(57)【要約】【課題】フレームレートを不必要に低下させることなく、転送効率の向上を図る。【解決手段】ＣＣＤ１９における信号電荷を垂直転送する際の転送モードとして、通常転送モードと、通常転送モード時よりもオーバーラップ期間を長くした画質優先転送モードとを用意する。ＩＳＯ感度の設定値が閾値Ａ未満の場合には、転送効率の劣化による撮影画像の画質への影響は小さいので、ＣＣＤ１９を通常転送モードで駆動して、フレームレートの維持を優先する。ＩＳＯ感度の設定値が閾値Ａ以上の場合には、ＣＣＤ１９を画質優先転送モードで駆動することで転送効率が向上する。これにより、フレームを不必要に低下させることなく、転送効率の向上を図ることができる。【選択図】図５
2010114654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子、前記光電変化素子により得られた信号電荷を転送するための電荷転送路、及び前記電荷転送路上に前記信号電荷の転送方向に沿って複数配置された転送電極を有する固体撮像素子と、
前記転送電極の各々に駆動パルスを印加して、電圧印加された前記転送電極下の前記電荷転送路に前記信号電荷を蓄積する転送パケットを形成するとともに、前記転送パケットの前方にある第１転送電極に対する電圧印加、及びこの電圧印加後に前記転送パケットの後端上の第２転送電極に対する電圧印加の停止をそれぞれ交互に繰り返すことで、前記転送パケットを、前記第２転送電極下から前記第１転送電極下の間に形成された伸び状態、及び前記第２転送電極の１つ前方にある第３転送電極下から前記第１転送電極下の間に形成された縮み状態に交互に切り替えながら前記転送方向に沿って移動させる駆動パルス印加手段と、
撮影条件に応じて、前記伸び状態の時間及び前記縮み状態の時間が等しくなる通常転送モードと、前記伸び状態の時間が前記縮み状態の時間よりも長くなる特殊転送モードとの切り替えが行われるように、前記駆動パルス印加手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記制御手段は、ＩＳＯ感度の設定値が予め定められた感度閾値未満である時は、前記駆動パルス印加手段を前記通常転送モードで動作させるとともに、前記ＩＳＯ感度の設定値が前記感度閾値以上である時は、前記駆動パルス印加手段を前記特殊転送モードで動作させることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項３】
前記固体撮像素子の露光量を測定する露光量測定手段と、前記固体撮像素子の温度を測定する温度測定手段とを備え、
前記制御手段は、前記露光量測定手段により得られた露光量が予め定めた露光量閾値未満となり、且つ前記温度測定手段により得られた温度が予め定めた温度閾値未満となる場合には、前記駆動パルス印加手段を前記特殊転送モードで動作させるとともに、当該露光量が前記露光量閾値以上及び／または当該温度が前記温度閾値以上となる場合には、前記駆動パルス印加手段を前記通常転送モードで動作させることを特徴とする請求項１または２記載の撮影装置。
【請求項４】
前記固体撮像素子は、信号電荷を発生して蓄積する有効画素領域と、前記有効画素領域に隣接して形成されたオプティカルブラック領域とを有するとともに、
前記温度測定手段は、前記オプティカルブラック領域から出力される暗電流に基づき、前記固体撮像素子の温度を求めることを特徴とする請求項３記載の撮影装置。
【請求項５】
前記温度測定手段は、温度センサであることを特徴とする請求項３記載の撮影装置。
【請求項６】
前記撮影条件に関わらず、前記駆動パルス印加手段を前記通常転送モードで動作させるか否かを選択操作するための選択操作手段を備え、
前記制御手段は、前記選択操作手段により前記通常転送モードでの動作が選択された場合には、前記駆動パルス印加手段を常に前記通常転送モードで動作させることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の撮影装置。
【請求項７】
光電変換素子と、前記光電変化素子により得られた信号電荷を転送するための電荷転送路と、前記電荷転送路上に前記信号電荷の転送方向に沿って複数配置された転送電極とを有する固体撮像素子の電荷転送方法において、
前記転送電極の各々に駆動パルスを印加して、電圧印加された前記転送電極下の前記電荷転送路に前記信号電荷を蓄積する転送パケットを形成するとともに、前記転送パケットの前方にある第１転送電極に対する電圧印加、及びこの電圧印加後に前記転送パケットの後端上の第２転送電極に対する電圧印加の停止をそれぞれ交互に繰り返すことで、前記転送パケットを、前記第２転送電極下から前記第１転送電極下の間に形成された伸び状態、及び前記第２転送電極の１つ前方にある第３転送電極下から前記第１転送電極下の間に形成された縮み状態に交互に切り替えながら前記転送方向に沿って移動させるステップと、
撮影条件に応じて、前記伸び状態の時間及び前記縮み状態の時間が等しくなる通常転送モードと、前記伸び状態の時間が前記縮み状態の時間よりも長くなる特殊転送モードとの切り替えが行われるように、前記駆動パルスを制御するステップと、
を有することを特徴とする固体撮像素子の電荷転送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子を備える撮影装置及び固体撮像素子の電荷転送方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやカメラ付き携帯電話機などの撮影装置に搭載される固体撮像素子として、ＣＣＤ型イメージセンサが知られている。ＣＣＤ型イメージセンサは、２次元状に配列された多数の光電変換素子と、各光電変換素子により得られた信号電荷を転送するための電荷転送路（垂直転送路、水平転送路）と、電荷転送路上に電荷転送方向に沿って複数配置された転送電極（垂直転送電極、水平転送電極）とを有する。
【０００３】
各転送電極には、それぞれ電圧レベルが周期的に変化する駆動パルスが印加される。これにより、電圧が印加された転送電極下の電荷転送路には、信号電荷を蓄積する転送パケット（ポテンシャル井戸）が形成される。そして、各転送電極に印加される駆動パルスにより、転送パケットの前方にある転送電極に対する電圧印加、及びこの電圧印加後に前記転送パケットの後端上の転送電極に対する電圧印加の停止がそれぞれ交互に繰り返されるように、各駆動パルスの位相が調整されている。これにより、転送パケット（信号電荷）が転送方向に沿って移動する。
【０００４】
上述の電荷転送時において、信号電荷の転送効率が低いと、撮影画像にノイズが発生するなどして画質が著しく低下するため、信号電荷の転送効率を向上させることが求められている。特許文献１には、ＣＣＤ型イメージセンサの水平ライン・垂直ラインの間引きを行うことにより、転送効率の向上を図る技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−３２８３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のように、水平ライン・垂直ラインの間引きを行うと、信号電荷の転送レートを低下させることができるため転送効率が向上し、ノイズを低減させることができるが、撮影画像の解像度が低下するため、撮影画像の高画質化を図ることが困難になる。また、間引きを行わずに転送レートを低下されると、フレームレートの低下が問題となる。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためのものであり、フレームレートを不必要に低下させることなく、転送効率を向上（撮影画像の画質低下防止）させることができる撮影装置及び固体撮像素子の電荷転送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の撮影装置は、光電変換素子、前記光電変化素子により得られた信号電荷を転送するための電荷転送路、及び前記電荷転送路上に前記信号電荷の転送方向に沿って複数配置された転送電極を有する固体撮像素子と、前記転送電極の各々に駆動パルスを印加して、電圧印加された前記転送電極下の前記電荷転送路に前記信号電荷を蓄積する転送パケットを形成するとともに、前記転送パケットの前方にある第１転送電極に対する電圧印加、及びこの電圧印加後に前記転送パケットの後端上の第２転送電極に対する電圧印加の停止をそれぞれ交互に繰り返すことで、前記転送パケットを、前記第２転送電極下から前記第１転送電極下の間に形成された伸び状態、及び前記第２転送電極の１つ前方にある第３転送電極下から前記第１転送電極下の間に形成された縮み状態に交互に切り替えながら前記転送方向に沿って移動させる駆動パルス印加手段と、撮影条件に応じて、前記伸び状態の時間及び前記縮み状態の時間が等しくなる通常転送モードと、前記伸び状態の時間が前記縮み状態の時間よりも長くなる特殊転送モードとの切り替えが行われるように、前記駆動パルス印加手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記制御手段は、ＩＳＯ感度の設定値が予め定められた感度閾値未満である時は、前記駆動パルス印加手段を前記通常転送モードで動作させるとともに、前記ＩＳＯ感度の設定値が前記感度閾値以上である時は、前記駆動パルス印加手段を前記特殊転送モードで動作させることが好ましい。
【０００９】
前記固体撮像素子の露光量を測定する露光量測定手段と、前記固体撮像素子の温度を測定する温度測定手段とを備え、前記制御手段は、前記露光量測定手段により得られた露光量が予め定めた露光量閾値未満となり、且つ前記温度測定手段により得られた温度が予め定めた温度閾値未満となる場合には、前記駆動パルス印加手段を前記特殊転送モードで動作させるとともに、当該露光量が前記露光量閾値以上及び／または当該温度が前記温度閾値以上となる場合には、前記駆動パルス印加手段を前記通常転送モードで動作させることが好ましい。
【００１０】
前記固体撮像素子は、信号電荷を発生して蓄積する有効画素領域と、前記有効画素領域に隣接して形成されたオプティカルブラック領域とを有するとともに、前記温度測定手段は、前記オプティカルブラック領域から出力される暗電流に基づき、前記固体撮像素子の温度を求めることが好ましい。
【００１１】
前記温度測定手段は、温度センサであることが好ましい。
【００１２】
前記撮影条件に関わらず、前記駆動パルス印加手段を前記通常転送モードで動作させるか否かを選択操作するための選択操作手段を備え、前記制御手段は、前記選択操作手段により前記通常転送モードでの動作が選択された場合には、前記駆動パルス印加手段を常に前記通常転送モードで動作させることが好ましい。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明の固体撮像素子の電荷転送方法は、光電変換素子と、前記光電変化素子により得られた信号電荷を転送するための電荷転送路と、前記電荷転送路上に前記信号電荷の転送方向に沿って複数配置された転送電極とを有する固体撮像素子の電荷転送方法において、前記転送電極の各々に駆動パルスを印加して、電圧印加された前記転送電極下の前記電荷転送路に前記信号電荷を蓄積する転送パケットを形成するとともに、前記転送パケットの前方にある第１転送電極に対する電圧印加、及びこの電圧印加後に前記転送パケットの後端上の第２転送電極に対する電圧印加の停止をそれぞれ交互に繰り返すことで、前記転送パケットを、前記第２転送電極下から前記第１転送電極下の間に形成された伸び状態、及び前記第２転送電極の１つ前方にある第３転送電極下から前記第１転送電極下の間に形成された縮み状態に交互に切り替えながら前記転送方向に沿って移動させるステップと、撮影条件に応じて、前記伸び状態の時間及び前記縮み状態の時間が等しくなる通常転送モードと、前記伸び状態の時間が前記縮み状態の時間よりも長くなる特殊転送モードとの切り替えが行われるように、前記駆動パルスを制御するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の撮影装置及び固体撮像素子の電荷転送方法は、撮影条件に応じて、電荷転送路を伸び縮みしながら移動する転送パケットの伸び状態の時間（オーバーラップ期間）を、縮み状態の時間よりも長くするようにしたので、上記特許文献１のように間引きを行うことなく、転送効率の劣化による画質の低下を防止することができる。その結果、高画質な撮影画像が得られる。更に、撮影画像のノイズ等が目立たない撮影条件時には、転送効率の向上よりもフレームレートの維持を優先することができる。その結果、フレームレートを不必要に低下させることなく、転送効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に示すように、デジタルカメラ（撮影装置）１０のＣＰＵ１１は、シャッタボタン１２や各種操作ボタンからなる操作部１３からの制御信号に基づき、メモリ１４から読み出した各種プログラムやデータを逐次実行することで、デジタルカメラ１０の各部を統括的に制御する。
【００１６】
シャッタボタン１２は、半押しと、この半押しからさらに押し込んだ全押しとの２段操作になっている。撮影モード下で、シャッタボタン１２を押圧操作していないときには、撮影範囲内の被写体像が表示部１６に連続的に表示される、いわゆるスルー画像の表示が行われる。
【００１７】
シャッタボタン１２が半押しとなると、被写体輝度を測定し、その被写体輝度に応じたシャッタ速度及び絞り値を決定するＡＥ処理と、被写体に撮影レンズ１８のピントを合致させるＡＦ処理とを含む準備処理が実行される。そして、シャッタボタン１２がさらに押し込まれて全押しとなると、ＡＥ処理で決定されたシャッタ速度及び絞り値を用いて撮影が実行される。
【００１８】
撮影レンズ１８の後方には、本発明の固体撮像素子に相当するＣＣＤ型イメージセンサ（以下、単にＣＣＤという）１９が配設されており、撮影レンズ１８を透過した被写体光がＣＣＤ１９の受光面に入射する。撮影レンズ１８には、ピントを調節するためのフォーカス機構２０、ＣＣＤ１９への入射光量を調節するための絞り機構２１が組み込まれている。
【００１９】
フォーカス機構２０は、ＣＣＤ１９の受光面に被写体光を結像するフォーカスレンズ２０ａの他に、フォーカスレンズ２０ａを移動させるモータやモータドライバ等で構成されており、フォーカスレンズ２０ａを撮影レンズ１８の光軸方向に移動させることにより、最短撮影距離と無限遠との間の撮影距離範囲内の被写体に対してピントを合致させる。絞り機構２１は、撮影レンズ１８の光軸上に絞り開口を形成する絞り羽根２１ａやこれを駆動するアクチュエータ等から構成され、絞り羽根２１ａの開口径を増減することにより、ＣＣＤ１９に入射する光量を調節する。
【００２０】
ＣＣＤ１９の受光面には、多数の光電変換素子２３（図２参照）が２次元状に配列されている。このＣＣＤ１９は、ＣＰＵ１１により制御されるタイミングジェネレータ（以下、ＴＧという：駆動パルス印加部）２４からの各種駆動信号により駆動され、各光電変換素子２３で被写体光をその光量に応じた電荷に変換して蓄積し、その蓄積した電荷を画素信号に変換して出力する。
【００２１】
また、ＣＣＤ１９は、電荷蓄積時間（露光時間）を調節する電子シャッタ機能を有している。この電子シャッタ機能は、ＴＧ２４から入力される電子シャッタパルスの入力によって、それまでに蓄積されている電荷（不要電荷）を掃き出して消去することにより、フレーム期間中の電荷蓄積時間（電子シャッタ速度）を調節する。電子シャッタ機能によるシャッタ速度と絞り機構２１による絞り値との組み合わせでＣＣＤ１９に対する露出値が決定される。
【００２２】
ＴＧ２４は、各種動作を所定のタイミングで行うための各種のパラメータがＣＰＵ１１によって設定され、ＣＣＤ１９を駆動するための駆動信号（駆動パルス）や各部を同期動作させるための同期信号等を発生する。ＴＧ２４に設定するパラメータにより、ＣＣＤ１９のシャッタ速度や、ＣＣＤ１９が電荷の蓄積、電荷の読出しを繰り返し行う際のフレームレートを変更することができる。
【００２３】
ＣＣＤ１９からの画素信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路２６に送られる。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路２６は、ＣＣＤ１９から出力された画素信号に対して、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）を施してノイズを抑制し、その後、信号量に応じてＩＳＯ感度を変える自動ゲイン補正（ＡＧＣ）を行う。また、操作部１３のＩＳＯ感度設定スイッチ２８でＩＳＯ感度が設定された場合には、ゲインをこの設定値に応じた値に変更する。
【００２４】
ＯＢクランプ回路２７は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路２６から出力される出力信号について、光電変換素子２３の１行ごとにＯＢクランプ処理を行う。Ａ／Ｄ変換器３０は、ＯＢクランプ回路２７によりＯＢクランプ処理が施された画素信号をデジタル形式の画像データに変換して出力する。
【００２５】
ＤＳＰ３１は、Ａ／Ｄ変換器３０から入力されたデジタル信号に対して、ガンマ補正処理、ホワイトバランス補正処理、Ｙ／Ｃ変換処理などの各種画像処理を施して、画像データを生成する。
【００２６】
ＡＦ検出部３２は、撮影レンズ１８のピント合せのために、ＤＳＰ３１からの画像データを用いて、撮影画面内に予め設定されているＡＥＡＦ検出領域から高周波成分を抽出し、その高周波成分を積算したＡＦ評価値をＣＰＵ１１に出力する。ＣＰＵ１１は、ＡＦ評価値に基づいてＡＥＡＦ検出領域内の被写体に撮影レンズ１８のピントを合致させるＡＦ処理を行う。
【００２７】
ＡＥ検出部３３は、ＣＣＤ１９からの画像信号に基づいて被写体の輝度を検出する輝度検出手段であり、ＤＳＰ３１からの画像データに基づいて、ＡＥＡＦ検出領域についての被写体輝度の検出を行う。検出した被写体輝度は、ＣＰＵ１１に送られる。ＣＰＵ１１は、被写体輝度に基づいて、ＣＣＤ１９のシャッタ速度（ＴＶ値）、及び絞り機構２１の絞り値（ＡＶ値）を決定する。
【００２８】
圧縮伸長処理回路３５は、ＤＳＰ３１で得られたＹ／Ｃデータに対して圧縮処理を施すとともに、メディアインターフェース３６を介して記録メディア３７から得られた圧縮画像データに対して伸長処理を施す。表示部１６は、液晶ディスプレイなどからなり、ＤＳＰ３１から出力されたＹ／Ｃデータに基づく画像を表示する。また、表示部１６は、記録メディア３７に記録された圧縮画像データを伸長処理して得た画像データに基づく画像の表示も行う。
【００２９】
図２に示すように、ＣＣＤ１９の撮像面には、２次元状に配置され、光を信号電荷に変換して蓄積する複数の光電変換素子２３と、光電変換素子２３の垂直列ごとに設けられ、信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直ＣＣＤ３９と、各垂直ＣＣＤ３９の出力端に共通に接続され、信号電荷を水平方向に転送させる水平ＣＣＤ４０と、水平ＣＣＤ４０の出力端に設けられ、水平ＣＣＤ４０から転送される信号電荷を電圧信号に変換して出力する出力部４１とが設けられている。
【００３０】
光電変換素子２３は、被写体光を光電変換して画像信号を生成する有効画素領域４３と、有効画素領域４３の領域の側方に隣接して設けられたオプティカルブラック領域（以下、単にＯＢ領域という）４４とにそれぞれ設けられている。ＯＢ領域４４は、被写体光が入射しないように遮光膜４５によって遮蔽されている。なお、ＯＢ領域４４は、有効画素領域４３の左右に設けられるが、簡略化のため、一方のみ図示している。
【００３１】
有効画素領域４３の各光電変換素子２３で受光され、光電変換により生成された信号電荷は、各光電変換素子２３の読み出しゲート（図示せず）を介して、垂直ＣＣＤ３９に読み出された後、列方向に転送されて水平ＣＣＤ４０に移送される。
【００３２】
垂直ＣＣＤ３９は、光電変換素子２３の列方向に延在し、信号電荷を列方向に転送する垂直転送路４６と、この垂直転送路４６の上方にその転送方向に繰り返して配列された４相の垂直転送電極４７ａ〜４７ｄ（図３及び図４参照）とから構成される。各垂直転送電極４７ａ〜４７ｄは、それぞれ行方向に電気的に接続されている。垂直転送路４６は、各垂直転送電極４７ａ〜４７ｄによって、信号電荷が蓄積され、転送される領域が区分される。これら垂直転送電極４７ａ〜４７ｄに対して、ＴＧ２４から４相の垂直駆動パルス（φＶ１〜φＶ４）が印加されることにより、垂直転送路４６内で信号電荷が列方向に転送される。
【００３３】
第１相目の垂直転送電極４７ａ及び第３相目の垂直転送電極４７ｃは、前述の読み出しゲートの電極を兼ねている。第１相及び第３相の垂直駆動パルス（φＶ１、φＶ３）は、低レベル（以下「Ｌ」レベルという）、中間レベル（以下「Ｍ」レベルという）、高レベル（以下「Ｈ」レベルという）の３値を採る駆動電圧信号である。そして、Ｈレベルの垂直駆動パルスが、ＴＧ２４からの信号読み出しパルス（図示せず）に対応した読み出しゲートのドライブパルスとなる。また、第２相及び第４相の垂直駆動パルス（φＶ２、φＶ４）は、Ｌレベル、Ｍレベルの２値を採る駆動電圧信号である。各垂直駆動パルス（φＶ１〜φＶ４）の波形及び位相を適切に調整することで、周知の４相駆動で信号電荷の転送が行われる（図３参照）。
【００３４】
垂直ＣＣＤ３９は、ＯＢ領域４４にも設けられており、前述したように、光電変換素子２３からの信号電荷の読み出し・垂直転送が行われる。
【００３５】
水平ＣＣＤ４０は、水平転送路及び水平転送電極（いずれも図示せず）から構成される。水平転送電極には、ＴＧ２４から２相の水平駆動パルスが印加され、垂直ＣＣＤ３９から転送された１行分の信号電荷が出力部４１に転送される。
【００３６】
出力部４１は、フローティングディフュージョンアンプにより構成されており、水平ＣＣＤ４０から転送された信号電荷を電圧信号（画素信号）に変換して出力する。なお、出力部４１から出力される信号のうち、ＯＢ領域４４に対応する信号は暗電流信号となり、前述のＯＢクランプ回路２７におけるＯＢクランプ処理（黒基準レベルの算出、有効画素領域４３からの信号の補正）に用いられる。
【００３７】
図１に戻って、ＣＰＵ１１は、メモリ１４から読み出した各種プログラムやデータを実行することで、ＣＣＤ駆動制御部（制御手段）５０として機能する。ＣＣＤ駆動制御部５０は、ＴＧ２４を介して、ＣＣＤ１９の動作を制御する。更に、ＣＣＤ駆動制御部５０は、撮影条件、より具体的には、ＩＳＯ感度の設定値に応じて、信号電荷の垂直転送の転送モードの切り替えを行う。転送モードとしては、通常転送モードと、通常転送モード時よりもオーバーラップ期間（図３のｔ２、ｔ４及び図４のｔ２ａ、ｔ４ａ参照）を長くすることで、信号電荷の転送効率を向上させた画質優先転送モード（特殊転送モード）とが用意されている。
【００３８】
ＩＳＯ感度の設定値が高い場合には、ＡＧＣ回路２６のゲインが高く設定されてしまうため、垂直転送時に転送元に取り残された信号電荷に起因して発生するノイズも増幅されてしまう。その結果、撮影画像の画質が著しく低下してしまう。逆にＩＳＯ感度の設定値が低い場合には、ゲインが低く設定されるため、撮影画像のノイズも目立たない。
【００３９】
そこで、ＣＣＤ駆動制御部５０は、ＩＳＯ感度の設定値が予め定めた閾値Ａ（例えば１６００：感度閾値）以上である場合には、ＣＣＤ１９を画質優先転送モードで駆動して、オーバーラップ期間を長くすることで、転送効率を向上させて撮影画像の画質を改善する。
【００４０】
逆に、ＣＣＤ駆動制御部５０は、ＩＳＯ感度の設定値が予め定めた閾値Ａ未満である場合には、転送効率の劣化による撮影画像の画質への影響は小さいので、ＣＣＤ１９を通常転送モードで駆動して、フレームレートの維持を優先する。
【００４１】
また、ＣＣＤ駆動制御部５０は、操作部１３の転送モード固定スイッチ（選択操作手段）５２がＯＮされている時は、ＩＳＯ感度の設定値に関わらず、ＣＣＤ１９を通常動作モードで駆動する。これにより、動画撮影時や連写撮影時など高いフレームレートで撮影を行う必要がある場合には、転送モード固定スイッチ５２をＯＮすることで、高フレームレートを維持することができる。そして、単写撮影時には、転送モード固定スイッチ５２をＯＦＦすることで、ＩＳＯ感度の設定値に応じて転送モードの切り替えが実行される。
【００４２】
次に、図３及び図４を用いて、通常転送モード及び画質優先転送モード時における信号電荷の転送方法（各垂直転送電極４７ａ〜４７ｄの駆動方法）について詳しく説明を行う。図３（Ａ）に示すように、通常転送モード時には、下記（１）〜（３）が順番に且つ繰り返し実行されるような波形・位相の垂直駆動パルス（φＶ１〜φＶ４）がそれぞれ垂直転送電極４７ａ〜４７ｄに印加される。これにより、各垂直転送電極４７ａ〜４７ｄが４相駆動される。なお、図面の煩雑化を防止するため、第１相・第３相の垂直駆動パルス（φＶ１，φＶ３）では信号読み出しパルス（Ｈレベル）の図示を省略している。
（１）：互いに隣接する２個の垂直転送電極に対する電圧（Ｍレベル）印加。
（２）：（１）の垂直転送電極に、更にその転送方向前方にある１個の垂直転送電極を加えた３個の転送電極に対する電圧印加。
（３）：（２）の各垂直転送電極のうち、最も転送方向後方側にある垂直転送電極に対する電圧印加停止。
【００４３】
各垂直転送電極４７ａ〜４７ｄの４相駆動時には、連続する期間ｔ１〜ｔ４において、期間ｔ１には、第１相・第２相の垂直転送電極４７ａ，４７ｂに対する電圧印加が実行され、期間ｔ２には、第１相〜第３相の垂直転送電極４７ａ，４７ｂ，４７ｃに対する電圧印加が実行され、期間ｔ３には、第２相・第３相の垂直転送電極４７ｂ，４７ｃに対する電圧印加が実行され、期間ｔ４には、第２〜第４相の垂直転送電極４７ｂ，４７ｃ，４７ｄに対する電圧印加が実行される。なお、図示は省略するが、期間ｔ４後には、第３相・第４相、第３相〜第１相、第４相・第１相、第４相〜第２相、・・・の順で垂直転送電極に電圧が印加される。
【００４４】
図３（Ｂ）に示すように、各垂直転送電極４７ａ〜４７ｄにそれぞれ電圧（Ｍレベル）が印加されると、その下方の垂直転送路４６に、電極下方領域に存在する信号電荷を蓄積する転送パケット（ポテンシャル井戸）５４が形成される。上記のように各垂直転送電極４７ａ〜４７ｄが４相駆動された場合に、転送パケット５４は、期間ｔ１では垂直転送電極４７ａ下から垂直転送電極４７ｂ下の間に形成され、期間ｔ２では垂直転送電極４７ａ下から垂直転送電極４７ｃ下の間に形成され、期間ｔ３では垂直転送電極４７ｂ下から垂直転送電極４７ｃ下の間に形成され、期間ｔ４では垂直転送電極４７ｂ下から垂直転送電極４７ｄ下の間に形成される。
【００４５】
このように転送パケット５４は、垂直転送電極の２個分の領域に相当する縮み状態（期間ｔ１，ｔ３）と、垂直転送電極の３個分の領域に相当する伸び状態（期間ｔ２，ｔ４）とに交互に切り替わりながら、電荷転送方向に沿って移動する。これにより、信号電荷が電荷転送方向に転送される。伸び状態の転送パケット５４は、その前後の期間における縮み状態の転送パケット５４とオーバーラップしている。従って、期間ｔ２，ｔ４がオーバーラップ期間になる。
【００４６】
通常転送モードでは、期間ｔ１，ｔ３と、オーバーラップ期間ｔ２，ｔ４とが等しくなるように、垂直駆動パルス（φＶ１〜φＶ４）の波形・位相が調整される。
【００４７】
図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、画質優先転送モードでは、オーバーラップ期間ｔ２ａ，ｔ４ａが通常転送モード時のオーバーラップ期間ｔ２，ｔ４よりも長くなるように、垂直駆動パルス（φＶ１〜φＶ４）の波形・位相が調整される。従って、画質優先転送モードでは、オーバーラップ期間が延びた以外は、通常転送モード時と同様にして、転送パケット５４の移動（信号電荷の転送）が行われる。
【００４８】
このように、オーバーラップ期間を延ばすことにより、通常転送モード時よりもフレームレートが低下するものの、逆に信号電荷の転送効率を向上させることができる。オーバーラップ期間ｔ２ａ，ｔ４ａは、転送効率の向上（撮影画像の画質向上）と、動画撮影等に影響を及ぼさない最低限のフレームレートの確保とが両立するように、実験或いはシミュレーション等で決定される。
【００４９】
また、画質優先転送モードでは、オーバーラップ期間ｔ２ａ，ｔ４ａが通常転送モードよりも延びる一方で、オーバーラップ期間ｔ２ａ，ｔ４ａ以外の期間ｔ１，ｔ３については、通常転送モードにおける期間と等しくなる。このように、画質優先転送モードは、全期間を一律に延ばすのではなく、オーバーラップ期間だけを延ばしているので、フレームレートの大幅な低下は防止される。
【００５０】
次に、図５に示すフローチャートを用いて、上記構成のデジタルカメラ１０の作用について説明を行う。ユーザは、デジタルカメラ１０の電源をＯＮし、カメラの動作モードを撮影モードに切り替えた後、動画撮影や連写撮影等を行う場合には転送モード固定スイッチ５２をＯＮし、単写撮影を行う場合には転送モード固定スイッチ５２をＯＦＦする。次いで、ユーザは、ＩＳＯ感度の設定値の変更を行う場合には、ＩＳＯ感度設定スイッチ２８を操作して、ＩＳＯ感度の設定値を所望の値に設定する。
【００５１】
ＣＣＤ駆動制御部５０は、転送モード固定スイッチ５２がＯＮされている場合には、ＣＣＤ１９の転送モードとして通常転送モードを選択する。また、ＣＣＤ駆動制御部５０は、転送モード固定スイッチ５２がＯＦＦされている場合には、ＩＳＯ感度の設定値をチェックする。そして、ＣＣＤ駆動制御部５０は、ＩＳＯ感度の設定値が閾値Ａ未満である場合には通常転送モードを選択するとともに、ＩＳＯ感度の設定値が閾値Ａ以上である場合には画質優先転送モードを選択する。
【００５２】
ＣＣＤ駆動制御部５０は、ＴＧ２４を制御して、選択した転送モードでＣＣＤ１９を駆動する。これにより、ＴＧ２４から各垂直転送電極４７ａ〜４７ｄに対して、転送モードに応じた波形・位相を有する垂直駆動パルス（φＶ１〜φＶ４）がそれぞれ印加される。これにより、光電変換素子２３からの信号電荷の読み出し、垂直転送路４６における信号電荷の垂直転送（転送パケット５４の移動）が実行される。
【００５３】
画質優先転送モード実行時には、通常転送モード時よりもオーバーラップ期間（図２、図３参照）が長くなるので、フレームレートは低下するが、転送効率を向上させることができる。これにより、ＩＳＯ感度が高く設定されている場合における撮影画像のノイズを減らして、撮影画像の画質を改善することができる。逆にＩＳＯ感度の設定値が低く設定されている場合には、撮影画像のノイズも目立たないので、転送効率の向上よりもフレームレートの維持が優先される。
【００５４】
また、ＴＧ２４は、水平ＣＣＤ４０の水平転送電極に対して水平駆動パルスを印加し、垂直ＣＣＤ３９から転送された１行分の信号電荷を出力部４１に転送させる。出力部４１は、水平ＣＣＤ４０から転送された信号電荷を画素信号に変換して出力する。
【００５５】
ＣＣＤ１９からの画素信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路２６、ＯＢクランプ回路２７にて各種処理が施され、更にＡ／Ｄ変換器３０にてデジタルな画像データに変換された後、ＤＳＰ３１にて各種画像処理が施される。そして、表示部１６は、ＤＳＰ３１から出力されたＹ／Ｃデータに基づくスルー画像を表示する。
【００５６】
ユーザがシャッタボタン１２を半押した時に、前述したようにＡＥ・ＡＦ処理が実行され、更にシャッタボタン１２を全押した時に、ＡＥ処理で決定されたシャッタ速度及び絞り値を用いて撮影が実行される。撮影画像は、圧縮伸長処理回路３５にて圧縮処理が施された後、記録メディア３７に記録される。
【００５７】
以上のように本発明では、オーバーラップ期間を延ばすことで、特許文献１のように間引きを行うことなく、転送効率の劣化による画質の低下を防止することができる。更に、撮影画像のノイズが目立たない撮影条件時には、転送効率の向上よりもフレームレートの維持を優先することができる。これにより、撮影画像の画質低下防止と高フレームレート化を可能な限り両立させることができる。
【００５８】
次に、図６を用いて第２実施形態のデジタルカメラ６０について説明を行う。上記第１実施形態では、ＩＳＯ感度の設定値に応じて転送モードの切り替えを行う場合ついて説明を行ったが、第２実施形態では、ＣＣＤ１９の露光量及び温度に応じて転送モードの切り替えを行う。なお、デジタルカメラ６０は、第１実施形態のデジタルカメラ１０と基本的には同じ構成であるため、第１実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
【００５９】
デジタルカメラ６０のＣＰＵ６１は、メモリ１４から読み出した各種プログラムやデータを実行することで、露光量測定部（露光量測定手段）６２、温度推定部（温度測定手段）６３、及びＣＣＤ駆動制御部（制御手段）６４として機能する。
【００６０】
露光量測定部６２は、例えば、ＡＥ処理時に決定したＣＣＤ１９のシャッタ速度、及び絞り機構２１の絞り値に基づき、ＣＣＤ１９の露光量を算出する。この場合には、シャッタ速度と絞り値とＣＣＤ１９の露光量とを関連付けたＬＵＴ等を予め作成しておき、このＬＵＴを参照して、シャッタ速度及び絞り値からＣＣＤ１９の露光量を求めてもよい。
【００６１】
温度推定部６３は、ＣＣＤ１９のＯＢ領域４４からの暗電流に基づき、ＣＣＤ１９の温度を推定する。暗電流は、ＣＣＤ１９の温度が高くなるほど増加する傾向を有するので、この暗電流の大きさに基づいてＣＣＤ１９の温度を推定することができる。このため、メモリ１４には、暗電流の大きさとＣＣＤ１９の温度とを関連付けた温度推定用ＬＵＴ６６が格納されている。なお、ＬＵＴの代わりに演算式等を格納してもよい。そして、温度推定部６３は、例えばＯＢクランプ回路２７から暗電流の値を取得するとともに、温度推定用ＬＵＴ６６を参照して、ＣＣＤ１９の温度を推定する。
【００６２】
ＣＣＤ駆動制御部６４は、露光量測定部６２により得られたＣＣＤ１９の露光量、及び温度推定部６３により得られたＣＣＤ１９の温度に応じて、ＣＣＤ１９の転送モードの切り替えを行う。ＣＣＤ１９の露光量が低い場合には、垂直ＣＣＤ３９における信号電荷の転送量が減少するため（画像が暗くなるため）、転送時に取り残された信号電荷等に起因して発生するノイズが目立ち易くなる。逆に、ＣＣＤ１９の露光量が高い場合には、信号電荷の転送量が増加するため（画像が明るくなるため）、ノイズが目立ち難くなる。
【００６３】
また、垂直ＣＣＤ３９における信号電荷の移動度は、ＣＣＤ１９の温度に依存する。このため、ＣＣＤ１９の温度が低い場合には、垂直ＣＣＤ３９における信号電荷の移動度が減少するため、転送時に取り残される信号電荷の量が増えて、信号電荷の転送効率の劣化が目立ち易くなる。逆に、ＣＣＤ１９の温度が高い場合には、信号電荷の移動度が増加するため、転送時に取り残される信号電荷の量が少なくなり、信号電荷の転送効率の劣化が目立ち易くなる。
【００６４】
そこで、ＣＣＤ駆動制御部６４は、ＣＣＤ１９の露光量が予め定められた閾値Ｅ（露光量閾値）未満で、且つＣＣＤ１９の温度が予め定められた閾値Ｃ（温度閾値：例えば５℃）未満の時に、ＣＣＤ１９を画質優先転送モードで駆動して、転送効率を向上することで撮影画像のノイズの発生を抑える。逆にＣＣＤ駆動制御部６４は、ＣＣＤ１９の露光量が閾値Ｅ以上及び／または温度が閾値Ｃ以上の時は、上述したように、転送効率の劣化（ノイズの発生）が目立ち難くなるため、ＣＣＤ１９を通常転送モードで駆動して、フレームレートの維持を優先する。
【００６５】
次に、図７に示すフローチャートを用いてデジタルカメラ６０の作用について説明を行う。ユーザが、デジタルカメラ１０の電源をＯＮし、カメラの動作モードを撮影モードに切り替えると、上記第１実施形態で説明したように、表示部１６にスルー画像が表示される。次いで、ユーザがシャッタボタン１２を半押した時に、ＡＥ・ＡＦ処理が実行される。ＡＥ処理によりＣＣＤ１９のシャッタ速度、及び絞り機構２１の絞り値が決定する。
【００６６】
露光量測定部６２は、ＡＥ処理で決定されたシャッタ速度・絞り値に基づいて、ＣＣＤ１９の露光量を求める。また、温度推定部６３は、ＯＢクランプ回路２７からＯＢ領域４４の暗電流情報を取得した後、温度推定用ＬＵＴ６６を参照して、ＣＣＤ１９の温度を推定する。
【００６７】
ＣＣＤ駆動制御部６４は、転送モード固定スイッチ５２がＯＮされている場合には、ＣＣＤ１９の転送モードとして通常転送モードを選択する。また、ＣＣＤ駆動制御部６４は、転送モード固定スイッチ５２がＯＦＦされている場合には、露光量測定部６２及び温度推定部６３により得られたＣＣＤ１９の露光量・温度をチェックする。そして、ＣＣＤ駆動制御部６４は、ＣＣＤ１９の露光量が閾値Ｅ以上及び／または温度が閾値Ｃ以上の時は、通常転送モードを選択するとともに、ＣＣＤ１９の露光量が閾値Ｅ未満で、且つ温度が閾値Ｃ未満の時は、画質優先転送モードを選択する。
【００６８】
以下、上記第１実施形態で説明したように、ＣＣＤ駆動制御部６４は、ＴＧ２４を制御して、選択した転送モードでＣＣＤ１９を駆動する。これにより、ＣＣＤ１９の露光量及び温度が低い場合における撮影画像のノイズを減らして、撮影画像の画質を改善することができる。逆にＣＣＤ１９の露光量及び／または温度が高い場合には、撮影画像のノイズも目立たないので、転送効率の向上よりもフレームレートの維持が優先される。そして、ユーザがシャッタボタン１２を全押した時に、撮影画像が記録メディア３７に記録される。
【００６９】
以上のように本発明の第２実施形態についても、上記第１実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。
【００７０】
次に、図８及び図９を用いて、本発明の第３実施形態のデジタルカメラ７０について説明を行う。上記第２実施形態では、温度推定部６３がＯＢ領域４４の暗電流情報と温度推定用ＬＵＴ６６とを用いてＣＣＤ１９の温度の推定を行っているが、第３実施形態では、温度センサ７２を用いてＣＣＤ１９の温度を測定する。温度センサ７２は、ＣＣＤ１９の温度を測定可能であればその取付位置は特に限定されず、例えばＣＣＤ１９の背面に取り付けてもよい（図中では、図面の煩雑化を防止するため、両者を別体で図示している）。
【００７１】
ＣＣＤ駆動制御部６４は、温度センサ７２により得られた温度情報に基づき、ＣＣＤ１９の温度が閾値Ｃ以上か否かを判定する。なお、ＣＣＤ１９の露光量の測定、及びＣＣＤ１９の露光量・温度に応じたＣＣＤ１９の転送モードの切り替えについては、上述の第２実施形態と同じであるため、説明は省略する。また、デジタルカメラ７０の作用についても、温度センサ７２によりＣＣＤ１９の温度を取得する以外は上記第２実施形態と同じであり、上記第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００７２】
上記各実施形態では、ＣＣＤ１９のシャッタ速度を電子シャッタで調節するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、機械式のシャッタで調節してもよい。
【００７３】
上記各実施形態では、ＣＣＤ１９に４相の垂直駆動パルス（φＶ１〜φＶ４）を印加して所謂４相駆動を行う場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＣＣＤを３相駆動、６相駆動、８相駆動等する場合にも同様に本発明を適用することができる。また、上記各実施形態では、ＣＣＤ１９の光電変換素子２３が正方格子状に配列されている場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、ハニカム配列されている場合にも本発明を適用することができる。
【００７４】
上記第１実施形態ではＩＳＯ感度の設定値、上記第２及び第３実施形態ではＣＣＤの露光量・温度に応じて、ＣＣＤの転送モードの切り替えを行う場合を例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれらに限定されるものではなく、転送効率が悪化したり、撮影画像のノイズが目立ったりする各種撮影条件下で、転送モードを画質優先転送モードに切り替えるようにしてもよい。
【００７５】
上記各実施形態では、撮影装置としてデジタルカメラを例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、カメラ付携帯電話機等のＣＣＤを備える各種撮影装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】第１実施形態のデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】ＣＣＤの構成を示す概略平面図である。
【図３】通常転送モード時における垂直転送動作を説明するための説明図である。
【図４】画質優先転送モード時における垂直転送動作を説明するための説明図である。
【図５】第１実施形態のデジタルカメラにおけるＣＣＤの電荷転送方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】ＣＣＤの露光量・温度に応じてＣＣＤの転送モードを切り替える第２実施形態のデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態のデジタルカメラにおけるＣＣＤの電荷転送方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】第２実施形態とはＣＣＤの温度を取得する方法が異なる第３実施形態のデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図９】第３実施形態のデジタルカメラにおけるＣＣＤの電荷転送方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
１０，６０，７０  デジタルカメラ
１１，６１  ＣＰＵ
１９  ＣＣＤ型イメージセンサ
２３  光電変換素子
２８  ＩＳＯ感度設定スイッチ
３９  垂直ＣＣＤ
４３  有効画素領域
４４  オプティカルブラック領域
４６  垂直転送路
４７ａ〜４７ｂ  垂直転送電極
５０，６４  ＣＣＤ駆動制御部
５２  転送モード固定スイッチ
５４  転送パケット
６２  露光量測定部
６３  温度推定部
６６  温度推定用ＬＵＴ
φＶ１〜φＶ４  垂直駆動パルス
【図１】
2010114654.tif 000003
【図２】
2010114654.tif 000004
【図３】
2010114654.tif 000005
【図４】
2010114654.tif 000006
【図５】
2010114654.tif 000007
【図６】
2010114654.tif 000008
【図７】
2010114654.tif 000009
【図８】
2010114654.tif 000010
【図９】
2010114654.tif 000011