JP2004104825A - 電子的撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２０ＭＨｚ以下の駆動周波数でもって動画の表示が可能な１００万画素クラスのＣＣＤイメージセンサーを用いた電子的撮像装置を提供する。
【解決手段】１００万を越える画素を有するインターライン型のＣＣＤイメージセンサーは、線順次走査による全画素読み出しに適したベイヤー配列の色フィルターを有している。ＣＣＤイメージセンサーは通常時は高速モードで駆動され、トリガーが押し下げられた時だけ高画質モードで駆動される。高速モードでは、ＣＣＤイメージセンサーは垂直方向の４ライン毎に２ラインの画素信号を出力する。高速モードで駆動される間、液晶表示部には６０枚／秒のフレームレートで画像が表示され、これは人間の目には動画として認識される。
【選択図】　　　図５

Description

　本発明は、ＣＣＤイメージセンサーを用いた電子的撮像装置いわゆる電子スチルカメラに関する。

　近年、マルチメディア機器への画像データの入力が可能な電子的撮像装置いわゆる電子スチルカメラの開発が盛んに行なわれている。電子スチルカメラは、一般にＣＣＤイメージセンサーを用いて画像を取得し、取得した画像を液晶パネル等の電子ビューファインダーに表示するとともに、使用者によるトリガーの押し下げに応じて例えば磁気的手段により画像を記録媒体に記録する。

　電子スチルカメラは現像が不要なため非常に手軽であるが、今後の電子スチルカメラには、尚一層の高画質化や操作性の向上が望まれている。この要望に応えるには、画素数の多いＣＣＤイメージセンサーを使用する一方で撮影する画像と同じ画角の画像を電子ビューファインダーによりリアルタイムで確認できることが不可欠である。

　ＣＣＤイメージセンサーは、有効画素数が１００万を越えるものが実現されており、今後は更に多くの画素を有するものが提供され実用化されるであろう。また静止画撮影用のＣＣＤイメージセンサーでは、これまでの飛び越し走査ではなく、１ラインずつ順番に読み出す順次走査によって、画素信号が読み出されるものが主流になりつつある。これは、隣接するラインの画素信号の読み出し時間の差に起因する画質の低下を避けるためである。

　現在、市販されているＡ／Ｄコンバーターの動作クロック周波数は１５〜２０ＭＨｚ程度が主流であり、かつ低消費電力化を考慮すると、これ以上高い駆動周波数は望ましくない。１５〜２０ＭＨｚ程度の周波数による１００万画素クラスのＣＣＤイメージセンサーの順次走査駆動によって実現できるフレームレートは１０〜１５枚／秒程度である。

　この程度のフレームレートでの画像の表示は、人間の目には自然な動画としてではなくコマ送り状の疑似動画として認識される。人間の目に自然な動画として認識される画像の表示には、３０〜６０枚／秒のフレームレートが必要である。

　本発明の目的は、高画素のＣＣＤイメージセンサー（たとえば１００万画素クラス）を用いた電子的撮像装置であって、比較的低い駆動周波数（たとえば２０ＭＨｚ以下）でありながら非撮影時は動画として認識される画像を表示する電子的撮像装置を提供することである。

　本発明の電子的撮像装置は、二次元配列の固体撮像素子より順次走査によって全ての画素信号を取り出し静止画を記録するモードと、前記固体撮像素子より垂直方向のｍライン毎にｎラインの画素信号を取り出し静止画を記録、または動画処理するモードを持つことを特徴とする。

　本発明によれば、ＣＣＤイメージセンサーは非撮影時は例えば垂直方向にｍライン毎にｎラインの画素信号を読み出す高速モードで駆動され、これにより２０ＭＨｚ以下の駆動周波数でありながら非撮影時は動画として認識される画像を表示する１００万画素クラスのＣＣＤイメージセンサーを用いた電子的撮像装置が得られる。

　以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

　図１は本発明の実施形態の電子的撮像装置の回路構成を示すブロック図である。電子的撮像装置は、ＣＣＤイメージセンサー１２、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１４、ゲインコントロールアンプ（ＡＭＰ）１６、アナログデジタル変換器１８とを有している。ＣＣＤイメージセンサー１２はタイミングジェネレーター２０から供給される転送パルスに従って駆動され、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１４はタイミングジェネレーター２０から供給されるサンプルホールドパルスに従って駆動される。タイミングジェネレーター２０はシグナルジェネレーター２２で生成される同期信号に従って互いに同期して駆動する。

　情報処理部２６はＡ／Ｄ変換器１８から供給される画素信号を処理して画像を形成する。ＤＲＡＭ２８は情報処理部２６から供給される画像データを一時的に記憶し、圧縮伸長回路３０はＤＲＡＭ２８に記憶されている画像データを圧縮し、記録媒体３２は圧縮伸長回路３０から供給される圧縮された画像データを記録する。また、圧縮伸長回路３０は記録媒体３２に記録されている圧縮された画像データを伸長し、ＤＲＡＭ２８は圧縮伸長回路３０から供給される伸長された画像データを一時的に記憶する。

　インターフェース部３６はモニター、パソコン等の外部装置とのデータのやりとりを可能とする端子であり、情報処理部２６あるいはＤＲＡＭ２８から供給される画像データを外部装置へ出力することを可能とし、あるいは場合によっては外部装置から画像データを装置内に取り込むことを可能にする。

　液晶表示部３４は情報処理部２６から供給される画像データあるいはＤＲＡＭ２８から供給される伸長された画像データを表示する。

　ＣＰＵ２４はタイミングジェネレーター２０やシグナルジェネレーター２２やレンズ駆動系３８や絞り制御系４２の制御を行なう。具体的には、静止画像の取り込みを指示するトリガー４６からの指令に従ってＣＣＤイメージセンサー１２の駆動モードの切り替えを行なったり、ＤＲＡＭ２８から供給される画像データに基づいてレンズ４０を駆動させるオートフォーカス制御や絞り４４の開口を変更する制御やＣＣＤイメージセンサー１２の露光量の制御などを行なう。

　ＣＣＤイメージセンサー１２は、１００万を越える画素を有するインターライン型のＣＣＤイメージセンサーで、線順次走査による全画素読み出しに適したベイヤー配列の色フィルターを有している。本明細書において、線順次走査による全画素読み出しとは、各ラインに含まれる画素のデータを、１ライン目、２ライン目、３ライン目と、１ラインずつ順番に読み出し、その結果として一回の走査で全部の画素信号を読み出すことを意味するものとする。

　ベイヤー配列の色フィルターの構成を図２に示す。図中、Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ赤、緑、青を選択的に透過するフィルターを意味し、その一つ一つがフォトダイオードの前に位置している。このベイヤー配列の色フィルターでは、奇数ラインにはＲ（赤）とＧ（緑）のフィルターが交互に並び、偶数ラインにはＧ（緑）とＢ（青）のフィルターが交互に並び、Ｇ（緑）のフィルターは全体で市松模様に並んでいる。

　ＣＣＤイメージセンサー１２は高画質モードと高速モードのいずれかで駆動される。駆動モードの切り替えは、タイミングジェネレーター２０がＣＣＤイメージセンサー１２に出力する転送パルスを変更することにより行なわれる。高画質モードはＣＣＤイメージセンサー１２の画素信号の全部を線順次走査により読み出す駆動モードであり、きれいな画像が得られるが、一枚の画像の読み出しに１／１５〜１／１０秒の時間を要する。一方、高速モードは水平転送の回数を減らした駆動モードで、ＣＣＤイメージセンサー１２の画素信号を選択的にまたは加算して読み出す駆動モードであり、画質は高画質モードに比べて落ちるが、一枚の画像の読み出しを１／６０〜１／３０秒の時間で行なえる。従って、３０〜６０枚／秒のフレームレートで画像を得ることができ、通常の動画表示に対応可能である。

　ＣＣＤイメージセンサー１２は通常時すなわち非撮影時は高速モードで駆動され、トリガー４６が押し下げられた時すなわち撮影時だけ高画質モードで駆動される。ＣＣＤイメージセンサー１２が高速モードで駆動される間、液晶表示部３４には３０〜６０枚／秒のフレームレートで画像が表示され、これは人間の目には動画として認識される。高画質モードにより得られたきれいな画像は記録媒体３２に記録される。静止画の記録終了後、ＣＣＤイメージセンサー１２の読み出しモードは再び高速モードに戻る。これについては後に図１２を用いて詳しく説明する。

　なお、電子的撮像装置は、きれいな画像の記録が要求されないものでは、トリガー４６が押し下げられた時もＣＣＤイメージセンサー１２を高速モードで駆動する構成であってもよい。この場合、液晶表示部３２に表示される画像は人間の目には常に動画として認識される。

　図３は高画質モードによる画素信号の読み出しの様子を示している。図中、左側の列はＣＣＤイメージセンサー１２の画素信号をライン単位で示しており、右側の列は実際に読み出される画素信号をライン単位で示している。また、図２の色フィルターとの対応により、奇数ラインは赤（Ｒ）の色（color）データを含んでいるとの理由からＣＲと表記し、偶数ラインは青（Ｂ）の色（color）データを含んでいるとの理由からＣＢと表記してある。

　高画質モードでは、ＣＣＤイメージセンサー１２は画素信号を１ラインずつ順番に出力する。すなわち、最初に１ライン目の画素信号を出力し、１ライン目の画素信号の出力が終了したら２ライン目の画素信号を出力し、２ライン目の画素信号の出力が終了したら３ライン目の画素信号を出力し、以降、同じ処理を繰り返し、最後にＬライン目の画素信号を出力する。

　このような線順次走査では、色フィルターがベイヤー配列であることと関連して、赤色情報を含むライン（ＣＲ）と青色情報を含むライン（ＣＢ）が交互に読み出されるので、高解像の画像が得られる。さらに、隣接するラインの画素信号の露光時間の差がないので、高画質の画像が得られる。ただし、全部の画素信号の読み出しには１／１５〜１／１０秒の時間を要する。

　高速モードは、その読み出しの仕方により色々なパターンが考えられる。さらに詳しくは、実際にそこから画素信号を読み出すラインの選択の仕方、また選択したラインに対する処理の仕方によって、種々のモードが考えられる。以下では、電子的撮像装置に適用可能な種々のモードの中のいくつかの例について代表的に説明する。

　図４は第一の高速モードによる画素信号の読み出しの様子を示している。図中、左側の列はＣＣＤイメージセンサー１２の画素信号をライン単位で示しており、右側の列は実際に読み出される画素信号をライン単位で示している。また、図３と同様に、赤（Ｒ）の色（color）データを含むラインはＣＲと表記し、青（Ｂ）の色（color）データを含むラインはＣＢと表記してある。

　図４に示されるように、この高速モードでは、ＣＣＤイメージセンサー１２は２ライン置きに１ラインの画素信号を順番に出力する。別の表現をすれば、垂直方向の３ライン毎に１ラインの画素信号を出力する。つまり、最初に３ライン目の画素信号の出力し、３ライン目の画素信号の出力が終了したら６ライン目の画素信号を出力し、６ライン目の画素信号の出力が終了したら９ライン目の画素信号を出力し、以降、同じ処理を繰り返し、最後にＬライン目の画素信号を出力する。図４には、便宜上、最後にＬライン目の画素信号が出力されるように、言い換えればＬが３の倍数であるように示してあるが、Ｌが３の倍数である必然性は全くない。

　一般にＣＣＤイメージセンサーでは、水平転送に要する時間が画素信号の読み出しに要する時間に大きく寄与する。言い換えれば、水平転送の回数が画素信号の読み出しに要する時間を決定する。

　図４の高速モードでは、実際に画素信号が読み出されるラインの数は全体の三分の一である。従って、図３の高画質モードに比べて、水平転送の回数は三分の一であり、画素信号は実質的に三分の一の時間で読み出される。つまり、一枚の画像の画素信号が１／４５〜１／３０秒の時間で得られる。従って、３０〜４５枚／秒のフレームレートでの画像の取得が可能であり、このフレームレートは通常の動画表示を実現し得る数値である。

　また、図４の高速モードでは、ベイヤー配列の色フィルターに対して、２ライン置きに１ラインの画素信号を読み出しているので、別の言い方をすれば、垂直方向の３ライン毎に１ラインの画素信号を読み出しているので、読み出された画素信号すなわち図４の右側の列において、赤色情報を含むライン（ＣＲ）と青色情報を含むライン（ＣＢ）を垂直方向に交互に並んでいる。従って、高解像の画像が得られる。

　このように読み出された画素信号において赤色情報を含むライン（ＣＲ）と青色情報を含むライン（ＣＢ）が垂直方向に交互に並ぶことを本明細書中では色線順次と呼ぶことにする。また、赤色情報を含むライン（ＣＲ）と青色情報を含むライン（ＣＢ）が交互に読み出すことを色線順次走査と呼ぶことにする。

　上述した図４の高速モードでは、垂直方向の３ライン毎に１ラインの画素信号を読み出しているが、ライン数はこれに限らない。例えば、垂直方向に５ライン毎に１ラインを読み出してもよい。あるいは、７ライン毎に１または３ラインの画素信号を読み出してもよい。

　また、垂直方向の３ライン毎に１ラインの画素信号を読み出す場合においても、読み出すラインは３ライン目に限らない。読み出すラインは、１ライン目または２ライン目であってもよい。

　これらを参酌すると、図４を用いて説明した第二の高速モードは、一般化して、垂直方向のｍライン毎にｎラインの画素信号を読み出すモード（ここにｍとｎは共に自然数でｍ＞ｎを満足する）であると言える。より詳しくは、垂直方向の（２α−１）ライン毎に（２β−１）ラインの画素信号を読み出すモード（ここにαとβは共に自然数でα＞βを満足する）であると言える。この場合、画素信号の読み出しに要する時間は実質的に高画質モードでの読み出しに要する時間のｎ／ｍすなわち（２β−１）／（２α−１）になる。また、ベイヤー配列の色フィルターに対して、画素信号は色線順次で読み出される。

　図５は第二の高速モードによる画素信号の読み出しの様子を示している。図面の意味およびＣＲとＣＢの表記の意味は図４と同じである。

　図５に示されるように、この高速モードでは、ＣＣＤイメージセンサー１２は２ライン置きに２ラインの画素信号を順番に出力する。別の表現をすれば、垂直方向の４ライン毎に２ラインの画素信号を出力する。つまり、最初に１ライン目の画素信号の出力し、１ライン目の画素信号の出力が終了したら２ライン目の画素信号を出力し、２ライン目の画素信号の出力が終了したら５ライン目の画素信号を出力し、５ライン目の画素信号の出力が終了したら６ライン目の画素信号を出力し、以降、同じ処理を繰り返し、最後にＬ−３ライン目の画素信号の出力を出力し、これに続けてＬ−２ライン目の画素信号を出力する。図５では、便宜上、Ｌが４の倍数であるように描かれているが、Ｌが４の倍数である必然性は全くない。

　図５の高速モードでは、実際に画素信号が読み出されるラインの数は全体の二分の一である。従って、図３の高画質モードに比べて、水平転送の回数は二分の一であり、画素信号は実質的に二分の一の時間で読み出される。つまり、一枚の画像の画素信号が１／３０秒の時間で得られる。従って、３０枚／秒のフレームレートでの画像の取得が可能であり、このフレームレートは通常の動画表示を実現し得る数値である。

　また、図５の高速モードでは、ベイヤー配列の色フィルターに対して、２ライン置きに２ラインの画素信号を読み出しているので、別の言い方をすれば、垂直方向の４ライン毎に２ラインの画素信号を読み出しているので、読み出された画素信号すなわち図５の右側の列は、赤色情報を含むライン（ＣＲ）と青色情報を含むライン（ＣＢ）が垂直方向に交互に並んだ色線順次となっている。従って、高解像の画像が得られる。

　さらに、図５の高速モードでは、垂直方向の４ライン毎に１ライン目と２ライン目の画素信号を読み出しているので、読み出された画素信号は隣接するラインの色情報を含んでいる。従って、モアレの少ない画像が得られる。

　上述した図５の高速モードでは、垂直方向の４ライン毎に２ラインの画素信号を読み出しているが、ライン数はこれに限らない。例えば、垂直方向に６ライン毎に２ラインの画素信号を読み出してもよい。あるいは、８ライン毎に４ラインの画素信号を読み出してもよい。

　また、垂直方向の４ライン毎に２ラインの画素信号を読み出す場合においても、読み出すラインは１ライン目と２ライン目に限らない。２ライン目と３ライン目であっても、または３ライン目と４ライン目であってもよい。あるいは１ライン目と４ライン目であってもよい。

　これらを参酌すると、図５を用いて説明した第二の高速モードは、一般化して、垂直方向のｍライン毎にｎラインの画素信号を読み出すモード（ここにｍとｎは共に自然数でｍ＞ｎを満足する）であると言える。より詳しくは、垂直方向の２αライン毎に２βラインの画素信号を読み出すモード（ここにαとβは共に自然数でα＞βを満足する）であると言える。この場合、画素信号の読み出しに要する時間は実質的に高画質モードでの読み出しに要する時間のβ／αになる。

　さらに詳しくは、２βラインは、隣接するラインからなるか、偶数ラインを間に置いたラインからなると言える。この場合、ベイヤー配列の色フィルターに対して、画素信号は色線順次で読み出され、読み出される画素信号は隣接するラインの色情報を含んでいる。

　図６は第三の高速モードによる画素信号の読み出しの様子を示している。図面の意味およびＣＲとＣＢの表記の意味は図４と同じである。

　図６に示されるように、この高速モードでは、ＣＣＤイメージセンサー１２は垂直方向の３ライン毎に２ラインの画素信号を加算して出力する。つまり、最初に１ライン目の画素信号と３ライン目の画素信号を加算して出力し、続いて、４ライン目の画素信号と６ライン目の画素信号を加算して出力し、以降、同じ処理を繰り返し、最後にＬ−２ライン目の画素信号とＬライン目の画素信号を加算して出力する。図６では、便宜上、Ｌが３の倍数であるように描いてあるが、Ｌが３の倍数である必然性は全くない。

　図６の高速モードでは、実際に読み出されるラインの数は全体の三分の一である。従って、図３の高画質モードに比べて、水平転送の回数は三分の一であり、画素信号は実質的に三分の一の時間で読み出される。一枚の画像の画素信号が１／４５〜１／３０秒の時間で得られる。従って、３０〜４５枚／秒のフレームレートでの画像の取得が可能であり、このフレームレートは通常の動画表示を実現し得る数値である。

　また、図６の高速モードでは、ベイヤー配列の色フィルターに対して、垂直方向の３ライン毎に２ラインの画素信号を加算して読み出しているので、読み出された画素信号は、赤色情報を含むライン（ＣＲ）と青色情報を含むライン（ＣＢ）が垂直方向に交互に並んだ色線順次となっている。従って、高解像の画像が得られる。

　さらに、図６の高速モードでは、垂直方向の３ライン毎にその中の最上ラインの画素信号と最下ラインの画素信号を加算して読み出しているので、読み出された画素信号は隣接するラインの色情報を含んでいる。従って、モアレの少ない画像が得られる。

　画素信号の加算は垂直転送路または水平転送路において行なわれる。以下では、まず垂直転送路における加算について説明し、その後で水平転送路における加算について説明する。

　図７は垂直転送路における画素信号の加算を説明する図である。図中、四角形はＣＣＤイメージセンサーの各画素であるフォトダイオードを意味し、四角形内のＲ、Ｇ、Ｂのアルファベットはフォトダイオードが認知する色を意味している。また、垂直方向に３ライン毎に分割した際に、それぞれの分割した中において相対的に同じ位置に相当するフォトダイオードには、その色のアルファベットすなわちＲ、Ｇ、Ｂのいずれかに、最上ライン、中央ライン、最下ラインに対応させてＡ、Ｂ、Ｃの添字を付してある。

　最上ライン（Ａの添字がついたアルファベットで示されたフォトダイオードからなる）の画素信号と最下ライン（Ｃの添字がついたアルファベットで示されたフォトダイオードからなる）の画素信号の加算は例えば次のようにして行なわれる。図７において、まず、Ａの添字がついたアルファベットのフォトダイオードの画素信号が垂直転送路に移送され、画素信号である電荷がフォトダイオードの横に形成されたポテンシャル井戸に格納される。その後、画素信号の電荷を格納したポテンシャル井戸が垂直転送路を下方に移動され、２ライン下のフォトダイオードすなわちＣの添字がついたアルファベットのフォトダイオードの横に来ると同時に、最下ラインのフォトダイオードすなわちＣの添字がついたアルファベットのフォトダイオードの画素信号が垂直転送路に移送される。この結果、ポテンシャル井戸（図において＋を囲む楕円で示される）には、Ａの添字がついたアルファベットのフォトダイオードから移送された電荷とＣの添字がついたアルファベットのフォトダイオードから移送された電荷が一緒に格納される。つまり最上ラインのフォトダイオードの画素信号と最下ラインのフォトダイオードの画素信号が加算される。その後、加算した画素信号を格納したポテンシャル井戸は引き続き垂直転送路を下方に移動され、水平転送路に移った後は左方向に移動されライン単位で順番に読み出される。

　ポテンシャル井戸の大きさは、全画素読み出し時と同じであっても、異なっていてもよい。

　ポテンシャル井戸の大きさが全画素読み出し時と同じ場合すなわちポテンシャル井戸の容量が全画素読み出し時のフォトダイオードの容量と同じ場合、オーバーフロードレインの基板電圧を調整してフォトダイオードの容量をポテンシャル井戸の容量の二分の一に変更することが好ましい。別の言い方をすれば、フォトダイオードを全画素読み出し時の二分の一のダイナミックレンジで動作させることが好ましい。このような容量すなわちダイナミックレンジの変更は、加算後に電荷が垂直転送路から溢れるのを防ぐ。この場合、フォトダイオードのダイナミックレンジが二分の一に制限されるが、読み出し後の信号レベルが全画素読み出し時と同じなので後の信号処理がそのまま行なえるメリットがある。

　また、ポテンシャル井戸の大きさが全画素読み出し時と異なる場合、フォトダイオードがダイナミックレンジの変更なしで動作されるのであれば、ポテンシャル井戸の大きさは全画素読み出し時の二倍であることが好ましい。このようなポテンシャル井戸の大きさの設定は、加算後に電荷が垂直転送路から溢れるのを防ぐ。この場合、フォトダイオードのダイナミックレンジをフルに生かせるのでＳＮ比の面でメリットがある。

　図８は水平転送路における画素信号の加算を説明する図である。図中の四角形およびアルファベットの意味は図７と同じである。

　最上ラインの画素信号と最下ラインの画素信号の加算は次のようにして行なわれる。図８において、まず、Ａの添字がついたアルファベットのフォトダイオードの画素信号とＣの添字がついたアルファベットのフォトダイオードの画素信号が共に垂直転送路に移送され、画素信号である電荷がフォトダイオードの横に形成されたポテンシャル井戸（図において白抜きの楕円で示される）に格納される。その後、すべてのポテンシャル井戸が一様に垂直転送路を下方に移動され、３ライン毎に分割された中の最下ラインのポテンシャル井戸に格納された電荷が水平転送路に形成されたポテンシャル井戸（図において＋を囲む楕円で示される）に移った後も、ポテンシャル井戸の下方への移動は２ライン分だけ続けられ、３ライン毎に分割された中の最上ラインのポテンシャル井戸に格納された電荷も水平転送路に形成されたポテンシャル井戸に移る。この結果、水平転送路内のポテンシャル井戸には、Ａの添字がついたアルファベットのフォトダイオードから移送された電荷とＣの添字がついたアルファベットのフォトダイオードから移送された電荷とが格納される。つまり最上ラインのフォトダイオードの画素信号と最下ラインのフォトダイオードの画素信号が加算される。その後、水平転送路内のポテンシャル井戸は左方向に移動されライン単位で順番に読み出される。

　水平転送路は、フォトダイオード間を延びる垂直転送路とは異なり、撮像領域の外側に位置するので、従って、水平転送路に形成するポテンシャル井戸は、垂直転送路のポテンシャル井戸の二倍以上の大きな容量をもつものとすることができる。このように水平転送路は大きな容量のポテンシャル井戸を形成可能であるので、フォトダイオードをフルのダイナミックレンジで動作させても、電荷が水平転送路から溢れる心配はない。この場合、フォトダイオードのダイナミックレンジをフルに生かせるのでＳＮ比の面でメリットがある。

　上述した図６の高速モードでは、垂直方向の３ライン毎に２ラインの画素信号を読み出しているが、ライン数はこれに限らない。例えば、垂直方向に５ライン毎に２ラインの画素信号を加算してを読み出してもよい。あるいは、７ライン毎に２ラインまたは３ラインの画素信号を加算して読み出してもよい。

　これらを参酌すると、図６を用いて説明した第二の高速モードは、一般化して、垂直方向のｍライン毎にｎラインの画素信号を加算して読み出すモード（ここにｍとｎは共に自然数でｍ＞ｎを満足する）であると言える。より詳しくは、垂直方向の（２α−１）ライン毎にβラインの画素信号を加算して読み出すモード（ここにαとβは共に自然数で２α−１＞β＞１を満足する）であると言える。この場合、画素信号の読み出しに要する時間は実質的に高画質モードでの読み出しに要する時間のｎ／ｍすなわちβ／（２α−１）になる。

　さらに詳しくは、βラインは（２α−１）ライン毎の少なくとも最上ラインと最下ラインを含んでいると言える。この場合、読み出される画素信号は隣接するラインの色情報を含んでいる。

　また、更に詳しくは、βラインは（２α−１）ライン毎の最上ラインと最下ラインを含む奇数ラインからなると言える。この場合、ベイヤー配列の色フィルターに対して、画素信号は色線順次で読み出される。

　また、図７を用いて説明した加算は、一般化して、ｎラインの電荷を垂直転送路にｎ回に分けて移送すると共にｍ−１回の垂直転送を行なうことによりｎラインの加算を垂直転送路で行なった後、ｍ回単位で垂直転送クロックを与えて水平転送路への転送を行なう加算と言える。

　また、図８を用いて説明した加算は、一般化して、ｎラインの電荷を垂直転送路に移送した後にｍ回単位で垂直転送クロックを与えて水平転送路への転送を行なうことによりｎラインの加算を水平転送路で行なう。

　図９は第四の高速モードによる画素信号の読み出しの様子を示している。図面の意味およびＣＲとＣＢの表記の意味は図４と同じである。

　図９に示されるように、この高速モードでは、ＣＣＤイメージセンサー１２は垂直方向に連続する３ラインの画素信号を加算して出力する。つまり、最初に１ライン目の画素信号と２ライン目の画素信号と３ライン目の画素信号を加算して出力し、続いて、４ライン目の画素信号と５ライン目の画素信号と６ライン目の画素信号を加算して出力し、以降、同じ処理を繰り返し、最後にＬ−２ライン目の画素信号とＬ−１ライン目の画素信号とＬライン目の画素信号を加算して出力する。図９では、便宜上、Ｌが３の倍数であるように描いてあるが、Ｌが３の倍数である必然性は全くない。

　図９の高速モードでは、実際に読み出されるラインの数は全体の三分の一である。従って、図３の高画質モードに比べて、水平転送の回数は三分の一であり、画素信号は実質的に三分の一の時間で読み出される。一枚の画像の画素信号が１／４５〜１／３０秒の時間で得られる。従って、３０〜４５枚／秒のフレームレートでの画像の取得が可能であり、このフレームレートは通常の動画表示を実現し得る数値である。

　画素信号の加算は垂直転送路または水平転送路において行なわれる。以下では、まず垂直転送路における加算について説明し、その後で水平転送路における加算について説明する。

　図１０は垂直転送路における画素信号の加算を説明する図である。図中の四角形およびアルファベットの意味は図７と同じである。

　画素信号の加算は例えば次のようにして行なわれる。図１０において、まず、Ａの添字がついたアルファベットのフォトダイオードの画素信号が垂直転送路に移送され、画素信号である電荷がフォトダイオードの横に形成されたポテンシャル井戸に格納される。その後、最上ラインのフォトダイオードの画素信号の電荷を格納したポテンシャル井戸が垂直転送路を下方に移動され、１ライン下のフォトダイオードすなわちＢの添字がついたアルファベットのフォトダイオードの横に来ると同時に、次ラインのフォトダイオードすなわちＢの添字がついたアルファベットのフォトダイオードの画素信号が垂直転送路に移送される。この結果、ポテンシャル井戸には、Ａの添字がついたアルファベットのフォトダイオードから移送された電荷とＢの添字がついたアルファベットのフォトダイオードから移送された電荷が一緒に格納される。続いて、最上ラインと次ラインの画素信号の電荷を格納したポテンシャル井戸が引き続き垂直転送路を下方に移動され、さらに１ライン下のフォトダイオードすなわちＣの添字がついたアルファベットのフォトダイオードの横に来ると同時に、最下ラインのフォトダイオードすなわちＣの添字がついたアルファベットのフォトダイオードの画素信号が垂直転送路に移送される。この結果、ポテンシャル井戸（図において＋を囲む楕円で示される）には、Ａの添字がついたアルファベットのフォトダイオードから移送された電荷とＢの添字がついたアルファベットのフォトダイオードから移送された電荷とＣの添字がついたアルファベットのフォトダイオードから移送された電荷が一緒に格納される。つまり最上ラインのフォトダイオードの画素信号と２ライン目のフォトダイオードの画素信号と最下ラインのフォトダイオードの画素信号が加算される。その後、加算した画素信号を格納したポテンシャル井戸は引き続き垂直転送路を下方に移動され、水平転送路に移った後は左方向に移動されライン単位で順番に読み出される。

　ポテンシャル井戸の大きさは、全画素を読み出す時と同じであっても、異なっていてもよい。

　ポテンシャル井戸の大きさが全画素読み出し時と同じ場合すなわちポテンシャル井戸の容量が全画素読み出し時のフォトダイオードの容量と同じ場合、オーバーフロードレインの基板電圧を調整してフォトダイオードの容量をポテンシャル井戸の容量の三分の一に変更することが好ましい。別の言い方をすれば、フォトダイオードを全画素読み出し時の三分の一のダイナミックレンジで動作させることが好ましい。このような容量すなわちダイナミックレンジの変更は、加算後に電荷が垂直転送路から溢れるのを防ぐ。この場合、フォトダイオードのダイナミックレンジが三分の一に制限されるが、読み出し後の信号レベルが全画素読み出し時と同じなので後の信号処理がそのまま行なえるメリットがある。

　また、ポテンシャル井戸の大きさが全画素読み出し時と異なる場合、フォトダイオードをダイナミックレンジの変更なしで動作されるのであれば、ポテンシャル井戸の大きさは全画素読み出し時の三倍であることが好ましい。このようなポテンシャル井戸の大きさの設定は、加算後に電荷が垂直転送路から溢れるのを防ぐ。この場合、フォトダイオードのダイナミックレンジをフルに生かせるのでＳＮ比の面でメリットがある。

　図１１は水平転送路における画素信号の加算を説明する図である。図中の四角形およびアルファベットの意味は図７と同じである。

　画素信号の加算は次のようにして行なわれる。図１１において、まず、Ａの添字がついたアルファベットのフォトダイオードの画素信号とＢの添字がついたアルファベットのフォトダイオードの画素信号とＣの添字がついたアルファベットのフォトダイオードの画素信号が共に垂直転送路に移送され、画素信号である電荷がフォトダイオードの横に形成されたポテンシャル井戸（図において白抜きの楕円で示される）に格納される。その後、すべてのポテンシャル井戸が一様に垂直転送路を下方に移動され、３ライン毎に分割された中の最下ラインのポテンシャル井戸に格納された電荷が水平転送路に形成されたポテンシャル井戸（図において＋を囲む楕円で示される）に移った後も、ポテンシャル井戸の下方への移動は２ライン分だけ続けられ、３ライン毎に分割された中の次ラインのポテンシャル井戸に格納された電荷と最上ラインのポテンシャル井戸に格納された電荷も水平転送路に形成されたポテンシャル井戸に移る。この結果、水平転送路内のポテンシャル井戸には、Ａの添字がついたアルファベットのフォトダイオードから移送された電荷とＢの添字がついたアルファベットのフォトダイオードから移送された電荷とＣの添字がついたアルファベットのフォトダイオードから移送された電荷とが格納される。つまり垂直方向に連続する３ラインのフォトダイオードの画素信号が加算される。その後、水平転送路内のポテンシャル井戸は左方向に移動されライン単位で順番に読み出される。

　水平転送路は、フォトダイオード間を延びる垂直転送路とは異なり、撮像領域の外側に位置するので、その幅は大きく設定することも可能である。つまり、水平転送路はその容量を大きく設計することが可能である。従って、水平転送路に形成するポテンシャル井戸は、垂直転送路のポテンシャル井戸の三倍以上の大きな容量をもつものとすることができる。このように水平転送路は大きな容量のポテンシャル井戸を形成可能であるので、フォトダイオードをフルのダイナミックレンジで動作させても、電荷が水平転送路から溢れる心配はない。この場合、フォトダイオードのダイナミックレンジをフルに生かせるのでＳＮ比の面でメリットがある。

　上述した図９の高速モードでは、垂直方向に連続する３ラインの画素信号を加算して読み出しているが、ライン数はこれに限らない。例えば、垂直方向に連続する４ラインまたは５ラインの画素信号を加算してを読み出してもよい。

　特に、垂直方向に偶数ラインの画素信号を加算して読み出した場合、ベイヤー配列の色フィルターに対して読み出された画素信号はＲ＋２Ｇ＋Ｂの色情報を含んでいることになる。これは輝度信号の構成に近く、コントラスト情報を取り易く、オートフォーカス制御用のデータに適している。

　これらを参酌すると、図９を用いて説明した第二の高速モードは、一般化して、垂直方向に連続するｑラインの画素信号を加算して読み出すモード（ここにｑは自然数である）であると言える。

　また、図１０を用いて説明した加算は、一般化して、ｑラインの電荷を垂直転送路にｑ回に分けて移送すると共にｑ−１回の垂直転送を行なうことによりｎラインの加算を垂直転送路で行なった後、ｑ回単位で垂直転送クロックを与えて水平転送路への転送を行なう加算と言える。

　また、図８を用いて説明した加算は、一般化して、ｑラインの電荷を垂直転送路に移送した後にｑ回単位で垂直転送クロックを与えて水平転送路への転送を行なうことによりｑラインの加算を水平転送路で行なう加算と言える。

　前述したように、ＣＣＤイメージセンサー１２は通常時は高速モードで駆動され、トリガー４６が押し下げられた時だけ高画質モードで駆動され、きれいな画像が記録媒体３２に記録される。例えば、図１２に示されるように、液晶表示部３２には、通常時は１フレーム毎すなわち１／６０秒毎に一枚の画像が表示され、トリガー４６が押し下げられた直後は６フレームに相当する時間すなわち１／１０秒の間に一枚の画像が表示される。１／６０秒間に一枚の画像表示すなわち６０枚／秒のフレームレートでの画像表示は一般に人間の目には動画として認識される。このような理由から、図１２では、高速モードにより得られる画像を「動画」と表記し、これと区別するため、高画質モードにより得られる画像を「静止画」と表記してある。これに関連して、以下の説明においても、場合によって、高速モードにより得られる画像を「動画」と表現し、高画質モードにより得られる画像を「静止画」と表現する。

　静止画の読み出しには複数のフレームに相当する時間（図１２では１／１０秒）を要するため、トリガー押し下げ後のしばらくの間は液晶表示部３２には静止画が表示され、その間に静止画は記録媒体３２に記録される。静止画の記録終了後、ＣＣＤイメージセンサー１２の読み出しモードは再び高速モードに戻り、液晶表示部３２には再び動画が表示される。

　この電子的撮像装置では、図１３に示されるように、１フレーム毎つまり１／６０秒毎に、オートフォーカス調節機構（ＡＦ）、自動ホワイトバランス調節機構（ＡＷＢ）、自動露出調節機構（ＡＥ）のための制御データを得ている。ＡＦ、ＡＷＢ、ＡＥのための制御データの取得は、ＣＰＵ２４により、これまで説明してきた一部画像読み出しモードによってＤＲＡＭ２８に一時的に記憶された画像データに基づいて行なわれる。つまり、ＣＰＵ２４は、１フレーム毎すなわち１／６０秒毎に、ＤＲＡＭ２８に一時的に記憶された画像データを取り込み、これに適当な演算処理を行ない、ＡＦ、ＡＷＢ、ＡＥのための制御データのいずれかを算出する。ＡＦ、ＡＷＢ、ＡＥのための制御データは１フレーム毎に順番に算出され、制御データの算出は動画表示の間は繰り返し行なわれる。

　算出されたＡＦ用の制御データはレンズ駆動系３８に送られ、レンズ駆動系３８はこれに基づいてレンズ４０を光軸方向に移動させる。ＡＥ用の制御データは絞り駆動系４２に送られ、絞り駆動系４２はこれに基づいて絞り４４の開口径を調節する。ＡＷＢ用の制御データは情報処理部２６に送られ、画像の色合いの補正に利用される。

　このように１フレーム毎にＡＦ、ＡＷＢ、ＡＥのための制御データを得ているため、制御データを得るための電気回路として、画像データを一時的に記憶するＤＲＡＭ２８を利用できる。従来の装置は、ＡＦ、ＡＷＢ、ＡＥのための制御データを同時に得ているため、三系統の専用の回路を必要としたが、この装置はそのような回路を必要としない。

　動画を表示するための高速モードは、上述した四つのモードの中で切り換えられてもよい。さらに、モードの切り換えに伴ない、制御データの算出の仕方も切り換えられてもよい。動画表示時の読み出しモードの切り換えは例えばトリガー操作によって行なわれる。この場合、トリガー４６は二段押し式トリガーが使用され、これはトリガーが一段押し下げられるたときに第一のスイッチとして機能し、続けて二段押し下げられたときに第二のスイッチとして機能する。図１４はこのようなトリガー操作に応じた読み出しモードの切り換えの一例を示している。

　通常時は、ＣＣＤイメージセンサー１２は、前述の第一ないし第二ないし第三の高速モードのいずれかのモードで駆動される。図１４には、これらを総称して「ｎライン」モードと表記してある。その間は、ｎラインモードにより得られる画像データに基づいて、ＡＦ、ＡＷＢ、ＡＥのための制御データが１フレーム毎に繰り返し算出され、ＡＦ制御とＡＷＢ制御とＡＥ制御が行なわれる。

　トリガー４６が一段押し下げられた後に少なくとも所定時間が経過する間は、ＣＣＤイメージセンサー１２は、前述の第四の高速モードで駆動される。図１４には、これを「ｑ加算」モードと表記してある。その間、ｑ加算モードに基づいて得られる画像データに基づいて、ＡＦのための制御データが１フレーム毎に算出され、専らＡＦ制御が行なわれる。つまり、トリガーの一段押し下げ後の所定時間はＡＦ制御専用に割り当てられている。前述したように、ｑ加算モードにより読み出される画素信号はＲ＋２Ｇ＋Ｂの色情報を含んでおり、輝度信号の構成に近いため、コントラスト情報が取り易く、ＡＦ用の制御データの算出に適している。このため、この間は、最適な制御データによるＡＦ制御が行なわれる。

　トリガー４６が二段押し下げられると、ＡＦ制御専用の所定時間が経過していれば直ちに、さもなければ経過後に、ＣＣＤイメージセンサー１２は、読み出しモードに切り換えられ、順次走査による高画質モードで駆動される。その後、６フレームすなわち１／１０秒の間に順次走査によるきれいな画像が記録媒体３２に記録される。静止画の記録終了後、ＣＣＤイメージセンサー１２の読み出しモードは再びｎラインモードに戻る。

　このような読み出しモードの切り換えと制御データの変更により、静止画記録の直前は専らＡＦ制御が最適な制御データに基づいて行なわれるので、より正確に合焦したきれいな画像の取得が効果的に行なわれる。

　図１５はトリガー操作に応じた読み出しモードの切り換えの別の例を示している。この例では、ＣＣＤイメージセンサー１２は常にｑ加算モードで駆動されるが、静止画記録直前の加算ライン数が通常時の二倍になっている。

　通常時は、ＣＣＤイメージセンサー１２は、垂直方向に連続するαライン（αは２以上の自然数）の画素信号を加算して読み出すｑ加算モードで駆動される。その間は、このｑ加算モードにより得られる画像データに基づいて、ＡＦ、ＡＷＢ、ＡＥのための制御データが１／６０秒毎に繰り返し算出され、ＡＦ制御とＡＷＢ制御とＡＥ制御が行なわれる。

　トリガー４６が一段押し下げられた後に少なくとも所定時間が経過する間は、ＣＣＤイメージセンサー１２は、垂直方向に連続する２αラインの画素信号を加算して読み出すｑ加算モードで駆動される。その間は、このｑ加算モードにより得られる画像データに基づいて、ＡＦのための制御データが１／１２０秒毎に算出され、これに基づいてＡＦ制御が行なわれる。

　トリガー４６が二段押し下げられると、ＡＦ制御専用の所定時間が経過していれば直ちに、さもなければ経過後に、ＣＣＤイメージセンサー１２は、読み出しモードが切り換えられ、順次走査による高画質モードで駆動される。その後、６フレームすなわち１／１０秒の間に順次走査によるきれいな画像が記録媒体３２に記録される。静止画の記録終了後、ＣＣＤイメージセンサー１２の読み出しモードは再び通常時のｑ加算モードに戻る。

　このような読み出しモードの切り換えと制御データの変更により、静止画記録の直前は専らＡＦ制御が通常時の二倍のレートで得られる制御データに基づいて行なわれるので、より高速に合焦しシャッターチャンスを逃さずにきれいな画像の取得が効果的に行なわれる。

　本発明は、上述の実施の形態に何等限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で行なわれる実施はすべて含む。

　本発明は以下の各項に記す技術思想を含んでいる。

　１．二次元配列の固体撮像素子より順次走査によって全ての画素信号を取り出し静止画を記録するモードと、前記固体撮像素子より垂直方向のｍライン毎にｎラインの画素信号を取り出し静止画を記録、または動画処理するモードを持つことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］１００万画素クラスのインターライン型の固体撮像素子を２０ＭＨｚ以下で順次走査駆動させると、１０〜１５フレーム／秒となり、ファインダーの動画表示が疑似動画となってしまう。

　［効果］フレームレートをｍ／ｎ倍に上げることができる。

　２．第１項において、垂直方向のｍライン毎にｎラインの画素信号を取り出して静止画、または動画処理する画像データの色信号が、線順次データで得られることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単板カメラで、解像度を重視して、固体撮像素子のフィルターを構成すると、色線順次にするのが有利である。しかし、単純に１ラインの間引き等を行なうと、線順次のデータが得られない。

　［効果］線順次で色信号を得ることで、解像を維持しつつ、必要な色信号を得ることができる。

　３．第１項において、固体撮像素子の色フィルターが、線順次のフィルターで構成されていることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単板カメラで、解像度を重視して、固体撮像素子のフィルターを構成すると、色線順次にするのが有利である。しかし、単純に１ラインの間引き等を行なうと、線順次のデータが得られない。

　［効果］順次走査出力、ｍライン毎の出力共に線順次信号が得られる。

　４．第１項において、ｎ＝２αであることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に１ラインの間引き等を行なうと、線順次のデータが得られない。

　［効果］偶数ラインずつ読み出すことで、線順次で色信号が得られる。

　５．第１項において、ｍ＝２α＋１、ｎ＝１であることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に１ラインの間引き等を行なうと、線順次のデータが得られない。

　［効果］奇数ライン毎に１ラインを読むことで、線順次フィルターの場合、そのまま線順次で画像信号が得られる。

　６．第１項において、動画処理した信号をＡＦ情報またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用いることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］１０〜１５フレーム／秒では、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢ共に瞬時の静止画撮影に対しては反応が遅い。

　［効果］フレームレートがｍ／ｎ倍でＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢのデータを高速に得ることができる。

　７．第１項において、動画処理した信号をＡＦ情報またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用い、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢの制御用データの何れかを１フレームに一つずつ算出し、前記データの算出を順番に繰り返し行なうことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］フレームレートが遅いので、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢを同時に平行して処理する必要があった。

　［効果］ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢのデータを順番に算出することで、各々のデータへのフリッカーの影響を無くすことができ必要な回路を最小限とすることができる。

　８．第１項において、静止画処理または動画処理した信号を付属する表示装置（例えば液晶モニター）または外部の表示装置に供給することを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］少ないコマ数から表示系のフレームレートを上げるにはメモリーが必要になる。

　［効果］フレームレートがｍ／ｎ倍で付属する表示装置で動画表示できるので疑似動画にならない。

　ｎラインのみ読み出されるのでライン数の少ない表示装置に適したデータを得ることができる。

　９．第１項において、動画処理した信号をＡＦ情報またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用いると共に、付属する表示装置（例えば液晶モニター）または外部の表示装置にも同時に供給することを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］少ないコマ数から表示系のフレームレートを上げるにはメモリーが必要になる。

　［効果］ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢのデータを算出している間も、表示装置に動画信号が供給されているので、ファインダーとしての役目をなくすことができる。

　１０．二次元配列の固体撮像素子より順次走査によって全ての画素信号を取り出し静止画を記録するモードと、前記固体撮像素子より垂直方向のｍライン毎にｎラインを加算した後に画素信号を取り出し静止画を記録または動画処理するモードを持つことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］１００万画素クラスのインターライン型の固体撮像素子を２０ＭＨｚ以下で順次走査駆動させると、１０〜１５フレーム／秒となり、ファインダーの動画表示が疑似動画となってしまう。

　また、単純間引き処理を行なうと、モアレ発生の原因となる。

　［効果］フレームレートをｍ倍に上げることができる。

　モアレを減らすことができる。

　ｎラインを加算することで、ダイナミックレンジの大きいデータが撮像素子出力として得ることができる。

　１１．第１０項において、垂直方向のｍライン毎にｎラインを加算した後に画素信号を取り出して静止画または動画処理する画像データの色信号が線順次データで得られることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に加算を行なったのでは、線順次フィルターの場合、混色してしまう。

　［効果］線順次で色信号を得ることで、解像を維持しつつ、必要な色信号を得ることができる。

　１２．第１０項において、固体撮像素子の色フィルターが線順次のフィルターで構成されていることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に加算を行なったのでは、線順次フィルターの場合、混色してしまう。

　［効果］順次走査出力、ｍライン毎の出力共に線順次で色信号が得られる。

　１３．第１０項において、加算するｎラインは同一の色フィルターで構成されていることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に加算を行なったのでは、線順次フィルターの場合、混色してしまう。

　［効果］色信号を混ぜることなく、モアレを減らすことができる。

　１４．第１０項において、加算するｎラインは同一の色フィルターで、ｍライン毎に加算するｎラインの色フィルターを異ならせることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に加算を行なったのでは、線順次フィルターの場合、混色してしまう。

　［効果］ｍライン毎に線順次の色信号が得られる。

　１５．第１０項において、ｍ＝２α＋１であることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に加算を行なったのでは、線順次フィルターの場合、混色してしまう。

　［効果］奇数ライン毎にｎラインを加算することで、ｎライン毎に線順次の色信号を得る場合、隣接するｍラインのブロックに最も近いラインデータを用いることになり、同時化時に偽色が発生し難くなる。

　１６．第１０項において、ｎラインの電荷を垂直転送路にｎ回に分けて移送すると共に、ｍ−１回の垂直転送を行なうことで、ｎラインの加算を垂直転送路で行なった後、ｍ回単位で垂直転送クロックを与えて水平転送路への転送を行なうことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］従来の全画素読み出しのＣＣＤでは、全ての画素を独立で読み出すことが目的であるため、垂直転送路で加算することができなかった。

　［効果］固体撮像素子内で加算できるので、外部に加算器が不要である。

　１７．第１６項において、ｎラインの加算および水平転送路への転送を行なう際に、オーバーフローを制御するための基板電圧を順次走査時と異ならせることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］順次走査時のダイナミックレンジ設定で加算を行なうと、垂直転送路の容量は小さいため、電荷が転送路からあふれてしまう。

　［効果］基板電圧を異ならせることで、加算時と順次走査時の電荷量に合わせてダイナミックレンジを設定することができ、Ｓ／Ｎが向上する。

　１８．第１０項において、ｎラインの電荷を垂直転送路に移送した後、ｍ回単位で垂直転送クロックを与えて水平転送路への転送を行なうことでｎラインの加算を水平転送路で行なうことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に水平転送路で加算を行なうと、全てのラインが加算の対象となってしまう。

　順次走査時のダイナミックレンジ設定で加算を行なうと、垂直転送路の容量は小さいため、電荷が転送路からあふれてしまう。

　［効果］固体撮像素子で加算できるので、外部に加算器が不要となる。

　水平転送路を用いるので、垂直転送路加算より加算データの容量を大きくできる。

　１９．第１８項において、ｎラインの加算を行なう場合の一画素当たりの露光電荷量が転送路容量ｚに対してｚ／ｎ倍以下となるように露出制御することを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］順次走査時の露出設定で加算を行なうと、水平転送路の容量オーバー時に電荷が電送路からあふれてしまう。

　［効果］水平転送路でのあふれを防ぐ。

　２０．第１０項において、ｎラインの加算を行なう場合の一画素当たりの露光電荷量が前記順次走査によって全ての画素信号を取り出すモードの露光電荷量の１／ｎ倍となるように露出制御することを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］順次走査時の露出設定で加算を行なうと、水平転送路の容量オーバー時に電荷が転送路からあふれてしまう。

　［効果］モードの違いによって、露出レベルが異なることをなくした。

　２１．第１０項において、動画処理した信号をＡＦ情報またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用いることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］１０〜１５フレーム／秒では、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢ共に瞬時の静止画撮影に対しては反応が遅い。

　［効果］フレームレートがｍ倍でＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢのデータを高速に得ることができる。

　２２．第１０項において、動画処理した信号をＡＦ情報またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用い、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢの制御用データの何れかを１フレームに一つずつ算出し、前記データの算出を順番に繰り返して行なうことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］フレームレートが遅いので、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢを同時に平行して処理する必要があった。

　［効果］ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢのデータを順番に算出することで、各々のデータへのフリッカーの影響を無くすことができる。

　２３．第１０項において、静止画処理または動画処理した信号を付属の表示装置（例えば液晶モニター）または外部の表示装置に供給することを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］少ないコマ数から表示系のフレームレートを上げるにはメモリーが必要になる。

　［効果］フレームレートがｍ倍で付属する表示装置で動画表示できるので、疑似動画にならない。

　ｎラインが加算されるので、ライン数の少ない表示装置に適したデータを得ることができる。

　２４．第１０項において、動画処理した信号をＡＦ情報またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用いると共に、付属の表示装置（例えば液晶モニター）または外部の表示装置に供給することを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］少ないコマ数から表示系のフレームレートを上げるにはメモリーが必要になる。

　［効果］ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢのデータを算出している間も、表示装置に動画信号が供給されているので、ファインダーとしての役目をなすことができる。

　２５．二次元配列の固体撮像素子より順次走査によって全ての画素信号を取り出して静止画を記録するモードと、前記固体撮像素子より垂直方向の連続するｑライン毎に加算した画素信号を取り出し静止画を記録または動画処理するモードを持つことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］１００万画素クラスのインターライン型の固体撮像素子を２０ＭＨｚ以下で順次走査駆動させると、１０〜１５フレーム／秒となり、ファインダーの動画表示が疑似動画となってしまう。

　［効果］フレームレートをｑ倍に上げることができる。

　ｑラインを加算することで、ダイナミックレンジの大きいデータが撮像素子出力として得ることができる。

　２６．二次元配列の固体撮像素子より順次走査によって全ての画素信号を取り出し静止画を記録するモードと、前記固体撮像素子より垂直方向のｍライン毎にｎラインの画素信号を取り出し静止画を記録または動画処理するモードと、前記固体撮像素子より垂直方向の連続するｑライン毎に加算した画素信号を取り出し静止画を記録または動画処理するモードを持つことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］１００万画素クラスのインターライン型の固体撮像素子を２０ＭＨｚ以下で順次走査駆動させると、１０〜１５フレーム／秒となり、ファインダーの動画表示が疑似動画となってしまう。

　［効果］フレームレートをｍ／ｎ倍およびｑ倍に上げることができる。

　加算するデータをモード毎に異ならせているので、加算する色フィルターの組み合わせが異なったデータを得ることができる。

　ｑラインを加算することで、ダイナミックレンジの大きいデータが撮像素子出力として得ることができる。

　２７．二次元配列の固体撮像素子より順次走査によって全ての画素信号を取り出し静止画を記録するモードと、前記固体撮像素子より垂直方向のｍライン毎にｎラインを加算した後に画素信号を取り出し静止画を記録または動画処理するモードと、前記固体撮像素子より垂直方向の連続するｑライン毎に加算した画素信号を取り出し静止画を記録または動画処理するモードを持つことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］１００万画素クラスのインターライン型の固体撮像素子を２０ＭＨｚ以下で順次走査駆動させると、１０〜１５フレーム／秒となり、ファインダーの動画表示が疑似動画となってしまう。

　［効果］フレームレートをｍ倍およびｑ倍に上げることができる。

　加算するデータをモード毎に異ならせているので、加算する色フィルターの組み合わせが異なったデータを得ることができる。

　ｎラインおよびｑラインを加算することで、ダイナミックレンジの大きいデータが撮像素子出力として得ることができる。

　２８．第２５項と第２６項と第２７項の何れか一つにおいて、固体撮像素子の色フィルターが線順次のフィルターで構成されていることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に加算を行なったのでは、線順次フィルターの場合、混色信号しか得られない。

　［効果］加算する色フィルターの組み合わせをモード毎に異ならせることができる。

　２９．第２７項において、加算するｎラインは同一の色フィルターで構成されていることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に加算を行なったのでは、線順次フィルターの場合、混色してしまう。

　［効果］色信号を混ぜることなく、モアレを減らすことができる。

　３０．第２７項において、加算するｎラインは同一の色フィルターで、ｍライン毎に加算するｎラインの色フィルターを異ならせることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に加算を行なったのでは、線順次フィルターの場合、混色してしまう。

　［効果］ｍライン毎に線順次の色信号が得られる。

　３１．第２６項において、ｎ＝２αであることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に１ラインの間引き等を行なうと、線順次のデータが得られない。

　［効果］偶数ラインずつ読み出すことで、線順次で色信号が得られる。

　３２．第２６項において、ｍ＝２α＋１、ｎ＝１であることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に１ラインの間引き等を行なうと、線順次のデータが得られない。

　［効果］奇数ライン毎にｎライン読むことで、線順次フィルターの場合、そのまま線順次で画像信号が得られる。

　３３．第２７項において、ｍ＝２α＋１であることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に１ラインの間引き等を行なうと、線順次のデータが得られない。

　［効果］奇数ライン毎にｎラインを加算することでｍライン毎に線順次の色信号を得る場合、隣接するｍラインのブロックに最も近いラインデータを用いることになり同時化時に偽色が発生し難くなる。

　３４．第２６項において、ｍ／ｎ＝ｑであることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］加算数を異ならせると、フレームレートが異なってしまう。

　［効果］異なる動画処理モードで、フレームレートを同じにすることができる。

　３５．第２５項と第２６項と第２７項の何れか一つにおいて、ｑラインの電荷を垂直転送路にｑ回に分けて移送すると共に、ｑ−１回の垂直転送を行なうことでｑラインの加算を垂直転送路で行なった後、ｑ回単位で垂直転送クロックを与えて水平連想路への転送を行なうことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］従来の全画素読み出しのＣＣＤでは、全ての画素を独立で読み出すことが目的であるため、垂直転送路で加算することができなかった。

　［効果］固体撮像素子内で加算できるので、外部に加算器が不要となる。

　３６．第２７項において、ｍライン毎にｎラインを加算する場合は、ｎラインの電荷を垂直転送路にｎ回に分けて移送すると共に、ｍ−１回の垂直転送を行なうことでｎラインの加算を垂直転送路で行なった後、ｍ回単位で垂直転送クロックを与えて水平転送路への転送を行ない、ｑライン毎に加算する場合は、ｑラインの電荷を垂直転送路にｑ回に分けて移送する共に、ｑ−１回の垂直転送を行なうことでｑラインの加算を垂直転送路で行なった後、ｑ回単位で垂直転送クロックを与えて水平転送路への転送を行なうことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］従来の全画素読み出しのＣＣＤでは、全ての画素を独立で読み出すことが目的であるため、垂直転送路で加算することができなかった。

　［効果］固体撮像素子内で加算できるので、外部に加算器が不要となる。

　３７．第３６項において、ｎラインまたはｑラインの加算および水平転送路への転送を行なう際に、オーバーフローを制御するための基板電圧を順次走査時と異ならせることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］単純に水平転送路で加算を行なうと、全てのラインが加算の対象となってしまう。

　順次走査時のダイナミックレンジ設定で加算を行なうと、垂直転送路の容量は小さいため、電荷が転送路からあふれてしまう。

　［効果］基板電圧を異ならせることで、加算時と順次走査時の電荷量に合わせてダイナミックレンジを設定することができ、Ｓ／Ｎが向上する。

　３８．第２５項と第２６項と第２７項の何れか一つにおいて、ｑラインの電荷を垂直転送路に移送した後、ｑ回単位で垂直転送クロックを与えて水平転送路への転送を行なうことで、ｑラインの加算を水平転送路で行なうことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］順次走査時のダイナミックレンジ設定で加算を行なうと、垂直転送路の容量は小さいため、電荷が転送路からあふれてしまう。

　［効果］固体撮像素子内で加算できるので、外部に加算器が不要になる。固体撮像素子内で加算できるので、外部に加算器が不要になる。

　水平転送路を用いるので、垂直転送路加算より加算データの容量を大きくできる。

　３９．第２７項において、ｍライン毎にｎラインを加算する場合は、ｎラインの電荷を垂直転送路に移送した後、ｍ回単位で垂直転送クロックを与えて水平転送路への転送を行なうことでｎラインの加算を水平転送路で行ない、ｑライン毎に加算する場合は、ｑラインの電荷を垂直転送路に移送した後、ｑ回単位で垂直転送クロックを与えて水平転送路への転送を行なうことでｑラインの加算を水平転送路で行なうことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］順次走査時のダイナミックレンジ設定で加算を行なうと、垂直転送路の容量は小さいため、電荷が転送路からあふれてしまう。

　［効果］固体撮像素子内で加算できるので、外部に加算器が不要になる。

　水平転送路を用いるので、垂直転送路加算より加算データの容量を大きくできる。

　４０．第２５項と第２６項と第２７項の何れか一つにおいて、ｑラインの加算を行なう場合の露光量が前記順次走査によって全ての画素信号を取り出すモードの露光量の１／ｑ倍となるように露出制御することを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］順次走査時の露出設定で加算を行なうと、水平転送路の容量オーバー時に電荷が転送路からあふれてしまう。

　［効果］水平転送路のあふれを防ぐ。

　４１．第２５項と第２６項と第２７項の何れか一つにおいて、何れかのモードで動画処理した信号をＡＦ情報またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用いることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］１０〜１５フレーム／秒では、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢ共に瞬時の静止画撮影に対しては反応が遅い。

　［効果］フレームレートがｍ／ｎ倍、ｍ倍またはｑ倍でＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢのデータを高速に得ることができる。

　４２．第２５項と第２６項と第２７項の何れか一つにおいて、何れかのモードで動画処理した信号をＡＦ情報またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用い、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢの制御用データの何れかを１フレームに一つずつ算出し、前記データの算出を順番に繰り返し行なうことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］フレームレートが遅いので、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢを同時に平行して処理する必要があった。

　［効果］ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢのデータを順番に算出することで、各々のデータへのフリッカーの影響を無くすことができる。

　ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢに最適な撮像素子データの取り出しをフレーム毎に切り替えて行なうことができる。

　４３．第２５項と第２６項と第２７項の何れか一つにおいて、何れかのモードで静止画処理または動画処理した信号を付属する表示装置（例えば液晶モニター）または外部の表示装置に供給することを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］少ないコマ数から表示系のフレームレートを上げるにはメモリーが必要になる。

　［効果］フレームレートがｍ／ｎ倍、ｍ倍またはｑ倍で付属する表示装置で動画表示できるので疑似動画にならない。

　ｎラインのみ読み出されるか、ｎまたはｑラインが加算されるので、ライン数の少ない表示装置に適したデータを得ることができる。

　４４．第２５項と第２６項と第２７項の何れか一つにおいて、何れかのモードで動画処理した信号をＡＦ情報またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用いると共に、付属する表示装置（例えば液晶モニター）または外部の表示装置に供給することを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］少ないコマ数から表示系のフレームレートを上げるにはメモリーが必要になる。

　［効果］フレームレートがｍ／ｎ倍、ｍ倍またはｑ倍で外部の表示装置に動画表示できるので、疑似動画にならないと同時に、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢのデータを高速に得ることができる。

　４５．第２５項において、動画処理した信号をＡＦ情報またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用いる場合と、付属する表示装置（例えば液晶モニター）または外部の表示装置に供給する場合で、加算するｑラインの数を異ならせることを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］混色等の特殊な加算を行なった場合、そのままでは表示装置に出力できない。

　［効果］ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢのデータを得る場合には画角に無関係にフレームレートを上げることができるので、表示よりもさらに高速動作させることができる。

　４６．第２６項において、付属する表示装置（例えば液晶モニター）または外部の表示装置に供給またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用いる動画処理した信号を得る場合には、垂直方向のｍライン毎にｎラインの画素信号を取り出すモードを選択し、ＡＦ情報またはＡＥ情報として用いる動画処理した信号を得る場合には、垂直方向の連続するｑライン毎に加算した画素信号を取り出すモードを選択する切り替え手段を持つことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］少ないコマ数から表示系のフレームレートを上げるにはメモリーが必要になる。

　［効果］フレームレートがｍ／ｎ倍で外部の表示装置に動画表示できるので、疑似動画にならず、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢのデータを得る場合には画角に無関係にフレームレートをｑ倍とすることができるので、表示よりもさらに高速動作させることができる。

　４７．第２６項において、付属する表示装置（例えば液晶モニター）または外部の表示装置に供給またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用いる動画処理した信号を得る場合には、垂直方向のｍライン毎にｎラインを加算した後に画素信号を取り出すモードを選択し、ＡＦ情報またはＡＥ情報として用いる動画処理した信号を得る場合には、垂直方向の連続するｑライン毎に加算した画素信号を取り出すモードを選択する切り替え手段を持つことを特徴とする電子的撮像装置。

　［従来の問題点］少ないコマ数から表示系のフレームレートを上げるにはメモリーが必要になる。

　［効果］フレームレートがｍ倍で外部の表示装置に動画表示できるので、疑似動画にならず、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢのデータを得る場合には画角に無関係にフレームレートをｑ倍とすることができるので、表示よりもさらに高速動作させることができる。

本発明の実施形態の電子的撮像装置の回路構成を示すブロック図である。 ベイヤー配列の色フィルターの構成を示す。 高画質モードによる画素信号の読み出しの様子を示している。 第一の高速モードによる画素信号の読み出しの様子を示している。 第二の高速モードによる画素信号の読み出しの様子を示している。 第三の高速モードによる画素信号の読み出しの様子を示している。 図６のモードに関する垂直転送路における画素信号の加算を説明する図である。 図６のモードに関する水平転送路における画素信号の加算を説明する図である。 第四の高速モードによる画素信号の読み出しの様子を示している。 図９のモードに関する垂直転送路における画素信号の加算を説明する図である。 図９のモードに関する水平転送路における画素信号の加算を説明する図である。 液晶表示部に表示される画像の切り換わりの様子を示している。 ＡＦ、ＡＷＢ、ＡＥのための制御データが順番にフレーム毎に得られる様子を示している。 トリガー操作に応じた読み出しモードの切り換えの一例を示している。 トリガー操作に応じた読み出しモードの切り換えの別の例を示している。

符号の説明

１２…ＣＣＤイメージセンサー、２０…タイミングジェネレーター、２２…シグナルジェネレーター、２４…ＣＰＵ、２６…情報処理部、２８…ＤＲＡＭ、３０…圧縮伸長回路、３２…記録媒体、３４…液晶表示部、４６…トリガー。

Claims (9)

1. 　二次元配列の固体撮像素子より順次走査によって全ての画素信号を取り出し静止画を記録するモードと、前記固体撮像素子より垂直方向のｍライン毎にｎラインの画素信号を取り出し静止画を記録、または動画処理するモードを持つことを特徴とする電子的撮像装置。
2. 　請求項１において、垂直方向のｍライン毎にｎラインの画素信号を取り出して静止画、または動画処理する画像データの色信号が、線順次データで得られることを特徴とする電子的撮像装置。
3. 　請求項１において、固体撮像素子の色フィルターが、線順次のフィルターで構成されていることを特徴とする電子的撮像装置。
4. 　請求項１において、ｎ＝２αであることを特徴とする電子的撮像装置。
5. 　請求項１において、ｍ＝２α＋１、ｎ＝１であることを特徴とする電子的撮像装置。
6. 　請求項１において、動画処理した信号をＡＦ情報またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用いることを特徴とする電子的撮像装置。
7. 　請求項１において、動画処理した信号をＡＦ情報またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用い、ＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢの制御用データの何れかを１フレームに一つずつ算出し、前記データの算出を順番に繰り返し行なうことを特徴とする電子的撮像装置。
8. 　請求項１において、静止画処理または動画処理した信号を付属する表示装置または外部の表示装置に供給することを特徴とする電子的撮像装置。
9. 　請求項１において、動画処理した信号をＡＦ情報またはＡＥ情報またはＡＷＢ情報として用いると共に、付属する表示装置または外部の表示装置にも同時に供給することを特徴とする電子的撮像装置。

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