JP2003244551A - 撮像装置及びその撮像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低速シャッタモードで撮像を行うとき、入射
光を遮蔽することにより有効画素領域の黒レベルを検出
でき、黒レベルずれを防止でき、さらに温度変化による
黒レベルの変化に追従できる撮像装置及びその撮像方法
を実現する。 【解決手段】 低速シャッタモード動作時に所定の時間
間隔でメカニカルＩＲＩＳをクローズさせて、有効画素
領域におけるフォトセンサの暗電流による蓄積電荷を出
力し、これに応じて有効画素領域の黒レベルを検出する
ことによって、有効画素領域自身の黒レベルで画像処理
を行うことができるほか、メカニカルＩＲＩＳをクロー
ズさせて有効画素領域２２０の黒レベルの検出を行う時
間間隔を適当に制御することによって、温度特性による
有効画素領域の黒レベルの変化に追従することができ
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、撮像装置、特にＣ
ＣＤイメージセンサを用いて、低速シャッタモードで撮
像を行う撮像装置及びその撮像方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤイメージセンサを用いた撮像装置
では、被写体からの入射光がフォトセンサ（光センサ）
によって電気信号に変換され、当該電気信号が所定の画
像処理によって画像信号に変換される。通常、フォトセ
ンサが行列状に配置されて、光が入射している間、各フ
ォトセンサにおいて入射光の光量に応じた電荷が蓄積さ
れる。そして、水平転送レジスタ及び垂直転送レジスタ
によって、それぞれのフォトセンサによって蓄積された
電荷が外部に出力されるので、フィールド単位で画像信
号を取得できる。また、取得した画像信号がディジタル
化され、画像データとして転送し、または記録装置に記
録することも可能である。

【０００３】一般的な撮像装置では、画像信号がフィー
ルド単位で取得される。しかし、低速シャッタモードに
おいては、複数のフィールドにわたって連続して電荷の
蓄積が行われる。このような低速シャッタモードは、主
に入射光の強度が低い低照度環境の撮像に利用される。
低速シャッタモードで撮像を行う場合、複数のフィール
ドにおいてフォトセンサが連続して電荷の蓄積を行うの
で、映像信号は間欠的に出力される。映像信号が出力し
ないフィールドの映像信号を保持する必要があるため、
通常、撮像装置に画像データを記憶するメモリが設けら
れ、映像信号が出力しないフィールドにおいて、その直
前に出力された一フィールド分の画像データをメモリか
ら読み出して出力する。

【０００４】図４は、通常のＣＣＤイメージセンサの構
成を示している。図示のように、ＣＣＤイメージセンサ
は、有効画素領域２２０、ＯＰＢ（Optical Black ）領
域２３０、水平転送レジスタ（Ｈ転送レジスタ）２４
０、及び出力アンプ２５０によって構成されている。図
示のように、有効画素領域２２０及びＯＰＢ領域２３０
は、それぞれ複数のフォトセンサ２００及び垂直転送レ
ジスタ（Ｖ転送レジスタ）２１０によって構成されてい
る。フォトセンサ２００は行列状に配置され、垂直転送
レジスタ２１０は、フォトセンサの各列ごとに設けられ
ている。

【０００５】通常、被写体からの入射光がレンズ、メカ
ニカルシャッタなどを通して有効画素領域２２０に入射
される。有効画素領域２２０に配置されたフォトセンサ
２００によって、入射光の光量に応じた電荷が蓄積され
る。そして、各フォトセンサに蓄積された電荷が垂直転
送レジスタ２１０を介して水平転送レジスタ２４０に転
送され、水平転送レジスタ２４０によって、垂直転送レ
ジスタ２１０から送られた電荷が出力アンプ２５０を介
して出力される。

【０００６】ＯＰＢ領域２３０は、遮光材料によって覆
われているので、入射光が照射されることはない。この
ため、ＯＰＢ領域２３０に配置されているフォトセンサ
は、暗電流によって生じた電荷のみを蓄積する。また、
蓄積した電荷が有効画素領域２２０のフォトセンサの蓄
積電荷と同様に、垂直転送レジスタ及び水平転送レジス
タによって出力される。ＯＰＢ領域２３０からの出力信
号は、映像信号の黒レベルの検出に用いられる。撮像装
置は、当該出力信号を用いて有効画素領域２２０から得
られた画像信号の黒レベルを決め、当該黒レベルを基準
として映像信号を生成し、出力する。

【０００７】図５は、従来の撮像装置における低速シャ
ッタモード時の動作タイミングを示すタイミングチャー
トである。図５（ａ）は、垂直転送タイミング信号ＶＤ
のタイミングを示し、同図（ｂ）は、光が入射されたと
きフォトセンサ上の蓄積電荷の量を例示している。同図
（ｃ）は、読み出しパルスのタイミングを示している。
ＣＣＤイメージセンサにおいて、当該読み出しパルスに
よって、各フォトセンサに蓄積した電荷がそれぞれ垂直
転送レジスタ２１０に転送される。そして、図示しない
垂直転送パルスに応じて、垂直転送レジスタ２１０の電
荷が順次水平転送レジスタ２４０に転送される。図５
（ｄ）は、ＣＣＤイメージセンサの出力を示している。
同図では、各出力に表示されている数字は、出力の順番
を示している。そして、図５（ｅ）は、メモリの動作を
示し、同図（ｆ）は、映像出力信号を示している。

【０００８】なお、図５に示すタイミングチャートは、
一例として、電荷蓄積時間を４フィールドとした場合の
動作例を示している。図５（ｂ）に示すように、フォト
センサにおいて、４フィールドにわたって電荷の蓄積が
行われる。同図（ｃ）に示すように、読み出しパルス
は、４フィールドごとに出力される。読み出しパルスに
従って、各フォトセンサの蓄積電荷がそれぞれ垂直転送
レジスタ２１０に転送される。図５（ｄ）〜（ｆ）に示
すように、フォトセンサから読み出された画像信号がそ
のフィールドの画像信号として出力されるとともに、当
該画像信号によって得られた画像データがメモリに書き
込まれる（図５（ｅ）におけるWRITE 動作）。そして、
このフィールドに続く次の３つのフィールドでは、それ
ぞれのフォトセンサが連続して電荷蓄積が行われるの
で、画像信号の出力が行われない。各フィールドにおい
て、メモリに記憶されている画像データが読み出され
（図５（ｅ）におけるREAD動作）、読み出された画像デ
ータに応じた変換された画像信号が出力される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の撮像装置において、各フィールドにおいて出力され
る画像信号の黒レベルがＯＰＢ領域２３０から得られた
出力信号に基づいて決められている。上述したように、
ＯＰＢ領域２３０の出力信号は、当該領域のフォトセン
サの暗電流による蓄積電荷に対応している。有効画素領
域とＯＰＢ領域の暗電流は、その物理的構造の違いによ
ってわずかの差を生じる。また、温度によって暗電流の
大きさが変わるので、ＯＰＢ領域２３０のフォトセンサ
の蓄積電荷から求めた黒レベルは、有効画素領域２２０
の実際の黒レベルとは、かならずしも一致しない。特
に、上述した低速シャッタモードの場合、電荷の蓄積時
間が通常の撮影モードに較べて長くなるので、ＯＰＢ領
域２３０と有効画素領域２２０の暗電流による蓄積電荷
量の差が大きくなる傾向がある。

【００１０】図６は、有効画素領域２２０とＯＰＢ領域
２３０それぞれの蓄積電荷の量を示すグラフである。図
示のように、有効画素領域２２０において、入力光に応
じて生じた電荷が蓄積される。これに対して、ＯＰＢ領
域２３０においては、入力光による電荷がなく、暗電流
によって生じた電荷のみが蓄積される。さらに、図示の
ように、有効画素領域２２０の黒レベルとＯＰＢ領域２
３０の黒レベルは、わずかに異なる。このため、従来の
画像撮像装置では、低速シャッタモードのとき、ＯＰＢ
領域２３０の蓄積電荷量に応じて算出した黒レベルは、
有効画素領域２３０の実際の黒レベルと異なり、ＯＰＢ
領域２３０の黒レベルを基準として画像信号を生成する
と、画像信号の黒レベルずれが発生し、画質劣化が生じ
るという不利益がある。

【００１１】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、低速シャッタモードで撮像を行
うとき、入射光を遮蔽することにより有効画素領域の黒
レベルを検出することができ、黒レベルずれによる画質
の劣化を防止でき、さらに温度変化による黒レベルの変
化に追従できる撮像装置及びその撮像方法を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の撮像装置は、被写体からの入射光に応じた
画像信号を出力する撮像装置であって、上記入射光に応
じて発生した電荷を蓄積し、蓄積電荷に応じた画像信号
を出力する光センサと、上記入射光を通過または遮断す
る光遮蔽手段と、所定の時間において上記光遮蔽手段を
上記入射光を遮断する遮蔽状態に制御し、当該遮蔽状態
において、上記光センサによって出力される画像信号に
応じて、上記光センサの黒レベルを検出し、当該黒レベ
ルに応じて撮像した画像信号を処理する制御手段と、上
記光センサから出力される上記画像信号を記憶し、上記
光遮蔽手段が上記遮蔽状態にあるとき、記憶された画像
信号を出力するメモリとを有する。

【００１３】また、本発明では、好適には、上記制御手
段は、所定の時間間隔で上記光遮蔽手段を上記遮蔽状態
に制御する。

【００１４】また、本発明では、好適には、上記メモリ
は、上記光センサから出力される上記画像信号をディジ
タル化した画像データを記憶する。また、上記メモリ
は、少なくとも一フィールド分の上記画像データを記憶
する容量を有する。

【００１５】また、本発明では、好適には、上記光遮蔽
手段は、メカニカルＩＲＩＳによって構成されている。

【００１６】また、本発明では、好適には、上記光セン
サから出力される上記画像信号をディジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換手段を有し、さらに、上記Ａ／Ｄ変換手
段の出力と、上記メモリから読み出した上記画像データ
の何れかを選択する選択手段を有し、上記光遮蔽手段が
上記遮蔽状態にあるとき、上記選択手段は上記メモリか
ら読み出した上記画像データを選択する。

【００１７】また、本発明の撮像方法は、被写体からの
入射光に応じて発生した電荷を光センサによって蓄積
し、蓄積電荷に応じた画像信号を出力するステップと、
上記入射光を通過または遮断する光遮蔽手段を所定の時
間において遮蔽状態に制御し、当該遮蔽状態において、
上記光センサによって出力される画像信号に応じて、上
記光センサの黒レベルを検出するステップと、上記光セ
ンサから出力される上記画像信号を記憶し、上記光遮蔽
手段が上記遮蔽状態にあるとき、記憶された画像信号を
出力するステップとを有する。

【００１８】また、本発明では、好適には、上記光セン
サは、複数フィールドの蓄積時間にわたって上記入射光
に応じた電荷を蓄積する。

【００１９】さらに、本発明では、好適には、上記光遮
蔽手段が所定の時間間隔で上記入射光を遮断する上記遮
蔽状態に制御される。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る撮像装置の一
実施形態を示すブロック図である。図示のように、本実
施形態の撮像装置は、レンズ１０、ＣＣＤイメージセン
サ２０、サンプル／ホールド（Ｓ／Ｈ）及びＡＧＣ回路
３０、Ａ／Ｄ変換器４０、メモリ５０、セレクタ６０、
信号処理回路７０、Ｄ／Ａ変換器８０、黒レベル検出回
路９０、制御信号発生回路（ＳＧ）１００、タイミング
発生回路（ＴＧ）１１０、垂直ドライバ（Ｖドライバ）
１２０、レンズドライバ（１３０）、及びマイクロコン
ピュータ（マイコン）１４０によって構成されている。

【００２１】以下、本実施形態の撮像装置の各部分の構
成及び機能について説明する。レンズ１０は、例えば、
メカニカルＩＲＩＳ付きの光学レンズである。レジスタ
１０によって、被写体からの入射光がＣＣＤイメージセ
ンサ２０に集光される。ＣＣＤイメージセンサ２０は、
図４に示す構成を有し、入射光に応じた画像信号を出力
する。図４に示すように、ＣＣＤイメージセンサ２０
は、例えば、行列状に配置されている多数のフォトセン
サ２００、各フォトセンサの列に対応して設けられてい
る垂直転送レジスタ２１０からなる有効画素領域２２０
と、有効画素領域２２０とほぼ同じ構成をもつＯＰＢ領
域２３０、水平転送レジスタ２４０及び出力アンプ２５
０によって構成されている。

【００２２】撮像装置において、被写体からの光がレン
ズ１０を通して有効画素領域に入射されるので、フォト
センサ２００に、入射光に応じた電荷が蓄積される。そ
して、読み出しパルスＲＴＣのタイミングで各フォトセ
ンサの蓄積電荷が垂直転送レジスタ２１０に転送され
る。これによって、画像信号がフォトセンサ２００から
垂直転送レジスタ２１０に読み出される。そして、図示
しない垂直転送クロック信号及び水平転送クロック信号
によって決められたタイミングで画像信号が出力アンプ
２５０を通して外部に出力される。ＣＣＤイメージセン
サ２０において、画像信号の読み出し及び垂直／水平転
送に必要なタイミング信号は、タイミング発生回路１１
０及びＶドライバ１２０によって供給される。

【００２３】サンプル／ホールド及びＡＧＣ回路３０
は、ＣＣＤイメージセンサ２０から出力される画像信号
をサンプルして保持する。なお、サンプリングタイミン
グは、タイミング発生回路１１０によって出力されるサ
ンプリングタイミング信号ＳＴＣによって制御される。
さらに、サンプル／ホールド及びＡＧＣ回路３０は、出
力信号の最大レベルが一定に保持されるように、サンプ
ル／ホールド回路における利得を自動的に制御する。

【００２４】サンプル／ホールド及びＡＧＣ回路３０に
よって保持された画像信号がＡ／Ｄ変換器４０によって
ディジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器４０から出
力された画像データがメモリ５０、黒レベル検出回路９
０及びセレクタ６０にそれぞれ出力される。

【００２５】メモリ５０は、Ａ／Ｄ変換器４０からの画
像データを保持する。メモリ５０は、少なくとも１フィ
ールド分の画像データを格納する記憶容量を持つ。メモ
リ５０は、フィールド単位で画像データを記憶する。メ
モリ５０に格納されている画像データが制御信号発生回
路１００によって出力されるメモリ制御信号ＭＳＣに応
じて読み出され、セレクタ６０に出力される。

【００２６】セレクタ６０は、Ａ／Ｄ変換器４０から出
力される画像データまたはメモリ５０から読み出された
画像データの何れかを選択して出力する。なお、セレク
タ６０の選択制御は、制御信号発生回路１００からの選
択制御信号ＳＥＣに応じて行われる。

【００２７】信号処理回路７０は、セレクタ６０によっ
て出力される画像データに対して所定の信号処理を施
す。信号処理回路７０によって行われる信号処理は、例
えば、輝度信号処理、クロマ信号処理、画像補正処理な
どが含まれる。さらに、信号処理回路７０において、画
像データと黒レベル検出回路９０によって検出された黒
レベルに応じて、出力される画像データの黒レベルを制
御する。

【００２８】Ｄ／Ａ変換器８０は、信号処理回路７０か
ら出力される画像データをアナログの画像信号に変換す
る。Ｄ／Ａ変換器８０の変換結果はビデオ信号として出
力される。このビデオ信号は、例えば、映像モニタによ
って表示することができ、また、アナログ記録装置、例
えば、ビデオテープで記録することもできる。なお、Ｄ
／Ａ変換器８０に入力される信号、即ち、信号処理回路
７０から出力されるディジタル画像信号をディジタル記
録媒体に記録することも可能である。

【００２９】黒レベル検出回路９０は、Ａ／Ｄ変換器４
０から出力される画像データに応じて、画像信号の黒レ
ベルを検出する。通常のシャッタモード及び低速シャッ
タモードにおけるメカニカルＩＲＩＳがオープンしてい
るとき、ＯＰＢ領域２３０からの出力信号に応じて、Ｏ
ＰＢ領域２３０の黒レベルを検出する。一方、低速シャ
ッタモードにおけるメカニカルＩＲＩＳがクローズして
いるとき、有効画素領域２２０から出力される画像信号
に応じて、有効画素領域２２０の黒レベルを検出する。

【００３０】制御信号発生回路１００は、同期信号ＳＹ
ＮＣ、メモリ制御信号ＭＳＣ及び選択制御信号ＳＥＣな
どを生成する。このうち、同期信号ＳＹＮＣは、タイミ
ング発生回路１１０に出力され、メモリ制御信号ＭＳＣ
は、メモリ５０に供給され、選択制御信号ＳＥＣは、セ
レクタ６０に供給される。また、制御信号発生回路１０
０は、黒レベルの検出タイミングを制御する検出制御信
号ＤＳＣを生成し、黒レベル検出回路９０に出力する。

【００３１】タイミング発生回路１１０は、制御信号発
生回路１００によって出力される同期信号ＳＹＮＣに応
じて、サンプリングタイミング信号ＳＴＣ、読み出しパ
ルスＲＴＣ及び垂直転送制御信号ＶＴＣを生成する。サ
ンプリングタイミング信号ＳＴＣは、サンプル／ホール
ド及びＡＧＣ回路３０に供給され、読み出しパルスＲＴ
Ｃは、ＣＣＤイメージセンサ２０に供給され、垂直転送
制御信号ＶＴＣは、垂直ドライバ１２０に供給される。

【００３２】垂直ドライバ１２０は、タイミング発生回
路１１０からの垂直転送制御信号ＶＴＣに応じて、垂直
転送パルスＶＰＣを生成し、ＣＣＤイメージセンサ２０
に供給する。

【００３３】レンズドライバ１３０は、マイコン１４０
からのレンズ制御信号ＬＳＣに応じて、レンズ１０の絞
り及びメカニカルＩＲＩＳのオープン／クローズを制御
するレンズ駆動信号ＬＤＲを生成し、レンズ１０に供給
する。このため、レンズ１０において、レンズ駆動信号
ＬＤＲに応じて、絞りの調整及びＩＲＩＳのオープン／
クローズが行われる。例えば、通常撮像モードのとき、
入射光の強度に応じて、マイコン１４０がレンズ制御信
号ＬＳＣを生成し、これに応じてレンズドライバ１３０
によって、レンズ駆動信号ＬＤＲが生成されるので、入
射光の強度に応じてレンズ１０の絞りが適宜調整され
る。低速シャッタモードで撮像が行われているとき、マ
イコン１４０からのレンズ制御信号ＬＳＣに応じて、レ
ンズドライバ１３０によってＩＲＩＳの開閉を制御する
制御信号が生成される。これに応じて、メカニカルＩＲ
ＩＳが所定のタイミングで開閉するので、メカニカルＩ
ＲＩＳがクローズしているとき、ＣＣＤイメージセンサ
の有効画素領域において暗電流による電荷のみが蓄積さ
れる。このときＣＣＤイメージセンサからの出力信号に
応じて、黒レベル検出回路９０によって有効画素領域２
２０の黒レベルを検出できる。

【００３４】マイコン１４０は、撮像装置全体の動作を
制御するための信号処理及び演算を行い、その結果に応
じて、制御信号、タイミング信号などをそれぞれの構成
部分に出力する。例えば、マイコン１４０は、黒レベル
検出回路９０によって出力される検出信号に応じて、所
定の演算によって黒レベルを算出する。通常の撮像モー
ドまたは低速シャッタモードにおけるメカニカルＩＲＩ
Ｓがオープンしているとき、黒レベル検出回路９０から
の検出結果に応じて、ＯＰＢ領域２３０の黒レベルを算
出する。一方、低速シャッタモードにおけるメカニカル
ＩＲＩＳがクローズしているとき、黒レベル検出回路９
０からの検出結果に応じて、有効画素領域２２０の黒レ
ベルを算出する。そして、算出された黒レベルを信号処
理回路７０に供給し、信号処理回路７０において、画像
信号を生成する基準レベル信号として利用される。ま
た、マイコン１４０は、それぞれの動作モードに応じて
必要なタイミング制御信号を生成し、制御信号発生回路
１００に供給する。さらに、マイコン１４０は、入力光
の強度に応じて、レンズ１０の絞りを制御するレンズ制
御信号ＬＳＣ及びメカニカルＩＲＩＳの開閉を制御する
制御信号を生成し、レンズドライバ１３０に供給する。

【００３５】図２は、本実施形態の撮像装置における低
速シャッタモードの動作タイミングを示すタイミングチ
ャートである。図２（ａ）は、垂直転送タイミング信号
ＶＤのタイミングを示し、図２（ｂ）は、メカニカルＩ
ＲＩＳの開閉タイミングを示している。垂直転送タイミ
ング信号ＶＤは、画像信号の各フィールドごとに出力さ
れる。なお、図２に示す低速シャッタモードの動作例で
は、画像信号の４フィールド分の蓄積時間にわたってフ
ォトセンサの電荷蓄積が行われる。

【００３６】図２（ｃ）は、フォトセンサに蓄積した電
荷の量を例示している。図示のように、メカニカルＩＲ
ＩＳが開放しているとき（同図（ｂ）におけるＯＰＥＮ
の区間）、フォトセンサに蓄積された電荷の量が時間と
ともに増加する。一方、メカニカルＩＲＩＳが閉じてい
るとき（同図（ｂ）におけるＣＬＯＳＥの区間）、フォ
トセンサに蓄積された電荷の量がほぼ一定に保たれる。
メカニカルＩＲＩＳが閉じているとき、有効画素領域へ
の入射光が遮断されるので、フォトセンサにおいて暗電
流によって生じたわずかな電荷が蓄積される。

【００３７】図２（ｄ）は、読み出しパルスのタイミン
グを示している。図示のように、読み出しパルスは、４
フィールドごとに出力される。即ち、本実施形態の撮像
装置において、すべてのフォトセンサが４フィールドの
蓄積時間において電荷蓄積が行われ、それぞれのフォト
センサに蓄積された電荷が図２（ｄ）に示す読み出しパ
ルスのタイミング、図４に示す垂直転送レジスタ２１０
に転送され、さらに、垂直転送レジスタ２１０、水平転
送レジスタ２４０及び出力アンプ２５０を介して出力さ
れる。

【００３８】図２（ｅ）は、ＣＣＤイメージセンサ２０
の出力信号を示している。図２（ｅ）に示す番号は、Ｃ
ＣＤイメージセンサの出力順番を示している。図示のよ
うに、読み出しパルスに従って、ＣＣＤイメージセンサ
２０の各フォトセンサ２００の蓄積電荷が垂直転送レジ
スタ２１０に転送される。その後、垂直転送レジスタ２
１０、水平転送レジスタ２４０及び出力アンプ２５０に
よって、１フィールド分の画像信号が出力される。図２
に示す動作例では、ＣＣＤイメージセンサ２０の画像出
力は、４フィールドごとに行われる。

【００３９】図２（ｆ）は、メモリ５０の動作を示して
いる。ここで、「WRITE 」は、書き込みを示し、「REA
D」は、読み出しを示している。図示のように、ＣＣＤ
イメージセンサ２０に対して読み出しが行われる直後の
フィールドにおいて、メモリ５０に対して書き込みが行
われる。図１に示すように、ＣＣＤイメージセンサ２０
から読み出した画像信号がサンプル／ホールド及びＡＧ
Ｃ回路３０によってサンプルホールドされ、さらにＡ／
Ｄ変換器４０によってディジタル化され、画像データが
出力される。画像データがメモリ５０に送られ、メモリ
５０に書き込まれる。そして、次のフィールドにおい
て、メモリに格納されている画像データが読み出されて
出力される。

【００４０】図２（ｇ）は、ビデオ出力を示している。
図示のように、４フィールドごとに同じビデオ信号が出
力される。ＣＣＤイメージセンサ２０に対して読み出し
が行われた直後のフィールドにおいて、ＣＣＤイメージ
センサ２０から読み出された画像信号がビデオ信号出力
される。また、このフィールドにおいて、同図（ｆ）に
示すように、読み出された画像信号に応じた画像データ
がメモリ５０に記憶される。そして、次につづく３フィ
ールドにおいて、ＣＣＤイメージセンサ２０において、
電荷が蓄積が継続しているため、ＣＣＤイメージセンサ
２０から画像信号が出力が行われない。この３フィール
ドにおいて、メモリ５０に記憶されている画像データが
読み出され、Ｄ／Ａ変換によって画像信号に変換されて
出力される。

【００４１】図２に示すように、本実施形態の撮像装置
において、低速シャッタモードで撮像を行う場合、例え
ば、４フィールドごとにＣＣＤイメージセンサ２０から
蓄積電荷の読み出しを行い、読み出した画像信号に応じ
た画像データがメモリ５０に記憶され、読み出しが行わ
れない後続のフィールドにおいて、メモリ５０から画像
データが読み出され、画像信号に変換して出力される。
さらに、本実施形態の撮像装置において、低速シャッタ
モードで撮像を行うとき、有効画素領域２２０とＯＰＢ
領域２３０のフォトセンサの暗電流の誤差によって生じ
た画像信号の黒ずれを防止するため、所定の間隔でメカ
ニカルＩＲＩＳを閉じて、その間有効画素領域２２０の
フォトセンサの蓄積電荷を読み出して、それに応じて有
効画素領域の黒レベルを求めることによって、黒ずれの
発生が防止できる。

【００４２】例えば、図２（ｂ）に示すように、メカニ
カルＩＲＩＳが４フィールドにわたってクローズされ、
その間有効画素領域２２０のフォトセンサによって、そ
れぞれのフォトセンサの暗電流による電荷が蓄積され
る。そして、４フィールドにわたって有効画素領域のす
べてのフォトセンサの蓄積電荷が読み出され、これに応
じて、黒レベル検出回路９０によって、有効画素領域の
黒レベルが検出される。メカニカルＩＲＩＳが閉じてい
る４フィールドにおいて、被写体からの入射光が有効画
素領域に入射されないため、通常の画像信号が得られな
くなる。このため、図２（ｆ）及び（ｇ）に示すよう
に、メカニカルＩＲＩＳが閉じられ、暗電流による電荷
の蓄積が行われている４フィールドにおいて、その直前
の４フィールドで得られた画像信号が出力される（ビデ
オ出力Ｎ−１）。さらに、暗電流による電荷の蓄積が終
了した直後の４フィールドにおいて、ひきつづき画像信
号Ｎ−１が出力される。即ち、通算７フィールド分にお
いて、メモリ５０に記憶されている画像データに応じた
画像信号が出力される。

【００４３】図３は、本実施形態の撮像装置において、
低速シャッタモード動作時にメカニカルＩＲＩＳが閉じ
ている間、有効画素領域２２０のフォトセンサの蓄積電
荷を示すグラフである。図示のように、メカニカルＩＲ
ＩＳが閉じているため、有効画素領域２２０への入射光
が遮断され、フォトセンサにおいて暗電流による電荷の
みが蓄積される。また、有効画素領域２２０と同様に、
ＯＰＢ領域２３０のフォトセンサにも暗電流による電荷
が蓄積される。なお、有効画素領域２２０のフォトセン
サの蓄積電荷とＯＰＢ領域２３０のフォトセンサの蓄積
電荷の量がそれぞれの領域のフォトセンサの構造のバラ
ツキ及び温度の違いによってわずかに異なる。

【００４４】以上説明したように、本実施形態の撮像装
置において、低速シャッタ動作モードのとき、所定の時
間においてメカニカルＩＲＩＳをクローズさせて、その
間有効画素領域２２０のフォトセンサに蓄積された電荷
を検出することによって、有効画素領域２２０の黒レベ
ルを正しく検出することができ、黒ずれによる画質の劣
化を防止することができる。さらに、本実施形態の撮像
装置において、メカニカルＩＲＩＳをクローズさせて有
効画素領域２２０の黒レベルの検出を行う間隔を適当に
制御することによって、暗電流の温度特性による有効画
素領域の黒レベルの変化に追随することができる。

【００４５】なお、図２に示す動作タイミングにおい
て、メカニカルＩＲＩＳをクローズさせて有効画素領域
２２０の黒レベルの検出を行うことによって、出力され
る画像信号のフレームレートが低下するが、低速シャッ
タモードでは、もともと撮像した画像信号のフレームレ
ート低いため、黒レベルの検出による生じたフレームレ
ートの低下が目立たない。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の撮像装置
及びその撮像方法によれば、低速シャッタモード動作時
に所定の間隔でメカニカルＩＲＩＳをクローズさせて、
有効画素領域においてフォトセンサの暗電流による蓄積
電荷を出力し、これに応じて有効画素領域の黒レベルを
検出することによって、有効画素領域自身の黒レベルで
画像処理を行うことができ、低速シャッタモードで撮像
を行うとき黒レベルのずれによる画質の劣化を防止する
ことができる。また、本発明によれば、有効画素領域の
黒レベル検出を行う間隔を適宜制御することによって、
暗電流の温度特性による有効画素領域の黒レベルの遷移
に追随することができ、常に正しい黒レベルで画像信号
を処理することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像装置の一実施形態を示す構成
図である。

【図２】本発明の撮像装置において、低速シャッタモー
ド動作時の動作タイミングを示すタイミングチャートで
ある。

【図３】本発明の撮像装置において、低速シャッタモー
ド動作時メカニカルＩＲＩＳが閉じているとき、フォト
センサの蓄積電荷を示す図である。

【図４】ＣＣＤイメージセンサの一構成例を示す構成図
である。

【図５】従来の撮像装置における低速シャッタモード時
の動作タイミングを示すタイミングチャートである。

【図６】従来の撮像における低速シャッタモード時のフ
ォトセンサの蓄積電荷を示す図である。

【符号の説明】

１０…メカニカルＩＲＩＳ付きレンズ、２０…ＣＣＤイ
メージセンサ、３０…サンプル／ホールド及びＡＧＣ回
路、４０…Ａ／Ｄ変換器、５０…メモリ、６０…セレク
タ、７０…信号処理回路、８０…Ｄ／Ａ変換器、９０…
黒レベル検出回路、１００…制御信号発生回路、１１０
…タイミング発生回路、１２０…垂直ドライバ、１３０
…レンズドライバ、１４０…マイコン、２００…フォト
センサ、２１０…垂直転送レジスタ、２２０…有効画素
領域、２３０…ＯＰＢ領域、２４０…水平転送レジス
タ、２５０…出力アンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA10 FA06 GA10 GB09 5C022 AB12 AB17 AB68 AC42 5C024 CX52 EX34 GY01 GZ36 HX13 HX18 HX23 HX58

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体からの入射光に応じた画像信号を出
   力する撮像装置であって、 上記入射光に応じて発生した電荷を蓄積し、蓄積電荷に
   応じた画像信号を出力する光センサと、 上記入射光を通過または遮断する光遮蔽手段と、 所定の時間において上記光遮蔽手段を上記入射光を遮断
   する遮蔽状態に制御し、当該遮蔽状態において、上記光
   センサによって出力される画像信号に応じて、上記光セ
   ンサの黒レベルを検出し、当該黒レベルに応じて撮像し
   た画像信号を処理する制御手段と、 上記光センサから出力される上記画像信号を記憶し、上
   記光遮蔽手段が上記遮蔽状態にあるとき、記憶された画
   像信号を出力するメモリとを有する撮像装置。
2. 【請求項２】上記制御手段は、所定の時間間隔で上記光
   遮蔽手段を上記遮蔽状態に制御する請求項１記載の撮像
   装置。
3. 【請求項３】上記メモリは、上記光センサから出力され
   る上記画像信号をディジタル化した画像データを記憶す
   る請求項１記載の撮像装置。
4. 【請求項４】上記メモリは、少なくとも一フィールド分
   の上記画像データを記憶する容量を有する請求項１記載
   の撮像装置。
5. 【請求項５】上記光遮蔽手段は、メカニカルＩＲＩＳに
   よって構成されている請求項１記載の撮像装置。
6. 【請求項６】上記光センサから出力される上記画像信号
   をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段を有する請
   求項１記載の撮像装置。
7. 【請求項７】上記Ａ／Ｄ変換手段の出力と、上記メモリ
   から読み出した上記画像データの何れかを選択する選択
   手段を有し、 上記光遮蔽手段が上記遮蔽状態にあるとき、上記選択手
   段は上記メモリから読み出した上記画像データを選択す
   る請求項６記載の撮像装置。
8. 【請求項８】被写体からの入射光に応じて発生した電荷
   を光センサによって蓄積し、蓄積電荷に応じた画像信号
   を出力するステップと、 上記入射光を通過または遮断する光遮蔽手段を所定の時
   間において遮蔽状態に制御し、当該遮蔽状態において、
   上記光センサによって出力される画像信号に応じて、上
   記光センサの黒レベルを検出するステップと、 上記光センサから出力される上記画像信号を記憶し、上
   記光遮蔽手段が上記遮蔽状態にあるとき、記憶された画
   像信号を出力するステップとを有する撮像方法。
9. 【請求項９】上記光センサは、複数フィールドの蓄積時
   間にわたって上記入射光に応じた電荷を蓄積する請求項
   ８記載の撮像方法。
10. 【請求項１０】上記光遮蔽手段が所定の時間間隔で上記
    入射光を遮断する上記遮蔽状態に制御される請求項８記
    載の撮像方法。