(57)【要約】【課題】撮像素子の消費電力を低減する。【解決手段】ＣＣＤイメージセンサ１２１と、ＣＣＤイメージセンサ１２１に水平同期信号及び電子シャッタパルスを出力するタイミングジェネレータ１２５と、タイミングジェネレータ１２５を制御する画像処理プロセッサ１１０と、を備え、電子シャッタパルスをＣＣＤイメージセンサ１２１に出力することにより露光期間を調節する撮像装置において、画像処理プロセッサ１１０は、タイミングジェネレータ１２５が、水平同期信号が出力される周期の２以上の整数倍の間隔で電子シャッタパルスを出力するよう制御する。【選択図】図３
2013027022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段と、前記撮像手段に水平同期信号及び電子シャッタパルスを出力するタイミング信号発生手段と、前記タイミング信号発生手段を制御する制御手段と、を備え、
前記電子シャッタパルスを前記撮像手段に出力することにより前記撮像手段が露光する期間を調節する撮像装置において、
前記制御手段は、前記タイミング信号発生手段が、前記水平同期信号が出力される周期の２以上の整数倍の間隔で前記電子シャッタパルスを出力するよう制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像手段から出力される画像データに基づいて、閾値以上の輝度を有する画素数をカウントするカウント手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記カウント手段によりカウントされた画素数および露光時間に基づいて、前記電子シャッタパルスを出力する間隔を設定す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】
前記制御手段は、前記タイミング信号発生手段が、前記撮像手段が露光を開始する直前に出力される前記水平同期信号に同期して前記電子シャッタパルスを出力するよう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。
【請求項４】
光学系から入射した光を電気信号に変換して撮像信号として出力する撮像手段に対し、水平同期信号及び電子シャッタパルスを出力するタイミング信号制御方法であって、
前記水平同期信号が出力される周期の２以上の整数倍の間隔で前記電子シャッタパルスを前記撮像手段に出力して、前記撮像手段が露光する期間を調節するようにしたことを特徴とするタイミング信号制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置およびタイミング信号制御方法に関する。さらに詳述すると、撮像装置におけるタイミングジェネレータによる電子シャッタパルスの発振制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子としてＣＣＤイメージセンサ（以下、単にＣＣＤともいう）を用いた撮像装置において、液晶モニタで被写体を確認するライブビュー機能や、動画撮影などの連続フレーム取込を行う場合、露光時間の制御には電子シャッタを用いることが一般的である。
【０００３】
このＣＣＤイメージセンサの電子シャッタは、例えば、Ｎ型基板に２０Ｖ程度の振幅のパルス(以下、電子シャッタパルスという)を印加することでフォトダイオードに蓄積された電荷をＮ型基板に逃がすことで実現される。
【０００４】
ここで、電子シャッタパルスの印加は、ＦＤアンプの動作に影響を与えないようにするために、画素読出しの水平ブランキング期間中に行われる。すなわち、連続フレームの撮像において、フレームでフォトダイオードの読出しが行われた直後の水平ブランキング期間から電子シャッタパルスの印加を開始し、水平ブランキング期間の度に電子シャッタパルスを連続して印加して、次のフレームのフォトダイオードの読出しよりも露光期間分前の水平ブランキング期間に電子シャッタパルスの印加を停止することで露光期間を制御するものである。
【０００５】
上記電子シャッタパルスの印加は、タイミングジェネレータによって制御され、電子シャッタパルスを印加する水平走査線本数をタイミングジェネレータに設定することで所望の露光期間を得るものである。
【０００６】
このような電子シャッタパルスの印加に関して、例えば、特許文献１には、２つの異なる振幅変換回路によって生成したパルスを合成することにより、２種類の振幅を持つ電子シャッタパルスを生成し、それぞれ２種類の電子シャッタパルスを期間によって使い分けることで消費電力の低減を図る固体撮像装置に関する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の電子シャッタの制御方式では、フォトダイオードの読出しから、次フレームの露光期間開始まで、水平ブランキング期間の度に連続して電子シャッタパルスを印加している。電子シャッタパルスは、上述のように、高い振幅を必要とするため電力の消費が大きく、また露光時間が短くなるほど多くの電子シャッタパルスを必要とするため、消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００８】
また、上記特許文献１では、印加する電子シャッタパルスを制御することにより消費電力の低減を図っているが、二つの振幅変換回路とパルス合成器などの複雑な制御機構を要するため、装置構成が複雑になり、コストが高くなるという問題があった。
【０００９】
そこで本発明は、電子シャッタパルスの印加間隔を調節することで撮像素子の消費電力を低減することができる撮像装置およびタイミング信号制御方法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】
【００１０】
かかる目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、撮像手段と、撮像手段に水平同期信号及び電子シャッタパルスを出力するタイミング信号発生手段と、タイミング信号発生手段を制御する制御手段と、を備え、電子シャッタパルスを撮像手段に出力することにより撮像手段が露光する期間を調節する撮像装置において、制御手段は、タイミング信号発生手段が、水平同期信号が出力される周期の２以上の整数倍の間隔で電子シャッタパルスを出力するよう制御するものである。
【００１１】
また、本発明に係るタイミング信号制御方法は、光学系から入射した光を電気信号に変換して撮像信号として出力する撮像手段に対し、水平同期信号及び電子シャッタパルスを出力するタイミング信号制御方法であって、水平同期信号が出力される周期の２以上の整数倍の間隔で電子シャッタパルスを撮像手段に出力して、撮像手段が露光する期間を調節するようにしている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、撮像素子の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラの外観図の一例であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は裏面図を示す。
【図２】本実施形態に係る撮像装置の機能ブロック図の一例である。
【図３】タイミング信号制御に係る機能ブロック図である。
【図４】同期信号、読出しパルス、電子シャッタパルス及びフォトダイオードの電荷蓄積を示すタイミングチャートである。
【図５】水平同期の期間と電子シャッタとの関係を示す説明図である。
【図６】タイミングジェネレータ内におけるレジスタの説明図である。
【図７】タイミングジェネレータ内で水平同期時に行うカウンタの制御および電子シャッタパルス出力を示すフローチャートである。
【図８】図４に示した同期信号、読出しパルス、電子シャッタパルス、フォトダイオードの電荷蓄積とともに、各レジスタの関係を示したタイミングチャートである。
【図９】本実施形態に係る撮像装置のタイミングジェネレータ内におけるレジスタの説明図である。
【図１０】本実施形態に係る撮像装置のタイミングジェネレータ内で水平同期時に行うカウンタの制御および電子シャッタパルス出力を示すフローチャートである。
【図１１】本実施形態に係る同期信号、読出しパルス、電子シャッタパルス及びフォトダイオードの電荷蓄積を示すタイミングチャートである。
【図１２】飽和画素カウント手段を備えたタイミング信号制御に係る機能ブロック図である。
【図１３】飽和画素カウント手段による飽和画素と露光時間との組み合わせによる電子シャッタの出力間隔の設定値表の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る構成を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
（撮像装置の構成）
本実施形態では、撮像装置の一例としてデジタルカメラを例に説明する。図１はデジタルカメラの外観図を示し、（ａ）はカメラ上面図、（ｂ）はカメラ正面図、（ｃ）はカメラ裏面図を示している。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、デジタルカメラは、上面に、サブＬＣＤ１と、レリーズシャッター２（ＳＷ１）と、モードダイヤル４（ＳＷ２）とを有する。
【００１７】
また、図１（ｂ）に示すように、デジタルカメラは、正面に、ストロボ発光部３と、測距ユニット５と、リモコン受光部６と、レンズユニット７と、光学ファインダ（正面）１１とを有する。また、メモリカードスロットル２３は、ＳＤカード等のメモリカード３４を挿入するスロットルを示し、カメラ側面に設けられる。
【００１８】
また、図１（ｃ）に示すように、デジタルカメラは、裏面に、ＡＦＬＥＤ（オートフォーカスＬＥＤ）８と、ストロボＬＥＤ９と、ＬＣＤモニタ（表示手段）１０と、光学ファインダ（裏面）１１と、ズームボタン（ズームレバー）ＴＥＬＥ１２（ＳＷ４）と、電源スイッチ１３（ＳＷ１３）と、ズームボタン（ズームレバー）ＷＩＤＥ１４（ＳＷ３）と、セルフタイマ／削除スイッチ１５（ＳＷ６）とを有する。
【００１９】
さらに、メニュースイッチ１６（ＳＷ５）と、ＯＫスイッチ１７（ＳＷ１２）と、左／画像確認スイッチ１８（ＳＷ１１）と、下／マクロスイッチ１９（ＳＷ１０）と、上／ストロボスイッチ２０（ＳＷ７）と、右スイッチ２１（ＳＷ８）と、画像を表示するディスプレイスイッチ２２（ＳＷ９）とを有する。
【００２０】
図２は図１に示したデジタルカメラの制御系の機能ブロック図を示している。以下、デジタルカメラ内部のシステム構成について説明する。
【００２１】
図２に示すように、このデジタルカメラ内には、レンズユニット７に設置した撮影レンズ系を通して入射される被写体画像が受光面上に結像する固体撮像素子としてのＣＣＤ（ＣＣＤイメージセンサ）１２１、ＣＣＤ１２１から出力される電気信号（アナログＲＧＢ画像信号）をデジタル信号に処理するフロントエンドＩＣ（Ｆ／Ｅ、アナログフロントエンド）１２０、フロントエンドＩＣ（Ｆ／Ｅ）１２０から出力されるデジタル信号を処理する信号処理ＩＣ（画像処理プロセッサ）１１０、データを一時的に格納するＳＤＲＡＭ３３、制御プログラム等が記憶されたＲＯＭ３０、モータドライバ３２等が設けられている。
【００２２】
レンズユニット７は、ズームレンズ、フォーカスレンズおよびメカニカルシャッタ等からなり、モータドライバ３２によって駆動される。モータドライバ３２は、信号処理ＩＣ１１０の内部に含まれるマイクロコンピュータ（ＣＰＵ、制御マイコン）１１１によって制御される。
【００２３】
ＣＣＤ１２１は、光学画像を光電変換するための固体撮像素子であって、ＣＣＤを構成する複数の画素上に色分解フィルタとしてのＲＧＢ原色フィルタが配置されており、ＲＧＢ３原色に対応した電気信号（アナログＲＧＢ画像信号）が出力される。
【００２４】
フロントエンドＩＣ（Ｆ／Ｅ）１２０は、ＣＣＤ出力電気信号（アナログ画像データ）についてサンプリングホールド（相関二重サンプリング）を行うＣＤＳ１２２、このサンプリングされたデータのゲインを調整するＡＧＣ（Auto Gain Control）１２３、デジタル信号変換を行うＡ／Ｄ変換機（Ａ／Ｄ）１２４、及びＣＣＤＩ／Ｆ１１２より垂直同期信号（ＶＤ）、水平同期信号（ＨＤ）を供給されＣＣＤ１２１とＦ／Ｅ１２０との駆動タイミング信号を発生するＴＧ（タイミングジェネレータ：制御信号発生器）１２５を有する。
【００２５】
発振器（クロックジェネレータ）は、ＣＰＵ１１１を含む信号処理ＩＣ１１０のシステムクロックとＴＧ１２５等にクロックを供給している。ＴＧ１２５は発振器のクロックを受けて、ピクセル同期をするためのピクセルクロックを信号処理ＩＣ１１０内のＣＣＤＩ／Ｆ１１２に供給する。
【００２６】
Ｆ／Ｅ１２０から信号処理ＩＣ１１０に入力されたデジタル信号は、ＣＣＤＩ／Ｆ１１２を介して、メモリコントローラ１１５によりＳＤＲＡＭ３３にＲＧＢデータ（ＲＡＷ−ＲＧＢ）として一時保管される。
【００２７】
信号処理ＩＣ１１０は、システム制御を行うＣＰＵ１１１、ＣＣＤＩ／Ｆ１１２、リサイズ処理部１１３、メモリコントローラ１１５、表示出力制御部１１６、圧縮伸張部１１７、メディアＩ／Ｆ部１１８、ＹＵＶ変換部１１９等から構成されている。
【００２８】
ＣＣＤＩ／Ｆ１１２は、垂直同期信号（ＶＤ）、水平同期信号（ＨＤ）の出力を行い、その同期信号に合わせてＡ／Ｄ１２４から入力されるデジタル（ＲＧＢ）信号を取り込んで、メモリコントローラ１１５経由でＳＤＲＡＭ３３にＲＧＢデータの書き込みを行う。
【００２９】
表示出力制御部１１６はＳＤＲＡＭ３３に書き込まれた表示用データを表示部に送り、撮影した画像の表示を行う。表示出力制御部１１６は、デジタルカメラが内蔵しているＬＣＤモニタ１０に表示することも、ＴＶビデオ信号として出力して外部装置に表示することも可能である。
【００３０】
ここでいう、表示用データとは、自然画像のＹＣｂＣｒと、撮影モードアイコンなどを表示するＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）データであり、いずれもＳＤＲＡＭ３３上に置かれたデータをメモリコントローラ１１５が読み出して表示出力制御部１１６に送り、表示出力制御部１１６で合成したデータをビデオデータとして出力する。
【００３１】
圧縮伸張部１１７は、記録時はＳＤＲＡＭ３３に書き込まれたＹＣｂＣｒデータを圧縮してＪＰＥＧ符号化されたデータを出力し、再生時は読み出したＪＰＥＧ符号化データをＹＣｂＣｒデータに伸張して出力する。
【００３２】
メディアＩ／Ｆ１１８は、ＣＰＵ１１１の指示により、メモリカード３４内のデータをＳＤＲＡＭ３３に読み出したり、ＳＤＲＡＭ３３上のデータをメモリカード３４に書き込んだりする。
【００３３】
ＹＵＶ変換部１１９は、ＣＰＵ１１１から設定された画像現像処理パラメータに基づき、ＳＤＲＡＭ３３に一時保管されたＲＧＢデータを輝度Ｙと色差ＣｂＣｒデータ（ＹＵＶデータ）に変換処理し、ＳＤＲＡＭ３３へ書き戻す。
【００３４】
リサイズ処理部１１３は、ＹＵＶデータを読み出して、記録するために必要なサイズへのサイズ変換、サムネイル画像へのサイズ変換、表示に適したサイズへのサイズ変換などを行う。
【００３５】
また、全体の動作を制御する制御部であるＣＰＵ１１１は、起動時にＲＯＭ３０に格納されたカメラの制御を行う制御プログラムおよび制御データを、例えばＳＤＲＡＭ３３にロードし、そのプログラムコードに基づいて全体の動作を制御する。
【００３６】
ＣＰＵ１１１は、操作部３１のボタンキー等による指示、あるいは図示しないリモコン等の外部動作指示、あるいはパーソナルコンピュータ等の外部端末からの通信による通信動作指示に従い、撮像動作制御、画像現像処理パラメータの設定、メモリコントロール、表示制御等を行う。
【００３７】
操作部３１は、撮影者がデジタルカメラの動作指示を行うためのものであり、撮影者の操作によって所定の動作指示信号が制御部に入力される。例えば、図１に示すように、撮影を指示する２段（半押し、全押し）レリーズシャッター２、光学ズームおよび電子ズーム倍率を設定するズームボタン１２,１４等の各種ボタンキーを備えている。
【００３８】
操作部３１よりデジタルカメラの電源キーがオンされたことを検出すると、ＣＰＵ１１１は各ブロックに所定の設定を行う。この設定により、レンズユニット７を介してＣＣＤ１２１で受光した画像は、デジタル映像信号に変換されて信号処理ＩＣ１１０に入力される。
【００３９】
信号処理ＩＣ１１０へ入力されたデジタル信号はＣＣＤＩ／Ｆ１１２に入力される。ＣＣＤＩ／Ｆ１１２では光電変換されたアナログ信号に黒レベル調整等の処理が行われて、ＳＤＲＡＭ３３に一旦保存される。このＳＤＲＡＭ３３に保存されたＲＡＷ−ＲＧＢ画像データは、ＹＵＶ変換部１１９に読み出されて、ガンマ変換処理、ホワイトバランス処理、エッジエンハンス処理、ＹＵＶ変換処理が行われＹＵＶ画像データとしてＳＤＲＡＭ３３へ書き戻される。
【００４０】
ＹＵＶ画像データは表示出力制御部１１６に読み出され、例えば出力先がＮＴＳＣシステムのＴＶであれば、リサイズ処理部１１３により、そのシステムに合わせた水平・垂直の変倍処理が施され、ＴＶに出力される。この処理がＶＤ毎に行われることで、スチル撮影前の確認用の表示であるモニタリングが行われる。
【００４１】
（撮像装置の動作）
次に、デジタルカメラのモニタリング動作および静止画撮影動作について説明する。このデジタルカメラは、静止画撮影モード時には、以下に説明するようなモニタリング動作を実行しながら静止画撮影動作が行われる。
【００４２】
先ず、撮影者が電源スイッチ１３をＯＮにし、モードダイヤル４を撮影モード（静止画撮影モード）に設定することで、デジタルカメラが記録モードで起動する。これをＣＰＵ１１１が検知すると、ＣＰＵ１１１はモータドライバ３２に制御信号を出力して、レンズユニット７を撮影可能位置に移動させ、かつ、ＣＣＤ１２１、Ｆ／Ｅ１２０、信号処理ＩＣ１１０、ＳＤＲＡＭ３３、ＲＯＭ３０、ＬＣＤモニタ１０等を起動させる。
【００４３】
そして、レンズユニット７の撮影レンズ系を被写体に向けることにより、撮影レンズ系を通して入射される被写体画像がＣＣＤ１２１の各画素の受光面上に結像する。そして、ＣＣＤ１２１から出力される被写体画像に応じた電気信号（アナログＲＧＢ画像信号）は、ＣＤＳ１２２、ＡＧＣ１２３を介してＡ／Ｄ１２４に入力され、Ａ／Ｄ１２４により１２ビットのＲＡＷ−ＲＧＢデータに変換する。
【００４４】
このＲＡＷ−ＲＧＢデータは、信号処理ＩＣ１１０のＣＣＤＩ／Ｆ１１２に取り込まれてメモリコントローラ１１５を介してＳＤＲＡＭ３３に保存される。そして、ＳＤＲＡＭ３３から読み出されたＲＡＷ−ＲＧＢデータは、ＹＵＶ変換部１１９に入力されて表示可能な形式であるＹＵＶデータに変換された後に、メモリコントローラ１１５を介してＳＤＲＡＭ３３にＹＵＶデータが保存される。
【００４５】
そして、ＳＤＲＡＭ３３からメモリコントローラ１１５を介して読み出したＹＵＶデータは、表示出力制御部１１６を介してＬＣＤモニタ１０へ送られ、撮影画像（動画）が表示される。ＬＣＤモニタ１０に撮影画像を表示しているモニタリング時においては、ＣＣＤＩ／Ｆ１１２による画素数の間引き処理により１／３０秒の時間で１フレームを読み出している。
【００４６】
なお、このモニタリング動作時は、電子ファインダとして機能するＬＣＤモニタ１０に撮影画像（動画）が表示されているだけで、まだレリーズボタン２が押圧（半押も含む）操作されていない状態である。
【００４７】
この撮影画像のＬＣＤモニタ１０への表示によって、静止画を撮影するための構図の確認等をすることができる。なお、表示出力制御部１１６からＴＶビデオ信号として出力して、ビデオケーブルを介して外部のＴＶ（テレビ）に撮影画像（動画）を表示することもできる。
【００４８】
そして、信号処理ＩＣ１１０のＣＣＤＩ／Ｆ１１２は、取り込まれたＲＡＷ−ＲＧＢデータより、ＡＦ（自動合焦）評価値、ＡＥ（自動露出）評価値、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）評価値（ＷＢ評価値、ＡＷＢ評価値ともいう）を算出する。
【００４９】
ＡＦ評価値は、例えば高周波成分抽出フィルタの出力積分値や、近接画素の輝度差の積分値によって算出される。合焦状態にあるときは、被写体のエッジ部分がはっきりとしているため、高周波成分が一番高くなる。これを利用して、ＡＦ動作時（合焦検出動作時）には、撮影レンズ系内の各フォーカスレンズ位置におけるＡＦ評価値を取得して、その極大になる点を合焦検出位置としてＡＦ動作が実行される。
【００５０】
ＡＥ評価値とＷＢ評価値は、ＲＡＷ−ＲＧＢデータにおけるＲＧＢ値のそれぞれの積分値から算出される。例えば、ＣＣＤ１２１の全画素の受光面に対応した画面（画像領域）を２５６ブロック（エリア）に等分割（水平１６分割、垂直１６分割）し、それぞれのブロックのＲＧＢ積算を算出する。
【００５１】
そして、制御部は、算出されたＲＧＢ積算値を読み出し、ＡＥ処理では、画面のそれぞれのエリア（ブロック）の輝度を算出して、輝度分布から適正な露光量を決定する。決定した露光量に基づいて、露光条件（ＣＣＤ１２１の電子シャッタ回数、絞りユニットの絞り値、ＮＤフィルタの出し入れ等）を設定する。また、ＡＷＢ処理では、ＲＧＢの分布から被写体の光源の色に合わせたＡＷＢの制御値を決定する。このＡＷＢ処理により、ＹＵＶ変換部１１９でＹＵＶデータに変換処理するときのホワイトバランスを合わせる。なお、ＡＥ処理とＡＷＢ処理は、モニタリング時には連続的に行われている。
【００５２】
そして、モニタリング動作時に、レリーズボタンが押圧（半押しから全押し）操作される静止画撮影動作が開始されると、合焦位置検出動作であるＡＦ動作と静止画記録処理が行われる。
【００５３】
即ち、レリーズボタンが押圧（半押しから全押し）操作されると、制御部からモータドライバ３２への駆動指令により撮影レンズ系のフォーカスレンズが移動し、例えば、いわゆる山登りＡＦと称されるコントラスト評価方式のＡＦ動作が実行される。
【００５４】
ＡＦ（合焦）対象範囲が無限から至近までの全領域であった場合、撮影レンズ系のフォーカスレンズは、至近から無限、又は無限から至近までの間の各フォーカス位置に移動し、ＣＣＤＩ／Ｆ１１２で算出されている各フォーカス位置におけるＡＦ評価値を制御部が読み出す。そして、各フォーカス位置のＡＦ評価値が極大になる点を合焦位置としてフォーカスレンズを合焦位置に移動させ、合焦させる。
【００５５】
そして、ＡＥ処理が行われ、露光完了時点で、制御部からモータドライバ３２への駆動指令によりメカシャッタユニットが閉じられ、ＣＣＤ１２１から静止画用のアナログＲＧＢ画像信号が出力される。そして、モニタリング時と同様に、Ｆ／Ｅ１２０のＡ／Ｄ１２４によりＲＡＷ−ＲＧＢデータに変換される。
【００５６】
そして、このＲＡＷ−ＲＧＢデータは、信号処理ＩＣ１１０のＣＣＤＩ／Ｆ１１２に取り込まれ、ＹＵＶ変換部１１９でＹＵＶデータに変換されて、メモリコントローラ１１５を介してＳＤＲＡＭ３３に保存される。そして、このＹＵＶデータはＳＤＲＡＭ３３から読み出されて、リサイズ処理部１１３で記録画素数に対応するサイズに変換され、圧縮伸張部１１７でＪＰＥＧ形式等の画像データへと圧縮される。圧縮されたＪＰＥＧ形式等の画像データは、ＳＤＲＡＭ３３に書き戻された後にメモリコントローラ１１５を介してＳＤＲＡＭ３３から読み出され、メディアＩ／Ｆ１１８を介してメモリカード３４に保存される。
【００５７】
（タイミング信号制御）
以下、撮像装置によるタイミング信号の制御について詳細に説明する。先ず、本実施形態に係る撮像装置によるタイミング信号の制御の前提となる基本的な制御例について図３〜図８を参照しつつ説明する。
【００５８】
図３は、本実施形態に係る撮像装置のタイミング信号制御に係る部分について説明する機能ブロック図である。上述のように、タイミングジェネレータ１２５は、ＣＣＤイメージセンサ１２１のＣＣＤ駆動信号や電子シャッタパルス信号、アナログフロントエンドの制御信号等を生成するＩＣである。また、アナログフロントエンド１２０は、ＣＣＤイメージセンサ１２１からの出力信号をデジタル信号へと変換する処理を行う。
【００５９】
また、画像処理プロセッサ１１０は、アナログフロントエンド１２０からのデジタル信号を処理して、ディスプレイへの表示や、データ変換を行いフラッシュメモリへの格納等の各種制御を実行する。また、画像処理プロセッサ１１０には制御マイコン（ＣＰＵ１１１）及びプログラム記憶領域が内蔵されており、プログラムの制御により、シリアル通信を通じてタイミングジェネレータ１２５を制御している。
【００６０】
ＣＣＤイメージセンサ１２１のフォトダイオードは、Ｐ−ｗｅｌｌ層４１及びＮ型基板４２の層から構成され（図示せず）、Ｎ型基板４２に接続しているＶｓｕｂ端子４３が電子シャッタパルスを印加するために使用される。
【００６１】
露光中に光電変換により発生した信号電荷はＰ−ｗｅｌｌ層４１の電位により蓄積され、また、Ｎ型基板４２に接続したＶｓｕｂ端子４３に電子シャッタパルスφＳＵＢを印加すると、Ｐ−ｗｅｌｌ層４１の電位が下がり、蓄積した信号電荷はＮ型基板４２を通して排出される。これにより、信号電荷の量を露光前の状態に戻すことで電子シャッタとして機能する。
【００６２】
また、図４は、同期信号（垂直同期、水平同期）、読出しパルス、電子シャッタパルス、およびフォトダイオードの電荷蓄積を示すタイミングチャートである。なお、縦軸は信号出力、電荷の蓄積量（フォトダイオードの電荷蓄積）、横軸は時間を示している。
【００６３】
ここで、垂直同期は映像の１フレーム毎に出力する同期信号、水平同期は映像の１ライン毎に出力する同期信号であり、また、読出しパルスはフォトダイオードに蓄積した電荷を垂直転送ＣＣＤへ読み出すパルス信号のタイミングを示している。また、電子シャッタパルスは、電子シャッタの印加タイミングを示し、フォトダイオードの電荷蓄積は、フォトダイオードに時間経過とともに蓄積する電荷量を模式的に示している。
【００６４】
図４に示すように、電子シャッタの印加のたびにフォトダイオードの電荷はリセットされる。また、垂直同期の期間から、電子シャッタが出力されている期間を引いた期間が露光時間となる。
【００６５】
図５は、水平同期の期間と電子シャッタとの関係を示す説明図である。ここで、電子シャッタパルスは２０Ｖ程度の高い振幅であるため、画素の転送中に印加するとアナログフロントエンド１２０内のＦＤアンプなどにノイズを発生させる原因となる。そのため、電子シャッタパルスは、画素出力期間において画素信号が出力されない水平ブランキング期間４４に印加されるものである。これに対し、画素信号が出力される期間が水平映像期間４５である。
【００６６】
図６は、タイミングジェネレータ１２５内におけるレジスタ５０の構成を示す模式図である。ＶＤ＿Ｃｎｔ５１は垂直同期信号のカウントを行うレジスタ、ＨＤ＿Ｃｎｔ５２は水平同期信号のカウントを行うレジスタ、ｎＨＤ５３は１フレーム内の水平同期信号の本数を保持するレジスタである。
【００６７】
また、ＳＵＢ＿Ｓｔａｒｔ５４は電子シャッタパルスの印加を開始する位置を保持するレジスタである。ここでいう位置は、垂直同期信号以降の水平同期信号の本数で保持されるものである。また、ＳＵＢ＿Ｃｎｔ５５は電子シャッタのカウントを行うレジスタである。
【００６８】
また、ｎＳＵＢ５６は電子シャッタ出力期間を、水平同期信号の本数を単位として保持するレジスタであって、ｎＳＵＢ５６が大きいほど露光時間は短く、ｎＳＵＢ５６が小さいほど露光時間は長くなる。なお、ｎＳＵＢ５６の範囲は、０〜ｎＨＤとなる。
【００６９】
図７は、タイミングジェネレータ１２５内で水平同期時に行うカウンタの制御および電子シャッタパルス出力を示すフローチャートである。
【００７０】
先ず、水平同期毎に更新されるレジスタに関する処理を行う。具体的には、ＨＤ＿Ｃｎｔ５２とＳＵＢ＿Ｃｎｔ５５をそれぞれカウントアップし（Ｓ１０１）、次に、ＨＤ＿Ｃｎｔ５２のリセット処理を行う。すなわち、ＨＤ＿Ｃｎｔ５２がｎＨＤ−１までカウントアップされると（Ｓ１０２：ｙ）、０にリセットする（Ｓ１０３）。
【００７１】
次に、ＳＵＢ＿Ｃｎｔ５５のリセット処理を行う。すなわち、ＨＤ＿Ｃｎｔ５２がＳｕｂ＿Ｓｔａｒｔ５４までカウントアップされたときに（Ｓ１０４：ｙ）、ＳＵＢ＿Ｃｎｔ５５を０にリセットする（Ｓ１０５）。
【００７２】
次に、電子シャッタの印加処理を行う。すなわち、ＳＵＢ＿Ｃｎｔ５５＝ＳＵＢ＿Ｓｔａｒｔ５４となるときから（Ｓ１０６：ｙ）、ｎＳＵＢ回電子シャッタパルスが印加されるものである（Ｓ１０７）。
【００７３】
図８は、図４に示した同期信号（水平同期、垂直移動機）、読出しパルス、電子シャッタパルス、フォトダイオードの電荷蓄積とともに、各レジスタの関係を示したタイミングチャートである。図８に示すように、ＨＤ＿Ｃｎｔ５２は直前の垂直同期から現在までの水平同期本数、ＳＵＢ＿Ｃｎｔ５５は直前の読出しパルスから現在までの水平同期本数をカウントする動作を行う。
【００７４】
なお、タイミングジェネレータ１２５は、シリアル通信を通して画像処理プロセッサ１１０の制御マイコン（ＣＰＵ１１１）と接続されており、制御マイコン上で動作する制御プログラムからレジスタの書き換えが可能な構成である。例えば、ｎＳＵＢレジスタ５６の値を書き換えることにより、露光時間の調節が可能である。
【００７５】
以上が、本発明に係る撮像装置によるタイミング信号の制御の前提となる基本的な制御例であるが、このような制御方法においては、フォトダイオードの読出しから、次フレームの露光期間開始まで、水平ブランキング期間の度に連続して電子シャッタパルスを印加しているため、消費電力が大きくなるという問題が生じる。
【００７６】
そこで、本実施形態に係る撮像装置は、撮像手段（ＣＣＤイメージセンサ１２１）と、撮像手段に水平同期信号及び電子シャッタパルスを出力するタイミング信号発生手段（タイミングジェネレータ１２５）と、タイミング信号発生手段を制御する制御手段（画像処理プロセッサ１１０）と、を備え、電子シャッタパルスを撮像手段に出力することにより撮像手段が露光する期間を調節する撮像装置において、制御手段は、タイミング信号発生手段が、水平同期信号が出力される周期の２以上の整数倍の間隔で電子シャッタパルスを出力するよう制御して、電子シャッタパルスが印加される期間において、電子シャッタの間隔を水平走査期間の整数倍に変更するものである。以下、本実施形態に係る撮像装置のタイミング信号制御について説明する。なお、上述の制御例と同様の点についての説明は省略する。
【００７７】
図９は、タイミングジェネレータ１２５内におけるレジスタ５０の構成を示す模式図である。本実施形態では、図４において示したＶＤ＿Ｃｎｔ５１、ＨＤ＿Ｃｎｔ５２、ｎＨＤ５３、ＳＵＢ＿Ｓｔａｒｔ５４、ＳＵＢ＿Ｃｎｔ５５、およびｎＳＵＢ５６に加えて、レジスタｎＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ５７およびＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ＿Ｃｎｔ５８を備えるものである。
【００７８】
ここで、ｎＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ５７は、電子シャッタの出力間隔を垂直同期本数単位で保持するものである。また、ＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ＿Ｃｎｔ５８は、電子シャッタの出力間隔のカウンタです。
【００７９】
図１０は、タイミングジェネレータ１２５内で水平同期時に行うカウンタの制御および電子シャッタパルス出力を示すフローチャートである。
【００８０】
先ず、水平同期毎に更新されるレジスタに関する処理を行う。具体的には、ＨＤ＿Ｃｎｔ５２、ＳＵＢ＿Ｃｎｔ５５、およびＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ＿Ｃｎｔ５８をそれぞれカウントアップし（Ｓ２０１）、次に、ＨＤ＿Ｃｎｔ５２のリセット処理を行う。すなわち、ＨＤ＿Ｃｎｔ５２がｎＨＤ−１までカウントアップされると（Ｓ２０２：ｙ）、０にリセットする（Ｓ２０３）。
【００８１】
次に、ＳＵＢ＿Ｃｎｔ５５のリセット処理を行う。すなわち、ＨＤ＿Ｃｎｔ５２がＳｕｂ＿Ｓｔａｒｔ５４までカウントアップされたときに（Ｓ２０４：ｙ）、ＳＵＢ＿Ｃｎｔ５５およびＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ＿Ｃｎｔ５８を０にリセットする（Ｓ２０５）。
【００８２】
さらに、ＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ＿Ｃｎｔ５８のリセット処理を行う。すなわち、ＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ＿Ｃｎｔ５８がｎＳｕｂ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ５７までカウントアップされたときに（Ｓ２０６：ｙ）、ＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ＿Ｃｎｔ５８を０にリセットする（Ｓ２０７）。
【００８３】
最後に、電子シャッタの印加処理を行う。すなわち、ＳＵＢ＿Ｃｎｔ５５＝ＳＵＢ＿Ｓｔａｒｔ５４となり（Ｓ２０８：ｙ）、かつ、ＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ＿Ｃｎｔ５８＝０またはＳＵＢ＿Ｃｎｔ５５＝ｎＳＵＢ５６となるときから（Ｓ２０９：ｙ）、電子シャッタパルスが印加されるものである（Ｓ２１０）。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態では、電子シャッタパルスは、ＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ＿Ｃｎｔ＝０となるとき、つまり、ｎＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ回に１回と、ＳＵＢ＿Ｃｎｔ５５＝ｎＳＵＢ５６となるとき、つまり、図７のＳ１０７と同様のタイミング（最後に電子シャッタパルスが出力されるタイミング）で出力されるものである。
【００８５】
図１１は、同期信号（垂直同期、水平同期）、読出しパルス、電子シャッタパルス、およびフォトダイオードの電荷蓄積を示すタイミングチャートである。なお、縦軸は信号出力、電荷の蓄積量（フォトダイオードの電荷蓄積）、横軸は時間を示している。
【００８６】
本実施形態によれば、図４に示した場合に比べて、電子シャッタパルスの本数を「１／ｎＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ」程度とすることができ、電子シャッタによる消費電力を削減することが可能となる。なお、ｎＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ５７の値は、制御マイコン上で動作する制御プログラムからシリアル通信を介して変更することができる。
【００８７】
また、撮像手段（ＣＣＤイメージセンサ１２１）から出力される画像データに基づいて、閾値以上の輝度を有する画素数をカウントするカウント手段（飽和画素カウント手段１１４）をさらに備え、制御手段（画像処理プロセッサ１１０）は、カウント手段によりカウントされた画素数および露光時間に基づいて、電子シャッタパルスを出力する間隔を設定することも好ましい。図１２に、飽和画素カウント手段１１４を備える撮像装置の機能ブロック図を示す。
【００８８】
飽和画素カウント手段１１４は、アナログフロントエンド１２０のデジタル信号線から入力される映像画素の情報から、フレーム内の輝度が一定閾値以上の画素の数を数えるものである。なお、輝度の閾値はフォトダイオードの飽和信号量にあわせて設定するものであればよい。
【００８９】
図１３は、ｎＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌの設定値表の一例を示している。図１３に示すように、飽和画素カウント手段１１４から出力される飽和画素および露光時間（＝ｎＨＤ−ｎＳｕｂ）の組み合わせ毎に、電子シャッタパルスの出力の間にフォトダイオードが飽和しない程度のｎＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ値を予め測定しておき、制御マイコン上のプログラムよりｎＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌを、設定値表に従って設定することで、フォトダイオードの飽和に伴うブルーミングが映像に与えないよう制御することが可能となる。
【００９０】
以上説明した本実施形態に係る撮像装置によれば、タイミングジェネレータに電子シャッタパルスの間隔を水平同期期間の整数倍で指定する機能を追加することにより、過剰な電子シャッタパルスの印加を抑制して、消費電力を低減することができる。また、画像処理プロセッサにフォトダイオードの飽和の程度を推定する機能を追加することで、さらに、過剰な電子シャッタパルスの印加を抑制して、消費電力を低減することができる。
【００９１】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１  サブＬＣＤ
２  レリーズシャッター（ＳＷ１）
３  ストロボ発光部
４  モードダイヤル（ＳＷ２）
５  測距ユニット
６  リモコン受光部
７  レンズユニット
８  ＡＦＬＥＤ
９  ストロボＬＥＤ
１０  ＬＣＤモニタ
１１  光学ファインダ
１２  ズームボタンＴＥＬＥ（ＳＷ４）
１３  電源スイッチ（ＳＷ１３）
１４  ズームボタンＷＩＤＥ（ＳＷ３）
１５  セルフタイマ／削除スイッチ（ＳＷ５）
１６  メニュースイッチ（ＳＷ６）
１７  ＯＫスイッチ（ＳＷ１２）
１８  左／画像確認スイッチ（ＳＷ１１）
１９  下／マクロスイッチ（ＳＷ１０）
２０  上／ストロボスイッチ（ＳＷ７）
２１  右スイッチ（ＳＷ８）
２２  ディスプレイスイッチ（ＳＷ９）
２３  メモリカードスロットル
３０  ＲＯＭ
３１  操作部
３２  モータドライバ
３３  ＳＤＲＡＭ
３４  メモリカード
４１  Ｐ−ｗｅｌｌ層
４２  Ｎ型基板
４３  Ｖｓｕｂ端子
５０  レジスタ
５１  ＶＤ＿Ｃｎｔ
５２  ＨＤ＿Ｃｎｔ
５３  ｎＨＤ
５４  ＳＵＢ＿Ｓｔａｒｔ
５５  ＳＵＢ＿Ｃｎｔ
５６  ｎＳＵＢ
５７  ｎＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ
５８  ＳＵＢ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ＿Ｃｎｔ
１１０  画像処理プロセッサ（信号処理ＩＣ）
１１１  ＣＰＵ（制御マイコン）
１１２  ＣＣＤ  Ｉ／Ｆ
１１３  リサイズ処理部
１１４  飽和画素カウント手段（カウント手段）
１１５  メモリコントローラ
１１６  表示出力制御部
１１７  圧縮伸長部
１１８  メディアＩ／Ｆ
１１９  ＹＵＶ変換部
１２０  Ｆ／Ｅ（アナログフロントエンド）
１２１  ＣＣＤイメージセンサ（ＣＣＤ）
１２２  ＣＤＳ
１２３  ＡＧＣ
１２４  Ａ／Ｄ変換機
１２５  ＴＧ（タイミングジェネレータ）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】特開平９−１３０６８２号公報
【図１】
2013027022.tif 000003
【図２】
2013027022.tif 000004
【図３】
2013027022.tif 000005
【図６】
2013027022.tif 000006
【図７】
2013027022.tif 000007
【図９】
2013027022.tif 000008
【図１０】
2013027022.tif 000009
【図１２】
2013027022.tif 000010
【図４】
2013027022.tif 000011
【図５】
2013027022.tif 000012
【図８】
2013027022.tif 000013
【図１１】
2013027022.tif 000014
【図１３】
2013027022.tif 000015