(57)【要約】【課題】  暗電流による画質劣化が生じることを課題とする。【解決手段】  被写体から光学系を経て集光された入射光を光電変換して得られた信号電荷を蓄積する２次元配列された感光セルと、該感光セルに隣接して配置され、垂直方向に信号電荷を転送する垂直転送部を含む固体撮像素子と、該固体撮像素子から読み出される信号電荷より、フレーム単位で画を形成する画像処理手段と、該画像処理手段より形成されたフレーム画からスミア有無を検出するスミア検出手段と、前記感光セルから前記垂直転送部に信号電荷を読み出す前に、該垂直転送部内に溜まった不要電荷を掃き出し転送を行う掃き出し手段を有し、前記スミア検出手段によりスミア有りと検出された時には、該掃き出し転送を行い、スミア無しと検出された時には該掃き出し転送を行わない事を特徴とする撮像装置。【選択図】  図１
2008311748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体から光学系を経て集光された入射光を光電変換して得られた信号電荷を蓄積する２次元配列された感光セルと、該感光セルに隣接して配置され、垂直方向に信号電荷を転送する垂直転送部を含む固体撮像素子と、該固体撮像素子から読み出される信号電荷より、フレーム単位で画を形成する画像処理手段と、該画像処理手段より形成されたフレーム画からスミア有無を検出するスミア検出手段と、前記感光セルから前記垂直転送部に信号電荷を読み出す前に、該垂直転送部内に溜まった不要電荷を掃き出す転送を行う掃き出し手段を有し、前記スミア検出手段によりスミア有りと検出された時には、該掃き出し転送を行い、スミア無しと検出された時には該掃き出し転送を行わない事を特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばデジタルカメラ装置などにおける撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子を撮像デバイスに用いた撮像システムとして、デジタルカメラやビデオカメラがある。
【０００３】
これらの撮像システムではＣＣＤに代表される電荷転送型の固体撮像素子が多く用いられている。
【０００４】
電荷転送型の固体撮像素子では、その固有の現象としてスミアの発生が挙げられる。
【０００５】
スミアとは撮像画中に輝度の高い被写体があると、垂直方向に縞状の帯が高い輝度で現れる現象である。
【０００６】
また光を遮断した状態、たとえばカメラのシャッタを閉じた状態でも、時間の経過と共に光に関係なく蓄積される電荷成分（暗電流）がノイズ成分として挙げられる。
【０００７】
これらのノイズ成分は、固定パターンノイズとして現れ画質を劣化させる一因ともなる。
【０００８】
そこで、メカニカルシャッタを用いて撮像素子への光を遮断して、露光時間を制御するデジタルスチルカメラまたはビデオカメラのスチルカメラ撮影モードにおいては、以下の様な対策をとっている。
【０００９】
感光セルから漏れこんだスミア成分を吐き棄てる為に、メカニカルシャッタを閉じた後垂直転送部を通常の転送速度より高速に駆動させることにより、電荷を掃き出す動作（以下、これを掃き出し転送とする）の後信号電荷の読出しを行うようにしている。
【特許文献１】特願平１０−１９５９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述した掃き出し動作は大きい電位差である垂直駆動電圧を高速に動作させる為に非常に多くの電力を消費してしまう。
【００１１】
また被写体によらずに、掃き出し動作の回数は撮像素子における垂直ライン分の掃き出し回数を行っているので、無駄な電力を消費している。
【００１２】
さらに掃き出し動作時は遮光しているので、前述した暗電流による画質劣化が生じる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
被写体から光学系を経て集光された入射光を光電変換して得られた信号電荷を蓄積する２次元配列された感光セルと、該感光セルに隣接して配置され、垂直方向に信号電荷を転送する垂直転送部を含む固体撮像素子と、該固体撮像素子から読み出される信号電荷より、フレーム単位で画を形成する画像処理手段と、該画像処理手段より形成されたフレーム画からスミア有無を検出するスミア検出手段と、前記感光セルから前記垂直転送部に信号電荷を読み出す前に、該垂直転送部内に溜まった不要電荷の掃き出し転送を行う掃き出し手段を有し、前記スミア検出手段によりスミア有りと検出された時には、該掃き出し転送を行い、スミア無しと検出された時には該掃き出し転送を行わない様にする。
【発明の効果】
【００１４】
掃き出し転送を行わないは電力を削減でき、良好な画質を得る事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施例１）
以下図面を参照しつつ、本発明の第一の実施形態を説明する。
【００１６】
図１は本発明における実施形態を示すスチル撮影機能を有するビデオカメラのブロック図である。
【００１７】
１００は被写体像からの光量を収束、及び焦点を合わせるためのＡＦ機構、ズーム機構が組み込まれたレンズ群である。
【００１８】
１０１は被写体像の光量を制御しＡＥ（自動露出制御）を行い、また、スミア成分である不要電荷掃き出し時に、ＣＣＤ（後述）を遮光する為のメカシャッターを兼ねた絞り部である。
【００１９】
１０２は主にレンズを抜けた被写体象の光を電気信号に変換する為の半導体撮像素子であるＣＣＤである。
【００２０】
１０３はＣＣＤより出力される光電変換された電気信号から信号レベルを取り出す為のＣＤＳ及びアナログ画素信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部を含むＡＦＥ部である。
【００２１】
１０４はＣＰＵ（後述）に制御ＣＣＤを駆動する為の垂直転送パルス、水平転送パルス、及び電荷を吐き棄てる電子シャッター等を出力するＣＣＤ制御部。
【００２２】
１０５はＡＦＥ部より出力されるデジタル画像信号から、主に画像処理を施し動画記録のＤＶフォーマット及び静止画記録のＪＰＥＧ等のフォーマットに変換し、記録部（後述）に出力する画像処理ＩＣ。
【００２３】
１０６は画像処理ＩＣより順じ出力される画像データを解析し、スポット光などの光の漏れこみが起因する垂直方向に縞状の帯であるスミア現象を検出する為のスミア検出部。
【００２４】
１０７はＤＶフォーマットを記録するテープ及びＪＰＥＧフォーマットを記録する為のカード等で構成される記録部、１０８はあらゆる制御を司るＣＰＵである。
【００２５】
次に動作を説明する。尚本実施例では静止画撮影、静止画モニタモード時における発明であるので、静止画撮影モードになっている事を前提に進める。
【００２６】
レンズ及び絞りを抜けた被写体光は、ＣＣＤに露光され電気信号に変換される。さらにＡＦＥ部でＡ／Ｄ変換され、画像処理ＩＣ内で画像処理が行われ、パネル（不図示）及びビューファインダー（不図示）等にモニタ画として出力する。
【００２７】
次にスミア検出部の動作について説明する。
【００２８】
図２にスミア現象が実際に発生しているイメージ画を示す。
【００２９】
２ａはスポット光などの強い光であり、垂直転送ＣＣＤに電荷が溢れ出すスミア現象の起因となるものである。
【００３０】
また、２ｂはスポット光によって溢れ出た電荷が垂直転送ＣＣＤによって転送された垂直の縞状のスミア現象であり、スミア現象が発生していない画素よりも輝度が高いので、画素レベルが高くなっている。
【００３１】
図２はＣＣＤの画素に対応する物とし、点線で囲まれたひとつの枠が（２ｃ）ひとつの画素に対応するものとする。
【００３２】
図３のスミア検出時のフローチャートで、スミア検出時の動作を説明する。
【００３３】
３００で画像処理ＩＣは図２の１ｙライン目から一画素ずつ画素信号をスミア検出部に出力する。
【００３４】
スミア検出部には、予めスミア現象として現れる実験等で求められた画素の大きさであるスミアレベルｄを保持しており、随時画像処理ＩＣより出力される画素信号をスミアレベルｄと比較し３０１に進む。
【００３５】
そして画素信号がスミアレベルｄ以上の場合には、３０２に進み横方向の位置とその画素レベルＭを記録する。
【００３６】
本実施例では、図２の横方向のスミア位置Ｍｘと画素レベルＭを記憶する。また３０１で１ｙライン目にスミアレベルｄ以上の画素がなかった場合は、スミア現象無しと判断し、次のフィールド画まで待機する。
【００３７】
３０４では次のライン、すなわち２ｙライン目を、スミアレベルｄと比較しｄ以上の画素の画素位置と画素レベルを記憶する。
【００３８】
そしてｄ以上の画素の横方向位置が、１ｙライン目と同じ位置であればスミアが発生している可能性が高く、その出力がスポット光の様なさらに強い輝度であるか判断する為に、３０６に進む。
【００３９】
３０６では実験等で求められたスポット光の様な強い光を検出する為のスミアレベルＳを保持しており、３０５で検出された画素がさらにスミアレベルＳ以上であれば、その画素をスポット光と判断し、３０７に進みスミア現象発生と判断する。
【００４０】
尚スミアレベルＳは、スミアレベルｄよりも大きい値であり、またスミアレベルに対し実験等で求められた、ａというオフセットを保持し、Ｓ＝ｄ＋ａとしても良い。
【００４１】
３０６でスポット光と判断されなければ、図２の２ｂの様な縞状のスミア現象の可能性があるので、３０４に戻り同様にして３０６でスポット光が検出されるまで、次ライン目の比較を継続する。
【００４２】
３０５でスミアレベルｄ以上の画素が検出されなかった場合、若しくは検出されたが位置が違う場合は、通常画による光輝度画素と判断し３０３に進みスミア現象無しと判断する。
【００４３】
また３０６でスポット光が検出されずに、撮像素子の全ライン比較が終了した場合は、ＣＣＤの有効領域以外の画素（ＯＢ画素、ダミー画素）からの漏れこみの可能性が強いのでスミア現象有りと判断する。
【００４４】
尚本実施例では、主に輝度情報による画素レベルを基にスミアの有無を判断したが、ＲＧＢの色情報を基にスミアの有無を判断すればより正確にスミア発生の有無を検出できる。
【００４５】
以上の様にして、スミア検出フローを終了する。
【００４６】
静止画モニタモード時には、常時スミア現象の有無を各フィールド毎に検出する。
【００４７】
次に静止画撮影ボタン（不図示）が押されると、静止画記録を開始する。
【００４８】
まず、スミア検出部よりスミア現象が発生したと判断された場合の静止画撮影時の説明を行う。
【００４９】
図４にスミア現象が発生した時の静止画撮影時の駆動タイミングチャートを示す。
【００５０】
図４において、ＶＤは垂直基準信号、ＶＢＬＫはＶブランキング信号、ＭＳＨＵＴはアイリスを閉じる事で光を遮断するメカシャッター信号である。ＳＵＢはＣＣＤのフォトダイオードに溜まった電荷を吐き棄てる電子シャッター信号、ＶはＣＣＤ駆動の為の垂直駆動信号である。
【００５１】
まず４ａのＶパルスの読出しパルスタイミングで、モニタモード時の画素信号電荷をフォトダイオードから、垂直転送部に転送する。
【００５２】
４ｂのパルスで１ラインずつ、ＣＣＤより画素信号を出力し、前述したスミア検出部においてスミア現象の有無を判断する。
【００５３】
図４のチャートはスミア発生時におけるチャートであるので、スミア検出部ではスミア現象有りと判断される。
【００５４】
さらに静止画撮影ボタン（不図示）が押されているので、４ｃで電子シャッターパルスを出力し静止画の露光を開始し、４ｄでメカシャッターを閉じる。
【００５５】
スミア検出部においてスミア有りと判断されているので、静止画露光時にフォトダイオードから、垂直転送部に漏れたスミア成分を掃き出す為に、高速の周波数で４ｅの掃き出しパルスを出力し不要電荷を排出する。
【００５６】
そして、４ｆのタイミングで奇数ラインの画素電荷を１ラインずつ転送し、４ｇのタイミングで偶数ラインの読出しを行い、画像処理ＩＣ内で静止画フォーマットに変換し記録部により記録を行う。
【００５７】
次にスミア検出部において、スミア現象無しと判断された場合の静止画撮影時の説明を図５のチャートを用いて行う。
【００５８】
スミア発生時と同様に、５ａのＶパルスの読出しパルスタイミングで、モニタモード時の画素信号電荷をフォトダイオードから、垂直転送部に転送する。
【００５９】
ＣＣＤより画素信号を出力し、前述したスミア検出部においてスミア現象の有無を判断する。
【００６０】
図５のチャートはスミア現象無し時におけるチャートであるので、スミア検出部ではスミア現象無しと判断される。
【００６１】
さらに静止画撮影ボタン（不図示）が押されているので、５ｂで電子シャッターパルスを出力し静止画の露光を開始し、５ｃでメカシャッターを閉じる。
【００６２】
スミア検出部でスミア現象無しと判断されているので、撮像素子内に画として目立つ様な不要電荷は垂直転送部には殆どないので、掃き出しパルスを出力しない。
【００６３】
また５ｃでメカシャッターを閉じて、すぐに５ｄで奇数ラインの読出しパルスを出力し、画素信号を読出し、次に５ｅで偶数ラインの読出しを行う。
【００６４】
以上述べてきた様に、スミア検出部でスミア現象の有無を判断し、スミア現象発生時には不要電荷除去の為の高速掃き出しを行い、またスミア現象無しの場合には高速掃き出しを行わずに静止画撮影を行う事で、電力を削減でき、静止画撮影を高速に行う事ができる。
【００６５】
（実施例２）
本発明の第二の実施形態を説明する。
【００６６】
構成図は実施例１と同様であるので割愛する。実施例１と同様に、静止画モニタモードではＣＣＤからの出力モニタ画を表示部に出力し、スミア検出部ではスミア検出を随時行う。
【００６７】
図６に実施例２におけるスミア検出部のフローチャートを示す。
【００６８】
実施例１と同様に、６００〜６０６で各ライン毎に画素レベルを比較する事でスミア現象の有無を検出する。
【００６９】
そして６０６でスポット光であるスミアレベルＳ以上が検出されたら、６０７でスポット光の垂直方向の位置Ｓｙを記録する。
【００７０】
垂直方向の位置とは、撮像素子における水平転送部の直近の垂直転送部を１ライン目とし、撮像素子の垂直方向の最大ライン数が垂直方向の最大値となる様に表される。
【００７１】
尚通常の不要電荷掃き出しの掃き出しパルスは、撮像素子の垂直方向のライン数分掃き出しパルスを出力する事で、全画素分の垂直転送部の不要電荷掃き出しを実行している。
【００７２】
また、図２の様にスミア現象の縞状の帯はスポット光より下（垂直転送部の転送方向）の垂直転送部に溜まるので、全ライン数分の掃き出しパルスを出力する必要はない。６０８でＳｙを基に高速掃き出し回数Ｋを決定する。
【００７３】
尚本実施例での高速掃き出し回数Ｋは、予め実験等で求められたオフセットｂをＣＰＵ内のメモリに記憶しており、Ｋ＝Ｓｙ＋ｂで算出している。
【００７４】
以上の様にして、実施例２でのスミア検出部では常時各フィールド毎にスミア現象の有無、そしてスミア現象有りの場合は、スポット光の垂直方向の位置を検出し、掃き出しパルスＫの回数を決定する。
【００７５】
そして実施例１と同様に、静止画撮影ボタンが押されるとスミア現象無しの場合は、掃き出しパルスを出力せずに静止画記録を行う。
【００７６】
また、スミア現象有りの場合は、算出された高速掃き出し回数Ｋ分だけ、掃き出しパルスを出力し、静止画記録を行う。
【００７７】
本実施例では、以下の構成を有する。
【００７８】
被写体から光学系を経て集光された入射光を光電変換して得られた信号電荷を蓄積する２次元配列された感光セル。
【００７９】
該感光セルに隣接して配置され、垂直方向に信号電荷を転送する垂直転送部を含む固体撮像素子。該固体撮像素子から読み出される信号電荷より、フレーム単位で画を形成する画像処理部。
【００８０】
該画像処理手段より形成されたフレーム画からスミア有無を検出するスミア検出部。
【００８１】
前記感光セルから前記垂直転送部に信号電荷を読み出す前に、該垂直転送部内に溜まった不要電荷を掃き出す転送を行う掃き出し部。
【００８２】
そして、前記スミア検出手段によりスミア有りと検出された時には、該掃き出し転送を行い、スミア無しと検出された時には該掃き出し転送を行わない事を特徴とする。
【００８３】
以上の構成により、スポット光の垂直方向の位置を基に掃き出し回数を決定し、スミア発生時には、求められた掃き出し回数分だけ出力し、静止画記録を行う事で、スミア現象発生時にも、電力の削減及び静止画取り込みの高速化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本実施例１、２におけるブロック図である。
【図２】本実施例１、２おけるスミア現象のイメージ図である。
【図３】本実施例１におけるスミア検出部のフローである。
【図４】本実施例１における転送掃き出し時のタイミングチャートである。
【図５】本実施例１における転送掃き出し無し時のタイミングチャートである。
【図６】本実施例２におけるスミア検出部のフローである。
【符号の説明】
【００８５】
１００  レンズ
１０１  絞り部
１０２  ＣＣＤ
１０３  ＡＦＥ
１０４  ＣＣＤドライバ
１０５  画像処理ＩＣ
１０６  スミア検出部
１０７  記録部
１０８  ＣＰＵ
【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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