(57)【要約】【課題】  本発明は、簡単な構成で撮影条件によってＣＣＤの基板電圧の設定を切換可能で、その設定を撮影条件によってブルーミング抑制を優先するか横縞の抑制を優先するか選択可能な撮像装置を提供する。【解決手段】  本発明の撮像装置は、光学系と光学系駆動部とインターレース方式の撮像素子と画像処理部と自動露光制御部とを有している。更に、本発明の撮像装置は、静止画撮影時には被写体に応じた撮影条件により撮像素子の基板電圧を複数の値に切り換える基板電圧切換部（１３１）を有する。よって、簡単な構成で撮影条件によってＣＣＤの基板電圧の設定を切換可能で、その設定を撮影条件によってブルーミング抑制を優先するか横縞の抑制を優先するか選択可能な撮像装置を提供できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系と光学系駆動部とインターレース方式の撮像素子と画像処理部と自動露光制御部とを有する撮像装置において、
静止画撮影時には被写体に応じた撮影条件により撮像素子の基板電圧を複数の値に切り換える基板電圧切換部を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記基板電圧切換部は、被写体の輝度が撮像装置に設定されている所定の値より高輝度である場合、通常の静止画撮影時の基板電圧より低い値に切り換えるように制御する請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記基板電圧切換部は、システムＩＳＯ感度設定を通常の設定値より下げた場合、通常の静止画撮影時の基板電圧より低い値に切り換えるように制御する請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記基板電圧切換部は、射出瞳距離に応じて基板電圧を切り換えるように制御する請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に関し、詳細にはインターレース方式のＣＣＤを搭載したデジタルカメラにおいてブルーミングの影響を抑止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常のインターレース方式のＣＣＤを使用したデジタルカメラの静止画撮影のシーケンスにおいて、露光開始前からフレーム転送終了時迄の期間は、ＣＣＤの基板電圧を通常、つまり静止画撮影前のモニタリング駆動より下げることが一般的であり、従来よりこのシーケンスについていくつか提案されている。その一つとして特許文献１によれば、ＣＣＤの受光部であるフォトダイオードに高輝度の光が入射した場合には、光電変換により生じた信号電荷が時間経過とともにフォトダイオードと基板間に存在するポテンシャルの障壁を越えて基板側に排出されてしまう。このため、例えば静止画取り込み時に２フィールド転送を行うＣＣＤでは第１フィールドの信号に対して第２フィールドの信号が少なくなるという現象が発生し、具体例を挙げれば画面内のハイライト部に１ライン毎の輝度差による不自然な横縞が発生する。この現象の対策として、ＣＣＤの基板電圧を下げることでポテンシャル障壁を高くして電荷が基板側に排出されることを抑制している。
【特許文献１】特開平９−１６３２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１のようなＣＣＤの基板電圧を下げる手法にはブルーミングの弊害が伴うことがある。ブルーミングとはフォトダイオードにあふれた電荷が隣接する画素や垂直転送路に流れ込む現象であり、画像のハイライト部近隣もしくは垂直方向の画素が不自然に明るくなるものである。ブルーミングの対策には基板電圧を上げることでポテンシャル障壁を低くして電荷を基板側に逃すことによりフォトダイオードで電荷あふれかえるのを抑制している。しかし、ＣＣＤの基板電圧の設定により横縞の発生と、ブルーミングの相反する現象を考慮しながらＣＣＤの各駆動モードで適切な位置にＣＣＤの基板電圧を設定する必要がある。従来技術においては静止画取り込み時には基板電圧をモニタリング駆動時より下げて使用することが一般的であり、最適な設定電圧もそれぞれのＣＣＤで固有のものであった。
【０００４】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、簡単な構成で撮影条件によってＣＣＤの基板電圧の設定を切換可能で、その設定を撮影条件によってブルーミング抑制を優先するか横縞の抑制を優先するか選択可能な撮像装置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】
【０００５】
前記問題点を解決するために、本発明の撮像装置は、光学系と光学系駆動部とインターレース方式の撮像素子と画像処理部と自動露光制御部とを有している。更に、本発明の撮像装置は、静止画撮影時には被写体に応じた撮影条件により撮像素子の基板電圧を複数の値に切り換える基板電圧切換部を有することに特徴がある。よって、簡単な構成で撮影条件によってＣＣＤの基板電圧の設定を切換可能で、その設定を撮影条件によってブルーミング抑制を優先するか横縞の抑制を優先するか選択可能な撮像装置を提供できる。
【０００６】
また、基板電圧切換部は被写体の輝度が撮像装置に設定されている所定の値より高輝度である場合、通常の静止画撮影時の基板電圧より低い値に切り換えるように制御する。よって、高輝度の被写体の撮影においてＣＣＤの基板電圧を下げることで横縞の発生を抑制することができる。
【０００７】
更に、基板電圧切換部はシステムＩＳＯ感度設定を通常の設定値より下げた場合、通常の静止画撮影時の基板電圧より低い値に切り換えるように制御する。よって、高輝度被写体の撮影においてＣＣＤの基板電圧を下げることで横縞の発生を抑制することができる。
【０００８】
また、基板電圧切換部は射出瞳距離に応じて基板電圧を切り換えるように制御することにより、光学条件に起因するブルーミングの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の撮像装置は、静止画撮影時には被写体に応じた撮影条件により撮像素子のＣＣＤの基板電圧を複数の値に切り換えることにより、撮影条件によってブルーミング抑制を優先するか横縞の抑制を優先するか選択可能な撮像装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の一実施の形態例に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。同図に示す本発明の撮像装置１００において、バリア・絞り・シャッタユニット１０１は、被写体の光学画像を取り込む際の揺れを補正するバリアングルプリズムと絞りを行う絞り光学系とメカシャッタを有している。レンズユニット１０２は、被写体の光学画像を取り込むズームレンズ及びフォーカスレンズ等を含む。モータドライバ１０３は、図示していないリモコン受光部からの入力、そして後述する操作系スイッチ１２１の操作入力に基づく、後述するサブＣＰＵ１２５からの駆動指令によりモータ１３２〜１３４の駆動を制御する。ＣＣＤ１０４は、光学画像を光電変換するための固体撮像素子である。タイミングジェネレータ１０５はＣＣＤ１０４及び後述するＣＤＳ・Ａ／Ｄ１０６の駆動タイミング信号を発生する。ＣＤＳ・Ａ／Ｄ１０６は、画像ノイズ除去用相関二重サンプリングを行うＣＤＳ１０７と、利得調整を行うＡＧＣ１０８と、デジタル信号変換を行うＡ／Ｄ変換器１０９を含んで構成されている。画像処理部１１０は、ＣＣＤ１０４よりＣＤＳ・Ａ／Ｄ１０６の出力データにホワイトバランス設定やガンマ設定を行う入力処理部１１１と、ＶＤ信号、ＨＤ信号を供給したり、フィルタリング処理により輝度データ・色差データへの変換を行う画処理部１１２と、装置各部の動作を制御する制御部１１３と、ＡＥ(Auto Exposure：自動露出)評価値を取得するＡＥ評価値取得部１１４とを含んで構成されている。ビデオジャック１１５は、ＴＶなどの外部表示機器と接続するためのジャックである。画像表示部１１６は、撮影した画像やメニューを表示するモニタである。音声回路１１８は、マイク１１７と、マイク１１７より記録された音声信号をスピーカ１１９から出力できる信号に変換し、変換された音声信号を増幅し、スピーカを駆動するためのオーディオＡＭＰや音声信号を出力するスピーカ１１９とを含んで構成されている。画像データバッファメモリ１２０は、画像データに各種処理を施す際画像データを一時的に保存するメモリである。操作系スイッチ１２１は、各種操作ボタン等を有している。プログラム用メモリ１２２には、制御部１１３及び後述するサブＣＰＵ１２５にて解読可能なコードで記述された、制御プログラムや制御するためのパラメータが格納されている。通信系１２３は、Bluetoothなどの通信形態の対応機器へ接続やイーサネット（登録商標）への接続を行う。画像データ記録部１２４は、メモリカード等も含み、撮影された画像データを記録する。サブＣＰＵ１２５は、ＲＯＭ・ＲＡＭをワンチップに内蔵したＣＰＵであり、操作系スイッチ１２１等の出力信号を操作者の操作情報として、画像処理部１１０に出力したり、画像処理部１１０より出力されるカメラの状態を、モータドライバ１０３、ストロボユニット１２６、後述する基板電圧切換部１３１に出力する。ストロボユニット１２６は、ストロボ充電状態を表すためのＬＥＤを有している。電源部１２７は、ＤＣジャック１２８を介しての商用電源及びバッテリ１２９からの電力を装置へ供給する。画像処理部１１０は、アドレス／データバス１３０を介して、画像データバッファメモリ１２０、プログラム用メモリ１２２、通信系１２３、画像データ記録部１２４及びサブＣＰＵ１２５とのデータのやり取りを行う。基板電圧切換部１３１は、撮影条件によってＣＣＤ１０４の基板電圧設定の切換を行う。
【００１１】
次に、図１に示す本実施の形態例の撮像装置においてＡＥ制御における高輝度限界について説明する。
はじめに、撮像装置にはレンズの明るさを表すＦ値、システムＩＳＯ感度、最速シャッタ秒時で決定されるＡＥ制御可能な上限が存在する。一般的に、高輝度限界はＬｖ１６以上であることが望ましいといわれているが、このような目標値を達成するためには、ＣＣＤ感度・ＡＧＣ(Auto Gain Control)設定値・γ曲線などから決められるシステムＩＳＯ感度を通常より下げることでＡＥ制御の高輝度限界の上限値を高くすることが可能である。具体例としては前述のようにシステムＩＳＯ感度設定を通常より下げて高輝度限界を高く設定し、図１のＣＣＤ１０４の飽和信号量付近で使用する条件を想定したものである。ＣＣＤ１０４の飽和信号量付近で使用するということは、最終的に得られる画像としては横縞の影響を強く受けやすいことを意味し、このような条件下では、図１の基板電圧切換部１３１により横縞対策を優先すべくＣＣＤ１０４の基板電圧の設定を下げる。
【００１２】
ここで、図２は従来の基板電圧切換部の回路構成を示す回路図であり、図３は図１の基板電圧切換部の回路構成を示す回路図である。図２に示す従来の基板電圧切換部２００は、トランジスタ２０１と抵抗２０２の１セットで構成されており、トランジスタ２０１をオンすることでＣＣＤ１０４の基板電圧を下げている。具体的にはモニタリング駆動時にはトランジスタ２０１をオフし、静止画撮影時にはトランジスタ２０１をオンしている。つまり、従来の基板電圧切換部２００における基板電圧の設定は、通常用と静止画取り込み用の２段階である。これに対して、図３に示す本実施の形態例の基板電圧切換部１３１ではトランジスタ１３１−１，１３１−２と抵抗１３１−３，１３１−４の２セットで構成され、異なる抵抗値Ｒ１とＲ２によって、それぞれ異なる基板電圧を設定可能としている。例えば抵抗値ＲはＲ＝Ｒ１＞Ｒ２で構成し、モニタリング時はトランジスタ１３１−１をオフ、トランジスタ１３１−２をオフに制御し、通常静止画撮影時はトランジスタ１３１−１をオン、トランジスタ１３１−２をオフ制御し、高輝度被写体撮影時はトランジスタ１３１−１をオフ、トランジスタ１３１−２をオン制御することができる。
【００１３】
また、Ｒ＝Ｒ１＜Ｒ２で構成し、モニタリング時はトランジスタ１３１−１をオフ、トランジスタ１３１−２をオフ制御し、通常静止画撮影時はトランジスタ１３１−１をオン、トランジスタ１３１−２をオフ制御し、光学系がブルーミングを発生しやすい条件下ではトランジスタ１３１−１をオフ、トランジスタ１３１−２をオン制御することができる。このように、本実施の形態例の基板電圧切換部１３１によれば、モニタリング用、通常静止画用、横縞対策静止画用の３段階となっており、より一層実際性を伴っている。なお、図３は本実施の形態例としてトランジスタでの回路構成を示したが、電子ボリューム（ＥＶＲ）で構成してもよい。また、基板電圧設定の切換をサブＣＰＵ１２５から制御しているが、図１の画像処理部１１０からの制御でも良い。
【００１４】
次に、図１のレンズユニット１０２のレンズとＣＣＤ１０４の光学的位置関係と、ＣＣＤ１０４の構造の微細化という２つの要因系により引き起こされるブルーミングの発生を抑制することについて説明する。
通常、レンズからＣＣＤに入射する光線の入射角はそれぞれの撮像装置によって特性が異なり、さらにある一つの撮像装置においても焦点距離によっても異なっているものである。前述の関係について大きく３種類に分類したものが図４である。図４に示すように、大きく分類して３種類、つまり射出瞳距離が正側、無限、負側の関係が存在する。図４の（ｂ）のように射出瞳距離が無限のときには光線はＣＣＤ１２５に垂直に入射するのに対して、図４の（ａ），（ｃ）のように射出瞳距離が正・負側のときにはＣＣＤ１２５のＣＣＤ面の周辺部ほど斜めに光が入射される。例えばズームレンズを搭載したある撮像装置において、広角側（Ｗｉｄｅ）の場合には図４の（ａ）に示す関係であり、望遠側（Ｔｅｌｅ）のときには図４の（ｂ）に示す関係であるとし、その撮像装置に使用するＣＣＤのフォトダイオード上のマイクロレンズレンズの配列が図４の（ｂ）のときに最適なＣＣＤ出力、つまり画面内が均一でシェーディングの少ないＣＣＤ出力を得るように設計されていると仮定すると、撮像装置の光学系が広角側のときには若干特性が落ちる。更に、近年、市場からの要求によるカメラの小型化に伴いＣＣＤもファインピッチ構造を余儀なくされているという実情があり、前述に例示した撮像装置において光学系が広角側のときには、画面左端もしくは右端のどちらかにおいて入射光がＣＣＤの垂直転送路に漏れ込み、ブルーミングを発生しやすくなる。そこで、本発明の撮像装置では、撮像装置の光学位置によって、上述したように基板電圧切換部１３１により基板電圧を通常より上げてブルーミングの発生を抑制することができる。
【００１５】
図５は図１のＣＣＤの構造を示す概略断面図である。同図において、ＣＣＤ１０４は、遮光膜３０１、チャネルストップ３０２、Ｐ−Ｗｅｌｌ層３０３、Ｎ−基板３０４、垂直転送電極３０５、マイクロレンズ３０６、カラーフィルタ３０７、垂直ＣＣＤ３０８、読み出しゲート３０９、フォトダイオード３１０を有している。
【００１６】
図６はＣＣＤのポテンシャルを示す特性図である。同図に示すポテンシャルは、図５中の点線で示したａ点からｂ点までを横軸にして図示したものである。通常の静止画撮影時には基板電圧をＶ２に設定するのに対して、横縞を抑制するときはポテンシャルをＶ３（Ｖ３＜Ｖ２）に設定してＰ−Ｗｅｌｌ層３０３のポテンシャル障壁を高くし、ブルーミングを抑制するときはポテンシャルをＶ１（Ｖ１＞Ｖ２）に設定してＰ−Ｗｅｌｌ層３０３のポテンシャル障壁を低くする。これは電圧が大きいほどポテンシャルは低いからである。
【００１７】
なお、図５においてフォトダイオード３１０に対して、その真上にマイクロレンズ３０６を配置しているが正確にはＣＣＤによって配列は異なる。これは入射光をマイクレンズ３０６で効率良くフォトダイオード３１０上に集光することを目的としており、例えば図４の（ａ）のように射出瞳距離が正側の状態で効率良く集光するためには、ＣＣＤ上の周辺部のフォトダイオードほどその上に配置されるマイクロレンズを光軸に対して外(周辺部)側にずらして配列し、図４の（ｃ）のように射出瞳距離が負側の状態で効率良く集光するためには、ＣＣＤ上の周辺部のフォトダイオードほどその上に配置されるマイクロレンズを光軸中心側にずらして配列する。よって、焦点距離の変化とともに射出瞳距離が大きく変化する光学系では光学条件によって、例えば最適でない位置関係のとき画面周辺部では集光性が落ち、画面左端もしくは右端においてフォトダイオードの中心から大きくはずれて遮光膜化を透過した光が図５の垂直ＣＣＤ３０８に漏れてブルーミングを引き起こす可能性がある。そこで、本発明の撮像装置では、高輝度被写体の撮影において上述したように基板電圧切換部１３１により本実施の形態例のＣＣＤの基板電圧を下げることで横縞の発生を抑制することができる。
【００１８】
なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態例に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来の基板電圧切換部の回路構成を示す回路図である。
【図３】図１の基板電圧切換部の回路構成を示す回路図である。
【図４】撮像装置における焦点距離の異なる３種類の入射光の様子を示す図である。
【図５】図１のＣＣＤの構造を示す概略断面図である。
【図６】図５のＣＣＤのポテンシャルを示す特性図である。
【符号の説明】
【００２０】
１００；撮像装置、１０４；ＣＣＤ、１３１；基板電圧切換部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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