JP2009038645A

JP2009038645A - 固体撮像素子の駆動方法および撮像装置

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Publication number: JP2009038645A
Application number: JP2007201952A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Negishi; 典央根岸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2027-08-02
Also published as: JP5039475B2

Abstract

【課題】垂直転送路から水平転送路への信号電荷の漏れ込みを軽減することと、フレームレートの向上とを図ることができる固体撮像素子の駆動方法を提供する。
【解決手段】撮影モードの画素加算数に基づいて、水平ブランキング期間中のみに垂直転送路４０２のそれぞれを介して画素４０１からの信号電荷を転送する第１の転送モードと、水平有効走査期間とそれに続く水平ブランキング期間とに亘る期間中に垂直転送路４０２のそれぞれを介して画素４０１からの信号電荷を転送する第２の転送モードとの中から、いずれかの一方の転送モードが選択される。そして、選択された転送モードで固体撮像素子６０６は、駆動される。
【選択図】図２

Description

本発明は、固体撮像素子の駆動方法および撮像装置に関する。

デジタルカメラに用いられる固体撮像素子（例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device））に関しては、そのフレームレートを向上させることは、重要な課題である。例えば静止画に関して、フレームレートを向上させることによって、シャッタを押してから画像を読み出すまでの時間を短くすることができる。その結果、シャッタチャンスを逃す可能性が低くなる。また、フレームレートの向上化は、測光動作、オートフォーカス動作などの動作を高速化することができる。動画に関しても、フレームレートの向上化により、高画質で滑らかな動画像を得ることができる。

近年、ＣＣＤの製造技術の向上に伴い、ＣＣＤの高画素化が進められている。その結果、フレームレートの向上化に対する要求が益々高まりつつある。フレームレートを上げる手段としては、ＣＣＤの駆動周波数を高くすることが考えられるが、駆動周波数を高くすることは、ＣＣＤにおける信号電荷の転送効率の悪化による画質の低減、ＥＭＩ（Electric Magnetic Interference）の悪化などを招く。

そこで、水平有効走査期間と垂直有効走査期間とを重複させることによって、フレームレートの向上を図る方法がある（特許文献１参照）。しかし、この方法においては、水平有効走査期間中に垂直転送クロックが出力されているので、垂直転送クロックにおける波形の立ち上がりおよび立ち下がりでクロストークノイズが発生してしまう。

そこで、波形の立ち上がりおよび立ち下がりの傾きを適切に設定し、クロストークノイズを相関二重サンプリング回路で除去可能なトランジェントスピードΔＶ／ΔＴとなるクロック波形を供給する技術が提案されている（特許文献２参照）。ここで、ΔＶは電圧、ΔＴは時間である。
特許第３７１５７８１号公報特開２００５−２６９０６０号公報

上述した、水平有効走査期間と垂直有効走査期間とを重複させることによって、フレームレートの向上を図る方法においては、水平ブランキング期間となる直前まで垂直転送路上の水平転送路直前の電極まで信号電荷が転送されることになる。これにより、水平ブランキング期間中のみに信号電荷を転送する場合に比して、垂直転送路から水平転送路への信号電荷の漏れ込みが発生し易い。特に、画素加算をしている場合、高輝度被写体を撮影している場合など、転送する電荷量が多くなる場合、垂直転送路から水平転送路へ信号電荷が漏れ込み易くなる。

さらに、水平有効走査期間中に垂直転送路での信号電荷の転送が行われるので、固体撮像素子の基板電圧が揺れ、水平転送路から垂直転送路へまたはその逆に信号電荷の漏れ込みが発生する可能性が高くなる。

本発明の目的は、垂直転送路から水平転送路への信号電荷の漏れ込みを軽減することと、フレームレートの向上とを図ることができる固体撮像素子の駆動方法および撮像装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、垂直方向および水平方向に二次元配列され、画素を構成する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子からの信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路からの信号電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送路とを有する固体撮像素子の駆動方法であって、撮影モードの画素加算数に基づいて、水平ブランキング期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第１の転送モードと、水平有効走査期間とそれに続く水平ブランキング期間とに亘る期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第２の転送モードとの中から、いずれかの一方の転送モードを選択し、該選択された転送モードで前記固体撮像素子を駆動することを特徴とする固体撮像素子の駆動方法を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、垂直方向および水平方向に二次元配列され、画素を構成する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子からの信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路からの信号電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送路とを有する固体撮像素子の駆動方法であって、撮影時の被写体輝度に基づいて、水平ブランキング期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第１の転送モードと、水平有効走査期間とそれに続く水平ブランキング期間とに亘る期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第２の転送モードとの中から、いずれかの一方の転送モードを選択し、該選択された転送モードで前記固体撮像素子を駆動することを特徴とする固体撮像素子の駆動方法を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、垂直方向および水平方向に二次元配列され、画素を構成する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子からの信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路からの信号電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送路とを有する固体撮像素子の駆動方法であって、撮影時のズーム倍率に基づいて、水平ブランキング期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第１の転送モードと、水平有効走査期間とそれに続く水平ブランキング期間とに亘る期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第２の転送モードとの中から、いずれかの一方の転送モードを選択し、該選択された転送モードで前記固体撮像素子を駆動することを特徴とする固体撮像素子の駆動方法を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、固体撮像素子を備え、前記固体撮像素子は、垂直方向および水平方向に二次元配列され、画素を構成する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子からの信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路からの信号電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送路とを有する撮像装置であって、撮影モードの画素加算数に基づいて、水平ブランキング期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第１の転送モードと、水平有効走査期間とそれに続く水平ブランキング期間とに亘る期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第２の転送モードとの中からいずれかの一方の転送モードを選択する転送モード選択手段と、前記選択された転送モードで前記固体撮像素子を駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする撮像装置を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、固体撮像素子を備え、前記固体撮像素子は、垂直方向および水平方向に二次元配列され、画素を構成する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子からの信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路からの信号電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送路とを有する撮像装置であって、撮影時の被写体輝度に基づいて、水平ブランキング期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第１の転送モードと、水平有効走査期間とそれに続く水平ブランキング期間とに亘る期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第２の転送モードとの中からいずれかの一方の転送モードを選択する転送モード選択手段と、前記選択された転送モードで前記固体撮像素子を駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする撮像装置を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、固体撮像素子を備え、前記固体撮像素子は、垂直方向および水平方向に二次元配列され、画素を構成する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子からの信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路からの信号電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送路とを有する撮像装置であって、撮影時のズーム倍率に基づいて、水平ブランキング期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第１の転送モードと、水平有効走査期間とそれに続く水平ブランキング期間とに亘る期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第２の転送モードとの中からいずれかの一方の転送モードを選択する転送モード選択手段と、前記選択された転送モードで前記固体撮像素子を駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする撮像装置を提供する。

本発明によれば、垂直転送路から水平転送路への信号電荷の漏れ込みを軽減することと、フレームレートの向上とを図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置を搭載するデジタルカメラの構成を示すブロック図である。

撮像装置は、図１に示すように、ズーム動作、焦点調節動作などを行うための複数の可動レンズ群を含むレンズ部６０１、メカニカルシャッタ６０３、絞り６０５、および固体撮像素子６０６を有する。固体撮像素子６０６は、例えばＣＣＤからなり、レンズ部６０１、メカニカルシャッタ６０３、絞り６０５を経て結像された光像を電気信号に変換し、出力する。固体撮像素子６０６から出力された電気信号は、ＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路６０７に入力される。ＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路６０７は、入力された電気信号をＲ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂの各色のデジタル信号に変換するために、相関２重サンプリング、ゲイン調整、Ａ／Ｄ変換を行う。

ＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路６０７から出力された各デジタル信号は、撮像信号処理回路６０８に入力される。撮像信号処理回路６０８は、入力された各デジタル信号に対して各種の画像処理を施し、また必要に応じて当該デジタル信号の圧縮などを行い、画像データを出力する。撮像信号処理回路６０８から出力された画像データは、メモリ６１０、表示部６１３、外部Ｉ／Ｆ部６１５、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部６１２、および制御部６１１に送られる。メモリ６１０は、上記画像データを一時的に格納するメモリである。表示部６１３は、画像データおよび操作情報などの各種情報を表示するための液晶表示パネルなどからなる。外部Ｉ／Ｆ部６１５は、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの外部装置と接続するためのインタフェースである。外部Ｉ／Ｆ部６１５は、接続された外部装置との間で通信を行い、画像データを上記外部装置へ送信するなどの処理を行う。記録媒体制御Ｉ／Ｆ部６１２は、制御部６１１からの制御信号に基づいて、画像データを、メモリカードからなる記録媒体６１４へ転送し、書き込みように制御するインタフェースである。また、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部６１２は、記録媒体６１４から画像データを読み出す制御を行う。

制御部６１１は、メモリ６１６に格納されている制御プログラムを実行するＣＰＵ（図示せず）を有し、当該ＣＰＵは、上記制御プログラムを実行し、撮像装置全体の制御および個別処理を行う。制御部６１１は、操作部６１７から入力された操作信号または画像データに基づいて、レンズ駆動部６０２、シャッタ・絞り駆動部６０４、ＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路６０７、タイミング発生部６０９、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部６１２のそれぞれに対する制御信号を生成する。

レンズ駆動部６０２は、制御部６１１からの制御信号に基づいて、レンズ部６０１の対応する可動レンズ群を駆動する。シャッタ・絞り駆動部６０４は、制御部６１１からの制御信号に基づいて、メカニカルシャッタ６０３および絞り６０５を駆動する。タイミング発生部６０９は、制御部６１１からの制御信号に基づいて、固体撮像素子６０６、撮像信号処理回路６０８のそれぞれに対応する駆動パルスまたはタイミング信号を生成して出力する。

操作部６１７は、ユーザによる操作、例えば撮影モード、露出条件、ズーム倍率などの撮影情報を設定、変更するための操作に応じた操作情報を入力し、その操作情報を制御部６１１に送る。また、操作部６１７は、多段スイッチであるシャッタスイッチＳＷ１，ＳＷ２（図示せず）を含む。制御部６１１は、操作部６１７からの操作情報に基づいて、撮影情報の設定、変更を行い、この撮影情報に基づいて各種の動作を制御する。

次に、固体撮像素子６０６の構成について図２および図３を参照しながら説明する。図２は図１の固体撮像素子６０６の構成例を模式的に示す図である。図３は図２の固体撮像素子６０６における色フィルタアレイの一部を示す図である。

固体撮像素子６０６は、図２に示すように、複数のフォトダイオード（光電変換素子）４０１、複数の垂直転送路４０２、水平転送路４０３および出力部４０４を有する。各フォトダイオード４０１は、垂直方向および水平方向に二次元配列されており、それぞれ、１つの画素を構成する。以下、フォトダイオード４０１を画素４０１と記載することとする。

各垂直転送路４０２は、駆動パルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４が印加される転送電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を有する。各垂直転送路４０２には、それぞれ、バッファストレージセル４０５およびトランスファゲート４０６が設けられている。バッファストレージセル４０５およびトランスファゲート４０６は、駆動パルスφＢＳ，φＴＧがそれぞれ印加される転送電極ＢＳ，ＴＧを有する。水平転送路４０３は、２相駆動パルスφＨ１，φＨ２が印加される転送電極Ｈ１，Ｈ２を有する。

各画素４０１で光電変換された信号電荷は、読み出しパルスにより垂直転送路４０２に送られ、駆動パルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４，φＢＳ，φＴＧにより、水平転送路４０３へ順に転送される。水平転送路４０３は、垂直転送路４０２から転送された１行分の信号電荷を２相駆動パルスφＨ１，φＨ２により出力部４０４に転送する。出力部４０４は水平転送路４０３から転送された信号電荷を電圧に変換して出力する。

固体撮像素子６０６には、図３に示すような色フィルタアレイが用いられている。この色フィルタアレイは、第１の色フィルタ即ち赤色フィルタ（Ｒ）、第２の色フィルタ即ち緑色フィルタ（Ｇ）、第３の色フィルタ即ち緑色フィルタ（Ｇ）、第４の色フィルタ即ち青色フィルタ（Ｂ）がそれぞれ配列されているものである。この色フィルタアレイにおける各色フィルタの配列は、特に、ベイヤ配列と呼ばれるものであって、高い解像度と優れた色再現性を備えるものである。

本実施の形態の撮像装置は、固体撮像素子６０６を駆動するためのモードとして、第１の転送モードと、第２の転送モードを有する。第１の転送モードは、各画素４０１からの信号電荷の垂直方向への転送を水平ブランキング期間にのみに行う転送モードである。第２の転送モードは、各画素４０１からの信号電荷の垂直方向への転送を、水平有効走査期間とそれに連続する水平ブランキング期間に亘る期間中に行う転送モードである。

また、本実施の形態の撮像装置は、４つの撮影モードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する。撮影モードＡは、４画素加算の高感度静止画を撮影するモードであり、撮影モードＢは、画素加算を行わずに静止画を撮影するモードである。また、撮影モードＣは、４画素加算の高感度動画を撮影するモードであり、撮影モードＤは、２画素加算の動画を撮影するモードである。撮影時には、ユーザにより、各撮影モードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち、いずれか１つの撮影モードが選択される。ここで、画素加算とは、同色の所定の画素加算数分の信号電荷を加算するものであり、例えば４画素加算は、同色の４つの画素の信号電荷を加算するものである。

ユーザにより選択された撮影モードの画素加算数に応じて、上記第１の転送モードまたは第２の転送モードのいずれかの一方の転送モードが選択され、当該選択された転送モードに従って、固体撮像素子６０６が駆動される。本実施の形態においては、画素加算数が４以上である撮影モードＡ，Ｃの場合、第１の転送モードが選択される。また、画素加算数が４未満である駆動モードＢ，Ｄの場合、第２の転送モードが選択される。

次に、上記第１の転送モードおよび第２の転送モードについて図４〜図７を参照しながら説明する。図４は固体撮像素子６０６の各画素４０１からの信号電荷の垂直方向への転送を水平ブランキング期間にのみに行う第１の転送モードを用いて固体撮像素子６０６を駆動する場合のタイミングチャートを示す図である。図５は図４中の時刻ｔｂにおける各転送電極のポテンシャルの状態を示図である。図６は固体撮像素子６０６の各画素４０１からの信号電荷の垂直方向への転送を水平ブランキング期間と水平有効走査期間が重複する期間に行う第２の転送モードを用いて固体撮像素子６０６を駆動する場合のタイミングチャートを示す図である。図７は図６中の時刻ｔａにおける各転送電極のポテンシャルの状態を示図である。

上記第１の転送モードの場合、水平ブランキング期間中のみに、固体撮像素子６０６の各画素４０１からの信号電荷が垂直方向へ転送される。具体的には、図４に示すように、水平ブランキング期間Ｔｂ中に、各垂直駆動パルスφＶ１〜φＶ４，φＢＳ，φＴＧが、垂直転送路４０２の転送電極Ｖ１〜Ｖ４，ＢＳ，ＴＧが印加される。これにより、垂直転送路４０２の転送電極Ｖ１に待機する信号電荷が、垂直転送路４０２を経て、水平転送路４０３の転送電極Ｈ１に転送される。ここで、図４中のパルスＨＤは、画像の水平方向１ラインを転送するタイミングを示すパルスである。

ここで、図４中の時刻ｔｂにおける各転送電極Ｖ１〜Ｖ４，ＢＳ，ＴＧ，Ｈ１，Ｈ２は、図５に示すようなポテンシャルの状態を示す。時刻ｔｂにおいて信号電荷は、転送電極Ｖ１まで転送されており、水平転送路４０３まではポテンシャル障壁が十分存在するので、画素加算により信号電荷の全体量が多くなる場合でも、電荷が漏れ出す可能性は低い。

これに対し、上記第２の転送モードの場合、水平有効走査期間と水平ブランキング期間のそれぞれに亘る期間中に、固体撮像素子６０６の各画素４０１からの信号電荷が垂直方向へ転送される。詳細には、図６に示すように、水平有効走査期間中の期間Ｔａ１（水平有効走査期間と垂直有効走査期間が重複する期間）中に、４相の垂直駆動パルスφＶ１〜φＶ４によって、垂直転送路４０２の転送電極Ｖ１に待機する信号電荷が、転送電極Ｖ４まで転送される。そして、水平ブランキング期間Ｔａ２中に、駆動パルスφＢＳがバッファストレージセル４０５の転送電極ＢＳに、駆動パルスφＴＧがトランスファゲート４０６の転送電極ＴＧにそれぞれ印加される。これにより、転送電極Ｖ４にある信号電荷は、水平転送路４０３の転送電極Ｈ１に転送される。ここで、図６中のパルスＨＤは、画像の水平方向１ラインを転送するタイミングを示すパルスである。

この第２の転送モードは、上記第１の転送モードと比較すると、１ラインの転送当たり、水平有効走査期間と垂直有効走査期間が重複する期間Ｔａ１分、転送時間を削減することを可能にする。これにより、フレームレートの高速化を図ることが可能になる。

ここで、図６中の時刻ｔａにおける各転送電極Ｖ１〜Ｖ４，ＢＳ，ＴＧ，Ｈ１，Ｈ２は、図７に示すようなポテンシャルの状態を示す。時刻ｔａにおいて、信号電荷は転送電極Ｖ４に到達しており、転送電極ＢＳのみがポテンシャル障壁として存在している。そのため、画素加算が行われている場合、高輝度被写体の撮影が行われている場合など、転送する電荷量が多い場合、信号電荷が、転送電極ＢＳを乗り越え、垂直転送路４０２から水平転送路４０３へ漏れ出す可能性が高くなる。

さらに、水平有効走査期間中に垂直転送路４０２での電荷転送が行われるので、固体撮像素子６０６の基板電圧が揺れ、水平転送路４０３から垂直転送路４０２またはその逆の電荷の漏れが発生する可能性が高くなる。特に、このような電荷漏れの発生の可能性は、転送する電荷量が多くなるほど、高くなり、撮像された画像に異常が生じる。

このように、第２の転送モードは、第１の転送モードに対して転送時間を短くし、フレームレートの高速化を図ることはできる。しかし、転送する電荷量が多くなる場合には、電荷が垂直転送路４０２から水平転送路４０３に、またはその逆に漏れ出す可能性が高くなる。

そこで、本実施の形態においては、上述したように、画素加算数が４以上である撮影モードＡ，Ｃの場合、転送する電荷量の多さに起因する電荷の漏れをなくすために、第１の転送モードが用いられる。これに対し、画素加算数が４未満である撮影モードＢ，Ｄの場合、転送時間の短縮化によるフレームレートの高速化を図るために、第２の転送モードが用いられる。

次に、本実施の形態における撮影動作について図８を参照しながら説明する。図８は図１の撮像装置の撮影動作の手順を示すフローチャートである。図８のフローチャートで示す手順は、制御部６１１により、メモリ６１６に格納されているプログラムに従って実行されるものである。

制御部６１１は、図８に示すように、まず、初期化を行う（ステップＳ１０１）。この初期化においては、例えば撮像信号処理回路６０８における処理に必要な変数の初期化、駆動モード、ズーム倍率などの設定情報がメモリ６１６に格納される。そして、制御部６１１は、ＥＶＦ（Electric View Finder）を起動する（ステップＳ１０２）。このＥＶＦは、固体撮像素子６０６により現在撮像されている画像を表示部６１０に表示するものである。

次いで、制御部６１１は、操作部６１７のシャッタスイッチＳＷ１がオンされるのを待つ（ステップＳ１０３）。シャッタスイッチＳＷ１がオンされると、制御部６１１は、メモリ６１６内の設定情報を参照して、設定される撮影モードの画素加算数が所定数以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。本実施の形態においては、上記所定数として４が設定されている。ここで、画素加算数が４以上の駆動モードとは、４画素加算の高感度静止画を撮影する撮影モードＡまたは４画素加算の高感度動画を撮影する撮影モードＣである。これに対し、画素加算数が４未満の撮影モードとは、画素加算を行わない静止画を撮影する撮影モードＢまたは２画素加算の動画を撮影する撮影モードＤである。

上記ステップＳ１０４において上記設定されている撮影モードの画素加算数が所定数（＝４）以上であると判定された場合、制御部６１１は、上記第１の転送モードを選択する（ステップＳ１０５）。そして、制御部６１１は、上記第１の転送モードに対応する固体撮像素子６０６の駆動パルス（図４）を生成するようにタイミング発生器６０９を制御する。

これに対し、画素加算数が所定数（＝４）未満であると判定された場合、制御部６１１は、上記第２の転送モードを選択する（ステップＳ１０６）。そして、制御部６１１は、上記第２の転送モードに対応する固体撮像素子６０６の駆動パルス（図６）を生成するようにタイミング発生器６０９を制御する。

このようにして撮影モードの画素加算数に応じた転送モードの選択が行われると、制御部６１１は、測距および測光を行う（ステップＳ１０７）。ここでは、各撮影パラメータが所定値に設定され、固体撮像素子６０６が、設定された撮影モードの画素加算数に応じた画素加算を行いながら、上記選択された転送モードにより駆動される。そして、仮撮影が行われ、被写体画像（画像データ）が取得される。この取得された被写体画像から被写体距離情報Ｌ、被写体輝度値Ｂｖ、最大被写体輝度値Ｙｍａｘが算出される。ここで、被写体輝度値Ｂｖは、上記取得された被写体画像の輝度値Ｙ、設定されている所定の絞り値Ａｖ０、設定されている所定の露光時間Ｔｖ０から算出される。また、最大被写体輝度値Ｙｍａｘの算出においては、上記取得された被写体画像が複数の領域に分割され、各領域の輝度値が算出される。そして、この算出された各輝度値のうちの最大値が最大被写体輝度値Ｙｍａｘとされる。

次いで、制御部６１１は、合焦制御および露出制御を行う（ステップＳ１０８）。ここでは、上記算出された被写体距離情報Ｌに基づいて、レンズ部６０１の対応する可動レンズ群を駆動させ、レンズ部６０１の焦点を被写体に合わせるように、レンズ駆動部６０２が制御される。さらに、被写体輝度値Ｂｖに基づいて、絞り値Ａｖおよび露光時間Ｔｖが決定される。このとき算出された被写体距離情報Ｌ、被写体輝度値Ｂｖ、最大被写体輝度値Ｙｍａｘ、絞り値Ａｖ、露光時間Ｔｖなどは、メモリ６１６に記憶される。

次いで、制御部６１１は、操作部６１７のシャッタスイッチＳＷ２がオンされたか否かを判定する（ステップＳ１０９）。ここで、シャッタスイッチＳＷ２がオンされていなければ、制御部６１１は、上記ステップＳ１０３に戻る。

上記ステップＳ１０９においてシャッタスイッチＳＷ２がオンされたと判定された場合、制御部６１１は、撮影を行う（ステップＳ１１０）。ここでは、制御部６１１は、メモリ６１６に記憶されている絞り値Ａｖおよび露光時間Ｔｖで絞り６０５およびメカニカルシャッタ６０３を動作させるようにシャッタ・絞り駆動部６０４を制御する。そして、絞り値Ａｖおよび露光時間Ｔｖで固体撮像素子６０６により被写体画像が撮像される。ここで、固体撮像素子６０６は、上記ステップＳ１０５またはステップＳ１０６で選択された転送モードにより駆動される。

次いで、制御部６１１は、現像処理（ステップＳ１１１）、圧縮処理（ステップＳ１１２）、被写体画像の記録媒体６１４への記録（ステップＳ１１３）を順に行う。被写体画像の記録媒体６１４への記録においては、制御部６１１により、撮像された被写体画像を記録媒体６１４に記録するように、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部６１２が制御される。そして、制御部６１１は、上記ステップＳ１０３に戻る。

このように、本実施の形態によれば、画素加算数が所定数未満の撮影モードに対しては、フレームレートが高速化され、また画素加算数が所定数以上の撮影モードに対しては、垂直転送路４０２から水平転送路４０３への信号電荷の漏れ込みが軽減される。

なお、本実施の形態においては、転送モードの選択基準となる画素加算数に対する所定数を４としているが、これに代えて例えば所定数を２、３、５、またはそれ以上の数としてもよい。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図９を参照しながら説明する。図９は本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の撮影動作の手順の一部を示すフローチャートである。

上記第１の実施の形態は、撮影モードの画素加算値に基づいて、第１の転送モードまたは第２の転送モードのいずれかを選択する。これに対し、本実施の形態は、撮影モードの画素加算値、被写体輝度値Ｂｖおよび最大被写体輝度値Ｙｍａｘに基づいて、第１の転送モードまたは第２の転送モードのいずれかを選択する。被写体輝度が高い場合、垂直転送路上および水平転送路上での信号電荷の漏れ込みが起こり、これが、本来の被写体には存在しない輝線、色にじみなどを発生させ、画像の劣化を招く可能性がある。そこで、被写体輝度が高い場合における上記信号電荷の漏れによる画像劣化の発生の可能性を低減するために、転送モードの選択基準に、さらに、被写体輝度値Ｂｖおよび最大被写体輝度値Ｙｍａｘが用いられる。

上述した点で、本実施の形態は、上記第１の実施の形態と異なるが、他は、上記第１の実施の形態と同じである。よって、本実施の形態においては、上記第１の実施の形態と同一部分については、同一の符号を用いて説明を行う。

本実施の形態においては、上記第１の実施の形態と同様に、制御部６１１が、図８のステップＳ１０１からステップＳ１０２を経てステップＳ１０３へ進み、操作部６１７のシャッタスイッチＳＷ１がオンされるのを待つ。ここで、シャッタスイッチＳＷ１がオンされると、図９に示すように、制御部６１１は、メモリ６１６内の設定情報を参照して、設定される撮影モードの画素加算数が所定数（＝４）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。上記撮影モードは、上記第１の実施の形態と同様に、４つの撮影モードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれかである。

上記ステップＳ２０１において画素加算数が所定数以上であると判定される場合とは、撮影モードＡまたは撮影モードＣのいずれかが設定されている場合である。この場合、制御部６１１は、Ｂｖ≧Ｂｔｈの関係が成立するか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここで、Ｂｔｈは、予め決められている閾値であり、当該閾値は、信号電荷がその周辺画素への漏れ込み始める被写体輝度値に設定されている。また、被写体輝度値Ｂｖは、シャッタスイッチＳＷ１がオンされてから、シャッタスイッチＳＷ２がオンされるまでのループ期間中に取得されてメモリ６１６に格納されたものである。

上記ステップＳ２０２においてＢｖ≧Ｂｔｈの関係が成立する（所定値以上）と判定された場合、制御部６１１は、上記第１の転送モードを選択する（ステップＳ２０４）。そして、制御部６１１は、上記第１の転送モードに対応する固体撮像素子６０６の駆動パルス（図４）を生成するようにタイミング発生器６０９を制御する。

これに対し、上記ステップＳ２０２においてＢｖ≧Ｂｔｈの関係が成立しない（所定値未満）と判定された場合、制御部６１１は、Ｙｍａｘ≧Ｙｔｈの関係が成立するか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ここで、Ｙｔｈは予め決められている閾値であり、当該閾値Ｙｔｈは、電荷の周辺画素への漏れ込みが発生し始める最大被写体輝度値に設定されている。また、最大被写体輝度値Ｙｍａｘは、シャッタスイッチＳＷ１がオンされてから、シャッタスイッチＳＷ２がオンされるまでのループ期間中に取得されてメモリ６１６に格納されたものである。

上記ステップＳ２０３においてＹｍａｘ≧Ｙｔｈの関係が成立すると判定された場合、制御部６１１は、上記第１の転送モードを選択する（ステップＳ２０４）。そして、制御部６１１は、上記第１の転送モードに対応する固体撮像素子６０６の駆動パルス（図４）を生成するようにタイミング発生器６０９を制御する。

このように、画素加算数が４以上の撮影モード（撮影モードＡ，Ｃ）が設定されている場合において、Ｂｖ≧ＢｔｈまたはＹｍａｘ≧Ｙｔｈの関係が成立すると、電荷が周辺画素へ漏れ込む可能性が非常に高くなる。よって、フレームレートの向上より、電荷の周辺画素への漏れ込みの阻止が優先され、第１の転送モードが選択される。

これに対し、上記ステップＳ２０３においてＹｍａｘ≧Ｙｔｈの関係が成立しないと判定された場合、制御部６１１は、上記第２の転送モードを選択する（ステップＳ２０５）。そして、制御部６１１は、上記第２の転送モードに対応する固体撮像素子６０６の駆動パルス（図６）を生成するようにタイミング発生器６０９を制御する。これは、画素加算数が４以上の撮影モード（撮影モードＡ，Ｃ）の場合、転送する電荷量が多くなるが、Ｂｖ≧ＢｔｈまたはＹｍａｘ≧Ｙｔｈの関係が成立していないので、電荷が周辺画素へ漏れ込む可能性が高くないと判断されるからである。よって、信号電荷の周辺画素への漏れ込みの阻止より、フレームレートの向上が優先され、第２の転送モードが選択される。

上記ステップＳ２０１において画素加算数が所定数（＝４）以上でないと判定される場合とは、撮影モードＢまたは撮影モードＤのいずれかが設定されている場合である。この場合、制御部６１１は、上記第２の転送モードを選択し、上記第２の転送モードに対応する固体撮像素子６０６の駆動パルス（図６）を生成するようにタイミング発生器６０９を制御する（ステップＳ２０５）。即ち、この場合、転送する電荷量が少ないので、第２の転送モードが選択されることになり、フレームレートの高速化が図られる。

このようにして転送モード選択が行われると、制御部６１１は、図８のステップＳ１０７に進む。

このように、本実施の形態によれば、画素加算数が４以上の駆動モードの場合において被写体輝度が十分に高ければ（Ｂｖ≧ＢｔｈまたはＹｍａｘ≧Ｙｔｈが成立すれば）、第１の転送モードが選択される。これにより、水平転送路上および垂直転送路上での信号電荷の漏れによる画像劣化の発生を低減することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図１０を参照しながら説明する。図１０は本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置の撮影動作の手順の一部を示すフローチャートである。

上記第１の実施の形態は、撮影モードの画素加算値に基づいて、第１の転送モードまたは第２の転送モードのいずれかを選択する。これに対し、本実施の形態は、撮影モードの画素加算値およびズーム倍率に基づいて、第１の転送モードまたは第２の転送モードのいずれかを選択する。例えばズーム倍率Ｋが高く、被写体全体に対する高輝度被写体の割合が高くなるような場合、垂直転送路上および水平転送路上での信号電荷の漏れ込みが起こる。これが、本来の被写体には存在しない輝線、色にじみなどを発生させ、画像の劣化を招く可能性がある。そこで、ズーム倍率Ｋが高い場合における上記信号電荷の漏れによる画像劣化の発生を低減するために、転送モードの選択基準に、さらに、ズーム倍率Ｋが用いられる。

上述した点で、本実施の形態は、上記第１の実施の形態と異なるが、他は、上記第１の実施の形態と同じである。よって、本実施の形態において、上記第１の実施の形態と同一のものには、同一の符号を用いて説明を行う。

本実施の形態においては、上記第１の実施の形態と同様に、制御部６１１が、図８のステップＳ１０１からステップＳ１０２を経てステップＳ１０３へ進み、操作部６１７のシャッタスイッチＳＷ１がオンされるのを待つ。ここで、シャッタスイッチＳＷ１がオンされると、図１０に示すように、制御部６１１は、メモリ６１６内の設定情報を参照して、設定される撮影モードの画素加算数が所定数（＝４）以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。上記撮影モードは、上記第１の実施の形態と同様に、４つの撮影モードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれかである。

上記ステップＳ３０１において画素加算数が所定数（＝４）以上であると判定される場合とは、上記撮影モードＡまたは撮影モードＣのいずれかが設定されている場合である。この場合、制御部６１１は、メモリ６１６からズーム倍率Ｋを読み出し、Ｋ≧Ｋｔｈの関係が成立するか否かを判定する（ステップＳ３０２）。ここで、Ｋｔｈは、予め決められている閾値であり、当該閾値は、太陽等の高輝度被写体が画角の所定以上の割合を占め、信号電荷が周辺画素へ漏れ込み始める倍率に設定されている。また、ズーム倍率Ｋは、ユーザにより操作部６１７を介して設定された倍率である。

上記ステップＳ３０２においてＫ≧Ｋｔｈの関係が成立する（所定倍率以上）と、制御部６１１は、上記第１の転送モードを選択する（ステップＳ３０３）。そして、制御部６１１は、上記第１の転送モードに対応する固体撮像素子６０６の駆動パルス（図４）を生成するようにタイミング発生器６０９を制御する。

このように、画素加算数が４以上の撮影モード（撮影モードＡ，Ｃ）が設定されている場合において、Ｋ≧Ｋｔｈの関係が成立すると、信号電荷が周辺画素へ漏れ込む可能性が非常に高くなる。よって、フレームレートの向上より、信号電荷の周辺画素への漏れ込みの阻止が優先され、第１の転送モードが選択される。

これに対し、上記ステップＳ３０２においてＫ≧Ｋｔｈの関係が成立しない（所定倍率未満）と判定された場合、制御部６１１は、上記第２の転送モードを選択する（ステップＳ３０４）。そして、制御部６１１は、上記第２の転送モードに対応する固体撮像素子６０６の駆動パルス（図６）を生成するようにタイミング発生器６０９を制御する。これは、画素加算数が４以上の撮影モード（撮影モードＡ，Ｃ）の場合、転送する電荷量が多くなるが、Ｋ≧Ｋｔｈの関係が成立していないので、信号電荷が周辺画素へ漏れ込む可能性が高くないと判断されるからである。よって、電荷の周辺画素への漏れ込みの阻止より、フレームレートの高速化が優先され、第２の転送モードが選択される。

上記ステップＳ３０１において画素加算数が所定数（＝４）以上でないと判定される場合とは、上記撮影モードＢまたは撮影モードＣのいずれかが設定されている場合である。この場合、制御部６１１は、制御部６１１は、上記第２の転送モードを選択する（ステップＳ３０４）。そして、制御部６１１は、上記第２の転送モードに対応する固体撮像素子６０６の駆動パルス（図６）を生成するようにタイミング発生器６０９を制御する。

このように、本実施の形態によれば、画素加算数が４以上の撮影モードの場合において被写体全体に対する高輝度被写体の割合が高くなるようなズーム倍率Ｋ（Ｋ≧Ｋｔｈ）が設定されると、第１の転送モードが選択される。これにより、水平転送路上および垂直転送路上での信号電荷の漏れによる画像劣化の発生を低減することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る固体撮像装置を搭載するデジタルカメラの構成を示すブロック図である。図１の固体撮像素子６０６の構成例を模式的に示す図である。図２の固体撮像素子６０６における色フィルタアレイの一部を示す図である。固体撮像素子６０６の各画素４０１からの信号電荷の垂直方向への転送を水平ブランキング期間にのみに行う第１の転送モードを用いて固体撮像素子６０６を駆動する場合のタイミングチャートを示す図である。図４中の時刻ｔｂにおける各転送電極のポテンシャルの状態を示図である。固体撮像素子６０６の各画素４０１からの信号電荷の垂直方向への転送を水平ブランキング期間と水平有効走査期間が重複する期間に行う第２の転送モードを用いて固体撮像素子６０６を駆動する場合のタイミングチャートを示す図である。図６中の時刻ｔａにおける各転送電極のポテンシャルの状態を示図である。図１の撮像装置の撮影動作の手順を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の撮影動作の手順の一部を示すフローチャートである。本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置の撮影動作の手順の一部を示すフローチャートである。

符号の説明

４０１フォトダイオード
４０２垂直転送路
４０３水平転送路
４０４出力部
４０５バッファストレージセル
４０６ランスファゲート
６０６固体撮像素子
６１１制御部

Claims

垂直方向および水平方向に二次元配列され、画素を構成する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子からの信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路からの信号電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送路とを有する固体撮像素子の駆動方法であって、
撮影モードの画素加算数に基づいて、水平ブランキング期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第１の転送モードと、水平有効走査期間とそれに続く水平ブランキング期間とに亘る期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第２の転送モードとの中から、いずれかの一方の転送モードを選択し、該選択された転送モードで前記固体撮像素子を駆動することを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
前記撮影モードの画素加算数が予め設定されている所定数以上である場合、前記第１の転送モードを選択し、
前記撮影モードの画素加算数が前記所定数未満である場合、前記第２の転送モードを選択することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の駆動方法。
前記撮影モードの画素加算数が予め設定されている所定数以上である場合、撮影時の被写体輝度が予め設定されている所定値以上であるか否かに応じて、前記第１の転送モードと前記第２の転送モードとの中からいずれか一方の転送モードを選択し、
前記撮影モードの画素加算数が前記所定数未満である場合、前記第２の転送モードを選択することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の駆動方法。
前記被写体輝度が前記所定値以上である場合、前記第１の転送モードを選択し、
前記被写体輝度が前記所定値未満である場合、前記第２の転送モードを選択することを特徴とする請求項３に記載の固体撮像素子の駆動方法。
前記撮影モードの画素加算数が予め設定されている所定数以上である場合、撮影時のズーム倍率が予め設定されている所定倍率以上であるか否かに応じて、前記第１の転送モードと前記第２の転送モードとの中からいずれか一方の転送モードを選択し、
前記撮影モードの画素加算数が前記所定数未満である場合、前記第２の転送モードを選択することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子の駆動方法。
前記ズーム倍率が前記所定倍率以上である場合、前記第１の転送モードを選択し、
前記ズーム倍率が前記所定倍率未満である場合、前記第２の転送モードを選択することを特徴とする請求項５に記載の固体撮像素子の駆動方法。
垂直方向および水平方向に二次元配列され、画素を構成する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子からの信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路からの信号電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送路とを有する固体撮像素子の駆動方法であって、
撮影時の被写体輝度に基づいて、水平ブランキング期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第１の転送モードと、水平有効走査期間とそれに続く水平ブランキング期間とに亘る期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第２の転送モードとの中から、いずれかの一方の転送モードを選択し、該選択された転送モードで前記固体撮像素子を駆動することを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
垂直方向および水平方向に二次元配列され、画素を構成する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子からの信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路からの信号電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送路とを有する固体撮像素子の駆動方法であって、
撮影時のズーム倍率に基づいて、水平ブランキング期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第１の転送モードと、水平有効走査期間とそれに続く水平ブランキング期間とに亘る期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第２の転送モードとの中から、いずれかの一方の転送モードを選択し、該選択された転送モードで前記固体撮像素子を駆動することを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
固体撮像素子を備え、前記固体撮像素子は、垂直方向および水平方向に二次元配列され、画素を構成する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子からの信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路からの信号電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送路とを有する撮像装置であって、
撮影モードの画素加算数に基づいて、水平ブランキング期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第１の転送モードと、水平有効走査期間とそれに続く水平ブランキング期間とに亘る期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第２の転送モードとの中からいずれかの一方の転送モードを選択する転送モード選択手段と、
前記選択された転送モードで前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
固体撮像素子を備え、前記固体撮像素子は、垂直方向および水平方向に二次元配列され、画素を構成する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子からの信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路からの信号電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送路とを有する撮像装置であって、
撮影時の被写体輝度に基づいて、水平ブランキング期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第１の転送モードと、水平有効走査期間とそれに続く水平ブランキング期間とに亘る期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第２の転送モードとの中からいずれかの一方の転送モードを選択する転送モード選択手段と、
前記選択された転送モードで前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
固体撮像素子を備え、前記固体撮像素子は、垂直方向および水平方向に二次元配列され、画素を構成する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子からの信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直転送路と、前記複数の垂直転送路からの信号電荷をそれぞれ水平方向に転送する水平転送路とを有する撮像装置であって、
撮影時のズーム倍率に基づいて、水平ブランキング期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第１の転送モードと、水平有効走査期間とそれに続く水平ブランキング期間とに亘る期間中に前記垂直転送路のそれぞれを介して前記光電変換素子からの信号電荷を転送する第２の転送モードとの中からいずれかの一方の転送モードを選択する転送モード選択手段と、
前記選択された転送モードで前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。