(57)【要約】【課題】  装置の複雑化及び高価格化を招くことなく、電池の容量が低下した条件下において、電池の容量低下を最小限に抑え安定した撮影が行える撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像装置本体の動作用電源としての電池の電圧を、電圧検知手段にて検知し、検知結果に基づいて撮像手段の垂直シフトレジスタに充満する不要電荷を掃き出すために駆動制御信号生成手段で形成される高速掃き出しパルスの周波数を、変動させることにより、消費電力を低減させることが行えるようになり、より効率的な省エネ対策を図った撮像装置の提供を可能にした。【選択図】        図３
2006174337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光像を光電変換して画像信号を生成する光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷を転送する垂直シフトレジスタ及び水平シフトレジスタと、を有する撮像手段と、
前記垂直シフトレジスタに充満する不要電荷を掃き出すための高速掃き出しパルスを生成する駆動制御信号生成手段と、
撮像装置本体の動作用電源としての電池の残留容量を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知した電池の残留容量に基づいて、前記駆動制御信号生成手段の生成する高速掃き出しパルスを制御する駆動信号制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記駆動信号制御手段は、
前記検知手段の検知した電池の残留容量が予め定めた閾値以上のときの高速掃き出しパルスの周波数をｆｎ、前記検知手段の検知した電池の残留容量が予め定めた閾値より少ないときの高速掃き出しパルスの周波数をｆ、とすると、下記の関係を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
ｆｎ＞ｆ
【請求項３】
前記検知手段は、電池電圧の検出を行い、
前記駆動信号制御手段は、
予め設定された電池の基準電圧と、前記検知手段で検出された前記電池の電圧とを比較した結果に基づいて前記駆動制御信号生成手段が生成する高速掃き出しパルスの周波数を変更させるように制御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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。特に、撮像素子の高速掃き出しを行う撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子カメラ、デジタルビデオカメラなどの撮像装置では、高性能化が進展するに伴い、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）に代表される撮像素子の性能も高解像度、高精細なものが求められる様になってきた。例えば、電子カメラが最初に商品化された頃の撮像素子は、ＶＧＡ（Ｖｉｄｅｏ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ａｒｒａｙ；画素数＝６４０×４８０画素）のものが主流だったが、最近では、ＳＸＧＡ（Ｓｕｐｅｒ  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ａｒｒａｙ；画素数＝１２８０×１０２４画素）や５００万画素クラスの撮像素子が普及するまでに至っている。
【０００３】
一方、高い画素密度の撮像素子は、駆動信号の周波数を高くして高速駆動に対応できる様にしているが、駆動信号を高速化させると、消費電力が大きくなる為に、比較的早く電池が消耗してしまい、撮影可能枚数や使用時間に大きく影響を及ぼすことになる。
【０００４】
この様に、撮像装置の高性能化に伴い、撮像素子の高画素化が加速しているが、一方では消費電力が増加することにより撮影可能枚数に大きく影響を及ぼしている。特に高画素化した撮像素子の駆動に際しては、ＣＣＤの垂直シフトレジスタに発生した不要電荷を一気に掃き出す為の、高速掃き出し期間においては非常に多くの電力を消費することより、省エネ対策の操作等によりその影響を軽減しなくてはならない。そして撮像装置の分野では効率よく省エネ対策を行う技術がこれまでも種々検討されてきた。
【０００５】
ここで一般的なＣＣＤの構成及び駆動方法について説明する。
【０００６】
撮像素子には、種々のタイプのものが知られているが、例えば縦型オーバーフロードレイン型ＣＣＤの構成を、図６を用いて説明する。図６はＣＣＤ６０の画素構成を示す模式図である。
【０００７】
ＣＣＤ６０は、水平方向及び垂直方向に二次元状に配列されていて被写体の光学像を画像信号に変換する光電変換部に該当するフォトダイオード６１を画素単位で配置している受光領域６２と、フォトダイオード６１に蓄積された電荷を図示しないトランスファーゲートを介して受け取った後に順次垂直方向に転送する垂直シフトレジスタ６３と、垂直シフトレジスタ６３より転送される電荷を水平方向へ順次転送する水平シフトレジスタ６４と、水平レジスタ６４の出力信号を増幅して出力する出力部６６とを備えている。
【０００８】
次に上述の様な構成のＣＣＤ６０を従来の手段によって駆動する方法を図７のタイミングチャートを用いて説明する。図７（ａ）ないし図７（ｊ）にはＣＣＤ６０を駆動する為の各種信号波形を示す。
【０００９】
ここで図７の（ａ）から図７（ｊ）にかけての各図を説明する。図７（ａ）はＣＣＤ６０の各種動作モードを示す。図７（ｂ）は垂直同期信号ＶＤ７１の信号波形を示す。図７（ｃ）ないし図７（ｆ）は垂直レジスタ転送パルスＶＴ１パルス７２、ＶＴ２パルス７３、ＶＴ３パルス７４、ＶＴ４パルス７５の信号波形を示す。さらに図７（ｃ）、及び図７（ｅ）においてＴＧ０、ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３はＶＴ１パルス７２、ＶＴ３パルス７４に重畳されて出力されるトランスファーゲートパルスの信号波形を示す。また図７（ｇ）はサブパルスＳＵＢ７６の信号波形を示す。図７（ｈ）はシャッタボタン操作により出力されるトリガ信号ＴＲＧ７７を示す。図７（ｉ）は機械式シャッタの開閉動作波形７８を示す。そして図７（ｊ）はＣＣＤ６０の出力信号７９を示す図である。
【００１０】
ＣＣＤ６０の駆動モードは図７（ａ）に示すように、撮影待機モード、及び撮影モードの２つの動作モードがある。最初に撮影待機モードでの駆動動作について説明する。
【００１１】
図７（ｂ）に示す垂直同期信号ＶＤ７１は、一の画像を表わす信号を得るための所定の単位期間を規定するパルス列（ここでは１フレームとして規定しておく）でなり、各パルスにより規定される期間をそれぞれＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４などとする。
【００１２】
又、図示しない機械式シャッタは、図７（ｉ）に示すように撮影待機時は常に開いていて、撮影時に、図７（ｈ）に示すシャッタボタン操作によるトリガ信号ＴＲＧ７７によりフォトダイオード６１に電荷の蓄積を行った後に、電荷の転送を行う際には閉じるようになっている。
【００１３】
撮影待機モード（Ｖ１フレーム）は、図７（ｇ）に示すサブパルスＳＵＢ７６の出力動作から開始する。サブパルスＳＵＢ７６は、この縦型オーバーフロードレイン型ＣＣＤ６０において、フォトダイオード６１に発生した電荷を縦抜き方向に排出するパルスであり、パルスが出力されている最中（ｔｓ１期間）は電荷の排出が行われるようになっていて、フォトダイオード６１中に電荷が蓄積されるのは、時間区間ｔｘ１に示す様なパルスが停止しているときである。そして、この電荷の蓄積時間ｔｘ１を制御することにより、実効的露光時間を制御するいわゆる素子シャッタ（電子シャッタ）を実現している。なお、フォトダイオード６１への電荷の蓄積時間は、図示しない測光手段により被写体像を測光した結果に基づいて決定されるようになっていて、Ｖ１フレームの期間をさらに細分化するこのサブパルスＳＵＢ７６により、この蓄積時間を計時している。
【００１４】
露光時間が終了すると、図７（ｃ）、及び図７（ｅ）に示すトランスファーゲートパルスＴＧ１が出力される。トランスファーゲートパルスＴＧ１は、露光期間ｔｘ１内にフォトダイオード６１に蓄積された電荷を垂直シフトレジスタ６３へ転送するタイミングを決めるパルスであり、垂直同期信号ＶＤ７１の期間Ｖ１を規定するパルスに同期して、出力されている。
【００１５】
フォトダイオード６１に蓄積された電荷が垂直シフトレジスタ６３へ転送されると、期間Ｖ２フレームにおいて、図７（ｃ）ないし図７（ｆ）に示す垂直シフトレジスタ転送パルスＶＴ１パルス７２、ＶＴ２パルス７３、ＶＴ３パルス７４、ＶＴ４パルス７５が出力される。垂直シフトレジスタ転送パルスＶＴ１パルス７２、ＶＴ２パルス７３、ＶＴ３パルス７４、ＶＴ４パルス７５は、垂直シフトレジスタ６３を駆動して電荷を水平シフトレジスタ６４側へ順次転送させるパルスである。
【００１６】
垂直シフトレジスタ転送パルスＶＴ１パルス７２、ＶＴ２パルス７３、ＶＴ３パルス７４、ＶＴ４パルス７５により、水平１ライン分の電荷が各垂直シフトレジスタ６３から水平シフトレジスタ６４に転送される毎に、図示しない水平シフトレジスタ転送パルスが出力される。電荷信号は、この水平シフトレジスタ転送パルスに応答して水平１ライン分に相当する電荷が水平方向に転送される。水平転送された電荷は、出力部６６を経て外部に出力される。
【００１７】
この様にして期間Ｖ１フレーム内の時間区間ｔｘ１において露光された１画面分に相当する電荷は、期間Ｖ２フレームにおいて図（ｊ）に示すＣＣＤ出力信号Ｖｓ１信号７９として出力される。この信号Ｖｓ１信号７９が、撮影待機モードによる露光結果としてＣＣＤ６０から出力される信号である。
【００１８】
次に撮影モードでの駆動動作について説明する。
【００１９】
例えば、期間Ｖ１フレームにおいて、図（ｈ）に示すように、シャッタボタンが押されトリガ信号ＴＲＧ７７が発せられると、期間Ｖ２フレームより撮影動作が開始する。
【００２０】
撮影モード（Ｖ２フレーム）は、上述した撮影待機モードの時と同様に、図（ｇ）に示すサブパルスＳＵＢ７６の出力動作から開始し、電荷の掃き出しが行われる（ｔｓ２期間）。電荷の掃き出しが終了すると、本露光が始まり、測光手段により設定された時間区間の最中（ｔｘ２）はフォトダイオード６１に電荷が蓄積される。つまり、この時間区間ｔｘ２が１つのフレーム画像の露光期間となる。そして露光期間（ｔｘ２）が終了すると、図（ｉ）に示すように光がＣＣＤ６０に到達しないように、機械式シャッタが閉じられる様になっている。
【００２１】
露光期間（ｔｘ２）が終了すると、フォトダイオード６１に蓄積された電荷の読み出し、及び転送が期間Ｖ３フレームにおいて行われるが、電荷の読み出しが行われる前に、機械式シャッタが開時に垂直シフトレジスタ６３に発生した不要電荷の高速掃き出し動作が図図７（ｃ）ないし図７（ｆ）に示すように時間区間ｔｃ１において行われる。機械式シャッタが開時には、スミアやブルーミングなどの影響により、垂直シフトレジスタ６３に不要電荷が発生し留まる場合がある。そして、フォトダイオード６１に蓄積された電荷信号を垂直シフトレジスタ６３に転送する前に垂直シフトレジスタ６３に留まっている不要電荷を掃き出しておかないと不要電荷が画像ノイズとして発生する。そのため、垂直シフトレジスタ６３に留まっている不要電荷を一気に掃き出すための高速掃きだし期間（ｔｃ１）が設けられている。
【００２２】
高速掃きだし動作は、垂直シフトレジスタ６３を高速に転送駆動することによって行われる。すなわち高速掃きだし期間（ｔｃ１）において、垂直シフトレジスタ６３を駆動する垂直シフトレジスタ転送パルスＶＴ１パルス７２、ＶＴ２パルス７３、ＶＴ３パルス７４、ＶＴ４パルス７５を通常転送時の周波数よりも高い周波数に設定し、一気に掃き出しを行う様にしている。
【００２３】
高速掃き出し期間（ｔｃ１）が終了すると、上述した撮影待機モードの時と同様に、図７（ｃ）、及び図７（ｅ）に示すトランスファーゲートパルスＴＧ２が出力され、露光期間ｔｘ２内にフォトダイオード６１に蓄積された電荷は垂直シフトレジスタ６３へ転送される。そして垂直シフトレジスタ６３、水平シフトレジスタ６４、および出力部６６を経て外部に出力される。
【００２４】
この様にして期間Ｖ２フレーム内の時間区間ｔｘ２において露光された１画面分に相当する電荷は、期間Ｖ３フレームにおいて図７（ｊ）に示すＣＣＤ出力信号Ｖｓ２信号７９として出力される。この信号Ｖｓ２信号７９が、撮影モードによる露光結果としてＣＣＤ６０から出力される信号である。
【００２５】
この様に、従来技術では、撮影モードにおいて、垂直シフトレジスタ６３に大量に充満する不要電荷を一気に掃き出すために、ＣＣＤ６０の大部分の領域を占める大負荷容量の垂直シフトレジスタ６３に高速の垂直シフトレジスタ転送パルスを印加して行うものである。しかも、掃き出すべき不要電荷が動作初期時においては大量であり、垂直シフトレジスタ６３の転送の取り扱い電荷量よりも多いことから、垂直シフトレジスタ６３をその転送段数分だけ転送駆動するのみでは不要電荷を全て掃き出すのは困難であるため、垂直シフトレジスタ６３をその転送段数分以上に転送駆動する必要がある。そして、垂直シフトレジスタ６３をその転送段数分以上に転送駆動するには、転送段数分だけ垂直転送する際に印加する垂直シフトレジスタ転送パルス数以上のパルス数を印加することになるため、消費電力の増大を招き、撮影枚数や使用時間に大きく影響を及ぼすことになる。したがって、省エネ対策の操作等によりその影響を軽減しなくてはならない。そして撮像装置の分野では効率よく省エネ対策を行う技術がこれまでも種々検討されてきた。例えば高速掃き出し転送を行う前に、垂直シフトレジスタに充満する不要電荷の一部をフォトダイオードを介して基板（サブストレート）へ予め捨ててしまう。こうすることにより垂直シフトレジスタ内に残留する不要電荷量が、垂直シフトレジスタの取り扱い電荷量以下に低減されるため、高速掃き出し転送での段数が略垂直シフトレジスタの転送段数分で済ませることができ、消費電力を低減させるようにした技術がある。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００２−１０３４４号公報（段落００３１等参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
この様に、撮像装置の高性能化に伴い、撮像素子の高画素化が加速しているが、一方では消費電力が増加することにより撮影可能枚数に大きく影響を及ぼしている。そして高画素化した撮像素子の駆動に際しては、とりわけ垂直シフトレジスタに発生した不要電荷を一気に掃き出す為の、高速掃き出し期間において非常に多くの電力を消費することより、撮影可能枚数の減少が懸念材料となっている。特に電池の容量が低下してバッテリー警告が表示された以降の撮影においては、シャッタチャンスを逸することなく、１枚でも多くの撮影が可能なものが求められる様になってきており、省エネ対策の操作等によりその影響を軽減しなくてはならない。
【００２７】
高速掃き出し期間における、省エネ対策としては、上述した様に、特許文献１においては、高速掃き出し転送を行う前に、垂直シフトレジスタに充満する不要電荷の一部をフォトダイオードを介して基板（サブストレート）へ予め捨て、垂直シフトレジスタ内に残留する不要電荷量を減少させた後に、高速掃き出し転送を略垂直シフトレジスタの転送段数分で行うことにより、消費電力を低減させるようにしている。しかしながら、高速掃き出し転送を行う前に、垂直シフトレジスタに充満する不要電荷の一部をフォトダイオードを介して基板（サブストレート）へ予め捨てるためには、複数種の垂直シフトレジスタ転送パルスの内１つの転送パルス、及びサブパルスＳＵＢの出力タイミングを変更する必要があり撮像素子ＣＣＤの駆動シーケンスを複雑化させるといった問題が懸念される。又電池の容量が低下した時に、１枚でも多くの撮影を可能にする様な省エネ対策を示唆するものではなかった。
【００２８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高い画素密度を有する撮像素子を用いた撮像装置に対し、装置の複雑化や高価格化を招くことなく、電池の容量が低下した状況において、１枚でも多くの良好な画像の撮影が可能な効率的な省エネ対策を図った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】
【００２９】
上記目的は、下記の請求項１〜３に記載の発明によって達成される。
【００３０】
（請求項１）
被写体光像を光電変換して画像信号を生成する光電変換部と、前記光電変換部に蓄積された電荷を転送する垂直シフトレジスタ及び水平シフトレジスタと、を有する撮像手段と、
前記垂直シフトレジスタに充満する不要電荷を掃き出すための高速掃き出しパルスを生成する駆動制御信号生成手段と、
撮像装置本体の動作用電源としての電池の残留容量を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知した電池の残留容量に基づいて、前記駆動制御信号生成手段の生成する高速掃き出しパルスを制御する駆動信号制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【００３１】
（請求項２）
前記駆動信号制御手段は、
前記検知手段の検知した電池の残留容量が予め定めた閾値以上のときの高速掃き出しパルスの周波数をｆｎ、前記検知手段の検知した電池の残留容量が予め定めた閾値より少ないときの高速掃き出しパルスの周波数をｆ、とすると、下記の関係を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
ｆｎ＞ｆ
（請求項３）
前記検知手段は、電池電圧の検出を行い、
前記駆動信号制御手段は、
予め設定された電池の基準電圧と、前記検知手段で検出された前記電池の電圧とを比較した結果に基づいて前記駆動制御信号生成手段が生成する高速掃き出しパルスの周波数を変更させるように制御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。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１乃至請求項３に記載の本発明によれば、検知手段の検知した電池の残留容量に基づいて駆動制御信号生成手段の生成する高速掃き出しパルスを制御するので、例えば、電池の容量が低下した時に、駆動制御信号制御手段は、撮像手段の垂直シフトレジスタに充満する不要電荷を掃き出すために駆動制御信号生成手段で形成される高速掃き出しパルスの周波数を、電池の電圧に応じて低速化するなど変動させることにより、消費電力を低減させることが可能となり、装置の複雑化や高価格化を招くことなく、電池の容量が低下した状況において、１枚でも多くの良好な画像の撮影が可能な効率的な省エネ対策を図った撮像装置の提供を可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明に係る撮像装置の具体的な実施形態としては、デジタルカメラが代表的であるが、この他にカメラ付きの携帯電話機や、デジタルビデオカメラなども含まれる。
【００３４】
図１及び図２を用いて、本発明に係る撮像装置の代表的な実施形態の１つであるデジタルカメラの外観を説明する。図１（ａ）は、本発明に係るデジタルカメラ１の正面図、（ｂ）は背面図である。また、図２（ａ）は、デジタルカメラ１の上面図、（ｂ）は側面図である。図に示す様に、デジタルカメラ１は、撮像部２、及び、カメラ本体部３よりなる。
【００３５】
撮像部２は、マクロズームからなる撮影レンズ及びＣＣＤ等の光電変換素子からなる撮像手段と信号処理回路２０３と、を有し、被写体の光学像（被写体光像）を画像信号（ＣＣＤの各画素で光電変換された電荷信号により構成される画像信号）に変換して取り込んだ後ＡＤ変換して出力するものである。
【００３６】
撮像部２の内部には、後述するマクロズームレンズ２０１が配設され、マクロズームレンズ２０１が配設された箇所の後方に後述するＣＣＤエリアセンサ２０２を備えた撮像回路（図示せず）が設けられている。
【００３７】
また、撮像部２の内部には、適所にフラッシュ光の被写体からの反射光を受光する調光センサを備えた調光回路（図示せず）が設けられている。
【００３８】
カメラ本体部３は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ；液晶表示素子）からなるＬＣＤ表示部６、ＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｖｉｅｗ  Ｆｉｎｄｅｒ；電子ビューファインダ）７、デジタルカメラ１を図示しないパーソナルコンピュータに接続する外部接続端子１２を有しており、撮像部２で取り込まれた画像信号に所定の信号処理を施し、ＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７への画像表示、後述するメモリカード１３などの記録媒体への画像記録、あるいはパーソナルコンピュータへの画像の転送といった処理を行う。
【００３９】
図１（ａ）に示す様に、カメラ本体部３の前面には、上部適所にフラッシュ４が設けられている。また、図１（ｂ）に示す様に、カメラ本体部３の背面の略中央部には撮影画像の表示や記録画像の再生表示を行うＬＣＤ表示部６とＥＶＦ７が設けられている。
【００４０】
カメラ本体部３の上面には、図２（ａ）に示す様に、撮影画像をキャプチャしメモリカード１３に記録するシャッタボタン５と、シャッタボタン５の近くに「記録モード」（図中のＲＥＣ）と「再生モード」（図中のＰＬＡＹ）とを切換設定する撮影モード切換スイッチ１１が設けられている。記録モードは、撮影待機状態から露光制御のプロセスを経て撮影にいたる写真撮影を行うモードであり、再生モードは、メモリカード１３に記録された撮影画像をＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７に再生表示するモードである。
【００４１】
また、図２（ａ）に示す様に、カメラ本体部３の上面には、撮影感度を切り換えるための撮影感度切換スイッチ１０が設けられている。撮影感度切換スイッチ１０は、スイッチを押す度に、例えば、撮影感度がＩＳＯ１００からＩＳＯ８００までサイクリックに切り換り、撮影時の状況に適した感度を選択することが可能である。
【００４２】
カメラ本体部３の背面には、図１（ｂ）に示す様に、再生画像のコマ送りや、撮影時にズーム操作を行うための再生コマ送りスイッチ／ズームスイッチ９が設けられている。再生コマ送りスイッチ／ズームスイッチ９における再生画像のコマ送りとは、カメラを再生モードに設定しメモリカード１３に記録された画像をコマ番号とともにＬＣＤ表示部６に順次表示する様にしたものである。なお、ＬＣＤ表示部６への画像表示を昇順方向（撮影順の方向）若しくは降順方向（撮影順と逆の方向）に変更指示することも可能である。また、撮影時のズーム操作は、再生コマ送りスイッチ／ズームスイッチ９を操作することにより、マクロズームレンズ２０１をテレ方向若しくはワイド方向にズーミングすることである。
【００４３】
さらに、カメラ本体部３の背面には、画像表示を行うためのＬＣＤ表示部６とＥＶＦ７とを選択するＥＶＦ切換スイッチ８が設けられている。
【００４４】
また、カメラ本体部３の底面内部には、デジタルカメラ１の動作用電源としての電池１４（図示せず）が設けられている。
【００４５】
次に、デジタルカメラ１の制御系について図３を用いて説明する。図３は、本発明に係わるデジタルカメラ１の制御系のブロック図である。なお、図３では、図１及び図２に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。
【００４６】
撮像部２内のマクロズームレンズ２０１には、機械式シャッタを兼用し、開口量が固定された絞り部材（固定絞り）からなる絞り／シャッタ２０９が設けられている。ＣＣＤエリアセンサ２０２（以下、ＣＣＤ２０２と略称する。）は、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色透過フィルタをピクセル単位（画素単位）で市松模様状に配置させたカラーエリア撮像センサで、マクロズームレンズ２０１により結像された被写体光像を、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色成分の画像信号（各画素単位で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換するものであり、その具体的構成及び動作は図６及び図７を用いて上述したとおりである。すなわち、ＣＣＤ２０２は、本発明に係る撮像装置における撮像手段として機能するものである。
【００４７】
撮像部２では、撮影待機状態で露出制御（ＣＣＤ２０２の露光量調節）が行えるが、撮影待機状態では絞り／シャッタドライバ２０８により絞りが開放固定絞りに設定されるので、ＣＣＤ２０２の電荷蓄積時間の調節により露出制御が行われる。すなわち撮影待機状態における露出制御は、シャッタスピードに相当するＣＣＤ２０２の電荷蓄積時間の調節により行われるものである。
【００４８】
電荷蓄積時間の調節は以下の様に行われる。先ず、ＣＣＤ２０２により測光された光量データより選択された測光エリアに基づいてカメラ本体部３に設けられたカメラ制御ＣＰＵ３０６で露出制御データが算出される。そして、算出された露出制御データと予め設定されているプログラム線図のデータに基づき、露光時間データが算出されタイミングジェネレータ２０７に送られる。これらのデータに基づいてタイミングジェネレータ２０７よりＣＣＤ２０２に適正な露光時間となる電荷蓄積時間の情報がフィードバックされて電荷蓄積時間が調節される。
【００４９】
なお、被写体輝度が低輝度の時、適切なシャッタスピードの設定できず適正な露光制御を行うことができない場合があるが、この様な場合、シャッタスピードの調整とともに、ＡＧＣ回路２０５のゲイン調整を行うことで適正な露出制御を実現させることができる。
【００５０】
すなわち、低輝度時の場合、信号処理回路２０３内のＡＧＣ回路２０５のゲイン調整をシャッタスピード調整と組み合わせることで、双方の調整による相乗的な効果が得られて画像信号のレベル調整が可能になり、適正な露出制御が実現される。
【００５１】
また、撮影時における露出制御は、前述したカメラ制御ＣＰＵ３１１で算出された露出制御データと予め設定されたプログラム線図に基づく情報により、絞り／シャッタドライバ２０８とタイミングジェネレータ２０７によりＣＣＤ２０２への適正な露光量が制御される。
【００５２】
タイミングジェネレータ２０７は、後述するカメラ本体部３の基準クロック発生部３０３から送信される基準クロックに基づいてＣＣＤ２０２の駆動制御信号を生成するものである。タイミングジェネレータ２０７で生成される駆動制御信号には、上述した様に、図７（ｂ）乃至図７（ｇ）に示すように、例えば、ＣＣＤ２０２における露出開始及び終了タイミングを制御する積分開始／終了のタイミング信号（サブパルスＳＵＢ７６、トランスファーゲートパルスＴＧ０乃至ＴＧ３）、各画素の受光信号の読出制御信号（垂直同期信号ＶＤ７１、垂直レジスタ転送パルスＶＴ１パルス７２、ＶＴ２パルス７３、ＶＴ３パルス７４、ＶＴ４パルス７５や図示しない水平レジスタ転送パルス）等のパルス信号が挙げられ、これらのパルス信号がＣＣＤ２０２に供給されるとＣＣＤ２０２では各パルス信号に対応した駆動制御が行われる。
【００５３】
この様に、タイミングジェネレータ２０７は、本発明に係る撮像装置における駆動制御信号生成手段として機能する。また、垂直シフトレジスタ６３に留まっている不要電荷を一気に掃き出すための高速掃きだし期間（ｔｃ１）において、垂直シフトレジスタ６３を高速に駆動する高速掃き出しパルス７２Ｎ、７３Ｎ、７４Ｎ、７５Ｎの周波数は後述するカメラ制御ＣＰＵ３０６により制御されるものである。
【００５４】
電荷蓄積が完了すると（すなわち、デジタルカメラ１の露出制御が完了すると）、光電変換により形成された画像信号は、遮光されたＣＣＤ２０２内の転送路（垂直シフトレジスタ６３、水平シフトレジスタ６４）にシフトされてバッファ（出力部６６）を介して読み出される。そしてＣＣＤ２０２から読み出された画像信号は、信号処理回路２０３に取り込まれて所定の処理が施される。
【００５５】
図３に示す様に、信号処理回路２０３は、ＣＤＳ回路２０４、ＡＧＣ回路２０５より構成され、これらの構成部を介して画像信号に所定の処理が行われる。以下、信号処理回路２０３で行われる画像信号への所定の処理について説明する。
【００５６】
ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路２０４は、ＣＣＤ２０２から読み出された画像信号より読出し時に発生するノイズの低減や、ＯＢクランプ動作による暗ノイズの補正を行うものである。
【００５７】
ＡＧＣ回路２０５は、ＣＤＳ回路２０４で処理された画像信号に対し、前述した撮影感度切換スイッチ１０により選択された撮影感度に基づいてゲイン調整を行い、撮影感度の制御を行うものである。
【００５８】
Ａ／Ｄ変換器２０６は、ＡＧＣ回路２０５から入力された画像信号を構成する各画素信号を１４ビットのデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２０６は、基準クロック発生部３０３から入力されるＡ／Ｄ変換用クロックに基づき、アナログ信号の各画素信号を１４ビットのデジタル信号に変換する。
【００５９】
ＣＣＤ２０２で読み出された画像信号は、信号処理回路２０３、及びＡ／Ｄ変換器２０６で所定の処理が施されて、デジタル画像信号に変換される。デジタル化された画像信号は、画像処理ＣＰＵ３０１に取り込まれて所定の処理が行われる。
【００６０】
画像処理ＣＰＵ３０１は、マイクロコンピュータからなり、前述した撮像部２及びカメラ本体部３を構成する各部材の作動を制御することにより、デジタルカメラ１の撮影動作を統括的に制御するものである。以下、画像処理ＣＰＵ３０１で行われるデジタル画像信号への処理について説明する。
【００６１】
最初に、画像処理ＣＰＵ３０１に取り込まれた画像信号は、ＣＣＤ２０２から出力される画像信号の読出しに同期して画像メモリ３０９に書き込まれる。すなわち、画像処理ＣＰＵ３０１で行われる処理に使用されるデジタル画像信号は、画像メモリ３０９にいったん記録したものを画像メモリ３０９から取り出し、各ブロックにおける処理に使用される。
【００６２】
画像処理ＣＰＵ３０１は、図３に示す様に、例えば画素補間部、解像度変換部、ホワイトバランス制御部、ガンマ補正部、マトリックス演算部、画像圧縮部などからなる画像処理部３０２を有し、画像メモリ３０９より取り出したデジタル画像信号に周知の画像信号処理を施すものである。そして、これらの部位で所定の処理を施されたデジタル画像信号は、再度、画像メモリ３０９に格納される。
【００６３】
基準クロック発生部３０３は、デジタルカメラ１の駆動制御に使用される基準クロックを生成し、これを各回路に供給する回路である。本発明における基準クロックの具体例としては、タイミングジェネレータ２０７に使用される基準クロックや、Ａ／Ｄ変換器２０６に使用されるＡ／Ｄ変換用クロックなどが挙げられ、基準クロック発生部３０３でこれらのクロックを生成する。
【００６４】
ＬＣＤドライバ３０４は、画像処理ＣＰＵ３０１より画像メモリ３１４から読み出された画像信号をＮＴＳＣ／ＰＡＬにエンコードし、これをフィールド画像としてＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７に画像表示する。
【００６５】
また、電池電圧検出回路３０７は、電池１４の電圧を検出して、後述するカメラ制御ＣＰＵ３０６に電池電圧情報として送出するものである。この様に、電池電圧検出回路３０７は、本発明に係る撮像装置における検知手段として機能する。
【００６６】
カメラ制御ＣＰＵ３０６は、マイクロコンピュータからなり、後述するスイッチ群３１０の各スイッチ操作によるスイッチ信号に基づき、上述した撮像部２内及びカメラ本体部３内の各部材の駆動をシーケンシャルに制御してデジタルカメラ１の撮影動作を統括制御するものである。
【００６７】
また、カメラ制御ＣＰＵ３０６は、ＣＣＤ２０２の垂直シフトレジスタ６３に充満する不要電荷を掃き出すためにタイミングジェネレータ２０７で生成される高速掃き出しパルス周波数を制御するものである。具体的には、カメラ制御ＣＰＵ３０６は、電池電圧検出回路３０７より送出された電池電圧情報と、予め設定されている基準電圧値（閾値）とを比較して、比較した結果に基づいてタイミングジェネレータ２０７で生成する高速掃き出しパルス７２Ｎないし７５Ｎの周波数が低速化するように制御する。すなわち高速掃き出しパルスの周波数は電池電圧情報によって設定されるものである。この様に、カメラ制御ＣＰＵ３０６は、本発明に係る撮像装置における駆動信号制御手段として機能する。
【００６８】
ここで、本発明に係るデジタルカメラ１で行われる高速掃き出し動作制御について図５の高速掃き出し段数切換の例を示す模式図を用いて詳細に説明する。
【００６９】
図５は、高速掃き出し動作が行われる図７（ｃ）ないし図７（ｆ）に示す時間区間ｔｃ１を拡大した図である。
【００７０】
図５（ａ）はＶ３フレームの垂直同期信号ＶＤ７１の信号波形を示す。図５（ｂ）は高速掃き出し動作が行われる時間区間ｔｃ１を示す。図５（ｃ）は電池１４の電圧が低下していない時の高速掃き出しパルス７２Ｎの信号波形を示す、また図５（ｄ）は電池１４の電圧が低下して、高速掃き出しパルスの周波数が低速化された時の高速掃き出しパルス７２Ｓの信号波形を示す。尚、図５（ｃ）、図５（ｄ）において、高速掃き出しパルス７２Ｎ、７２Ｓの信号波形の様子を示したが、他の３つの図示しない高速掃き出しパルス、すなわち７３Ｎ、７３Ｓないし７５Ｎ、７５Ｓについては高速掃き出しパルス７２Ｎ、７２Ｓと同じ動作をすることより、説明は省略する。
【００７１】
最初に、電池１４が消耗していない時、すなわち電池１４の電圧が基準電圧値（閾値）を上回っている時の高速掃き出し動作について説明する。
【００７２】
高速掃き出し動作は、上述した様に垂直シフトレジスタ６３に大量に充満する不要電荷を一気に掃き出すために、ＣＣＤ６０の大部分の領域を占める大負荷容量の垂直シフトレジスタ６３に高速掃き出しパルス７２Ｎないし７５Ｎを印加して行うものである。しかも、掃き出すべき不要電荷が動作初期時においては大量であり、垂直シフトレジスタ６３の転送の取り扱い電荷量よりも多いことから、垂直シフトレジスタ６３をその転送段数分だけ転送駆動するのみでは不要電荷を全て掃き出すのは困難であるため、垂直シフトレジスタ６３をその転送段数分以上に転送駆動する必要がある。例えば４００万画素のＣＣＤにおいては、垂直レジスタ６３の転送段数は約１８００段あり、図５（ｂ）に示す高速掃き出し時間区間ｔｃ１には、図（ｃ）に示すように、この転送段数の略２倍の３６００段数分の高速掃き出しパルス７２Ｎないし７５Ｎを垂直シフトレジスタ６３に印加して転送駆動を行っている。またこの時の高速掃き出しパルス７２Ｎないし７５Ｎの周波数をｆｎとする。
【００７３】
次に、電池１４が消耗した時、すなわち電池１４の電圧が基準電圧値（閾値）を下回っている時は高速掃き出し段数を減少させて、消費電力を低減させるものであるが、高速掃き出しパルス７２Ｎないし７５Ｎの周波数を上述した通常の高速掃き出し時と同じ高速の周波数ｆｎのままで、単に高速掃き出し段数を減少させて垂直シフトレジスタ６３の駆動を行うだけでは、不要電荷の掃き出しが充分に行われない場合がある。この為、本発明に係わるデジタルカメラ１では、高速掃き出し段数を減少させることに加えて高速掃き出しパルス７２Ｎないし７５Ｎの周波数を低速化させて、高速掃き出し動作のスピードを落とすことにより、ゆっくりと確実に不要電荷の掃き出しを行う様にしている。すなわち電池１４が消耗していない時の高速掃き出し段数を上述した様に３６００段、また高速掃き出しパルス７２Ｎないし７５Ｎの周波数をｆｎとすると、電池１４が消耗した時には、高速掃き出し段数Ｐは図５（ｄ）に示すように電池１４が消耗していない時の高速掃き出し段数Ｐｎの例えば２／３倍の２４００段に減少させ、また高速掃き出しパルス７２Ｎないし７５Ｎの周波数ｆをｆｎの２／３倍に設定する。
【００７４】
この様に、電池１４の電圧が低下した時には、高速掃き出し段数を減少させることにより、消費電力を低減することができる。また、高速掃き出し段数を減少させることにより懸念される不要電荷の残留については、高速掃き出しパルス７２Ｎないし７５Ｎの周波数を低速化させて、高速掃き出し動作のスピードを落とすことにより、ゆっくりと不要電荷の掃き出しを行うことができ、確実に不要電荷が掃き出される様になる。
【００７５】
この様に、デジタルカメラ１では、画像処理ＣＰＵ３０１において撮像部２より取り込まれた画像信号に上述した様な信号処理を行い、これらの処理を行った画像信号を画像メモリ３０９に記録するようになっている。
【００７６】
本発明に係るデジタルカメラ１は、撮影モード切換スイッチ１１で設定したモードの下で撮像部２で取り込んだ画像信号を、画像メモリ３０９に記録したり、あるいは、ＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７に表示する。
【００７７】
撮影待機状態（撮影モード切換スイッチ１４で記録モード（ＲＥＣ）に設定した状態）では、撮像部２より画像信号が例えば１／３０秒毎などの所定間隔でカメラ本体部３に取り込まれている。取り込まれた画像信号は、上述した様に、画像処理ＣＰＵ３０１中の画像処理部３０２にて所定の信号処理が施され、その後、デジタル画像信号として画像メモリ３０９に記録される。
【００７８】
そして、画像メモリ３０９に記録された画像信号を読み出し、読み出された画像信号をＬＣＤドライバ３０４でＮＴＳＣ／ＰＡＬにエンコードし、これをフィールド画像としてＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７で画像表示する。
【００７９】
また、画像記録時は、設定された記録解像度の画像とするために画像信号を画像処理ＣＰＵ３０１中の画像圧縮部で圧縮処理し、得られた圧縮画像はメモリカードドライバ３０５を介してメモリカード１３に記録される。
【００８０】
再生モード（撮影モード切換スイッチ１１で再生モード（ＰＬＡＹ）に設定した状態）では、メモリカード１３より読み出された画像信号は、画像処理ＣＰＵ３０１中の画像処理部３０２で所定の信号処理を施し、ＬＣＤドライバ３０４を介してＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７に表示する。
【００８１】
なお、図３中のスイッチ群３１０は、図１及び図２のシャッタボタン５、ＥＶＦ切換スイッチ８、再生コマ送りスイッチ／ズームスイッチ９、撮影感度切換スイッチ１０、撮影モード切換スイッチ１１、に対応するスイッチである。
【００８２】
ここで、本発明に係るデジタルカメラ１で行われるＣＣＤ２０２の高速掃き出しパルス制御について図４のフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００８３】
最初に、デジタルカメラ１を記録モードに設定して撮影待機状態にする。撮影待機状態にすると、デジタルカメラ１のＬＣＤ表示部６に撮影待機画像が表示される（ステップＳ１）。
【００８４】
次にシャッタボタン５が押されると（ステップＳ２）、電池電圧検出回路３０７は、電池電圧を検出して（ステップＳ３）、カメラ制御ＣＰＵ３０６に電池電圧情報として送出する（ステップＳ４）。
【００８５】
そして、カメラ制御ＣＰＵ３１１は、基準電圧値について予め閾値を設定しておき、この閾値と、電池電圧検出回路３０７から送出された電圧情報とを比較し、電池電圧が閾値を超えたか否かを判定し、その判定結果に基づいてＣＣＤ２０２の高速掃き出しパルスの周波数ｆを低速化するか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００８６】
電池電圧が閾値より低い場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）は、電池の容量が著しく低下していることが想定され、省エネの対応が必要な場合で、カメラ制御ＣＰＵ３０６は、タイミングジェネレータ２０７で生成する高速掃き出しパルス７２Ｎないし７５Ｎの周波数ｆが低速化するように周波数設定制御を行う（ステップＳ６）。
【００８７】
次に撮影動作が開始し、露光が終了すると（ステップＳ７）、図５（ｄ）に示すようにタイミングジェネレータ２０７はステップＳ６で低速設定された、高速掃き出しパルス７２Ｓないし７５Ｓで高速掃き出し動作を行う（ステップＳ８）。高速掃き出しが終了すると、ＣＣＤ２０２のフォトダイオード６１に蓄積された電荷は垂直シフトレジスタ６３、水平シフトレジスタ６４、および出力部６６を経て読み出されて外部に出力される（Ｓ９）。
【００８８】
この様にして、電池が消耗した時にはＣＣＤ２０２の高速掃き出しパルスを低速化することにより、消費電力を大きく低減させることができる。
【００８９】
一方、電池電圧が閾値より高い場合（ステップＳ５；Ｎｏ）は、電池容量の低下は少ないものと判定して、高速掃き出しパルスの周波数は変更せずに初期値ｆｎのままでステップＳ７処理に移に移り、撮影（露光）、高速掃き出し、読み出し動作を行う。
【００９０】
また、ステップＳ５において、取得した電池１４の電圧を１つの閾値で判定して、ＣＣＤ２０２の高速掃き出しパルスの周波数を低速化させる動作を説明したが、複数種の閾値を設定しておき、電池電圧に応じてＣＣＤ２０２の高速掃き出しパルスの周波数を段階的に低速化させることにより、より効率的な省エネを行うことも可能である。またこの場合、高速掃き出し段数の下限値は垂直シフトレジスタ６３の転送段数分を下回らないものとする。
【００９１】
以上の様に、本発明に係る撮像装置では、電池の容量が低下した状況下において、高速掃き出しパルスの周波数を低速化することにより、消費電力を大きく低減することができ、効率的な省エネ対策を行える様になった。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係るデジタルカメラの正面図及び背面図である。
【図２】本発明に係るデジタルカメラの上面図及び側面図である。
【図３】本発明に係るデジタルカメラのブロック構成図である。
【図４】本発明に係るデジタルカメラの高速掃き出しパルス制御の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明に係るデジタルカメラの高速掃き出し段数切換の例を示す模式図である。
【図６】本発明に係るデジタルカメラのＣＣＤの構成を示す模式図である。
【図７】本発明に係るデジタルカメラのＣＣＤを駆動する各信号波形を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００９３】
１  デジタルカメラ
２  撮像部
２０１  マクロズームレンズ
２０２  ＣＣＤエリアセンサ
２０３  アナログ信号処理回路
２０４  ＣＤＳ回路
２０５  ＡＧＣ回路
２０６  Ａ／Ｄ変換器
２０７  タイミングジェネレータ
２０８  絞り／シャッタドライバ
２０９  絞り／シャッタ
３  カメラ本体部
３０１  画像処理ＣＰＵ
３０２  画像処理部
３０３  基準クロック発生部
３０４  ＬＣＤドライバ
３０５  メモリカードドライバ
３０６  カメラ制御ＣＰＵ
３０７  電池電圧検出回路
３０８  ＤＣ／ＤＣコンバータ
３０９  画像メモリ
３１０  スイッチ群
４  フラッシュ
５  シャッタボタン
６  ＬＣＤ表示部
７  ＥＶＦ
８  ＥＶＦ切換スイッチ
９  再生コマ送りスイッチ／ズームスイッチ
１０  撮影感度切換スイッチ
１１  撮影モード切換スイッチ
１２  外部接続端子
１３  メモリカード
１４  電池
６０  ＣＣＤ
６１  フォトダイオード（光電変換素子）
６２  受光領域
６３  垂直シフトレジスタ（垂直ＣＣＤ）
６４  水平シフトレジスタ（水平ＣＣＤ）
６５  電荷ドレイン
６６  出力部
７１  垂直同期信号ＶＤ
７２  垂直シフトレジスタ転送パルスＶＴ１
７２Ｎ  高速掃き出しパルスＶＴ１Ｎ（通常駆動時）
７２Ｓ  高速掃き出しパルスＶＴ１Ｓ（低速駆動時）
７３  垂直シフトレジスタ転送パルスＶＴ２
７４  垂直シフトレジスタ転送パルスＶＴ３
７５  垂直シフトレジスタ転送パルスＶＴ４
７６  サブパルスＳＵＢ
７７  シャッタパルスＴＲＧ
７８  機械式シャッタ動作波形
７９  ＣＣＤ出力信号
ＴＧ０、ＴＧ１、ＴＧ２、ＴＧ３  トランスファーゲートパルス
【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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【図７】
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