JP2002112120A - 撮像装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 CCDイメージセンサの各画素の感度のパター
ンに自由度を持たせる。 【解決手段】 CCDイメージセンサがAND型であるとき、
最初のタイミングで第２相電源２ｃと第３相電源３ａか
ら読出しパルスが、印加されると第２相電極５ｂ，５ｄ
と第３相電極６ｂ，６ｄに接続されたPD８ｂ，８ｄから
蓄積された電荷が垂直転送CCD７ａに出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置および方
法に関し、特に、撮像される画像のダイナミックレンジ
を向上させるようにした撮像装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】CCD（Charged Coupled Device）イメー
ジセンサを用いた撮像装置が一般に普及しつつある。

【０００３】CCDイメージセンサは、固体撮像素子であ
り、ビデオカメラやデジタルスチルカメラといった撮像
機器に用いられている。このCCDイメージセンサを用い
た撮像機器は、FA（Factory Automation）における部品
検査装置や、ME（Medical Electronics）における電子
内視鏡といった光学計測装置に幅広く利用されている。

【０００４】図１は、従来の撮像装置におけるインター
ライン方式のCCDイメージセンサの電気的構成を示す図
である。

【０００５】第１相電源１、第２相電源２、および、第
３相電源３は、各々第１相電極４ａ乃至４ｄ（以下、こ
れらをここに区別する必要がない場合、単に、第１相電
極４と称する。他の装置についても同様とする）、第２
相電極５ａ乃至５ｄ、および、第３相電極６ａ乃至６ｄ
を介して、垂直転送CCD（垂直転送レジスタ）７ａ，７
ｂに転送パルス（駆動電圧）を供給する。また、第２相
電源２は、垂直転送CCD７ａ，７ｂに、PD（Photo Diod
e：フォトダイオード）８ａ乃至８ｈに蓄積された電荷
の読み出しを指令する読出しパルス（駆動電圧）を供給
する。

【０００６】PD８は、映像を構成する光を光電変換して
電荷を生成し、蓄積する。PD８に蓄積された電荷は、第
２相電源２から供給される読出しパルスに応じて、垂直
転送CCD７ａ，７ｂに読み出される。尚、図１におい
て、PD８は、説明の関係上４行×２列に配列された場合
を示しているが、実際には、PD８は、水平方向、およ
び、垂直方向に対してもっと多くの数だけ配列されてい
る。

【０００７】垂直転送CCD７ａ，７ｂには、各PD８に対
して、３つのポリシリコン電極が配置され、これが各PD
８から読み出した電荷を蓄積するレジスタとして機能す
る。また、このポリシリコン電極は、垂直転送CCD９上
に、垂直方向に連結されたレジスタのセルを構成するよ
うに配置されており、第１相電極４、第２相電極５、お
よび、第３相電極６より供給される転送パルスにより、
ポリシリコン電極下のレジスタに蓄積した電荷を、順
次、図中下方向に連結されたレジスタに転送して、垂直
転送CCD７の端部に接続された水平転送CCD９に出力す
る。このとき、垂直転送CCD７は、各PD８より出力され
た電荷が混ざり合わないよう制御しながら、水平転送CC
D９に出力する。

【０００８】第１相電極４、第２相電極５、および、第
３相電極６は、図中水平方向に配置されている。このた
め、例えば、第２相電極５ａより供給される読出しパル
スに基づいて、水平方向に並んでいるPD８ａ，８ｅに蓄
積された電荷は、同期したタイミングで垂直転送CCD７
ａ，７ｂに読み出されることになる。すなわち、PD８
は、水平方向に伸びるように配置された各電極に共通に
接続されているので、水平方向に並ぶPD８の電荷は、同
期したタイミングで（同時に）垂直転送CCD７に読み出
される。また、垂直転送CCD７ａ，７ｂが各PD８より出
力された電荷を水平転送CCD９に転送する際の転送パル
スも、第１相電極４ａ乃至４ｄ、第２相電極５ａ乃至５
ｄ、および、第３相電極６ａ乃至６ｄ毎に、水平方向に
対して同期したタイミングで供給される。

【０００９】水平転送CCD９は、駆動電源１０ａ，１０
ｂにより供給される転送パルスにより駆動され、垂直転
送CCD７ａ，７ｂより転送されてきた、各PD８より読み
出された電荷を出力端子１１に出力する。

【００１０】ところで、上述のCCDイメージセンサを用
いて、ダイナミックレンジを向上させるため、異なる感
度のPD８を利用して画像を撮像し、合成させる手法が提
案されている。

【００１１】第１の手法として、光学的に複数の透過率
の異なる光軸に分岐させた入射光をそれぞれの光軸上に
配置させたCCDイメージセンサで計測することが、特開
平８−２２３４９１、特開平７−２５４９６５、特開平
７−２５４９６６、特開平８−３４０４８６、特開平１
０−０６９０１１、または、U.S. Patent ５８０１７７
３に記載されている。

【００１２】また、第２の手法として、１つのCCDイメ
ージセンサを用いて、露光時間を分割し、異なる時刻
で、かつ、異なる時間幅で、複数枚の画像を撮像した
後、それらを合成する手法が、特開平８−３３１４６
１、特開平７−２５４９６５、U.S.Patent ５４２０６
３５、U.S. Patent ５４５５６２１、特開平６−１４１
２２９、U.S. Patent ５８０１７７３、U.S. Patent ５
６３８１１８、または、U.S.Patent ５３０９２４３に
記載されている。

【００１３】さらに、第３の手法として、１つのCCDイ
メージセンサを用いて、CCDイメージセンサの各受光素
子の感度を異なるようにして撮像した後、複数の異なる
感度の受光素子で計測された信号を合成させる手法が、
U.S. Patent ５７８９７３７、特開昭５９−２１７３５
８、または、U.S. Patent ５４２０６３５に記載されて
いる。これらにおいては、１つのCCDイメージセンサ内
の受光素子の感度を変える手段として、各受光素子上に
透過率の異なるフィルタを張る方法が提案されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
手法は、複数のCCDイメージセンサと、光を分岐させる
複雑な光学系が必要となるため、製造コストや装置規模
が大きくなってしまうと言う課題があった。

【００１５】また、第２の手法は、異なる感度で計測さ
れた情報が異なる時刻で、かつ、異なる時間幅で得られ
ることになるため、時々刻々と光強度が変化する動的な
シーン（画像）を正しく撮像することができないことが
あるという課題があった。

【００１６】さらに、第３の手法は、上記の２つの手法
とは異なり、装置が複雑になるといった課題や、動的な
シーンを正確に撮像することができない場合があるとい
った課題を解消することができる。しかしながら、第３
の手法は、透過率の異なるフィルタを張ることによる感
度制御がなされるので、CCDイメージセンサの製造時に
各受光素子の感度が固定されることになるため、可変制
御することができなくなり、ダイナミックレンジ拡大率
を状況に合せて可変に制御することが困難になるという
課題があった。

【００１７】この各受光素子の感度が固定されることに
より、ダイナミックレンジ拡大率を状況に合せて可変に
制御することが困難になるという課題に対して、特開平
９−１９１０９９には、第１の蓄積時間の後に、選択さ
れた列の信号を読出し、その後、電子シャッタをかけ、
続く第２の蓄積時間の後に、上記列以外の列の信号を読
み出すことによりダイナミックレンジを拡大することが
記載されている。しかしながら、この手法でも、フィル
タを張る手法のような感度の空間パターンの設計に自由
度がないという問題があり、例えば、垂直方向に3種類
以上の複数の露光時間を有する信号を得ることができな
いという課題があった。

【００１８】これらの課題は、従来の読出しパルスが、
第２相電源２より、図１中の水平方向に伸びる第２相電
極５を介して供給されているため、垂直転送CCD７に電
荷が読み出されるタイミングが、水平方向に並ぶPD８毎
に同期してしまうことに起因している。すなわち、従来
の構成では、CCDイメージセンサの各PD８が電荷を蓄積
し始めてから蓄積した電荷を転送するまでの、いわゆる
露出時間が、水平ライン毎に同一となるので、この露出
時間により設定される各PD８の感度を水平方向に対して
変化させることができず、PD８の空間パターンを自由に
設定することができないという課題があった。

【００１９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、CCDイメージセンサの各受光素子（PD）の
感度の空間パターンに自由度をもたせ、動的シーンも正
確に、かつ、広ダイナミックレンジで撮像できるように
するものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、光
を受光し、受光した光を光電変換して電荷を蓄積する、
水平方向、および、垂直方向に配置された複数の受光素
子と、受光素子により蓄積された電荷を垂直方向に転送
する複数の垂直転送レジスタと、複数の垂直転送レジス
タと平行に配置され、垂直転送レジスタのうちの所定の
ものに、その駆動電圧を供給する第１の駆動電圧供給電
極とを備えることを特徴とする。

【００２１】前記受光素子により蓄積された電荷を垂直
転送レジスタに転送する転送ゲートをさらに設けさせる
ようにすることができ、第１の駆動電圧供給電極には、
転送ゲートに、受光素子により蓄積された電荷を垂直転
送レジスタに転送させる駆動電圧もさらに供給させるよ
うにすることができる。

【００２２】前記複数の垂直転送レジスタと垂直に配置
され、複数の垂直転送レジスタに駆動電圧を同時に供給
する第２の駆動電圧供給電極をさらに設けさせるように
することができる。

【００２３】前記垂直転送レジスタには、第１の駆動電
圧供給電極、および、第２の駆動電圧供給電極のいずれ
か一方、または、両方から供給される電圧により、受光
素子により蓄積された電荷を、垂直方向に転送させるよ
うにすることができる。

【００２４】前記転送ゲートには、第１の駆動電圧供給
電極、および、第２の駆動電圧供給電極のいずれか一
方、または、両方から供給される電圧により受光素子に
より蓄積された電荷を前記垂直転送レジスタに転送させ
るようにすることができる。

【００２５】前記第１の駆動電圧供給電極、および、前
記第２の駆動電圧供給電極は、転送ゲート上において、
互いに電荷が転送される方向に対して垂直に配置させる
ようにすることができる。

【００２６】前記第１の駆動電圧供給電極、および、前
記第２の駆動電圧供給電極は、転送ゲート上において、
互いに電荷が転送される方向に対して平行に配置させる
ようにすることができる。

【００２７】本発明の撮像方法は、駆動電圧供給電極
が、複数の垂直転送レジスタの駆動電圧を垂直転送レジ
スタのうちの所定のものに供給することを特徴とする。

【００２８】本発明の撮像装置および方法においては、
受光素子により蓄積された電荷を垂直方向に転送する複
数の垂直転送レジスタと平行に配置される第１の駆動電
圧供給電極により、垂直転送レジスタのうちの所定のも
のに、その駆動電圧が供給される。

【００２９】

【発明の実施の形態】図２は、本発明に係るデジタルス
チルカメラの一実施の形態の構成を示す図である。図示
せぬ被写体からの光Ｌは、シャッタ２１、および、レン
ズ２２を透過し、絞り２３により調整されて、適度な明
るさでCCDイメージセンサ２４に入射する。このとき、
レンズ２２は、図示せぬ被写体からの光Ｌからなる映像
が、CCDイメージセンサ２４上で結像されるように焦点
位置を調整する。

【００３０】CCDイメージセンサ２４は、複数の受光素
子（後述する図１２のPD８）により構成されており、レ
ンズ２２および絞り２３を介して入射された光Ｌを光電
変換し、映像を電気信号に変換して、後段のCDS回路（C
orrelated Double Sampling：相関２重サンプリング回
路）２５に出力する。

【００３１】CDS回路２５は、CCDイメージセンサ２４よ
り入力される信号を基準信号と比較し、その差電圧をサ
ンプリングし、これを映像信号としてA/D変換回路（Ana
log/Digital変換回路）２６に出力する。A/D変換回路２
６は、CDS回路２５より入力されたアナログ信号をデジ
タル信号に変換し、DSP（Digital Signal Processor）
２７に出力する。

【００３２】DSP２７は、CPU（Central Processing Uni
t）３４により制御され、A/D変換回路２６より入力され
た信号を所定の映像データに変換し、D/A変換回路（Dig
ital/Analog変換回路）３０、または、CODEC（Coder De
coder）２８に出力する。また、DSP２７は、CODEC２８
より入力された映像データをD/A変換回路３０に出力す
る。CODEC２８は、DSP２７より入力された映像データを
所定の方法でコーディングし、メモリ２９に記憶させる
と共に、メモリ２９に記憶されているデータを読み出
し、デコードしてDSP２７に出力する。

【００３３】D/A変換回路３０は、DSP２７より入力され
た映像データのデジタル信号をアナログ信号に変換し、
ビデオエンコーダ３１に出力する。ビデオエンコーダ３
１は、D/A変換回路３０より入力されたアナログ信号の
映像データを所定のビデオ信号に変換し、ビデオモニタ
３２に出力し、映像を表示させる。

【００３４】CPU３４は、デジタルスチルカメラのバス
３３に接続されたDSP２７、CODEC２８、メモリ２９、絞
りコントローラ３５、および、タイミングジェネレータ
３６を制御している。

【００３５】絞りコントローラ３５は、DSP２７に送ら
れた画像の明るさが適度な明るさを保つようにその制御
値がCPU３４により設定され、その制御値に従って絞り
２３を制御する。具体的には、CPU３４がDSP２７に保持
されている画像から適当な個数の輝度値のサンプルを獲
得し、その平均値があらかじめ定められた適当とされる
輝度の範囲に収まるように絞り２３の制御値を設定す
る。

【００３６】タイミングジェネレータ３６は、CPU３４
により制御され、CCDイメージセンサ２４、CDS回路２
５、A/D変換回路２６、および、DSP２７の動作に必要と
されるタイミングパルスを発生し、供給する。操作部３
７は、ユーザが、デジタルスチルカメラを動作させると
き操作され、図３に示すような構成となっている。

【００３７】図３に示すように、操作部３７のキャプチ
ャボタン４１は、プッシュボタンで構成され、静止画を
撮像するとき、ユーザにより押下される。アクションモ
ード切替スイッチ４２は、アクションモードを設定する
ための上下にスライドする切替スイッチであり、図中上
段から“record”、“off”、および、“play”の文字
が表示されており、セットされた位置のアクションモー
ドに設定される。今の場合、アクションモード切替スイ
ッチ４２は、“off”の位置にセットされている。尚、
アクションモードについては、後述する。

【００３８】露出モード切替スイッチ４３は、露出モー
ドを切替えるスイッチであり、図中上段から“SVE（Spa
tially Varying Exposure）”、および、“normal”の
文字が表示されており、スイッチがセットされた位置の
露出モードに設定される。今の場合、露出モード切替ス
イッチ４３は、“normal”の位置にセットされている。
尚、露出モードについては、後述する。

【００３９】次に、図４乃至図１０を参照して、各アク
ションモードと、アクションモード毎のデジタルスチル
カメラの動作について説明する。図３に示すように、ア
クションモード切替スイッチ４２が、“off”の位置に
セットされているとき、アクションモードは、図４の状
態遷移図の「off状態」となっており、デジタルスチル
カメラは停止した状態になっている。

【００４０】この状態から、アクションモード切替スイ
ッチ４２が、上方向にスライドされて、図５に示すよう
に“record”の位置にセットされると、アクションモー
ドは、図４の番号１に示すように、「off状態」から
「モニタ状態」に遷移する。

【００４１】「モニタ状態」のとき、デジタルスチルカ
メラは、図６に示すように、CPU３４が、タイミングジ
ェネレータ３６を制御してドラフト読出用のタイミング
パルスを出力させる。これに基づいて、CCDイメージセ
ンサ２４、CDS回路２５、A/D変換回路２６、DSP２７
は、シャッタ２１、レンズ２２、および、絞り２３を透
過した光Lからなる映像を、画像信号としてドラフト読
出しし、D/A変換回路３０に出力する。D/A変換回路３０
は、入力された画像信号をデジタル信号からアナログ信
号に変換し、ビデオエンコーダ３１に出力する。さら
に、ビデオエンコーダ３１は、入力されたアナログ信号
をビデオ信号に変換し、ビデオモニタ３２に表示させ
る。また、同様にして、アクションモード切替スイッチ
４２が、“off”の位置に戻されると、図４の番号２に
示すように「モニタ状態」から「off状態」に戻る。

【００４２】尚、ドラフト読出しについては、後述す
る。また、図６においては、「モニタ状態」で、デジタ
ルスチルカメラの動作に関与している回路は、実線で示
されており、直接動作に関与していない回路は、点線で
示されている。以下の説明においても同様に図示が行わ
れる。

【００４３】アクションモード切替スイッチ４２が、
“record”の位置にセットされた状態で、すなわち、図
４中の「モニタ状態」のとき、図７に示すようにキャプ
チャボタン４１が押下されると、図４の番号３に示すよ
うに、「モニタ状態」から「キャプチャ状態」に状態が
遷移する。

【００４４】「キャプチャ状態」のとき、デジタルスチ
ルカメラは、図８に示すように、CPU３４が、タイミン
グジェネレータ３６を制御して全画素読出用のタイミン
グパルスを出力させる。これに基づいて、CCDイメージ
センサ２４、CDS回路２５、A/D変換回路２６、DSP２７
は、シャッタ２１、レンズ２２、および、絞り２３を透
過した光Lからなる映像を、１フレーム分だけ全画素読
出しし、DSP２７によりガンマ補正等の処理を施させた
後、CODEC２８に出力する。CODEC２８は、DSP２７より
入力された１フレーム分の画像データを所定の形式で圧
縮符号化し（コーディングし）、メモリ２９に記憶させ
る。さらに、「キャプチャ状態」は、この画像データが
メモリ２９に書き込まれた時点で終了し、図４の番号４
に示すように、「キャプチャ状態」から「モニタ状態」
に戻る。

【００４５】「モニタ状態」で、ユーザが、アクション
モード切替スイッチ４２を操作して、図９に示すよう
に、“play”の位置にセットすると、デジタルスチルカ
メラは、図４中の番号５に示すように「モニタ状態」か
ら「再生状態」に遷移する。同様にして、「off状態」
で、ユーザが、アクションモード切替スイッチ４２を操
作して、“play”の位置にセットしても、デジタルスチ
ルカメラは、図４中の番号７に示すように「off状態」
から「再生状態」に状態が遷移する。

【００４６】「再生状態」のとき、デジタルスチルカメ
ラは、図１０に示すように、CPU３４がタイミングジェ
ネレータ３６を停止させて、CCDイメージセンサ２４か
らの読出しを停止させる。さらに、CPU３４は、CODEC２
８を制御して、メモリ２９に記憶されている画像データ
を読み出させて、復号処理させた後、DSP２７に出力さ
せる。DSP２７は、CPU３４により制御されて、CODEC２
８から出力された画像データをビデオ信号のフォーマッ
トに合せるためのダウンサンプリング処理を施し、D/A
変換回路３０に出力する。D/A変換回路３０は、DSP２７
より入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換し、
ビデオエンコーダ３１に出力する。ビデオエンコーダ３
１は、D/A変換回路３０より入力されたアナログ信号を
ビデオ信号に変換し、ビデオモニタ３２に表示させる。

【００４７】もちろん、「再生状態」のときに、ユーザ
が、アクションモード切替スイッチ４２を操作して、
“record”の位置にセットすると、デジタルスチルカメ
ラは、図４中の番号６に示すように「再生状態」から
「モニタ状態」に遷移し、また、同様に、“off”の位
置にセットすれば、図４中の番号８に示すように「再生
状態」から「off状態」に遷移する。

【００４８】次に、図１１を参照して、露出モードにつ
いて説明する。露出モードは、上記の「キャプチャ状
態」の時に有効な、CCDイメージセンサ２４の露出状態
を設定するもので、アクションモードとは独立に設定さ
れるモードである。露出モードには、「Normalモード」
と「SVEモード」の２つのモードがある。「Normalモー
ド」は、CCDイメージセンサ２４の各受光素子（後述す
る図１２のPD８）の露出時間を全て一定にする（全ての
受光素子の感度を一定にする）露出モードである。これ
に対して、「SVEモード」は、各受光素子の露出時間
を、受光素子毎に、いくつかのパターンで変化させる露
出モードである。

【００４９】図３に示すように、ユーザが、露出モード
切替スイッチ４３を操作して、“normal”の位置にセッ
トすると、露出モードは、図１１の「Normalモード」に
セットされる。また、図３に示す露出モード切替スイッ
チ４３が、図中上方向にスライドされて、“SVE”の位
置にセットされると、図１１の番号２１に示すように、
露出モードは「SVEモード」に遷移する。同様に、「SVE
モード」のとき、露出モード切替スイッチ４３が、図３
に示すように“normal”の位置に戻されると、番号２２
に示すように、露出モードは、「SVEモード」から「Nor
malモード」に遷移する。

【００５０】次に、図１２を参照して、CCDイメージセ
ンサ２４の電極構成の詳細について説明する。尚、図１
２以降の図面の説明においては、従来の場合と対応する
部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略
する。

【００５１】第1相電極４（図中破線で表示）、およ
び、第２相電極５（図中点線で表示）は、水平方向に伸
びるように配置されており、さらに、第２相電極５は、
転送ゲート６１に接続されている。すなわち、図中、例
えば、第１相電極４ａと第２相電極５ａは、PD８ａ，８
ｅ，８ｉを上下から挟み込むように水平方向に配置され
ている。また、同様にして、第１相電極４ｂと第２相電
極５ｂは、PD８ｂ、８ｆ、８ｊを上下から挟み込むよう
に水平方向に配置されている。

【００５２】第３相電極６（図中実線で表示）は、垂直
方向に伸びるように配置され、垂直方向に並ぶPD８の転
送ゲート６１に接続されている。すなわち、例えば、第
３相電極６ａは、垂直方向に並ぶPD８ｅ，８ｆ，８ｇ，
８ｈの転送ゲート６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄに接
続されている。第２相電極５は、第３相電極６との交差
部分に上方向に突出する凸部が設けられており、その一
部分が転送ゲート６１に接触するように構成されている
（接続されている）。

【００５３】図１３は、図１２に示されているCCDイメ
ージセンサ２４の線分ＡＡ'で示される部分の図１２中
左側面方向から見た断面を示している。図１３に示すよ
うに、第２相電極５は、側面から見ると階段状の形状を
しており、図１２中の上下方向で（図１３中の左右方向
で）段差のある構造となっている。第２相電極５の図１
２中の下方（図１３中の右方）では、第２相電極５の下
層に第１相電極４が配置されている。さらに、図１３中
の垂直方向（厚さ方向）に対して、第１相電極５と第２
相電極６を覆うように、最上層として第３相電極６が設
けられている。

【００５４】転送ゲート６１は、第２相電極５または第
３相電極６から印加される読出しパルスに基づいて、PD
８で、光電変換されて蓄積された電荷を垂直転送CCD７
に送り出す。図１２に示すように、転送ゲート６１は、
PD８との接合面に対して垂直方向に（PD８から出力され
る電荷が転送される方向（図１２の左右方向）に）、第
２層電極５と第３相電極６が、（第２層電極５と第３相
電極６とが互いに平行に）接触する構造となっている。
このため、転送ゲート６１は、第２相電極５、または、
第３相電極６のいずれか一方から、電荷読出しパルスが
印加されるとPD８の電荷を垂直転送CCD７に転送する。
図１２に示すように、第２相電極５、または、第３相電
極６のいずれか一方から電荷読出しパルスが印加された
ときに、PD８の電荷が垂直転送CCD７出力されるCCDイメ
ージセンサ２４は、以下の説明において、特にOR型CCD
イメージセンサと呼ぶものとする。

【００５５】これに対して、図１４に示すように、転送
ゲート６１上でPD８との接合面に平行に（PD８から出力
される電荷が転送される方向と垂直方向（図１４におい
て上下方向）に）、第２相電極５と第３相電極６とが接
触する構造となっている場合、転送ゲート６１は、第２
相電極５と第３相電極６の両電極から読出しパルスが印
加されたときにのみPD８の電荷を垂直転送CCD７に転送
させる。図１４に示されたように、第２相電極５、およ
び、第３相電極６の両電極から電荷読出しパルスが印加
されたときにPD８の電荷を出力させるCCDイメージセン
サは、特に、AND型CCDイメージセンサと呼ぶものとす
る。

【００５６】次に、CCDイメージセンサ２４のドラフト
読出しと全画素読出しについて説明する。CCDイメージ
センサ２４の各PD８の電荷の読出し方法には、上記のよ
うにドラフト読出しと全画素読出しがあり、全画素読出
しは、CCDイメージセンサ２４の全てのPD８で受光し、
蓄積された電荷を出力させるものである。これに対し
て、ドラフト読出しは、全てのPD８の中の一部から電荷
を出力させるものである。

【００５７】図１５は、ドラフト読出しをするときのCC
Dイメージセンサ２４の電気的構成を示している。基本
的には、図１の構成と同様であるが、従来の構成と異な
るのは、第２相電源２が、第２相電源２ａ，２ｂの２つ
に分けられており、第２相電源２ａは、第２相電極５ｃ
に接続され、第２相電源２ｂは、第２相電極５ａ，５
ｂ，５ｄに接続されている。すなわち、第２相電源２ａ
と第２相電源２ｂは、１：３の比率で第２相電極５に接
続されている。尚、図１５においては、第２相電源２
が、物理的に、第２相電源２ａと第２相電源２ｂの２つ
に分けられているように表示されているが、実際には、
各電極への読出しパルスの印加タイミングが上記の構成
となるように制御される。

【００５８】CCDイメージセンサ２４が上述のOR型（図
１２のような構成）であるとき、第２相電源２ａ（第２
相電極５ｃ）のみが、読出しパルスを出力すると、全PD
８のうち、対応するライン上のPD８ｃ，８ｇのみから電
荷が出力されることになる。従って、このとき、CCDイ
メージセンサ２４の全体のPD８の１／４から、電荷が出
力されることになるので、垂直転送CCD７の転送速度を
４倍にすることができるので、高速処理を実現させるこ
とができる。

【００５９】このドラフト読出しは、上述のように「モ
ニタ状態」において使用されるモードである。このとき
デジタルスチルカメラは、ビデオモニタ３２に、CCDイ
メージセンサ２４により撮像される被写体を表示させる
だけなので（記録させないので）、CCDイメージセンサ
２４の全体のPD８の１／４の電荷から画像を構成するこ
とで、画質は低下するが、被写体の映像を高速で表示さ
せることが可能となる。

【００６０】また、CCDイメージセンサ２４が上述のAND
型（図１４のような構成）である場合、第２相電源２ａ
と第３相電源３の両方が読出しパルスを出力すると、や
はり、対応するライン上のPD８ｃ，８ｇからのみ電荷が
出力されることになる。

【００６１】次に、全画素読出しについて説明する。全
画素読出しは、さらに、NormalモードとSVEモードの２
つの露出モードによりその動作が分けられる。Normalモ
ードの全画素読出しは、上述のように従来のCCDイメー
ジセンサにより実行されてきた読出し方式と同様の読出
し方式である。すなわち、この方式は、図４における
「キャプチャ状態」のとき、CCDイメージセンサ２４の
全てのPD８に対して、一定の露光時間により蓄積される
電荷を読み出す方式である。

【００６２】これに対して、露出モードが、SVEモード
である場合の全画素読出しでは、各PD８の露出時間がい
くつかのパターンに分けて受光され、異なる感度で受光
された電荷が読み出される。

【００６３】図１６は、SVEモードのときのCCDイメージ
センサ２４の電気的構成を示している。SVEモードにお
いても、基本的には、図１の構成と同様であるが、従来
の構成と異なるのは、第２相電源２が、第２相電源２
ａ，２ｂ，２ｃの３相に分けられており、さらに、第３
相電源３も、第３相電源３ａ，３ｂの２相に分けられて
いることである。

【００６４】図１６に示すように、第２相電源２ａは、
第２相電極５ｃに、第２相電源２ｂは、第２相電極５ａ
に、第２相電源２ｃは、第２相電極５ｂ，５ｄにそれぞ
れ接続されている。また、第３相電源３ａは、第３相電
極６ａ，６ｂ，６ｃ、および、６ｄに、第３相電源３ｂ
は、第３相電源３ａが接続されている第３相電極６ａ，
６ｂ，６ｃ、および、６ｄの列に隣接する列の第３相電
極６ａ'，６ｂ'，６ｃ'、および、６ｄ'に、それぞれ接
続されている。

【００６５】このように接続されることにより、第２相
電極２に接続されるPD８を水平方向に対して１行おきに
制御することができると共に、第３相電極３に接続され
るPD８を垂直方向に１列おきに制御することが可能とな
る。このため、PD８の露出時間をいくつかのパターンに
変化させて、PD８により蓄積された電荷を垂直転送CCD
７に出力させることが可能となる。

【００６６】次に、図１７のタイミングチャートを参照
して、アクションモード切替スイッチ４２が、“recor
d”の位置にセットされて、かつ、露出モード切り替え
スイッチ４３が“normal”の位置にセットされた状態
で、キャプチャボタン４１が押下されたときのCCDイメ
ージセンサ２４の動作を説明する。

【００６７】ここで、図１７（Ａ）は、図４に対応する
状態を示しており、図１７（Ｂ）は、CCDイメージセン
サ２４の動作内容を示している。図１７（Ｃ）は、キャ
プチャボタン４１が押下されたタイミングを示してい
る。図１７（Ｄ）は、タイミングジェネレータ３６から
出力された垂直同期パルスを示している。図１７（Ｅ）
は、基板電圧制御信号（リセットパルス）を示してお
り、Highが、リセットパルスが印加された状態を示して
いる。図１７（Ｆ）は、シャッタ２１の開閉タイミング
を示しており、Highはシャッタが開いた状態を示し、Lo
wはシャッタが閉じた状態を示している。図１７（Ｇ）
乃至図１７（Ｌ）は、第1相電源１、第２相電源２ａ，
２ｂ，２ｃ、第３相電源３ａ，３ｂから出力される読出
しパルス、および、転送パルスを示している。なお、基
準位置より高い信号（上方に示されている信号）が読出
しパルスを示し、基準位置より低い信号（下方に示され
ている信号）が転送パルスを示している。図１７（Ｍ）
は、CCDイメージセンサ２４から画像データが出力され
るタイミングを示している。

【００６８】時刻ｔ₀において、ユーザが、アクション
モード切替スイッチ４２を操作して、“record”の位置
にセットすると、デジタルスチルカメラは、図４の「モ
ニタ状態」に入り、同時に、ドラフト読出しが始まる。
このとき、図１７（Ｄ）に示すように、垂直同期パルス
が、時刻ｔ₀，ｔ₁₂，ｔ₁₄において、読み込まれる画像
の１フレームに対応するタイミングで、タイミングジェ
ネレータ３６より出力される。また、同時に、図１７
（Ｇ）乃至図１７（Ｌ）に示すように、第1相電源１、
第２相電源２ａ，２ｂ，２ｃ、第３相電源３ａ，３ｂか
ら転送パルスが出力される。また、図１７（Ｅ），図１
７（Ｈ）に示すように、この垂直同期パルスに同期し
て、基板電圧制御信号と、第２相電極２ａからの読出し
パルスが出力される（尚、読出しパルスは、正確には、
垂直同期パルスの直前のタイミングで出力されてい
る）。基板電圧制御信号は、タイミングジェネレータ３
６から出力される信号である。この基板電圧制御信号
が、出力されている間（例えば、時刻ｔ₀乃至ｔ₃₁）
は、PD８で生じた（光電変換された）電荷は、基板方向
に開放されるように制御されるので、蓄積されない状態
となる（蓄積された電荷がリセットされる）。この基板
電圧制御信号により、撮像される映像の各フレーム毎に
一定の期間だけPD８が電荷を蓄積するように制御され
る。

【００６９】図１８は、図１７（Ａ）の「モニタ状態」
の期間を拡大して表示したものである。ここで、図１８
（Ａ）は、図４に対応するデジタルスチルカメラの状態
を示しており、図１８（Ｂ）は、CCDイメージセンサ２
４の動作内容を示している。図１８（Ｃ）は、タイミン
グジェネレータ３６から出力された垂直同期パルスを示
している。図１８（Ｄ）は、タイミングジェネレータ３
６から出力された水平同期パルスを示している。図１８
（Ｅ）は、基板電圧制御信号を示している。図１８
（Ｆ）は、シャッタ２１の開閉タイミングを示してい
る。図１８（Ｇ）乃至図１８（Ｌ）は、第1相電源１、
第２相電源２ａ，２ｂ，２ｃ、第３相電源３ａ，３ｂか
ら出力される読出しパルス、および、転送パルスを示し
ている。図１８（Ｍ）は、CCDイメージセンサ２４から
画像データが出力されるタイミングを示している。

【００７０】図１８（Ｄ）に示すように、水平同期パル
スは、垂直同期パルスが出力された直後の時刻（例え
ば、時刻ｔ₁₁）から出力され、１フレーム（垂直同期パ
ルスのインターバル）の総水平ライン数の１／４の数だ
け出力される。今の場合、水平同期パルスの１つのイン
ターバルとして、例えば、時刻ｔ₁₁乃至ｔ₆₂の間には、
各電極から出力される電荷転送パルスが、4個存在して
いる。すなわち、ドラフト読出しの場合、CCDイメージ
センサ２４は、図１５に示す構成となるので、第２相電
極２ａから、例えば、時刻ｔ₁₁のタイミングで供給され
る読出しパルスにより、CCDイメージセンサ２４の全PD
８の１／４のPD８から電荷が出力される。

【００７１】図１８（Ｍ）に示すように、CCDイメージ
センサ２４からの信号の出力は、最初の水平ラインのPD
８の転送が終了した直後（時刻ｔ₄₁＝時刻ｔ₆₂）から開
始され、次の垂直同期パルスの直前の時刻（例えば、時
刻ｔ₁₂）に終了する。このような処理により、時刻ｔ₄₁
乃至ｔ₁₂の間に、全画素数に対して１／４に間引きされ
た１フレーム分の画像データが出力され、さらに、この
処理が繰り返される。

【００７２】次に、図１９は、図１７の「キャプチャ状
態」の期間を拡大して表示したタイミングチャートであ
る。ここで、図１９（Ａ）は、図４に対応する状態を示
しており、図１９（Ｂ）は、CCDイメージセンサ２４の
動作内容を示している。図１９（Ｃ）は、キャプチャボ
タン４１が押下されたタイミングを示している。図１９
（Ｄ）は、タイミングジェネレータ３６から出力された
垂直同期パルスを示している。図１９（Ｅ）は、タイミ
ングジェネレータ３６から出力された水平同期パルスを
示している。図１９（Ｆ）は、基板電圧制御信号を示し
ている。図１９（Ｇ）は、シャッタ２１の開閉タイミン
グを示している。図１９（Ｈ）乃至図１９（Ｍ）は、第
1相電源１、第２相電源２ａ，２ｂ，２ｃ、第３相電源
３ａ，３ｂから出力される読出しパルス、および、転送
パルスを示している。図１９（Ｎ）は、CCDイメージセ
ンサ２４から画像データが出力されるタイミングを示し
ている。

【００７３】「キャプチャ状態」は、図１９（Ｃ）に示
すように、キャプチャボタン４１が押下されたことを示
すパルスが終了する時刻ｔ₂から開始される。「キャプ
チャ状態」では、「掃出し動作」、「露出動作」、およ
び、「全画素読出し動作」が順次実行される。「掃出し
動作」は、PD８に蓄積された電荷と、垂直転送CCD７、
および、水平転送CCD９に蓄積されている電荷（ドラフ
ト読出し中に転送していた電荷）を全て放出する動作で
あり、図１９（Ｆ）に示すように、時刻ｔ₁₆（＝ｔ₂）
乃至ｔ₃₃において、基板電圧制御信号が印加されて、PD
８の蓄積電荷が基板に開放されると共に、図１９（Ｈ）
乃至図１９（Ｍ）に示すように垂直転送CCD７、およ
び、水平転送CCD９で転送中の電荷を全て掃出させる。

【００７４】「露出動作」は、図１９（Ｆ）に示すよう
に、「掃出し動作」が終了する時刻ｔ ₃₃から開始される。
このとき、基板電圧制御信号がLowの状態になることに
より、PD８は電荷の蓄積を開始する。タイミングジェネ
レータ３６は、CCDイメージセンサ２４へのパルスの出
力を停止するように制御されるので、図１９（Ｈ）乃至
図１９（Ｍ）に示すように、第1相電源１、第２相電源
２ａ，２ｂ，２ｃ、第３相電源３ａ，３ｂから読出しパ
ルス、および、転送パルスが出力されない。このため、
垂直転送CCD７は、電荷の転送を停止する（「掃出し動
作」で電荷が掃出されているので垂直転送CCD７上には
電荷は無い）。また、「露出動作」は、図１９（Ｇ）に
示すように、予め設定されたタイミングでシャッタが閉
じる状態まで継続される。

【００７５】「全画素読出し動作」は、図１９（Ｇ）に
示すように、シャッタが閉じたタイミングから開始され
る。また、シャッタが閉じるタイミングに対応して、時
刻ｔ ₈₁において、PD８の読出しパルスが、第２相電極２
ａ，２ｂ，２ｃより、全てのPD８に対して、同時に出力
される（OR型の場合）（AND型の場合は、第３相電極３
ａ，３ｂからも読出しパルスが出力される）。これを受
けて、PD８は、蓄積していた電荷を垂直転送CCD７に出
力する。また、基板電圧制御信号がHighの状態となるの
で、PD８には、新たに電荷が蓄積されない状態になる。

【００７６】この状態で、シャッタが閉じる時刻ｔ₁₈よ
り、第1相電源１、第２相電源２ａ，２ｂ，２ｃ、第３
相電源３ａ，３ｂは、PD８の水平ラインの数だけ、転送
パルスを出力し、垂直転送CCD７にPD８から出力された
電荷を順次水平転送CCD９に転送させる。尚、第１相電
極１、第２相電極２ａ，２ｂ，２ｃ、第３相電源３ａ，
３ｂから出力する転送パルスが、図１９（Ｈ）に示すよ
うに、第１相電極の最初の立上りパルスが、時刻ｔ₇₁に
立上り、図１９（Ｉ），図１９（Ｊ），図１９（Ｋ）に
示すように、第２相電極２ａ，２ｂ，２ｃの立下りパル
スが、時刻ｔ₈₂（＝時刻ｔ₉₁＝時刻ｔ₁₀₁）に立下り、
図１９（Ｌ）に示すように、第３相電極３ａ，３ｂの立
上りパルスが、時刻ｔ₁₁₁（＝時刻ｔ₁₂₁）に立上ってい
るように、パルスにずれが存在するのは、垂直転送CCD
７に電荷を転送させるためである。また、CCDイメージ
センサ２４の出力は、図１９（Ｎ）に示すように、シャ
ッタが閉じられた時刻ｔ₁₉から開始される。

【００７７】次に、アクションモード切替スイッチ４２
が、“record”の位置にセットされて、かつ、露出モー
ド切り替えスイッチ４３が“SVE”の位置にセットされ
た状態で、キャプチャボタン４１が押下されたときのCC
Dイメージセンサ２４の動作を説明する。

【００７８】基本的な動作は、上述の露出モード切替ス
イッチ４３が“normal”に設定されたときの動作と同様
であるが、露出動作のみが異なるので、ここでは、露出
モードがSVEモードの場合の露出動作について説明す
る。

【００７９】図２０を参照して、CCDイメージセンサ２
４が、OR型であるときのSVEモードの「露出動作」につ
いて説明する。ここで、図２０（Ａ）は、CCDイメージ
センサ２４の動作内容を示している。図２０（Ｂ）は、
タイミングジェネレータ３６から出力された垂直同期パ
ルスを示している。図２０（Ｃ）は、タイミングジェネ
レータ３６から出力された水平同期パルスを示してい
る。図２０（Ｄ）は、基板電圧制御信号を示している。
図２０（Ｅ）は、シャッタ２１の開閉タイミングを示し
ている。図２０（Ｆ）乃至図２０（Ｋ）は、第1相電源
１、第２相電源２ａ，２ｂ，２ｃ、第３相電源３ａ，３
ｂから出力される読出しパルスと転送パルスを示してい
る。尚、以下の説明においては、説明の便宜上、露出動
作の期間を水平同期パルス１６個分とする。また、１個
のPD８が、水平同期パルスの１個のインターバルの間に
蓄積できる電荷量を１Qと表すものとする（ただし、露
出動作中に受光される光強度は変化しないものとす
る）。

【００８０】露出動作が、時刻ｔ₃₃において、開始され
ると、全てのPD８で電荷の蓄積が開始される。図２１
は、PD８毎の電荷量を示している。ここで、図２１
（Ａ）は、CCDイメージセンサ２４の動作内容を示して
いる。図２１（Ｂ）は、タイミングジェネレータ３６か
ら出力された垂直同期パルスを示している。図２１
（Ｃ）は、タイミングジェネレータ３６から出力された
水平同期パルスを示している。図２１（Ｄ）は、基板電
圧制御信号を示している。図２１（Ｅ）乃至図２１
（Ｈ）は、PD８ａ，８ｂ，８ｅ、および、８ｆ（図１６
中の上部の２行×２列のPD８）が蓄積している電荷量を
示している。尚、図中の太実線で示す電荷量が、各PD８
が、垂直転送CCD７に出力される電荷量を示している。

【００８１】図２０（Ｃ），図２１（Ｃ）に示すよう
に、１個目の垂直同期パルスが出力される直前の時刻ｔ
₁₅₁に、第２相電源２ｃと第３相電源３ａから読出しパ
ルスを出力させると、第２相電極５ｂ，５ｄに接続され
たPD８ｂ，８ｄ，８ｆ、および、８ｈから電荷が出力さ
れるとともに、第３相電極６ａ乃至６ｄに接続された、
PD８ａ乃至８ｄから電荷が出力される。従って、図２１
（Ｅ），図２１（Ｆ），図２１（Ｈ）に示すように、１
Qの電荷量が、PD８ａ，８ｂ，８ｆより垂直転送CCD７に
より読み出される。このとき、転送パルスは、出力され
ていないので、PD８ａ，８ｂ，８ｆより出力された電荷
は垂直転送CCD７上のそれぞれのPD８に対応するポリシ
リコン電極に蓄積される。すなわち、今の場合、時刻ｔ
₁₅₁において、垂直転送CCD７上には、PD８ａ，８ｂ，８
ｅ，８ｆから出力された電荷が、それぞれ、PD８ａ：PD
８ｂ：PD８ｅ：PD８ｆ＝１Q：１Q：０Q：１Qのように蓄
積されている。

【００８２】その直後に、図２０（Ｄ）に示すように、
基板電圧制御信号が、時刻ｔ₁₃₁で印加される。この結
果、図２１（Ｅ）乃至図２１（Ｈ）に示すように、各PD
８に蓄積された電荷が放出され、蓄積電荷量がゼロに戻
る。そして、基板電圧制御信号のパルスが、消滅した時
刻ｔ₁₃₂から、図２１（Ｅ）乃至図２１（Ｈ）に示すよ
うに再び電荷の蓄積が開始される。

【００８３】図２０（Ｇ），図２０（Ｈ）に示すよう
に、７個目の水平同期パルスが出力される直前の時刻ｔ
₁₄₁では、図２１（E）乃至図２１（Ｈ）に示すように、
各PD８には、６Qの電荷量が蓄積されていることにな
る。このとき、第２相電源２ａ，２ｂから読出しパルス
を出力すると、図２１（Ｅ），図２０（Ｇ）に示すよう
に、第２相電極２ａ，２ｂに接続されたPD８ａ，８ｅか
ら６Qの電荷が、垂直転送CCD７に出力される。このと
き、時刻ｔ₁₅₁で、PD８ａより出力されて、垂直転送CCD
７のレジスタ上のポリシリコン電極に蓄積された１Qの
電荷は、転送されていないので、さらに加算されて、７
Qの電荷が、蓄積されることになる。すなわち、今の場
合、時刻ｔ₁₄₁において、垂直転送CCD７上には、PD８
ａ，８ｂ，８ｅ，８ｆから出力された電荷が、それぞ
れ、PD８ａ：PD８ｂ：PD８ｅ：PD８ｆ＝７Q：１Q：６
Q：１Qのように蓄積されている。

【００８４】その直後の時刻ｔ₁₃₃に、図２０（Ｄ）に
示すように、基板電圧制御信号のパルスが、入力される
と図２１に示すように、全てのPD８に蓄積された電荷量
はゼロに戻る。そして、基板電圧制御信号のパルスが、
消滅した時刻ｔ₁₃₄から、図２１（Ｅ）乃至図２１
（Ｈ）に示すように再び電荷の蓄積が開始される。

【００８５】さらに、露出動作の期間が終了する直前の
時刻ｔ₁₆₁では、各PD８には、９Qの電荷量が蓄積されて
いることになる。このとき、再び第３相電源３ａから読
出しパルスが出力されると、図２１（Ｅ），図２１
（Ｆ）に示すように、第３相電極６ａ，６ｂに接続され
たPD８ａ，８ｂから９Qの電荷が出力されることにな
る。すなわち、今の場合、時刻ｔ₁₆₁において、垂直転
送CCD７上には、PD８ａ，８ｂ，８ｅ，８ｆから出力さ
れた電荷が、それぞれ、PD８ａ：PD８ｂ：PD８ｅ：PD８
ｆ＝１６Q：１０Q：６Q：１Qのように蓄積されている。

【００８６】従って、以上のような構成により、隣接す
る２×２個のPD８は、異なる露出時間、すなわち、異な
る感度を設定することが可能となる。今の場合、PD８
ａ：PD８ｂ：PD８ｅ：PD８ｆ＝１６：１０：６：１の4
種類の露出時間を設定することが可能となる。尚、図２
１においては、電荷量の変化をPD８ａ，８ｂ，８ｅ，８
ｆについて示してきたが、同様な、電荷量の変化がPD８
ｃ，８ｄ，８ｇ，８ｈでも生じることになる。従って、
２行×２列のPD８のブロックにより４種類の露出時間
（４種類の感度）のパターンを作ることができる。もち
ろん、電極からの読出しパルスとのタイミングを変化さ
せることにより、４種類の露出時間（感度）の設定は様
々に変化させることが可能であり、さらに、基板電圧制
御信号のタイミングを変化させることでもこのパターン
は変化させることが可能である。

【００８７】また、上述の説明においては、露出時間を
水平同期パルス１６個分として説明してきたが、例え
ば、露出時間を長くして、図２０に示すような読出しパ
ルスと基板電圧制御信号のパターンを繰り返すようにし
ても良い。さらに、以上の例においては、読出しパルス
の直後のタイミングで基板電圧制御信号のパルスが入力
される場合について説明したが、読出しパルスだけであ
ってもよい。

【００８８】また、図２２に示すように、水平同期パル
スの周波数をあげて（水平同期パルスの間隔を細かくし
て）、同じ露出時間内で、図２０に示すような読出しパ
ルスと基板電圧制御信号のパターンを時間的に圧縮し
て、複数回繰り返すようにしても良い。

【００８９】すなわち、図２０（Ｉ），図２０（Ｊ）に
おける時刻ｔ₁₅₁の読出しパルスは、図２２（Ｉ），図
２２（Ｊ）の時刻ｔ₂₀₁，ｔ₂₀₂，ｔ₂₀₃の読出しパルス
に対応しており、図２０（Ｄ）の時刻ｔ₁₃₁，ｔ₁₃₃の基
板電圧制御信号のパルスは、図２２（Ｄ）の時刻
ｔ₁₇₁，ｔ₁₇₂，ｔ₁₇₄，ｔ₁₇₅のパルスに対応する。ま
た、図２０（Ｇ），図２０（Ｈ）の時刻ｔ₁₄₁の読出し
パルスは、図２２（Ｇ），図２２（Ｈ）の時刻ｔ₁₈₁，
ｔ₁₈₂の読出しパルスに対応する。図２０に示すタイミ
ングチャートと、図２２に示すタイミングチャートに示
すように、CCDイメージセンサ２４の制御タイミングが
異なり、図２２に示すタイミングでCCDイメージセンサ
２４を制御することにより、図２０に示すタイミングで
CCDイメージセンサ２４を制御するよりも、露出時間の
開始から終了までの時間で、各PD８から出力される電荷
を分散して、まんべんなく検出することが可能となる。
ただし、いずれにおいても露出動作中の各PD８の露出時
間（感度）は同じである。

【００９０】次に、図２３のタイミングチャートを参照
して、CCDイメージセンサ２４が、AND型であるときのSV
Eモードの露出動作について説明する。ここで、図２３
（Ａ）は、CCDイメージセンサ２４の動作内容を示して
いる。図２３（Ｂ）は、タイミングジェネレータ３６か
ら出力された垂直同期パルスを示している。図２３
（Ｃ）は、タイミングジェネレータ３６から出力された
水平同期パルスを示している。図２３（Ｄ）は、基板電
圧制御信号を示している。図２３（Ｅ）は、シャッタ２
１の開閉タイミングを示している。図２３（Ｆ）乃至図
２３（Ｋ）は、第1相電源１、第２相電源２ａ，２ｂ，
２ｃ、第３相電源３ａ，３ｂから出力される読出しパル
スと転送パルスを示している。

【００９１】露出動作が、時刻ｔ₃₃において開始される
と、全てのPD８で電荷の蓄積が開始される。図２４は、
PD８毎の電荷の蓄積の様子を示している。ここで、図２
４（Ａ）は、CCDイメージセンサの動作内容を示してい
る。図２４（Ｂ）は、タイミングジェネレータ３６から
出力された垂直同期パルスを示している。図２４（Ｃ）
は、タイミングジェネレータ３６から出力された水平同
期パルスを示している。図２４（Ｄ）は、基板電圧制御
信号を示している。図２４（Ｅ）乃至図２４（Ｈ）は、
PD８ａ，８ｂ，８ｅ、および、８ｆが蓄積している電荷
量を示している。

【００９２】図２３（Ｉ），図２３（Ｊ）に示すよう
に、１個目の垂直同期パルスが出力される直前の時刻ｔ
₂₃₁に、第２相電源２ｃと第３相電源３ａから読出しパ
ルスを出力させると、第２相電極５ｂ，５ｄと第３相電
極６ｂ，６ｄに接続された、PD８ｂから電荷が出力され
る。従って、図２４（Ｆ）に示すように、１Qの電荷
が、PD８ｂより垂直転送CCD７に読み出される。すなわ
ち、今の場合、時刻ｔ₂₃₁において、垂直転送CCD７上に
は、PD８ａ，８ｂ，８ｅ，８ｆから出力された電荷が、
それぞれ、PD８ａ：PD８ｂ：PD８ｅ：PD８ｆ＝０Q：１
Q：０Q：０Qのように蓄積されている。

【００９３】この結果、PD８ｂは、蓄積された電荷を出
力するので、蓄積電荷量がゼロに戻るが、時刻ｔ₂₃₁の
直後から再び電荷の蓄積を開始する。

【００９４】例えば、図２３（Ｇ），図２３（Ｈ），図
２３（Ｋ）に示すように、３個目の水平同期パルスが出
力される直前の時刻ｔ₂₂₁で、PD８ａ，８ｅ，８ｆに
は、図２４（Ｅ），図２４（Ｇ），図２４（Ｈ）に示す
ように、３Qの電荷量が蓄積されていることになる。こ
のとき、第２相電源２ａ，２ｂと第３相電源３ｂから読
出しパルスを出力すると、図２４（Ｇ）に示すように、
第２相電極５ａ，５ｂと第３相電極６ａ'、６ｂ'に接続
されたPD８ｅから３Qの電荷が垂直転送CCD７に出力され
ることになる。すなわち、今の場合、時刻ｔ₂₂₁におい
て、垂直転送CCD７上には、PD８ａ，８ｂ，８ｅ，８ｆ
から出力された電荷が、それぞれ、PD８ａ：PD８ｂ：PD
８ｅ：PD８ｆ＝０Q：１Q：３Q：０Qのように蓄積されて
いる。

【００９５】さらに、図２３（Ｇ），図２３（Ｈ），図
２３（Ｊ）に示すように、９個目の水平同期パルスが出
力される直前の時刻ｔ₂₂₃では、PD８ａ，８ｆには、図
２４（Ｅ），図２４（Ｈ）に示すように、８Qの電荷量
が蓄積されていることになる。このとき、第２相電源２
ａ，２ｂと第３相電源３ａから読出しパルスを出力する
と、図２４（Ｅ）に示すように、第２相電極５ａ，５ｂ
と第３相電極６ａ、６ｂに接続されたPD８ａから８Qの
電荷が出力されることになる。すなわち、今の場合、時
刻ｔ₂₂₃において、垂直転送CCD７上には、PD８ａ，８
ｂ，８ｅ，８ｆから出力された電荷が、それぞれ、PD８
ａ：PD８ｂ：PD８ｅ：PD８ｆ＝８Q：１Q：３Q：０Qのよ
うに蓄積されている。

【００９６】図２３（Ｉ），図２３（Ｋ）に示すよう
に、露出動作の期間が終了する直前の時刻ｔ₂₃₃では、
図２４（Ｈ）に示すように、PD８ｆには、１６Qの電荷
量が蓄積されていることになる。このとき、第２相電源
２ｃと第３相電源３ｂから読出しパルスが出力される
と、図２４（Ｈ）に示すように、第３相電極３ａに接続
されたPD８ｆから１６Qの電荷が出力されることにな
る。すなわち、今の場合、時刻ｔ₂₃₃において、垂直転
送CCD７上には、PD８ａ，８ｂ，８ｅ，８ｆから出力さ
れた電荷が、それぞれ、PD８ａ：PD８ｂ：PD８ｅ：PD８
ｆ＝８Q：１Q：３Q：１６Qのように蓄積されている。

【００９７】この露出動作の期間では、上述のように、
垂直転送CCD７は、電荷の転送を停止しているので、PD
８から出力された電荷量は、垂直転送CCD７上で蓄積さ
れていくことになる。すなわち、以上のような構成によ
り、隣接するPD８は、異なる露出時間、すなわち、異な
る感度を設定することが可能となる。今の場合、PD８
ａ：PD８ｂ：PD８ｅ：PD８ｆ＝８：１：３：１６の4種
類の露出時間を設定することが可能となる。尚、図２１
においては、電荷量の変化をPD８ａ，８ｂ，８ｅ，８ｆ
について示してきたが、同様な、電荷量の変化がPD８
ｃ，８ｄ，８ｇ，８ｈでも生じることになる。従って、
２行×２列のPD８のブロックにより４種類の露出時間
（４種類の感度）のパターンを作ることができる。もち
ろん、電極からの読出しパルスのタイミングを変化させ
ることにより、４種類の露出時間（感度）の設定は様々
に変化させることが可能である。

【００９８】また、上述の説明においては、露出時間を
水平同期パルス１６個分として説明してきたが、例え
ば、露出時間を長くして、図２３に示すような読出しパ
ルスのパターンを繰り返すようにしても良い。また、以
上の例においては、読出しパルスのみでPD８の感度を制
御しているが、もちろん、読出しパルスと基板電圧制御
信号のパルスの組み合わせにより感度を制御するように
しても良い。

【００９９】さらに、図２５に示すように、水平同期パ
ルスの周波数をあげて、同じ露出時間内で、図２３に示
すような読出しパルスと基板電圧制御信号のパターンを
時間的に圧縮して、複数回繰り返すようにしても良い。

【０１００】すなわち、図２３（Ｉ），図２３（Ｊ）の
時刻ｔ₂₃₁の読出しパルスは、図２５（Ｉ），（Ｊ）の
時刻ｔ₂₆₁，ｔ₂₆₃，ｔ₂₆₅，ｔ₂₆₇の読出しパルスが対応
し、図２３（Ｇ），図２３（Ｈ），図２３（Ｋ）の時刻
ｔ₂₂₁の読出しパルスは、図２５（Ｇ），図２５
（Ｈ），図２５（Ｋ）の時刻ｔ₂₅₁（＝ｔ₂₈₁），ｔ₂₅₃
（＝ｔ₂₈₃）の読出しパルスに対応する。また、図２３
（Ｇ），図２３（Ｈ），図２３（Ｊ）の時刻ｔ₂₂₃の読
出しパルスは、図２５（Ｇ），図２５（Ｈ），図２５
（Ｊ）の時刻ｔ₂₅₂（＝ｔ₂₇₁），ｔ₂₅₄（＝ｔ₂₇₂）の読
出しパルスに対応する。図２３に示すタイミングチャー
トと、図２５に示すタイミングチャートに示すように、
CCDイメージセンサ２４の制御タイミングが異なり、図
２４に示すタイミングでCCDイメージセンサ２４を制御
することにより、図２３に示すタイミングでCCDイメー
ジセンサ２４を制御するよりも、露出時間の開始から終
了までの時間で、各PD８から出力される電荷を分散し
て、まんべんなく検出することが可能となる。ただし、
露出動作中の各PD８の露出時間（感度）は、どちらも同
じである。

【０１０１】尚、以上のように、OR型、および、AND型
のいずれのCCDイメージセンサ２４においても、読出し
パルスと基板電圧制御信号のタイミングの組み合わせに
より、隣接するPD８の感度のパターンを電子的に様々に
変化させることができる。特に、この例では、第２相電
源２を３個に、第３相電極を２個に分けて、制御するこ
とにより、２行×２列単位でPD８を４種類の感度のパタ
ーンを設定していたが、第２相電極２と第３相電極３
を、さらに、複数に分けることで、PD８の感度のパター
ンをさらに多く設定するようにしてもよい。

【０１０２】次に、以上のようなCCDイメージセンサ２
４により生成された画像信号を処理するDSP２７の動作
について説明する。このDSP２７の動作の説明にあた
り、DSP２７に入力される画像の各画素位置を示す座標
の表現方法について、図２６を参照して定義する。

【０１０３】図２６に示すように、画像の左下端を原点
７１とする。また、右上端を座標（xSize，ySize）とす
る。ここで、ｘSizeは、画像の幅を表し、ySizeは、画
像の高さを表す。各画素７２は、上述の各PD８により撮
像された画素データを表示するものであり、図中の四角
で表されている。また、画素の高さおよび幅は、それぞ
れ座標上の１であるものとする。従って、図２６に示す
左下端の画素７２ａの中心位置は、座標（0.5，0.5）で
示される。また、同様にして右上端の画素７２ａ'の中
心位置は、座標（xSize−0.5，ySize−0.5）で示され
る。

【０１０４】また、図中の黒丸は、各画素の中間画素７
３を示しており、例えば、左下端の中間画素位置７３ａ
の位置は、座標（１，１）で示される。尚、中間画素７
３は、PD８によりえられる実データの画素（図中四角で
示されている）間に、仮想的に存在する画素データであ
り、以降の処理で導入されるものである。

【０１０５】次に、図２７を参照して、DSP２７の構成
について説明する。

【０１０６】DSP２７のキャプチャイメージデータスト
レージ８１は、CCDイメージセンサ２４で取り込まれ、C
DS回路２５、A/D変換回路２６で処理された画素データ
Ｉｃを格納する。ポジションジェネレータ８２は、DSP
２７に読み込まれた画素データＩｃのｘ，ｙ方向の座標
のカウンタを内蔵しており、これにより画素位置を順次
生成する。LUT（Look-up table）８３は、キャプチャイ
メージデータストレージの画素データＩｃにガンマ補正
処理を実行するためのデータを格納している。また、SV
Eモードの撮像に対応して、各PD８の露出時間の設定に
応じたガンマ補正処理用のデータが格納されている。

【０１０７】輝度補正処理部８４は、キャプチャイメー
ジデータストレージ８１に格納されている画素データＩ
ｃを読出し、ポジションジェネレータ８２より入力され
る、その画素データＩｃに対応する画素位置（ｘ，ｙ）
から、LUT８３を参照して、ガンマ補正した画素データ
Ｉｏ（ｘ，ｙ）（または画素（Ｉｍ（ｘ，ｙ））を生成
し、露出モード切替スイッチ４３と連動して制御される
スイッチ８６を介して、normalモードのとき、出力画素
データストレージ９３に画素データＩｏ（ｘ，ｙ）を出
力し、SVEモードのとき、画素データＩｍ（ｘ，ｙ）
を、輝度補正画素データストレージ８７に出力する。

【０１０８】感度パターンデータストレージ８５は、SV
Eモード時の各画素の感度のデータ（各画素、すなわ
ち、各PD８毎の露出時間のデータ）が格納されている。
例えば、SVEモードにおいては、無地の画像（均一の画
素値）を撮像すると、図２８に示すように、４種類の感
度のパターンを持った２×２画素の画素ブロック１０１
ａが縦方向と横方向に所定の数だけ配置された画像１０
１が生成される。感度パターンデータストレージ８５
は、この画素ブロック１０１ａの各画素に対応する４つ
の感度のパターンのデータを格納している。輝度補正画
素データストレージ８７は、輝度補正処理部８４より出
力された画素データＩｍ（ｘ，ｙ）を格納する。

【０１０９】擬似逆行列処理部８８は、輝度補正画素デ
ータストレージ８７に格納された画素データＩｍ（ｘ，
ｙ）と、ポジションジェネレータ８９により生成された
座標データから、補間処理部９１における補間処理で使
用する中間画素（の輝度）データB（ｘ，ｙ）を、所定
の補間フィルタを用いて生成し、中間画素データストレ
ージ９０に格納させる。

【０１１０】補間処理部９１は、中間画素データストレ
ージ９０に格納された中間画素データB（ｘ，ｙ）と、
ポジションジェネレータ９２により生成された座標位置
より出力画像の画素データＩｏ（ｘ，ｙ）を、上記の所
定の補間フィルタを用いて補間生成し、出力画素データ
ストレージ９３に格納させる。

【０１１１】次に、図２９のフローチャートを参照し
て、Normalモード時のDSP２７の動作について説明す
る。

【０１１２】ステップＳ１において、露出モード切替ス
イッチ４３が“normal”の位置にセットされた時点で、
スイッチ８６が端子８６ａに接続される。

【０１１３】ステップＳ２において、ポジションジェネ
レータ８２は、内蔵するｘ，ｙのカウンタ値を、それぞ
れ0.5に初期化する。ステップＳ３において、輝度補正
処理部８４は、キャプチャイメージデータストレージか
ら画素データＩｃを読み出す。

【０１１４】ステップＳ４において、輝度補正処理部８
４は、LUT８３を参照して、読み出した画素データＩｃ
の輝度値に対応するLUTデータを読み出す。

【０１１５】ステップＳ５において、輝度補正処理部８
４は、読み出したLUTデータに基づいて、画素データＩ
ｃを処理し、出力画素データＩｏを生成し、出力画素デ
ータストレージ９３に出力する。すなわち、例えば、最
初に出力されるデータは、画素データＩｏ（0.5，0.5）
ということになる。

【０１１６】ステップＳ６において、ポジションジェネ
レータ８２は、内蔵されているxのカウンタ値を１だけ
インクリメントする。ステップＳ７において、ポジショ
ンジェネレータ８２は、x>xSize−0.5であるか否かを判
定する。すなわち、xのカウンタ値が、画像の幅方向の
最大値を越えたか否かを判定し、xがxSize−0.5を超え
ていないと判定した場合、その処理は、ステップＳ３に
戻る。

【０１１７】ステップＳ７において、xがxSize−0.5を
超えたと判定された場合、ステップＳ８において、ポジ
ションジェネレータ８２は、ｘのカウンタ値を0.5に戻
す。ステップＳ９において、ポジションジェネレータ８
２は、ｙのカウンタ値を１だけインクリメントする。ス
テップＳ１０において、ポジションジェネレータ８２
は、ｙ>ySize−0.5であるか否か、すなわち、ｙのカウ
ンタ値が、画像の高さ方向の最大値を超えたか否かを判
定し、超えていないと判定した場合、その処理は、ステ
ップＳ３の処理に戻りそれ以降の処理が、繰り返され
る。ステップＳ７において、ｙがySize−0.5を超えたと
判定された場合、その処理は終了される。

【０１１８】以上のように、“normalモード”における
DSPの処理は、各画素について、LUT８３を用いて、ガン
マ補正（輝度補正処理）を施して出力するものである。

【０１１９】次に、図３１のフローチャートを参照し
て、SVEモード時のDSP２７の動作について説明する。

【０１２０】ステップＳ２１において、露出モード切替
スイッチ４３が“SVE”の位置にセットされた時点で、
スイッチ８６が端子８６ｂに接続される。ステップＳ２
２において、DSP２７の輝度補正処理部８４は、SVEモー
ドの輝度補正処理を実行する。

【０１２１】ここで、図３２のフローチャートを参照し
て、SVEモードの輝度補正処理について説明する。

【０１２２】ステップＳ３１において、ポジションジェ
ネレータ８２は、内蔵されているｘ、ｙのカウンタ値を
0.5に初期化する。ステップＳ３２において、ポジショ
ンジェネレータ８２は、キャプチャイメージデータスト
レージ８１から画素データＩｃを読み出し、ポジション
ジェネレータ８２の座標データから画素データＩｃ
（ｘ，ｙ）を生成する。

【０１２３】ステップＳ３３において、輝度補正処理部
８４は、感度パターンデータストレージ８５を参照し
て、生成した画素データＩｃ（ｘ，ｙ）を撮像したPD８
の感度を読出し、感度に対応したLUT８３に格納されて
いるLUTデータを選択する。ステップＳ３４において、
輝度補正処理部８４は、選択されたLUTデータをLUT８４
から読み出す。ステップＳ３５において、輝度補正処理
部８４は、読み出したLUT８４のデータに基づいて、画
素データＩｃ（ｘ，ｙ）に輝度補正処理を施し、画素デ
ータＩｍ（ｘ，ｙ）を生成し、輝度補正画素データスト
レージ８７に出力する。

【０１２４】ステップＳ３６において、ポジションジェ
ネレータ８２は、ｘのカウンタ値を１だけインクリメン
トする。ステップＳ３７において、ポジションジェネレ
ータ８２は、ｘのカウンタ値がxSize−0.5を越えている
か否かを判定し、越えていないと判定した場合、その処
理は、ステップＳ３２に戻り、それ以降の処理が繰り返
される。

【０１２５】ステップＳ３７において、ｘのカウンタ値
が、xSize−0.5を越えたと判定された場合、ステップＳ
３８において、ポジションジェネレータ８２は、ｘのカ
ウンタ値を0.5に戻す。ステップＳ３９において、ポジ
ションジェネレータ８２は、ｙのカウンタ値を１だけイ
ンクリメントする。ステップＳ４０において、ポジショ
ンジェネレータ８２は、ｙのカウンタ値が、ｙSize−0.
5を越えたか否かを判定し、超えていると判定した場
合、その処理は終了される。また、ステップＳ４０にお
いて、ｙのカウンタ値が、ySize−0.5を越えていないと
判定された場合、その処理は、ステップＳ３２に戻り、
それ以降の処理が繰り返される。

【０１２６】すなわち、SVEモードの輝度補正処理にお
いては、各画素の感度に応じたガンマ補正処理が施され
ることになる。

【０１２７】ここで、図３０のフローチャートの説明に
戻る。

【０１２８】ステップＳ２３において、DSP２７は、擬
似逆行列処理を実行する。

【０１２９】ここで、図３２のフローチャートを参照し
て、擬似逆行列処理を説明する。

【０１３０】ステップＳ５１において、ポジションジェ
ネレータ８９は、中間画素の座標を示すｘ，ｙのカウン
タ値を２にセットする。ステップＳ５２において、Ｓ，
Ｗのカウンタ値を０にセットする。尚、カウンタ値Ｓ，
Ｗについては、後述する。

【０１３１】ステップＳ５３において、ポジションジェ
ネレータ８９は、輝度補正画素データ（＝Ｉｍ（ｕ，
ｖ））の画素位置を示すカウンタ値ｕ，ｖを、ｕ＝x−
1.5、ｖ＝ｙ−1.5を演算し求める。今の場合、ｘ＝ｙ＝
２なので、ｕ＝0.5、ｖ＝0.5となる。

【０１３２】ステップＳ５４において、擬似逆行列処理
部８８は、輝度補正画素データストレージ８７に格納さ
れている画素データＩｍ（ｕ，ｖ）を読み込む。今の場
合、読み込まれるのは画素データＩｍ（0.5，0.5）であ
り、図３３に示す画素７２ａの画像データが読み込まれ
る。尚、図３３は、輝度補正画像データを示しているも
のとする。

【０１３３】ステップＳ５５において、画素データＩｍ
（ｕ，ｖ）（輝度値）が、PD８のノイズレベルの閾値θ
_Lより大きく、PD８の飽和レベルの閾値θ_Hよりも小さい
範囲であるか否かを判定する。すなわち、画素データＩ
ｍ（0.5，0.5）の輝度値（＝画素７２ａの輝度値）が適
正範囲であるか否かが判定される。

【０１３４】ステップＳ５６において、擬似逆行列処理
部８８は、補間フィルタφの行列要素の位置を示すカウ
ンタ値ｉ，ｊを以下のように演算する。

【０１３５】ｉ＝ｕ−（ｘ−1.5） ｊ＝ｖ−（ｙ−1.5）

【０１３６】従って、今の場合、ｉ＝０（＝0.5−（2−
0.5）），ｊ＝０（＝0.5−（2−0.5））である。

【０１３７】ステップＳ５７において、擬似逆行列処理
部８８は、以下の式（１）および式（２）を演算し、内
蔵するメモリに記憶させる。

【０１３８】

【数１】

【０１３９】

【数２】

【０１４０】ここで、φ_ijは、図３４に示すような一般
的な補間フィルタである。すなわち、今の場合、Ｓ，Ｗ
は、以下のように演算される。尚、図３４においては、
水平方向の座標がｉにより表され、垂直方向の座標がｊ
により表される。

【０１４１】 Ｓ＝0＋（φ² ₀₀×φ₀₀×Iｍ（0.5，0.5））/（φ² ₀₀＋φ² ₀₁＋・・・φ² ₃₂＋ φ² ₃₃） ＝（（0.043）²×0.043×Iｍ（0.5，0.5）） /（（0.043）²＋（-0.661）²＋・・・（-0.661）²＋（0.043）²） Ｗ＝φ² ₀₀＝（0.043）²

【０１４２】ステップＳ５８において、ポジションジェ
ネレータ８９は、ｕのカウンタ値を1だけインクリメン
トする。すなわち、今の場合、ｕは、1.5となる。ステ
ップＳ５９において、ポジションジェネレータ８９は、
ｕのカウンタ値がx+1.5よりも大きいか否かを判定す
る。今の場合、ｘ＋1.5＝3.5であるので、ｕ（＝1.5）
は、x+1.5よりも小さいと判定され、ステップＳ５４の
処理に戻る。

【０１４３】ステップＳ５４において、擬似逆行列処理
部８８は、輝度補正画素データストレージ８７より画素
データＩｍ（ｕ，ｖ）を読み込む。今の場合、図３３に
示す、画素７２ｂの画素データＩｍ（1.5，0.5）が読み
込まれることになる。

【０１４４】以下、上記と同様に、ステップＳ５６，Ｓ
５７，Ｓ５８の処理を繰り返し、ステップＳ５９におい
て、ｕがｘ+1.5よりも大きいと判定された場合、すなわ
ち、図３３の画素７２ａ乃至７２ｄまでの処理が終了し
たと判定された場合、ステップＳ６０において、ポジシ
ョンジェネレータ８９は、ｖを1だけインクリメントす
る。すなわち、今の場合、ｖのカウンタ値は、1.5とな
る。ステップＳ６１において、ポジションジェネレータ
８９は、ｕのカウンタ値をx−1.5にする。ステップＳ６
２において、ポジションジェネレータ８９は、ｖのカウ
ンタ値がy+1.5を越えたか否かを判定し、超えていない
と判定した場合、その処理は、ステップＳ５４に戻る。

【０１４５】ステップＳ６２において、ｖのカウンタ値
が、y+1.5よりも大きいと判定された場合、ステップＳ
６３において、擬似逆行列処理部８８は、Ｓ／Ｗを演算
し、その演算結果を中間画素データＢ（ｘ，ｙ）とし
て、中間画素データストレージ９０に記憶させる。すな
わち、今の場合、図３３に示す、４行×４列のブロック
を構成する画素７２ａ乃至７２ｐの画素データＩｍを用
いて、最小二乗法（＝Ｓ／Ｗ）により、そのブロックの
中央に位置する中間画素７３ｆの中間画素データＢ
（２，２）が、求められることになる。

【０１４６】ステップＳ６４において、ポジションジェ
ネレータ８９は、ｘのカウンタ値を１だけインクリメン
トする。ステップＳ６５において、擬似逆行列処理部８
８は、ｘのカウンタ値が、xSize−2よりも大きいか否
か、すなわち、画像データの幅方向の右端部を越えてい
るか否かを判定し、xのカウンタ値が、xSize−2よりも
大きくないと判定されると、その処理は、ステップＳ５
２に戻り、それ以降の処理が繰り返される。また、ステ
ップＳ６５において、ｘのカウンタ値が、ｘSize−2よ
りも大きいと判定されたとき、その処理は、ステップＳ
６６に進む。

【０１４７】ステップＳ６６において、ポジションジェ
ネレータ８９は、ｘのカウンタ値を２に戻す。ステップ
Ｓ６７において、ポジションジェネレータ８９は、ｙの
カウンタ値を１だけインクリメントする。ステップＳ６
８において、ポジションジェネレータ８９は、ｙのカウ
ンタ値が、ySize−2を越えたか否か、すなわち、画像デ
ータの高さ方向の端部を越えたか否かを判定し、ｙのカ
ウンタ値が、ySize−2を越えたと判定されたとき、その
処理は終了される。また、ステップＳ６８において、ｙ
のカウンタ値が、ySize−2を越えていないと判定された
場合、その処理は、終了する。

【０１４８】従って、擬似逆行列処理では、輝度補正画
素データストレージ８７に格納されている、画像データ
Ｉｍ（ｘ，ｙ）を４行×４列単位で使用して、その中央
に位置する中間画素７３の中間画素データＢ（ｘ，ｙ）
を求めている。

【０１４９】すなわち、図３３の画素７２ａ乃至７２ｐ
の中心位置の中間画素７３ｆの中間画素データＢ（２，
２）は、その近傍の４行×４列の画素である、図３３の
画素７２ａ乃至７２ｐのブロックの各画素データＩｍか
ら、最小二乗法（＝Ｓ／Ｗ）により演算される。次に、
４行×４列の画素データＩｍのブロックを右側に（x方
向に）１つずらすことにより、同様の方法で中間画素７
３ｇの画素データＢ（３，２）が求められ、これが順次
右方向に繰り返されていく。この処理が、画像の幅方向
まで実行されると、４行×４列の画素データＩｍのブロ
ックのx方向の位置を元に（x＝２）戻して、高さ方向に
（ｙ方向に）１だけずらして、中間画素７３ｊの画素デ
ータＢ（２，３）を求める。以下、この操作が繰り返さ
れることにより、画像データ全体の中間画素７３の画素
データＢ（ｘ，ｙ）が求められ、中間画素データストレ
ージ９０に格納される。

【０１５０】ここで、図３０のフローチャートの説明に
戻る。

【０１５１】ステップＳ２４において、DSP２７は、補
間処理を実行する。

【０１５２】ここで、図３５のフローチャートを参照し
て、補間処理について説明する。

【０１５３】ステップＳ８１において、ポジションジェ
ネレータ９２は、ｘ，ｙのカウンタ値を2.5にセットす
る。ステップＳ８２において、ポジションジェネレータ
９２は、補間フィルタφ（図３４）の行列位置を設定す
るカウンタ値ｉ，ｊと出力画素データＩｏ（ｘ−２、ｙ
−２）を０にする。

【０１５４】ステップＳ８３において、補間処理部９１
は、中間画素データストレージ９０より中間画素データ
B（ｘ−1.5＋ｉ，ｙ−1.5＋ｊ）を読み込み、以下の演
算を実行する。

【０１５５】Ｉｏ（ｘ−２，ｙ−２）＝Ｉｏ（ｘ−２，
ｙ−２）＋Ｂ（ｘ−1.5＋ｉ，ｙ−1.5＋ｊ）φ_ij

【０１５６】今の場合、以下のように演算される。

【０１５７】Ｉｏ（0.5，0.5）＝０＋B（１，１）×0.0
43

【０１５８】ステップＳ８４において、ポジションジェ
ネレータ９２は、ｉのカウンタ値を１だけインクリメン
トする。ステップＳ８５において、ポジションジェネレ
ータ９２は、ｉが３以下であるか否かを判定する。今の
場合、ｉは、１であるので、ｉは３以下であると判定さ
れ、その処理は、ステップＳ８３に戻る。

【０１５９】ステップＳ８３において、補間処理部９１
は、以下の演算を実行する。

【０１６０】Ｉｏ（0.5，0.5）＝B（１，１）×0.043＋
B（２，１）×（−0.661）

【０１６１】ステップＳ８４において、ポジションジェ
ネレータ９２は、ｉのカウンタ値を１だけインクリメン
トする。ステップＳ８５において、補間処理部９１は、
ｉが３以下であるか否かを判定する。今の場合、ｉは、
２であるので、ｉは３以下であると判定され、その処理
は、ステップＳ８３に戻る。

【０１６２】以降、ステップＳ８５において、ｉが３以
下ではないと判定されるまで、ステップＳ８３乃至Ｓ８
５の処理が繰り返される。

【０１６３】ステップＳ８５において、ｉが３以下では
ないと判定されると、ステップＳ８６において、ポジシ
ョンジェネレータ９２は、ｊのカウンタ値を１だけイン
クリメントすると共に、ｉのカウンタ値を０に戻す。

【０１６４】ステップＳ８７において、ｊのカウンタ値
が、３以下であるか否かを判定し、３以下であると判定
された場合、その処理はステップＳ８３に戻る。ステッ
プＳ８７において、ｊのカウンタ値が3以下ではないと
判定された場合、ステップＳ８８において、補間処理部
９１は、その時点での出力画像データＩｏ（ｘ−２，ｙ
−２）を出力画素データストレージ９３に出力し、記憶
させる。

【０１６５】ステップＳ８９において、ポジションジェ
ネレータ９２は、ｘのカウンタ値を１だけインクリメン
トする。ステップＳ９０において、ポジションジェネレ
ータ９２は、ｘのカウンタ値がxSize−2.5を越えている
か否かを判定し、ｘのカウンタ値がxSize−2.5を越えて
いないと判定された場合、その処理はステップＳ８２に
戻る。

【０１６６】ステップＳ９０において、ｘのカウンタ値
がxSize−2.5を越えていると判定された場合、ステップ
Ｓ９１において、ポジションジェネレータ９２は、ｊの
カウンタ値を１だけインクリメントする。ステップＳ９
２において、ポジションジェネレータ９２は、ｙのカウ
ンタ値が、ySize−2.5を越えているか否かを判定し、越
えていないと判定した場合、その処理は、ステップＳ８
２に戻り、越えていると判定した場合、その処理は終了
される。

【０１６７】すなわち、ステップＳ８３乃至Ｓ８６の処
理を繰り返すことにより、例えば、図３３に示す中間画
素７３ａ乃至７３ｐの画素データBに、図３４に示す補
間フィルタφによる処理が施されることになる。この処
理により、今の場合、図３３中の画素７２ｋに対応する
画素データＩｏ（2.5，2.5）が出力されることになる。
この繰り返しにより、画面全体の出力画素データＩｏが
生成される（ここでは、図３３の画素７２は、出力画素
であるものとする）。

【０１６８】尚、中間画素データBから出力画素データ
Ｉｏが演算されるので、x方向、および、y方向に、それ
ぞれ２のオフセットを持つことになる。結果として、Ｉ
ｏの座標位置は、２だけオフセットされることになる
（例えば、Ｉｏ（2.5，2.5）が、Ｉｏ（2.5−2，2.5−
2）にオフセットされる）。

【０１６９】以上のように、“SVEモード”では、各画
素の感度が異なるので、感度に応じた各画素の輝度値
（画素データ）の規格化が必要となるが、実際の映像の
輝度値は不均一であるため、輝度値がノイズレベルに埋
もれてしまったり、飽和してしまったりすることがあ
り、規格化だけでは元の輝度値を復元できないことがあ
るので、近傍の画素のデータを用いて、擬似逆行列を利
用した画素値の推定を行っている。

【０１７０】以上によれば、各画素の読出しパルスを水
平方向と垂直方向で独立して供給することができるの
で、各画素の感度の空間パターンの自由度を水平方向お
よび垂直方向に持たせることができ、安価で動的なシー
ンの撮影も可能な、広ダイナミックレンジの撮像をする
ことが可能となる。

【０１７１】

【発明の効果】本発明の撮像装置および方法によれば、
受光素子により蓄積された電荷を垂直方向に転送する複
数の垂直転送レジスタと平行に配置される第１の駆動電
圧供給電極が、垂直転送レジスタのうちの所定のもの
に、その駆動電圧を供給するようにしたので、各画素の
読出しパルスを水平方向と垂直方向で独立して供給する
ことができ、各画素の感度の空間パターンの自由度を水
平方向および垂直方向に持たせることが可能となるの
で、動的なシーンにも適した広ダイナミックレンジの撮
像をすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のCCDイメージセンサの電気的構成を示す
図である。

【図２】本発明を適用したデジタルスチルカメラのブロ
ック図である。

【図３】図２の操作部を示す図である。

【図４】図２のデジタルスチルカメラのアクションモー
ドを説明する状態図である。

【図５】図２の操作部を示す図である。

【図６】本発明を適用したデジタルスチルカメラのブロ
ック図である。

【図７】図２の操作部を示す図である。

【図８】本発明を適用したデジタルスチルカメラのブロ
ック図である。

【図９】図２の操作部を示す図である。

【図１０】本発明を適用したデジタルスチルカメラのブ
ロック図である。

【図１１】図２のデジタルスチルカメラの露出モードを
説明する状態図である。

【図１２】図２のCCDイメージセンサの電極構成を示す
図である。

【図１３】図２のCCDイメージセンサの電極構成を示す
図である。

【図１４】図２のCCDイメージセンサの電極構成を示す
図である。

【図１５】図２のCCDイメージセンサの電気的構成を示
す図である。

【図１６】図２のCCDイメージセンサの電気的構成を示
す図である。

【図１７】図２のCCDイメージセンサの動作を説明する
タイミングチャートである。

【図１８】図２のCCDイメージセンサの動作を説明する
タイミングチャートである。

【図１９】図２のCCDイメージセンサの動作を説明する
タイミングチャートである。

【図２０】図２のCCDイメージセンサの動作を説明する
タイミングチャートである。

【図２１】図２のCCDイメージセンサの動作を説明する
タイミングチャートである。

【図２２】図２のCCDイメージセンサの動作を説明する
タイミングチャートである。

【図２３】図２のCCDイメージセンサの動作を説明する
タイミングチャートである。

【図２４】図２のCCDイメージセンサの動作を説明する
タイミングチャートである。

【図２５】図２のCCDイメージセンサの動作を説明する
タイミングチャートである。

【図２６】図２のデジタルスチルカメラで撮像される画
像の画素と中間画素の座標位置を説明する図である。

【図２７】図２のDSPの構成を示すブロック図である。

【図２８】画素の感度のパターンを説明する図である。

【図２９】NormalモードでのDSPの処理を説明するフロ
ーチャートである。

【図３０】SVEモードでのDSPの処理を説明するフローチ
ャートである。

【図３１】SVEモードの輝度補正処理を説明するフロー
チャートである。

【図３２】擬似逆行列の処理を説明するフローチャート
である。

【図３３】画素と中間画素の関係を説明する図である。

【図３４】補間フィルタの一例を示す図である。

【図３５】補間処理を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１ 第１相電源，２，２ａ，２ｂ，２ｃ 第２相電源，
３，３ａ，３ｂ 第３相電源，４，４ａ乃至４ｄ 第１
相電極，５，５ａ乃至５ｄ 第２相電極，６，６ａ乃至
６ｄ 第３相電極，７，７ａ，７ｂ 垂直転送CCD，
８，８ａ乃至８ｌPD，９ 水平転送CCD，２１ レン
ズ，２２ 絞り，２３ CCDイメージセンサ ２４ CDS，２６ DSP，３３ CPU，３５ タイミング
ジェネレータ，４１ キャプチャボタン，４２ アクシ
ョンモード切替スイッチ，４３ 露出モード切替スイッ
チ，６１，６１ａ乃至６１ｈ 転送ゲート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA06 AB01 BA03 BA10 DB06 DB13 5C024 CX46 CY47 EX03 GY04 GY25 JX24

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イメージセンサを用いた撮像装置におい
   て、 光を受光し、受光した光を光電変換して電荷を蓄積す
   る、水平方向、および、垂直方向に配置された複数の受
   光素子と、 前記受光素子により蓄積された電荷を垂直方向に転送す
   る複数の垂直転送レジスタと、 前記複数の垂直転送レジスタと平行に配置され、前記垂
   直転送レジスタのうちの所定のものに、その駆動電圧を
   供給する第１の駆動電圧供給電極とを備えることを特徴
   とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記受光素子により蓄積された電荷を前
   記垂直転送レジスタに転送する転送ゲートをさらに備
   え、 前記第１の駆動電圧供給電極は、前記転送ゲートに、前
   記受光素子により蓄積された電荷を前記垂直転送レジス
   タに転送させる駆動電圧もさらに供給することを特徴と
   する請求項１に記載の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記複数の垂直転送レジスタと垂直に配
   置され、複数の前記垂直転送レジスタに駆動電圧を同時
   に供給する第２の駆動電圧供給電極をさらに備えること
   を特徴とする撮像装置。
4. 【請求項４】 前記垂直転送レジスタは、前記第１の駆
   動電圧供給電極、および、前記第２の駆動電圧供給電極
   のいずれか一方、または、両方から供給される電圧によ
   り、前記受光素子により蓄積された電荷を、垂直方向に
   転送することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 【請求項５】 前記転送ゲートは、前記第１の駆動電圧
   供給電極、および、前記第２の駆動電圧供給電極のいず
   れか一方、または、両方から供給される電圧により前記
   受光素子により蓄積された電荷を前記垂直転送レジスタ
   に転送することを特徴とする請求項４に記載の撮像装
   置。
6. 【請求項６】 前記第１の駆動電圧供給電極、および、
   前記第２の駆動電圧供給電極は、前記転送ゲート上にお
   いて、互いに前記電荷が転送される方向に対して垂直に
   配置されることを特徴とする請求項５に記載の撮像装
   置。
7. 【請求項７】 前記第１の駆動電圧供給電極、および、
   前記第２の駆動電圧供給電極は、前記転送ゲート上にお
   いて、互いに前記電荷が転送される方向に対して平行に
   配置されることを特徴とする請求項５に記載の撮像装
   置。
8. 【請求項８】 水平方向、および、垂直方向に配置され
   た複数の受光素子と、前記受光素子により蓄積された電
   荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、前
   記複数の垂直転送レジスタと平行に配置された駆動電圧
   供給電極を備えるイメージセンサを用いた撮像装置の撮
   像方法において、 前記駆動電圧供給電極は、前記複数の垂直転送レジスタ
   の駆動電圧を前記垂直転送レジスタのうちの所定のもの
   に供給することを特徴とする撮像方法。