JP2007013895A

JP2007013895A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2007013895A
Application number: JP2005195455A
Authority: JP
Inventors: Satoyuki Nakamura; 里之中村; Toshihisa Maeda; 利久前田; Tsutomu Honda; 努本田
Original assignee: Konica Minolta Photo Imaging Inc
Current assignee: Konica Minolta Photo Imaging Inc
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】一眼レフレックス型のデジタルカメラのように、撮影動作が行われる時にのみ撮像センサに通電されるように構成された撮像装置において、省電力化を図りつつ、予め黒レベルを安定化させた状態で撮影を行えるようにする。
【解決手段】撮像センサ３０への通電後、最初に画像転送を行う前に、タイミング制御回路５１はフローティングデフュージョン部３３のリセットゲートにリセットパルスを与え、ダミー駆動させる。このダミー駆動により出力される信号電圧は、黒レベルの信号電圧に似たダミー電位となる。このようなダミー電位を、ＡＦＥ５のクランプ回路５２３でクランプさせることで、画像転送前に、クランプ電位をオプチカルブラック電位に予め引き込ませることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ＣＣＤ（charge coupled device）イメージセンサのような撮像センサを備える撮像装置に関し、特に一眼レフレックス型のデジタルカメラのように、ライブビューモードを具備せず、撮影動作が行われる時にのみ撮像センサに通電されるように構成された撮像装置に関するものである。

一般的に一眼レフレックス型のデジタルカメラでは、機構的にライブビューモードが存在せず、また省電力の観点から、撮像センサには撮影動作の直前に電源電圧が供給（通電）され、その撮影画像信号の転送が完了すると撮像センサへの通電が停止されるようになっている。このように、撮影時にのみ撮像センサを駆動させる方式とすることで、撮像センサが必要以上に通電加熱されず、暗電流のようなノイズ成分の発生を抑制できるというメリットもある。

ところで、この種の撮像装置においては、撮像センサにより得られた画像信号の黒レベルを固定（クランプ）するための処理が行われる。このクランプ処理は、例えば撮像センサの画素（光電変換素子）の一部にオプチカルブラック部（遮光部分）を設け、通常の露光部分からセンサ出力を得ると同時にこのオプチカルブラック部からも出力（遮光出力）を得て、これらの出力を比較することにより、遮光出力を基準として画像信号の黒レベルをクランプする処理である。

上記のクランプ処理は、撮像センサで撮像された画像信号に基づいて実行される。従って、撮像センサに通電後に最初に実行される撮影動作で得られる画像は、必要なクランプが出来ていないことから黒レベルが安定せず、綺麗な画像を得ることはできない。この点、ライブビューモードを備えるデジタルカメラでは、本撮影を行う前に、既に撮像センサに通電され動作していることから黒レベルが安定しているので問題はない。しかし、撮影動作の直前に撮像センサに通電が開始される一眼レフレックス型のデジタルカメラでは、通電後に最初に撮像される画像（特に画像読み出しの初期部分に該当する画像部分）は、黒レベルが安定していないことから、良質な画像とならない場合がある。かかる問題を解消するために、撮影動作に先立ち撮像センサに予め通電して駆動しておくことも考えられるが、電力的な無駄が多く、また上述のようにノイズの面でも不利になることから妥当な解決策と言うことはできない。

なお、特許文献１には、撮像センサで撮像された画像信号に基づかず、ダミー画像信号に基づいてクランプ処理を行う技術が開示されている。しかし、特許文献１の技術は、撮像センサの撮像領域を２分割した場合における、撮像領域間の出力オフセットを解消するための技術であり、撮像センサへの通電直後の画像乱れには言及していない。
特開２００２−３００４７７号公報

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、一眼レフレックス型のデジタルカメラのように、撮影動作が行われる時にのみ撮像センサに通電されるように構成された撮像装置において、省電力化を図りつつ、予め黒レベルを安定化させた状態で撮影を行うことが出来る撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１にかかる撮像装置は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子と、前記光電変換素子により生成された信号電荷を電圧に変換するフローティングデフュージョン部とを有する撮像センサと、前記撮像センサの出力をクランプするクランプ手段と、前記撮像センサ及びクランプ手段に対してタイミングパルスを供給するタイミングパルス発生手段と、前記撮像センサ、クランプ手段及びタイミングパルス発生手段の駆動動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記撮像センサへの通電後に最初に撮像された画像信号を転送する前に、前記撮像センサのフローティングデフュージョン部を駆動させてダミー電位を出力させ、前記クランプ手段に前記ダミー電位をクランプさせるクランプ制御部を具備することを特徴とする。

この構成によれば、クランプ制御部により、撮像センサのフローティングデフュージョン部を駆動させてダミー電位を出力させ、このダミー電位を前記クランプ手段にてクランプさせるので、撮像センサへの通電後に最初に画像信号を転送する前に、前記ダミー電位のクランプにより黒レベルを安定化させることが可能となる。すなわち、フローティングデフュージョン部を言わばダミー駆動させて、黒レベルを模擬したダミー電位を撮像センサから出力させ、かかるダミー電位を用いてクランプ手段にクランプ処理を行わせることで、クランプ電位を黒レベル電位（オプチカルブラック電位）に予め引き込む（予め近付ける）ことが可能となる。従って、一眼レフレックス型のデジタルカメラのように、撮影動作が行われる時にのみ撮像センサに通電されるように構成された撮像装置であっても、常に黒レベルが安定した状態で画像信号の転送が行えるようになる。

上記構成において、前記フローティングデフュージョン部は、当該フローティングデフュージョン部の電圧をリセットするリセットパルスにより駆動されることが望ましい（請求項２）。この構成によれば、フローティングデフュージョン部の本来の機能を活用してダミー電位を出力させることが可能となる。

上記構成において、前記クランプ制御部が、露光期間の前に、前記ダミー電位をクランプさせる制御を行うようにすることが望ましい（請求項３）。撮像センサが起動され、露光が開始されるまでの期間は、フローティングデフュージョン部をダミー駆動させても、露光動作に影響（ノイズの重畳等）を与える可能性は少なく、また比較的長くクランプ動作時間を取ることができるので、黒レベルを安定化させ易くなる。

上記構成において、前記クランプ制御部が、前記ダミー電位をクランプさせる動作を複数回に分けて実行させる制御を行うようにすることが望ましい（請求項４）。この構成によれば、前述の露光期間の前（露光前に不要な電荷を掃き出す垂直掃き出し期間）、露光により得られた信号電荷の転送（画像信号の読み出し）の前に実行される高速転送期間と露光期間との間、或いは高速転送期間と画像信号の読み出し期間との間などを利用して、クランプ動作を間欠的に実行させることが可能となる。

上記構成において、前記クランプ制御部が、実際の画像読み出し信号を転送する前に実行される高速転送期間においては、前記ダミー電位をクランプさせる動作を停止させる制御を行うようにすることが望ましい（請求項５）。高速転送期間においては、高速での電荷掃き出しが行われるため、このときの撮像センサの出力は不安定な電位となる。このような不安定な電位についてクランプ動作が行われると、所定の黒レベルにてクランプが行えない場合がある。そこで、高速転送期間においてダミー電位をクランプさせる動作を停止させることで、不安定なクランプが行われてしまうことを防止することができる。

上記請求項１〜５において、撮像装置が、一眼レフレックス型のデジタルカメラであることが望ましい（請求項６）。この構成によれば、一般に撮影動作が行われる時にのみ撮像センサに通電されるように構成されている一眼レフレックス型のデジタルカメラに対して、常に黒レベルが安定した状態で画像信号の転送が行える機能を施与することができるようになる。

請求項１にかかる撮像装置によれば、撮影動作が行われる時にのみ撮像センサに通電されるように構成されている撮像装置であっても、常に黒レベルが安定した状態で画像信号の転送が行えるので、クランプ不良に伴う画像乱れのない、綺麗な画像を得ることができる。

請求項２にかかる撮像装置によれば、既存の撮像センサの駆動制御系を活用してフローティングデフュージョン部を駆動し、本発明にかかるクランプ制御を行うことができる。

請求項３にかかる撮像装置によれば、ある程度の時間をかけてのクランプ動作が行い易くなることから、比較的容易に黒レベルを安定化させることができ、綺麗な画像を一層得られ易くすることができる。

請求項４にかかる撮像装置によれば、ダミー電位に対するクランプ動作が間欠的に複数回実行されるので、一層確実にクランプ電位を黒レベル電位に引き込むことができるようになる。

請求項５にかかる撮像装置によれば、不安定なクランプが行われてしまうことが抑止され、クランプ電位を黒レベル電位に安定的に引き込めるようになる。

請求項６にかかる撮像装置によれば、常に黒レベルが安定した状態で画像信号の転送が行え、綺麗な画像を得ることができる一眼レフレックス型のデジタルカメラを提供できるようになる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
（カメラ構造の説明）
図１、図２は、本発明に係る撮像装置の一実施形態にかかるデジタルカメラ１の外観構造を示す図であり、図１は、デジタルカメラ１の正面外観図、図２は、デジタルカメラ１の背面外観図をそれぞれ示している。また図３は、デジタルカメラ１の内部構造を示す断面図である。図１に示すように、このデジタルカメラ１は、カメラ本体１０と、このカメラ本体１０の正面略中央に着脱可能（交換可能）に装着される撮影レンズ２（交換レンズ）とを備えた一眼レフレックス型デジタルスチルカメラである。

図１において、カメラ本体１０の正面側には、正面略中央に撮影レンズ２が装着されるマウント部１０１と、マウント部１０１の右横に配置されたレンズ交換ボタン１０２と、正面左端部（Ｘ方向左側）において突設され、ユーザが片手（又は両手）により確実に把持（保持）可能とするためのグリップ部１０３と、マウント部１０１の左横に配置されたＡＦ補助光発光部１０４と、正面左上部（Ｙ方向左上側）に配置されたモード設定ダイアル１１と、正面右上部に配置された制御値設定ダイアル１２と、グリップ部１０３の上面に配置されたシャッターボタン１３とが備えられている。

また、図２において、カメラ本体１０の背面側には、背面左側に配置されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１４と、ＬＣＤ１４の下方に配置された設定ボタン群１５と、ＬＣＤ１４の側方に配置されたジョグダイヤル１６と、ジョグダイヤル１６の内側に配置されたプッシュボタン１７と、ＬＣＤ１４の上方に配設された光学ファインダー１８と、光学ファインダー１８の側方に配設されたメインスイッチ１０５と、光学ファインダー１８の上方に配設された接続端子部１０６とが備えられている。

モード設定ダイアル１１及び制御値設定ダイアル１２は、カメラ本体１０の上面と略平行な面内で回転可能な略円盤状の部材からなる。モード設定ダイアル１１は、自動露出（ＡＥ）制御モードや自動焦点（ＡＦ；オートフォーカス）制御モード、或いは１枚の静止画を撮影する静止画撮影モードや連続撮影を行う連続撮影モード等の各種撮影モード、記録済みの画像を再生する再生モード等、デジタルカメラ１に搭載されたモードや機能を択一的に選択するためのものである。制御値設定ダイアル１２は、デジタルカメラ１に搭載された各種の機能に対する制御値を設定するためのものである。

シャッターボタン１３は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。静止画撮影モードにおいてシャッターボタン１３が半押し（Ｓ１）されると、被写体の静止画を撮影するための準備動作（露出制御値の設定や焦点調節等の準備動作）が実行され、シャッターボタン１３が全押し（Ｓ２）されると、撮影動作（撮像センサを露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカード等に記録する一連の動作）が実行される。なお、シャッターボタン１３の半押し操作は、図略のスイッチＳ１がオンされることにより検出され、シャッターボタン１３の全押し操作は、図略のスイッチＳ２がオンされることにより検出される。

ＬＣＤ１４は、カラー液晶パネルを備えてなり、撮像センサ３０（図３参照）により撮像された画像の表示や記録済みの画像の再生表示等を行うとともに、デジタルカメラ１に搭載される機能やモードの設定画面を表示するものである。なお、ＬＣＤ１４に代えて、有機ＥＬやプラズマ表示装置を用いるようにしてもよい。

設定ボタン群１５は、デジタルカメラ１に搭載された各種の機能に対する操作を行うボタンである。この設定ボタン群１５には、例えばＬＣＤ１４に表示されるメニュー画面で選択された内容を確定するための選択確定スイッチ、選択取り消しスイッチ、メニュー画面の内容を切り替えるメニュー表示スイッチ、表示オン／オフスイッチ、表示拡大スイッチ、手振れ補正スイッチなどが含まれる。

ジョグダイヤル１６は、円周方向に一定間隔で配置された複数の押圧部（図中の三角印の部分）を備える環状の部材を有し、各押圧部に対応して備えられた図略の接点（スイッチ）により押圧部の押圧操作が検出されるように構成されている。また、プッシュボタン１７は、ジョグダイヤル１６の中央に配置されている。ジョグダイヤル１６及びプッシュボタン１７は、撮影倍率の変更（ズームレンズのワイド方向やテレ方向への移動）、ＬＣＤ１４に再生する記録画像のコマ送り、及び撮影条件（絞り値、シャッタースピード、フラッシュ発光の有無等）の設定等の指示を入力するためのものである。

光学ファインダー１８は、被写体が撮影される範囲を光学的に表示するものである。すなわち、光学ファインダー１８には、撮影レンズ２からの被写体像が導かれており、ユーザ（撮影者）は、この光学ファインダー１８を覗くことにより、実際に撮像センサ３０にて撮影される被写体像を視認することができる。

マウント部１０１は、撮影レンズ２が装着される部位であり、その近傍には、装着された撮影レンズ２との電気的接続を行うための複数個の電気的接点（図示省略）や、機械的接続を行うための後述するカプラ４１４（図３参照）等が設けられている。レンズ交換ボタン１０２は、マウント部１０１に装着された撮影レンズ２を取り外す際に押下されるボタンである。

グリップ部１０３は、ユーザが撮影時に当該デジタルカメラ１を把持する部分であり、フィッティング性を高めるために指形状に合わせた表面凹凸が設けられている。なお、グリップ部１０３の内部には電池収納室とカード収納室とが設けられている。電池収納室にはカメラの電源として電池６９Ｂ（図４参照）が収納されており、カード収納室には撮影画像の画像データを記録するための記録媒体、例えばメモリカード６７が着脱可能に収納されるようになっている。

ＡＦ補助光発光部１０４は、ＬＥＤ等の発光素子を備えてなり、被写体の輝度やコントラストが小さい場合であって焦点調節動作を行う際に、補助光を出力するものである。

メインスイッチ１０５は、左右にスライドする２接点のスライドスイッチからなり、左にセットするとデジタルカメラ１の電源がオンされ、右にセットすると電源がオフされる。接続端子部１０６は、図略のフラッシュ等の外部装置を当該デジタルカメラ１と接続するための端子である。

このデジタルカメラ１には、図１に点線で示すように、カメラ本体１０の適所に振れ検出センサ４９が搭載されている。この振れ検出センサ４９は、手振れなどによりカメラ本体１０に与えられる振れを検出するもので、図１の水平方向をＸ軸、該Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸とする２次元座標系を想定するものとすると、Ｘ軸方向のカメラ振れを検出するＸセンサ４９ａと、Ｙ軸方向のカメラ振れを検出するＹセンサ４９ｂとを有している。Ｘセンサ４９ａ及びＹセンサ４９ｂは、例えば圧電素子を用いたジャイロから構成され、各方向のぶれの角速度を検出するものである。

撮影レンズ２は、被写体からの光（光像）を取り込むレンズ窓として機能するとともに、当該被写体光をカメラ本体１０の内部に配置されている後述の撮像センサ３０や光学ファインダー１８へ導くための撮影光学系を構成するものである。この撮影レンズ２は、上述のレンズ交換ボタン１０２を押圧操作することで、カメラ本体１０から取り外すことが可能とされている。

撮影レンズ２は、光軸Ｌに沿って直列的に配置された複数のレンズからなるレンズ群２１を備えてなる（図３参照）。このレンズ群２１には、焦点の調節を行うためのフォーカスレンズ２１１（図４参照）、変倍を行うためのズームレンズ２１２（図４参照）が含まれており、それぞれ光軸Ｌ方向に駆動されることで、変倍や焦点調節が行われる。また、撮影レンズ２には、その鏡胴２２の外周適所に該鏡胴の外周面に沿って回転可能な操作環が備えられており、ズームレンズ２１２は、マニュアル操作或いはオート操作により、前記操作環の回転方向及び回転量に応じて光軸方向に移動し、その移動先の位置に応じたズーム倍率（撮影倍率）に設定されるようになっている。

続いて、カメラ本体１０の内部構造について、図３を参照して説明する。図３に示すように、カメラ本体１０の内部には、撮像センサ３０、ＡＦ駆動ユニット４１、位相差ＡＦモジュール４２、シャッターユニット４３、ミラーボックス４４、光学ファインダー１８、前述の振れ検出センサ４９、及びメイン制御部６２などが備えられている。

撮像センサ３０は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子を有する撮像領域部、前記撮像領域部を制御する周辺回路部等を有してなる。さらに、後記で詳述するが、前記光電変換素子により生成された信号電荷を電圧に変換するフローティングデフュージョン部（電荷電圧変換回路）、前記フローティングデフュージョン部の電圧に応じた電気信号を出力信号線に出力する増幅手段、前記フローティングデフュージョン部の電圧をリセットするリセット手段等も備えられている。

撮像センサ３０は、カメラ本体１０の背面側の領域において該背面に略平行に配設されている。この撮像センサ３０としては、例えばフォトダイオード等で構成される複数の光電変換素子がマトリックス状に２次元配列され、各光電変換素子の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列のＣＣＤ（Charge Coupled Device）カラーエリアセンサを用いることができる。該撮像センサ３０は、撮像光学系（レンズ群２１）により結像された被写体の光像をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分のアナログの電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として出力する。

ＡＦ駆動ユニット４１は、ＡＦアクチュエータ４１１と、出力軸４１２と、エンコーダ４１３とを備えてなる。ＡＦアクチュエータ４１１は、ＡＦ動作のための駆動力を発生するもので、ＤＣモータ、ステッピングモータ、超音波モータ等のモータと、このモータの回転数を減速するための図略の減速系を含むものである。出力軸４１２は、ＡＦアクチュエータ４１１から出力される駆動力を撮影レンズ２内のレンズ駆動機構２４に伝達するものである。エンコーダ４１３は、ＡＦアクチュエータ４１１の出力軸４１２に伝達された駆動量（回転量）を検出するもので、検出された回転量は、撮影レンズ２内のレンズ群２１の位置算出に用いられる。なお、前記出力軸４１２とレンズ駆動機構２４とは、両者の機械的接続を行うためのカプラ４１４を介して接続されている。

位相差ＡＦモジュール４２は、ミラーボックス４４の底部に配設されており、周知の位相差検出方式により合焦位置を検出するものである。シャッターユニット４３は、フォーカルプレーンシャッター（以下、単にシャッターという）を有してなり、ミラーボックス４４の背面と撮像センサ３０との間に配設されている。

ミラーボックス４４は、クイックリターンミラー４４１とサブミラー４４２とを備えてなる。クイックリターンミラー４４１は、回動支点４４３を中心として、図３の実線で示すように、撮像光学系を構成するレンズ群２１の光軸Ｌに対して略４５度傾斜した姿勢（以下、傾斜姿勢という）と、図３の仮想線で示すように、カメラ本体１０の底面と略平行な姿勢（以下、水平姿勢という）との間で回動自在に構成されている。

サブミラー４４２は、クイックリターンミラー４４１の背面側（撮像センサ３０側）に配設されており、図３の実線で示すように、傾斜姿勢にあるクイックリターンミラー４４１に対して略９０度傾斜した姿勢（以下、傾斜姿勢という）と、図３の仮想線で示すように、水平姿勢にあるクイックリターンミラー４４１と略平行な姿勢（以下、水平姿勢という）との間で、クイックリターンミラー４４１に連動して変位可能に構成されている。クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２は、後述のミラー駆動アクチュエータ４４Ｍ（図４参照）により駆動される。

クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２が傾斜姿勢のとき、クイックリターンミラー４４１は、光軸Ｌに沿った被写体光束の大部分を光学ファインダー１８（焦点板４５）方向に反射するとともに、残りの光束を透過させ、サブミラー４４２は、クイックリターンミラー４４１を透過した光束を位相差ＡＦモジュール４２に導く。このとき、光学ファインダー１８による被写体像の表示と、位相差ＡＦモジュール４２による位相差検出方式の焦点調節動作とが行われる一方、撮像センサ３０には光束が導かれないため、ＬＣＤ１４による被写体の画像表示は行われない。

一方、クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２が水平姿勢のときには、クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２は光軸Ｌからいずれも退避することになるため、光軸Ｌに沿った被写体光束は略全て撮像センサ３０に導かれるようになる。このとき、ＬＣＤ１４による被写体の画像表示が行われる一方、光学ファインダー１８による被写体の画像表示や、位相差ＡＦモジュール４２による位相差検出方式の焦点調節動作は行われない。

光学ファインダー１８は、カメラ本体１０の略中央に配設されたミラーボックス４４の上部に配設されており、焦点板４５と、プリズム４６と、接眼レンズ４７と、ファインダー表示素子４８とを備えて構成されている。プリズム４６は、焦点板４５上の像の左右を反転させ接眼レンズ４７を介して撮影者の目に導き、被写体像を視認できるようにするものである。ファインダー表示素子４８は、ファインダー枠内に形成される表示画面の下部に、シャッター速度、絞り値、露出補正値等を表示するためのものである。

振れ検出センサ４９は、図１に示す振れ検出センサ４９（Ｘセンサ４９ａ及びＹセンサ４９ｂ）に相当するものである。なお、この図３では、Ｘセンサ４９ａ及びＹセンサ４９ｂを１つにまとめて図示している。

メイン制御部６２は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するフラッシュメモリ等の記憶部が内蔵されたマイクロコンピュータからなるものであり、詳細な機能については後述する。

次に、カメラ本体１０に装着される撮影レンズ２について説明する。この撮影レンズ２は、撮像光学系を構成するレンズ群２１と、鏡胴２２と、レンズ駆動機構２４と、レンズ位置検出部２５と、レンズ制御部２６とを備えている。

レンズ群２１は、上述のフォーカスレンズ２１１及びズームレンズ２１２（図４参照）と、カメラ本体１０に備えられている撮像センサ３０へ入射される光量を調節するための絞り２３とが、鏡胴２２内において光軸Ｌ方向に保持されてなり、被写体の光像を取り込んで該光像を撮像素子３０等に結像するものである。撮影倍率（焦点距離）の変更や焦点調節動作は、レンズ群２１がカメラ本体１０内のＡＦアクチュエータ４１１により光軸Ｌ方向に駆動されることで行われる。

レンズ駆動機構２４は、例えばヘリコイド及びヘリコイドを回転させる図略のギヤ等で構成され、カプラ４１４を介してＡＦアクチュエータ４１１からの駆動力を受けて、レンズ群２１を一体的に光軸Ｌと平行な矢印Ａ方向に移動させるものである。なお、レンズ群２１の移動方向及び移動量は、それぞれＡＦアクチュエータ４１１の回転方向及び回転数に従う。

レンズ位置検出部２５は、レンズ群２１の移動範囲内において光軸Ｌ方向に複数個のコードパターンが所定ピッチで形成されたエンコード板と、このエンコード板に摺接しながら鏡胴２２と一体的に移動するエンコーダブラシとを備えてなり、レンズ群２１の焦点調節時の移動量を検出するためのものである。

レンズ制御部２６は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するフラッシュメモリ等からなる記憶部が内蔵されたマイクロコンピュータからなる。レンズ制御部２６は、カメラ本体１０のメイン制御部６２との間で通信を行う通信部を備え、例えばズームレンズ２１２の焦点距離等のデータをメイン制御部６２に送信する一方、メイン制御部６２から例えばフォーカスレンズ２１１の駆動量のデータを受信する。なお、前記記憶部には、ズームレンズ２１２の焦点距離等のデータや、メイン制御部６２から送信された例えばフォーカスレンズ２１１の駆動量のデータ等が記憶される。

（デジタルカメラの電気的な構成の説明）
次に、本実施形態に係るデジタルカメラ１の電気的な構成について説明する。図４は、カメラ本体１０に撮影レンズ２が装着された状態でのデジタルカメラ１全体の電気的な構成を示すブロック図である。ここで、図１〜図３と同一の部材等については、同一の符号を付している。なお、撮影レンズ２についての電気的構成は上述した通りであるので、ここでは専らカメラ本体１０の電気的構成について説明する。

カメラ本体１０には、先に図１〜図３に基づき説明した撮像センサ３０等の他に、ＣＣＤ駆動機構３０Ａ、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）５、画像処理部６１、画像メモリ６１４、メイン制御部６２（制御手段）、フラッシュ回路６３、操作部６４、ＶＲＡＭ６５、カードＩ／Ｆ６６、メモリカード６７、通信用Ｉ／Ｆ６８、電源回路６９、電池６９Ｂ、フォーカス駆動制御部４１Ａ、シャッター駆動制御部４３Ａ及びシャッター駆動アクチュエータ４３Ｍ及びミラー駆動制御部４４Ａ及びミラー駆動アクチュエータ４４Ｍ、を備えて構成されている。

撮像センサ３０は、先に説明した通りＣＣＤカラーエリアセンサ等からなり、後述のタイミング制御回路５１により、当該撮像センサ３０の露出動作の開始及び終了や、撮像センサ３０における各画素の出力信号の読出し（水平同期、垂直同期、転送）等の撮像動作が制御される。

ＣＣＤ駆動機構３０Ａは、カメラ本体１０に対して与えられる手振れ等に応じて撮像センサ３０を振れ補正駆動するためのものである。このＣＣＤ駆動機構３０Ａは、圧電素子を用いたインパクト型アクチュエータやステッピングモータ等からなるＸ軸アクチュエータ及びＹ軸アクチュエータを含むものであり、メイン制御部６２（後述の振れ補正制御部６２２）により制御される。

ＡＦＥ５は、撮像センサ３０に対して所定の動作を行わせるタイミングパルスを与えると共に、撮像センサ３０から出力される画像信号（ＣＣＤエリアセンサーの各画素で受光されたアナログ信号群）に所定の信号処理を施し、デジタル信号に変換して画像処理部６１へ出力するものである。このＡＦＥ５は、タイミング制御回路５１（タイミングパルス発生手段）、信号処理部５２及びＡ／Ｄ変換部５３などを備えて構成されている。

タイミング制御回路５１は、メイン制御部６２から出力される基準クロックに基づいて所定のタイミングパルス（垂直転送パルス、水平転送パルス、電荷掃き出しパルス等）を生成して撮像センサ３０に出力し、撮像センサ３０の撮像動作を制御する。また、所定のタイミングパルスを信号処理部５２やＡ／Ｄ変換部５３にそれぞれ出力することにより、信号処理部５２及びＡ／Ｄ変換部５３の動作を制御する。

信号処理部５２は、撮像センサ３０から出力されるアナログの画像信号に所定のアナログ信号処理を施すものである。図５に基づいて後記で詳述するが、この信号処理部５２には、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路及びクランプ回路（クランプ手段）等が備えられている。

Ａ／Ｄ変換部５３は、信号処理部５２から出力されたアナログのＲ，Ｇ，Ｂの画像信号を、前記タイミング制御回路５１から出力されるタイミングパルスに基づいて、複数のビット（例えば１０ビット）からなるデジタルの画像信号に変換するものである。

画像処理部６１は、ＡＦＥ５から出力される画像データに所定の信号処理を行って画像ファイルを作成するもので、黒レベル補正回路６１１、ホワイトバランス制御回路６１２及びガンマ補正回路６１３等を備えて構成されている。なお、画像処理部６１へ取り込まれた画像データは、撮像センサ３０の読み出しに同期して画像メモリ６１４に一旦書き込まれ、以後この画像メモリ６１４に書き込まれた画像データにアクセスして、画像処理部６１の各ブロックにおいて処理が行なわれる。

黒レベル補正回路６１１は、Ａ／Ｄ変換部５３によりＡ／Ｄ変換されたＲ，Ｇ，Ｂの各デジタル画像信号の黒レベルを、基準の黒レベルに補正するものである。

ホワイトバランス制御回路６１２は、光源に応じた白の基準に基づいて、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分のデジタル信号のレベル変換（ホワイトバランス（ＷＢ）調整）を行うものである。すなわちホワイトバランス制御回路６１２は、メイン制御部６２から与えられるＷＢ調整データに基づき、撮影被写体において輝度や彩度データ等から本来白色であると推定される部分を特定し、その部分のＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの色成分の平均と、Ｇ／Ｒ比及びＧ／Ｂ比とを求め、これをＲ，Ｂの補正ゲインとしてレベル補正する。

ガンマ補正回路６１３は、ＷＢ調整された画像データの階調特性を補正するものである。具体的にはガンマ補正回路６１３は、画像データのレベルを色成分毎に予め設定されたガンマ補正用テーブルを用いて非線形変換すると共にオフセット調整する。

画像メモリ６１４は、撮影モード時には、画像処理部６１から出力される画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対しメイン制御部６２により所定の処理を行うための作業領域として用いられるメモリである。また、再生モード時には、メモリカード６７から読み出した画像データを一時的に記憶する。

メイン制御部６２は、図４に示すデジタルカメラ１内の各部の動作を制御するものであり、本実施形態においては、機能的に、ＡＦ制御部６２１、振れ補正制御部６２２及びクランプ制御部６２３を有している。

ＡＦ制御部６２１は、前記位相差ＡＦモジュール４２の出力信号を用いて位相差検出方式による焦点調節処理を行うものであり、合焦制御信号（ＡＦ制御信号）を生成し、フォーカス駆動制御部４１Ａを介してＡＦアクチュエータ４１１を動作させ、フォーカスレンズ２１１の駆動を行わせる。

振れ補正制御部６２２は、手振れ補正モードが実行される場合において、前述の振れ検出センサ４９からの振れ検出信号に基づいて振れ方向及び振れ量を算出し、算出された方向及び振れ量に基づき振れ補正制御信号を生成してＣＣＤ駆動機構３０Ａに出力し、撮像センサ３０を手振れが打ち消される方向にシフト駆動させるものである。

クランプ制御部６２３は、撮像センサ３０への通電後に最初に撮像された画像信号を転送する前に、後述する撮像センサ３０のフローティングデフュージョン部３３（図５参照）を駆動させてダミー電位を出力させ、クランプ回路５２３に前記ダミー電位をクランプさせる制御を行う。すなわち、本実施形態にかかるデジタルカメラ１のように、一眼レフレックス型のデジタルカメラにあっては、撮像センサ３０及びＡＦＥ５には撮影動作の直前に後述の電源回路６９から通電されるが、このような通電開始後、最初に画像処理部６１へ画像信号を転送するにあたり、フローティングデフュージョン部３３をダミー駆動させて、予めクランプ電位を黒レベル電位（オプチカルブラック電位）に引き込む制御を行う。これにより、本実施形態にかかる一眼レフレックス型のデジタルカメラ１のように、撮影動作が行われる時にのみ撮像センサ３０に通電されるように構成されている場合であっても、常に黒レベルが安定した状態で画像信号の転送が行えるようになる。かかる動作については、後記で詳述する。

フラッシュ回路６３は、フラッシュ撮影モードにおいて、接続端子部１０６に接続されるフラッシュの発光量を、メイン制御部６２により設定された所定の発光量に制御するものである。

操作部６４は、前述のモード設定ダイアル１１、制御値設定ダイアル１２、シャッターボタン１３、設定ボタン群１５、ジョグダイヤル１６、プッシュボタン１７、メインスイッチ１０５等を含み、操作情報をメイン制御部６２に入力するためのものである。

ＶＲＡＭ６５は、ＬＣＤ１４の画素数に対応した画像信号の記録容量を有し、メイン制御部６２とＬＣＤ１４との間のバッファメモリである。カードＩ／Ｆ６６は、メモリカード６７とメイン制御部６２との間で信号の送受信を可能とするためのインターフェイスである。メモリカード６７は、メイン制御部６２で生成された画像データを保存するものである。通信用Ｉ／Ｆ６８は、パーソナルコンピュータやその他外部機器に対する画像データ等の伝送を可能とするためのインターフェイスである。

電源回路６９は、例えば定電圧回路等からなり、メイン制御部６２等の制御部、撮像センサ３０、その他の各種駆動部等、デジタルカメラ１全体を駆動させるための電圧（例えば５Ｖ）を生成する。なお、撮像センサ３０への通電制御は、メイン制御部６２から該電源回路６９へ与えられる制御信号により行われる。電池６９Ｂは、アルカリ乾電池等の一次電池や、ニッケル水素充電池等の二次電池からなり、デジタルカメラ１全体に電力を供給する電源である。

フォーカス駆動制御部４１Ａは、メイン制御部６２のＡＦ制御部６２１から与えられるＡＦ制御信号に基づき、フォーカスレンズ２１１を合焦位置に移動させるために必要な（ズームレンズ２１２を所定位置に移動させるために必要な）、ＡＦアクチュエータ４１１に対する駆動制御信号を生成するものである。

シャッター駆動アクチュエータ４３Ｍは、シャッターユニット４３の開閉駆動を行うアクチュエータである。シャッター駆動制御部４３Ａは、メイン制御部６２から与えられる制御信号に基づき、前記シャッター駆動アクチュエータ４３Ｍに対する駆動制御信号を生成するものである。

ミラー駆動アクチュエータ４４Ｍは、前述のミラーボックス４４に備えられているクイックリターンミラー４４１を、水平姿勢若しくは傾斜姿勢に回動させるアクチュエータである。ミラー駆動制御部４４Ａは、撮影動作のタイミングに合わせて、ミラー駆動アクチュエータ４４Ｍを駆動させる駆動信号を生成するものである。

（撮像センサ及びＡＦＥの詳細説明）
以上がデジタルカメラ１の全般的な説明であるが、本実施形態においては、撮像センサ３０への通電後に最初に撮像された画像信号を転送する前に、メイン制御部６２に備えられているクランプ制御部６２３から与えられる制御信号に基づき、ＡＦＥ５においてダミー電位のクランプ動作が実行される点に特徴を有する。ここでは、撮像センサ３０及びＡＦＥ５の詳細構成並びにクランプに関連する構成について説明する（ダミー電位のクランプ動作については、図１０〜図１３に基づき後記で詳述する）。

図５は、撮像センサ３０及びＡＦＥ５の構成を示すブロック図である。撮像センサ３０（ＣＣＤ型イメージセンサ）の光電変換素子部３１は、半導体基板上に搭載された撮像エリア部３１１と、該撮像エリア部３１１の周縁部分にマスキング等を施して光学的遮光部分とされたオプチカルブラック（ＯＢ）部３１２とを備えている。なお、このＯＢ部３１２は、フォトダイオード構造を有さないオプチカルブラック部であっても良い。前記撮像エリア部３１１には、図示を省略しているが、行列状に配列され入射される光をその受光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄積する複数のフォトダイオード部と、このフォトダイオード部に蓄積された信号電荷を読み出すゲートとなる読み出しゲート部と、フォトダイオード部の垂直列ごとに設けられ、読み出しゲート部を介して読み出された信号電荷を垂直転送する垂直転送部（垂直ＣＣＤ）とが備えられている。そして、この撮像エリア部３１１の下側には、前記垂直転送部から１ラインに相当する信号電荷が順次転送される水平転送部（水平ＣＣＤ）３２が配置されている。

また撮像センサ３０には、ＡＦＥ５のタイミング制御回路５１からのタイミングパルスの供給を受ける複数の端子、例えばオーバーフロードレイン端子（図略）、垂直転送パルス入力端子３２１及び水平転送パルス入力端子３２２等が設けられている。この場合、タイミング制御回路５１は、前記オーバーフロードレイン端子に電荷掃き出しパルスを供給してフォトダイオード部に蓄積された過剰な信号電荷を掃き出させる一方で、電荷読み出しパルスを前記読み出しゲート部に与えて、蓄積された信号電荷を垂直転送部へ転送させる。

また、タイミング制御回路５１は、例えば４相の垂直転送パルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４を前記垂直転送パルス入力端子３２１に供給して、フォトダイオード部から移転された信号電荷を、垂直転送部から水平転送部３２へ転送させる。さらに、例えば２相の水平転送パルスφＨ１，φＨ２を前記水平転送パルス入力端子３２２へ供給して、水平転送部３２の転送先側端部に設けられたフローティングデフュージョン部３３へ信号電荷を転送させる。なお、撮像センサ３０を構成する半導体基板にはバイアス電圧Ｖ_ｓｕｂが印加可能とされており、このバイアス電圧Ｖ_ｓｕｂの電圧値により前記フォトダイオード部の飽和信号電荷量が定められるよう構成されている。

前記フローティングデフュージョン部３３は、光電変換素子部３１の各画素により生成された信号電荷を電圧に変換し、増幅してＡＦＥ５に順次出力するものである。このフローティングデフュージョン部３３は、前記水平転送部３２の最終段に隣接して形成されているＰＮ接合ダイオード、ＭＯＳトランジスタ等からなり、機能的に、信号電荷を電圧信号に変換するキャパシタの役割を果たす電荷電圧変換部３３１と、前記電圧信号を例えばソースフォロワで増幅する増幅部３３２とを備えている。

前記フローティングデフュージョン部３３には、タイミング制御回路５１により制御されるリセットゲートＲＧが備えられている。このリセットゲートＲＧは、フローティングデフュージョン部３３からの出力が完了した画素の信号電荷を、次の画素の信号電荷が送られてくる前にリセットするためのものである。

上記の点を図６、図７に基づいて説明する。図６は、フローティングデフュージョン部３３の構成を概略的に示す回路図であり、ＳＷ１はリセットゲートＲＧをオン・オフさせるスイッチ、ＳＷ２は信号電荷Ｑ_ｓｉｇを転送させる転送ゲートを構成するスイッチである。図７は、前記ＳＷ１、ＳＷ２のオン・オフ動作と各画素の出力電圧の関係を示すタイムチャートである。

図６、図７において、ｎ番目の画素からの信号電荷Ｑ_ｓｉｇを検出する前に、ＳＷ１を閉じてリセットゲートＲＧが一定期間だけオン状態とされる。これにより、リセット動作が行われ、フローティングデフュージョン部３３の電位が、リセットドレイン（ＲＤ）電圧である基準電圧Ｖ_ｆｄにリセットされる。続いて、ＳＷ２が閉じられ、ｎ番目の画素からの信号電荷Ｑ_ｓｉｇがフローティングデフュージョン部３３に取り入れられる。この信号電荷Ｑ_ｓｉｇは、フローティングデフュージョン部３３にて電荷電圧変換されると共に増幅され、ｎ番目の画素の信号電圧Ｖ_ｓｉｇとして検出される。この信号電圧Ｖ_ｓｉｇと、前記リセット動作の直後に検出される基準電圧Ｖ_ｆｄとの差を取ることより、ｎ番目の画素の正確な信号電圧ΔＶ_ｆｄを得ることができる。そして、次のｎ＋１番目の画素からの信号電荷Ｑ_ｓｉｇを検出する前に、同様にリセットゲートＲＧが一定期間だけオン状態とされ、リセット動作が行われるものである。

上述のオプチカルブラック（ＯＢ）部３１２は、図５に示すように撮像エリア部３１１の周縁部分を取り囲むように設けられている。ＯＢ部３１２は、ラインすべてが光学的遮光部分とされた下垂直ＯＢ部３１２１及び上垂直ＯＢ部３１２２と、各ラインの水平方向の両端部を光学的遮光部分として構成された前ＯＢ部３１２３及び後ＯＢ部３１２４とからなる。このＯＢ部３１２は、後述のクランプ回路５２３において、遮光出力基準に黒レベルをクランプするためのものである。すなわち、ＯＢ部３１２の領域は光学的に遮光されていることから、この領域の画素から出力される信号レベルを「黒」と扱うことで、画像信号の色レベルが規定化されるようになる。

フローティングデフュージョン部３３の出力（アナログ画像信号電圧）は、信号から直流成分をカットする直流カットコンデンサ３４を経て、ＡＦＥ５の信号処理部５２に入力される。信号処理部５２は、ＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）５２１、ＡＧＣ回路５２２及びクランプ回路５２３を備えている。

ＣＤＳ回路５２１は、アナログ画像信号電圧に含まれるリセット雑音を低減するものである。すなわち、図７に示したように、前記リセットゲートＲＧによるリセット動作の直後に検出される基準電圧Ｖ_ｆｄと信号電圧Ｖ_ｓｉｇとをサンプリングし、両者の差を求めて信号電圧ΔＶ_ｆｄを得るものである。ＡＧＣ回路５２２は、アナログ画像信号のレベルを補正するものである。

クランプ回路５２３は、タイミング制御回路５１によりクランプタイミングを制御され、クランプ指示があったタイミングでフローティングデフュージョン部３３から出力された信号電圧をクランプする。通常、タイミング制御回路５１からのクランプ指示信号（タイミングパルス）は、メイン制御部６２からの制御信号に基づき、ＯＢ部３１２を構成する画素の信号電圧が出力されるタイミングとされる。クランプ回路５２３は、このようなＯＢ部３１２からの出力信号電圧Ｖ_ｓｉｇに基づき求められる信号電圧ΔＶ_ｆｄを、画像信号の黒レベルを示す電位（ＯＢ電位）としてクランプする。

信号処理部５２にて以上のような処理がなされた後、アナログ画像信号は上述のＡ／Ｄ変換部５３でデジタル画像信号に変換される。そして、タイミング制御回路５１で出力タイミングが制御される出力レジスタ５４を経て、前記デジタル画像信号が画像処理部６１へ出力されるものである。

このような通常の動作に加え、フローティングデフュージョン部３３は、撮像センサ３０への通電後に最初に撮像された画像信号を転送する前に、メイン制御部６２のクランプ制御部６２３から与えられる制御信号（プログラマブルな制御信号）に基づき、タイミング制御回路５１によりタイミングパルスが与えられてダミー駆動される。また、クランプ回路５２３に対してもタイミングパルスが与えられ、ダミー駆動されたフローティングデフュージョン部３３から出力されるダミー電位が、クランプ回路５２３によりクランプさせる動作が行われる。

フローティングデフュージョン部３３のダミー駆動とは、具体的にはリセットゲートＲＧに対してリセットパルスを与える一方で、撮像エリア３１１からの信号電荷を出力させないような駆動である。図６に示した回路図で説明すると、スイッチＳＷ１を所定のタイミングで閉じてフローティングデフュージョン部３３の電圧がリセットされる一方で、スイッチＳＷ２は開放状態とされる駆動である。

このようなダミー駆動を行う意義について、図８に基づき説明する。フローティングデフュージョン部３３の通常動作時において、ある画素から「黒」に相当する信号電荷が検出された場合、図８（ａ）に示すように、一般にリセット動作の直後に検出される基準電圧Ｖ_ｆｄと、この「黒」に相当する信号電荷が電荷電圧変換された信号電圧Ｖ_ｓｉｇとの差（信号電圧ΔＶ_ｆｄ）は僅かとなる。このような信号電圧Ｖ_ｓｉｇは、例えばＯＢ部３１２に配置されている画素からの信号電圧Ｖ_ｓｉｇであり、クランプ回路５２３はこのような信号電圧ΔＶ_ｆｄを黒の信号電圧（ＯＢ電位）としてクランプする。

一方、フローティングデフュージョン部３３に対して上述のようなダミー駆動を行った場合、図８（ｂ）に示すように、その出力電圧は信号電圧Ｖ_ｓｉｇが出力されないことから、リセット動作の直後に検出される基準電圧Ｖ_ｆｄのままとなる。つまり、図８（ａ）と同じタイミングで電圧のサンプリングを行った場合、基準電圧Ｖ_ｆｄと略同一の電圧がサンプリングされることになる。

結局、これは図８（ａ）に示したような、基準電圧Ｖ_ｆｄと信号電圧Ｖ_ｓｉｇとの差が僅かである黒の信号電圧が検出されている場合と近似した状態が模擬されていると言うことができる。従って、このようなダミー駆動の実行時において出力されるダミー電位をクランプ回路５２３にクランプさせることで、概ねＯＢ電位をクランプしているのと同等の動作を、実際の画像信号の転送の前に行わせることができる。これにより、撮像センサ３０への通電後における最初の画像信号転送前に、クランプ電位を黒レベル電位（ＯＢ電位）に予め引き込むことができ、実際に画像信号の転送時には常に黒レベルが安定した状態とすることができる。

（デジタルカメラによる撮像処理の説明）
次に、本実施形態にかかるデジタルカメラ１による一連の撮像処理を、図１〜図５を適宜参照しながら説明する。図９は、この撮像処理を示すフローチャートである。デジタルカメラ１が起動されると、メイン制御部６２は、シャッターボタン１３の半押し操作（Ｓ１：ＯＮ）が行われたか否かを判定し（ステップＳ１）、その半押し操作が行われていない場合には、該半押し操作が行われるまで待機する（ステッＳ１でＮＯ）。そして、シャッターボタン１３の半押し操作が行われると（ステップＳ１でＹＥＳ）、メイン制御部６２の振れ補正制御部６２２により、振れ検出センサ４９の振れ検出結果に基づき振れ補正量を算出する（ステップＳ２）。なお、ここでは振れ補正量の算出動作のみで、ＣＣＤ駆動機構３０Ａによる撮像センサ３０の駆動は行われない。

さらにメイン制御部６２は、被写体の輝度に基づいて露出制御値（シャッタースピード及び絞り値）を決定するとともに（ステップＳ３）、位相差検出方式によるＡＦ処理を開始する（ステップＳ４）。メイン制御部６２（ＡＦ制御部６２１）は、合焦したか否かを判断し（ステップＳ５）、合焦していない場合には（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ４で行われた焦点調節処理（ＡＦ処理）で決定された駆動方向及び駆動量に基づきフォーカスレンズ２１１を駆動した後（ステップＳ６）、ステップＳ１の処理に戻って処理を繰り返し行う。

そして、合焦すると（ステップＳ５でＹＥＳ）、メイン制御部６２は、シャッターボタン１３の操作状態を判定する。すなわち、メイン制御部６２は、シャッターボタン１３の半押し操作が解除されたか否かを判定し（ステップＳ７）、解除された場合には（ステップＳ７でＹＥＳ）、ステップＳ１の処理に戻り、解除されていない場合には（ステップＳ７でＮＯ）、シャッターボタン１３の全押し操作（Ｓ２：ＯＮ）が行われたか否かを判定し（ステップＳ８）、シャッターボタン１３の全押し操作が行われていない場合には（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ７の処理に戻る。

一方、シャッターボタン１３の全押し操作が行われると（ステップＳ８でＹＥＳ）、メイン制御部６２は、クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２が水平姿勢（ミラーアップ）となるように、ミラー駆動制御部４４Ａを介してミラー駆動アクチュエータ４４Ｍに駆動を行わせる（ステップＳ９）。そして、この段階でメイン制御部６２は、撮像センサ３０（及びＡＦＥ５）に対して電源回路６９から電力が供給される状態とし、撮像センサ３０に通電が開始される（ステップＳ１０）。この際、ＣＣＤ駆動機構３０Ａによる撮像センサ３０の振れ補正駆動も開始される。

引き続き、メイン制御部６２のクランプ制御部６２３からタイミング制御回路５１に対して、フローティングデフュージョン部３３をダミー駆動させると共に、クランプ回路５２３に前記ダミー駆動させたときにフローティングデフュージョン部３３から出力されるダミー電位をクランプさせるための制御信号が出力される。これを受けてタイミング制御回路５１は、所定のタイミングパルスを生成してフローティングデフュージョン部３３及びクランプ回路５２３に供給し、ダミー電位クランプ処理を開始させる（ステップＳ１１）。

次に、メイン制御部６２は、シャッター駆動制御部４３Ａ及びシャッター駆動アクチュエータ４３Ｍを介して、シャッターユニット４３に対する開制御を行い（ステップＳ１２）、ステップＳ５で設定された位置にフォーカスレンズ２１１を位置させた状態で、且つステップＳ３で設定された露出制御値で、撮像センサ３０に撮像動作（露光動作）を行わせる（ステップＳ１３）。

その後、メイン制御部６２は、シャッターユニット４３に対する閉制御を行い（ステップＳ１４）、露光動作を終了させる。この際、ＣＣＤ駆動機構３０Ａによる撮像センサ３０の振れ補正駆動も終了される。そして、撮像センサ３０からＡＦＥ５を経由して、画像処理部６１へ前記露光動作により得られた画像信号の転送が開始される（ステップＳ１５）。画像処理部６１へ転送されたデジタル画像信号は、一時的に画像メモリ６１４に格納される。

全ての画素についての画像信号転送が完了したら、メイン制御部６２は、撮像センサ３０（及びＡＦＥ５）に対する電源回路６９からの電力供給を停止させる（ステップＳ１６）。他方でメイン制御部６２は、画像処理部６１に対して黒レベル補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の画像処理を実行させる（ステップＳ１７）。しかる後、この画像処理された画像に対して圧縮処理等を行った上で、メモリカード６７にその画像を記録する記録処理が実行される（ステップＳ１８）。なお、ステップＳ１５以下の処理に並行して、メイン制御部６２は、クイックリターンミラー４４１及びサブミラー４４２が傾斜姿勢となるようにミラー駆動アクチュエータ４４Ｍに駆動を行わせる。以上が、デジタルカメラ１による一連の撮像処理である。

（ダミー電位クランプ処理の説明）
続いて、メイン制御部６２のクランプ制御部６２３から与えられる制御信号にて実行されるダミー電位クランプ処理（図９のフローチャートにおけるステップＳ１１の処理）について、図１０〜図１３を参照して説明する。

先ず図１０は、ダミー電位クランプ処理が行われない場合における、クランプ電位のＯＢ電位への引き込み状態を模式的に示す図である。この場合、時刻ｔ１１で撮像センサ３０に通電が開始されると（ＣＣＤ電源がＯＮ）、所定のシーケンスに基づいて、撮像センサ３０において、露光前に不要な電荷を掃き出す垂直掃き出し、露光、この露光により得られる信号電荷の転送（画像信号の読み出し）の前に行われる高速転送等が実行される。そして、所定の時刻ｔ１２において、撮像センサ３０へ通電開始後における最初の画像処理部６１に対する画像転送が開始される。

この時刻ｔ１２に至るまで、ＡＦＥ５には実際の画像信号が与えられないため、当然ＯＢ部３１２（図５参照）からの出力信号電圧に基づくクランプ回路５２３によるクランプも実行されないこととなる。従って、時刻ｔ１１〜時刻ｔ１２までの間はクランプ電位のＯＢ電位への引き込みが行えないことから黒レベルが全く判らない状態であり、図１０に示すように、この間のクランプ電位は符合７１１で示す通りＯＢ電位に対して引き込まれていない状態となる。

時刻ｔ１２以降は、実際の画像信号が与えられ、ＯＢ部３１２からの出力信号電圧も得られることから、クランプ回路５２３によるクランプが開始され、クランプ電位のＯＢ電位への引き込みが行われる。例えば、後ＯＢ部３１２４からの出力信号電圧に基づきクランプが行われた場合、符合７１２で示すような傾斜（この傾きはＡＦＥ５のコンデンサ容量により定まる）でクランプ電位がＯＢ電位へ引き込まれ、時刻ｔ１３でＯＢ電位への引き込みが完了する。なお、下垂直ＯＢ部３１２１からの出力信号電圧に対してもクランプを行うようにすると、符号７１３で示すように時刻ｔ１２１までは比較的急峻にＯＢ電位への引き込みが行われ、時刻ｔ１２１以降は符号７１４で示すように、前記符合７１２と同じ傾きでＯＢ電位への引き込みが行われ、時刻ｔ１３よりも早い時刻ｔ１２２でＯＢ電位への引き込みが完了する。

このような場合、時刻ｔ１３或いは時刻ｔ１２２までは、撮像エリア３１１にて撮像された画像信号の転送が既に開始されているにも拘わらず、黒レベルが未だ安定していないこととなり、言わば色レベルが正規化されていないまま画像処理部６１へ画像転送が行われることとなる。従って、時刻ｔ１３或いは時刻ｔ１２２までに読み出された部分については画質が悪化し、例えばフレーム画像の初期読み出し部分に相当する部位の色彩に乱れが生じてしまうことがある。

一方、図１１は、クランプ制御部６２３によりダミー電位クランプ処理が行われる場合における、クランプ電位のＯＢ電位への引き込み状態を模式的に示す図である。この場合、時刻ｔ１１で撮像センサ３０に通電が開始されると（ＣＣＤ電源がＯＮ）、図１０の場合と同様に、所定のシーケンスに基づいて、垂直掃き出し、露光、高速転送等が実行される。これらの動作は、撮像センサ３０への通電開始後における最初の画像転送が開始される時刻ｔ１２までに完了される。

このような動作と並行して、時刻ｔ１１１からは、クランプ制御部６２３によるダミー電位クランプ処理が開始される。すなわち、クランプ制御部６２３からタイミング制御回路５１に対し、フローティングデフュージョン部３３をダミー駆動させ、またクランプ回路５２３に前記ダミー駆動時に出力されるダミー電位をクランプさせるための制御信号が与えられる（図９のフローチャートにおけるステップＳ１１）。従って、この時刻ｔ１１１からクランプ回路５２３によるダミー電位のクランプが開始され、図１１に示すように、クランプ電位は符号７１５のように通りＯＢ電位に対して全く引き込みが行われていない状態から、符合７１６で示すような傾斜で、クランプ電位はＯＢ電位へ引き込まれるようになる。そして、時刻ｔ１１２でＯＢ電位への引き込みが完了される。

このように本実施形態にかかるデジタルカメラ１に備えられているクランプ制御部６２３が機能することで、撮像センサ３０への通電開始後における最初の画像転送が開始される時刻ｔ１２の時点では、既にクランプ電位のＯＢ電位への引き込みが完了し、符合７１７で示すようにクランプ電位とＯＢ電位とは略一致した状態になっている。従って、黒レベルが既に安定化されている状態で、最初の画像転送を行うことができ、部分的な色彩乱れのような画質劣化の発生が抑止される。

クランプ制御部６２３によるダミー電位クランプ処理の実行時期は、撮像センサ３０に通電が開始される時刻ｔ１１から、最初の画像転送が開始される時刻ｔ１２までの間の適宜な時期を選別すれば良いが、特に撮像センサ３０に対する露光動作が行われる露光期間の前に、ダミー電位クランプ処理を実行させることが望ましい。これは、撮像センサ３０が起動され、露光が開始されるまでの期間は、フローティングデフュージョン部３３をダミー駆動させても、露光動作に影響（ノイズの重畳等）を与える可能性は少なく、また比較的長くクランプ動作時間を取ることが可能であるので、黒レベルを比較的早く安定化させることができるからである。

また、ダミー電位クランプ処理は、図１１に示すように1回で完了させても良いが、クランプ回路５２３にてダミー電位をクランプさせる動作を複数回に分けて実行させるようにしても良い。例えば、前述の露光期間の前（露光前に不要な電荷を掃き出す垂直掃き出し期間）、露光により得られた信号電荷の転送（画像信号の読み出し）の前に実行される高速転送期間と露光期間との間、或いは高速転送期間と画像信号の読み出し期間との間などを利用して、クランプ動作を間欠的に実行させるようにしても良い。

なお、クランプ回路５２３によるダミー電位のクランプ動作は、実際の画像読み出し信号を転送する前に実行される高速転送期間においては停止されるように制御されることが望ましい。すなわち、高速転送期間においては、高速での電荷掃き出しが行われるため、このときの撮像センサ３０の出力は不安定な電位となる。このような不安定な電位についてクランプ回路５２３にてクランプ動作が行われると、所定の黒レベルにてクランプが行えない場合がある。従って、高速転送期間においては、クランプ制御部６２３にダミー電位をクランプさせる動作を停止させる制御を行わせることが望ましい。

図１２は、以上のようなダミー電位クランプ処理の実行時期の望ましい態様を考慮した、撮像センサ３０及びその関連部分の動作を示すタイムチャートであり、図１３は、図１２のタイムチャートにかかる動作が実行された場合における、クランプ電位のＯＢ電位への引き込み状態を模式的に示す図である。

図１２において、時刻ｔ２１でシャッターボタン１３の全押し操作（Ｓ２：ＯＮ）が行われると（図９のフローチャートにおけるステップＳ８でＹＥＳ）、まもなく時刻ｔ２２で撮像センサ３０に通電が開始される（ＣＣＤ電源がＯＮ）。この時点では、図１３に符号７２１で示すように、クランプ電位はＯＢ電位に対して引き込み動作が行われていない状態である。

この後、撮像センサ３０には、バイアス電圧Ｖ_ｓｕｂが与えられて、フォトダイオード部及びＣＣＤ部に蓄積されている不要電荷を掃き出す垂直掃き出し期間に入るが、この垂直掃き出し期間に入った適宜な時刻ｔ２３に、第１のダミー電位クランプ処理Ａが開始される。すなわち、クランプ制御部６２３からの指示信号に基づき、タイミング制御回路５１からフローティングデフュージョン部３３のリセットゲートＲＧにダミー駆動用のリセットパルスの供給、並びにクランプ回路５２３にクランプ動作を行わせるタイミングパルスの供給が開始される。

第１のダミー電位クランプ処理Ａは、メカシャッター（シャッターユニット４３）が「開」とされ（図９のフローチャートにおけるステップＳ１２）、露光期間が開始される時刻ｔ２４まで継続される。この第１のダミー電位クランプ処理Ａが実行される時刻ｔ２３〜ｔ２４の期間中、図１３に符号７２２で示すように、クランプ電位はＯＢ電位に対して引き込み動作が行われる。前記露光期間は、所定の時刻ｔ２５まで継続されるが、この露光期間にはダミー電位クランプ処理が行われないことから、符合７２３で示すように、クランプ電位のＯＢ電位に対する引き込みは行われない。

露光期間の終了後、撮像センサ３０の垂直転送パルス入力端子３２１に高速の垂直転送パルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４が与えられ（図１２ではφＶ１のみを記載している）、フォトダイオード部から露光に伴う信号電荷を転送する前に、垂直ＣＣＤ部から不要電荷を取り除く高速転送期間に移行する（時刻ｔ２６）。

この高速転送期間においてダミー電位クランプ処理を行うと、上述の通り不適切なクランプを行ってしまう場合があることから、前記露光期間が終了する時刻ｔ２５から高速転送期間が開始される時刻ｔ２６までの期間に、先に説明した第１のダミー電位クランプ処理Ａと同様な第２のダミー電位クランプ処理Ｂが実行される。これにより、図１３に符号７２４で示すように、クランプ電位はＯＢ電位に対して一層近い電位まで再び引き込まれるようになる。前記高速転送期間は、所定の時刻ｔ２７まで継続されるが、この高速転送期間においてはダミー電位クランプ処理が行われないことから、符合７２５で示すように、クランプ電位のＯＢ電位に対する引き込みは行われない。

撮像センサ３０は、前記高速転送期間の終了後（時刻ｔ２７）、先の高速転送で掃き出しきれなかった電荷を取り除くための空転送を行い、所定の時刻ｔ２８から信号電荷の転送（画像信号の転送）が開始されることになるが、画像信号の転送の前に、前記空転送の期間を利用して所定期間だけ第３のダミー電位クランプ処理Ｃが実行される。かかる第３のダミー電位クランプ処理Ｃにより、符号７２６で示すように、クランプ電位はＯＢ電位により一層近い電位まで再び引き込まれるようになる。なお、第３のダミー電位クランプ処理Ｃの終了後は、符合７２７で示すように、クランプ電位のＯＢ電位に対する引き込みは行われない。

時刻ｔ２８からは、撮像センサ３０のフォトダイオード部に蓄積された信号電荷を読み出すために、各画素の読み出しゲート部にタイミングパルスが与えられる。図１２では、所謂２フィールド読み出しを例示しており、先ず第１フィールド（奇数ライン）の画像信号の転送が行われる。この画像信号の転送は、一般に下垂直ＯＢ部３１２１から行われることから、この下垂直ＯＢ部３１２１からの出力信号電圧（これはダミー電位ではない）に対してクランプ回路５２３にてクランプ動作を行わせるようにすることで、符号７２８で示すように、クランプ電位をＯＢ電位に引き込ませることができる。図１３の例では、この符号７２８で示す引き込みにより、クランプ電位がＯＢ電位と一致される例を示している。

従って、下垂直ＯＢ部３１２１の後の撮像エリア３１１部分については、黒レベルが安定した状態で画像信号の転送が行えるようになる。なお撮像センサ３０は、第１フィールドの読み出し終了後、再び所定の時刻ｔ２９から上記と同様な高速転送が行われ、所定の時刻ｔ３０から第２フィールド（偶数ライン）の画像信号の転送が行われる。そして、全ての画素ラインについての読み出しが完了したら、時刻ｔ３１で撮像センサ３０への通電が終了される（ＣＣＤ電源がＯＦＦ）。

なお図１３では、下垂直ＯＢ部３１２１からの出力信号電圧のクランプでクランプ電位がＯＢ電位に完全に引き込まれる例を示したが、これは一例であり、第１〜第３のダミー電位クランプ処理Ａ〜Ｃの実行で前記引き込みが完了される場合、第１、第２のダミー電位クランプ処理Ａ、Ｂの実行で前記引き込みが完了される場合、或いは第１のダミー電位クランプ処理Ａのみの実行で前記引き込みが完了される場合も有る。すなわち、模擬的な黒レベルをクランプするために第１〜第３のダミー電位クランプ処理Ａ〜Ｃが設定されており、且つ下垂直ＯＢ部３１２１からの出力に基づき黒レベルのクランプが行える構成とされているので、クランプ電位をＯＢ電位に引き込ませる機会が最初の画像転送が行われる前に複数回担保されているものである。従って、一層確実にクランプ電位をＯＢ電位に引き込むことができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、言うまでもなく本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、フローティングデフュージョン部３３のダミー駆動が、そのリセットゲートＲＧにリセットパルスを与えることで行われる態様につき例示したが、他の手段によりダミー駆動し、リセットパルスを停止するようにしても良い。但し、リセットパルスにより駆動される方式によれば、フローティングデフュージョン部３３の本来の機能を活用してダミー電位を出力させることが可能となるので好ましい。

また、撮像装置の例として、一眼レフレックス型のデジタルカメラを例示したが、撮影動作が行われる時にのみ撮像センサに通電されるように構成された撮像装置であれば、一眼レフレックス型ではないデジタルカメラ等にも適用することができる。

本発明の実施形態にかかるデジタルカメラの正面外観図である。本発明の実施形態にかかるデジタルカメラの背面外観図である。本発明の実施形態に係るデジタルカメラの内部構造を示す断面図である。本発明の実施形態に係るデジタルカメラの電気的な構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係るデジタルカメラの要部である撮像センサ及びＡＦＥの構成を示すブロック図である。フローティングデフュージョン部の構成を概略的に示す回路図である。図６の回路図の動作を説明するためのタイムチャートである。フローティングデフュージョン部のダミー駆動を説明するための模式図である。本発明の実施形態にかかるデジタルカメラの動作を説明するためのフローチャートである。ダミー電位クランプ処理が行われない場合における、クランプ電位のＯＢ電位への引き込み状態を模式的に示す図である。ダミー電位クランプ処理が行われる場合における、クランプ電位のＯＢ電位への引き込み状態を模式的に示す図である。ダミー電位クランプ処理の実行時期の望ましい態様を考慮した、撮像センサ及びその関連部分の動作を示すタイムチャートである。図１２のタイムチャートにかかる動作が実行された場合における、クランプ電位のＯＢ電位への引き込み状態を模式的に示す図である。

符号の説明

１デジタルカメラ（撮像装置）
１０カメラ本体部
２撮影レンズ
３０撮像センサ
３１１撮像エリア
３１２オプチカルブラック部
３３フローティングデフュージョン部
５ＡＦＥ
５１タイミング制御回路（タイミングパルス発生手段）
５２信号処理部
５２３クランプ回路（クランプ手段）
６２メイン制御部（制御手段）
６２３クランプ制御部
ＲＧリセットゲート

Claims

受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子と、前記光電変換素子により生成された信号電荷を電圧に変換するフローティングデフュージョン部とを有する撮像センサと、
前記撮像センサの出力をクランプするクランプ手段と、
前記撮像センサ及びクランプ手段に対してタイミングパルスを供給するタイミングパルス発生手段と、
前記撮像センサ、クランプ手段及びタイミングパルス発生手段の駆動動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記撮像センサへの通電後に最初に撮像された画像信号を転送する前に、前記撮像センサのフローティングデフュージョン部を駆動させてダミー電位を出力させ、前記クランプ手段に前記ダミー電位をクランプさせるクランプ制御部を具備することを特徴とする撮像装置。
前記フローティングデフュージョン部は、当該フローティングデフュージョン部の電圧をリセットするリセットパルスにより駆動されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記クランプ制御部は、露光期間の前に、前記ダミー電位をクランプさせる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記クランプ制御部は、前記ダミー電位をクランプさせる動作を複数回に分けて実行させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記クランプ制御部は、実際の画像読み出し信号を転送する前に実行される高速転送期間においては、前記ダミー電位をクランプさせる動作を停止させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
撮像装置が、一眼レフレックス型のデジタルカメラであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。