(57)【要約】【課題】  部分読み出しモードにて、画像信号を読み出すデジタルズームなどにおいて、安定して黒レベル補正を行い、高品位な画像を形成することが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像素子上の一部の領域で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成するモードで画像信号を表示または記録する場合、所定領域よりも前方の位置で光電変換された電荷を読み出させて画像信号を生成する様に制御する撮像装置。【選択図】        図２
2007074363.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撮像素子と、
前記撮像素子で生成された画像信号をクランプするクランプ手段と、
前記撮像素子の駆動を制御する駆動制御信号、および、前記クランプ手段で用いられるクランプ信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記駆動信号生成手段の作動を制御する駆動信号制御手段と、
前記画像信号に基づいて前記撮像素子に取り込まれた画像を表示する表示手段と該画像を記録する記録手段のうちの少なくとも一方、を有する撮像装置であって、
前記撮像素子上の所定領域の一部で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成する部分読み出しモードで前記撮像素子を駆動させ、生成された画像信号を前記表示手段に表示、または、前記記録手段に記録する場合、
前記駆動信号制御手段は、前記撮像素子で垂直方向への読み出しを行うときに、前記所定領域の前方領域で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成する様に、前記駆動信号生成手段の作動を制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子は、高速垂直転送動作が可能なＣＣＤエリアセンサであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記所定領域は、前記撮像素子の垂直読み出し方向の中央部に位置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。
【請求項４】
前記所定領域の前方領域が、少なくとも５水平ラインからなる領域であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像素子は遮光領域を有するものであり、
前記遮光領域で生成された画像信号を、前記クランプ手段によりクランプすることを特徴とする請求項１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、撮像装置に関し、特に撮像素子の黒レベル補正を行う撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子カメラ、スキャナ、ビデオカメラ等の撮像装置では、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）に代表される撮像素子により、被写体光学像を画像信号化して画像形成が行われる。これらの撮像装置では、画像信号の基準となる黒レベルを安定させる必要がある。黒レベルは、画像再現性や画質に大きな影響を与えるため、高品位な画像形成を実現するには補正等の操作により安定させる必要がある。そして、撮像装置の分野では黒レベルを効率よく補正する技術がこれまでも種々検討されてきた。
【０００３】
ここで一般的に行われている黒レベルの補正方法について説明する。
【０００４】
最初にＣＣＤの構成、および駆動方法について説明する。
【０００５】
撮像素子には、種々のタイプのものが知られているが、たとえば縦型オーバーフロードレイン型ＣＣＤの構成を、図５を用いて説明する。図５（ａ）は、ＣＣＤ５０の画素構成を示す模式図である。図５（ｂ）は、受光領域５２を走査する任意の水平ラインのＣＣＤ出力信号、およびクランプ信号を示す模式図である。なお、実際のＣＣＤ出力信号は、図５（ｂ）に示す信号波形に対して、上下が反転した信号波形であるが、ここでは便宜上この様に図示している。
【０００６】
ＣＣＤ５０は、図５（ａ）に示す様に、被写体の光学像を画像信号に変換する受光領域５２と、黒レベル検出用の画像信号を形成する遮光領域５３（以下、遮光領域５３をＯＢ領域；Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｌａｃｋ領域ともいう）とを有し、遮光領域５３は受光領域５２の周囲に配置された構造を有する。
【０００７】
ＣＣＤ５０は、受光領域５２とＯＢ領域５３各々に光電変換部に該当するフォトダイオード５１を画素単位で配置している。フォトダイオード５１は、図５（ａ）に示す様に、垂直シフトレジスタ（垂直ＣＣＤ）５４と接続し、さらに、垂直シフトレジスタ５４は、ＣＣＤ５０の下部に設けられた水平シフトレジスタ（水平ＣＣＤ）５５と接続する。
【０００８】
ＯＢ領域５３に設けられたフォトダイオード５１は、光学的に完全に遮光されており、熱により生ずる暗ノイズに起因する電荷信号のみが形成される。なお、本発明では暗ノイズに起因する電荷信号のことも画像信号と呼ぶ。
【０００９】
次に、この様な構成のＣＣＤ５０の駆動方法について説明する。フォトダイオード５１で生成された電荷信号は、ＣＣＤ５０を駆動させるタイミングジェネレータから出力された電荷読み出しパルスφＴＧ１、またはφＴＧ３により垂直シフトレジスタ５４に読み出される。読み出された電荷信号は、タイミングジェネレータから出力された垂直転送パルスφＶ１乃至φＶ４により垂直方向に転送される。また、タイミングジェネレータは水平１ライン分の電荷信号が各垂直シフトレジスタ５４から水平シフトレジスタ５５に与えられる毎に水平転送パルスφＨ１，φＨ２を水平シフトレジスタ５５に出力する。この水平転送パルスφＨ１，φＨ２に応答して水平１ライン分に相当する電荷信号が水平方向に転送される。水平転送された電荷信号は、出力部５７を経て外部に出力される。この様にして、各々のフォトダイオード５１で生成された１画面分に相当する電荷信号がＣＣＤ５０から出力される。ＣＣＤ５０から出力された画像信号は、図５（ｂ）に示す様に、前縁からダミー画素信号、前段ＯＢ信号、画像信号、後段ＯＢ信号より構成されるＣＣＤ出力信号となる。
【００１０】
ここで、この様にしてＣＣＤ５０から読み出された画像信号に対して、通常行われている黒レベルの補正方法について説明する。
【００１１】
黒レベル補正は、通常、図５（ａ）に示すＣＣＤ５０の撮像面右端のＯＢ領域を構成する画素（図では水平方向に２画素しか図示していないが、数十画素分に相当）で生成されたＯＢ信号を抽出して、抽出したＯＢ信号レベルに応じて、画像信号の補正が行われる。具体的には、図５（ｂ）に示す水平クランプ信号に基づいて、ＣＣＤ出力信号から後段ＯＢ信号の抽出を行い、抽出されたＯＢ信号レベルに基づいて画像信号の黒レベルを基準電位とする黒レベル基準電圧を設定する。この様にして設定された黒レベル基準電圧に基づいてＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路でクランプ動作が行われることにより、黒レベル補正が行なわれる。
【００１２】
通常、この様にして、黒レベルの補正が行われている。そして、撮像装置の分野では黒レベルを効率よく補正する技術がこれまでも種々検討されてきた。
【００１３】
たとえば黒レベル補正手段としてアナログクランプ部とデジタルクランプ部を備え、ＣＣＤの駆動モードに応じて、デジタルクランプ部の動作をフィールドクランプとラインクランプの２つの動作モードから選択し、静止画モードでの駆動時にはラインクランプ動作を選択することにより静止画モードにおけるＶサグ（段差）の発生を抑制させる技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３１３８６４号公報（段落００３３等参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、近年、撮像装置の多機能、高性能化が進展するに伴い、ズーム性能の高倍率化が求められる様になってきた。そして、このニーズに対して、従来の光学ズームに加えてデジタルズームを併用した撮像装置が種々検討されている。
【００１５】
しかしながら、部分読み出しモードにて、撮像面の一部の領域の画像信号を読み出し、読み出した画像信号を電気的に拡大するデジタルズームなどにおいては、不要な領域の画像信号を、高速に垂直転送を行い掃き出す様にしている。そして、この高速転送期間においては、黒レベル補正を行なうクランプ動作を停止させていることより、精度良く黒レベル補正を行うことが出来ず、画像信号にＶサグと呼ばれる段差が発生する場合がある。
【００１６】
ここで、デジタルズーム時における黒レベルの補正動作を、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、デジタルジーム時、撮像面における画像信号の読み出し領域を示す。図３（ｂ）は、垂直同期信号（ＶＤ）を示す。図３（ｃ）は、ＣＣＤ出力信号を示す。図３（ｄ）は、クランプ信号（ＣＬＰ）を示す。図３（ｅ）は、クランプ電位、およびＯＢレベルを示す。
【００１７】
デジタルズーム時には、図３（ａ）に示す様に、ＣＣＤ５０の撮像面下部７１、および上部８１の電荷を掃き出し、中央部６１の電荷のみを読み出している。
【００１８】
ＣＣＤ５０から読み出される画像信号は、図３（ｃ）に示す様に、画面下部７１の掃き出し期間ｔａ１、および画面上部８１の掃き出し期間ｔｂには出力されず、画面中央部６１の読み出し期間ｔｒのみに出力される。そして、掃き出し期間ｔａ１、および掃き出し期間ｔｂでは、図３（ｄ）に示す様に、クランプ動作を停止させている。したがって、クランプ動作を停止している掃き出し期間ｔａ１、および掃き出し期間ｔｂにおけるクランプ電位は、図３（ｅ）に示す様に、不安定なふらついた電位になっている。
【００１９】
この様な状態で、掃き出し期間ｔａ１終了後、クランプ動作を行う読み出し期間ｔｒに移ると、図３（ｄ）に示す様に、クランプ動作を開始するもののクランプ回路の時定数の大きさによっては図３（ｅ）に示す、ＯＢレベルＶｏｂに相当するクランプ電位を瞬時に得ることは困難である。本来、クランプ電位は、図３（ｅ）に実線で示す様に、クランプ動作の開始後、瞬時にＯＢレベルＶｏｂに相当するクランプ電位まで達しなければならないが、クランプ回路の時定数の大きさによっては追従が困難になり、破線で示す様に徐々変化して必要とするクランプ電位に到達するようになる。そして、この間の電位差がＶサグ（段差）として画像信号に発生し、画像品質を大きく損ねる要因となる。
【００２０】
この様に、部分読み出しモードにて、画像信号を読み出すデジタルズームなどにおいては、画像信号にＶサグが発生して画像品質に影響を与えることになるので、適切な黒レベルの補正操作等によりその影響を軽減させなくてはならない。
【００２１】
前述の特許文献１は、ＣＣＤを静止画モードで駆動した場合には、ラインクランプ動作を行うことにより静止画モードにおけるＶサグ（段差）の発生を抑制する様にしている。しかしながら、部分読み出しモードにて、画像信号を読み出すデジタルズームなどにおいては、クランプ動作に長時間、停止期間が存在することにより、ラインクランプ動作を行っても、瞬時に適正なクランプ電位を得ることが困難になるものと考えられる。
【００２２】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、撮像装置の高価格化や複雑化を招くことなく、部分読み出しモードにて、撮像面の一部の領域の画像信号を読み出すデジタルズームなどにおいて、安定して黒レベル補正を行い、高品位な画像を形成することが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】
【００２３】
上記目的は、下記の（１）乃至（５）のいずれか１項に記載の発明によって達成される。
【００２４】
（１）  被写体光像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子と、
前記撮像素子で生成された画像信号をクランプするクランプ手段と、
前記撮像素子の駆動を制御する駆動制御信号、および、前記クランプ手段で用いられるクランプ信号を生成する駆動信号生成手段と、
前記駆動信号生成手段の作動を制御する駆動信号制御手段と、
前記画像信号に基づいて前記撮像素子に取り込まれた画像を表示する表示手段と該画像を記録する記録手段のうちの少なくとも一方、を有する撮像装置であって、
前記撮像素子上の所定領域の一部で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成する部分読み出しモードで前記撮像素子を駆動させ、生成された画像信号を前記表示手段に表示、または、前記記録手段に記録する場合、
前記駆動信号制御手段は、前記撮像素子で垂直方向への読み出しを行うときに、前記所定領域の前方領域で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成する様に、前記駆動信号生成手段の作動を制御することを特徴とする撮像装置。
【００２５】
（２）  前記撮像素子は、高速垂直転送動作が可能なＣＣＤエリアセンサであることを特徴とする（１）項に記載の撮像装置。
【００２６】
（３）  前記所定領域は、前記撮像素子の垂直読み出し方向の中央部に位置することを特徴とする（１）項または（２）項に記載の撮像装置。
【００２７】
（４）  前記所定領域の前方領域が、少なくとも５水平ラインからなる領域であることを特徴とする（１）乃至（３）項のいずれか１項に記載の撮像装置。
【００２８】
（５）  前記撮像素子は遮光領域を有するものであり、
前記遮光領域で生成された画像信号を、前記クランプ手段によりクランプすることを特徴とする（１）項に記載の撮像装置。
【発明の効果】
【００２９】
前記手段の（１）、（２）に記載の発明では、部分読み出しモードで撮像素子上の所定領域の一部で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成し、生成された画像信号に基づいて撮像素子に取り込まれた画像を表示または記録する場合に、表示または記録対象となる所定領域に加えて、撮像素子の垂直の読み出し方向に対して所定領域の前方に位置する領域で光電変換された電荷も読み出して画像信号を生成し、生成された画像信号をクランプする様にした。
【００３０】
すなわち、クランプ動作開始直後に適正なクランプ電位を瞬時に得ることが困難であるという問題に対し、表示や記録の対象となる撮像素子上の所定領域で生成された画像信号を読み出す前にクランプ電位を安定させられるようにした。つまり、クランプミスの影響を考慮しなくてもよい領域で生成された画像信号を読み出した時点からクランプ動作を開始できる様にしたので、所定領域で生成された画像信号を読み出す時点ではクランプ電位が安定し、適正なクランプ電位が得られる。
【００３１】
その結果、部分読み出しモードにおいて、除去が困難だったＶサグ（段差）の発生を抑制できる様になり、高品位な画像形成が可能な撮像装置の提供を可能にした。特に、高速垂直転送動作が可能なＣＣＤエリアセンサにおいて好適である。
【００３２】
前記手段の（３）に記載の発明では、部分読み出しモードで撮像素子の垂直読み出し方向の中央部に位置する領域で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成するので、読み出された画像信号を拡大するデジタルズームなどでのＶサグ発生を抑制して高品位の画像形成を可能にした。
【００３３】
前記手段の（４）に記載の本発明によれば、部分読み出しモードにて、画像信号を読み出す場合、画像の表示、または記録の対象である所定領域で生成された画像信号を読み出す前に、読み出される画像信号は、少なくとも５水平ラインからなる様にしているので、この期間にクランプ動作を安定させることができる様になる。
【００３４】
前記手段の（５）に記載の本発明によれば、クランプ手段は、撮像素子から出力される画像信号の基準となる遮光領域で生成された画像信号をクランプする様にした。したがって、黒レベルの補正を精度良く行なうことができる様になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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等も含まれる。
【００３６】
図１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の側面図、図１（ｂ）は背面図である。図１（ａ）に示す様に、デジタルカメラ１は、カメラ本体部２、およびレンズユニット３から構成される。
【００３７】
レンズユニット３は、図示しないマクロズームからなる撮影レンズ、絞り、およびシャッタ等から構成される。
【００３８】
カメラ本体部２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ；液晶表示素子）からなるＬＣＤモニタ２１１、ＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｖｉｅｗ  Ｆｉｎｄｅｒ；電子ビューファインダ）２１０、およびデジタルカメラ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を有しており、後述するＣＣＤエリアセンサ２４１で取り込まれた画像信号に所定の信号処理を施し、ＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０への画像表示や、後述するメモリカード２７７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２の上面には、必要時にホップアップされる内蔵フラッシュ２１２が設けられている。
【００４０】
また、図１（ｂ）に示す様に、カメラ本体部２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、またはメニュー画面や、各種状態表示等のＧＵＩ表示を行うＬＣＤモニタ２１１とＥＶＦ２１０が設けられている。すなわち、ＬＣＤモニタ２１１、ＥＶＦ２１０は、本発明に係る撮像装置における表示手段として機能するものである。
【００４１】
カメラ本体部２の上面には、図１（ｂ）に示す様に、シャッタボタン２０１と、シャッタボタン２０１の近くには、デジタルカメラ１の動作モードを設定するモード設定ダイアル２０３が設けられている。モード設定ダイアル２０３で設定されるデジタルカメラ１の動作モードには、「静止画モード」、「動画モード」、「再生モード」等がある。
【００４２】
たとえば、静止画モードは、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２７７に記録された撮影画像をＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０に再生表示するモードである。
【００４３】
また、カメラ本体部２の背面上部には、図１（ｂ）に示す様に、メインスイッチ２０２と、メインスイッチ２０２の近くには、デジタルズームのズーム倍率を変更する為のデジタルズームボタン２０９が設けられている。
【００４４】
また、カメラ本体部２の背面下部には、図１（ｂ）に示す様に、ＬＣＤモニタ２１１にメニューを表示する為のメニューボタン２０７と、メニューボタン２０７の近くには、ＬＣＤモニタ２１１に画像を表示する為のクイックビューボタン２０８が設けられている。
【００４５】
さらに、カメラ本体部２の背面の略中央部には、各種設定を行う為の選択／決定ボタン２０６が設けられている。選択／決定ボタン２０６は、各種設定の選択を行う為のジョグダイアル（十字キー）２０４と、ジョグダイアル（十字キー）２０４で選択された設定を確定する為の決定ボタン２０５から構成される。
【００４６】
次に、デジタルカメラ１の制御系について図２を用いて説明する。図２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２では、図１に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。
【００４７】
ＣＣＤエリアセンサ２４１（以下、ＣＣＤ２４１と略称する。）は、本発明における撮像素子に該当し、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、レンズユニット３により結像された被写体光像を光電変換して、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）を生成する。
【００４８】
ＣＣＤ２４１は、図５（ａ）に示す様に、受光領域５２とＯＢ領域５３各々に、フォトダイオード５１を画素単位で配置している。フォトダイオード５１は、図５（ａ）に示す様に垂直シフトレジスタ５４と接続され、さらに、垂直シフトレジスタ５４は、ＣＣＤ２４１の下部に設けられた水平シフトレジスタ５５と接続され、フォトダイオード５１に蓄積された電荷信号は、これらの部位を介して、出力部５７で増幅されて外部に出力される。
【００４９】
また、ＣＣＤ２４１で行なわれる画像信号の読み出し動作には、たとえば、「ライブビュー読み出しモード」、「静止画読み出しモード」、「部分読み出しモード」などがある。
【００５０】
ライブビュー読み出しモードは、ＣＣＤ２４１から定期的な間隔で画素間引きを行いながら画像信号を出力し、撮影における画角等を決定する為に、最終的にＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０へ表示するモードである。静止画読み出しモードは、ＣＣＤ２４１を駆動する際に、垂直シフトレジスタ５４の高速転送による電荷掃き出し期間が存在するモードで、通常、静止画を撮影する際に用いられるモードである。部分読み出しモードは、ＣＣＤ２４１の所定領域の一部で光電変換された電荷を読み出して画像信号を生成し、不要な領域の電荷は高速に掃き出すモードであり、読み出した画像信号を、たとえば、電気的に拡大するデジタルズーム処理などを行い、最終的にＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０への表示、または、メモリカード２７７への記録を行なうモードである。そして、それぞれの読み出し動作モードで必要な、読み出し信号は、後述するタイミングジェネレータ２４８で生成される。
【００５１】
タイミングジェネレータ２４８は、後述する基準クロック発生部２７１から送信される基準クロックに基づいて、ＣＣＤ２４１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２４８で生成される駆動制御信号には、たとえば、ＣＣＤ２４１における露出開始、およ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、各画素の受光信号の読出制御信号（水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等）などのクロック信号が挙げられ、これらのクロック信号がＣＣＤ２４１に供給されるとＣＣＤ２４１では各クロック信号に対応した駆動制御が行われる。
【００５２】
また、タイミングジェネレータ２４８は、後述する基準クロック発生部２７１から送信される基準クロックに基づいて、後述する信号処理回路２４２内のＣＤＳ回路２４３、スイッチ回路２４６で使用されるクランプ信号を生成する。
【００５３】
タイミングジェネレータ２４８で生成される駆動制御信号、およびクランプ信号の形態は、前述した画像信号の読み出し動作モードに応じて、後述するカメラ制御ＣＰＵ２９１によって制御される。すなわち、タイミングジェネレータ２４８は、本発明に係る撮像装置における駆動信号生成手段として機能するものである。
【００５４】
次に、信号処理回路２４２は、ＣＤＳ回路２４３、ＡＧＣ回路２４４、Ａ／Ｄ変換器２４５、スイッチ回路２４６、黒レベル基準電圧設定部２４７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２４２で行われる画像信号への所定の処理について説明する。
【００５５】
ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路２４３は、ＣＣＤ２４１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を低減させたり、黒レベル基準電圧設定部２４７で生成された黒レベル基準電圧に基づいてＯＢクランプ動作を行って黒レベルの補正を行うものである。
【００５６】
ＡＧＣ（自動利得制御）回路２４４は、ＣＤＳ回路２４３で処理された画像信号のゲイン調整を行うものである。
【００５７】
Ａ／Ｄ変換器２４５は、ＡＧＣ回路２４４から入力された画像信号を構成する各画素信号をデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２４５は、基準クロック発生部２７１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たとえば１４ビットのデジタル信号に変換する。
【００５８】
スイッチ回路２４６は、タイミングジェネレータ２４８から送出されたクランプ信号に基づいて、ＡＧＣ回路２４４から出力された画像信号から、画像信号中に含まれるＯＢ領域の画像信号、又はダミー画素信号を抽出する。
【００５９】
黒レベル基準電圧設定部２４７は、スイッチ回路２４６で抽出された画像信号、またはダミー画素信号に基づいて、ＣＤＳ回路２４３での黒レベル補正を行う際に使用される黒レベル基準電圧を生成するものである。すなわち、タイミングジェネレータ２４８、ＣＤＳ回路２４３、スイッチ回路２４６、黒レベル基準電圧設定部２４７は、本発明に係る撮像装置におけるクランプ手段として機能するものである。
【００６０】
この様な構成において、本発明は、ＣＣＤ２４１を部分読み出しモードで駆動する際に、最適な読み出し方法、およびクランプ方法を用いて黒レベルの補正を行うことにより、従来除去が困難であったＶサグ（段差）の発生を抑制する様にデジタルカメラ１で行われる画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作を制御するものである。画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作の制御の詳細については後述する。
【００６１】
この様に、ＣＣＤ２４１で読み出された画像信号は、信号処理回路２４２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ＣＰＵ２６１に取り込まれて所定の処理が行われる。
【００６２】
画像処理ＣＰＵ２６１は、マイクロコンピュータからなり、デジタルカメラ１で行われる画像信号処理動作を統括的に制御するものである。以下、画像処理ＣＰＵ２６１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。
【００６３】
最初に、画像処理ＣＰＵ２６１に取り込まれた画像信号は、ＣＣＤ２４１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２７５に書き込まれる。すなわち、画像処理ＣＰＵ２６１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２７５にいったん記録したものを画像メモリ２７５から取り出し、各ブロックにおける処理に使用される。
【００６４】
画像処理ＣＰＵ２６１は、図２に示す様に、たとえば黒レベル補正部２６３、画素補間部２６４、デジタルズーム制御部２６５、ホワイトバランス制御部２６６、ガンマ補正部２６７、マトリックス演算部２６８、シェーディング補正部２６９、画像圧縮部２７０などからなる画像処理部２６２、および基準クロック発生部２７１から構成され、画像処理部２６２は画像メモリ２７５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２７５に格納される。
【００６５】
ここで、デジタルズーム制御部２６５は、部分読み出しモードにて、ＣＣＤ２４１から読み出された画像信号を、デジタルズームボタン２０９で設定されたデジタルズーム倍率に応じて拡大を行い、一画像の画像信号を生成するものである。
【００６６】
基準クロック発生部２７１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２４８に使用される基準クロックや、Ａ／Ｄ変換器２４５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２７１でこれらのクロックを生成する。
【００６７】
次に、ＬＣＤモニタ２１１は、ＣＣＤ２４１で取り込まれた画像信号の表示や、ＧＵＩ表示を行う。
【００６８】
ＬＣＤ駆動回路２７９は、画像処理ＣＰＵ２６１により画像メモリ２７５から読み出された画像信号を一時記憶するバッファメモリ（ＶＲＡＭ）を備えており、該画像信号をフィールド画像としてＬＣＤモニタ２１１に画像表示させる。
【００６９】
次に、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、マイクロコンピュータからなり、後述のスイッチ群２９５の各スイッチ操作によるスイッチ信号に基づき、カメラ本体部２、及びレンズユニット３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。
【００７０】
また、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、モード設定ダイアル２０３、またはデジタルズームボタン２０９で設定された画像信号の読み出し動作モードに応じて、タイミングジェネレータ２４８の作動を制御して、画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作を制御する。すなわち、カメラ制御ＣＰＵ２９１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ものである。画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作の制御の詳細については後述する。
【００７１】
この様に、デジタルカメラ１では、画像処理ＣＰＵ２６１においてＣＣＤ２４１より取り込まれた画像信号に前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２７５に記録するようになっている。
【００７２】
本発明に係るデジタルカメラ１は、モード設定ダイアル２０３で設定したモードの下でＣＣＤ２４１より取り込まれた画像信号を画像メモリ２７５に記録、あるいは、ＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０に表示する。
【００７３】
撮影待機状態（例えば、モード設定ダイアル２０３で「静止画モード」に設定した状態）では、画像信号が例えば１／３０秒毎等の所定間隔でＣＣＤ２４１より信号処理回路２４２を経て画像処理ＣＰＵ２６１取り込まれている。取り込まれた画像信号は、前述の様に、画像処理ＣＰＵ２６１中の画像処理部２６２の黒レベル補正部２６３からシェーディング補正部２６９にかけての部位で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２７５に記録される。そして、画像メモリ２７５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駆動回路２７９やＥＶＦ駆動回路２８０を介してフィールド画像としてＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０で画像表示する。
【００７４】
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ＣＰＵ２６１中の画像処理部２６２の画像圧縮部２７０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２７６を介してメモリカード２７７に記録される。すなわち、メモリカード２７７は、本発明に係る撮像装置における記録手段として機能するものである。
【００７５】
再生モード（モード設定ダイアル２０３で「再生モード」に設定した状態）では、メモリカード２７７より読み出された画像信号は、画像処理ＣＰＵ２６１で所定の信号処理が施され、ＬＣＤ駆動回路２７９やＥＶＦ駆動回路２８６を介してＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０に表示する
なお、図２中のスイッチ群２９５は、図１のシャッタボタン２０１、メインスイッチ２０２、モード設定ダイアル２０３、選択／決定ボタン２０６、メニューボタン２０７、クイックビューボタン２０８、デジタルズームボタン２０９などに対応するスイッチである。
【００７６】
ここで、部分読み出しモードにて、画像信号を読み出すデジタルズーム作動時に行なわれる、画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作について説明する。
【００７７】
従来行われている部分読み出しモード時の、画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作においては、前述した様に、図３（ａ）に示す様に、画面下部７１の掃き出し期間ｔａ１、および画面上部８１の掃き出し期間ｔｂ中はクランプ動作を停止している。そして画面下部７１の掃き出し期間ｔａ１終了後、画面中央部６１の画像信号読み出し期間ｔｒに移ると、図３（ｄ）に示す様に、クランプ動作を開始するが、図３（ｅ）に示すＯＢレベルＶｏｂに相当するクランプ電位を瞬時に得ることは、クランプ回路の時定数の大きさによって困難であった。本来、クランプ電位は、図３（ｅ）に実線で示す様に、クランプ動作を開始すると瞬時にＯＢレベルＶｏｂに相当するクランプ電位まで達しなければならないが、クランプ回路の時定数の大きさによって追従が出来ず、破線で示す様に徐々に変化して本来必要とするクランプ電位に到達する。そしてこの間の電位差がＶサグ（段差）として画像信号に発生し、画像品質を大きく損なっていた。
【００７８】
本発明は、ＣＣＤ２４１を部分読み出しモードで駆動する際に、最適な読み出し方法、およびクランプ方法を用いて黒レベルの補正を行うことにより、従来除去が困難であったＶサグ（段差）の発生を抑制する様にデジタルカメラ１で行われる画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作を制御するものである。
【００７９】
ここで、本発明に係わるデジタルカメラ１において、部分読み出しモードにて、画像信号を読み出すデジタルズーム作動時に行なわれる、画像信号の読み出し動作、およびクランプ動作を、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、デジタルズーム時、撮像面における画像信号の読み出し領域を示す。図４（ｂ）は、垂直同期信号（ＶＤ）を示す。図４（ｃ）は、ＣＣＤ出力信号を示す。図４（ｄ）は、クランプ信号（ＣＬＰ）を示す。図４（ｅ）は、クランプ電位、およびＯＢレベルを示す。
【００８０】
従来は、前述した様に、画面下部７１の掃き出し期間ｔａ１終了後、画像の表示、または記録の対象である所定領域、すなわち図３（ａ）に示す、画面中央部６１で光電変換された電荷の読み出し期間ｔｒに、移った時点から図３（ｄ）に示す様に、クランプ動作を開始していたが、本発明に係るデジタルカメラ１においては、画像の表示、または記録の対象である所定領域、すなわち図４（ａ）に示す、画面中央部６１に加えて、所定領域の前方に位置する領域６２で光電変換された電荷も読み出して画像信号を生成する。そしてこの画像信号の読み出し期間ｔｒｘに、移った時点から図４（ｄ）に示す様に、クランプ動作を開始する様にしている。
【００８１】
すなわち、前述した様にクランプ動作開始直後は、クランプ回路の時定数の大きさによって瞬時に適正なクランプ電位を得る事は困難である。したがって、画像の表示、または記録の対象となる画面中央部６１（所定領域）で生成された画像信号を読み出す期間ｔｒに移行する前にクランプ電位を安定させる為に、クランプミスの影響を考慮しなくてもよい領域６２で生成された画像信号の読み出しを行なう、読み出し期間ｔｒｘに移った時点からクランプ動作を開始する様にしている。なお、期間ｔｒｘ中にクランプ電位を安定させる為に、領域６２は少なくとも５水平ラインからなるものとする。
【００８２】
したがって画面中央部６１（所定領域）で生成された画像信号を読み出す期間ｔｒに移った時点では、クランプ電位がＯＢレベルＶｏｂまで追従して適正なクランプ電位が得られる様になる。その結果、除去が困難であったＶサグ（段差）の発生を抑制することができる様になる。
【００８３】
この様に、本発明に係わる撮像装置では、撮像素子を部分読み出しモードで駆動する際に、最適な読み出し方法、およびクランプ方法を用いて暗ノイズの補正を行うことにより、従来除去が困難であったＶサグ（段差）の発生を抑制することができる様になり、高品位な画像を形成することが可能な撮像装置の提供を可能にした。
【００８４】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。たとえば、前述の実施の形態においては、撮像素子としてＣＣＤエリアセンサを用いて説明したが、ＣＭＯＳエリアセンサを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係るデジタルカメラの外観模式図である。
【図２】本発明に係るデジタルカメラにおける回路ブロック構成図である。
【図３】従来の撮像装置における部分読出し時のクランプ動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明に係るデジタルカメラにおける部分読出し時のクランプ動作を示すタイミングチャートである。
【図５】一般的な暗ノイズの補正方法の例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  デジタルカメラ
２  カメラ本体部
２０１  シャッタボタン
２０２  メインスイッチ
２０３  モード設定ダイアル
２０４  ジョグダイアル（十字キー）
２０５  決定ボタン
２０６  選択／決定ボタン
２０７  メニューボタン
２０８  クイックビューボタン
２０９  デジタルズームボタン
２１０  電子ビューファインダ（ＥＶＦ）
２１１  ＬＣＤモニタ
２１２  内蔵フラッシュ
２４１  ＣＣＤエリアセンサ
２４２  信号処理回路
２４３  ＣＤＳ回路
２４４  ＡＧＣ回路
２４５  Ａ／Ｄ変換器
２４６  スイッチ回路
２４７  黒レベル基準電圧設定部
２４８  タイミングジェネレータ
２５１  絞り／シャッタ駆動回路
２５２  フォーカス／ズームモータ駆動回路
２６１  画像処理ＣＰＵ
２６２  画像処理部
２６３  黒レベル補正部
２６４  画素補完部
２６５  デジタルズーム制御部
２６６  ホワイトバランス制御部
２６７  ガンマ補正部
２６８  マトリックス演算部
２６９  シェーディング補正部
２７０  画像圧縮部
２７１  基準クロック発生部
２７５  画像メモリ
２７６  メモリカードドライバ
２７７  メモリカード
２７８  外部通信Ｉ／Ｆ
２７９  ＬＣＤ駆動回路
２８０  ＥＶＦ駆動回路
２９１  カメラ制御ＣＰＵ
２９２  フラッシュ制御回路
２９５  スイッチ群（シャッタボタン他）
３  レンズユニット
３５１  フォーカス／ズームモータ
３５２  絞り
５０  ＣＣＤ
５１  フォトダイオード
５２  受光領域
５３  遮光領域
５４  垂直シフトレジスタ（垂直ＣＣＤ）
５５  水平シフトレジスタ（水平ＣＣＤ）
５６  ダミー画素
５７  出力部
【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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