(57)【要約】【課題】暗電流による画質劣化を減少させる固体撮像装置およびその駆動方法を提供する。【解決手段】固体撮像装置10は、待機位置決定部30が本装置10に設定される感度モードを判定し、その判定結果に応じて、撮像部20の各感光部52から読み出される信号電荷を格納する垂直転送路54におけるパケット待機位置を決定し、感度モードが高感度である場合には通常待機位置62よりも暗電流の影響が少ない変更待機位置64を選択して、システム制御部14が待機位置決定部30で決定した待機位置に応じた制御信号104を出力して各部を制御することにより、暗電流の影響を低減し、撮影画像のノイズを抑え、画質を向上することができる。【選択図】図１
2009094956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写界からの入射光を、行および列方向に配列される複数の画素で光電変換して、前記画素ごとに信号電荷を生成し、前記信号電荷を行ごとに垂直転送路に読み出して垂直方向に転送し、さらに水平転送路で水平方向に転送して、前記信号電荷を画像信号として出力する撮像手段を含む固体撮像装置において、該装置は、
前記信号電荷の前記垂直転送路における待機位置を、撮影状況に応じて決定する待機位置決定手段を含むことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像装置において、前記待機位置決定手段は、該装置に設定される感度モードに応じて前記待機位置を決定し、前記感度モードが高感度である場合には、前記待機位置を通常の待機位置よりも暗電流の影響が少ない位置に変更することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の固体撮像装置において、前記待機位置決定手段は、前記感度モードおよび前記被写界の色温度に応じて前記待機位置を決定し、前記感度モードが高感度で、かつ前記色温度が高い場合には、前記待機位置を緑画素に水平に隣接する弱暗電流待機位置に変更することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
請求項２に記載の固体撮像装置において、前記待機位置決定手段は、前記感度モードおよび前記被写界の色温度に応じて前記待機位置を決定し、前記感度モードが高感度で、かつ前記色温度が低い場合には、前記待機位置を緑画素に水平に隣接する弱暗電流待機位置に変更することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
請求項２に記載の固体撮像装置において、前記待機位置決定手段は、前記感度モードおよび前記被写界の色温度に応じて前記待機位置を決定し、前記感度モードが高感度で、かつ前記色温度が通常である場合には、前記待機位置を赤画素、緑画素および青画素に対して均等な均等待機位置に変更することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
請求項２に記載の固体撮像装置において、前記待機位置決定手段は、前記感度モードおよび前記被写界の照度に応じて前記待機位置を決定し、前記感度モードが高感度で、かつ前記照度が低い場合には、前記待機位置を赤画素、緑画素および青画素に対して均等な均等待機位置に変更することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
請求項２に記載の固体撮像装置において、前記待機位置決定手段は、前記感度モードおよび前記被写界の照度に応じて前記待機位置を決定し、前記感度モードが高感度でも前記照度が十分に高い場合には、前記待機位置を通常の待機位置のままにすることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項８】
請求項１に記載の固体撮像装置において、前記撮像手段は、撮像素子を有して構成され、
該装置は、前記撮像素子の温度を測定する測定手段を含み、
前記待機位置決定手段は、前記撮像素子の温度および前記被写界の照度に応じて前記待機位置を決定し、前記温度が高温で、かつ前記照度が低い場合には、前記待機位置を赤画素、緑画素および青画素に対して均等な均等待機位置に変更することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項９】
被写界からの入射光を、行および列方向に配列される複数の画素で光電変換して、前記画素ごとに信号電荷を生成し、前記信号電荷を行ごとに垂直転送路に読み出して垂直方向に転送し、さらに水平転送路で水平方向に転送して、前記信号電荷を画像信号として出力する撮像素子を含む固体撮像装置の駆動方法において、該方法は、
前記信号電荷の前記垂直転送路における待機位置を、撮影状況に応じて決定する待機位置決定工程を含むことを特徴とする駆動方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の駆動方法において、前記待機位置決定工程は、前記固体撮像装置に設定される感度モードに応じて前記待機位置を決定し、前記感度モードが高感度である場合には、前記待機位置を通常の待機位置よりも暗電流の影響が少ない位置に変更することを特徴とする駆動方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の駆動方法において、前記待機位置決定工程は、前記感度モードおよび前記被写界の色温度に応じて前記待機位置を決定し、前記感度モードが高感度で、かつ前記色温度が高い場合には、前記待機位置を緑画素に水平に隣接する弱暗電流待機位置に変更することを特徴とする駆動方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の駆動方法において、前記待機位置決定工程は、前記感度モードおよび前記被写界の色温度に応じて前記待機位置を決定し、前記感度モードが高感度で、かつ前記色温度が低い場合には、前記待機位置を緑画素に水平に隣接する弱暗電流待機位置に変更することを特徴とする駆動方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載の駆動方法において、前記待機位置決定工程は、前記感度モードおよび前記被写界の色温度に応じて前記待機位置を決定し、前記感度モードが高感度で、かつ前記色温度が通常である場合には、前記待機位置を赤画素、緑画素および青画素に対して均等な均等待機位置に変更することを特徴とする駆動方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の駆動方法において、前記待機位置決定工程は、前記感度モードおよび前記被写界の照度に応じて前記待機位置を決定し、前記感度モードが高感度で、かつ前記照度が低い場合には、前記待機位置を赤画素、緑画素および青画素に対して均等な均等待機位置に変更することを特徴とする駆動方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の駆動方法において、前記待機位置決定工程は、前記感度モードおよび前記被写界の照度に応じて前記待機位置を決定し、前記感度モードが高感度でも前記照度が十分に高い場合には、前記待機位置を通常の待機位置のままにすることを特徴とする駆動方法。
【請求項１６】
請求項９に記載の駆動方法において、該方法は、前記撮像素子の温度を測定する測定工程を含み、
前記待機位置決定工程は、前記撮像素子の温度および前記被写界の照度に応じて前記待機位置を決定し、前記温度が高温で、かつ前記照度が低い場合には、前記待機位置を赤画素、緑画素および青画素に対して均等な均等待機位置に変更することを特徴とする駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暗電流による画質劣化を減少させる固体撮像装置およびその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、固体撮像装置における固体撮像素子では、光が入射しない状態でも、各感光部には暗電流が発生するので、この暗電流による影響を回避して画質向上するものがある。固体撮像装置では、たとえば、撮影する被写界の明るさのレベルに応じて固体撮像素子の垂直転送路で形成するパケットの大きさを可変制御することにより、暗電流を抑制し画質向上するものがある。このような装置では、パケットを小さくすると暗電流の影響を受けにくい。
【０００３】
また、特許文献１に記載の固体撮像素子は、高感度光電変換素子と低感度光電変換素子とを含んで構成されるもので、高感度光電変換素子における信号電荷を読み出す前に垂直転送路の高速転送を行ってスミア電荷および暗電流を掃き出し、次に高感度光電変換素子から信号電荷を読み出し、さらに次に低感度光電変換素子から信号電荷を読み出すことにより、低感度の画像データには、ほぼ一定の暗電流電荷成分が重畳されるので、暗電流による画質劣化を減少することができる。
【特許文献１】特開2005-12437号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、固体撮像装置における固体撮像素子では、隣接する画素の暗電流の影響を受けやすく、感光部から読み出されて垂直転送路に待機する電荷は、同じレベルであっても、その電極の場所によって画質に与える影響が異なる。
【０００５】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、信号電荷を格納するパケットに対して撮影状況に応じて生じる暗電流を抑制し、撮影画像の画質を向上させる固体撮像装置およびその駆動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】
【０００６】
本発明によれば、被写界からの入射光を、行および列方向に配列される複数の画素で光電変換して、これらの画素ごとに信号電荷を生成し、この信号電荷を行ごとに垂直転送路に読み出して垂直方向に転送し、さらに水平転送路で水平方向に転送して、この信号電荷を画像信号として出力する撮像手段を含む固体撮像装置は、この信号電荷のこの垂直転送路における待機位置を、撮影状況に応じて決定する待機位置決定手段を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、被写界からの入射光を、行および列方向に配列される複数の画素で光電変換して、これらの画素ごとに信号電荷を生成し、この信号電荷を行ごとに垂直転送路に読み出して垂直方向に転送し、さらに水平転送路で水平方向に転送して、この信号電荷を画像信号として出力する撮像素子を含む固体撮像装置の駆動方法は、この信号電荷のこの垂直転送路における待機位置を、撮影状況に応じて決定する待機位置決定工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
このように本発明の固体撮像装置によれば、待機位置決定部が本装置に設定される感度モードを判定し、高感度である場合に、撮像部の各感光部から読み出される信号電荷を格納するパケットの待機位置を変更して暗電流の影響が少ない変更待機位置に格納させることにより、撮影画像のノイズを抑え、その画質を向上することができる。
【０００９】
また、本発明の固体撮像装置によれば、待機位置決定部が感度モードおよび被写体の色温度を判定し、高感度でかつ高色温度または低色温度である場合に、各感光部からの信号電荷のパケット待機位置を、隣接画素からの暗電流の影響を受けにくい弱暗電流待機位置に変更することにより、撮影画像の色むらを抑え、その画質を向上することができる。
【００１０】
さらに、本発明の固体撮像装置によれば、待機位置決定部が感度モードおよび被写体の色温度を判定し、高感度でかつ通常の色温度である場合に、各感光部からの信号電荷のパケット待機位置を、隣接画素からの暗電流の影響が均一となる均等待機位置に変更することにより、撮影画像の色むらを抑え、その画質を向上することができる。
【００１１】
また、本発明の固体撮像装置によれば、待機位置決定部が感度モードおよび被写体の照度を判定し、高感度でかつ低照度である場合に、各感光部からの信号電荷のパケット待機位置を、均等待機位置に変更することにより、撮影画像の色むらを抑え、その画質を向上することができる。
【００１２】
さらに、本発明の固体撮像装置によれば、待機位置決定部が感度モードおよび被写体の照度を判定し、高感度でかつ高照度である場合に、各感光部からの信号電荷のパケット待機位置を変更せずに、通常待機位置に維持することにより、待機位置変更に要する時間を短縮して、撮影までのタイムラグを減少させることができる。
【００１３】
また、本発明の固体撮像装置によれば、撮像部の撮像素子の温度を温度センサで測定し、待機位置決定部が撮像素子の温度を判定して、高温である場合に、各感光部からの信号電荷のパケット待機位置を、均等待機位置に変更することにより、撮影画像の色むらを抑え、その画質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に添付図面を参照して本発明による固体撮像装置の実施例を詳細に説明する。実施例の固体撮像装置10は、図１に示すように、操作部12を操作することによりシステム制御部14、タイミング発生器16および駆動部18で制御されて、被写界像を撮像部20で撮像し、撮像した画像を前処理部22で処理してディジタル画像信号を生成し、このディジタル画像信号を信号処理部24で信号処理するもので、とくに、撮像部20の各感光部から読み出された信号電荷を格納する垂直転送路のパケットに関して、システム制御部14の待機位置決定部30がISO感度を判定してその判定結果に応じてパケットの待機位置を変更し、タイミング発生器16および駆動部18による駆動を制御するものである。なお、本発明の理解に直接関係のない部分は、図示を省略し、冗長な説明を避ける。
【００１５】
本装置10は、ISO（International Standards Organization）感度などの複数の感度モードのいずれかが設定され、その設定感度に応じて撮影するものである。
【００１６】
操作部12は、操作者の指示を入力する手操作装置であり、操作者の手操作状態、たとえばシャッタボタン（図示せず）のストローク操作に応じて、操作信号102をシステム制御部14に供給する機能を有する。なお、以下の説明において、各信号はその現れる接続線の参照番号で特定する。
【００１７】
本実施例において、操作部12におけるシャッタボタンは、２段押し機能を備えた押しボタンでよい。操作部12は、シャッタボタンが押されていない状態を、スタンバイ状態として、第１段の半押し状態では、撮影準備を指示し、また、第２段の全押し状態では、本撮影を指示する。
【００１８】
また、操作部12は、操作者によって感度モードが指示されて、その指示されたモードを示す操作信号102をシステム制御部14に供給して設定してよい。
【００１９】
システム制御部14は、操作部12から供給される操作信号102に応動して、本装置全体の動作を制御、統括する制御機能部で、中央演算処理装置（Central Processing Unit：CPU）を有して構成される。本実施例において、システム制御部14は、操作信号102に応じて制御信号104および106を生成し、それぞれタイミング発生器16および信号処理部24に供給して制御する。
【００２０】
本実施例において、システム制御部14は、撮像部20における各感光部から読み出された信号電荷を格納するための、垂直転送路におけるパケットの待機位置を決定して、その待機位置の指示を含む制御信号104を生成する。この制御部14は、あらかじめ決められた待機位置パターンをいくつか保持し、撮影時にいずれかのパターンを選択して、そのパターンで待機位置を指示するように制御信号104を生成してもよい。
【００２１】
また、本実施例のシステム制御部14は、操作部12により手動で、または自動的に感度モードが設定される。この制御部14では、設定された感度モードを判定する待機位置決定部30を含み、この決定部30が感度モードの判定結果に応じてパケット待機位置を変更することができる。
【００２２】
待機位置決定部30は、たとえば、感度モードが低感度の場合には通常待機位置を選択することにより信号電荷を通常の待機位置のパケットに格納させることができ、また高感度の場合には通常待機位置よりも暗電流の影響が少ない変更待機位置を選択することにより信号電荷を通常待機位置と異なるパケットに格納させることができる。
【００２３】
タイミング発生器16は、本装置10を動作させる基本クロック（システムクロック）を発生する発振器を有して、図１に示していないが、この基本クロックを各部に供給してよい。また、本実施例において、この発生器16は、システム制御部14から供給される制御信号104に基づいてタイミング信号108および110を生成し、それぞれ駆動部18および前処理部22に供給して制御する。
【００２４】
本実施例のタイミング発生器16は、制御信号104に応じて、システム制御部14で選択された待機位置のパケットに信号電荷を格納させるような指示を含むタイミング信号108を生成する。
【００２５】
駆動部18は、撮像部20を駆動する機能を有し、本実施例では、タイミング発生器16からのタイミング信号108に応じて駆動信号112を生成し、撮像部20に供給して駆動を制御する。この駆動部18は、たとえば、タイミング信号108に応じて垂直駆動信号、水平駆動信号および読み出しパルスなどを含む駆動信号112を生成し、撮像部20に供給して垂直転送部、水平転送部およびトランスファゲートなどの各部の駆動を制御する。
【００２６】
本実施例の駆動部18は、タイミング信号108に応じて、撮像部20の各感光部における信号電荷を、システム制御部14で選択された待機位置のパケットに読み出させるような読み出しパルスを含む駆動信号112を生成する。
【００２７】
撮像部20は、撮影画像の１画面を形成する撮像面50および水平転送路を含み、この撮像面50は、図２に示すように、複数の画素に対応する各感光部52が行および列方向に配列されて形成され、各列に垂直転送路54を備えて構成される撮像素子である。撮像部20は、駆動信号112に制御されて、その撮像面50に結像される被写界像を電気信号114に光電変換する機能を有し、本実施例では、たとえば、電荷結合素子（Charge Coupled Device：CCD）などのイメージセンサでよい。
【００２８】
本実施例において、撮像部20は、駆動信号112の読み出しパルスに応じて各感光部52で光電変換によって得た信号電荷を垂直転送路54に読み出し、駆動信号112の垂直駆動信号に応じて垂直転送路54における信号電荷を垂直方向にシフトして行ごとに水平転送路に転送し、駆動信号112の水平駆動信号に応じて水平転送路における各行の信号電荷を水平方向にシフトして、アナログ電気信号114を生成して出力する。
【００２９】
撮像部20は、とくに、駆動信号112の読み出しパルスに応じて、各感光部52の信号電荷を垂直転送路54に読み出し、システム制御部14で選択された待機位置のパケットに格納する。
【００３０】
複数の感光部52は、たとえば図２に示すように、撮像面50において、行方向および列方向に１つおきに位置をずらしてハニカム配列で配列されるものでよい。各感光部52は、被写界から入射される入射光を信号電荷に光電変換し、三原色RGBのいずれかの色データを得るもので、赤画素R、緑画素Gおよび青画素Bのいずれかの色画素である。本実施例の撮像面50は、実際には多数の感光部52を含むことができるが、図２では複雑化を避けるため、少数の感光部52しか図示しない。同様に、撮像面50は、実際には多数の垂直転送路54を含むことができる。
【００３１】
この垂直転送路54は、たとえば８相の垂直転送電極V1〜V8を有して構成され、それぞれ、駆動部18から駆動信号112として垂直駆動信号φV1〜φV8を入力して駆動される。
【００３２】
また、本実施例の撮像部20は、各感光部52から読み出される信号電荷を垂直転送路54のパケットに格納するとき、たとえば、通常待機位置を指示する駆動信号112に応じて、図２に示すように、垂直転送路54においてその感光部52に近接するパケットを通常待機位置62とし、たとえば、垂直転送路54の電極V1およびV3で読み出した信号電荷を電極V5、V6およびV7からなる通常待機位置62に待機させる。他方、変更待機位置を指示する駆動信号112に応じて、図３に示すように、通常待機位置62と異なる位置のパケットを変更待機位置64とし、たとえば、垂直転送路54の電極V1およびV3で読み出した信号電荷を電極V6、V7およびV8からなる変更待機位置64に待機させる。
【００３３】
前処理部22は、タイミング発生器16からのタイミング信号110に制御されて、たとえば相関二重サンプリング回路（Correlated Double Sampling：CDS）およびゲインコントロールアンプ（Gain Controlled Amplifier：GCA）などの回路によって、アナログ電気信号114にアナログ信号処理を施し、さらにアナログ・ディジタル（A/D）変換してディジタル画像信号116を生成するものでよい。
【００３４】
信号処理部24は、システム制御部14から供給される制御信号106に応じて、前処理部22から供給されるディジタル画像信号116にディジタル信号処理を施すもので、信号処理後のディジタル画像信号をメモリ（図示せず）に記憶する。信号処理部24は、たとえばオフセット補正、ホワイトバランス補正、ガンマ補正および同時化処理などのディジタル信号処理をディジタル画像信号116に施すものでよい。
【００３５】
次に、この実施例における固体撮像装置10において、感度モードに応じて決定したパケット待機位置に基づく撮影動作を、図４のフローチャート、ならびに図５および図６のタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００３６】
本装置10では、まず、操作者により操作部12のシャッタボタン（図示せず）が押下されて、撮像を指示する操作信号102がシステム制御部14に供給されると、撮影が開始する。
【００３７】
システム制御部14では、待機位置決定部30において、本装置10に設定されている感度モードが判定され（S132）、その判定の結果、感度モードが低感度の場合にはステップS134に進み、高感度の場合にはステップS136に進む。
【００３８】
ステップS134において、待機位置決定部30では、撮像部20の各感光部52の信号電荷が格納されるパケットの待機位置として図２に示すような通常待機位置62が選択され、ステップS138に進む。
【００３９】
他方、ステップS136において、待機位置決定部30では、各感光部52の信号電荷のパケット待機位置として図３に示すような変更待機位置64が選択され、ステップS138に進む。
【００４０】
ステップS138では、ステップS134またはS136で選択されたパケット待機位置に基づいて撮像部20を制御するような撮影が行われ、まず、システム制御部14において、その待機位置の指示とともに撮影を指示する制御信号104が生成されてタイミング発生器16に供給される。このとき、システム制御部14では、撮影を指示する制御信号106も生成されて信号処理部24に供給される。
【００４１】
タイミング発生器16では、この制御信号104に応じて、待機位置の指示を含むタイミング信号108が生成されて駆動部18に供給される。このとき、この発生器16では、制御信号104に応じたタイミング信号110も生成されて前処理部22に供給される。
【００４２】
駆動部18では、このタイミング信号108に応じて、待機位置の指示を含む駆動信号112が生成されて撮像部20に供給され、このようにして、システム制御部14で選択された待機位置の指示が撮像部20に供給される。
【００４３】
撮像部20では、このような撮影を指示する駆動信号112に応じて、被写界像が取り込まれて撮像面50に結像され、各感光部52にて受光した入射光が信号電荷に光電変換される。さらに、撮像部20では、駆動信号112の読み出しパルスに応じて、各感光部52の信号電荷が垂直転送路54に読み出され、この待機位置のパケットに格納される。
【００４４】
たとえば、駆動信号112が通常待機位置62への格納を指示するとき、駆動部18において図５（A）に示すような垂直駆動信号V1〜V8が生成されて、垂直転送路54の電極V1〜V8に入力すると、各電極間で電位差が生じて図５（B）に示すように障壁が生じる。したがって、この場合、時刻t152で垂直転送路54の電極V1およびV3に読み出された信号電荷は、図５（A）に示す垂直駆動信号V1〜V8に応じて、最終的には時刻t154で電極V5、V6およびV7で待機することとなる。
【００４５】
他方、駆動信号112が変更待機位置64への格納を指示するとき、駆動部18において図６（A）に示すような垂直駆動信号V1〜V8が生成されて、垂直転送路54の電極V1〜V8に入力すると、各電極間で電位差が生じて図６（B）に示すように障壁が生じる。したがって、この場合、時刻t162で垂直転送路54の電極V1およびV3に読み出された信号電荷は、図６（A）に示す垂直駆動信号V1〜V8に応じて、最終的には時刻t164で電極V6、V7およびV8で待機することとなる。
【００４６】
さらに、垂直転送路54の各待機位置に待機している信号電荷は、駆動信号112の垂直駆動信号に応じて垂直方向にシフトして水平転送路に転送され、さらに、水平転送路における信号電荷は、駆動信号112の水平駆動信号に応じて水平方向にシフトして、撮像部20の出力部にてアナログ電気信号114が生成される。
【００４７】
このアナログ電気信号114は、前処理部22においてタイミング信号110に応じてアナログ信号処理されてディジタル画像信号116が生成される。
【００４８】
また、このディジタル画像信号116は、信号処理部24に供給されて、制御信号106に応じてディジタル信号処理が施され、図示しないメモリに記録されて撮影処理（S138）が終了する。
【００４９】
ところで、固体撮像装置10では、撮像部20の垂直転送路54で信号電荷を格納するパケットは、隣接する画素の暗電流により影響を受けるが、この影響は、撮影時に設定された感度モードが高感度であるほど顕著に現れる。さらに、垂直転送路54におけるパケットは、撮影する被写体の色温度が高い場合および低いときには、隣接画素が緑画素Gである場合よりも、赤画素Rおよび青画素Bである場合に、このような暗電流の影響を受け易い。
【００５０】
本実施例では、図７に示すように、垂直転送路54において、通常待機位置62よりも暗電流の影響を受けにくい位置、すなわち緑画素に水平に隣接する位置を弱暗電流待機位置66および68とし、待機位置決定部30は、このような弱暗電流待機位置66および68を選択することができる。システム制御部14が弱暗電流待機位置66および68を待機位置として指示する制御信号104を発することにより、たとえば、垂直転送路54の電極V1およびV3で読み出した信号電荷を、電極V6およびV7からなる暗電流待機位置66、ならびにV2およびV3からなる暗電流待機位置68に待機させる。
【００５１】
したがって、本実施例では、待機位置決定部30は、感度モードが高感度で、なおかつ被写体の色温度が高くまたは低い場合に、信号電荷を格納するパケットの待機位置として、弱暗電流待機位置66および68を選択することができる。待機位置決定部30は、本装置10が撮影した被写体画像の赤画素データ、緑画素データおよび青画素データに基づいて、被写体の色温度を判定するとよい。
【００５２】
たとえば、待機位置決定部30は、赤画素データR、緑画素データGおよび青画素データBを、それぞれ所定の赤画素閾値a1、緑画素閾値b1および青画素閾値c1と比較し、さらに赤画素感度比R/Gおよび青画素感度比B/Gをそれぞれ赤画素データ／緑画素データおよび青画素データ／緑画素データにより算出して赤感度比閾値d1および青感度比閾値e1と比較し、これらの比較結果に応じて被写体の色温度を判定することができる。
【００５３】
この待機位置決定部30は、赤画素データR、緑画素データGおよび青画素データBがそれぞれ赤画素閾値a1、緑画素閾値b1および青画素閾値c1よりも大きく、赤画素感度比R/Gが赤感度比閾値d1よりも小さく、かつ青画素感度比B/Gが青感度比閾値e1よりも大きい場合に、その被写体の色温度が高いと判定し、赤画素データR、緑画素データGおよび青画素データBがそれぞれ赤画素閾値a1、緑画素閾値b1および青画素閾値c1よりも大きく、赤画素感度比R/Gが赤感度比閾値d1よりも大きく、かつ青画素感度比B/Gが青感度比閾値e1よりも小さい場合に、その被写体の色温度が低いと判定する。
【００５４】
本実施例において、固体撮像装置10は、撮影準備段階において、待機位置決定部30が感度モードおよび被写体の色温度を判定して、これらの判定結果に基づいてパケット待機位置を決定し、本撮影段階において、決定部30で決定されたパケット待機位置に基づいて被写体の撮影を行うものでよい。
【００５５】
本実施例の信号処理部24は、撮影準備段階にて撮影した被写体画像を示すディジタル画像信号116を処理するので、この画像信号116に基づいて撮像面50の各感光部52の信号量を算出し、待機位置決定部30で用いる赤画素データ、緑画素データおよび青画素データを得ることができる。
【００５６】
次に、この実施例における固体撮像装置10において、感度モードおよび被写体色温度に応じて決定したパケット待機位置に基づく撮影動作を、図８のフローチャートおよび図９のタイミングチャートを参照しながら説明する。図８において、図４と重複する動作については、その説明を省略する。
【００５７】
本装置10では、まず、操作者により操作部12のシャッタボタン（図示せず）が第１段の半押し状態にまで押下されたかが判定され（S202）、シャッタボタンが半押しされている場合には撮影準備が開始してステップS204に進み、撮影準備を指示する操作信号102がシステム制御部14に供給され、それ以外の場合にはこの動作を終了する。
【００５８】
ステップS204では、図４に示すステップS132と同様にして、システム制御部14の待機位置決定部30で感度モードが判定され、感度モードが低感度の場合にはステップS206に進み、高感度の場合にはステップS208に進む。
【００５９】
このステップS206では、システム制御部14において、撮影準備を指示する制御信号104および106が生成されてタイミング発生器16および信号処理部24にそれぞれ供給される。タイミング発生器16では、この制御信号104に応じて撮影準備を指示するタイミング制御信号108および110が生成されて駆動部18および前処理部22にそれぞれ供給される。
【００６０】
駆動部18では、このタイミング信号108に応じて、撮影準備を指示する駆動信号112が生成されて撮像部20に供給され、撮像部20では、この駆動信号112に応じて撮影準備のための被写界像が撮像されてアナログ電気信号114が生成される。
【００６１】
このアナログ電気信号114は、前処理部22でアナログ信号処理され、その結果のディジタル画像信号116が信号処理部24に供給される。信号処理部24において、ディジタル画像信号116は、撮影準備を示す制御信号106に応じてディジタル信号処理され、本実施例では、ディジタル画像信号116に基づいて撮像面50の各感光部52の信号量が算出され、すなわち赤画素データ、緑画素データおよび青画素データが得られる。
【００６２】
次に、ステップS210に進み、システム制御部14の待機位置決定部30において、ステップS06で得られた各感光部52の信号量に基づいて、撮影した被写体の色温度が判定され、色温度が低い場合および高い場合にはステップS212に進み、それ以外の場合にはステップS214に進む。
【００６３】
ここで待機位置決定部30において、ステップS208では、図４に示すステップS134と同様にして、図２に示すような通常待機位置62がパケットの待機位置として選択され、また、ステップS214では、図４に示すステップS136と同様にして、図３に示すような変更待機位置64がパケットの待機位置として選択される。
【００６４】
他方、ステップS212では、待機位置決定部30で、パケット待機位置として図７に示すような弱暗電流待機位置66および68が選択される。
【００６５】
次に、ステップS216に進み、操作部12のシャッタボタンが第２段の全押し状態にまで押下されたかが判定され、シャッタボタンが全押しされている場合にはステップS218に進み、それ以外の場合にはこの動作を終了する。
【００６６】
このステップS218では、図４に示すステップS138と同様にして、被写体の本撮影が行われ、ステップS208、S212またはS214で選択されたパケット待機位置に基づいて撮像部20を制御するような撮影が行われる。ここでは上記と同様にして、その待機位置の指示および本撮影の指示がシステム制御部14から制御信号104として発せられ、タイミング発生器16を介して駆動部18に供給される。
【００６７】
駆動部18では、待機位置の指示を含む駆動信号112が生成されて撮像部20に供給され、たとえば、本実施例ではとくに、駆動信号112が弱暗電流待機位置66および68への格納を指示するとき、駆動部18において図９（A）に示すような垂直駆動信号V1〜V8が生成されて、垂直転送路54の電極V1〜V8に入力すると、各電極間で電位差が生じて図９（B）に示すように障壁が生じる。したがって、この場合、時刻t222で垂直転送路54の電極V1およびV3に読み出された信号電荷は、図９（A）に示す垂直駆動信号V1〜V8に応じて、最終的には時刻t224で電極V2およびV3ならびにV6およびV7で待機することとなる。
【００６８】
また、撮像部20では、このような撮影を指示する駆動信号112に応じて、被写界像が取り込まれて被写体画像を示すアナログ電気信号114が生成される。
【００６９】
このアナログ電気信号114は、前処理部22でアナログ信号処理されてディジタル画像信号116が生成され、また、このディジタル画像信号116は、信号処理部24でディジタル信号処理されて、被写体画像が図示しないメモリに記録されて本撮影処理（S218）が終了する。
【００７０】
また、本実施例の固体撮像装置10は、感度モードが高感度で、被写体の色温度が通常である場合に、垂直転送路54におけるパケット待機位置を、撮像面50上の赤画素R、緑画素Gおよび青画素Bに対して、均等の位置にすることができる。
【００７１】
本実施例では、図10に示すように、垂直転送路54において赤画素R、緑画素Gおよび青画素Bから均一の暗電流を受ける位置、すなわち赤画素R、緑画素Gおよび青画素Bに対して垂直転送路54における均等な位置を均等待機位置70とすることができる。システム制御部14が均等待機位置70を待機位置として指示する制御信号104を発することにより、たとえば、垂直転送路54の電極V1およびV3で読み出した信号電荷を、電極V5、V6、V7およびV8からなる均等待機位置70に待機させる。
【００７２】
したがって、本実施例では、待機位置決定部30は、感度モードが高感度で、なおかつ被写体の色温度が通常である場合に、信号電荷を格納するパケットの待機位置として、均等待機位置70を選択することができる。
【００７３】
この待機位置決定部30は、上記と同様にして、本装置10が撮影した被写体画像の赤画素データ、緑画素データおよび青画素データに基づいて被写体の色温度を判定し、たとえば、赤画素データR、緑画素データGおよび青画素データBがそれぞれ赤画素閾値a1、緑画素閾値b1および青画素閾値c1よりも大きく、かつ赤画素感度比R/Gおよび青画素感度比B/Gが赤感度比閾値d1および青感度比閾値e1よりも小さい場合に、その被写体の色温度が通常であると判定する。
【００７４】
次に、この実施例における固体撮像装置10において、被写体色温度に応じて均等待機位置を選択する動作を、図11のフローチャートおよび図12のタイミングチャートを参照しながら説明する。図11において、図８と重複する動作については、その説明を省略する。
【００７５】
本実施例では、ステップS252〜S258までの動作は、図８に示すステップS202〜S208までの動作と同様であり、ステップS256において撮影準備段階で撮影された被写体画像の各感光部52の信号量が得られ、次にステップS260に進む。
【００７６】
ステップS260では、システム制御部14の待機位置決定部30において、ステップS256で得られた各感光部52の信号量に基づいて、撮影した被写体の色温度が判定され、色温度が通常である場合にはステップS262に進み、それ以外の場合にはステップS264に進む。
【００７７】
ここで待機位置決定部30において、ステップS258では、図８に示すステップS208と同様にして、図２に示すような通常待機位置62がパケットの待機位置として選択され、また、ステップS264では、図８に示すステップS214と同様にして、図３に示すような変更待機位置64がパケットの待機位置として選択される。
【００７８】
他方、ステップS262では、待機位置決定部30で、パケット待機位置として図10に示すような均等待機位置70が選択され、すなわち、被写体の色温度が通常である場合、撮像部20において信号電荷を均等待機位置70に格納することとなる。
【００７９】
次に、ステップS266を経過して、ステップS268で図８に示すステップS218と同様にして被写体の本撮影が行われ、ステップS258、S262またはS264で選択されたパケット待機位置に基づいて撮像部20を制御するような撮影が行われる。ここでは上記と同様にして、その待機位置の指示および本撮影の指示がシステム制御部14から制御信号104として発せられ、タイミング発生器16を介して駆動部18に供給される。
【００８０】
駆動部18では、待機位置の指示を含む駆動信号112が生成されて撮像部20に供給され、たとえば、本実施例ではとくに、駆動信号112が均等待機位置70への格納を指示するとき、駆動部18において図12（A）に示すような垂直駆動信号V1〜V8が生成されて、垂直転送路54の電極V1〜V8に入力すると、各電極間で電位差が生じて図12（B）に示すように障壁が生じる。したがって、この場合、時刻t272で垂直転送路54の電極V1およびV3に読み出された信号電荷は、図12（A）に示す垂直駆動信号V1〜V8に応じて、最終的には時刻t274で電極V5、V6、V7およびV8で待機することとなる。
【００８１】
このように、ステップS218と同様にして、撮像部20で被写体画像を示すアナログ電気信号114が生成され、さらにこの電気信号114は、前処理部22および信号処理部24で信号処理されて、被写体画像を示す画像信号が得られて図示しないメモリに記録されて本撮影処理（S268）が終了する。
【００８２】
また、固体撮像装置10は、夜景などの光量の少ない被写界の撮影画像に生じる色むらを抑えるために、信号電荷を格納するパケットの待機位置を均等待機位置70にすることができる。
【００８３】
本実施例の待機位置決定部30は、感度モードが高感度で、なおかつ被写界の光量が少ない場合、すなわち低照度である場合に、パケット待機位置として、均等待機位置70を選択することができる。
【００８４】
この待機位置決定部30は、本装置10が撮影した被写界画像の赤画素データ、緑画素データおよび青画素データをそれぞれ所定の赤画素閾値a2、緑画素閾値b2および青画素閾値c2と比較して被写界の照度を判定し、たとえば、赤画素データR、緑画素データGおよび青画素データBがそれぞれ赤画素閾値a2、緑画素閾値b2および青画素閾値c2よりも小さい場合に、その被写界の照度が低いと判定する。
【００８５】
照度判定に用いる赤画素閾値a2、緑画素閾値b2および青画素閾値c2は、色温度判定に用いる赤画素閾値a1、緑画素閾値b1および青画素閾値c1と同一でもよく異なるものでもよい。
【００８６】
次に、この実施例における固体撮像装置10において、被写界照度に応じて均等待機位置を選択する動作を、図13のフローチャートを参照しながら説明する。図13において、図11と重複する動作については、その説明を省略する。
【００８７】
本実施例では、ステップS302〜S308までの動作は、図11に示すステップS252〜S258までの動作と同様であり、ステップS306において撮影準備段階で撮影された被写界画像の各感光部52の信号量が得られ、次にステップS310に進む。
【００８８】
ステップS310では、システム制御部14の待機位置決定部30において、ステップS306で得られた各感光部52の信号量に基づいて、撮影した被写界の照度が判定され、被写界の照度が低い場合にはステップS312に進み、それ以外の場合にはステップS314に進む。
【００８９】
また、本実施例では、ステップS312〜S318までの動作は、図11に示すステップS262〜S268までの動作と同様である。ここで待機位置決定部30において、ステップS308では、図11に示すステップS258と同様にして、図２に示すような通常待機位置62がパケットの待機位置として選択され、また、ステップS314では、図11に示すステップS264と同様にして、図３に示すような変更待機位置64がパケットの待機位置として選択され、さらに、ステップS312では、待機位置決定部30で、パケット待機位置として図10に示すような均等待機位置70が選択され、すなわち、被写界の照度が低い場合、撮像部20において信号電荷を均等待機位置70に格納することとなる。
【００９０】
また、本実施例の待機位置決定部30は、感度モードが高感度で、なおかつ被写界の光量が十分多い場合、すなわち高照度である場合に、パケット待機位置として、通常待機位置62を選択することができる。
【００９１】
この待機位置決定部30は、本装置10が撮影した被写界画像の赤画素データ、緑画素データおよび青画素データをそれぞれ所定の赤画素閾値a3、緑画素閾値b3および青画素閾値c3と比較して被写界の照度を判定し、たとえば、赤画素データR、緑画素データGおよび青画素データBがそれぞれ赤画素閾値a3、緑画素閾値b3および赤画素閾値c3よりも大きい場合に、その被写界の照度が高いと判定する。
【００９２】
次に、この実施例における固体撮像装置10において、被写界照度に応じて通常待機位置を選択する動作を、図14のフローチャートを参照しながら説明する。図14において、図11と重複する動作については、その説明を省略する。
【００９３】
本実施例では、ステップS352〜S358までの動作は、図11に示すステップS252〜S258までの動作と同様であり、ステップS356において撮影準備段階で撮影された被写界画像の各感光部52の信号量が得られ、次にステップS360に進む。
【００９４】
ステップS360では、システム制御部14の待機位置決定部30において、ステップS356で得られた各感光部52の信号量に基づいて、撮影した被写界の照度が判定され、被写界の照度が高い場合にはステップS358に進み、それ以外の場合にはステップS362に進む。
【００９５】
また、本実施例では、ステップS362、S364およびS366の動作は、図11に示すステップS264、S316およびS318の動作と同様である。ここで待機位置決定部30において、ステップS358では、図11に示すステップS258と同様にして、図２に示すような通常待機位置62がパケットの待機位置として選択され、また、ステップS362では、図11に示すステップS264と同様にして、図３に示すような変更待機位置64がパケットの待機位置として選択され、すなわち、被写界の照度が高い場合、撮像部20において信号電荷を通常待機位置62に格納することとなる。
【００９６】
また、固体撮像装置10は、撮像部20の撮像素子が高温のときには、生じ易い暗電流の影響を抑制するためにパケット待機位置を変更し、撮像素子が低温のときには、パケット待機位置の変更をせずに撮影処理時間を短縮することができる。
【００９７】
たとえば、固体撮像装置10は、図示しないが、撮像部20の撮像素子の温度を測定する温度センサを備えて、その撮像素子の温度に応じてパケット待機位置の変更を制御することができる。この温度センサは、撮像素子の外部かつ近辺に備えられるとよい。
【００９８】
本実施例の待機位置決定部30は、撮像素子が高温で、なおかつ被写界の光量が少ない場合、すなわち低照度である場合に、パケット待機位置として、均等待機位置70を選択することができる。
【００９９】
次に、この実施例における固体撮像装置10において、撮像素子の温度に応じてパケット待機位置を選択する動作を、図15のフローチャートを参照しながら説明する。図13において、図４と重複する動作については、その説明を省略する。
【０１００】
本装置10では、まず、温度センサによって撮像部20の撮像素子の温度が測定されて、その温度情報がシステム制御部14の待機位置決定部30に供給される。
【０１０１】
このとき、待機位置決定部30では、撮像素子の温度情報に基づいて、撮像素子が高温か否かが判定され（S402）、その結果、高温である場合にはステップS404に進み、それ以外の場合にはステップS406に進む。
【０１０２】
ここで待機位置決定部30において、ステップS406では、図４に示すステップS134と同様にして、図２に示すような通常待機位置62がパケットの待機位置として選択され、また、ステップS404では、図11に示すステップS262と同様にして、図10に示すような均等待機位置70がパケットの待機位置として選択され、すなわち、撮像素子が高温の場合、撮像部20において信号電荷を均等待機位置70に格納することとなる。
【０１０３】
次に、ステップS408に進み、選択した待機位置に応じた撮影が行われ、ここでは図４に示すステップS138と同様に動作して撮影が行われるので、その説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明に係る固体撮像装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す実施例の固体撮像装置において、撮像部の撮像領域の一部を入射光の側から見て、信号電荷が格納される通常待機位置を示す平面図である。
【図３】図１に示す実施例の固体撮像装置において、撮像部の撮像領域の一部を入射光の側から見て、信号電荷が格納される変更待機位置を示す平面図である。
【図４】図１に示す実施例の固体撮像装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】図２に示す通常待機位置に信号電荷を待機させる垂直駆動信号のタイミングチャート、およびこの垂直駆動信号に応じた各電極の状態の概要図である。
【図６】図３に示す変更待機位置に信号電荷を待機させる垂直駆動信号のタイミングチャート、およびこの垂直駆動信号に応じた各電極の状態の概要図である。
【図７】図１に示す実施例の固体撮像装置において、撮像部の撮像領域の一部を入射光の側から見て、信号電荷が格納される弱暗電流待機位置を示す平面図である。
【図８】本実施例の固体撮像装置の他の実施例における動作手順を示すフローチャートである。
【図９】図７に示す通常待機位置に信号電荷を待機させる垂直駆動信号のタイミングチャート、およびこの垂直駆動信号に応じた各電極の状態の概要図である。
【図１０】図１に示す実施例の固体撮像装置において、撮像部の撮像領域の一部を入射光の側から見て、信号電荷が格納される均等待機位置を示す平面図である。
【図１１】本実施例の固体撮像装置の他の実施例における動作手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１０に示す均等待機位置に信号電荷を待機させる垂直駆動信号のタイミングチャート、およびこの垂直駆動信号に応じた各電極の状態の概要図である。
【図１３】本実施例の固体撮像装置の他の実施例における動作手順を示すフローチャートである。
【図１４】本実施例の固体撮像装置の他の実施例における動作手順を示すフローチャートである。
【図１５】本実施例の固体撮像装置の他の実施例における動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０５】
10  固体撮像装置
12  操作部
14  システム制御部
16  タイミング発生器
18  駆動部
20  撮像部
22  前処理部
24  信号処理部
30  待機位置決定部
【図１】
2009094956.tif 000003
【図２】
2009094956.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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