JP2010074547A - 撮像素子駆動ユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像開始から完了までの期間を短縮する。
【解決手段】一眼レフカメラは撮像素子およびＴＧを有する。撮像素子は被写体の光学像に応じた画像信号を生成する。ＴＧは撮像素子を駆動するために、第１の周波数または第２の周波数の垂直転送パルスを生成する。第２の周波数は第１の周波数より小さい。撮像素子は第１の周波数の垂直転送パルスを受信するときに、転送不良を起こさずに信号電荷を水平ＣＣＤに転送する。撮像素子は第２の周波数の転送パルスを受信するときに、垂直ＣＣＤの高速掃出しを実行する（ｔ３〜ｔ４）。撮像素子に露光させるときにＴＧは第２の周波数の垂直転送パルスを生成し、撮像素子に送信する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＣＣＤ撮像素子などのように生成した信号電荷を転送する電荷転送路が生成する不要な電荷を撮像前に高速で掃出させる撮像素子駆動ユニットに関する。

被写体の光学像に応じた画像信号を生成する様々な種類の撮像素子が開示されている。様々な種類の撮像素子の中で、小型化、良好なＳ／Ｎ比、感度の高さなどの点において様々な改良が加えられたＣＣＤ撮像素子が広範に用いられている。

ＣＣＤ撮像素子は、受光面に配置される複数の画素から受光量に応じた信号電荷を画素毎に垂直ＣＣＤに読出し、垂直ＣＣＤに読出した信号電荷を水平ＣＣＤに転送し、水平ＣＣＤに転送された信号電荷を出力アンプに転送することにより、各画素が生成した信号電荷に応じた画素信号を順番に出力する。

垂直ＣＣＤには、漏れた光により垂直ＣＣＤ自身が生成する電荷や、転送容量を超える信号電荷の転送時に漏れ出た電荷や、読出し時以外において画素から漏れ出る電荷などが蓄積されることがある。このような電荷は信号電荷に対してノイズとなり、正確な画像を表示するためには排除する必要がある。

そこで、画素が生成した信号電荷を垂直ＣＣＤに読出して転送させる前に、垂直ＣＣＤに高速掃出しを実行させ、垂直ＣＣＤに蓄積された電荷を排除することが開示されている（特許文献１参照）。

高速掃出しによりノイズが低減化されるが、垂直ＣＣＤから電荷を十分に掃出させる時間がレリーズボタンを全押ししてから撮像が完了するまでの時間に付加される。それゆえ、撮像が完了するまでの時間が長期化することが問題であった。特に、高速での撮像が望まれる連写時において、単位時間あたりの撮影枚数を増加させることが望まれていた。
特開平４−３５６８７９号公報

したがって、本発明ではＣＣＤのような電荷転送型撮像素子において、電荷転送路に蓄積された電荷の掃出しを行ないながら撮像にかかる時間を短縮化する撮像素子駆動ユニットを提供することを目的とする。

本発明の撮像素子駆動ユニットは、受光量に応じた信号電荷を生成する複数の画素と画素から読出される信号電荷を転送する電荷転送路とを有する撮像素子に対して信号電荷を画素に受光させ信号電荷を転送させるように駆動することにより撮像を実行させる撮像素子駆動ユニットであって、信号電荷を電荷転送路に読出して転送する前に電荷転送路に残存する電荷を掃出す高速掃出しを撮像素子に実行させる第１の制御部と、撮像素子に連写を実行させる場合の２回目以降の撮像において画素に光を受光させるときに高速掃出しを実行させるように第１の制御部を制御する第２の制御部と、２回目以降の撮像における高速掃出しの実行回数を最初の撮像における高速掃出しの実行回数より減らす第３の制御部とを備えることを特徴としている。

さらに第２の制御部は画素への光の受光を終えるまで高速掃出しを実行させるように第１の制御部を制御することが好ましい。

また、第２の制御部は画素への光の受光を完了後においても所定の回数の高速掃出しを完了するまで前記高速掃出しを実行させるように前記第１の制御部を制御することが好ましい。

また、第３の制御部は少なくとも最初の撮像における高速掃出しの回数を２回以上に設定することが好ましい。

また、連写における各撮像において生成した信号電荷の電荷転送路による転送時期を分割して転送させる第４の制御部を備え、第１の制御部は分割した転送時期毎の信号電荷の転送前に高速掃出しを実行させ、第３の制御部は最初の撮像において分割した転送時期の最初の転送時期の前に実行される高速掃出しの回数を連写におけるすべての撮像における他の転送時期の前に実行される高速掃出しの回数より増やすことが好ましい。

また、第３の制御部は少なくとも最初の撮像において最初の転送時期の前に実行される高速掃出しの回数を２回以上に設定することが好ましい。

また、第３の制御部は分割した転送時期の２番目以降の転送時期の前に実行される高速掃出しの回数を連写におけるすべての撮像における最初の転送時期の前に実行される高速掃出しの回数以下に設定することが好ましい。

本発明の撮像ユニットは、受光量に応じた信号電荷を生成する複数の画素と画素から読出される信号電荷を転送する電荷転送路とを有する撮像素子と、信号電荷を電荷転送路に読出して転送する前に電荷転送路に残存する電荷を掃出す高速掃出しを撮像素子に実行させる第１の制御部と、撮像素子に連写を実行させる場合の２回目以降の撮像において画素に光を受光させる間に高速掃出しを実行させるように第１の制御部を制御する第２の制御部と、２回目以降の撮像における高速掃出しの実行回数を最初の撮像における高速掃出しの実行回数より減らす第３の制御部とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、画素に受光させるときに電荷転送路の高速掃出しを実行するので、電荷転送路に蓄積された電荷の掃出しを実行しながら、撮像にかかる期間を短縮することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態を適用した撮像素子駆動ユニットを有する一眼レフカメラの内部構成を概略的に示すブロック図である。

一眼レフカメラ１０は、撮影光学系１１、撮像素子３０、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１２、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）１３、およびＣＰＵ１４などによって構成される。

撮影光学系１１はフォーカスレンズ（図示せず）や変倍レンズ（図示せず）を含む複数のレンズによって形成される。撮影光学系１１の光軸に垂直となるように、かつ光軸上に撮像素子３０が配置される。撮影光学系１１により、被写体の光学像が撮像素子３０の受光面に結像する。

撮影光学系１１と撮像素子３０との間に、絞り１６、ミラー１７、シャッタ１８が配置される。絞り１６の開口率を調整することにより撮像素子３０への入射光量が調整される。撮影待機時にミラー１７は閉じており、被写体の光学像をペンタプリズム１９に向けて反射し、ビューファインダー（図示せず）に伝達させる。撮像実行時にミラー１７が上方に開き、被写体の光学像がシャッタ１８に到達する。シャッタ１８を開閉することにより、光学像の撮像素子３０への遮光と到達とが切替えられる。

絞り１６、ミラー１７、およびシャッタ１８は光学系駆動回路２０により駆動される。光学系駆動回路２０による各部位の駆動は、ＣＰＵ１４により制御される。

撮像素子３０がＴＧ１２に駆動されることにより、光学像に応じた画像信号が生成される。なお、ＴＧ１２による撮像素子３０の駆動は、ＤＳＰ１３によって制御される。生成した画像信号はＡＦＥ２１を介してＤＳＰ１３に送信される。

ＡＦＥ２１において、画像信号にＣＤＳ処理、ＡＧＣ処理、およびＡ／Ｄ変換処理が施される。ＤＳＰ１３において、画像信号に所定の信号処理が施される。所定の信号処理が施された画像信号はメモリ２２に格納される。または、ＬＣＤ２３に送信され、撮像した画像がＬＣＤ２３に表示される。

ＤＳＰ１３はＣＰＵ１４に接続される。ＤＳＰ１３はＣＰＵ１４から受信するデータに基づいて、ＴＧ１２の駆動、画像信号に対する信号処理、および画像信号の格納などの処理を制御する。

また、ＣＰＵ１４により、一眼レフカメラ１０の各部位の動作も制御される。ＣＰＵ１４は、レリーズボタン（図示せず）、電源ボタン（図示せず）、多機能十字キー（図示せず）などによって構成される入力部２４に接続される。使用者による入力部２４への様々なコマンド入力に応じて、ＣＰＵ１４は一眼レフカメラ１０の各部位を制御する。

次に、撮像素子３０の構成とともに撮像実行時の撮像素子３０の動作について、更に詳細に説明する。

撮像素子３０はＣＣＤ撮像素子であり、図２に示すように、画素３１、垂直ＣＣＤ３２、水平ＣＣＤ３３、および出力アンプ３４などによって構成される。

複数の画素３１が撮像素子３０の受光面に２次元状に配置される。画素３１の並ぶ各列に垂直ＣＣＤ３２が配置される。各画素３１は隣接する垂直ＣＣＤ３２に接続される。垂直ＣＣＤ３２の下方には、画素の並ぶ行方向に延びる水平ＣＣＤ３３が設けられる。全垂直ＣＣＤ３２は、水平ＣＣＤ３３に接続される。水平ＣＣＤ３３の一端に出力アンプ３４が接続される。

各画素３１において、受光量に応じた信号電荷が生成され、蓄積される。画素３１が配置される基板（図示せず）には、電子シャッタ端子３５ｓｕｂが接続される。電子シャッタ端子３５ｓｕｂに電子シャッタパルスΦＳＵＢが入力されることにより、全画素３１に蓄積された電荷が掃出され、リセットされる。また、画素３１と垂直ＣＣＤ３２の間には、センサゲート（図示せず）が配置される。センサゲートにはセンサゲート（ＳＧ）端子３５ｓｇが接続される。ＳＧ端子３５ｓｇにＳＧパルスΦＳＧが入力されることにより、画素３１に蓄積された信号電荷が垂直ＣＣＤ３２に読出される。

図３に示すように、垂直ＣＣＤ３２には第１〜第４の電極３６ａ〜３６ｄが列方向に沿って、順番に繰返すように配置される。第１〜第４の電極３６ａ〜３６ｄに位相をずらした垂直転送パルスΦＶを入力することにより、垂直ＣＣＤ３２に蓄積される電荷が水平ＣＣＤ３３に転送される。なお、第１〜第４の電極３６ａ〜３６ｄは、それぞれ第１〜第４の垂直転送端子３５ｖ１〜３５ｖ４（図２参照）に接続される。

なお、垂直ＣＣＤ３２における電荷の転送速度は、垂直転送パルスΦＶの周波数に応じて変化する。信号電荷を転送するときには、転送不良を起こさない第１の周波数の垂直転送パルスΦＶが入力される。高速掃出しを実行するときには、第１の周波数より大きな第２の周波数の垂直転送パルスΦＶが入力される。

垂直ＣＣＤ３２と同様に、水平ＣＣＤ３３には第５、第６の電極（図示せず）が行方向に沿って、順番に繰返すように配置される。第５、第６の電極に位相をずらした水平転送パルスΦＨを入力することにより、水平ＣＣＤ３３に転送される電荷が出力アンプ３４に転送される。なお、第５、第６の電極は、それぞれ第１、第２の水平転送端子３５ｈ１、３５ｈ２に接続される。

なお、電子シャッタパルスΦＳＵＢ、センサゲートパルスΦＳＧ、垂直転送パルスΦＶ、および水平転送パルスΦＨはＴＧ１２により生成され、各端子に入力される。

出力アンプ３４はキャパシタを有しており、転送された信号電荷を信号電圧に変換して出力する。

一眼レフカメラ１０は単写撮影モードと連写撮影モードを有している。単写撮影モードおよび連写撮影モードにおいて画像信号を生成するために実行されるレリーズ制御について、図４および図５を用いて説明する。図４は単写撮影モードにおけるレリーズ制御の各動作のタイミングを示すタイミングチャートである。図５は、連写撮影モードにおけるレリーズ制御の各動作のタイミングを示すタイミングチャートである。

なお、単写撮影モードでは、レリーズボタンを全押しすることにより、被写体が１回撮像され、単一の画像信号が生成される。一方、連写撮影モードでは、レリーズボタンを全押しし続けている間に連続的に被写体が撮像され、複数の画像信号が生成される。

単写撮影モードにおいてレリーズボタンの全押しが検知されるときに、ＣＰＵ１４によりシーケンス制御である単写レリーズ制御が開始される。レリーズボタンの全押しの検知後のタイミングｔ１において、ミラー１７が上方に開かれる。

次のタイミングｔ２において、第１〜第４の垂直転送端子３５ｖ１〜３５ｖ４への第１の周波数である垂直転送パルスΦＶの入力、第１、第２の水平転送端子３５ｈ１、３５ｈ２への水平転送パルスΦＨの入力、および電子シャッタ端子３５ｓｕｂへの電子シャッタパルスΦＳＵＢの入力が開始され、垂直ＣＣＤ３２、水平ＣＣＤ３３、および画素３１に蓄積された電荷が掃出される。

タイミングｔ３において、電子シャッタパルスΦＳＵＢの入力が停止され、画素３１に信号電荷が蓄積可能となる。また、タイミングｔ３において、シャッタ１８が開かれ、撮像素子３０への光学像の露光が開始される。タイミングｔ３から設定された露光時間の経過後のタイミングｔ４においてシャッタ１８が閉じられ、撮像素子３０への光学像の露光が完了する。

後述するように、撮像素子３０はインターレーススキャンを実行するように駆動され、１回の露光で生成した信号電荷は偶数フィールドおよび奇数フィールドの２回のフィールド期間に読出される。最初のフィールド期間である偶数フィールドでは、偶数行の画素３１で生成された信号電荷が撮像素子３０から読出される。次のフィールド期間である奇数フィールドでは奇数行の画素３１で生成された信号電荷が撮像素子３０から読出される。

偶数フィールドにおける信号電荷の読出しの前に、垂直ＣＣＤ３２の高速掃出しが実行される。露光開始時と同じタイミングｔ３において、垂直転送パルスΦＶの周波数が第２の周波数に切替えられ、垂直ＣＣＤ３２に蓄積された電荷が高速で掃出される。

電荷は垂直ＣＣＤ３２のいずれの位置においても蓄積され得る。水平ＣＣＤ３３に最も近い位置から最も離れた位置までのそれぞれの位置に蓄積される電荷を順番に水平ＣＣＤ３３に転送することにより、垂直ＣＣＤ３２の１回の高速掃出しが実行される。

偶数フィールドにおける信号電荷読出し前には、高速掃出しが２回行なわれる。２回目の高速掃出しの終了時であるタイミングｔ５では、垂直転送パルスΦＶの周波数が第１の周波数に戻される。

なお、第２の周波数は予め定められているので、垂直ＣＣＤ３２の２回の高速掃出しの期間（タイミングｔ３〜タイミングｔ５）は、一定である。一方で、シャッタ１８の開放期間は可変であり、シャッタ１８の開放期間より２回の高速掃出し期間が短くなることもある。２回の高速掃出し期間がシャッタ１８の開放期間より短い場合には、２回目の高速掃出しの終了後もシャッタ１８が閉じられるまで、高速掃出しが実行される。

なお、長時間露光の場合には、露光終了後に高速掃出しを２回実行してもよい。垂直ＣＣＤ３２の高速掃出しは、転送の直前まで実行されることが好ましい。それゆえ、長時間露光時に高速掃出しを実行し続けることは消費電力が増加する問題が生じる。また長時間露光時には、レリーズ動作の高速化が要求されないことが一般的である。それゆえ、Ｔｖ値に応じて、露光期間中の高速掃出しを停止し、上述のように露光終了後に高速掃出しを実行してもよい。

垂直ＣＣＤ３２の高速掃出しの終了後、センサゲートパルスΦＳＧがセンサゲート端子３５ｓｇに入力される（タイミングｔ６参照）。また、第１〜第４の電極３５ｖ１〜３５ｖ４には、偶数行の画素３１の信号電荷を垂直ＣＣＤ３２に読出すパターンの垂直転送パルスΦＶが入力される。センサゲートパルスΦＳＧおよび垂直転送パルスΦＶの入力により、タイミングｔ３〜タイミングｔ４の間に偶数行の画素３１において生成され、蓄積された信号電荷が垂直ＣＣＤ３２に読出される。

信号電荷の垂直ＣＣＤ３２への読出し後も、垂直転送パルスΦＶの周波数は第１の周波数に保たれる。第１の周波数の垂直転送パルスΦＶを入力することにより、転送不良を生じること無く、信号電荷が水平ＣＣＤ３３に転送される。

偶数行の全画素３１の信号電荷の垂直ＣＣＤ３２および水平ＣＣＤ３３による転送が完了すると偶数フィールドにおける読出しを終了する（タイミングｔ７参照）。偶数フィールドの読出し完了後、再び、垂直転送パルスΦＶの周波数が第２の周波数に切り替えられ、垂直ＣＣＤ３２に蓄積された電荷が高速で掃出される（タイミングｔ７〜タイミングｔ８参照）。

なお、偶数フィールドにおける信号電荷の読出し前と異なり、奇数フィールドにおける信号電荷の読出し前には高速掃出しは１回だけ行なわれる。１回の高速掃出しの終了時であるタイミングｔ８では、垂直転送パルスΦＶの周波数が第１の周波数に戻され、高速掃出しを終了させる。

垂直ＣＣＤ３２の高速掃出しの終了後、センサゲートパルスΦＳＧがセンサゲート端子３５ｓｇに入力される（タイミングｔ９参照）。また、第１〜第４の電極３５ｖ１〜３５ｖ４には、奇数行の画素３１の信号電荷を垂直ＣＣＤ３２に読出すパターンの垂直転送パルスΦＶが入力される。センサゲートパルスΦＳＧおよび垂直転送パルスΦＶの入力により、タイミングｔ３〜タイミングｔ４の間に奇数行の画素３１において生成され、蓄積された信号電荷が垂直ＣＣＤ３２に読出される。

奇数行の全画素３１の信号電荷の垂直ＣＣＤ３２および水平ＣＣＤ３３による転送が完了すると（タイミングｔ１０参照）奇数フィールドにおける読出しも終了し、１フレームの画像信号の生成および読出し、すなわち１回目の撮像を終了する。１回目の撮像を終了すると、電子シャッタ端子３５ｓｕｂへの電子シャッタパルスΦＳＵＢの入力が再開され、次のレリーズ制御が開始されるまで、画素３１に蓄積さる電荷が掃出される。

次に、連写撮影モードにおいて実行されるレリーズ制御について、説明する。前述のように、連写撮影モードにおいてレリーズボタンの全押しが検知されるときに、ＣＰＵ１４により連写レリーズ制御が開始される。

連写撮影モードのレリーズ制御において、最初の撮像、すなわち最初のフレームの画像信号の生成および読出しの動作とタイミングとは、単写撮影モードのレリーズ制御と同じである（タイミングｔ１〜タイミングｔ１０参照）。

最初の撮像後（タイミングｔ１０）、電子シャッタ端子３５ｓｕｂへの電子シャッタパルスΦＳＵＢを入力して、画素３１に蓄積される電荷が掃出される。

画素３１の電荷の掃出し開始から所定の掃出し期間経過後（タイミングｔ１１参照）、２回目の撮像が可能になる。タイミングｔ１１において、電子シャッタパルスΦＳＵＢの入力が停止され、画素３１に信号電荷が蓄積可能となる。

また、タイミングｔ１１において、シャッタ１８が開かれ、撮像素子３０への光学像の２回目の露光が開始される。タイミングｔ１１から設定された露光時間の経過後のタイミングｔ１２においてシャッタ１８が閉じられ、撮像素子３０への光学像の露光が完了する。

また、タイミングｔ１１において、垂直転送パルスΦＶの周波数が第２の周波数に切替えられ、垂直ＣＣＤ３２に蓄積された電荷が高速で掃出される。１回目の露光時と異なり、２回目の撮像時の高速掃出しでは、偶数フィールドにおける信号電荷読出し前に、高速掃出しが原則として１回だけ行なわれる。１回目の高速掃出しの終了時に露光が完了していない場合には、露光を終了するまで高速掃出しが継続される。

露光完了時であって高速掃出しの終了時であるタイミングｔ１２では、垂直転送パルスΦＶの周波数が第１の周波数に戻される。高速掃出しの終了後、センサゲートパルスΦＳＧがセンサゲート端子３５ｓｇに入力される（タイミングｔ１３参照）。

以後、１回目の撮像におけるタイミングｔ６〜タイミングｔ１０における動作と同じ動作が実行され、２番目のフレームの画像信号の生成および読出しが実行される。さらに、レリーズボタンが全押しされている間は、２番目のフレームの画像信号の生成および読出しと同様にして、３番目以降のフレームの画像信号の生成および読出しが実行される。

次に、ＣＰＵ１４およびＤＳＰ１３によって実行される単写撮影モードにおけるレリーズ制御の処理を図６のフローチャートを用いて説明する。単写撮影モードにおけるレリーズ制御の処理はＣＰＵ１４がレリーズボタンの全押しを検知したときに開始される。

ステップＳ１００において、垂直ＣＣＤ３２の高速掃出し回数を２回に設定する。掃出し回数の設定後ステップＳ１０１に進む。ステップＳ１０１では、ミラー１７を上方に開き、シャッタ１８を設定した露光時間だけ開くことにより、露光処理を実行する。露光処理の実行後、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、垂直転送パルスの周波数を第２の周波数に切替え、垂直ＣＣＤ３２の高速掃出し処理を設定した回数だけ実行する。高速掃出し処理の完了後、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１において画素３１に生成および蓄積させた信号電荷を出力アンプ３４に転送させる。前述のように、出力アンプ３４への転送のために、信号電荷を垂直ＣＣＤ３２に読出させ、垂直転送パルスΦＶの周波数を第１の周波数に切替えることによって信号電荷を水平ＣＣＤに転送させ、水平ＣＣＤ３３に出力アンプ３４までの転送を実行させる。信号電荷の出力アンプ３４への転送を終了するとステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、奇数フィールドにおける信号電荷の読出しを終了しているか否かを判別する。奇数フィールドにおける信号電荷の読出しを終了していない場合には、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５において、垂直ＣＣＤ３２の高速掃出し回数を１回に設定する。高速掃出し回数の設定後ステップＳ１０２に戻り、露光処理、高速掃出し処理、および信号電荷の転送処理を実行する。

ステップＳ１０４において、奇数フィールドにおける信号電荷の読出しを終了している場合には、単写撮影モードにおけるレリーズ制御を完了する。

次に、ＣＰＵ１４およびＤＳＰ１３によって実行される連写撮影モードにおけるレリーズ制御の処理を図７のフローチャートを用いて説明する。連写撮影モードにおけるレリーズ制御の処理はＣＰＵ１４がレリーズボタンの全押しを検知したときに開始される。

ステップＳ２００では、１回目の撮像であるか否かを判別する。１回目の撮像である場合には、ステップＳ２０１に進む。２回目以降の撮像である場合には、ステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０１では、垂直ＣＣＤ３２の高速掃出し回数を2回に設定する。ステップＳ２０２では、垂直ＣＣＤ３２の高速掃出し回数を露光時間と同じ期間に高速掃出しをする回数に設定する。ステップＳ２０１またはステップＳ２０２における高速掃出し回数の設定後、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、ミラー１７を上方に開き、シャッタ１８を設定した露光時間だけ開くことにより、露光処理を実行する。露光処理後に、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、高速掃出し処理および信号電荷転送処理を実行する。すなわち、垂直転送パルスの周波数を第２の周波数に切替え、垂直ＣＣＤ３２の高速掃出し処理を設定した回数だけ実行する。また、ステップＳ２０３において画素３１に生成および蓄積させた信号電荷を出力アンプ３４に転送させる。前述のように、出力アンプ３４への転送のために、信号電荷を垂直ＣＣＤ３２に読出させ、垂直転送パルスΦＶの周波数を第１の周波数に切替えることによって信号電荷を水平ＣＣＤに転送させ、水平ＣＣＤ３３に出力アンプ３４までの転送を実行させる。高速掃出し処理および信号電荷転送処理後に、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では、垂直ＣＣＤ３２の高速掃出し回数を１回に設定する。続くステップＳ２０６では、ステップＳ２０４と同様に、設定した回数の高速掃出し処理と信号電荷転送処理を実行する。高速掃出し処理および信号電荷転送処理後に、ステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７では、レリーズボタンの全押しが解除されているか否かを判別する。レリーズボタンの全押しが解除されていなかったら、ステップＳ２００に戻り、ステップＳ２００〜ステップＳ２０７の処理を繰返す。レリーズボタンの全押しが解除されている場合には、連写撮影モードにおけるレリーズ制御を完了する。

以上のような本実施形態を適用した撮像素子駆動ユニットによれば、以下に説明するように、従来のカメラに比べて、レリーズ開始から完了するまでの時間を短縮可能である。

従来のカメラでは、垂直ＣＣＤの高速掃出しは露光終了後に開始され、高速掃出しの終了後に、画素からの信号電荷の読出しおよび転送が開始されていた。一方で、本実施形態では、露光と同時に垂直ＣＣＤの高速掃出しを実行するので、レリーズ完了までにかかる時間が短縮化される。

また、本実施形態の撮像素子駆動ユニットによれば、連写撮影時に１回の撮像にかかる時間を短縮出来るので、単位時間あたりの撮影枚数を増やすことが出来る。

単写撮影モードにおいては、最初のフィールドである偶数フィールドにおける信号電荷の転送前に垂直ＣＣＤ３２からの高速掃出しが２回実行される。一方で、連写撮影モードにおいては、２回目以降の撮像においては高速掃出しの回数を減らして最低１回だけまたは露光時間中だけ実行される。従って、２回目以降の撮像においては、１撮像あたり最大で高速掃出し１回分の時間を短縮することが可能である。

通常の単写撮影を繰返し行なう場合には撮影と撮影の間の間隔が長くなるため、垂直ＣＣＤに蓄積される電荷の量が多くなることがある。それゆえ、ノイズを十分に除去するためには、垂直ＣＣＤの高速掃出し回数を多くする必要がある。一方で、本実施形態のように連写撮影モードにおいては、２回目以降の撮像において露光時に高速掃出しも実行するため、前回の撮像から次の高速掃出しまでの間隔が短いので、高速掃出し回数が少なくても垂直ＣＣＤに蓄積される電荷を十分に除去することが可能である。

なお、本実施形態において、連写撮影モードにおける最初の撮像において露光と高速掃出しが同時に実行される構成であるが、２回目以降の撮像において露光と高速掃出しが同じ時期に実行されれば、最初の撮像においては同時に実行されなくてもよい。

もちろん、連写枚数を増加させるために最初の撮像においても両者が同時期に実行されることが好ましい。しかし、少なくとも２回目以降の撮像において両者の実行時期が重なれば、垂直ＣＣＤに残存する電荷を十分に掃出して除去しながら、撮像にかかる時間を短縮化することが可能である。

また、本実施形態では、撮像素子はインターレーススキャンの２回読出しにより、信号電荷が出力部まで転送される構成であるが、読出し回数は２回に限られず出力部までの転送回数が３回以上に分割されて読出されてもよい。さらには、プログレッシブスキャンにより１回で読出されてもよい。なお、プログレッシブスキャンで読出される場合には、連射撮影モードにおいて１回目の撮像時の高速掃出し回数を２回目以降の高速掃出し回数より多ければ、本実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態では、最初の撮像の最初のフィールド期間における信号電荷の読出し前に垂直ＣＣＤの高速掃出しを２回行い、それ以降の垂直ＣＣＤの高速掃出しを１回行う構成であるが、最初の撮像の最初のフィールド期間における信号電荷の読出し前の垂直ＣＣＤの高速読出し回数が、それ以降の垂直ＣＣＤの高速読出し回数より多ければ、本実施形態と同じ効果が得られる。

また、本実施形態では、露光開始と同時に垂直ＣＣＤの高速掃出しを開始する構成であるが、同時に開始しなくてもよい。露光期間と垂直ＣＣＤの高速掃出し期間が重なれば、従来に比べて、撮像期間を短縮することが可能である。

また、本実施形態では、垂直ＣＣＤ３２には第１〜第４の電極３６ａ〜３６ｄが順番に繰返すように配置される構成であるが、電極の数は４種に限られない。また、水平ＣＣＤ３３には第５、第６の電極が順番に繰返すように配置される構成であるが、電極の数は２種に限られない。

また、本実施形態において、撮像素子３０はＣＣＤ撮像素子であるが、他の電荷転送型の撮像素子に対しても適用可能である。

本発明の一実施形態を適用した撮像素子駆動ユニットを有する一眼レフカメラの内部構成を概略的に示すブロック図である。 撮像素子の概略的な構成図である。 第１〜第４の電極の配置図である。 単写撮影モードにおけるレリーズ制御時に撮像素子において実行される動作のタイミングを示すタイミングチャートである。 連写撮影モードにおけるレリーズ制御時に撮像素子において実行される動作のタイミングを示すタイミングチャートである。 単写撮影モードにおけるレリーズ制御の処理を示すフローチャートである。 連写撮影モードにおけるレリーズ制御の処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 一眼レフカメラ
１２ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
１３ デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
１４ ＣＰＵ
１８ シャッタ
３０ 撮像素子
３１ 画素
３２ 垂直ＣＣＤ

Claims (8)

1. 受光量に応じた信号電荷を生成する複数の画素と前記画素から読出される前記信号電荷を転送する電荷転送路とを有する撮像素子に対して、前記信号電荷を前記画素に生成させ前記信号電荷を転送させるように駆動することにより撮像を実行させる撮像素子駆動ユニットであって、
   前記信号電荷を前記電荷転送路に読出して転送する前に、前記電荷転送路に残存する電荷を掃出す高速掃出しを前記撮像素子に実行させる第１の制御部と、
   前記撮像素子に連写を実行させる場合の２回目以降の前記撮像において前記画素に光を受光させるときに、前記高速掃出しを実行させるように前記第１の制御部を制御する第２の制御部と、
   前記２回目以降の前記撮像における前記高速掃出しの実行回数を最初の前記撮像における前記高速掃出しの実行回数より減らす第３の制御部とを備える
   ことを特徴とする撮像素子駆動ユニット。
2. 前記第２の制御部は、前記画素への光の受光を終えるまで前記高速掃出しを実行させるように前記第１の制御部を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子駆動ユニット。
3. 前記第２の制御部は、前記画素への光の受光を完了後においても所定の回数の前記高速掃出しを完了するまで前記高速掃出しを実行させるように前記第１の制御部を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像素子駆動ユニット。
4. 前記第３の制御部は、少なくとも前記最初の撮像における前記高速掃出しの回数を２回以上に設定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の撮像素子駆動ユニット。
5. 前記連写における各前記撮像において生成した信号電荷の前記電荷転送路による転送時期を分割して転送させる第４の制御部を備え、
   前記第１の制御部は、前記分割した転送時期毎の前記信号電荷の転送前に前記高速掃出しを実行させ、
   前記第３の制御部は、前記最初の撮像において前記分割した転送時期の最初の転送時期の前に実行される前記高速掃出しの回数を、前記連写におけるすべての前記撮像における他の前記転送時期の前に実行される高速掃出しの回数より増やす
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の撮像素子駆動ユニット。
6. 前記第３の制御部は、少なくとも前記最初の撮像において前記最初の転送時期の前に実行される高速掃出しの回数を２回以上に設定することを特徴とする請求項５に記載の撮像素子駆動ユニット。
7. 前記第３の制御部は、前記分割した転送時期の２番目以降の転送時期の前に実行される高速掃出しの回数を、前記連写におけるすべての前記撮像における最初の転送時期の前に実行される高速掃出しの回数以下に設定することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の撮像素子駆動ユニット。
8. 受光量に応じた信号電荷を生成する複数の画素と、前記画素から読出される前記信号電荷を転送する電荷転送路とを有する撮像素子と、
   前記信号電荷を前記電荷転送路に読出して転送する前に、前記電荷転送路に残存する電荷を掃出す高速掃出しを前記撮像素子に実行させる第１の制御部と、
   前記撮像素子に連写を実行させる場合の２回目以降の前記撮像において前記画素に光を受光させる間に、前記高速掃出しを実行させるように前記第１の制御部を制御する第２の制御部と、
   前記２回目以降の前記撮像における前記高速掃出しの実行回数を最初の前記撮像における前記高速掃出しの実行回数より減らす第３の制御部とを備える
   ことを特徴とする撮像装置。

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