JP2007006071A - 撮像装置、撮像素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高画素の撮像素子を有する撮像装置において、撮像素子の高速駆動により生じる電源電圧の変動を抑制することにより、ノイズの発生を防止し、安定した画像品質を維持することが可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】 被写体光像を光電変換して画像信号を生成する光電変換部と、光電変換部に蓄積された電荷を転送する水平シフトレジスタと、を有する撮像手段と、水平シフトレジスタの駆動を制御する水平転送信号を生成する水平転送信号生成手段と、を有する撮像装置であって、水平転送信号生成手段が、水平転送信号生成開始直後の所定期間内は低い周波数で水平転送信号を生成する様にした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、撮像装置及び撮像素子の駆動方法に関する。

近年、電子カメラ、デジタルビデオカメラなどの撮像装置では、高性能化が進展するに伴い、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）に代表される撮像素子の性能も高解像度、高精細なものが求められる様になってきた。例えば、電子カメラが最初に商品化された頃の撮像素子は、ＶＧＡ（Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ；画素数＝６４０×４８０画素）のものが主流だったが、最近では、ＳＸＧＡ（Ｓｕｐｅｒ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ；画素数＝１２８０×１０２４画素）や５００万画素クラスの撮像素子が普及するまでに至っている。

一方、高い画素密度の撮像素子は、駆動信号の周波数を高くして高速駆動に対応できる様にしているが、駆動信号を高速化させると、負荷変動が大きくなるために電源電圧が大幅に変動する結果、撮影画像にノイズが発生して画像品質を大きく損なう場合がある。

この様に、撮像装置の高性能化に伴い、撮像素子の高画素化が加速しているが、一方では高速駆動により、撮影画像にノイズが発生し、画像品質に影響を及ぼすことになる。

特に、高画素化した撮像素子の駆動に際しては、垂直転送期間（以下、水平ブランキング期間と称す。）に駆動を停止していた水平転送信号（以下、水平転送パルスと称す。）が、水平ブランキング期間終了後、水平転送駆動を高速で開始する時には急激な負荷変動により電源電圧が大きく変動する。この電源電圧の大きな変動は、水平転送効率の変化やＡ／Ｄ変換器の基準電圧の変動等を招き、画像信号にサグを生じて撮影画像にノイズを発生させる結果画像品質を大きく損なう要因となっていた。

ここで、一般的なＣＣＤの構成及び駆動方法について説明する。

撮像素子には、種々のタイプのものが知られているが、ここでは縦型オーバーフロードレイン型ＣＣＤの構成を図３を用いて説明する。図３（ａ）は、ＣＣＤ５０の画素構成を示す模式図である。図３（ｂ）は、水平同期信号、水平転送パルス、及びＣＤＳ（相関二重サンプリング）出力信号を示す模式図である。

ＣＣＤ５０は、図３（ａ）に示すように、被写体の光学像を画像信号に変換する受光領域５２と、暗ノイズ検出用の画像信号を形成する遮光領域５３（以下、遮光領域５３をＯＢ領域；Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｌａｃｋ領域ともいう）とを有し、遮光領域５３は受光領域５２の周囲に配置された構造を有する。

ＣＣＤ５０は、受光領域５２とＯＢ領域５３各々に光電変換部に該当するフォトダイオード５１を画素単位で配置している。フォトダイオード５１は、図に示すように垂直シフトレジスタ（垂直ＣＣＤ）５４と接続し、さらに、垂直シフトレジスタ５４は、ＣＣＤ５０の下部に設けられた水平シフトレジスタ（水平ＣＣＤ）５５と接続する。

ＯＢ領域５３に設けられたフォトダイオード５１は、光学的に完全に遮光されており、熱により生ずる暗ノイズに起因する電荷信号のみが形成される。なお、本発明では暗ノイズに起因する電荷信号のことも画像信号と呼ぶ。

フォトダイオード５１で生成された電荷信号は、ＣＣＤ５０を駆動させるタイミングジェネレータから出力された電荷読み出しパルスφＴＧ１、またはφＴＧ３により垂直シフトレジスタ５４に読み出される。読み出された電荷信号は、タイミングジェネレータから出力された垂直転送パルスφＶ１乃至φＶ４により垂直方向に転送される。

また、タイミングジェネレータは水平１ライン分の電荷信号が各垂直シフトレジスタ５４から水平シフトレジスタ５５に与えられる毎に図３の（ｂ）に示す水平転送パルスφＨ１、φＨ２を出力する。この水平転送パルスφＨ１、φＨ２に応答して水平１ライン分に相当する電荷信号が水平方向に転送される。水平転送された電荷信号は、出力部５７を経て外部に出力される。この様にして、各々のフォトダイオード５１で生成された１画面分に相当する電荷信号がＣＣＤ５０から出力される。

ＣＣＤ５０から出力された画像信号は、図３の（ｂ）に示すように、前縁からダミー画素信号、前段ＯＢ信号、画像信号、後段ＯＢ信号より構成されるＣＤＳ出力信号となる。

この様な構成のＣＣＤは、図３（ｂ）に示すように、水平転送パルスφＨ１、φＨ２は垂直転送期間（水平ブランキング期間）中は駆動を停止している。そして、垂直転送駆動が行われた後、すなわち水平ブランキング期間終了後、水平転送駆動を高速で開始する。

そして、水平ブランキング期間に水平転送駆動を停止していた状態から水平転送駆動を高速で開始すると、急激な負荷変動が起こり電源電圧を大きく変動させることになる。この電源電圧の大きな変動により、水平転送効率の変化やＡ／Ｄ変換器の基準電圧の変動等が起こり、画像信号にサグが生じて撮影画像にノイズを発生させる結果、画像品質を大きく損なうことになる。

したがって、電源安定化対策等により電源電圧の変動による影響を軽減させる必要があり、撮像装置の分野でも効率のよい電源安定化対策がこれまでも検討されてきた。

例えば、代表的な技術としては、大容量の電源を用いることで急激な負荷変動が起こっても電源電圧の変動を抑制できるようにした技術や、２画面分割エリアセンサの画像を合成する際にダミー画素信号を用いて複数の画像信号の出力レベルを合わせることにより、縦筋状のノイズが画像に混入することを抑制できるようにした技術などが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

このように、電源を安定化させることにより、電源電圧の変動を抑制して良好な画像品質の得られる撮像装置の開発が進められてきた。
特開２００５−６５１０９号公報（段落００１１等参照）

ところで、撮像装置の高性能化に伴い、撮像素子の高画素化も加速し、同時にＣＣＤの駆動も今まで以上に高速化される傾向にある。そして、既存の電源安定化技術では高速駆動による電源電圧の変動に十分対応できないようになってきた。

前述の大容量の電源を用いる方法は、容量の大きな電源を用いる分だけ装置の小型化を阻害するものであった。また、装置を複雑化し高価格化を招く恐れがあった。一方、ダミー画素信号を用いて複数の画像信号の出力レベルを合わせる方法は、水平ブランキング期間終了後に水平転送駆動を高速で開始する際に生ずる電源電圧の変動を抑制することを示唆するものではなかった。

このように、高性能化した撮像装置で電源電圧の変動を抑制する技術はまだ確立されておらず、安定した画像品質を維持することが可能な撮像装置が求められていた。

本発明は、高画素の撮像素子を有する撮像装置において、撮像装置の複雑化や高価格化を招くことなく、撮像素子の高速駆動により生じる電源電圧の変動を抑制してノイズの発生を防止し、安定した画像品質を維持することが可能なコンパクトな撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発明によって達成される。

（請求項１）
被写体光像を光電変換して画像信号を生成する光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷を転送する水平シフトレジスタと、を有する撮像手段と、
前記水平シフトレジスタの駆動を制御する水平転送信号を生成する水平転送信号生成手段と、を有する撮像装置であって、
前記水平転送信号生成手段が、水平転送信号生成開始直後の所定期間内は、該所定期間経過後における水平転送信号の周波数よりも低い周波数で水平転送信号を生成するものであることを特徴とする撮像装置。

（請求項２）
前記撮像手段は、前記水平シフトレジスタの出力部側にダミー画素を有し、
前記水平転送信号生成手段が、前記ダミー画素の転送期間内は、該ダミー画素の転送期間経過後における水平転送信号の周波数よりも低い周波数で水平転送信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

（請求項３）
前記撮像装置は、
前記水平転送信号生成手段の作動を制御する水平転送信号制御手段と、
撮影感度を設定する撮影感度設定手段と、を有し、
前記水平転送信号制御手段には、基準撮影感度値が設定されており、
前記水平転送信号制御手段は、
前記撮影感度設定手段で設定された撮影感度値と前記基準撮影感度値との比較結果に基づいて、前記水平転送信号生成手段で生成される前記水平転送信号の周波数を変更する様に前記水平転送信号生成手段の作動を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。

（請求項４）
撮像素子内の水平シフトレジスタを駆動させる水平転送信号の周波数を、水平転送信号生成開始後から所定期間及び前記所定期間後とで変化させるステップを有し、
前記ステップでは、前記所定期間に前記水平転送信号の周波数を前記所定期間経過後における水平転送信号の周波数よりも低くして水平シフトレジスタを駆動させることを特徴とする撮像素子の駆動方法。

（請求項５）
前記撮像素子は、前記水平シフトレジスタの出力部側にダミー画素を有し、
前記ダミー画素を転送する期間内は、前記水平転送信号の周波数を前記ダミー画素の転送期間経過後における水平転送信号の周波数よりも低くして前記水平シフトレジスタを駆動させることを特徴とする請求項４に記載の撮像素子の駆動方法。

請求項１や請求項４に記載の本発明によれば、水平ブランキング期間終了直後から、水平シフトレジスタの駆動を開始する水平転送パルスの周波数を、駆動開始から所定の期間においては、所定期間経過後の周波数よりも遅くする様にしている。すなわち、水平転送駆動開始から所定の期間は、低速の水平転送パルスで水平シフトレジスタを駆動する様にしているので、急激な負荷変動を招くことなく、電源電圧の大きな変動を抑制することができ、ノイズの発生を防止しすることができる様になる。

請求項２や請求項５に記載の本発明によれば、水平ブランキング期間終了直後から、水平シフトレジスタの駆動を開始する水平転送パルスの周波数を、駆動開始からダミー画素信号の転送期間の少なくとも一部の期間においては、画像信号の転送期間における周波数よりも遅くする様にしている。すなわち、水平転送駆動開始から画像信号に影響を及ぼさない、ダミー画素信号の転送期間の少なくとも一部の期間においてのみ低速の水平転送パルスで水平シフトレジスタを駆動する様にしているので、画像品質を損なうことなく安定した品質の画像を維持することができる様になる。

請求項３に記載の発明によれば、前述の水平転送駆動開始時に発生するノイズは、撮影感度が高くなるにしたがい増幅されて大きなノイズとして画像に現れるが、水平転送信号制御手段は、撮影感度設定手段で設定された撮影感度値に基づいて、水平転送信号生成手段で生成される水平転送パルスの周波数を変更する様にしている。すなわち、撮影感度が低い時は、ノイズが比較的小さいことより水平転送パルスの周波数を、水平転送駆動開始直後から通常行われている固定された早い周波数とする。一方、撮影感度が高い時は、ノイズが大きくなることより水平転送パルスの周波数を、前述の様に、駆動開始から所定の期間においては、所定期間経過後の周波数よりも遅くする様にしている。したがって、撮影状況に応じて必要な時のみに、前述の低速駆動と高速駆動を併用した水平転送駆動を行うことができる様になる。

例えば、スポーツシーンの様に、動きの激しい被写体を高速のシャッタスーピードで撮影する様な場合には、撮影感度を高く設定することによりノイズは増幅されて大きなノイズとなるが、この様な場合には、前述の低速駆動と高速駆動を併用した水平転送駆動を行うことによりノイズの発生を防止することができる様になる。

本発明に係る撮像装置の具体的な実施形態としては、デジタルカメラが代表的であるが、この他にカメラ付きの携帯電話機や、デジタルビデオカメラ等も含まれる。

図１を用いて、本発明に係る撮像装置の代表的な実施形態の１つであるデジタルカメラの外観を説明する。図１（ａ）は、本発明に係るデジタルカメラ１の側面図、図１（ｂ）は背面図である。図１（ａ）に示す様に、デジタルカメラ１は、カメラ本体部２、及びレンズユニット３から構成される。

レンズユニット３は、図示しないマクロズームからなる撮影レンズ、絞り、及びシャッタ等から構成される。

カメラ本体部２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；液晶表示素子）からなるＬＣＤモニタ２１１、ＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ；電子ビューファインダ）２１０、及び、デジタルカメラ１を図示しないパーソナルコンピュータに接続する外部接続端子を有しており、後述するＣＣＤエリアセンサ２４１で取り込まれた画像信号に所定の信号処理を施し、ＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０への画像表示や、後述するメモリカード２７７などの記録媒体への画像記録、あるいはパーソナルコンピュータへの画像の転送といった処理を行う。

図１（ａ）に示す様に、カメラ本体部２の上面には、必要時にホップアップされる内臓フラッシュ２１２が設けられている。

また、図１（ｂ）に示す様に、カメラ本体部２の背面の略中央部には撮影画像の表示や記録画像の再生表示、またはメニュー画面や、各種状態表示等のＧＵＩ表示を行うＬＣＤモニタ２１１とＥＶＦ２１０が設けられている。

カメラ本体部２の上面には、図１（ｂ）に示す様に、シャッタボタン２０１と、シャッタボタン２０１の近くには、デジタルカメラ１の動作モードを設定するモード設定ダイアル２０３が設けられている。モード設定ダイアル２０３で設定されるデジタルカメラ１の動作モードには、「静止画撮影モード」、「動画撮影モード」、「再生モード」等がある。

例えば、静止画撮影モードは、撮影待機状態から露光制御のプロセスを経て撮影にいたる写真撮影を行うモードであり、再生モードは、メモリカード２７７に記録された撮影画像をＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０に再生表示するモードである。

また、カメラ本体部２の背面上部には、図１（ｂ）に示す様に、メインスイッチ２０２と、メインスイッチ２０２の近くには、電子ズームのズーム倍率を設定する為の電子ズームボタン２０９が設けられている。

また、カメラ本体部２の背面下部には、図１（ｂ）に示す様に、ＬＣＤモニタ２１１にメニューを表示する為のメニューボタン２０７と、メニューボタン２０７の近くには、ＬＣＤモニタ２１１に画像を表示する為のクイックビューボタン２０８が設けられている。

さらに、カメラ本体部２の背面の略中央部には、各種設定を行う為の選択／決定ボタン２０６が設けられている。選択／決定ボタン２０６は、各種設定の選択を行う為のジョグダイアル（十字キー）２０４と、ジョグダイアル（十字キー）２０４で選択された設定を確定する為の決定ボタン２０５から構成される。

また、選択／決定ボタン２０６は、デジタルカメラ１の撮影感度を設定するものである。具体的には、例えばＬＣＤモニタ２１１で表示されるメニュー画面上で、撮影感度設定モードに入る。撮影感度には、例えば、ＩＳＯ１００からＩＳＯ８００、及び「オート」があり、ジョグダイアル２０４を操作して、所望の撮影感度を選択する。そして決定ボタン２０５を操作してジョグダイアルキ２０４で選択された撮影感度を確定する。すなわち、選択／決定ボタン２０６は、本発明に係る撮像装置における撮影感度設定手段として機能するものである。

次に、デジタルカメラ１の制御系について図２を用いて説明する。図２は、本発明に係わるデジタルカメラ１の制御系のブロック図である。なお、図２では、図１に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。

ＣＣＤエリアセンサ２４１（以下、ＣＣＤ２４１と略称する。）は、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色透過フィルタをピクセル単位（画素単位）で市松模様状に配置させたカラーエリア撮像センサで、レンズユニット３により結像された被写体光像を、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色成分の画像信号（各画素単位で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換するものである。

また、ＣＣＤ２４１は、図３（ａ）に示す様に、受光領域５２とＯＢ領域５３各々に、本発明における光電変換部に該当するフォトダイオード５１を画素単位で配置している。フォトダイオード５１は、図に示す様に垂直シフトレジスタ５４と接続され、さらに、垂直シフトレジスタ５４は、ＣＣＤ２４１の下部に設けられた水平シフトレジスタ５５と接続され、フォトダイオード５１に蓄積された電荷信号は、これらの部位を介して、出力部５７で増幅されて外部に出力される。また、水平シフトレジスタ５５において、出力部５７側には、ダミー画素５６が設けられている。すなわち、ＣＣＤ２４１は、本発明に係る撮像装置における撮像手段として機能するものである。

タイミングジェネレータ２４６は、後述する基準クロック発生部２７１から送信される基準クロックに基づいてＣＣＤ２４１の駆動制御信号を生成するものである。タイミングジェネレータ２４６で生成される駆動制御信号には、例えば、ＣＣＤ２４１における露出開始、及び終了タイミングを制御する積分開始／終了のタイミング信号、各画素の受光信号の読出制御信号（水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等）等のクロック信号が挙げられ、これらのクロック信号がＣＣＤ２４１に供給されるとＣＣＤ２４１では各クロック信号に対応した駆動制御が行われる。

また、タイミングジェネレータ２４６は、ＣＣＤ２４１の水平シフトレジスタ５５に読み出された電荷信号の水平転送駆動を行う水平転送パルスφＨ１、φＨ２を生成する。すなわち、タイミングジェネレータ２４６は、本発明に係る撮像装置における水平転送信号生成手段として機能するものであり、水平転送パルスφＨ１、φＨ２は本発明における水平転送信号に相当するものである。タイミングジェネレータ２４６で行われる水平転送パルス制御の詳細については後述する。

信号処理回路２４２は、ＣＤＳ回路２４３、ＡＧＣ回路２４４より構成され、これらの構成部を介して画像信号に所定の処理が行われる。以下、信号処理回路２４２で行われる画像信号への所定の処理について説明する。

ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路２４３は、ＣＣＤ２４１から読み出された画像信号より読出し時に発生するノイズの低減や、ＯＢクランプ動作による暗ノイズの補正を行うものである。

ＡＧＣ（自動利得制御）回路２４４は、選択／決定ボタン２０６で設定された撮影感度に基づいて、ＣＤＳ回路２４３で処理された画像信号のゲイン調整を行い撮影感度を制御するものである。

Ａ／Ｄ変換器２４５は、ＡＧＣ回路２４４から入力された画像信号を構成する各画素信号をデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２４５は、基準クロック発生部２７１から入力されるＡ／Ｄ変換用クロックに基づき、アナログ信号の各画素信号を例えば１４ビットのデジタル信号に変換する。

この様に、ＣＣＤ２４１で読み出された画像信号は、信号処理回路２４２、及びＡ／Ｄ変換器２４５で所定の処理が施されて、デジタル画像信号に変換される。デジタル化された画像信号は、画像処理ＣＰＵ２６１に取り込まれて所定の処理が行われる。

画像処理ＣＰＵ２６１は、マイクロコンピュータからなり、デジタルカメラ１で行われる画像信号処理動作を統括的に制御するものである。以下、画像処理ＣＰＵ２６１で行われるデジタル画像信号への処理について説明する。

最初に、画像処理ＣＰＵ２６１に取り込まれた画像信号は、ＣＣＤ２４１から出力される画像信号の読出しに同期して画像メモリ２７５に書き込まれる。すなわち、画像処理ＣＰＵ２６１で行われる処理に使用されるデジタル画像信号は、画像メモリ２７５にいったん記録したものを画像メモリ２７５から取り出し、各ブロックにおける処理に使用される。

画像処理ＣＰＵ２６１は、図２に示す様に、例えば、黒レベル補正部２６３、画素補間部２６４、解像度変換部２６５、ホワイトバランス制御部２６６、ガンマ補正部２６７、マトリックス演算部２６８、シェーディング補正部２６９、画像圧縮部２７０等からなる画像処理部２６２、及び基準クロック発生部２７１から構成され、画像処理部２６２は画像メモリ２７５より取り出したデジタル画像信号に周知の画像信号処理を施すものである。そして、これらの部位で所定の処理を施されたデジタル画像信号は、再度、画像メモリ２７５に格納される。

基準クロック発生部２７１は、デジタルカメラ１の駆動制御に使用される基準クロックを生成し、これを各回路に供給する回路である。本発明における基準クロックの具体例としては、タイミングジェネレータ２４６に使用される基準クロックや、Ａ／Ｄ変換器２４５に使用されるＡ／Ｄ変換用クロックなどが挙げられ、基準クロック発生部２７１でこれらのクロックを生成する。

次に、ＬＣＤモニタ２１１は、ＣＣＤ２４１で取り込まれた画像信号の表示や、ＧＵＩ表示を行う。

ＬＣＤ駆動回路２７９は、画像処理ＣＰＵ２６１により画像メモリ２７５から読み出された画像信号を一時記憶するバッファメモリ（ＶＲＡＭ）を備えており、該画像信号をフィールド画像としてＬＣＤモニタ２１１に画像表示させる。

カメラ制御ＣＰＵ２９１は、マイクロコンピュータからなり、後述のスイッチ群２９５の各スイッチ操作によるスイッチ信号に基づき、カメラ本体部２、及びレンズユニット３の各部材の駆動をシーケンシャルに制御してデジタルカメラ１の撮影動作を統括制御する。

この様に、デジタルカメラ１では、画像処理ＣＰＵ２６１においてＣＣＤ２４１より取り込まれた画像信号に前述した様な信号処理を行い、これらの処理を行った画像信号を画像メモリ２７５に記録するようになっている。

本発明に係るデジタルカメラ１は、モード設定ダイアル２０３で設定したモードの下でＣＣＤ２４１より取り込まれた画像信号を画像メモリ２７５に記録、あるいは、ＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０に表示する。

撮影待機状態（例えば、モード設定ダイアル２０３で「静止画撮影モード」に設定した状態）では、画像信号が例えば１／３０秒毎等の所定間隔でＣＣＤ２４１より信号処理回路２４２、Ａ／Ｄ変換器２４５を経て画像処理ＣＰＵ２６１取り込まれている。取り込まれた画像信号は、前述の様に、画像処理ＣＰＵ２６１中の画像処理部２６２の黒レベル補正部２６３からシェーディング補正部２６９にかけての部位で所定の信号処理が施され、その後、デジタル画像信号として画像メモリ２７５に記録される。そして、画像メモリ２７５に記録された画像信号を読み出し、読み出された画像信号をＬＣＤ駆動回路２７９やＥＶＦ駆動回路２８６を介してフィールド画像としてＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０で画像表示する。

また、画像記録時は、設定された記録解像度の画像とするために画像信号を画像処理ＣＰＵ２６１中の画像処理部２６２の画像圧縮部２７０で圧縮処理し、得られた圧縮画像はメモリカードドライバ２７６を介してメモリカード２７７に記録される。

再生モード（モード設定ダイアル２０３で「再生モード」に設定した状態）では、メモリカード２７７より読み出された画像信号は、画像処理ＣＰＵ２６１で所定の信号処理が施され、ＬＣＤ駆動回路２７９やＥＶＦ駆動回路２８６を介してＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０に表示する
なお、図２中のスイッチ群２９５は、図１のシャッタボタン２０１、メインスイッチ２０２、モード設定ダイアル２０３、選択／決定ボタン２０６、メニューボタン２０７、クイックビューボタン２０８、電子ズームボタン２０９等に対応するスイッチである。

ここで、本発明に係るデジタルカメラ１で行われる水平転送駆動制御の詳細について図４、及び図５を用いて詳細に説明する。図４（ａ）は、通常行われている高速水平転送駆動時の水平転送パルスのタイミングチャートを示す。図４（ｂ）は、低速水平転送駆動と高速水平転送駆動とを併用した時の水平転送パルスのタイミングチャートを示す。図４（ｃ）は、低速水平転送駆動から高速水平転送駆動へ段階的に周波数を変化させた時の水平転送パルスのタイミングチャートを示す。

また、図５（ａ）は、通常行われている高速水平転送駆動時の電源電圧の変動を示す模式図である。図５（ｂ）は、低速水平転送駆動と高速水平転送駆動とを併用した時の電源電圧の変動を示す模式図である。

最初に、通常行われている水平転送駆動制御について説明する。なお、水平転送パルスφＨ２はφＨ１の位相を反転させたものでφＨ１と同じ動作を行うものであるので、図４、図５ではφＨ１のみ図示している。

図４（ａ）に示す様に、水平転送パルスφＨ１、φＨ２は、垂直転送期間（水平ブランキング期間ｔｗ０）は駆動を停止している。そして、垂直転送期間の終了後、すなわち、水平ブランキング期間ｔｗ０終了後に水平転送駆動を高速で開始する。水平転送駆動を開始すると、ダミー画素信号、ＯＢ画素信号、画像信号の順に順次、出力部５７に向けて転送される。

この様に、水平ブランキング期間ｔｗ０に駆動を停止させておいた状態から水平転送パルスφＨ１、φＨ２を高速で駆動させると、急激な負荷変動により電源電圧が大きく変動する。この時の電源電圧の変動の様子は、図５（ａ）に示す様に、水平転送駆動開始後に大幅に低下する。このように電源電圧が大幅に変動することにより水平転送効率が変化し、Ａ／Ｄ変換器２４５の基準電圧が変動してしまう。その結果、画像信号にサグが生じて撮影画像にノイズが発生するために画像品質が大きく損なわれる。

本発明は、この電源電圧の変動を抑制するようにデジタルカメラ１で行われる水平転送駆動を行うものである。

具体的には、図４（ｂ）に示す様に、水平ブランキング期間ｔｗ０終了後、水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数を以下のように制御して水平シフトレジスタ５５を駆動させる。すなわち、水平転送駆動開始後のダミー画素転送期間ｔｗ１における水平転送パルスの周波数を、ＯＢ画素転送期間ｔｗ２、及び、画像信号転送期間ｔｗ３における水平転送パルスの周波数よりも遅くして水平シフトレジスタ５５を駆動させる。そして、ダミー画素転送期間ｔｗ１終了後は、通常の高速の周波数で水平シフトレジスタ５５を駆動させる。

このように、水平転送駆動開始後のダミー画素転送期間ｔｗ１は水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数を遅くして水平シフトレジスタ５５をゆっくりと駆動させることにより、急激な負荷変動を回避して電源電圧の変動を抑制させる。その結果、本発明では電源電圧の変動は図５（ｂ）に示す様に図５（ａ）のときよりも大幅に抑制される。

なお、水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数は、カメラＣＰＵ２９１により制御されるものであり、カメラ制御ＣＰＵ２９１は本発明における水平転送信号制御手段に該当するものである。

以上の実施形態では、ダミー画素転送期間ｔｗ１とＯＢ画素転送期間ｔｗ２以降とで水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数を切り換え、異なる２種の周波数で水平シフトレジスタ５５を駆動させている。この方法の他に、図４（ｃ）に示す様に、ダミー画素転送期間ｔｗ１における水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数を徐々に高めていき、ダミー画素転送期間ｔｗ１終了時には通常の高い周波数になる様に、水平シフトレジスタ５５を駆動させる方法がある。

また、水平転送駆動開始直後に高い周波数で水平シフトレジスタ５５を駆動させると電源電圧の大きな変動により撮影画像にノイズが発生することを前述したが、撮影感度が高くなるほど増幅されて大きなノイズになる傾向がある。したがって、本発明である低速の周波数での駆動と高速の周波数での駆動を併用する水平転送駆動を撮影感度に応じて必要な時のみに行う様にしてもよい。

すなわち、撮影感度が低い時は現れるノイズは比較的小さなものになるので、水平転送駆動開始直後から水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数を高速にして水平シフトレジスタ５５を駆動させる。一方、撮影感度が高い時は現れるノイズが大きなものになるので、ダミー画素転送期間ｔｗ１における水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数をＯＢ画素転送期間ｔｗ２や画像信号転送期間ｔｗ３のときの周波数よりも低くして水平シフトレジスタ５５を駆動させる。このように、設定された撮影感度に応じて水平転送駆動開始直後の水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数を変更して水平転送信号の速度を変えることにより、電源電圧の変動によるノイズの影響のない撮像画像が得られる。
具体的には、デジタルカメラ１のタイミングジェネレータ２４６で生成される水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数は、本発明における水平転送信号制御手段に該当するカメラ制御ＣＰＵ２９１により、撮影時に設定された撮影感度に基づいて変更される。

すなわち、水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数変更は、カメラ制御ＣＰＵ２９１で周波数を変更する閾値として基準撮影感度値を予め設定しておき、該閾値と選択／決定ボタン２０６で設定された撮影感度値とを比較する。比較の結果、選択／決定ボタン２０６で設定された撮影感度値が閾値よりも低い場合は発生するノイズが比較的小さいので、カメラ制御ＣＰＵ２９１は水平転送駆動開始直後からタイミングジェネレータ２４６で生成される水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数が高速になる様にタイミングジェネレータ２４６の駆動を制御する。

一方、選択／決定ボタン２０６で設定された撮影感度値が閾値よりも高い場合は、ノイズが増幅されて大きくなっているので、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、ダミー画素転送期間ｔｗ１における水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数をＯＢ画素転送期間ｔｗ２、画像信号転送期間ｔｗ３における周波数よりも遅くする様にタイミングジェネレータ２４６の駆動を制御する。さらに、ダミー画素転送期間ｔｗ１終了後は通常の早い周波数になる様にタイミングジェネレータ２４６の駆動を制御する。このようにして、設定された撮影感度値が閾値よりも高い場合、水平転送駆動開始直後に電源電圧の大きな変動を発生を抑制してノイズの発生を防止する。この様に、本発明では撮影感度に応じて必要な時のみに、前述の低速駆動と高速駆動を併用した水平転送駆動が行われる様になる。

尚、タイミングジェネレータ２４６で生成される水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数は、タイミングジェネレータ２４６に内蔵されているメモリ設定をカメラ制御ＣＰＵ２９１で制御することにより複数種の周波数を選択できる様にすることも可能である。

この様に、本発明に係わる撮像装置では、水平転送駆動開始時には、水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数を遅くして、水平シフトレジスタ５５をゆっくりと駆動することにより、急激な負荷変動が回避され、電源電圧の大きな変動が抑制され、ノイズの発生を防止することができ、安定した画像品質を維持することができる様になる。

さらに、水平転送駆動を、通常の高速で開始した時の大きな電源電圧の変動に起因するノイズは、撮影感度が高くなるにしたがい増幅されて大きなノイズとして画像に現れる。したがって、撮影感度に応じて必要な時のみに、低速駆動と高速駆動を併用した水平転送駆動を行うことにより、効率よくノイズは発生を防止することができる様になる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば、前述の実施の形態においては、水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数を、ダミー画素転送期間ｔｗ１においては、ＯＢ画素転送期間ｔｗ２、及び画像信号転送期間ｔｗ３における通常の周波数よりも遅くして水平シフトレジスタ５５を駆動し、ダミー画素転送期間ｔｗ１終了後は、通常の早い周波数で水平シフトレジスタ５５を駆動する。または、ダミー画素転送期間ｔｗ１における水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数を遅い周波数から、徐々に早い周波数へと変化させて、ダミー画素転送期間ｔｗ１終了時には、通常の早い周波数に至る様にして、水平シフトレジスタ５５を駆動する様にしているが、ダミー画素５６は必ずしも必要ではなく、画像信号に影響を及ぼさないＯＢ画素をダミー画素５６の代わりとして使用して、水平転送パルスφＨ１、φＨ２の周波数を制御する様にしてもよい。

本発明に係るデジタルカメラの外観模式図である。 本発明に係るデジタルカメラにおける回路ブロック構成図である。 本発明に係るデジタルカメラにおけるＣＣＤ構成、及びＣＣＤ駆動信号を示す模式図である。 本発明に係るデジタルカメラにおける水平転送信号のタイミングチャートである。 本発明に係るデジタルカメラにおける水平転送駆動時の電源電圧の変動を示す模式図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ
２ カメラ本体部
２０１ シャッタボタン
２０２ メインスイッチ
２０３ モード設定ダイアル
２０４ ジョグダイアル（十字キー）
２０５ 決定ボタン
２０６ 選択／決定ボタン
２０７ メニューボタン
２０８ クイックビューボタン
２０９ 電子ズームボタン
２１０ 電子ビューファインダ（ＥＶＦ）
２１１ ＬＣＤモニタ
２１２ 内臓フラッシュ
２４１ ＣＣＤエリアセンサ
２４２ 信号処理回路
２４３ ＣＤＳ回路
２４４ ＡＧＣ回路
２４５ Ａ／Ｄ変換器
２４６ タイミングジェネレータ
２４７ 絞り／シャッタ駆動回路
２４８ フォーカス／ズームモータ駆動回路
２６１ 画像処理ＣＰＵ
２６２ 画像処理部
２６３ 黒レベル補正部
２６４ 画素補完部
２６５ 解像度変換部
２６６ ホワイトバランス制御部
２６７ ガンマ補正部
２６８ マトリックス演算部
２６９ シェーディング補正部
２７０ 画像圧縮部
２７１ 基準クロック発生部
２７５ 画像メモリ
２７６ メモリカードドライバ
２７７ メモリカード
２７８ 外部通信Ｉ／Ｆ
２７９ ＬＣＤ駆動回路
２８６ ＥＶＦ駆動回路
２９１ カメラ制御ＣＰＵ
２９２ フラッシュ制御回路
２９３ ブザー
２９５ スイッチ群（シャッタボタン他）
３ レンズユニット
３５１ フォーカス／ズームモータ
３５２ 絞り
５０ ＣＣＤ
５１ フォトダイオード
５２ 受光領域
５３ 遮光領域
５４ 垂直シフトレジスタ（垂直ＣＣＤ）
５５ 水平シフトレジスタ（水平ＣＣＤ）
５６ ダミービット
５７ 出力部

Claims (5)

1. 被写体光像を光電変換して画像信号を生成する光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷を転送する水平シフトレジスタと、を有する撮像手段と、
   前記水平シフトレジスタの駆動を制御する水平転送信号を生成する水平転送信号生成手段と、を有する撮像装置であって、
   前記水平転送信号生成手段が、水平転送信号生成開始直後の所定期間内は、該所定期間経過後における水平転送信号の周波数よりも低い周波数で水平転送信号を生成するものであることを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像手段は、前記水平シフトレジスタの出力部側にダミー画素を有し、
   前記水平転送信号生成手段が、前記ダミー画素の転送期間内は、該ダミー画素の転送期間経過後における水平転送信号の周波数よりも低い周波数で水平転送信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像装置は、
   前記水平転送信号生成手段の作動を制御する水平転送信号制御手段と、
   撮影感度を設定する撮影感度設定手段と、を有し、
   前記水平転送信号制御手段には、基準撮影感度値が設定されており、
   前記水平転送信号制御手段は、
   前記撮影感度設定手段で設定された撮影感度値と前記基準撮影感度値との比較結果に基づいて、前記水平転送信号生成手段で生成される前記水平転送信号の周波数を変更する様に前記水平転送信号生成手段の作動を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 撮像素子内の水平シフトレジスタを駆動させる水平転送信号の周波数を、水平転送信号生成開始後から所定期間及び前記所定期間後とで変化させるステップを有し、
   前記ステップでは、前記所定期間に前記水平転送信号の周波数を前記所定期間経過後における水平転送信号の周波数よりも低くして水平シフトレジスタを駆動させることを特徴とする撮像素子の駆動方法。
5. 前記撮像素子は、前記水平シフトレジスタの出力部側にダミー画素を有し、
   前記ダミー画素を転送する期間内は、前記水平転送信号の周波数を前記ダミー画素の転送期間経過後における水平転送信号の周波数よりも低くして前記水平シフトレジスタを駆動させることを特徴とする請求項４に記載の撮像素子の駆動方法。

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