JP2010213173A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子の水平最終段部で大きな電荷を取り扱う際に問題となるフローティングディフュージョン部の電荷残りによって発生する黒沈み現象を軽減することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】高輝度被写体撮影時に、以下の場合は、バッファ回路１０３の周波数特性を下げ、ＣＣＤ１０２の出力波形をなまらせる。このことによって、水平最終段部で大きな電荷を取り扱う際に問題となるフローティングディフュージョン部の電荷残りによって発生する黒沈み現象を緩和する。以下の場合とは、フローティングディフュージョン部４０４の電荷残りが起こりやすい動画モードや、メカシャッターを使用しない場合、画素加算を行う場合、または、ＣＣＤ１０２のサンプリング値の異常検出結果によって異常と判断された場合である。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関し、特にＣＣＤ等の撮像素子で撮像した画像を記録及び再生可能な電子カメラ等に用いて好適な撮像装置に関する。

近年、固体メモリ素子を有するメモリカードを記録媒体として、ＣＣＤ等の撮像素子で撮影した静止画や動画を記録及び再生する電子カメラ等の撮像装置が提案、市販されている。ここで、従来例における電子カメラであるデジタルスチルカメラ（以後、デジタルカメラ）の画像入力部の一般的な構成と動作例について説明する。

図１０は、従来例に係るデジタルカメラの画像入力部の構成を示すブロック図である。図１１は、図１０におけるＣＣＤの水平転送最終段部の構成を示す図である。図１２は、従来例に係るデジタルカメラのサンプルホールド回路の制御タイミングを示す図である。図１３は、図１０におけるバッファ回路の構成図である。図１４は、図１０におけるＣＤＳのブロック図である。

図１０において、デジタルカメラは、撮像素子（ＣＣＤ）１００１、バッファ回路１００２、アナログ信号処理部（ＣＤＳ）１００３、ＡＤＣ部（アナログ−デジタル変換器）１００４、タイミング信号成部１００５を備える。ＣＣＤ１００１は、タイミング信号生成部１００５から出力される水平転送パルス、リセットゲートパルス、垂直転送パルス、電子シャッタパルス等の各駆動パルス信号により駆動され、被写体の光学像を電気信号に変換する。電荷の水平転送駆動を３相駆動で行うＣＣＤ１００１内部では、受光素子により露光及び蓄積された電荷が水平転送パルスにより１画素分ずつ水平方向に順次転送される。

図１１に示すように、電荷は最終的に水平転送パルスＨ２部１１００から、水平転送パルスＨ３部１１０１、水平転送パルスＨ１部１１０２へ転送される。その後、電荷は水平最終段１１０３を通過し、フローティングディフュージョン（ＦＤ）部１１０４へ転送された後、電圧信号に変換され、１画素単位の映像信号として順次出力される。電荷は電圧信号への変換後、リセットゲート１１０５のＯＮにより、ドレイン部１１０６掃き捨てられる（廃棄される）。このように、ＣＣＤ１１０１から出力される信号は、１画素毎にリセット動作が必要となる。このリセット動作はＣＣＤ１００１の出力信号にリセットノイズを発生させる原因となる。

図１２に、ＣＣＤ１００１における出力信号の１画素周期のリセットゲートパルス（ＲＧ）とリセットノイズの関係と、フィードスルー部分のレベルと光出力信号部分のレベルをそれぞれ抽出するサンプルホールド回路の制御タイミングを示す。ＣＣＤ１００１の出力信号は、基本的にリセットゲートパルスから発生するリセットノイズと、１画素毎の黒基準となるフィードスルーレベルと、光量に比例した光出力信号レベルから構成される。

図１０に戻り、バッファ回路１００２は、ＣＣＤ１００１の出力信号に対してインピーダンスを低く変換する回路である。バッファ回路１００２は、図１３に示すように、トランジスタ１３０２と出力抵抗１３０３のエミッタフォロアで構成されている。また、トランジスタ１３０２のコレクタには電源電圧ＶＤＤに接続される。

ＣＤＳ１００３は、ＣＣＤ１００１における出力信号のうちフィードスルー部分のレベルと光出力信号部分のレベルとの差動を求めることで、相関ノイズ成分を出力信号から排除するノイズ除去回路である。図１４に示すように、一般的なＣＤＳ１００３は、直列接続されたサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）１４０１及び１４０２、サンプルホールド回路１４０３、差動増幅器１４０４から構成される。

ＳＨＰは、リセットレベルを保持するフィードスルー期間をサンプルホールドするパルス信号である。ＳＨＤは、光出力信号期間をサンプルホールドするパルス信号である。ＣＤＳ１００３は、サンプルホールド回路１４０１、１４０２、１４０３により、ＳＨＰ、ＳＨＤでＣＣＤの出力信号をサンプルホールドし、差動増幅器１４０４でサンプルホールド回路１４０２、１４０３の各出力の差分をとるように構成されている。

図１０に戻り、ＣＤＳ１００３の出力信号は、ＡＤＣ部１００４によりデジタル信号に変換された後、更に後段のデジタル信号処理回路（不図示）に伝送される。

上述したデジタルカメラ等の撮像装置は、画像の画質を高める高画質化や画素を増大する多画素化の市場ニーズを受けて、撮影に関わる解像度や動作速度が年々高まる傾向にある。

解像度や動作速度を高めた撮像装置は、高速連写機能、ライブビュー機能（撮像した画像をリアルタイムで表示しながらピント合わせ等を行う機能）、更には動画機能を有する機種がほとんどである。そのため、これらの機能（仕様）を満たすためにはＣＣＤの駆動周波数を高くする必要がある。

一方、撮像装置において、ＣＣＤの駆動周波数を高くしたとき、図１２に示すフィードスルー期間（ＴＰ）と光出力信号期間（ＴＤ）のタイミングマージンが小さくなる。そのため、各信号のサンプルホールド安定性が低下し、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）特性が劣化することがある。

Ｓ／Ｎ特性劣化の対策として、フィードスルー期間や光出力信号期間のタイミングマージンが大きくなるように、位相の設定とパルス幅の設定を行う技術がある。例えば、各ＣＣＤ駆動パルス信号のうちリセットゲートパルスのパルス幅を小さくすることで、フィードスルー期間（ＴＰ）や光出力信号期間（ＴＤ）のタイミングマージンを大きくとることが可能となる。

上記技術分野の関連技術としては、例えば、特許文献１記載の技術がある。

特開２００６−４２２６１号公報

しかしながら、上記従来例のように、Ｓ／Ｎ特性劣化対策として、フィードスルー期間と光出力信号期間のタイミングマージンを確保できるように位相設定とパルス幅設定を行った場合、次の問題が発生する。即ち、Ｓ／Ｎ特性劣化対策の弊害として、ＣＣＤの水平最終段部で大きな電荷を取り扱うケースでリセット不良が発生する可能性がある。

フィードスルー期間と光出力信号期間のタイミングマージンを確保するためには、リセットゲートパルスから発生するリセットノイズの影響を最小限にする必要がある。そのためには、一般的に、図１２のリセットゲートパルス（ＲＧ）のパルス幅を小さくすることで、リセットノイズ期間を短くする。但し、リセットゲートパルスのパルス幅は、ドレイン部への電荷の掃き捨てに最低限必要な時間は確保する必要がある。

他のパルス幅を変更せず、リセットゲートパルス幅のみを短くした場合は、後述する図３に示すように、水平転送パルスＨ３・３０３のＯＦＦタイミングに対して、リセットゲートパルス３０１のＯＦＦタイミングが進相したタイミング（ＣＰ）となることがある。
つまり、リセット動作が完了した後に、図１１のＨ１部１１０２から漏れた電荷がＦＤ部に流れ込む現象が発生する。この現象をＦＤブルーミングと呼ぶ。

尚、この現象の詳細は後述する。図１１のＦＤ部１１０４に取り残された電荷は、フィードスルー期間に偽信号として発生し、光出力信号期間のアナログ信号処理を行った場合、画像としては本来の明るさより暗くなる黒沈みが発生させることになる。

本発明の目的は、撮像素子の水平最終段部で大きな電荷を取り扱う際に問題となるフローティングディフュージョン部の電荷残りによって発生する黒沈み現象を軽減することができる撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子を複数の動作モードで駆動する駆動手段と、前記撮像素子の出力信号を低インピーダンスで出力するバッファ手段と、前記バッファ手段の周波数特性を切り換える制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、撮像素子のフローティングディフュージョン部の電荷残りによって発生する黒沈み現象を軽減することができる。

本発明の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 図１におけるバッファ回路の構成図である。 図１におけるＣＣＤのタイミングチャートである。 図１におけるＣＣＤの水平最終段部の電荷転送状態を示す図である。 図１におけるＣＣＤの出力信号の波形を示す図である。 図１のデジタルカメラによって実行される撮影制御処理の手順を示すフローチャートである。 図１におけるＣＣＤのブランキング期間と読み出し期間を示す図である。 図１におけるアナログ信号処理部に設けられる異常検出部を示す図である。 高輝度被写体を撮影したときの図１におけるＣＣＤの出力波形を示す図である。 従来例に係るデジタルカメラの画像入力部の構成を示すブロック図である。 図１０におけるＣＣＤの水平転送最終段部の構成を示す図である。 従来例に係るデジタルカメラのサンプルホールド回路の制御タイミングチャートである。 図１０におけるバッファ回路の構成図である。 図１０におけるＣＤＳのブロック図である。

以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの構成を示すブロック図である。図１において、デジタルカメラは、撮像光学系１０１、撮像素子（ＣＣＤ）１０２、バッファ回路１０３、アナログ信号処理部（ＣＤＳ）１０４、ＡＤＣ部１０５、システム制御部１０９（設定手段、切り換え手段）を備える。

また、タイミング信号生成部１０６、基本クロック生成部１０７、信号処理部１０８、フレームメモリ部１１０、信号圧縮部１１１、記録メディア部１１２、操作部１１３、メモリ部１１４（記憶手段）を備える。さらに、ＮＴＳＣ／ＰＡＬエンコーダ部１１５、電子ビューファインダ１１６を備える。

本実施の形態では、デジタルカメラが、３つの動作モード（静止画記録モード、動画記録モード、ライブビューモード）を備える場合を例に挙げ説明する。尚、静止画記録モード、動画記録モード、ライブビューモードのいずれかの（任意の）動作モードを含む構成としてもよい。また、上記以外の動作モードを更に備える構成としてもよい。

メカシャッターやレンズを含む撮像光学系１０１は、撮影時に入射した被写体の光学像を結像する。ＣＣＤ１０２は、被写体の光学像を電気信号に変換する。ＣＣＤ１０２は、電荷を水平方向に順次転送可能で、転送された電荷を電圧値に変換すると共に、変換された電圧値を出力する。バッファ回路１０３は、ＣＣＤ１０２の出力信号を低インピーダンスで出力する回路である。

図２は、図１におけるバッファ回路１０３の構成図である。バッファ回路１０３は、図２に示すように、トランジスタ２０１と出力抵抗２０２から構成されているエミッタフォロア回路と、抵抗２０３とコンデンサ２０４、スイッチ２０５によって構成されている。また、トランジスタ２０１のコレクタは電源電圧ＶＤＤに接続される。

また、スイッチ２０５をＯＮすることによって、抵抗２０３とコンデンサ２０４がある時定数を持ったローパスフィルタ回路となり、周波数特性を下げることができる。スイッチ２０５の切り換えは、タイミング信号生成部１０６によって行われる。詳しい動作は後述する。タイミング信号生成部１０６は、ＣＣＤ１０２を複数の動作モードで駆動する。

アナログ信号処理部１０４は、バッファ回路１０３の出力信号を処理する信号処理を行う。ＡＤＣ部１０５は、アナログ信号処理部１０４の出力であるアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。信号処理部１０８は、デジタル画像信号に対して、ホワイトバランス調整、γ補正、画素補間等の画像処理を行う。フレームメモリ部１１０は、デジタル画像信号を一時的に格納するメモリであり、例えばＤＲＡＭにより構成されている。

信号圧縮部１１１は、フレームメモリ部１１０に格納されたデジタル画像信号をＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）等の手法により圧縮する。圧縮動作は、撮影時のレリーズ動作に伴って開始される。記録メディア部１１２は、圧縮されたデジタル画像信号を記憶するものであり、例えば、フラッシュメモリにより構成されている。ＮＴＳＣ／ＰＡＬエンコーダ部１１５は、フレームメモリ部１１０に格納されたデジタル画像信号をＮＴＳＣ信号またはＰＡＬ信号に変換する。ここでＮＴＳＣは、National Television System Committeeの略、ＰＡＬは、Phase Alternating by Lineの略である。電子ビューファインダ１１６は、ＮＴＳＣ信号またはＰＡＬ信号に変換された画像信号を表示する表示部である。

システム制御部１０９は、デジタルカメラ各部の制御を司る。また、システム制御部１０９は、操作者の指示に基づきデジタルカメラの動作モードを設定すると共に、設定された動作モードに対応した情報をメモリ部１１４から検索する。操作部１１３は、操作者がデジタルカメラに対する各種指示（撮影の開始、動作モードの選択等）を行う際に操作する。基本クロック生成部１０７は、ＣＣＤ１０２の駆動周波数の基準となる基本クロック信号を生成する。

タイミング信号生成部１０６は、基本クロック生成部１０５から出力される基本クロック信号、またはシステム制御部１０９からの信号に基づき、以下のタイミング信号を生成する。即ち、タイミング信号生成部１０６は、撮像光学系１０１、ＣＣＤ１０２、バッファ回路１０３、アナログ信号処理部１０４、ＡＤＣ部１０５に供給するタイミング信号を生成する。

まず、水平電荷転送中のＦＤブルーミング（電荷のオーバーフロー）の発生原理について図３、図４及び図５に基づき説明する。図３は、図１におけるＣＣＤ１０２のタイミングチャート、図４は、図１におけるＣＣＤ１０２の水平最終段部の電荷転送状態を示す図である。図５は、図１におけるＣＣＤ１０２の出力信号の波形を示す図である。

図３（ａ）は、デジタルカメラにおけるＣＣＤ駆動パルス信号である水平転送パルスＨ３とリセットゲートパルスの位相関係を示す図である。図３（ｂ）は、ＣＣＤ出力信号の波形を示す図である。図３（ｃ）は、ＣＣＤ駆動パルス信号である水平転送パルスＨ１と水平転送パルスＨ３と水平転送パルスＨ２の位相関係を示す図である。

具体的には、図３において、（ａ）は、水平転送パルスＨ３・３０３、リセットゲートパルス（ＲＧ）３０１の位相関係を示している。（ｃ）は、水平転送パルスＨ１・３０２、水平転送パルスＨ３・３０３、水平転送パルスＨ２・３０４の位相関係を示している。（ｂ）は、そのときのＣＣＤ出力信号の波形を示している。尚、本実施の形態では、デジタルカメラのＣＣＤ１０２における水平方向の電荷転送を３相駆動で行うものとする。

また、図５において、（ａ）は、一般のＣＣＤ出力信号、（ｂ）は、黒沈み発生時のＣＣＤ出力信号、（ｃ）は、本実施の形態におけるＣＣＤ出力信号の波形である。

図４において、ＣＣＤ１０２の受光素子により露光及び蓄積された電荷が、転送パルスにより１画素分ずつ水平方向に順次転送され、最終的に水平転送部４０１へ転送される（図４（ａ））。次に、水平転送部４０１がＯＦＦされ、水平転送部４０１の全ての電荷が水平転送部４０２へ転送される。

水平転送部４０１のＯＦＦタイミングよりリセットゲート４０５のＯＦＦタイミングが早い場合、つまりリセット期間が短く、ドレイン部４０６への電荷掃き捨てが充分行われない場合は、以下のようになる。即ち、図４（ｂ）のように、フローティングディフュージョン（以下、ＦＤと記載）部４０４に電荷が残ってしまう状態となる。リセットゲート４０５のタイミングが水平転送パルスＨ３部４０１のＯＦＦタイミングより遅い場合は、図４（ｃ）に示すように、溢れた電荷の掃き捨てが全て行われる。

電荷の掃き捨てが充分でなくＦＤ部４０４に電荷が残った場合、図５の（ｂ）のＣＣＤ出力波形に示すように、ＦＤ部４０４に残された電荷はフィードスルー期間に偽信号として発生する。そして、光出力信号期間のアナログ信号処理を行った場合、画像としては本来の明るさより暗くなる黒沈みを発生させることになる。

デジタルカメラのライブビューモード、動画記録モードでは、フレームレート（画像を表示する際に１秒間に何回画面が書き換えられるかを表す値）を高めるため、ＣＣＤ１０２の画素の加算を行い、出力画素数を減らす手法が一般的である。その際、高輝度の被写体を撮像した場合や、ＣＣＤの画素の加算により取り扱い電荷が増えるため、電荷転送中のＦＤブルーミング（電荷のオーバーフロー）及びリセット不良が起こりやすい。

しかし、静止画記録モードにおいては、画素加算を行っていないため、転送電荷量がライブビューモード、動画記録モードよりも少ない。従って、静止画記録モードにおいて、ＦＤ部４０４に電荷が残る可能性は非常に小さい。また、メカシャッターを使用し、かつ読み出し前の電荷掃き捨てを行う場合、ＦＤ部４０４に余剰電荷が発生しないため、メカシャッターを使用する際もＦＤ部４０４に電荷が残る可能性は非常に小さい。

図６は、図１のデジタルカメラによって実行される撮影制御処理の手順を示すフローチャートである。本フローチャートは、図１におけるシステム制御部１０９の制御の下に実行される。各処理ステップには符号Ｓを付す。

操作部１１３内の電源スイッチによりシステムが起動する。次に、システム制御部１０９は、フラグや制御変数等を初期化し、必要な所定の初期設定を行い（Ｓ６０１）、操作者により撮影モードが選択されたか否か判断する（Ｓ６０２）。撮影モードが選択された場合、Ｓ６０３のライブビューモードに進む。

ライブビューモード（Ｓ６０３）では、システム制御部１０９は、撮像光学系内１０１のメカシャッターを開いた状態で、タイミング信号生成部１０６を介して、ＣＣＤ１０２をライン間引き、あるいはライン加算等の方法で読み出す。そして、システム制御部１０９は、画素数をファインダ表示に適したライン数の信号に減らして、ファインダ動画として必要なレートに速めるファインダモード駆動を行い、ＣＣＤ１０２から読み出した信号を、以下のように処理する。

即ち、システム制御部１０９は、ＣＣＤ１０２から読み出した信号を、バッファ回路１０３、アナログ信号処理部１０４、ＡＤＣ部１０５、信号処理部１０８、フレームメモリ部１１０を介して、ＮＴＳＣ信号またはＰＡＬ信号に変換する。更に、システム制御部１０９は、撮像した画像データをファインダ画像として電子ビューファインダ１１６に逐次表示を開始する。

ここで、システム制御部１０９は、操作部１１３内のシャッターボタンが押されたことを検出すると（Ｓ６０４）、動画や静止画等の各撮影モードに応じて撮影動作を開始する（Ｓ６０５、６０６）。そして、システム制御部１０９は、モードに応じて記録の各処理を行う（Ｓ６０７、Ｓ６０８）。

撮影動作が終わり、システム制御部１０９は、操作部１１３内の電源スイッチが押されたことを検出すると（Ｓ６１０）、終了処理を行う（Ｓ６１１）。電源スイッチが押されない場合は、ファインダ画像がデンシビューファインダ１１６にライブビューモードとして再度表示される。また、操作部１１３内のモード切り換えスイッチによって撮影モード以外、例えば再生モード等が選択された場合には、その他モード処理行われる（Ｓ６０９）。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、高輝度被写体を撮影した場合に発生する黒沈みを緩和するために、静止画モードとライブビューモード、動画記録モードによって、バッファ回路１０３の周波数特性を切り換える。

前述したように、図２のバッファ回路１０３において、スイッチ２０５をＯＮすることによって、抵抗２０３とコンデンサ２０４がある時定数を持ったローパスフィルタ回路となり、周波数特性を下げることができる。つまり、スイッチ２０５をＯＮにすることで、バッファ回路１０３の周波数特性を下げ、スイッチ２０５をＯＦＦにして、ローパスフィルタを通さないようにすることで、バッファ回路１０３の周波数特性を上げることができる。

ＦＤ部４０４に電荷の残りにくい静止画記録モードにおいては、バッファ回路１０３では、スイッチ２０５をＯＦＦし、ローパスフィルタを通さずに、バッファ回路１０３の周波数特性を上げる。フローティングディフュージョン部４０４に電荷が残ってしまう可能性があるライブビューモードや動画記録モードの場合は、バッファ回路１０３のスイッチ２０５をＯＮにし、ローパスフィルタを通すことによって、バッファ回路１０３の周波数特性を下げる。

ライブビューモード、動画記録モードにおいて、バッファ回路１０３の周波数特性を下げることにより、図５（ｃ）に示すように、ＣＣＤ出力波形をなまらせる。これにより、図５（ｃ）に示すように、フィードスルー部の基準値が上がり、正常時の値に近くなるため、黒沈みが緩和される。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、ＣＣＤへの入射光を遮蔽するメカシャッターの動作状態に応じてバッファ回路１０３の周波数特性を切り換える。メカシャッターを駆動して開閉動作させる場合、メカシャッターを閉じることによって読み出し前の電荷掃き捨てを行うため、スミア、ＦＤブルーミングの余剰電荷が発生しない。そのためメカシャッターを駆動して開閉動作させる場合には、ＦＤ部４０４に電荷が残る可能性は非常に小さい。

具体的には、メカシャッターが動作している（メカシャッターが閉じている）期間に垂直ＣＣＤの不要電荷のリセットが行われる。従って、メカシャッターの動作モードでは、ＦＤ部４０４に電荷が残らず、フィードスルー期間はある一定の基準値となり、正確な出力信号を読み取ることができるため、黒沈みの現象が起きない。そのため、メカシャッター駆動時（開閉動作時）は、バッファ回路１０３のスイッチ２０５をＯＦＦし、ローパスフィルタを通さずに、バッファ回路１０３の周波数特性を上げることができる。

また、メカシャッターを駆動せずに高輝度の被写体を撮像した場合、ＦＤ部４０４に電荷が残ってしまう状態が発生する。そして、ＦＤ部４０４に残った電荷は、フィードスルー期間に偽信号として発生するため、黒沈みが発生する。そのため、メカシャッターを駆動しない場合（開閉動作させない場合）には、バッファ回路１０３のスイッチ２０５をＯＮにし、ローパスフィルタを通すことによって、バッファ回路１０３の周波数特性を下げる。

バッファ回路１０３の周波数特性を下げると、第１の実施の形態のように、ＣＣＤ１０２の出力波形をなまらせることによってフィードスルー部の基準値が上がり、正常時の値に近くなるため、黒沈みが緩和される。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態では、画素加算の有無によって、バッファ回路１０３の周波数特性を切り換える。画素加算を行う場合は、ＣＣＤ１０２において、転送時に取り扱う各電荷量が増えるため、高輝度の被写体を撮像した場合、ＦＤ部４０４に電荷が残ってしまう状態が発生する。そして、ＦＤ部４０４に残った電荷は、フィードスルー期間に偽信号として発生するため、黒沈みが発生する。

そのため、画素加算を行う場合は、バッファ回路１０３のスイッチ２０５をＯＮにし、ローパスフィルタを通すことによってバッファ回路１０３の周波数特性を下げる。バッファ回路１０３の周波数特性を下げると、第１の実施の形態のように、ＣＣＤ１０２の出力波形をなまらせることによって、フィードスルー部の基準値が上がり、正常時の値に近くなるため、黒沈みが緩和される。

逆に、画素加算を行わない場合は、転送時に取り扱う各電荷量が少ないので、高輝度の被写体を撮像した場合、ＦＤ部４０４に電荷が残ってしまう状態が発生しにくい。そのため、画素加算を行わない場合は、バッファ回路１０３のスイッチ２０５をＯＦＦし、ローパスフィルタを通さずに、バッファ回路１０３の周波数特性を上げることができる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態では、図７に示すように、ＣＣＤ１０２からの画素読み出しを行われていないブランキング期間中のレベルＶＢＬＫと、読み出しを行っている期間におけるフィードスルー部レベルＶＦＴの差動を検出する。検出した値が設定した閾値よりも差が大きければ、黒沈みが発生していると判断し、バッファ回路１０３の周波数特性を切り換える。

図８は、図１におけるアナログ信号処理部１０４に設けられる異常検出部８０１を示す図である。異常検出部８０１は、Ｓ／Ｈ８０２、差動増幅器８０３を備える。符号８０４は、差動増幅器８０３の出力端子である。異常検出部８０１は、水平ブランキング期間中にＳ／Ｈ８０２によって保持されたフィードスルーレベルと、読み出し期間中にＳ／Ｈ８０２によって保持されたフィードスルーレベルとの差動値が所定の閾値より大きい場合に異常として検出する。

図９は、高輝度被写体を撮影したときの図１におけるＣＣＤ１０２の出力波形を示す図である。高輝度の被写体を撮影し、ＦＤ部４０４に電荷の残りがあり、黒沈みが発生した場合、図９に示すように、フィードスルー部のレベルが信号レベル方向に変動する。そこで、アナログ信号処理部１０４のＳＨＰのタイミングでサンプルされたフィードスルー部レベルＶＦＴの値を、図８に示す異常検出部８０１に入力する。

また、読み出しを行わないブランキング期間中は、アナログ信号処理部１０４のＳＨＰによってサンプリングされた値を、ブランキング期間中に同期するパルスＣＰＢＬＫによって、Ｓ／Ｈ８０２でサンプルホールドする。この値をフィードスルー信号レベルの基準値ＶＢＬＫとして用いる（図７参照）。

異常検出部８０１の差動増幅器８０３は、ブランキング期間に検出したフィードスルー部のレベルＶＢＬＫと、読み出し期間中のフィードスルー部のレベルＶＦＴの差動値を検出する。差動増幅器８０３によって得られた差動値の絶対値を、システム制御部１０９へ入力する。このとき、メモリ部１１４に所定の閾値を設けておき、異常検出部８０１で検出された差動値が閾値よりも大きい場合は、システム制御部１０９によって黒沈みが発生していると判断される。

システム制御部１０９によって黒沈みが発生していると判断されると、バッファ回路１０３のスイッチ２０５をＯＮにし、ローパスフィルタを通すことによってバッファ回路１０３の周波数特性を下げる。バッファ回路１０３の周波数特性を下げると、第１の実施の形態のように、ＣＣＤ１０２の出力波形をなまらせることによって、フィードスルー部の基準値が上がり、正常時の値に近くなるため、黒沈みが緩和される。

また、本実施の形態では、バッファ回路１０３の周波数特性を、ローパスフィルタを通すことによって変えるが、バッファ回路１０３の出力インピーダンスを変えることで、配線等の浮遊容量とのＲＣ回路で周波数特性を変えてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ＣＣＤ１０２の水平最終段部で大きな電荷を取り扱う際に問題となるＦＤ部の電荷残りによって発生する黒沈みを、以下のようにして軽減することが可能となる。

即ち、動作モードあるいはメカシャッターの有無、画素加算の有無、またはフィードスルー部の検出結果に応じて、バッファ回路１０３の周波数特性を切り換えることにより、黒沈みを軽減することが可能となる。

１０１ 撮像光学系
１０２ 撮像素子
１０３ バッファ回路
１０４ アナログ信号処理部
１０５ ＡＤＣ部
１０６ タイミング信号生成部
１０７ 基本クロック生成部
１０８ 信号処理部
１０９ システム制御部
１１０ フレームメモリ部
１１１ 信号圧縮部
１１３ 操作部
１１４ メモリ部
１１６ 電子ビューファインダ

Claims (9)

1. 撮像素子と、
   前記撮像素子を複数の動作モードで駆動する駆動手段と、
   前記撮像素子の出力信号を低インピーダンスで出力するバッファ手段と、
   前記バッファ手段の周波数特性を切り換える制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 動作モードを設定する設定手段を備え、前記制御手段は、前記設定手段によって設定された動作モードに応じて前記バッファ手段の周波数特性を切り換えるように制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記動作モードは、静止画記録モード、動画記録モード、ライブビューモードのいずれかを含み、前記設定手段により動作モードが前記動画記録モードまたは前記ライブビューモードに設定された場合に、前記制御手段が前記バッファ手段の周波数特性を下げるように制御することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記撮像素子への入射光を遮蔽するメカシャッターを備え、前記制御手段は、前記メカシャッターの動作状態に応じて前記バッファ手段の周波数特性を切り換えるように制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記制御手段は、前記メカシャッターを動作させない場合に、前記バッファ手段の周波数特性を下げるように制御することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記制御手段は、画素加算の有無によって前記バッファ手段の周波数特性を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
7. 前記制御手段は、画素加算を行う場合に、前記バッファ手段の周波数特性を下げるように制御することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記バッファ手段から出力された信号をサンプルホールドするサンプルホールド手段を備え、
   前記制御手段は、水平ブランキング期間中に前記サンプルホールド手段によって保持されたフィードスルーレベルと、読み出し期間中に前記サンプルホールド手段によって保持されたフィードスルーレベルとの差動値、に応じて、前記バッファ手段の周波数特性を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
9. 前記制御手段は、水平ブランキング期間中に前記サンプルホールド手段によって保持されたフィードスルーレベルと、読み出し期間中に前記サンプルホールド手段によって保持されたフィードスルーレベルとの差動値が前記所定の閾値より大きい場合に、前記バッファ手段の周波数特性を下げるように制御することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。