンズドライ
バ、１１６は発光手段としてのストロボ、１１７はスト
ロボ１１６を制御するための露出制御ドライバ、１１８
は各種設定情報等を記憶するための不揮発性メモリ（Ｅ
ＥＰＲＯＭ）を示している。

【００２８】本実施形態のデジタルカメラにおいては、
システムコントローラ１１２が全ての制御を統括的に行
っており、特に露出制御機構１０３に含まれるシャッタ
装置と、ＣＣＤドライバ１０６によるＣＣＤ撮像素子１
０５の駆動を制御して露光（電荷蓄積）及び信号の読み
出しを行い、それをプリプロセス回路１０７を介してデ
ジタルプロセス回路１０８に取込んで、各種信号処理を
施した後にカードインターフェース１０９を介してメモ
リカード１１０に記録するようになっている。なお、Ｃ
ＣＤ撮像素子１０５は、従来例と同一のものであり、例
えば縦型オーバーフロードレイン構造のインターライン
型である。

【００２９】ここまでの基本構成及び動作は従来例と実
質的に同じであるが、本実施形態では以下に詳述する露
光制御方式が大きく異なっている。

【００３０】即ち、露光制御に関して、従来の図４に代
えて、図２のような制御を行う。図４の制御と異なる点
は、まず実際の露光に先立って、時刻ｔ１においてメカ
シャッタが閉じられている点である。実際には、メカシ
ャッタの動作には時間ｄｔを要し、時刻ｔ２で全閉に達
している。この間、ＶＳＵＢパルスは前記のＨレート駆
動、ＶＣＣＤは高速駆動によりそれぞれ電荷蓄積部と垂
直転送路の電荷排出を継続的に行っている。特に、遮光
された状態での高速駆動は時刻ｔ２からｔ３の間実行さ
れるが、これは前記の高速駆動倍数Ｘによって短縮され
た１画面読み出し期間１Ｔｆｒ／Ｘ以上に亘って（ｔ３
−ｔ２≧１Ｔｆｒ／Ｘ）行われればよい。以前に垂直転
送路に存在した不要電荷はこの期間に高速駆動によって
排出されるから、ｔ３時点で転送路中に不要電荷は存在
しない。

【００３１】そして、時刻ｔ３でＶＣＣＤの駆動を停止
すると同時にメカシャッタを開く。なお、シャッタの動
作遅れは必ずしも閉時と同じではないが、これは本質的
ではないから、説明の便宜上同一視してある。以後は、
再度光が当たるからスミアは発生し得るが、垂直転送が
停止されているからそのスミアが筋状に広がることはな
い。この点が、従来のものとの最大の相違点である。

【００３２】その後、シャッタ全開後の時刻ｔ４におい
て最終ＶＳＵＢパルスが出され、電荷蓄積領域の最終電
荷排出が行われることによって露光が開始される。以後
は、所定の露光時間に達した時刻ｔ５にＴＧパルスを出
力して、露光電荷を垂直転送路に移送する。従って、露
光時間Ｔｓの画像信号電荷が垂直転送路に得られたこと
になる。そして、これと同時にシャッタを閉じ、シャッ
タの閉動作が完了する時刻ｔ６を待って速やかにＶＣＣ
Ｄの通常駆動によって画像信号を読み出す。その後、１
フレーム期間経過して信号読み出しが完了したら適時に
シャッタを開に復帰させてよい。

【００３３】このようにして得られた撮像信号は、適宜
各種信号処理を経てメモリカード１１０に記録或いはＬ
ＣＤ画像表示系１１１に表示される。このとき、上記し
たように露光期間を含む光の透過期間にはＶＣＣＤは全
く駆動されていないから、記録或いは表示される画像は
白筋スミアが生じない高画質な画像である。

【００３４】本実施形態において懸念されることは、従
来技術に比較してＶＣＣＤの停止期間が長い（実施形態
ではｔ６−ｔ３、従来はｔ６−ｔ５≒ｄｔ相当）ため、
垂直転送路起因の暗電流ノイズ（固定パターンノイズ）
の影響が若干大きくなることである。しかし、ｄｔが通
例１〜数ｍｓはあることを考えれば、本発明が直接目的
としている超高速シャッタ時、即ちＴｓが１００μｓオ
ーダー以下の領域ではごく大掴みには従来≒ｄｔ→本実
施形態≒２ｄｔと約２倍になる程度である。さらに、Ｔ
ｓ＝ｄｔ〜２ｄｔくらいの比較的高速シャッタ領域まで
考えてもＶＣＣＤの停止期間は３ｄｔ〜４ｄｔであっ
て、確かに暗電流ノイズは増加するもののこの程度まで
はさほど問題にはならない。

【００３５】これに対して、露光時間が長い場合には暗
電流ノイズの影響は深刻になってくる虞れが高い。この
問題に対して露光時間が長い場合にはメカシャッタの精
度は相対的に高くなることに着目し、予定露光時間によ
って制御モードを切換えることで問題を解決することが
できる。このような例を、第２の実施形態として以下に
説明する。

【００３６】（第２の実施形態）図３は、本発明の第２
の実施形態に係わるデジタルカメラにおける露出制御タ
イミングを示す図である。

【００３７】第２の実施形態のカメラは第１の実施形態
のカメラとほぼ同じ構成を有しており、露光制御の第１
モードとしては第１の実施形態のカメラと全く同じ図２
の制御を行う。異なる点は露光制御の第２モードとして
図３に示した制御動作を行い得るようになっており、予
定露光時間の値によってこの２つのモードを選択的に使
用することである。図３の第２モードの制御を以下に説
明する。

【００３８】撮像指令を受けてから時刻ｔ４の露光開始
までの制御は第１モードと全く同じであり説明を省略す
る。

【００３９】以後は、所定の露光時間に達した時刻ｔ７
にシャッタを閉じる。従って、露光時間Ｔｓの画像信号
電荷が電荷蓄積領域に得られたことになる。但し、メカ
シャッタの動作時間を考慮すると、実効的な露光の終了
は図示したようにｔ７と閉動作が完了する時刻ｔ８の中
間に時点になる。シャッタの閉じ時刻ｔ７はこれを考慮
して行われることは勿論である。

【００４０】続いて、シャッタの閉動作が完了する時刻
ｔ８を待ってから、ＶＣＣＤの高速駆動により垂直転送
路の電荷排出を行う。これは、上記高速駆動倍数Ｘによ
って短縮された１画面読み出し期間１Ｔｆｒ／Ｘ以上に
亘って行われればよいが、蓄積電荷をなるべく速く読み
出す必要もあるから、ここでは高速駆動時間を１Ｔｆｒ
／Ｘとしている。以前に垂直転送路に存在した不要電荷
はこの期間に高速駆動によって排出されるから、ｔ９時
点で転送路中に不要電荷は存在しない。従って、第１の
実施形態で懸念される垂直転送路起因の暗電流ノイズ
（固定パターンノイズ）の影響は全く生じないものであ
る。

【００４１】その後直ちに、時刻ｔ９においてＴＧパル
スを出力して蓄積領域の画像信号電荷を垂直転送路に移
送する。そして、速やかにＶＣＣＤの通常駆動によって
画像信号電荷を読み出す。その後、１フレーム期間経過
して信号読み出しが完了したら適時にシャッタを開に復
帰させてよい。

【００４２】この第２モードの場合も、露光期間を含む
光の透過期間にはＶＣＣＤは全く駆動されていないか
ら、画像には白筋スミアが生じない。また、上記したよ
うに垂直転送路起因の暗電流ノイズの影響もない。但
し、露光終了をメカシャッタで決めているから、露光時
間がｄｔに等しくなるような領域を大きく超えた高速シ
ャッタ領域では露光時間精度が悪くなる虞れがあるもの
である。

【００４３】この第２の実施形態のカメラでは第１モー
ドと第２モードのを相補的に利用する。即ち、切換え露
光時間ＴＣを設定し、予定露光時間ＴｓがＴｓ＜ＴＣの場合第１モードＴｓ≧ＴＣの場合第２モードと切換える。ＴＣの設定は任意であるが、第１モードに
おけるノイズに関する懸念及び、第２モードにおける露
出精度に関する懸念を両立的に解決するためには、ＴＣ
＝ｄｔ／２〜２ｄｔ程度が一つの好適な例示となる。こ
こでは、ｄｔという値を採用する。本実施形態のカメラ
におけるｄｔが約１．４ｍｓであるとすれば露光時間
１．４ｍｓ、即ち約１／７００秒を境に２つのモードを
切換えることになる。

【００４４】この場合、１．４ｍｓよりも短い高速シャ
ッタに関しては第１モードが採用されるから、露出時間
は純電子的に決定され精度が高い。懸念される転送路起
因の暗電流ノイズもＶＣＣＤ停止時間は高々４．２ｍｓ
以下であるから問題はない。そして１．４ｍｓ以上の低
速（長時間）シャッタに関しては第２モードが採用され
るから、転送路起因の暗電流ノイズの影響は全く生じな
い。懸念される露光時間精度についてもシャッタの動作
時間程度以上の露出時間だから問題はない。

【００４５】このようにして得られた撮像信号は、適宜
各種信号処理を経てメモリカード１１０に記録或いはＬ
ＣＤ画像表示系１１１に表示される。そして、記録或い
は表示される画像は白筋スミアが生じない高画質な画像
である。

【００４６】（変形例）なお、この他にも様々な実施形
態が考えられる。

【００４７】第２の実施形態の第２モードにおいて、露
光開始までの処理は第１モードと全く同じとして制御の
共通化を図ったが、これは必須ではない。即ち、第２モ
ードでは時刻ｔ８から始まる露光後のＶＣＣＤ高速駆動
によって転送路の不要電荷は排出されるから、それ以前
に例えばスミアが転送路に生じていても最終的に読み出
される画像信号に混入することはない。従って、露光開
始までの制御を例えば図４の従来例と同じ制御にしても
よい。

【００４８】また、同じく第２の実施形態の第２モード
における露光開始までの処理については、実施形態では
いずれも最終ＶＳＵＢパルスの出力で露出を開始してい
るが、上記したように第２モードはメカシャッタによっ
ても露光時間精度が確保されるような領域で使用してい
るから、精度が許す限りにおいては露光開始をもメカシ
ャッタを開くことで行ってよい。即ち、例えば図３の制
御で時刻ｔ４において最終ＶＳＵＢパルスが出力された
後にメカシャッタを開くようにしてもよい。

【００４９】一方、第２の実施形態において、制御モー
ドの切替えは予定露光時間の値によっているが、これは
通常最も多く用いられる「露光直前までに決めておいた
予定露光時間によって実露光を行う」制御への適用に際
して最も簡単な例を示したものであって、これに限られ
ない。実際、第２の実施形態では上記した如く露光開始
までの制御はモードによらず共通であるから、モードの
選択決定は露光終了直前までに行えばよい。従って、例
えば予定露光時間に関係なく当初は第１モードに設定し
ておき、露光開始からの経過時間が上記ＴＣに達した時
点で第２モードに切換えるようにしたものも、変形例と
して挙げられる。この変形例によれば、例えば露光中に
リアルタイムに露光量を測光して露光時間を最終決定す
る、いわゆるダイレクト測光（リアルタイム露光量積分
測光）にも容易に適用することができる。

【００５０】また、上記実施形態においてシャッタとし
てメカシャッタを使用しているが、ＰＬＺＴセラミック
ス，液晶等の電気光学素子を含めて、撮像素子面上への
光学像の透過，遮光を実質的に制御可能な光学的シャッ
タであれば、任意のものを使用可能なことは言うまでも
ない。特に液晶シャッタの場合は、（原因・現象は全く
異にするが）高速動作が充分実現できないという点で上
記メカシャッタと同様の問題点を有するものであるか
ら、第２の実施形態の好適変形例の一つとなり得るもの
である。

【００５１】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、露
光開始を最終ＶＳＵＢパルスにより、露光終了をＴＧパ
ルスによりそれぞれ純電子的に制御しつつ光学的シャッ
タを併用し、光が撮像面に入射している期間は垂直転送
を停止しているため、高精度な超高速シャッタを実現し
つつ画像に白筋スミアを生じないという優れた効果を有
する。

【００５３】また本発明は、少なくとも露光終了をＴＧ
パルスにより純電子的に行う第１の制御モードと、露光
終了をシャッタの閉により光学的に行う第２の制御モー
ドとを、露光時間が所定値よりも短いか長いかに対応さ
せて切換えるため、露光時間が長い場合に顕在化し易い
電子シャッタに起因する画質劣化等の問題と、露光時間
が短い場合に顕在化し易い光学シャッタの精度劣化等の
問題とを、相補的に解決することができるという優れた
効果を有する。

【００５４】また、第２の制御モードにおいて露光電荷
の移送に先立って遮光状態で垂直転送路の高速駆動を行
い不要電荷を排出することにより、少なくとも第２の制
御モードを使用した場合には画像に混入する不要電荷の
全くない高画質な画像を得ることができる。さらに、第
１と第２の制御モードとで露光開始までの制御を共通に
行うことにより、露光終了直前までモードの選択が可能
であり、例えばダイレクト測光などにも適用可能であ
る。

【００５５】また、第１及び第２モードの切換えを予定
露光時間によって判断することにより、適用が簡単であ
り露光制御の開始に先立ってモードを確定することがで
きるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わるデジタルカメラの回路
構成を示すブロック図。

【図２】第１の実施形態における露出制御動作時の各信
号のタイミングを示す図。

【図３】第２の実施形態における露出制御動作時の各信
号のタイミングを示す図。

【図４】従来装置における露出制御動作時の各信号のタ
イミングを示す図。

【符号の説明】

１０１…レンズ系１０２…レンズ駆動機構１０３…露出制御機構１０４…メカシャッタ１０５…ＣＣＤカラー撮像素子１０６…ＣＣＤドライバ１０７…プリプロセス部１０８…デジタルプロセス部１０９…カードインターフェース１１０…メモリカード１１１…ＬＣＤ画像表示系１１２…システムコントローラ（ＣＰＵ）１１３…操作スイッチ系１１４…操作表示系１１５…レンズドライバ１１６…ストロボ１１７…露出制御ドライバ１１８…不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電荷蓄積部と電荷転送部を備えた固体撮像
素子と、この撮像素子を駆動する駆動手段と、前記撮像
素子の撮像面に対する被写体像の透過状態と遮光状態と
を切換える光学的シャッタ手段と、前記駆動手段及びシ
ャッタ手段を制御して露光を制御する露光制御手段とを
具備してなり、前記露光制御手段は、当該撮影対象たる画像の撮影に際
して、まず前記シャッタ手段の遮光状態において前記駆
動手段により前記撮像素子の電荷転送部を所定期間以上
高速駆動し、次に前記駆動手段による電荷転送部の駆動
を停止した後に前記シャッタ手段の透過状態において前
記駆動手段により最終の電荷排出パルスＶＳＵＢを出力
することによって当該撮像画像に関する露光を開始し、
さらに前記シャッタ手段を透過状態に維持しつつ所定の
露光時間経過後に前記駆動手段により電荷移送パルスＴ
Ｇを出力することによって前記撮像画像に関する露光を
終了させ、その後に前記シャッタ手段の遮光状態におい
て前記駆動手段により電荷転送部を通常駆動することに
よって当該撮像画像信号の読み出しを行うものであるこ
とを特徴とする撮像装置。
【請求項２】電荷蓄積部と電荷転送部を備えた固体撮像
素子と、この撮像素子を駆動する駆動手段と、前記撮像
素子の撮像面に対する被写体像の透過状態と遮光状態と
を切換える光学的シャッタ手段と、前記駆動手段及びシ
ャッタ手段を制御して露光を制御する露光制御手段とを
具備してなり、前記露光制御手段は、当該撮影対象たる画像の撮影に際
して、前記シャッタ手段の透過状態において前記駆動手
段により電荷移送パルスＴＧを出力することによって当
該撮像画像に関する露光を終了させる第１の制御モード
と、前記シャッタ手段による透過状態を遮光状態に切換
えることにより当該撮像画像に関する露光を終了させる
第２の制御モードとを有し、当該撮影画像に関する露光
時間が所定値よりも短い場合には第１の制御モードによ
って、前記露光時間が前記所定値よりも長い場合には第
２の制御モードによって当該撮像画像に関する露光を終
了させるものであることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】前記露光制御手段は、第２の制御モードに
よる露光制御に際しては、前記シャッタ手段による露光
終了の後は少なくとも読み出し完了まで前記シャッタ手
段を遮光状態に維持しつつ、まず前記駆動手段により電
荷転送部を所定期間以上高速駆動して、次に前記駆動手
段により電荷移送パルスＴＧを出力し、その後に前記駆
動手段により電荷転送部を通常駆動することによって当
該撮像画像信号の読み出しを行うものであることを特徴
とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】前記露光制御手段は、第１の制御モードに
よる露光制御と第２の制御モードによる露光制御のいず
れにおいても、露光開始及びそれ以前の制御を共通に行
うものであることを特徴とする請求項２又は３に記載の
撮像装置。
【請求項５】前記露光時間を前記所定値と比較すること
による第１及び第２の各制御モードの切換えは、前記露
光時間として当該露光制御に関する予定露光時間を用い
てこれを行うものであることを特徴とする請求項２〜４
の何れかに記載の撮像装置。