JP2007336333A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スミア補正を行うには、撮像素子から出力される無信号画素データを用いるが、電子シャッターを高精度に行うと、無信号画素データが出力中に電子シャッターが落ちてしまう場合が発生する。このような場合は、無信号画素データに電子シャッターの影響が重畳され、発生したスミア以上のスミア補正量がスミア補正データとして作成され、過補正になってしまう。
【解決手段】無信号画素データの出力期間のどのタイミングで電子シャッターが落ちるかを通知されたスミア補正部（２０）が電子シャッターにかかる無信号画素データをスミア補正データとして取得しないようにすることで、過補正を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スミア補正機能を有するＣＣＤを用いた撮像素子を登載した撮像装置に関わるものである。

デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラで用いられる固体撮像素子には、主としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用いた撮像素子やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を用いたタイプがある。ＣＣＤ撮像素子は、高電圧が必要、複数の電圧源が必要等のデメリットはあるものの、他の撮像素子と比べて相対的に感度が高く、ノイズが少ないといった利点があるため現在でも主たる撮像素子として利用されている。

図４にＣＣＤ撮像素子の構成を示す。これはインターライン型と呼ばれるタイプでＣＣＤ撮像素子の基本的な構成の１つである。ＣＣＤ撮像素子は、基板上に２次元に配置され光を電荷として蓄積するフォトダイオード（１００）と、電荷を垂直方向に転送する垂直転送ＣＣＤ（１０２）と、フォトダイオードと垂直転送ＣＣＤの間をつなぐトランスファーゲート（１０４）と、垂直転送ＣＣＤから転送された電荷を水平方向に転送する水平転送ＣＣＤ（１０６）と、水平転送ＣＣＤから電荷を電圧として取り出す電荷電圧変換器（１０８）によって構成されている。なお、垂直転送ＣＣＤには、フォトダイオードがついていない部分もある。

このようなＣＣＤ撮像素子は以下のような動作によって画像データを出力する。まず、フォトダイオード（１００）の電荷を全て廃棄した後、トランスファーゲート（１０４）を閉じて、フォトダイオード（１００）を感光させる。これはレンズを通してＣＣＤ撮像素子上に画像を結像することで行なう。この感光によってフォトダイオード（１００）に電荷が蓄積する。

次にトランスファーゲート（１０４）を開き、フォトダイオード（１００）から各垂直ＣＣＤ（１０２）に電荷を転送し、トランスファーゲート（１０４）を閉じる。つまり、フォトダイオード（１００）の電荷を廃棄してから、電荷を垂直転送ＣＣＤ（１０２）に転送するまでが露光時間になる。これを従来からある機械的なシャッター（メカニカルシャッターとも呼ぶ）に対して、電子シャッターと呼ぶ。

次に垂直転送ＣＣＤ（１０２）の電荷を１ライン分水平転送ＣＣＤ（１０６）へ転送する。そして、水平転送ＣＣＤ（１０６）に転送パルスを与えて、全水平画素電荷を出力する。そして再び垂直転送ＣＣＤ（１０２）の電荷を１ライン分水平転送ＣＣＤ（１０６）に転送する。このようにして、全フォトダイオードの電荷を１ラインずつ取り出す。この垂直および水平方向への転送は、ＣＣＤ間のポテンシャルバリアと呼ばれるエネルギー壁を高くしたり、低くしたりして次々と電荷を移送する。これらの動作は外部から与えられる種種のパルスによって行われる。

このようなＣＣＤ撮像素子では、強い光が当たった際に、フォトダイオードに蓄積する電荷が別の素子や垂直ＣＣＤに蓄積してしまうことがある。主な原因は、強い光によって過剰に生成された電荷がポテンシャルバリアを超えて隣の画素や垂直ＣＣＤに漏れ込むことである。これはスミア現象として古くから知られている。なお、この際にフォトダイオードが飽和しているかどうかで、ブルーミング若しくはスミアと呼び方が変わる定義も見かけるがここでは、一括してスミア現象という。

このスミア現象を図５に模式的に示す。簡単のために垂直転送ＣＣＤは１列だけ示し、１から５まで５つのフォトダイオードがあるものとする。図５（ａ）は、垂直転送ＣＣＤに電荷が転送され、これから水平転送ＣＣＤへ電荷が転送される状態を示す。丸は電荷であり、丸の大きさが電荷の量を示す。図５（ｂ）は、撮像素子に強い光があたり、２番目のＣＣＤの電荷が増大したことを示す。図５（ｃ）は、電荷が縦方向に１つ転送され、１の電荷が水平転送ＣＣＤに転送された状態を示す。２の位置で漏れ電荷によって増大した電荷は１の位置に移動し、３の位置にあった電荷は、２の位置でやはり電荷の増大を受ける。このようにして、この垂直転送ＣＣＤ中の電荷は、実際にフォトダイオードで蓄積した電荷量よりも大きい電荷となって、出力されることになる。

このスミア現象に対する対策は、すでに数多く提案されている。メカニカルシャッターを有する場合は、電子シャッターを落してからメカニカルシャッターを閉じてスミアの原因となる強い光を撮像素子にあたらないようにする（特許文献１参照）。

撮像素子への光路を遮断するという技術思想としては、電荷の転送中には遮蔽板をおろして光を撮像素子に当てないようにする（特許文献２参照）といった対策も提案されている。

メカニカルシャッターを有していない場合は、撮影中にスミアのデータを取得しておいて、撮影したデータからスミアのデータを差し引いて補償するもの（特許文献３参照）、１フィールド内に画像データ領域とスミア補正のためのダミーデータ領域を設け、フィールド毎にスミアを補正するもの（特許文献４参照）などがある。

スミア補正を行うためのダミーデータを取得して補正する技術を簡単に説明する。図６には、簡単な構成を示す。固体撮像素子（１１０）は、図４の構造を有する撮像素子である。

固体撮像素子（１１０）は、タイミング発生回路（１１４）からの駆動パルスによって、動作する。タイミング発生回路（１１４）は、またラインメモリ（１１６）へ記録信号（ＷＲ）を出力する。フォトダイオード（１００）で蓄積された電荷は、タイミング発生回路（１１４）からの駆動パルスによって、垂直転送ＣＣＤ、水平転送ＣＣＤを経てライン毎に出力され、ＡＤ変換器（１１２）でデジタルデータに変換される。固体撮像素子（１１０）は、フォトダイオードからの電荷を出力し終えても、さらにデータを出力し続ける。この画像情報のないデータがダミーデータであり、この部分にはスミア成分だけが存在する。

タイミング発生回路（１１４）は、このダミーデータが出力されるタイミングでラインメモリ（１１６）へ記録信号（ＷＲ）を出力する。ラインメモリ（１１６）は、ダミーデータの部分を記憶し、加算器（１１８）で次の画像データから差し引く。このようにして画像データからスミア量を差し引き、スミア補正を行う。なお、この際ダミーデータは複数ラインを読み込ませ、平均処理を行ったデータを画像データから引いてもよい。

図７はこの際のタイミングチャートを示す。垂直走査信号（ＶＤ）のＨＩの立ち上がりから次の立ち上がりまでが、例えば１フレーム（３３．３ｍｓｅｃ）である。水平走査信号（ＨＤ）は１ライン分の画像データを転送する時間である。これは、１フレーム間に転送する画像データとダミーデータのライン数に、読み出しに必要な時間をライン換算したライン数を加えた全ライン数で、１フレーム時間（３３．３ｍｓｅｃ）を割る事で求められる。

読み出し信号は、撮像素子に与えられる信号で、この信号によってフォトダイオードに蓄積した電荷が垂直転送ＣＣＤにいっせいに転送される。垂直転送ＣＣＤから水平転送ＣＣＤに電荷が転送され、１ラインずつ出力されるのは、すでに説明したとおりである。

電子シャッター信号は、トランスファーゲートを閉じて、フォトダイオードを露光し始めるタイミングを与えるためのパルスである。このパルスより先立つ時点に、フォトダイオードの電荷をリセットする信号がある。すなわち、前の画像データを全て出力した後、フォトダイオードや転送ＣＣＤに貯まった電荷をリセットする。そして、電子シャッターから読み出し信号までの間フォトダイオードを露光する。この時間がシャッタースピードである。

記録信号は、ラインメモリに記録をさせるための信号である。この時、すでに画像データの最終ライン（１２０）は転送を終えている。そして次からのライン（１２１、１２２、１２３）はダミーラインであり、これがスミア補正データとなる。そして、これらのラインをラインメモリに記録させるために、記録信号が与えられる。なお、電子シャッター信号は転送中のデータに影響を与えることがあるため、データラインの転送中は記録パルスは与えないように制御されている。また、読み出し信号以降も、ダミーデータは取得しない。

電子シャッターをより自由に設定できるようにする発想については、特許文献５などがあり、転送中であった画像データを破棄し、１画面前のデータで補間するといった技術が開示されている。
特開２０００−９８４４９号公報（図２参照） 特開平０７−３２２１１３号公報（図３参照） 特開平１１−２０５６９０号公報（図６，７参照） 特開２０００−５０１６５号公報（図３参照） 特開平０６−４６３４１号公報（２５段参照）

通常電子シャッターは、水平走査ライン毎のいずれかの時点で行われる。電子シャッターは、撮像素子に電子シャッター用の信号を与えるが、ＣＣＤは電荷の転送にポテンシャルバリアを使うため、電荷の転送中に電子シャッターの信号があると、移動中の電荷にノイズなどの影響が生じるためである。

しかし、電子シャッター速度をより高速若しくは高精度で必要な場合は、水平転送期間の間でも電子シャッターを起動させなければならない局面も生じてくる。例えば、車のレースや、飛び立つ鳥など被写体が動いているものを撮影する場合の被写体ブレを抑えたい時は高速でシャッターを起動させる必要がある。また、太陽下など高輝度条件での撮影において、最適な光の量（適正露光）で撮影する時には高精度なシャッター時間制御が必要となる。

このような局面では、図７の符号１２５に示すように、電子シャッター信号が水平転送期間中に発生することになる。すなわち、スミア補正データとして出力されるダミーデータに電子シャッターによる影響が生じる。このことは、正しいスミア補正データによって映像データを補正できないため、スミア補正後の映像データが劣化するという課題を生じさせる。本発明はかかる課題を解決するために創作されたものである。

本発明は、かかる課題を解決するために、有効素子データと無信号素子データを出力する撮像素子と、前記有効素子データと無信号素子データを有効画素データと無信号画素データに変換するＡＦＥ部と、前記撮像素子に露光を開始させる電子シャッター起動信号を与えるセンサ駆動制御部と、前記無信号画素データを用いてスミア補正データを作成し、前記有効画素データから前記スミア補正データを差し引いてスミア補正有効画素データを作成するスミア補正処理部と、前記スミア補正有効画素データを映像信号に変換する信号処理部と、少なくとも前記映像信号を表示する表示部と、前記映像信号を記録する記録部を有し、前記スミア補正処理部は、前記撮像素子が無信号素子データを出力している最中に前記電子シャッター起動信号があった場合は、その無信号素子データが変換された無信号画素データを前記スミア補正データの作成に用いない撮像装置を提供する。

スミア補正のためのダミーデータに電子シャッターの影響が及ばないので、電子シャッターを自由に設定した上で、適切なスミア補正が可能である。特に高速で電子シャッターを動作させても過大なスミア補正を行うことがない。従って、適切にスミア補正が可能で画質劣化のない画像を得る事ができる。

構 成
図１に本発明の撮像装置（１０）の構成図を示す。撮像装置（１０）は、レンズ（４０）でとらえた映像を、撮像素子（４１）上に結像し、これをライン毎に素子データ（Drｗ）として出力する。撮像素子（４１）の出力する素子データ（Drw）は、結像した画像情報を含む有効素子データと、結像した画像情報を含まない無信号素子データからなる。なお、撮像素子（４０）はイメージセンサ（Image sensor）ともいう。

ＡＦＥ（Analog Front End）（４２）は、OB（Optical Black）クランプ回路、CDC（Correllated Double Sampling）回路、AGC（Auto Gain Control）回路、ADC（Analog Digital Converter）回路などから構成される。ＡＦＥ（４２）は、入力される撮像素子（４１）からの素子データ（Daw）に対して、黒レベルの再生、撮像素子のアンプノイズやリセット雑音の除去、ゲインの調整、デジタル信号への変換などの処理を行い、画素データ（Dpx）として出力する。なお、有効素子データが変換された画素データを有効画素データと呼び、無信号素子データが変換された画素データを無信号画素データと呼ぶ。

デジタル信号になった画素データ（Dpx）は、信号処理部（３１）で必要な処理を受け、画像データ（Dpc）となり、表示用メモリ（５４）を経た後、表示器（５６）に映出する。また、信号処理部（３１）からの画像データ（Dpc）は、制御部（３０）を経て、記録媒体（５２）に記録される場合もある。

撮像素子（４１）は、上記で説明したＣＣＤ画像素子である。水平転送パルス、垂直転送パルスといった、撮像素子（４１）の動作のためのタイミングパルス（Pdv）は、センサ駆動部（３４）から受ける。センサ駆動部（３４）は、センサ駆動制御部（３３）からの駆動指示（Idv）によって、これらのパルスを発生させる。

センサ駆動制御部（３３）は、撮像素子（４１）の電荷をリセットし露光を開始する電子シャッター起動信号（ES：図２参照）と、読み出し信号（Rccd：図２参照）を与えることで、シャッタースピードを調整する。これらの信号は駆動指示（Idv）として、センサ駆動部（３４）に与えられる。なお、本実施の形態では、センサ駆動部（３４）を通じて、これらの信号を与えるようにしたが、センサ駆動制御部（３３）が、撮像素子（４１）に直接与えてもよい。

また、センサ駆動制御部（３３）はＡＦＥ（４２）にも、読み出し信号（Rccd）などを送る。読み出し信号（Rccd）が、ＡＦＥ（４２）の動作のきっかけとなるからである。また、センサ駆動制御部（３３）は、制御部（３０）からの電子シャッター速度指令（Ess）で、シャッター時間を調整する。

スミア補正機能は、スミア補正データライン制御部（２１）と、切替えスイッチ部（２２）、ラインメモリ（２３）、平均処理部（２４）、加算器（２５）等で実現される。これらをまとめてスミア補正部（２０）と呼ぶ。また、ラインメモリ（２３）と平均処理部（２４）は、補正データ加工部（２６）と呼ぶ。

スミア補正データライン制御部（２１）は、センサ駆動制御部（３３）から、シャッタータイミング情報（Est）を受け取る。シャッタータイミング情報（Est）は、いつシャッターを切るかに関する情報である。

この情報に基づき、スミア補正データライン制御部（２１）は、切替えスイッチ部（２２）に、ダミーデータ取得情報（Iest）を与える。ダミーデータ取得情報（Iest）は、どの画素データ（Dpx）をダミーデータ（Ddd）として取得するかに関する情報である。ダミーデータ（Ddd）とは、画素データ（Dpx）中の無信号画素データの中でスミア補正に用いるデータをいう。

切替えスイッチ部（２２）は、ダミーデータ取得情報（Iest）に基づいて、スミア補正用の無信号画素データをダミーデータ（Ddd）として選択し、補正データ加工部（２６）に送られる。補正データ加工部（２６）では、ダミーデータ（Ddd）をラインメモリ（２３）に送る。すなわち、取得情報（Iest）において、必要とされたダミーデータを取得し、不要とされたダミーデータ及び有効画素データは、破棄などして取得しない。ラインメモリ（２３）は、送られてきたダミーデータ（Ddd）を加算的に蓄積する。

加算蓄積されたダミーデータ（Ddd）は、平均処理部（２４）に送られ、蓄積されたライン数Nで平均化し、スミア補正データ（Dsc）に加工される。スミア補正データ（Dsc）は、加算器（２５）で、画素データ（Dpx）の有効画素データから引かれ、スミア補正画素データ（Dcpx）となる。スミア補正処理は、有効画素データに対して行われるものであるから、スミア補正画素データは、スミア補正有効画素データとも呼ぶ。

スミア補正データ（Dsc）を有効画素データから減算するか否かは、制御部（３０）が加算器（２５）への指示（Isc）によって行なわれる。なお、この指示（Isc）は、スミア補正を行なうか否かを決める信号であるので、加算器（２５）への指示に限定しない。例えばスミア補正データライン制御部（２１）などへ出力してもよい。

タイミングジェネレーター（３２）は、制御部（３０）にタイミングを与えるとともに、上記の各部にタイミングを与える。図では、制御部（３０）以外への供給ラインは省略した。

操作部（５０）は、撮像装置（１０）を操作する。スミア補正を行なうモードにするか否かの選択操作も操作部（５０）で行なう。

機能・動作
次に本発明の撮像装置（１０）のスミア補正の動作について説明する。レンズによって撮像素子（４１）上に結像した画像情報はＡＦＥ（４２）によって、画像データ（Drw）に変換され、信号処理部（３１）で画像データ（Dpc）に変換される。この画像データ（Dpc）は、制御部（３０）にも送られ、制御部（３０）は、露光量を算出する。そして、制御部（３０）は、算出した露光量に基づいて適切な電子シャッター速度を計算する。

この計算は、予めプログラムしておいた計算式によって行ってもよいし、換算表をデータとして持っておき、その表に基づいて電子シャッター速度を決めてもよい。制御部（３０）のこの動作で自動露出制御（ＡＥ制御）を行うことができる。

この電子シャッター速度は信号（Ess）として、制御部（３０）からセンサ駆動制御部（３３）へ通知される。センサ駆動制御部（３３）は、この信号（Ess）に基づいて、電子シャッター起動信号（ES）と読み出し信号（Rccd）をいつ撮像素子（４１）に与えるかを決める。撮像素子（４１）では、電子シャッター起動信号（ES）と読み出し信号（Rccd）の間が電子シャッター期間（ST）となり、この逆数が電子シャッター速度（SS）である。

撮像素子（４１）の画素数が多くなると、転送しなければならない情報は多くなる。しかし、１フィールド、若しくは１フレームの時間は決められているので、撮像素子からデータを読み出す読み出し信号（Rccd）はあまり後ろにずらすことはできない。従って、読み出し信号（Rccd）のタイミングから逆算して電子シャッター起動信号（ES）のタイミングを決めることになる。すなわち、電子シャッター起動信号（ES）は露光時間を制御する。

センサ駆動制御部（３３）は、電子シャッター起動信号（ES）と読み出し信号（Rccd）を、信号（Est）としてスミア補正データライン制御部（２１）へも通知する。スミア補正データライン制御部（２１）は、この通知に基づいて、どの無信号画素データをスミア補正に使うかを決める。そして、これを信号（Iest）として切替えスイッチ部（２２）へ通知する。すなわち、電子シャッター起動信号（ES）が発生された際に水平転送CCDで転送中であった無信号画素データは、ダミーデータとして取得しないように指示することに相当する。

制御部（３０）が露光量を算出してから、信号（Iest）が切替えスイッチ部（２２）に通知されるまでの動作を、スミア補正データ取得準備動作と呼ぶ。スミア補正データ取得準備動作は、垂直走査信号（VD）が発生される毎に行なわれる。

図２は、撮像素子（１０）の動作タイミングを示す図である。図７の説明と同じであるが、垂直走査信号（VD）の立ち上がり後を示している。読み出し信号（Rccd）は、垂直走査信号（VD）の立ち上がりから５水平走査期間（以後「水平走査期間」を「H」とも呼ぶ。）後に出され、それからさらに２H後に撮像素子（４１）から素子データ（Drw）の出力が始まるとして説明を行う。

また、読み出し信号（Rccd）が発せられるまでの５Ｈの期間にスミア補正用のダミーデータとなる無信号素子データを撮像素子（４１）は出力するものとする。図では１から５まで番号を付与し、点線のパルスで示した。

なお、撮像素子出力は素子データ（Drw）であるが、ＡＦＥ（４２）の処理を受けた画素データ（Dpx）もほとんど時間遅れなく出力されるので、図２では、「撮像素子出力」は画素データ（Dpx）とも呼ぶものとする。

また、具体的に無信号画素データを何ライン分出力できるかは、システム設計時に適宜きめられるものである。すなわち、図２の説明は例示であり、無信号画素データの数などはこれに限定されるものではない。

スミア補正データ取得準備動作は、垂直走査信号（VD）の立ち上がりから、最初の無信号画素データが出力されるまでの時間（Tpr）の間に行なわれる。すなわち、最初の無信号画素データが出力されるまでに、切替えスイッチ部（２２）は、どの無信号画素データを取得するかを知っている。なお、時間（Tpr）は比較的短い時間になる。そこで、スミア補正データ取得準備動作中に作成された信号（Iest）は、次の垂直走査信号（VD）の立ち上がり後に切替えスイッチ部（２２）へ通知するようにしてもよい。すなわち、１垂直走査期間だけ遅らせる。もちろん、複数垂直走査期間分遅らせてもよい。

今、図２のように電子シャッター期間（ST）が決められたものとする。すなわち、４番目の無信号画素データの期間に電子シャッター起動信号（ES）が発せられる。言い換えると、この４番目の無信号画素データは、電子シャッターが起動された際に、撮像素子（４１）の水平転送CCDを転送中であることになる。そして、この４番目の無信号画素データには、電子シャッターによって、比較的大きなノイズが重畳されており、スミア補正のためのデータとして用いるのは不適切となる。

切替えスイッチ部（２２）は、信号（Iest）を受け取った後、画素データ（Dpx）として到来する無信号画素データをダミーデータ（Ddd）として取得し、補正データ加工部（２６）のラインメモリ（２３）に送る。しかし、信号（Iest）で指示された無信号画素データだけは、ラインメモリ（２３）に送らない。

図１の切替えスイッチ部（２２）では、スイッチが接地側に倒れ、このデータを破棄する。また図２では、切替えスイッチ部（２２）のラインメモリ（２３）への書き込み動作は、Wmとして示した。WmがHIの期間は、ダミーデータ（Ddd）がラインメモリ（２３）に書き込まれる。図２では、電子シャッター起動信号（ES）が発せられる４番目の無信号画素データの部分では、WmがHIになっていない。すなわち、この４番目の無信号画素データはラインメモリ（２３）に書き込んでいない。

このように電子シャッター起動信号（ES）が発せされた際に、撮像素子の水平転送CCDを転送中でなかったダミーデータ（Ddd）は、所定の数だけラインメモリに蓄えられ、平均処理部（２４）で、平均化される。具体的には、ダミーデータ（Ddd）をラインメモリに加算的に蓄積し、平均化処理部（２４）で蓄積したライン数で割る。

この平均化によって、ダミーデータ中のランダムノイズ等の影響を小さくすることができる。平均化されたデータはスミア補正データ（Dsc）となる。なお、補正データ加工部（２６）では、単にダミーデータを平均化するだけでなく、特定のダミーデータだけをスミア補正データとして用いてもよいし、取得したダミーデータに重み付けを行った後、平均化してスミア補正データとしてもよい。また、補正データ加工部（２４）が行うこれらの操作はダミーデータの加工と呼ぶ。

スミア補正データ（Dsc）は、減算器（２５）で画素データ（Dpx）から引かれる。この減算によって画素データ（Dpx）のスミア補正は完成する。スミア補正された画素データは、スミア補正画素データ（Dcpx）となる。図２では、スミア補正データ（Dsc）が減算器（２５）に送られるタイミングを示した。撮像素子が有効画素データを出力するのと同じタイミングでスミア補正データ（Dsc）が減算器（２５）に送られる。次の垂直走査期間（VD）までは、同じスミア補正データで、画素データを補正する。このようにして集められたスミア補正データは、電子シャッターの影響がないために、適切なスミア補正が可能で、画質劣化を防止する。

図３には、電子シャッター起動信号（ES）の別の態様について示す。垂直走査信号（VD）および水平走査信号（HD）は省略した。電子シャッター起動信号（ES）とラインメモリへの記録動作（Wm）を１組として（ａ）から（ｃ）まで３つの態様を示す。

図３（ａ）は、電子シャッター速度（ＳＰ）から求められる電子シャッター起動信号（ES）が、偶然４番目と５番目の無信号画素データの間に設定された場合を示す。このような場合は、切替えスイッチ部（２２）は、どのダミーデータも破棄しない。従って、補正データ加工部（２６）のラインメモリ（２４）への書き込み動作（Wm）は全てのダミーデータに対して行われる。

図３（ｂ）は３番目のダミーデータの最終部分にわずかに重なるタイミングで電子シャッター起動信号（ES）が発生した場合を示す。もちろん、３番目のダミーデータは取得しないので、対応するWmもHIではない。

図３（ｃ）は、電子シャッター速度（SP）にそれほどの高精度を要求されない場合の例として、１番目と２番目の無信号画素データの間に電子シャッター起動信号（ES）が設定された場合を示す。（ａ）の場合と比較して動作としては同じであるが、（ａ）は決められたシャッター速度を実現するのに、たまたま無信号画素データの間に電子シャッター起動信号（ＥＳ）があるのに対して、（ｃ）は初めから意図して無信号画素データの間に電子シャッター起動信号（ＥＳ）が設定されている点に違いがある。これは主として、低速の電子シャッター速度でかまわない場合や、シャッター速度にそれほど精度を必要としない場合などである。

この結果、本発明の撮像装置では、低速の電子シャッター速度から高速の電子シャッター速度まで、電子シャッター速度に依存せずスミア補正が可能となる。

なお、本実施の形態の説明では、１フィールドの期間は、同じスミア補正量に基づいてスミア補正を行なうとしたが、２垂直走査信号（VD）毎にスミア補正データ取得準備動作を行い、１フレームを通じて同じスミア補正量に基づいたスミア補正を行なっても良い。

また、本発明のように高精度のシャッター速度において行ったスミア補正は、通常のスミア補正とはスミア補正データの作り方が異なるため、表示器にその旨を表示してもよい。例えば、表示画面の隅の方に「高速スミア補正起動中」などの文字、若しくはシンボルマーク等である。

また、撮像装置では、スミア補正を行うか否かについては、電子シャッターの速度が所定より速くなった場合について自動的に行うようにしてもよい。また、所定の光量以上になったら、スミア補正を自動的に行うようにしてもよい。

本発明は、固体撮像素子を用いた際に発生するスミア現象を補償し、高画質の映像を得る事ことができるので、固体撮像素子を用いたデジタルカメラ、カメラ機能付き携帯電話端末等に利用する事ができる。

本発明の撮像装置の構成を示した図 本発明のスミア補正の動作タイミングを示す図 本発明のスミア補正の他の動作タイミングを示す図 撮像素子を示す図 スミア現象の発生を説明する図 従来のスミア補正を実現する構成を示す図 従来のスミア補正の動作タイミングを示す図

符号の説明

２０ スミア補正部
２１ スミア補正データライン制御部
２２ 切替えスイッチ部
２３ ラインメモリ
２４ 平均処理部
２５ 加算器
２６ 補正データ加工部
３１ 信号処理部
３３ センサ駆動制御部
３４ センサ駆動部

Claims (4)

1. 有効素子データと無信号素子データを出力する撮像素子と、
   前記有効素子データと無信号素子データを有効画素データと無信号画素データに変換するＡＦＥ部と、
   前記撮像素子の露光時間を制御する電子シャッター起動信号を与えるセンサ駆動制御部と、
   前記無信号画素データを用いてスミア補正データを作成し、前記有効画素データから前記スミア補正データを差し引いてスミア補正有効画素データを作成するスミア補正処理部と、
   前記スミア補正有効画素データを映像信号に変換する信号処理部とを有し、
   前記スミア補正処理部は、
   前記撮像素子が無信号素子データを出力している最中に前記電子シャッター起動信号があった場合は、
   その無信号素子データが変換された無信号画素データを前記スミア補正データの作成に用いない撮像装置。
2. 前記スミア補正処理部は、
   電子シャッターが起動されるタイミングに基づいてスミア補正データとして取得する無信号画素データを決めるスミア補正データライン制御部と、
   前記スミア補正データライン制御部の指示に基づいて無信号画素データを取得する切替えスイッチ部と、
   前記取得された無信号画素データをスミア補正データに加工する補正データ加工部と、
   有効画素データから前記スミア補正データを差し引く減算器と、
   を含む請求項１記載の撮像装置。
3. 前記スミア補正データは、１フレーム若しくは１フィールド毎に作成する請求項１記載の撮像装置。
4. さらに前記映像信号を表示する表示部を有し、
   前記無信号画素データの出力中に前記電子シャッター起動信号があった場合のスミア補正処理を行った場合は、その旨を前記表示部に表示する請求項１記載の撮像装置。

Images