JP2004023615A - 撮像装置、撮像方法及びそれらを備える携帯端末装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型で、構成の容易なフリッカ雑音を除去可能な撮像装置、撮像方法及びそれらを具備した携帯端末装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、フレームレートを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓになるように調整することで撮像された映像からフリッカ雑音を除去する。そのために、撮像装置は、水平転送クロックの周波数ｆｃｌｋ、水平画素カウント数Ｎｈ１や垂直ラインカウント数Ｎｖを調整する。さらに、１フレームレートの長さを調整するための端数カウントを設けることにより調整を行う。また、携帯端末装置に、当該撮像装置を組み込む。
【選択図】 図３
【解決手段】撮像装置は、フレームレートを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓになるように調整することで撮像された映像からフリッカ雑音を除去する。そのために、撮像装置は、水平転送クロックの周波数ｆｃｌｋ、水平画素カウント数Ｎｈ１や垂直ラインカウント数Ｎｖを調整する。さらに、１フレームレートの長さを調整するための端数カウントを設けることにより調整を行う。また、携帯端末装置に、当該撮像装置を組み込む。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像装置のフリッカ補正に係る発明であって、特に、情報機器又は携帯電話等の携帯端末との組み合わせにおいて好適な小型の撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、交流電源によって点灯された照明の下で被写体を撮像すると、その撮像の映像信号にはフリッカ雑音が含まれる。従来、このフリッカ雑音を補正する方法として、例えば特開昭５２−１２２０３９に示されている。この方法では、まず、フリッカ雑音の逆位相となる波形を撮像装置の垂直変更周波数と交流電源周波数から同期合成する。次に、その波形をフリッカ雑音が含まれている映像信号に重畳する。これにより、映像信号に含まれるフリッカ雑音を除去することができる。
【０００３】
また、フリッカ雑音を除去する回路を含む撮像装置として、例えば特開平６−３８０７８に示されている。この撮像装置では、まず、撮像素子（以下、ＣＣＤ素子ともいう。）の出力映像信号の信号レベル値とＣＣＤ素子が適正露出時間で撮影した場合の信号レベル値とを比較して、露出時間の差を求める。次に、撮像装置で採用している垂直走査周期と被写体の照明光の強度変化の周期との違いによって生じるフリッカ雑音の周期の１周期前の適正露出時間のデータと、露出時間の差のデータとを演算してＣＣＤ素子の新たな露出時間値を定める。そして、撮像装置は、この新たな露出時間値を実現するために駆動タイミングのデータを求める。一方、撮像装置は、別に発振器を設け、この発振器により発振される一定周期のパルスをカウンタで計数する。次に、撮像装置は、このカウンタで計数された計数値と駆動タイミングのデータとを比較器で比較することにより一致する時点を検出する。そして、撮像装置は、比較器によって検出された一致点から垂直帰線期間内に設定されている電荷読出駆動の時点までの期間、ＣＣＤ素子を被写体の光学像情報により露光させる。これにより、撮像装置は、出力映像信号に生じるフリッカ雑音を除去する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記に述べたフリッカ雑音を補正する方法では、フリッカ雑音の逆位相となる波形を同期合成するため、交流電源周波数を検出する必要があった。そのため、この方法を利用する撮像装置では、必ず交流電源周波数を検出する装置を設ける必要があり、撮像装置の構成を複雑化、大型化するという問題があった。
【０００５】
また、上記に述べたフリッカ雑音を除去する回路を含む撮像装置では、ＣＣＤ素子の出力映像信号の信号レベル値と適正露出時間で撮影した場合の信号レベル値とを比較して、露出時間の差を求める等の複雑な処理を行う必要があった。そのため、この撮像装置では、フリッカ雑音を除去するための処理時間が必要となる問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、小型で、構成の容易なフリッカ雑音を除去可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、小型で、構成の容易なフリッカ雑音を除去可能な撮像装置、撮像方法及びそれらを備える携帯端末装置を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る解決手段は、１垂直周期の長さが変更可能な撮像装置の撮像方法であって、１垂直周期の長さが２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓになるように調整する。
【０００９】
本発明の請求項２に係る解決手段は、前記請求項１記載の撮像装置の撮像方法であって、システム周波数が変化する場合であっても、前記１垂直周期の長さが２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓになるように調整する。
【００１０】
本発明の請求項３に係る解決手段は、撮像装置を備え、無線通信機能を有する携帯端末装置であって、前記撮像装置が、請求項１又は請求項２に記載の撮像方法を実行する。
【００１１】
本発明の請求項４に係る解決手段は、被写体の画像を与える入射光を光電変換して電荷を取り出す撮像素子と、撮像素子に蓄積された電荷を垂直方向に転送するタイミングである第１カウントを生成する垂直ラインカウンタと、撮像素子に蓄積された電荷を水平方向に転送するタイミングである第２カウントを生成する水平画素カウンタと、第１カウント及び第２カウントに基づき撮像素子に蓄積された電荷を転送するための制御信号を出力する駆動部とを備え、垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタは、１垂直周期の長さを調整するための端数カウントを生成する。
【００１２】
本発明の請求項５に係る解決手段は、請求項４記載の撮像装置であって、水平画素カウンタは、垂直ラインカウンタが生成した端数カウント時に、カウントを初期化するための閾値を変化させることにより、端数カウントのカウント数を調整する。
【００１３】
本発明の請求項６に係る解決手段は、請求項４記載の撮像装置であって、垂直ラインカウンタは、端数カウントを生成せず、水平画素カウンタは、カウントを初期化するための閾値を変化させることにより、端数カウントを生成し、端数カウントのカウント数を調整する。
【００１４】
本発明の請求項７に係る解決手段は、請求項４乃至請求項６のいずれかに撮像装置であって、垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタは、１垂直周期の長さが２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓとなるように端数カウントを調整する。
【００１５】
本発明の請求項８に係る解決手段は、請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の撮像装置であって、駆動部は、端数カウント時に電荷を転送するための制御信号を出力しない。
【００１６】
本発明の請求項９に係る解決手段は、請求項４乃至請求項８のいずれかに記載の撮像装置であって、撮像装置は、撮像素子に電荷が蓄積される電荷蓄積時間を任意に制御するための電子シャッタをさらに備える。
【００１７】
本発明の請求項１０に係る解決手段は、請求項４乃至請求項９のいずれかに記載の撮像装置と、システム周波数の変更要求を撮像装置に出力するメインシステム制御部と、撮像装置が出力する撮像信号を受信し、撮像信号に対して所定の信号処理を行うメイン信号部とを備え、撮像装置は、メインシステム制御部からのシステム周波数の変更要求により第１カウントのカウント数，第２カウントのカウント数，端数カウントのカウント数を再設定する。
【００１８】
本発明の請求項１１に係る解決手段は、請求項１０記載の携帯端末装置であって、携帯端末装置は、無線通信機能をさらに備える。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１に本実施の形態に係る撮像素子及びタイミング生成部の構成概略図を示す。ここで、フォトダイオード（ＰＤ）１は、被写体の画像を与える入射光を光電変換して蓄積電荷として取り出すものであり、１水平ラインに沿って配列した複数の画素に該当する。そして、この蓄積電荷は、垂直ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）２に読み出され、垂直方向に転送される。垂直転送された蓄積電荷は、さらに水平ＣＣＤ（ＨＣＣＤ）３により水平方向に転送される。そして、水平転送された蓄積電荷は、ＣＣＤ出力４として出力される。
【００２１】
蓄積電荷がフォトダイオード１からＣＣＤ出力４として出力されるまでの転送のタイミングを制御しているのがタイミング生成部５である。このタイミング生成部５は、主に垂直ラインカウンタ６、水平画素カウンタ７、垂直ライン駆動部８及び水平画素駆動部９から構成されている。垂直ラインカウンタ６は、蓄積電荷を垂直方向に転送するタイミングである垂直ラインカウント（第１カウント）を生成している。水平画素カウンタ７は、蓄積電荷を水平方向に転送するタイミングである水平画素カウント（第２カウント）を生成している。垂直ライン駆動部８は、垂直ラインカウンタ６及び水平画素カウンタ７で生成された垂直ラインカウント及び水平画素カウントに基づいて、垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）２を駆動するための垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４を生成している。水平画素駆動部９は、垂直ラインカウンタ６及び水平画素カウンタ７で生成された垂直ラインカウント及び水平画素カウントに基づいて、水平ＣＣＤ３を駆動するための水平転送クロックφＨ１〜φＨ２を生成している。本実施の形態の撮像装置は、上記の撮像素子が含まれている。
【００２２】
次に、被写体の照明に蛍光灯を用いた場合、蛍光灯は一般的に商用電源で交流点灯されているので、その発光強度は交流周波数の２倍の周期で変動している。そのため、被写体を蛍光灯照明下で撮像するとちらつきが生じる。これが、フリッカ雑音である。例えば、商用電源の周波数が５０Ｈｚ（１／５０秒）である場合、フリッカ雑音の周波数は商用電源の周波数の２倍の１００Ｈｚ（１／１００秒）である。
【００２３】
図２に照明の光強度変化及び撮像装置の蓄積電荷変化の概念図を示す。ここで、横軸は時間（秒）、縦軸は照明の光強度及び電荷の蓄積量を示す。また、図２（ａ）は商用電源の周波数が５０Ｈｚ（１／５０秒）である場合を示し、図２（ｂ）は商用電源の周波数が６０Ｈｚ（１／６０秒）である場合を示す。
【００２４】
まず、商用電源の周波数が５０Ｈｚ（１／５０秒）である場合を考えると、図２（ａ）に示すように１００Ｈｚ（１／１００秒）の周波数で照明の光強度が変化している。一方、撮像装置は、１垂直周期（以下、フレームレートともいう。）の間電荷を蓄積して垂直ＣＣＤ２に出力する。そのため、１フレームレート内の含まれる照明の光強度変化のピーク数がフレームレート毎に異なると、蓄積される電荷量が変動する。その結果、撮像された映像にフリッカ雑音が重畳することになる。そこで、フリッカ雑音を除去するためには、１フレームレート内の含まれる照明の光強度変化のピーク数をフレームレート毎に等しくなるように、１フレームレートの長さを調整する。ここで、フレームレートの長さを２０ｆｐｓ（ｆｒａｍｅ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）とすると、図２（ａ）に示すようにＡ期間に含まれる照明の光強度変化のピーク数は５個、Ｂ期間に含まれる照明の光強度変化のピーク数は５個となる。従って、フレームレートの長さが２０ｆｐｓ（１／２０秒）であれば、Ａ期間とＢ期間に含まれる蓄積電荷量は同じとなり、撮像された映像からフリッカ雑音を除去できる。
【００２５】
また、図２（ｂ）に示すように商用電源の周波数が６０Ｈｚ（１／６０秒）である場合、１２０Ｈｚ（１／１２０秒）の周波数で照明の光強度が変化している。この場合も、フレームレートの長さを２０ｆｐｓ（１／２０秒）とすると、図２（ｂ）に示すようにＡ期間に含まれる照明の光強度変化のピーク数は６個、Ｂ期間に含まれる照明の光強度変化のピーク数は６個となる。従って、フレームレートの長さが２０ｆｐｓ（１／２０秒）であれば、Ａ期間とＢ期間に含まれる蓄積電荷量は同じとなり、撮像された映像からフリッカ雑音を除去できる。
【００２６】
よって、撮像装置は、フレームレートの長さが２０ｆｐｓであればＡ期間及びＢ期間以外の任意の期間でもその期間内に蓄積される電荷量は同じになり、撮像された映像からフリッカ雑音を除去できる。さらに、撮像装置は、２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓとした場合でも、２０ｆｐｓの場合と同様に蓄積される電荷量は同じになり、撮像された映像からフリッカ雑音を除去できる。
【００２７】
ここで、システム周波数の１つである水平転送クロックの周波数をｆｃｌｋ、水平画素カウント数をＮｈ１、垂直ラインカウント数をＮｖとすると、フレームレート（Ｆｔ）は、Ｆｔ＝ｆｃｌｋ／（Ｎｈ１×Ｎｖ）の関係を満たしている。なお、水平画素カウント数は、水平画素カウントのカウント数で、水平有効画素数と水平オプティカルブラック画素数（以下、水平ＯＢ画素数という。）と水平ブランキング数との合計で求まる。垂直ラインカウント数とは、垂直ラインカウントのカウント数で、垂直有効画素数と垂直オプティカルブラック画素数（以下、垂直ＯＢ画素数という。）と垂直ブランキング数との合計で求まる。
【００２８】
本実施の形態の撮像装置は、フレームレートの長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓになるように調整することで撮像された映像からフリッカ雑音を除去する。そのためには、水平転送クロックの周波数ｆｃｌｋ、水平画素カウント数Ｎｈ１や垂直ラインカウント数Ｎｖを調整することが考えられる。たとえ、水平転送クロックの周波数ｆｃｌｋが変化しても、他のパラメータを制御することにより、フレームレートの長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓに維持することが可能である。
【００２９】
また、撮像状態の照度が暗く変化した場合、撮像装置では、蓄積電荷を増やしてＳＮ比を上げようとする。そのため、撮像装置はフレームレートを小さくして対策をしている。実際、撮像装置では、室内で撮像するときと野外で撮像するときとで、撮像状態の照度が変化する。これによるフレームレートの変化を２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓになるように調整することで撮像された映像からフリッカ雑音を除去することができる。
【００３０】
さらに、１フレームレートの長さを柔軟に調整するために、これらのパラメータ以外に１フレームレートの長さを調整するための端数カウントを設けることも考えられる。この端数カウントは、垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタがカウントを生成し、この端数カウントのカウント数を変化させることにより１フレームレートの長さを調整することができる。以下に、この端数カウントを用いたフレームレートの調整について説明する。
【００３１】
図３に、端数カウントを含む垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタのカウントの模式図を示す。垂直ラインカウンタ６の垂直ラインカウントＣｖ（以下、カウントＣｖともいう。）が０のとき、水平画素カウンタ７の水平画素カウントＣｈ（以下、カウントＣｈともいう。）は１から水平画素カウント数Ｎｈ０までカウントする。カウントＣｈが水平画素カウント数Ｎｈ０までカウントするとカウントＣｖは１繰り上がり、カウントＣｈは１に戻る。そして、カウントＣｖが１となり、水平画素カウンタ７のカウントＣｈは１から水平画素カウント数Ｎｈ１までカウントする。また、カウントＣｈがＮｈ１までカウントするとカウントＣｖは１繰り上がり、カウントＣｈは１に戻る。そして、カウントＣｖが２となり、水平画素カウンタ７のカウントＣｈは１から水平画素カウント数Ｎｈ１までカウントする。
【００３２】
以後、同様にカウントＣｖが垂直ラインカウント数Ｎｖになるまで繰り返され、カウントＣｖがＮｖ、カウントＣｈがＮｈ１までカウントするとカウントＣｖは０、カウントＣｈは１に戻る。なお、水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖ１は、水平画素カウント及び垂直ラインカウントのカウント数、水平画素カウント数Ｎｈ０は、端数カウントのカウント数でもあるが、カウントを初期化するための閾値でもある。また、ここで１フレームレートとは、カウントＣｖが０、カウントＣｈが１からカウントＣｖがＮｖ、カウントＣｈがＮｈ１までの期間をいう。
【００３３】
ここで、端数カウント１０は、カウントＣｖが０でカウントＣｈが１から水平画素カウント数Ｎｈ０までのカウントをいう。この端数カウント１０は、１フレームレートの長さを調整するために設けられている。また、端数カウント１０の時以外のカウントＣｈの閾値である水平画素カウント数Ｎｈ１は、水平有効画素数と水平ＯＢ画素数と水平ブランキング数との合計で定められる。しかし、端数カウント１０の時のカウントＣｈの閾値である水平画素カウント数Ｎｈ０は、１フレームレートの長さを調整するために定められる。従って、本実施の形態では、１フレームレート内に端数カウント１０を設け、端数カウント１０の時のカウントＣｈの閾値である水平画素カウント数Ｎｈ０を変化させることによってフリッカ雑音を除去できる１フレームレートの長さを調整している。これにより、撮像対象物を撮像するための条件（例えば、商用電源の周波数）やシステム周波数（例えば、水平転送クロックの周波数）が逐次変化する場合にも、水平画素カウント数Ｎｈ０を変化させることでフリッカ雑音を除去できる。本実施の形態の撮像装置では、水平画素カウント数Ｎｈ０を調整して１フレームレートの長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓにしている。
【００３４】
本実施の形態の撮像装置では、垂直ラインカウント数を１つ増やして端数カウント１０を設けたため、フレームレート（Ｆｔ）は、Ｆｔ＝ｆｃｌｋ／（Ｎｈ１×Ｎｖ＋Ｎｈ０×１）の関係となる。これにより、本実施の形態の撮像装置は、任意の水平転送クロック周波数、任意の水平及び垂直の有効画素数並びに水平及び垂直のＯＢ画素数の場合でも、端数カウントのカウント数を変化、調整することでフリッカ雑音を除去することができる。また、本実施の形態の撮像装置は小型で、容易に構成することができる。
【００３５】
なお、上記で説明した本実施の形態の撮像装置では、端数カウント１０が垂直ラインカウントＣｖ＝０の１つだけに設けられている。しかし、端数カウント１０は、垂直ラインカウントＣｖ＝０の１つだけに限られず、複数設けても良い。例えば、端数カウント１０を垂直ラインカウントＣｖ＝−１，Ｃｖ＝０の２つ設け、それぞれの端数カウント１０のカウント数である水平画素カウント数に、Ｎｈ０の１／２の水平画素カウント数を割り当てることが考えられる。また、上記で説明した本実施の形態の撮像装置では、端数カウント１０をフレームレートの先頭に設けているが、これに限られず１フレームレートの途中や最後であっても良い。
【００３６】
さらに、上記で説明した本実施の形態の撮像装置では、垂直ラインカウンタ６及び水平画素カウンタ７のカウンタがアップカウンタであるとして説明してきた。しかし、これらのカウンタが、ダウンカウンタやグレーコードカウンタでも良い。また、カウンタのステップ数並びに水平転送クロック及び垂直転送クロックのトリガーポイントの極性は任意に設定することができる。
【００３７】
（変形例）
本実施の形態の変形例を以下に示す。
【００３８】
上記の実施の形態では、図３に示すように垂直ラインカウント数を増やすことにより、端数カウント１０を設けている。しかし、必ずしも垂直ラインカウント数を増やす必要はなく、水平画素カウント数を増やすだけでも端数カウント１０を設けることが可能である。その方法について以下で説明する。
【００３９】
図４に変形例の垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタのカウントの模式図を示す。まず、垂直ラインカウンタ６のカウントＣｖが１のとき、水平画素カウンタ７のカウントＣｈは１からカウント数Ｎｈ２までカウントする。カウントＣｈがカウントＮｈ２までカウントするとカウントＣｖは１繰り上がり、カウントＣｈは１に戻る。そして、カウントＣｖが２となり、水平画素カウンタ７のカウントＣｈは１から水平画素カウント数Ｎｈ１までカウントする。また、カウントＣｈがＮｈ１までカウントするとカウントＣｖは１繰り上がり、カウントＣｈは１に戻る。そして、カウントＣｖが３となり、水平画素カウンタ７のカウントＣｈは１からＮｈ１までカウントする。以後同様にカウントＣｖが垂直ラインカウントＮｖになるまで繰り返され、カウントＣｖがＮｖ、カウントＣｈがＮｈ１までカウントするとカウントＣｖ及びカウントＣｈはともに１に戻る。なお、１フレームレートは、カウントＣｖが１、カウントＣｈが１からカウントＣｖがＮｖ、カウントＣｈがＮｈ１までの期間をいう。
【００４０】
ここで、端数カウント１０は、カウントＣｖが１でカウントＣｈがＮｈ１＋１からカウント数Ｎｈ２までのカウントをいう。また、端数カウント１０の時以外のカウントＣｈの閾値である水平画素カウント数Ｎｈ１は、水平有効画素数と水平ＯＢ画素数と水平ブランキング数との合計で定められる。しかし、端数カウント１０の時のカウントＣｈの閾値である水平画素カウント数Ｎｈ２は、１フレームレートの長さを調整するために定められる。従って、本実施の形態では、１フレームレート内に端数カウント１０を設け、端数カウント１０の時のカウントＣｈの閾値である水平画素カウント数Ｎｈ２を変化させることによってフリッカ雑音を除去できる１フレームレートの長さを調整している。これにより、撮像対象物を撮像するための条件（例えば、商用電源の周波数）やシステム周波数（例えば、水平転送クロックの周波数）が逐次変化する場合にも、水平画素カウント数Ｎｈ２を変化させることでフリッカ雑音を除去できる。本実施の形態の撮像装置では、端数カウント１０の水平画素カウント数Ｎｈ２を調整して１フレームレートの長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓにすることができる。
【００４１】
本変形例の撮像装置では、水平画素カウントのみに端数カウント１０を設けたため、フレームレート（Ｆｔ）は、Ｆｔ＝ｆｃｌｋ／（Ｎｈ１×（Ｎｖ−１）＋Ｎｈ２×１）の関係となる。これにより、本変形例の撮像装置は、任意の水平転送クロック周波数、任意の水平及び垂直の有効画素数並びに水平及び垂直のＯＢ画素数の場合でも、端数カウントを調整することでフリッカ雑音を除去することができる。また、本変形例の撮像装置も小型で、容易に構成することができる。
【００４２】
なお、上記で説明した本変形例の撮像装置では、端数カウント１０が垂直ラインカウントＣｖ＝１の１つだけに設けられている。しかし、端数カウント１０は、垂直ラインカウントＣｖ＝１の１つだけに限られず、複数設けても良い。例えば、端数カウント１０を垂直ラインカウントＣｖ＝１，Ｃｖ＝２の２つ設け、それぞれの端数カウント１０のカウント数である水平画素カウント数に、（Ｎｈ２−Ｎｈ１）の１／２のカウンタ数を割り当てることが考えられる。
【００４３】
（実施の形態２）
図５に本実施の形態の撮像装置の構成概略図を示す。ここで、撮像素子１１は、図１に示したようにフォトダイオード１、垂直ＣＣＤ２及び水平ＣＣＤ３により構成されている。そして、撮像素子１１は、タイミング生成部５から垂直転送クロックφＶｎ、水平転送クロックφＨｍが供給され蓄積電荷を転送する。撮像システム制御部１２は、タイミング生成部５にシステム周波数（以下、転送クロックともいう。）を供給することや外部へ同期信号を供給して撮像装置全体のタイミングを制御している。撮像信号制御部１３は、撮像システム制御部１２の制御信号により撮像素子１１のＣＣＤ出力から映像信号として取り出している。
【００４４】
図６に本実施の形態の撮像装置のタイミングチャートを示す。ここで、水平有効画素数は８００、水平ＯＢ画素数＋水平ブランキング数は１０、垂直有効画素数は６００、垂直ＯＢ画素数は１０、垂直ブランキング数は７、水平転送クロックの周波数は５ＭＨｚとした場合について考える。
【００４５】
まず、図６中の垂直カウントは、１フレームレートの垂直ラインカウンタ６のカウントＣｖを示している。ここで、Ｃｖ＝０の期間は、端数カウント１０を示し、Ｃｖ＝２の期間は、フォトダイオード１から垂直ＣＣＤ２へ蓄積電荷の読み出し期間を示している。また、ＶＢ Ｆ１は、前段の１番目のブランキングが選択されている期間を、ＯＢ Ｆ１は、前段の１番目のオプティカルブラック（ＯＢ）が選択されている期間を、ＤＴ１は、１番目の有効画素が選択されている期間を、ＯＢ Ｂ１は、後段の１番目のオプティカルブラック（ＯＢ）が選択されている期間を、ＶＢ Ｂ１は、後段の１番目のブランキングが選択されている期間をそれぞれ示している。
【００４６】
垂直同期信号ＶＤ及び水平同期信号ＨＤは、撮像装置の垂直及び水平方向に入力される信号の同期タイミングを示している。また、垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４は、撮像素子１１に蓄積された電荷を転送するための制御信号であり、水平転送クロックφＨ１〜φＨ２は、垂直方向に転送されて電荷を水平方向に転送するための制御信号である。ブランキングＰＢＬＫは、有効画素からの信号がある期間を示すための信号パルスである。
【００４７】
ここで、本実施の形態の撮像装置では、端数カウント１０の期間（Ｃｖ＝０）の垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４及び水平転送クロックφＨ１〜φＨ２の制御信号が出力されていない。これにより、撮像装置は、端数カウント１０以外の期間（Ｃｖ＞０）において垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４及び水平転送クロックφＨ１〜φＨ２の制御信号を周期的に出力するだけで良く、端数カウント１０の期間（Ｃｖ＝０）のため特殊な制御信号を供給する必要がなくなる。また、垂直ラインカウンタ６のカウントＣｖの値に応じて、垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４及び水平転送クロックφＨ１〜φＨ２の出力制御信号を切り替えることが可能になり、端数カウント１０の期間内の処理を独立に行うことが可能となる。
【００４８】
なお、上記の設定より、本実施の形態の撮像装置は、垂直ラインカウント数Ｎｖが６１７、水平画素カウント数Ｎｈ１が８１０、水平転送クロックの周波数ｆｃｌｋが５ＭＨｚとなる。そして、端数カウント１０の期間内（Ｃｖ＝０）の水平画素カウント数Ｎｈ０を２３０とすると、フレームレートは、実施の形態１で示したＦｔ＝ｆｃｌｋ／（Ｎｈ１×Ｎｖ＋Ｎｈ０×１）の関係より、Ｆｔ＝５×１０６／（８１０×６１７＋２３０×１）＝１０ｆｐｓとなる。つまり、本実施の形態では、フリッカ雑音を除去し、かつ、有効画素数８００×６００の撮像素子１１をフレームレート１０ｆｐｓで駆動するすることが可能な撮像装置を得ることができる。
【００４９】
さらに、Ｃｖ＝２の読み出し期間に水平転送クロックのφＨ１〜φＨ２を停止させることにより読み出しパルスによるノイズの影響を転送電荷から取り除くことも可能になる。また、Ｃｖ＝０の期間に水平転送クロックのφＨ１〜φＨ２を停止させる構成について述べたが、停止させない構成でも良く、この場合、転送クロックを区別することなく常時動作させるだけで良いため、簡単なシステム構成が可能となる。
【００５０】
（実施の形態３）
上記の実施の形態では、端数カウントのカウント数を変化、調整することでフリッカ雑音を除去することが可能な撮像装置を示した。本実施の形態においては、上記の実施の形態の撮像装置に加えて電子シャッタを用いた高速シャッタ機能を搭載した撮像装置を示す。
【００５１】
図７に照明の光強度変化、電子シャッタのＳＵＢパルス及び撮像装置の蓄積電荷変化の概念図を示す。ここで、横軸は時間（秒）、縦軸は照明の光強度、ＳＵＢパルスの強度及び電荷の蓄積量を示す。図２でも説明したように、商用電源の周波数の２倍の周波数で照明の光強度が変化している。本実施の形態の撮像装置は、電荷読み出しタイミングａから撮像素子１１のフォトダイオード１に電荷が蓄積され、電子シャッタのＳＵＢパルスが印加されると、それまでに蓄積した電荷を放出する。その後、再び撮像素子１１のフォトダイオード１に電荷が蓄積されるが、電子シャッタのＳＵＢパルスが印加されると、それまでに蓄積した電荷を放出する。
【００５２】
本実施の形態の撮像装置では、電子シャッタのＳＵＢパルスが印加することにより蓄積した電荷を放出し、１フレームレート内で蓄積される電荷の期間を制御している。最後に電子シャッタのＳＵＢパルスが印加されたときから次の電荷読み出しタイミングｂまでに撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積された電荷が、１フレームレートの期間に映像信号として撮像装置に蓄積される電荷となる。
【００５３】
なお、本実施の形態の撮像装置では、端数カウントのカウント数を変化させ、１フレームレート内に同数の電子シャッタのＳＵＢパルスを印可している。そのため、１フレームレートの期間に映像信号として撮像装置に蓄積される電荷は、フレームレート毎に等しくなる。図７に示したＡ期間とＢ期間は、同じ電荷量が蓄積される。
【００５４】
図８に本実施の形態の撮像装置のタイミングチャートを示す。ここで、図８中の垂直カウントは、上記の実施の形態で示したように１フレームレートの垂直ラインカウンタ６のカウントＣｖを示している。Ｃｖ＝０の期間は、端数カウント１０を示し、Ｃｖ＝２の期間は、フォトダイオード１から垂直ＣＣＤ２へ蓄積電荷の読み出し期間を示している。ＶＢ Ｆ１は、前段の１番目のブランキングが選択されている期間を、ＯＢ Ｆ１は、前段の１番目のオプティカルブラック（ＯＢ）が選択されている期間を、ＤＴ１は、１番目の有効画素が選択されている期間を、ＯＢ Ｂ１は、後段の１番目のオプティカルブラック（ＯＢ）が選択されている期間を、ＶＢ Ｂ１は、後段の１番目のブランキングが選択されている期間をそれぞれ示している。
【００５５】
垂直同期信号ＶＤ及び水平同期信号ＨＤは、撮像装置の垂直及び水平方向に入力される信号の同期タイミングを示している。また、垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４は、撮像素子１１に蓄積された電荷を転送するための制御信号であり、水平転送クロックφＨ１〜φＨ２は、垂直方向に転送されて電荷を水平方向に転送するための制御信号である。電子シャッタクロックＳＵＢは、撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積されて電荷を放出させる電子シャッタのＳＵＢパルスである。ブランキングＰＢＬＫは、有効画素からの信号がある期間を示すための信号パルスである。
【００５６】
本実施の形態の撮像装置は、図８に示すように、蓄積電荷の読み出し期間Ｃｖ＝２以降の垂直カウント毎に電子シャッタのＳＵＢパルスを供給する。本実施の形態の撮像装置は、この供給するパルスの数を制御することにより、電荷が撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積される期間を制御することができる。つまり、この供給するパルスの数を多くすれば、電荷が撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積される期間は短くなり、逆に、この供給するパルスの数を少なくすれば、電荷が撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積される期間は長くなる。
【００５７】
ここで、電荷が撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積される期間は、撮像装置におけるシャッタスピードである。本実施の形態の撮像装置のように電子シャッタのＳＵＢパルスを供給することにより、撮像装置のシャッタスピードを変化させることができる。なお、本実施の形態の撮像装置も、上記の実施の形態で示した端数カウントのカウント数の変化、調整を行っているため、フリッカ雑音を除去することが可能な撮像装置でもある。
【００５８】
（変形例）
上記の実施の形態３で示した撮像装置では、フォトダイオード１から垂直ＣＣＤ２へ蓄積電荷の読み出し期間Ｃｖ＝２以降の垂直カウント毎に電子シャッタクロックＳＵＢのパルスを供給している。そのため、電荷が撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積される期間は、垂直カウントの期間より短い期間にすることはできない。つまり、実施の形態３で示した撮像装置では、垂直カウントの期間より短いシャッタスピードにすることはできなかった。
【００５９】
そこで、本変形例では、垂直カウントの期間より短い超高速シャッタスピードを可能にする。図９に本実施の形態の撮像装置のタイミングチャートを示す。ここで、垂直カウントは、上記の実施の形態で示したように１フレームレートの垂直ラインカウンタ６のカウントＣｖを示している。ここで、Ｃｖ＝０の期間は、端数カウント１０を示し、Ｃｖ＝２の期間は、フォトダイオード１から垂直ＣＣＤ２へ蓄積電荷の読み出し期間を示している。
【００６０】
垂直同期信号ＶＤ及び水平同期信号ＨＤは、撮像装置の垂直及び水平方向に入力される信号の同期タイミングを示している。また、垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４は、撮像素子１１に蓄積された電荷を転送するための制御信号であり、水平転送クロックφＨ１〜φＨ２は、垂直方向に転送されて電荷を水平方向に転送するための制御信号である。電子シャッタクロックＳＵＢは、撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積されて電荷を放出させる電子シャッタのＳＵＢパルスである。ブランキングＰＢＬＫは、有効画素からの信号がある期間を示すための信号パルスである。
【００６１】
ここで、本変形例と実施の形態３との違いは、電子シャッタのＳＵＢパルスが、垂直カウントのＣｖ＝１の期間に存在する点である。本変形例では、Ｃｖ＝１期間の最後の電子シャッタのＳＵＢパルスから蓄積電荷の読み出し期間Ｃｖ＝２までの間が、撮像素子１１のフォトダイオード１に電荷が蓄積される期間となる。つまり、この期間が本変形例でのシャッタスピードとなる。これにより、本変形例の撮像装置では、シャッタスピードを１／垂直ライン数より小さくすることが可能になる。なお、本実施の形態の撮像装置も、上記の実施の形態で示した端数カウントのカウント数の変化、調整を行っているため、フリッカ雑音を除去することが可能な撮像装置でもある。
【００６２】
（実施の形態４）
本実施の形態は、実施の形態１（その変形例を含む）乃至実施の形態３（その変形例を含む）の撮像装置を具備する、端末装置（例えばＰＤＡ）又は無線通信機能を有する携帯端末装置（例えば携帯電話）に、関している。以下では、便宜上、実施の形態１を、携帯端末装置に適用した一例について、説明をする。
【００６３】
図１０は、携帯端末装置を用いたシステムの構成例を示すブロック図である。図１０中に、図５に示す撮像装置の構成要素と同じものには、同一の参照符号が付けられており、新たな構成要素は、メインシステム制御部１４、メイン信号処理部１５、表示装置１６、記憶装置１７である。ここで、メインシステム制御部１４は、撮像システム制御部１２を制御し、メイン信号処理部１５での信号処理を制御する。メイン信号処理部１５は、撮像信号処理部１３からの映像信号を表示装置１６に表示できるように映像データに処理する。記憶装置１７は、メイン信号処理部１５からの映像データをメモリーへ記録する。
【００６４】
撮像素子の撮像システム制御部１２にシステム周波数（以下、転送クロックともいう。）の変更要求がある場合、携帯端末装置のメインシステム制御部１４は、水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖ、端数カウントのカウント数である水平画素カウント数Ｎｈ０などの設定を変更する手順を統一している。これにより、撮像装置の設定手順が同じであれば、任意の通信機能を有する携帯端末装置等は、フリッカ雑音を除去できる実施の形態１の撮像装置を組み込むことができる。また、通信機能を有する携帯端末装置内で転送クロックが切り替わるような場合においても、携帯端末装置のメインシステム制御部１４は、周波数毎に水平画素カウント数Ｎｈ０、水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖを設定しておくことでフリッカ雑音のない撮像装置を有する携帯端末装置が可能である。
【００６５】
次に、図１１は、本携帯端末装置における転送クロックが変更された場合の処理を示すフローチャートである。まず、本携帯端末装置の電源が投入されるとメインシステム制御部１４が、撮像システム制御部１２の水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖ、端数カウントのカウント数である水平画素カウント数Ｎｈ０の初期設定をする（ステップ１）。次に、撮像システム制御部１２は、メインシステム制御部１４からの転送クロック変更要求があるまで待ち続ける（ステップＳ２）。
【００６６】
撮像システム制御部１２は、メインシステム制御部１４からの転送クロック変更要求を受けると水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖを再設定する（ステップＳ３）。次に、撮像システム制御部１２は、再設定した水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖに基づいて端数カウントのカウント数である水平画素カウント数Ｎｈ０を再設定する（ステップＳ４）。再設定された水平画素カウント数Ｎｈ０、水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖに基づき垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４及び水平転送クロックφＨ１〜φＨ２生成する。そして、次に撮像システム制御部１２が、メインシステム制御部１４からの転送クロック変更要求があるまで待ち続ける（ステップＳ５）。
【００６７】
以上の動作により、本携帯端末装置が動的にシステム周波数（水平転送クロックの周波数等）を変化させた場合であっても、当該システム周波数（水平転送クロックの周波数等）に応じて動的にフリッカ雑音の除去が可能である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の撮像方法は、１垂直周期の長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓに調整することで、常に、フリッカ雑音を除去することができる効果がある。
【００６９】
本発明の請求項２に記載の撮像方法は、システム周波数が変化しても、１垂直周期の長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓに調整することで、常に、フリッカ雑音を除去することができる効果がある。
【００７０】
本発明の請求項３に記載の携帯端末装置は、１垂直周期の長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓに調整する撮像方法実行する撮像装置を具備することで、フリッカ雑音が除去された撮像が可能な携帯端末装置を構成することができる効果がある。
【００７１】
本発明の請求項４に記載の撮像装置は、垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタが１垂直周期の長さを調整するための端数カウントを生成するので、フリッカ雑音を除去することができ、装置も小型で、容易に構成することができる効果がある。
【００７２】
本発明の請求項５に記載の撮像装置は、水平画素カウンタは、カウントを初期化するための閾値を変化させることにより、端数カウントのカウント数を調整することで、商用電源の周波数が変化した場合やシステム周波数（水平転送クロックの周波数等）が変化した場合に、フリッカ雑音を除去することができ、装置も小型化できる効果がある。
【００７３】
本発明の請求項６に記載の撮像装置は、垂直ラインカウンタは、端数カウントを生成せず、水平画素カウンタが、カウントを初期化するための閾値を変化させることにより、端数カウントを生成し、カウント数を調整することで、商用電源の周波数が変化した場合やシステム周波数（水平転送クロックの周波数等）が変化した場合に、フリッカ雑音を除去することができ、装置も小型化できる効果がある。
【００７４】
本発明の請求項７に記載の撮像装置は、垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタは、１垂直周期の長さが２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓとなるように端数カウント時のカウント数を調整することで、商用電源で交流点灯されている蛍光灯下で発生するフリッカ雑音を除去することができ、装置も小型化できる効果がある。
【００７５】
本発明の請求項８に記載の撮像装置は、駆動部は、端数カウント時に電荷を転送するための制御信号を出力しないので、端数カウントの期間内の処理を独立に行うことが可能となる効果がある。
【００７６】
本発明の請求項９に記載の撮像装置は、撮像素子に電荷が蓄積される電荷蓄積時間を任意に制御するための電子シャッタをさらに備えるので、フリッカ雑音を除去することが可能で、かつ、シャッタスピードを変化させることができる効果がある。
【００７７】
本発明の請求項１０に記載の携帯端末装置は、メインシステム制御部からの転送クロックの変更要求により第１カウントのカウント数，第２カウントのカウント数，端数カウントのカウント数を再設定するので、任意の携帯端末装置等に、フリッカ雑音を除去できる撮像装置を組み込むことができる効果がある。
【００７８】
本発明の請求項１１に記載の携帯端末装置は、無線通信機能をさらに備えるので、任意の通信機能を有する携帯端末装置等に、フリッカ雑音を除去できる撮像装置を組み込むことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る撮像素子及びタイミング生成部の構成概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る照明の光強度変化及び撮像装置の蓄積電荷変化の概念図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタのカウントの模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１の変形例に係る垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタのカウントの模式図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る撮像装置の構成概略図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る撮像装置のタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３に係る照明の光強度変化、電子シャッタのＳＵＢパルス及び撮像装置の蓄積電荷変化の概念図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る撮像装置のタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３に係る撮像装置のタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る携帯端末装置を用いたシステムの構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るシステム周波数の変更された場合の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ フォトダイオード、２ 垂直ＣＣＤ、３ 水平ＣＣＤ、４ ＣＣＤ出力、５ タイミング生成部、６ 垂直ラインカウンタ、７ 水平画素カウンタ、８ 垂直ライン駆動部、９ 水平画素駆動部、１０ 端数カウント、１１ 撮像素子、１２ 撮像システム制御部、１３ 撮像信号処理部、１４ メインシステム制御部、１５ メイン信号処理部、１６ 表示装置、１７ 記憶装置。
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像装置のフリッカ補正に係る発明であって、特に、情報機器又は携帯電話等の携帯端末との組み合わせにおいて好適な小型の撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、交流電源によって点灯された照明の下で被写体を撮像すると、その撮像の映像信号にはフリッカ雑音が含まれる。従来、このフリッカ雑音を補正する方法として、例えば特開昭５２−１２２０３９に示されている。この方法では、まず、フリッカ雑音の逆位相となる波形を撮像装置の垂直変更周波数と交流電源周波数から同期合成する。次に、その波形をフリッカ雑音が含まれている映像信号に重畳する。これにより、映像信号に含まれるフリッカ雑音を除去することができる。
【０００３】
また、フリッカ雑音を除去する回路を含む撮像装置として、例えば特開平６−３８０７８に示されている。この撮像装置では、まず、撮像素子（以下、ＣＣＤ素子ともいう。）の出力映像信号の信号レベル値とＣＣＤ素子が適正露出時間で撮影した場合の信号レベル値とを比較して、露出時間の差を求める。次に、撮像装置で採用している垂直走査周期と被写体の照明光の強度変化の周期との違いによって生じるフリッカ雑音の周期の１周期前の適正露出時間のデータと、露出時間の差のデータとを演算してＣＣＤ素子の新たな露出時間値を定める。そして、撮像装置は、この新たな露出時間値を実現するために駆動タイミングのデータを求める。一方、撮像装置は、別に発振器を設け、この発振器により発振される一定周期のパルスをカウンタで計数する。次に、撮像装置は、このカウンタで計数された計数値と駆動タイミングのデータとを比較器で比較することにより一致する時点を検出する。そして、撮像装置は、比較器によって検出された一致点から垂直帰線期間内に設定されている電荷読出駆動の時点までの期間、ＣＣＤ素子を被写体の光学像情報により露光させる。これにより、撮像装置は、出力映像信号に生じるフリッカ雑音を除去する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記に述べたフリッカ雑音を補正する方法では、フリッカ雑音の逆位相となる波形を同期合成するため、交流電源周波数を検出する必要があった。そのため、この方法を利用する撮像装置では、必ず交流電源周波数を検出する装置を設ける必要があり、撮像装置の構成を複雑化、大型化するという問題があった。
【０００５】
また、上記に述べたフリッカ雑音を除去する回路を含む撮像装置では、ＣＣＤ素子の出力映像信号の信号レベル値と適正露出時間で撮影した場合の信号レベル値とを比較して、露出時間の差を求める等の複雑な処理を行う必要があった。そのため、この撮像装置では、フリッカ雑音を除去するための処理時間が必要となる問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、小型で、構成の容易なフリッカ雑音を除去可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、小型で、構成の容易なフリッカ雑音を除去可能な撮像装置、撮像方法及びそれらを備える携帯端末装置を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る解決手段は、１垂直周期の長さが変更可能な撮像装置の撮像方法であって、１垂直周期の長さが２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓになるように調整する。
【０００９】
本発明の請求項２に係る解決手段は、前記請求項１記載の撮像装置の撮像方法であって、システム周波数が変化する場合であっても、前記１垂直周期の長さが２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓになるように調整する。
【００１０】
本発明の請求項３に係る解決手段は、撮像装置を備え、無線通信機能を有する携帯端末装置であって、前記撮像装置が、請求項１又は請求項２に記載の撮像方法を実行する。
【００１１】
本発明の請求項４に係る解決手段は、被写体の画像を与える入射光を光電変換して電荷を取り出す撮像素子と、撮像素子に蓄積された電荷を垂直方向に転送するタイミングである第１カウントを生成する垂直ラインカウンタと、撮像素子に蓄積された電荷を水平方向に転送するタイミングである第２カウントを生成する水平画素カウンタと、第１カウント及び第２カウントに基づき撮像素子に蓄積された電荷を転送するための制御信号を出力する駆動部とを備え、垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタは、１垂直周期の長さを調整するための端数カウントを生成する。
【００１２】
本発明の請求項５に係る解決手段は、請求項４記載の撮像装置であって、水平画素カウンタは、垂直ラインカウンタが生成した端数カウント時に、カウントを初期化するための閾値を変化させることにより、端数カウントのカウント数を調整する。
【００１３】
本発明の請求項６に係る解決手段は、請求項４記載の撮像装置であって、垂直ラインカウンタは、端数カウントを生成せず、水平画素カウンタは、カウントを初期化するための閾値を変化させることにより、端数カウントを生成し、端数カウントのカウント数を調整する。
【００１４】
本発明の請求項７に係る解決手段は、請求項４乃至請求項６のいずれかに撮像装置であって、垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタは、１垂直周期の長さが２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓとなるように端数カウントを調整する。
【００１５】
本発明の請求項８に係る解決手段は、請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の撮像装置であって、駆動部は、端数カウント時に電荷を転送するための制御信号を出力しない。
【００１６】
本発明の請求項９に係る解決手段は、請求項４乃至請求項８のいずれかに記載の撮像装置であって、撮像装置は、撮像素子に電荷が蓄積される電荷蓄積時間を任意に制御するための電子シャッタをさらに備える。
【００１７】
本発明の請求項１０に係る解決手段は、請求項４乃至請求項９のいずれかに記載の撮像装置と、システム周波数の変更要求を撮像装置に出力するメインシステム制御部と、撮像装置が出力する撮像信号を受信し、撮像信号に対して所定の信号処理を行うメイン信号部とを備え、撮像装置は、メインシステム制御部からのシステム周波数の変更要求により第１カウントのカウント数，第２カウントのカウント数，端数カウントのカウント数を再設定する。
【００１８】
本発明の請求項１１に係る解決手段は、請求項１０記載の携帯端末装置であって、携帯端末装置は、無線通信機能をさらに備える。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１に本実施の形態に係る撮像素子及びタイミング生成部の構成概略図を示す。ここで、フォトダイオード（ＰＤ）１は、被写体の画像を与える入射光を光電変換して蓄積電荷として取り出すものであり、１水平ラインに沿って配列した複数の画素に該当する。そして、この蓄積電荷は、垂直ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）２に読み出され、垂直方向に転送される。垂直転送された蓄積電荷は、さらに水平ＣＣＤ（ＨＣＣＤ）３により水平方向に転送される。そして、水平転送された蓄積電荷は、ＣＣＤ出力４として出力される。
【００２１】
蓄積電荷がフォトダイオード１からＣＣＤ出力４として出力されるまでの転送のタイミングを制御しているのがタイミング生成部５である。このタイミング生成部５は、主に垂直ラインカウンタ６、水平画素カウンタ７、垂直ライン駆動部８及び水平画素駆動部９から構成されている。垂直ラインカウンタ６は、蓄積電荷を垂直方向に転送するタイミングである垂直ラインカウント（第１カウント）を生成している。水平画素カウンタ７は、蓄積電荷を水平方向に転送するタイミングである水平画素カウント（第２カウント）を生成している。垂直ライン駆動部８は、垂直ラインカウンタ６及び水平画素カウンタ７で生成された垂直ラインカウント及び水平画素カウントに基づいて、垂直ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）２を駆動するための垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４を生成している。水平画素駆動部９は、垂直ラインカウンタ６及び水平画素カウンタ７で生成された垂直ラインカウント及び水平画素カウントに基づいて、水平ＣＣＤ３を駆動するための水平転送クロックφＨ１〜φＨ２を生成している。本実施の形態の撮像装置は、上記の撮像素子が含まれている。
【００２２】
次に、被写体の照明に蛍光灯を用いた場合、蛍光灯は一般的に商用電源で交流点灯されているので、その発光強度は交流周波数の２倍の周期で変動している。そのため、被写体を蛍光灯照明下で撮像するとちらつきが生じる。これが、フリッカ雑音である。例えば、商用電源の周波数が５０Ｈｚ（１／５０秒）である場合、フリッカ雑音の周波数は商用電源の周波数の２倍の１００Ｈｚ（１／１００秒）である。
【００２３】
図２に照明の光強度変化及び撮像装置の蓄積電荷変化の概念図を示す。ここで、横軸は時間（秒）、縦軸は照明の光強度及び電荷の蓄積量を示す。また、図２（ａ）は商用電源の周波数が５０Ｈｚ（１／５０秒）である場合を示し、図２（ｂ）は商用電源の周波数が６０Ｈｚ（１／６０秒）である場合を示す。
【００２４】
まず、商用電源の周波数が５０Ｈｚ（１／５０秒）である場合を考えると、図２（ａ）に示すように１００Ｈｚ（１／１００秒）の周波数で照明の光強度が変化している。一方、撮像装置は、１垂直周期（以下、フレームレートともいう。）の間電荷を蓄積して垂直ＣＣＤ２に出力する。そのため、１フレームレート内の含まれる照明の光強度変化のピーク数がフレームレート毎に異なると、蓄積される電荷量が変動する。その結果、撮像された映像にフリッカ雑音が重畳することになる。そこで、フリッカ雑音を除去するためには、１フレームレート内の含まれる照明の光強度変化のピーク数をフレームレート毎に等しくなるように、１フレームレートの長さを調整する。ここで、フレームレートの長さを２０ｆｐｓ（ｆｒａｍｅ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）とすると、図２（ａ）に示すようにＡ期間に含まれる照明の光強度変化のピーク数は５個、Ｂ期間に含まれる照明の光強度変化のピーク数は５個となる。従って、フレームレートの長さが２０ｆｐｓ（１／２０秒）であれば、Ａ期間とＢ期間に含まれる蓄積電荷量は同じとなり、撮像された映像からフリッカ雑音を除去できる。
【００２５】
また、図２（ｂ）に示すように商用電源の周波数が６０Ｈｚ（１／６０秒）である場合、１２０Ｈｚ（１／１２０秒）の周波数で照明の光強度が変化している。この場合も、フレームレートの長さを２０ｆｐｓ（１／２０秒）とすると、図２（ｂ）に示すようにＡ期間に含まれる照明の光強度変化のピーク数は６個、Ｂ期間に含まれる照明の光強度変化のピーク数は６個となる。従って、フレームレートの長さが２０ｆｐｓ（１／２０秒）であれば、Ａ期間とＢ期間に含まれる蓄積電荷量は同じとなり、撮像された映像からフリッカ雑音を除去できる。
【００２６】
よって、撮像装置は、フレームレートの長さが２０ｆｐｓであればＡ期間及びＢ期間以外の任意の期間でもその期間内に蓄積される電荷量は同じになり、撮像された映像からフリッカ雑音を除去できる。さらに、撮像装置は、２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓとした場合でも、２０ｆｐｓの場合と同様に蓄積される電荷量は同じになり、撮像された映像からフリッカ雑音を除去できる。
【００２７】
ここで、システム周波数の１つである水平転送クロックの周波数をｆｃｌｋ、水平画素カウント数をＮｈ１、垂直ラインカウント数をＮｖとすると、フレームレート（Ｆｔ）は、Ｆｔ＝ｆｃｌｋ／（Ｎｈ１×Ｎｖ）の関係を満たしている。なお、水平画素カウント数は、水平画素カウントのカウント数で、水平有効画素数と水平オプティカルブラック画素数（以下、水平ＯＢ画素数という。）と水平ブランキング数との合計で求まる。垂直ラインカウント数とは、垂直ラインカウントのカウント数で、垂直有効画素数と垂直オプティカルブラック画素数（以下、垂直ＯＢ画素数という。）と垂直ブランキング数との合計で求まる。
【００２８】
本実施の形態の撮像装置は、フレームレートの長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓになるように調整することで撮像された映像からフリッカ雑音を除去する。そのためには、水平転送クロックの周波数ｆｃｌｋ、水平画素カウント数Ｎｈ１や垂直ラインカウント数Ｎｖを調整することが考えられる。たとえ、水平転送クロックの周波数ｆｃｌｋが変化しても、他のパラメータを制御することにより、フレームレートの長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓに維持することが可能である。
【００２９】
また、撮像状態の照度が暗く変化した場合、撮像装置では、蓄積電荷を増やしてＳＮ比を上げようとする。そのため、撮像装置はフレームレートを小さくして対策をしている。実際、撮像装置では、室内で撮像するときと野外で撮像するときとで、撮像状態の照度が変化する。これによるフレームレートの変化を２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓになるように調整することで撮像された映像からフリッカ雑音を除去することができる。
【００３０】
さらに、１フレームレートの長さを柔軟に調整するために、これらのパラメータ以外に１フレームレートの長さを調整するための端数カウントを設けることも考えられる。この端数カウントは、垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタがカウントを生成し、この端数カウントのカウント数を変化させることにより１フレームレートの長さを調整することができる。以下に、この端数カウントを用いたフレームレートの調整について説明する。
【００３１】
図３に、端数カウントを含む垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタのカウントの模式図を示す。垂直ラインカウンタ６の垂直ラインカウントＣｖ（以下、カウントＣｖともいう。）が０のとき、水平画素カウンタ７の水平画素カウントＣｈ（以下、カウントＣｈともいう。）は１から水平画素カウント数Ｎｈ０までカウントする。カウントＣｈが水平画素カウント数Ｎｈ０までカウントするとカウントＣｖは１繰り上がり、カウントＣｈは１に戻る。そして、カウントＣｖが１となり、水平画素カウンタ７のカウントＣｈは１から水平画素カウント数Ｎｈ１までカウントする。また、カウントＣｈがＮｈ１までカウントするとカウントＣｖは１繰り上がり、カウントＣｈは１に戻る。そして、カウントＣｖが２となり、水平画素カウンタ７のカウントＣｈは１から水平画素カウント数Ｎｈ１までカウントする。
【００３２】
以後、同様にカウントＣｖが垂直ラインカウント数Ｎｖになるまで繰り返され、カウントＣｖがＮｖ、カウントＣｈがＮｈ１までカウントするとカウントＣｖは０、カウントＣｈは１に戻る。なお、水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖ１は、水平画素カウント及び垂直ラインカウントのカウント数、水平画素カウント数Ｎｈ０は、端数カウントのカウント数でもあるが、カウントを初期化するための閾値でもある。また、ここで１フレームレートとは、カウントＣｖが０、カウントＣｈが１からカウントＣｖがＮｖ、カウントＣｈがＮｈ１までの期間をいう。
【００３３】
ここで、端数カウント１０は、カウントＣｖが０でカウントＣｈが１から水平画素カウント数Ｎｈ０までのカウントをいう。この端数カウント１０は、１フレームレートの長さを調整するために設けられている。また、端数カウント１０の時以外のカウントＣｈの閾値である水平画素カウント数Ｎｈ１は、水平有効画素数と水平ＯＢ画素数と水平ブランキング数との合計で定められる。しかし、端数カウント１０の時のカウントＣｈの閾値である水平画素カウント数Ｎｈ０は、１フレームレートの長さを調整するために定められる。従って、本実施の形態では、１フレームレート内に端数カウント１０を設け、端数カウント１０の時のカウントＣｈの閾値である水平画素カウント数Ｎｈ０を変化させることによってフリッカ雑音を除去できる１フレームレートの長さを調整している。これにより、撮像対象物を撮像するための条件（例えば、商用電源の周波数）やシステム周波数（例えば、水平転送クロックの周波数）が逐次変化する場合にも、水平画素カウント数Ｎｈ０を変化させることでフリッカ雑音を除去できる。本実施の形態の撮像装置では、水平画素カウント数Ｎｈ０を調整して１フレームレートの長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓにしている。
【００３４】
本実施の形態の撮像装置では、垂直ラインカウント数を１つ増やして端数カウント１０を設けたため、フレームレート（Ｆｔ）は、Ｆｔ＝ｆｃｌｋ／（Ｎｈ１×Ｎｖ＋Ｎｈ０×１）の関係となる。これにより、本実施の形態の撮像装置は、任意の水平転送クロック周波数、任意の水平及び垂直の有効画素数並びに水平及び垂直のＯＢ画素数の場合でも、端数カウントのカウント数を変化、調整することでフリッカ雑音を除去することができる。また、本実施の形態の撮像装置は小型で、容易に構成することができる。
【００３５】
なお、上記で説明した本実施の形態の撮像装置では、端数カウント１０が垂直ラインカウントＣｖ＝０の１つだけに設けられている。しかし、端数カウント１０は、垂直ラインカウントＣｖ＝０の１つだけに限られず、複数設けても良い。例えば、端数カウント１０を垂直ラインカウントＣｖ＝−１，Ｃｖ＝０の２つ設け、それぞれの端数カウント１０のカウント数である水平画素カウント数に、Ｎｈ０の１／２の水平画素カウント数を割り当てることが考えられる。また、上記で説明した本実施の形態の撮像装置では、端数カウント１０をフレームレートの先頭に設けているが、これに限られず１フレームレートの途中や最後であっても良い。
【００３６】
さらに、上記で説明した本実施の形態の撮像装置では、垂直ラインカウンタ６及び水平画素カウンタ７のカウンタがアップカウンタであるとして説明してきた。しかし、これらのカウンタが、ダウンカウンタやグレーコードカウンタでも良い。また、カウンタのステップ数並びに水平転送クロック及び垂直転送クロックのトリガーポイントの極性は任意に設定することができる。
【００３７】
（変形例）
本実施の形態の変形例を以下に示す。
【００３８】
上記の実施の形態では、図３に示すように垂直ラインカウント数を増やすことにより、端数カウント１０を設けている。しかし、必ずしも垂直ラインカウント数を増やす必要はなく、水平画素カウント数を増やすだけでも端数カウント１０を設けることが可能である。その方法について以下で説明する。
【００３９】
図４に変形例の垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタのカウントの模式図を示す。まず、垂直ラインカウンタ６のカウントＣｖが１のとき、水平画素カウンタ７のカウントＣｈは１からカウント数Ｎｈ２までカウントする。カウントＣｈがカウントＮｈ２までカウントするとカウントＣｖは１繰り上がり、カウントＣｈは１に戻る。そして、カウントＣｖが２となり、水平画素カウンタ７のカウントＣｈは１から水平画素カウント数Ｎｈ１までカウントする。また、カウントＣｈがＮｈ１までカウントするとカウントＣｖは１繰り上がり、カウントＣｈは１に戻る。そして、カウントＣｖが３となり、水平画素カウンタ７のカウントＣｈは１からＮｈ１までカウントする。以後同様にカウントＣｖが垂直ラインカウントＮｖになるまで繰り返され、カウントＣｖがＮｖ、カウントＣｈがＮｈ１までカウントするとカウントＣｖ及びカウントＣｈはともに１に戻る。なお、１フレームレートは、カウントＣｖが１、カウントＣｈが１からカウントＣｖがＮｖ、カウントＣｈがＮｈ１までの期間をいう。
【００４０】
ここで、端数カウント１０は、カウントＣｖが１でカウントＣｈがＮｈ１＋１からカウント数Ｎｈ２までのカウントをいう。また、端数カウント１０の時以外のカウントＣｈの閾値である水平画素カウント数Ｎｈ１は、水平有効画素数と水平ＯＢ画素数と水平ブランキング数との合計で定められる。しかし、端数カウント１０の時のカウントＣｈの閾値である水平画素カウント数Ｎｈ２は、１フレームレートの長さを調整するために定められる。従って、本実施の形態では、１フレームレート内に端数カウント１０を設け、端数カウント１０の時のカウントＣｈの閾値である水平画素カウント数Ｎｈ２を変化させることによってフリッカ雑音を除去できる１フレームレートの長さを調整している。これにより、撮像対象物を撮像するための条件（例えば、商用電源の周波数）やシステム周波数（例えば、水平転送クロックの周波数）が逐次変化する場合にも、水平画素カウント数Ｎｈ２を変化させることでフリッカ雑音を除去できる。本実施の形態の撮像装置では、端数カウント１０の水平画素カウント数Ｎｈ２を調整して１フレームレートの長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓにすることができる。
【００４１】
本変形例の撮像装置では、水平画素カウントのみに端数カウント１０を設けたため、フレームレート（Ｆｔ）は、Ｆｔ＝ｆｃｌｋ／（Ｎｈ１×（Ｎｖ−１）＋Ｎｈ２×１）の関係となる。これにより、本変形例の撮像装置は、任意の水平転送クロック周波数、任意の水平及び垂直の有効画素数並びに水平及び垂直のＯＢ画素数の場合でも、端数カウントを調整することでフリッカ雑音を除去することができる。また、本変形例の撮像装置も小型で、容易に構成することができる。
【００４２】
なお、上記で説明した本変形例の撮像装置では、端数カウント１０が垂直ラインカウントＣｖ＝１の１つだけに設けられている。しかし、端数カウント１０は、垂直ラインカウントＣｖ＝１の１つだけに限られず、複数設けても良い。例えば、端数カウント１０を垂直ラインカウントＣｖ＝１，Ｃｖ＝２の２つ設け、それぞれの端数カウント１０のカウント数である水平画素カウント数に、（Ｎｈ２−Ｎｈ１）の１／２のカウンタ数を割り当てることが考えられる。
【００４３】
（実施の形態２）
図５に本実施の形態の撮像装置の構成概略図を示す。ここで、撮像素子１１は、図１に示したようにフォトダイオード１、垂直ＣＣＤ２及び水平ＣＣＤ３により構成されている。そして、撮像素子１１は、タイミング生成部５から垂直転送クロックφＶｎ、水平転送クロックφＨｍが供給され蓄積電荷を転送する。撮像システム制御部１２は、タイミング生成部５にシステム周波数（以下、転送クロックともいう。）を供給することや外部へ同期信号を供給して撮像装置全体のタイミングを制御している。撮像信号制御部１３は、撮像システム制御部１２の制御信号により撮像素子１１のＣＣＤ出力から映像信号として取り出している。
【００４４】
図６に本実施の形態の撮像装置のタイミングチャートを示す。ここで、水平有効画素数は８００、水平ＯＢ画素数＋水平ブランキング数は１０、垂直有効画素数は６００、垂直ＯＢ画素数は１０、垂直ブランキング数は７、水平転送クロックの周波数は５ＭＨｚとした場合について考える。
【００４５】
まず、図６中の垂直カウントは、１フレームレートの垂直ラインカウンタ６のカウントＣｖを示している。ここで、Ｃｖ＝０の期間は、端数カウント１０を示し、Ｃｖ＝２の期間は、フォトダイオード１から垂直ＣＣＤ２へ蓄積電荷の読み出し期間を示している。また、ＶＢ Ｆ１は、前段の１番目のブランキングが選択されている期間を、ＯＢ Ｆ１は、前段の１番目のオプティカルブラック（ＯＢ）が選択されている期間を、ＤＴ１は、１番目の有効画素が選択されている期間を、ＯＢ Ｂ１は、後段の１番目のオプティカルブラック（ＯＢ）が選択されている期間を、ＶＢ Ｂ１は、後段の１番目のブランキングが選択されている期間をそれぞれ示している。
【００４６】
垂直同期信号ＶＤ及び水平同期信号ＨＤは、撮像装置の垂直及び水平方向に入力される信号の同期タイミングを示している。また、垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４は、撮像素子１１に蓄積された電荷を転送するための制御信号であり、水平転送クロックφＨ１〜φＨ２は、垂直方向に転送されて電荷を水平方向に転送するための制御信号である。ブランキングＰＢＬＫは、有効画素からの信号がある期間を示すための信号パルスである。
【００４７】
ここで、本実施の形態の撮像装置では、端数カウント１０の期間（Ｃｖ＝０）の垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４及び水平転送クロックφＨ１〜φＨ２の制御信号が出力されていない。これにより、撮像装置は、端数カウント１０以外の期間（Ｃｖ＞０）において垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４及び水平転送クロックφＨ１〜φＨ２の制御信号を周期的に出力するだけで良く、端数カウント１０の期間（Ｃｖ＝０）のため特殊な制御信号を供給する必要がなくなる。また、垂直ラインカウンタ６のカウントＣｖの値に応じて、垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４及び水平転送クロックφＨ１〜φＨ２の出力制御信号を切り替えることが可能になり、端数カウント１０の期間内の処理を独立に行うことが可能となる。
【００４８】
なお、上記の設定より、本実施の形態の撮像装置は、垂直ラインカウント数Ｎｖが６１７、水平画素カウント数Ｎｈ１が８１０、水平転送クロックの周波数ｆｃｌｋが５ＭＨｚとなる。そして、端数カウント１０の期間内（Ｃｖ＝０）の水平画素カウント数Ｎｈ０を２３０とすると、フレームレートは、実施の形態１で示したＦｔ＝ｆｃｌｋ／（Ｎｈ１×Ｎｖ＋Ｎｈ０×１）の関係より、Ｆｔ＝５×１０６／（８１０×６１７＋２３０×１）＝１０ｆｐｓとなる。つまり、本実施の形態では、フリッカ雑音を除去し、かつ、有効画素数８００×６００の撮像素子１１をフレームレート１０ｆｐｓで駆動するすることが可能な撮像装置を得ることができる。
【００４９】
さらに、Ｃｖ＝２の読み出し期間に水平転送クロックのφＨ１〜φＨ２を停止させることにより読み出しパルスによるノイズの影響を転送電荷から取り除くことも可能になる。また、Ｃｖ＝０の期間に水平転送クロックのφＨ１〜φＨ２を停止させる構成について述べたが、停止させない構成でも良く、この場合、転送クロックを区別することなく常時動作させるだけで良いため、簡単なシステム構成が可能となる。
【００５０】
（実施の形態３）
上記の実施の形態では、端数カウントのカウント数を変化、調整することでフリッカ雑音を除去することが可能な撮像装置を示した。本実施の形態においては、上記の実施の形態の撮像装置に加えて電子シャッタを用いた高速シャッタ機能を搭載した撮像装置を示す。
【００５１】
図７に照明の光強度変化、電子シャッタのＳＵＢパルス及び撮像装置の蓄積電荷変化の概念図を示す。ここで、横軸は時間（秒）、縦軸は照明の光強度、ＳＵＢパルスの強度及び電荷の蓄積量を示す。図２でも説明したように、商用電源の周波数の２倍の周波数で照明の光強度が変化している。本実施の形態の撮像装置は、電荷読み出しタイミングａから撮像素子１１のフォトダイオード１に電荷が蓄積され、電子シャッタのＳＵＢパルスが印加されると、それまでに蓄積した電荷を放出する。その後、再び撮像素子１１のフォトダイオード１に電荷が蓄積されるが、電子シャッタのＳＵＢパルスが印加されると、それまでに蓄積した電荷を放出する。
【００５２】
本実施の形態の撮像装置では、電子シャッタのＳＵＢパルスが印加することにより蓄積した電荷を放出し、１フレームレート内で蓄積される電荷の期間を制御している。最後に電子シャッタのＳＵＢパルスが印加されたときから次の電荷読み出しタイミングｂまでに撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積された電荷が、１フレームレートの期間に映像信号として撮像装置に蓄積される電荷となる。
【００５３】
なお、本実施の形態の撮像装置では、端数カウントのカウント数を変化させ、１フレームレート内に同数の電子シャッタのＳＵＢパルスを印可している。そのため、１フレームレートの期間に映像信号として撮像装置に蓄積される電荷は、フレームレート毎に等しくなる。図７に示したＡ期間とＢ期間は、同じ電荷量が蓄積される。
【００５４】
図８に本実施の形態の撮像装置のタイミングチャートを示す。ここで、図８中の垂直カウントは、上記の実施の形態で示したように１フレームレートの垂直ラインカウンタ６のカウントＣｖを示している。Ｃｖ＝０の期間は、端数カウント１０を示し、Ｃｖ＝２の期間は、フォトダイオード１から垂直ＣＣＤ２へ蓄積電荷の読み出し期間を示している。ＶＢ Ｆ１は、前段の１番目のブランキングが選択されている期間を、ＯＢ Ｆ１は、前段の１番目のオプティカルブラック（ＯＢ）が選択されている期間を、ＤＴ１は、１番目の有効画素が選択されている期間を、ＯＢ Ｂ１は、後段の１番目のオプティカルブラック（ＯＢ）が選択されている期間を、ＶＢ Ｂ１は、後段の１番目のブランキングが選択されている期間をそれぞれ示している。
【００５５】
垂直同期信号ＶＤ及び水平同期信号ＨＤは、撮像装置の垂直及び水平方向に入力される信号の同期タイミングを示している。また、垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４は、撮像素子１１に蓄積された電荷を転送するための制御信号であり、水平転送クロックφＨ１〜φＨ２は、垂直方向に転送されて電荷を水平方向に転送するための制御信号である。電子シャッタクロックＳＵＢは、撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積されて電荷を放出させる電子シャッタのＳＵＢパルスである。ブランキングＰＢＬＫは、有効画素からの信号がある期間を示すための信号パルスである。
【００５６】
本実施の形態の撮像装置は、図８に示すように、蓄積電荷の読み出し期間Ｃｖ＝２以降の垂直カウント毎に電子シャッタのＳＵＢパルスを供給する。本実施の形態の撮像装置は、この供給するパルスの数を制御することにより、電荷が撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積される期間を制御することができる。つまり、この供給するパルスの数を多くすれば、電荷が撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積される期間は短くなり、逆に、この供給するパルスの数を少なくすれば、電荷が撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積される期間は長くなる。
【００５７】
ここで、電荷が撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積される期間は、撮像装置におけるシャッタスピードである。本実施の形態の撮像装置のように電子シャッタのＳＵＢパルスを供給することにより、撮像装置のシャッタスピードを変化させることができる。なお、本実施の形態の撮像装置も、上記の実施の形態で示した端数カウントのカウント数の変化、調整を行っているため、フリッカ雑音を除去することが可能な撮像装置でもある。
【００５８】
（変形例）
上記の実施の形態３で示した撮像装置では、フォトダイオード１から垂直ＣＣＤ２へ蓄積電荷の読み出し期間Ｃｖ＝２以降の垂直カウント毎に電子シャッタクロックＳＵＢのパルスを供給している。そのため、電荷が撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積される期間は、垂直カウントの期間より短い期間にすることはできない。つまり、実施の形態３で示した撮像装置では、垂直カウントの期間より短いシャッタスピードにすることはできなかった。
【００５９】
そこで、本変形例では、垂直カウントの期間より短い超高速シャッタスピードを可能にする。図９に本実施の形態の撮像装置のタイミングチャートを示す。ここで、垂直カウントは、上記の実施の形態で示したように１フレームレートの垂直ラインカウンタ６のカウントＣｖを示している。ここで、Ｃｖ＝０の期間は、端数カウント１０を示し、Ｃｖ＝２の期間は、フォトダイオード１から垂直ＣＣＤ２へ蓄積電荷の読み出し期間を示している。
【００６０】
垂直同期信号ＶＤ及び水平同期信号ＨＤは、撮像装置の垂直及び水平方向に入力される信号の同期タイミングを示している。また、垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４は、撮像素子１１に蓄積された電荷を転送するための制御信号であり、水平転送クロックφＨ１〜φＨ２は、垂直方向に転送されて電荷を水平方向に転送するための制御信号である。電子シャッタクロックＳＵＢは、撮像素子１１のフォトダイオード１に蓄積されて電荷を放出させる電子シャッタのＳＵＢパルスである。ブランキングＰＢＬＫは、有効画素からの信号がある期間を示すための信号パルスである。
【００６１】
ここで、本変形例と実施の形態３との違いは、電子シャッタのＳＵＢパルスが、垂直カウントのＣｖ＝１の期間に存在する点である。本変形例では、Ｃｖ＝１期間の最後の電子シャッタのＳＵＢパルスから蓄積電荷の読み出し期間Ｃｖ＝２までの間が、撮像素子１１のフォトダイオード１に電荷が蓄積される期間となる。つまり、この期間が本変形例でのシャッタスピードとなる。これにより、本変形例の撮像装置では、シャッタスピードを１／垂直ライン数より小さくすることが可能になる。なお、本実施の形態の撮像装置も、上記の実施の形態で示した端数カウントのカウント数の変化、調整を行っているため、フリッカ雑音を除去することが可能な撮像装置でもある。
【００６２】
（実施の形態４）
本実施の形態は、実施の形態１（その変形例を含む）乃至実施の形態３（その変形例を含む）の撮像装置を具備する、端末装置（例えばＰＤＡ）又は無線通信機能を有する携帯端末装置（例えば携帯電話）に、関している。以下では、便宜上、実施の形態１を、携帯端末装置に適用した一例について、説明をする。
【００６３】
図１０は、携帯端末装置を用いたシステムの構成例を示すブロック図である。図１０中に、図５に示す撮像装置の構成要素と同じものには、同一の参照符号が付けられており、新たな構成要素は、メインシステム制御部１４、メイン信号処理部１５、表示装置１６、記憶装置１７である。ここで、メインシステム制御部１４は、撮像システム制御部１２を制御し、メイン信号処理部１５での信号処理を制御する。メイン信号処理部１５は、撮像信号処理部１３からの映像信号を表示装置１６に表示できるように映像データに処理する。記憶装置１７は、メイン信号処理部１５からの映像データをメモリーへ記録する。
【００６４】
撮像素子の撮像システム制御部１２にシステム周波数（以下、転送クロックともいう。）の変更要求がある場合、携帯端末装置のメインシステム制御部１４は、水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖ、端数カウントのカウント数である水平画素カウント数Ｎｈ０などの設定を変更する手順を統一している。これにより、撮像装置の設定手順が同じであれば、任意の通信機能を有する携帯端末装置等は、フリッカ雑音を除去できる実施の形態１の撮像装置を組み込むことができる。また、通信機能を有する携帯端末装置内で転送クロックが切り替わるような場合においても、携帯端末装置のメインシステム制御部１４は、周波数毎に水平画素カウント数Ｎｈ０、水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖを設定しておくことでフリッカ雑音のない撮像装置を有する携帯端末装置が可能である。
【００６５】
次に、図１１は、本携帯端末装置における転送クロックが変更された場合の処理を示すフローチャートである。まず、本携帯端末装置の電源が投入されるとメインシステム制御部１４が、撮像システム制御部１２の水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖ、端数カウントのカウント数である水平画素カウント数Ｎｈ０の初期設定をする（ステップ１）。次に、撮像システム制御部１２は、メインシステム制御部１４からの転送クロック変更要求があるまで待ち続ける（ステップＳ２）。
【００６６】
撮像システム制御部１２は、メインシステム制御部１４からの転送クロック変更要求を受けると水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖを再設定する（ステップＳ３）。次に、撮像システム制御部１２は、再設定した水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖに基づいて端数カウントのカウント数である水平画素カウント数Ｎｈ０を再設定する（ステップＳ４）。再設定された水平画素カウント数Ｎｈ０、水平画素カウント数Ｎｈ１及び垂直ラインカウント数Ｎｖに基づき垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４及び水平転送クロックφＨ１〜φＨ２生成する。そして、次に撮像システム制御部１２が、メインシステム制御部１４からの転送クロック変更要求があるまで待ち続ける（ステップＳ５）。
【００６７】
以上の動作により、本携帯端末装置が動的にシステム周波数（水平転送クロックの周波数等）を変化させた場合であっても、当該システム周波数（水平転送クロックの周波数等）に応じて動的にフリッカ雑音の除去が可能である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の撮像方法は、１垂直周期の長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓに調整することで、常に、フリッカ雑音を除去することができる効果がある。
【００６９】
本発明の請求項２に記載の撮像方法は、システム周波数が変化しても、１垂直周期の長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓに調整することで、常に、フリッカ雑音を除去することができる効果がある。
【００７０】
本発明の請求項３に記載の携帯端末装置は、１垂直周期の長さを２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓに調整する撮像方法実行する撮像装置を具備することで、フリッカ雑音が除去された撮像が可能な携帯端末装置を構成することができる効果がある。
【００７１】
本発明の請求項４に記載の撮像装置は、垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタが１垂直周期の長さを調整するための端数カウントを生成するので、フリッカ雑音を除去することができ、装置も小型で、容易に構成することができる効果がある。
【００７２】
本発明の請求項５に記載の撮像装置は、水平画素カウンタは、カウントを初期化するための閾値を変化させることにより、端数カウントのカウント数を調整することで、商用電源の周波数が変化した場合やシステム周波数（水平転送クロックの周波数等）が変化した場合に、フリッカ雑音を除去することができ、装置も小型化できる効果がある。
【００７３】
本発明の請求項６に記載の撮像装置は、垂直ラインカウンタは、端数カウントを生成せず、水平画素カウンタが、カウントを初期化するための閾値を変化させることにより、端数カウントを生成し、カウント数を調整することで、商用電源の周波数が変化した場合やシステム周波数（水平転送クロックの周波数等）が変化した場合に、フリッカ雑音を除去することができ、装置も小型化できる効果がある。
【００７４】
本発明の請求項７に記載の撮像装置は、垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタは、１垂直周期の長さが２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓとなるように端数カウント時のカウント数を調整することで、商用電源で交流点灯されている蛍光灯下で発生するフリッカ雑音を除去することができ、装置も小型化できる効果がある。
【００７５】
本発明の請求項８に記載の撮像装置は、駆動部は、端数カウント時に電荷を転送するための制御信号を出力しないので、端数カウントの期間内の処理を独立に行うことが可能となる効果がある。
【００７６】
本発明の請求項９に記載の撮像装置は、撮像素子に電荷が蓄積される電荷蓄積時間を任意に制御するための電子シャッタをさらに備えるので、フリッカ雑音を除去することが可能で、かつ、シャッタスピードを変化させることができる効果がある。
【００７７】
本発明の請求項１０に記載の携帯端末装置は、メインシステム制御部からの転送クロックの変更要求により第１カウントのカウント数，第２カウントのカウント数，端数カウントのカウント数を再設定するので、任意の携帯端末装置等に、フリッカ雑音を除去できる撮像装置を組み込むことができる効果がある。
【００７８】
本発明の請求項１１に記載の携帯端末装置は、無線通信機能をさらに備えるので、任意の通信機能を有する携帯端末装置等に、フリッカ雑音を除去できる撮像装置を組み込むことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る撮像素子及びタイミング生成部の構成概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る照明の光強度変化及び撮像装置の蓄積電荷変化の概念図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタのカウントの模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１の変形例に係る垂直ラインカウンタ及び水平画素カウンタのカウントの模式図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る撮像装置の構成概略図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る撮像装置のタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３に係る照明の光強度変化、電子シャッタのＳＵＢパルス及び撮像装置の蓄積電荷変化の概念図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る撮像装置のタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３に係る撮像装置のタイミングチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る携帯端末装置を用いたシステムの構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るシステム周波数の変更された場合の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ フォトダイオード、２ 垂直ＣＣＤ、３ 水平ＣＣＤ、４ ＣＣＤ出力、５ タイミング生成部、６ 垂直ラインカウンタ、７ 水平画素カウンタ、８ 垂直ライン駆動部、９ 水平画素駆動部、１０ 端数カウント、１１ 撮像素子、１２ 撮像システム制御部、１３ 撮像信号処理部、１４ メインシステム制御部、１５ メイン信号処理部、１６ 表示装置、１７ 記憶装置。
Claims (11)
- １垂直周期の長さが変更可能な撮像装置の撮像方法であって、
１垂直周期の長さが２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓになるように調整することを特徴とする、
撮像方法。 - 前記請求項１記載の撮像装置の撮像方法であって、
システム周波数が変化する場合であっても、前記１垂直周期の長さが２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓになるように調整することを特徴とする、
撮像方法。 - 撮像装置を備え、無線通信機能を有する携帯端末装置であって、
前記撮像装置が、請求項１又は請求項２に記載の撮像方法を実行することを特徴とする、
携帯端末装置。 - 被写体の画像を与える入射光を光電変換して電荷を取り出す撮像素子と、
前記撮像素子に蓄積された前記電荷を垂直方向に転送するタイミングである第１カウントを生成する垂直ラインカウンタと、
前記撮像素子に蓄積された前記電荷を水平方向に転送するタイミングである第２カウントを生成する水平画素カウンタと、
前記第１カウント及び前記第２カウントに基づき前記撮像素子に蓄積された前記電荷を転送するための制御信号を出力する駆動部とを備え、
前記垂直ラインカウンタ及び前記水平画素カウンタは、１垂直周期の長さを調整するための端数カウントを生成することを特徴とする、
撮像装置。 - 請求項４記載の撮像装置であって、
前記水平画素カウンタは、前記垂直ラインカウンタが生成した前記端数カウント時に、カウントを初期化するための閾値を変化させることにより、前記端数カウントのカウント数を調整することを特徴とする、
撮像装置。 - 請求項４記載の撮像装置であって、
前記垂直ラインカウンタは、前記端数カウントを生成せず、
前記水平画素カウンタは、カウントを初期化するための閾値を変化させることにより、前記端数カウントを生成し、前記端数カウントのカウント数を調整することを特徴とする、
撮像装置。 - 請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記垂直ラインカウンタ及び前記水平画素カウンタは、１垂直周期の長さが２０ｆｐｓ又は２０／２ｍ（ｍは整数）ｆｐｓとなるように前記端数カウントを調整することを特徴とする、
撮像装置。 - 請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記駆動部は、前記端数カウント時に前記電荷を転送するための制御信号を出力しないことを特徴とする、
撮像装置。 - 請求項４乃至請求項８のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記撮像装置は、前記撮像素子に前記電荷が蓄積される電荷蓄積時間を任意に制御するための電子シャッタをさらに備えることを特徴とする、
撮像装置。 - 請求項４乃至請求項９のいずれかに記載の前記撮像装置と、
システム周波数の変更要求を前記撮像装置に出力するメインシステム制御部と、
前記撮像装置が出力する撮像信号を受信し、前記撮像信号に対して所定の信号処理を行うメイン信号部とを備え、
前記撮像装置は、前記メインシステム制御部からの前記システム周波数の変更要求により前記第１カウントのカウント数，前記第２カウントのカウント数，前記端数カウントのカウント数を再設定することを特徴とする、
携帯端末装置。 - 請求項１０記載の携帯端末装置であって、
前記携帯端末装置は、無線通信機能をさらに備えることを特徴とする、
携帯端末装置。
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