專利名稱：包括具有電荷保持部的攝像元件的攝像設(shè)備及其控制方法和控制程序、以及存儲介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用諸如CMOS圖像傳感器等的攝像傳感器的攝像設(shè)備及其控制方法和控制程序以及存儲介質(zhì)，尤其涉及一種形成攝像傳感器的攝像元件各自具有電荷保持部的攝像設(shè)備及其控制方法、用于執(zhí)行該控制方法的計算機(jī)可執(zhí)行程序、以及用于存儲該計算機(jī)可執(zhí)行程序的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。
背景技術(shù)：
通常，諸如CMOS圖像傳感器等的攝像傳感器具有多個攝像元件，其中，每一攝像元件定義單位像素(與一個像素相對應(yīng))。近年來，在諸如數(shù)字照相機(jī)或攝像機(jī)等的攝像設(shè)備中，使用諸如CCD (電荷耦合裝置)或CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器等的攝 像傳感器。此外，隨著更高像素計數(shù)所引起的像素大小縮小等的進(jìn)展，對用于擴(kuò)展攝像傳感器針對光輸入(即光信號)的動態(tài)范圍的方法和裝置的需求日益增加。例如，在PTL I PTL 3中，提出了在定義單位像素的各攝像元件中設(shè)置除浮動擴(kuò)散部以外的電荷保持部、并且通過電荷保持部擴(kuò)展動態(tài)范圍的技術(shù)。如上所述，在PTL I PTL 3中，各攝像元件均具有設(shè)置不同于浮動擴(kuò)散部的電荷保持部的結(jié)構(gòu)。特別地，在PTL 2和PTL3中，經(jīng)由溢出柵極將在電荷累積時間期間從光電二極管溢出的電荷累積在電荷保持部中，從而確保動態(tài)范圍。這里，圖13是示出用于形成CMOS圖像傳感器所使用的像素60的電路的例子的圖。例如，CMOS圖像傳感器具有多個像素60，并且將這些像素60以矩陣形式配置在CMOS圖像傳感器中。該圖所示的像素60具有光電二極管(以下稱為“PD”)61。PD61接收通過攝像鏡頭(未示出)進(jìn)行圖像形成的光輸入(即光學(xué)圖像)，從而生成并累積電荷。第一傳送晶體管62是作為第一傳送開關(guān)所使用的晶體管，并且通過MOS晶體管來實現(xiàn)。浮動擴(kuò)散部(以下稱為“FD”)64將TO 61中累積的電荷保持為電壓。復(fù)位晶體管63復(fù)位FD 64的電位。將放大器晶體管65作為源級跟隨器66連接至FD 64，并且使用行選擇晶體管66選擇CMOS圖像傳感器中的像素的行。經(jīng)由行選擇晶體管66將輸出電壓輸出給垂直輸出線67。將電荷保持部(以下稱為“MEM”)68配置在ro 61和FD 64之間。經(jīng)由第一傳送晶體管62將電荷從ro 61傳送至MEM 68。經(jīng)由作為第二傳送開關(guān)所使用的第二傳送晶體管69將累積在MEM 68中的電荷傳送給FD 64。圖14是示出上述像素60的電位的圖。在圖14中，由第一傳送晶體管62所定義的勢壘TXl存在于ro 61和MEM 68之間。此外，由第二傳送晶體管69所定義的勢壘TX2存在于MEM 68和FD 64之間。
將PD 61和MEM 68之間的勢壘TXl配置成高于可儲存的最大電荷(以下稱為“電荷儲存容量”)，同時，來自I3D 61的溢出電荷在向MEM 68的方向上流出。當(dāng)通過光輸入所生成的電荷超過I3D 61的電荷儲存容量時，電荷越過勢壘TXl，并且被儲存在MEM 68中。應(yīng)該注意，根據(jù)MEM 68的容量配置，可以如下配置在電荷累積期間，通過激活第一傳送晶體管62，將累積在ro 61中的電荷始終傳送至MEM 68。這樣，不僅在ro 61和FD 64中，而且在MEM 68中，發(fā)生由隨著時間經(jīng)過而增大的暗電流所引起的噪聲。因此，當(dāng)通過將由光輸入所生成的電荷累積在I3D 61和MEM 68中來擴(kuò)展動態(tài)范圍時，在電荷累積期間，不可能消除MEM 68中由暗電流所引起的噪聲成分。結(jié)果，當(dāng)在不具有MEM 68的像素和具有MEM 68的像素60之間進(jìn)行比較時，即使在諸如61和FD 64這兩個的面積等的條件相同的情況下，由于MEM 68中由暗電流所引起的噪聲成分，因而具有MEM 68的像素60向CMO S圖像傳感器傳送較大的噪聲。此外，在像素60的后級或者CMO S圖像傳感器的后級進(jìn)行放大的高感光度拍攝等中，由于光輸入本來就小，所以不易發(fā)生像素60的動態(tài)范圍不足。為此，擴(kuò)展動態(tài)范圍并非非常必要。圖15是示出在利用相同曝光獲得圖像時、根據(jù)拍攝記錄感光度的配置所發(fā)生的在ro 61中要累積的電荷的量的差的例子的圖。通過“ro 61中累積的電荷X后級的電路增益”確定攝像設(shè)備中的拍攝記錄感光度(ISO感光度)。因此，當(dāng)對被攝體的亮度以相同曝光進(jìn)行拍攝時，ISO 100 = PD 61中的電荷量的100% X電路增益的I倍，并且ISO 200 = PD 61中的電荷量的50% X電路增益的2倍。因此，隨著ISO感光度變高，PD 61的容量的余量增大(即電荷不太可能溢出)。此外，由于ro 61所需的光輸入變小，所以不易發(fā)生像素60的動態(tài)范圍不足。另一方面，如果擴(kuò)展了動態(tài)范圍，則與低感光度拍攝中同等地生成依賴于時間的由暗電流所引起的噪聲成分，并且由于在后級進(jìn)行放大，所以由暗電流所引起的噪聲成分也被放大，這趨于易于發(fā)生圖像質(zhì)量劣化。例如，在ISO 100的情況下，后級的電路增益為I倍，從而在像素60中所生成的暗電流具有與生成量相對應(yīng)的影響。然而，在ISO 200的情況下，使后級的電路增益加倍，因而暗電流具有與生成量的兩倍相對應(yīng)的影響。文獻(xiàn)列表專利文獻(xiàn)PTL I:JP 6-196742PTL 2:JP 6-217410APTL 3:JP 6-246450A

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供一種即使在諸如高感光度拍攝等的拍攝條件下擴(kuò)展動態(tài)范圍時也能夠降低暗電流噪聲的影響從而獲得良好圖像質(zhì)量的攝像設(shè)備及其控制方法和控制程序、以及存儲介質(zhì)。問題的解決方案
因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種攝像設(shè)備，其包括光電轉(zhuǎn)換元件，用于生成并累積與光輸入相對應(yīng)的電荷；電荷累積部，用于累積所述電荷；電荷保持部，其被配置在所述光電轉(zhuǎn)換元件和所述電荷累積部之間；第一傳送開關(guān)，用于在所述光電轉(zhuǎn)換元件和所述電荷保持部之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接；第二傳送開關(guān)，用于在所述電荷保持部和所述電荷累積部之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接；以及控制器，用于根據(jù)用于進(jìn)行被攝體的拍攝的拍攝條件，將操作模式設(shè)置成第一操作模式和第二操作模式中的一個，其中，在所述第一操作模式下，在所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷累積操作期間，所述第二傳送開關(guān)斷開所述電荷保持部和所述電荷累積部，在所述第二操作模式下，在所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷累積操作期間，所述第二傳送開關(guān)在所述電荷保持部和所述電荷累積部之間進(jìn)行連接。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于控制攝像設(shè)備的方法，所述攝像設(shè)備包括光電轉(zhuǎn)換元件，用于生成并累積與光輸入相對應(yīng)的電荷；電荷累積部，用于累積所述電荷；電荷保持部，其被配置在所述光電轉(zhuǎn)換元件和所述電荷累積部之間；第一傳送開關(guān)，用于在所述光電轉(zhuǎn)換元件和所述電荷保持部之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接；以及第二傳送開關(guān)，用于在所述電荷保持部和所述電荷累積部之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接，所述方法包括根據(jù)用于進(jìn)行被攝體的拍攝的拍攝條件，將操作模式設(shè)置成第一操作模式和第二操作模式中的一個，其中，在所述第一操作模式下，在所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷累積操作期間，所述第二傳送開關(guān)斷開所述電荷保持部和所述電荷累積部，在所述第二操作模式下，在所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷累積操作期間，所述第二傳送開關(guān)在所述電荷保持部和所述電荷累積部之間進(jìn)行連接。因此，在本發(fā)明的第三方面，提供一種計算機(jī)可執(zhí)行程序，所述計算機(jī)可執(zhí)行程序用于使計算機(jī)執(zhí)行用于控制攝像設(shè)備的方法，所述攝像設(shè)備包括光電轉(zhuǎn)換元件，用于根據(jù)光輸入生成和累積電荷；電荷累積部，用于累積所述電荷；電荷保持部，其被配置在所述光電轉(zhuǎn)換元件和所述電荷累積部之間；第一傳送開關(guān)，用于在所述光電轉(zhuǎn)換元件和所述電荷保持部之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接；以及第二傳送開關(guān)，用于在所述電荷保持部和所述電荷累積部之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接，其中，所述方法包括根據(jù)用于進(jìn)行被攝體的拍攝的拍攝條件，將操作模式設(shè)置成第一操作模式和第二操作模式中的一個，其中，在所述第一操作模式下，在所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷累積操作期間，所述第二傳送開關(guān)斷開所述電荷保持部和所述電荷累積部，在所述第二操作模式下，在所述光電轉(zhuǎn)換元件的所述電荷累積操作期間，所述第二傳送開關(guān)在所述電荷保持部和所述電荷累積部之間進(jìn)行連接。因此，在本發(fā)明的第四方面，提供一種用于存儲該計算機(jī)可執(zhí)行程序的非瞬態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。本發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，由于根據(jù)拍攝條件在第一操作模式和第二操作模式之間選擇性地切換操作模式，所以，即使當(dāng)在高感光度拍攝等時擴(kuò)展動態(tài)范圍的情況下，也可以獲得通過減小暗電流噪聲的影響來獲得良好圖像質(zhì)量的有益效果。也就是說，根據(jù)拍攝條件，當(dāng)需要寬動態(tài)范圍時，將操作配置成優(yōu)先確保動態(tài)范圍來進(jìn)行。另一方面，當(dāng)存在足夠的動態(tài)范圍余量時，將操作配置成優(yōu)先消除由暗電流所引起的噪聲來進(jìn)行。因此，可以獲得用于根據(jù)拍攝條件來獲得適當(dāng)圖像質(zhì)量的有益效果。通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將顯而易見。


圖I是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的攝像設(shè)備的框圖。圖2是示出圖I中的CMOS傳感器的布局的圖。圖3是用于說明圖2所示的CMOS圖像傳感器在其第一操作模式下的操作的時序圖。圖4A是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其第一操作模式下在復(fù)位像素時的像素的電位的圖。圖4B是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其第一操作模式下在累積電荷時的像素的電位的圖。圖4C是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其第一操作模式下在終止電荷的累積 時的像素的電位的圖。圖4D是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其第一操作模式下在傳送電荷時的像素的電位的圖。圖5是用于說明圖2所示的CMOS圖像傳感器在其第二操作模式下的操作的時序圖。圖6A是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其第二操作模式下在復(fù)位像素時的像素的電位的圖。圖6B是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其第二操作模式下在累積電荷時的像素的電位的一個例子的圖。圖6C是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其第二操作模式下在累積電荷時的像素的電位的其它例子的圖。圖6D是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其第二操作模式下在終止電荷的累積時的像素的電位的一個例子的圖。圖6E是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其第二操作模式下在傳送電荷時的像素的電位的圖。圖7A是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其傳統(tǒng)操作中在復(fù)位像素時的像素的電位的圖。圖7B是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其傳統(tǒng)操作中在累積電荷時的像素的電位的圖。圖7C是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其傳統(tǒng)操作中在終止電荷的累積時的像素的電位的圖。圖7D是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其傳統(tǒng)操作中在傳送電荷時的像素的電位的圖。圖8是根據(jù)第一實施例用于控制攝像設(shè)備的處理的流程圖。圖9是詳細(xì)示出圖8的拍攝處理的流程圖。圖10A是根據(jù)本發(fā)明第二實施例用于控制攝像設(shè)備的處理的流程圖。圖10B 續(xù)圖 10A。圖IlA是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例用于控制攝像設(shè)備的處理的流程圖。
圖IlB 續(xù)圖 I ΙΑ。圖12是詳細(xì)示出圖IlB的拍攝處理的流程圖。圖13是示出CMOS圖像傳感器中所使用的像素(單位像素)的電路結(jié)構(gòu)的圖。圖14是示出圖13所示像素的電位配置的圖。圖15是示出在利用相同曝光獲得圖像時根據(jù)拍攝記錄感光度的配置所發(fā)生的要累積在光電二極管累積的電荷的量的差的例子的圖。
具體實施例方式下面將參考示出本發(fā)明實施例的附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖I是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的攝像設(shè)備的框圖，并且該攝像設(shè)備是例如數(shù)字照相機(jī)。在圖I中，攝像設(shè)備100具有被裝配至攝像設(shè)備的設(shè)置有電動機(jī)(未示出)的拍攝鏡頭110。然后，鏡頭控制器111根據(jù)下面所述的AF(自動調(diào)焦)單元142的處理的結(jié)果驅(qū)動該電動機(jī)來進(jìn)行調(diào)焦。也就是說，鏡頭控制器111控制拍攝鏡頭110的操作。此外，鏡頭控制器111將與拍攝鏡頭110有關(guān)的信息發(fā)送給系統(tǒng)控制電路150。盡管未示出，但是鏡頭控制器111具有控制信號生成部。響應(yīng)于來自控制信號生成部的脈沖信號，鏡頭控制器111進(jìn)行用于驅(qū)動該電動機(jī)的控制，以執(zhí)行拍攝鏡頭110的焦點調(diào)節(jié)操作等。此外，攝像設(shè)備100具有快門112，并且通過快門112調(diào)整CMO S圖像傳感器114的曝光量。通過快門控制器140控制快門112。CMOS圖像傳感器114包括圖13中作為例子所示出的以矩陣形式配置的多個像素60。然后，CMOS圖像傳感器114將來自拍攝鏡頭110的光輸入(即光學(xué)圖像)轉(zhuǎn)換成電信號，并且將轉(zhuǎn)換后的電信號作為輸出電壓輸出。下面將詳細(xì)說明CMOS圖像傳感器114的結(jié)構(gòu)。此外，在拍攝鏡頭110和CMOS圖像傳感器114之間配置低通濾波器(LPF :未示出)。LPF截除穿過了拍攝鏡頭110的光中的不想要的波長(會影響顏色再現(xiàn)的不需要的波長)。如圖I所示，將CMOS圖像傳感器114的輸出連接至模擬前端電路(以下稱為“AFE”)116。AFE 116包括用于將從CMOS圖像傳感器114所傳送的輸出電壓(以下還稱為“模擬信號”)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器、箝位電路(偏移調(diào)整電路)和D/A轉(zhuǎn)換器。AFE 116將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號。AFE 116與數(shù)字前端電路(以下稱為“DFE”) 117連接。DFE117接收從AFE 116輸出的數(shù)字信號(以下還稱為“圖像數(shù)據(jù)”)，并且對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行諸如校正和重排等的數(shù)字處理。時序發(fā)生電路(以下稱為“TG”)118向上述CMOS圖像傳感器114、AFE 116和DFE 117提供時鐘信號和控制信號。通過存儲器控制電路122和系統(tǒng)控制電路150控制TG118(圖I沒有示出控制信號線)。圖像處理電路120對來自DFE 117的圖像數(shù)據(jù)或來自存儲器控制電路122的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)定像素插值處理和顏色轉(zhuǎn)換處理。圖像處理電路120根據(jù)需要對拍攝的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)定運算。
存儲器控制電路122用于控制AFE 116,DFE 117,TG 118、圖像處理電路120、圖像顯示存儲器124和存儲器130。經(jīng)由圖像處理電路120和存儲器控制電路122、或者直接經(jīng)由存儲器控制電路122將來自DFE 117的圖像數(shù)據(jù)寫入圖像顯示存儲器124和存儲器130。圖像處理電路120根據(jù)下面所述的存儲在存儲器152中的校正數(shù)據(jù)等、對從CMOS圖像傳感器114傳送的輸出電壓進(jìn)行校正。也就是說，圖像處理電路120通過逐像素進(jìn)行包括顏色轉(zhuǎn)換的顯像處理進(jìn)行成像。此外，所示例子中的圖像處理電路120具有數(shù)據(jù)計算塊120-1，并且能夠通過數(shù)據(jù)計算塊120-1根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來檢測焦點和亮度。然后，系統(tǒng)控制電路150基于由數(shù)據(jù)計算塊120-1所檢測到的值，向鏡頭控制器111發(fā)送控制信息。這使得可以執(zhí)行拍攝鏡頭110的焦點調(diào)節(jié)操作。
圖像顯示部128是例如TFT(薄膜晶體管)型IXD(液晶顯示器)，并且在進(jìn)行EVF(電子取景器)操作時，在圖像顯示部128上連續(xù)顯示圖像。也就是說，在圖像顯示部128上顯示運動圖像，以使得可以確認(rèn)被攝體的運動。存儲器130用于存儲所拍攝的靜止圖像或運動圖像，并且具有足以存儲預(yù)定數(shù)量的靜止圖像或預(yù)定時間的運動圖像的存儲容量。所示例子中的攝像設(shè)備100還包括測距控制器(以下稱為“AF單元”)142、溫度計(Temp) 144、測光控制器146 (以下稱為“AE單元”)和閃光燈部148。AF單元142是例如用于通過測量與被攝體的距離來進(jìn)行AF(自動調(diào)焦)處理的控制器。 溫度計144是用于測量拍攝環(huán)境的周圍溫度和攝像設(shè)備內(nèi)的溫度(例如CMO S圖像傳感器114附近的溫度)的溫度檢測單元。AE單元146是用于進(jìn)行AE (自動曝光)處理的測光單元。然而，在本實施例中，在進(jìn)行EVF操作時，通過使用來自CMOS圖像傳感器114的輸出電壓(輸出信號)中的一部分進(jìn)行測距和測光操作。因此，不使用AF單元142和AE單元146。應(yīng)該注意，AE單元146通過與閃光燈部148協(xié)作，具有閃光燈拍攝功能。閃光燈部(以下稱為“閃光燈”)148用于暗時的拍攝，并且閃光燈148具有用于投射AF輔助光的光投射功能。通常，將閃光燈148直接連接至被固定裝配在攝像設(shè)備100上的附件插座(未示出)。然而，根據(jù)拍攝條件，還可以經(jīng)由專用線纜連接遠(yuǎn)離攝像設(shè)備100的閃光燈148。將其配置成可以通過使用附件插座的通信線中的一部分來判斷是將閃光燈148直接連接到附件插座還是經(jīng)由專用線纜等連接閃光燈148。系統(tǒng)控制電路150用于控制攝像設(shè)備100的整體操作，并且系統(tǒng)控制電路150包含CPU(中央處理單元未示出)等。存儲器152存儲用于系統(tǒng)控制電路150的常數(shù)、變量和程序等，并且將預(yù)先設(shè)置的明暗校正數(shù)據(jù)等存儲在存儲器152中。應(yīng)該注意，根據(jù)系統(tǒng)控制電路150中的程序的執(zhí)行，將系統(tǒng)控制電路150的工作狀態(tài)、消息等顯示在未示出的顯示部上。此外，非易失性存儲器156存儲下述程序等。非易失性存儲器156是例如電性可擦除且可記錄的EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲器)。從開關(guān)塊(控制臺部)160向系統(tǒng)控制電路150輸入指示。盡管未示出，但是開關(guān)塊160具有主開關(guān)(啟動開關(guān))、快門開關(guān)和模式設(shè)置撥盤等。主開關(guān)用于向系統(tǒng)控制電路150輸入各種類型的操作指示。此外，模式設(shè)置撥盤用于切換拍攝模式等。更具體地，快門開關(guān)具有例如通過被按下而以分階段方式接通的第一開關(guān)和第二開關(guān)(SWl和SW2)。在接通第一開關(guān)的第一階段，執(zhí)行AF處理、AE處理、AWB (自動白平衡)處理、EF (閃光燈預(yù)發(fā)射)處理等。此外，在接通第二開關(guān)的第二階段，進(jìn)行快門112的控制等。然后，經(jīng)由AFE 116、DFE 117和存儲器控制電路122將從CMOS圖像傳感器114傳送的輸出信號作為圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器130中(曝光處理)。此外，在第二階段，通過圖像 處理電路120和存儲器控制電路122中的運算進(jìn)行顯像處理，并且從存儲器130讀出圖像數(shù)據(jù)以對其進(jìn)行壓縮并將其寫入記錄介質(zhì)1200中(記錄處理)?？扉T開關(guān)用于開始上述一系列處理的操作。此外，盡管未示出，但是開關(guān)塊160不僅具有上述開關(guān)和撥盤，而且還具有ISO感光度設(shè)置開關(guān)、EVF操作開關(guān)、單拍/連拍開關(guān)、連續(xù)測距操作設(shè)置開關(guān)、電源開關(guān)等。ISO感光度設(shè)置開關(guān)用于設(shè)置拍攝記錄感光度(ISO感光度)，并且EVF操作開關(guān)用于在圖像顯示部128上連續(xù)顯示被攝體(即顯示運動圖像)。模式設(shè)置撥盤用作用于在各種類型的拍攝模式(自動拍攝模式、程序拍攝模式、快門速度優(yōu)先拍攝模式、光圈優(yōu)先拍攝模式、手動拍攝模式、夜景拍攝模式、天體拍攝模式、人像拍攝模式等)之間進(jìn)行切換的拍攝模式設(shè)置單元。單拍/連拍開關(guān)用于在單拍和連拍之間進(jìn)行拍攝切換，并且連續(xù)測距操作設(shè)置開關(guān)用于連續(xù)重復(fù)進(jìn)行AF處理和鏡頭調(diào)焦操作(通常，僅進(jìn)行一 次測距操作)。然后，電源開關(guān)用于向攝像設(shè)備100供應(yīng)電力。電源控制器182設(shè)置有例如電池檢測電路和DC-DC轉(zhuǎn)換器(兩者均未示出)，并且電源部186連接至電源控制器182。電源部186是例如諸如堿性電池或鋰電池等的一次電池、諸如鎳鎘電池、鎳氫電池或Li電池等的二次電池或者AC適配器。記錄介質(zhì)1200是存儲卡或硬盤等，并且可以將其裝配至攝像設(shè)備100以及從攝像設(shè)備100將其移除。圖2是示出圖I中的CMOS圖像傳感器114的布局的圖。在圖2中，CMOS圖像傳感器114具有多個像素60 (攝像元件)。以上參考圖13說明了各像素60的結(jié)構(gòu)，因此省略對其的說明。在CMOS圖像傳感器114中，以矩陣形式配置多個像素60。在所示例子中，以矩陣形式配置像素60 (1-1) 60(n-m)(其中，η表示不小于I的整數(shù)，并且m表示不小于I的整數(shù))。通過來自垂直掃描電路77的控制信號進(jìn)行像素60(1-1) 60(n-m)中的電荷累積控制。在圖2中，將用于控制圖13所示的像素60中的第一傳送晶體管62 (第一傳送開關(guān))的控制信號稱為第一傳送控制信號φΤΧ I。此外，將用于控制第二傳送晶體管69的控制信號稱為第二傳送控制信號φΤΧ2。然后，將用于控制復(fù)位晶體管63的控制信號稱為復(fù)位控制信號(pRE S，并且將用于控制行選擇晶體管66的控制信號稱為行選擇控制信號(pSEL。如圖2所示，CMOS圖像傳感器114具有垂直輸出線67⑴ (67 (m)。括號內(nèi)的數(shù)字表不線編號。垂直輸出線67(1) 67 (m)中的每一個都是在垂直方向(即列方向)上成列排列的像素所共用的，并且與S-N電路75(1) 75(m)中相關(guān)聯(lián)的一個連接。也就是說，對各垂直輸出線設(shè)置S-N電路。奇數(shù)編號的S-N電路75⑴ 75(m— I)與水平掃描電路76a連接，并且偶數(shù)編號的S-N電路75⑵ 75(m)與水平掃描電路76b連接。然后，水平掃描電路76a和76b對這些S-N電路75 (I) 75 (m)進(jìn)行輸出選擇控制。如圖2所示，S-N電路75⑴ 75 (m)的輸出被連接到進(jìn)行與期望的拍攝記錄感光度(ISO感光度)相關(guān)聯(lián)的輸出放大的輸出放大器74-1 74-4,并且將放大后的輸出傳送給后級的AFE 116(圖I)?；贗SO 100設(shè)置期望的ISO感光度。對于ISO 200，將從像素輸出的輸出電壓放大成其原始水平的兩倍，并且對于ISO 400,將從像素輸出的輸出電壓放大成其原始水平的四倍。圖3是用于說明圖2所示的CMOS圖像傳感器在其第一操作模式下的操作的時序 圖。圖4A 4D是示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其第一操作模式下的像素的電位的圖。不僅參考圖2 4D,而且還參考圖13,首先,在作為用于復(fù)位所有像素60 (1-1) 60 (n-m)的時期Tl開始的時刻tl的定時，垂直掃描電路77激活第一傳送控制信號(pTXl(N) ~tpTXl(N+X)、第二傳送控制信號tpTX2(N) ~ cpTX2(N+X)和復(fù)位控制信號(pRES(N) ~ (pRES(N+X)。應(yīng)該注意，從時刻t I到時刻t3，持續(xù)激活在系統(tǒng)控制電路150的控制下從快門控制電路140提供給快門112的快門控制信號(pSH以保持快門112開放。在所示的例子中，N表示從I n的整數(shù)中的一個,并且類似地，X表示不小于0的整數(shù)，假定N+ X不大于n。在上述控制信號的括號內(nèi)的數(shù)字均表示行編號。也就是說，(N + X)表示第(N + X)行，并且第一傳送控制信號tpTXl(N+X)表示應(yīng)用于配置在第(N + X)行上的像素60的第一傳送控制信號fTXI。第二傳送控制信號(pTX2和復(fù)位控制信號cpRES類似于第一傳送控制信號(pTXl的情況。在圖3中，僅示出X = o、i的情況。結(jié)果，在所有像素60 (1-1) 60(n-m)中的每一個中，連接PD61、MEM 68和FD 64，從而經(jīng)由復(fù)位晶體管63使得ro 61的電位等于復(fù)位電位。因而復(fù)位ro 61。此時，為了將光輸入導(dǎo)入像素，如上所述保持快門112開放，并且在時期Tl終止的同時，開始在所有像素60 (1-1) 60 (n-m)中的電荷的累積。也就是說，在作為時期T2的開始的時刻t2的定時，垂直掃描電路77使第一傳送控制信號(pTXl(N) ~(pTXl(N+X)和第二傳送控制信號cpTX2(N) ~ (pTX2(N+X)無效。將快門112控制為在整個時期Tl和時期T2開放，并且時期T2用作各ro 61的電荷累積期。同樣，在電荷累積期T2，垂直掃描電路77保持復(fù)位控制信IcpRES(N)有效。結(jié)果，配置在第N行上的各像素60的復(fù)位晶體管63保持接通，從而保持各FD 64處于復(fù)位電位。也就是說，將電荷累積期累積在FD 64中的暗電流噪聲向復(fù)位電位側(cè)排出。在電荷累積期T2開始時，如上所述，垂直掃描電路77使第一傳送控制信號(pTXI(N)無效，從而設(shè)置勢壘TXI。將ro 61的電位配置成如果該時期的入射光量大到使得累積在ro 61中的電荷的量超過了 ro 61的容量，則過剩的電荷越過勢壘TXl流入MEM
68(參考圖4B)。
在經(jīng)過電荷累積期T2之后，在時刻t3的定時使快門控制信號(pSH無效以關(guān)閉快門112，從而終止H) 61的電荷累積。在這種狀態(tài)下，PD 61累積有電荷。也就是說，當(dāng)終止電荷累積時，將除溢出至MEM 68的電荷以外的通過光輸入所生成的電荷和在電荷累積時間期間所生成的暗電流噪聲累積在H) 61中。此外，MEM 68處于儲存超過勢壘TXl的溢出電荷和在電荷累積期間所生成的暗電流噪聲的狀態(tài)。應(yīng)該注意，在該階段，保持復(fù)位控制信號(I)RES(N)有效以保持復(fù)位晶體管63接通，從而排出暗電流噪聲以保持FD 64處于復(fù)位電位(參考圖4C)。隨后，從時刻t4的定時開始，對各線開始讀取操作。也就是說，進(jìn)行用于順次讀出如下各行上的像素的操作，即首先第(N)行上的像素、然后第(N+ I)行上的像素、接著第(N + 2)行上的像素以及順次各行的像素。更具體地，在所示例子中與第N行相對應(yīng)的用于讀取的時期T3開始時，垂直掃描 電路77激活行選擇控制信號(pSEL(N)，并且在時期T3保持其有效。結(jié)果，接通配置在第N行上的各像素60的行選擇晶體管66，從而在配置在第N行上的各像素60中，保持由放大器晶體管65所形成的源級跟隨器電路處于工作狀態(tài)。這里，在圖3所示的時期T4，垂直掃描電路77也持續(xù)激活復(fù)位控制信號(pRES(N)。結(jié)果，保持接通復(fù)位晶體管63，并且保持FD 64初始化，也就是說，將暗電平信號輸出給垂直輸出線67。隨后，在時期T5，激活從各水平掃描電路76a和76b輸入給S-N電路75(1) 75 (m)的控制信號φΤΝ。結(jié)果，經(jīng)由相關(guān)聯(lián)的垂直輸出線67，將表示通過復(fù)位各FD 64所導(dǎo)致的暗電平的暗電平信號從FD 64輸出給S-N電路75 (I) 75 (m)中的相關(guān)聯(lián)的一個的暗電平信號保持部(未示出)。對于配置在第N行上的所有像素，同時并行執(zhí)行該操作。將暗電平信號輸出給S-N電路75⑴ 75 (m)的時期T5稱為“N讀取”時期。當(dāng)終止上述暗電平信號的傳送(N讀取)時，垂直掃描電路77在時刻t7的定時激活第一傳送控制信號φΤΧ1(Ν)和第二傳送控制信號φΤΧ2(Ν)。這接通第一傳送晶體管62和第二傳送晶體管69，從而將累積在ro 61中的電荷傳送至H) 64。垂直掃描電路77在時刻ts的定時將第一傳送控制信號φΤΧ〗(N)設(shè)置回?zé)o效狀態(tài)。另一方面，在時期Τ6，垂直掃描電路77保持第二傳送控制信號φΤΧ2(Ν)處于有效狀態(tài)。此時，在時期Τ7，激活從各水平掃描電路76a和76b輸入給S-N電路75⑴ 75 (m)的控制信號(pTS。也就是說，將累積在H) 61中的電荷[光電荷(所累積的未溢出的電荷)+在其中所生成的暗電流噪聲]和累積在MEM 68中的電荷[光電荷(從H) 61溢出的電荷)+在其中所生成的暗電流噪聲]傳送給FD 64作為累積電荷(參考圖4D)。此時，在FD 64中，電位從復(fù)位電平改變相當(dāng)于所傳送的電荷的量，因而最終確定信號電平。然后，經(jīng)由相關(guān)聯(lián)的垂直輸出線67,將表不信號電平的信號電平信號從FD 64輸出給S-N電路75 (I) 75(m)中的相關(guān)聯(lián)的一個的信號電平信號保持部。將信號電平信號輸出給S-N電路75⑴ 75 (m)的時期T6稱為“S讀取”時期。此外，將上述“N讀取”時期和“S讀取”時期的組合通稱為“水平消隱時間”(HBLK)(實際上，水平消隱時間包括用于等待從一個操作(“N讀取”)變換成另一操作(“S讀取”)的時間)。
當(dāng)終止上述水平消隱時間中的操作時，將暗電平信號和信號電平信號分別保持在各S-N電路75⑴ 75(m)的暗電平信號和信號電平信號保持部中。也就是說，各S-N電路75(1) 75(m)的暗電平信號和信號電平信號保持部各自保持配置在第N行上的像素中的相關(guān)聯(lián)的一個像素的暗電平和信號電平。然后，通過確定各像素60的暗電平和信號電平之間的差，可以獲得輸出電壓，其中，抵消了由源級跟隨器電路的閾值電壓Vth的變化所導(dǎo)致的固定模式噪聲(FPN)和在對復(fù)位晶體管63復(fù)位時所生成的KTC噪聲(復(fù)位噪聲)。應(yīng)該注意，上述輸出電壓包含在電荷累積期在ro 61和MEM 68中所生成的暗電流噪聲。然后，水平掃描電路76a和76b水平掃描各自表示保持在S-N電路75 (I) 75 (m)的相關(guān)聯(lián)的一個電路的各自的暗電平信號和信號電平保持部中的暗電平和信號電平之間的差，并且在時期T8按照時間序列輸出掃描的差信號。這完成用于從第N行的像素進(jìn)行讀 取的操作。應(yīng)該注意，在用于水平掃描的時期T8，激活從水平掃描電路76a和76b輸出給S-N電路75 (I) 75 (m)的控制信號(pPH 類似地，進(jìn)行用于從第(N+ I)行的像素進(jìn)行讀取的操作。也就是說，類似于第N行的像素的驅(qū)動，垂直掃描電路77驅(qū)動行選擇控制信號(pSEL(N+l)、復(fù)位控制信號(pRES(N+1)、第一傳送控制信號CpTX I (N+1)、第二傳送控制信號(pTX2(N+1)、以及控制信號fTN和tpTS,從而從第(N+ I)行的像素進(jìn)行讀取。這里，將與上述讀取操作有關(guān)的模式稱為第一操作模式。在第一操作模式下，將從PD 61溢出的電荷累積在MEM 68中。因此，MEM 68中的暗電流噪聲也包含在該電荷中。為此，盡管該暗電流噪聲變大，但是與沒有設(shè)置MEM 68的情況相比，由于擴(kuò)展了 61的動態(tài)范圍，所以對于獲取要求良好色調(diào)的圖像是有效的。也就是說，在累積在ro 61中的電荷大并且這些像素的后級的增益比率低的低拍攝感光度記錄的情況下，暗電流噪聲的放大比率也變低。因此，即使暗電流噪聲大到一定程度，其對圖像質(zhì)量的影響也小，因而第一操作模式在獲得要求良好色調(diào)的圖像時是有效的。圖5是用于說明圖2所示的CMOS圖像傳感器114在其第二操作模式下的操作的時序圖。圖6A 6E是分別示出圖2所示的CMOS圖像傳感器114在第二操作模式下的電位的圖。除參考圖2、5和6A 6E,還參考圖13,在作為用于復(fù)位所有像素60(1_1) 60 (n-m)的復(fù)位期Tl開始的時刻tl的定時，如上所述，激活第一傳送控制信號(pTXl(N) ~ (pTXl(N+X)、第二傳送控制信號tpTX2(N) ~ (pTX2(N+X)和復(fù)位控制信號(pRES(N) ~q>RES(N+X)。此外,從時刻tl到時刻t3，持續(xù)激活在系統(tǒng)控制電路150的控制下從快門控制電路140提供給快門112的快門控制信號(pSH，以保持快門112開放。結(jié)果，在所有像素60 (1-1) 60(n —m)中，連接PD 61、MEM68和FD 64，從而經(jīng)由復(fù)位晶體管63使得ro 61的電位等于復(fù)位電位。因而復(fù)位ro 61。此時，如上所述，為了將光輸入導(dǎo)入像素，保持快門112開放，并且在時期T I終止的同時，開始所有像素60(1-1) 60(n-m)的電荷的累積。也就是說，在作為時期T2開始的時刻t2的定時，垂直掃描電路77使第一傳送控制信號φΤΧ1(Ν) ~φΤΧ1(Ν+Χ)無效。在整個時期Tl和時期Τ2，控制快門112處于開放，并且如上所述，時期Τ2用作各H) 61的電荷累積期。同樣，在電荷累積期T2，垂直掃描電路77保持復(fù)位控制信號(pRES(N)和第二傳送控制信號φΤΧ2(Ν)有效。結(jié)果，配置在第N行上的各像素60的復(fù)位晶體管63保持接通，從而保持各FD64處于復(fù)位電位。也就是說，在電荷累積期，將累積在FD 64中的暗電流噪聲和累積在MEM 68中的暗電流噪聲向復(fù)位電位側(cè)排出(參考圖6Β)。在電荷累積期Τ2開始時，如上所述，垂直掃描電路77使第一傳送控制信號φΤΧ1(Ν)無效，從而設(shè)置勢壘ΤΧ1。將ro 61的電位配置成如果該時期的入射光量大到使得累積在ro 61中的電荷的量超過了 ro 61的容量，則過剩的電荷越過勢壘TXl流入MEM68 (參考圖6C)。在經(jīng)過電荷累積期T2之后，在時刻t3的定時，使快門控制信號(pSH無效以關(guān)閉 快門112，從而終止H) 61的電荷累積。在這種狀態(tài)下，PD 61累積有電荷。也就是說，當(dāng)終止電荷累積時，將除溢出至MEM 68的電荷以外的通過光輸入所生成的電荷以及在電荷累積時間期間所生成的暗電流噪聲累積在ro 61中。此外，在該階段，MEM 68和FD 64通過保持復(fù)位控制信號(pRES(N)和第二傳送控制信號φΤΧ2(Ν)有效以排出在其中所生成的暗電流噪聲，處于復(fù)位電位(參考圖6D)。隨后，從時刻t4的定時起，對各線開始讀取操作。也就是說，進(jìn)行用于順次讀出各行上的像素的操作，即首先第(N)行上的像素、然后第(N + I)行上的像素、接著第(N + 2)行上的像素以及順次各行上的像素。更具體地，在所示例子中與第N行相對應(yīng)的用于讀取的時期T3開始時，垂直掃描電路77激活行選擇控制信號(pSEL(N)，并且在時期T3保持其有效。結(jié)果，接通配置在第N行上的各像素60的行選擇晶體管66，從而在配置在第N行上的各像素60中，保持由放大器晶體管65所形成的源級跟隨器電路處于工作狀態(tài)。這里，在圖3所示的時期T4，垂直掃描電路77也持續(xù)激活復(fù)位控制信號φRES(N)。結(jié)果，保持接通復(fù)位晶體管63，并且保持FD 64初始化，也就是說，將暗電平信號輸出給垂直輸出線67。隨后，在時期T5，激活控制信號φΤΝ。結(jié)果，經(jīng)由相關(guān)聯(lián)的垂直輸出線67，將表示通過復(fù)位各FD 64所導(dǎo)致的暗電平的暗電平信號從FD 64輸出給S-N電路75 (I) 75 (m)中相關(guān)聯(lián)的一個的暗電平信號保持部(即進(jìn)行“N讀取”)。當(dāng)終止上述暗電平信號的傳送(N讀取)時，在時刻t7的定時，垂直掃描電路77在保持第二傳送控制信號φΤΧ2(Ν)有效的同時，激活第一傳送控制信號φΤΧ1(Ν)。這使得接通第一傳送晶體管62和第二傳送晶體管69，從而將累積在H) 61中的電荷傳送至FD64。也就是說，進(jìn)行將累積在ro 61中的電荷(電荷+暗電流噪聲)傳送給FD 64的“S讀取”操作(參考圖6E)。此時，在FD 64中，電位從復(fù)位電平改變相當(dāng)于所傳送的電荷的量，從而最終確定信號電平。然后，經(jīng)由相關(guān)聯(lián)的垂直輸出線67，將表示信號電平的信號電平信號從FD 64輸出給S-N電路75(1) 75 (m)中相關(guān)聯(lián)的一個的信號電平信號保持部。
當(dāng)終止上述水平消隱時間中的操作時，將暗電平信號和信號電平信號分別保持在各S-N電路75⑴ 75(m)的暗電平信號和信號電平信號保持部中。也就是說，各S-N電路75(1) 75(m)的暗電平信號和信號電平信號保持部各自保持配置在第N行上的像素中的相關(guān)聯(lián)的一個像素的暗電平和信號電平。然后，通過確定各像素60的暗電平和信號電平之間的差，可以獲得輸出電壓，其中，抵消了由源級跟隨器電路的閾值電壓Vth的變化所導(dǎo)致的固定模式噪聲(FPN)和在對復(fù)位晶體管63復(fù)位時所生成的KTC噪聲(復(fù)位噪聲)。應(yīng)該注意，上述輸出電壓包含在電荷累積時間期間在ro 61中所生成的暗電流噪聲，但是由于通過保持復(fù)位控制信號(pRES(N)和第二傳送控制信號(pTX2(N)有效，排出了在電荷累積時間期間在MEM 68中所生成的暗電流噪聲，所以上述輸出電壓中不包含該暗電流噪聲。然后，水平掃描電路76a和76b水平掃描各自表示保持在S-N電路75 (I) 75 (m)的相關(guān)聯(lián)的一個電路各自的暗電平信號和信號電平保持部中的暗電平和信號電平之間的 的操作。類似地，進(jìn)行用于從第(N+ I)行的像素進(jìn)行讀取的操作。也就是說，類似于第N行的像素的驅(qū)動，垂直掃描電路77驅(qū)動行選擇控制信號q>SEL(N+l)、復(fù)位控制信號tpRES(N+1)、第一傳送控制信號(pTXl(N+1)、第二傳送控制信號(pTX2(N+1)、以及控制信號q>TN和tpTS，從而進(jìn)行從第(N+ I)行的像素的讀取。這里，將與上述讀取操作有關(guān)的模式稱為第二操作模式。在第二操作模式下，在電荷累積期將MEM 68設(shè)置成復(fù)位電位。因此，不能保持從61溢出的電荷。結(jié)果，盡管未擴(kuò)展動態(tài)范圍，但是可以在電荷累積期將暗電流噪聲向復(fù)位電位側(cè)排出，因此對于降噪是有效的。也就是說，在累積在ro 61中的電荷小并且這些像素后級的增益比率高的高拍攝感光度記錄的情況下，通過光輸入所生成的電荷超過ro 61的電荷累積的容量的可能性低。因此，考慮到在這些像素的后級將暗電流噪聲成分乘以增益，減少生成暗電流噪聲的位置數(shù)對于高拍攝感光度記錄是有效的。這里，圖7A 7D分別示出圖2所示的CMOS圖像傳感器在其傳統(tǒng)操作下的像素的電位的例子。在圖7A 7D中，在復(fù)位各像素60時，接通第一傳送晶體管62和第二傳送晶體管
69(圖13)以消除勢壘TXl和TX2，從而將電荷傳送給FD 64并且向復(fù)位電位側(cè)排出(參考圖 7A)。在電荷累積期間，在保持第一傳送晶體管62接通以維持消除勢壘TXl的狀態(tài)的同時，接通第二傳送晶體管69以設(shè)置勢壘TX2，從而將電荷累積在MEM 68中(參考圖7B)。然后，當(dāng)終止電荷累積時，關(guān)閉第一傳送晶體管62，從而使得通過勢壘TXl和TX2將電荷保持在MEM 68中(參考圖7C)。隨后，接通第二傳送晶體管69，從而消除勢壘TX2。結(jié)果，將電荷從MEM 68傳送至FD 64(參考圖7D)。在圖7A 7D中，在電荷累積期間消除勢壘TXl，從而始終將I3D 61中累積的電荷傳送至MEM 68。接著說明圖I所示的攝像設(shè)備的操作。圖8是根據(jù)第一實施例用于控制攝像設(shè)備100的處理的流程圖。參考圖I和8，首先，當(dāng)接通攝像設(shè)備100的電源時，系統(tǒng)控制電路150初始化標(biāo)志和控制變量，從而對與圖像處理相關(guān)聯(lián)的部進(jìn)行所需的預(yù)定初始化(步驟S101)。隨后，系統(tǒng)控制電路150確定開關(guān)塊160的主開關(guān)(電源SW)的設(shè)置位置，從而判斷主開關(guān)是否設(shè)置成關(guān)閉(斷電)(步驟S102)。如果判斷為主開關(guān)設(shè)置成關(guān)閉(步驟S102為斷電)，則系統(tǒng)控制電路150將各顯示部的顯示改變成終止?fàn)顟B(tài)。此外，系統(tǒng)控制電路150將包括標(biāo)志和控制變量的必要參數(shù)、設(shè)置和所設(shè)置的模式記錄在非易失性存儲器156中。
然后，系統(tǒng)控制電路150通過電源控制器182，進(jìn)行諸如將包括圖像顯示部128的與圖像處理有關(guān)的各部的不必要電源切斷等的預(yù)定終止處理(終止處理步驟S103)。此后，系統(tǒng)控制電路150返回到步驟S102。如果判斷為主開關(guān)設(shè)置成接通(步驟S102為通電)，則系統(tǒng)控制電路150進(jìn)行所設(shè)置的包括ISO感光度的配置信息的讀出(步驟S104)。然后，系統(tǒng)控制電路150在預(yù)先設(shè)置的ISO感光度和預(yù)定值(預(yù)先設(shè)置的拍攝記錄感光度)“X”之間進(jìn)行比較(步驟S105)。然后，如果預(yù)先設(shè)置的ISO感光度是低于預(yù)定值“X”的低拍攝記錄感光度(步驟S105為IS(KX)，則系統(tǒng)控制電路150將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置成第一操作模式(步驟S106)。也就是說，如果預(yù)先設(shè)置的ISO感光度低于預(yù)定值“X”，則系統(tǒng)控制電路150判斷為預(yù)先設(shè)置的ISO感光度低。在這種情況下，需要擴(kuò)展ro 61的動態(tài)范圍以應(yīng)付大的光輸入的可能性高(圖13)。因此，系統(tǒng)控制電路150使得將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置成如以上參考圖3和4A 4D所述的可以擴(kuò)展動態(tài)范圍的第一操作模式。另一方面，如果預(yù)先設(shè)置的ISO感光度不低于預(yù)定值“X”(不低于預(yù)先設(shè)置的拍攝記錄感光度)(步驟S105為ISO彡X)，則系統(tǒng)控制電路150將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置成第二操作模式(步驟S107)。也就是說，如果預(yù)先設(shè)置的ISO感光度不低于預(yù)定值“X”，則系統(tǒng)控制電路150判斷為預(yù)先設(shè)置的ISO感光度高。在這種情況下，光輸入小，并且ro 61具有足夠的動態(tài)范圍余量(圖13)。然而，例如，由于長秒時拍攝等，暗電流噪聲的生成量大，并且同時，通過后級的放大，暗電流噪聲變得明顯。為此，系統(tǒng)控制電路150將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置成如以上參考圖5和6A 6E所述的可以抑制暗電流噪聲的第二操作模式。如上所述，在步驟S106或S107，系統(tǒng)控制電路150根據(jù)ISO感光度(即增益)的設(shè)置來切換CMOS圖像傳感器114的操作模式。接著，系統(tǒng)控制電路150判斷是否按下了快門開關(guān)SWl (步驟S114)。如果未按下快門開關(guān)SWl (步驟S114為“OFF”)，則系統(tǒng)控制電路150返回到步驟S102。另一方面，如果按下了快門開關(guān)SWl (步驟S114為“0N”)，則系統(tǒng)控制電路150進(jìn)行測距、測光和測溫(步驟S115)。也就是說，在步驟S115，系統(tǒng)控制電路150如參考圖I所述進(jìn)行測距/測光處理，以進(jìn)行用于使拍攝鏡頭110聚焦于被攝體的測距處理，并且進(jìn)行測光處理以確定光圈值和快門速度。應(yīng)該注意，在測光處理中，如有需要，進(jìn)行閃光燈的設(shè)置。此外，系統(tǒng)控制電路150利用溫度計144測量溫度，并且將所測量的溫度存儲在存儲器152的預(yù)定區(qū)域中。然后，系統(tǒng)控制電路150從非易失性存儲器156讀出預(yù)先所存儲的各種類型的校正值(例如，水平和垂直明暗校正數(shù)據(jù))，并且將這些校正值載入存儲器130的預(yù)定區(qū)域(校正數(shù)據(jù)展開步驟S116)。此后，系統(tǒng)控制電路150判斷是否按下了快門開關(guān)SW2(步驟S117)。如果未按下快門開關(guān)SW2(步驟SI 17為“OFF”)，則系統(tǒng)控制電路150返回到步驟SI 14。另一方面，如果按下了快門開關(guān)SW2(步驟S117為“0N”)，則 系統(tǒng)控制電路150判斷存儲器130是否具有可以存儲所拍攝的圖像數(shù)據(jù)的圖像存儲緩沖區(qū)域(步驟S119)。然后，如果判斷為存儲器130不具有可以存儲新的圖像數(shù)據(jù)的圖像存儲緩沖區(qū)域(步驟S119為“否”)，則系統(tǒng)控制電路150在圖像顯示部128上顯示圖像、或者向顯示器/聲音部(未示出)輸出聲音以進(jìn)行預(yù)定警告(步驟S120)。此后，系統(tǒng)控制電路150返回到步驟S102。另一方面，如果判斷為存儲器130具有可以存儲新的圖像數(shù)據(jù)的圖像存儲緩沖區(qū)域(步驟S119為“是”)，則系統(tǒng)控制電路150根據(jù)在上述步驟S106或S107所設(shè)置的操作模式，從CMOS圖像傳感器114讀出預(yù)定時期所累積的電荷。然后，系統(tǒng)控制電路150從AFE 116經(jīng)由圖像處理電路120和存儲器控制電路122、或者從AFE 116直接經(jīng)由存儲器控制電路122將圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域(步驟 S121)。下面，將該處理稱為拍攝處理。應(yīng)該注意，下面將參考圖9更詳細(xì)地說明拍攝處理。然后，系統(tǒng)控制電路150經(jīng)由存儲器控制電路122讀出寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)的一部分。然后，系統(tǒng)控制電路150進(jìn)行為進(jìn)行顯像處理所需的WB(白平衡)積分運算處理。系統(tǒng)控制電路150將運算的結(jié)果存儲在其內(nèi)部存儲器或者存儲器152中。系統(tǒng)控制電路150使用存儲器控制電路122、并且如果需要還使用圖像處理電路120，讀出寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)。使用存儲在系統(tǒng)控制電路150的內(nèi)部存儲器或者存儲器152中的運算的結(jié)果，系統(tǒng)控制電路150對所讀取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行包括AWB(自動白平衡)處理、伽馬轉(zhuǎn)換處理和顏色轉(zhuǎn)換處理的各種類型的顯像處理(顯像步驟S122)。應(yīng)該注意，在上述顯像處理中，使用在步驟S116載入存儲器152中的校正值組合進(jìn)行校正運算處理。隨后，系統(tǒng)控制電路150讀出寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)，以使用壓縮/展開電路(未示出)根據(jù)所設(shè)置的操作模式進(jìn)行圖像壓縮處理(步驟S123)。然后，系統(tǒng)控制電路150將進(jìn)行了一系列處理操作的圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器130的圖像存儲緩沖區(qū)域的可用圖像區(qū)域中。此外，系統(tǒng)控制電路150讀出存儲在存儲器130的圖像存儲緩沖區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)，并且開始用于將圖像數(shù)據(jù)寫入記錄介質(zhì)1200中的記錄處理(步驟S124)。每當(dāng)將進(jìn)行了一系列處理操作的新圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器130的圖像存儲緩沖區(qū)域的可用圖像區(qū)域時，對該圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行記錄開始處理。應(yīng)該注意，在將圖像數(shù)據(jù)寫入記錄介質(zhì)1200期間，系統(tǒng)控制電路150例如通過使顯示部(LED等未示出)閃爍來進(jìn)行記錄介質(zhì)寫操作指示操作，以表示處于寫操作期間。此后，系統(tǒng)控制電路150將拍攝處理的操作模式的數(shù)據(jù)(例如，曝光時間、拍攝日期和時間)等存儲在存儲器152或非易失性存儲器156中(步驟S125)。然后，系統(tǒng)控制電路150返回到步驟S114。這完成與拍攝有關(guān)的系列處理操作。圖9是詳細(xì)示出圖8的步驟S121的拍攝處理的流程圖。參考圖I和9，在圖8的步驟S121的拍攝處理中，首先，系統(tǒng)控制電路150驅(qū)動和控制鏡(未示出)以使其移動至鏡上升位置(步驟S301)。然后，系統(tǒng)控制電路150根據(jù)存儲在系統(tǒng)控制電路150的內(nèi)部存儲器或存儲器152中的測光數(shù)據(jù)，將光圈(未示出)驅(qū)動和控制為預(yù)定光圈值(步驟S302)。然后，進(jìn)行CMOS圖像傳感器114中的電荷清除操作 (電荷復(fù)位操作)(步驟S303)。隨后，系統(tǒng)控制電路150通過快門控制器140開放快門112 (步驟S304)，并且開始CMOS圖像傳感器114的電荷累積(步驟S305)。然后，系統(tǒng)控制電路150開始對CMOS圖像傳感器114的曝光(步驟S306)。接著，系統(tǒng)控制電路150根據(jù)閃光燈標(biāo)志判斷是否需要閃光燈部148(步驟S307)。如果判斷為需要閃光燈部148 (步驟S307為“是”)，則系統(tǒng)控制電路150執(zhí)行用于使閃光燈部148發(fā)光的控制(步驟S308)。接著，系統(tǒng)控制電路150根據(jù)測光數(shù)據(jù)判斷是否終止對CMOS圖像傳感器114的曝光(步驟S309)。應(yīng)該注意，如果判斷為不需要閃光燈部148(步驟S307為“否”)，則系統(tǒng)控制電路150直接進(jìn)入上述步驟S309。然后，當(dāng)終止曝光操作時(步驟S309為“是”)，系統(tǒng)控制電路150通過快門控制器140關(guān)閉快門112，并且終止對CMOS圖像傳感器114的曝光(步驟S310)。應(yīng)該注意，當(dāng)沒有終止曝光操作時(步驟S309為“否”)，系統(tǒng)控制電路150等待直到終止曝光操作為止。隨后，系統(tǒng)控制電路150將光圈驅(qū)動和控制成開放光圈值(步驟S311)，并且將鏡移動至鏡下降位置(步驟S312)。然后，系統(tǒng)控制電路150判斷是否已經(jīng)過所設(shè)置的電荷累積時間(步驟S313)。如果所設(shè)置的電荷累積時間已經(jīng)過(步驟S313為“是”)，則系統(tǒng)控制電路150逐行順次終止CMOS圖像傳感器114中的電荷累積(步驟S314)。此后，系統(tǒng)控制電路150從CMOS圖像傳感器114的各像素60讀出電荷作為輸出電壓(即攝像信號)(步驟S315)。從AFE 116經(jīng)由圖像處理電路120和存儲器控制電路122、或者從AFE 116直接經(jīng)由存儲器控制電路122將輸出電壓作為圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域。應(yīng)該注意，如果尚未經(jīng)過所設(shè)置的電荷累積時間(步驟S313為“否”)，則系統(tǒng)控制電路150等待直到所設(shè)置的電荷累積時間經(jīng)過為止。當(dāng)這樣終止拍攝處理時，系統(tǒng)控制電路150返回到圖8的步驟S122。盡管在上述第一實施例中，根據(jù)所設(shè)置的拍攝記錄感光度(預(yù)先設(shè)置的ISO感光度)判斷CMOS圖像傳感器114的操作模式，但是，在下述本發(fā)明的第二實施例和第三實施例中，考慮暗電流噪聲由于其它原因而增大的拍攝條件，說明用于控制攝像設(shè)備的處理。應(yīng)該注意，在下面的第二實施例和第三實施例中，攝像設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)與根據(jù)第一實施例的攝像設(shè)備相同，因此以相同附圖標(biāo)記表示構(gòu)件，同時省略對其的說明。圖IOA和IOB是根據(jù)第二實施例用于控制攝像設(shè)備100的處理的流程圖。參考圖I、IOA和10B，首先，在接通攝像設(shè)備100的電源時，系統(tǒng)控制電路150初始化標(biāo)志、控制變量等，從而初始化與圖像處理相關(guān)聯(lián)的部(步驟S201)。隨后，系統(tǒng)控制電路150確定開關(guān)塊160的主開關(guān)(電源SW)的設(shè)置位置，以判斷主開關(guān)是否設(shè)置成關(guān)閉(斷電)(步驟S202)。如果判斷為主開關(guān)設(shè)置成關(guān)閉(步驟S202為斷電)，則系統(tǒng)控制電路150將各顯示部的顯示改變成終止?fàn)顟B(tài)。此外，系統(tǒng)控制電路150將包括標(biāo)志和控制變量的必要參數(shù)、設(shè)置和所設(shè)置的模式記錄在非易失性存儲器156中。 然后，系統(tǒng)控制電路150通過電源控制器182，進(jìn)行諸如將包括圖像顯示部128的與圖像處理有關(guān)的各部的不必要電源切斷等的預(yù)定終止處理(步驟S203)。此后，系統(tǒng)控制電路150返回到步驟S202。如果判斷為主開關(guān)設(shè)置成接通(步驟S202為通電)，則系統(tǒng)控制電路150進(jìn)行所設(shè)置的包括ISO感光度的配置信息的讀出(步驟S204)。此后，系統(tǒng)控制電路150判斷是否按下了快門開關(guān)SWl (步驟S205)。如果未按下快門開關(guān)SWl (步驟S205為“否”)，則系統(tǒng)控制電路150返回到步驟S202。另一方面，如果按下了快門開關(guān)SWl (步驟S205為“是”)，則系統(tǒng)控制電路150進(jìn)行測距、測光和測溫(步驟S206)。也就是說，在步驟S206，系統(tǒng)控制電路150如以上參考圖I所述進(jìn)行測距/測光處理，以進(jìn)行用于使拍攝鏡頭110聚焦于被攝體的測距處理，并且進(jìn)行測光處理以確定光圈值和快門速度。應(yīng)該注意，在測光處理中，根據(jù)需要進(jìn)行閃光燈的設(shè)置。此外，系統(tǒng)控制電路150利用溫度計144測量溫度，并且將所測量的溫度存儲在存儲器152的預(yù)定區(qū)域中。然后，系統(tǒng)控制電路150判斷在步驟S206所設(shè)置的拍攝時間Tv是否不小于預(yù)定值“y”(即不小于預(yù)先設(shè)置的拍攝時間不小于預(yù)先確定的時間段；因此，換句話說，快門速度不大于預(yù)定值)(步驟S207)。如果拍攝時間Tv是不小于預(yù)先設(shè)置的拍攝時間y的長時間段(步驟S207為Tv ^ y),則系統(tǒng)控制電路150將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置成第二操作模式(步驟S211)。另一方面，如果拍攝時間Tv是小于預(yù)先設(shè)置的拍攝時間y的短時間段(步驟S207為Tv〈y)，則系統(tǒng)控制電路150在IS 0感光度和預(yù)定值“x”之間進(jìn)行比較(步驟S208)。然后，如果ISO感光度不小于預(yù)定值“x” (步驟S208中為ISO彡x)，則系統(tǒng)控制電路150進(jìn)入步驟S211 (即將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置成第二操作模式)。另一方面，如果ISO感光度小于預(yù)定值X (步驟S208為IS0〈x)，則系統(tǒng)控制電路150對在步驟S206所讀出的溫度Temp進(jìn)行判斷(步驟S209)。如果溫度Temp是不小于預(yù)定值t的高的溫度(不低于預(yù)先設(shè)置的溫度)(步驟S209為Temp彡t)，則系統(tǒng)控制電路150進(jìn)入步驟S211。另一方面，如果溫度Temp是小于預(yù)定值t的低的溫度(步驟S209為Temp〈t)，則系統(tǒng)控制電路150將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置成第一操作模式(步驟S210)。如上所述，如果拍攝時間短或者溫度低，則系統(tǒng)控制電路150判斷為暗電流噪聲小。此外，如果所設(shè)置的ISO感光度低，則光輸入大，因而需要寬動態(tài)范圍的ro 61 (圖13)的可能性高。因此，系統(tǒng)控制電路150將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置成如以上參考圖3和4A 4D所述的可以擴(kuò)展動態(tài)范圍的第一操作模式。另一方面，如上所述，如果拍攝時間長，所設(shè)置的ISO感光度高，或者溫度高，則系統(tǒng)控制電路150判斷為容易生成明顯的暗電流噪聲。因此，系統(tǒng)控制電路150將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置成如以上參考圖5和6A 6E所述的可以抑制暗電流噪聲的第二操作模式。如上所述，在步驟S206 S211，系統(tǒng)控制電路150根據(jù)基于被攝體的亮度所設(shè)置的拍攝條件(所設(shè)置的拍攝時間、所設(shè)置的拍攝感光度等)和拍攝時的溫度，切換CMOS圖像傳感器114的操作模式。
然后，系統(tǒng)控制電路150從非易失性存儲器156讀出預(yù)先所存儲的各種類型的校正值(例如，水平和垂直明暗校正數(shù)據(jù))，并且將該校正值載入存儲器130的預(yù)定區(qū)域(步驟 S216)。此后，系統(tǒng)控制電路150判斷是否按下了快門開關(guān)SW2(步驟S217)。如果未按下快門開關(guān)SW2 (步驟S217為“OFF” )，則系統(tǒng)控制電路150返回到步驟S205。另一方面，如果按下了快門開關(guān)SW2(步驟S217為“0N”)，則系統(tǒng)控制電路150判斷存儲器130是否具有可以存儲所拍攝的圖像數(shù)據(jù)的圖像存儲緩沖區(qū)域(步驟S219)。然后，如果判斷為存儲器130不具有可以存儲所拍攝的圖像數(shù)據(jù)的圖像存儲緩沖區(qū)域(步驟S219為“否”)，則系統(tǒng)控制電路150在圖像顯示部128上顯示圖像、或者向顯示器/聲音部(未示出)輸出聲音以進(jìn)行預(yù)定警告(步驟S220)。此后，系統(tǒng)控制電路150返回到步驟S202。另一方面，如果判斷為存儲器130具有可以存儲所拍攝的圖像數(shù)據(jù)的圖像存儲緩沖區(qū)域(步驟S219為“是”)，則系統(tǒng)控制電路150根據(jù)在上述步驟S210或S211所設(shè)置的操作模式，從CMOS圖像傳感器114的各像素60讀出預(yù)定時間所累積的電荷。然后，系統(tǒng)控制電路150從AFE 116經(jīng)由圖像處理電路120和存儲器控制電路122、或者從AFE 116直接經(jīng)由存儲器控制電路122將圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域(步驟S221 :拍攝處理)。應(yīng)該注意，步驟S221的拍攝處理與圖9所述的拍攝處理相同，因此省略對其的說明。然后，系統(tǒng)控制電路150經(jīng)由存儲器控制電路122讀出寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)的一部分。然后，系統(tǒng)控制電路150進(jìn)行為了進(jìn)行顯像處理所需的WB(白平衡)積分運算處理。系統(tǒng)控制電路150將運算的結(jié)果存儲在其內(nèi)部存儲器或者存儲器152中。系統(tǒng)控制電路150使用存儲器控制電路122、并且根據(jù)需要還使用圖像處理電路120，讀出寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)。使用存儲在系統(tǒng)控制電路150的內(nèi)部存儲器或者存儲器152中的運算的結(jié)果，系統(tǒng)控制電路150對所讀取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行包括AWB(自動白平衡)處理、伽馬轉(zhuǎn)換處理和顏色轉(zhuǎn)換處理的各種類型的顯像處理(步驟S222)。
應(yīng)該注意，在上述顯像處理中，使用在步驟S216載入存儲器152中的校正值組合進(jìn)行校正運算處理。隨后，系統(tǒng)控制電路150讀出寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)，以使用壓縮/展開電路(未示出)根據(jù)所設(shè)置的操作模式進(jìn)行圖像壓縮處理(步驟S223)。然后，系統(tǒng)控制電路150進(jìn)行將經(jīng)過該系列處理操作的圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器130的圖像存儲緩沖區(qū)域的可用圖像區(qū)域中。此外，系統(tǒng)控制電路150讀出存儲在存儲器130的圖像存儲緩沖區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)，并且開始用于將圖像數(shù)據(jù)寫入記錄介質(zhì)1200中的記錄處理(步驟S224)。每當(dāng)將進(jìn)行了該系列處理操作的新圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器130的圖像存儲緩沖區(qū)域的可用圖像區(qū)域時，對該圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行記錄開始處理。應(yīng)該注意，在將圖像數(shù)據(jù)寫入記錄介質(zhì)1200期間，系統(tǒng)控制電路150例如通過使顯示部(LED等未示出)閃爍來進(jìn)行記錄介質(zhì)寫操作指示操作，以表示處于寫操作期間。 此后，系統(tǒng)控制電路150將拍攝處理中的操作模式的數(shù)據(jù)(例如，曝光時間、拍攝日期和時間)等存儲在存儲器152或非易失性存儲器156中(步驟S225)。然后，系統(tǒng)控制電路150返回到步驟S205。這完成與拍攝有關(guān)的系列處理操作。在上述第二實施例中，根據(jù)所設(shè)置的拍攝時間、所設(shè)置的ISO感光度和所檢測到的溫度的組合，在第一操作模式和第二操作模式之間切換操作模式。然而，并非必須使用所設(shè)置的拍攝時間、所設(shè)置的ISO感光度和所檢測到的溫度中的每一個。例如，可以僅根據(jù)溫度或者僅根據(jù)所設(shè)置的拍攝時間來進(jìn)行第一操作模式或者第二操作模式的設(shè)置。在任一情況下，僅需要使用所設(shè)置的拍攝時間、所設(shè)置的ISO感光度和所檢測到的溫度中的至少一個來選擇第一操作模式和第二操作模式中的一個。盡管在上述第一實施例和第二實施例中，自動切換第一操作模式和第二操作模式，但是操作模式的自動切換不是限制性的，而且可以將攝像設(shè)備配置成可以提供用戶強(qiáng)制改變操作模式這樣一種改變模式。順便提及，在上述第一實施例和第二實施例中，根據(jù)攝像之前的信息獲取，設(shè)置用于獲取攝像操作的拍攝條件的定時。然而，近年來，作為攝像設(shè)備的功能，考慮到能夠使用戶預(yù)先確認(rèn)要拍攝的圖像這一優(yōu)點，大多數(shù)攝像設(shè)備配備運動圖像拍攝模式，在該模式下，可以將通過CMOS圖像傳感器114所獲得的圖像顯示在監(jiān)視器上。運動圖像拍攝模式包括各種類型的模式，包括僅具有顯示功能的模式和具有記錄功能的模式。下面所述的根據(jù)第三實施例的攝像設(shè)備具有運動圖像拍攝模式，并且在設(shè)備處于運動圖像拍攝模式下時獲取靜止圖像拍攝條件。本實施例與上述第一實施例和第二實施例的區(qū)別僅在于提供運動圖像拍攝模式、并且執(zhí)行參考圖IlA和IlB所述的運動圖像拍攝處理和參考圖12所述的拍攝處理，因此省略重復(fù)說明。圖IlA和IlB是根據(jù)第三實施例的攝像設(shè)備所執(zhí)行的運動圖像拍攝處理的流程圖。參考圖1、11A和11B，在拍攝運動圖像時，接通開關(guān)塊160的EVF操作開關(guān)。通過這樣做，系統(tǒng)控制電路150驅(qū)動鏡(未示出)以使得其移動至鏡上升位置(步驟S401)。然后，系統(tǒng)控制電路150通過快門控制器140開放快門112，并且開始向CMOS圖像傳感器114的光輸入(步驟S402)。接著，系統(tǒng)控制電路150進(jìn)行測距、測光和溫度的測量(步驟S403)。也就是說，在步驟S403，系統(tǒng)控制電路150如參考圖I所述進(jìn)行測距/測光處理，以進(jìn)行用于使拍攝鏡頭110聚焦于被攝體的測距處理，并且進(jìn)行測光處理以確定光圈值、快門速度和ISO感光度。此外，系統(tǒng)控制電路150利用溫度計144測量溫度，并且將所測量的溫度存儲在存儲器152的預(yù)定區(qū)域中。系統(tǒng)控制電路150基于通過步驟S403的測距處理和測光處理所獲得的測量值，作為拍攝條件來確定光圈值、快門速度和ISO感光度的運動圖像拍攝條件(步驟S404)。然后，系統(tǒng)控制電路150將光圈(未示出)驅(qū)動成在步驟S404所設(shè)置的光圈值(步驟S405)。然后，系統(tǒng)控制電路150執(zhí)行運動圖像拍攝(步驟S406)。也就是說，系統(tǒng)控制電路150執(zhí)行用于進(jìn)行CMOS圖像傳感器114中的電荷清除和曝光操作的狹縫卷簾式快門操作。應(yīng)該注意，狹縫卷簾式快門操作眾所周知，因此省略對其的說明。此后，系統(tǒng)控制電路150判斷是否按下了快門開關(guān)SWl (步驟S407)。如果未按下快門開關(guān)SWl (步驟S407為“否”)，則系統(tǒng)控制電路150判斷運動圖像SW(EVF操作SW)是否保持接通(步驟S408)。如果EVF操作開關(guān)接通(步驟S408為“0N”)，則系統(tǒng)控制電路150返回到步驟S403。另一方面，如果EVF操作開關(guān)關(guān)閉(步驟S408為“OFF”)，則系統(tǒng)控制電路150根據(jù)測光處理中的測量值判斷是否終止曝光操作(步驟S409)。如果終止曝光操作(步驟S409為“是”)，則系統(tǒng)控制電路150通過快門控制器140關(guān)閉快門112以終止對CMOS圖像傳感器114的曝光(步驟S410)。如果不終止曝光操作(步驟S409為“否”)，則系統(tǒng)控制電路150等待直到曝光操作終止為止。然后，系統(tǒng)控制電路150將光圈驅(qū)動成開放光圈值(步驟S411)，并且將鏡移動至鏡下降位置(步驟S412)。此后，系統(tǒng)控制電路150判斷所設(shè)置的電荷累積時間是否經(jīng)過，并且如果所設(shè)置的電荷累積時間已經(jīng)過，則終止CMOS圖像傳感器114的電荷累積。然后，系統(tǒng)控制電路150從CMOS圖像傳感器114的各像素60讀出電荷作為輸出電壓。從AFE 116經(jīng)由圖像處理電路120和存儲器控制電路122、或者從AFE 116直接經(jīng)由存儲器控制電路122將該輸出電壓作為所拍攝的圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域中(終止運動圖像拍攝步驟S413)。因而，系統(tǒng)控制電路150終止這系列處理操作，然后返回
到主處理。如果在步驟S407判斷為快門開關(guān)SWl接通，則系統(tǒng)控制電路150進(jìn)行用于讀出在 步驟S404所獲取的運動圖像拍攝條件的配置信息的處理。然后，系統(tǒng)控制電路150進(jìn)行所讀取的配置信息到用于靜止圖像的信息的轉(zhuǎn)換(拍攝條件計算)(步驟S414)。然后，系統(tǒng)控制電路150判斷在步驟S414所計算出的拍攝時間Tv是否不小于預(yù)定值y(即，不小于預(yù)先設(shè)置的拍攝時間不小于預(yù)先所確定的時間段；因而，換句話說，快門速度不大于預(yù)定值)(步驟S415)。如果判斷為拍攝時間Tv不小于預(yù)先設(shè)置的拍攝時間y (步驟S415中為Tv > y)，則系統(tǒng)控制電路150將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置成第二操作模式(步驟S419)。另一方面，如果判斷為拍攝時間Tv小于預(yù)先設(shè)置的拍攝時間y (步驟S415中為Tv〈y)，則系統(tǒng)控制電路150在所設(shè)置的ISO感光度和預(yù)定值X之間進(jìn)行比較(步驟S416)。然后，如果ISO感光度不小于預(yù)定值x(步驟S416為ISO ^ X)，則系統(tǒng)控制電路150進(jìn)入步驟S419( S卩，將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置成第二操作模式)。另一方面，如果ISO感光度小于預(yù)定值X (步驟S416為IS(Kx)，則系統(tǒng)控制電路150對在上述步驟S414中所計算出的溫度進(jìn)行判斷(步驟S417)。如果上述溫度Temp不小于預(yù)定值t (步驟S417為Temp彡t)，則系統(tǒng)控制電路150進(jìn)入步驟S419。另一方面，如果溫度Temp小于預(yù)定值t (步驟S417為Temp〈t)，則系統(tǒng)控制電路150將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置為第一操作模式(步驟S418)。如上所述，如果拍攝時間短或者溫度低，則系統(tǒng)控制電路150判斷為暗電流噪聲小。此外，如果所設(shè)置的ISO感光度低，則光輸入大，因此需要寬動態(tài)范圍的ro 61 (圖13)的可能性高。
因此，系統(tǒng)控制電路150將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置成如參考圖3和4A 4D所述的可以擴(kuò)展動態(tài)范圍的第一操作模式。另一方面，如上所述，如果拍攝時間長，所設(shè)置的記錄感光度高，或者溫度高，則系統(tǒng)控制電路150判斷為易于生成明顯的暗電流噪聲。因此，系統(tǒng)控制電路150將CMOS圖像傳感器114的操作模式設(shè)置成如參考圖5和圖6A 6E所述的可以抑制暗電流噪聲的第二操作模式。如上所述，基于在步驟S403 S404所述的運動圖像拍攝操作中所測量的運動圖像拍攝條件，確定靜止圖像拍攝條件，并且根據(jù)所確定的靜止圖像拍攝條件，切換CMOS圖像傳感器114的操作模式。然后，系統(tǒng)控制電路150從非易失性存儲器156讀出預(yù)先所存儲的各種類型的校正值(例如，水平和垂直明暗校正數(shù)據(jù))，并且將該校正值載入存儲器130的預(yù)定區(qū)域(步驟 S420)。此后，系統(tǒng)控制電路150判斷是否按下了快門開關(guān)SW2(步驟S421)。如果未按下快門開關(guān)SW2 (步驟S421為“OFF” )，則系統(tǒng)控制電路150返回到步驟S401。另一方面，如果按下了快門開關(guān)SW2(步驟S421為“0N”)，則系統(tǒng)控制電路150判斷存儲器130是否具有可以存儲所拍攝的圖像數(shù)據(jù)的圖像存儲緩沖區(qū)域(步驟S422)。然后，如果判斷為存儲器130不具有可以存儲所拍攝的圖像數(shù)據(jù)的圖像存儲緩沖區(qū)域(步驟S422為“否”)，則系統(tǒng)控制電路150在圖像顯示部128上顯示圖像、或者向顯示器/聲音部(未示出)輸出聲音以進(jìn)行預(yù)定警告(步驟S423)。此后，系統(tǒng)控制電路150終止該系列處理操作，然后返回到主處理。另一方面，如果判斷為存儲器130具有可以存儲所拍攝的圖像數(shù)據(jù)的圖像存儲緩沖區(qū)域(步驟S422為“是”)，則系統(tǒng)控制電路150根據(jù)在上述步驟S418或S419所設(shè)置的操作模式，從CMOS圖像傳感器114的各像素60讀出預(yù)定時間所累積的電荷。然后，系統(tǒng)控制電路150從AFE 116經(jīng)由圖像處理電路120和存儲器控制電路122、或者從AFE 116直接經(jīng)由存儲器控制電路122將圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域(步驟S424 :拍攝處理)。應(yīng)該注意，下面將參考圖12更詳細(xì)地說明步驟S424的拍攝處理。
然后，系統(tǒng)控制電路150經(jīng)由存儲器控制電路122讀出寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)的一部分。然后，系統(tǒng)控制電路150進(jìn)行為進(jìn)行顯像處理所需的WB(白平衡)積分運算處理。系統(tǒng)控制電路150將運算的結(jié)果存儲在其內(nèi)部存儲器或者存儲器152中。系統(tǒng)控制電路150使用存儲器控制電路122并且如果需要、還使用圖像處理電路120，將寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)讀出。使用存儲在系統(tǒng)控制電路150的內(nèi)部存儲器或者存儲器152中的運算的結(jié)果，系統(tǒng)控制電路150對所讀取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行包括AWB(自動白平衡)處理、伽馬轉(zhuǎn)換處理和顏色轉(zhuǎn)換處理的各種類型的顯像處理(步驟S425)。應(yīng)該注意，在上述顯像處理中，使用在步驟S425載入存儲器152中的校正值組合進(jìn)行校正運算處理。然后，系統(tǒng)控制電路150讀出寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)，以使用壓 縮/展開電路(未示出)根據(jù)所設(shè)置的操作模式進(jìn)行圖像壓縮處理(步驟S426)。然后，系統(tǒng)控制電路150將進(jìn)行了該系列處理操作的圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器130的圖像存儲緩沖區(qū)域的可用圖像區(qū)域中。此外，系統(tǒng)控制電路150讀出存儲在存儲器130的圖像存儲緩沖區(qū)域中的圖像數(shù)據(jù)，并且開始用于將圖像數(shù)據(jù)寫入記錄介質(zhì)1200中的記錄處理(步驟S427)。每當(dāng)將進(jìn)行了該系列處理操作的新圖像數(shù)據(jù)寫入存儲器130的圖像存儲緩沖區(qū)域的可用圖像區(qū)域中，對該圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行記錄開始處理。應(yīng)該注意，在將圖像數(shù)據(jù)寫入記錄介質(zhì)1200期間，系統(tǒng)控制電路150例如通過使顯示部(LED等未示出)閃爍來進(jìn)行記錄介質(zhì)寫操作指示操作，以表示處于寫操作期間。此后，系統(tǒng)控制電路150將拍攝處理中的操作模式的數(shù)據(jù)(例如，曝光時間、拍攝日期和時間)等存儲在存儲器152或非易失性存儲器156中(步驟S428)。然后，系統(tǒng)控制電路150返回到步驟S401。這完成與拍攝有關(guān)的系列處理操作。圖12是詳細(xì)示出圖IlB的步驟S424的拍攝處理的流程圖。參考圖I和12，在圖IlB的步驟S424的拍攝處理中，系統(tǒng)控制電路150根據(jù)存儲在系統(tǒng)控制電路150的內(nèi)部存儲器或存儲器152中的測光數(shù)據(jù)，將光圈(未示出)驅(qū)動和控制成預(yù)定光圈值(步驟S501)。然后，進(jìn)行CMOS圖像傳感器114中的電荷清除操作(電荷復(fù)位操作)(步驟S502)。根據(jù)在圖IlB所述的步驟S418或S419所設(shè)置的操作模式操作CMO S圖像傳感器114。然后，系統(tǒng)控制電路150通過快門控制器140開放快門112，并且開始CMOS圖像傳感器114中的電荷累積(步驟S503)。然后，系統(tǒng)控制電路150開始對CMOS圖像傳感器114的曝光(步驟S504)。接著，系統(tǒng)控制電路150根據(jù)閃光燈標(biāo)志判斷是否需要閃光燈部148(步驟S505)。如果判斷為需要閃光燈部148 (步驟S505為“是”)，則系統(tǒng)控制電路150執(zhí)行用于使閃光燈部148發(fā)光的控制(步驟S506)。此后，系統(tǒng)控制電路150根據(jù)測光數(shù)據(jù)判斷是否終止對CMOS圖像傳感器114的曝光(步驟S507)。如果判斷為不需要閃光燈部148 (步驟S505為“否”)，則系統(tǒng)控制電路150直接進(jìn)入上述步驟S507。然后，如果終止曝光操作(步驟S507為“是”)，則系統(tǒng)控制電路150通過快門控制器140關(guān)閉快門112，以終止對CMOS圖像傳感器114的曝光(步驟S508)。如果不終止曝光操作(步驟S507為“否”)，系統(tǒng)控制電路150等待直到曝光操作終止為止。然后，系統(tǒng)控制電路150將光圈驅(qū)動和控制成開放光圈值(步驟S509)，并且將鏡移動至鏡下降位置(步驟S510)。然后，系統(tǒng)控制電路150判斷所設(shè)置的電荷累積時間是否經(jīng)過(步驟S511)。如果所設(shè)置的電荷累積時間經(jīng)過了(步驟S511為“是”)，則系統(tǒng)控制電路150逐行順次終止CMOS圖像傳感器114中的電荷累積(步驟S512)。 此后，系統(tǒng)控制電路150從CMOS圖像傳感器114的各像素60讀出電荷作為輸出電壓(即攝像信號)(步驟S513)。從AFE 116經(jīng)由圖像處理電路120和存儲器控制電路122、或者從AFE 116直接經(jīng)由存儲器控制電路122將輸出電壓寫入存儲器130的預(yù)定區(qū)域作為圖像數(shù)據(jù)。如果所設(shè)置的電荷累積時間尚未經(jīng)過(步驟S511為“否”)，則系統(tǒng)控制電路150等待直到所設(shè)置的電荷累積時間經(jīng)過為止。當(dāng)這樣終止拍攝處理時，系統(tǒng)控制電路150進(jìn)入圖IlB所示的步驟S425。如上所述，在第三實施例中，當(dāng)進(jìn)行運動圖像拍攝操作時，獲取運動圖像拍攝條件，并且在靜止圖像拍攝操作中，根據(jù)運動圖像拍攝條件確定靜止圖像拍攝條件。因此，在靜止圖像拍攝中，不僅可以防止由獲取靜止圖像拍攝條件所導(dǎo)致的拍攝時間延遲，而且還可以良好地設(shè)置CMOS圖像傳感器114的拍攝條件。如上所述，在第一 第三實施例中，除61(光電轉(zhuǎn)換元件)和FD 64以外，各像素60 (攝像元件)還具有MEM 68 (電荷保持部)。此外，攝像設(shè)備100中所裝配的CMOS圖像傳感器114具有多個像素60。此外，各像素60具有第一傳送晶體管62(第一傳送開關(guān))和第二傳送晶體管69 (第二傳送開關(guān))。第一傳送晶體管62在61和MEM 68之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接。此外，第二傳送晶體管69在MEM 68和FD 64之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接。垂直掃描電路77和系統(tǒng)控制電路150 (開關(guān)控制器)在第一和第二操作模式之間選擇性地驅(qū)動第二傳送開關(guān)。在第一操作模式下，在61的電荷累積期間，MEM 68和FD64通過第二傳送晶體管69處于連接狀態(tài)。另一方面，在第二操作模式下，在I3D 61的電荷累積期間，MEM 68和FD 64通過第二傳送晶體管69處于斷開狀態(tài)。垂直掃描電路77和系統(tǒng)控制電路150根據(jù)拍攝被攝體時的拍攝條件(例如，攝像設(shè)備的ISO感光度、拍攝時間和溫度)切換第一和第二操作模式。因此，當(dāng)暗電流噪聲小并且光輸入大時，可以擴(kuò)展動態(tài)范圍，并且當(dāng)暗電流噪聲的生成變得明顯時，可以抑制暗電流噪聲。結(jié)果，在高感光度拍攝等的拍攝條件下，即使當(dāng)擴(kuò)展動態(tài)范圍時，也可以降低暗電流噪聲的影響，從而使得可以獲得良好的圖像質(zhì)量。應(yīng)該注意，盡管在上述實施例中，說明了攝像設(shè)備100，但是，類似地，還可以作為處理步驟，通過驅(qū)動和控制攝像設(shè)備的控制方法來實現(xiàn)上述操作。此外，可以通過作為處理步驟來實現(xiàn)上述操作的控制程序，使諸如微處理器等的計算機(jī)工作。在這種情況下，將該控制程序存儲在計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，并且可以使計算機(jī)讀取所存儲的控制程序。還可以利用讀出并執(zhí)行記錄在存儲器裝置上的程序以進(jìn)行上述實施例的功能的系統(tǒng)或設(shè)備的計算機(jī)(或者CPU或MPU等裝置)和通過下面的方法實現(xiàn)本發(fā)明的方面，其中，利用系統(tǒng)或設(shè)備的計算機(jī)通過例如讀出并執(zhí)行記錄在存儲器裝置上的程序以進(jìn)行上述實施例的功能來進(jìn)行上述方法的步驟。為此，例如，通過網(wǎng)絡(luò)或者通過用作存儲器裝置的各種類型的記錄介質(zhì)(例如，計算機(jī)可讀介質(zhì))將該程序提供給計算機(jī)。盡管參考典型實施例說明了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開的典型實施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功倉泛。附圖標(biāo)記列表60 像素 61 光電二極管(PD)62第一傳送晶體管63復(fù)位晶體管64浮動擴(kuò)散(FD)65放大器晶體管66行選擇晶體管67垂直輸出線68電荷保持部(MEM)69第二傳送晶體管77垂直掃描電路114CM0S圖像傳感器
權(quán)利要求
1.一種攝像設(shè)備，其包括 光電轉(zhuǎn)換兀件，用于生成并累積與光輸入相對應(yīng)的電荷； 電荷累積部，用于累積所述電荷； 電荷保持部，其被配置在所述光電轉(zhuǎn)換元件和所述電荷累積部之間； 第一傳送開關(guān)，用于在所述光電轉(zhuǎn)換元件和所述電荷保持部之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接； 第二傳送開關(guān)，用于在所述電荷保持部和所述電荷累積部之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接；以及 控制器，用于根據(jù)用于進(jìn)行被攝體的拍攝的拍攝條件，將操作模式設(shè)置成第一操作模式和第二操作模式中的一個，其中，在所述第一操作模式下，在所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷累積操作期間，所述第二傳送開關(guān)斷開所述電荷保持部和所述電荷累積部，在所述第二操作模式下，在所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷累積操作期間，所述第二傳送開關(guān)在所述電荷保持部和所述電荷累積部之間進(jìn)行連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述拍攝條件是在進(jìn)行所述被攝體的拍攝時所獲得的圖像的拍攝記錄感光度，以及 當(dāng)所述拍攝記錄感光度是低于預(yù)先所設(shè)置的預(yù)定拍攝記錄感光度的低拍攝記錄感光度時，所述控制器將操作模式設(shè)置成所述第一操作模式，并且當(dāng)所述拍攝記錄感光度是不低于預(yù)先所設(shè)置的預(yù)定拍攝記錄感光度的高拍攝記錄感光度時，所述控制器將操作模式設(shè)置成所述第二操作模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述拍攝條件是所述攝像設(shè)備的溫度，以及 當(dāng)所述攝像設(shè)備的溫度是低于預(yù)先所設(shè)置的預(yù)定溫度的低溫時，所述控制器將操作模式設(shè)置成所述第一操作模式，并且當(dāng)所述攝像設(shè)備的溫度是不低于預(yù)先所設(shè)置的預(yù)定溫度的高溫時，所述控制器將操作模式設(shè)置成所述第二操作模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述拍攝條件是進(jìn)行所述被攝體的拍攝的拍攝時間，以及 當(dāng)所述拍攝時間是短于預(yù)先所設(shè)置的預(yù)定時間段的短時間段時，所述控制器將操作模式設(shè)置成所述第一操作模式，并且當(dāng)所述拍攝時間是不短于預(yù)先所設(shè)置的預(yù)定時間段的長時間段時，所述控制器將操作模式設(shè)置成所述第二操作模式。
5.一種用于控制攝像設(shè)備的方法，所述攝像設(shè)備包括光電轉(zhuǎn)換元件，用于生成并累積與光輸入相對應(yīng)的電荷；電荷累積部，用于累積所述電荷；電荷保持部，其被配置在所述光電轉(zhuǎn)換元件和所述電荷累積部之間；第一傳送開關(guān)，用于在所述光電轉(zhuǎn)換元件和所述電荷保持部之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接；以及第二傳送開關(guān)，用于在所述電荷保持部和所述電荷累積部之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接， 所述方法包括根據(jù)用于進(jìn)行被攝體的拍攝的拍攝條件，將操作模式設(shè)置成第一操作模式和第二操作模式中的一個，其中，在所述第一操作模式下，在所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷累積操作期間，所述第二傳送開關(guān)斷開所述電荷保持部和所述電荷累積部，在所述第二操作模式下，在所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷累積操作期間，所述第二傳送開關(guān)在所述電荷保持部和所述電荷累積部之間進(jìn)行連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述拍攝條件是在進(jìn)行所述被攝體的拍攝時所獲得的圖像的拍攝記錄感光度，以及 當(dāng)所述拍攝記錄感光度是低于預(yù)先所設(shè)置的預(yù)定拍攝記錄感光度的低拍攝記錄感光度時，將操作模式設(shè)置成所述第一操作模式，并且當(dāng)所述拍攝記錄感光度是不低于預(yù)先所設(shè)置的預(yù)定拍攝記錄感光度的高拍攝記錄感光度時，將操作模式設(shè)置成所述第二操作模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述拍攝條件是所述攝像設(shè)備的溫度，以及 當(dāng)所述攝像設(shè)備的溫度是低于預(yù)先所設(shè)置的預(yù)定溫度的低溫時，將操作模式設(shè)置成所述第一操作模式，并且當(dāng)所述攝像設(shè)備的溫度是不低于預(yù)先所設(shè)置的預(yù)定溫度的高溫時，將操作模式設(shè)置成所述第二操作模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述拍攝條件是進(jìn)行所述被攝體的拍攝的拍攝時間，以及 當(dāng)所述拍攝時間是短于預(yù)先所設(shè)置的預(yù)定時間段的短時間段時，將操作模式設(shè)置成所述第一操作模式，并且當(dāng)所述拍攝時間是不短于預(yù)先所設(shè)置的預(yù)定時間段的長時間段時，將操作模式設(shè)置成所述第二操作模式。
9.一種計算機(jī)可執(zhí)行程序，用于使計算機(jī)執(zhí)行用于控制攝像設(shè)備的方法，所述攝像設(shè)備包括光電轉(zhuǎn)換兀件，用于生成并累積與光輸入相對應(yīng)的電荷；電荷累積部，用于累積所述電荷；電荷保持部，其被配置在所述光電轉(zhuǎn)換元件和所述電荷累積部之間；第一傳送開關(guān)，用于在所述光電轉(zhuǎn)換元件和所述電荷保持部之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接；以及第二傳送開關(guān)，用于在所述電荷保持部和所述電荷累積部之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接， 其中，所述方法包括根據(jù)用于進(jìn)行被攝體的拍攝的拍攝條件，將操作模式設(shè)置成第一操作模式和第二操作模式中的一個，其中，在所述第一操作模式下，在所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷累積操作期間，所述第二傳送開關(guān)斷開所述電荷保持部和所述電荷累積部，在所述第二操作模式下，在所述光電轉(zhuǎn)換元件的電荷累積操作期間，所述第二傳送開關(guān)在所述電荷保持部和所述電荷累積部之間進(jìn)行連接。
10.一種用于存儲根據(jù)權(quán)利要求9所述的計算機(jī)可執(zhí)行程序的非瞬態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。
全文摘要
一種攝像設(shè)備，其能夠降低暗電流噪聲的影響，從而即使在拍攝條件下擴(kuò)展動態(tài)范圍時，也獲得良好的圖像質(zhì)量。在所述攝像設(shè)備的CMOS圖像傳感器的攝像元件中，光電二極管(PD)根據(jù)光輸入生成和累積電荷，并且浮動擴(kuò)散部(FD)累積所述電荷。在所述PD和FD之間配置電荷保持部(MEM)。第一傳送晶體管在PD和MEM之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接，并且第二傳送晶體管在MEM和FD之間選擇性地進(jìn)行斷開和連接。系統(tǒng)控制電路根據(jù)用于拍攝被攝體的拍攝條件，將操作模式設(shè)置成斷開PD和MEM的第一操作模式或者連接PD和MEM的第二操作模式。
文檔編號H04N5/355GK102714700SQ20108005623
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者上田敏治 申請人:佳能株式會社