JP4724478B2 - 撮像装置、撮像制御方法およびコンピュータ読取り可能の記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置、撮像制御方法およびコンピュータ読取り可能の記録媒体に関し、詳細には、いわゆるＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像手段に対する露光制御あるいは転送制御の改良に関する。

いわゆるデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の、投影像を信号として略リアルタイムに取り出すことができる撮像手段（撮像デバイス）を備えている。

このような撮像手段を備えたカメラによって、夜間に星などを撮影する場合、３分を超えるような非常に長時間の露光を行う必要がある。

しかし、ＣＣＤ等や周辺回路を駆動する信号が、露光期間中に、ＣＣＤ等に蓄積している電荷に影響を与える場合があり、例えば、ノイズとして蓄積される。

ここで、露光時間が短い通常の撮影では問題にならない程度のノイズであっても、露光時間が上述したような長時間におよぶ場合には、ノイズも長時間に亘って蓄積されるため、再生画像においては無視できないノイズとなる場合もある。

図４は、ＣＣＤに記録された静止画の読出しを、３フィールドに分けて転送するフレーム転送モードの読み出しモデルであり、図５はモニタリング駆動モードにおける読み出しモデルである。静止画露光時のＣＣＤ駆動モードは、モニタリング駆動モードである。

長時間露光の場合には、露光時間に応じて各画素に蓄積が行われる。所定の蓄積（露光
）時間が経過すると、光学系または光学系とＣＣＤとの間に設けられたメカニカルシャッ
タが閉じて遮光状態となり、図４に示した読み出し動作が行われる。

この所定の露光時間が経過する以前の期間中（すなわち、露光動作期間中）は、ＣＣＤの各画素から水平転送路および垂直転送路を介して信号の出力は行われない。しかし、ＣＣＤは１／３０サイクルのモニタリング駆動モードで動作し続けているため、例えばモニタリング駆動モードの駆動信号によって小さなノイズが発生した場合、通常のモニタリングでは問題にならない程度の小さい信号でも、１秒間露光すれば３０回のノイズが蓄積されるためにそのノイズ信号レベルが大きくなり、画像において高輝度の周期的な横縞パターンとなり、非常に目立ったノイズとなる。

また、ＣＣＤ等は、暗電流によって不測のノイズが生じたり、このＣＣＤ等を構成する多数の受光素子間での受光感度のばらつきを有するため、同一光量で同一時間だけ露光しても、各受光素子から出力される信号レベルには差異が生じる。

そして、これら暗電流の発生や感度ばらつきは、特に温度の影響を受けやすく、温度が高くなるにしたがって、上述した差異は大きくなる。

図５のように、ＣＣＤの水平転送ラインの出力端にあるアンプは、ＣＣＤの駆動クロックで動作しているが、これが動作しつづければ、当然熱を発生し、この発生した熱の影響により、アンプに近接する素子の暗電流が大きくなって、他の素子部分との信号レベル差が大きくなるが、露光時のクロック周波数を低くして動作回数を減少させることにより、熱の発生を抑制し、ノイズの発生を抑えることができる（特許文献１，２）。

また、ＣＣＤからの信号データの読出しモードに応じて、ＣＣＤの動作クロックを変更する技術が提案されている（特許文献３，４）。

さらに、被写体の明るさに応じて露光時間を制御するとともに、この露光時間に比例するように転送時間のクロックも制御する技術（特許文献５）も提案されている。
特許第３１６２２０６号公報 特許第３３７６１９３号公報 特開２００３−０６０９９４号公報 特開平１０−３０４２５０号公報 特開２００１−０５４０１９号公報

しかし、近時のデジタルカメラは、撮像素子数の増加（高画素化）に伴って、読み出すべきデータ量が増大する一方、動作速度の向上も求められている。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、全体の動作時間が実質的に延長されることなく、ノイズの発生を抑えることができる撮像装置、撮像制御方法およびコンピュータに読取り可能の記録媒体を提供することを目的とする。

本発明に係る撮像装置（カメラ、複写機、ファクシミリ、カメラ機能を備えた携帯情報端末を含む）および撮像制御方法は、露光時間に応じて、露光された被写体像を画像信号に変換するためのトリガーとなる駆動信号のクロック周波数や、変換して得られた画像信号を転送するための転送信号のクロック周波数を調整することにより、露光動作および転送動作を含む全体の動作時間を実質的に延長することなく、ノイズの発生を抑制したものである。

すなわち、本発明の請求項１に係る撮像装置は、光学系を介して投影された被写体の像をカラー画像信号に変換して出力するカラー撮像手段と、前記カラー撮像手段を駆動するための駆動信号の基準となる信号を発生するタイミング信号発生手段とを備え、前記タイミング信号発生手段は、前記基準となる信号に基づいて垂直同期信号および前記駆動信号を出力する撮像装置において、前記カラー撮像手段による露光が所定時間以上の長時間露光である場合、前記長時間露光の前記垂直同期信号の周期は、前記所定時間未満の露光状態における前記基準となる信号を複数周期分含み、前記長時間露光状態における前記駆動信号のクロック周波数を、前記所定時間未満の露光状態における該駆動信号のクロック周波数よりも低く調整するクロック周波数調整手段を備え、前記クロック周波数調整手段は、静止画撮影における前記長時間露光を開始する際に前記駆動信号のクロック周波数を低く調整し、前記静止画撮影における前記長時間露光が終了した後に前記駆動信号のクロック周波数を元に戻すことを特徴とする。

このように構成された本発明の請求項１に係る撮像装置によれば、カラー撮像手段による露光が所定時間以上の長時間露光になったときは、クロック周波数調整手段が、露光期間中における駆動信号のクロック周波数を、所定時間未満の露光状態における駆動信号のクロック周波数よりも低く調整するため、長時間の露光によっても、動作周期の低下により、カラー撮像手段内に含まれるアンプなどの発熱を抑えることができ、ノイズの発生を抑制することができる。

一方、露光期間中にカラー撮像手段の駆動信号のクロック周波数を低下させても、その後の転送には全く影響がないため、動作速度の低下を招くものではない。

本発明の請求項２に係る撮像装置は、光学系を介して投影された被写体の像をカラー画像信号に変換して出力するカラー撮像手段と、前記カラー撮像手段から前記カラー画像信号を読み出して転送するための転送信号の基準となる信号を発生するタイミング信号発生手段とを備え、前記タイミング信号発生手段は、前記基準となる信号に基づいて垂直同期信号および前記転送信号を出力する撮像装置において、前記カラー撮像手段による露光が所定時間以上の長時間露光である場合、前記長時間露光における静止画データ転送の際の前記垂直同期信号の周期は、前記所定時間未満の露光状態における静止画データ転送の際の前記垂直同期信号の周期を複数周期分含み、前記長時間露光状態における前記転送信号のクロック周波数を、前記所定時間未満の露光状態における該転送信号のクロック周波数よりも低く調整するクロック周波数調整手段を備え、前記クロック周波数調整手段は、前記長時間露光が終了した後に静止画データ転送を行う際に、前記転送信号のクロック周波数を低く調整することを特徴とする。

このように構成された本発明の請求項２に係る撮像装置によれば、カラー撮像手段による露光が所定時間以上の長時間露光になったときは、クロック周波数調整手段が、カラー撮像手段を駆動する駆動信号のクロック周波数と画像信号を転送するための転送信号のクロック周波数を、所定時間未満の露光時における駆動信号のクロック周波数と駆動転送信号のクロック周波数よりも低く調整するため、長時間の露光によっても、動作周期の低下により、発熱を抑えることができ、ノイズの発生を抑制することができる。

一方、カラー撮像手段の転送信号のクロック周波数を低下させても、動作時間の延長幅はごくわずかであり、数秒間にわたる長時間露光では、全体の露光時間に対する実質的な延長幅の割合はほとんどゼロであり、動作速度の低下を招くものではない。

また、転送信号のクロック周波数を低くすることにより、アナログ回路が高速で動作することによるＡＦＥ（アナログフロントエンド）の特性劣化や、他の回路との干渉ノイズを軽減することができ、画質向上が得られる。

本発明の請求項３に係る撮像装置は、請求項１または２に係る撮像装置において、前記カラー撮像手段に前記被写体の像を投影する露光時間を、指定された時間、または指定された明るさに応じた時間、に切り換える露光モード選択手段を備え、前記露光モード選択手段が、前記指定時間または前記指定された明るさに応じた時間を選択するように切り換えられている状態では、前記所定時間以上の時間が経過したとき、前記クロック周波数を低く調整することを特徴とする。

このように構成された本発明の請求項３に係る撮像装置によれば、露光モード選択手段に対して、撮影者が露光時間を指定し、または露光時間に対応する明るさを指定しているとき、その指定された時間やその指定された明るさに対応した時間が、所定の時間以上のとき、所定時間を経過した後は、クロック周波数調整手段がクロック周波数を切り換えるため、撮影者（使用者）が意図しないレスポンスの低下を招くことなく、高画質化を実現することができる。

本発明の請求項４に係る撮像装置は、請求項１から３のうちいずれか１項に係る撮像装置において、撮像される前記被写体の像の画質の優先度合いを選択する画質優先モード選択手段を備え、前記画質優先モード選択手段に選択された前記優先度が、選択可能度合いの範囲で相対的に高い状態では、前記クロック周波数を低く調整することを特徴とする。

このように構成された本発明の請求項４に係る撮像装置によれば、撮影者（使用者）が、レスポンスよりも画質を優先することを選択することができる。画質優先の場合であっても、露光期間中だけクロック周波数を低下させるように設定すれば動作時間の延長を抑えることができる。

本発明の請求項５に係る撮像制御方法は、所定の基準となる信号を発生し、前記基準となる信号に基づいて垂直同期信号および駆動信号を出力し、被写体の像を投影し、該投影された被写体の像を、前記垂直同期信号および前記駆動信号にしたがってカラー画像信号に変換して出力する撮像制御方法において、前記被写体の像の投影による露光が所定時間以上の長時間露光である場合、前記長時間露光の前記垂直同期信号の周期は、前記所定時間未満の露光状態における前記垂直同期信号の周期を複数周期分含み、前記長時間露光状態における前記駆動信号のクロック周波数を、前記所定時間未満の露光状態における該駆動信号のクロック周波数よりも低く調整するとともに、静止画撮影における前記長時間露光を開始する際に前記駆動信号のクロック周波数を低く調整し、前記静止画撮影における前記長時間露光が終了した後に前記駆動信号のクロック周波数を元に戻すことを特徴とする。

このように構成された本発明の請求項５に係る撮像制御方法によれば、露光が所定時間以上の長時間露光になったときは、露光期間中における駆動信号のクロック周波数を、所定時間未満の露光状態における駆動信号のクロック周波数よりも低く調整するため、長時間の露光によっても、動作周期の低下により、発熱を抑えることができ、ノイズの発生を抑制することができる。

一方、露光期間中にカラー撮像手段の駆動信号のクロック周波数を低下させても、その後の転送には全く影響がないため、動作速度の低下を招くものではない。

本発明の請求項６に係る撮像制御方法は、所定の基準となる信号を発生し、前記基準となる信号に基づいて垂直同期信号および転送信号を出力し、被写体の像を投影し、該投影された被写体の像を前記垂直同期信号および前記転送信号にしたがって前記カラー画像信号を読み出して転送する撮像制御方法において、前記被写体の像の投影による露光が所定時間以上の長時間露光である場合、前記長時間露光における静止画データ転送の際の前記垂直同期信号の周期は、前記所定時間未満の露光状態における前記垂直同期信号の周期を複数周期分含み、前記長時間露光状態における前記転送信号のクロック周波数を、前記所定時間未満の露光状態における該転送信号のクロック周波数よりも低く調整するとともに、静止画撮影における前記長時間露光が終了した後に静止画データ転送を行う際に、前記転送信号のクロック周波数を低く調整することを特徴とする。

このように構成された本発明の請求項６に係る撮像制御方法によれば、露光が所定時間以上の長時間露光になったときは、撮像素子を駆動する駆動信号のクロック周波数と画像信号を転送するための転送信号のクロック周波数を、所定時間未満の露光状態における駆動信号および転送信号のクロック周波数よりも低く調整するため、長時間の露光によっても、動作周期の低下により、発熱を抑えることができ、ノイズの発生を抑制することができる。

一方、カラー撮像手段の転送信号のクロック周波数を低下させても、動作時間の延長幅はごくわずかであり、数秒間にわたる長時間露光では、全体の露光時間に対する実質的な延長幅の割合はほとんどゼロであり、動作速度の低下を招くものではない。

本発明の請求項７に係る撮像制御方法は、請求項５または６に係る撮像制御方法において、前記被写体の像を投影する露光時間を、指定された時間、または指定された明るさに応じた時間、に切り換え、前記指定時間または前記指定された明るさに応じた時間を選択するように切り換えられている状態では、前記所定時間以上の時間が経過したとき、前記クロック周波数を低く調整することを特徴とする。

このように構成された本発明の請求項７に係る撮像制御方法によれば、撮影者が露光時間を指定し、または露光時間に対応する明るさを指定しているとき、その指定された時間やその指定された明るさに対応した時間が、所定の時間以上のとき、所定時間を経過した後は、クロック周波数を切り換えるため、撮影者（使用者）が意図しないレスポンスの低下を招くことなく、高画質化を実現することができる。

本発明の請求項８に係る撮像制御方法は、請求項５から７のうちいずれか１項に係る撮像制御方法において、撮像される前記被写体の像の画質の優先度合いを選択し、前記選択された前記優先度が、選択可能度合いの範囲で相対的に高い状態では、前記クロック周波数を低く調整することを特徴とする。

このように構成された本発明の請求項８に係る撮像制御方法によれば、撮影者（使用者）が、レスポンスよりも画質を優先することを選択することができる。画質優先の場合であっても、露光期間中だけクロック周波数を低下させるように設定すれば動作時間の延長を抑えることができる。

本発明のコンピュータ読取り可能の記録媒体は、コンピュータに読み込まれて、請求項５から８のうちいずれか１項に係る撮像制御方法を実現するための制御プログラムが記録されたことを特徴とする。

このように構成された本発明に係るコンピュータ読取り可能の記録媒体によれば、コンピュータに読み込まれて、上述した本発明の各請求項の撮像制御方法を実行することにより、本発明の各請求項の撮像制御方法に対応した効果を発揮することができる。

本発明に係る撮像装置、撮像制御方法およびコンピュータ読取り可能の記録媒体によれば、露光時間に応じて、露光された被写体像を画像信号に変換するためのトリガーとなる駆動信号のクロック周波数や、変換して得られた画像信号を転送するための転送信号のクロック周波数を調整することにより、露光動作および転送動作を含む全体の動作時間を実質的に延長することなく、ノイズの発生を抑制することができる。

以下、本発明に係る撮像装置、撮像制御方法およびコンピュータ読取り可能の記録媒体についての、具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る撮像装置としてのデジタルカメラ１００を示すブロック図、図２は、図１に示したデジタルカメラ１００の外観図である。

図１に示したデジタルカメラ１００は、フォーカスレンズおよびズームレンズを含むレンズユニット１０（光学系）と、このレンズユニット１０を構成するレンズを通して投影された被写体の像を画像信号として出力するＣＣＤ２１（カラー撮像手段）と、レンズ１０とＣＣＤ２１との間に設けられたメカニカルシャッタ１２と、レンズユニット１０のうち少なくともフォーカスレンズを、その可動範囲で変位させるモータドライバ１１と、撮影開始の操作が入力されるシャッターレリーズボタン６６（図２参照）を含む操作部６５等と、主としてＣＣＤ２１からの信号読取りの処理を行うアナログフロントエンド（ＡＦＥ）２６と、ＣＣＤ２１から信号を読み取るための制御や、読み取られた信号の処理、モータドライバ１１の駆動制御、操作部６５からの操作信号の入力処理等の各種演算処理を行うデジタル信号処理ＩＣ３０と、ＣＣＤ２１の駆動信号を発生するタイミング発生器（以下、ＴＧという。）２２と、分周器２８と、発振器２７と、データを一時的に保存するＳＤＲＡＭ５０等とを備えている。

なお、ＴＧ２２、分周期２８、発振器２７、および信号処理ＩＣ３０は、ＣＣＤ２１の駆動信号および転送信号と、ＣＣＤ駆動信号および転送信号の基準となるＶＤ信号およびＨＤ信号を発生するタイミング信号発生手段であるとともに、ＣＣＤ２１による露光が所定時間以上の長時間露光になったときは、露光期間中における駆動信号のクロック周波数を、所定時間未満の露光状態における駆動信号のクロック周波数よりも低く調整し、かつ、転送期間中における駆動信号のクロック周波数および転送信号のクロック周波数を、所定時間未満の露光状態における駆動信号および転送信号のクロック周波数よりも低く調整するクロック周波数調整手段にも相当する。

モータドライバ１１は、信号処理ＩＣ３０の内部に含まれるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという。）３１によって制御され、レンズの駆動制御のほか、シャッタ１２を開閉駆動する制御も行う。

撮像部は、ＣＣＤ２１と、ＣＣＤ２１を駆動するタイミング信号発生器２２と、ＣＣＤ２１からの出力データに基づいて画像信号をサンプリングするＣＤＳ２３と、アナログゲインコントローラ（以下、ＡＧＣという。）２４と、ＣＣＤ２１の画像（アナログ）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２５とから構成されている。ここで、ＣＤＳ２３、ＡＧＣ２４およびＡ／Ｄ変換器２５は、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）２６を構成している。

また、発振器２７は、マイコン３１を含む信号処理ＩＣ３０と分周器２８とに対して、それぞれシステムクロックを供給している。分周器２８は、このシステムクロックを受けて、マイコン３１からの指示に対応して分周したピクセル同期を行うためのピクセルクロックを、ＴＧ２２と信号処理ＩＣ３０内のＣＣＤ Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部３２に供給する。ＴＧ２２は、このピクセルクロックを受けて、ＣＣＤ２１およびＡＦＥ２６に対して、ＣＣＤ駆動信号および転送信号を供給する。

撮像部から信号処理ＩＣ３０に入力されたデジタルデータは、ＣＣＤ Ｉ／Ｆ部３２を介して、画像蓄積部としてのフレームメモリであるＳＤＲＡＭ５０に対して、ＲＧＢデータ５２として一時的に保存される。

信号処理ＩＣ３０は、ＣＣＤ Ｉ／Ｆ部３２、画像処理部３３、表示Ｉ／Ｆ部３６、リサイズ３４、JPEGコーデック部３５、カードコントローラ部３８、音声コーデック部３７、メモリコントローラ３９およびシステム制御を行うマイコン３１から構成されている。

ＣＣＤ Ｉ／Ｆ部３２は、画面水平同期信号（ＨＤ）と画面垂直同期信号（ＶＤ）の出力を行い、その同期信号に合わせて、Ａ／Ｄ変換器２５から入力されるデジタルＲＧＢ信号を取り込み、メモリコントローラ３９経由でＳＤＲＡＭ５０に対して、ＲＧＢデータ５２の書込みを行う。

画像処理部３３は、マイコン３１により設定された画像処理パラメータにしたがって、ＳＤＲＡＭ５０に一時的に保存されているＲＧＢデータ５２をＹＵＶデータ５３に変換処理し、ＳＤＲＡＭ５０に出力する。

リサイズ部３４は、ＹＵＶデータ５３を読み出して、記録するために必要なサイズへのサイズ変換、サムネイル画像へのサイズ変換、その他表示に適したサイズへのサイズ変換などの処理を行う。

表示Ｉ／Ｆ部３６は、ＳＤＲＡＭ５０に書き込まれた表示用データを表示装置６１に送り、撮影画像の表示を行う。この表示装置６１は、カメラ１００が備えているＬＣＤ６８に表示することも、ＴＶビデオ信号として出力してテレビに表示することも可能である。

JPEGコーデック部３５は、記録時はＳＤＲＡＭ５０に書き込まれたＹＵＶデータ５３を圧縮して、JPEG符号化されたJPEG符号化データ５４を出力し、再生時はメモリカード６３から読み出したJPEG符号化データ５４を、ＹＵＶデータ５３に伸張して出力する。

カードコントローラ部３８は、マイコン３１の指示により、メモリカード６３内のデー
タをＳＤＲＡＭ５０に読み出したり、ＳＤＲＡＭ５０に記憶されているデータをメモリカード６３に対して書き込む。

全体制御部であるマイコン３１は、起動時にＲＯＭ（図示せず）に格納されたプログラム５１および制御データをＳＤＲＡＭ５０にロードし、そのプログラム５１に基づいて全体を制御をする。

マイコン３１は、操作部６５のボタン等に入力された指示や、図示しないリモコン等の外部動作指示、またはパーソナルコンピュータ等の外部端末からの通信による通信動作指示等にしたがい、フォーカス制御、撮像動作制御、画像処理装置における画像処理パラメータの設定、メモリコントロール、表示制御等の各種撮像制御を行う。

操作部６５は、撮影者がデジタルカメラ１００の動作指示を行うためのものであり、撮影を指示するレリーズボタン６６、光学ズームおよび電子ズームの倍率を設定するズームボタン６７、露光モード選択などのその他の各種設定を外部から行うためのMENUボタン６９（露光モード選択手段）、電源ダイヤル７０などを備えている。

なお、デジタルカメラ１００の筐体には、その他、フラッシュ７１や光学ファインダ７２などが備えられている。

次に、本実施形態のデジタルカメラ１００の作用についての説明を行う。図２に示した電源ダイヤル７０を回して「撮影」位置（図示せず）にセットすると、デジタルカメラ１００が撮影モードで起動し、レンズユニット１０のレンズが、撮影可能位置に移動し、ＬＣＤ６８には電子ファインダ機能によって、ＣＣＤ２１に投影された被写体像がモニタリング映像として表示される。

起動状態から、ズームボタン６７のＴ側を押すと、レンズユニット１０のうちズームレンズが望遠側（以下、テレ側という。）に向けて移動する。一方、ズームボタン６７のＷ側を押すと、レンズユニット１０のズームレンズが広角側（以下、ワイド側という。）に向けて移動する。

図３は、静止画記録の撮像動作を示すタイミングチャートである。レリーズボタン６６が押されると、マイコン３１の指令によってフォーカスレンズが移動し、例えば、いわゆるコントラスト評価方式のＡＦ動作であるＣＣＤ−ＡＦなどの合焦動作が行われ、続いてＴＧ２２への露光時間設定などの撮影準備処理が行われ、次いで記録露光処理が行われる。

露光時間が経過すると、マイコン３１による指令により、モータドライバ１１がメカニカルシャッタ１２を閉じさせて露光期間は終了する。その後、ＣＣＤ２１の全画素分のＲＧＢデータが一旦、ＳＤＲＡＭ５０に取り込まれる。

ＬＣＤ６８に映し出されるモニタリング映像は、図５に示したように、垂直方向については、画素数が１／６に間引かれて読み出されている。
これに対して静止画転送は、図４に示すように、垂直方向１／３を３回に分けて転送するため、モニタリング映像に対しては、略６倍の０．２秒程度の時間を要する。ここで、モニタリング時の垂直同期信号（ＶＤ）の周期は１／３０秒であるから、このタイミングチャートでの露光時間は約１／２０秒である。

ＳＤＲＡＭ５０に取り込まれたＲＧＢ（ＲＡＷ）データ５２は、信号処理ＩＣ３０の画像処理部３３に送られ、ここで、ＹＵＶデータ５３に変換される。このＹＵＶデータ５３はリサイズ部３４で記録画素数に合わせたサイズに変換された後に、JPEGコーデック部３５が符号化処理を行い、ヘッダ情報を付加してJPEGファイルとしてメモリカード６３に保存される。

次に、夜空の星を撮影する場合等、長時間露光の場合についての説明をする。図７は、長時間露光の撮像制御動作を選択するための、ＬＣＤ６８に表示されたメニュー画面である。

図２に示したMENUボタン６９を押すと、まず、図６（ａ）に示すような撮影設定のメニュー画面が表示される。このMENUボタン６９をＤＯＷＮ側に押すと、メニュー画面は、同図（ｂ）に示す２ページ目を表示し、さらにMENUボタン６９をＤＯＷＮ側に押し続けると、図（ｃ）に示す３ページ目を表示し、さらにMENUボタン６９をＤＯＷＮ側に押し続けると、図（ａ）の１ページ目に戻る。一方、ＵＰ側にMENUボタン６９を押すと、図６（ａ）、（ｃ）、（ｂ）、（ａ）の順に、メニュー画面は変化する。

そして、MENUボタン６９のＤＯＷＮ側またはＵＰ側への押下操作によって、「長時間露光」の選択メニュー（図６（ｂ）参照）を表示させ、ポップアップメニューの中から長
時間露光の場合の露光時間１，２，４，８秒のうちからの選択または長時間露光を実施しない場合のＯＦＦの選択を選ぶ。

ここでＯＦＦを選択すると、自動露出制御（ＡＥ）が動作して、被写体の明るさに応じた露光時間が自動的に設定される。一方、ＯＦＦ以外の露出時間（１，２，４，８秒のいずれか一つ）を選択したときは、選択された数値に応じた時間だけ露光を行う長時間露光が行われる。

次に、長時間露光が行われる場合の動作クロックの変化について説明する。図８は、その長時間露光時の露光動作のタイミングチャートである。従来のシステムでは、露光期間中においてもモニタリング期間中の周波数と同じ周波数（例えば、３６ＭＨｚ）のピクセルクロック信号およびＶＤ信号が、ＡＦＥ２６およびＣＣＤ２１に供給されていたが、本実施形態においては、分周期２８によって、露光期間の間だけ通常のピクセルクロック（例えば、周期３６ＭＨｚ）の１／４の周波数のピクセルクロック（例えば、周期９ＭＨｚ）をＴＧ２２に供給する。

信号処理ＩＣ３０のＣＣＤＩ／Ｆ３２では、ピクセルクロックに基づいてＶＤ信号とＨＤ信号を生成しており、ＨＤ信号の周期は、ピクセルクロック数により設定され、ＶＤ信号の周期はＨＤ数（水平ライン数）により設定されるため、ピクセルクロック周波数が１／４に変化すると、ＶＤ信号とＨＤ信号の周期は自動的に４倍の時間となる。

そして、露光期間が終了すると、ピクセルクロックの周波数は元の３６ＭＨｚに戻されて、静止画転送を行う。

このように、静止画用露光期間中、ＣＣＤ２１、ＡＦＥ２６およびＴＧ２２は、モニタリング用の動作を行うが、各ピクセルに貯まったデータの読出しを行わないで所定の露光時間が経過するまで蓄積を継続する動作を行っている。

このため、ＶＤ信号ごとに図５に示したモニタリング動作で読み出されていた画素部分では垂直ＣＣＤ駆動パルスなどの動作によりノイズが発生するという問題があり、このノイズは、単一の読出しは小さいものであるが、露光時間が長くなってくるとノイズの混入回数が増加して、ノイズが顕在化する。

ここで、図８の上側に示した従来のものと、ＶＤ信号数とを比較すると、従来の方式に比べてＶＤ信号数が１／４になる。例えば、露光時間として１分間を設定した場合、従来システム（ピクセルクロック周波数３６ＭＨｚ、ＶＤ信号の周期１／３０秒）では、１８００回のＶＤ信号が出力される。それに対して本実施形態（ピクセルクロック周波数９ＭＨｚ、ＶＤ信号の周期１／７．５秒）では、４５０回のＶＤ信号が出力され、ＣＣＤ２１を駆動する信号（駆動信号）の発生回数が非常に少なくなるため、駆動信号によるノイズが発生しても、発生する回数は非常に少なくなり、画質を向上させることができる。

また、ＣＣＤ２１の駆動信号の周期を長くすることによって、駆動回数が減るため、発熱を抑制することができる。特に、デジタルカメラ１００等撮像装置のＣＣＤ２１やＣＭＯＳは、温度の影響を強く受けるため、温度上昇を抑制することによって、画質の劣化を防止することが可能となる。

例えば、図５に示すように、ＣＣＤ２１の水平転送ラインの出力端にあるアンプは、ＣＣＤ２１の駆動信号のクロック周波数で動作し、熱を発生するが、このアンプが例えば、撮影画面上の左上に相当する部分に配置されていると、この熱の影響により、画面左上部分だけ蓄積電化レベルが高くなって、画面左上付近に高輝度の領域が広がって、その領域だけ、あたかも霧がかかったような画像となる。

しかし、本実施形態のデジタルカメラ１００は、駆動信号の周波数が低周波となるため、露光期間中にアンプに供給されるクロック数も少なくなり、発熱量を減少させることができる。その結果、上述したように、熱によって生じる画質の劣化を抑制することができる。

なお、ピクセルクロックの周波数は、ＶＤ信号の回数によって制限することもできる。すなわち、例えば５００回を限度として設定した場合、１分間までの露光では、９ＭＨｚの周波数で動作し、２分間の露光では、４．５ＭＨｚの周波数で動作する。

次に、転送時のピクセルクロックを低周波化する動作について説明する。ＣＣＤ２１は、高画素化によって、読み出すデータ量が非常に多くなっている。一方、全体の動作速度は高速化することが望まれている。

そこで、ＡＦＥ２６も高速で動作することになるが、アナログ振幅のデータを扱うＡＦＥ２６は、高速で動作することによって生じる温度変化等により、特性が劣化する場合がある。

また高速での動作は、他の回路との干渉を招く虞がある。例えば、システムバスラインと干渉した場合には、被写体の像は、干渉ノイズによって縞状の画像として出力されることも起こりうるが、本実施形態のデジタルカメラ１００は、長時間露光時は、静止画データを転送するための転送信号のクロック周波数を、露光時以外におけるクロック周波数よりも低周波数としている。

図９は、露光時におけるピクセルクロック周波数の低減に加えて、転送信号のピクセルクロック周波数を、モニタリング等通常動作時のピクセルクロック周波数に対して１／２に低減させたときのタイミングチャートである。なお、図９に示した例においては、転送時のクロック周波数が１／２となり、従来に比べて、画像データの転送には、２倍の時間がかかる。

すなわち、クロック周波数を３６ＭＨｚで動作させていたときは、０．２秒で転送されていたのに対して、１／２のクロック周波数（１８ＭＨｚ）では、転送に０．４秒掛かる。

ここで、本実施形態のデジタルカメラ１００は、以下の２つの理由から長時間露光の設定がされているときだけ転送速度を切り替えている。

すなわち、第１の理由は、動作速度の低下を抑制するためである。長時間露光をＯＦＦに設定したうえで、ＡＥ（自動露出制御）を動作させた場合、短いサイクルで撮影動作を繰り返す可能性が高い。

それに対して、意図して長時間露光を設定しているときは、短いサイクルで撮影動作が繰り返される可能性は低く、長時間露光設定がされているときだけ転送信号のクロック周波数を低下させるように設定している。

さらに、長時間露光は露光時間が長いため、実際には、転送時間の差分（上記例では、０．２秒）が撮影全体のトータル撮影サイクルに占める割合は低くなり、結果的に、転送時間の低下によるトータルのレスポンス低下は実質的に無視しうるものとなる。

第２の理由は、Ｓ／Ｎ比の低下を抑制するためである。また、通常撮影のときは、長時間露光を行う必要がない露光状態であるから、画像信号値は、ある程度大きい値となる。このため、ＡＦＥ２６の特性劣化や、干渉ノイズは目立ちにくい。

しかし、暗い場所を意図的に撮影する長時間露光のときは、画像信号の値が小さい可能性が高く、この場合は、ＡＦＥ２６の特性劣化や、干渉ノイズが目立つ虞がある。したがって、長時間露光の設定がなされた場合にのみ、上述したモードに切り替えている。

以上のように、所定時間を超える長時間露光のときだけ、転送信号のクロック周波数を低く調整することにより、実質的なレスポンス低下を招くことなく、画質を改善すること
ができる。

なお、この転送信号のクロック周波数の低周波数化は省電力効果も得られる。すなわち、静止画の転送時は、転送ラインに溜まっている不要電荷を廃棄するための高速転送（高速掃出し）動作が行われる。この動作は高速動作であるため、大きな電力を必要とする。
メカニカルシャッタ１２が閉じた後の一定期間、この閉じた状態を完全に保持するため、メカニカルシャッタ１２の動作制御用のモータドライバ１１には、ホールド電圧が通電されているが、このホールド電圧の通電による電力消費と、高速掃出し動作のための電力消費とが同時に生じている状態では、システム全体の消費電力のピークとなる場合がある。

しかし、本実施形態のデジタルカメラ１００は、このような状況において、転送信号のクロック周波数が低く調整されているため、ピーク消費電力を抑制することができ、省電力化を図ることができる。

したがって、例えば５分間という長時間露光を行った場合、従来のデジタルカメラであれば、その長時間露光の間に電力消費が大きく、その後にシステムダウンとなるような虞があったが、本実施形態のデジタルカメラ１００においては、長時間露光中の電力消費が小さいため、その後にシステムダウンを招く虞がない。

また、転送信号のクロック周波数を調整可能とすることで、画質優先モードと速度優先モードとを選択可能とする撮影メニューを設けることができ、画質優先モードでは転送信号のクロック周波数を低い周波数に、速度優先モードでは転送信号のクロック周波数を通常の周波数（低く調整しない場合の周波数）に、それぞれ対応させることで、通常の撮影動作においても、撮影メニューの豊富化、選択可能項目の増加、という有用な効果を有するものとなる。

さらに、このデジタルカメラ１００が、いわゆる連写機能を有する場合、連写撮影時は通常のクロック周波数または通常よりもさらに早い周波数を使って高速の動作を実現し、連写撮影以外のときは、クロック周波数を低周波数に切り換えるようにしてもよい。

また、転送信号のクロック周波数を低下させるとともに、システムのクロック周波数（動作信号のクロック周波数）を下げることによって、画質の改善を行うこともできる。すなわち、図１に示したデジタルカメラ１００のブロック図を、図１０に示すように変更した実施形態のデジタルカメラ２００は、システム（信号処理ＩＣ３０等）への動作信号のクロック供給源を、発振器２７′（図３における発振器２７に相当）ではなく、分周期２８′（図３における分周期２８に相当）に変更したものである。

図１０に示した実施形態のデジタルカメラ２００によれば、静止画転送時は、システムクロックの周波数を下げることによって、バスラインなどのクロック周波数を低くすることができ、干渉ノイズを低減することが可能である。また、併せて省電力効果も発揮する。

また、上述した構成の他、例えば分周器２８′がＴＧ２２′（図１におけるＴＧ２２に相当）の内部に含まれている構成である図１１に示した実施形態のデジタルカメラ３００によっても上述した各実施形態のデジタルカメラ１００，２００と同様の効果を得ることができる。ただし、この実施形態のデジタルカメラ３００は、ピクセルクロックはシステムクロックにより生成するため、ピクセルクロックの周波数を変化させながら動作させるときは、ＶＤ信号とＨＤ信号の周期を信号処理ＩＣ３０側で調整する必要がある。

さらに、図１２に示した実施形態のデジタルカメラ４００によっても上述した各実施形態のデジタルカメラ１００，２００，３００と同様の効果を得ることができる。すなわち、このデジタルカメラ４００は、ＶＤ信号、ＨＤ信号、およびピクセルクロックを、ＴＧ２２″（図１におけるＴＧ２２に相当）側から受け取る点が、上述した各実施形態と異なる。このデジタルカメラ４００は、ＣＣＤＩ／Ｆ３２はＴＧ２２″のスレーブとして、入力されてくるクロックおよび同期信号にしたがって動作する。

なお、上述した各実施形態のデジタルカメラ１００，２００，３００，４００におけるＣＣＤ２１の駆動信号のクロック周波数の調整制御、およびＣＣＤ２１から信号を読み出すための転送信号のクロック周波数の調整制御のうち、少なくとも一方の撮像制御方法を実現するための制御プログラムが記録され、この制御プログラムがコンピュータに読み込まれることにより、コンピュータの各ハードウェアと協働した動作を実現する記録媒体は、本発明に係るコンピュータ読取り可能のプログラムが記録された記録媒体の実施形態とすることができる。

本発明に係る撮像装置としてのデジタルカメラを示すブロック図である。 図１に示したデジタルカメラの外観図である。 静止画記録の撮像動作を示すタイミングチャートである。 静止画の転送を示す模式図である。 モニタリング用画像の転送を示す模式図である。 ＬＣＤに表示されるメニューの一例を示す模式図（その１）である。 ＬＣＤに表示されるメニューの一例を示す模式図（その２）である。 図１に示したカメラの長時間露光時における露光動作のタイミングチャートである。 露光時における転送信号のクロック周波数を、露光時以外の転送信号のクロック周波数に対して１／２に低減させたときのタイミングチャートである。 他の実施形態（その１）に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 他の実施形態（その２）に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 他の実施形態（その３）に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。

符号の説明

２１ ＣＣＤ
２２ タイミング発生器
２７ 発振器
２８ 分周器
３０ 信号処理ＩＣ
１００ デジタルカメラ

Claims (9)

1. 光学系を介して投影された被写体の像をカラー画像信号に変換して出力するカラー撮像手段と、前記カラー撮像手段を駆動するための駆動信号の基準となる信号を発生するタイミング信号発生手段とを備え、前記タイミング信号発生手段は、前記基準となる信号に基づいて垂直同期信号および前記駆動信号を出力する撮像装置において、
   前記カラー撮像手段による露光が所定時間以上の長時間露光である場合、前記長時間露光の前記垂直同期信号の周期は、前記所定時間未満の露光状態における前記垂直同期信号の周期を複数周期分含み、前記長時間露光状態における前記駆動信号のクロック周波数を、前記所定時間未満の露光状態における該駆動信号のクロック周波数よりも低く調整するクロック周波数調整手段を備え、
   前記クロック周波数調整手段は、静止画撮影における前記長時間露光を開始する際に前記駆動信号のクロック周波数を低く調整し、前記静止画撮影における前記長時間露光が終了した後に前記駆動信号のクロック周波数を元に戻すことを特徴とする撮像装置。
2. 光学系を介して投影された被写体の像をカラー画像信号に変換して出力するカラー撮像手段と、前記カラー撮像手段から前記カラー画像信号を読み出して転送するための転送信号の基準となる信号を発生するタイミング信号発生手段とを備え、前記タイミング信号発生手段は、前記基準となる信号に基づいて垂直同期信号および前記転送信号を出力する撮像装置において、
   前記カラー撮像手段による露光が所定時間以上の長時間露光である場合、前記長時間露光における静止画データ転送の際の前記垂直同期信号の周期は、前記所定時間未満の露光状態における静止画データ転送の際の前記垂直同期信号の周期を複数周期分含み、前記長時間露光状態における前記転送信号のクロック周波数を、前記所定時間未満の露光状態における該転送信号のクロック周波数よりも低く調整するクロック周波数調整手段を備え、
   前記クロック周波数調整手段は、前記長時間露光が終了した後に静止画データ転送を行う際に、前記転送信号のクロック周波数を低く調整することを特徴とする撮像装置。
3. 前記カラー撮像手段に前記被写体の像を投影する露光時間を、指定された時間、または指定された明るさに応じた時間、に切り換える露光モード選択手段を備え、
   前記露光モード選択手段が、前記指定時間または前記指定された明るさに応じた時間を選択するように切り換えられている状態では、前記所定時間以上の時間が経過したとき、前記クロック周波数を低く調整することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 撮像される前記被写体の像の画質の優先度合いを選択する画質優先モード選択手段を備え、
   前記画質優先モード選択手段に選択された前記優先度が、選択可能度合いの範囲で相対的に高い状態では、前記クロック周波数を低く調整することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 所定の基準となる信号を発生し、前記基準となる信号に基づいて垂直同期信号および駆動信号を出力し、被写体の像を投影し、該投影された被写体の像を、前記垂直同期信号および前記駆動信号にしたがってカラー画像信号に変換して出力する撮像制御方法において、
   前記被写体の像の投影による露光が所定時間以上の長時間露光である場合、前記長時間露光の前記垂直同期信号の周期は、前記所定時間未満の露光状態における前記垂直同期信号の周期を複数周期分含み、前記長時間露光状態における前記駆動信号のクロック周波数を、前記所定時間未満の露光状態における該駆動信号のクロック周波数よりも低く調整するとともに、
   静止画撮影における前記長時間露光を開始する際に前記駆動信号のクロック周波数を低く調整し、前記静止画撮影における前記長時間露光が終了した後に前記駆動信号のクロック周波数を元に戻すことを特徴とする撮像制御方法。
6. 所定の基準となる信号を発生し、前記基準となる信号に基づいて垂直同期信号および転送信号を出力し、被写体の像を投影し、該投影された被写体の像を、前記垂直同期信号および前記転送信号にしたがって前記カラー画像信号を読み出して転送する撮像制御方法において、
   前記被写体の像の投影による露光が所定時間以上の長時間露光である場合、前記長時間露光における静止画データ転送の際の前記垂直同期信号の周期は、前記所定時間未満の露光状態における前記垂直同期信号の周期を複数周期分含み、前記長時間露光状態における前記転送信号のクロック周波数を、前記所定時間未満の露光状態における該転送信号のクロック周波数よりも低く調整するとともに、
   静止画撮影における前記長時間露光が終了した後に静止画データ転送を行う際に、前記転送信号のクロック周波数を低く調整することを特徴とする撮像制御方法。
7. 前記被写体の像を投影する露光時間を、指定された時間、または指定された明るさに応じた時間に切り換え、
   前記指定時間または前記指定された明るさに応じた時間を選択するように切り換えられている状態では、前記所定時間以上の時間が経過したとき、前記クロック周波数を低く調整することを特徴とする請求項５または６に記載の撮像制御方法。
8. 撮像される前記被写体の像の画質の優先度合いを選択し、
   前記選択された前記優先度が、選択可能度合いの範囲で相対的に高い状態では、前記クロック周波数を低く調整することを特徴とする請求項５から７のうちいずれか１項に記載の撮像制御方法。
9. コンピュータに読み込まれて、請求項５から８のうちいずれか１項に記載の撮像制御方法を実現するための制御プログラムが記録されたことを特徴とするコンピュータ読取り可能の記録媒体。

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