JP4974503B2 - 撮影装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ＣＣＤ等から構成される固体撮像素子を具えたデジタルスチルカメラ等の撮影装置に関するものである。
近年、ＣＣＤ等から構成される固体撮像素子を具えたデジタルスチルカメラが普及している。
図２は、デジタルスチルカメラに用いられるインターライン転送方式の固体撮像素子(１)の構成を表わしている。該固体撮像素子(１)においては、マトリクス状に配列された複数のフォトセンサ上に色フィルターアレイを設けて複数の画素(11)からなる撮像面を形成すると共に、垂直方向に配列された複数列の画素(11)の電荷を垂直方向に転送する複数の垂直レジスタ(12)と、これらの垂直レジスタ(12)によって転送された電荷を１水平期間(１Ｈ)の周期で出力する水平レジスタ(13)とが設けられている。
図２は、デジタルスチルカメラに用いられるインターライン転送方式の固体撮像素子(１)の構成を表わしている。該固体撮像素子(１)においては、マトリクス状に配列された複数のフォトセンサ上に色フィルターアレイを設けて複数の画素(11)からなる撮像面を形成すると共に、垂直方向に配列された複数列の画素(11)の電荷を垂直方向に転送する複数の垂直レジスタ(12)と、これらの垂直レジスタ(12)によって転送された電荷を１水平期間(１Ｈ)の周期で出力する水平レジスタ(13)とが設けられている。
上記固体撮像素子(１)には、第１の位相を有する第１垂直転送パルスＶφ１の入力端子８、第２の位相を有する第２垂直転送パルスＶφ２の入力端子７、第３の位相を有する一対の第３垂直転送パルスＶφ３Ａ及びＶφ３Ｂの入力端子６、５、第４の位相を有する第４垂直転送パルスＶφ４の入力端子４、第５の位相を有する一対の第５垂直転送パルスＶφ５Ａ及びＶφ５Ｂの入力端子３、２、及び第６の位相を有する第６垂直転送パルスＶφ６の入力端子１が設けられている。これらの入力端子に各垂直転送パルスが供給されることによって、垂直レジスタ(12)に蓄積された電荷が水平レジスタ(13)に転送される。
又、上記固体撮像素子(１)には、一対の第１水平転送パルスＨφ１Ａ及びＨφ１Ｂの入力端子21、16と、第１水平転送パルスをそれぞれ反転してなる一対の第２水平転送パルスＨφ２Ａ及びＨφ２Ｂの入力端子22、17とが設けられている。これらの入力端子に各水平転送パルスが供給されることによって、垂直レジスタ(12)から水平レジスタ(13)に転送された電荷が外部に出力される。
更に、上記固体撮像素子(１)には、撮像面の露光前に画素に蓄積された電荷を外部へ掃き捨てる電子シャッタ動作を実行させるためのサブパルスφSUBの入力端子19が設けられている。尚、「サブパルス」及び下記の「サブタイミングパルス」の別称として「電子シャッターパルス」が用いられることもある。
又、上記固体撮像素子(１)には、一対の第１水平転送パルスＨφ１Ａ及びＨφ１Ｂの入力端子21、16と、第１水平転送パルスをそれぞれ反転してなる一対の第２水平転送パルスＨφ２Ａ及びＨφ２Ｂの入力端子22、17とが設けられている。これらの入力端子に各水平転送パルスが供給されることによって、垂直レジスタ(12)から水平レジスタ(13)に転送された電荷が外部に出力される。
更に、上記固体撮像素子(１)には、撮像面の露光前に画素に蓄積された電荷を外部へ掃き捨てる電子シャッタ動作を実行させるためのサブパルスφSUBの入力端子19が設けられている。尚、「サブパルス」及び下記の「サブタイミングパルス」の別称として「電子シャッターパルス」が用いられることもある。
図８は、上記固体撮像素子(１)を具えた従来のデジタルスチルカメラの構成を表わしている。固体撮像素子(１)には、垂直転送駆動回路(２)及び水平転送駆動回路(３)が接続されており、垂直転送駆動回路(２)から上記の第１垂直転送パルスＶφ１、第２垂直転送パルスＶφ２、一対の第３垂直転送パルスＶφ３Ａ、Ｖφ３Ｂ、第４垂直転送パルスＶφ４、一対の第５垂直転送パルスＶφ５Ａ、Ｖφ５Ｂ、第６垂直転送パルスＶφ６及びサブパルスφSUBが供給されると共に、水平転送駆動回路(３)から一対の第１水平転送パルスＨφ１Ａ、Ｈφ１Ｂ、及び一対の第２水平転送パルスＨφ２Ａ、Ｈφ２Ｂが供給される。
垂直転送駆動回路(２)及び水平転送駆動回路(３)には、タイミングジェネレータ(ＴＧ)(40)が接続されている。
タイミングジェネレータ(40)では、後述の如くカウンタ(図示省略)を用いて第１垂直タイミングパルス、第２垂直タイミングパルス、一対の第３垂直タイミングパルス、第４垂直タイミングパルス、一対の第５垂直タイミングパルス、第６垂直タイミングパルス、電荷読出しパルス及びサブタイミングパルスが作成され、これらのパルスが垂直転送駆動回路(２)に供給される。又、駆動クロックを用いて一対の第１水平タイミングパルス及び一対の第２水平タイミングパルスが作成され、これらのパルスが水平転送駆動回路(３)に供給される。
垂直転送駆動回路(２)では、タイミングジェネレータ(40)から得られる電荷読出しパルス及び第１〜第６垂直タイミングパルスから第１〜第６垂直転送パルスＶφ１、Ｖφ２、Ｖφ３Ａ、Ｖφ３Ｂ、Ｖφ４、Ｖφ５Ａ、Ｖφ５Ｂ及びＶφ６が作成されると共に、サブタイミングパルスを増幅することによってサブパルスφSUBが作成され、作成されたパルスが固体撮像素子(１)に供給される。一方、水平転送駆動回路(３)では、タイミングジェネレータ(40)から得られる一対の第１水平タイミングパルス及び一対の第２水平タイミングパルスを増幅することによって一対の第１水平転送パルスＨφ１Ａ、Ｈφ１Ｂ及び一対の第２水平転送パルスＨφ２Ａ、Ｈφ２Ｂが作成され、これらのパルスが固体撮像素子(１)に供給される。
タイミングジェネレータ(40)では、後述の如くカウンタ(図示省略)を用いて第１垂直タイミングパルス、第２垂直タイミングパルス、一対の第３垂直タイミングパルス、第４垂直タイミングパルス、一対の第５垂直タイミングパルス、第６垂直タイミングパルス、電荷読出しパルス及びサブタイミングパルスが作成され、これらのパルスが垂直転送駆動回路(２)に供給される。又、駆動クロックを用いて一対の第１水平タイミングパルス及び一対の第２水平タイミングパルスが作成され、これらのパルスが水平転送駆動回路(３)に供給される。
垂直転送駆動回路(２)では、タイミングジェネレータ(40)から得られる電荷読出しパルス及び第１〜第６垂直タイミングパルスから第１〜第６垂直転送パルスＶφ１、Ｖφ２、Ｖφ３Ａ、Ｖφ３Ｂ、Ｖφ４、Ｖφ５Ａ、Ｖφ５Ｂ及びＶφ６が作成されると共に、サブタイミングパルスを増幅することによってサブパルスφSUBが作成され、作成されたパルスが固体撮像素子(１)に供給される。一方、水平転送駆動回路(３)では、タイミングジェネレータ(40)から得られる一対の第１水平タイミングパルス及び一対の第２水平タイミングパルスを増幅することによって一対の第１水平転送パルスＨφ１Ａ、Ｈφ１Ｂ及び一対の第２水平転送パルスＨφ２Ａ、Ｈφ２Ｂが作成され、これらのパルスが固体撮像素子(１)に供給される。
又、固体撮像素子(１)から得られるＣＣＤ出力は、サンプリング部ＣＤＳ及びゲイン制御部ＡＧＣからなるＣＤＳ／ＡＧＣ回路(５)、Ａ／Ｄコンバータ(６)、及び圧縮処理等の所定の画像処理を行なう画像処理回路(７)を経て、後段回路へ出力される。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路(５)には、タイミングジェネレータ(40)から、ＣＣＤ出力をサンプリングするためのサンプリング信号ＳＨＰ、ＳＨＤが供給され、Ａ／Ｄコンバータ(６)には、タイミングジェネレータ(40)から、Ａ／Ｄ変換のためのサンプリング信号ＡＤＣＫが供給される。
前記タイミングジェネレータ(40)及び前記画像処理回路(７)には、制御回路(80)が接続されており、制御回路(80)には、シャッターボタン(９)が接続されている。
制御回路(80)は、画像処理回路(７)から固体撮像素子(１)の有効領域の画像信号(輝度信号)を取得して該画像信号の信号レベルを検出し、その検出結果に基づいて露光時間やフォーカス調整値を算出する。そして、その算出結果に応じてタイミングジェネレータ(40)や図示省略するレンズ駆動回路の動作を制御する。
制御回路(80)は、画像処理回路(７)から固体撮像素子(１)の有効領域の画像信号(輝度信号)を取得して該画像信号の信号レベルを検出し、その検出結果に基づいて露光時間やフォーカス調整値を算出する。そして、その算出結果に応じてタイミングジェネレータ(40)や図示省略するレンズ駆動回路の動作を制御する。
図９は、上記タイミングジェネレータ(40)の垂直タイミングパルス及びサブタイミングパルスの作成部の構成を表わしている。
該タイミングジェネレータは、駆動クロックに同期してカウントアップされる水平カウンタ(41)と、該水平カウンタ(41)から供給される水平同期パルスＨＤに同期してカウントアップされる垂直カウンタ(42)と、該垂直カウンタ(42)から供給される垂直同期パルスＶＤに同期してカウントアップされるフィールドカウンタ(43)とを具えている。前記水平カウンタ(41)には、前記垂直カウンタ(42)から垂直同期パルスＶＤが供給され、水平同期パルスＨＤと垂直同期パルスＶＤの同期がとられる。
該タイミングジェネレータは、駆動クロックに同期してカウントアップされる水平カウンタ(41)と、該水平カウンタ(41)から供給される水平同期パルスＨＤに同期してカウントアップされる垂直カウンタ(42)と、該垂直カウンタ(42)から供給される垂直同期パルスＶＤに同期してカウントアップされるフィールドカウンタ(43)とを具えている。前記水平カウンタ(41)には、前記垂直カウンタ(42)から垂直同期パルスＶＤが供給され、水平同期パルスＨＤと垂直同期パルスＶＤの同期がとられる。
上記３つのカウンタ(41)(42)(43)には、コンパレータ(47)が接続されており、該コンパレータ(47)には、垂直タイミングパルス及びサブタイミングパルスについての波形情報が格納されている波形情報格納用レジスタ(46)が接続されている。
又、上記３つのカウンタ(41)(42)(43)には、最大値格納用レジスタ(44)が接続されており、最大値格納用レジスタ(44)からこれらのカウンタ(41)(42)(43)にそれぞれ、カウントすべき最大値Ｈmax、Ｖmax、Ｆmaxが供給される。
更に、垂直カウンタ(42)には、１／３０秒の周期で基準垂直同期信号ＶＤｏを出力するシグナルジェネレータ(ＳＧ)(45)が接続されると共に、図８に示す制御回路(80)からの制御信号に基づいて該垂直カウンタ(42)の動作を制御するコントローラ(49)が接続されており、該コントローラ(49)は、垂直同期パルスＶＤを前記基準垂直同期パルスＶＤｏに同期させる同期状態と同期させない非同期状態との間で切り換えるための同期／非同期切換え制御信号を垂直カウンタ(42)に供給する。
更に、垂直カウンタ(42)には、１／３０秒の周期で基準垂直同期信号ＶＤｏを出力するシグナルジェネレータ(ＳＧ)(45)が接続されると共に、図８に示す制御回路(80)からの制御信号に基づいて該垂直カウンタ(42)の動作を制御するコントローラ(49)が接続されており、該コントローラ(49)は、垂直同期パルスＶＤを前記基準垂直同期パルスＶＤｏに同期させる同期状態と同期させない非同期状態との間で切り換えるための同期／非同期切換え制御信号を垂直カウンタ(42)に供給する。
水平カウンタ(41)のカウント値がカウントアップされる度に水平カウンタ(41)からコンパレータ(47)へカウント値Ｈcountが出力される。そして、該カウント値が最大値格納用レジスタ(44)から供給された最大値Ｈmaxに達したときに、水平カウンタ(41)から垂直カウンタ(42)及びコンパレータ(47)へ水平同期パルスＨＤが出力されると共に、カウント値が“１”の値にリセットされて再び“１”の値からカウントアップが開始される。
垂直カウンタ(42)は、上述の如く水平カウンタ(41)から供給される水平同期パルスＨＤに同期してカウントアップされ、その度に垂直カウンタ(42)からコンパレータ(47)へカウント値Ｖcountが出力される。そして、該カウント値が最大値格納用レジスタ(44)から供給された最大値Ｖmaxに達したときに、垂直カウンタ(42)からコンパレータ(47)、水平カウンタ(41)及びフィールドカウンタ(43)へ垂直同期パルスＶＤが出力されると共に、カウント値が“１”の値にリセットされて再び“１”の値からカウントアップが開始される。
フィールドカウンタ(43)は、上述の如く垂直カウンタ(42)から供給される垂直同期パルスＶＤに同期してカウントアップされ、その度にフィールドカウンタ(43)からコンパレータ(47)へカウント値Ｆcountが出力される。そして、該カウント値が最大値格納用レジスタ(44)から供給された最大値Ｆmaxに達したときに、カウント値が“１”の値にリセットされて再び“１”の値からカウントアップが開始される。
垂直カウンタ(42)は、上述の如く水平カウンタ(41)から供給される水平同期パルスＨＤに同期してカウントアップされ、その度に垂直カウンタ(42)からコンパレータ(47)へカウント値Ｖcountが出力される。そして、該カウント値が最大値格納用レジスタ(44)から供給された最大値Ｖmaxに達したときに、垂直カウンタ(42)からコンパレータ(47)、水平カウンタ(41)及びフィールドカウンタ(43)へ垂直同期パルスＶＤが出力されると共に、カウント値が“１”の値にリセットされて再び“１”の値からカウントアップが開始される。
フィールドカウンタ(43)は、上述の如く垂直カウンタ(42)から供給される垂直同期パルスＶＤに同期してカウントアップされ、その度にフィールドカウンタ(43)からコンパレータ(47)へカウント値Ｆcountが出力される。そして、該カウント値が最大値格納用レジスタ(44)から供給された最大値Ｆmaxに達したときに、カウント値が“１”の値にリセットされて再び“１”の値からカウントアップが開始される。
コンパレータ(47)では、水平カウンタ(41)から供給されるカウント値Ｈcount、垂直カウンタ(42)から供給されるカウント値Ｖcount及びフィールドカウンタ(43)から供給されるカウント値Ｆcountと、波形情報格納用レジスタ(46)から供給される波形情報に含まれているカウント値とが比較され、該比較結果に応じてコンパレータ(47)の出力がハイからロー、或いはローからハイへと切り替わる。このとき、水平カウンタ(41)から供給される水平同期パルスＨＤ及び垂直カウンタ(42)から供給される垂直同期パルスＶＤと同期がとられる。この様にして、矩形パルスからなる垂直タイミングパルス及びサブタイミングパルスが作成されることになる。尚、作成されたサブタイミングパルスは、上述の如く算出された露光時間に応じて作成されたイネーブル信号がハイの期間にタイミングジェネレータ(40)から出力される。
上記デジタルスチルカメラにおいては、固体撮像素子(１)によって撮影した動画(スルー画)を１／３０秒の周期でＬＣＤに表示するモニタモードの設定が可能であって、図１０は、該モニタモードの動作及び固体撮像素子(１)に供給されるサブパルスφSUBを表わしている。尚、図１０中、シャッターパルスはシャッターボタン(９)の押下時に発生するパルスである。
固体撮像素子(１)は、撮像面を構成する複数の画素の内、例えば８ライン中１ラインの割合で複数の画素の電荷を読み出す間引き読出しモードの設定が可能であって、モニタモードが設定されている状態では固体撮像素子(１)は間引き読出しモードに設定される。
上記デジタルスチルカメラにおいては、１垂直期間の内、露光時間を除く期間にサブパルスφSUBを固体撮像素子(１)に供給することによって露光時間が制御されており、モニタモードが設定されている状態では、１垂直期間に、一連のサブパルスφSUBが固体撮像素子(１)に供給されて画素(11)に蓄積された電荷が掃き捨てられた後、撮像面の露光が行なわれ、次の垂直期間に、前記露光によって画素(11)に蓄積された電荷の転送が行なわれると共に、転送された電荷からＬＣＤに表示すべき表示画像を作成する処理(表示処理)が行なわれる。そして、更に次の垂直期間に、前記作成された表示画像がＬＣＤに表示される。この一連の動作、即ち、露光、転送、表示画像の作成及び表示が１垂直期間ずつずらして繰り返されることによって、１／３０秒の周期で画像が撮影されてＬＣＤに表示されることになる。
又、各垂直期間に、転送によって得られる画像信号に基づいて露光時間やフォーカス調整値の演算が開始され、次の垂直期間に、前記演算が継続して行なわれて、該演算によって得られた露光時間及びフォーカス調整値の設定が行われる。
固体撮像素子(１)は、撮像面を構成する複数の画素の内、例えば８ライン中１ラインの割合で複数の画素の電荷を読み出す間引き読出しモードの設定が可能であって、モニタモードが設定されている状態では固体撮像素子(１)は間引き読出しモードに設定される。
上記デジタルスチルカメラにおいては、１垂直期間の内、露光時間を除く期間にサブパルスφSUBを固体撮像素子(１)に供給することによって露光時間が制御されており、モニタモードが設定されている状態では、１垂直期間に、一連のサブパルスφSUBが固体撮像素子(１)に供給されて画素(11)に蓄積された電荷が掃き捨てられた後、撮像面の露光が行なわれ、次の垂直期間に、前記露光によって画素(11)に蓄積された電荷の転送が行なわれると共に、転送された電荷からＬＣＤに表示すべき表示画像を作成する処理(表示処理)が行なわれる。そして、更に次の垂直期間に、前記作成された表示画像がＬＣＤに表示される。この一連の動作、即ち、露光、転送、表示画像の作成及び表示が１垂直期間ずつずらして繰り返されることによって、１／３０秒の周期で画像が撮影されてＬＣＤに表示されることになる。
又、各垂直期間に、転送によって得られる画像信号に基づいて露光時間やフォーカス調整値の演算が開始され、次の垂直期間に、前記演算が継続して行なわれて、該演算によって得られた露光時間及びフォーカス調整値の設定が行われる。
上記モニタモードが設定されている状態でシャッターボタン(９)が押下されると、次の垂直期間に、一連のサブパルスφSUBが固体撮像素子(１)に供給されて画素(11)に蓄積された電荷が掃き捨てられた後、撮像面の露光が行なわれる。その後、垂直同期パルスＶＤに同期して全画素取り込みモードが設定されて、撮像面を構成する全ての画素の電荷が複数のフィールドに分けて転送され、転送によって得られる画像信号が記録媒体に記録される。このとき、ＬＣＤには、モニタモードで最後に作成された表示画像が表示される。尚、以下では、シャッターボタンが押下されたときにモニタモードで最後に行なわれる露光を最終露光という。
ところで、モニタモードにおける１Ｈの時間は、固体撮像素子の画素数、駆動クロックの周波数(駆動周波数)、画素の間引き率等によって決まる。例えば、駆動周波数が２４.５４５４ＭＨｚであって、モニタモードにおける画素数が(３５３２ピクセル×２２５ライン＋１７９８ピクセル)で表わされるデジタルスチルカメラにおいては、１Ｈの時間は１４８μ秒となる。
図１１は、モニタモードにおける１Ｈの時間が１４８μ秒となる従来のデジタルスチルカメラの水平カウンタ(41)及び垂直カウンタ(42)の動作を表わしている。
水平カウンタ(41)は、初期値“１”から駆動クロックに同期してカウントアップされ、図示の如くカウント値が最大値“３５３２”に達したときに、水平同期パルスＨＤを出力すると共に、カウント値を“１”の値にリセットして再び“１”の値からカウントアップを開始する。この様に、水平カウンタ(41)は“１”から“３５３２”までカウントアップを繰り返し、カウント値が最大値“３５３２”に達する度に水平同期パルスＨＤを出力する。一方、垂直カウンタ(42)は、初期値“１”から前記水平同期パルスＨＤに同期してカウントアップされる。そして、前記水平カウンタ(41)のカウント値が２２５回目に最大値“３５３２”に達したとき、カウント値を“１”の値にリセットして再び“１”の値からカウントアップを開始し、その後、カウント値が最大値“１７９８”に達したときに、水平カウンタ(41)は、水平同期パルスＨＤを出力すると共に、カウント値を“１”の値にリセットして再び“１”の値からカウントアップを開始する。又、このとき、垂直カウンタ(42)のカウント値は最大値“２２６”に達しており、垂直カウンタ(42)は、垂直同期パルスＶＤを出力すると共に、カウント値を“１”の値にリセットして再び“１”の値からカウントアップを開始する。
この様にして、モニタモードにおいては、１４８μ秒の周期で水平カウンタ(41)から水平同期パルスＨＤが出力され、該水平同期パルスＨＤの周期、即ち１Ｈの周期で固体撮像素子(１)の水平レジスタ(13)の電荷が出力されると共に、図１２に示す如く１Ｈの周期でサブパルスφSUBが固体撮像素子(１)に供給されることになる。又、１／３０秒の周期で垂直カウンタ(42)から垂直同期パルスＶＤが出力され、該垂直同期パルスＶＤに同期してＬＣＤに画像が表示されることになる。
水平カウンタ(41)は、初期値“１”から駆動クロックに同期してカウントアップされ、図示の如くカウント値が最大値“３５３２”に達したときに、水平同期パルスＨＤを出力すると共に、カウント値を“１”の値にリセットして再び“１”の値からカウントアップを開始する。この様に、水平カウンタ(41)は“１”から“３５３２”までカウントアップを繰り返し、カウント値が最大値“３５３２”に達する度に水平同期パルスＨＤを出力する。一方、垂直カウンタ(42)は、初期値“１”から前記水平同期パルスＨＤに同期してカウントアップされる。そして、前記水平カウンタ(41)のカウント値が２２５回目に最大値“３５３２”に達したとき、カウント値を“１”の値にリセットして再び“１”の値からカウントアップを開始し、その後、カウント値が最大値“１７９８”に達したときに、水平カウンタ(41)は、水平同期パルスＨＤを出力すると共に、カウント値を“１”の値にリセットして再び“１”の値からカウントアップを開始する。又、このとき、垂直カウンタ(42)のカウント値は最大値“２２６”に達しており、垂直カウンタ(42)は、垂直同期パルスＶＤを出力すると共に、カウント値を“１”の値にリセットして再び“１”の値からカウントアップを開始する。
この様にして、モニタモードにおいては、１４８μ秒の周期で水平カウンタ(41)から水平同期パルスＨＤが出力され、該水平同期パルスＨＤの周期、即ち１Ｈの周期で固体撮像素子(１)の水平レジスタ(13)の電荷が出力されると共に、図１２に示す如く１Ｈの周期でサブパルスφSUBが固体撮像素子(１)に供給されることになる。又、１／３０秒の周期で垂直カウンタ(42)から垂直同期パルスＶＤが出力され、該垂直同期パルスＶＤに同期してＬＣＤに画像が表示されることになる。
尚、任意のタイミングでの電子シャッタ動作時に固体撮像素子内を転送中の信号電荷を掃き捨て、これによって信号が欠落したフィールドを他のフィールドの信号によって補間する固体撮像装置が提案されている(特許文献１参照)。
又、スチル動作において不要電荷の基板への掃き出しを水平走査期間に行なう撮像装置が提案されている(特許文献２参照)。
特開平６−４６３４１号公報[H04N 5/335]
特開２００１−２５１５６０号公報[H04N 5/335]
又、スチル動作において不要電荷の基板への掃き出しを水平走査期間に行なう撮像装置が提案されている(特許文献２参照)。
しかしながら、上記従来のデジタルスチルカメラにおいては、最終露光が行なわれる垂直期間にも、水平レジスタ(13)から電荷が出力される周期と同じ１Ｈの周期でサブパルスφSUBを固体撮像素子(１)に供給することとしていたので、最終露光時間を制御できる単位が水平レジスタ(13)から電荷が出力される周期に限定される問題があった。
そこで本発明の目的は、画像撮影操作に応じて行なわれる露光の時間を固体撮像素子の水平レジスタからの電荷の出力周期に拘らず任意の時間単位で制御することが出来るデジタルスチルカメラ等の撮影装置を提供することである。
そこで本発明の目的は、画像撮影操作に応じて行なわれる露光の時間を固体撮像素子の水平レジスタからの電荷の出力周期に拘らず任意の時間単位で制御することが出来るデジタルスチルカメラ等の撮影装置を提供することである。
本発明に係る撮影装置は、固体撮像素子と、該固体撮像素子を駆動する駆動装置と、該駆動装置の動作を制御する制御装置とを具えており、前記固体撮像素子は、複数の画素からなる撮像面と、垂直方向に配列された複数列の画素の電荷を垂直方向に転送する複数の垂直レジスタと、これらの垂直レジスタによって転送された電荷を出力する水平レジスタとを具え、前記駆動装置は、水平同期信号を発生させる水平同期信号発生回路と、画素に蓄積された電荷を掃き捨てるためのサブパルスを水平同期信号の周期で前記固体撮像素子に供給するサブパルス供給回路とを具えている。該撮影装置は、前記固体撮像素子の水平レジスタから水平同期信号の周期で電荷を出力する動作を含む一連の動作が繰り返される撮影モードの設定が可能であり、該撮影モードが設定されている状態で画像撮影操作が行なわれたとき、所定時間の内、撮像面の露光時間を除く時間に前記固体撮像素子に一連のサブパルスを供給することによって露光時間が制御される。そして、前記制御装置は、画像撮影操作が行なわれたときに水平同期信号の周期を変更する。
上記本発明に係る撮影装置において、撮影モードが設定されている状態では、固体撮像素子の水平レジスタから水平同期信号の周期で電荷を出力する動作を含む一連の動作が繰り返される。
そして、上記撮影モードが設定されている状態で画像撮影操作が行なわれたときに水平同期信号の周期が変更され、所定時間の内、撮像面の露光時間を除く時間に変更後の周期でサブパルスが固体撮像素子に供給された後、撮像面の露光が行なわれる。この様に、画像撮影操作が行なわれたときに水平同期信号の周期を変更することによって、撮影モードにおいて水平レジスタから電荷が出力される周期に拘らず任意の時間単位で露光時間を制御することが出来る。
そして、上記撮影モードが設定されている状態で画像撮影操作が行なわれたときに水平同期信号の周期が変更され、所定時間の内、撮像面の露光時間を除く時間に変更後の周期でサブパルスが固体撮像素子に供給された後、撮像面の露光が行なわれる。この様に、画像撮影操作が行なわれたときに水平同期信号の周期を変更することによって、撮影モードにおいて水平レジスタから電荷が出力される周期に拘らず任意の時間単位で露光時間を制御することが出来る。
具体的には、前記駆動装置の水平同期信号発生回路は、一定の周期でカウントアップされ、カウント値が外部から供給される水平カウント値に達したときに水平同期信号を発生させるものであり、前記制御装置は、前記画像撮影操作が行なわれたときに所定の水平カウント値を前記水平同期信号発生回路に供給する。
該具体的構成においては、水平同期信号発生回路に供給する水平カウント値を変更することによって水平同期信号の周期が変更される。
該具体的構成においては、水平同期信号発生回路に供給する水平カウント値を変更することによって水平同期信号の周期が変更される。
又、具体的には、前記所定時間は垂直同期信号の周期であって、前記駆動装置は、前記水平同期信号に同期してカウントアップされ、カウント値が外部から供給される垂直カウント値に達したときに垂直同期信号を発生させる垂直同期信号発生回路を具えており、前記制御装置は、前記画像撮影操作が行なわれたときに、水平同期信号の周期の変更前と変更後とで垂直同期信号の周期が同一となる所定の垂直カウント値を前記垂直同期信号発生回路に供給する。
該具体的構成においては、画像撮影操作が行なわれたとき、水平同期信号の周期の変更前と変更後とで垂直同期信号の周期が同一となる所定の垂直カウント値が垂直同期信号発生回路に供給される。これによって、画像撮影操作前と同じ周期で垂直同期信号発生回路から垂直同期信号が発生することになり、該周期に、一連のサブパルスが固体撮像素子に供給された後に撮像面の露光が行なわれることになる。
該具体的構成においては、画像撮影操作が行なわれたとき、水平同期信号の周期の変更前と変更後とで垂直同期信号の周期が同一となる所定の垂直カウント値が垂直同期信号発生回路に供給される。これによって、画像撮影操作前と同じ周期で垂直同期信号発生回路から垂直同期信号が発生することになり、該周期に、一連のサブパルスが固体撮像素子に供給された後に撮像面の露光が行なわれることになる。
本発明に係る撮影装置によれば、画像撮影操作が行なわれたときに、露光時間となる前に発生する水平同期信号の周期を変更することによって、固体撮像素子の水平レジスタからの電荷の出力周期に拘らず任意の時間単位で露光時間を制御することが出来る。
以下、本発明をＣＣＤからなる固体撮像素子を具えたデジタルスチルカメラに実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係るデジタルスチルカメラは、図２に示す固体撮像素子(１)を具えており、該固体撮像素子(１)には、第１の位相を有する第１垂直転送パルスＶφ１の入力端子８、第２の位相を有する第２垂直転送パルスＶφ２の入力端子７、第３の位相を有する一対の第３垂直転送パルスＶφ３Ａ及びＶφ３Ｂの入力端子６、５、第４の位相を有する第４垂直転送パルスＶφ４の入力端子４、第５の位相を有する一対の第５垂直転送パルスＶφ５Ａ及びＶφ５Ｂの入力端子３、２、及び第６の位相を有する第６垂直転送パルスＶφ６の入力端子１が設けられている。
又、該固体撮像素子(１)には、一対の第１水平転送パルスＨφ１Ａ及びＨφ１Ｂの入力端子21、16と、第１水平転送パルスを反転してなる一対の第２水平転送パルスＨφ２Ａ及びＨφ２Ｂの入力端子22、17とが設けられている。
更に、該固体撮像素子(１)には、電子シャッタ動作を実行させるためのサブパルスφSUBの入力端子19が設けられている。
本発明に係るデジタルスチルカメラは、図２に示す固体撮像素子(１)を具えており、該固体撮像素子(１)には、第１の位相を有する第１垂直転送パルスＶφ１の入力端子８、第２の位相を有する第２垂直転送パルスＶφ２の入力端子７、第３の位相を有する一対の第３垂直転送パルスＶφ３Ａ及びＶφ３Ｂの入力端子６、５、第４の位相を有する第４垂直転送パルスＶφ４の入力端子４、第５の位相を有する一対の第５垂直転送パルスＶφ５Ａ及びＶφ５Ｂの入力端子３、２、及び第６の位相を有する第６垂直転送パルスＶφ６の入力端子１が設けられている。
又、該固体撮像素子(１)には、一対の第１水平転送パルスＨφ１Ａ及びＨφ１Ｂの入力端子21、16と、第１水平転送パルスを反転してなる一対の第２水平転送パルスＨφ２Ａ及びＨφ２Ｂの入力端子22、17とが設けられている。
更に、該固体撮像素子(１)には、電子シャッタ動作を実行させるためのサブパルスφSUBの入力端子19が設けられている。
図１は、本発明に係るデジタルスチルカメラの構成を表わしている。上記固体撮像素子(１)には、垂直転送駆動回路(２)及び水平転送駆動回路(３)が接続されており、垂直転送駆動回路(２)から上記の第１垂直転送パルスＶφ１、第２垂直転送パルスＶφ２、一対の第３垂直転送パルスＶφ３Ａ、Ｖφ３Ｂ、第４垂直転送パルスＶφ４、一対の第５垂直転送パルスＶφ５Ａ、Ｖφ５Ｂ、第６垂直転送パルスＶφ６及びサブパルスφSUBが供給されると共に、水平転送駆動回路(３)から一対の第１水平転送パルスＨφ１Ａ、Ｈφ１Ｂ、及び一対の第２水平転送パルスＨφ２Ａ、Ｈφ２Ｂが供給される。
垂直転送駆動回路(２)及び水平転送駆動回路(３)には、タイミングジェネレータ(ＴＧ)(４)が接続されている。
タイミングジェネレータ(４)では、後述の如くカウンタ(図示省略)を用いて第１垂直タイミングパルス、第２垂直タイミングパルス、一対の第３垂直タイミングパルス、第４垂直タイミングパルス、一対の第５垂直タイミングパルス、第６垂直タイミングパルス、電荷読出しパルス及びサブタイミングパルスが作成され、これらのパルスが垂直転送駆動回路(２)に供給される。又、駆動クロックを用いて一対の第１水平タイミングパルス及び一対の第２水平タイミングパルスが作成され、これらのパルスが水平転送駆動回路(３)に供給される。
垂直転送駆動回路(２)では、タイミングジェネレータ(４)から得られる電荷読出しパルス及び第１〜第６垂直タイミングパルスから第１〜第６垂直転送パルスＶφ１、Ｖφ２、Ｖφ３Ａ、Ｖφ３Ｂ、Ｖφ４、Ｖφ５Ａ、Ｖφ５Ｂ及びＶφ６が作成されると共に、サブタイミングパルスを増幅することによってサブパルスφSUBが作成され、作成されたパルスが固体撮像素子(１)に供給される。一方、水平転送駆動回路(３)では、タイミングジェネレータ(４)から得られる一対の第１水平タイミングパルス及び一対の第２水平タイミングパルスを増幅することによって一対の第１水平転送パルスＨφ１Ａ、Ｈφ１Ｂ及び一対の第２水平転送パルスＨφ２Ａ、Ｈφ２Ｂが作成され、これらのパルスが固体撮像素子(１)に供給される。
タイミングジェネレータ(４)では、後述の如くカウンタ(図示省略)を用いて第１垂直タイミングパルス、第２垂直タイミングパルス、一対の第３垂直タイミングパルス、第４垂直タイミングパルス、一対の第５垂直タイミングパルス、第６垂直タイミングパルス、電荷読出しパルス及びサブタイミングパルスが作成され、これらのパルスが垂直転送駆動回路(２)に供給される。又、駆動クロックを用いて一対の第１水平タイミングパルス及び一対の第２水平タイミングパルスが作成され、これらのパルスが水平転送駆動回路(３)に供給される。
垂直転送駆動回路(２)では、タイミングジェネレータ(４)から得られる電荷読出しパルス及び第１〜第６垂直タイミングパルスから第１〜第６垂直転送パルスＶφ１、Ｖφ２、Ｖφ３Ａ、Ｖφ３Ｂ、Ｖφ４、Ｖφ５Ａ、Ｖφ５Ｂ及びＶφ６が作成されると共に、サブタイミングパルスを増幅することによってサブパルスφSUBが作成され、作成されたパルスが固体撮像素子(１)に供給される。一方、水平転送駆動回路(３)では、タイミングジェネレータ(４)から得られる一対の第１水平タイミングパルス及び一対の第２水平タイミングパルスを増幅することによって一対の第１水平転送パルスＨφ１Ａ、Ｈφ１Ｂ及び一対の第２水平転送パルスＨφ２Ａ、Ｈφ２Ｂが作成され、これらのパルスが固体撮像素子(１)に供給される。
又、固体撮像素子(１)から得られるＣＣＤ出力は、サンプリング部ＣＤＳ及びゲイン制御部ＡＧＣからなるＣＤＳ／ＡＧＣ回路(５)、Ａ／Ｄコンバータ(６)、及び圧縮処理等の所定の画像処理を行なう画像処理回路(７)を経て、後段回路へ出力される。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路(５)には、タイミングジェネレータ(４)から、ＣＣＤ出力をサンプリングするためのサンプリング信号ＳＨＰ、ＳＨＤが供給され、Ａ／Ｄコンバータ(６)には、タイミングジェネレータ(４)から、Ａ／Ｄ変換のためのサンプリング信号ＡＤＣＫが供給される。
前記タイミングジェネレータ(４)及び前記画像処理回路(７)には、制御回路(８)が接続されており、制御回路(８)には、シャッターボタン(９)が接続されている。
制御回路(８)は、画像処理回路(７)から固体撮像素子(１)の有効領域の画像信号(輝度信号)を取得して該画像信号の信号レベルを検出し、その検出結果に基づいて露光時間やフォーカス調整値を算出する。そして、その算出結果に応じてタイミングジェネレータ(４)や図示省略するレンズ駆動回路の動作を制御する。
制御回路(８)は、画像処理回路(７)から固体撮像素子(１)の有効領域の画像信号(輝度信号)を取得して該画像信号の信号レベルを検出し、その検出結果に基づいて露光時間やフォーカス調整値を算出する。そして、その算出結果に応じてタイミングジェネレータ(４)や図示省略するレンズ駆動回路の動作を制御する。
図３は、上記タイミングジェネレータ(４)の垂直タイミングパルス及びサブタイミングパルスの作成部の構成を表わしている。
該タイミングジェネレータは、２４.５４５４ＭＨｚの駆動クロックに同期してカウントアップされる水平カウンタ(41)と、該水平カウンタ(41)から供給される水平同期パルスＨＤに同期してカウントアップされる垂直カウンタ(42)と、該垂直カウンタ(42)から供給される垂直同期パルスＶＤに同期してカウントアップされるフィールドカウンタ(43)とを具えている。前記水平カウンタ(41)には、前記垂直カウンタ(42)から垂直同期パルスＶＤが供給され、水平同期パルスＨＤと垂直同期パルスＶＤの同期がとられる。
該タイミングジェネレータは、２４.５４５４ＭＨｚの駆動クロックに同期してカウントアップされる水平カウンタ(41)と、該水平カウンタ(41)から供給される水平同期パルスＨＤに同期してカウントアップされる垂直カウンタ(42)と、該垂直カウンタ(42)から供給される垂直同期パルスＶＤに同期してカウントアップされるフィールドカウンタ(43)とを具えている。前記水平カウンタ(41)には、前記垂直カウンタ(42)から垂直同期パルスＶＤが供給され、水平同期パルスＨＤと垂直同期パルスＶＤの同期がとられる。
上記３つのカウンタ(41)(42)(43)には、コンパレータ(47)が接続されており、該コンパレータ(47)には、垂直タイミングパルス及びサブタイミングパルスについての波形情報が格納されている波形情報格納用レジスタ(46)が接続されている。
又、上記３つのカウンタ(41)(42)(43)には、最大値格納用レジスタ(44)が接続されており、最大値格納用レジスタ(44)からこれらのカウンタ(41)(42)(43)にそれぞれ、カウントすべき最大値Ｈmax、Ｖmax、Ｆmaxが供給される。
更に、垂直カウンタ(42)には、１／３０秒の周期で基準垂直同期信号ＶＤｏを出力するシグナルジェネレータ(ＳＧ)(45)が接続されると共に、図１に示す制御回路(８)からの制御信号に基づいて該垂直カウンタ(42)の動作を制御するコントローラ(48)が接続されており、該コントローラ(48)は、垂直同期パルスＶＤを前記基準垂直同期パルスＶＤｏに同期させる同期状態と同期させない非同期状態との間で切り換えるための同期／非同期切換え制御信号を垂直カウンタ(42)に供給する。
又、前記コントローラ(48)には、シャッターボタン(９)が押下されたときに図１に示す制御回路(８)から水平カウンタ(41)によってカウントすべき最大値Ｈmax´及び垂直カウンタ(42)によってカウントすべき最大値Ｖmax´が供給され、該コントローラ(48)はこれらの最大値Ｈmax´、Ｖmax´をそれぞれ、水平カウンタ(41)及び垂直カウンタ(42)に供給する。
更に、垂直カウンタ(42)には、１／３０秒の周期で基準垂直同期信号ＶＤｏを出力するシグナルジェネレータ(ＳＧ)(45)が接続されると共に、図１に示す制御回路(８)からの制御信号に基づいて該垂直カウンタ(42)の動作を制御するコントローラ(48)が接続されており、該コントローラ(48)は、垂直同期パルスＶＤを前記基準垂直同期パルスＶＤｏに同期させる同期状態と同期させない非同期状態との間で切り換えるための同期／非同期切換え制御信号を垂直カウンタ(42)に供給する。
又、前記コントローラ(48)には、シャッターボタン(９)が押下されたときに図１に示す制御回路(８)から水平カウンタ(41)によってカウントすべき最大値Ｈmax´及び垂直カウンタ(42)によってカウントすべき最大値Ｖmax´が供給され、該コントローラ(48)はこれらの最大値Ｈmax´、Ｖmax´をそれぞれ、水平カウンタ(41)及び垂直カウンタ(42)に供給する。
水平カウンタ(41)のカウント値がカウントアップされる度に水平カウンタ(41)からコンパレータ(47)へカウント値Ｈcountが出力される。そして、該カウント値が最大値格納用レジスタ(44)から供給された最大値Ｈmaxに達したとき、及びコントローラ(48)から供給された最大値Ｈmax´に達したときに、水平カウンタ(41)から垂直カウンタ(42)及びコンパレータ(47)へ水平同期パルスＨＤが出力されると共に、カウント値が“１”の値にリセットされて再び“１”の値からカウントアップが開始される。
垂直カウンタ(42)は、上述の如く水平カウンタ(41)から供給される水平同期パルスＨＤに同期してカウントアップされ、その度に垂直カウンタ(42)からコンパレータ(47)へカウント値Ｖcountが出力される。そして、該カウント値が最大値格納用レジスタ(44)から供給された最大値Ｖmaxに達したとき、及びコントローラ(48)から供給された最大値Ｖmax´に達したときに、垂直カウンタ(42)からコンパレータ(47)、水平カウンタ(41)及びフィールドカウンタ(43)へ垂直同期パルスＶＤが出力されると共に、カウント値が“１”の値にリセットされて再び“１”の値からカウントアップが開始される。
フィールドカウンタ(43)は、上述の如く垂直カウンタ(42)から供給される垂直同期パルスＶＤに同期してカウントアップされ、その度にフィールドカウンタ(43)からコンパレータ(47)へカウント値Ｆcountが出力される。そして、該カウント値が最大値格納用レジスタ(44)から供給された最大値Ｆmaxに達したときに、カウント値が“１”の値にリセットされて再び“１”の値からカウントアップが開始される。
垂直カウンタ(42)は、上述の如く水平カウンタ(41)から供給される水平同期パルスＨＤに同期してカウントアップされ、その度に垂直カウンタ(42)からコンパレータ(47)へカウント値Ｖcountが出力される。そして、該カウント値が最大値格納用レジスタ(44)から供給された最大値Ｖmaxに達したとき、及びコントローラ(48)から供給された最大値Ｖmax´に達したときに、垂直カウンタ(42)からコンパレータ(47)、水平カウンタ(41)及びフィールドカウンタ(43)へ垂直同期パルスＶＤが出力されると共に、カウント値が“１”の値にリセットされて再び“１”の値からカウントアップが開始される。
フィールドカウンタ(43)は、上述の如く垂直カウンタ(42)から供給される垂直同期パルスＶＤに同期してカウントアップされ、その度にフィールドカウンタ(43)からコンパレータ(47)へカウント値Ｆcountが出力される。そして、該カウント値が最大値格納用レジスタ(44)から供給された最大値Ｆmaxに達したときに、カウント値が“１”の値にリセットされて再び“１”の値からカウントアップが開始される。
コンパレータ(47)では、水平カウンタ(41)から供給されるカウント値Ｈcount、垂直カウンタ(42)から供給されるカウント値Ｖcount及びフィールドカウンタ(43)から供給されるカウント値Ｆcountと、波形情報格納用レジスタ(46)から供給される波形情報に含まれているカウント値とが比較され、該比較結果に応じて、コンパレータ(47)の出力がハイからロー、或いはローからハイへと切り替わる。このとき、水平カウンタ(41)から供給される水平同期パルスＨＤ及び垂直カウンタ(42)から供給される垂直同期パルスＶＤと同期がとられる。この様にして、矩形パルスからなる垂直タイミングパルス及びサブタイミングパルスが作成されることになる。尚、作成されたサブタイミングパルスは、上述の如く算出された露光時間に応じて作成されたイネーブル信号がハイの期間にタイミングジェネレータ(４)から出力される。
上記デジタルスチルカメラにおいては、上記従来のデジタルスチルカメラと同様に、固体撮像素子(１)によって撮影した動画(スルー画)を１／３０秒の周期でＬＣＤに表示するモニタモードの設定が可能である。
モニタモードが設定されたときの水平カウンタ(41)及び垂直カウンタ(42)の動作は、図１１に示す従来の動作と同一であって、１ライン目から２２５ライン目までは、最大値格納用レジスタ(44)から水平カウンタ(41)に最大値“３５３２”が供給されて該最大値までカウントアップが繰り返され、２２６ライン目は最大値“１７９８”が供給されて該最大値までカウントアップされる。これによって、１４８μ秒の周期で水平カウンタ(41)から水平同期パルスＨＤが出力される。又、最大値格納用レジスタ(44)から垂直カウンタ(42)に最大値“２２６”が供給されて該最大値までカウントアップされる。これによって、１／３０秒の周期で垂直カウンタ(42)から垂直同期パルスＶＤが出力される。
モニタモードが設定されている状態では、上述の如く出力される水平同期パルスＨＤの周期、即ち１Ｈの周期で固体撮像素子(１)の水平レジスタ(13)から電荷が出力されると共に、１Ｈの周期でサブパルスφSUBが固体撮像素子(１)に供給される。又、上述の如く出力される垂直同期パルスＶＤに同期してＬＣＤに画像が表示される。
モニタモードが設定されたときの水平カウンタ(41)及び垂直カウンタ(42)の動作は、図１１に示す従来の動作と同一であって、１ライン目から２２５ライン目までは、最大値格納用レジスタ(44)から水平カウンタ(41)に最大値“３５３２”が供給されて該最大値までカウントアップが繰り返され、２２６ライン目は最大値“１７９８”が供給されて該最大値までカウントアップされる。これによって、１４８μ秒の周期で水平カウンタ(41)から水平同期パルスＨＤが出力される。又、最大値格納用レジスタ(44)から垂直カウンタ(42)に最大値“２２６”が供給されて該最大値までカウントアップされる。これによって、１／３０秒の周期で垂直カウンタ(42)から垂直同期パルスＶＤが出力される。
モニタモードが設定されている状態では、上述の如く出力される水平同期パルスＨＤの周期、即ち１Ｈの周期で固体撮像素子(１)の水平レジスタ(13)から電荷が出力されると共に、１Ｈの周期でサブパルスφSUBが固体撮像素子(１)に供給される。又、上述の如く出力される垂直同期パルスＶＤに同期してＬＣＤに画像が表示される。
そして、本発明に係るデジタルスチルカメラにおいては、シャッターボタン(９)が押下されたとき、１Ｈの時間が１４８μ秒から１００μ秒に変更される。
シャッターボタン(９)が押下されたとき、制御回路(８)は、１００μ秒の単位で露光時間を算出すると共に、タイミングジェネレータ(４)に水平カウンタによってカウントすべき最大値Ｈmax´“２４５４”及び垂直カウンタによってカウントすべき最大値Ｖmax´“３３３”を供給する。ここで、水平カウンタの最大値Ｈmax´は１Ｈの時間が１００μ秒となる値(Ｈmax´≒１００μ秒×２４.５４５４ＭＨｚ)であり、垂直カウンタの最大値Ｖmax´は１Ｖの時間が１／３０秒となる値(Ｖmax´≒１／３０秒÷１００μ秒)である。
図３に示すタイミングジェネレータのコントローラ(48)は、上述の如く制御回路(８)から供給された最大値Ｈmax´“２４５４”及びＶmax´“３３３”をそれぞれ、水平カウンタ(41)及び垂直カウンタ(43)へ供給する。
シャッターボタン(９)が押下されたとき、制御回路(８)は、１００μ秒の単位で露光時間を算出すると共に、タイミングジェネレータ(４)に水平カウンタによってカウントすべき最大値Ｈmax´“２４５４”及び垂直カウンタによってカウントすべき最大値Ｖmax´“３３３”を供給する。ここで、水平カウンタの最大値Ｈmax´は１Ｈの時間が１００μ秒となる値(Ｈmax´≒１００μ秒×２４.５４５４ＭＨｚ)であり、垂直カウンタの最大値Ｖmax´は１Ｖの時間が１／３０秒となる値(Ｖmax´≒１／３０秒÷１００μ秒)である。
図３に示すタイミングジェネレータのコントローラ(48)は、上述の如く制御回路(８)から供給された最大値Ｈmax´“２４５４”及びＶmax´“３３３”をそれぞれ、水平カウンタ(41)及び垂直カウンタ(43)へ供給する。
図５は、シャッターボタン(９)が押下されたときの水平カウンタ(41)及び垂直カウンタ(42)の動作を表わしている。
水平カウンタ(41)は、初期値“１”から駆動クロックに同期してカウントアップされ、図示の如くカウント値が上述の如くコントローラ(48)から供給された最大値“２４５４”に達したときに、水平同期パルスＨＤを出力すると共に、カウント値を“１”の値にリセットして再び“１”の値からカウントアップを開始する。この様に、水平カウンタ(41)は“１”から“２４５４”までカウントアップを繰り返し、カウント値が最大値“２４５４”に達する度に水平同期パルスＨＤを出力する。一方、垂直カウンタ(42)は、初期値“１”から前記水平同期パルスＨＤに同期してカウントアップされる。その後、垂直カウンタ(42)のカウント値が上述の如くコントローラ(48)から供給された最大値“３３３”に達したときに、垂直カウンタ(42)は、垂直同期パルスＶＤを出力すると共に、カウント値を“１”の値にリセットして再び“１”の値からカウントアップを開始する。
この様にして、シャッターボタン(９)が押下されたときには、１００μ秒の周期で水平カウンタ(41)から水平同期パルスＨＤが出力され、該水平同期パルスＨＤの周期、即ち１Ｈの周期でサブパルスφSUBが固体撮像素子(１)に供給されることになる。又、１／３０秒の周期で垂直カウンタ(42)から垂直同期パルスＶＤが出力され、該垂直同期パルスＶＤに同期して、後述の如く全画素取り込みモードが設定されることになる。
水平カウンタ(41)は、初期値“１”から駆動クロックに同期してカウントアップされ、図示の如くカウント値が上述の如くコントローラ(48)から供給された最大値“２４５４”に達したときに、水平同期パルスＨＤを出力すると共に、カウント値を“１”の値にリセットして再び“１”の値からカウントアップを開始する。この様に、水平カウンタ(41)は“１”から“２４５４”までカウントアップを繰り返し、カウント値が最大値“２４５４”に達する度に水平同期パルスＨＤを出力する。一方、垂直カウンタ(42)は、初期値“１”から前記水平同期パルスＨＤに同期してカウントアップされる。その後、垂直カウンタ(42)のカウント値が上述の如くコントローラ(48)から供給された最大値“３３３”に達したときに、垂直カウンタ(42)は、垂直同期パルスＶＤを出力すると共に、カウント値を“１”の値にリセットして再び“１”の値からカウントアップを開始する。
この様にして、シャッターボタン(９)が押下されたときには、１００μ秒の周期で水平カウンタ(41)から水平同期パルスＨＤが出力され、該水平同期パルスＨＤの周期、即ち１Ｈの周期でサブパルスφSUBが固体撮像素子(１)に供給されることになる。又、１／３０秒の周期で垂直カウンタ(42)から垂直同期パルスＶＤが出力され、該垂直同期パルスＶＤに同期して、後述の如く全画素取り込みモードが設定されることになる。
図４は、モニタモードが設定されているときに上記制御回路(８)によって実行される露光制御手続きを表わしている。
図示の如く、先ずステップＳ１にて露光時間を算出した後、ステップＳ２では、シャッターボタン(９)が押下されたか否かを判断し、ノーと判断された場合にはステップＳ３に移行して、タイミングジェネレータ(４)に垂直転送駆動回路(２)に対するサブタイミングパルスの供給動作を実行させる。このとき、タイミングジェネレータ(４)の水平カウンタ(41)は、最大値格納用レジスタ(44)から供給される最大値Ｈmaxまでカウントアップを繰り返して、コンパレータ(47)から垂直転送駆動回路(２)に１４８μ秒の周期でサブタイミングパルスが供給され、これに応じて、垂直転送駆動回路(２)から固体撮像素子(１)に１４８μ秒の周期でサブパルスが供給されることになる。
図示の如く、先ずステップＳ１にて露光時間を算出した後、ステップＳ２では、シャッターボタン(９)が押下されたか否かを判断し、ノーと判断された場合にはステップＳ３に移行して、タイミングジェネレータ(４)に垂直転送駆動回路(２)に対するサブタイミングパルスの供給動作を実行させる。このとき、タイミングジェネレータ(４)の水平カウンタ(41)は、最大値格納用レジスタ(44)から供給される最大値Ｈmaxまでカウントアップを繰り返して、コンパレータ(47)から垂直転送駆動回路(２)に１４８μ秒の周期でサブタイミングパルスが供給され、これに応じて、垂直転送駆動回路(２)から固体撮像素子(１)に１４８μ秒の周期でサブパルスが供給されることになる。
上記のステップＳ１乃至ステップＳ３の手続きが繰り返されている状態でシャッターボタン(９)が押下されると、ステップＳ２にてイエスと判断されてステップＳ４に移行し、水平カウンタ(41)の最大値Hmax´及び垂直カウンタ(42)の最大値Ｖmax´をタイミングジェネレータ(４)に供給した後、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、タイミングジェネレータ(４)に垂直転送駆動回路(２)に対するサブタイミングパルスの供給動作を実行させる。このとき、タイミングジェネレータ(４)の水平カウンタ(41)は、制御回路(８)から供給される最大値Ｈmax´までカウントアップを繰り返して、コンパレータ(47)から垂直転送駆動回路(２)に１００μ秒の周期でサブタイミングパルスが供給され、これに応じて、垂直転送駆動回路(２)から固体撮像素子(１)に１００μ秒の周期でサブパルスが供給されることになる。その後、全画素取り込みモードが設定されて固体撮像素子(１)から全画素の電荷が読み出された後、再びモニタモードが設定される。
図６は、上記モニタモードの動作及び固体撮像素子(１)に供給されるサブパルスφSUBを表わしている。尚、図６中、シャッターパルスはシャッターボタン(９)の押下時に発生するパルスである。
上記デジタルスチルカメラにおいては、１垂直期間の内、露光時間を除く期間にサブパルスφSUBを固体撮像素子(１)に供給することによって露光時間が制御されており、モニタモードが設定されている状態では、１垂直期間に、一連のサブパルスφSUBが固体撮像素子(１)に供給されて画素(11)に蓄積された電荷が掃き捨てられた後、撮像面の露光が行なわれ、次の垂直期間に、前記露光によって画素(11)に蓄積された電荷の転送が行なわれると共に、転送された電荷からＬＣＤに表示すべき表示画像を作成する処理(表示処理)が行なわれる。そして、更に次の垂直期間に、前記作成された表示画像がＬＣＤに表示される。この一連の動作、即ち、露光、転送、表示画像の作成及び表示が１垂直期間ずつずらして繰り返されることによって、１／３０秒の周期で画像が撮影されてＬＣＤに表示されることになる。
又、各垂直期間に転送によって得られる画像信号に基づいて露光時間やフォーカス調整値の演算が開始され、次の垂直期間に、前記演算が継続して行なわれて、該演算によって得られた露光時間及びフォーカス調整値の設定が行われる。
上記デジタルスチルカメラにおいては、１垂直期間の内、露光時間を除く期間にサブパルスφSUBを固体撮像素子(１)に供給することによって露光時間が制御されており、モニタモードが設定されている状態では、１垂直期間に、一連のサブパルスφSUBが固体撮像素子(１)に供給されて画素(11)に蓄積された電荷が掃き捨てられた後、撮像面の露光が行なわれ、次の垂直期間に、前記露光によって画素(11)に蓄積された電荷の転送が行なわれると共に、転送された電荷からＬＣＤに表示すべき表示画像を作成する処理(表示処理)が行なわれる。そして、更に次の垂直期間に、前記作成された表示画像がＬＣＤに表示される。この一連の動作、即ち、露光、転送、表示画像の作成及び表示が１垂直期間ずつずらして繰り返されることによって、１／３０秒の周期で画像が撮影されてＬＣＤに表示されることになる。
又、各垂直期間に転送によって得られる画像信号に基づいて露光時間やフォーカス調整値の演算が開始され、次の垂直期間に、前記演算が継続して行なわれて、該演算によって得られた露光時間及びフォーカス調整値の設定が行われる。
上記モニタモードが設定されている状態で、シャッターボタン(９)が押下されると、その時点の垂直期間に、水平カウンタ(41)の最大値Ｈmax´及び垂直カウンタ(42)の最大値Ｖmax´の設定が行なわれ、次の垂直期間に、一連のサブパルスφSUBが固体撮像素子(１)に供給されて画素(11)に蓄積された電荷が掃き捨てられた後、撮像面の最終露光が行なわれる。このとき、図７に示す如く、１００μ秒の周期でサブパルスφSUBが固体撮像素子(１)に供給される。その後、垂直同期パルスＶＤに同期して全画素取り込みモードが設定されて、撮像面を構成する全ての画素の電荷が複数のフィールドに分けて転送され、転送によって得られる画像信号が記録媒体に記録される。このとき、ＬＣＤには、モニタモードで最後に作成された表示画像が表示される。
本発明に係るデジタルスチルカメラにおいては、上述の如く、シャッターボタン(９)が押下されたときに１Ｈの時間を１００μ秒に変更することによって、モニタモードにおいて水平レジスタ(13)の電荷が出力される周期である１４８μ秒とは異なる１００μ秒の単位で最終露光の時間を制御することが出来る。
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態においては、シャッターボタン(９)が押下されたときに１Ｈの時間を１００μ秒に変更しているが、１００μ秒に限らず、任意の時間に変更することが可能である。
又、上記実施の形態においては、本発明を図２に示す６相駆動方式の固体撮像素子(１)を具えたデジタルスチルカメラに実施しているが、３相駆動方式の固体撮像素子や４相駆動方式の固体撮像素子を具えたデジタルスチルカメラに実施することも可能である。
例えば、上記実施の形態においては、シャッターボタン(９)が押下されたときに１Ｈの時間を１００μ秒に変更しているが、１００μ秒に限らず、任意の時間に変更することが可能である。
又、上記実施の形態においては、本発明を図２に示す６相駆動方式の固体撮像素子(１)を具えたデジタルスチルカメラに実施しているが、３相駆動方式の固体撮像素子や４相駆動方式の固体撮像素子を具えたデジタルスチルカメラに実施することも可能である。
(１) 固体撮像素子
(11) 画素
(12) 垂直レジスタ
(13) 水平レジスタ
(２) 垂直転送駆動回路
(３) 水平転送駆動回路
(４) タイミングジェネレータ
(41) 水平カウンタ
(42) 垂直カウンタ
(43) フィールドカウンタ
(48) コントローラ
(５) ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
(６) Ａ／Ｄコンバータ
(７) 画像処理回路
(８) 制御回路
(９) シャッターボタン
(11) 画素
(12) 垂直レジスタ
(13) 水平レジスタ
(２) 垂直転送駆動回路
(３) 水平転送駆動回路
(４) タイミングジェネレータ
(41) 水平カウンタ
(42) 垂直カウンタ
(43) フィールドカウンタ
(48) コントローラ
(５) ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
(６) Ａ／Ｄコンバータ
(７) 画像処理回路
(８) 制御回路
(９) シャッターボタン
Claims (4)
- 固体撮像素子と、該固体撮像素子を駆動する駆動装置と、該駆動装置の動作を制御する制御装置とを具えており、前記固体撮像素子は、複数の画素からなる撮像面と、垂直方向に配列された複数列の画素の電荷を垂直方向に転送する複数の垂直レジスタと、これらの垂直レジスタによって転送された電荷を出力する水平レジスタとを具え、前記駆動装置は、水平同期信号を発生させる水平同期信号発生回路と、画素に蓄積された電荷を掃き捨てるためのサブパルスを水平同期信号の周期で前記固体撮像素子に供給するサブパルス供給回路とを具えている撮影装置であって、前記固体撮像素子の水平レジスタから水平同期信号の周期で電荷を出力する動作を含む一連の動作が繰り返される撮影モードの設定が可能であり、該撮影モードが設定されている状態で画像撮影操作が行なわれたとき、所定時間の内、撮像面の露光時間を除く時間に前記固体撮像素子に一連のサブパルスを供給することによって露光時間が制御される撮影装置において、前記制御装置は、画像撮影操作が行なわれたときに、前記露光時間となる前に発生する水平同期信号の周期を変更することを特徴とする撮影装置。
- 前記駆動装置の水平同期信号発生回路は、一定の周期でカウントアップされ、カウント値が外部から供給される水平カウント値に達したときに水平同期信号を発生させるものであり、前記制御装置は、前記画像撮影操作が行なわれたときに所定の水平カウント値を前記水平同期信号発生回路に供給する請求項１に記載の撮影装置。
- 前記所定時間は垂直同期信号の周期であって、前記駆動装置は、前記水平同期信号に同期してカウントアップされ、カウント値が外部から供給される垂直カウント値に達したときに垂直同期信号を発生させる垂直同期信号発生回路を具えており、前記制御装置は、前記画像撮影操作が行なわれたときに、水平同期信号の周期の変更前と変更後とで垂直同期信号の周期が同一となる所定の垂直カウント値を前記垂直同期信号発生回路に供給する請求項２に記載の撮影装置。
- 前記制御装置は、前記固体撮像素子への入射光の大きさに応じた露光時間を導出する露光時間導出回路を具えており、前記画像撮影操作が行なわれたとき、導出された露光時間だけ撮像面の露光が行なわれる請求項１乃至請求項３の何れかに記載の撮影装置。
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