(57)【要約】【課題】感度を維持しつつ、不正蓄積画像を少なくすることができるようにする。【解決手段】第２フィールドの画素情報の読み出しスタート時である時刻ｔ12において、タイミングジェネレータ１１は、取得した撮像領域情報に基づいて、第３フィールドで撮像領域が変化するかを判定する。第３フィールドで撮像領域が変化すると判定された場合、タイミングジェネレータ１１は、第２フィールドの電子シャッタSH(２)をスタートさせないようにする。本発明は、例えば、ローリングシャッタ方式による露光制御を行う固体撮像装置に適用できる。【選択図】図６
2009088882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置において、
前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報の読み出し走査を行う読み出し走査手段と、
前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報のリセット走査を行うリセット走査手段と、
第１の画像の前記画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の次に出力する第２の画像で前記撮像領域が変化するかを判定し、前記第２の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、前記第１の画像のための前記読み出し走査の直後の前記リセット走査を行わないように前記リセット走査手段を制御する制御手段と
を備える固体撮像装置。
【請求項２】
前記撮像領域の変化は、前記受光領域内の撮像領域の位置の変化および前記撮像領域の大きさの変化を含む
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置の駆動制御方法において、
第１の画像の画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の次に出力する第２の画像で前記撮像領域が変化するかを判定し、
前記第２の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、前記第１の画像のための前記画素情報の読み出し走査の直後の前記画素情報のリセット走査を行わないように制御する
ステップを含む駆動制御方法。
【請求項４】
複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置を備える撮像装置であって、
前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報の読み出し走査を行う読み出し走査手段と、
前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報のリセット走査を行うリセット走査手段と、
第１の画像の前記画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の次に出力する第２の画像で前記撮像領域が変化するかを判定し、前記第２の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、前記第１の画像のための前記読み出し走査の直後の前記リセット走査を行わないように前記リセット走査手段を制御する制御手段と
を前記固体撮像装置に備える撮像装置。
【請求項５】
手振れ補正機能を有し、手振れ補正を行うために前記撮像領域が変化する
請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
窓読み出し機能を有し、窓読み出しを行うために前記撮像領域が変化する
請求項４に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記制御手段は、露出情報に基づいて、前記画素情報のリセット走査をさらに制御する
請求項４に記載の撮像装置。
【請求項８】
複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置において、
前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報の読み出し走査を行う読み出し走査手段と、
前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報のリセット走査を行うリセット走査手段と、
第１の画像の前記画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の前記撮像領域が、その前に出力した第２の画像の前記撮像領域から変化するかを判定し、前記第１の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、現在実行している前記第２の画像の前記画素情報のリセット走査を前記リセット走査手段に停止させる制御手段と
を備える固体撮像装置。
【請求項９】
前記撮像領域の変化は、前記受光領域内の撮像領域の位置の変化および前記撮像領域の大きさの変化を含む
請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置の駆動制御方法において、
第１の画像の画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の前記撮像領域が、その前に出力した第２の画像の前記撮像領域から変化するかを判定し、
前記第１の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、現在実行している前記第２の画像の画素情報のリセット走査を停止させる
ステップを含む駆動制御方法。
【請求項１１】
複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置を備える撮像装置であって、
前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報の読み出し走査を行う読み出し走査手段と、
前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報のリセット走査を行うリセット走査手段と、
第１の画像の前記画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の前記撮像領域が、その前に出力した第２の画像の前記撮像領域から変化するかを判定し、前記第１の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、現在実行している前記第２の画像の前記画素情報のリセット走査を前記リセット走査手段に停止させる制御手段と
を前記固体撮像装置に備える撮像装置。
【請求項１２】
手振れ補正機能を有し、手振れ補正を行うために前記撮像領域が変化する
請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
窓読み出し機能を有し、窓読み出しを行うために前記撮像領域が変化する
請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、露出情報に基づいて、前記画素情報のリセット走査をさらに制御する
請求項１１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、固体撮像装置、駆動制御方法、および撮像装置に関し、特に、感度を維持しつつ、不正蓄積画像を少なくすることができるようにする固体撮像装置、駆動制御方法、および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
MOS(Metal Oxide Semiconductor)型固体撮像装置に代表されるX-Yアドレス型固体撮像装置では、走査線ごとに画素情報を読み出しかつリセットするローリングシャッタ方式が広く行われている。
【０００３】
また、X-Yアドレス型固体撮像装置では、画像としての画素情報を出力する領域である撮像領域が、全画素の領域である受光領域（受光面）よりも若干小さくなるように設定され、手振れ情報に基づいて撮像領域の垂直方向の位置を変化させることで手振れ補正を行うことなども行われている。
【０００４】
例えば、手振れにより受光領域全体の位置が被写体に対して下方向に移動したとき、受光領域内における撮像領域をその移動方向とは逆の上方向に手振れ量だけ移動させることにより、手振れ補正が可能である。
【０００５】
しかしながら、例えば、撮像領域と受光領域の垂直方向の比を１：１．２として、２０％の手振れ補正を可能とした場合、あるフィールドで撮像領域が受光領域内の一番下に位置しており、次のフィールドで撮像領域が受光領域内の一番上に移動したとすると、両フィールドにおいてともに撮像領域に含まれるあるラインの蓄積時間は、図１に示されるように、１／６０［ｓ］の１．２倍になってしまう。このように、手振れ補正を撮像領域の垂直方向の位置の変化で行うと、撮像領域が受光領域内の上方向に移動するときは蓄積時間が長くなり、下方向に移動するときは逆に蓄積時間が短くなるため、手振れ補正をすることで、再生画面が明るくなったり暗くなったりする現象が生じるという問題があった。
【０００６】
この問題を解決するために、本出願人は、特許文献１に記載の方式を提案した。特許文献１の方式は、１フィールドより短い蓄積時間を定め、移動後のフィールドに合わせて移動前のフィールドにおいて画素情報のリセットを行うことにより、手振れ補正を行っても再生画面が一定の蓄積時間を保つようにする方式である。
【０００７】
【特許文献１】特許第３７５８２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の方式では、上記蓄積時間が受光領域と撮像領域の大きさに依存するため、感度が低くなるという問題があった。
【０００９】
図２を参照して、特許文献１の方式の問題点について説明する。なお、図２は、撮像領域が受光領域の６０％である場合の例である。
【００１０】
図２において、垂直方向の受光領域はY0行からY3行までで構成され、第１フィールドでは、そのY0行からY2行までが撮像領域とされる。また、第２フィールドでは、Y1行からY3行までが撮像領域とされる。Y0行からY2行までの行数およびY1行からY3行までの行数は、Y0行からY3行までの行数の６０％である。
【００１１】
図２の横軸は時間を表し、第１フィールドでは、Y0行からY2行までが読み出しRD(１)として読み出され、第２フィールドでは、Y1行からY3行までが読み出しRD(２)として読み出される。第１フィールドおよび第２フィールドの時間は、１フィールド時間（１／６０［ｓ］）である。
【００１２】
図２に示す状況において、画素情報のリセットを行うことが可能なタイミングは読み出しRD(１) と読み出しRD(２)の間となるので、蓄積時間は、最大でも図２中の時刻ｔ1乃至ｔ2間であり、１／６０×１／３［ｓ］にしかならない。
【００１３】
一方、感度を維持するために、蓄積時間を、前後のフィールド間の読み出しタイミングを超えて長く設定すると、蓄積時間が不正な不正蓄積画像が２枚発生するという別の問題が生じる。
【００１４】
すなわち、図３に示すように、第１および第２フィールドの撮像領域がY0行からY2行までからなる受光領域の６０%で、第３および第４フィールドの撮像領域がY1行からY3行までからなる受光領域の６０%であるとすると、第２フィールドの読み出しRD(２)と第３フィールドの読み出しRD(３)の間の期間（ｂ）が図２の１／６０×０．２［ｓ］に相当し、期間（ｂ）を超える期間（ｃ）を蓄積時間Ｔとして設定する場合を想定する。ここで、前後のフィールド間の読み出しタイミングに関係なく蓄積時間を設定する場合の、蓄積時間の最大値は１フィールド時間（図中の期間（ａ））である。
【００１５】
この場合、第１フィールドでは、読み出しRD(２)のＴ時間（＝期間（ｃ））前となるように、電子シャッタSH(１)がスタートされ、第２フィールドでは、読み出しRD(３)のＴ時間前となるように電子シャッタSH(２)がスタートされ、第３フィールドでは、読み出しRD(４)のＴ時間前となるように電子シャッタSH(３)がスタートされることになる。
【００１６】
その結果、第２フィールドのY1行からY2行で、読み出しRD(２)で読み出される画素情報の蓄積時間は、期間（ｃ）−期間（ｂ）となり、読み出しRD(２)で読み出されるその他の行の蓄積時間である期間（ｃ）と差が発生し、明るさの段差が出てしまうため、読み出しRD(２)で得られる画像は、蓄積時間が正常ではない不正蓄積画像となってしまう。
【００１７】
また、読み出しRD(３)で得られる画像も、Y1行からY2行では、読み出しRD(３)で読み出される画素情報の蓄積時間は期間（ｂ）であり、それ以外の行の蓄積時間は期間（ｃ）となるので、不正蓄積画像となってしまう。
【００１８】
従って、感度を維持するために、蓄積時間Ｔを、前後のフィールド間の読み出しタイミングを超えて長く設定すると、不正蓄積画像が２枚発生してしまう。
【００１９】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、感度を維持しつつ、不正蓄積画像を少なくすることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第１の側面の固体撮像装置は、複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置において、前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報の読み出し走査を行う読み出し走査手段と、前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報のリセット走査を行うリセット走査手段と、第１の画像の前記画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の次に出力する第２の画像で前記撮像領域が変化するかを判定し、前記第２の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、前記第１の画像のための前記読み出し走査の直後の前記リセット走査を行わないように前記リセット走査手段を制御する制御手段とを備える。
【００２１】
本発明の第１の側面の駆動制御方法は、複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置の駆動制御方法において、第１の画像の画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の次に出力する第２の画像で前記撮像領域が変化するかを判定し、前記第２の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、前記第１の画像のための前記画素情報の読み出し走査の直後の前記画素情報のリセット走査を行わないように制御するステップを含む。
【００２２】
本発明の第１の側面の撮像装置は、複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置を備える撮像装置であって、前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報の読み出し走査を行う読み出し走査手段と、前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報のリセット走査を行うリセット走査手段と、第１の画像の前記画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の次に出力する第２の画像で前記撮像領域が変化するかを判定し、前記第２の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、前記第１の画像のための前記読み出し走査の直後の前記リセット走査を行わないように前記リセット走査手段を制御する制御手段とを前記固体撮像装置に備える。
【００２３】
本発明の第１の側面においては、第１の画像の画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、第１の画像の次に出力する第２の画像で撮像領域が変化すると判定された場合に、第１の画像のための画素情報の読み出し走査の直後の画素情報のリセット走査を行わないように制御がされる。
【００２４】
本発明の第２の側面の固体撮像装置は、複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置において、前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報の読み出し走査を行う読み出し走査手段と、前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報のリセット走査を行うリセット走査手段と、第１の画像の前記画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の前記撮像領域が、その前に出力した第２の画像の前記撮像領域から変化するかを判定し、前記第１の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、現在実行している前記第２の画像の前記画素情報のリセット走査を前記リセット走査手段に停止させる制御手段とを備える。
【００２５】
本発明の第２の側面の駆動制御方法は、複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置の駆動制御方法において、第１の画像の画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の前記撮像領域が、その前に出力した第２の画像の前記撮像領域から変化するかを判定し、前記第１の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、現在実行している前記第２の画像の画素情報のリセット走査を停止させるステップを含む。
【００２６】
本発明の第２の側面の撮像装置は、複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置を備える撮像装置であって、前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報の読み出し走査を行う読み出し走査手段と、前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報のリセット走査を行うリセット走査手段と、第１の画像の前記画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の前記撮像領域が、その前に出力した第２の画像の前記撮像領域から変化するかを判定し、前記第１の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、現在実行している前記第２の画像の前記画素情報のリセット走査を前記リセット走査手段に停止させる制御手段とを前記固体撮像装置に備える。
【００２７】
本発明の第２の側面においては、第１の画像の画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、第１の画像の撮像領域が、その前に出力した第２の画像の撮像領域から変化すると判定された場合に、現在実行している第２の画像の画素情報のリセット走査が停止される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の第１および第２の側面によれば、感度を維持しつつ、不正蓄積画像を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書又は図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書又は図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書又は図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００３０】
本発明の第１の側面の固体撮像装置は、複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置（例えば、図４のイメージセンサ１）において、前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報の読み出し走査を行う読み出し走査手段（例えば、図４の読み出し垂直回路１３）と、前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報のリセット走査を行うリセット走査手段（例えば、図４の電子シャッタ回路１２）と、第１の画像の前記画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の次に出力する第２の画像で前記撮像領域が変化するかを判定し、前記第２の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、前記第１の画像のための前記読み出し走査の直後の前記リセット走査を行わないように前記リセット走査手段を制御する制御手段（例えば、図４のタイミングジェネレータ１１）とを備える。
【００３１】
本発明の第１の側面の駆動制御方法は、複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置の駆動制御方法において、第１の画像の画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の次に出力する第２の画像で前記撮像領域が変化するかを判定し（例えば、図７のステップＳ２）、前記第２の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、前記第１の画像のための前記画素情報の読み出し走査の直後の前記画素情報のリセット走査を行わないように制御する（例えば、図７のステップＳ３）ステップを含む。
【００３２】
本発明の第２の側面の固体撮像装置は、複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置（例えば、図４のイメージセンサ１）において、前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報の読み出し走査を行う読み出し走査手段（例えば、図４の読み出し垂直回路１３）と、前記撮像領域に対応する前記画素の画素情報のリセット走査を行うリセット走査手段（例えば、図４の電子シャッタ回路１２）と、第１の画像の前記画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の前記撮像領域が、その前に出力した第２の画像の前記撮像領域から変化するかを判定し、前記第１の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、現在実行している前記第２の画像の前記画素情報のリセット走査を前記リセット走査手段に停止させる制御手段（例えば、図４のタイミングジェネレータ１１）とを備える。
【００３３】
本発明の第２の側面の駆動制御方法は、複数の画素が行列状に配置されてなる受光領域の全部または一部を撮像領域とする画像を出力する固体撮像装置の駆動制御方法において、第１の画像の画素情報の読み出し走査を開始するタイミングにおいて、前記第１の画像の前記撮像領域が、その前に出力した第２の画像の前記撮像領域から変化するかを判定し（例えば、図９のステップＳ２２）、前記第１の画像の前記撮像領域が変化すると判定された場合に、現在実行している前記第２の画像の画素情報のリセット走査を停止させる（例えば、図９のステップＳ２３）ステップを含む。
【００３４】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３５】
図４は、本発明を適用した固体撮像装置（イメージセンサ）の一実施の形態の構成例を示している。
【００３６】
図４のイメージセンサ１は、ローリングシャッタ方式による露光制御を行うX-Yアドレス型固体撮像装置であり、タイミングジェネレータ１１、電子シャッタ回路１２、読み出し垂直回路１３、画素アレイ部１４、水平スキャナ１５等により構成されている。
【００３７】
画素アレイ部１４では、垂直方向にｍ行、水平方向にｎ列の行列状に各画素２０が配置されており、ｍ×ｎ個の画素２０により受光領域（受光面）が構成されている。各画素２０は、画素情報としての蓄積された電荷をリセットするリセットSW（スイッチ）２１、電荷を蓄積する蓄積部２２、および蓄積された電荷を出力する読み出しSW２３により構成されている。なお、図４のリセットSW２１、蓄積部２２、および読み出しSW２３は、模式的に表したものであり、リセットSW２１、蓄積部２２、および読み出しSW２３は、例えば、１つのMOS型トランジスタで構成される。
【００３８】
タイミングジェネレータ１１は、電荷の蓄積時間を決定する蓄積時間情報と、手振れ補正や窓読み出しなどにより決定された撮像領域を特定する情報である撮像領域情報とに基づいて、各画素２０の画素情報をリセットする行を指定するリセットタイミング信号を電子シャッタ回路１２に供給する。また、タイミングジェネレータ１１は、撮像領域情報に基づいて、各画素２０の画素情報を読み出す行を指定する読み出しタイミング信号を読み出し垂直回路１３に供給する。
【００３９】
なお、リセットする行および読み出す行は、タイミング信号ではなく、各行のアドレス値を供給することにより指定するようにしてもよい。
【００４０】
電子シャッタ回路１２は、タイミングジェネレータ１１からのリセットタイミング信号に基づき、垂直方向にｍ本並んだ垂直選択線（走査線）２５を１本ずつ順次選択する。読み出し垂直回路１３は、タイミングジェネレータ１１からの読み出しタイミング信号に基づき、垂直方向にｍ本並んだ垂直選択線（走査線）２５を１本ずつ順次選択する。電子シャッタ回路１２と読み出し垂直回路１３は、独立して垂直選択先２５を選択（走査）することが可能であり、リセットタイミング信号および読み出しタイミング信号により、撮像領域内のすべての垂直選択線２５それぞれが１フィールド時間（１／６０［ｓ］）に１回ずつ選択される。
【００４１】
リセットタイミング信号により所定の垂直選択線２５が選択されると、その選択された垂直選択線２５に接続されている画素２０のリセットSW２１がオンし、蓄積部２２の電荷が電源線２６を介して電源VDにリセットされる。すなわち、画素２０の画素情報がリセットされる。
【００４２】
読み出しタイミング信号により所定の垂直選択線２５が選択されると、その選択された垂直選択線２５に接続されている画素２０の読み出しSW２３がオンし、蓄積部２２に蓄積された電荷が垂直信号線２４を介して水平スキャナ１５に供給される。すなわち、画素２０の画素情報が読み出される。
【００４３】
ｎ本の垂直信号線２４のそれぞれと水平スキャナ１５との間には、選択SW１６が設けられており、水平スキャナ１５は、水平方向に並ぶ選択SW１６を順次選択（オン）することにより、選択された行の各画素２０の画素情報を増幅器１７を介して出力させる。
【００４４】
図５は、受光領域と撮像領域の関係を示す図である。
【００４５】
画素アレイ部１４の全体であるｍ×ｎ個の画素２０に対応する領域が受光領域３１であり、撮像領域は、その全部または一部となる。そして、撮像領域を構成する画素の画素情報がイメージセンサ１から出力される画像に対応する。
【００４６】
撮像領域は撮像領域情報により変化するが、撮像領域の変化には、図５Aの撮像領域３２Aから図５Bの撮像領域３２Bへの変化のように、撮像領域の大きさは変わらず受光領域内の位置のみが変化する場合と、図５Aの撮像領域３２Aから図５Cの撮像領域３２Cへの変化のように、撮像領域の大きさが変化する場合とがある。なお、撮像領域の大きさが変化する場合は、画素情報を出力する画素２０の個数も変化するので、撮像領域が変化していると言える。したがって、撮像領域の変化には、撮像領域の位置の変化のみならず、撮像領域の大きさの変化も含まれる。
【００４７】
次に、図６を参照して、タイミングジェネレータ１１による第１の露光制御について説明する。
【００４８】
なお、図６の露光制御は、撮像領域が変化するとき、その変化するフィールドの１フィールド前の読み出しスタート時までに、タイミングジェネレータ１１が撮像領域情報によって、次のフィールドの撮像領域の変化を認識することができる場合に適用される露光制御の例である。
【００４９】
図６において、撮像領域の条件は、図３と同様である。すなわち、第１および第２フィールドの撮像領域がY0行からY2行までからなる受光領域の６０%で、第３および第４フィールドの撮像領域がY1行からY3行までからなる受光領域の６０%である。また、上述した前提から、第３フィールドで撮像領域が変化することは、第２フィールドの画素情報の読み出しスタート時である時刻ｔ12までに、タイミングジェネレータ１１が認識している。
【００５０】
タイミングジェネレータ１１は、時刻ｔ12に、第３フィールドで撮像領域が変化することを認識した場合、第２フィールドの電子シャッタSH(２)をスタートさせないようにする。図３と図６を比較すると、電子シャッタSH(２)が走査されていないことが分かる。
【００５１】
このように、撮像領域が変化するフィールドの１フィールド前のフィールドでは、電子シャッタを走査させないことによって、第２フィールドの読み出しRD(２)の蓄積時間を、Y0行からY2行のいずれにおいても蓄積時間Ｔ（＝期間（ｃ））に一定に保つことができる。また、第４フィールドの蓄積時間も、Y1行からY3行のいずれにおいても蓄積時間Ｔに一定に保つことができる。一方、第３フィールドの読み出しRD(３)により得られる画像は、Y1行からY2行までとY2行からY3行までで異なる明るさとなり、不正蓄積画像となる。
【００５２】
したがって、不正蓄積画像は、第３フィールドの読み出しRD(３)による画像のみとなり、不正蓄積画像を図３における場合よりも１枚少なくすることができる。
【００５３】
図７は、第ｋフィールド分についての第１の露光制御の処理（第１の露光制御処理）を示すフローチャートである。この処理の開始タイミングは、第ｋフィールドの読み出しRD(ｋ)のスタート時である。
【００５４】
初めに、ステップＳ１において、タイミングジェネレータ１１は、これから走査するフィールド（以下、本フィールドと称する）の次のフィールドについての撮像領域情報および蓄積時間情報を取得する。すなわち、タイミングジェネレータ１１は、第ｋ＋１フィールドの撮像領域情報および蓄積時間情報を取得する。なお、この次フィールドの撮像領域情報および蓄積時間情報は、本フィールドの読み出しRD(ｋ)を開始する前であればいつ取得してもよい。
【００５５】
ステップＳ２において、タイミングジェネレータ１１は、取得された撮像領域情報に基づいて、次フィールドの撮像領域が変化するかを判定する。次フィールドの撮像領域が変化すると判定された場合、処理はステップＳ３に進み、タイミングジェネレータ１１は、リセット走査フラグを０に設定する。一方、次フィールドの撮像領域が変化しないと判定された場合、処理はステップＳ４に進み、タイミングジェネレータ１１は、リセット走査フラグを１に設定する。
【００５６】
ステップＳ５において、タイミングジェネレータ１１は、第ｋフィールドの読み出し走査をスタートさせる。すなわち、タイミングジェネレータ１１は、第ｋフィールドの読み出しRD(ｋ)をスタートさせる読み出しタイミング信号を読み出し垂直回路１３に供給し、読み出し垂直回路１３が撮像領域の最上位行から垂直選択線２５を順次選択する。
【００５７】
ステップＳ６において、タイミングジェネレータ１１は、リセット走査フラグが１であるかを判定し、リセット走査フラグが１ではないと判定した場合、すなわち、リセット走査フラグが０である場合、ステップＳ７をスキップする。
【００５８】
一方、ステップＳ６で、リセット走査フラグが１であると判定された場合、タイミングジェネレータ１１は、蓄積時間情報に対応する蓄積時間Ｔとなるタイミングで、第ｋフィールドのリセット走査をスタートさせる。すなわち、タイミングジェネレータ１１は、第ｋフィールドの電子シャッタSH(ｋ)をスタートさせるリセットタイミング信号を電子シャッタ回路１２に供給し、電子シャッタ回路１２が撮像領域の最上位行から垂直選択線２５を順次選択する。
【００５９】
第ｋフィールドの読み出しRD(ｋ)および電子シャッタSH(ｋ)が撮像領域の最下位行まで走査された場合、図７の露光制御処理は終了する。
【００６０】
なお、第ｋフィールドの次フィールドである第ｋ＋１フィールドの読み出しRD(ｋ＋１)は、図６を見てもわかるように、第ｋフィールドの電子シャッタSH(ｋ)が終了する前にスタートされるので、第ｋフィールドの第１の露光制御処理と、第ｋ＋１フィールドの第１の露光制御処理とは、一部並行して実行される。
【００６１】
次に、図８を参照して、タイミングジェネレータ１１による第２の露光制御について説明する。
【００６２】
第２の露光制御は、本フィールドの１フィールド前の読み出しスタート時には本フィールドの撮像領域が変化するか否かを認識することができないが、少なくとも本フィールドの読み出しスタート時までに、本フィールドの撮像領域の変化を認識することができる場合に適用される露光制御の例である。なお、図８の撮像領域の条件は、図３および図６と同様である。
【００６３】
第２フィールドの時刻ｔ12では、第３フィールドで撮像領域が変化することをまだ認識していないので、第２フィールドの電子シャッタSH(２)は、第１フィールドと同様にスタートされる。そして、第３フィールドの読み出しRD(３)がスタートする時刻ｔ13までに第３フィールドの撮像領域情報が取得される。
【００６４】
そして、第３フィールドの読み出しRD(３)がスタートする時刻ｔ13において、タイミングジェネレータ１１は、取得した撮像領域情報に基づいて、第３フィールドの撮像領域が第２フィールドの撮像領域から変化したかどうかを認識する。
【００６５】
第３フィールドの撮像領域が変化した場合、タイミングジェネレータ１１は、現在走査中の第２フィールドの電子シャッタSH(２)を停止させ、第３フィールドの読み出しRD(３)をスタートさせる。また第３フィールドの電子シャッタSH(３)は通常にスタートされる。
【００６６】
すなわち、撮像領域が変化するか否かに関わらず読み出し走査と電子シャッタ走査は常にスタートされ、各フィールドの最初に、前フィールドの電子シャッタ走査を停止させるか否かが判定される。
【００６７】
これにより、第２フィールドの読み出しRD(２)の蓄積時間を、Y0行からY2行のいずれにおいても蓄積時間Ｔに一定に保つことができる。また、第４フィールドの蓄積時間も、Y1行からY3行のいずれにおいても蓄積時間Ｔに一定に保つことができる。一方、第３フィールドの読み出しRD(３)により得られる画像は、Y1行からY2行までとY2行からY3行までで異なる明るさとなり、不正蓄積画像となる。
【００６８】
したがって、不正蓄積画像は、第３フィールドの読み出しRD(３)による画像のみとなり、不正蓄積画像を図３における場合よりも１枚少なくすることができる。
【００６９】
図９は、第ｋフィールド分についての第２の露光制御の処理（第２の露光制御処理）のフローチャートである。この処理の開始タイミングは、第ｋフィールドの読み出しRD(ｋ)のスタート時である。
【００７０】
初めに、ステップＳ２１において、タイミングジェネレータ１１は、本フィールドの撮像領域情報および蓄積時間情報を取得する。すなわち、タイミングジェネレータ１１は、第ｋフィールドの撮像領域情報および蓄積時間情報を取得する。なお、本フィールドの読み出しRD(ｋ)を開始する前までであれば、本フィールドの撮像領域情報および蓄積時間情報をいつ取得してもよい。
【００７１】
ステップＳ２２において、タイミングジェネレータ１１は、取得された撮像領域情報に基づいて、本フィールドの撮像領域が前フィールドから変化したかを判定する。本フィールドの撮像領域が前フィールド（１フィールド前のフィールド）から変化していないと判定された場合、ステップＳ２３はスキップされ、処理はステップＳ２４に進む。
【００７２】
一方、本フィールドの撮像領域が前フィールドから変化したと判定された場合、処理はステップＳ２３に進み、タイミングジェネレータ１１は、前フィールドのリセット走査を停止させる。すなわち、タイミングジェネレータ１１は、現在走査中の第ｋ−１フィールドの電子シャッタSH(ｋ−１)を停止させる。
【００７３】
そして、ステップＳ２４において、タイミングジェネレータ１１は、第ｋフィールドの読み出し走査をスタートさせる。すなわち、タイミングジェネレータ１１は、第ｋフィールドの読み出しRD(ｋ)をスタートさせる読み出しタイミング信号を読み出し垂直回路１３に供給し、読み出し垂直回路１３が撮像領域の最上位行から垂直選択線２５を順次選択する。
【００７４】
ステップＳ２５において、タイミングジェネレータ１１は、蓄積時間情報に対応する蓄積時間Ｔとなるタイミングで、第ｋフィールドのリセット走査をスタートさせる。すなわち、タイミングジェネレータ１１は、第ｋフィールドの電子シャッタSH(ｋ)をスタートさせるリセットタイミング信号を電子シャッタ回路１２に供給し、電子シャッタ回路１２が撮像領域の最上位行から垂直選択線２５を順次選択する。
【００７５】
第ｋフィールドの読み出しRD(ｋ)が撮像領域の最下位行まで走査された場合、図８の露光制御処理は終了する。また、第ｋフィールドの次フィールドである第ｋ＋１フィールドの第２の露光制御において第ｋフィールドの電子シャッタSH(ｋ)が停止されない場合は、電子シャッタSH(ｋ)も撮像領域の最下位行まで走査される。
【００７６】
第２の露光制御では、撮像領域の変化を本フィールドの読み出しスタート時までに認識すればよいので、撮像領域変化の有無の判定に時間的余裕を持たせることができる。
【００７７】
図６および図８に示した例は、撮像領域の位置が変化する場合の例であるが、撮像領域の大きさが変化する場合であっても、上述した第１および第２の露光制御のいずれも適用することができる。
【００７８】
図１０は、第２の露光制御を、撮像領域の大きさが変化する場合に適用した例である。撮像領域の大きさを変更する処理には、例えば、撮像領域の一部を切り出す窓読み出しを用いて画像のズーム処理を行う場合などがある。
【００７９】
図１０の例では、第２フィールドと第４フィールドにおいて、撮像領域の大きさが変更されている。
【００８０】
タイミングジェネレータ１１は、第２フィールドの読み出しRD(２)がスタートする時刻ｔ22において、第２フィールドの撮像領域が第１フィールドの撮像領域から変化したことを認識し、第１フィールドの電子シャッタSH(１)を停止させる。
【００８１】
また、タイミングジェネレータ１１は、第４フィールドの読み出しRD(４)がスタートする時刻ｔ24において、第４フィールドの撮像領域が第３フィールドの撮像領域から変化したことを認識し、第３フィールドの電子シャッタSH(３)を停止させる。
【００８２】
その結果、第２フィールドの撮像領域の変化における不正蓄積画像は、停止した電子シャッタSH(１)の影響による第２フィールドの画像１枚のみとなり、第３フィールドの撮像領域の変化における不正蓄積画像は、停止した電子シャッタSH(３)の影響による第４フィールドの画像１枚のみとなる。
【００８３】
したがって、撮像領域の大きさが変化した場合も、発生する不正蓄積画像を１枚とすることができ、図３における場合よりも１枚少なくすることができる。
【００８４】
以上のように、図４のイメージセンサ１においては、撮像領域が変化した場合でも、その撮像領域の位置または大きさにかかわらず、任意の蓄積時間を指定することが可能であり、高感度の画像を得ることができ、この場合、利用できない不正蓄積画像は、変化した最初のフィールドの１枚のみである。すなわち、図３における場合と比較して、感度を維持しつつ、不正蓄積画像を少なくすることができる
【００８５】
図１１は、第１または第２の露光制御（駆動制御）を行うイメージセンサ１を有するビデオカメラ（撮像装置）５０の概略の構成を示すブロック図である。なお、ビデオカメラ５０は、静止画を撮像するもの、動画を撮像するもの、または、その両方を撮像するもののいずれでもよい。
【００８６】
ビデオカメラ５０は、図４のイメージセンサ１、レンズなどの光学部５１、イメージセンサ１からの画素情報（画像信号）に対し、AGC（Automatic Gain Control）処理、ＷＢ（White Balance）補正処理、色空間変換処理などの所定の信号処理を行う信号処理回路５２、およびビデオカメラ５０の各部を制御する制御部５３により構成される。
【００８７】
制御部５３には、ユーザによって設定された画サイズについての情報（画サイズ情報）やズーム操作の情報（ズーム情報）が図示せぬ操作部から供給される。また、制御部５３には、図示せぬ手振れ補正検出部から手振れ情報が供給されたり、図示せぬ測光部から露出情報が供給される。
【００８８】
制御部５３は、画サイズ情報、ズーム情報、および手振れ情報の少なくとも１つに基づいて、受光領域内における撮像領域を決定し、その撮像領域を表す撮像領域情報をタイミングジェネレータ１１に供給する。また、制御部５３は、露出情報に基づいて蓄積時間を決定し、蓄積時間情報をタイミングジェネレータ１１に供給する。
【００８９】
従って、ビデオカメラ５０は、手振れ情報に基づいて撮像領域を制御することにより手振れを補正する手振れ補正機能、ズーム情報に基づいて撮像領域の一部を切り出す窓読み出し機能、露出情報に基づいて蓄積時間を制御する自動露出機能を備えるカメラである。
【００９０】
上述した例では、１フィールド時間ごとに１枚の画像を出力する例について説明したが、本発明は、１フレーム時間（１／３０［ｓ］）またはそれ以外の所定時間ごとに１枚の画像を出力する場合であっても、勿論適用可能である。
【００９１】
本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【００９２】
本発明の実施の形態は、上述した実施の形態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の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】撮像領域の位置の変更による従来の問題を説明する図である。
【図２】特許文献１の方式による問題を説明する図である。
【図３】蓄積時間Tを大きくした場合の問題を説明する図である。
【図４】本発明を適用した固体撮像装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図５】撮像領域の変化について説明する図である。
【図６】第１の露光制御について説明する図である。
【図７】第１の露光制御処理を説明するフローチャートである。
【図８】第２の露光制御について説明する図である。
【図９】第２の露光制御処理を説明するフローチャートである。
【図１０】撮像領域の大きさが変化する場合の例を示す図である。
【図１１】本発明を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  イメージセンサ，  １１  タイミングジェネレータ，  １２  電子シャッタ回路，  １３  読み出し垂直回路，  １４  画素アレイ部，  １５  水平スキャナ，  ５０  ビデオカメラ
【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】
2009088882.tif 000010
【図９】
2009088882.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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