JP4199381B2

JP4199381B2 - 固体撮像装置および固体撮像素子駆動方法

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Publication number: JP4199381B2
Application number: JP23100099A
Authority: JP
Inventors: 淳彦石原
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: JP2001057653A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写界の像を画像として取り込み、取り込んだ画像信号に信号処理を施して出力するとともに、画像信号を用いて制御も行う固体撮像装置および固体撮像素子駆動方法に関し、特に、撮像によって得られた画像信号を基にピント・露光の自動制御も行うディジタルスチルカメラ、ディジタルビデオカメラ、画像入力装置等に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルカメラの省電力化のためには、種々の方法がある。１つの方法として水平走査のブランキング期間中は、撮像素子で撮影された画像信号に対して各種の信号処理を行う信号処理回路を待機状態にして、信号処理回路での電力消費をなくす方法がある。この一例に、特開平9-154065号公報に記載の撮像装置がある。これによれば、水平走査のブランキング期間中は、当該信号処理回路が行う信号処理、すなわちサンプルホールド、自動利得制御、色分離、色差マトリクス処理等を行わない。
【０００３】
他の方法として LSIの駆動電圧を低電圧化する方法がある。この一例に、特開平9-121306号公報に記載の CCD駆動装置がある。この公報では、ビデオカメラの回路の中には、低電圧で駆動できる回路と、低電圧では駆動できない回路があるという理由から、低電圧では駆動できない回路を駆動する方法が種々記載されている。
【０００４】
上記特開平9-121306号公報では、低電圧で駆動できない回路と、低電圧で駆動できる回路 (以下では、これらを「高電圧回路」および「低電圧回路」と、それぞれ呼ぶ) の分類方法としていくつかを挙げている。
【０００５】
１つの分類は、当該公報の図４に示すものであり、高電圧回路として CCD駆動信号( 水平駆動パルス、垂直駆動パルス) およびリセットゲート用パルスを生成する回路、低電圧回路として、その他の信号を生成する回路に分類している。
【０００６】
他の分類は、当該公報の図５に示すものであり、高電圧回路として水平駆動パルスおよびリセットゲート用パルスを生成する回路、低電圧回路として、垂直駆動パルスその他の信号を生成する回路に分類している。
【０００７】
さらに他の分類は、当該公報の図1,2,3 に示すものであり、高電圧回路としてリセットゲート用パルスを生成する回路、低電圧回路として、水平駆動パルス、垂直駆動パルスおよびその他の信号を生成する回路に分類している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来技術とは異なる方法により、省電力化を可能とする固体撮像装置および固体撮像素子駆動方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、被写界からの入射光を信号電荷に光電変換する固体撮像素子と、この信号電荷を当該固体撮像素子内において垂直方向に転送するための垂直駆動信号を当該固体撮像素子に供給する垂直駆動手段と、この垂直方向に転送された信号電荷を、さらに当該固体撮像素子内において水平方向に転送するための水平駆動信号を当該固体撮像素子に供給する水平駆動手段と、撮影モードの指示を受け付けるモード設定手段と、垂直駆動手段が供給する垂直駆動信号の電圧、および水平駆動手段が供給する水平駆動信号の電圧のうち少なくとも１つを、この指示された撮影モードに応じて変更する電圧変更手段とを含むことを特徴とする。
【００１０】
ここで、電圧変更手段は、指示された撮影モードに応じて垂直もしくは水平駆動手段に供給する電源電圧を変更することにより、水平駆動信号の電圧を変更することが好ましい。
【００１１】
さらに、電圧変更手段は、複数の異なる電源電圧を供給できる電圧供給手段と、撮影モードの指示に応じて、この複数の異なる電源電圧のうちから電源電圧を選択して垂直もしくは水平駆動手段に供給する電圧選択手段とを含むことが望ましい。
【００１２】
撮影モードは、自動露出のための撮影を行う撮影モード、動画撮影を行う撮影モード、および自動焦点合わせのための撮影を行う撮影モードのうち少なくとも１つを含み、モード設定手段は、この装置に含まれる撮影モードを受け付けることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、固体撮像素子によって被写界からの入射光を信号電荷に光電変換し、この信号電荷を当該固体撮像素子内において垂直方向に転送するための垂直駆動信号を生成して、この垂直駆動信号を当該固体撮像素子に供給し、この垂直方向に転送された信号電荷を、さらに当該固体撮像素子内において水平方向に転送するための水平駆動信号を生成して、この水平駆動信号を当該固体撮像素子に供給する固体撮像素子駆動方法において、撮影モードの指示を受け付け、固体撮像素子に供給する垂直駆動信号の電圧、および水平駆動信号の電圧のうち少なくとも１つを、この指示された撮影モードに応じて変更することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明による固体撮像装置および固体撮像素子駆動方法の一実施例を詳細に説明する。
【００１５】
本発明の固体撮像装置は、従来技術においては、撮影モードによらず固定されていた垂直駆動信号および水平駆動信号の電圧を、指示された撮影モードに応じて変更することに特徴がある。
【００１６】
従来は、解像度を維持する( 画質を維持する) ために、撮影モードによらず垂直駆動信号および水平駆動信号の電圧は一定であった。従来技術においても、駆動信号の低電圧化は行われていたが、当該従来技術においては、すべての撮影モードにおいて低電圧化を行うものであり、特定のモードのときにのみ低電圧にするわけではなかった。
【００１７】
このような設計が、従来採用されていた理由は以下の通りである。駆動信号の電圧を下げると、解像度が下がる。なぜならば解像度は、撮像素子の光電変換機能により得られた信号電荷を撮像素子内で垂直方向および水平方向に転送する転送路における信号電荷の転送能力に依存するからである。そして当該転送能力は種々の要因に依存するが、要因の１つとして、転送路に加えられる駆動信号の電圧がある。転送能力は当該電圧の大きさに比例して大きくなる。
【００１８】
しかし、転送能力が低下してもよい、すなわち解像度が低下してもよい場合がある。例えば、自動露出や自動焦点のための撮影を行う場合や動画撮影を行う場合は、転送能力が若干低下しても問題はない。そこで、本発明では、本撮影 (例えば高解像度が必要な静止画撮影) 以外のときは、水平駆動信号の電圧を下げて、消費電力を少なくする。なお、以下の実施例では、水平駆動信号の電圧を下げた場合について説明するが、垂直駆動信号の電圧を下げてもよい。
【００１９】
ただし省電力のためには以下の理由から、水平駆動信号の電圧を下げた方が、効果が大きいと考える。水平および垂直駆動信号が印可される撮像素子(CCD) の容量をＣとすると、容量Ｃをパルス駆動するために必要な電力Ｐは以下のようになる。
【００２０】
【数１】
Ｐ＝ｆ×Ｃ×Ｖ²
ここで、ｆは垂直もしくは水平駆動信号の周波数、Ｖは当該駆動信号の電圧である。数１より、周波数が高いほど消費電力が大きいことがわかる。すなわち周波数が高いものほど、電圧Ｖを下げた場合の効果が大きいことがわかる。水平駆動信号は、垂直駆動信号よりも周波数が、かなり高いため、水平駆動信号の電圧を下げた方が効果が大きくなる。
【００２１】
上述のように、水平駆動電圧を下げた場合、転送効率が下がる (信号電荷を十分に転送しきれない) 結果、画面の左側( 転送開始側) より右側( 転送終了側) の方が解像度が下がる場合がある。しかし、測光制御においては、信号電荷の平均操作( 積分操作) が行われているため、解像度の低下は目立たない。また、動画撮影モードにおいても間引きが通常行われるため、解像度の低下は目立たない。
【００２２】
なお、本実施例では、水平駆動手段( 後述のＨドライバ部) に供給する電源電圧を下げることにより、水平駆動信号の電圧を下げる方法を採用しているが、水平駆動信号の電圧を下げる方法はこれに限られるものではない。水平駆動手段に供給する電源電圧を一定にしておいて、例えば、水平駆動手段の内部において水平駆動信号を生成する際に水平駆動信号の電圧を調整することとしてもよい。
【００２３】
本発明の固体撮像装置をディジタルスチルカメラ10に適用した場合について図１〜図５を参照しながら説明する。ディジタルスチルカメラ10には、図１に示すように、撮像系10A 、信号処理系10B 、信号出力系10C 、駆動信号生成部10D 、システム制御部12、モード設定部10E および電源部10F が備えられている。撮像系10A には、撮像レンズ102 、ピント調整( 自動焦点合わせ) を実行するためのレンズ駆動系104 、絞り調整( 自動露出) を行うための絞り駆動系106 および撮像部108 が備えられている。この他、図示しないが撮像部108 の入射光の側に入射光を完全に遮光するためシャッタ機構を設けてもよい。
【００２４】
撮像レンズ102 は、被写界からの入射光を撮像部108 の受光面上に焦点を結ぶように集光する光学系である。レンズ駆動系104 は、ピントが合った位置にレンズが来るようにレンズ102 の位置調整を行う。位置調整は、撮像系10A により得られた映像信号20を信号処理系10B で処理して生成した画像データ22を用いて行う。
【００２５】
画像データを用いて、ピントがあった位置を検出する方法は例えば、ピントがあったときに画像データ22の空間高周波成分が最も大きくなるということを利用する。すなわち合焦位置で高周波成分の振幅が最大になり、前ピンでも後ピンでも振幅が小さくなるという事実を利用する。この方法は、山登りサーボ、もしくはコントラストAF方式、もしくは山登りAF方式と呼ばれる。
【００２６】
このときシステム制御部12は、信号出力系10C のバッファメモリ114 から画像データ22を受けて、その空間高周波成分を算出して、例えば１フィールド期間 (１画面分) 積分し、この値が最大になるようにレンズ102 の位置を駆動する制御信号をレンズ駆動系104 に出力する。この結果、供給される制御信号に応じてレンズ駆動系104 は、撮像レンズ102 を移動させる。
【００２７】
また、絞り駆動系106 は、被写体を含む被写界の測光値の算出が行われるシステム制御部12内に設けられる露光制御部( 図示せず) からの制御により絞りを変えて、入射する光束量を調整する。測光は、画像データ22の一部を用いている。この場合もシステム制御部12は、信号出力系10C のバッファメモリ114 から画像データ22を受けて、画像データ22の一部である輝度信号から画面全体、もしくは画面の中央部等の特定の領域の明るさ( 測光値) を算出する。そしてシステム制御部12は、測光値に基づいて目標露光量を決定し、この露光量になるように絞り値とシャッタ速度値を制御する制御信号を絞り駆動系106 に供給する。絞り駆動系106 は、この制御信号に応じて絞り機構およびシャッタ機構をそれぞれ調整する。この調整により露出を最適にすることができる。
【００２８】
撮像部108 は、供給される入射光を光電変換する受光素子108aで受光面が形成されるように行方向および列方向に２次元配列されている。その一例を図２に示す。撮像部108 には、受光素子108aのそれぞれに対応した色分解フィルタが、たとえば単板で一体的に形成されている。この色分解フィルタの配設により、受光素子108aには、三原色RGB というそれぞれの色の属性を有する入射光が入射することになる。この関係は図２において受光素子内に記号R, G, B で表している。また、図２の色RGB の配列は、Ｇ縦ストライプRB完全市松と一般に呼ばれる色フィルタ配列である。なお、本発明はこのような色フィルタ配列に限定されるものではなく、他の配列を用いることも可能である。
【００２９】
撮像部108 は、後述する駆動信号生成部10D から出力される垂直および水平駆動信号に応動する。各受光素子108aは、電荷結合素子(CCD) で構成されている。受光素子108aは、受光素子に隣接配設された転送素子、すなわち垂直転送素子との間に、受光して変換した信号電荷を漏れないように信号読出しゲート (トランスファゲート)108b が形成されている。信号読出しゲート108bは電極を介して供給されるフィールドシフトパルスにより信号電荷を受光素子108aから垂直転送路108cに転送する。垂直転送路108cは垂直駆動信号に応動して、読み出した信号電荷を列方向、すなわち垂直方向に順次転送する。垂直転送により、信号電荷は行方向の転送素子、すなわち水平転送路108dに供給される。水平転送路108dは、水平駆動信号に応動してこの信号電荷（映像信号）20をアンプ108eを介して、図３に示す信号処理系10B に出力する。
【００３０】
信号処理系10B には、図３に示すように相関二重サンプリング回路(CDS)90 、前処理部92、A/D 変換部110 、および信号処理部112 が備えられている。相関二重サンプリング回路90は、撮像部108 から供給される映像信号20に含まれるリセット雑音を除去するものであり、駆動信号生成部10D のタイミング信号発生部118 から供給されるサンプルホールドパルスに従って駆動される。その後、利得制御を行う前処理部92で増幅されて、A/D 変換部110 に送られる。
【００３１】
A/D変換部110 は、タイミング信号発生部118 からのクロック信号を用いて映像信号をディジタル信号に変換する。変換したディジタル信号は信号処理部112 に供給される。信号処理部112 は、映像信号から輝度信号と色差信号を生成し、得られた信号に白バランス調整、ガンマ補正、アパーチャ補正等を行った後、信号出力系10C の表示部132 およびバッファメモリ114 に、画像データ22として出力する。
【００３２】
信号出力系10C には、表示部132 、バッファメモリ114 および記録装置130 が備えられている。バッファメモリ114 は、信号処理部112 から供給される画像データ22を一時的に記憶し、システム制御部12および記録装置130 に出力する。なお、記録装置130 に出力するときは、図示しない圧縮伸長回路を介して出力する。すなわち圧縮伸長回路によってバッファメモリ114 に記憶されている画像データを圧縮した後、記録する。また、圧縮伸長回路は記録装置130 に記録されている圧縮された画像データを伸長し、バッファメモリ114 が、圧縮伸長回路から供給される伸長された画像データを一時的に記憶することも行なわれる。
【００３３】
記録装置130 は、磁気記録媒体、メモリカード等に用いられる半導体メモリ、光記録媒体、または光磁気記録媒体等を含み、圧縮後の画像データ22を記録する。また、記録装置130 は、記録した画像データ22を出力し、表示部132 は、そのデータを表示する。なお、この記録装置130 において記録媒体を着脱自在にできる場合、記録媒体のみを取りはずして、外部の装置を用いて、記録した画像データを再生表示させたり画像を印刷させるようにしてもよい。
【００３４】
表示部132 は信号処理系10B から供給される画像データ22、あるいは記録装置130 からバッファメモリ114 を介して供給される伸長された画像データ22を表示する。
【００３５】
バッファメモリ114 からシステム制御部12には、自動露出や自動焦点合わせを行うときに、画像データ22が送られる。
【００３６】
システム制御部12は、自動露出や自動焦点合わせその他のカメラ全体の動作を制御するコントローラである。システム制御部12は、モード設定部10E からの入力信号によりどのモードが選択されたかの判断を行う。システム制御部12は、この判断結果を基に電源部10F および駆動信号生成部10D の動作を制御する。
【００３７】
モード設定部10E は、レリーズシャッタ140 とモード選択部142 とを有し、これらにより３つのモード、細かくは４つのモードが設定される。すなわち、ここでの３つのモードとは、得られた静止画を信号出力系10C の記録装置130 に取り込む静止画撮影( 本撮影) モードと、撮像系10A のAE, AFのための撮影／制御を行う測光制御( 自動露出および自動焦点合わせ) モードと、静止画よりも解像度の低い動画撮影モードの３つである。この測光制御モードを細かく分けると、自動露出モードおよび自動焦点合わせモードに分けることができる。
【００３８】
モードの認識は以下のように行われる。レリーズシャッタ140 は、本実施例において、２段押し機能を備えている。すなわち、第１段の半押し状態では、測光制御モードを指定して、システム制御部12にこのモード設定がなされていることを知らせる信号を供給する。第２段の全押し状態では、画像の取込みタイミングをシステム制御部12に提供するとともに、この操作によりシステム制御部12に、静止画像の撮影および記録を行うモード( 静止画撮影モード) が指定されたことを知らせる信号を供給する。
【００３９】
モード選択部142 は動画撮影モードを指定するスイッチを有し、このスイッチが押されたときは、動画撮影モードが指定される。この場合、システム制御部12は、表示部132 に動画が表示されるようにカメラの各部を制御する。動画撮影モードでは、表示部132 に動画を表示する。動画を記録装置に記録することは行わない。その後、当該スイッチが押されたときに動画撮影モードが解除される。なお、動画撮影モードが指定されている場合に、ユーザが静止画を撮影したい等の理由からレリーズシャッタ140 を半押ししたときは、測光制御モードが指定されたと、システム制御部12は判断する。その後全押しされたときは、静止画撮影モードに移行する。
【００４０】
ディジタルスチルカメラ10全体は、現在いずれのモードが選択されているかに応じてシステム制御部12からの制御信号により制御される。この制御により、静止画撮影モードでは所定の処理、たとえば圧縮処理等が施される。一方、測光制御モードおよび動画撮影モードではシステム制御部12の制御により、電源部10F から駆動信号生成部10D のＨドライバ部へ供給される電源電圧を5Vから3.3Vに下げる。さらに動画撮影モードでは表示速度を上げるために、撮像部108 において撮像信号を垂直に間引いて読み出しを行なってもよい。
【００４１】
静止画撮影モードにおいては、画像データ22はバッファメモリ114 に出力され、その後記録装置130 に記録する。なお、動画撮影モードにおいては、画像データ22はバッファメモリ114 に出力されるが、記録装置130 には記録されない。ただし、所定時間のみ記録装置130 に出力して記録することとしてもよい。
【００４２】
ここで、動画撮影モードでの垂直間引きの方法を、いくつか説明する。図４は動画撮影モードにおける信号電荷の読み出しの１つの方法を示している。図中、左側の列はCCD108の信号電荷をライン単位で示しており、右側の列は実際に読み出される信号電荷をライン単位で示している。また、奇数番目のラインはOLと表記し、偶数番目のラインはELと表記してある。
【００４３】
図４に示されるように、CCD108は２ライン置きに１ラインの信号電荷を順番に出力する。すなわち、最初に３ライン目の信号電荷の出力し、３ライン目の信号電荷の出力が終了したら６ライン目の信号電荷を出力し、６ライン目の信号電荷の出力が終了したら９ライン目の信号電荷を出力し、以降、同じ処理を繰り返し、最後にＬライン目の信号電荷を出力する。
【００４４】
一般にCCD では、水平転送に要する時間が信号電荷の読み出しに要する時間に大きく寄与する。言い換えれば、水平転送の回数が信号電荷の読み出しに要する時間を決定する。図４の動画撮影モードでは、実際に信号電荷が読み出されるラインの数は全体の三分の一である。従って、すべてのラインを読み出す静止画撮影モードに比べて、水平転送の回数は三分の一であり、信号電荷は実質的に三分の一の時間で読み出される。このモードでは、３ライン毎にホトダイオードから垂直転送路に信号電荷を転送するように、駆動信号生成部10D からシフトパルスがCCD108に送られる。
【００４５】
なお、図４において、市松配列の色フィルターに対して、２ライン置きに１ラインの信号電荷を読み出している理由は、読み出された信号電荷すなわち図４の右側の列において、奇数番目のライン(OL)と偶数番目のライン(EL)を垂直方向に交互に並べるためである。この結果、読み出された画素の配列が図２と一致するため、撮像系10A に後続する信号処理系10B 以下において、静止画撮影モードと同様に処理を行うことができる。
【００４６】
図４では、垂直方向の３ライン毎に１ラインの信号電荷を読み出しているが、ライン数はこれに限らない。例えば、垂直方向に５ライン毎に１ラインを読み出してもよい。あるいは、７ライン毎に１または３ラインの信号電荷を読み出してもよい。
【００４７】
図５は動画撮影モードにおける信号電荷の読み出しの２つ目の方法を示している。図面の意味およびOLとELの表記の意味は図４と同じである。図５に示されるように、この動画撮影モードでは、CCD108は２ライン置きに２ラインの信号電荷を順番に出力する。すなわち、最初に１ライン目の信号電荷の出力し、１ライン目の信号電荷の出力が終了したら２ライン目の信号電荷を出力し、２ライン目の信号電荷の出力が終了したら５ライン目の信号電荷を出力し、５ライン目の信号電荷の出力が終了したら６ライン目の信号電荷を出力し、以降、同じ処理を繰り返し、最後にＬ−３ライン目の信号電荷の出力を出力し、これに続けてＬ−２ライン目の信号電荷を出力する。図５では、便宜上、Ｌが４の倍数であるように描かれているが、Ｌが４の倍数である必要はない。
【００４８】
図５の動画撮影モードでは、実際に信号電荷が読み出されるラインの数は全体の二分の一である。従って、静止画撮影モードに比べて、水平転送の回数は二分の一であり、信号電荷は実質的に二分の一の時間で読み出される。
【００４９】
なお、図５において、市松配列の色フィルターに対して、２ライン置きに２ラインの信号電荷を読み出している理由は、読み出された信号電荷すなわち図５の右側の列が、奇数番目のライン(OL)と偶数番目のライン(EL)が垂直方向に交互に並んだ状態にするためである。図５では、垂直方向の４ライン毎に２ラインの信号電荷を読み出しているが、ライン数はこれに限らない。例えば、垂直方向に６ライン毎に２ラインの信号電荷を読み出してもよい。あるいは、８ライン毎に４ラインの信号電荷を読み出してもよい。
【００５０】
図４および図５の読み出し方法の特徴は、連続する偶数本のラインを間引くということである。図４および図５の場合は、連続する２本のラインを間引いている。連続する偶数本のラインを間引くという手法は、色フィルタが２種類のラインから構成されていて、この２種類のラインが交互に配列している場合に適用できるものである。例えば、原色フィルタ配列が、ＧストライプRB完全市松、ＧストライプRB市松、インタライン、ベイヤーであるとき、または補色フィルタ配列が、フレーム色差順次、フレームインタリーブ、フィールドインタリーブの場合に適用することができる。なお、一種類のラインから色フィルタが構成されている場合、例えば、原色フィルタ配列や補色フィルタ配列がストライプである場合にも、この読み出し方法は適用できる。
【００５１】
なお、動画撮影モードでは、自動露出や自動焦点合わせは、例えば１フレーム毎に行うこととすればよい。１フレーム毎すなわち1/60秒毎に、測光制御モードに移行し、オートフォーカス調節機構(AF)、自動露出調節機構(AE)のための制御データを生成する。AF、 AEのための制御データの生成は、システム制御部12により、各フレーム毎に間引いてバッファメモリ114 に記憶される画像データ22に基づいて行なわれる。
【００５２】
具体的には、システム制御部12は、１フレーム毎すなわち1/60秒毎に、バッファメモリ114 に一時的に動画撮影のために記憶されている画像データ22を取り込み、演算処理を行ない、AF、 AEのための制御データのいずれかを算出する。AF、AEのための制御データは１フレーム毎に順番に算出され、この算出は、動画撮影モードが指定されている間は繰り返し行なわれる。
【００５３】
CCD108に対して垂直および水平駆動信号を供給する駆動信号生成部10D には、同期信号発生部116 、タイミング信号発生部118 、Ｈドライバ部122 およびＶドライバ部120 が含まれる。駆動信号生成部10D は当該駆動信号以外にも、カメラ全体の同期を取るための種々の信号も生成する。
【００５４】
同期信号発生部116 は、たとえば、現行の放送方式(NTSC/PAL)でディジタルスチルカメラ10が動作するように発生させた原発振のクロックを基に同期信号を生成して信号処理部112 に供給する。図示していないが同期信号発生部116 は、信号処理系10B の各部(A/D変換部110 等) やバッファメモリ114 にもサンプリング信号や書込み／読出し信号のクロックとして使われる信号を供給する。
【００５５】
タイミング信号発生部118 は、同期信号発生部116 からの同期信号を受けて、撮像部108 で得られた信号電荷の読出しに用いられるタイミング信号を生成する。このタイミング信号には、垂直転送路を駆動する垂直タイミング信号、水平転送路を駆動する水平タイミング信号、垂直転送路へのシフトや水平転送路へのラインシフトを行わせるタイミング信号等がある。また、レンズ駆動系104 、絞り駆動系106 の動作を制御する際にもタイミング信号発生部118 からの信号を用いている( 信号線を図示せず) 。このような各種の信号を前述した各部に出力する。特に、タイミング信号発生部118 は、垂直タイミング信号と水平タイミング信号とをＶドライバ部120 とＨドライバ部122 とにそれぞれ供給する。
【００５６】
そして、タイミング信号発生部118 にシステム制御部12から動画撮影モードであることを示す制御信号が供給されたとき、タイミング信号発生部118 は、たとえば、図４に示したような２ライン置きに信号電荷を読み出すように駆動信号を生成する。
【００５７】
本実施例では、Ｈドライバ部122 に供給される電源電圧がモードに応じて変わる点に特徴がある。このような電源電圧を供給する電源部10F は、図１に示すように、電源ユニット150 と切替スイッチ152 とを有する。電源ユニット150 は、カメラ10の各部に電力を供給する。図１には、Ｈドライバ部122 に電力を供給する電源線のみを図示する。電源部10F はＶドライバ部120 に5Vを供給しており、Ｈドライバ部122 に、切替スイッチ152 を介して5Vもしくは3.3Vを供給している。なお、本実施例では、モードに応じて２通りの電源電圧(5V と3.3V) を供給することとしたが、本発明は２通りに限られるものではなく、３通り以上の電源電圧をモードに応じて供給することとしてもよい。
【００５８】
切替スイッチ152 は、システム制御部12からの信号により切り換え動作を行う。システム制御部12は、静止画撮影モードのときは、5Vを供給するように切替スイッチ152 を切り替え、測光制御モードおよび動画撮影モードのときは、3.3Vを供給するように切替スイッチ152 を切り替える。
【００５９】
次に、このように構成したディジタルスチルカメラ10の動作について説明する。以下の説明では、モード選択部142 による動画撮影モードの選択は行われていないとする。
【００６０】
ディジタルスチルカメラ10は、被写界の撮像の際にレリーズシャッタ140 が半押し状態になると、測光制御モードになる。この場合、システム制御部12は、切替スイッチ152 を切り替えることによりＨドライバ部122 に3.3Vを供給する。こうして本撮影のときよりも低い水平駆動電圧で撮像系10A の撮像部108 を駆動する。
【００６１】
撮像系10A で得られた映像信号20は、システム制御部12の制御により信号処理系10B に供給される。信号処理系10B では、供給された映像信号20をディジタル信号に変換し、さらに輝度データと色差データからなる画像データ22に変換する。この変換により得られた画像データ22は、バッファメモリ114 に蓄積された後に、システム制御部12に送られる。システム制御部12は、画像データ22のうち輝度データを測光情報として用いて演算を行う。この演算により、システム制御部12は、AF, AEの調整用の制御信号を生成してそれぞれレンズ駆動系104 、絞り駆動系106 に出力する。レンズ駆動系104 、絞り駆動系106 は、それぞれ供給される制御信号に応じた調整を行う。この調整は、このモードにおいて繰り返し行われる。
【００６２】
この後、ユーザは所望の撮影タイミングでレリーズシャッタ140 を全押し状態にする。このとき、システム制御部12は静止画撮影モードに移行したことを認識し、切替スイッチ152 を切り替えることによりＨドライバ部122 に5.0Vを供給する。こうして本撮影用の水平駆動電圧で、撮像系10A の撮像部108 の水平転送路を駆動する。
【００６３】
そして、測光制御モードと同様に撮像系10A で被写界からの入射光の撮像が行われる。撮像した映像信号20は、信号処理系10B の A/D変換部110 でディジタル信号にされた後、信号処理部112 に供給される。信号処理部112 では、輝度信号、色差信号に対応する画像データ22が生成される。そして、バッファメモリ114 を介して、得られた画像データ22に圧縮信号処理等を施して記録装置130 に出力する。記録装置130 から、記録した画像データ22をシステム制御部12の制御により読み出すこともできる。
【００６４】
なお、本発明では、低電圧にするモードとして、測光制御と静止画撮影を挙げたが、これらのモードに限らず、他のモードのときに低電圧としてもよい。例えば、ホワイトバランスのための撮影を行うときに低電圧としてもよい。
【００６５】
また、上記実施例では動画撮影モードの場合に測光制御を行うとき、間引きした画像データを利用したが、静止画撮影モードの前段階の測光制御モードのときに間引きした撮影を行って測光制御のための画像データを得ることとしてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
このように本発明の固体撮像装置によれば、本撮影以外のときは、低い電圧を有する水平もしくは垂直駆動信号で信号電荷を読み出すことにより、省電力化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像装置をディジタルスチルカメラに適用した際の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１のディジタルスチルカメラの撮像部において各撮像素子に対して配置される色フィルタおよび撮像部の概略的な構成を示す模式図である。
【図３】図１のディジタルスチルカメラにおける信号処理系の概略的な構成を示す回路図である。
【図４】動画撮影モードにおける信号電荷の読み出し方法の一例を説明する模式図である。
【図５】動画撮影モードにおける信号電荷の読み出し方法の他の例を説明する模式図である。
【符号の説明】
10 ディジタルスチルカメラ
12 システム制御部
10A 撮像系
10B 信号処理系
10C 信号出力系
10D 駆動信号生成部
10E モード設定部
10F 電源部
116 同期信号発生部
118 タイミング信号発生部
120 Ｖドライバ部
122 Ｈドライバ部
140 レリーズシャッタ

Claims

自動露出のための撮影を行う撮影モード、動画撮影を行う撮影モード、および自動焦点合わせのための撮影を行う撮影モードのうち少なくとも１つの予備撮影モードと、静止画を作成する本撮影モードとを含む固体撮像装置において、該装置は、
被写界からの入射光を信号電荷に光電変換する固体撮像素子と、
該信号電荷を該固体撮像素子内において垂直方向に転送するための垂直駆動信号を該固体撮像素子に供給する垂直駆動手段と、
該垂直方向に転送された信号電荷を、さらに該固体撮像素子内において水平方向に転送するための水平駆動信号を該固体撮像素子に供給する水平駆動手段と、
前記装置に含まれる前記予備撮影モードの指示を受け付けるモード設定手段と、
前記水平駆動手段が供給する前記水平駆動信号の電圧の振幅を、該指示された予備撮影モードに応じて前記本撮影駆動モード時の振幅よりも下げる電圧変更手段とを含むことを特徴とする固体撮像装置。
請求項１に記載の装置において、前記電圧変更手段は、前記指示された予備撮影モードに応じて前記水平駆動手段に供給する電源電圧を下げることにより、前記水平駆動信号の電圧を下げることを特徴とする固体撮像装置。
請求項２に記載の装置において、前記電圧変更手段は、複数の異なる電源電圧を供給できる電圧供給手段と、
前記予備撮影モードの指示に応じて、該複数の異なる電源電圧のうちから電源電圧を選択して前記水平駆動手段に供給する電圧選択手段とを含むことを特徴とする固体撮像装置。
請求項１から３のいずれかに記載の装置において、該装置はさらに、前記予備撮影モードとして測光制御モードを含むことを特徴とする固体撮像装置。
自動露出のための撮影を行う撮影モード、動画撮影を行う撮影モード、および自動焦点合わせのための撮影を行う撮影モードのうち少なくとも１つの予備撮影モード、または静止画を作成する本撮影モードで駆動される固体撮像素子によって被写界からの入射光を信号電荷に光電変換し、
該信号電荷を該固体撮像素子内において垂直方向に転送するための垂直駆動信号を該固体撮像素子に供給し、
該垂直方向に転送された信号電荷を、さらに該固体撮像素子内において水平方向に転送するために水平駆動信号を該固体撮像素子に供給する固体撮像素子駆動方法において、
前記予備撮影モードでの駆動の指示を受け付け、
前記固体撮像素子に供給する前記水平駆動信号の電圧の振幅を、該指示された予備撮影モードに応じて前記本撮影駆動モードでの駆動時の振幅よりも下げることを特徴とする固体撮像素子駆動方法。
請求項５に記載の方法において、前記固体撮像装置はさらに、前記予備撮影モードとして測光制御モードを含むことを特徴とする固体撮像素子駆動方法。