(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直転送路に空パケットを注入し、該空パケットを垂直転送路の逆方向に転送することによって、光電変換部にて生成された電荷を垂直転送路から水平転送路へ転送して出力する撮像素子を駆動する撮像素子の駆動方法において、該方法は、
前記撮像素子から電荷を読み出して撮影準備を行なう準備工程と、
該準備工程の後、前記垂直転送路をピニング状態に保持するピニング工程と、該ピニング工程の所定の期間中に前記撮像素子へ露光させて、前記光電変換部に蓄積された電荷を前記垂直転送路および前記水平転送路に転送して読み出す読出工程とを有し、
前記ピニング工程は、露光開始を指示するレリーズ指示に応動して前記光電変換部への電荷蓄積を開始させる露光工程を含み、前記撮像素子の水平転送路を駆動する速度を前記準備工程および前記読出工程のときよりも低速度にて該水平転送路を駆動して、該水平転送路の不要電荷を掃き出すことを特徴とする撮像素子の駆動方法。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像素子の駆動方法において、前記露光工程は、外部から供給される指示に応じたレリーズ指示に同調して前記光電変換部への電荷蓄積を開始することを特徴とする撮像素子の駆動方法。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像素子の駆動方法において、前記撮像素子の外部から供給される指示は、被写体に照射されるストロボ光を含み、前記露光工程は、前記ストロボ光に応じたレリーズ指示に同調して前記光電変換部への電荷蓄積を開始することを特徴とする撮像素子の駆動方法。
【請求項４】
請求項１に記載の撮像素子の駆動方法において、前記ピニング工程は前記垂直転送路の電荷転送を停止することを特徴とする撮像素子の駆動方法。
【請求項５】
請求項１に記載の撮像素子の駆動方法において、前記ピニング工程の後、所定の期間は前記水平転送路の不要電荷を掃き出し、該掃出しの後、前記光電変換部に蓄積された電荷を読み出すことを特徴とする撮像素子の駆動方法。
【請求項６】
請求項１に記載の撮像素子の駆動方法において、前記準備工程は、前記撮像手段への露光により光電変換部に発生した電荷を読み出し、該読み出した電荷に応じた画素信号に基づいて、該光電変換部への入射光量を測光する測光工程を含み、
前記露光工程は、前記測光工程における測光結果に応じた電子シャッタ速度を規定するタイミングにて前記撮像手段への電荷蓄積を開始し、露光時間に応じた電荷を前記光電変換部に蓄積することを特徴とする撮像素子の駆動方法。
【請求項７】
垂直転送路に空パケットを注入し、該空パケットを垂直転送路の逆方向に転送することによって光電変換部にて生成された電荷を前記垂直転送路から水平転送路へ転送して、被写体に応じた画像信号を出力する撮像素子を駆動する撮像素子の駆動装置において、該装置は、
前記撮像素子を駆動するための基準となる基準信号を生成するクロック発生手段と、前記基準信号に基づき前記撮像素子の垂直転送路を駆動する垂直駆動手段と、前記基準信号に基づき前記撮像素子の水平転送路を駆動する水平駆動手段とを含む駆動手段と、
該駆動手段を制御する制御手段とを有し、該制御手段は、
前記撮像素子の不要電荷を掃き出すリセット期間の後、該撮像素子の垂直転送路をピニング状態に制御して該垂直転送路の電荷転送を停止させる第１の制御手段と、該ピニング状態のピニング期間は、前記水平転送路を通常の電荷転送速度よりも低速にて駆動するように前記駆動手段を制御する第２の制御手段と、前記ピニング期間の後、前記水平転送路を通常の電荷転送速度にて駆動するように前記駆動手段を制御する第３の制御手段とを有し、
前記駆動手段は、前記制御手段の制御に応じた基準信号に従って、前記撮像素子を駆動することを特徴とする撮像素子の駆動装置。
【請求項８】
請求項７に記載の撮像素子の駆動装置において、前記クロック発生手段は、前記第２の制御手段の制御に応じた第１の基準信号と、前記第３の制御手段の制御に応じた第２の基準信号とをそれぞれ発生し、
前記水平駆動手段は、前記ピニング期間には前記クロック発生手段からの第１基準信号を受けて、該第１の基準信号に応じた速度の駆動信号を前記撮像手段に供給して前記水平転送路を低速駆動することを特徴とする撮像素子の駆動装置。
【請求項９】
請求項７に記載の撮像素子の駆動装置において、前記制御手段は、外部から供給される指示に応じたレリーズ指示に同調して、前記光電変換部への電荷蓄積の開始を制御することを特徴とする撮像素子の駆動装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の撮像素子の駆動装置において、前記外部から供給される指示は、被写体に照射されるストロボ光を含むことを特徴とする撮像素子の駆動装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の撮像素子の駆動装置において、前記制御手段は、前記ピニング期間の後、所定の期間は前記水平転送路の不要電荷を掃き出し、該掃出しの後、前記光電変換部に蓄積された電荷を読み出す制御を行なうことを特徴とする撮像素子の駆動装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の撮像素子の駆動装置において、前記制御手段は、前記撮像素子への露光により光電変換部に発生した電荷を読み出し、該読み出した電荷に応じた画素信号に基づいて、該光電変換部への入射光量を測光する測光手段を含み、
前記制御手段は、前記測光手段の測光結果に応じた電子シャッタ速度を規定するタイミングにて前記撮像素子への電荷蓄積を開始し、露光時間に応じた電荷を前記光電変換部に蓄積させることを特徴とする撮像素子の駆動装置。
【請求項１３】
請求項７に記載の撮像素子の駆動装置において、該装置は、該装置の各部に電源を供給する電源手段を有し、該電源手段は前記電源を発生する電池を収容し、該電池から得られる電源を前記撮像素子および前記駆動手段に供給することを特徴とする撮像素子の駆動装置。
【請求項１４】
請求項７ないし１３のいずれかに記載の撮像素子の駆動装置を有したディジタルスチルカメラにおいて、該カメラは、
前記撮像素子へ前記被写体像を結像させる撮像ユニットと、
前記撮像素子から出力された画像信号を処理する信号処理手段と、
該信号処理手段にて処理された画像信号を所定の情報記録媒体に記録する記録手段と、
前記レリーズ指示を前記制御手段に通知する指示入力手段とを有したことを特徴とするディジタルスチルカメラ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のディジタルスチルカメラにおいて、前記指示入力手段は、被写体に照射されるストロボ光に応じたレリーズ指示を前記制御手段に通知することを特徴とするディジタルスチルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体を撮像しこの被写体像に応じた画像信号を出力する撮像素子の駆動方法およびその駆動装置ならびにディジタルスチルカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自然画などの被写体を撮像し、この被写体像を表わす画像信号を半導体メモリに記録するディジタルスチルカメラが知られている。
【０００３】
このようなスチルカメラは、動画像を撮影してその動画像を表わす映像信号を磁気テープに記録するムービー用に開発された固体撮像素子およびその駆動回路を搭載し、任意に発生する撮影タイミングにて撮影（露光）を開始するために、所定の周期のクロックパルスに合わせて、測光、測距および撮影（露光）などの処理を行なっていた。たとえば、撮像素子を駆動する水平転送パルスは、撮影待機中に14.318MHz の周波数にて常時撮像素子に供給され、光電変換された電荷の読み出しなどの動作がおこなわれていた。
【０００４】
このような状況のもと、ディジタルスチルカメラ専用の固体撮像素子が開発され、たとえば、テレビジョン学会技術報告 ITE Technical Report Vol.18,No.54,pp.13〜18,IPU'94-55(Oct.1994)には、空パケット転送(Vacancy Transfer)を行なう駆動方式にて駆動される2/3 インチ130 万画素全画素読み出しVT-CCDイメージセンサが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来のディジタルスチルカメラに登載された撮像素子を駆動する際、動画像を撮影するムービーと同様に、一定の動作周波数にて撮像素子を駆動していたので、たとえば、シャッタレリーズボタンの半押し状態にて測光および測距をしてからシャッタレリーズボタンを全押し状態にして撮影開始を行なうまでの撮影待機中に、むだな電力が撮像素子およびその駆動回路にて消費されてしまうという問題があった。
【０００６】
たとえばリモートコントローラなどの遠隔操作装置やストロボ光をトリガーとして撮影を行なう外部同期機能を使用して撮影する場合に、遠隔操作装置などからの撮影指示を待つ間撮影待機中の状態が長く続いてしまうのでこの問題が顕著に発生する。バッテリ等の電源から供給される電力をむだに消費することは、その電源容量の低下を早めてカメラの動作時間を短縮して撮影枚数を低下させ、撮影した画像情報をメモリカードや回転記録体などの情報記録媒体に記録する記録コマ数を低下させてしまう。これでは撮影チャンスを遺失しかねない。
【０００７】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、撮影待機中におけるむだな電力が消費されることを防止することのできる撮像素子の駆動方法およびその駆動装置ならびにディジタルスチルカメラを提供することを目的とする。
【０００８】
【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、垂直転送路に空パケットを注入し、この空パケットを垂直転送路の逆方向に転送することによって、光電変換部にて生成された電荷を垂直転送路から水平転送路へ転送して出力する撮像素子を駆動する撮像素子の駆動方法において、この方法は、撮像素子から電荷を読み出して撮影準備を行なう準備工程と、この準備工程の後、垂直転送路をピニング状態に保持するピニング工程と、このピニング工程の所定の期間中に撮像素子へ露光させて、光電変換部に蓄積された電荷を垂直転送路および水平転送路に転送して読み出す読出工程とを有し、ピニング工程は、露光開始を指示するレリーズ指示に応動して光電変換部への電荷蓄積を開始させる露光工程を含み、撮像素子の水平転送路を駆動する速度を準備工程および読出工程のときよりも低速度にて水平転送路を駆動して、この水平転送路の不要電荷を掃き出すことを特徴とする。
【０００９】
この場合、露光工程は、外部から供給される指示に応じたレリーズ指示に同調して光電変換部への電荷蓄積を開始するとよい。
【００１０】
また、撮像素子の外部から供給される指示は、被写体に照射されるストロボ光を含み、露光工程は、ストロボ光に応じたレリーズ指示に同調して光電変換部への電荷蓄積を開始するとよい。
【００１１】
また、ピニング工程は、垂直転送路の電荷転送を停止するとよい。
【００１２】
また、ピニング工程の後、所定の期間は水平転送路の不要電荷を掃き出し、この掃出しの後、光電変換部に蓄積された電荷を読み出すとよい。
【００１３】
また、準備工程は、撮像手段への露光により光電変換部に発生した電荷を読み出し、この読み出した電荷に応じた画素信号に基づいて、光電変換部への入射光量を測光する測光工程を含み、露光工程は、測光工程における測光結果に応じた電子シャッタ速度を規定するタイミングにて撮像手段への電荷蓄積を開始し、露光時間に応じた電荷を光電変換部に蓄積するとよい。
【００１４】
また、本発明は上述の課題を解決するために、垂直転送路に空パケットを注入し、この空パケットを垂直転送路の逆方向に転送することによって光電変換部にて生成された電荷を垂直転送路から水平転送路へ転送して、被写体に応じた画像信号を出力する撮像素子を駆動する撮像素子の駆動装置において、この装置は、撮像素子を駆動するための基準となる基準信号を生成するクロック発生手段と、基準信号に基づき撮像素子の垂直転送路を駆動する垂直駆動手段と、基準信号に基づき撮像素子の水平転送路を駆動する水平駆動手段とを含む駆動手段と、この駆動手段を制御する制御手段とを有し、この制御手段は、撮像素子の不要電荷を掃き出すリセット期間の後、この撮像素子の垂直転送路をピニング状態に制御して垂直転送路の電荷転送を停止させる第１の制御手段と、このピニング状態のピニング期間は、水平転送路を通常の電荷転送速度よりも低速にて駆動するように駆動手段を制御する第２の制御手段と、ピニング期間の後、水平転送路を通常の電荷転送速度にて駆動するように駆動手段を制御する第３の制御手段とを有し、駆動手段は、制御手段の制御に応じた基準信号に従って、撮像素子を駆動することを特徴とする。
【００１５】
この場合、クロック発生手段は、第２の制御手段の制御に応じた第１の基準信号と、第３の制御手段の制御に応じた第２の基準信号とをそれぞれ発生し、水平駆動手段は、ピニング期間にはクロック発生手段からの第１基準信号を受けて、この第１の基準信号に応じた速度の駆動信号を撮像手段に供給して水平転送路を低速駆動するとよい。
【００１６】
また、制御手段は、外部から供給される指示に応じたレリーズ指示に同調して、光電変換部への電荷蓄積の開始を制御するとよい。
【００１７】
この場合さらに、外部から供給される指示は、被写体に照射されるストロボ光を含むとよい。
【００１８】
また、制御手段は、ピニング期間の後、所定の期間は水平転送路の不要電荷を掃き出し、この掃出しの後、光電変換部に蓄積された電荷を読み出す制御を行なうとよい。
【００１９】
また、制御手段は、撮像素子への露光により光電変換部に発生した電荷を読み出し、この読み出した電荷に応じた画素信号に基づいて、この光電変換部への入射光量を測光する測光手段を含み、制御手段は、測光手段の測光結果に応じた電子シャッタ速度を規定するタイミングにて撮像素子への電荷蓄積を開始し、露光時間に応じた電荷を光電変換部に蓄積させるとよい。
【００２０】
また、この装置は、この装置の各部に電源を供給する電源手段を有し、この電源手段は電源を発生する電池を収容し、この電池から得られる電源を撮像素子および駆動手段に供給するとよい。
【００２１】
さらに本発明のディジタルスチルカメラは、上述の課題を解決するために、撮像素子へ被写体像を結像させる撮像ユニットと、撮像素子から出力された画像信号を処理する信号処理手段と、この信号処理手段にて処理された画像信号を所定の情報記録媒体に記録する記録手段と、レリーズ指示を制御手段に通知する指示入力手段とを有したことを特徴とする。
【００２２】
この場合、指示入力手段は、被写体に照射されるストロボ光に応じたレリーズ指示を制御手段に通知するとよい。
【００２３】
【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ディジタルスチルカメラの実施例を詳細に説明する。
【００２４】
図１を参照すると同図には、全画素読出し方式にて駆動される撮像素子を登載し、被写体側に照射されたストロボ光をトリガーとして光同調し、撮影を開始する外部同期機能を有したディジタルスチルカメラの一実施例が示されている。このディジタルスチルカメラ10は、撮影準備完了後から撮影開始までの撮影待機中には、撮像素子16を駆動する水平転送パルスを通常の駆動周波数よりも低い周波数にて撮像素子16に供給して、この撮影待機中のピニング期間には低消費電力モードにて撮影開始を待つように構成されたカメラである。
【００２５】
詳しくは、このカメラ10は、撮影レンズ12および絞り14を介して入射した被写体像であって撮像素子16の撮像面に結像した被写体像を、カラー画像を表わす画素信号に変換して出力する撮像ユニット18と、撮像ユニット18の出力100 に接続され、入力100 に現れる画素信号を所定の映像信号に変換および処理する信号処理回路20と、信号処理回路20の出力102 に接続され、入力102 に現れる映像信号を半導体メモリや回転磁気記録体などの情報記録媒体に記録する記録装置22とを有している。
【００２６】
撮像ユニット18は、後述の駆動回路24から入力104 および106 に供給される垂直および水平転送パルスなどの駆動信号によって駆動される撮像素子16を有し、後述の制御回路26から入力108 に入力される制御信号に応動して撮像レンズ12の焦点位置および絞り14の絞り量を調節し、その絞り量に応じた光量の被写体像を撮像素子16の撮像面に露光させる。
【００２７】
本実施例における撮像素子16は、フォトダイオードなどの光電変換素子と電荷結合デバイス(CCD) とを用いた２次元イメージセンサである。この撮像素子16は、行列上に配置された多数個のフォトダイオードと、フォトダイオードの各列にトランスファーゲートを介して結合した複数列の垂直電荷転送路と、それぞれの垂直転送路から転送された電荷をパラレルに受けて、これら電荷をシリアルに転送する水平電荷転送路とを有し、とくに水平電荷転送路から空パケットを注入して、この空パケットを垂直電荷転送路中を水平電荷転送路とは反対方向に空パケット転送(VT;Vacancy Transfer) するVT駆動により、垂直電荷転送路に存在する電荷を水平電荷転送路側へドミノ式に転送するVT-CCDである。このVT-CCDの詳細については、たとえば、前述のテレビジョン学会技術報告ITE Technical Report Vol.18,No.54,pp.13 〜18,IPU'94-55(Oct.1994)に記載された2/3 インチ130 万画素全画素読み出しVT-CCDイメージセンサを参照されたい。
【００２８】
このVT-CCDは、VT駆動方式にて駆動されるために、VT走査回路、垂直転送パルス制御回路および電荷読出しパルス印可回路を有し、VT-CCDは、本実施例における撮影待機中および露光期間には、VT-CCDの垂直電荷転送路を駆動回路24から供給される駆動信号に応じてピニング状態に保つように構成されている。このピニングは垂直電荷転送路のポテンシャルをピニング状態に保って（ピニングオン）垂直電荷転送路を停止または低速駆動する状態であり、本実施例では撮像素子16は、駆動回路24から供給される駆動信号を受けてピニング状態となり、このピニング期間にて撮像素子16は、垂直電荷転送路をピニング電位に保持して電荷転送動作を停止する。それとともに撮像素子16は、このピニング期間中に、駆動回路24から供給される駆動信号を受けて、水平電荷転送路を通常の転送周波数よりも低い、たとえば15.7KHz の周波数にて駆動し、1Hに１回の割合で水平電荷転送路中の不要電荷を排出する。そして、このピニング期間終了（ピニングオフ）後に、駆動回路24によるCGスタートで垂直電荷転送路の空パケット転送を行なって、フォトダイオードから垂直電荷転送路に転送された電荷をそれぞれ水平電荷転送路にドミノ転送する。このとき水平電荷転送路は、露光期間の終了に先だって駆動され、この水平電荷転送路にて生成された暗電流をたとえば4H期間程度の間排出した後、垂直電荷転送路からVT駆動方式にてドミノ転送された電荷をそれぞれ出力100 側に転送する。
【００２９】
また、この撮像素子16は、たとえば130 万画素の高画素密度タイプの単板または３板式の固体撮像素子が有利に使用され、たとえば単板の固体撮像素子のそれぞれの画素の表面には各色成分を分光するためのカラーフィルタが配設されている。撮像素子16は、カラーフィルタを透過して光電変換素子のフォトダイオードに到達した入射光量に応じた電荷を生成し、その入力に入力される垂直および水平電荷転送パルスなどの駆動信号に応じて、光電変換素子にて生成された電荷を画素ごとに読み出し、これらを画素信号として出力100 に出力する。撮像素子16の出力100 は撮像ユニット18の出力を構成し、この出力は信号処理回路20に接続されている。
【００３０】
信号処理回路20は、入力110 に入力されるタイミングパルスおよび入力112 に入力される制御信号に従って、入力100 に現われる画素信号をその出力先に応じた適切な信号形式に変換し、また、画素信号の表わす画像を補正するなどの信号処理を行なう回路である。詳しくは信号処理回路20は、撮像ユニット18から出力された画素信号を２次元相関サンプリングして増幅するサンプル＆ホールド回路と、サンプルホールドされた信号から各色成分R,G,B にて構成される３原色信号を生成する色分離を行なう色分離回路と、生成された３原色信号に対して、各色信号間の色成分のレベルを調整するホワイトバランス調整を行なう調整回路と、調整された３原色信号をガンマ補正する補正回路と、調整および補正された画素信号のレベルを所定の電位にクランプするクランプ回路と、クランプされた信号をたとえば10ビットのディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換回路と、ディジタル化された１コマ分の画像信号を蓄積するフレームメモリとを有している。
【００３１】
また、信号処理回路20は、その出力102 に接続された記録装置22に適した圧縮方式にて画像信号を圧縮符号化する符号化回路を有し、符号化回路は、フレームメモリから読み出した画像信号を圧縮符号化し、符号化された画像データを出力102 に出力する。輝度成分(Y) および色差成分(C) にて表わされた画像信号を符号化回路にて符号化する場合には、３原色信号(R,G,B) をYC形式に変換するYC処理回路を信号処理回路20に設けてもよい。符号化回路は、たとえば画像信号を圧縮する２次元DCT 符号化などの符号化方式によって、画像信号の状態に応じて生成した変換係数にハフマン符号を割り当てる。信号処理回路20は、符号化された画像信号を出力102 に出力し、この出力102 は記録装置22に接続されている。
【００３２】
さらに、信号処理回路20は、入力100 に入力した画素信号の各画素のレベルを表わす画素信号を出力114 に出力する機能を有している。この出力114 には検出回路28が接続され、検出回路28は、入力114 に入力した画素信号から自動露出および自動焦点調節をそれぞれ適切に行なうための特定の画素信号を抽出する。たとえば検出回路28は、入力116 に入力した画素信号が表わす画面の所定領域に対応する信号を抽出するウィンドウ機能を有し、このウインドウ機能によって抽出した特定の画素信号を出力116 に出力する。検出回路28の出力116 は制御回路26に接続されている。この信号処理回路20の出力114 は、たとえばビューファインダなどの画像表示装置に接続されてもよく、表示装置は画素信号に応じた画像を表示することができる。
【００３３】
信号処理回路20の出力102 に接続された記録装置22は、半導体メモリが搭載されたメモリカードや光磁気ディスク等の回転記録体を収容したパッケージなどの情報記録媒体を着脱可能に装着する記録装置である。本実施例では記録装置22は、SRAMやフラッシュ・メモリ（フラッシュEEPROM）などの半導体メモリを記憶媒体としたメモリカードを装着する。記録装置22は、信号処理回路20にて処理された画像信号を制御入力118 に入力される制御信号に応じて、そのメモリカードに適した記録フォーマットにて記録する。記録装置22の制御入力118 には、制御回路26が接続されている。
【００３４】
撮像ユニット18に接続された駆動回路24は、カメラ20の各部における動作の基準となるタイミングパルスなどの基準信号と、撮像素子16を駆動するための駆動信号とを生成する回路である。駆動回路24は、入力120 に入力された制御信号に従って、撮像素子16および信号処理回路20を駆動するための基準となるタイミングパルスを生成するクロック発生器30と、クロック発生器30にて生成されたタイミングパルスに基づき撮像素子16を駆動する垂直転送パルスを生成する垂直駆動回路32および水平転送パルスを生成する水平駆動回路34とを有している。
【００３５】
クロック発生器30は、カメラ10各部における動作のタイミングを規定するためのクロックを生成し、生成したクロックパルスなどの基準信号を制御回路26、信号処理回路20およびその他の回路に供給する基準信号発生回路である。
【００３６】
たとえばクロック発生器30は、生成したクロックパルスを制御回路26に供給するとともに、信号処理回路20にて必要となるサンプリングパルスやクランプパルスなどの基準信号を生成し、生成した基準信号を出力110 に出力する。
【００３７】
また、クロック発生器30は、撮像素子16を駆動するための垂直および水平転送パルスの元となるタイミングパルスをそれぞれ発生し、発生したタイミングパルスを出力122 および出力124 に出力して、これらをそれぞれ垂直駆動回路32および水平駆動回路34に供給する。
【００３８】
本実施例におけるクロック発生器30は、基本クロックを生成する水晶発振器を含む発振回路を有し、入力120 に入力される制御信号に応じたタイミングパルスを生成する。詳しくはクロック発生器30は、その入力120 に接続された制御回路26から供給される制御信号が測光モード、測距モードおよびリセット期間などの撮影準備期間を示す場合には、標準の第１のタイミングパルスを発生する。この第１のタイミングパルスは、たとえば14.318MHz の水平転送パルスを生成するための基準信号である。またクロック発生器30は、制御信号が撮影準備期間後の撮影待機期間を示す場合には、低消費電力モードに応じた第２のタイミングパルスを発生する。この第２のタイミングパルスは、本実施例では第１のタイミングパルスよりも低速のたとえば15.7KHz の水平転送パルスを生成するための基準信号である。具体的にはクロック発生器30は制御回路26からピニング信号が供給されると（ピニングオン）、第２のタイミングパルスを発生する。
【００３９】
垂直駆動回路32は、入力122 に供給されたタイミングパルスに基づき、撮像素子16の垂直電荷転送路における電荷を転送するための垂直転送パルスや1/60秒周期の垂直同期信号を生成する。また、水平駆動回路34は、水平電荷転送路における電荷を転送するための第１のタイミングパルスに応じた転送速度の第１の水平転送パルスと、第２のタイミングパルスに応じた転送速度の第２の水平転送パルスと、水平同期信号とを生成する。垂直および水平駆動回路32,34 は、これら生成した垂直転送パルスおよび垂直同期信号と、水平転送パルスおよび水平同期信号とを撮像素子16を駆動する駆動信号としてそれぞれ出力104 および出力106 に出力する。
【００４０】
また、駆動回路24は、制御回路26から通知されるピニング信号をその入力120 に受けて、撮像素子16の垂直電荷転送路をピニング状態に保つための駆動信号を生成し、生成した駆動信号を撮像素子16に供給する。この駆動信号は、垂直電荷転送路のゲート電圧に対し逆バイアスをかけて垂直電荷転送路に反転状態を生じさせるための駆動信号であり、これにより垂直電荷転送路のチャネルポテンシャルを一定状態に保ってピニング状態とする。
【００４１】
また駆動回路24は、制御回路26から通知されるリセット信号をその入力120 に受けて、撮像素子16の垂直および水平電荷転送路に残存する不要電荷を掃き出す駆動信号（垂直および水平転送パルス）を撮像素子16に供給する。
【００４２】
さらに駆動回路24は、撮像素子16にて生成された電荷を掃き出しおよび読出しするためのCCD 読出しパルス(FS)を生成し、生成した読出しパルスを撮像素子16に供給する。なお、駆動回路24は、ピニング期間にはこの読出しパルスを生成しないように構成されている。
【００４３】
また駆動回路24は、制御回路26から通知されるシャッタパルスをその入力120 に受けると、制御回路26にて指定された露光時間の間、撮像素子16のフォトダイオードに電荷を蓄積させる。
【００４４】
制御回路26は、カメラ10の各部を制御する中央処理回路である。具体的には制御回路26は、入力116 に入力された画素信号のレベル基づいて、適正な露出を判定し、撮像ユニット18における撮像素子16への露光量を制御するとともに、撮像素子16の電子シャッタ速度を決定し、その結果に応じて撮像ユニット18を制御する制御信号を生成する。また、制御回路26は、入力116 に入力した画素信号の表わす画像のコントラストに基づいて、このコントラストが最大となるように撮影レンズ12の位置を調節する制御信号を生成する。制御回路26は、生成した制御信号を出力118 に出力する。
【００４５】
また、制御回路26は、カメラ10の動作モードに応じて各部を制御する制御信号を生成する。詳細には、制御回路26には、接続線126 を介して操作部36および光同調ユニット38が接続され、制御回路26は、これら操作部36および光同調ユニット38から通知される指示信号に応じてカメラ10の動作を制御する。たとえば制御回路26は、入力126 にレリーズ信号が入力したことを検出すると、撮像素子16への露光開始を制御するためのシャッタパルスを出力120 に出力する。
【００４６】
操作部36は、操作者の操作状態に応じた指示信号を出力126 に出力する入力装置であり、半押しおよび前押し状態に応じたレリーズ信号を生成するシャッタレリーズ、電源ユニット40からの電源供給をオンまたはオフするための電源スイッチおよびカメラ10の動作モードを指定するためのモードスイッチなどの入力および選択スイッチにて構成される。また、操作部36は、カメラ10の動作に応じた表示を行なう表示器を有し、表示器はたとえば、操作者の操作に対する応答およびカメラ10の動作状態を表わす可視表示および可聴表示を行なう。
【００４７】
光同調ユニット38は、被写界に照射されたストロボ装置（図示せず）からのストロボ光を検出して、この光39をトリガーとしてレリーズ信号を生成する外部入力のための受光ユニットである。このレリーズ信号は、制御回路26にて外部同期モードの場合有効となり、制御回路26は、外部同期モードを設定している撮影待機中に、光同調ユニット38から通知されるレリーズ信号に応動して撮影を開始する。このユニット38は、カメラ10の被写体側を向く所定の位置に受光窓を設けその窓を通して入射した光39を検出するが、本発明はこれに限らず、ユニット38はたとえば光学ユニット18に備えられ、撮像レンズ12を透過して入射したストロボ光の反射を検出するように構成されてもよい。
【００４８】
また、光同調ユニット38は、たとえば、赤外線光などの無線信号の受信の有無に応じた信号を出力する受信部と、この受光部に対して赤外線光などの無線信号を照射する発信部とを有したものでもよく、この場合、発信部から受信部に対して照射された赤外線光が所望の被写体にて遮断された場合に、レリーズ信号を出力するように構成されてもよい。
【００４９】
また、光同調ユニット38は、カメラ10に対して遠隔操作を行なうためのリモコン装置から送出された電波または光などの無線信号を受信し、これをレリーズ信号として出力するように構成されてもよい。この場合、光同調ユニット38および（または）制御回路26は、その無線信号を解読することによって、遠隔操作に応じたカメラ10の動作モード等の指示を解読するように構成されてもよい。たとえば、所定間隔ごとまたは不定期間隔ごとに撮影を行なうモードがリモコン装置にて指定されると、制御回路26はその光同調ユニット38にて検出した指示に応じてインターバル撮影を開始する。これらの場合も当然、撮影待機期間中には、撮像素子26の水平電荷転送路が低速駆動されるように制御回路26にて制御され、駆動回路24にて撮像素子16が低速駆動される。
【００５０】
このように制御回路26は、操作部36および光同調ユニット38から通知されるレリーズ信号等の指示信号に応動して撮影制御を行ない、またカメラの動作モードを決定する。たとえば制御回路26は、モードスイッチが通常撮影モードに指定されているときは、シャッタレリーズの半押し（第１ストローク）状態に応じた指示信号を受けてカメラ10を測光モードおよび測距モードに設定し、その後シャッタレリーズの全押し（第２ストローク）状態に応じた指示信号を受けると撮影を開始する第１の撮影モードに移行する。
【００５１】
また、制御回路26は、モードスイッチが外部同期撮影の動作モードに指定されているときは、まず、撮像素子16を撮影可能な状態に準備しておき、次に光同調ユニット38からのレリーズ信号に応動して撮影を開始する第２の撮影モードに移行する。この場合、測光および測距モードへの設定は、動作モードの指定時に行なってもよく、それ以降、光同調ユニット38からの指示信号が制御回路26に通知されるまで、測光および測距を継続してよい。
【００５２】
制御回路26は、第１および第２のモードでは、前述したリセット信号、ピニング信号およびシャッタパルスなどの制御信号を出力120 に出力しこれら制御信号を駆動回路24に通知する。駆動回路24は、この制御信号を受けて、撮像素子16を駆動するためのタイミングパルスを生成する。
【００５３】
駆動回路24は、撮像素子16の不要電荷を排出するリセット期間を制御回路26から通知されたリセット信号により認識すると、撮像素子16における垂直電荷転送路の電荷を掃出すための転送パルスを生成する。また、駆動回路24は、リセット期間に続く撮影待機期間を制御回路26から通知されたピニング信号により認識すると、垂直電荷転送路をピニング状態に保つための駆動信号と、このピニング期間に水平電荷転送路における電荷を低速に掃き出す転送パルスとを生成する。
【００５４】
本実施例では、クロック発生器30は、水平電荷転送路の低速掃き出しのためのタイミングパルスを撮像素子16におけるピニング期間に生成し、水平駆動回路34に出力する。水平駆動回路34は、ピニング期間にこのタイミングパルスを受けて15.7KHz の水平転送パルスを撮像素子16に供給して撮像素子16を低速駆動する。このように本実施例は、ピニング期間では、駆動回路24のクロック発生器30および水平駆動回路34にて、撮像素子16における水平電荷転送路を低速のクロックパルスにて駆動することによって、駆動回路24および撮像素子16における電力消費を低減する低消費電力モードとなっている。したがって、とくに撮影を開始するまでの撮影待機期間が長い時間にわたるような撮影方法を操作者が行なっても、その期間は消費電力を削減している。これはたとえばシャッタレリーズを半押し状態にしたまま、シャッタチャンスをしばらくの間待つような撮影方法や、カメラ10を外部同期モードにして、ストロボ光の検出を長い間待って撮影を開始するような撮影方法をとった場合などにとくに有効である。
【００５５】
その結果、たとえばバッテリにて駆動されるカメラ10のバッテリの大容量化を計らなくても長時間にわたる撮影や、撮影コマ数および記録コマ数の増加を実現することができる。このことは、シャッタチャンスに強いカメラが構成されることをも意味し、またカメラが低消費電力化されることによってカメラを小型化することもできる。
【００５６】
また、駆動回路24は、撮像素子16への露光開始を、制御回路26から通知されたシャッタパルスにより認識すると、入射光に応じた電荷を撮像素子16のフォトダイオードに蓄積させる駆動信号を生成し、さらに、露光により生成された電荷を露光時間の完了の後に垂直および水平電荷転送路に転送させて、それら電荷に応じた画素信号をその出力100 から出力させる読出しパルス(FS)を生成する。
【００５７】
この場合、駆動回路24は、露光時間完了に先立って、制御回路26から通知されたピニング信号のオフに従ってピニング状態を解除し、さらに、その4H期間の後に、読出しパルスを出力する。駆動回路24は、この4H期間では、不要電荷を高速掃き出しするための転送パルスを生成して撮像素子16に供給する。
【００５８】
また、制御回路26は、とくに撮影待機期間において、各部に供給される電源を制御するための制御信号を生成し、生成した制御信号を出力128 に接続された電源ユニット40に供給する。カメラ10の各部にその出力が接続された電源ユニット40は、カメラ10にて必要となる電圧および電流の直流電源を出力するユニットである。電源ユニット40は、一次電池または二次電池などの電池を収容し、電源スイッチが投入されるとこれら電池から得られる電源電圧を安定化させて、カメラ10の各部に必要な電源を供給する。
【００５９】
また、電源ユニット40は、カメラ10の外部から電源を得るための入力端子を有し、この入力端子に印加される電源が商用電源（交流）である場合に、これを直流に変換する交流−直流変換器を有する。また、二次電池を電源ユニットに装着した場合に、その二次電池を充電および放電するための充電回路を電源ユニット40に備えてもよい。また、電源ユニット40は、入力128 に入力する制御信号にしたがって、とくに撮影待機期間中には、たとえば信号処理回路20と記録装置22とに供給する電源を制限することができる。
【００６０】
次に図２に示したタイミングチャートを参照してディジタルスチルカメラ10の動作を説明する。操作部36の電源スイッチが投入されると、電源ユニット40に収容された電池から制御回路26、撮像ユニット18、信号処理回路20、駆動回路24および検出回路28のそれぞれにて必要とされる電源が各部に供給される。
【００６１】
この動作状態において、シャッタレリーズの半押し状態が検出されると、もしくはモードスイッチが外部同期モードに設定されると、撮像素子18を動作させるための制御信号が制御回路26の出力120 に出力され、これを受けたクロック発生器30から水平電荷転送路を駆動するためのタイミングパルスと、水平電荷転送路を標準に駆動するための第１のタイミングパルスとが発生される。
【００６２】
これらタイミングパルスは、それぞれ垂直および水平駆動回路32,34 に入力されて、垂直電荷転送パルスが垂直駆動回路32にて生成され、また第１の水平電荷転送パルスが水平駆動回路34にて生成される。これら電荷転送パルスは、それぞれ撮像素子16に供給されて、フォトダイオードに結像した被写体像が光電変換され、生成された電荷は電荷転送パルスにより垂直電荷転送路および水平電荷転送路を転送されて、生成電荷に対応する画素信号が出力100 に読み出される。
【００６３】
このとき、とくに水平電荷転送路には14.318MHz の水平電荷転送パルスが供給されて、水平電荷転送路では、フォトダイオードにて生成された電荷が順方向に転送される。光学ユニット18から出力された画素信号は、信号処理回路20にて処理され、処理された画素信号は出力114 に出力される。
【００６４】
検出回路28の入力114 に入力した画素信号は、所定のウインドウ内のデータが抽出され、抽出されたデータは接続線116 を介して制御回路26に入力される。制御回路26にその抽出データが入力されると、このデータに基づいて光学ユニット18の絞り値および撮像レンズの焦点位置が調節されるとともに、撮像素子16における電子シャッタ速度が決定される。制御回路26は、決定した電子シャッタ速度に応じて撮像素子16への露光時間を制御する。
【００６５】
このようにして、測光および測距モードにて被写界の測光と測距動作とが完了すると、次の垂直同期信号VDに同期して撮影モードのリセット期間に移行する。制御回路26からリセット信号が出力されたリセット期間では、撮像素子16のフォトダイオードにおける光電変換が停止され、さらにそれぞれの垂直電荷転送路に残存する不要電荷が一垂直走査期間(1VD) 排出される。
【００６６】
リセット期間が終了すると、制御回路26からピニング信号が出力されてピニング期間に移行し、垂直電荷転送路の電荷転送が停止され垂直電荷転送路がピニング状態に制御される。さらにこのピニング期間では、第２のタイミングパルスがクロック発生器30から水平駆動回路34に供給され、これを受けた駆動回路34からは、15.7KHz の第２の水平転送パルスが出力され撮像素子16に供給される。
【００６７】
これにより、ピニング期間では、撮像素子16の水平電荷転送路が他の期間よりも低速の低消費電力モードにて駆動され、水平電荷転送路にて生成された不要電荷が、対応する周期ごとに順方向に低速度にて転送されて排出される。
【００６８】
この期間では制御回路26は、たとえば複数の垂直走査期間の間、操作部36または光同調ユニット38から通知されるレリーズ信号の入力待ち状態となり、撮像素子16の水平電荷転送路は、このピニング期間に継続して低消費電力モードにて駆動される。
【００６９】
このピニング期間におけるあるタイミングにて、操作者の操作状態に応じて操作部36からレリーズ信号が出力されるか、もしくは被写界に向けたストロボ光が直接または反射等により光同調ユニット38に到達し、光同調ユニット38からレリーズ信号が出力されると、制御回路26は、このレリーズ信号を検出して、次のCCD 読出しパルスまでがカメラ10の露光時間となるようなタイミングにて、シャッタパルスを出力120 に出力する。
【００７０】
露光開始の制御信号としてのシャッタパルスを駆動回路24のクロック発生器30が認識すると、制御回路26にて設定された露光期間の間、露光させる駆動信号がクロック発生器30にて生成され、撮像素子16に供給されるとともに、次に到来した垂直同期信号の出力タイミングに同期してピニング期間が終了する。
【００７１】
ピニング期間の終了後は、通常の読出しモードにて撮像素子16が駆動される。つまり本実施例では、ピニング期間終了後の4H期間は、水平転送路における不要電荷を次の読出しパルス(FS)までの間、高速に排出するための水平電荷転送パルスが撮像素子16に供給されて不要電荷が排出される。その後、CCD 読出しパルスが駆動回路24から撮像素子16に供給されると、撮像素子16のフォトダイオードにて発生した電荷が、垂直電荷転送路の空パケット転送によりドミノ式に水平電荷転送路に転送されて、画素ごとの画素信号として出力100 に出力される。
【００７２】
このようにして信号処理回路20に入力された画素信号は、相関２重サンプリングされ、色分離回路にて３原色信号に変換される。変換された３原色信号はさらにホワイトバランス補正およびガンマ補正処理が施され、補正された信号はアナログ・ディジタル変換回路にてディジタルの画像信号に変換される。この画像信号はフレームメモリに一旦蓄積され、さらに符号化回路にてその画像信号の表わす静止画像が圧縮符号化される。圧縮符号化された画像信号は記録装置16の入力102 に入力されて、メモリカードの記憶領域に所定の記録形式にて記録される。
【００７３】
このように本実施例では、ピニング期間と他の期間とでは、撮像素子16の駆動周波数を変更している。とくに、駆動周波数の高い水平電荷転送パルスをピニング期間では、他の期間よりも低速に変更して水平電荷転送路を駆動することによって、撮像素子および駆動回路にて消費される電力を低減する低消費電力モードを設定している。したがって、このピニング期間が、通常の撮影よりも長くなるような撮影を行なう場合などでも、このピニング期間にクロック発生器30、水平駆動回路34および撮像素子16にて消費される電力をそれぞれの動作周波数の比の分だけ低減することができ、この結果、たとえばバッテリ動作時の撮影枚数アップにつながる。
【００７４】
なお、本実施例のカメラ10は、レリーズ信号を制御回路26に出力する光同調ユニットを有しているが、本発明はこれに限らず、たとえば、所定の音に反応してレリーズ信号を制御回路26に出力する外部同期のための音声検出回路を有してもよい。この場合、たとえば、不特定タイミングにて発生する音の音圧レベルや周波数などの性質に応じてレリーズ信号を出力することができる。この場合もピニング期間中には、消費電力が低減されるので、いつ発生するかわからない音をトリガーとして撮影を行なう場合に有効である。
【００７５】
【発明の効果】
このように本発明によれば、ピニング工程では、露光開始を指示するレリーズ指示に応動して光電変換部への電荷蓄積を開始させる露光工程までの間に、撮像素子の水平転送路を駆動する速度を準備工程および読出工程のときよりも低速度にて駆動して水平転送路の不要電荷を掃き出すので、たとえば、このピニング工程の撮影待機中に、むだな電力が消費されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたディジタルスチルカメラの一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１に示したディジタルスチルカメラの動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
10  ディジタルスチルカメラ
18  撮像ユニット
20  信号処理回路
22  記録装置
24  駆動回路
26  制御回路
28  AE・AF 検出回路
30  クロック発生器
32  垂直駆動回路
34  水平駆動回路
36  操作部
38  光同調ユニット
40  電源ユニット
【図１】
0003686136.tif 000002
【図２】
0003686136.tif 000003