(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子が２次元的に配列され、各光電変換素子で蓄積された信号電荷を転送する垂直転送部及び水平転送部を有した撮像素子と、
前記撮像素子を駆動する駆動回路と、
測光演算に基づいて、前記光電変換素子に蓄積される不要電荷を排出し、光電変換素子による電荷蓄積時間を制御して露光を制御する露光制御手段と、
前記撮像素子から読み出された撮像出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器から出力されたデータを処理する信号処理回路と、
前記信号処理回路で処理された画像データを撮影開始信号の入力に応じて記録媒体に記録する記録手段と、
前記光電変換素子で蓄積した信号電荷を読み出すための読出ゲートパルスをオフするとともに、前記垂直転送部及び前記水平転送部を転送駆動して、垂直転送部に残存している電荷に相当するスミア成分を前記撮像素子から出力させるように前記駆動回路を制御する駆動回路制御手段と、
少なくとも１水平ライン分のスミア成分を含むスミアデータを記憶する記憶手段と、
読出ゲートパルスの印加によって前記撮像素子から読み出された撮像出力信号に対して、前記記憶手段に記憶したスミアデータを用いて補正演算を施し、撮像出力信号中に含まれるスミア成分を除去するスミア補正演算回路と、
を備え、
前記駆動回路制御手段は、測光演算に基づく電子シャッター値が所定の値よりも高速側に設定される場合に読出ゲートパルスをオフし、前記スミアデータの取得を行うことを特徴とするデジタルスチルカメラ。
【請求項２】
光電変換素子が２次元的に配列され、各光電変換素子で蓄積された信号電荷を転送する垂直転送部及び水平転送部を有した撮像素子と、
前記撮像素子を駆動する駆動回路と、
測光演算に基づいて、前記光電変換素子に蓄積される不要電荷を排出し、光電変換素子による電荷蓄積時間を制御して露光を制御する露光制御手段と、
前記撮像素子から読み出された撮像出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、
前記Ａ／Ｄ変換器から出力されたデータを処理する信号処理回路と、
前記信号処理回路で処理された画像データを撮影開始信号の入力に応じて記録媒体に記録する記録手段と、
前記光電変換素子で蓄積した信号電荷を読み出すための読出ゲートパルスをオフするとともに、前記垂直転送部及び前記水平転送部を転送駆動して、垂直転送部に残存している電荷に相当するスミア成分を前記撮像素子から出力させるように前記駆動回路を制御する駆動回路制御手段と、
少なくとも１水平ライン分のスミア成分を含むスミアデータを記憶する記憶手段と、
読出ゲートパルスの印加によって前記撮像素子から読み出された撮像出力信号に対して、前記記憶手段に記憶したスミアデータを用いて補正演算を施し、撮像出力信号中に含まれるスミア成分を除去するスミア補正演算回路と、
測光演算に基づく電子シャッター値が所定の値よりも高速側に設定される場合に、読出ゲートパルスをオフして前記スミアデータの取得を行うか否かを撮影者に選択させ、その指示を入力させる選択手段と、
を備え、
前記駆動回路制御手段は、前記選択手段から入力した指示に応じて読出ゲートパルスのオン／オフを決定し、スミアデータの取得タイミングを制御することを特徴とするデジタルスチルカメラ。
【請求項３】
前記撮像手段を介して取得している映像を表示部に連続的又は間欠的に表示しながら、撮影開始信号の入力を待機するモニターモード中、周期的に前記読出ゲートパルスをオフして前記スミアデータの取得を行うように構成されることを特徴とする請求項１又は２記載のデジタルスチルカメラ。
【請求項４】
光電変換素子が２次元的に配列され、各光電変換素子で蓄積された信号電荷を転送する垂直転送部及び水平転送部を有した撮像素子と、
前記撮像素子を駆動する駆動回路と、
測光演算に基づいて、前記光電変換素子に蓄積される不要電荷を排出し、光電変換素子による電荷蓄積時間を制御して露光を制御する露光制御手段と、
撮像素子から読み出された撮像出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、
Ａ／Ｄ変換器が出力したデータを処理する信号処理回路と、
前記信号処理回路で処理された画像データを撮影開始信号の入力に応じて記録媒体に記録する記録手段と、
前記光電変換素子で蓄積した信号電荷を読み出すための読出ゲートパルスをオフするとともに、前記垂直転送部及び前記水平転送部を転送駆動して、垂直転送部に残存している電荷に相当するスミア成分を前記撮像素子から出力させるように前記駆動回路を制御する駆動回路制御手段と、
前記撮像素子の受光領域が予め複数の測光エリアに区分され、各測光エリア毎に測光情報を取得する分割測光演算手段と、
前記分割測光演算手段を利用して、１画面全体のスミア成分を含むスミアデータを取り込み、前記測光エリア毎のスミア補正データを求めるスミア補正データ取得手段と、
前記スミア補正データ取得手段で得たスミア補正データを記憶する記憶手段と、
前記読出ゲートパルスの印加によって撮像素子から読み出された撮像出力信号に対して、前記記憶手段に記憶したスミア補正データを用いて測光エリア単位で補正演算を施し、撮像出力信号中に含まれるスミア成分を除去するスミア補正演算回路と、
を備えたことを特徴とするデジタルスチルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタルスチルカメラ係り、特にスミア現象による画質の劣化を防止する機能を具備したデジタルスチルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターライン（ＩＬ）方式やフレームトランスファー（ＦＴ）方式等の固体撮像デバイスを用いたカメラで太陽やライト等の高輝度被写体を撮影すると、撮影画面の縦方向に帯状の明るい線が現れる。かかる現象はスミア現象と呼ばれ、面撮像デバイスの各フォトダイオード（光電変換素子）に生じる電荷を転送レジスタで転送して読み出す際に入射光量の大きな部分の電荷が転送ラインに溢れ出したり、或いは、入射光自体が転送ラインに漏れて転送ラインに電荷を発生させてしまうことによって起こる。
【０００３】
このスミア現象を低減・除去すべく、従来のＣＣＤカメラにおいては、電子シャッターや絞り機構によって入射光量自体を制限していた。また、撮像デバイスで生じるスミア成分を電気的処理によって除去する方法も提案されている（特開昭５９−６２２７２号公報、特開昭５９−６２２７２号公報、特開平５−７３３５号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子シャッターと絞りの組み合わせで入射光量を制御するカメラの場合、過大光量が入射するとこれに応じて電子シャッターが高速側に設定されるため、信号量に対するスミア成分の割合が増大し、最終画質が劣化するという問題がある。従って、電子シャッターはあるレベル以上には高速化することができず、それ以上はメカニカルな絞りによる光量制御が必要となる。このため、絞り調整手段を具備する必要があり、機構が複雑化し、コスト高であるという欠点がある。
【０００５】
また、特開昭５９−６２２７２号公報や特開昭５９−６２２７２号公報に開示されたスミア補正の手法は、スミア成分のデータを得るために面撮像デバイスの一部の光電変換素子を遮光しなければならず、その遮光ライン分だけ有効画素数よりも多くの光電変換素子を必要とし、固体撮像素子の構成が複雑化、大型化するという欠点がある。
【０００６】
実際上、撮像デバイスにおいて遮光可能な領域は１〜２ライン分（多くても数ライン分）程度であり、スミアデータとして取得できる情報は、これら数ライン分の情報に限定されるため、スミア補正の精度が悪いという欠点がある。
他方、特開平５−７３３５号公報に示された電子スチルカメラは、測光値を求める際の測光データに対してスミア補正を行うものであるため、記録すべき画像信号に含まれるスミア成分を完全に除去することができないという欠点がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、メカニカルな絞り調整機構が不要で、高速シャッター時でも高画質な画像を取得することができるスミア補正機能を備えたデジタルスチルカメラを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１記載の発明に係るデジタルスチルカメラは、光電変換素子が２次元的に配列され、各光電変換素子で蓄積された信号電荷を転送する垂直転送部及び水平転送部を有した撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動回路と、測光演算に基づいて、前記光電変換素子に蓄積される不要電荷を排出し、光電変換素子による電荷蓄積時間を制御して露光を制御する露光制御手段と、前記撮像素子から読み出された撮像出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器から出力されたデータを処理する信号処理回路と、前記信号処理回路で処理された画像データを撮影開始信号の入力に応じて記録媒体に記録する記録手段と、前記光電変換素子で蓄積した信号電荷を読み出すための読出ゲートパルスをオフするとともに、前記垂直転送部及び前記水平転送部を転送駆動して、垂直転送部に残存している電荷に相当するスミア成分を前記撮像素子から出力させるように前記駆動回路を制御する駆動回路制御手段と、少なくとも１水平ライン分のスミア成分を含むスミアデータを記憶する記憶手段と、読出ゲートパルスの印加によって前記撮像素子から読み出された撮像出力信号に対して、前記記憶手段に記憶したスミアデータを用いて補正演算を施し、撮像出力信号中に含まれるスミア成分を除去するスミア補正演算回路と、を備え、前記駆動回路制御手段は、測光演算に基づく電子シャッター値が所定の値よりも高速側に設定される場合に読出ゲートパルスをオフし、前記スミアデータの取得を行うことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、撮像素子の垂直転送部に漏れ込んだスミア成分の情報を取得するために、撮像素子に印加する読出ゲートパルスをオフし、光電変換素子で蓄積した信号電荷を垂直転送部に移さずに、垂直転送部と水平転送部を転送駆動する。このようにして撮像素子から出力された撮像出力信号は、光電変換素子による信号電荷の成分を含まず、垂直転送部に残存した電荷成分（スミア成分）のみを含んでいる。これをスミアデータとして記憶手段に記憶し、スミア補正演算に利用する。
【００１０】
スミアは、撮像素子の垂直ライン方向については略一様な強度で現れることから、少なくとも撮像素子の１水平ライン方向にスミアデータを得れば、スミア補正演算を行うことができる。この点、本発明においては、全画面分のスミア成分を取得することが可能であり、画面全体のスミア成分を考慮した一層精度の高いスミア補正を行うことができる。
【００１１】
また、スミアは過大光量が入射した時にのみ問題となる点に着眼し、請求項１記載の発明は、いわゆる電子シャッターによる自動露光制御機能を有したカメラにおいて、測光演算に基づく電子シャッター値が所定の値よりも高速に設定される場合に、読出ゲートパルスをオフし、スミアデータの取得を行う。そして、このスミアデータを用いてスミア補正演算を実行している。このように、電子シャッター値に応じてスミア補正の必要性を自動的に判別してスミア補正を行うことにより、演算処理を簡略化できる。
【００１２】
前記目的を達成するために請求項２記載の発明に係るデジタルスチルカメラは、光電変換素子が２次元的に配列され、各光電変換素子で蓄積された信号電荷を転送する垂直転送部及び水平転送部を有した撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動回路と、測光演算に基づいて、前記光電変換素子に蓄積される不要電荷を排出し、光電変換素子による電荷蓄積時間を制御して露光を制御する露光制御手段と、前記撮像素子から読み出された撮像出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器から出力されたデータを処理する信号処理回路と、前記信号処理回路で処理された画像データを撮影開始信号の入力に応じて記録媒体に記録する記録手段と、前記光電変換素子で蓄積した信号電荷を読み出すための読出ゲートパルスをオフするとともに、前記垂直転送部及び前記水平転送部を転送駆動して、垂直転送部に残存している電荷に相当するスミア成分を前記撮像素子から出力させるように前記駆動回路を制御する駆動回路制御手段と、少なくとも１水平ライン分のスミア成分を含むスミアデータを記憶する記憶手段と、読出ゲートパルスの印加によって前記撮像素子から読み出された撮像出力信号に対して、前記記憶手段に記憶したスミアデータを用いて補正演算を施し、撮像出力信号中に含まれるスミア成分を除去するスミア補正演算回路と、測光演算に基づく電子シャッター値が所定の値よりも高速に設定される場合に、読出ゲートパルスをオフして前記スミアデータの取得を行うか否かを撮影者に選択させ、その指示を入力させる選択手段と、を備え、前記駆動回路制御手段は、前記選択手段から入力した指示に応じて読出ゲートパルスのオン／オフを決定し、スミアデータの取得タイミングを制御することを特徴としている。
【００１３】
デジタルスチルカメラでは、撮影開始信号の入力に応じて記録される画像データに対してスミア補正を施すことが最も重要であるが、請求項３に記載の発明のように、撮影開始信号の入力待機期間中も周期的に読出ゲートパルスをオフしてスミアデータを取得しておいてもよい。こうしてスミアデータを定期的に取り込み、順次新しいスミアデータに書換更新することで、撮影開始信号の入力に対して、最新のスミアデータを利用してスミア補正を行うことができる。
【００１４】
請求項４記載の発明は、撮像素子の画素単位で発生するスミア現象を測光エリア単位で補正するものであり、光電変換素子が２次元的に配列され、各光電変換素子で蓄積された信号電荷を転送する垂直転送部及び水平転送部を有した撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動回路と、測光演算に基づいて、前記光電変換素子に蓄積される不要電荷を排出し、光電変換素子による電荷蓄積時間を制御して露光を制御する露光制御手段と、撮像素子から読み出された撮像出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換器が出力したデータを処理する信号処理回路と、前記信号処理回路で処理された画像データを撮影開始信号の入力に応じて記録媒体に記録する記録手段と、前記光電変換素子で蓄積した信号電荷を読み出すための読出ゲートパルスをオフするとともに、前記垂直転送部及び前記水平転送部を転送駆動して、垂直転送部に残存している電荷に相当するスミア成分を前記撮像素子から出力させるように前記駆動回路を制御する駆動回路制御手段と、前記撮像素子の受光領域が予め複数の測光エリアに区分され、各測光エリア毎に測光情報を取得する分割測光演算手段と、前記分割測光演算手段を利用して、１画面全体のスミア成分を含むスミアデータを取り込み、前記測光エリア毎のスミア補正データを求めるスミア補正データ取得手段と、前記スミア補正データ取得手段で得たスミア補正データを記憶する記憶手段と、前記読出ゲートパルスの印加によって撮像素子から読み出された撮像出力信号に対して、前記記憶手段に記憶したスミア補正データを用いて測光エリア単位で補正演算を施し、撮像出力信号中に含まれるスミア成分を除去するスミア補正演算回路と、を備えたことを特徴としている。
【００１５】
本発明によれば、撮像素子からの撮像出力信号を測光エリア毎に演算処理する分割測光演算手段をスミア補正にも活用し、測光エリア毎にスミア補正データを取得するとともに、測光エリア単位でスミア補正を施している。これにより、演算処理の簡略化を図ることができる。また、光電変換素子が２次元的に配列され、各光電変換素子で蓄積された信号電荷を転送する垂直転送部及び水平転送部を有した撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動回路と、測光演算に基づいて、前記光電変換素子に蓄積される不要電荷を排出し、光電変換素子による電荷蓄積時間を制御して露光を制御する露光制御手段と、前記撮像素子から読み出された撮像出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器から出力されたデータを処理する信号処理回路と、前記信号処理回路で処理された画像データを撮影開始信号の入力に応じて記録媒体に記録する記録手段と、前記光電変換素子で蓄積した信号電荷を読み出すための読出ゲートパルスをオフするとともに、前記垂直転送部及び前記水平転送部を転送駆動して、垂直転送部に残存している電荷に相当するスミア成分を前記撮像素子から出力させる処理を周期的に行うように前記駆動回路を制御する駆動回路制御手段と、少なくとも１水平ライン分のスミア成分を含むスミアデータを記憶するとともに、前記撮像素子から周期的にスミア成分を取り込み、順次新しいスミアデータに書換更新する記憶手段と、読出ゲートパルスの印加によって前記撮像素子から読み出された撮影開始信号の入力に応じて前記記録手段に記録される画像データに対して、前記記憶手段に記憶したスミアデータを用いて補正演算を施し、撮像出力信号中に含まれるスミア成分を除去するスミア補正演算回路と、を備える態様や、光電変換素子が２次元的に配列され、各光電変換素子で蓄積された信号電荷を転送する垂直転送部及び水平転送部を有した撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動回路と、測光演算に基づいて、前記光電変換素子に蓄積される不要電荷を排出し、光電変換素子による電荷蓄積時間を制御して露光を制御する露光制御手段と、前記撮像素子から読み出された撮像出力信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器から出力されたデータを処理する信号処理回路と、前記信号処理回路で処理された画像データを撮影開始信号の入力に応じて記録媒体に記録する記録手段と、撮影開始信号の入力に応じて画像を記録する直前に前記光電変換素子で蓄積した信号電荷を読み出すための読出ゲートパルスをオフするとともに、前記垂直転送部及び前記水平転送部を転送駆動して、垂直転送部に残存している電荷に相当するスミア成分を前記撮像素子から出力させるように前記駆動回路を制御する駆動回路制御手段と、撮影開始信号の入力に応じて画像を記録する直前に取得された少なくとも１水平ライン分のスミア成分を含むスミアデータを記憶する記憶手段と、読出ゲートパルスの印加によって前記撮像素子から読み出された撮影開始信号の入力に応じて前記記録手段に記録される画像データに対して、前記記憶手段に記憶したスミアデータを用いて補正演算を施し、撮像出力信号中に含まれるスミア成分を除去するスミア補正演算回路と、を備える態様も好ましい。また、撮影開始信号の入力を受けると、測光モードによる測光処理を行い、前記測光モードにおいて測光演算を確定した後にスミア測定モードに移行してスミアデータを取得し、前記スミア測定モードにおいてスミアデータを確定した後に記録モードに移行して１フレーム分の画像データを取り込むとともに当該画像データにスミア補正を施し、前記記録モードにおいて１フレーム分の画像データを取り込んだ後に測光モードに戻るように、測光モード及びスミア測定モード、記録モードの切替を制御する手段を備える態様や、前記撮像手段を介して取得している映像を表示部に連続的又は間欠的に表示しながら、撮影開始信号の入力を待機するモニターモード中、周期的に前記読出ゲートパルスをオフして前記スミアデータの取得を行うように構成されるとともに、前記スミア演算補正回路は、前記モニターモード中に撮影開始信号の入力を受けたときには、当該撮影開始信号入力の直近に取得した最新のスミアデータを用いて記録画像にスミア補正を施す態様も好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係るデジタルスチルカメラの好ましい実施の形態について詳説する。
図１は本発明に係るデジタルスチルカメラの構成を示すブロック図である。このデジタルスチルカメラ１０は、主として撮影レンズ１２、固体撮像素子１４、アナログ信号処理回路１６、Ａ／Ｄ変換器１８、デジタル信号処理回路２０、フレームメモリ２２、表示用メモリ２４、Ｄ／Ａ変換器２６、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の表示部２８、記録媒体３０、操作部３２、及び中央処理装置（ＣＰＵ）３４等から構成される。
【００１７】
撮影レンズ１２は、１枚又は複数枚のレンズで構成され、単一の焦点距離（固定焦点）のレンズでも良いし、ズームレンズやステップズームレンズの如く焦点距離可変のものでもよい。
固体撮像素子１４は、公知の２次元型撮像デバイス（面撮像デバイス）が用いられる。一般に撮像デバイスは、ＣＣＤ型、ＭＯＳ型、ＣＩＤ型の３種類に大別することができ、また、特に広く用いられているＣＣＤ型においては、更に、インターライン型、フレームトランスファー型の２つに分類できる。何れの形態の撮像デバイスを採用してもよいが、本実施の形態においては、光電変換素子（フォトセンサ）が２次元的に配列され、各センサで蓄積された信号電荷が垂直転送部及び水平転送部を介して出力されるインターライン型ＣＣＤ撮像素子が採用される（図２参照）。
【００１８】
また、詳しくは後述するが、この固体撮像素子１４は、不要電荷排出用の掃出ドレインが設けられ、シャッタゲートパルスによって読出ゲートを駆動することにより、各センサで蓄積した信号電荷を掃出ドレインに掃き出すことができる。即ち、この撮像デバイスは、シャッタゲートパルスによって各センサに蓄積される電荷の蓄積時間（シャッタスピード）を制御する、いわゆる電子シャッター機能を有している。
【００１９】
撮影レンズ１２を介して固体撮像素子１４の受光面に結像された被写体像は、各センサで光の入射光量に応じた量の信号電荷に変換され、撮像出力信号として順次読み出された後、アナログ信号処理回路１６に供給される。
アナログ処理回路２０は、ＣＤＳクランプ回路、ゲイン調整回路、ガンマ補正回路等を含み、固体撮像素子１４から入力した撮像出力信号（アナログ電気信号）をオート系制御回路３６の制御に基づいて適宜処理する。アナログ信号処理回路１６から出力された信号はＡ／Ｄ変換器１８によってデジタル信号に変換された後、デジタル信号処理回路２０及びオート系演算回路３８へと導かれる。
【００２０】
オート系演算回路３８は、Ａ／Ｄ変換器１８から得た１フレーム分の撮像出力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂのデジタル信号）に基づいて露出値を算出するとともに、ＲＧＢの各信号レベルを合わせるようにＲＧＢ信号のゲイン値を算出する。例えば、Ｇ信号を基準としてＲ、Ｂ信号のレベルを合わせる場合には、ＲＢゲイン値を算出する。こうして、求めた露出値及びゲイン値はオート系制御回路３６に通知される。
【００２１】
オート系制御回路３６は、オートフォーカス、自動露光制御、オートストロボ、オートホワイトバランス等の制御を行うもので、オート系演算回路３８から入力する露出値に従って、撮像駆動回路４０を制御し、固体撮像素子１４の電荷蓄積時間、即ち、電子シャッター値を設定する。また、このオート系制御回路３６は、オート系演算回路３８から入力するＲＢゲイン値に従ってアナログ信号処理回路１６を制御し、ホワイトバランスを設定する。このように、カメラの露光制御は自動的に行われる。
【００２２】
一方、デジタル信号処理回路２０は、輝度信号生成回路、色差信号生成回路、圧縮／伸長回路等を含み、Ａ／Ｄ変換器１８から入力した信号に基づいて撮影画像の画像データを生成する。
デジタル信号処理回路２０で処理されたデータは、表示用メモリ２４に供給され、該表示用メモリ２４に記憶された画像データはＤ／Ａ変換器２６でアナログ信号に変換された後、表示部２８に供給される。こうして、表示部２８には撮影画像が表示される。尚、この表示部２８には、操作部３２に含まれるシャッターボタンの押圧等によって発っせられる撮影開始信号に基づいて撮影した静止画が表示される他、撮影開始信号入力前の映像（動画、或いは間欠画）も表示される。
【００２３】
撮影開始信号の入力に応じて取得した画像データは、デジタル信号処理回路２０で処理された後、フレームメモリ２２に記憶される。そして、フレームメモリ２２に記憶された画像データはＣＰＵ３４を介して記録媒体３０に供給され、この記録媒体３０に撮影画像が記録保存される。記録媒体３０は、カメラの内蔵メモリ、スマートメディアやＩＣカード等のような着脱可能な外部記憶媒体など、種々の形態が可能である。
【００２４】
記録媒体３０に保存した画像データはＣＰＵ３４を介して呼び出しが可能であり、呼び出した画像データはデジタル信号処理回路２０に供給され、デジタル信号処理回路２０において再生処理される。再生処理された信号は、前記表示用メモリ２４、Ｄ／Ａ変換器２６を介して表示部２８に出力され、または、図示せぬビデオ信号出力端子等に供給され、他の外部機器に出力可能である。
【００２５】
ＣＰＵ３４は、撮像駆動回路４０、オート系演算回路３８、デジタル信号処理回路２０、フレームメモリ２２、及び記録媒体３０等と接続されており、所定のアルゴリズムに従って露出値、フォーカス位置等の各種演算を行い、自動露光制御、オートフォーカス、オートストロボ、オートホワイトバランス等の制御を総括的に管理する。また、ＣＰＵ３４は操作部３２から入力される各種入力信号に基づいて、該当する回路を制御する。
【００２６】
オートフォーカス手段は種々の形態が可能であるが、例えば、画像信号から被写体像の鮮鋭度を示す焦点評価値を演算し、その焦点評価値を利用してフォーカス位置を算出する。そして、算出したフォーカス位置に従ってフォーカス駆動回路（不図示）を介して撮影レンズ１２を制御し、フォーカス位置を設定する。その他、ＡＦセンサなど公知の測距手段を用いてもよい。
【００２７】
また、本実施の形態では、固体撮像素子で得た映像信号に基づいて露光制御を行っているが、別途、測光センサを設けてもよい。
図２には、インターライン型ＣＣＤ撮像デバイスの構成例が示されている。同図では便宜上画素数を少なくしてあるが、実際には数十万個、高級なものになると１００万個以上の画素が存在している。
【００２８】
インターライン型ＣＣＤ撮像デバイス４２は、光電変換素子４４、読出ゲート４６、垂直転送ＣＣＤ（垂直転送部に相当）４８、掃出ドレイン５０、水平転送ＣＣＤ（水平転送部に相当）５２、出力部５４等から成る。
光電変換素子４４は、画素数分２次元的に配列されており、図中縦方向の１列毎に光電変換素子４４と垂直転送ＣＣＤ４８が交互に配置される。そして、各光電変換素子４４は、読出ゲート４６を介して垂直転送ＣＣＤ４８と接続されている。
【００２９】
垂直転送ＣＣＤ４８の最上段は掃出ドレイン５０と接続され、最終段（図中の最下段）は水平転送ＣＣＤ５２と接続されている。そして、水平転送ＣＣＤ５２の最終段（図２上で最左段）は出力部５４に接続され、出力部５４からの出力信号は出力端子５６から取り出される。
読出ゲート４６は、図１で説明した撮像駆動回路４０から与えられる読出ゲートパルス、又はシャッターゲートパルスによって制御され、読出ゲートパルス又はシャッターゲートパルスが印加されたときに、光電変換素子４４で蓄積された信号電荷が垂直転送ＣＣＤ４８に読み出される。
【００３０】
垂直転送ＣＣＤ４８は、撮像駆動回路４０から加えられる垂直転送パルスによって信号電荷を図２の上方向又は下方向に垂直転送する。即ち、シャッター動作を行う時に不要となる電荷（シャッターゲートパルスの印加によって垂直転送ＣＣＤに移された電荷）は、垂直転送ＣＣＤ４８に読み出された後、図２の上方向（逆方向）に高速転送され、掃出ドレイン５０に排出される。尚、掃出ドレイン５０を設ける代わりに、不要電荷を縦型オーバーフロードレイン（ＶＯＦＤ）と同じようにＣＣＤの基板に掃き捨てる方式の撮像デバイスを用いた場合には、不要電荷の掃き出しにおいて垂直転送ＣＣＤ４８の逆転送を利用する必要はない。
【００３１】
他方、電子シャッター値が示す所定の電荷蓄積時間で蓄積された信号電荷は垂直転送ＣＣＤ４８に読み出された後、水平転送ＣＣＤ５２の方向（図２の下方向）に転送される。垂直転送ＣＣＤ４８の最終段まで転送されてきた信号電荷は、１水平帰線期間毎に順次水平転送ＣＣＤ５２に移される。
水平転送ＣＣＤ５２は、撮像駆動回路４０から加えられる水平転送パルスによって信号電荷を出力部５４へと転送する。出力部５４は入力された信号電荷の電荷検出を行い、信号電圧として出力端子５６に出力する。
【００３２】
垂直転送ＣＣＤ４８及び水平転送ＣＣＤ５２は遮光部材（不図示）で遮光されているが、過大光量の入射によって光電変換素子から電荷が垂直転送ＣＣＤ４８に漏れ込み、スミア現象を誘発する。
このスミアを低減除去するために、本実施の形態で採用されているスミア補正の手段について、以下に述べる。
【００３３】
被写体からの光が撮影レンズ１２を通して固体撮像素子１４の受光面に入射すると、各光電変換素子４４には、その部分に入射した光の強さに応じた信号電荷が徐々に発生する。こうして、一定の時間蓄積された信号電荷は、撮像駆動回路４０から加えられる読出ゲートパルスによって一斉に垂直転送ＣＣＤ４８に移され、垂直転送パルスの印加によって垂直転送される。そして、垂直転送ＣＣＤ４８の最終段まで転送されてきた信号電荷は、水平転送ＣＣＤ５２に移され、水平転送パルスの印加により、出力部５４を介して信号電圧として取り出される。
【００３４】
通常、撮像駆動回路４０は、図３のタイミングチャートに示したように、１垂直期間（ＮＴＳＣ方式の場合、１フィールド期間＝１／６０秒）の周期の垂直駆動パルス（ＶＤ）に同期した読出ゲートパルスを出力して、１／６０秒毎に撮像出力信号を読み出している。
この場合、露出値の算出に応じて電子シャッター値が１／６０秒よりも高速側に設定されると、読出ゲートパルスの印加に先立って不要電荷を排出するためのシャッターゲートパルスが読出ゲート４６に印加され、垂直転送ＣＣＤ４８の逆方向転送によって不要電荷が掃出ドレイン５０に排出される。そして、その後電子シャッター値が示す所定の電荷蓄積時間で蓄積された信号電荷が読出ゲートパルスによって読み出される。
【００３５】
これに対して、スミア補正を行うモード（スミア測定モード）においては、図４に示したように、１／６０秒毎に出力されている読出ゲートパルスを強制的にオフし、光電変換素子４４の信号電荷を垂直転送ＣＣＤ４８に移さないまま、垂直転送ＣＣＤ４８及び水平転送ＣＣＤ５２だけを駆動して出力部５４から出力信号を取り出す。
【００３６】
このように、読出ゲートパルスをオフした状態で得られた撮像出力信号は、光電変換素子４４に蓄積した信号電荷の成分を含まず、垂直転送ＣＣＤ４８に漏れ込んだスミア成分だけが含まれている。
かかるスミア成分のみのデータ（以下、スミアデータという）のうち、少なくとも１水平ライン分（撮像デバイス４２の水平方向１ライン画素分）のデータをＣＰＵ３４の内部メモリ、その他の記憶手段に一時的に記憶する。そして、図５に示したように、次の垂直駆動周期の時に、垂直駆動パルスと同期して読出ゲートパルスを加え、実際の画像取り込みを行う。例えば、ＶＧＡサイズの記録用の画像を読み出す場合には、１／３０秒で１フレーム分のデータが読み出される。
【００３７】
こうして取り込んだ画像データと、先にＣＰＵ３４の内部メモリに記憶したスミアデータと、を基にしてデジタル信号処理回路２０において演算処理し、取り込んだ画像データからスミア成分を除去する。スミア補正処理された画像データは、記録媒体３０に保存されるとともに、表示部２８に表示させることができる。このようなスミア補正を行うことにより、色バランスの合った高画質な画像を得ることができる。
【００３８】
図５に示した記録モードで画像データの取り込み後は、再び図３に示したタイミングチャートに従って、１／６０秒毎に撮像出力信号の読み出しが行われる。図６は、上述した一連の撮影動作中のモード制御の流れを示す図であり、図中Ａは図３で説明した測光モード、Ｂは図４で説明したスミア測定モード、Ｃは図５で説明した記録モードを表す。
【００３９】
図６に示したように、撮影開始信号が入力すると、測光モード（Ａ）による測光処理を３回繰り返し、測光演算を確定した後、スミア測定モード（Ｂ）に移行してスミアデータを得る。その後、記録モード（Ｃ）に移行して１フレーム分の画像データを取り込み、その画像データにスミア補正を施す。
記録モードで１フレーム分の画像データを取り込んだ後は、測光モード（Ａ）に戻る。このようなモードの切り替えはＣＰＵ３４によって制御される。
【００４０】
ところで、デジタルスチルカメラは、静止画像を記録することを目的としているため、少なくとも記録保存する画像が高画質であればよく、ビデオカメラと違って、固体撮像素子１４が捉えた映像を常に（リアルタイムに）高画質で表示することまでは要求されない。従って、撮影開始信号の入力に応じて、画像を記録する直前に読出ゲートパルスをオフし、上述の如くスミアデータを取得し、少なくとも記録画像に対してスミア補正を施すという方法を採用することができる。
【００４１】
また、撮影開始信号の入力に応じてスミアデータを取得する形態に限らず、動画表示中（モニタモード）において、所定の周期で定期的にスミアデータを取得するようにしてもよい。
例えば、図７に示したように、垂直駆動周期の３回に１回の割合で読み出しパルスをオフし、定期的にスミアデータを取得するようにシーケンスを組む。そして、先ず、測光モードに設定して１／６０秒毎に読出ゲートパルスを加え、画像データの読み出しを行う処理（符号Ａ）を３回実行し、その後、スミア測定モードに切り替え、読出ゲートパルスをオフして、垂直転送ＣＣＤ４８に残存するスミアデータだけの読み出し処理を行う（符号Ｂ）。こうして周期的に新しいスミアデータを取得し、その都度最新のスミアデータに書換え更新していく。
【００４２】
かかるモニタモードの途中で撮影開始信号の入力を受けた時には、直近に取得した最新のスミアデータを用いて記録画像にスミア補正を施す。
また、上述の形態の他、スミア補正を電子シャッター値に応じて自動的に行うようにしてもよい。スミアによる画像劣化が問題となるのは、固体撮像素子１４に過大光量が入射した場合に限られるので、かかる場合に限りスミア補正機能を有効に動作させれば十分である。
【００４３】
そのために、固体撮像素子１４に過大光量が入射したか否かを自動露光制御機能によって設定される電子シャッター値から判断し、電子シャッター値が予め定められている所定の値（スミア発生が懸念される電子シャッター値）以上に高速側に設定された場合に限り、上述のスミアデータの取得、及びスミア補正処理を実行するように構成することが好ましい。
【００４４】
あるいは、電子シャッター値が前記所定の値以上に高速側に設定された場合に、撮影者に対してスミアが発生する可能性がある旨を表示部２８に表示するなどの方法によって警告を行い、撮影者自身の判断によってスミア補正を行うか、行わないかを選択できるように構成してもよい。
この場合、図示せぬ選択手段によってスミア補正を行う旨の指示が入力されたら、上述の読出ゲートパルスをオフし、スミアデータの取り込みを実行するとともに、そのスミアデータを利用して次の垂直駆動周期に取り込まれる画像に対してスミア補正を施す。
【００４５】
上記実施の形態では、１水平ライン分のスミアデータを記憶して、これをスミア補正データとして利用する場合を説明したが、スミアデータは少なくとも１水平ライン分取得する必要があるが、２ライン以上複数ライン分、或いは、１画面全体のスミア成分を取得し、これらを平均化した値をスミア補正データとして用いてもよい。
【００４６】
また、スミアデータの取得、及びスミア補正を行うに際し、露出制御における測光エリアを利用してもよい。例えば、図８に示したように１つの画面が４×４の測光エリアＡ11、Ａ12、…、Ａ44に１６分割されている場合を例に説明すると、読出ゲートパルスを止めて（オフして）スミアデータを取得する場合に、固体撮像素子１４の１画面全体のスミア成分を取り込む。
【００４７】
この時、測光演算回路を援用して測光エリア毎にデータを積算し、測光エリア単位のスミアデータを求める。そして、測光エリア毎に計算されたスミアデータをＣＰＵ３４の内部メモリ等に記憶する。そして、得られた測光エリア毎のスミアデータを用いて、測光エリアの列単位でスミア補正を施す。図８の分割形態の場合、左から順に、第１列、第２列、第３列、及び第４列というように水平方向に対して４つの領域に分けられており、各列毎にスミア補正が行われる。
【００４８】
なお、４×４の測光エリアのうち、少なくとも水平方向に並ぶ４つの測光エリアのスミアデータを記憶すれば、スミア補正の演算を行うことが可能であるが、４×４の全測光エリアのスミアデータを記憶する方が一層精度の高いスミア補正を行うことができる。
測光エリアの分割形態は図８に示したものに限らず、１画面を更に細かい測光エリアに分割した場合も、上述と同様に測光エリア単位でスミア補正を行うことができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るデジタルスチルカメラによれば、撮像素子に印加する読出ゲートパルスをオフし、垂直転送部と水平転送部のみを転送駆動することでスミアデータを取得するようにしたので、従来のような光電変換素子部の遮光が不要となる。また、かかる方法で得たスミアデータを用いて記録用の画像にスミア補正を施すようにしたので、色バランスの合った高画質な画像を得ることができる。特に、本発明によれば、撮像素子の全画素に相当する画面全体のスミア成分を取り込むことが可能であり、一層精度のよいスミア補正を施すことができる。
【００５０】
更に、本発明に係るデジタルスチルカメラによれば、電子シャッター値が高速に設定された場合にも、読出ゲートパルスを止めて取得したスミアデータとの演算によってスミアを除去することができるので、高速シャッター時でも高画質画像を得ることができる。しかも、本発明に係るデジタルスチルカメラは、従来のようなメカニカルな絞り調整手段が一切不要であり、機構の簡略化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るデジタルスチルカメラの構成を示すブロック図
【図２】２次元型撮像デバイスの構成例を示す模式図
【図３】測光モードにおける読出ゲートパルスのタイミングチャート
【図４】スミア測定モードにおける読出ゲートパルスのタイミングチャート
【図５】記録モードにおける読出ゲートパルスのタイミングチャート
【図６】モード切り替えのタイミングの一例を示す図
【図７】モード切り替えの他のタイミングの例を示す図
【図８】分割測光エリア毎にスミア補正を施す方法を説明する為に用いた測光エリアの分割形態の一例を示す図
【符号の説明】
１２…撮影レンズ
１４…固体撮像素子
１８…Ａ／Ｄ変換器
２０…デジタル信号処理回路
２８…表示部
３０…記録媒体
３８…オート系演算回路
４０…撮像駆動回路
４４…光電変換素子
４６…読出ゲート
４８…垂直転送ＣＣＤ
５０…掃出ドレイン
５２…水平転送ＣＣＤ
【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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【図８】
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