(57)【要約】【課題】  画像中のスミアを抑制する。【解決手段】  オーバーフロードレイン電極を有するＣＣＤ（固定撮像素子）１と、ＣＣＤ１からの読み出し方式が加算読み出し方式かあるいは非加算読み出し方式かに応じて、オーバーフロードレイン電極に印加する電圧を制御するマイクロコンピュータ５、Ｄ／Ａ変換器６、ＯＦＤ（オーバーフロードレイン）電圧制御回路７と、を備える。ＣＣＤ１からの読み出し方式に対応したオーバーフロードレイン電極に印加する電圧は、スミアを抑制する電圧値に設定される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーバーフロードレイン電極を有する固定撮像素子と、該固定撮像素子からの読み出し方式が加算読み出し方式かあるいは非加算読み出し方式かに応じて、オーバーフロードレイン電極に印加する電圧を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置において、前記固定撮像素子からの読み出し方式に対応したオーバーフロードレイン電極に印加する電圧は、スミアを抑制する電圧値に設定されることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１記載の撮像装置において、固定撮像素子に電荷を長時間蓄積するスローシャッタモードを備え、前記制御手段はスローシャッタモードの場合にオーバーフロードレイン電極に印加する電圧はスミアを抑制することができる電圧値に設定されることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１記載の撮像装置において、固定撮像素子からの各読み出し方式選択時に固定撮像素子に電荷を長時間蓄積するスローシャッタモード移行を判定したときに、予め備えたスローシャッタモード時のオーバーフロードレイン電極に印加する電圧値を固定撮像素子のオーバーフロードレイン電極に印加して、スミアを抑制することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固定撮像素子を用いた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固定撮像素子を用いた撮像装置には、固定撮像素子の代表格であるインターライン転送形（ＩＴ形）ＣＣＤがよく使用される。このＩＴ形ＣＣＤには、ブルーミング、スミア等の雑音特性を抑えるために、オーバーフロードレイン電極を設けたものがある。ディジタル電子撮像装置に使用する固定撮像素子では、画像中に発生するスミアは素子単体の出力飽和量に依存し、通常は電荷吐き出しを行うことにより、発生を防止するが、例えば被写体像の一部に強烈な点光源（ピンスポット光）等が存在するときには大量の電荷が発生し、転送部に漏れ出すことにより垂直方向にスミアと呼ばれる延在する明るい輝線が現れる問題がある。このように入射光量が増大して、電荷が溢れ出すことによりスミアが発生するため、従来技術ではＣＣＤに入射する光量を制限するため、露出補正を施すことにより、大量の電荷が発生しないようにしていた（特許文献１）。
【０００３】
また、オーバーフロードレイン電極に印加するオーバーフロードレイン電圧（ＯＦＤ）を最適に設定することによりオーバーフローする限界の電荷量を変化させて過大入射光量時においてもスミアの発生が問題とならないようにしていたものもある（特許文献２）。
【特許文献１】特開平６−６２３２２号公報
【特許文献２】特開平７−３０８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
固定撮像素子（ＣＣＤ）を用いた撮像装置では、ＣＣＤからの電荷を読み出す方法として、加算読み出し方式や非加算読み出し方式が任意に設定される。例えば、前者はテープ動画モードに、後者はカード静止画モードに適用される。さらに各読み出し方式適用時には、入射光量に応じてＣＣＤに蓄積する電荷量を変化させること、つまりシャッタスピードを変化させることにより適正露光に制御する。そのため、各読み出し方式を適用した動作モード、例えばテープ動画モードやカード静止画モードにおいて予め設定したオーバーフロードレイン電極に印加するオーバーフロードレイン（ＯＦＤ）電圧では、シャッタスピード変化時、特にスローシャッタモード時では、ＣＣＤに電荷を蓄積する時間が長いため電荷量が増大するために、転送部に電荷漏れが生じるなど、入射光量によっては被写体像に発生するスミアのレベルが著しく劣化する問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、固体撮像素子からの読み出し方式（加算方式／非加算方式）に応じて、スミアが発生しないような最適ＯＦＤ電圧を印加し、さらに各読み出し方式においてシャッタスピード変化時、特にスローシャッタ時にオーバーフロードレイン電極に印加するＯＦＤ電圧を変化させることにより、転送部への電荷漏れを防止してスミアを抑制する撮像装置を提供するものである。
【０００６】
すなわち、本発明の撮像装置は、固体撮像素子からの読み出し方式である加算読み出し方式モード（例えばテープ動画モード）と非加算読み出し方式モード（例えばカード静止画モード）において、固定撮像素子の有するオーバーフロードレイン電極に印加するＯＦＤ電圧を制御する制御手段を有するものである。また本発明は、さらには上記各モードにおいて、シャッタスピードがスローシャッタ時に上記撮像素子が有するオーバーフロードレイン電極に印加するＯＦＤ電圧を最適に制御する制御手段を有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の撮像装置においては、固体撮像素子からの読み出し方式が加算方式あるいは、非加算方式、固体撮像素子に長時間電荷を蓄積するスローシャッタモード移行時に自動的にモード移行判定を行い、予め備えた各モード用のＯＦＤ制御データを読み出すことにより、固体撮像素子の有するオーバーフロードレイン電極に印加する電圧を制御して、画像中のスミアを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【０００９】
図１に、本発明の一実施形態の、ＯＦＤ電圧制御手段を有する撮像装置の構成を示す。本例は、ディジタル電子撮像装置、例えばデジタルビデオカメラにＩＴ形ＣＣＤを設けたものである。同図において、１はレンズを介して入射された光を電気信号に変換するＣＣＤ、２はＣＣＤ出力の電気信号を相関二重サンプリングまたアナログ−ディジタル（ＡＤ）変換するＣＤＳ／ＡＤ回路、３はＣＣＤ１を駆動するクロックパルス及びＣＤＳ／ＡＤ回路２において入力信号をサンプリングするためのクロックパルスを発生する駆動パルス発生回路、４はＣＤＳ／ＡＤ回路２の出力信号をディジタル信号処理して映像信号に変換する映像信号処理回路である。また、５はＯＦＤ電圧制御信号を発生するマイコン、６はマイコン出力の制御信号をディジタル−アナログ（ＤＡ）変換するＤ／Ａ変換器、７はＣＣＤ１のＯＦＤ電極に最適電圧値を供給するＯＦＤ電圧制御回路である。また、８は映像信号処理回路４から映像信号を出力するための端子である。
【００１０】
図５にＩＴ形ＣＣＤの一例の断面構造を示す。図５において、１０１は光が入射し、信号電荷が蓄積されるＮ領域、１０２はＰウエル、１０３はＮ基板（Ｎサブストレート）であり、Ｎ基板１０３の裏面にオーバーフローバリアを制御するオーバーフロードレイン電極が形成される。図６は基板の深さ方向のポテンシャル図であり、オーバーフロードレイン電極に印加する電圧（Ｖsub：基板電圧）を変化させることで（例えばＶsub1からＶsub3）、オーバーフローバリアを変化させることができる。なお図５及び図６に示したＩＴ形ＣＣＤの断面構造とポテンシャル図は、トランジスタ技術，ＣＱ出版社発行，２００３年２月号の１４５〜１４６ページに記載された図に基づくものである。
【００１１】
次に上記構成において、順に動作を説明する。駆動パルス発生回路３はＣＣＤを駆動するための水平クロックΦＨ信号及びリセットパルスΦＲＳ信号、またＣＤＳ／ＡＤ回路において、入力信号をサンプリングするためのクロックパルスΦＳＨＰ，ΦＳＨＤを生成し、ＣＣＤ１及びＣＤＳ／ＡＤ回路２に入力される。ＣＣＤ１はレンズより光が入力され、駆動パルス発生回路３より入力されたクロックパルスΦＨ、ΦＲＳにより、光信号を電気信号に変換、出力し、ＣＤＳ／ＡＤ回路２に入力される。ＣＤＳ／ＡＤ回路２は駆動パルス発生回路３より入力された各サンプリングパルスΦＳＨＰ，ΦＳＨＤにより、入力されたアナログ信号からリセットノイズや１／ｆ雑音を低減させるために相関二重サンプリング（ＣＤＳ）し、さらにＡＤ変換して出力する。出力信号は映像信号処理回路４に入力され、ディジタル信号処理して映像信号に変換する。また、ＣＣＤ１には、マイコン５からＯＦＤ制御情報が出力され、Ｄ／Ａ変換器６を介してＯＦＤ電圧制御回路７に入力され、所定のＯＦＤ電圧が印加されるように構成されている。
【００１２】
一例として、ＣＣＤが有するオーバーフロードレイン電極に印加するＯＦＤ電圧について図４に基づいて説明する。テープ動画モードにおいてＣＣＤからの読み出し方式が加算読み出し方式である場合には、テープ動画モードに対応したＯＦＤ電圧制御情報がマイコン５からＤ／Ａ変換器６に入力され、ＯＦＤ電圧制御回路７に入力されて、所定の電圧、例えば９Ｖを出力し、ＣＣＤ１のオーバーフロードレイン電極に印加する。
【００１３】
次にカード静止画モードには、カード静止画記録モードとカード静止画プレビューモードがあるが、両モードにおいてＣＣＤからの読み出し方式が非加算読み出し方式である場合には、カード静止画記録モードとカード静止画プレビューモードに対応した各ＯＦＤ電圧制御情報がマイコン５からＤ／Ａ変換器６に入力され、ＯＦＤ電圧制御回路７に入力されて、所定の電圧、例えば６Ｖと７．５Ｖをそれぞれ出力し、ＣＣＤ１のオ−バーフロードレイン電極に印加する。次に、電荷蓄積が長時間行われるモード、つまりシャッタスピードがスローシャッタモードの場合には、スローシャッタモードに対応したＯＦＤ電圧制御情報がマイコン５からＤ／Ａ変換器６に入力され、ＯＦＤ電圧制御回路７に入力されて、所定の電圧、例えば７．３Ｖを出力し、ＣＣＤ１のオーバーフロードレイン電極に印加する。このように本実施形態においては、ＣＣＤからの読み出し方式やシャッタスピードに応じてＯＦＤ電圧を調整し、どのような入射光量に対してもスミアが発生しないようにする。
【００１４】
さらに、これらの動作について、図２を参照して以下詳細に説明する。マイコン５はＣＣＤからの読み出し方式が加算読み出し方式と非加算読み出し方式、例えば前者がテープ動画モードと後者がカード静止画モードに適用された場合に、それぞれに対応したＯＦＤ制御情報であるＣＣＤ加算読み出し方式制御データ１０とＣＣＤ非加算読み出し方式制御データ１１、またＣＣＤにおいて電荷蓄積が長時間行われるスローシャッタモード用制御データ１２を備え、ＣＣＤ非加算読み出し方式制御データ１１内部にはカード静止画プレビュー用制御データ１９とカード静止画記録用制御データ２０を備えている。これらは、例えばマイコン５内部ＲＯＭに格納している。ディジタル電子撮像装置では、外部に設置されたユーザースイッチにより、任意にテープ動画モードとカード静止画モードが切り換えられるが、ユーザーが設定したモードのそれぞれの情報を示すテープ動画モード１７とカード静止画モード１８がスイッチ９により切り換えられて、マイコン５に入力される。マイコン５において、ＣＣＤ加算読み出し方式制御データ１０とＣＣＤ非加算読み出し方式制御データ１１はスイッチ１３に入力され、スイッチ１３は両制御データをＣＣＤ加算読み出し方式／非加算読み出し方式制御情報１４から入力された情報より、自動切替で出力し、スイッチ１６の一方の端子に入力される。スイッチ１６の他方端子にはスローシャッタモード用制御データ１２が入力される。スイッチ１６は外部に設置されたユーザ設定スイッチ２４により、任意にスローシャッタモードの切り替えが可能であり、当該スイッチにより、スローシャッタモード選択時には、スローシャッタモード移行時制御データ１５から入力された情報を元に入力された情報を自動切り換えし、Ｄ／Ａ変換器６に出力する。これらの一連の動作について図７のフローチャートを元に詳細に説明する。初めにユーザが自由に選択可能なユーザスイッチにより、テープ動画モードorカード静止画モードが選択される。カード静止画モードが選択された場合には非加算読み出し方式が選択される。本モードにおいて、設置されたユーザフォトスイッチ２３が押されない場合にはプレビューモードとなる。さらにプレビューモードにおいて、設置されたユーザ設定スイッチ２４により、スローシャッタモードが選択されない場合にカード静止画プレビュー制御データ、また、スローシャッタモードが選択された場合にはスローシャッタモード用制御データがマイコンより出力されて、Ｄ／Ａ６、ＯＦＤ電圧制御回路７を介してＣＣＤが有するオーバーフロードレイン電極に印加するＯＦＤ電圧を制御する。一方、カード静止画モードにおいて、設置されたユーザフォトスイッチ２３が押された場合には、記録モードに移行し、同様に設置されたユーザ設定スイッチ２４により、スローシャッタモードが選択されない場合にカード静止画記録用制御データ、また、スローシャッタモードが選択された場合にスローシャッタモード用制御データがマイコンより出力されて、Ｄ／Ａ６、ＯＦＤ電圧制御回路７を介してＣＣＤが有するオーバーフロードレイン電極に印加するＯＦＤ電圧を制御する。次にテープ動画モードが選択された場合には加算読み出し方式が選択される。テープ���画モードにおいてもカード静止画モードと同様に設置されたユーザ設定スイッチにより、スローシャッタモードが選択されない場合にＣＣＤ加算読み出し方式制御データが、また、スローシャッタモードが選択された場合にはスローシャッタモード用制御データがマイコンより出力されて、Ｄ／Ａ６、ＯＦＤ電圧制御回路７を介してＣＣＤが有するオーバーフロードレイン電極に印加するＯＦＤ電圧を制御する。このようにそれぞれ設置されたユーザスイッチ等により、どのモードかをマイコンが判断し、それぞれのモードに対応したＯＦＤ電圧制御データにより、ＣＣＤのオーバーフロードレイン電極に印加するＯＦＤ電圧を制御する。
【００１５】
さらに図３を元にカード静止画モード時の動作を詳細に説明する。ＣＣＤ非加算読み出し方式制御データ１１内部にはカード静止画プレビュー用制御データ１９とカード静止画記録用制御データ２０が格納されている。両制御データはスイッチ２１に入力され、スイッチ２１は他方入力されたカード静止画プレビュー／記録制御情報２２より、自動切換で出力し、スイッチ１３に入力される。カード静止画プレビュー／記録制御情報２２は外部に設置された任意設定可能なユーザフォトスイッチ２３によって切り替えられ、フォトスイッチが押された場合にはカード静止画記録用制御データを出力するようにスイッチ２１を制御し、フォトスイッチが押されない場合にはカード静止画プレビュー制御データを出力するようにスイッチ２１を制御する。一例として、マイコン５はテープ動画モードに選択された場合に、Ｄ／Ａ変換器６とＯＦＤ電圧制御回路７を介して、ＯＦＤ電圧９Ｖを出力し、カード静止画モードにおいて、カード静止画プレビューに選択された場合にＤ／Ａ変換器６とＯＦＤ電圧制御回路７を介して、ＯＦＤ電圧７．５Ｖを出力し、カード静止画記録に選択された場合に、６Ｖを出力する。さらに両モード選択時にスローシャッタモードに移行した場合には、Ｄ／Ａ変換器６とＯＦＤ電圧制御回路７を介して、ＯＦＤ電圧７．３Ｖを出力する。このように、マイコン５はＣＣＤ読み出し方式が切り替わった場合に各読み出し方式に最適なＯＦＤ制御情報を出力し、さらに各読み出し方式でスローシャッタモードに切り替わった場合に、スローシャッタ時の最適ＯＦＤ制御情報を出力し、Ｄ／Ａ変換器６及びＯＦＤ電圧制御回路７を介して、ＣＣＤのオーバーフロードレイン電極に印加することにより、ＣＣＤからの読み出し方式、またＣＣＤの電荷蓄積時間の変更に対応して、スミアを抑圧する。さらに上述した実施形態では、単板式のディジタル撮像装置としたが、本発明は３板式のディジタル撮像装置にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明は、加算読み出し方式、非加算読み出し方式等の読み出し方式の切り換え、スローシャッタモード等の切り換えを行うことが可能が撮像装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の、ＯＦＤ電圧制御手段を有する撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の撮像装置におけるオーバーフロードレイン電極に印加するＯＦＤ電圧の制御手段の一構成例を示す図である。
【図３】本発明の撮像装置におけるカード静止画モード時の制御方法を示す図である。
【図４】本発明の撮像装置における各動作モードに対するオーバーフロードレイン電極に印加するＯＦＤ電圧設定値の一例を示したグラフである。
【図５】ＩＴ形ＣＣＤの一例の断面構造を示す図である。
【図６】基板の深さ方向のポテンシャル図である。
【図７】本発明の撮像装置の制御動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００１８】
１  ＣＣＤ
２  ＣＤＳ／ＡＤ回路
３  駆動パルス発生回路
４  映像信号処理回路
５  マイコン
６  Ｄ／Ａ変換器
７  ＯＦＤ電圧制御回路
８  映像信号出力端子
９，１３，１６，２１  スイッチ
１０  ＣＣＤ加算読み出し方式制御データ
１１  ＣＣＤ非加算読み出し方式制御データ
１２  スローシャッタモード用制御データ
１４  ＣＣＤ加算読み出し方式／非加算読み出し方式制御情報
１５  スローシャッタモード移行時制御情報
１７  テープ動画モード選択情報
１８  カード静止画モード選択情報
１９  カード静止画プレビュー制御データ
２０  カード静止画記録用制御データ
２２  カード静止画プレビュー／記録制御情報
２３  ユーザフォトスイッチ
２４  ユーザ設定スイッチ
【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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