JP2001211391A

JP2001211391A - 固体撮像装置および撮像方法

Info

Publication number: JP2001211391A
Application number: JP2000023292A
Authority: JP
Inventors: Naomoto Kubo; 直基久保
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2001-08-03
Anticipated expiration: 2020-01-27
Also published as: JP4455709B2

Abstract

(57)【要約】【課題】撮像に要する露光時間の短縮化を図って、従
来の撮像に比べて高速撮影が行える撮像装置およびその
撮像方法の提供。【解決手段】ディジタルカメラ10は、モード指定部10
E にて動作モードを動画、記録用の露光、信号読出しの
中から選択し、この選択に応じてシステム制御部12内の
露光算出制御機能部12A では優先する露出時間および絞
り値に対応したそれぞれの値を算出し、システム制御部
12の制御により駆動信号生成部10C では算出した露出時
間および絞り値に応じて各種のタイミングでの駆動信号
を生成するなかで、記録タイミングの露出指示を受けて
信号電荷の移送の停止および少なくとも１回の信号電荷
の抜取り処理により各撮像素子の露出状態直前の信号読
出しの禁止および得られた信号電荷の消去を行って、こ
れまでの露光調整期間を設けず済ませられるので、その
後ただちに露出を開始させ、算出した露出時間分の露光
を継続させるタイミングでAE調整部108 を調整すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像装置およ
び撮像方法に関し、特に、固体撮像装置を適用した、た
とえばディジタルカメラにおける高速撮像、いわゆる連
写等に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】撮像画像を高画質化する上で画素の高密
度に配していながら、撮像により得られる信号電荷の読
出しを速く読み出す要求がある。この要求は、静止画を
記録する場合を除く場合に生じることが多い。これは、
たとえば自動露出（AE: Automatic Exposure）や自動焦
点（AF: Automatic Focusing）の動作を行う場合や表示
装置にムービー（動画）表示させる場合等である。この
ような動作を行わせる場合、たとえばCCD (Charge Coup
led Device）を用いた固体撮像装置は、画素からの信号
電荷を間引きして読み出している。一般に、固体撮像装
置は、被写界からの入射光を所定の期間にわたって撮像
素子または受光素子に露光させ、この露光光量に応じた
信号電荷に変換した後、信号電荷を間引きモードや全画
素読出しモードに応じた信号読出しを行っている。

【０００３】このような撮像を行う固体撮像装置には、
たとえば特開平11-112882 号公報に提案された撮像装置
がある。この撮像装置には、上述した２つの読出しモー
ドで駆動させる駆動機能の他、画素から信号電荷を抜き
取るとともに、露光期間を制御する素子シャッタ機能
（いわゆる、電子シャッタ機能、以下、これを用いる）
を有している。撮像装置は、特に間引き読出し時に信号
電荷の抜き取り動作を、１画面の読出し期間毎に１回以
上行うようにして、読出しを行わない画素からの信号電
荷のオーバーフローを回避させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した撮
像装置に限らず、露光を行う場合、通常の露光時間は、
たとえば、1/60秒、1/90秒と信号読出しモードの時間に
比べて短い。しかしながら、このような短い時間の駆動
であっても、一般的に露光モードでも一つ前に得た信号
電荷の読出しの期間中にこの信号電荷の抜き取り動作を
行わせた後に、電子シャッタ機能を用いるような露光時
間調整が行われている。

【０００５】このため、実際の露出までにかかる時間
は、実質的に短時間であるにもかかわらず、露光時間調
整という余分な時間を含むことにより、無駄な時間が撮
像にかかることになる。すなわち、シャッタを押しても
撮像に調整時間を含むことから、露光がただちに行われ
るわけではない。このような露光の問題点は、高速に連
続して撮影する、たとえば連写する場合にその都度露光
調整時間が含まれ撮像に時間がかかることになる。

【０００６】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、撮像に要する露光時間の短縮化を図って、従来の撮
像に比べて高速撮影が行える撮像装置およびその撮像方
法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置は
上述の課題を解決するために、被写界から所定の入射光
束の入射光が２次元的に配した複数の撮像素子に照射さ
れ、照射中の所定の期間、この撮像素子を露光状態にし
て、この状態での各撮像素子が受光光量に応じた信号電
荷に光電変換し、得られた信号電荷を読み出す固体撮像
装置において、この装置は、この装置の動作モードを動
画、露光、信号読出しの中から選択するモード設定手段
と、被写界からの受光光量に基づいて露光状態の時間ま
たは露光の絞り値から算出した露出時間および絞り値を
算出する算出手段と、露出時間および絞り値に応じた各
種のタイミングで駆動させる信号を生成するなかで、被
写界の記録指示を受けた際に、得られている信号電荷の
移送を停止させ、信号電荷の抜取り処理を少なくとも１
回行い、その後ただちに露出させて、この露出状態を算
出した露出時間分継続させる各タイミングに基づく駆動
信号を生成する信号生成手段と、この信号生成手段から
の信号に基づいて絞りおよび入射光の照射時間を調整す
る露光調整手段と、モード設定手段の選択に応じて算出
手段および信号生成手段を制御する制御手段とを含み、
信号生成手段からの信号に応じて前記各撮像素子の露出
を行うことを特徴とする。

【０００８】ここで、信号生成手段は、露出時間を手振
れ限界の時間に設定して露出を行わせる信号を生成する
ことが好ましい。実際に手振れ限界の時間には、経験的
にたとえば、1/60秒や1/90秒の時間が望ましい。これに
より、露出にともなう撮像した画像の振れをなくすこと
ができる。

【０００９】信号生成手段は、露出時間を水平同期信号
の整数倍で規定するとよい。これにより、露出時間を規
定するタイミング信号の生成が容易になる。

【００１０】また、信号生成手段は、モード設定手段が
連続撮像を指定した場合、２度目の撮像以降に行う露光
処理により得られた信号電荷の抜取り処理を禁止するこ
とが好ましい。これにより、露光により得られた信号電
荷が捨てられることを防いで撮像の短縮化を図ってい
る。

【００１１】さらに、信号生成手段は、モード設定手段
が連続撮像を指定した場合、２度目の撮像以降に行う露
光処理を、一つ前の信号読出しモード中に行わせること
が望ましい。これにより、露光モードとしての介在する
時間を省いて連写における時間短縮を図ることができ、
連続してモードを信号読出しにすることができる。

【００１２】制御手段は、信号生成手段を制御するとと
もに、算出手段から得られた露光時間を基に露光の完了
を報知する露光完了信号を信号生成手段に出力すると有
利である。これにより、露光モードから信号読出しモー
ドへの切換タイミングを正確に供給し露光時間を設定す
ることができる。

【００１３】露光調整手段は、各撮像素子への入射光の
照射を制御する機械的なシャッタ機構を制御することが
好ましい。これにより、露光モード以外のモード中に入
射光を完全に遮光することができる。

【００１４】信号生成手段は、露光モードの時間を、露
出時間および機械的な機構の動作に要する入射光の遮光
停止から露光の開始までの期間、および入射光の照射終
了から入射光の遮光完了までの期間を含めた総時間に
し、露出時間に手振れ限界の時間が割り当てられること
が望ましい。これにより、露光に関わる期間以外の遮光
性を保つとともに、露光時に生じる振れも抑制すること
ができる。

【００１５】また、信号生成手段は、機械的な機構の照
射から遮光に移行する期間を信号電荷の読出しモードの
スミア処理期間に重ねる信号を生成することが好まし
い。これにより、遮光への移行動作およびスミア処理を
同時に進めることができるので、高速撮像に要する時間
の短縮化を図ることができる。

【００１６】本発明の固体撮像装置は、モード設定手段
により動作モードを動画、露光、読出しの中から選択
し、この選択に応じて算出手段および信号生成手段を制
御し、算出手段では露出時間および絞り値に対応したそ
れぞれの値を算出手段で算出し、信号生成手段では算出
した露出時間および絞り値に応じて各種のタイミングで
駆動させる信号を生成するなかで、被写界の記録指示を
受けた際に、得られている信号電荷の移送を停止させ、
信号電荷の抜取り処理を少なくとも１回行い、その後た
だちに露出させて、この露出状態を算出した露出時間分
継続させる各タイミングに基づく駆動信号の生成を行わ
せて、この駆動信号に基づいた絞りおよび入射光の照射
時間を露光調整手段で調整することにより、各撮像素子
の露出状態直前の信号読出しの禁止および消去が行われ
るので、これまでの電荷抜取り期間を設けずに済ました
だちに露光を行えるように動作させることができる。

【００１７】また、本発明の撮像方法は上述の課題を解
決するために、被写界から所定の入射光束の入射光が２
次元的に配した複数の撮像素子に照射され、撮像する際
の動作モードを動画モード、露光モード、信号読出しモ
ードの中から選択するうち、動画モードでの測光から算
出した最適な露出値に応じた制御を行い、この制御およ
び被写界の記録タイミングに応じて露光を行う露光を露
光モードにて、入射光量に応じた信号電荷に光電変換を
行い、得られた信号電荷を信号読出しモードで読み出す
撮像方法において、この方法は、動画モードでの測光
後、算出した露出値に応じた絞り値および露出時間を求
める工程と、動画モードから露出モードへの切換えを指
示する工程と、この切換えを受けて露出モードにおいて
信号電荷の移送の停止、この信号電荷の抜取り処理を少
なくとも１回行い、その後ただちに露出開始後に、この
露出を露出時間にわたって行うタイミング信号およびこ
のタイミング信号に応じた駆動信号を生成する信号生成
工程と、この駆動信号に応じて入射光を信号電荷に変換
し、かつこの信号電荷を蓄積する変換蓄積工程と、露光
時間の経過後、信号読出しモードで蓄積した信号電荷を
読み出す工程とを含むことを特徴とする。

【００１８】ここで、信号生成工程は、露出時間を手振
れ限界の時間に設定して露出を行わせる駆動信号を生成
することが好ましい。露出にともなう撮像した画像の振
れをなくすことができる。

【００１９】信号生成工程は、露出時間を水平同期信号
の整数倍で規定することが望ましい。これにより、露出
時間を規定するタイミング信号の生成を容易にできる。

【００２０】また、信号生成工程は、露出モードへの切
換えの指示が連続して供給される場合、２度目の撮像以
降に行う露光処理により得られた信号電荷の抜取り処理
を禁止することが好ましい。これにより、露光により得
られた信号電荷が捨てられることを防いで撮像の短縮化
を図っている。

【００２１】信号生成工程は、露出モードへの切換えの
指示が連続して供給される場合、２度目の撮像以降に行
う露光処理を、一つ前の読出しモード中に行わせること
よい。これにより、露光モードとしての介在する時間を
省いて連写における時間短縮を図ることができ、連続し
てモードを信号読出しにすることができる。また、この
処理により、長時間露光を行う場合にも容易に、かつ柔
軟に対応することができる。

【００２２】また、信号生成工程は、算出して得られた
露光時間を基に露光の完了を示す露光完了信号の報知に
応じて駆動信号の生成を中止することが好ましい。これ
により、露光モードから信号読出しモードへの切換タイ
ミングを正確に供給し露光時間を設定することができ
る。

【００２３】さらに、信号生成工程は、露光モードの時
間を、露光時間に入射光の遮光停止から露光の開始まで
の期間、および入射光の照射終了から入射光の遮光完了
までの期間を含めた時間にし、露出時間を手振れ限界時
間に設定すると有利である。これにより、露光に関わる
期間以外の遮光性を保つとともに、露光時に生じる振れ
も抑制することができる。

【００２４】信号生成工程は、入射光の照射から遮光に
移行する期間を信号電荷の読出しモードのスミア処理期
間に重ねる信号を生成することが望ましい。これによ
り、遮光への移行動作およびスミア処理を同時に進める
ことができるので、高速撮像に要する時間の短縮化を図
ることができる。

【００２５】本発明の撮像方法は、動画モードでの測光
後、算出した露出値に応じた絞り値および露出時間を求
め、動画モードから露出モードへの切換えの指示を出
し、これを受けて露出モードにおいて信号電荷の移送の
停止、該信号電荷の抜取り処理を１回行い、その後ただ
ちに露出開始後に、この露出を露出時間にわたって行う
タイミング信号および駆動信号を生成することにより、
これまでの露光直前に光電変換して得られていた信号電
荷を廃棄して信号電荷の読出し時間をなくすことでただ
ちに露光を開始させることができるようになり、そして
この露出を露出時間にわたって行って入射光を信号電荷
に変換し、かつこの信号電荷を蓄積し、露光時間の経過
後、すなわち露光終了後に信号読出しモードで蓄積した
信号電荷を読み出している。これにより、露光開始まで
の時間がこれまで以上に短縮することができ、ユーザの
シャッタタイミングにより近いタイミングでの撮像が可
能になる。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる固体撮像装置の実施例を詳細に説明する。

【００２７】本発明の固体撮像装置は、モード設定部に
より動作モードを動画、露光、信号読出しの中から選択
し、この選択に応じて露光算出制御機能部および駆動信
号生成部が制御され、システム制御部内の露光算出制御
機能部では露出時間および絞り値に対応したそれぞれの
値を算出し、駆動信号生成部のタイミング信号生成部で
は算出した露出時間および絞り値に応じて各種のタイミ
ングで駆動させる信号を生成するなかで、被写界の記録
指示を受けた際に、得られている信号電荷の移送を停止
させ、信号電荷の抜取り処理を少なくとも１回行い、そ
の後ただちに露出させて、この露出状態を算出した露出
時間分継続させる各タイミングに基づく駆動信号の生成
を行わせて、この露出状態を算出した露出時間分継続さ
せるタイミングで駆動させる信号の生成を行わせて、生
成した信号に基づいた絞りおよび入射光の照射時間をAE
調整部で調整するので、各撮像素子の露出状態直前の信
号読出しが禁止および消去され、この禁止および消去に
より、これまでの電荷抜取り期間を設けずに済ますこと
ができ、ただちに露光を行えることに特徴がある。

【００２８】本発明の固体撮像装置をディジタルカメラ
10に適用した場合について説明する。また、本発明と直
接関係のない部分について図示および説明を省略する。
ここで、信号の参照符号はその現れる接続線の参照番号
で表す。

【００２９】ディジタルカメラ10には、図１に示すよう
に、撮像系10A 、信号処理系10B 、駆動信号生成部10C
、信号出力系10D 、モード指定部10E およびシステム
制御部12が備えられている。

【００３０】撮像系10A には、撮像レンズ102 、撮像部
104 、図示しないピント調整機構を含むAF調整部106 お
よびAE調整部108 が備えられている。この他、図示しな
いが撮像部104 の入射光の側に入射光を完全に遮光する
ためシャッタ機構を含めてもよい。撮像レンズ102 は、
被写界からの入射光を撮像部104 の受光面上に焦点を結
ぶように集光する光学系である。

【００３１】撮像部104 は、図示しないが、供給される
入射光を光電変換する受光素子（または撮像素子）で受
光面が形成されるように行方向および列方向に２次元配
列されている。また、配列は受光素子のそれぞれのうち
で、斜めに隣接する素子のピッチを行方向および列方向
に1/2 ずつずらした相互の位置関係に配されたハニカム
型の配置でもよい。撮像部104 には、受光素子より入射
光の側に、入射光を色分解する色フィルタセグメントが
受光素子のそれぞれに対応して単板をなす色分解フィル
タCFとして一体的に形成されている。この色分解フィル
タCFの配設により、受光素子には、たとえば、三原色RG
B というそれぞれの色の属性を有するように色分解され
た入射光が入射されることと同じになる。この関係が撮
像部104において一体的に形成されている。撮像部104
は、撮像信号10a を信号処理系10B に出力する。

【００３２】さらに撮像部104 の構成を説明する。撮像
部104 は、後述する駆動信号生成部10C からそれぞれ出
力される駆動信号122aに応動する。各受光素子は、光電
変換素子で構成されている。受光素子には、図示しない
が受光素子に隣接配設された転送素子、すなわち垂直転
送素子との間に、受光して変換した信号電荷を漏らさな
いように信号読出しゲート（トランスファゲート）が形
成されている。信号読出しゲートは電極を介して供給さ
れる垂直駆動信号に含まれる移送パルス（フィールドシ
フトゲートパルス）の有無に応動してゲートの開閉を行
うことにより信号電荷を受光素子から、電荷結合素子
（Charge Coupled Device ：以下、CCD という）で構成
されている、垂直転送路に転送する。垂直転送路は、読
み出した信号電荷を列方向、すなわち垂直方向に順次転
送する。垂直転送により、信号電荷はラインシフトして
行方向の転送素子、すなわち水平転送路に供給される。
水平転送路は、供給される水平駆動信号に応動してこの
信号電荷をアンプを介して前述したように信号処理系10
B に信号10a を出力する。

【００３３】AF調整部106 は、ピント調整機構（具体的
には図示せず）により被写体とカメラ10との距離を測距
して得られた情報に応じて撮像レンズ102 を最適な位置
に配するようにこの位置調整を行う。このとき、測距情
報の算出とこの測距情報からの制御量は、システム制御
部12で処理される。この結果、供給される制御信号12a
に応じてAF調整部106 は、ピント調整機構を駆動信号10
6aにより駆動させ、撮像レンズ102 を矢印A 方向の光軸
に沿って移動させている。測距情報の算出は後段の信号
処理部114 で行ってもよい。

【００３４】また、AE調整部108 は、被写体を含む被写
界の測光値の算出が行われるシステム制御部12内に設け
られる露光算出制御機能部12A からの制御により駆動信
号108aを絞りシャッタ機構108bに供給して絞り位置を変
位させ、入射する光束量を調整する。絞りシャッタ機構
108bは入射光の側に入射光を完全に遮光するためシャッ
タ（図示せず）も有している。シャッタの開閉も駆動信
号108aにより開放／遮光タイミングに応じて行われる。

【００３５】この制御手順としては、測光において撮像
信号の一部（図示していないが、信号10c ）がシステム
制御部12に供給される。次に、ディジタル信号にされた
測光値に基づいて露光量がシステム制御部12の露光算出
制御機能部12A で算出され、この露光量になるように絞
りとシャッタ速度を制御する制御信号12a が AE 調整部
108 に供給される。そして、AE調整部108 は、この制御
信号12a に応じて絞りシャッタ機構108bに駆動信号108a
を供給し、それぞれ絞り値とシャッタ速度値が所定の値
になるように調整している。この調整により露出を最適
にすることができる。制御信号12a は、AE調整、AF調整
を別々の信号に分けて供給してもよい。

【００３６】信号処理系10B には、前処理部110 、A/D
変換部112 、信号処理部114 、バッファ部116 および圧
縮／伸張処理部118 が備えられている。また、信号処理
系10B には、システム制御部12から上述した各部をモー
ドに応じて制御するように制御信号12b が供給され、タ
イミング信号20a 〜20e がそれぞれ供給されている。前
処理部110 は、たとえば、供給される信号電荷10a に対
して相関二重サンプリング（CDS ）処理を施して雑音の
低減を図ったり、信号にガンマ補正を施し、この信号10
a を増幅させてA/D 変換部112 に出力する。これら前処
理は、タイミング信号20a に同期して行う。ガンマ補正
は、この位置に限らず後段の信号処理部114 で行っても
よい。

【００３７】A/D 変換部112 は、あらわに図示しないが
システム制御部12からの制御信号12b およびタイミング
信号20b を用いて前処理部110 を介して供給されるアナ
ログ信号10b をサンプリングし、ディジタル信号（また
は画像データ）10c に量子化する。タイミング信号20b
は、高速処理する場合クロック信号でもよい。変換した
ディジタル信号10c が信号処理部114 に供給される。ま
た、本実施例ではAE,AFの制御に関わる処理・制御をシ
ステム制御部12にて行わせている。このため、ディジタ
ル信号10c は、図１にあらわに図示していないが、シス
テム制御部12にも供給されている。

【００３８】信号処理部114 は、一般的に行われる白バ
ランス調整（AWB ）、アパーチャ補正等を行う。信号処
理部114 には、自動絞り値を算出する処理（AE）も行う
ように設定することができる。本実施例ではこのAE処理
を露光算出制御機能部12A で行うようにしている。信号
処理部114 はこれらの処理を行うとともに、さらに信号
処理を２つのモードそれぞれに応じて施してもいる。す
なわち、ここでのモードとは、後述するモード指定部10
E のレリーズシャッタ128 で設定されたモードを示し、
少なくとも得られた静止画を信号出力系10D の記録再生
部126 に取り込む静止画撮影モードと動画表示するムー
ビーモードとの２つを示す。本実施例で静止画撮影モー
ドは、後述するキースイッチ130 で記録容量や記録する
画質に応じて、たとえば、全画素、２ライン間引き、お
よびフレーム読出し等を設定する。また、もう一つのム
ービーモードは、このモード中に行われる、単に撮像系
10A の画像表示を行うとともに、AF, AEを含む測光およ
び制御（測光制御）も行っている。測光制御は、高速性
の要求から２ライン間引き読出しに設定する。この構成
では３種類のモードに限定されるものでなく、さらに大
きな1/4 間引きでもよい。この測光および制御は、本実
施例で後述するように露光算出制御機能部12A をシステ
ム制御部12内に設けて動作制御させているが、信号処理
部114 に最適な被写界の露光を行うための演算処理を行
わせてもよい。この場合、信号処理部114 は、供給され
る画像データ10c の所定領域のデータを用いて測光値の
算出ならびにこの算出した測光値に基づく絞り値および
露光時間の演算を行わせる。信号処理部114 は演算によ
り得られた値をシステム制御部12に供給する。システム
制御部12は、供給された値に応じた制御信号12a を生成
して撮像系10A に供給する。

【００３９】この他、ディジタルスチルカメラ10におい
て、現在、いずれのモードが選択されているかは前述し
た制御信号12b により制御される。このシステム制御部
12の制御により、信号処理部114 では上述した信号処理
の他に静止画撮影モードで所定のディジタルに伴う信号
処理、たとえば、輝度信号の高帯域化等も施される。

【００４０】信号処理部114 は、静止画撮影モードでの
信号処理によって撮像部104 からの撮像信号10a を記録
可能な映像信号にしている。そして、信号処理部114
は、表示・記録が選択されたモードの信号10d をバッフ
ァ部116 に出力する。

【００４１】また、前述したガンマ補正処理は、ここで
行ってもよいし、さらに後段で行ってもよい。これら一
連の信号処理をディジタルで行うことから、信号処理部
114は、DSP (Digital Signal Processor)にまとめて構
成するとよい。

【００４２】バッファ部116 は、前述した信号処理部11
4 から供給される映像信号10d を所定の振幅に増幅する
とともに、記録時における時間調整の機能なども有して
いる。バッファ部116 は、システム制御部12内に配され
る記録制御部（図示せず）の制御により信号出力系10D
または圧縮／伸張処理部118 に画像10e を出力してい
る。

【００４３】圧縮／伸張処理部118 は、画像を記録する
場合、システム制御部12に制御信号12b により画像信号
10e を取り込む。供給された画像信号10e には、たとえ
ば、JPEG（Joint Photographic coding Experts Group
）規格に基づく圧縮処理が施される。また、記録再生
部126 から記録されていた信号10f を読み出して再生す
る場合、上述した圧縮処理の逆変換等の信号処理を施す
ことによって元の画像信号を再生し、図示していないが
復元した画像信号を表示部124 に供給し、表示させてい
る。

【００４４】駆動信号生成部10C には、タイミング信号
生成部120 およびドライバ部122 が含まれる。タイミン
グ信号生成部120 は、たとえば、現行の放送方式（NTSC
/PAL）でディジタルスチルカメラ10が駆動するように発
生させた原発振のクロックを基に同期信号20c を生成し
て信号処理部114 に供給する。タイミング信号生成部12
0 は、前処理部110 、A/D 変換部112 、バッファ部116
および圧縮／伸張処理部118 にもサンプリング信号や書
込み／読出し信号の動作基準となるクロックとしてタイ
ミング信号20a, 20b, 20d, 20eがそれぞれ供給されてい
る。タイミング信号が共通化できる場合、タイミング信
号生成部120 の構成部品が少なくて済む。

【００４５】タイミング信号生成部120 は、原発振のク
ロックから同期信号を生成し、さらにこれらの信号を用
いて生成した各種のタイミング信号120aをドライバ部12
2 に出力している。生成されるタイミング信号120aに
は、撮像部104 で得られた信号電荷の読出しに用いるタ
イミング信号、たとえば、垂直転送路の駆動タイミング
を供給する垂直タイミング信号、水平転送路の駆動タイ
ミングを供給する水平タイミング信号、移送パルス（フ
ィールドシフトゲートパルス）やラインシフトさせるタ
イミング信号、そして電荷抜取りパルス等がある。

【００４６】なお、AF調整部106 、AE調整部108 の動作
を制御する際にもタイミング信号生成部120 からの信号
を用いている（ここでは信号線をそれぞれあらわには図
示せず）。

【００４７】このように各種の信号を前述した各部に出
力するとともに、タイミング信号生成部120 は、垂直タ
イミング信号と水平タイミング信号とをドライバ部122
に供給するとともに、移送パルスおよび電荷抜取りパル
スも供給している。ドライバ部122 は供給される各種の
信号の極性を反転させて撮像部104 に供給させている。
測光制御を行う際（たとえば、ムービーモードにおける
測光制御や測光制御モード等）にタイミング信号生成部
120 は、システム制御部12からの制御信号12bによりタ
イミング信号の生成を選択的に切り換える。

【００４８】ドライバ部122 は、それぞれの供給される
タイミングで駆動信号122aを生成する。一般的に、信号
読出しする速度変更は、モードに応じてドライバ部122
から出力される垂直駆動信号が撮像部104 に供給され、
たとえば、画面全体に対する駆動、色の選択的な駆動、
色および領域を指定した駆動といった間引き読出し等が
行われることによって速度の変更が施される。

【００４９】本実施例において動画（ムービー）から露
出モード（静止画撮像モード）に切り換わる際に、ま
ず、従来生成していた信号電荷の移送パルスの生成を停
止させ、得られた信号電荷を抜き取る処理に対応して電
荷抜取りパルスを１個生成する。これにより、受光素子
に蓄積した信号電荷を廃棄する。この結果、信号電荷を
読み出すための調整時間を設けることなく、この廃棄処
理後ただちに露出を開始させることができるようにな
る。露光モードでは、この露光開始後、露出状態を算出
した露出時間分継続させる。タイミング信号生成部120
は、上述したタイミングで駆動が行われるように各タイ
ミング信号の生成を行う。

【００５０】この場合の露光には、まず、２つ前の垂直
同期信号が負極性になった際に読み出した画像を用いて
露出情報（絞りおよび露光時間）がシステム制御部12の
露光算出制御機能部12A で算出される。システム制御部
12は、算出した露出情報に応じた制御信号12a を生成す
る。システム制御部12は、生成した制御信号12a をAE調
整部108 に供給する。そして、AE調整部108 は制御信号
12a に基づいた絞りおよび入射光の照射時間の調整した
動作を行わせるように駆動信号108aを絞りシャッタ機構
108bに供給する。詳細なタイミングについては後段で述
べる。

【００５１】ドライバ部122 は、各モードが設定された
際に対応した駆動信号122aが撮像部104 に供給される。
ドライバ部122 は、たとえば、画面全体に対する駆動、
本実施例では色について具体的に説明していないが、色
の選択的な駆動、色および領域を指定した駆動が行われ
ることによって速度の変更も施される。ドライバ部122
は、一般的に、供給される信号を反転しするとともに、
垂直タイミング信号と移送パルス（トランスファゲート
パルス）とを用いて３値の駆動信号を生成している。

【００５２】信号出力系10D には、表示部124 および記
録再生部126 が備えられている。表示部124 には、たと
えば、ディジタルRGB 入力によるVGA （Video Graphics
Array）規格の液晶表示モニタなどが備えられている。
記録再生部126 は、ストレージ部であり、メモリカード
等に用いられる半導体メモリ、磁気記録媒体、光記録媒
体、または光磁気記録媒体に供給される映像信号10f を
記録する。また、記録再生部126 は、記録した映像信号
10f を読み出して表示部124 に表示させることもでき
る。なお、この記録再生部126 が記録媒体を着脱自在に
できる場合、記録媒体だけ取りはずして外部の装置で記
録した映像信号を再生表示させたり画像を印刷させるよ
うにしてもよい。これらは、制御信号12c により制御さ
れる。

【００５３】モード指定部10E には、レリーズシャッタ
128 およびキースイッチ130 が備えられている。レリー
ズシャッタ128 は、本実施例において、２段押し機能を
備えている。すなわち、第１段の半押し状態では、測光
制御モードを指定して、システム制御部12にこのモード
設定がなされていることを信号として供給し、第２段の
全押し状態では、画像の取込みタイミングをシステム制
御部12に提供するとともに、この操作によりシステム制
御部12に画像の記録指示（静止画撮影モード）がなされ
たことを信号として供給する。これらのモードは、信号
線28を介してシステム制御部12に供給されている。

【００５４】また、キースイッチ130 は、モード設定・
項目・画像の選択等を行う。特に、モード設定は前述し
たように全画素、２ライン間引き、およびフレーム読出
しの中からいずれか一つを選択している。この選択した
情報も信号線30を介してシステム制御部12に送られる。

【００５５】システム制御部12は、カメラ全体の動作を
制御するコントローラである。システム制御部12には、
中央演算装置（CPU ）が含まれている。システム制御部
12は、レリーズシャッタ128 からの入力信号（または指
定信号）28によりどのモードが選択されたかの判断を行
う。また、システム制御部12は、キースイッチ130 から
の選択情報30により、カメラの画像信号に対する処理等
の制御を行う。このように供給された情報に基づいてシ
ステム制御部12は、この判断結果を基に制御信号12b を
供給して駆動信号生成部10C の動作を制御する。システ
ム制御部12には、前述したように露光算出制御機能部12
A と、図示しないが記録制御部等とを設けている。記録
制御部は、システム制御部12からの制御信号12c に従い
バッファ部116 および信号出力系10D の記録再生部126
の動作を制御している。

【００５６】このように構成して前述したタイミングで
駆動させることにより、露光モードになった際にこれま
で直前で露光して得られた信号電荷を読み出すための時
間を露光調整時間として設けていた時間がなくなり、実
質的な露光を撮像タイミングの供給後ただちに行わせる
ことができるようになる。

【００５７】本実施例のディジタルカメラ10の動作につ
いてタイミングチャートおよび必要に応じて図１も参照
しながら説明する。ディジタルカメラ10は、タイミング
信号生成部120 が出力する垂直同期信号VDに同期して駆
動される。この垂直同期信号VDは、図２(a) では負極性
のパルスとして表されて、この信号の立下りが各モード
の先頭部分にきている。また、図２(f) に示すムービー
モードでは、被写界を所定の間隔の同期領域となってい
る。

【００５８】移送パルスは、図２(b) に示すように垂直
同期信号VDの立下りに同期してパルス供給されている。
前述したように垂直同期信号VDと移送パルスは、ドライ
ブ部122 を通過し、駆動信号122aとして撮像部104 に供
給される。

【００５９】また、電荷抜取りパルスは、移送パルス出
力以降露光開始の直前まで複数回繰り返す（図２(c) を
参照）。光電変換により生成された信号電荷は図示しな
いドレインに掃き出される。この処理により、受光素子
は、露光直前まで信号電荷のない状態になる。この電荷
抜取りパルス期間は露光開始直前まで続く。電荷抜取り
パルスの供給が終了すると、ただちに露光が開始され
る。この露光期間は、前に測光されたデータに基づいて
算出された時間になる（図２(d) を参照）。

【００６０】このモードにおける露光終了後に移送パル
スが供給され、フィールドシフトゲートが開状態にされ
る。蓄積した信号電荷はフィールドシフトゲートを介し
て垂直転送路に移送される。信号電荷は垂直転送路を転
送されて水平転送路に供給される。さらに、水平転送路
には、垂直タイミング信号よりも高速な周期で水平タイ
ミング信号に基づく水平ドライブ信号H1, H2（図示せ
ず）が供給される。水平ドライブ信号H1, H2に応じて水
平転送路の信号電荷はアンプを介して撮像部104から出
力される。ムービーモードの場合、垂直同期信号の次の
1VD 期間が信号読出し期間になっている（図２(e) ）。
すなわち、信号読出しは露光終了後の1VD期間が信号読
出し期間に対応している。

【００６１】ここで、ムービーモードは、電源をオン状
態にするとともに、表示部124 に画像表示させる場合、
キースイッチ130 によりモード設定されている場合やレ
リーズシャッタ128 が半押し状態になっているような場
合等が対応する。このモードは信号線28, 30を介してシ
ステム制御部12に供給される。被写界を撮影する場合、
表示部124 により撮影範囲の確認等が行われることから
静止画撮影前はこのムービーモードにある。このモード
で得られた画像データ10c の一部が測光されて露光算出
制御機能部12A に供給される。露光算出制御機能部12A
では、最適な絞り値および露光時間が算出され、この算
出に見合う制御信号12a, 12bの生成を行う。生成した制
御信号12a, 12bのうち、制御信号12a がシステム制御部
12から撮像系10A のAE調整部108 に供給される。AE調整
部108 は、制御信号12a に応じた駆動信号108aを絞りシ
ャッタ機構108bに供給する。この場合、絞りシャッタ機
構108bは、駆動信号108aに対応した絞りになるように開
口絞りを調節する。

【００６２】一方、制御信号12b が、動作モードを示す
情報に加えて、算出した露光時間に関する情報も駆動信
号生成部10C に供給される。これにより、レリーズシャ
ッタ128 が全押しされた際の露光時間が、駆動信号生成
部10C のタイミング信号生成部120 に設定される。タイ
ミング信号生成部120 ではこの露光時間に対応するタイ
ミング信号を生成する。たとえば水平同期信号HDの整数
倍にすることができると、このタイミング信号は、容易
に生成することができる。この信号は簡略化した回路構
成でもできる点で有利である。

【００６３】また、露光の期間を経験的に得られている
手振れ限界の時間、たとえば、1/60秒または1/90秒の時
間に設定すると、撮影した画像が振れる失敗を避けるこ
とができる。タイミング信号生成部120 において生成し
たタイミング信号がドライバ部122 に供給される。ドラ
イバ部122 は供給されたタイミング信号に基づいて生成
した駆動信号122aを撮像部104 に出力する。

【００６４】このムービーモードにおいて図２(a) の矢
印が示す期間40内のいずれかの位置でレリーズシャッタ
128 が全押しされたとき、システム制御部12が信号線28
を介して静止画撮像タイミングを受ける。システム制御
部12では、図２(f) が示すモードをムービーから露光モ
ードに切り換えることを制御信号12b を介してタイミン
グ信号生成部120 に報知する。この報知に応じてタイミ
ング信号生成部120 では垂直同期信号VDが立ち下がるよ
うに信号生成を行う。このとき、本実施例でタイミング
信号生成部120 は、上述した信号の立下りに同期して生
成していた位置42における移送パルスの生成を停止させ
る。この移送パルスの生成停止は、受光素子に残った信
号電荷を転送路に読み出してしまう虞を除くことおよび
露光調整期間の廃止のために行っている。

【００６５】そして、タイミング信号生成部120 では、
期間40において蓄積した信号電荷を破棄するため実際の
露光開始前に電荷抜取りパルスを少なくとも１個生成す
る（図２(b) ）。この電荷抜取りパルスを駆動信号122a
の一つとして供給することにより受光素子に蓄積した信
号電荷を、たとえば基板に廃棄することができる。これ
により、露光開始前の露光調整期間が不要になることが
わかる。ここで、電荷抜取りパルスの供給回数は、１回
としたが複数回供給してもよい。ただ、１回の電荷抜取
りパルス供給は、露出開始までの時間を最短にできるこ
とは言うまでもない。これ以降、位置44から実際の露光
をただちに行って入射光を信号電荷に変換し、この信号
電荷の蓄積が開始される。露光は、算出した露光時間継
続される。

【００６６】位置46での露光終了後、タイミング信号生
成部120 は、ドライブ部122 を介して供給する駆動信号
122aの垂直同期信号VDを立ち下げてモードを露光から信
号読出しに切り換える。この切換えに同期してタイミン
グ信号生成部120 は移送パルスを出力する。これによ
り、移送パルス含む垂直同期信号の供給されたフィール
ドシフトゲート（図示せず）を開状態にして蓄積した信
号を垂直転送路に読み出す。以後、前述したように垂直
転送を行い、水平転送を行って信号電荷を撮像部104 か
ら読み出す（信号読出しモード）。この信号読出しが位
置48で完了した後に、モードをふたたびムービーモード
に戻している。

【００６７】これに対して、これまで行われてきた動作
のうち、ムービーモードから露光モードの終了時までに
着目して説明する。ここで用いる信号は、図２に示した
種類と同じ信号である。図３でも同様に期間40内のいず
れかの位置でレリーズシャッタ128 が全押しされたと
き、システム制御部12が信号線28を介して静止画撮像タ
イミングを受ける。システム制御部12では、モードをム
ービーから露光に切り換えることを制御信号12b を介し
てタイミング信号生成部120 に報知する。この報知に応
じてタイミング信号生成部120 では垂直同期信号VDが立
ち下がるように信号生成を行う。しかしながら、このと
き、従来のタイミング信号生成部120 では、上述した信
号の立下りに同期して生成していた位置42における移送
パルスの生成させていた。

【００６８】このため垂直転送路に移送した信号電荷が
読み出されるまでの信号読出し時間が必要になってい
た。露光モードは図３(f) が示すようにこの信号読出し
時間と露光時間とを考慮して設定されていた。この結
果、従来の露光モードは、本実施例の露光モードに比べ
て期間ECの分長い時間が必要とされていた。この期間EC
が露光調整期間である。前述したように、本実施例で
は、この露光調整期間がないので、露光を短時間で済ま
せることができる。

【００６９】ただし、図４のタイミングチャートが示す
ように、露光モードに入る一つ前で撮像した信号電荷を
露光モードの期間内に読み出すことができる場合に限
り、露光モードに入った際の位置t での移送パルス停止
を実行させなくてもよくなる。露光モードでは、手振れ
限界と同等の期間を露光に持たせる。この期間の調節に
は電荷抜取りパルスの数で調整を行わせることができ
る。これにより位置44が決まる。

【００７０】次に本実施例の第１の変形例として連写に
適用した場合について説明する。以後の変形例では、基
本的に前述したモードで動作するので、各変形例の動作
の要点に着目して説明を簡略化している。レリーズシャ
ッタ128 を押し続けて連写する場合、図５(a) に示すよ
うに垂直同期信号VDの立下りに同期して、ムービーモー
ドから露光モードへの切換えが行われる。直前に撮像し
た画像を廃棄するため電荷抜取りパルスを１回供給する
（図５(c) ）。これ以後の連写時において露光直前での
電荷抜取りパルスの供給は行わない。これを行うと不要
電荷が垂直転送路に移送され露光期間中には掃き出され
なくなってしまうからである。電荷抜取りパルスの供給
後、露光を開始する。直前の測光により得られた画像デ
ータを用いて露光が算出した露光時間にわたって行われ
る。露光モードの期間には、前述した露光調整期間が含
まれないことは言うまでもない。

【００７１】露光後、ただちに信号読出しモードに切り
換える（図５(f) ）。そして、タイミング信号生成部12
0 では移送パルスを生成する。移送パルスを含む駆動信
号122aがドライバ部122 から供給される。これによって
信号電荷が垂直転送路に渡される。垂直転送路の信号電
荷は複数回の垂直転送を行い、水平転送を行って撮像部
104 から読み出される。この間、受光素子には電荷抜取
りパルスが連続して供給されている（図５(c) ）。

【００７２】信号読出し終了モードが終了し、かつレリ
ーズシャッタ128 が全押し状態のままにある場合、ただ
ちに露光モードに入るとともに、露光を開始する。露光
時間は、一つ前の露光により得られた画像データを用い
て露光算出制御機能部12A で算出されている。算出され
た露光時間に応じた露光が駆動信号生成部10C で生成さ
れた駆動信号122aに応じて行われる。そして、ふたたび
上述した信号読出しを行う。レリーズシャッタ128 が全
押しされている期間に応じて連写が行われるとき、連写
の期間50は各撮像にこれまで含まれていた露光調整期間
分がないので、（露光調整期間×連写回数）分の時間を
短くすることができる。これによりこれまでにない高速
撮像が可能になる。

【００７３】第１の変形例の高速撮像を、さらに高速化
する第２の変形例について簡単に説明する。連写におけ
る２回目以降の露光を露光モードおよび信号読出しモー
ドを重複させながら行う。すなわち、露光モードの終了
後、移送パルスがドライバ部122 に印加される。これに
応じて信号読出しモードに切り換える。この場合、たと
えば、画像の中央部近傍の複数ラインの画像データを測
光用とし、得られた画像データに基づいて露光算出制御
機能部12A で絞り値および露光時間を算出する。本実施
例では、システム制御部12は信号電荷の読出しに要する
時間をあらかじめ推定することができるので、得られた
露光時間および移送パルスを出力させてからの経過時間
を考慮して、図６(c) の電荷抜取りパルスの完了時間
（位置54,56, 58）を算出する。タイミング信号生成部1
20 では、この完了時間まで電荷抜取りパルスを供給
し、この後、ただちに露光をタイミング信号が供給され
る。タイミング信号生成部120 は、このとき実際には露
光を行っているが露光モード扱いにはしない。露光時間
が経過したならば（位置60, 62）、タイミング信号生成
部120 は垂直同期信号を立ち下げる。この立下げは信号
読出しモードの期間を意味するものである。これは、露
光を行う受光素子と信号電荷の転送を行う転送路がそれ
ぞれ独立して動作しているので、可能になる。

【００７４】このようにレリーズシャッタ128 が全押し
されている期間中、連写が繰り返されるが、２回目以降
の撮像にともなう露光時間が信号読出し期間に含まれる
ので撮像回数n とすると、先の変形例の場合に要した連
写の時間よりも（露光時間×(n−1)）分の時間を短くす
ることができる。これにより、同じ被写界を同一条件で
連写撮影した場合、本実施例の連写時間64の方が先の変
形例の連写時間50よりも短い時間で済ませることができ
る。

【００７５】次に、前述した構成において絞りシャッタ
機構108bは、絞りの機能しか有効に使っていなかった
が、シャッタ機能であるメカニカルシャッタ（図示せ
ず）も用いた場合を第３の変形例として説明する。ディ
ジタルカメラ10は、タイミング信号生成部120 から供給
されるタイミング信号、たとえば垂直タイミング信号、
移送パルス、電荷抜取りパルス等を駆使するとともに、
システム制御部12から制御信号12a をAE調整部108 に供
給し、AE調整部108 からの駆動信号108aでメカニカルシ
ャッタも駆動させる。メカニカルシャッタは、図７(f)
の信号読出しモードの開始時に遮光するようにシャッタ
を閉じる。これにより、信号読出しモードにおける転送
路への入射光の漏れ込みをなくすようにしている。

【００７６】このようにメカニカルシャッタを動作させ
るため、まず、本実施例の特徴である露光モードで１回
電荷抜取りパルスを供給する。これにより、受光素子に
残る信号電荷を除去する。この後、ただちに露光を開始
する。露光の継続時間は前のムービーモードにおいて算
出した露光時間にする。この露光時間が経過した、位置
66に達したならば、システム制御部12はAE調整部108 に
メカニカルシャッタを閉じるように制御する制御信号12
a を出力する。この制御信号12a に応じてAE調整部108
は駆動信号108aを絞りシャッタ機構108bに供給する。メ
カニカルシャッタの閉じる速度は速いほどよい。

【００７７】露光モードの時間は、算出した露光時間と
メカニカルシャッタの閉じるまでの時間の総和で表され
る。このように遮光が完全に行われる場合、信号読出し
モードの時間領域68にわたって電荷抜取りパルスを撮像
部104 に出力しなくても済ませられる。このような余計
な動作を省くことができる点で消費電力も抑えることが
できるようになる。メカニカルシャッタの動作は、シス
テム制御部12からの制御に限定されるものでなく、タイ
ミング信号生成部120 からのタイミング信号をAE調整部
108 に供給してメカニカルシャッタの駆動を調整するよ
うにしてもよい。

【００７８】このメカニカルシャッタは、連写の場合に
も適用することができる。この場合、メカニカルシャッ
タは位置72で閉じるようにするだけでなく、開口制御も
行わせなければならない（図８(d) を参照）。開口制御
もシステム制御部12またはタイミング信号生成部120 の
いずれかの信号がAE調整部108 に供給される。AE調整部
108 は、供給された信号に応じてメカニカルシャッタを
開口させる。メカニカルシャッタは信号読出しモードが
終了したど同時に位置70で開口が開始するように制御さ
れる。図８(d) の位置70から位置74までの期間が一つの
露光モードの期間である。露光モードの期間には露光時
間の他に、メカニカルシャッタが開口するまでの過渡期
間と閉じるまでの過渡期間が含まれている。

【００７９】次にディジタルカメラ10は、撮像部104 が
高画素数の受光素子を有しているような場合等において
得られる画像に生じるスミアのような偽信号の発生を抑
えるようにスミア掃出し期間を露光後に設けている（図
９を参照）。一般に、スミア掃出し期間は、露光モード
が終了した位置78から所定の期間80（図９の斜線部分）
に行わせる。この期間80中に転送路に存在する信号電荷
を高速に掃き出している。この信号電荷の掃出し後の位
置82にて移送パルスが送出される（図９(b) ）。すなわ
ち、メカニカルシャッタの閉口動作とスミア掃出し処理
の期間が別々に行わせれている。このため、特に連写を
行う場合、露光および信号読出しの繰返し時間のなかで
いわゆる、白浮きの抑制効果をもたらすものの、時間に
だけ着目してみると、撮像（露光および信号読出し）期
間においてこれらの期間は、無駄な時間に相当してい
る。

【００８０】そこで、次にこれら無駄な期間を極力短く
する動作を第４の変形例として提案する。この動作は図
10のタイミングチャートに示す。動作をもたらす信号生
成は、これまでと同様にタイミング信号生成部120 で行
われている。本実施例では、図10(d), (f), (g) からわ
かるように、上述した無駄な時間のうち、メカニカルシ
ャッタの閉口動作を信号読出しモードのスミア掃出し期
間と重ね合わせて同時に動作させている。したがって、
メカニカルシャッタの閉口過渡動作の時間分、露光モー
ドの期間84が短くなる。これにより図９の露光および信
号読出しモードの期間86a に比べて図10の期間86b の方
が短くなる。このように処理の同時化を図ることで、た
とえば、連写のように撮像が繰り返される撮像をより高
速に行わせることができるようになる。

【００８１】なお、信号読出しモードの最後の領域88に
空読出しの領域を設けることができるならば、この領域
88にメカニカルシャッタの開口過渡動作を行わせるよう
に制御信号12a またはタイミング信号を供給させる。こ
の動作にメカニカルシャッタの開口過渡動作の時間分、
露光のタイミングを待機するようなことがなくなる。こ
れにより、連写、ムービー、AE等に適用すると露光まで
の時間を短くでき、一連の撮像に要する時間の短縮化を
図ることができる。

【００８２】ディジタルカメラ10の構成および動作につ
いて説明してきたが、本発明は前述した実施例に限定さ
れるものでなく、外部から供給されるトリガにより露光
の完了させる構成を用いても本発明の課題を解決するこ
とができる。この構成について簡単に説明する（図11を
参照）。図11に示す構成は、基本的に図１の構成を用い
ている。したがって、露光にともなう絞り値および露光
時間の算出は前述した通りに行われている。異なる点
は、システム制御部12から露光終了を報知する信号12d
を外部トリガとしてタイミング信号生成部120 に供給し
ている点にある。これまでの実施例でシステム制御部12
は制御信号12b でモードの切換えについて報知している
が、露光完了そのものを指示しているわけではない。単
に結果的に報知と指示が一致した関係にあるに過ぎな
い。

【００８３】具体的に、システム制御部12には、入力す
る信号線を描いていないが、動作基準をもたらす信号が
供給されている。この信号には、たとえば、水平タイミ
ング信号やクロック等がある。水平タイミング信号を用
いる場合、システム制御部12は、露光開始後、露光時間
を含めて露光モードを終了させるまでの時間を水平タイ
ミング信号のカウント値であらかじめ算出しておく。シ
ステム制御部12は、露光開始後にこのカウント値が計測
された際に露光停止トリガ12d を生成し、タイミング信
号生成部120 に出力する。システム制御部12に上述した
露光モードの期間のカウント値をセットし、カウント値
がゼロになったときを報知するタイマ機能をもたせても
よい。

【００８４】この動作手順は、図12のタイミングチャー
トに示している。算出した露光時間に基づく露光を前述
した通り行わせるとともに、たとえば、システム制御部
12にてカウンタまたはタイマ等で露光完了時のタイミン
グを検出している。このタイミングが検出された際に、
システム制御部12は図12(e) の位置90にて露光停止トリ
ガ12d を立ち上げる。露光停止トリガ12d がタイミング
信号生成部120 に供給される。タイミング信号生成部12
0 は、ただちに露光を止めるように信号120aを生成す
る。ドライバ部122 はこの信号120aを受けて撮像部104
に駆動信号を供給する。撮像部104 は、駆動信号122aを
受けて露光を終了させる。

【００８５】また、ほぼ同時にモード切換えを行うよう
に制御信号12b がタイミング信号生成部120 に供給され
る。タイミング信号生成部120 は、垂直同期信号VDを立
ち下げ、移送パルスもたとえば、位置92にて出力する。
この移送パルスの出力により、受光素子から露光により
蓄積した信号電荷が垂直転送路に読み出される。これが
位置94である。この一連の手順で処理を行うことで露光
を終了させて信号読出しを開始させるモード切換えを行
わせることもできる。

【００８６】なお、ここでは単に外部のトリガを用いて
モード切換えについて説明したが、前述した連写、メカ
ニカルシャッタを用いた高速撮像にも適用できることは
言うまでもない。

【００８７】以上のように構成し撮像させることによ
り、露光に関わってこれまで設けられていた露光調整期
間がなくなり、迅速に露光が行うことができるようにな
るので、従来よりいずれの実施例においても高速な撮像
が行うことができる。これにより、特に連写した場合の
撮像がユーザの所望するタイミングの画像が容易に得ら
れるようになる。

【００８８】

【発明の効果】このように本発明の固体撮像装置によれ
ば、モード設定手段により動作モードを動画、露光、信
号読出しの中から選択し、この選択に応じて算出手段お
よび信号生成手段を制御し、算出手段では露出時間およ
び絞り値に対応したそれぞれの値を算出手段で算出し、
信号生成手段では算出した露出時間および絞り値に応じ
て各種のタイミングで駆動させる信号を生成するなか
で、被写界の記録指示を受けた際に、得られている信号
電荷の移送を停止させ、信号電荷の抜取り処理を少なく
とも１回行い、その後ただちに露出させて、この露出状
態を算出した露出時間分継続させる各タイミングに基づ
く駆動信号の生成を行わせて、この駆動信号に基づいた
絞りおよび入射光の照射時間を露光調整手段で調整する
ことにより、各撮像素子の露出状態直前の信号読出しの
禁止およびこの信号電荷の消去が行われるので、これま
での電荷抜取り期間を設けずに済ましただちに露光を行
えるように動作させることができる。したがって、特に
連写を行う場合の撮像タイミングをより接近した時間で
行うことができる。この結果、従来の撮像よりも高速撮
像を行うことができる。

【００８９】また、本発明の撮像方法によれば、動画モ
ードでの測光後、算出した露出値に応じた絞り値および
露出時間を求め、動画モードから露出モードへの切換え
の指示を出し、これを受けて露出モードにおいて信号電
荷の移送の停止、該信号電荷の抜取り処理を少なくとも
１回行い、その後ただちに露出開始後に、この露出を露
出時間にわたって行うタイミング信号および駆動信号を
生成することにより、これまでの露光直前に光電変換し
て得られていた信号電荷を廃棄して信号電荷の読出し時
間をなくすことでただちに露光を開始させることができ
るようになり、そしてこの露出を露出時間にわたって行
って入射光を信号電荷に変換し、かつこの信号電荷を蓄
積し、露光時間の経過後、すなわち露光終了後に信号読
出しモードで蓄積した信号電荷を読み出している。これ
により、露光開始までの時間がこれまで以上に短縮する
ことができ、ユーザのシャッタタイミングにより近いタ
イミングでの撮像が可能になり、特に、連写する場合、
露光モードの期間を短縮してユーザの要望に近い、従来
よりも高速な撮像を行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体撮像装置を適用したディジタルカ
メラの概略的な構成を示すブロック図である。

【図２】図１のディジタルカメラの動作を説明するタイ
ミングチャートである。

【図３】ディジタルカメラにおける従来の撮像動作を説
明するタイミングチャートである。

【図４】図２の動作に限定条件を加えた際のタイミング
チャートである。

【図５】図１のディジタルカメラにおいて連写する場合
の動作を説明するタイミングチャートである。

【図６】図５での連写に要する時間をさらに短くする場
合の動作を説明するタイミングチャートである。

【図７】図１のディジタルカメラにおいてシャッタを用
いて露光を行う場合の動作を説明するタイミングチャー
トである。

【図８】図７の動作を適用して連写する場合の動作を説
明するタイミングチャートである。

【図９】従来のディジタルカメラにおいて行われていた
撮像におけるシャッタ動作およびスミア掃出しの関係を
説明するタイミングチャートである。

【図１０】図９の動作を考慮して露光を短縮化させるた
めの動作を説明するタイミングチャートである。

【図１１】図１のディジタルカメラの構成を変形した際
の概略的な構成のブロック図である。

【図１２】図11の構成で露光停止させて露光から信号読
出しのモードに切り換える際の動作手順を説明するタイ
ミングチャートである。

【符号の説明】

10 ディジタルカメラ 12 システム制御部 108 AE調整部 120 タイミング信号生成部 122 ドライバ部 128 レリーズシャッタ 12A 露光算出制御機能部 108b 絞りシャッタ機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写界から所定の入射光束の入射光が２
次元的に配した複数の撮像素子に照射され、照射中の所
定の期間、該撮像素子を露光状態にして、該状態での各
撮像素子が受光光量に応じた信号電荷に光電変換し、得
られた信号電荷を読み出す固体撮像装置において、該装
置は、該装置の動作モードを動画、露光、信号読出しの中から
選択するモード設定手段と、前記被写界からの受光光量に基づいて前記露光状態の時
間または前記露光の絞り値から算出した露出時間および
絞り値を算出する算出手段と、前記露出時間および前記絞り値に応じた各種のタイミン
グで駆動させる信号を生成するなかで、前記被写界の記
録指示を受けた際に、得られている信号電荷の移送を停
止させ、前記信号電荷の抜取り処理を少なくとも１回行
い、その後ただちに露出させて、該露出状態を算出した
露出時間分継続させる各タイミングに基づく駆動信号を
生成する信号生成手段と、該信号生成手段からの信号に基づいて絞りおよび前記入
射光の照射時間を調整する露光調整手段と、前記モード設定手段の選択に応じて前記算出手段および
信号生成手段を制御する制御手段とを含み、前記信号生成手段からの信号に応じて前記各撮像素子の
露出を行うことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記信
号生成手段は、前記露出時間を手振れ限界の時間に設定
して露出を行わせる信号を生成することを特徴とする固
体撮像装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の装置におい
て、前記信号生成手段は、前記露出時間を水平同期信号
の整数倍で規定することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】請求項３に記載の装置において、前記信
号生成手段は、前記モード設定手段が連続撮像を指定し
た場合、２度目の撮像以降に行う露光処理により得られ
た信号電荷の抜取り処理を禁止することを特徴とする固
体撮像装置。
【請求項５】請求項４に記載の装置において、前記信
号生成手段は、前記モード設定手段が連続撮像を指定し
た場合、２度目の撮像以降に行う露光処理を、一つ前の
信号読出しモード中に行わせることを特徴とする固体撮
像装置。
【請求項６】請求項１に記載の装置において、前記制
御手段は、前記信号生成手段を制御するとともに、前記
算出手段から得られた露光時間を基に前記露光の完了を
報知する露光完了信号を前記信号生成手段に出力するこ
とを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】請求項１に記載の装置において、前記露
光調整手段は、前記各撮像素子への前記入射光の照射を
制御する機械的なシャッタ機構を制御することを特徴と
する固体撮像装置。
【請求項８】請求項７に記載の装置において、前記信
号生成手段は、前記露光モードの時間を、前記露出時間
に前記機械的な機構の動作に要する前記入射光の遮光停
止から前記露光の開始までの期間、および前記入射光の
照射終了から前記入射光の遮光完了までの期間を含めた
総時間にし、前記露出時間に前記手振れ限界の時間が割り当てられる
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項９】請求項８に記載の装置において、前記信
号生成手段は、前記機械的な機構の照射から遮光に移行
する期間を前記信号電荷の読出しモードのスミア処理期
間に重ねる信号を生成することを特徴とする固体撮像装
置。
【請求項１０】被写界から所定の入射光束の入射光が
２次元的に配した複数の撮像素子に照射され、撮像する
際の動作モードを動画モード、露光モード、信号読出し
モードの中から選択するうち、前記動画モードでの測光
から算出した最適な露出値に応じた制御を行い、該制御
および前記被写界の記録タイミングに応じて露光を行う
露光モードにて、入射光量に応じた信号電荷に光電変換
を行い、得られた信号電荷を前記信号読出しモードで読
み出す撮像方法において、該方法は、前記動画モードで
の前記測光後、算出した露出値に応じた絞り値および露
出時間を求める工程と、前記動画モードから前記露出モードへの切換えを指示す
る工程と、該切換えを受けて前記露出モードにおいて前記信号電荷
の移送の停止、該信号電荷の抜取り処理を少なくとも１
回行い、その後ただちに露出開始後に、該露出を露出時
間にわたって行うタイミング信号および該タイミング信
号に応じた駆動信号を生成する信号生成工程と、該駆動信号に応じて前記入射光を前記信号電荷に変換
し、かつ該信号電荷を蓄積する変換蓄積工程と、前記露光時間の経過後、前記信号読出しモードで蓄積し
た信号電荷を読み出す工程とを含むことを特徴とする撮
像方法。
【請求項１１】請求項10に記載の方法において、前記
信号生成工程は、前記露出時間を手振れ限界の時間に設
定して露出を行わせる駆動信号を生成することを特徴と
する撮像方法。
【請求項１２】請求項10または11に記載の方法におい
て、前記信号生成工程は、前記露出時間を水平同期信号
の整数倍で規定することを特徴とする撮像方法。
【請求項１３】請求項12に記載の方法において、前記
信号生成工程は、前記露出モードへの切換えの指示が連
続して供給される場合、２度目の撮像以降に行う露光処
理により得られた信号電荷の抜取り処理を禁止すること
を特徴とする撮像方法。
【請求項１４】請求項13に記載の方法において、前記
信号生成工程は、前記露出モードへの切換えの指示が連
続して供給される場合、２度目の撮像以降に行う露光処
理を、一つ前の読出しモード中に行わせることを特徴と
する撮像方法。
【請求項１５】請求項10ないし14のいずれか一項に記
載の方法において、前記信号生成工程は、算出して得ら
れた露光時間を基に前記露光の完了を示す露光完了信号
の報知に応じて前記駆動信号の生成を中止することを特
徴とする撮像方法。
【請求項１６】請求項10ないし15のいずれか一項に記
載の方法において、前記信号生成工程は、前記露光モー
ドの時間を、前記露光時間に前記入射光の遮光停止から
前記露光の開始までの期間、および前記入射光の照射終
了から前記入射光の遮光完了までの期間を含めた時間に
し、前記露出時間を前記手振れ限界時間に設定することを特
徴とする撮像方法。
【請求項１７】請求項10ないし16のいずれか一項に記
載の方法において、前記信号生成工程は、前記入射光の照射から遮光に移行
する期間を前記信号電荷の読出しモードのスミア処理期
間に重ねる信号を生成することを特徴とする撮像方法。