專利名稱：電子抖動(dòng)校正裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)成像在固體攝像元件上的圖像的抖動(dòng)進(jìn)行電子校正的電子抖動(dòng)校正裝置。
背景技術(shù)：
使用固體攝像元件對(duì)靜態(tài)圖像和動(dòng)態(tài)圖像進(jìn)行攝像的攝像裝置，有不少是構(gòu)成為用手把持來進(jìn)行攝影。在這種攝像裝置中，公知的是，例如在被攝體的亮度低的情況下，由于快門速度變慢，因而容易發(fā)生手抖。并且，在車載照相機(jī)等中，公知的是，由于行駛時(shí)的振動(dòng)，同樣有發(fā)生抖動(dòng)的可能性。
用于校正這種抖動(dòng)的技術(shù)，以往提出了各種技術(shù)，以下對(duì)其代表性的幾個(gè)例子進(jìn)行說明。
(1)電子式抖動(dòng)校正(日本特開平6-46316號(hào)公報(bào)等)在電子式抖動(dòng)校正中，使有效像素區(qū)域成為比可使用攝像元件攝像的最大像素區(qū)域小得多的區(qū)域。然后，當(dāng)使用搭載有電子式抖動(dòng)校正功能的數(shù)字照相機(jī)進(jìn)行了攝影時(shí)，所攝影的圖像不是立即被記錄在存儲(chǔ)卡內(nèi)，而是首先被臨時(shí)存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器內(nèi)。數(shù)字照相機(jī)不拉開時(shí)間間隔而立即對(duì)下一圖像進(jìn)行攝影。該第2次攝影的圖像也與第1次攝影的圖像一樣，不是立即被記錄在存儲(chǔ)卡內(nèi)，而是首先被存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器內(nèi)。此時(shí)，在第2次攝影的圖像中的被攝體的位置與最初攝影的圖像中的被攝體的位置偏離(抖動(dòng))的情況下，數(shù)字照相機(jī)把第1張圖像和第2張圖像進(jìn)行比較，使要使用的數(shù)據(jù)區(qū)域錯(cuò)開，以使被攝體按照同樣的構(gòu)圖收納在畫面中，并將該區(qū)域作為第2張圖像中的有效像素區(qū)域。通過使用這種技術(shù)，可記錄在各圖像間的被攝體的位置沒有偏離(即，沒有發(fā)生圖像間的抖動(dòng))的圖像數(shù)據(jù)。
(2)光學(xué)式抖動(dòng)校正(日本特開平10一336510號(hào)公報(bào)等)在光學(xué)式抖動(dòng)校正中，以下方式是主流，即當(dāng)振動(dòng)陀螺感知到照相機(jī)的移動(dòng)時(shí)，使鏡頭的一部分向抵消光到達(dá)位置的抖動(dòng)的方向移動(dòng)。通過使用這種技術(shù)，即使照相機(jī)移動(dòng)而要發(fā)生抖動(dòng)，通過使在快門開啟后最初到達(dá)攝像元件的光的位置、和在快門即將關(guān)閉前到達(dá)攝像元件的光的位置為同一位置，也能防止抖動(dòng)。
(3)傳感器移動(dòng)式抖動(dòng)校正(日本特開2004-56581號(hào)公報(bào))傳感器移動(dòng)式抖動(dòng)校正是當(dāng)振動(dòng)陀螺感知到照相機(jī)的移動(dòng)時(shí)，通過使攝像元件移動(dòng)攝像面中的光的到達(dá)位置的抖動(dòng)量來校正抖動(dòng)的技術(shù)。該技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)是，由于鏡頭的一部分沒有移動(dòng)，因而可以基本上不伴隨畫質(zhì)劣化地進(jìn)行抖動(dòng)校正。并且，該技術(shù)還具有的優(yōu)點(diǎn)是，由于可應(yīng)用在鏡頭更換式的照相機(jī)中的照相機(jī)主體側(cè)，因而即使使用未考慮抖動(dòng)校正技術(shù)的以往的更換鏡頭，也能進(jìn)行抖動(dòng)校正。
(4)日本特開2001-86398號(hào)公報(bào)該公報(bào)所記載的攝像裝置是預(yù)先從攝像元件中讀出按照沒有發(fā)生抖動(dòng)的曝光時(shí)間間隔所攝影的多張圖像，并存儲(chǔ)在緩沖存儲(chǔ)器內(nèi)，在對(duì)存儲(chǔ)在該緩沖存儲(chǔ)器內(nèi)的多張圖像的相互圖像抖動(dòng)(相互圖像位置的偏離)進(jìn)行了校正后，將該所校正的各圖像進(jìn)行相加來生成沒有抖動(dòng)的圖像。該技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)是，由于進(jìn)行電子抖動(dòng)校正，因而不需要復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)。
另外，在日本特開平8-148667號(hào)公報(bào)中記載了光導(dǎo)電膜層疊型的固體攝像元件。使用該技術(shù)的光導(dǎo)電膜層疊型的CCD是在進(jìn)行水平掃描和垂直掃描的CCD上層疊進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換以及蓄積所轉(zhuǎn)換的電荷的光導(dǎo)電膜，再在該光導(dǎo)電膜上層疊透明電極。
專利文獻(xiàn)1日本特開平6-46316號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開平10-336510號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開2004-56581號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4日本特開2001-86398號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5日本特開平8-148667號(hào)公報(bào)然而，上述電子式抖動(dòng)校正技術(shù)是當(dāng)連續(xù)觀察多張圖像數(shù)據(jù)時(shí)使構(gòu)圖和被攝體位置不抖動(dòng)的技術(shù)，而不是對(duì)僅在1張圖像內(nèi)發(fā)生的抖動(dòng)進(jìn)行校正的技術(shù)。即，不是一種即使每一張圖像例如由于曝光時(shí)間長而發(fā)生手抖，也能抑制該手抖的技術(shù)，還不能說是能直接有效地應(yīng)用于靜態(tài)圖像中的抖動(dòng)校正的技術(shù)。
另一方面，上述光學(xué)式抖動(dòng)校正雖然可應(yīng)用于靜態(tài)圖像中的抖動(dòng)校正，但是設(shè)計(jì)非常難，成本高。并且，雖然進(jìn)行抖動(dòng)校正，但是例如色像差稍增大，當(dāng)嚴(yán)密觀察時(shí)，發(fā)生光學(xué)性能的劣化。而且，與電子式抖動(dòng)校正技術(shù)不同，由于有必要裝入使鏡頭移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，因而裝入了該機(jī)構(gòu)的數(shù)字照相機(jī)等難以實(shí)現(xiàn)小型化。而且，當(dāng)把該技術(shù)應(yīng)用于例如鏡頭更換式照相機(jī)時(shí)，由于需要把抖動(dòng)校正機(jī)構(gòu)的至少一部分裝入在鏡頭側(cè)，因而在與以往的抖動(dòng)校正功能不對(duì)應(yīng)的更換鏡頭中，不能進(jìn)行抖動(dòng)校正。
并且，上述傳感器移動(dòng)式抖動(dòng)校正由于是以機(jī)構(gòu)方式驅(qū)動(dòng)攝像元件，因而難以實(shí)現(xiàn)裝入了該機(jī)構(gòu)的數(shù)字照相機(jī)等的小型化，這與上述光學(xué)式抖動(dòng)校正的情況相同。并且，在攝像元件大的情況下，由于移動(dòng)量也增大，因而機(jī)構(gòu)大型化是不可避免的。然后，攝像元件雖然對(duì)僅在垂直于攝影鏡頭的光軸的攝像平面上移動(dòng)是重要的，但是很難防止松動(dòng)的發(fā)生、攝像元件相對(duì)于光軸的傾斜、攝像元件圍繞光軸的旋轉(zhuǎn)等。
而且，上述日本特開2001-86398號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)需要為得到1張圖像數(shù)據(jù)而從攝像元件進(jìn)行多次讀出。構(gòu)成攝像元件的像素?cái)?shù)越多，從該攝像元件的讀出就需要越長的時(shí)間。列舉具體例子，在從600萬像素的攝像元件中以30[MHz]的周期讀出像素信號(hào)的情況下，只讀出1次所有像素信號(hào)，就需要200[ms]的時(shí)間。因此，在進(jìn)行多次讀出的情況下，需要該200[ms]的整數(shù)倍的時(shí)間(或者其以上的時(shí)間)。另一方面，在例如35mm膠卷照相機(jī)中，當(dāng)把攝影鏡頭的焦距設(shè)定為f[mm]時(shí)，從經(jīng)驗(yàn)上可知，能大致抑制抖動(dòng)發(fā)生的最長曝光時(shí)間是1/f[秒]。例如，在使用標(biāo)準(zhǔn)的50[mm]的攝影鏡頭的情況下，該最長曝光時(shí)間是20[ms]。然而，連從上述攝像元件中讀出1次圖像信號(hào)的時(shí)間200[ms]，與該最長曝光時(shí)間20[ms]相比都非常長，因此，何況進(jìn)行多次讀出在時(shí)間上會(huì)太長。這樣，該公報(bào)所記載的技術(shù)例如僅在以下有限條件下被認(rèn)為是實(shí)用的，即攝像元件的像素?cái)?shù)少，而且能大致抑制抖動(dòng)發(fā)生的最長曝光時(shí)間長(例如，攝影鏡頭的焦距短)。
這樣，期望的是可在不需要機(jī)械機(jī)構(gòu)的同時(shí)，進(jìn)行應(yīng)對(duì)范圍寬的快門速度的抖動(dòng)校正的電子抖動(dòng)校正裝置、以及可將在不同時(shí)刻所得到的多張圖像進(jìn)行高速相加的固體攝像元件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，本發(fā)明的目的是提供可在不需要機(jī)械機(jī)構(gòu)的同時(shí)，進(jìn)行應(yīng)對(duì)范圍寬的快門速度的抖動(dòng)校正的電子抖動(dòng)校正裝置。
為了達(dá)到上述目的，第1發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置用于對(duì)成像在具有呈矩陣狀排列的多個(gè)像素的固體攝像元件的攝像面上的圖像的抖動(dòng)進(jìn)行校正，以生成進(jìn)行了抖動(dòng)校正的圖像，其特征在于，該電子抖動(dòng)校正裝置具有攝像光學(xué)系統(tǒng)，其用于使圖像成像在上述固體攝像元件的攝像面上；抖動(dòng)檢測部，其檢測上述圖像的抖動(dòng)；曝光量控制部，其控制上述固體攝像元件的曝光量；攝像部，其根據(jù)上述曝光量控制部的控制，利用上述固體攝像元件按照規(guī)定的曝光量拍攝多張圖像；第1傳送寄存器，其存儲(chǔ)由上述攝像部所攝像的第1圖像，并將該第1圖像在第1方向上傳送；第2傳送寄存器，其存儲(chǔ)在與上述第1圖像不同的時(shí)刻所攝像的第2圖像，并將該第2圖像在與上述第1方向正交的第2方向上傳送；加法部，其使上述第1圖像和上述第2圖像分別在上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器內(nèi)相對(duì)移動(dòng)后進(jìn)行相加，并存儲(chǔ)在上述第1傳送寄存器或上述第2傳送寄存器內(nèi)；以及讀出部，其從上述固體攝像元件中讀出由上述加法部所相加的像素電荷。
并且，第2發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第1發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，上述加法部控制成重復(fù)進(jìn)行以下動(dòng)作，即對(duì)時(shí)間上前后相繼所攝影的2張圖像的相對(duì)抖動(dòng)進(jìn)行校正，之后將上述2張圖像進(jìn)行模擬相加，再把該所相加的圖像和其后所攝影的圖像之間的相對(duì)抖動(dòng)進(jìn)行校正，之后將該2張圖像進(jìn)行模擬相加。
而且，第3發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第2發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，上述加法部控制成，根據(jù)上述所攝影的多張圖像內(nèi)的從最初圖像攝影中的曝光開始到最新圖像攝影中的曝光結(jié)束的圖像抖動(dòng)量、與該多張圖像內(nèi)的從最初圖像到最新的前一張圖像的抖動(dòng)校正量的累積相加值之間的差，對(duì)最新圖像和已相加的圖像的抖動(dòng)進(jìn)行校正，將進(jìn)行了抖動(dòng)校正的該2張圖像進(jìn)行模擬相加。
第4發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第1發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，上述曝光量控制部控制成，使上述固體攝像元件在小于等于可容許抖動(dòng)的抖動(dòng)界限曝光時(shí)間的預(yù)先設(shè)定的曝光時(shí)間中進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的曝光。
第5發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第4發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，根據(jù)攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦距信息，生成上述抖動(dòng)界限曝光時(shí)間。
第6發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第4發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，上述抖動(dòng)檢測部在曝光開始前進(jìn)行抖動(dòng)量的運(yùn)算；運(yùn)算在曝光開始前由上述抖動(dòng)量檢測部所運(yùn)算的抖動(dòng)量達(dá)到可容許的抖動(dòng)量的上限之前的曝光時(shí)間，根據(jù)該曝光時(shí)間生成上述抖動(dòng)界限曝光時(shí)間。
第7發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第4發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，上述曝光量控制部運(yùn)算在曝光時(shí)由上述抖動(dòng)量運(yùn)算部所運(yùn)算的抖動(dòng)量達(dá)到可容許的抖動(dòng)量的上限之前的曝光時(shí)間，根據(jù)該曝光時(shí)間生成上述抖動(dòng)界限曝光時(shí)間。
第8發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第1發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，上述曝光量控制部具有測光部，其取得被攝體的亮度；第1曝光時(shí)間生成部，其根據(jù)由上述測光部所取得的被攝體的亮度，生成用于得到合適曝光的第1曝光時(shí)間；第2曝光時(shí)間生成部，其生成第2曝光時(shí)間；以及曝光時(shí)間控制部，其控制成使在上述第2曝光時(shí)間中連續(xù)進(jìn)行了規(guī)定次數(shù)的攝影時(shí)的曝光時(shí)間的合計(jì)等于上述第1曝光時(shí)間。
第9發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第8發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，還具有存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)上述連續(xù)進(jìn)行攝影的預(yù)定的攝影次數(shù)；上述曝光時(shí)間控制部控制上述第2曝光時(shí)間生成部，使得將上述第1曝光時(shí)間除以上述攝影次數(shù)所得到的時(shí)間生成為第2曝光時(shí)間。
第10發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第9發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，還具有顯示部，其在由上述第2曝光時(shí)間生成部所生成的上述第2曝光時(shí)間比可把抖動(dòng)抑制到可容許水平的曝光時(shí)間長時(shí)，進(jìn)行表示有可能發(fā)生抖動(dòng)的警告顯示。
第11發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第8發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，還具有存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)可選擇為上述連續(xù)進(jìn)行攝影的攝影次數(shù)的預(yù)定的攝影次數(shù)；上述曝光時(shí)間控制部控制上述第2曝光時(shí)間生成部，使得從存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器內(nèi)的攝影次數(shù)中選擇大于等于將上述第1曝光時(shí)間除以上述第2曝光時(shí)間所得到的值的最接近該值的整數(shù)作為攝影次數(shù)，并使將上述第1曝光時(shí)間除以上述攝影次數(shù)所得到的時(shí)間取代上述第2曝光時(shí)間而生成為新的第2曝光時(shí)間。
第12發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第8發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，還具有攝像光學(xué)系統(tǒng)，其用于使圖像在上述固體攝像元件的攝像面上成像，且具有光圈；光圈值設(shè)定部，其設(shè)定上述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈值；以及存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)上述連續(xù)進(jìn)行攝影的攝影次數(shù)；上述光圈值設(shè)定部在上述第1曝光時(shí)間比上述第2曝光時(shí)間與存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器內(nèi)的攝影次數(shù)內(nèi)的最大值的積即第3曝光時(shí)間長時(shí)，變更上述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈值，以使該第1曝光時(shí)間小于等于該第3曝光時(shí)間。
第13發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第12發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，還具有顯示部，其在通過上述光圈值設(shè)定部變更上述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈值時(shí)，顯示該意思。
第14發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第12發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，還具有ISO感光度變更部，其用于通過變更從上述攝像元件所得到的圖像的放大率，實(shí)質(zhì)上變更ISO感光度；上述ISO感光度變更部在上述光圈值設(shè)定部要變更的光圈值背離可設(shè)定為上述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈值的范圍時(shí)，變更ISO感光度，以便進(jìn)入該可設(shè)定的范圍內(nèi)。
第15發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第14發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，還具有顯示部，其在上述ISO感光度變更部要變更的ISO感光度背離可設(shè)定的范圍時(shí)，進(jìn)行表示有可能發(fā)生抖動(dòng)的警告顯示。
第16發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第1發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，還具有蓄積電荷量控制部，其控制成，由上述加法部進(jìn)行相加的圖像數(shù)越多，可蓄積在上述固體攝像元件的上述像素內(nèi)的最大蓄積電荷量就越少。
第17發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第16發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，上述固體攝像元件是構(gòu)成在半導(dǎo)體基板上的縱型溢出結(jié)構(gòu)的CCD固體攝像元件；上述蓄積電荷量控制部通過控制對(duì)上述半導(dǎo)體基板施加的反向偏置電壓(VSUB)的電壓水平，控制蓄積在像素內(nèi)的電荷開始排出到該半導(dǎo)體基板側(cè)的最大蓄積電荷量。
第18發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第1發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，還具有有效區(qū)域抽出部，其從由上述加法部所相加的合成圖像中抽出被認(rèn)為由上述攝像部所攝影的全部圖像共有的有效區(qū)域的圖像。
第19發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第18發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，上述有效區(qū)域的圖像的大小和在上述合成圖像中的位置是預(yù)定的。
第20發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第18發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，當(dāng)判斷為由上述攝像部所攝影的圖像欠缺上述有效區(qū)域的圖像的一部分時(shí)，結(jié)束上述攝像部的攝影。
第21發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第20發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，當(dāng)上述攝像部的攝影次數(shù)未達(dá)到規(guī)定數(shù)而結(jié)束了攝影時(shí)，將上述有效區(qū)域的合成圖像進(jìn)行放大。
第22發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第1發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，上述攝像部具有光電轉(zhuǎn)換部，其具有在行方向和列方向上呈矩陣狀配置的多個(gè)像素；上述第1傳送寄存器與上述光電轉(zhuǎn)換部的各像素行鄰接配置，上述第2傳送寄存器與上述光電轉(zhuǎn)換部的各像素列鄰接配置。
第23發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第1發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器在上述固體攝像元件的內(nèi)部與上述攝像部分開設(shè)置。
第24發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第1發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，具有電荷排出部，其用于從上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器中排出傳送到上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器的端面上的電荷。
第25發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置的特征在于，在上述第1發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置中，上述固體攝像元件是在攝像面的前面配置有鑲嵌狀的濾色器的單板式彩色固體攝像元件，上述加法部使上述多張圖像根據(jù)由上述抖動(dòng)檢測部所檢測的抖動(dòng)，在該固體攝像元件的內(nèi)部以上述濾色器的水平方向的最小重復(fù)周期和垂直方向的最小重復(fù)周期為最小單位相對(duì)移動(dòng)后進(jìn)行模擬相加，生成進(jìn)行了抖動(dòng)校正的圖像。
根據(jù)本發(fā)明的電子抖動(dòng)校正裝置，可在不需要機(jī)械機(jī)構(gòu)的同時(shí)，進(jìn)行應(yīng)對(duì)范圍寬的快門速度的抖動(dòng)校正。


圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式1中的數(shù)字照相機(jī)的主要電結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是示出在上述實(shí)施方式1中，把蓄積在光電二極管內(nèi)的電荷作為第1像素電荷傳送到垂直傳送CCD中的狀態(tài)的圖。
圖3是示出在上述實(shí)施方式1中，在第1像素電荷讀出后把蓄積在光電二極管內(nèi)的電荷作為第2像素電荷傳送到水平傳送CCD中并沿水平方向傳送，同時(shí)將第1像素電荷沿垂直方向傳送的狀態(tài)的圖。
圖4是示出在上述實(shí)施方式1中，將第1像素電荷和第2像素電荷進(jìn)行相加的狀態(tài)的圖。
圖5是示出在上述實(shí)施方式1中，使所相加的電荷退避到同一像素內(nèi)的垂直傳送CCD的電荷保持部中的狀態(tài)的圖。
圖6是示出上述實(shí)施方式1中的設(shè)置在固體攝像元件內(nèi)的光電二極管和電極的結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是用于對(duì)在上述實(shí)施方式1中，攝像元件是縱型溢出結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的剖面圖。
圖8是示出在上述實(shí)施方式1中，根據(jù)時(shí)分曝光次數(shù)使反向偏置電壓變化，控制發(fā)生溢出的蓄積電荷量的狀態(tài)的圖。
圖9是示出在上述實(shí)施方式1中，根據(jù)時(shí)分?jǐn)z影的次數(shù)m設(shè)定根據(jù)基板電壓VSUB而變化的光電二極管的蓄積電荷量的最大值Q(max)的狀態(tài)的幾個(gè)例子的線圖。
圖10是示出在上述實(shí)施方式1中，攝像時(shí)的固體攝像元件的基本動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖11是示出在上述實(shí)施方式1中，從光電二極管讀出像素電荷并在固體攝像元件內(nèi)進(jìn)行傳送和相加時(shí)對(duì)各電極施加的信號(hào)的狀態(tài)的時(shí)序圖。
圖12是示意性地示出上述實(shí)施方式1中的固體攝像元件整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖13是示出在上述實(shí)施方式1中，由數(shù)字照相機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行攝像和記錄時(shí)的處理的流程圖。
圖14是示出在上述實(shí)施方式1中，TExp和光圈值的運(yùn)算以及光圈設(shè)定的子程序的流程圖。
圖15是示出在上述實(shí)施方式1中，TExp和光圈值的運(yùn)算以及光圈設(shè)定的子程序的另一例的流程圖。
圖16是示出在上述實(shí)施方式1中，手抖防止優(yōu)先處理的子程序的流程圖。
圖17是示出在上述實(shí)施方式1中，曝光相關(guān)的各要素的基準(zhǔn)值及其指數(shù)的基準(zhǔn)值的圖表。
圖18是示出在上述實(shí)施方式1中，與攝影鏡頭的焦距對(duì)應(yīng)的幾個(gè)例子的程序線圖。
圖19是示出在上述實(shí)施方式1中，設(shè)定在數(shù)字照相機(jī)內(nèi)的坐標(biāo)軸和2個(gè)角速度傳感器的配置的圖。
圖20是示出在上述實(shí)施方式1中，在照相機(jī)主體抖動(dòng)了旋轉(zhuǎn)角θx的情況下的攝像面上的被攝體像的移動(dòng)狀態(tài)的圖。
圖21是示出在上述實(shí)施方式1中，通過CPU算出移動(dòng)量ΔX、ΔY等的處理流程的流程圖。
圖22是示出在上述實(shí)施方式1中，像素值合成的子程序的流程圖。
圖23是示出在上述實(shí)施方式1中，抖動(dòng)量運(yùn)算處理的流程圖。
圖24是示出在上述實(shí)施方式1中，TLimit測定的子程序的流程圖。
圖25是示出本發(fā)明的實(shí)施方式2中的固體攝像元件整體結(jié)構(gòu)的概略圖。
圖26是將在上述實(shí)施方式2中，固體攝像元件的攝像部和校正/加法部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行放大示出的圖。
圖27是示出在上述實(shí)施方式2中，攝像時(shí)的固體攝像元件的基本動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖28是示出在上述實(shí)施方式2中，把由固體攝像元件的攝像部所攝像的圖像向校正/加法部傳送的動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖29是示出在上述實(shí)施方式2中，在校正/加法部中進(jìn)行的抖動(dòng)校正動(dòng)作和相加動(dòng)作的時(shí)序圖。
圖30是示出在上述實(shí)施方式2中，由CPU算出移動(dòng)量ΔX、ΔY等的處理流程的流程圖。
圖31是示出在上述實(shí)施方式2中，像素值合成的子程序的流程圖。
圖32是示出在上述實(shí)施方式1中，把傳送到水平傳送CCD的端部和垂直傳送CCD的端部的電荷排出到漏極的結(jié)構(gòu)的圖。
圖33是示出在上述實(shí)施方式1中，時(shí)分圖像的位置和進(jìn)行了抖動(dòng)校正的合成圖像的位置的關(guān)系的圖。
圖34是示出在上述實(shí)施方式1中，合成圖像和有效區(qū)域的關(guān)系的圖。
圖35是示出在上述實(shí)施方式1中，抽出有效區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)的處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明之前，首先，對(duì)用于校正抖動(dòng)的原理進(jìn)行簡單說明。
例如，假定對(duì)被攝體進(jìn)行測光所得到的合適曝光時(shí)間(全曝光時(shí)間)是1/15秒。然后，假定在該1/15秒的曝光時(shí)間(快門速度)中發(fā)生抖動(dòng)。相比之下，假定當(dāng)曝光時(shí)間(快門速度)是1/125秒時(shí)，不發(fā)生抖動(dòng)，或者發(fā)生的抖動(dòng)實(shí)質(zhì)上可忽略。在這種情況下，將上述全曝光時(shí)間1/15秒時(shí)分成1/125秒的曝光時(shí)間，通過該時(shí)分曝光進(jìn)行8次攝影，將進(jìn)行該時(shí)分?jǐn)z影所得到的8張圖像進(jìn)行相加從而得到1/15秒的合適曝光時(shí)間的1張圖像。然而，由于將以上述1/125秒進(jìn)行了攝影的時(shí)分曝光圖像單純進(jìn)行相加時(shí)不進(jìn)行抖動(dòng)校正，因而將各時(shí)分曝光圖像的抖動(dòng)相互校正之后進(jìn)行相加。此時(shí)，當(dāng)時(shí)分曝光間隔長時(shí)，不能在未發(fā)生抖動(dòng)的高速曝光時(shí)間中連續(xù)進(jìn)行攝影。因此，在以下說明的實(shí)施方式中，在固體攝像元件的內(nèi)部，高速校正抖動(dòng)，并將校正后的圖像進(jìn)行相加。
具體地說，首先，把通過時(shí)分曝光所攝影的圖像存儲(chǔ)在設(shè)置于攝像元件內(nèi)的第2傳送寄存器內(nèi)，把通過下次時(shí)分曝光所攝影的圖像存儲(chǔ)在設(shè)置于攝像元件內(nèi)的第1傳送寄存器內(nèi)。然后，根據(jù)由抖動(dòng)檢測部所檢測的抖動(dòng)量，使上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器內(nèi)的一方在X方向上移動(dòng)，并使另一方在Y方向上移動(dòng)，之后將上述兩圖像進(jìn)行相加，把相加后的圖像存儲(chǔ)在上述第2傳送寄存器內(nèi)。接下來，把通過下次時(shí)分曝光所攝影的圖像再次存儲(chǔ)在第1傳送寄存器內(nèi)，重復(fù)進(jìn)行上述的校正和相加直到整體曝光量變得合適為止。
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1至圖24示出本發(fā)明的實(shí)施方式1，圖1是示出數(shù)字照相機(jī)的主要電結(jié)構(gòu)的方框圖。本實(shí)施方式把電子抖動(dòng)校正裝置應(yīng)用于數(shù)字照相機(jī)。
該數(shù)字照相機(jī)包含固體攝像元件(以下適當(dāng)簡稱為攝像元件)1，相關(guān)二重抽樣電路(CDSCorrelated Double Sampling)2，增益控制放大器(AMP)3，A/D轉(zhuǎn)換器4，定時(shí)發(fā)生器(TG)5，信號(hào)發(fā)生器(SG)6，CPU 7，信息處理部8，DRAM 9，壓縮解壓縮部10，記錄介質(zhì)11，液晶顯示部12，接口部13，鏡頭驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)14，攝影鏡頭15，光圈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16，光圈17，第1釋放開關(guān)18a和第2釋放開關(guān)18b，角速度傳感器(角速度傳感器A)19和角速度傳感器(角速度傳感器B)20，A/D轉(zhuǎn)換器21和A/D轉(zhuǎn)換器22，距離檢測部23，內(nèi)置于CPU 7中的EEPROM24，攝影模式設(shè)定部25，以及攝影條件設(shè)定部26。
攝影鏡頭15是用于使被攝體像成像在攝像元件1的攝像面上的攝像光學(xué)系統(tǒng)。
光圈17是用于通過規(guī)定來自該攝影鏡頭15的成像光束的通過范圍來進(jìn)行光量調(diào)整的光學(xué)光圈，是攝像光學(xué)系統(tǒng)的一部分。
攝像元件1對(duì)通過光圈17由攝影鏡頭15所成像的被攝體像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換來作為電信號(hào)進(jìn)行輸出。該攝像元件1如圖2等所示，構(gòu)成為具有光電二極管32，其對(duì)圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和蓄積；水平傳送CCD 33，其用于將從該光電二極管32所讀出的電荷在水平方向上傳送；以及垂直傳送CCD 34，其用于將從該光電二極管32所讀出的電荷在垂直方向上傳送。然后，由光電二極管32進(jìn)行了光電轉(zhuǎn)換和蓄積的像素電荷被讀出到水平傳送CCD 33和垂直傳送CCD 34的任意一方。并且，在水平傳送CCD 33和垂直傳送CCD 34的任意另一方內(nèi)存儲(chǔ)有在此之前的相加電荷。新讀出的像素電荷只有當(dāng)在所讀出的傳送CCD內(nèi)校正該傳送CCD方向的抖動(dòng)量時(shí)才被傳送。同樣，在此之前的相加電荷只有當(dāng)在所存儲(chǔ)的傳送CCD內(nèi)校正該傳送CCD方向的抖動(dòng)量時(shí)才被傳送。在這樣進(jìn)行了僅校正抖動(dòng)量的移動(dòng)之后，在水平傳送CCD 33和垂直傳送CCD 34交叉的位置上，通過將新讀出的像素電荷和在此之前的相加電荷進(jìn)行相加，生成進(jìn)行了相對(duì)抖動(dòng)校正的新的相加電荷。即，攝像元件1成為圖像加法部。這樣所得到的最終的相加電荷成為構(gòu)成抖動(dòng)校正后的圖像的電荷。這種攝像元件1的更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和作用在后面進(jìn)行說明。
TG 5供給用于驅(qū)動(dòng)該攝像元件1的傳送脈沖，構(gòu)成攝影控制部。
CDS 2被TG 5所供給的抽樣保持脈沖驅(qū)動(dòng)，通過對(duì)從攝像元件1所輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行相關(guān)二重抽樣等的處理來去除復(fù)位噪聲。
SG 6根據(jù)CPU 7的控制，生成同步信號(hào)并輸出給TG 5，構(gòu)成攝影控制部。
增益控制放大器(AMP)3對(duì)從CDS 2所輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行放大。該增益控制放大器(AMP)3的放大率被設(shè)定為與后述的ISO(InternationalOrganization for Standardization國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)感光度Sv對(duì)應(yīng)的放大率，即，增益控制放大器(AMP)3成為ISO感光度變更部。
A/D轉(zhuǎn)換器4是根據(jù)從TG 5所供給的信號(hào)，把從增益控制放大器(AMP)3所輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部。
信息處理部8對(duì)從A/D轉(zhuǎn)換器4所輸出的像素信號(hào)進(jìn)行處理，生成圖像數(shù)據(jù)。該信息處理部8包含有效區(qū)域抽出部，該有效區(qū)域抽出部具有從由攝像元件1所輸出的圖像數(shù)據(jù)中抽出進(jìn)行了合適的抖動(dòng)校正的圖像數(shù)據(jù)的功能。
DRAM 9臨時(shí)存儲(chǔ)從信息處理部8所輸出的圖像數(shù)據(jù)，并臨時(shí)存儲(chǔ)由壓縮解壓縮部10對(duì)從記錄介質(zhì)11所讀出的壓縮圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮所得到的圖像數(shù)據(jù)。
壓縮解壓縮部10對(duì)存儲(chǔ)在DRAM 9內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，并對(duì)從記錄介質(zhì)11所讀出的壓縮圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮。
記錄介質(zhì)11是記錄由壓縮解壓縮部10所壓縮的圖像數(shù)據(jù)的記錄部，例如是非易失性記錄介質(zhì)。
液晶顯示部12顯示從信息處理部8所輸出的圖像數(shù)據(jù)、或者從DRAM 9所輸出的解壓縮后的圖像數(shù)據(jù)。該液晶顯示部12兼作如后所述進(jìn)行各種警告顯示等的顯示部。
接口部13是包含用于與監(jiān)視器和個(gè)人計(jì)算機(jī)等的外部裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的端子的接口。通過該接口部13，可把從信息處理部8或DRAM9所供給的圖像數(shù)據(jù)等輸出到外部裝置，或者根據(jù)情況，可從外部裝置把圖像數(shù)據(jù)等取入到裝置內(nèi)。
鏡頭驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)14根據(jù)由距離檢測部23所檢測的被攝體距離從CPU7接收指令，從而將攝影鏡頭15驅(qū)動(dòng)到聚焦位置。這種處理作為所謂的自動(dòng)對(duì)焦控制是公知的。另外，這里，根據(jù)來自距離檢測部23的輸出進(jìn)行自動(dòng)對(duì)焦控制，然而CPU 7可以在存儲(chǔ)于DRAM 9內(nèi)的1幀(1畫面)的圖像數(shù)據(jù)的亮度分量中，使用高通濾波器等抽出高頻分量，通過算出所抽出的高頻分量的累積相加值等來算出與高頻帶側(cè)的輪廓分量等對(duì)應(yīng)的AF評(píng)價(jià)值，根據(jù)該AF評(píng)價(jià)值進(jìn)行焦點(diǎn)檢測。
光圈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16是由作為測光部的CPU 7根據(jù)存儲(chǔ)在DRAM 9內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行曝光運(yùn)算，通過從該CPU 7接收基于該結(jié)果的指令，驅(qū)動(dòng)光圈17來變更開口直徑的光圈控制部。這種處理作為所謂的AE(自動(dòng)曝光)控制是公知的。
角速度傳感器19用于在把從被攝體側(cè)觀察數(shù)字照相機(jī)時(shí)的左右方向中的右方向設(shè)定為X軸方向時(shí)(參照?qǐng)D19)，對(duì)以該X軸方向?yàn)樾D(zhuǎn)中心使數(shù)字照相機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的角速度進(jìn)行檢測，是抖動(dòng)檢測部。
另一方面，角速度傳感器20用于在把數(shù)字照相機(jī)的上下方向中的上方向設(shè)定為Y軸方向時(shí)(參照?qǐng)D19)，對(duì)以該Y軸方向?yàn)樾D(zhuǎn)中心使數(shù)字照相機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的角速度進(jìn)行檢測，是抖動(dòng)檢測部。
A/D轉(zhuǎn)換器21把表示由角速度傳感器19所檢測的角速度的模擬信號(hào)以規(guī)定的時(shí)間間隔(抽樣間隔)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
同樣，A/D轉(zhuǎn)換器22把表示由角速度傳感器20所檢測的角速度的模擬信號(hào)以規(guī)定的時(shí)間間隔(抽樣間隔)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
CPU 7對(duì)由A/D轉(zhuǎn)換器21所轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)間積分的處理。該時(shí)間積分后的數(shù)字信號(hào)相當(dāng)于照相機(jī)主體的以上述X軸為旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)量。并且，圍繞X軸的旋轉(zhuǎn)方向是右旋還是左旋，這根據(jù)角速度傳感器19的模擬輸出信號(hào)是正還是負(fù)來判別。
同樣，CPU 7對(duì)由A/D轉(zhuǎn)換器22所轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行時(shí)間積分的處理。該時(shí)間積分后的數(shù)字信號(hào)相當(dāng)于照相機(jī)主體的以上述Y軸為旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)量。并且，圍繞Y軸的旋轉(zhuǎn)方向是右旋還是左旋，這根據(jù)角速度傳感器20的模擬輸出信號(hào)是正還是負(fù)來判別。
第1釋放開關(guān)18a是用于對(duì)攝像動(dòng)作進(jìn)行指示輸入的自動(dòng)恢復(fù)型的2級(jí)開關(guān)即釋放開關(guān)的第1級(jí)。當(dāng)壓入釋放開關(guān)來使該第1釋放開關(guān)18a接通時(shí)，進(jìn)行測距動(dòng)作和測光動(dòng)作。
第2釋放開關(guān)18b是用于對(duì)攝像動(dòng)作進(jìn)行指示輸入的自動(dòng)恢復(fù)型的2級(jí)開關(guān)即釋放開關(guān)的第2級(jí)。當(dāng)再壓入釋放開關(guān)來使該第2釋放開關(guān)18b接通時(shí)，由攝像元件1進(jìn)行攝像動(dòng)作，按上述那樣生成圖像數(shù)據(jù)，在被壓縮后記錄在記錄介質(zhì)11內(nèi)。
距離檢測部23用于檢測至被攝體的距離，可適當(dāng)采用公知結(jié)構(gòu)。
攝影模式設(shè)定部25用于選擇快門優(yōu)先攝影模式、光圈優(yōu)先攝影模式、程序攝影模式的任意一方。
攝影條件設(shè)定部26用于設(shè)定快門速度(曝光時(shí)間)和光圈值、ISO感光度等的各種攝影條件。
CPU 7把EEPROM 24作為非易失性存儲(chǔ)器來內(nèi)置，該EEPROM 24把曝光值Ev、與用于進(jìn)行最佳的曝光控制的Tv(曝光時(shí)間的APEX值)和Av(光圈值的APEX值)的關(guān)系作為程序線圖來存儲(chǔ)。在該EEPROM24內(nèi)還可適當(dāng)存儲(chǔ)數(shù)字照相機(jī)所需要的其他信息。
向該CPU 7輸入來自第1釋放開關(guān)18a的信號(hào)，來自第2釋放開關(guān)18b的信號(hào)，來自經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器21的角速度傳感器19的信號(hào)，來自經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器22的角速度傳感器20的信號(hào)，來自攝影模式設(shè)定部25的信號(hào)，以及來自攝影條件設(shè)定部26的信號(hào)。然后，CPU 7向TG 5和SG 6輸出指令。
而且，CPU 7與信息處理部8、DRAM 9、鏡頭驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)14、光圈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16以及距離檢測部23雙向連接，成為對(duì)包含它們的該數(shù)字照相機(jī)整體進(jìn)行控制的控制部。
具體地說，CPU 7進(jìn)行上述的自動(dòng)對(duì)焦控制和AE控制，并根據(jù)來自第1釋放開關(guān)18a和第2釋放開關(guān)18b的指示取入靜態(tài)圖像的信號(hào)，進(jìn)行攝像元件1的驅(qū)動(dòng)模式的切換。而且，該CPU 7進(jìn)行變更光圈17的開口的控制和攝像元件1的曝光時(shí)間控制等。然后，CPU 7根據(jù)來自攝影模式設(shè)定部25的輸入設(shè)定該數(shù)字照相機(jī)的攝影模式，根據(jù)來自攝影條件設(shè)定部26的輸入設(shè)定數(shù)字照相機(jī)相關(guān)的攝影條件。而且，CPU 7根據(jù)來自角速度傳感器19、20的輸出，還進(jìn)行抖動(dòng)量的運(yùn)算等。這樣，CPU7兼作抖動(dòng)檢測部、曝光量控制部、光圈控制部、記錄部、測光部、曝光信息運(yùn)算部、第1曝光時(shí)間生成部、第2曝光時(shí)間生成部、曝光時(shí)間控制部、抖動(dòng)量運(yùn)算部、光圈值設(shè)定部、蓄積電荷量控制部以及攝影控制部。
下面，參照?qǐng)D2～圖5，對(duì)攝像元件1的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖2是示出把蓄積在光電二極管內(nèi)的電荷作為第1像素電荷傳送到垂直傳送CCD中的狀態(tài)的圖，圖3是示出在第1像素電荷讀出后把蓄積在光電二極管內(nèi)的電荷作為第2像素電荷傳送到水平傳送CCD中并沿水平方向傳送，同時(shí)將第1像素電荷沿垂直方向傳送的狀態(tài)的圖，圖4是示出將第1像素電荷和第2像素電荷進(jìn)行相加的狀態(tài)的圖，以及圖5是示出使所相加的電荷退避到同一像素內(nèi)的垂直傳送CCD的電荷保持部中的狀態(tài)的圖。
在攝像元件1內(nèi)，呈矩陣狀排列有多個(gè)接收來自被攝體的光線來產(chǎn)生電荷的光電二極管32，呈矩陣狀排列的這些光電二極管32構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換部。
而且，攝像元件1具有作為抖動(dòng)校正部和加法部的水平傳送CCD 33，其與光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管32的各行鄰接，是在行方向上配置的水平傳送寄存器。該水平傳送CCD 33存儲(chǔ)通過讀出光電二極管32所產(chǎn)生的電荷而得到的第1圖像，并將該第1圖像在水平方向上傳送。
并且，攝像元件1具有作為抖動(dòng)校正部和加法部的垂直傳送CCD 34，其與光電轉(zhuǎn)換部的光電二極管32的各列鄰接，是在列方向上配置的垂直傳送寄存器。該垂直傳送CCD 34存儲(chǔ)將在比第1圖像靠前的時(shí)刻所得到的電荷進(jìn)行相加而得到的相加電荷相關(guān)的第2圖像，并將該第2圖像在垂直方向上傳送。
然后，配置在水平傳送CCD 33和垂直傳送CCD 34交叉的位置上的電極部分(圖6所示的電極φV0、φH0)如后所述，發(fā)揮將第1圖像和第2圖像進(jìn)行模擬相加的加法部的功能。
另外，這里示出了多個(gè)光電二極管32在縱方向和與該縱方向垂直的橫方向排列而呈矩陣狀的例子，然而只要是實(shí)質(zhì)上呈矩陣狀的排列，就不限于此。例如，可以是在一方向和與該一方向傾斜交叉的另一方向排列而呈矩陣狀。此時(shí)，可以將水平傳送CCD 33和垂直傳送CCD 34配置在相互傾斜交叉的方向上。而且，光電二極管32的形狀也不限于正方形和矩形，也可以是平行四邊形、三角形、六角形等的各種形狀。
然后，攝像元件1中的1個(gè)像素31包含1個(gè)光電二極管32，以及與該光電二極管32鄰接的水平傳送CCD 33的部分和垂直傳送CCD 34的部分。另外，對(duì)該攝像元件1的傳送電極的結(jié)構(gòu)進(jìn)行后述。因此，對(duì)攝像元件1的1個(gè)像素內(nèi)所包含的電極也進(jìn)行后述。并且，假定1個(gè)像素31的尺寸為水平方向(橫方向)的長度是Lx，垂直方向(縱方向)的長度是Ly。
對(duì)這種結(jié)構(gòu)的攝像元件1的作用概略進(jìn)行說明。
以下，把配置在攝像元件1的左上角的光電二極管表記為P1，1，把配置在向水平方向右側(cè)的第i(i是大于等于1的整數(shù))和向垂直方向下側(cè)的第j(j是大于等于1的整數(shù))的位置的光電二極管表記為Pi，j。
圖2示出將最初進(jìn)行了光電轉(zhuǎn)換和蓄積的光電二極管Pi，j的電荷(第1像素電荷)(圖中由圓圈表示)移動(dòng)(讀出)到與該光電二極管Pi，j鄰接的垂直傳送CCD 34中的情況。另外，在該圖2中，僅對(duì)光電二極管Pi，j相關(guān)的第1像素電荷作了圖示，然而在其他所有光電二極管中按同一時(shí)間進(jìn)行了光電轉(zhuǎn)換和蓄積的電荷也同樣一齊移動(dòng)到垂直傳送CCD 34中。
圖3示出將在第1像素電荷移動(dòng)后緊接著進(jìn)行了光電轉(zhuǎn)換和蓄積的光電二極管Pi-1，j-1的電荷(第2像素電荷)首先移動(dòng)(讀出)到與該光電二極管Pi-1，j-1鄰接的水平傳送CCD 33中的情況。另外，在該圖3中，也僅對(duì)光電二極管Pi-1，j-1相關(guān)的第2像素電荷作了圖示，然而在其他所有光電二極管中按同一時(shí)間進(jìn)行了光電轉(zhuǎn)換和蓄積的電荷也同樣一齊移動(dòng)到水平傳送CCD 33中。這里，假定在第1像素電荷蓄積時(shí)到達(dá)了光電二極管Pi，j的來自被攝體的光在第2像素電荷蓄積時(shí)由于手抖等而移動(dòng)至到達(dá)光電二極管Pi-1，j-1的位置。為了使該光的到達(dá)位置的變化在第2像素電荷的蓄積結(jié)束的時(shí)刻最先得到判明，在圖2所示的狀態(tài)下，第1像素電荷還不被傳送，而只是被保存(存儲(chǔ))在垂直傳送CCD 34內(nèi)。但是，在讀出了第2像素電荷后，由于根據(jù)角速度傳感器19、20的輸出判明光的到達(dá)位置的變化，因而知道同一被攝體光相關(guān)的第1像素電荷和第2像素電荷的位置關(guān)系，為了進(jìn)行后述的相加，進(jìn)行朝相互接近的位置(相同的1個(gè)像素31內(nèi)的位置)的傳送。即，圖3示出了第2像素電荷在水平傳送CCD 33上向紙面右方向傳送了1個(gè)像素，并且第1像素電荷在垂直傳送CCD 34上向紙面上方向傳送了1個(gè)像素的例子。由于由水平傳送CCD 33進(jìn)行的1個(gè)像素或1個(gè)像素以上的像素電荷的傳送、和由垂直傳送CCD 34進(jìn)行的1個(gè)像素或1個(gè)像素以上的像素電荷的傳送在后述的圖6所示的結(jié)構(gòu)中不能同時(shí)進(jìn)行(當(dāng)然，也可以構(gòu)成為能同時(shí)進(jìn)行(例如，只要將水平傳送CCD 33和垂直傳送CCD 34在攝像元件1的厚度方向獨(dú)立設(shè)置在不同位置，并獨(dú)立設(shè)置加法部即可。))，因而先進(jìn)行任意一方的傳送，之后進(jìn)行另一方的傳送。另外，第1像素電荷的傳送和第2像素電荷的傳送針對(duì)所有光電二極管相關(guān)的像素電荷進(jìn)行，這與上述相同。為了進(jìn)行這種水平傳送CCD 33的傳送和垂直傳送CCD 34的傳送，必須設(shè)法在各傳送CCD交叉的位置上配置傳送電極，以使水平傳送CCD 33內(nèi)的電荷和垂直傳送CCD 34內(nèi)的電荷不會(huì)干擾，對(duì)此在后面進(jìn)行說明。
圖4示出使第1像素電荷和第2像素電荷移動(dòng)到水平傳送CCD 33和垂直傳送CCD 34交叉的位置上，在該交叉位置上進(jìn)行相加的狀態(tài)(相加在圖4中由“+”表示)。該相加當(dāng)然針對(duì)所有光電二極管相關(guān)的第1像素電荷和所有光電二極管相關(guān)的第2相加電荷來進(jìn)行。
這樣，在使第1圖像(由所有第1像素電荷構(gòu)成的圖像)、和在緊接著該第1圖像后連續(xù)被攝影的第2圖像(由所有第2像素電荷構(gòu)成的圖像)移動(dòng)了抖動(dòng)量后，即進(jìn)行了抖動(dòng)校正后，進(jìn)行合成。
另外，在新讀出了第3次或第3次以后的時(shí)分圖像的情況下，由于與第1圖像相當(dāng)?shù)氖菍⒃诖酥暗臅r(shí)分圖像進(jìn)行相加所得到的相加圖像(對(duì)從最初的時(shí)分圖像到最新的前一個(gè)時(shí)分圖像依次進(jìn)行抖動(dòng)校正來進(jìn)行相加所得到的圖像)，因而通過進(jìn)行該圖4所示的動(dòng)作，在校正了新的時(shí)分圖像(由所有的新像素電荷構(gòu)成的圖像)和相加圖像的相對(duì)抖動(dòng)量后，進(jìn)行合成。
圖5示出將在水平傳送CCD 33和垂直傳送CCD 34的交叉位置進(jìn)行了相加的像素電荷傳送(退避到)到同一像素內(nèi)的例如垂直傳送CCD 34的電荷保持部中的狀態(tài)。由于交叉位置供水平傳送和垂直傳送的雙方使用，因而當(dāng)在該交叉位置上保持了相加電荷的狀態(tài)下，不能進(jìn)行與下次讀出的像素電荷的相加。
因此，這里，將相加后的電荷臨時(shí)退避到垂直傳送CCD 34的電荷保持部中。這樣，只要使下一像素電荷讀出到水平傳送CCD 33中，就與上述一樣，能進(jìn)行像素相加。
另外，這里，將相加后的電荷傳送(退避)到同一像素內(nèi)的垂直傳送CCD 34的電荷保持部中，然而取而代之，可以傳送(退避)到同一像素內(nèi)的水平傳送CCD 33的電荷保持部中。此時(shí)，下一像素電荷被讀出到垂直傳送CCD 34中。并且，使相加后的像素電荷退避不一定限于同一像素內(nèi)。
因此，不限于圖2～圖5所示的例子，只要相加電荷存儲(chǔ)在水平傳送CCD 33和垂直傳送CCD 34的任意一方的存儲(chǔ)部內(nèi)即可，新的像素電荷只要讀出和存儲(chǔ)到水平傳送CCD 33和垂直傳送CCD 34的任意一方的存儲(chǔ)器內(nèi)即可。
如以上說明那樣，重復(fù)執(zhí)行以下順序，即圖像朝水平傳送CCD的移動(dòng)→相對(duì)抖動(dòng)校正用的電荷傳送→電荷相加→使相加電荷從水平傳送CCD和垂直傳送CCD交叉的位置退避。然而，對(duì)于基于多個(gè)時(shí)分曝光內(nèi)的最初時(shí)分曝光的時(shí)分圖像，假定抖動(dòng)量是0，垂直傳送CCD的電荷相加值是0，則執(zhí)行同樣的順序就足夠了。
另外，在圖2～圖5中，示出了新的時(shí)分圖像相對(duì)于相加圖像向左方向偏離1個(gè)像素且向上方向偏離1像素的例子，然而一般情況下，在水平方向和垂直方向上移動(dòng)與偏離量對(duì)應(yīng)的合適的像素?cái)?shù)。對(duì)此，后面參照?qǐng)D13～圖22等進(jìn)行說明。
接下來，圖6是示出設(shè)置在固體攝像元件內(nèi)的光電二極管和電極的結(jié)構(gòu)的圖。
圖6所示的各電極由多晶體硅構(gòu)成，鄰接的電極之間通過層間絕緣層來配置。然后，鄰接的電極之間配設(shè)成，當(dāng)從垂直于攝像面的方向觀察時(shí)，端面之間一部分重合。在該圖6中，電極的由虛線表示的端面意味著該電極的端面部分配置在另一電極的下部。
然后，施加同一驅(qū)動(dòng)脈沖的電極之間經(jīng)由接觸部，并通過規(guī)定的布線層相互連接。然而，在該圖6中，為了使電極配置明了，電極之間的布線省略圖示。
如上所述，在攝像元件1中，多個(gè)(實(shí)際上是許多)光電二極管(圖6中，記載為“PD”)32呈矩陣狀排列。
在1個(gè)像素中包含有1個(gè)光電二極管32；構(gòu)成水平傳送CCD 33的4個(gè)電極，即，從左向右依次是φH1、φH2、φH3、φH0；以及構(gòu)成垂直傳送CCD 34的4個(gè)電極，即，從上向下依次是φV0、φV1、φV2、φV3。
另外，φV0～φV3、φH0～φH3如后所述，是表示電荷傳送用的驅(qū)動(dòng)脈沖，然而假定例如“傳送電極φV0”的記載意味著“施加驅(qū)動(dòng)脈沖φV0的電極”。
上述各傳送電極內(nèi)的垂直傳送電極φV2和水平傳送電極φH2兼作用于讀出光電二極管32的電荷的讀出電極。而且，該垂直傳送電極φV2和水平傳送電極φH2成為構(gòu)成上述電荷保持部的電極。即，由于垂直傳送電極φV2不與構(gòu)成水平傳送CCD 33的電極φH0、φH1、φH2、φH3的任意一方鄰接，因而在把φV1和φV3設(shè)定為VL(例如，-5[V])的狀態(tài)下，只要把φV2設(shè)定為VM(例如，0[V])，就能在把相加后的電荷保持在該垂直傳送電極φV2下的狀態(tài)下，進(jìn)行水平傳送CCD 33的傳送(垂直傳送電極φV2下的電荷不與由水平傳送CCD 33所傳送的電荷進(jìn)行混合)。同樣，由于水平傳送電極φH2不與構(gòu)成垂直傳送CCD 34的電極φV0、φV1、φV2、φV3的任意一方鄰接，因而在把φH1和φH3設(shè)定為VL的狀態(tài)下，只要把φH2設(shè)定為VM，就能在把相加后的電荷保持在該水平傳送電極φH2下的狀態(tài)下，進(jìn)行垂直傳送CCD 34的傳送(水平傳送電極φH2下的電荷不與由垂直傳送CCD 34所傳送的電荷進(jìn)行混合)。為了實(shí)現(xiàn)避免這種電荷混合的功能，攝像元件1采用針對(duì)1個(gè)像素配置4個(gè)電極供垂直方向傳送用、并配置4個(gè)電極供水平傳送用的結(jié)構(gòu)。
并且，配置在垂直傳送CCD 34和水平傳送CCD 33交叉的位置上的傳送電極兼用垂直傳送電極φV0和水平傳送電極φH0。因此，雖然是同一電極，但是根據(jù)用途等，適當(dāng)稱為垂直傳送電極φV0、水平傳送電極φH0、或者傳送電極φV0、φH0等。該傳送電極φV0、φH0不僅用于將電荷向垂直方向或水平方向傳送，而且也發(fā)揮上述加法部的功能，該加法部用于將保持在電極φH2和電極φV2的任意一方的電荷保持部內(nèi)的電荷、和從光電二極管32新讀出到電極φH2和電極φV2的任意另一方的電荷進(jìn)行相加。
另外，把包含垂直傳送電極φV0、φV1、φV2、φV3的垂直傳送CCD34稱為垂直傳送寄存器，把包含水平傳送電極φH0、φH1、φH2、φH3的水平傳送CCD 33稱為水平傳送寄存器。這些垂直傳送寄存器和水平傳送寄存器如上所述，全都具有保持(存儲(chǔ))和傳送電荷的功能。
并且，在本實(shí)施方式中，由于將由多次攝影產(chǎn)生的像素電荷進(jìn)行相加，因而具有像素電荷超過傳送寄存器的蓄積容量而溢出的可能性。以下，參照?qǐng)D7和圖8對(duì)防止這一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖7是用于對(duì)攝像元件是縱型溢出結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的剖面圖，圖8是示出根據(jù)時(shí)分曝光次數(shù)使反向偏置電壓變化，對(duì)發(fā)生溢出的蓄積電荷量進(jìn)行控制的狀態(tài)的圖。
當(dāng)強(qiáng)光入射到光電二極管時(shí)，有時(shí)從光電二極管溢出的電荷流入鄰近的光電二極管。為了防止該散焦(blooming)現(xiàn)象，以往實(shí)施了各種辦法。在本實(shí)施方式中，由于在攝像元件1的內(nèi)部將電荷進(jìn)行相加，因而即使把例如m(m是大于等于1的整數(shù))次的時(shí)分?jǐn)z影中的各自曝光量設(shè)定為普通攝影中的曝光量的1/m，也有可能使將各時(shí)分圖像相加后的圖像電荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過垂直傳送CCD的傳送容量。因此，有必要使相加后的圖像電荷不超過垂直傳送CCD的傳送能力。
因此，在本實(shí)施方式中，采用了縱型溢出結(jié)構(gòu)的CCD固體攝像元件。該固體攝像元件如圖7所示，在n型基板(例如，n型硅基板)的表面所作成的p型擴(kuò)散區(qū)域(p阱p-well)中構(gòu)成光電二極管(PD)，借助p阱和n型基板之間的反向偏置電壓VSUB，使p阱完全空乏化。
如圖8所示，用于從光電二極管(PD)讀出到垂直傳送CCD或水平傳送CCD中的柵極與垂直傳送電極φV2(或水平傳送電極φH2)是公共的。并且，當(dāng)對(duì)傳送電極施加了低電壓(VL)或中電壓(VM)時(shí)，讀出柵極的電位φVRG比光電二極管的電位φVPD低出規(guī)定電位。相比之下，當(dāng)對(duì)傳送電極施加了高電壓(VH)脈沖時(shí)，讀出柵極的電位φVRG比光電二極管的電位φVPD高。光電二極管內(nèi)的信號(hào)電荷被讀出到垂直傳送CCD或水平傳送CCD中。
此時(shí)，垂直傳送CCD或水平傳送CCD由于可進(jìn)行傳送的最大電荷量即處理電荷量有限，因而在強(qiáng)光入射時(shí)需要進(jìn)行排出過剩電荷的動(dòng)作。該過剩的信號(hào)電荷在溢出到傳送CCD側(cè)或另一光電二極管側(cè)之前，通過縱方向(基板厚度方向)的n+pn路徑被吸收到基板中。即，進(jìn)行溢出的p阱的電位φVOFG被設(shè)定成，當(dāng)兼作讀出柵極的傳送電極的電壓是VM(0[V])或VL(-5[V])時(shí)，比讀出柵極電壓φVRG高。這樣，對(duì)在蓄積時(shí)過剩電荷漏到垂直傳送CCD或水平傳送CCD的散焦現(xiàn)象進(jìn)行抑制。
而且，在本實(shí)施方式中，通過將上述p阱和n型基板之間的反向偏置電壓VSUB根據(jù)時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)m(在后述的圖14的步驟S214進(jìn)行選擇)設(shè)定成比在普通攝影時(shí)高的電壓(圖8所示的反向偏置電壓VSUB’)(即，VSUB’依賴于m)，把進(jìn)行溢出的p阱的電位設(shè)定為φVOFG’(＞φVOFG)，把超過在普通攝影時(shí)蓄積在光電二極管內(nèi)的最大電荷量的1/m的過剩電荷排出到基板側(cè)。這樣一來，即使將由m次時(shí)分?jǐn)z影產(chǎn)生的圖像進(jìn)行相加，也能把相加后的總電荷量抑制在垂直傳送CCD或水平傳送CCD的處理電荷量以內(nèi)。
圖9是示出根據(jù)時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)m設(shè)定根據(jù)基板電壓VSUB而變化的光電二極管32的蓄積電荷量的最大值Q(max)的狀態(tài)的幾個(gè)例子的線圖。在該圖9中，橫軸采用基板電壓VSUB，縱軸采用光電二極管32的蓄積電荷量的最大值Q(max)。
在本實(shí)施方式中，作為時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)m，可設(shè)定m＝1～10的10種值(圖9示出m＝1、2、4、8的例子。此時(shí)，VSUB具有圖示的V1、V2、V4、V8的各值。)，可選擇作為該時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)的m被預(yù)先存儲(chǔ)在例如EEPROM 24內(nèi)。光電二極管32的蓄積電荷量的最大值Q(max)把m＝1時(shí)設(shè)定為1，當(dāng)m取2～10的值時(shí)，相對(duì)于各m為1/m(另外，當(dāng)m設(shè)定成可取大于等于11的值時(shí)，也能照原樣應(yīng)用Q(max)為1/m的規(guī)則。)。并且，m＝1與普通攝影(不基于時(shí)分?jǐn)z影的攝影)時(shí)的光電二極管32的蓄積電荷量的最大值對(duì)應(yīng)。
另外，把m的最大值設(shè)定為10，這是因?yàn)?，?dāng)設(shè)定為太大的值時(shí)，很難把圖像數(shù)據(jù)的S/N保持為高值。
并且，本實(shí)施方式的技術(shù)是在抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit(這里，抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit，如在后面詳細(xì)說明的那樣，是達(dá)到可實(shí)質(zhì)上忽略發(fā)生抖動(dòng)的程度以下的曝光時(shí)間。)中進(jìn)行m次時(shí)分?jǐn)z影并將圖像進(jìn)行相加的技術(shù)。因此，當(dāng)把可抑制抖動(dòng)的最長曝光時(shí)間設(shè)定為TExp0時(shí)，在本實(shí)施方式中，TExp0為m(max)·TLimit。這里，m(max)是m的最大值，在本實(shí)施方式中，如上所述，為m(max)＝10。具體地說，在換算成35mm膠卷照相機(jī)的攝影鏡頭的焦距是300mm的情況下，抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit為約1/300秒的快門速度，可進(jìn)行抖動(dòng)校正的最長曝光時(shí)間TExp0約為1/30秒。
這樣，m值越大，就越能對(duì)更長時(shí)間曝光進(jìn)行抖動(dòng)校正，然而如上所述，當(dāng)m值太大時(shí)，具有圖像數(shù)據(jù)的S/N降低的可能性。因此，期望的是，通過考慮控制的穩(wěn)定性、和由時(shí)分?jǐn)z影產(chǎn)生的圖像的S/N等的平衡來決定m值。根據(jù)這種理由，在本實(shí)施方式中把m的最大值設(shè)定為10，然而沒有必要受限于此。
圖10是示出攝像時(shí)的固體攝像元件1的基本動(dòng)作的時(shí)序圖。
在該圖10中，VSUB是用于把蓄積在光電二極管32內(nèi)的電荷強(qiáng)制排出到半導(dǎo)體基板(substrate)的基板施加高電壓脈沖。并且，φV0～φV3是4相垂直傳送脈沖，φH0～φH3是4相水平傳送脈沖。
當(dāng)開始攝影動(dòng)作時(shí)，在從成為規(guī)定定時(shí)的時(shí)刻t01到曝光(電荷蓄積)開始時(shí)刻t02之間，對(duì)VSUB施加高電壓脈沖，與此同時(shí)，對(duì)φV0～φV3施加高頻垂直傳送脈沖，對(duì)φH0～φH3施加高頻水平傳送脈沖。這樣，蓄積在光電二極管32內(nèi)的電荷、殘留在水平傳送CCD 33內(nèi)的電荷、以及殘留在垂直傳送CCD 34內(nèi)的電荷被全部排出。
之后，當(dāng)接收到曝光動(dòng)作開始的信號(hào)時(shí)，在時(shí)刻t02的定時(shí)中停止對(duì)VSUB施加高電壓脈沖，從而將與所接收的光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電荷蓄積在光電二極管32內(nèi)。在從時(shí)刻t02到時(shí)刻t03的曝光時(shí)間TExp中持續(xù)進(jìn)行向該光電二極管32內(nèi)的電荷蓄積。然后，將該曝光時(shí)間TExp按不發(fā)生抖動(dòng)的時(shí)間間隔進(jìn)行時(shí)分，將各時(shí)分圖像根據(jù)抖動(dòng)重復(fù)進(jìn)行傳送和相加，從而得到進(jìn)行了抖動(dòng)校正的曝光時(shí)間TExp的1張圖像數(shù)據(jù)。關(guān)于該曝光時(shí)間TExp中的攝像元件1的動(dòng)作，在后面進(jìn)行更詳細(xì)地說明。
當(dāng)在時(shí)刻t03曝光結(jié)束時(shí)，蓄積在垂直傳送CCD 34內(nèi)的進(jìn)行了抖動(dòng)校正的圖像通過上述垂直傳送CCD 34、和作為用于從攝像區(qū)域輸出到外部的讀出部和傳送部的水平傳送CCD 42(參照?qǐng)D12)，以普通的讀出速度從攝像元件1中被讀出。
圖11是示出當(dāng)從光電二極管中讀出像素電荷并在固體攝像元件內(nèi)進(jìn)行傳送和相加時(shí)對(duì)各電極施加的信號(hào)的狀態(tài)的時(shí)序圖。另外，這里，示出了當(dāng)使用圖6所示的結(jié)構(gòu)的攝像元件1進(jìn)行參照?qǐng)D2～圖5所說明的動(dòng)作時(shí)的例子。并且，由于電極φV0和電極φH0是公共的，因而在該圖11中進(jìn)行總結(jié)記載。
現(xiàn)在，假定在時(shí)刻t1之前，在垂直傳送CCD 34的電荷保持部(電極φV2下)存儲(chǔ)有已相加的電荷，而且假定在時(shí)刻t1最新的時(shí)分曝光結(jié)束。然而，當(dāng)時(shí)刻t1是多個(gè)時(shí)分曝光內(nèi)的最初的時(shí)分曝光結(jié)束的時(shí)刻時(shí)，如上所述，只要在垂直傳送CCD 34中進(jìn)行了相加和存儲(chǔ)的電荷是0，就能進(jìn)行一般化。
如果在時(shí)刻t1經(jīng)過了規(guī)定的曝光時(shí)間，則對(duì)電極φH2施加讀出用的高電壓(轉(zhuǎn)移脈沖)VH(15[V])。此時(shí)，保持相加電荷的電極φV2是中電壓VM(0[V])，除此之外的電極φV0、φV1、φV3、φH1、φH3全都被設(shè)定為低電壓VL(-5[V])。這樣，蓄積在光電二極管32內(nèi)的電荷移動(dòng)到水平傳送CCD 33的電極φH2下。在進(jìn)行了移動(dòng)之后，對(duì)電極φH2的施加電壓成為中電壓VM(0[V])，所讀出的電荷被保持(蓄積)在該電極φH2下(參照?qǐng)D3)。
對(duì)電極φH2施加的電壓從高電壓VH(15[V])變化到中電壓VM(0[V])，與此同時(shí)，在光電二極管32中開始下次攝影用的電荷蓄積。即，開始下次時(shí)分?jǐn)z影。
之后，在經(jīng)過了時(shí)刻t2的定時(shí)中，對(duì)電極φH3施加中電壓VM。這樣，保持在電極φH2下的電荷的一部分被傳送到電極φH3下，并被保持在電極φH2和電極φH3的雙方電極下的電位阱(以下簡稱為“電極下”)。
然后，在經(jīng)過了時(shí)刻t3的定時(shí)中，電極φH2被設(shè)定為低電壓VL。這樣，保持在電極φH2和電極φH3的雙方電極下的電荷全部被傳送到電極φH3下，并被保持在該電極φH3下。
在電極φH2剛被設(shè)定為低電壓VL后，電極φH0(電極φV0)被設(shè)定為中電壓VM。這樣，保持在電極φH3下的電荷的一部分被傳送到電極φH0下，并被保持在電極φH3和電極φH0的雙方電極下。
之后，在經(jīng)過了時(shí)刻t4的定時(shí)中，電極φH3被設(shè)定為低電壓VL。這樣，保持在電極φH3和電極φH0的雙方電極下的電荷全部被傳送到電極φH0下，并被保持在該電極φH0下。
在電極φH3剛被設(shè)定為低電壓VL后，電極φH1被設(shè)定為中電壓VM。這樣，保持在電極φH0下的電荷的一部分被傳送到鄰接的像素電極φH1下，并被保持在電極φH0和電極φH1的雙方電極下。
在經(jīng)過了時(shí)刻t5的定時(shí)中，電極φH0被設(shè)定為低電壓VL。這樣，保持在電極φH0和電極φH1的雙方電極下的電荷全部被傳送到電極φH1下，并被保持在該電極φH1下。
在電極φH0剛被設(shè)定為低電壓VL后，電極φH2被設(shè)定為中電壓VM。這樣，保持在電極φH1下的電荷的一部分被傳送到電極φH2下，并被保持在電極φH1和電極φH2的雙方電極下。
之后，在經(jīng)過了時(shí)刻t6的定時(shí)中，電極φH1被設(shè)定為低電壓VL。這樣，保持在電極φH1和電極φH2的雙方電極下的電荷全部被傳送到電極φH2下，并被保持在該電極φH2下。
這樣，保持在水平傳送CCD 33的某像素電極φH2下的電荷按照電極φH2下→電極φH3下→電極φH0下→電極φH1下→電極φH2下那樣被傳送到右邊鄰接的像素電極φH2下。
該鄰接的像素電極φH2下的電荷在經(jīng)過時(shí)刻t11的定時(shí)之前持續(xù)保持(存儲(chǔ))在該電極φH2下(參照?qǐng)D3)。
另外，這里，對(duì)利用水平傳送CCD 33將電荷向右方向傳送1個(gè)像素時(shí)(參照?qǐng)D3)的動(dòng)作作了說明，然而更一般地，當(dāng)進(jìn)行n(n是大于等于1的整數(shù))個(gè)像素的傳送時(shí)，只要重復(fù)提供n次上述φH0～φH3的信號(hào)即可。并且，也能利用水平傳送CCD 33將電荷向左方向傳送。此時(shí)，只要把對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行了時(shí)間反轉(zhuǎn)的信號(hào)提供給各電極φH0～φH3即可。并且，當(dāng)向左方向進(jìn)行n個(gè)像素的傳送時(shí)，將該進(jìn)行了時(shí)間反轉(zhuǎn)的信號(hào)重復(fù)n次來提供給各電極φH0～φH3。
接下來，在經(jīng)過了時(shí)刻t7的定時(shí)中，電極φV1被設(shè)定為中電壓VM。這樣，保持在電極φV2下的相加電荷的一部分被傳送到電極φV1下，并被保持在電極φV2和電極φV1的雙方電極下。
之后，在經(jīng)過了時(shí)刻t8的定時(shí)中，電極φV2被設(shè)定為低電壓VL。這樣，保持在電極φV2和電極φV1的雙方電極下的電荷全部被傳送到電極φV1下，并被保持在該電極φV1下。
在電極φV2剛被設(shè)定為低電壓VL后，電極φV0(電極φH0)被設(shè)定為中電壓VM。這樣，保持在電極φV1下的電荷的一部分被傳送到電極φV0下，并被保持在電極φV1和電極φV0的雙方電極下。
之后，在經(jīng)過了時(shí)刻t9的定時(shí)中，電極φV1被設(shè)定為低電壓VL。這樣，保持在電極φV1和電極φV0的雙方電極下的電荷全部被傳送到電極φV0下，并被保持在該電極φV0下。
在電極φV1剛被設(shè)定為低電壓VL后，電極φV3被設(shè)定為中電壓VM。這樣，保持在電極φV0下的電荷的一部分被傳送到電極φV3下，并被保持在電極φV0和電極φV3的雙方電極下。
在經(jīng)過了時(shí)刻t10的定時(shí)中，電極φV0被設(shè)定為低電壓VL。這樣，保持在電極φV0和電極φV3的雙方電極下的電荷全部被傳送到電極φV3下，并被保持在該電極φV3下。
在電極φV0剛被設(shè)定為低電壓VL后，電極φV2被設(shè)定為中電壓VM。這樣，保持在電極φV3下的電荷的一部分被傳送到電極φV2下，并被保持在電極φV3和電極φV2的雙方電極下。
之后，在經(jīng)過了時(shí)刻t11的定時(shí)中，電極φV3被設(shè)定為低電壓VL。這樣，保持在電極φV3和電極φV2的雙方電極下的電荷全部被傳送到電極φV2下，并被保持在該電極φV2下。
這樣，保持在垂直傳送CCD 34的某像素電極φV2下的電荷按照電極φV2下→電極φV1下→電極φV0下→電極φV3下→電極φV2下那樣被傳送到上邊鄰接的像素電極φV2下。
另外，這里，對(duì)利用垂直傳送CCD 34將電荷向上方向傳送1像素時(shí)(參照?qǐng)D3)的動(dòng)作作了說明，然而更一般地，當(dāng)進(jìn)行n(n是大于等于1的整數(shù))個(gè)像素的傳送時(shí)，只要重復(fù)提供n次上述φV0～φV3的信號(hào)即可。并且，也能利用垂直傳送CCD 34將電荷向下方向傳送。此時(shí)，只要把對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行了時(shí)間反轉(zhuǎn)的信號(hào)提供給各電極φV0～φV3即可。并且，當(dāng)向下方向進(jìn)行n個(gè)像素的傳送時(shí)，將該進(jìn)行了時(shí)間反轉(zhuǎn)的信號(hào)重復(fù)n次來提供給各電極φV0～φV3。
在經(jīng)過了時(shí)刻t11的定時(shí)中，在電極φV3剛被設(shè)定為低電壓VL后，電極φV1被設(shè)定為中電壓VM。這樣，保持在電極φV2下的電荷的一部分被傳送到電極φV1下，并被保持在電極φV2和電極φV1的雙方電極下。
與此同時(shí)，電極φH3被設(shè)定為中電壓VM。這樣，保持在電極φH2下的電荷的一部分被傳送到電極φH3下，并被保持在電極φH2和電極φH3的雙方電極下。
在經(jīng)過了時(shí)刻t12的定時(shí)中，電極φV2被設(shè)定為低電壓VL。這樣，保持在電極φV2和電極φV1的雙方電極下的電荷全部被傳送到電極φV1下，并被保持在該電極φV1下。
與此同時(shí)，電極φH2被設(shè)定為低電壓VL。這樣，保持在電極φH2和電極φH3的雙方電極下的電荷全部被傳送到電極φH3下，并被保持在該電極φH3下。
在電極φV2剛被設(shè)定為低電壓VL，而且電極φH2剛被設(shè)定為低電壓VL后，電極φV0、φH0被設(shè)定為中電壓VM。這樣，保持在電極φV1下的電荷的一部分被傳送到電極φV0、φH0下和電極φH3下，并且保持在電極φH3下的電荷的一部分被傳送到電極φV0、φH0下和電極φV1下。因此，在該時(shí)刻，發(fā)生電荷混合(相加)(參照?qǐng)D4)。
之后，在經(jīng)過了時(shí)刻t13的定時(shí)中，電極φH3被設(shè)定為低電壓VL。這樣，保持在電極φH3、電極φV0、φH0以及電極φV1的各電極下的電荷僅被保持在電極φV0、φH0以及電極φV1的兩電極下。
接下來，在經(jīng)過了時(shí)刻t14的定時(shí)中，電極φV0、φH0被設(shè)定為低電壓VL。這樣，保持在電極φV0、φH0和電極φV1的雙方電極下的電荷全部被傳送到電極φV1下，并被保持在該電極φV1下。
在電極φV0、φH0剛被設(shè)定為低電壓VL后，電極φV2被設(shè)定為中電壓VM。這樣，保持在電極φV1下的電荷的一部分被傳送到電極φV2下，并被保持在電極φV1和電極φV2的雙方電極下。
在經(jīng)過了時(shí)刻t15的定時(shí)中，電極φV1被設(shè)定為低電壓。這樣，保持在電極φV1和電極φV2的雙方電極下的電荷全部被傳送到電極φV2下，并被保持在該電極φV2下(參照?qǐng)D5)。該狀態(tài)在時(shí)刻t16也持續(xù)，并且知道，相加電荷被保持在電極φV2下。
通過把這樣在經(jīng)過了上述時(shí)刻t12的定時(shí)中所相加的電荷傳送到同一像素內(nèi)的電極φV2下進(jìn)行存儲(chǔ)，可按照同樣順序進(jìn)行該存儲(chǔ)圖像與由下次時(shí)分曝光產(chǎn)生的圖像的相加。這樣，在對(duì)由多次攝影產(chǎn)生的圖像的抖動(dòng)進(jìn)行校正的同時(shí)進(jìn)行相加，得到最終沒有抖動(dòng)(“沒有抖動(dòng)”意味著是在可實(shí)質(zhì)忽略抖動(dòng)的程度以下。)的曝光時(shí)間TExp的圖像。
如上所述，存儲(chǔ)在水平傳送CCD 33內(nèi)的圖像通過傳送水平方向的抖動(dòng)量，使水平方向的相對(duì)抖動(dòng)得到校正。并且，存儲(chǔ)在垂直傳送CCD 34內(nèi)的圖像通過傳送垂直方向的抖動(dòng)量，使垂直方向的相對(duì)抖動(dòng)得到校正。因此，電荷從鄰接的電位阱被多次傳送到水平傳送CCD 33和垂直傳送CCD 34的各自電極下的電位阱。因此，傳送到水平傳送CCD 33的兩端和垂直傳送CCD 34的兩端的電荷失去目的地而被蓄積在這里。所蓄積的電荷很快超過可蓄積在電位阱中的水平，流入鄰接的電位阱，從而招致圖像劣化。作為解決該課題的一種方法，考慮的是，把水平傳送CCD 33的兩端和垂直傳送CCD 34的兩端的電極下的電位阱的容量設(shè)定為不使電荷飽和的大容量。然而，由于累積電荷量根據(jù)被攝體的亮度和抖動(dòng)量而不同，因而為了在所有情況下都不使電荷飽和，需要相當(dāng)大的容量的電位阱。
因此，在本實(shí)施方式中，如圖32所示，與水平傳送CCD 33的端部和垂直傳送CCD 34的端部的傳送電極71鄰接設(shè)置n+擴(kuò)散區(qū)域的漏極72，把傳送到傳送電極71下的電位阱的電荷通過漏極72排出。這里，圖32是示出把傳送到水平傳送CCD 33的端部和垂直傳送CCD 34的端部的電荷排出到漏極72的結(jié)構(gòu)的圖。
另外，關(guān)于垂直傳送CCD 34的兩端的傳送電極內(nèi)的面對(duì)水平傳送CCD 42(參照?qǐng)D12)的一側(cè)，不能設(shè)置同樣的排出機(jī)構(gòu)。因此，關(guān)于該面對(duì)水平傳送CCD 42的一側(cè)，在進(jìn)行抖動(dòng)校正期間，通過驅(qū)動(dòng)水平傳送CCD 42，把從垂直傳送CCD 34傳送來的電荷排出到水平傳送CCD 42的輸出部。
圖12是示意性地示出固體攝像元件整體的結(jié)構(gòu)的圖。另外，實(shí)用的固體攝像元件1具有例如幾十萬～幾百萬像素以上的像素?cái)?shù)，然而由于不可能對(duì)全部進(jìn)行圖示，因而在該圖12中，進(jìn)行與其相比像素?cái)?shù)減少的模式化。
攝像區(qū)域41是包含圖2～圖5或者圖6所示的光電二極管32、水平傳送CCD 33以及垂直傳送CCD 34的攝像部和光電轉(zhuǎn)換部。
在上述攝像區(qū)域41的上述垂直傳送CCD 34盡頭的水平方向位置處配設(shè)有水平傳送CCD 42。該水平傳送CCD 42與普通的CCD攝像元件(即，例如，不具有上述的水平傳送CCD 33的CCD攝像元件)一樣，用于在圖10的時(shí)刻t03至?xí)r刻t04之間，把在攝像區(qū)域41的垂直傳送CCD 34中所相加的圖像讀出到外部。另外，對(duì)該水平傳送CCD 42施加與上述水平傳送CCD 33不同的水平傳送脈沖φH4、φH5，進(jìn)行像素電荷的傳送。
在上述水平傳送CCD 42的輸出側(cè)配設(shè)有用于對(duì)從該水平傳送CCD42所傳送的模擬信號(hào)進(jìn)行放大的放大器43。這樣，從攝像元件1輸出由放大器43所放大的信號(hào)。
然后，圖13是示出當(dāng)由數(shù)字照相機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行攝像和記錄時(shí)的處理的流程圖。
當(dāng)接通了數(shù)字照相機(jī)的電源(例如，交換了電池等)，或者操作了未作圖示的動(dòng)作開始開關(guān)(例如，電源開關(guān))時(shí)，該數(shù)字照相機(jī)的動(dòng)作開始。
當(dāng)開始處理時(shí)，在進(jìn)行了規(guī)定的初始值設(shè)定等之后，首先，判定第1釋放開關(guān)18a通過攝影者的釋放操作是否處于關(guān)閉的狀態(tài)(步驟S101)。
這里，在第1釋放開關(guān)18a未關(guān)閉的情況下，分支到J101，同樣重復(fù)進(jìn)行第1釋放開關(guān)18a的檢測。然而，實(shí)際上，在J101和步驟S101之間執(zhí)行進(jìn)行顯示、或者檢測其他未作圖示的鍵輸入狀態(tài)的動(dòng)作等，然而這種一般動(dòng)作在以下也適當(dāng)省略說明。
在步驟S101檢測出第1釋放開關(guān)18a關(guān)閉的情況下，然后，運(yùn)算抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit(步驟S102)。該抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit是假定從曝光開始起的抖動(dòng)量達(dá)到容許界限抖動(dòng)量的時(shí)間。
這里，對(duì)抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit進(jìn)行說明。作為35毫米膠卷照相機(jī)中的縱24mm×橫36mm(對(duì)角43.28mm)的所謂的萊卡版幀(別稱雙幀)照相機(jī)相關(guān)的長年經(jīng)驗(yàn)定律，公知的是，當(dāng)把毫米單位的攝影鏡頭的焦距設(shè)定為f時(shí)，抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit為TLimit1/f(秒)。在本實(shí)施方式中，考慮到在數(shù)字照相機(jī)的攝像元件的有效攝像區(qū)域內(nèi)所設(shè)定的攝影畫框的大小，應(yīng)用該經(jīng)驗(yàn)定律。在以下說明中，適當(dāng)省略針對(duì)單位mm的記載，僅表記數(shù)值。
由于數(shù)字照相機(jī)中的被攝體攝像范圍(攝影視場角)與攝影鏡頭的焦距成反比且與幀的大小成正比，因而對(duì)幀的相對(duì)像倍率與焦距成正比且與幀的大小成反比。因此，(對(duì)幀的相對(duì)的)像抖動(dòng)也與幀的大小成反比。因此，只要對(duì)上述經(jīng)驗(yàn)定律乘以與幀的大小比率對(duì)應(yīng)的換算系數(shù)，并應(yīng)用該結(jié)果即可。在該情況下，有必要考慮長寬比的不同，然而在根據(jù)本實(shí)施方式的數(shù)字照相機(jī)中，使用對(duì)角線換算。
當(dāng)把攝影畫框的對(duì)角長設(shè)定為d[mm]時(shí)，TLimit由以下數(shù)學(xué)式1表示。
TLimit≅1(43.28×fd)]]>另外，該數(shù)學(xué)式1的分母(43.28×f/d)是把數(shù)字照相機(jī)的攝影鏡頭的焦距f換算成同一視場角的萊卡版幀的膠卷照相機(jī)的攝影鏡頭的焦距后的值。
從該數(shù)學(xué)式1可以明白，該抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit在數(shù)字照相機(jī)的攝影鏡頭15是單焦距的攝影鏡頭的情況下，只要僅應(yīng)用與該焦距對(duì)應(yīng)的1個(gè)值即可，而在攝影鏡頭15是變焦鏡頭的情況下，有必要應(yīng)用與焦距對(duì)應(yīng)的不同值。
另外，抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit不一定需要使用由數(shù)學(xué)式1給出的值，總之，只要使用實(shí)質(zhì)上不會(huì)發(fā)生抖動(dòng)的曝光時(shí)間即可。因此，抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit大體上也可以是比由數(shù)學(xué)式1給出的曝光時(shí)間短的時(shí)間。
然后，對(duì)被攝體的亮度進(jìn)行測光(步驟S103)。該測光對(duì)從攝像元件1重復(fù)輸出的圖像信號(hào)的電平進(jìn)行監(jiān)視，運(yùn)算被攝體的亮度。即，從攝像元件1所讀出的圖像信號(hào)由CDS 2處理，并由增益控制放大器3放大，之后由A/D轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，經(jīng)過信息處理部8被臨時(shí)存儲(chǔ)在DRAM 9內(nèi)。存儲(chǔ)在該DRAM 9內(nèi)的圖像信號(hào)內(nèi)的圖像整體中的例如中央部附近的規(guī)定區(qū)域的圖像信號(hào)由CPU 7讀出，求出該電平的相加平均值。然后，CPU 7根據(jù)所求出的相加平均值計(jì)算被攝體的亮度(Bv)。
接下來，CPU 7執(zhí)行用于計(jì)算為得到合適曝光所需要的快門速度值(曝光時(shí)間)TExp和光圈17的光圈值，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果通過光圈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16進(jìn)行光圈17的光圈設(shè)定的子程序(參照?qǐng)D14)(步驟S104)。
這里，圖14是示出TExp和光圈值的運(yùn)算以及光圈設(shè)定的子程序的流程圖。
該圖14所示的子程序在數(shù)字照相機(jī)不能控制的曝光值的情況下進(jìn)行警告顯示，即使攝影模式被設(shè)定成快門優(yōu)先攝影模式、光圈優(yōu)先攝影模式、程序攝影模式的任意一方，也進(jìn)行手抖防止。而且，該子程序在假定曝光時(shí)間比具有發(fā)生手抖的可能性的曝光時(shí)間(的閾值)長時(shí)，預(yù)先進(jìn)行警告顯示，自動(dòng)設(shè)定成使手抖防止優(yōu)先的攝影模式，進(jìn)行攝影。
當(dāng)轉(zhuǎn)移到該子程序時(shí)，首先，判定是否是(Bv+Sv)＞Ev(max)(步驟S201)。這里，Bv(Brightness Value亮度值)是由基于APEX(APEX(Additive System ofPhotographic Exposure攝影曝光計(jì)算的加法系統(tǒng)))方式的指數(shù)表示的(以下稱為“作為APEX值的”)被攝體的亮度，Sv(Sensitive Value感光值)是作為APEX值的ISO感光度，Ev(ExposureValue曝光值)是作為APEX值的曝光值，Ev(max)是數(shù)字照相機(jī)可控制的作為APEX值的曝光值的最大值。并且，當(dāng)把作為APEX值的曝光時(shí)間設(shè)定為Tv(Time Value時(shí)間值)，并把作為APEX值的光圈值(F值)設(shè)定為Av(Aperture Value光圈值)時(shí)，下式成立。
Ev＝Tv+Av＝Bv+Sv因此，只要知道由測光所得到的被攝體的亮度(Bv)和由攝影條件設(shè)定部26所設(shè)定的ISO感光度(Sv)，就能決定曝光值(Ev)，可運(yùn)算Tv和Av。圖17是示出曝光相關(guān)的各要素的基準(zhǔn)值和該指數(shù)的基準(zhǔn)值的圖表。
在該步驟S201中判定為是(Bv+Sv)＞Ev(max)的情況下，進(jìn)行曝光過量警告(步驟S202)。該曝光過量警告是通過例如在液晶顯示部12上進(jìn)行警告顯示，或者連同警告顯示一起經(jīng)由未作圖示的揚(yáng)聲器等發(fā)出警告音等來進(jìn)行。在進(jìn)行了該警告之后，轉(zhuǎn)移到J201。
并且，在步驟S201中判定為不是Bv+Sv＞Ev(max)的情況下，然后，判定是否是Bv+Sv＜Ev(min)(步驟S203)。這里，Ev(min)是數(shù)字照相機(jī)可控制的作為APEX值的曝光值的最小值。
在該步驟S203中判定為是Bv+Sv＜Ev(min)的情況下，進(jìn)行曝光不足警告(步驟S204)。該曝光不足警告也與上述曝光過量警告一樣，通過在液晶顯示部12上進(jìn)行警告顯示，或者連同警告顯示一起經(jīng)由未作圖示的揚(yáng)聲器等發(fā)出警告音等來進(jìn)行。在進(jìn)行了該警告之后，轉(zhuǎn)移到J201。
并且，在步驟S203中判定為不是Bv+Sv＜Ev(min)的情況下，或者在從上述步驟S202或步驟S204轉(zhuǎn)移到J201的情況下，判定是否設(shè)定成快門優(yōu)先攝影模式(步驟S205)。
這里，在該數(shù)字照相機(jī)被設(shè)定成快門優(yōu)先攝影模式的情況下，根據(jù)Av＝Bv+Sv-Tv運(yùn)算光圈值(Av)(步驟S206)。
另一方面，在步驟S205中判定為不是快門優(yōu)先攝影模式的情況下，判定該數(shù)字照相機(jī)是否被設(shè)定成光圈優(yōu)先攝影模式(步驟S207)。
這里，在被設(shè)定成光圈優(yōu)先攝影模式的情況下，運(yùn)算曝光時(shí)間TExp(步驟S208)。另外，該曝光時(shí)間TExp與Tv對(duì)應(yīng)，根據(jù)Tv＝Bv+Sv-Av求出曝光時(shí)間的APEX值Tv，通過把APEX值換算成實(shí)際的曝光時(shí)間TExp來求出該曝光時(shí)間。在該處理結(jié)束之后，轉(zhuǎn)移到J202。
并且，在步驟S207判定為不是光圈優(yōu)先攝影模式的情況下，也就是程序攝影模式，參照?qǐng)D18所示的程序線圖求出曝光時(shí)間TExp(步驟S209)，并且參照該程序線圖求出光圈值(Av)(步驟S210)。
這里，圖18是示出與攝影鏡頭15的焦距對(duì)應(yīng)的幾個(gè)例子的程序線圖。
該程序線圖如圖18所示，被設(shè)計(jì)成，在是同一曝光值Ev的情況下，攝影鏡頭15的焦距越長，曝光時(shí)間TExp就越短，光圈值就越小(光圈開口就越大)。這是因?yàn)?，由于攝影鏡頭15的焦距越長，攝像元件1的攝像面上的手抖影響就越大，因而通過縮短曝光時(shí)間TExp，抑制該手抖發(fā)生。另外，在該圖18中，列舉了與最大光圈開口對(duì)應(yīng)的光圈值(F值)是1.4、與最小光圈開口對(duì)應(yīng)的光圈值(F值)是16、最快的快門速度是1/4000秒的數(shù)字照相機(jī)為例。然而，對(duì)于鏡頭的焦距f，列舉了換算成35mm膠卷照相機(jī)的數(shù)值例。
這樣，在該步驟S210的處理結(jié)束之后，轉(zhuǎn)移到J202。
在步驟S206、S208、S210的任意一方的處理結(jié)束之后，接下來，判定是否是TExp＞m(max)·TLimit(步驟S211)。這里，m如上所述表示時(shí)分曝光次數(shù)，m可僅取1～10(m是整數(shù)值)中的任意一個(gè)。該m被預(yù)先存儲(chǔ)在內(nèi)置于CPU 7中的存儲(chǔ)器(ROM(例如，上述EEPROM 24))內(nèi)。并且，m(max)如上所述是m的最大值，在本實(shí)施方式中，為m(max)＝10。
在該步驟S211中判定為是TExp＞m(max)·TLimit的情況下，進(jìn)行手抖防止優(yōu)先顯示(步驟S212)。該手抖防止優(yōu)先顯示與所設(shè)定的攝影模式是哪種攝影模式無關(guān)，變更在該攝影模式下所設(shè)定的曝光時(shí)間(Tv)和光圈值(Av)，顯示手抖防止優(yōu)先并告知給用戶。即，當(dāng)是TExp＞m(max)·TLimit時(shí)，由于將攝影者所設(shè)定的曝光時(shí)間TExp除以時(shí)分曝光的最大次數(shù)m(max)所得到的值超過了抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit，因而不能保證抖動(dòng)防止。因此，在下一步驟S213中，把曝光時(shí)間固定為可有效防止手抖的界限曝光時(shí)間m(max)·TLimit，并且為了變更光圈值(Av)，不使用在各攝影模式下的設(shè)定值(特別是，變更在快門優(yōu)先攝影模式下所設(shè)定的快門速度(曝光時(shí)間)，或者變更在光圈優(yōu)先攝影模式下所設(shè)定的光圈值)。這樣，為了消除在攝影者自身所設(shè)定的快門速度或光圈值不進(jìn)行警告就被變更的情況下的困惑，這里進(jìn)行手抖防止優(yōu)先顯示，并進(jìn)行告知。
在這樣進(jìn)行了手抖防止優(yōu)先顯示之后，執(zhí)行手抖防止優(yōu)先處理的子程序(步驟S213)。
這里，參照?qǐng)D16，對(duì)在步驟S213中的手抖防止優(yōu)先處理的子程序的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖16是示出手抖防止優(yōu)先處理的子程序的流程圖。
當(dāng)轉(zhuǎn)移到該子程序時(shí)，首先，把m(max)·TLimit存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔TExp〕內(nèi)(步驟S301)。這里，〔〕意味著存儲(chǔ)括弧內(nèi)的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。
然后，根據(jù)Av＝Bv+Sv-Tv，運(yùn)算光圈值A(chǔ)v(步驟S302)。另外，在該步驟S302的運(yùn)算中使用的Tv是在步驟S301中存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔TExp〕內(nèi)的TExp的APEX值。然后，把所運(yùn)算的光圈值A(chǔ)v存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔Av〕內(nèi)(步驟S303)。
接下來，判定是否是Av＜Av(min)(步驟S304)。這里，Av(min)是光圈值可取的最小值(與光圈打開到最大時(shí)對(duì)應(yīng))。
當(dāng)在該步驟S304中判定為是Av＜Av(min)的情況下，由于在上述步驟S302中所運(yùn)算的光圈值(Av)是實(shí)際上不可能針對(duì)光圈17設(shè)定的光圈值，因而將Av(min)重新存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔Av〕內(nèi)(步驟S305)。
然后，根據(jù)Tv+Av-Bv運(yùn)算ISO感光度Sv(步驟S306)。
該ISO感光度Sv與增益控制放大器3的放大率對(duì)應(yīng)。例如當(dāng)把ISO感光度100時(shí)的放大率設(shè)定為1時(shí)，對(duì)于ISO感光度200，放大率為2。并且，當(dāng)放大率太大時(shí)，由于噪聲顯著，因而在實(shí)用上將合適的放大率設(shè)定為上限，作為具體例，ISO感光度800(放大率8)或者ISO感光度1600(放大率16)等為上限。ISO感光度Sv的值實(shí)際上只能設(shè)定為階段性的值而不是連續(xù)性的值，因而把距可實(shí)際設(shè)定的Sv內(nèi)的在步驟S306中所求出的Sv最近的值設(shè)定為《Sv》。把這樣求出的《Sv》存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔Sv〕內(nèi)(步驟S307)。
然后，根據(jù)Tv＝Sv+Bv-Av求出與上述Sv、Bv、Av對(duì)應(yīng)的曝光時(shí)間Tv(步驟S308)。
接下來，把在步驟S308中所求出的曝光時(shí)間的APEX值Tv轉(zhuǎn)換成實(shí)際的曝光時(shí)間TExp(步驟S309)。
之后，運(yùn)算TLimit’(＝TExp/m(max))(步驟S310)。該TLimit’有時(shí)比在上述步驟S301中所求出的TLimit大，有時(shí)比其小。
并且，判定TLimit’/TLimit是否大于2(步驟S311)。在判定為該TLimit’/TLimit大于2的情況下，由于時(shí)分曝光的曝光時(shí)間比抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit長2倍或2倍以上，因而抖動(dòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過容許水平，通過液晶顯示部12顯示手抖警告。另外，當(dāng)顯示該手抖警告時(shí)，還可以進(jìn)行經(jīng)由未作圖示的揚(yáng)聲器等發(fā)出警告音等。
并且，當(dāng)在步驟S311中判定為TLimit’/TLimit小于等于2的情況下，把TLimit’存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔TLimit)內(nèi)(步驟S313)。
這樣，當(dāng)在上述步驟S304中判定為不是Av＜Av(min)時(shí)，當(dāng)步驟S312的處理結(jié)束時(shí)，或者當(dāng)步驟S313的處理結(jié)束時(shí)，從該圖16所示的子程序返回到圖14所示的處理。
回到圖14的說明，當(dāng)從圖16所示的手抖防止優(yōu)先處理的子程序返回時(shí)，轉(zhuǎn)移到J203，進(jìn)行后述的處理。
當(dāng)在上述步驟S211中判定為不是TExp＞m(max)·TLimit的情況下，選擇時(shí)分曝光次數(shù)m(步驟S214)。具體地說，運(yùn)算TExp/TLimit，選擇與其相等或比其大的最近的m(1～10的整數(shù)值)。例如，在TExp/TLimit的值是2.5的情況下，設(shè)定為m＝3，在TExp/TLimit的值是4的情況下，設(shè)定為m＝4。
然后，把TExp/m存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔TLimit〕內(nèi)(步驟S215)。這樣，根據(jù)TExp/m新運(yùn)算TLimit，根據(jù)該抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit控制時(shí)分?jǐn)z影的曝光時(shí)間，從而可使進(jìn)行了時(shí)分?jǐn)z影和相加后的圖像的曝光量合適。并且，在上述步驟S214中，TExp/TLimit不是整數(shù)值的情況下，選擇比其大的最近的m(1～10的整數(shù)值)，這是因?yàn)?，在步驟S215中新運(yùn)算的TLimit不會(huì)超過抖動(dòng)界限曝光時(shí)間。
在步驟S213中，當(dāng)從手抖防止優(yōu)先處理的子程序返回時(shí)，或者在步驟S215的處理結(jié)束的情況下，通過光圈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)光圈17，把光圈設(shè)定成具有與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔Av〕內(nèi)的光圈值對(duì)應(yīng)的光圈開口(步驟S216)。
之后，從該圖14所示的子程序返回到圖13所示的處理。
另外，在圖14所示的處理中，當(dāng)在步驟S211中判定為是TExp＞m(max)·TLimit時(shí)，修正Av(光圈值)或ISO感光度，使得TExp≤m(max)·TLimit。當(dāng)使用該方法時(shí)，關(guān)于抖動(dòng)防止，可抑制到能充分滿足的水平，另一方面，攝影者期望的攝影模式得不到忠實(shí)反映。即，盡管攝影者選擇例如快門優(yōu)先攝影模式進(jìn)行攝影，但快門速度(曝光時(shí)間)比所期望的快門速度高，有可能發(fā)生不能進(jìn)行反映拍攝意圖的攝影的情況。
對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行了改善的變形例在圖15中示出。圖15是示出TExp和光圈值的運(yùn)算以及光圈設(shè)定的子程序的另一例的流程圖。在該圖15中，對(duì)與圖14所示的處理相同的部分附上同一符號(hào)并省略說明。
當(dāng)在上述步驟S211中判定為是TExp＞m(max)·TLimit時(shí)，通過液晶顯示部12進(jìn)行抖動(dòng)警告顯示(步驟S212’)。該抖動(dòng)警告顯示是喚起有可能發(fā)生抖動(dòng)的注意的顯示。另外，當(dāng)進(jìn)行該抖動(dòng)警告顯示時(shí)，還可以進(jìn)行經(jīng)由未作圖示的揚(yáng)聲器等發(fā)出警告音等。
然后，把TExp/m(max)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit的存儲(chǔ)器〔TLimit)內(nèi)(步驟S213’)。之后，轉(zhuǎn)移到J203。
通過進(jìn)行該圖15所示的處理，可在攝影者所期望的攝影模式下進(jìn)行攝影。并且，由于可進(jìn)行抖動(dòng)警告顯示，并可以利用不發(fā)生抖動(dòng)的前提下的最大限度的高速快門速度(即，將曝光時(shí)間TExp除以m的最大值m(max)所得到的快門速度)進(jìn)行攝影，因而可期待將抖動(dòng)也抑制到能滿足的水平。
在上述圖14和圖15所示的流程圖中，在步驟S214中，從預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)的多個(gè)時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)m中選擇最佳的m，然而可以把m值僅設(shè)定為規(guī)定的大值(例如m＝10)的一種，把抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit設(shè)定為TExp/m。這樣一來，由于進(jìn)行光電二極管32的蓄積電荷量Q(max)的控制的基板電壓VSUB的值只要能進(jìn)行普通攝影時(shí)和時(shí)分?jǐn)z影時(shí)的2種設(shè)定就足夠了，因而攝像元件的特性管理變得容易，可有助于攝像元件的成品率提高，并可使結(jié)構(gòu)簡單。
以下，如參照?qǐng)D14或圖15所說明的那樣，在該實(shí)施方式中，在所算出的曝光值是數(shù)字照相機(jī)不能進(jìn)行控制的值的情況下，根據(jù)是在曝光過量側(cè)還是在曝光不足側(cè)來進(jìn)行相應(yīng)的的警告顯示。而且，如參照?qǐng)D14和圖16所說明的那樣，在上述中，在數(shù)字照相機(jī)的攝影模式被設(shè)定為快門優(yōu)先攝影模式、光圈優(yōu)先攝影模式、程序攝影模式的任意一種的情況下，進(jìn)行手抖防止，并且在所算出的曝光時(shí)間比可忽略發(fā)生手抖的可能性的上限的曝光時(shí)間長(快門速度是低速)的情況下，預(yù)先進(jìn)行警告顯示，告知在手抖防止優(yōu)先的攝影模式下進(jìn)行攝影。這樣，不會(huì)使攝影者誤解，能可靠地進(jìn)行手抖防止。
回到圖13的說明，在從上述步驟S104的子程序返回之后，接下來，判定第2釋放開關(guān)18b是否關(guān)閉(步驟S105)。這里，在第2釋放開關(guān)18b未關(guān)閉的情況下，只要第1釋放開關(guān)18a關(guān)閉，就分支到J102，在重復(fù)進(jìn)行上述步驟S102～S105的處理的同時(shí)，等待該第2釋放開關(guān)18b關(guān)閉。
這樣，當(dāng)在步驟S105中判定為第2釋放開關(guān)18b關(guān)閉的情況下，把初始值“0”存儲(chǔ)在存儲(chǔ)實(shí)際進(jìn)行了基于抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit的曝光的次數(shù)n的存儲(chǔ)器〔n〕內(nèi)(步驟S106)。另外，如上所述，〔〕意味著存儲(chǔ)括弧內(nèi)的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。因此，〔n〕意味著存儲(chǔ)括弧內(nèi)的變量n的存儲(chǔ)器。
然后，開始曝光(步驟S107)。從即將開始曝光起，如圖10所示，對(duì)攝像元件1重復(fù)施加用于把蓄積在光電二極管32內(nèi)的電荷強(qiáng)制排出到半導(dǎo)體基板(基板＝縱型溢出漏極VOFD)上的基板施加高電壓脈沖VSUB，該高電壓脈沖VSUB的施加結(jié)束，并把VSUB的值設(shè)定為與上述m對(duì)應(yīng)的值(圖8所示的VSUB’)的時(shí)刻成為該步驟S107的曝光開始時(shí)刻。
然后，判定1次時(shí)分曝光是否結(jié)束(步驟S108)。這里，在1次時(shí)分曝光結(jié)束之前，分支到J103，等待時(shí)分曝光結(jié)束。
并且，在1次時(shí)分曝光結(jié)束的情況下，判定后述的從曝光開始位置起的X方向的抖動(dòng)量的絕對(duì)值|Px-Px0|、或者從曝光開始位置起的Y方向的抖動(dòng)量的絕對(duì)值|Py-Py0|是否比預(yù)先設(shè)定的規(guī)定值α大(步驟S118)。
這里，在判定為任意一方比規(guī)定值α大的情況下，結(jié)束曝光，在對(duì)標(biāo)志FLG設(shè)定1之后(步驟S119)，轉(zhuǎn)移到后述的步驟S112的圖像讀出處理。這是因?yàn)?，由于?dāng)抖動(dòng)量大到規(guī)定值以上時(shí)，進(jìn)行了正常的抖動(dòng)校正的圖像的有效區(qū)域變窄，因而結(jié)束時(shí)分?jǐn)z影，確保規(guī)定大小的有效區(qū)域。對(duì)此在后面進(jìn)行詳細(xì)說明。
另外，在步驟S119中所設(shè)定的標(biāo)志FLG在開始攝影時(shí)，預(yù)先被設(shè)定為0，通過對(duì)FLG設(shè)定1，表示在時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)達(dá)到規(guī)定值m之前，時(shí)分?jǐn)z影結(jié)束。
并且，當(dāng)在步驟S118中判定為|Px-Px0|和|Py-Py0|的任意一方小于等于α的情況下，執(zhí)行將由時(shí)分?jǐn)z影所得到的圖像進(jìn)行合成的子程序“像素值合成”(參照?qǐng)D22)(步驟S109)。
在對(duì)該像素值合成的子程序進(jìn)行說明之前，參照?qǐng)D19～圖21，對(duì)數(shù)字照相機(jī)中的抖動(dòng)量的檢測進(jìn)行說明。首先，圖19是示出在數(shù)字照相機(jī)中設(shè)定的坐標(biāo)軸和2個(gè)角速度傳感器的配置的圖。
在該圖19中，假定把X軸、Y軸、Z軸設(shè)定成，使在某時(shí)刻的沿著攝影鏡頭15的光軸○的被攝體側(cè)作為Z軸的正方向，使垂直于Z軸的攝像面內(nèi)的數(shù)字照相機(jī)的左右方向的從被攝體側(cè)觀察數(shù)字照相機(jī)的右側(cè)作為X軸的正方向，使通過Z軸和X軸的交點(diǎn)并與Z軸和X軸正交的數(shù)字照相機(jī)的上方向作為Y軸的正方向。然后，把圍繞該X軸、Y軸、Z軸的旋轉(zhuǎn)角各自設(shè)定為θx、θy、θz。另外，在上述某時(shí)刻，攝影鏡頭15的光軸○與Z軸一致，然而在別的時(shí)刻發(fā)生了抖動(dòng)的情況下，攝影鏡頭15的光軸○一般與Z軸不一致。
在該數(shù)字照相機(jī)的照相機(jī)主體51上，如上所述，設(shè)置有角速度傳感器19和角速度傳感器20。
角速度傳感器19用于檢測圍繞X軸的旋轉(zhuǎn)角θx的每單位時(shí)間的變化量即角速度。
角速度傳感器20用于檢測圍繞Y軸的旋轉(zhuǎn)角θy的每單位時(shí)間的變化量即角速度。
該2個(gè)角速度傳感器19、20如圖19所示，設(shè)置成具有與數(shù)字照相機(jī)中的上述X軸、Y軸、Z軸相關(guān)聯(lián)的配置。
從該2個(gè)角速度傳感器19、20各自輸出的檢測信號(hào)分別由A/D轉(zhuǎn)換器21、22轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并被輸入到CPU 7中。
該CPU 7從攝影鏡頭15取得焦距f相關(guān)的信息(例如，在攝影鏡頭15是電動(dòng)變焦的情況下，通過鏡頭驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)14進(jìn)行信息取得，或者，在攝影鏡頭15是更換式的鏡頭鏡筒的情況下，通過通信接點(diǎn)等進(jìn)行信息取得)。
并且，CPU 7從距離檢測部23中取得被攝體距離信息。
這些焦距f的信息和被攝體距離信息如后所述，在X方向的抖動(dòng)量的運(yùn)算和Y方向的抖動(dòng)量的運(yùn)算中使用。
然后，參照?qǐng)D20，對(duì)抖動(dòng)量和抖動(dòng)校正量的關(guān)系進(jìn)行說明。圖20是示出在照相機(jī)主體51抖動(dòng)了旋轉(zhuǎn)角θx的情況下的攝像面上的被攝體63的圖像移動(dòng)狀態(tài)的圖。
當(dāng)數(shù)字照相機(jī)由于抖動(dòng)等而旋轉(zhuǎn)了旋轉(zhuǎn)角θx時(shí)，攝影鏡頭15旋轉(zhuǎn)移動(dòng)到符號(hào)15’表示的位置，并且攝像元件1的攝像面61也旋轉(zhuǎn)到傾斜了角度θx的C-D面的位置。
并且，當(dāng)未發(fā)生抖動(dòng)時(shí)位于符號(hào)62表示的中心位置的被攝體63的圖像在發(fā)生了旋轉(zhuǎn)角θx的抖動(dòng)后，移動(dòng)到攝像面C-D上的符號(hào)62’表示的位置。
這里，當(dāng)把攝影鏡頭15的焦距設(shè)定為f，把未發(fā)生抖動(dòng)時(shí)的從攝影鏡頭15的物體空間焦點(diǎn)到被攝體63的距離設(shè)定為L，把未發(fā)生抖動(dòng)時(shí)的從攝影鏡頭15的圖像空間焦點(diǎn)到圖像位置的距離設(shè)定為L’，以及把由抖動(dòng)產(chǎn)生的圖像位置的移動(dòng)量設(shè)定為ΔY時(shí)，通過使用圖20所示的幾何學(xué)的位置關(guān)系、和以下數(shù)學(xué)式2表示的牛頓(Newton)成像公式，即[數(shù)學(xué)式2]L·L′＝f2按以下數(shù)學(xué)式3所示，算出上述移動(dòng)量ΔY。
ΔY＝(1+β)2·θx·f這里，β表示攝影倍率，是f/L。并且，當(dāng)算出數(shù)學(xué)式3時(shí)，假定θx是微小量，進(jìn)行θx在1次階之前的近似。
該數(shù)學(xué)式3中的值f如上所述，作為鏡頭信息被輸入到CPU 7中。并且，為算出β所需要的距離L可根據(jù)來自圖1所示的距離檢測部23的信息來算出(或者，可以根據(jù)使被攝體對(duì)焦時(shí)的攝影鏡頭15的前進(jìn)量求出距離L。)。而且，數(shù)學(xué)式3中的角度θx可根據(jù)來自上述角速度傳感器19的輸出來算出。
這樣，通過進(jìn)行根據(jù)數(shù)學(xué)式3所得到的移動(dòng)量ΔY相關(guān)的實(shí)質(zhì)校正，即使數(shù)字照相機(jī)發(fā)生了抖動(dòng)，也不會(huì)對(duì)從攝像元件1所輸出的圖像信號(hào)相關(guān)的圖像產(chǎn)生抖動(dòng)影響。
另外，如上所述，由于角度θx是微小量，因而如圖20所示，即使攝像面C-D圍繞X軸相對(duì)于Y軸傾斜角度θx，由攝像面的傾斜所產(chǎn)生的對(duì)圖像的影響，除了上述移動(dòng)量ΔY以外，不會(huì)成為問題。
并且，圍繞Y軸發(fā)生了旋轉(zhuǎn)角θy的抖動(dòng)時(shí)的圖像位置的移動(dòng)量ΔX也與上述數(shù)學(xué)式3一樣，按以下數(shù)學(xué)式4所示來求出。
ΔX＝(1+β)2·θy·f通過對(duì)上述數(shù)學(xué)式3的兩邊用時(shí)間求微分，得到以下數(shù)學(xué)式5。
d(ΔY)dt=(1+β)2·f·dθxdt]]>在該數(shù)學(xué)式5中，由于右邊的d(θx)/dt是圍繞X軸的角速度自身，因而可照原樣使用角速度傳感器19的輸出。并且，數(shù)學(xué)式5的左邊的d(ΔY)/dt是在發(fā)生了d(θx)/dt的角速度的情況下的Y軸方向的圖像移動(dòng)速度Vy。
同樣，關(guān)于圍繞Y軸發(fā)生了旋轉(zhuǎn)角θy的抖動(dòng)時(shí)的X軸方向的圖像位置的移動(dòng)量ΔX，也通過對(duì)數(shù)學(xué)式4的兩邊用時(shí)間求微分，得到以下數(shù)學(xué)式6。
d(ΔX)dt=(1+β)2·f·dθydt]]>在該數(shù)學(xué)式6中，由于右邊的d(θy)/dt是圍繞Y軸的角速度自身，因而可照原樣使用角速度傳感器20的輸出。并且，數(shù)學(xué)式6的左邊的d(ΔX)/dt是在發(fā)生了d(θy)/dt的角速度的情況下的X軸方向的圖像移動(dòng)速度Vx。
現(xiàn)在，假定以規(guī)定時(shí)間ΔT(另外，該ΔT是由A/D轉(zhuǎn)換器21、22把角速度傳感器19、20的輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的抽樣間隔，期望的是與抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit相同或比其短的時(shí)間。)周期進(jìn)行了檢測的角速度傳感器19的輸出d(θx)/dt是ωx1、ωx2、ωx3、…、ωx(n-1)、ωxn，則在經(jīng)過了n×ΔT的時(shí)間后的Y軸方向的圖像位置的移動(dòng)量ΔY如以下數(shù)學(xué)式7所示來給出。
ΔY=(1+β)2·f·ΔT·Σk=1nωxk]]>同樣，假定以每規(guī)定時(shí)間ΔT(以規(guī)定時(shí)間ΔT周期)進(jìn)行了檢測的角速度傳感器20的輸出d(θy)/dt是ωy1、ωy2、ωy3、…、ωy(n-1)、ωyn，則在經(jīng)過了n×ΔT的時(shí)間后的X軸方向的圖像位置的移動(dòng)量ΔX如以下數(shù)學(xué)式8所示來給出。
ΔX=(1+β)2·f·ΔT·Σk=1nωyk]]>由攝像元件1以n×ΔT的時(shí)間間隔所曝光的2張圖像的抖動(dòng)量可使用數(shù)學(xué)式7和數(shù)學(xué)式8來計(jì)算。因此，根據(jù)使用這些數(shù)學(xué)式所算出的移動(dòng)量(抖動(dòng)量)ΔX、ΔY，進(jìn)行校正2張圖像的抖動(dòng)的像素電荷的移動(dòng)，之后進(jìn)行相加，從而可生成進(jìn)行了抖動(dòng)校正的圖像。
圖21是示出通過CPU 7算出移動(dòng)量ΔX、ΔY等的處理流程的流程圖。該處理在從第2釋放開關(guān)18b關(guān)閉時(shí)到曝光結(jié)束的期間，作為與圖13等所示的處理獨(dú)立的過程來執(zhí)行。
即，當(dāng)開始該處理時(shí)，首先，等待第2釋放開關(guān)18b關(guān)閉(即，在第2釋放開關(guān)18b關(guān)閉之前分支到J401)(步驟S401)。
然后，在檢測出第2釋放開關(guān)18b關(guān)閉的情況下，接下來，輸入攝影鏡頭15的焦距f和被攝體距離L(步驟S402)。該焦距f和被攝體距離L可以在該圖21所示的處理中進(jìn)行運(yùn)算，然而為了以更高速的周期運(yùn)算抖動(dòng)量，可以使用單獨(dú)的處理器等來運(yùn)算焦距f和被攝體距離L，CPU 7可以在步驟S402中輸入該所運(yùn)算的數(shù)據(jù)。這樣，可實(shí)現(xiàn)處理的高速化，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)的高追隨性。
然后，CPU 7通過經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器21、22各方讀入角速度傳感器19、20的輸出，輸入角速度ωx、ωy(步驟S403)。
然后，通過把所輸入的角速度ωx、ωy與在上次檢測的值之前的累積相加值相加，運(yùn)算在本次檢測的值之前的累積相加值∑ωx、∑ωy(步驟S404)。
通過把在該步驟S404中所運(yùn)算的累積相加值∑ωx、∑ωy代入上述的數(shù)學(xué)式7和數(shù)學(xué)式8，分別算出從多個(gè)時(shí)分圖像內(nèi)的最初時(shí)分圖像的攝影結(jié)束時(shí)刻起的圖像位置的移動(dòng)量ΔY、ΔX(步驟S405)。
然后，運(yùn)算Px＝「ΔX/Lx」和Py＝「ΔY/Ly」(步驟S406)。另外，Lx、Ly分別表示圖2所示的1個(gè)像素31的X方向、Y方向的尺寸，「」意味著將小數(shù)以下進(jìn)行了四舍五入的整數(shù)值。因此，Px、Py以像素單位表示從最初時(shí)分圖像的攝影結(jié)束時(shí)刻起的圖像位置的移動(dòng)量ΔX、ΔY。
接下來，把上述Px、Py分別存儲(chǔ)在各對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器〔Px〕、〔Py〕內(nèi)(步驟S407)。如上所述，符號(hào)〔〕表示存儲(chǔ)括弧內(nèi)的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。
之后，判定曝光時(shí)間TExp的曝光是否結(jié)束(步驟S408)，在曝光未結(jié)束的情況下，分支到J402，從步驟S403重復(fù)進(jìn)行與上述相同的處理。
另-方面，當(dāng)在步驟S408中判定為曝光結(jié)束的情況下，結(jié)束該處理。
接下來，圖22是示出像素值合成的子程序的流程圖。
當(dāng)在圖13的步驟S109中開始該處理時(shí)，首先，判定進(jìn)行了基于抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit的曝光的次數(shù)n是否是0(步驟S501)。
這里，在n是0的情況下，通過對(duì)垂直傳送電極φV2施加VH(15V)的轉(zhuǎn)移脈沖，把攝像元件1的各像素(更詳細(xì)地說，各光電二極管32)的電荷讀出到垂直傳送CCD 34中(步驟S503)。該步驟S503的隨后表示的點(diǎn)線的箭頭符號(hào)意味著，分支到圖13的J104，在蓄積在光電二極管32內(nèi)的電荷的讀出完成的同時(shí)，自動(dòng)開始下次曝光。
接下來，把上述Py、Px分別存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔Py0〕、〔Px0〕內(nèi)，把這些值分別設(shè)定為新的Py0、Px0(步驟S504)。這些Py0、Px0是從由CPU7開始輸入角速度ωx、ωy到通過光電二極管32剛開始最初曝光后為止的以像素?cái)?shù)單位表示的抖動(dòng)量Py、Px(在圖21的步驟S407中分別存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔Px〕、〔Py〕內(nèi)的值)，即，是曝光開始時(shí)的偏移量。
然后，把0存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔Sy0〕內(nèi)，該存儲(chǔ)器〔Sy0〕存儲(chǔ)在多次曝光動(dòng)作中的最后(上次)時(shí)分曝光之前的Y方向的抖動(dòng)校正量的累積相加值(步驟S505)。
另一方面，當(dāng)在步驟S501中不是n＝0的情況下，通過對(duì)水平傳送電極φH2施加VH(15V)的轉(zhuǎn)移脈沖，把攝像元件1的各像素(更詳細(xì)地說，各光電二極管32)的電荷讀出到水平傳送CCD 33中(步驟S507)。該步驟S507的隨后表示的點(diǎn)線的箭頭符號(hào)意味著，分支到圖13的J104，在蓄積在光電二極管32內(nèi)的電荷的讀出完成的同時(shí)，自動(dòng)開始下次曝光。
接下來，將在步驟S507中所讀出的圖像按-Sx(＝-(Px-Px0))的像素?cái)?shù)朝水平(X)方向傳送(參照?qǐng)D3)(步驟S508)。這里，(Px-Px0)是從最初曝光剛開始后的(即，消除了偏移部分的)X方向的抖動(dòng)量。并且，對(duì)表示傳送像素?cái)?shù)的式子附上負(fù)的符號(hào)，這是因?yàn)?，通過使像素電荷朝與抖動(dòng)相反的方向移動(dòng)，使新讀出的像素電荷接近在此之前所相加的像素電荷側(cè)(參照?qǐng)D3等)。
而且，將到上次為止的相加圖像按Sy(＝(Py-Py0)-Sy0)的像素?cái)?shù)朝垂直(Y)方向傳送(參照?qǐng)D3)(步驟S509)。這里，(Py-Py0)是從最初曝光剛開始后的(即，消除了偏移部分的)Y方向的抖動(dòng)量，Sy0是從最初曝光剛開始后到上次時(shí)分曝光所進(jìn)行的Y方向的抖動(dòng)校正量(累積抖動(dòng)校正量)。因此，在該步驟S509中，把從最初曝光剛開始后到本次時(shí)分曝光的Y方向的抖動(dòng)量、和在上次時(shí)分曝光之前實(shí)際所校正的抖動(dòng)量之間的差作為本次時(shí)分曝光相關(guān)的校正量。通過采用這種運(yùn)算，與以前后連續(xù)的2次曝光動(dòng)作內(nèi)的前一圖像的抖動(dòng)量為基準(zhǔn)求出后一圖像的抖動(dòng)量進(jìn)行校正相比，可防止運(yùn)算誤差累積。如上所述，在步驟S406的運(yùn)算中，由于進(jìn)行向像素?cái)?shù)單位的四舍五入，因而采用該步驟S509所示的處理是有效的。
另外，在這里所說明的處理中，由于最初時(shí)分曝光相關(guān)的圖像、以及與該圖像依次相加的相加圖像原則上不從同一垂直傳送CCD 34移動(dòng)(不移動(dòng)到水平傳送CCD 33中，也不移動(dòng)到另一垂直傳送CCD 34中)，因而在上述步驟S508中，沒有必要算出與在步驟S509中所說明的Sy0相當(dāng)?shù)牡缴洗螢橹沟睦鄯e抖動(dòng)校正量(例如，Sx0)。
該步驟S508、S509的處理是對(duì)1個(gè)像素的整數(shù)倍的偏差進(jìn)行校正并將2張圖像進(jìn)行相加的處理。但是，在單板式彩色攝像元件，即在攝像面的前面配置有鑲嵌狀的濾色器的攝像元件的情況下，還必須設(shè)法不發(fā)生色信號(hào)的混合。例如，在拜耳(Bayer)排列的濾色器中，由于將以2×2的濾色器為單位的鑲嵌狀濾色器重復(fù)排列，因而當(dāng)對(duì)奇數(shù)像素部分的抖動(dòng)進(jìn)行校正和相加時(shí)，不同色的信號(hào)被相加，不能再現(xiàn)正常顏色。因此，為了解決該課題，只要通過以濾色器的水平方向的最小重復(fù)周期和垂直方向的最小重復(fù)周期(在拜耳排列的情況下，分別為2個(gè)像素)為最小單位傳送(或移動(dòng))圖像，來校正抖動(dòng)即可?，F(xiàn)在，舉拜耳排列為例，只要把垂直方向的抖動(dòng)校正量設(shè)定為2·「Sy/2」、并把水平方向的抖動(dòng)校正量設(shè)定為2·「Sx/2」即可。這里，Sx、Sy是在上述步驟S508、S509中所求出的值。
然后，通過把存儲(chǔ)在垂直傳送CCD 34內(nèi)的圖像和存儲(chǔ)在水平傳送CCD 33內(nèi)的圖像傳送到傳送電極φH0(或傳送電極φV0)下(即，水平傳送CCD 33和垂直傳送CCD 34交叉的位置)，將2張圖像進(jìn)行相加(步驟S510)。
接下來，把所相加的電荷傳送到作為同一像素內(nèi)的電荷保持部的垂直傳送電極φV2下進(jìn)行存儲(chǔ)(步驟S511)。這樣做是因?yàn)?，如上所述，由于傳送電極φV0兼用水平傳送電極φH0，因而所相加的電荷不會(huì)與水平傳送CCD 33內(nèi)的電荷發(fā)生干擾。
然后，通過將上述傳送量Sy和上次傳送量Sy0進(jìn)行相加并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔Sy0〕內(nèi)，把上述所相加的值新設(shè)定為Sy0(步驟S512)。這樣，在存儲(chǔ)器〔Sy0〕內(nèi)存儲(chǔ)有到最后(上次)時(shí)分曝光為止的Y方向的傳送量的累積相加值。
在結(jié)束了該步驟S512、或者上述步驟S505的處理之后，從該像素值合成的子程序返回到圖13所示的主程序。
另外，在圖22所示的步驟S503中，把第1次時(shí)分曝光相關(guān)的像素電荷讀出到垂直傳送CCD 34中，然而取而代之，可以把像素電荷首先讀出到水平傳送CCD 33中，之后，把該讀出的電荷傳送到同一像素內(nèi)的垂直傳送CCD 34的垂直傳送電極φV2下進(jìn)行臨時(shí)存儲(chǔ)。即使進(jìn)行這種處理，在第2次時(shí)分曝光以后，也能進(jìn)行與上述相同的動(dòng)作。因此，在圖6所示的結(jié)構(gòu)中，作為可讀出光電二極管32的電荷的電極設(shè)置了φH2和φV2兩個(gè)，然而不限于此，可以構(gòu)成為僅使φH2或φV2的任意一方的電極成為可讀出光電二極管32的電荷的電極。
并且，在圖22所示的例子中，把2張圖像內(nèi)的上次攝影的圖像存儲(chǔ)在垂直傳送CCD 34內(nèi)，把本次攝影的圖像存儲(chǔ)在水平傳送CCD 33內(nèi)，使相互錯(cuò)開規(guī)定量來進(jìn)行相加，生成進(jìn)行了抖動(dòng)校正的圖像，然而可以調(diào)換水平傳送CCD 33和垂直傳送CCD 34的作用，把2張圖像內(nèi)的上次攝影的圖像存儲(chǔ)在水平傳送CCD 33內(nèi)，把本次攝影的圖像存儲(chǔ)在垂直傳送CCD 34內(nèi)。
回到圖13的說明，當(dāng)從步驟S109中的像素值合成的子程序返回時(shí)，接下來，把n+1存儲(chǔ)在存儲(chǔ)已經(jīng)進(jìn)行的時(shí)分?jǐn)z影的次數(shù)n的存儲(chǔ)器〔n〕內(nèi)(步驟S110)。
然后，判定已進(jìn)行的時(shí)分?jǐn)z影的次數(shù)n是否等于所設(shè)定的時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)m(步驟S111)。
這里，在還不是n＝m的情況下，分支到J103，如上所述，重復(fù)進(jìn)行時(shí)分曝光處理和像素值合成處理。
并且，當(dāng)在步驟S111中判定為是n＝m的情況下，把垂直傳送CCD34內(nèi)的圖像信號(hào)通過水平傳送CCD 42和放大器43(參照?qǐng)D12)讀出到該攝像元件1的外部(步驟S112)。
然后，從攝像元件1所讀出的圖像信號(hào)由CDS 2處理，由增益控制放大器(AMP)3放大，之后由A/D轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)(步驟S113)。
接下來，由信息處理部8對(duì)將圖像信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化而得到的圖像數(shù)據(jù)實(shí)施規(guī)定的信號(hào)處理(步驟S114)。
該信息處理部8如上所述，還具有作為有效區(qū)域抽出部的功能，該有效區(qū)域抽出部用于從由攝像元件1所輸出的圖像數(shù)據(jù)中抽出被認(rèn)為進(jìn)行了有效的抖動(dòng)校正的區(qū)域的圖像。下面，對(duì)該有效區(qū)域抽出部的動(dòng)作進(jìn)行說明。
圖33是示出時(shí)分圖像的位置和進(jìn)行了抖動(dòng)校正的合成圖像的位置的關(guān)系的圖。參照該圖33，對(duì)有效區(qū)域抽出部的動(dòng)作進(jìn)行說明。
現(xiàn)在，假定在可容許抖動(dòng)的曝光時(shí)間中對(duì)圖像(以下稱為“時(shí)分圖像”)A進(jìn)行攝影，并臨時(shí)存儲(chǔ)在圖6所示的垂直傳送CCD 34內(nèi)。
然后，假定對(duì)時(shí)分圖像B進(jìn)行攝影，并存儲(chǔ)在圖6所示的水平傳送CCD 33內(nèi)。另外，該圖33中的時(shí)分圖像A、B的相對(duì)偏移表示圖像抖動(dòng)。
接下來，時(shí)分圖像A由垂直傳送CCD 34在垂直方向上傳送，以使長邊部的端面與時(shí)分圖像B重合。
而且，時(shí)分圖像B由水平傳送CCD 33在水平方向上傳送，以使短邊部的端面與時(shí)分圖像A重合。
之后，在垂直方向和水平方向上進(jìn)行了相對(duì)位置校正的時(shí)分圖像A、B被合成(相加)，并被存儲(chǔ)在垂直傳送CCD 34內(nèi)。以下，把該合成圖像稱為合成圖像A+B。
然后，對(duì)時(shí)分圖像C進(jìn)行攝影，并存儲(chǔ)在水平傳送CCD 33內(nèi)。然后，與上述時(shí)分圖像A、B的抖動(dòng)校正一樣，在進(jìn)行了上述合成圖像A+B和時(shí)分圖像C的相對(duì)抖動(dòng)校正后進(jìn)行合成，生成合成圖像A+B+C。
在通過3張時(shí)分?jǐn)z影而結(jié)束了攝影的情況下，該合成圖像A+B+C從攝像元件1輸出。
從圖33可以明白，上述合成圖像A+B+C中的施加了斜線的區(qū)域是時(shí)分圖像A、B、C內(nèi)的至少1張時(shí)分圖像的數(shù)據(jù)不足的區(qū)域。即，該斜線部可認(rèn)為是未進(jìn)行合適的抖動(dòng)校正。因此，有必要從合成圖像A+B+C中抽出進(jìn)行了合適的抖動(dòng)校正的有效區(qū)域(例如，符號(hào)D表示的區(qū)域)的圖像。
現(xiàn)在，把畫面的水平(X)方向的抖動(dòng)量Sx的正(包含0)的最大值設(shè)定為Sx(max+)，并把負(fù)(包含0)的最大值設(shè)定為Sx(max-)。并且，把畫面的垂直(Y)方向的抖動(dòng)量Sy0的正(包含0)的最大值設(shè)定為Sy0(max+)，并把負(fù)(包含0)的最大值設(shè)定為Sy0(max-)。此時(shí)，從合成圖像A+B+C的左端去除了Sx(max+)(其中，把圖33中的畫面右方向的抖動(dòng)設(shè)定為正，把畫面左方向的抖動(dòng)設(shè)定為負(fù))的區(qū)域、從右端去除了-Sx(max-)的區(qū)域、從下端去除了Sy0(max+)(其中，把朝圖33的畫面上方向的抖動(dòng)設(shè)定為正，把朝下方向的抖動(dòng)設(shè)定為負(fù))的區(qū)域、以及從上端去除了-Sy0(max-)的區(qū)域后的區(qū)域成為將與時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)相等的數(shù)量的像素相加后的區(qū)域(進(jìn)行了正常的抖動(dòng)校正的區(qū)域)。在圖33所示的具體例中，例如合成圖像D成為進(jìn)行了正常的抖動(dòng)校正的圖像。
另外，由于當(dāng)保持?jǐn)?shù)字照相機(jī)而進(jìn)行攝影時(shí)的抖動(dòng)每次在對(duì)各圖像進(jìn)行攝影時(shí)都不同，因而如果不想出某些辦法，則合成圖像D的大小針對(duì)各圖像而不同。然而，這里所得到的圖像沒有統(tǒng)一性，之后在進(jìn)行圖像處理等上不方便。因此，為了解決這一點(diǎn)，假定上述的各最大值Sx(max+)、-Sx(max-)、Sy0(max+)、-Sy0(max-)全部取相等的值來設(shè)定為規(guī)定值α，根據(jù)該規(guī)定值α抽出合成圖像D。
即，如圖34所示，作為被認(rèn)為進(jìn)行了正常的抖動(dòng)校正的區(qū)域(有效區(qū)域)的合成圖像D，設(shè)定合成圖像A+B+C中的預(yù)先決定的區(qū)域。這里，圖34是示出合成圖像和有效區(qū)域的關(guān)系的圖。通過進(jìn)行基于這種規(guī)定值α的合成圖像D的決定，具有處理簡單的優(yōu)點(diǎn)。
然而，當(dāng)把規(guī)定值α設(shè)定為太大的值時(shí)，合成圖像A+B+C的有效區(qū)域變窄。因此，然后，對(duì)把該有效區(qū)域的大小設(shè)定為何種程度即可進(jìn)行估算。
視力是1.0的人可識(shí)別肉眼的2點(diǎn)的視角(以下稱為2點(diǎn)識(shí)別分辨率)約為1分。然后，當(dāng)圖像的抖動(dòng)大小超過了該2點(diǎn)識(shí)別分辨率時(shí)，由觀察圖像的人識(shí)別為抖動(dòng)。因此，上述的抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit是指，當(dāng)把圖像在監(jiān)視器或照相紙上放大來觀察時(shí)，曝光時(shí)間內(nèi)的圖像抖動(dòng)量是形成相當(dāng)于2點(diǎn)識(shí)別分辨率1分的視角的大小或者其以下的大小的曝光時(shí)間。本實(shí)施方式的抖動(dòng)校正技術(shù)是，在發(fā)生相當(dāng)于該2點(diǎn)識(shí)別分辨率的抖動(dòng)的曝光時(shí)間中進(jìn)行多次時(shí)分?jǐn)z影，對(duì)通過該時(shí)分?jǐn)z影所得到的圖像之間的相對(duì)抖動(dòng)進(jìn)行校正，之后進(jìn)行相加。這樣，當(dāng)把時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)的最大值設(shè)定為m(max)時(shí)，使用該技術(shù)可校正的最大抖動(dòng)量按視角而言為m(max)×1分。
現(xiàn)在，把所攝影的圖像打印在六英寸(Cabinet)尺寸(165[mm]×120[mm])的照相紙上，在30cm的距離內(nèi)觀察所打印的照相紙的情況下的根據(jù)m(max)×1’(符號(hào)“’”表示分)的視角所觀察的照相紙上的長度ΔL按下式計(jì)算，即ΔL＝m(max)×300×2×3.14×1’/360×60’[mm]例如，當(dāng)把m(max)設(shè)定為8時(shí)，得到ΔL＝0.7mm。由于實(shí)際的抖動(dòng)界限曝光時(shí)間內(nèi)的抖動(dòng)量有個(gè)人差，因而如果把幾個(gè)余量估計(jì)在內(nèi)，則ΔL只要相對(duì)于照相紙的縱橫的各全長約為1％(在上述的六英寸尺寸的例中，為1～2[mm]左右)即可。并且，畫面的左右上下的端面的由該ΔL表示的區(qū)域不進(jìn)行有效區(qū)域抽出部的抽出。另外，這里對(duì)把m(max)設(shè)定為8的例作了說明，然而更一般地，只要根據(jù)時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)的最大值m(max)的大小決定有效區(qū)域的大小即可。并且，為了容易明白，圖33和圖34將抖動(dòng)進(jìn)行極端夸張來圖示，有效區(qū)域看起來相當(dāng)窄，然而知道的是，由于實(shí)際抖動(dòng)極小，因而即使抽出有效區(qū)域，也幾乎不對(duì)圖像尺寸產(chǎn)生影響。
然而，當(dāng)如上所述設(shè)定預(yù)先決定的有效區(qū)域D時(shí)，由于根據(jù)攝影者個(gè)人差異有可能產(chǎn)生超出預(yù)料的抖動(dòng)，因而期望的是想出該對(duì)策。例如，由于抖動(dòng)量大，因而在判定為欠缺預(yù)先決定的有效區(qū)域D的圖像的一部分(在有效區(qū)域D內(nèi)的至少一部分中未滿足規(guī)定的時(shí)分?jǐn)z影次數(shù))的情況下，在該時(shí)刻結(jié)束時(shí)分?jǐn)z影。并且，根據(jù)未滿足規(guī)定的時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)的程度將合成圖像D進(jìn)行放大。此時(shí)，假如在數(shù)字照相機(jī)被設(shè)定為快門優(yōu)先攝影模式的情況下，實(shí)際的曝光時(shí)間比攝影者所設(shè)定的曝光時(shí)間短，然而由于這種情況稀少，而且不滿足規(guī)定數(shù)的時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)也并不那么多，因而認(rèn)為實(shí)際上幾乎不會(huì)成為問題。
下面，參照?qǐng)D35對(duì)上述有效區(qū)域抽出部的動(dòng)作進(jìn)行說明。圖35是示出抽出有效區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)的處理的流程圖。該圖35所示的處理是在圖13所示的步驟S114中根據(jù)需要所調(diào)用的子程序。
信息處理部8的有效區(qū)域抽出部從由A/D轉(zhuǎn)換器4進(jìn)行了數(shù)字化的圖像數(shù)據(jù)(與圖34所示的圖像A+B+C對(duì)應(yīng))中抽出預(yù)先決定的區(qū)域(圖34所示的有效區(qū)域D)的圖像數(shù)據(jù)(步驟S1001)。
然后，判定是否是FLG＝1(步驟S1002)。該標(biāo)志FLG如在圖13的說明中已描述的那樣，在初始設(shè)定中是“0”，當(dāng)時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)未達(dá)到規(guī)定值m時(shí)，被設(shè)定為“1”。
這里，在是FLG＝1的情況下，信息處理部8的有效區(qū)域抽出部將圖像數(shù)據(jù)以數(shù)字方式放大到m/m’倍(步驟S1003)。這里，m’是實(shí)際的時(shí)分?jǐn)z影次數(shù)。
在該步驟S1003的處理結(jié)束，或者在步驟S1002中判定為不是FLG＝1的情況下(即，在進(jìn)行了規(guī)定的m次時(shí)分?jǐn)z影的情況下)(分支J1001)，從該子程序返回到圖13的步驟S114，進(jìn)行信息處理部8中的其他必要的信號(hào)處理。
另外，在上述圖35的處理中，在攝像裝置內(nèi)部抽出了預(yù)先決定的有效區(qū)域的圖像，然而沒有必要一定受限于此。例如，作為圖像數(shù)據(jù)的附屬信息，把上述Sx、Sy0(或者還有各時(shí)分?jǐn)z影時(shí)的Sx和Sy等)存儲(chǔ)在記錄介質(zhì)11內(nèi)，可以根據(jù)該信息，在另外設(shè)置的個(gè)人計(jì)算機(jī)等中進(jìn)行抽出有效區(qū)域的圖像的處理。
在圖13的步驟8114的處理結(jié)束之后，接下來，把進(jìn)行了信號(hào)處理的圖像數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)在DRAM 9內(nèi)(步驟S115)。
之后，由壓縮解壓縮部10對(duì)存儲(chǔ)在DRAM 9內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像壓縮(步驟S116)，把壓縮之后的圖像數(shù)據(jù)記錄在記錄介質(zhì)11內(nèi)(步驟S117)，結(jié)束該處理。
另外，在上述中，如在圖13的步驟S102中所說明的那樣，作為抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit，設(shè)定了由數(shù)學(xué)式1表示的根據(jù)攝影鏡頭的焦距f唯一決定的值。然而，由數(shù)學(xué)式1表示的值無非是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定律所得到的平均值。相比之下，實(shí)際在單位時(shí)間中發(fā)生的抖動(dòng)量根據(jù)個(gè)人差、照相機(jī)的大小、或者照相機(jī)的形狀等而發(fā)生偏差。以下對(duì)能應(yīng)對(duì)這種偏差的技術(shù)的例子(變形例)進(jìn)行說明。
該變形例是在校正實(shí)際抖動(dòng)之前測量抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit，進(jìn)行對(duì)上述偏差作了考慮的更準(zhǔn)確的抖動(dòng)校正。
即，該變形例取代上述圖13的步驟S102的處理，進(jìn)行通過測量求出抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit的處理。因此，關(guān)于整體處理，假定應(yīng)用除步驟S 102以外的圖13的處理，省略說明。
這里，抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit被設(shè)定為以下雙方內(nèi)的不長的一方(即，在不相等的情況下，為短的一方)，即在X方向的抖動(dòng)量達(dá)到規(guī)定的可容許抖動(dòng)量(容許界限抖動(dòng)量)αx之前的時(shí)間TLimit(x)，以及在Y方向的抖動(dòng)量達(dá)到規(guī)定的容許界限抖動(dòng)量αy之前的時(shí)間TLimit(y)。
這里對(duì)上述容許界限抖動(dòng)量αx、αy進(jìn)行說明。
現(xiàn)在，考慮把圖像打印在照相紙上進(jìn)行觀察的情況。把從觀察者的眼睛到照相紙的距離設(shè)定為K，把照相紙的對(duì)角長設(shè)定為Dp，假定圖像抖動(dòng)量在上述照相紙的對(duì)角線上的距離是ΔDp。如果ΔDp/K[弧度]小于等于觀察者的肉眼的2點(diǎn)識(shí)別分辨率Δφ，即，[數(shù)學(xué)式9]ΔDpK≤Δφ]]>則抖動(dòng)不會(huì)由觀察照相紙的觀察者的眼睛察覺。
另外，當(dāng)把攝像元件的(有效攝像區(qū)域的)對(duì)角長設(shè)定為Di，并把攝像元件的攝像面上的抖動(dòng)量(與上述ΔDp對(duì)應(yīng)的長度)設(shè)定為ΔDi時(shí)，由于與照相紙的大小對(duì)應(yīng)的照相紙上的抖動(dòng)量的大小、和與攝像元件的大小對(duì)應(yīng)的攝像元件上的抖動(dòng)量的大小一致，因而以下數(shù)學(xué)式10成立。
ΔDpDp=ΔDiDi]]>因此，使用該數(shù)學(xué)式10表示的關(guān)系，當(dāng)從數(shù)學(xué)式9中消去ΔDp時(shí)，得到以下數(shù)學(xué)式11。
ΔDi≤DiDp·K·Δφ]]>從該數(shù)學(xué)式11可以明白，成為攝像元件上的容許抖動(dòng)量的ΔDi是根據(jù)攝像元件的尺寸(Di)和圖像的觀察條件(Dp，K)唯一決定的值。與該對(duì)角方向的容許抖動(dòng)量的例子完全一樣，可求出攝像元件的攝像面上的X方向的圖像容許抖動(dòng)量ΔXi和Y方向的圖像容許抖動(dòng)量ΔYi。
現(xiàn)在，假定X方向的容許抖動(dòng)量ΔXi和Y方向的容許抖動(dòng)量ΔYi相等，ΔXi＝ΔYi＝γ。
另外，一般情況下，肉眼的2點(diǎn)識(shí)別分辨率Δφ被設(shè)定為約1分，然而由于認(rèn)為該值因圖像種類、抖動(dòng)方式以及個(gè)人差而產(chǎn)生偏差，因而只要根據(jù)商品的達(dá)到目標(biāo)適當(dāng)選擇Δφ即可。
下面，參照?qǐng)D23和圖24，對(duì)測定每個(gè)人的抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit的變形例進(jìn)行說明。首先，圖23是示出抖動(dòng)量運(yùn)算處理的流程圖。在該圖23的說明中，對(duì)于與上述圖21重復(fù)的部分，省略詳細(xì)說明。
另外，該圖23所示的處理是在從第1釋放開關(guān)18a關(guān)閉時(shí)到FLG1成為1為止的期間，作為與圖13等所示的處理獨(dú)立的過程來執(zhí)行。
當(dāng)開始該處理時(shí)，首先，等待第1釋放開關(guān)18a關(guān)閉(步驟S601)。
然后，在檢測出第1釋放開關(guān)18a關(guān)閉(產(chǎn)生了第1信號(hào))的情況下，接下來，輸入攝影鏡頭15的焦距f和被攝體距離L(步驟S602)。該焦距f和被攝體距離L可以在該圖23所示的處理中進(jìn)行運(yùn)算，然而與上述一樣，為了以更高速的周期運(yùn)算抖動(dòng)量，可以使用另外設(shè)置的處理器等來運(yùn)算焦距f和被攝體距離L，CPU 7可以在步驟S602中輸入該所運(yùn)算的數(shù)據(jù)。這樣，可實(shí)現(xiàn)處理的高速化，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)的高追隨性。
接下來的步驟S603～S605的處理與圖21所示的步驟S403～S405的處理相同。
之后，把在步驟S605中所算出的ΔX存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔ΔX〕內(nèi)，把ΔY存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔ΔY〕內(nèi)(步驟S606)。
然后，判定FLG1是否是1(步驟S607)。假定該FLG1在開始了圖13所示的整體處理之后，預(yù)先被初始設(shè)定為0。然后，如在后面參照?qǐng)D24進(jìn)行說明的那樣，在抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit的測定結(jié)束的時(shí)刻，被設(shè)定為1。
當(dāng)在該步驟S607中判定為FLG1不是1(是0)的情況下，分支到J601，重復(fù)進(jìn)行上述的抖動(dòng)量的運(yùn)算和累積相加值的運(yùn)算。
另一方面，當(dāng)在步驟S607中判定為FLG1是1的情況下，結(jié)束該處理。
然后，圖24是示出TLimit的測定的子程序的流程圖。該圖24所示的子程序是取代圖13的步驟S102的TLimit的運(yùn)算處理來執(zhí)行的。
當(dāng)開始該處理時(shí)，首先，使內(nèi)置于CPU 7中的未作圖示的定時(shí)計(jì)數(shù)器復(fù)位(步驟S701)。
然后，從各對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器〔ΔX〕、〔ΔY〕中讀取由圖23所示的處理所運(yùn)算的ΔX、ΔY，把所讀取的ΔX、ΔY的值分別新存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔ΔX(ini)〕、〔ΔY(ini)〕內(nèi)(步驟S702)。這些ΔX(ini)、ΔY(ini)是ΔX、ΔY的初始值。
接下來，求出上述ΔX(ini)和從存儲(chǔ)器中新讀出的ΔX的差的絕對(duì)值，將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔ΔΔX〕內(nèi)。同樣，求出上述ΔY(ini)和從存儲(chǔ)器中新讀出的ΔY的差的絕對(duì)值，將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔ΔΔY〕內(nèi)(步驟S703)。
然后，判定是否是ΔΔX＜γ且ΔΔY＜γ(步驟S704)。這里，γ是在上述參照數(shù)學(xué)式9～數(shù)學(xué)式11等所說明的假定X方向和Y方向相等時(shí)的容許抖動(dòng)量γ。
這里，在是ΔΔX＜γ且ΔΔY＜γ的情況下，分支到J701，重復(fù)進(jìn)行上述的步驟S703的處理。通過進(jìn)行這種處理，可求出在上述步驟S701中使定時(shí)計(jì)數(shù)器剛復(fù)位后的X方向的抖動(dòng)量ΔΔX和Y方向的抖動(dòng)量ΔΔY。
并且，在步驟S704中，在ΔΔX和ΔΔY的至少一方不小于γ(至少一方大于等于容許抖動(dòng)量γ)的情況下，把定時(shí)計(jì)數(shù)器的信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔TLimit〕內(nèi)(步驟S705)。因此，該TLimit成為在抖動(dòng)量到達(dá)容許界限抖動(dòng)量γ之前的時(shí)間，即抖動(dòng)界限曝光時(shí)間。
之后，把1存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔FLG1〕內(nèi)(步驟S706)，從該處理返回到圖13所示的處理。
并且，作為另一變形例，攝影者在實(shí)際進(jìn)行被攝體的攝影之前進(jìn)行用于運(yùn)算可容許上述手抖的曝光時(shí)間TLimit的測試攝影，根據(jù)此時(shí)的曝光時(shí)的抖動(dòng)量運(yùn)算抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit并進(jìn)行登記(存儲(chǔ)在EEPROM 24等內(nèi))，在實(shí)際攝影中，可以從EEPROM 24等中讀出該抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit來利用。并且，可以按上述那樣求出多個(gè)抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit并登記其平均值。這樣一來，可沒有必要在每次攝影時(shí)都求出抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit，并且可求出更準(zhǔn)確的TLimit。此時(shí)，還可考慮同一數(shù)字照相機(jī)等由多個(gè)攝影者使用，抖動(dòng)量根據(jù)各攝影者的熟練度而不同。因此，可以針對(duì)各攝影者預(yù)先測定和登記抖動(dòng)量，在使用時(shí)調(diào)用攝影者的設(shè)定來使用。
而且，作為另一變形例，記錄在實(shí)際的抖動(dòng)校正中的曝光時(shí)間(TExp)內(nèi)的X方向的抖動(dòng)量和Y方向的抖動(dòng)量的任何不小的一方(即，在不相等的情況下，為大的一方)的抖動(dòng)量LBLUR，可以根據(jù)下式Tlimit＝TExp·γ/LBLUR求出TLimit。其中，γ是上述的容許抖動(dòng)量。
上述攝像元件1從圖6的結(jié)構(gòu)可以知道，針對(duì)各光電二極管32具有垂直傳送電極和水平傳送電極，因而認(rèn)為，光電二極管32的所占面積變窄，感光度下降。為了改善這一點(diǎn)，作為攝像元件，可以使用公知的光導(dǎo)電膜層疊型的固體攝像元件。該光導(dǎo)電膜層疊型的固體攝像元件是具有可在不同的平面上分別執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換功能和掃描-讀出功能的三維結(jié)構(gòu)的固體攝像元件，它在采用普通的IC技術(shù)僅層疊了掃描部的硅(Si)基板上層疊均勻的光導(dǎo)電膜，并在此進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。只要采用這種結(jié)構(gòu)，就能提高光電二極管的感光度。
根據(jù)該實(shí)施方式1，當(dāng)數(shù)字照相機(jī)會(huì)發(fā)生抖動(dòng)時(shí)，根據(jù)該抖動(dòng)量對(duì)曝光時(shí)間進(jìn)行時(shí)分，針對(duì)進(jìn)行時(shí)分所得到的多個(gè)圖像信號(hào)來校正抖動(dòng)，將該所校正的各圖像信號(hào)在攝像元件內(nèi)部高速進(jìn)行模擬相加，因而不需要用于校正抖動(dòng)的復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)和攝像元件外部的電氣電路等，并可得到能應(yīng)對(duì)范圍寬的快門速度的實(shí)質(zhì)上可忽略抖動(dòng)的高畫質(zhì)的圖像。并且，由于從進(jìn)行了抖動(dòng)校正的合成圖像中抽出被認(rèn)為通過時(shí)分?jǐn)z影所拍攝的所有圖像共有的有效區(qū)域的圖像，因而可容易得到進(jìn)行了抖動(dòng)校正的高畫質(zhì)的圖像。
此時(shí)，把連續(xù)進(jìn)行了攝影的時(shí)分圖像存儲(chǔ)在垂直傳送寄存器和水平傳送寄存器內(nèi)，之后，使用這些垂直傳送寄存器和水平傳送寄存器進(jìn)行傳送來進(jìn)行抖動(dòng)校正，因而可極高速地進(jìn)行連續(xù)攝影的時(shí)分圖像的位置調(diào)整。
并且，由于在垂直傳送寄存器和水平傳送寄存器內(nèi)分別設(shè)置了針對(duì)1個(gè)像素被施加4相驅(qū)動(dòng)脈沖的4個(gè)傳送電極，因而不會(huì)使存儲(chǔ)在垂直傳送寄存器內(nèi)的電荷與存儲(chǔ)在水平傳送寄存器內(nèi)的電荷混合地進(jìn)行傳送。
而且，作為用于使垂直方向或水平方向的像素電荷移動(dòng)來進(jìn)行抖動(dòng)校正的抖動(dòng)校正量，使用從剛開始最初時(shí)分曝光后到本次時(shí)分曝光的抖動(dòng)量減去從最初時(shí)分曝光時(shí)到上次時(shí)分曝光時(shí)的抖動(dòng)校正量(傳送量)的累積相加值后的值，因而可防止運(yùn)算誤差累積，可進(jìn)行準(zhǔn)確的抖動(dòng)校正。
并且，當(dāng)被攝體是低亮度時(shí)，設(shè)定成使光圈開口的大小更大，并使在抖動(dòng)量達(dá)到容許界限的曝光時(shí)間時(shí)的攝像元件的電荷蓄積量盡量大，因而可得到能實(shí)質(zhì)上忽略抖動(dòng)且S/N良好的圖像。
此時(shí)，在僅調(diào)整光圈開口的大小就有發(fā)生抖動(dòng)的可能性的情況下，由于還調(diào)整ISO感光度，因而可與更寬范圍的被攝體的亮度對(duì)應(yīng)來進(jìn)行抖動(dòng)校正。
并且，由于在本實(shí)施方式中所說明的技術(shù)是能應(yīng)對(duì)在曝光時(shí)間中入射到攝像面上的被攝體光的位置變化的抖動(dòng)的抖動(dòng)校正技術(shù)，因而特別適合于靜態(tài)圖像攝影中的抖動(dòng)校正。
而且，由于上述技術(shù)是在攝像元件中進(jìn)行抖動(dòng)校正的技術(shù)，因而具有的優(yōu)點(diǎn)是，只要把該技術(shù)應(yīng)用于鏡頭更換式的數(shù)字照相機(jī)的照相機(jī)主體側(cè)，即使與不具有抖動(dòng)校正功能的以往的攝影鏡頭進(jìn)行組合時(shí)，也能進(jìn)行抖動(dòng)校正。
并且，在處于數(shù)字照相機(jī)不能控制的曝光值的情況下進(jìn)行警告顯示，在任意攝影模式中都進(jìn)行手抖防止，并且當(dāng)所運(yùn)算的曝光時(shí)間比具有發(fā)生手抖的可能性的曝光時(shí)間(的閾值)長時(shí)，預(yù)先進(jìn)行警告顯示，設(shè)定成手抖防止優(yōu)先的攝影模式進(jìn)行攝影，因而不會(huì)使攝影者誤解，能可靠進(jìn)行手抖防止。
并且，與攝影模式是快門優(yōu)先攝影模式、光圈優(yōu)先攝影模式等的任意一種無關(guān)，可在進(jìn)行使基于各攝影模式的曝光控制最大限度優(yōu)先的合適的曝光量控制的同時(shí)，在攝像元件內(nèi)部進(jìn)行電子抖動(dòng)校正，可得到能實(shí)質(zhì)上忽略抖動(dòng)的圖像。
圖25至圖31示出本發(fā)明的實(shí)施方式2。在該實(shí)施方式2中，對(duì)與上述實(shí)施方式1相同的部分附上同一符號(hào)而省略說明，主要僅對(duì)不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
在實(shí)施方式1中，參照?qǐng)D6等所說明的結(jié)構(gòu)的攝像元件1需要對(duì)以往的行間幀轉(zhuǎn)移型CCD攝像元件的攝像部施加大幅變更。然而，以往的行間幀轉(zhuǎn)移型CCD攝像元件作為長年技術(shù)積累的成果，進(jìn)行了各種改良而已具有目前的優(yōu)良性能。并且，以往的行間幀轉(zhuǎn)移型CCD攝像元件在垂直傳送電極的結(jié)構(gòu)上下工夫來進(jìn)行像素相加等，在功能方面也進(jìn)行了各種改良。因此，對(duì)攝像部施加大幅改良有可能在解決新的技術(shù)課題上需要時(shí)間，并且很有可能妨礙照原樣繼承以往的長年技術(shù)。
因此，本實(shí)施方式是為了解決上述課題，針對(duì)攝像部照原樣采用以往型的行間轉(zhuǎn)移型CCD攝像元件的結(jié)構(gòu)，僅改良了蓄積部，應(yīng)用了幀行間轉(zhuǎn)移型攝像元件的例子。
本實(shí)施方式的數(shù)字照相機(jī)整體的結(jié)構(gòu)與圖1所示的基本相同，數(shù)字照相機(jī)整體的動(dòng)作也與圖13所示的基本相同。然而，固體攝像元件1的結(jié)構(gòu)不同，在后面參照?qǐng)D25進(jìn)行說明，與此對(duì)應(yīng)，圖13所示的處理內(nèi)的在步驟S109中的像素值合成的處理內(nèi)容不同。因此，在本實(shí)施方式中，主要對(duì)攝像元件1的結(jié)構(gòu)和像素值合成動(dòng)作進(jìn)行說明，對(duì)于其他部分，適當(dāng)省略詳細(xì)說明。
首先，圖25是示出固體攝像元件1整體的結(jié)構(gòu)的概略圖。
該攝像元件1如圖25所示，具有攝像部41B，校正/加法部40，以及水平傳送部42B。
攝像部41B是把由攝影鏡頭15所成像的光學(xué)像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換部。即，攝像部41B將多個(gè)(實(shí)質(zhì)上是許多)光電二極管(PD)32(參照?qǐng)D26)呈矩陣狀排列，并具有與該光電二極管32的各列鄰接并在列方向上配置的垂直傳送CCD即垂直傳送部35。該垂直傳送部35是用于把由各光電二極管32進(jìn)行了光電轉(zhuǎn)換和蓄積的電荷傳送到下述的校正/加法部40(＝寄存器部)中的電荷傳送部即第1傳送部。
校正/加法部40與攝像部41B鄰接配設(shè)，是對(duì)從該攝像部41B所傳送的多個(gè)時(shí)分圖像的相對(duì)抖動(dòng)進(jìn)行校正，將所校正的時(shí)分圖像之間進(jìn)行相加，并存儲(chǔ)所相加的圖像的加法部、抖動(dòng)校正部、寄存器部。在后面參照?qǐng)D26對(duì)該校正/加法部40的結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)地說明。
水平傳送部42B是用于把在校正/加法部40進(jìn)行了抖動(dòng)校正的圖像讀出到攝像元件1的外部的讀出部、傳送部(第2傳送部)。
從該水平傳送部42B所讀出的信號(hào)由放大器43進(jìn)行模擬放大。
從該圖25所示的結(jié)構(gòu)可以明白，本實(shí)施方式的攝像元件1應(yīng)用了幀行間轉(zhuǎn)移方式(FIT方式)，攝像部41B如后面圖26所示，采用行間轉(zhuǎn)移方式來構(gòu)成。
接下來，圖26是將固體攝像元件1的攝像部41B和校正/加法部40的結(jié)構(gòu)進(jìn)行放大示出的圖。
另外，IφV0～I(xiàn)φV3、SφH0～SφH3、S1φV0～S1φV3、S2φV0～S2φV3如后所述表示電荷傳送用的驅(qū)動(dòng)脈沖，然而假定例如“傳送電極IφV0”的記載也意味著“施加驅(qū)動(dòng)脈沖IφV0的電極”。
攝像部41B具有呈矩陣狀排列的多個(gè)光電二極管(PD)32，以及用于把由這些光電二極管32進(jìn)行了光電轉(zhuǎn)換和蓄積的電荷傳送到校正/加法部40中的垂直傳送部35。這里，垂直傳送部35構(gòu)成為包含用于施加傳送脈沖的垂直傳送電極IφV0～I(xiàn)φV3。
并且，攝像部41B的1個(gè)像素31構(gòu)成為包含1個(gè)光電二極管32和2個(gè)垂直傳送電極。此時(shí)，1個(gè)像素31有2種類型，第1種包含光電二極管32和垂直傳送電極IφV0、IφV1，第2種包含光電二極管32和垂直傳送電極IφV2、IφV3。并且，假定該1個(gè)像素31在水平方向(X方向)的尺寸是Lx，在垂直方向(Y方向)的尺寸是Ly。
并且，校正/加法部40構(gòu)成為包含X方向傳送部33B，Y方向傳送部34B，以及分割圖像傳送部36。
分割圖像傳送部36是把在光電二極管32所蓄積的電荷傳送到校正/加法部40中的傳送部，構(gòu)成為包含在垂直方向上排列成與攝像部41B的垂直傳送部35連續(xù)的垂直傳送電極S1φV0～S1φV3。這些垂直傳送電極S1φV0～S1φV3是用于施加把從攝像部41B所傳送的電荷傳送到校正/加法部40中的脈沖的電極。
X方向傳送部33B是把由分割圖像傳送部36所傳送來的電荷朝水平方向傳送的傳送部(第1傳送寄存器)，構(gòu)成為包含在水平方向上排列成與上述分割圖像傳送部36交叉的水平傳送電極SφH0～SφH3。這些水平傳送電極SφH0～SφH3是用于施加把傳送到上述的垂直傳送電極S1φV0～S1φV3內(nèi)的電極S1φV0和電極S1φV2下的電荷按照與數(shù)字照相機(jī)的X方向的抖動(dòng)對(duì)應(yīng)的量朝水平方向傳送的傳送脈沖的電極。
Y方向傳送部34B是將基于時(shí)分曝光的多個(gè)電荷進(jìn)行相加并將該相加電荷朝垂直方向傳送的傳送部(第2傳送寄存器)，構(gòu)成為包含在垂直方向上排列成與上述分割圖像傳送部36的垂直方向的各排列鄰接并與X方向傳送部33B交叉的垂直傳送電極S2φV0～S2φV3。這些垂直傳送電極S2φV0～S2φV3是用于存儲(chǔ)將進(jìn)行了抖動(dòng)校正的多個(gè)時(shí)分圖像相加所得到的圖像，并施加把該相加圖像按照與數(shù)字照相機(jī)的Y方向的抖動(dòng)對(duì)應(yīng)的量朝垂直方向傳送的傳送脈沖的電極。
另外，上述各電極內(nèi)的電極SφH2與電極S1φV0或電極S1φV2是公共的。而且，電極SφH0與電極S2φV0是公共的。
并且，上述各電極由多結(jié)晶硅構(gòu)成，鄰接的電極之間通過層間絕緣層來配置。并且，鄰接的電極之間配設(shè)成，當(dāng)從垂直于攝像面的方向觀察時(shí)，端面之間一部分重合。在該圖26中，電極的由虛線所示的端面意味著該電極的端面部分配置在另一電極的下部。
并且，施加同一驅(qū)動(dòng)脈沖的電極之間經(jīng)由接觸部，并通過規(guī)定的布線層相互連接。然而，在該圖26中，為了使電極配置明了，對(duì)電極之間的布線省略圖示。
該校正/加法部40與攝像部41B的1個(gè)像素31分別對(duì)應(yīng)，具有多個(gè)在圖26中由點(diǎn)劃線包圍的范圍表示的1個(gè)單位的寄存器37(另外，本實(shí)施方式的攝像元件1如后所述，可進(jìn)行適合于動(dòng)態(tài)圖像攝影的場讀出，并且還可進(jìn)行適合于靜態(tài)圖像攝影的全像素讀出。在進(jìn)行其中的場讀出的情況下，使用設(shè)置在校正/加法部40內(nèi)的所有寄存器37內(nèi)的一半(水平方向的數(shù)量是相同的，而垂直方向的數(shù)量是一半)數(shù)量的寄存器37。另一方面，在進(jìn)行所有像素讀出的情況下，使用設(shè)置在校正/加法部40內(nèi)的所有寄存器37。)。
該寄存器37也存在2種類型的電極結(jié)構(gòu)。
首先，第1寄存器37是包含電極SφH0、SφH3、SφH2、SφH1、電極S1φV0、S1φV1、以及電極S2φV0～S2φV3的電極組。其中，如上所述，由于公共的電極位于2個(gè)部位，因而該第1寄存器37內(nèi)所包含的電極數(shù)是8。
并且，第2寄存器37是包含電極SφH0、SφH3、SφH2、SφH1、電極S1φV2、S1φV3、以及電極S2φV0～S2φV3的電極組。由于其中公共的電極位于2個(gè)部位，因而該第2寄存器37內(nèi)所包含的電極數(shù)也是8。
因此，構(gòu)成X方向傳送部33B的水平傳送電極SφH0～SφH3、和構(gòu)成Y方向傳送部34B的垂直傳送電極S2φV0～S2φV3在第1寄存器37和第2寄存器37的任意一方中，逐一配置有所有種類的電極。這是因?yàn)椋?dāng)根據(jù)抖動(dòng)傳送電荷時(shí)，使存儲(chǔ)在水平傳送電極SφH0～SφH3下的電荷和存儲(chǔ)在垂直傳送電極S2φV0～S2φV3下的電荷不相互干擾。
另一方面，由于構(gòu)成分割圖像傳送部36的垂直傳送電極S1φV0～S1φV3沒有必要具有存儲(chǔ)在即將進(jìn)行相加前的電荷的功能(該功能由X方向傳送部33B和Y方向傳送部34B執(zhí)行)，因而在1個(gè)寄存器37內(nèi)僅配置2種電極。因此，當(dāng)使1個(gè)第1寄存器37和1個(gè)第2寄存器37成組時(shí)，最初構(gòu)成分割圖像傳送部36的所有種類的垂直傳送電極S1φV0～S1φV3逐一備齊。這樣，在可能的范圍內(nèi)，使電極結(jié)構(gòu)盡量簡單。
并且，X方向傳送部33B的電極SφH1和電極SφH3的面積比電極SφH0和電極SφH2的面積窄，Y方向傳送部34B的電極S2φV1和電極S2φV3的面積比電極S2φV0和電極S2φV2的面積窄。這樣，X方向傳送部33B和Y方向傳送部34B成為使相對(duì)寬的面積的電極與相對(duì)窄的面積的電極交替配置來構(gòu)成的4相CCD。
此時(shí)，X方向傳送部33B的電極SφH1和電極SφH3僅在電荷傳送中使用，電荷蓄積僅在電極SφH0和電極SφH2下進(jìn)行。同樣，Y方向傳送部34B的電極S2φV1和電極S2φV3僅在電荷傳送中使用，電荷蓄積僅在電極S2φV0和電極S2φV2下進(jìn)行。
通過采用這種非均等的電極結(jié)構(gòu)，可使X方向傳送部33B和Y方向傳送部34B中的電荷蓄積容量增大，并可使校正/加法部40的面積變窄來實(shí)現(xiàn)攝像元件的小型化。并且，減小基板面積有助于提高制造時(shí)的攝像元件的成品率，還有助于降低制造成本。
另外，為了防止X方向傳送部33B的端部和Y方向傳送部34B的端部的傳送電極下的電位阱的電荷溢出，設(shè)置了在實(shí)施方式1中所述的把電荷排出到漏極的機(jī)構(gòu)(參照?qǐng)D32)。然而，由于面向水平傳送部42B的一側(cè)不能設(shè)置同樣的排出機(jī)構(gòu)，因而在抖動(dòng)校正用的傳送動(dòng)作中傳送到面對(duì)水平傳送部42B的一側(cè)的端部的電荷通過水平傳送部42B從該水平傳送部42B的輸出部排出。
在這種結(jié)構(gòu)中，從校正/加法部40把像素電荷讀出到水平傳送部42B可通過2種路徑進(jìn)行。即，Y方向傳送部34B和分割圖像傳送部36全都與水平傳送部42B連接，可把像素電荷傳送到該水平傳送部42B。因此，第1路徑是通過Y方向傳送部34B從水平傳送部42B讀出到攝像元件1的外部的路徑，第2路徑是通過分割圖像傳送部36從水平傳送部42B讀出到攝像元件1的外部的路徑。
第1路徑是在傳送后述的進(jìn)行了時(shí)分?jǐn)z影、進(jìn)行了抖動(dòng)校正、進(jìn)行了相加并蓄積在Y方向傳送部34B的垂直傳送電極S2φV2下的電荷時(shí)使用。
并且，第2路徑是在進(jìn)行普通攝影、并與普通的幀行間轉(zhuǎn)移方式一樣將該電荷通過分割圖像傳送部36進(jìn)行傳送時(shí)使用。如后所述，當(dāng)進(jìn)行所運(yùn)算的曝光時(shí)間比抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit短的普通攝影(僅1次曝光)時(shí)，或者當(dāng)為了動(dòng)態(tài)圖像攝影而進(jìn)行場讀出時(shí)等，使用該第2路徑。
并且，如已描述的那樣，把配置有垂直傳送電極(S1φV0～S1φV3)、用于把在光電二極管PD內(nèi)蓄積的電荷傳送到校正/加法部40中的傳送部稱為分割圖像傳送部36。并且，把配置有水平傳送電極(SφH0～SφH3)、用于將蓄積在分割圖像傳送部36內(nèi)的電荷在水平方向上傳送的傳送部稱為X方向傳送部33B。而且，把配置有垂直傳送電極(S2φV0～S2φV3)、將基于時(shí)分曝光的多張圖像進(jìn)行相加，并將該相加的電荷在垂直方向上傳送的傳送部稱為Y方向傳送部34B。
并且，把包含用于存儲(chǔ)電荷并朝垂直方向傳送的垂直傳送電極的垂直傳送CCD稱為垂直傳送寄存器。并且，把包含用于存儲(chǔ)電荷并朝水平方向傳送的水平傳送電極的水平傳送CCD稱為水平傳送寄存器。
然后，圖27是示出攝像時(shí)的固體攝像元件1的基本動(dòng)作的時(shí)序圖。
在該圖27中，VSUB是用于把蓄積在光電二極管32內(nèi)的電荷強(qiáng)制排出到半導(dǎo)體基板(substrate)的基板施加高電壓脈沖。并且，φV、φH是將圖26所示的所有傳送電極作了總稱的記載。
當(dāng)開始攝影動(dòng)作時(shí)，在從成為規(guī)定定時(shí)的時(shí)刻t01到曝光(電荷蓄積)開始時(shí)刻t02之間，對(duì)VSUB施加高電壓脈沖，與此同時(shí)，對(duì)電極φV、φH施加高頻傳送脈沖。這樣，蓄積在光電二極管32內(nèi)的電荷、和殘留在各傳送CCD內(nèi)的電荷被全部排出。
之后，當(dāng)接收到曝光動(dòng)作開始信號(hào)時(shí)，在時(shí)刻t02的定時(shí)中停止對(duì)VSUB施加高電壓脈沖，從而將與所接收的光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的電荷蓄積在光電二極管32內(nèi)。在從時(shí)刻t02到時(shí)刻t03的曝光時(shí)間TExp中持續(xù)進(jìn)行向該光電二極管32內(nèi)的電荷的蓄積。然后，把該曝光時(shí)間TExp時(shí)分為不發(fā)生抖動(dòng)的時(shí)間間隔，將各時(shí)分圖像按照重復(fù)抖動(dòng)量進(jìn)行傳送和相加，從而得到進(jìn)行了抖動(dòng)校正的曝光時(shí)間TExp的1張圖像數(shù)據(jù)。關(guān)于該曝光時(shí)間TExp中的攝像元件1的動(dòng)作，在后面參照?qǐng)D28和圖29進(jìn)行更詳細(xì)地說明。
當(dāng)在時(shí)刻t03曝光結(jié)束時(shí)，按照校正/加法部40的Y方向傳送部34B的垂直傳送電極S2φV2下的電位(以下省略“電位”)所蓄積的進(jìn)行了抖動(dòng)校正的圖像通過水平傳送部42B(參照?qǐng)D25)，以普通的讀出速度從攝像元件1中讀出。
然后，圖28是示出把由固體攝像元件1的攝像部41B所攝像的圖像傳送到校正/加法部40中的動(dòng)作的時(shí)序圖。
另外，對(duì)電極施加的驅(qū)動(dòng)脈沖電壓是以下3個(gè)值的電壓，即成為讀出用的轉(zhuǎn)移脈沖的高電壓VH(15[V])，電荷保持用的中電壓VM(0[V])，以及用于形成防止保持在不同電極下的電荷之間混合的勢壘的低電壓VL(-5[V])。然而，在這些3個(gè)值內(nèi)，被施加了高電壓的僅是兼作為柵極電極的電極IφV0、IφV2。
現(xiàn)在，假定多次時(shí)分曝光內(nèi)的1次時(shí)分曝光結(jié)束時(shí)，在時(shí)刻t_1對(duì)電極IφV0和電極IφV2施加高電壓VH(15[V])。此時(shí)，電極IφV1、IφV3和電極S1φV0～S1φV3全部被設(shè)定為低電壓VL(-5[V])。這樣，蓄積在光電二極管32內(nèi)的電荷分別被移動(dòng)到垂直傳送部35的電極IφV0、IφV2下。在進(jìn)行了移動(dòng)之后，對(duì)電極IφV0、IφV2的施加電壓成為中電壓VM(0[V])，所讀出的電荷被保持(蓄積)在該電極φH2下。
在對(duì)電極IφV0、IφV2施加的電壓從高電壓VH(15[V])變化到中電壓VM(0[V])的同時(shí)，在光電二極管32中開始下次攝影用的電荷蓄積。即，開始下次時(shí)分?jǐn)z影。
在時(shí)刻t_2，電極IφV1成為中電壓VM，由于電極IφV0～I(xiàn)φV2是中電壓VM，因而在時(shí)刻t_1從光電二極管32移動(dòng)到IφV0、IφV2下的電荷擴(kuò)散到電極IφV0～I(xiàn)φV2下進(jìn)行混合。因此，這里進(jìn)行垂直連續(xù)的2個(gè)像素相關(guān)的電荷混合，這是因?yàn)?，與普通的幀行間轉(zhuǎn)移型CCD的動(dòng)作相同，進(jìn)行場讀出。因此，在下一場中，使垂直連續(xù)的2個(gè)像素的組合不同來進(jìn)行讀出。
在時(shí)刻t_3，電極IφV0成為低電壓VL，由于電極IφV1、IφV2是中電壓VM，因而在時(shí)刻t_2蓄積在電極IφV0～I(xiàn)φV2下的電荷移動(dòng)到電極IφV1、IφV2下。
在時(shí)刻t4，電極IφV3成為中電壓VM，由于電極IφV1～I(xiàn)φV3是中電壓VM，因而在時(shí)刻t_3蓄積在電極IφV1、IφV2下的電荷移動(dòng)到電極IφV1～I(xiàn)φV3的電極下。而且此時(shí)，校正/加法部40的電極S1φV0成為中電壓VM，與攝像部41B的最終級(jí)的像素對(duì)應(yīng)的電極IφV1～I(xiàn)φV3下的電荷也擴(kuò)散到校正/加法部40的最初電極S1φV0下。
在時(shí)刻t_5，電極IφV1成為低電壓VL，由于電極IφV2、IφV3是中電壓VM，因而在時(shí)刻t_4蓄積在電極IφV1～I(xiàn)φV3下的電荷移動(dòng)到電極IφV2、IφV3下。并且，攝像部41B的最終級(jí)的像素電荷移動(dòng)到電極IφV2、IφV3和校正/加法部40的最初電極S1φV0下。
在時(shí)刻t_6，電極IφV0成為中電壓VM，由于電極IφV0、IφV2、IφV3是中電壓VM，因而在時(shí)刻t_5蓄積在電極IφV2、IφV3下的電荷移動(dòng)到電極IφV0、IφV2、IφV3下。并且，攝像部41B的最終級(jí)的像素電荷被蓄積在電極IφV2、IφV3和校正/加法部40的最初電極S1φV0下。
在時(shí)刻t_7，電極IφV2成為低電壓VL，由于電極IφV0、IφV3是中電壓VM，因而在時(shí)刻t_6蓄積在電極IφV0、IφV2、IφV3的電極下的電荷移動(dòng)到電極IφV0、IφV3下。并且，攝像部41B的最終級(jí)的像素電荷移動(dòng)到電極IφV3和校正/加法部40的最初電極S1φV0下。
在時(shí)刻t_8，電極IφV1成為中電壓VM，由于電極IφV0、IφV1、IφV3是中電壓VM，因而在時(shí)刻t_7蓄積在電極IφV0、IφV3下的電荷移動(dòng)到電極IφV0、IφV1、IφV3下。并且，攝像部41B的最終級(jí)的像素電荷被蓄積在電極IφV3和校正/加法部40的最初電極S1φV0下。
在時(shí)刻t_9，電極IφV3成為低電壓VL，由于電極IφV0、IφV1是中電壓VM，因而在時(shí)刻t_8蓄積在電極IφV0、IφV1、IφV3下的電荷移動(dòng)到電極IφV0、IφV1下。而且此時(shí)，校正/加法部40的電極S1φV1成為中電壓VM，由于校正/加法部40的電極S1φV0、S1φV1是中電壓VM，因而在時(shí)刻t_8蓄積在電極IφV3、S1φV0下的電荷移動(dòng)到電極S1φV0、S1φV1下。
在時(shí)刻t_10，電極IφV2成為中電壓VM，由于電極IφV0～I(xiàn)φV2是中電壓VM，因而在時(shí)刻t_9蓄積在電極IφV0、1φV1下的電荷移動(dòng)到電極IφV0～I(xiàn)φV2下。而且此時(shí)，校正/加法部40的電極S1φV0成為低電壓VL，電極S1φV2成為中電壓VM，由于電極S1φV1、S1φV2是中電壓VM，因而在時(shí)刻t_9蓄積在電極S1φV0、S1φV1下的電荷移動(dòng)到電極S1φV1、S1φV2下。
通過重復(fù)以上動(dòng)作，在校正/加法部40的電極S1φV0～S1φV3下(圖26所示的分割圖像傳送部36)蓄積有在場蓄積模式下所傳送的電荷。
另外，在從攝像部41B向校正/加法部40的圖像傳送結(jié)束的時(shí)刻，在校正/加法部40中，電極S1φV0、S1φV2是中電壓VM，其他電極S1φV1、S1φV3成為低電壓VL。因此，電荷被蓄積在電極S1φV0和電極S1φV2下。
并且，在該圖28中，對(duì)從攝像元件1進(jìn)行場讀出的例子作了說明，然而本實(shí)施方式的攝像元件1通過變更對(duì)各電極施加的脈沖，也能進(jìn)行所有像素讀出。這里，所有像素讀出是這樣的讀出，即將像素電荷從設(shè)置在攝像部41B內(nèi)的所有光電二極管32一齊傳送到垂直傳送部35，之后，在上述時(shí)刻t_2不進(jìn)行所說明的2個(gè)像素相關(guān)的電荷混合(場讀出相關(guān)的電荷混合)，而是把各像素電荷傳送到校正/加法部40的分割圖像傳送部36中。在進(jìn)行了該所有像素讀出的情況下，在從攝像部41B向校正/加法部40的圖像傳送結(jié)束的時(shí)刻，在校正/加法部40中，電極S1φV0和S1φV2是中電壓VM，其他電極S1φV1、S1φV3成為低電壓VL。因此，電荷被蓄積在電極S1φV0、S1φV2下。
然后，圖29是示出在校正/加法部40中進(jìn)行的抖動(dòng)校正動(dòng)作和相加動(dòng)作的時(shí)序圖。
該攝像元件1的校正/加法部40中的抖動(dòng)校正動(dòng)作和相加動(dòng)作的概要如下。即，校正/加法部40將存儲(chǔ)在Y方向傳送部34B內(nèi)的到上次為止的相加圖像首先在Y方向傳送部34B內(nèi)朝垂直方向傳送，以便校正垂直方向的抖動(dòng)量，之后，將從攝像部41B傳送到校正/加法部40且存儲(chǔ)在X方向傳送部33B內(nèi)的最新圖像在X方向傳送部33B內(nèi)朝水平方向傳送，以便校正相對(duì)于上次攝像的水平方向的抖動(dòng)量，之后，將最新圖像和相加圖像在Y方向傳送部34B的電極S2φV0～S2φV2等下進(jìn)行相加，并進(jìn)行存儲(chǔ)。
另外，該圖29示出使相加圖像朝紙面上方向移動(dòng)1個(gè)像素的例子。
在時(shí)刻t-1，電極SφH2和電極S2φV2成為中電壓VM，在校正/加法部40的X方向傳送部33B中的電極SφH2(電極S1φV0和電極S1φV2)下存儲(chǔ)有最新圖像，在Y方向傳送部34B中的電極S2φV2下存儲(chǔ)有相加圖像。其中的最新圖像相關(guān)的電荷在到達(dá)后面的時(shí)刻t-9之前，照原樣被保持(存儲(chǔ))在電極SφH2下。
在時(shí)刻t-2，電極S2φV1成為中電壓VM，由于電極S2φV1、S2φV2是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-1存儲(chǔ)在電極S2φV2下的圖像(相加圖像)移動(dòng)到電極S2φV1、S2φV2下。
在時(shí)刻t-3，電極S2φV0成為中電壓VM，由于電極S2φV0～S2φV2是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-2存儲(chǔ)在電極S2φV1和電極S2φV2下的圖像(相加圖像)移動(dòng)到電極S2φV0～S2φV2下。
在時(shí)刻t-4，電極S2φV2成為低電壓VL，由于電極S2φV0、S2φV1是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-3存儲(chǔ)在電極S2φV0～S2φV2下的圖像(相加圖像)移動(dòng)到電極S2φV0、S2φV1下。
在時(shí)刻t-5，電極S2φV3成為中電壓VM，由于電極S2φV0、S2φV1、S2φV3是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-4存儲(chǔ)在電極S2φV0和電極S2φV1下的圖像(相加圖像)移動(dòng)到電極S2φV0、S2φV1、S2φV3下。
在時(shí)刻t-6，電極S2φV1成為低電壓VL，由于電極S2φV0、S2φV3是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-5存儲(chǔ)在電極S2φV0、S2φV1、S2φV3下的圖像(相加圖像)移動(dòng)到電極S2φV0、S2φV3下。
在時(shí)刻t-7，電極S2φV2成為中電壓VM，由于電極S2φV0、S2φV2、S2φV3是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-6存儲(chǔ)在電極S2φV0、S2φV3下的圖像(相加圖像)移動(dòng)到電極S2φV0、S2φV2、S2φV3下。
在時(shí)刻t-8，電極S2φV0成為低電壓VL，由于電極S2φV2、S2φV3是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-7存儲(chǔ)在電極S2φV0、S2φV2、S2φV3下的圖像(相加圖像)移動(dòng)到電極S2φV2、S2φV3下。
在時(shí)刻t-9，電極S2φV3成為低電壓VL，由于電極S2φV2是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-8存儲(chǔ)在電極S2φV2、S2φV3下的圖像(相加圖像)移動(dòng)到電極S2φV2下。
通過進(jìn)行這種動(dòng)作，使得存儲(chǔ)在Y方向傳送部34B內(nèi)的相加圖像朝圖26的紙面上方向移動(dòng)了1像素。另外，在進(jìn)行多個(gè)像素的移動(dòng)的情況下，只要按像素?cái)?shù)重復(fù)進(jìn)行同樣動(dòng)作即可。并且，在該電極S2φV2下的相加圖像相關(guān)的電荷在到達(dá)后面的時(shí)刻t-12之前，照原樣被保持(存儲(chǔ))。
這樣使相加圖像通過Y方向傳送部34B傳送了規(guī)定像素之后，與電極S2φV3成為低電壓VL同步，使X方向傳送部33B的電極SφH3成為中電壓VM。
這樣，在時(shí)刻t-10，由于電極SφH2、SφH3是中電壓VM，因而從攝像部41B傳送到校正/加法部40且在時(shí)刻t-9之前存儲(chǔ)在電極SφH2下的最新圖像移動(dòng)到電極SφH2、SφH3下。
在時(shí)刻t-11，電極SφH0成為中電壓VM，由于電極SφH0、SφH2、SφH3是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-10存儲(chǔ)在電極SφH2、SφH3下的圖像移動(dòng)到電極SφH0、SφH2、SφH3下。
在時(shí)刻t-12，電極SφH2成為低電壓VL，由于電極SφH0、SφH3是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-11存儲(chǔ)在電極SφH0、SφH2、SφH3下的圖像移動(dòng)到電極SφH0、SφH3下。
在時(shí)刻t-13，電極S2φV1成為中電壓VM，由于電極SφH0(S2φV0)、SφH3、S2φV1、S2φV2是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-12存儲(chǔ)在電極SφH0、SφH3下的最新圖像相關(guān)的電荷和存儲(chǔ)在電極S2φV2下的圖像(相加圖像)相關(guān)的電荷擴(kuò)散到電極SφH0(S2φV0)、SφH3、S2φV1、S2φV2下。因此，在該時(shí)刻，進(jìn)行最新圖像相關(guān)的電荷和相加圖像相關(guān)的電荷的混合。
在時(shí)刻t-14，電極SφH3成為低電壓VL，由于電極SφH0(S2φV0)、S2φV1、S2φV2是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-13存儲(chǔ)在電極SφH0(S2φV0)、SφH3、S2φV1、S2φV2下的圖像移動(dòng)到電極SφH0(S2φV0)、S2φV1、S2φV2下。
在時(shí)刻t-15，電極SφH0(S2φV0)成為低電壓VL，由于電極S2φV1、S2φV2是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-14存儲(chǔ)在電極SφH0(S2φV0)、S2φV1、S2φV2下的圖像移動(dòng)到電極S2φV1、S2φV2下。
在時(shí)刻t-16，電極S2φV1成為低電壓VL，由于電極S2φV2是中電壓VM，因而在時(shí)刻t-15存儲(chǔ)在電極S2φV1、S2φV2下的圖像移動(dòng)到電極S2φV2下。
通過進(jìn)行這種動(dòng)作，最新圖像和在上次以前的進(jìn)行了抖動(dòng)校正和相加的時(shí)分圖像(相加圖像)在進(jìn)行了相加的狀態(tài)下被存儲(chǔ)在Y方向傳送部34B的電極S2φV2下。
另外，將新相加的圖像在時(shí)刻t-16存儲(chǔ)在電極S2φV2下，這是因?yàn)?，如上所述，在將下次的時(shí)分圖像在X方向傳送部33B(圖26)內(nèi)傳送時(shí)，使已相加的圖像和最新圖像不相互干擾。
并且，在上述中，僅對(duì)將最新圖像從X方向傳送部33B的電極SφH2傳送到同一寄存器37內(nèi)的電極SφH0的動(dòng)作作了說明，然而通過重復(fù)進(jìn)行同樣的動(dòng)作，可朝紙面左方向移動(dòng)1個(gè)像素。
然后，在上述中，示出了Y方向的抖動(dòng)量是1個(gè)像素的例子，然而在更一般的抖動(dòng)量的情況下，只要如上所述朝X方向和Y方向傳送與該抖動(dòng)量對(duì)應(yīng)的量即可。此時(shí)，即使X方向的抖動(dòng)是該X方向中的正方向或負(fù)方向的任意一方，通過控制對(duì)電極施加的脈沖的相位，也能自由進(jìn)行抖動(dòng)校正。這對(duì)Y方向的抖動(dòng)也完全相同。
通過進(jìn)行這種動(dòng)作，使得存儲(chǔ)在Y方向傳送部34B內(nèi)的相加圖像朝圖26的紙面上方向移動(dòng)了1個(gè)像素。另外，在進(jìn)行多個(gè)像素的移動(dòng)的情況下，只要按像素?cái)?shù)重復(fù)進(jìn)行同樣動(dòng)作即可。并且，該電極S2φV2下的相加圖像相關(guān)的電荷在到達(dá)后面的時(shí)刻t-12之前，照原樣被保持(存儲(chǔ))。
這樣，通過將攝像元件1的校正/加法部40中的X方向傳送部33B和Y方向傳送部34B的電極按照每1像素設(shè)置4個(gè)(其中，交叉位置的電極(SφH0、S2φV0)是公共的)，在為了校正抖動(dòng)而進(jìn)行與抖動(dòng)量對(duì)應(yīng)的任意量的傳送時(shí)，使X方向傳送部33B內(nèi)的新圖像相關(guān)的電荷和Y方向傳送部34B的相加圖像相關(guān)的電荷不相互干擾。
另外，在進(jìn)行參照?qǐng)D28的時(shí)序圖所說明的場讀出，即在垂直傳送部35中使奇數(shù)行的信號(hào)電荷和偶數(shù)行的信號(hào)電荷混合的讀出的情況下，存儲(chǔ)在圖26所示的Y方向傳送部34B的1個(gè)電極S2φV2下的圖像數(shù)據(jù)與攝像部41B的像素內(nèi)的水平方向1×垂直方向2個(gè)像素(即，在垂直方向上連續(xù)的2個(gè)像素)對(duì)應(yīng)。
相比之下，在進(jìn)行上述的所有像素讀出的情況下，存儲(chǔ)在圖26所示的Y方向傳送部34B的1個(gè)電極S2φV2下的圖像數(shù)據(jù)與攝像部41B的像素內(nèi)的水平方向1×垂直方向1個(gè)像素(即，1個(gè)像素)對(duì)應(yīng)。
因此，在根據(jù)Y方向的抖動(dòng)量ΔY求出Y方向的像素的傳送量Py的情況下，對(duì)于場讀出，為Py＝「ΔY/(2·Ly)」，對(duì)于所有像素讀出，為Py＝「ΔY/Ly」。
圖30是示出由CPU 7算出移動(dòng)量ΔX、ΔY等的處理流程的流程圖，示出根據(jù)這種讀出方式求出Y方向的像素傳送量Py的情況。在該圖30中，對(duì)于與圖21相同的部分，適當(dāng)省略說明。
首先，圖30中的步驟S801～S805的處理與圖21中的步驟S401～S405的處理相同。
然后，在進(jìn)行了步驟S805的處理之后，判定從攝像元件1的讀出是否被設(shè)定為場讀出(步驟S806)。
這里，在被設(shè)定為場讀出的情況下，運(yùn)算Px＝「ΔX/Lx」和Py＝「ΔY/(2·Ly)」(步驟S807)。
另一方面，當(dāng)在步驟S806中判定為不是場讀出的情況下，即，判定為是所有像素讀出的情況下，運(yùn)算Px＝「ΔX/Lx」和Py＝「ΔY/Ly」(步驟S808)。
之后的步驟S809、S810的處理與圖21的步驟S407、S408的處理相同。
接下來，圖31是示出像素值合成的子程序的流程圖。該圖31所示的像素值合成的子程序與上述實(shí)施方式1一樣，在圖13所示的處理的步驟S109中執(zhí)行。
即，當(dāng)在圖13的步驟S109中開始該處理時(shí)，首先，在攝像部41B中使光電二極管32的電荷移動(dòng)到垂直傳送部35，并傳送到校正/加法部40的分割圖像傳送部36中(步驟S901)。另外，光電二極管32在使像素電荷剛移動(dòng)到垂直傳送部35后，開始下次時(shí)分曝光。
然后，運(yùn)算將上次攝影的圖像朝垂直方向(Y方向)傳送的傳送量(如上所述，該傳送量為換算成校正/加法部40中的像素?cái)?shù)的傳送量)Sy(＝(Py-Sy0)(步驟S902)。這里，Py是在最初曝光剛開始后的Y方向的抖動(dòng)量，Sy0是從剛開始最初時(shí)分曝光后到上次時(shí)分曝光所進(jìn)行的Y方向的抖動(dòng)校正量(累積抖動(dòng)校正量)。因此，在該步驟S902中，把從最初時(shí)分曝光剛開始后到本次時(shí)分曝光的Y方向的抖動(dòng)量、和到上次時(shí)分曝光為止實(shí)際所校正的抖動(dòng)量之間的差作為本次時(shí)分曝光相關(guān)的校正量。通過使用這種方法，與以前后連續(xù)的2次曝光動(dòng)作內(nèi)的前一圖像的抖動(dòng)量為基準(zhǔn)求出后一圖像的抖動(dòng)量進(jìn)行校正相比，可防止運(yùn)算誤差累積。如上所述，在步驟S807或步驟S808的運(yùn)算中，由于進(jìn)行向像素?cái)?shù)單位的四舍五入，因而采用該步驟S902所示的處理是有效的。
接下來，同樣，運(yùn)算將本次攝影的最新圖像朝水平方向(X方向)傳送的傳送量(如上所述，換算成校正/加法部40中的像素?cái)?shù)的傳送量)-Sx(＝-Px)(步驟S903)。這里，Px如上所述，是從剛開始最初的時(shí)分曝光后到本次時(shí)分曝光的X方向的抖動(dòng)量。并且，對(duì)表示傳送像素?cái)?shù)的式子附上了負(fù)的符號(hào)，這是因?yàn)?，通過使像素電荷朝與抖動(dòng)相反的方向移動(dòng)，使新讀出的像素電荷接近在此之前所相加的像素電荷側(cè)。
另外，在這里所說明的處理中，由于相加圖像在存儲(chǔ)于Y方向傳送部34B內(nèi)之后，原則上，不從同一Y方向傳送部34B移動(dòng)(不在X方向傳送部33B上移動(dòng)，也不移動(dòng)到另一Y方向傳送部34B)，因而在上述步驟S903中，沒有必要算出與在步驟S902中所說明的相當(dāng)于Sy0的到上次為止的累積抖動(dòng)校正量(例如，Sx0)。
然后，將到上次為止所攝影和相加的圖像(進(jìn)行了相對(duì)抖動(dòng)校正和相加的圖像)通過Y方向傳送部34B朝垂直方向(Y方向)傳送Sy的像素?cái)?shù)(步驟S904)。
接下來，將本次攝影的最新圖像通過X方向傳送部33B朝水平方向(X方向)傳送-Sx的像素?cái)?shù)(步驟S905)。
并且，如參照?qǐng)D29所說明的那樣，將存儲(chǔ)在X方向傳送部33B內(nèi)的圖像和存儲(chǔ)在Y方向傳送部34B內(nèi)的圖像相加(步驟S906)。
之后，將該相加的圖像傳送到與X方向傳送部33B和Y方向傳送部34B交叉的位置的電極S2φV0(SφH0)最接近的紙面下方的(即，同一寄存器37內(nèi)的)電極S2φV2下(步驟S907)。這是因?yàn)?，如上所述，由于X方向傳送電極SφH0和Y方向傳送電極S2φV0兼用，因而當(dāng)由下次時(shí)分?jǐn)z影所拍攝的圖像被傳送到X方向傳送部33B時(shí)，不與相加圖像發(fā)生干擾。
然后，將上述傳送量Sy與到上次為止的傳送量Sy0進(jìn)行相加，并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器〔Sy0〕內(nèi)，從而將該相加的值新設(shè)定為Sy0(步驟S908)。這樣，在存儲(chǔ)器〔Sy0〕內(nèi)存儲(chǔ)有到最后(上次)的時(shí)分曝光為止的Y方向的傳送量的累積相加值。
在進(jìn)行了該步驟S908的處理之后，從該圖31所示的像素值合成的子程序返回到圖13所示的處理。
另外，當(dāng)使攝像元件1多像素化，以便能對(duì)精細(xì)的靜態(tài)圖像進(jìn)行攝像時(shí)，在像素?cái)?shù)比靜態(tài)圖像少就可以的動(dòng)態(tài)圖像攝影中，為了實(shí)現(xiàn)高速化和畫質(zhì)的提高，大多進(jìn)行將多個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行相加和讀出的處理。當(dāng)例如在攝像部41B中進(jìn)行這種像素相加的情況下(作為具體例，在場讀出中將奇數(shù)行的電荷和偶數(shù)行的電荷進(jìn)行相加和讀出的情況下)，與不進(jìn)行相加的情況相比，抖動(dòng)量的校正是不同的。在將3個(gè)或3個(gè)以上的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行相加的情況下，同樣，抖動(dòng)量的校正根據(jù)相加數(shù)而不同。而且，當(dāng)進(jìn)行像素相加時(shí)，為了在校正/加法部40中存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)而需要的寄存器的數(shù)量也不同。當(dāng)根據(jù)這樣的各種情況，使時(shí)分?jǐn)z影和校正/加法部40中的像素值相加的控制不同時(shí)，控制變得復(fù)雜。
因此，為了使控制簡潔，例如考慮只有在靜態(tài)圖像攝影中頻繁使用的所有像素讀出的情況下，才進(jìn)行時(shí)分?jǐn)z影和校正/加法部40中的像素值相加，此時(shí)，在其他讀出(例如，場讀出等)中不進(jìn)行時(shí)分?jǐn)z影(然而，當(dāng)然不限于此。)。并且，在進(jìn)行多次時(shí)分?jǐn)z影的情況下，將X方向傳送部33B的圖像和Y方向傳送部34B的圖像進(jìn)行相加并蓄積在Y方向傳送部34B內(nèi)，把最終蓄積在Y方向傳送部34B內(nèi)的相加圖像傳送到水平傳送部42B中。相比之下，在即使是所有像素讀出也不進(jìn)行時(shí)分?jǐn)z影的情況下，或者在進(jìn)行其他讀出的情況下，將從垂直傳送部35傳送到分割圖像傳送部36的圖像照原樣直接傳送到水平傳送部42B中。這樣，得到可應(yīng)對(duì)靜態(tài)圖像抖動(dòng)校正、而且具有與以往型的攝像元件相同的像素相加等的功能的、控制比較簡單的攝像元件。另外，此時(shí)，由于X方向傳送部33B只要具有將時(shí)分圖像傳送2次或2次以上的功能就足夠了(即，由于不需要在X方向傳送部33B內(nèi)蓄積相加后的像素的功能)，因而可使X方向傳送部33B中的電極面積相當(dāng)狹窄。這里，如果著眼于使攝像元件1整體的面積狹窄，則只要將構(gòu)成該X方向傳送部33B的各電極的形狀和大小決定成使X方向傳送部33B的縱寬度縮短即可。這樣，可減小校正/加法部40整體的面積。
根據(jù)該實(shí)施方式2，取得與上述實(shí)施方式1大致相同的效果，并且采用幀行間轉(zhuǎn)移方式的攝像元件，在攝像元件上單獨(dú)設(shè)置攝像部、以及蓄積圖像并進(jìn)行抖動(dòng)校正的校正/加法部，因而作為攝像部，可照原樣應(yīng)用以往型的攝像元件的結(jié)構(gòu)。因此，可將幀行間轉(zhuǎn)移方式CCD圖像傳感器的優(yōu)點(diǎn)、和常年積累起來的固體攝像元件的制造專長照原樣繼承來使用。并且，還能提高固體攝像元件的通用性。
另外，在上述技術(shù)中，將1張圖像相關(guān)的所有曝光時(shí)間以抖動(dòng)界限曝光時(shí)間TLimit為單位時(shí)分成具有基本上等時(shí)間間隔來進(jìn)行各時(shí)分曝光，然而不限于此，只要是能容許抖動(dòng)的部分曝光時(shí)間，就可以按照非均勻時(shí)間間隔進(jìn)行時(shí)分。例如，在由角速度傳感器檢測出較大的角速度的情況下，也可以使部分曝光時(shí)間更短。這樣，當(dāng)適當(dāng)變更了部分曝光時(shí)間時(shí)，可精度更良好地抑制時(shí)分圖像中的抖動(dòng)發(fā)生。
并且，上述數(shù)字照相機(jī)的技術(shù)特別適合于在對(duì)靜態(tài)圖像進(jìn)行攝影時(shí)的抖動(dòng)校正，然而當(dāng)然也能應(yīng)用于對(duì)動(dòng)態(tài)圖像的1幀進(jìn)行攝影時(shí)的抖動(dòng)校正。因此，該數(shù)字照相機(jī)的技術(shù)不僅能應(yīng)用于數(shù)字靜止照相機(jī)和模擬靜止照相機(jī)，而且還能應(yīng)用于數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和模擬攝像機(jī)，并且不限于此，可廣泛地應(yīng)用于使用固體攝像元件對(duì)圖像進(jìn)行攝影的裝置。
而且，在上述中，列舉二維攝像元件為例，對(duì)進(jìn)行抖動(dòng)校正的技術(shù)作了說明，然而例如在使用一維攝像元件(行傳感器等)的掃描儀(特別是，便攜式掃描儀等)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等中，也能應(yīng)用與上述相同的技術(shù)進(jìn)行抖動(dòng)校正。然而，此時(shí)，沿著傳感器的排列方向的傳送CCD只要有1個(gè)就足夠了。
然后，由于上述技術(shù)是將在大致同一時(shí)刻所攝像的多張圖像進(jìn)行相加的技術(shù)，因而也可考慮將該技術(shù)應(yīng)用于抖動(dòng)校正以外的其他用途。例如，在可蓄積在垂直傳送CCD或水平傳送CCD內(nèi)的電荷量比可蓄積在光電二極管內(nèi)的電荷量多的情況下，也能用作生成動(dòng)態(tài)范圍更寬的圖像的技術(shù)。
另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，當(dāng)然可在不背離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變形和應(yīng)用。
(附記1)一種電子抖動(dòng)校正裝置，用于對(duì)成像在具有呈矩陣狀排列的多個(gè)像素的固體攝像元件的攝像面上的圖像的抖動(dòng)進(jìn)行校正，以生成進(jìn)行了抖動(dòng)校正的圖像，其特征在于，該電子抖動(dòng)校正裝置具有攝像光學(xué)系統(tǒng)，其用于使圖像成像在上述固體攝像元件的攝像面上；抖動(dòng)檢測部，其檢測上述圖像的抖動(dòng)；曝光量控制部，其控制上述固體攝像元件的曝光量；攝像部，其根據(jù)上述曝光量控制部的控制，通過上述固體攝像元件按照規(guī)定的曝光量拍攝多張圖像；加法部，使由上述攝像部所攝影的多張圖像根據(jù)由上述抖動(dòng)檢測部所檢測的抖動(dòng)在該固體攝像元件的內(nèi)部相對(duì)移動(dòng)后進(jìn)行模擬相加，生成進(jìn)行了抖動(dòng)校正的圖像；以及讀出部，從上述固體攝像元件中讀出由上述加法部所相加的像素電荷。
<效果>
由于對(duì)按時(shí)分方式所攝像的圖像的抖動(dòng)進(jìn)行校正并在攝像元件的內(nèi)部進(jìn)行模擬相加來輸出，因而成為不需要用于校正抖動(dòng)的復(fù)雜機(jī)械機(jī)構(gòu)、并且能應(yīng)對(duì)范圍寬的快門速度的精度高的電子抖動(dòng)校正裝置。并且，由于能以極短時(shí)間進(jìn)行抖動(dòng)校正，因而成為特別適合于靜態(tài)圖像攝影中的抖動(dòng)校正的電子抖動(dòng)校正裝置。
(附記2)根據(jù)附記1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述加法部控制成重復(fù)進(jìn)行以下動(dòng)作，即對(duì)時(shí)間上相繼前后所攝影的2張圖像的相對(duì)抖動(dòng)進(jìn)行校正，之后將上述2張圖像進(jìn)行模擬相加，再把該所相加的圖像和其后所攝影的圖像之間的相對(duì)抖動(dòng)進(jìn)行校正，之后將該2張圖像進(jìn)行模擬相加。
<效果>
可高速進(jìn)行抖動(dòng)校正和時(shí)分圖像的相加處理。
(附記3)根據(jù)附記2所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述加法部控制成，根據(jù)上述所攝影的多張圖像內(nèi)的從最初圖像攝影中的曝光開始到最新圖像攝影中的曝光結(jié)束的圖像抖動(dòng)量、與該多張圖像內(nèi)的從最初圖像到最新的前一張圖像的抖動(dòng)校正量的累積相加值之間的差，對(duì)最新圖像和已相加的圖像的抖動(dòng)進(jìn)行校正，將進(jìn)行了抖動(dòng)校正的該2張圖像進(jìn)行模擬相加。
<效果>
可進(jìn)行精度高的抖動(dòng)量運(yùn)算。
(附記4)根據(jù)附記1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述曝光量控制部控制成，使上述固體攝像元件在小于等于可容許抖動(dòng)的抖動(dòng)界限曝光時(shí)間的預(yù)先設(shè)定的曝光時(shí)間中進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的曝光。
<效果>
可拍攝實(shí)質(zhì)上能忽略抖動(dòng)的時(shí)分圖像。
(附記5)根據(jù)附記4所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述曝光量控制部根據(jù)攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦距信息，生成上述抖動(dòng)界限曝光時(shí)間。
<效果>
由于可根據(jù)攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦距信息設(shè)定基于經(jīng)驗(yàn)定律的抖動(dòng)界限曝光時(shí)間，因而可簡單設(shè)定而不需要另行測定等。
(附記6)根據(jù)附記4所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述抖動(dòng)檢測部在曝光開始前也進(jìn)行抖動(dòng)量運(yùn)算；上述曝光量控制部運(yùn)算在曝光開始前由上述抖動(dòng)量檢測部所運(yùn)算的抖動(dòng)量達(dá)到可容許的抖動(dòng)量的上限為止的曝光時(shí)間，根據(jù)該曝光時(shí)間生成上述抖動(dòng)界限曝光時(shí)間。
<效果>
可進(jìn)行與攝影者的抖動(dòng)特性對(duì)應(yīng)的抖動(dòng)校正。
(附記7)根據(jù)附記4所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述曝光量控制部運(yùn)算在曝光時(shí)由上述抖動(dòng)量運(yùn)算部所運(yùn)算的抖動(dòng)量達(dá)到可容許的抖動(dòng)量的上限為止的曝光時(shí)間，根據(jù)該曝光時(shí)間生成上述抖動(dòng)界限曝光時(shí)間。
<效果>
可進(jìn)行與攝影者的抖動(dòng)特性對(duì)應(yīng)的抖動(dòng)校正。
(附記8)根據(jù)附記1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述曝光量控制部具有測光部，其取得被攝體的亮度；第1曝光時(shí)間生成部，其根據(jù)由上述測光部所取得的被攝體的亮度，生成用于得到合適曝光的第1曝光時(shí)間；第2曝光時(shí)間生成部，其生成第2曝光時(shí)間；以及曝光時(shí)間控制部，其控制成使在上述第2曝光時(shí)間中連續(xù)進(jìn)行了預(yù)定的攝影次數(shù)的攝影時(shí)的曝光時(shí)間的合計(jì)等于上述第1曝光時(shí)間。
<效果>
可控制成使曝光量變得合適。
(附記9)根據(jù)附記8所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)上述連續(xù)進(jìn)行攝影的預(yù)定的攝影次數(shù)；上述曝光時(shí)間控制部控制上述第2曝光時(shí)間生成部，使得將上述第1曝光時(shí)間除以上述攝影次數(shù)所得到的時(shí)間生成為第2曝光時(shí)間。
<效果>
作為第2曝光時(shí)間可設(shè)定確實(shí)不發(fā)生抖動(dòng)的曝光時(shí)間，并可使將多張圖像進(jìn)行了合成的圖像的曝光量合適。并且，由于攝影次數(shù)是預(yù)定的，因而可容易進(jìn)行固體攝像元件的圖像信號(hào)的飽和電荷量的控制等。
(附記10)根據(jù)附記9所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有顯示部，其在由上述第2曝光時(shí)間生成部所生成的上述第2曝光時(shí)間比可把抖動(dòng)抑制到可容許水平的曝光時(shí)間長時(shí)，進(jìn)行表示有發(fā)生抖動(dòng)的可能性的警告顯示。
<效果>
攝影者可對(duì)有發(fā)生抖動(dòng)的可能性進(jìn)行識(shí)別。
(附記11)根據(jù)附記8所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)可選擇為上述連續(xù)進(jìn)行攝影的預(yù)定的攝影次數(shù)的多個(gè)攝影次數(shù)；上述曝光時(shí)間控制部控制上述第2曝光時(shí)間生成部，使得從存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器內(nèi)的攝影次數(shù)中選擇大于等于將上述第1曝光時(shí)間除以上述第2曝光時(shí)間所得到的值的最接近該值的整數(shù)作為攝影次數(shù)，并使將上述第1曝光時(shí)間除以上述攝影次數(shù)所得到的時(shí)間取代上述第2曝光時(shí)間而生成為新的第2曝光時(shí)間。
<效果>
作為第2曝光時(shí)間可設(shè)定確實(shí)不發(fā)生抖動(dòng)的曝光時(shí)間，并可使將多張圖像進(jìn)行合成的圖像的曝光量合適。
(附記12)根據(jù)附記8所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述攝像光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成為具有光圈；該電子抖動(dòng)校正裝置還具有光圈值設(shè)定部，其設(shè)定上述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈值；以及存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)上述連續(xù)進(jìn)行攝影的攝影次數(shù)；上述光圈值設(shè)定部在上述第1曝光時(shí)間比上述第2曝光時(shí)間與存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器內(nèi)的攝影次數(shù)內(nèi)的最大值的積即第3曝光時(shí)間長時(shí)，變更上述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈值，使得該第1曝光時(shí)間小于等于該第3曝光時(shí)間。
<效果>
當(dāng)用于得到合適曝光的第1曝光時(shí)間在攝影次數(shù)的上限內(nèi)不能分割成可把抖動(dòng)抑制到可容許水平的第2曝光時(shí)間時(shí)，自動(dòng)控制光圈值，因而例如即使在與快門優(yōu)先攝影模式、光圈優(yōu)先攝影模式或者程序攝影模式等不聯(lián)動(dòng)的范圍內(nèi)，也能在進(jìn)行抖動(dòng)防止的同時(shí)，進(jìn)行合適的曝光控制。
(附記13)根據(jù)附記12所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有顯示部，其在根據(jù)上述光圈值設(shè)定部變更上述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈值時(shí)，顯示該意思。
<效果>
由于在變更光圈值時(shí)顯示該意思，因而不會(huì)使攝影者誤解。
(附記14)根據(jù)附記12所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有ISO感光度變更部，其用于通過變更從上述攝像元件所得到的圖像的放大率，實(shí)質(zhì)上變更ISO感光度；
上述ISO感光度變更部在上述光圈值設(shè)定部要變更的光圈值背離可設(shè)定為上述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈值的范圍時(shí)，變更ISO感光度，以便進(jìn)入該可設(shè)定的范圍內(nèi)。
<效果>
由于即使是可設(shè)定曝光時(shí)間和光圈值的界限值，也能變更ISO感光度，因而可在更寬的范圍內(nèi)防止抖動(dòng)的同時(shí)，進(jìn)行合適的曝光控制。
(附記15)根據(jù)附記14所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有顯示部，當(dāng)上述ISO感光度變更部要變更的ISO感光度背離可設(shè)定的范圍時(shí)，進(jìn)行表示有發(fā)生抖動(dòng)的可能性的警告顯示。
<效果>
攝影者可對(duì)有發(fā)生抖動(dòng)的可能性進(jìn)行識(shí)別。
(附記16)根據(jù)附記1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有蓄積電荷量控制部，其控制成，由上述加法部進(jìn)行相加的圖像數(shù)越多，可蓄積在上述固體攝像元件的上述像素內(nèi)的最大蓄積電荷量就越少。
<效果>
由于根據(jù)攝影次數(shù)控制蓄積在像素內(nèi)的電荷，因而可防止所合成的圖像電荷在寄存器部中溢出。
(附記17)根據(jù)附記16所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述固體攝像元件是構(gòu)成在半導(dǎo)體基板上的縱型溢出結(jié)構(gòu)的CCD固體攝像元件；上述蓄積電荷量控制部通過控制對(duì)上述半導(dǎo)體基板施加的反向偏置電壓的電壓水平，控制蓄積在像素內(nèi)的電荷開始排出到該半導(dǎo)體基板側(cè)的最大蓄積電荷量。
<效果>
由于可準(zhǔn)確控制蓄積在像素內(nèi)的電荷量的水平，因而能可靠防止蓄積合成圖像的寄存器中的電荷溢出。
(附記18)
根據(jù)附記1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有有效區(qū)域抽出部，其從由上述加法部所相加的合成圖像中抽出被認(rèn)為由上述攝像部所攝影的全部圖像共有的有效區(qū)域的圖像。
<效果>
由于從由加法部所相加的合成圖像中抽出被認(rèn)為由攝像部所攝影的全部圖像共有的有效區(qū)域的圖像，因而可簡單得到進(jìn)行了抖動(dòng)校正的高畫質(zhì)圖像。
(附記19)根據(jù)附記18所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述有效區(qū)域的圖像的大小和在上述合成圖像中的位置是預(yù)定的。
<效果>
由于有效區(qū)域的圖像的大小和在合成圖像中的位置是預(yù)定的，因而可通過簡單處理抽出有效區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)。
(附記20)根據(jù)附記18所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述曝光量控制部控制成，當(dāng)判斷為由上述攝像部所攝影的圖像欠缺上述有效區(qū)域的圖像的一部分時(shí)，結(jié)束上述攝像部的攝影。
<效果>
由于可使被認(rèn)為有效的區(qū)域不包含未進(jìn)行合適的抖動(dòng)校正的區(qū)域，因而可簡單得到進(jìn)行了抖動(dòng)校正的高畫質(zhì)圖像。
(附記21)根據(jù)附記20所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述有效區(qū)域抽出部在上述攝像部的攝影次數(shù)未達(dá)到規(guī)定數(shù)而結(jié)束了攝影時(shí)，將上述有效區(qū)域的合成圖像進(jìn)行放大。
<效果>
由于在攝影因曝光不足而結(jié)束時(shí)，進(jìn)行彌補(bǔ)該部分的放大，因而可得到合適曝光的圖像。
(附記22)根據(jù)附記1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述加法部具有第1傳送寄存器，其存儲(chǔ)由上述攝像部所攝像的第1圖像，并將該第1圖像在第1方向上傳送；以及第2傳送寄存器，其存儲(chǔ)在與上述第1圖像不同的時(shí)刻所攝像的第2圖像，并將該第2圖像在與上述第1方向交叉的第2方向上傳送；使上述第1圖像和上述第2圖像分別在上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器內(nèi)相對(duì)移動(dòng)后進(jìn)行相加，存儲(chǔ)在上述第1傳送寄存器或上述第2傳送寄存器內(nèi)。
<效果>
可高速校正存儲(chǔ)在第1傳送寄存器內(nèi)的圖像和存儲(chǔ)在第2傳送寄存器內(nèi)的圖像的抖動(dòng)。
(附記23)根據(jù)附記22所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述攝像部具有光電轉(zhuǎn)換部，其具有在行方向和列方向上呈矩陣狀配置的多個(gè)像素；上述第1傳送寄存器與上述光電轉(zhuǎn)換部的各像素行鄰接配置；上述第2傳送寄存器與上述光電轉(zhuǎn)換部的各像素列鄰接配置。
<效果>
由于以往的行間轉(zhuǎn)移方式的固體攝像元件的垂直傳送寄存器可兼用作抖動(dòng)校正用的傳送寄存器，因而具有結(jié)構(gòu)比較簡單的優(yōu)點(diǎn)。
(附記24)根據(jù)附記22所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器在上述固體攝像元件的內(nèi)部與上述攝像部分開設(shè)置。
<效果>
由于沒有必要在以往的行間轉(zhuǎn)移方式的攝像部的像素行間新設(shè)置抖動(dòng)校正用的傳送寄存器，因而像素(光電二極管)的開口率不會(huì)下降。
(附記25)根據(jù)附記22所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有電荷排出部，其用于從上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器中排出傳送到上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器的端面的電荷。
<效果>
可防止由于伴隨抖動(dòng)校正的傳送寄存器內(nèi)的電荷傳送，使得電荷蓄積在傳送寄存器的端面而溢出。
(附記26)根據(jù)附記1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述固體攝像元件是在攝像面的前面配置有鑲嵌狀的濾色器的單板式彩色固體攝像元件；上述加法部使上述多張圖像根據(jù)由上述抖動(dòng)檢測部所檢測的抖動(dòng)，在該固體攝像元件的內(nèi)部以上述濾色器的水平方向的最小重復(fù)周期和垂直方向的最小重復(fù)周期為最小單位相對(duì)移動(dòng)后進(jìn)行模擬相加，生成進(jìn)行了抖動(dòng)校正的圖像。
(附記27)一種固體攝像元件，其特征在于，具有光電轉(zhuǎn)換部，其具有呈矩陣狀排列的多個(gè)像素；第1傳送寄存器，其存儲(chǔ)讀出該光電轉(zhuǎn)換部的電荷所得到的第1圖像，并將該第1圖像在第1方向上傳送；第2傳送寄存器，其存儲(chǔ)在與上述第1圖像的攝像時(shí)刻不同的時(shí)刻讀出上述光電轉(zhuǎn)換部的電荷所得到的第2圖像，并將該第2圖像在與上述第1方向交叉的第2方向上傳送；以及加法部，其將由上述第1傳送寄存器傳送了規(guī)定量的上述第1圖像、和由上述第2傳送寄存器傳送了規(guī)定量的上述第2圖像進(jìn)行模擬相加。
<效果>
由于可把2張圖像的一方存儲(chǔ)在第1傳送寄存器內(nèi)、并把另一方存儲(chǔ)在第2傳送寄存器內(nèi)，調(diào)整相對(duì)位置來將圖像進(jìn)行相加，因而成為可極高速地進(jìn)行圖像間的偏移校正的固體攝像元件。
(附記28)根據(jù)附記27所述的固體攝像元件，其特征在于，上述第1傳送寄存器與上述光電轉(zhuǎn)換部的各像素行鄰接配置；
上述第2傳送寄存器與上述光電轉(zhuǎn)換部的各像素列鄰接配置。
<效果>
由于可將抖動(dòng)校正用的傳送寄存器的一方、和以往的行間轉(zhuǎn)移CCD的垂直傳送寄存器兼用，因而可減小攝像元件整體的大小。
(附記29)根據(jù)附記27所述的固體攝像元件，其特征在于，還具有電荷傳送部，其用于把由上述光電轉(zhuǎn)換部所生成的電荷傳送到包含上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器的寄存器部。
<效果>
由于把抖動(dòng)校正用的寄存器部設(shè)置在與攝像部不同的區(qū)域內(nèi)，因而攝像部的設(shè)計(jì)變得容易，并可照原樣繼承以往型的攝像部的技術(shù)。然后，通過構(gòu)成為具有幀行間轉(zhuǎn)移型CCD的特性，具有拖影減少的優(yōu)點(diǎn)。
(附記30)根據(jù)附記29所述的固體攝像元件，其特征在于，還具有傳送部，其用于把存儲(chǔ)在上述寄存器部內(nèi)的圖像讀出到外部；可控制成，在將多張圖像相加來讀出到外部時(shí)，把存儲(chǔ)在上述第2傳送寄存器內(nèi)的圖像通過上述傳送部讀出到外部，在不將圖像相加而讀出到外部時(shí)，把從上述光電轉(zhuǎn)換部通過上述電荷傳送部所傳送的圖像通過上述傳送部讀出到外部。
<效果>
由于只要第1傳送寄存器傳送時(shí)分圖像即可，因而可減小寄存器的面積。
(附記31)根據(jù)附記27所述的固體攝像元件，其特征在于，上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器分別構(gòu)成為具有4個(gè)傳送電極，該4個(gè)傳送電極按照作為構(gòu)成圖像的最小單位的每一像素施加4相驅(qū)動(dòng)脈沖。
<效果>
第1傳送寄存器和第2傳送寄存器即使配置成例如在垂直/水平方向上相互交叉，也能獨(dú)立傳送存儲(chǔ)在各傳送寄存器內(nèi)的2張圖像。
(附記32)根據(jù)附記31所述的固體攝像元件，其特征在于，上述第1傳送寄存器具有的4個(gè)傳送電極內(nèi)的1個(gè)傳送電極、和上述第2傳送寄存器具有的4個(gè)傳送電極內(nèi)的1個(gè)傳送電極兼用同一電極，該第1傳送寄存器和該第2傳送寄存器在該兼用的電極位置交叉。
<效果>
通過兼用第1傳送寄存器和第2傳送寄存器的電極的一部分，可減小固體攝像元件的面積，并可容易進(jìn)行像素相加。
(附記33)根據(jù)附記31所述的固體攝像元件，其特征在于，上述傳送電極將具有相對(duì)寬的面積的電極和具有相對(duì)窄的面積的電極進(jìn)行交替配置。
<效果>
可在滿足必要功能的同時(shí)，減小各傳送寄存器的面積。
(附記34)根據(jù)附記32所述的固體攝像元件，其特征在于，上述第1傳送寄存器使上述第1圖像相對(duì)于上述第2圖像移動(dòng)規(guī)定量；上述第2傳送寄存器使上述第2圖像相對(duì)于上述第1圖像移動(dòng)規(guī)定量；上述加法部將移動(dòng)了規(guī)定量后的第1圖像和第2圖像在上述第1傳送寄存器或上述第2傳送寄存器內(nèi)進(jìn)行相加。
<效果>
可高速進(jìn)行像素相加而不需要復(fù)雜控制。
(附記35)根據(jù)附記27所述的固體攝像元件，其特征在于，該固體攝像元件是光導(dǎo)電膜層疊型的固體攝像元件。
<效果>
可增大進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的例如光電二極管的開口率。
(附記36)
根據(jù)附記27所述的固體攝像元件，其特征在于，還具有電荷排出部，其用于把傳送到上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器的端面的電荷從上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器排出到外部。
<效果>
可防止由于伴隨抖動(dòng)校正的傳送寄存器內(nèi)的電荷傳送，使得電荷蓄積在傳送寄存器的端面上而溢出。
本發(fā)明可很好地利用于對(duì)成像在固體攝像元件上的圖像的抖動(dòng)進(jìn)行電子校正的電子抖動(dòng)校正裝置。
權(quán)利要求
1.一種電子抖動(dòng)校正裝置，用于對(duì)成像在具有呈矩陣狀排列的多個(gè)像素的固體攝像元件的攝像面上的圖像的抖動(dòng)進(jìn)行校正，以生成進(jìn)行了抖動(dòng)校正的圖像，其特征在于，該電子抖動(dòng)校正裝置具有攝像光學(xué)系統(tǒng)，其用于使圖像成像在上述固體攝像元件的攝像面上；抖動(dòng)檢測部，其檢測上述圖像的抖動(dòng)；曝光量控制部，其控制上述固體攝像元件的曝光量；攝像部，其根據(jù)上述曝光量控制部的控制，利用上述固體攝像元件按照規(guī)定的曝光量拍攝多張圖像；第1傳送寄存器，其存儲(chǔ)由上述攝像部所攝像的第1圖像，并將該第1圖像在第1方向上傳送；第2傳送寄存器，其存儲(chǔ)在與上述第1圖像不同的時(shí)刻所攝像的第2圖像，并將該第2圖像在與上述第1方向正交的第2方向上傳送；加法部，其使上述第1圖像和上述第2圖像分別在上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器內(nèi)相對(duì)移動(dòng)后進(jìn)行相加，并存儲(chǔ)在上述第1傳送寄存器或上述第2傳送寄存器內(nèi)；以及讀出部，其從上述固體攝像元件中讀出由上述加法部所相加的像素電荷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述加法部控制成重復(fù)進(jìn)行以下動(dòng)作，即對(duì)時(shí)間上前后相繼所攝影的2張圖像的相對(duì)抖動(dòng)進(jìn)行校正，之后將上述2張圖像進(jìn)行模擬相加，再把該所相加的圖像和其后所攝影的圖像之間的相對(duì)抖動(dòng)進(jìn)行校正，之后將該2張圖像進(jìn)行模擬相加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述加法部控制成，根據(jù)上述所攝影的多張圖像內(nèi)的從最初圖像攝影中的曝光開始到最新圖像攝影中的曝光結(jié)束的圖像抖動(dòng)量、與該多張圖像內(nèi)的從最初圖像到最新的前一張圖像的抖動(dòng)校正量的累積相加值之間的差，對(duì)最新圖像和已相加的圖像之間的抖動(dòng)進(jìn)行校正，將進(jìn)行了抖動(dòng)校正的該2張圖像進(jìn)行模擬相加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述曝光量控制部控制成，使上述固體攝像元件在小于等于可容許抖動(dòng)的抖動(dòng)界限曝光時(shí)間的預(yù)先設(shè)定的曝光時(shí)間中進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的曝光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，根據(jù)攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦距信息，生成上述抖動(dòng)界限曝光時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述抖動(dòng)檢測部在曝光開始前也進(jìn)行抖動(dòng)量的運(yùn)算；運(yùn)算在曝光開始前由上述抖動(dòng)量檢測部所運(yùn)算的抖動(dòng)量達(dá)到可容許的抖動(dòng)量的上限為止的曝光時(shí)間，根據(jù)該曝光時(shí)間生成上述抖動(dòng)界限曝光時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述曝光量控制部運(yùn)算在曝光時(shí)由上述抖動(dòng)量運(yùn)算部所運(yùn)算的抖動(dòng)量達(dá)到可容許的抖動(dòng)量的上限為止的曝光時(shí)間，根據(jù)該曝光時(shí)間生成上述抖動(dòng)界限曝光時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述曝光量控制部具有測光部，其取得被攝體的亮度；第1曝光時(shí)間生成部，其根據(jù)由上述測光部所取得的被攝體的亮度，生成用于得到合適曝光的第1曝光時(shí)間；第2曝光時(shí)間生成部，其生成第2曝光時(shí)間；以及曝光時(shí)間控制部，其控制成使在上述第2曝光時(shí)間中連續(xù)進(jìn)行了規(guī)定次數(shù)的攝影時(shí)的曝光時(shí)間的合計(jì)等于上述第1曝光時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)上述連續(xù)進(jìn)行攝影的預(yù)定的攝影次數(shù)；上述曝光時(shí)間控制部控制上述第2曝光時(shí)間生成部，使得將上述第1曝光時(shí)間除以上述攝影次數(shù)所得到的時(shí)間生成為第2曝光時(shí)間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有顯示部，其在由上述第2曝光時(shí)間生成部所生成的上述第2曝光時(shí)間比可把抖動(dòng)抑制到可容許水平的曝光時(shí)間長時(shí)，進(jìn)行表示有可能發(fā)生抖動(dòng)的警告顯示。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)可選擇為上述連續(xù)進(jìn)行攝影的攝影次數(shù)的預(yù)定的攝影次數(shù)；上述曝光時(shí)間控制部控制上述第2曝光時(shí)間生成部，使得從存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器內(nèi)的攝影次數(shù)中選擇大于等于將上述第1曝光時(shí)間除以上述第2曝光時(shí)間所得到的值的最接近該值的整數(shù)作為攝影次數(shù)，并使將上述第1曝光時(shí)間除以上述攝影次數(shù)所得到的時(shí)間取代上述第2曝光時(shí)間而生成為新的第2曝光時(shí)間。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有攝像光學(xué)系統(tǒng)，其用于使圖像在上述固體攝像元件的攝像面上成像，且具有光圈；光圈值設(shè)定部，其設(shè)定上述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈值；以及存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)上述連續(xù)進(jìn)行攝影的攝影次數(shù)；上述光圈值設(shè)定部在上述第1曝光時(shí)間比上述第2曝光時(shí)間與存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器內(nèi)的攝影次數(shù)內(nèi)的最大值的積即第3曝光時(shí)間長時(shí)，變更上述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈值，以使該第1曝光時(shí)間小于等于該第3曝光時(shí)間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有顯示部，其在通過上述光圈值設(shè)定部變更上述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈值時(shí)，顯示該意思。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有ISO感光度變更部，其用于通過變更從上述攝像元件所得到的圖像的放大率，實(shí)質(zhì)上變更ISO感光度；上述ISO感光度變更部在上述光圈值設(shè)定部要變更的光圈值背離可設(shè)定為上述攝像光學(xué)系統(tǒng)的光圈值的范圍時(shí)，變更ISO感光度，以便使光圈值進(jìn)入該可設(shè)定的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有顯示部，其在上述ISO感光度變更部要變更的ISO感光度背離可設(shè)定的范圍時(shí)，進(jìn)行表示有可能發(fā)生抖動(dòng)的警告顯示。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有蓄積電荷量控制部，其控制成，由上述加法部進(jìn)行相加的圖像數(shù)越多，可蓄積在上述固體攝像元件的上述像素內(nèi)的最大蓄積電荷量就越少。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述固體攝像元件是構(gòu)成在半導(dǎo)體基板上的縱型溢出結(jié)構(gòu)的CCD固體攝像元件；上述蓄積電荷量控制部通過控制對(duì)上述半導(dǎo)體基板施加的反向偏置電壓(VSUB)的電壓水平，控制蓄積在像素內(nèi)的電荷開始排出到該半導(dǎo)體基板側(cè)的最大蓄積電荷量。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，還具有有效區(qū)域抽出部，其從由上述加法部所相加的合成圖像中抽出被認(rèn)為由上述攝像部所攝影的全部圖像共有的有效區(qū)域的圖像。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述有效區(qū)域的圖像的大小和在上述合成圖像中的位置是預(yù)定的。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，當(dāng)判斷為由上述攝像部所攝影的圖像欠缺上述有效區(qū)域的圖像的一部分時(shí)，結(jié)束上述攝像部的攝影。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，當(dāng)上述攝像部的攝影次數(shù)未達(dá)到規(guī)定數(shù)而結(jié)束了攝影時(shí)，將上述有效區(qū)域的合成圖像進(jìn)行放大。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述攝像部具有光電轉(zhuǎn)換部，其具有在行方向和列方向上呈矩陣狀配置的多個(gè)像素；上述第1傳送寄存器與上述光電轉(zhuǎn)換部的各像素行鄰接配置，上述第2傳送寄存器與上述光電轉(zhuǎn)換部的各像素列鄰接配置。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器在上述固體攝像元件的內(nèi)部與上述攝像部分開設(shè)置。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，具有電荷排出部，其用于從上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器中排出傳送到上述第1傳送寄存器和上述第2傳送寄存器的端面上的電荷。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子抖動(dòng)校正裝置，其特征在于，上述固體攝像元件是在攝像面的前面配置有鑲嵌狀的濾色器的單板式彩色固體攝像元件，上述加法部使上述多張圖像根據(jù)由上述抖動(dòng)檢測部所檢測的抖動(dòng)，在該固體攝像元件的內(nèi)部以上述濾色器的水平方向的最小重復(fù)周期和垂直方向的最小重復(fù)周期為最小單位相對(duì)移動(dòng)后進(jìn)行模擬相加，生成進(jìn)行了抖動(dòng)校正的圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供可在不需要機(jī)械機(jī)構(gòu)的同時(shí)，進(jìn)行應(yīng)對(duì)范圍寬的快門速度的抖動(dòng)校正的電子抖動(dòng)校正裝置。該電子抖動(dòng)校正裝置具有固體攝像元件(1)，將多個(gè)像素呈矩陣狀排列；角速度傳感器(19、20)，對(duì)成像在該固體攝像元件(1)上的光學(xué)像的抖動(dòng)進(jìn)行檢測；以及CPU(7)，算出合適的曝光時(shí)間，將該曝光時(shí)間進(jìn)行時(shí)分，以便小于等于根據(jù)攝影鏡頭(15)的焦距所決定的不發(fā)生抖動(dòng)的界限曝光時(shí)間，使固體攝像元件(1)進(jìn)行多次曝光；固體攝像元件(1)根據(jù)配備在內(nèi)部的水平傳送寄存器和垂直傳送寄存器使通過時(shí)分?jǐn)z影所得到的多張圖像的相對(duì)抖動(dòng)移動(dòng)來進(jìn)行校正，將抖動(dòng)校正后的多張圖像進(jìn)行相加，之后進(jìn)行輸出。
文檔編號(hào)H04N5/369GK1893558SQ20061009434
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者山崎正文 申請(qǐng)人:奧林巴斯映像株式會(huì)社