JP2007174474A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】縮小画像を記録する場合、撮影条件に応じて、撮像素子の駆動方法、及び後段の画像処理部の処理方法を選択して縮小画像を生成することにより、撮影条件に係らずＳ／Ｎ比の良好な画像を形成することが可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像手段の略全ての画素で生成された画像信号を読み出し、読み出した画像信号の画素数を記録画素数設定手段によって設定された画素数に画素数変換手段で変換し、記憶手段に記憶を行なわせる第１の駆動モードと、撮像手段の略全ての画素で生成された画像信号を複数個づつ加算して読み出し、読み出した画像信号の画素数を記録画素数設定手段によって設定された画素数に画素数変換手段で変換し、記憶手段に記憶を行なわせる第２の駆動モードの、いずれか１つを撮影条件に基づいて選択して実行する駆動モード制御手段を有する撮像装置。
【選択図】図６

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に縮小画像のＳ／Ｎ比を向上させる撮像装置に関する。

近年、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置では、多機能、高画質化が進展するに伴い、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）に代表される撮像素子の性能も高解像度、高精細なものが求められる様になり、高画素、高密度化が加速している。

一方、高い画素密度の撮像素子では、１画素当たりの面積が減少することによりにより１画素当たりの光電変換量が減少し、すなわち感度が低下して画像信号の信号レベルが低くなり、Ｓ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏｉｓｅ）の低下を招いている。Ｓ／Ｎ比の低下は、画像再現性や画質に大きな影響を与える為、高品位な画像形成を実現するには感度を向上させる必要がある。そして、撮像装置の分野では感度を向上させる技術がこれまでも種々検討されてきた。

例えば、オートフォーカス機能を備えたデジタルカメラにおいて、オートフォーカス制御に必要な画像信号を取得する際に、被写体の明るさに応じて撮像素子の駆動方法を選択することにより、暗い状況下においてもオートフォーカス制御に適したＳ／Ｎ比の良好な画像信号を得ることができる様にした技術がある（例えば、特許文献１参照）。具体的には、被写体輝度が高い時には、通常行なわれている様に、撮像素子のフォトダイオードで光電変換して生成された信号電荷を、所定の水平ライン数を間引いて垂直シフトレジスタに読み出す様に撮像素子を駆動する。一方、被写体輝度が低く画像信号の信号レベルが低下する様な場合には、水平ライン数を間引いて垂直シフトレジスタに読み出した後、読み出した信号電荷を水平シフトレジスタに転送する際に、複数の信号電荷を加算して読み出す様に撮像素子を駆動する。すなわち、信号電荷を加算することにより低下した信号量を補償し、画像信号のＳ／Ｎ比を向上させるものである。
特開２００５−２０４７３号公報

この様に、画像信号のＳ／Ｎ比を向上させる撮像装置の技術がこれまでも種々検討されてきた。

特許文献１に開示されている撮像装置は、撮影待機時にオートフォーカス制御に必要な画像信号を撮像素子から読み出す際に、撮像素子のフォトダイオードで光電変換して生成された信号電荷を間引いた後に加算して読み出すことにより低下した信号量を補償し、画像信号のＳ／Ｎ比を向上させるものであり、撮影時の様に撮像素子のフォトダイオードで光電変換して生成された信号電荷の全てを読み出す場合における画像信号のＳ／Ｎ比を向上させる技術を示唆するものではなかった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、撮影時に、撮像素子のフォトダイオードで光電変換して生成された信号電荷の全てを用いて撮像素子の画素数よりも少ない画素数の縮小画像を記録する場合、撮影条件に応じて、撮像素子の駆動方法、及び後段の画像処理部の処理方法を選択して縮小画像を生成することにより、撮影条件に係らずＳ／Ｎ比の良好な画像を形成することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。

具体的には、縮小画像を記録する場合、フォトダイオードで光電変換して生成された信号電荷の全てを撮像素子から読み出し、読み出した信号電荷に基づいて画像処理部にて縮小画像を生成するのか、あるいは、フォトダイオードで光電変換して生成された全ての信号電荷を複数個づつ加算して縮小画像を生成するかを、撮影モード、撮像素子の温度、被写体の輝度等に応じて、選択することにより、撮影条件に係らずＳ／Ｎ比の良好な画像を形成することが可能な撮像装置を提供する。

上記目的は、下記の１乃至４のいずれか１項に記載の発明によって達成される。

１．２次元マトリクス状に配列されていて、被写体光学像を光電変換して画像信号を生成する複数個の画素を有する撮像手段と、
前記撮像手段から読み出された画像信号の画素数を変換する画素数変換手段と、
前記画素数変換手段で変換された画像信号を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記録する画素数を設定する記録画素数設定手段と、を有する撮像装置であって、
前記記録画素数設定手段によって設定された画素数が、前記撮像手段による記録可能な最大画素数よりも少ない場合、
前記撮像手段の略全ての画素で生成された画像信号を読み出し、読み出した画像信号の画素数を前記記録画素数設定手段によって設定された画素数に前記画素数変換手段で変換し、変換された画像信号を前記記憶手段に記憶を行なわせる第１の駆動モードと、
前記撮像手段の略全ての画素で生成された画像信号を複数個づつ加算して読み出し、読み出した画像信号の画素数を前記記録画素数設定手段によって設定された画素数に前記画素数変換手段で変換し、変換された画像信号を前記記憶手段に記憶を行なわせる第２の駆動モードの、いずれか１つを撮影条件に基づいて選択して実行する駆動モード制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。

２．撮影シーンに応じた撮影モードを設定する撮影モード設定手段を有し、
前記駆動モード制御手段は、前記撮影モード選択設定で設定された撮影モードに基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードを選択して実行することを特徴とする前記１に記載の撮像装置。

３．前記撮像手段の温度を検知する温度検知手段を有し、
前記駆動モード制御手段は、前記温度検知手段で検知された温度に基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードを選択して実行することを特徴とする前記１に記載の撮像装置。

４．被写体の輝度を検知する輝度検知手段を有し、
前記駆動モード制御手段は、前記輝度検知手段で検知された輝度に基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードを選択して実行することを特徴とする前記１に記載の撮像装置。

本発明によれば、駆動モード制御手段は、記録画素数設定手段によって設定された画素数が、撮像手段による記録可能な最大画素数よりも少ない場合、撮影条件に基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードを選択して実行する様にした。したがって、画像信号の信号レベルが低下して、画像信号のＳ／Ｎ比が低下する様な撮影条件下においては、第２の駆動モードによる画素加算を行なうことにより、低下した信号量を補償することができ、Ｓ／Ｎ比の良好な画像を形成することができる。

また、駆動モード制御手段は、撮影モード選択手段で設定された撮影モードに基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードを選択して実行する様にした。撮影モードには、例えば、「ポートレートモード」、「スポーツモード」、「テキストモード」、「夕景モード」、「夜景モード」等があり、設定した撮影モードに応じて、撮影シーンに適した露出制御や諧調制御、またホワイトバランス制御等を行なうものである。そして例えば、スポーツモードは、動きの速い被写体を撮影する場合に用いられる撮影モードであり、高速のシャッタスピードで撮影することにより、被写体のぶれを抑制するものである。通常、シャッタスピードを高速にすると、画像信号の信号レベルが低下する為に、撮影感度、すなわちゲインを上げることにより低下した信号量を補償する様にしている。しかしながら、ゲインを上げると画像信号のＳ／Ｎ比が低下する。そこで本発明においては、スポーツモードの様に高速のシャッタスピードで撮影する場合には、ゲインを上げずに、第２の駆動モードによる画素加算を行うことにより、低下した信号量を補償することができ、Ｓ／Ｎ比の良好な画像を形成することができる。

また、駆動モード制御手段は、温度検知手段で検知された温度に基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードを選択して実行する様にした。撮像素子の温度が高くなると暗ノイズ等のノイズが増大する。そこで本発明においては、撮像素子の温度が高い場合には、撮影感度、すなわちゲインを下げてノイズを抑制する。そしてゲインを下げることにより低下した信号量を、第２の駆動モードによる画素加算を行なって補償することにより、Ｓ／Ｎ比の良好な画像を形成することができる。

また、駆動モード制御手段は、輝度検知手段でされた輝度に基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードを選択して実行する様にした。通常、被写体の輝度が低下すると、画像信号の信号レベルが低下する為に、撮影感度、すなわちゲインを上げることにより低下した信号量を補償する様にしている。しかしながら、ゲインを上げると画像信号のＳ／Ｎ比が低下する。そこで本発明においては、被写体の輝度が低下した場合には、ゲインを上げずに、第２の駆動モードによる画素加算を行なうことにより、低下した信号量を補償することができ、Ｓ／Ｎ比の良好な画像を形成することができる。

本発明に係る撮像装置の具体的な実施形態としては、デジタルカメラが代表的であるが、この他にカメラ付きの携帯電話機や、デジタルビデオカメラ等も含まれる。

図１を用いて、本発明に係る撮像装置の代表的な実施形態の１つであるデジタルカメラの外観を説明する。図１（ａ）は、本発明に係るデジタルカメラ１の側面図、図１（ｂ）は背面図である。図１（ａ）に示す様に、デジタルカメラ１は、カメラ本体部２、およびレンズユニット３から構成される。

レンズユニット３は、図示しないマクロズームからなる撮影レンズ、絞り、及びシャッタ等から構成される。

カメラ本体部２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；液晶表示素子）からなるＬＣＤモニタ２１１、ＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ；電子ビューファインダ）２１０、及びデジタルカメラ１を図示しないパーソナルコンピュータに接続する外部接続端子を有しており、後述するＣＣＤエリアセンサ５０（以下、ＣＣＤ５０と略称する。）で取り込まれた画像信号に所定の信号処理を施し、ＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０への画像表示や、後述するメモリカード２７７等の記録媒体への画像記録、あるいはパーソナルコンピュータへの画像の転送といった処理を行う。

図１（ａ）に示す様に、カメラ本体部２の上面には、必要時にホップアップされる内蔵フラッシュ２１２が設けられている。

また、図１（ｂ）に示す様に、カメラ本体部２の背面の略中央部には撮影画像の表示や記録画像の再生表示、またはメニュー画面や、各種状態表示等のＧＵＩ表示を行うＬＣＤモニタ２１１とＥＶＦ２１０が設けられている。

カメラ本体部２の上面には、図１（ｂ）に示す様に、シャッタボタン２０１と、シャッタボタン２０１の近くには、デジタルカメラ１の動作モードを設定するモード設定ダイアル２０３が設けられている。モード設定ダイアル２０３で設定されるデジタルカメラ１の動作モードには、「静止画モード」、「動画モード」、「再生モード」等がある。

例えば、静止画モードは、撮影待機状態（ライブビュー状態）から露光制御のプロセスを経て撮影にいたる写真撮影を行うモードであり、動画モードは、撮影待機状態（ライブビュー状態）にＣＣＤエリアセンサ５０から読み出された動画像信号に基づいて動画撮影を行なうモードである。また、再生モードは、メモリカード２７７に記録された撮影画像をＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０に再生表示するモードである。

また、カメラ本体部２の背面上部には、図１（ｂ）に示す様に、メインスイッチ２０２と、メインスイッチ２０２の近くには、デジタルズームのズーム倍率を設定する為のデジタルズームボタン２０９が設けられている。

また、カメラ本体部２の背面下部には、図１（ｂ）に示す様に、ＬＣＤモニタ２１１にメニューを表示する為のメニューボタン２０７と、メニューボタン２０７の近くには、ＬＣＤモニタ２１１に画像を表示する為のクイックビューボタン２０８が設けられている。

さらに、カメラ本体部２の背面の略中央部には、各種設定を行う為の選択／決定ボタン２０６が設けられている。選択／決定ボタン２０６は、各種設定の選択を行う為のジョグダイアル（十字キー）２０４と、ジョグダイアル（十字キー）２０４で選択された設定を確定する為の決定ボタン２０５から構成される。また、選択／決定ボタン２０６は、本発明における撮影モード設定手段に該当し、撮影シーンに応じた撮影モードを設定することができる。撮影モードには、人物や風景等を撮影する「ポートレートモード」、スポーツシーン等を撮影する「スポーツモード」、文字等を撮影する「テキストモード」、「夕景モード」、「夜景モード」等があり、設定した撮影モードに応じて、後述のカメラ制御ＣＰＵ２９１の制御によって、撮影シーン適した露出制御や諧調制御、またホワイトバランス制御等を行なうものである。

また、選択／決定ボタン２０６は、本発明における記録画素数設定手段に該当し、撮影時に、メモリーカード２７７に記録する画素数を設定することができる。例えば、ＣＣＤエリアセンサ５０の有効画素数を８Ｍとすると、記録画素数は、フルサイズの８Ｍ（３２６４×２４４８）、縮小サイズの５Ｍ（２５６０×１９２０）、３Ｍ（２０４８×１５３６）、２Ｍ（１６００×１２００）、０．３Ｍ（６４０×４８０）等がある。

次に、ＣＣＤエリアセンサ５０（以下、ＣＣＤ５０と略称する。）の構成を、図３を用いて説明する。図３は、本発明に係るデジタルカメラ１におけるＣＣＤの構成を示す模式図である。

ＣＣＤ５０は、図３に示す様に、受光領域５２に本発明における画素に該当するフォトダイオード５１を２次元マトリクス状に配列し、それぞれのフォトダイオード５１には、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色透過フィルタが市松模様状に配置された（ベイヤ配列）カラーエリア撮像センサで、レンズユニット３により結像された被写体光像を光電変換して、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色成分の画像信号（各画素単位で受光された画素信号の信号列からなる信号）を生成する。

フォトダイオード５１は、図３に示す様に、垂直シフトレジスタ５３と接続され、さらに、垂直シフトレジスタ５３は、ＣＣＤ５０の下部に設けられた水平シフトレジスタ５４と接続され、フォトダイオード５１に蓄積された信号電荷は、これらの部位を介して出力部５５で増幅されて外部に出力される。

この様な構成のＣＣＤ５０において、本発明は、撮影時に、ＣＣＤ５０による記録可能な最大画素数よりも少ない画素数の画像信号を、本発明における記憶手段に該当するメモリカード２７７に記録する場合、後述のカメラ制御ＣＰＵ２９１は、撮影条件に基づいて、後述の第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードのいづれか１つを選択して、後述のタイミングジェネレータ２４６、及び後述の画像処理ＣＰＵ２６１中の解像度変換部２６５を制御して画像信号を生成する様にした。したがって、画像信号の信号レベルが低下して、画像信号のＳ／Ｎ比が低下する様な撮影条件下においては、第２の駆動モードによる画素加算を行うことにより、低下した信号量を補償することができ、Ｓ／Ｎ比の良好な画像を形成することができる様になる。

最初に、撮影時に、第１の駆動モードでＣＣＤ５０を駆動した時の信号電荷の読出し動作について説明する。第１の駆動モードは、通常行われている様に、ＣＣＤ５０で生成された全ての信号電荷を、第１フィールドと第２フィールドの２回に分割して読み出す動作モードである。

第１フィールドでは、フォトダイオード５１で生成された信号電荷は、ＣＣＤ５０を駆動させる後述のタイミングジェネレータ２４６から出力される電荷読み出しパルスφＳＧ１により垂直シフトレジスタ５３に読み出される。この時、各列の垂直シフトレジスタ５３には、図３に示す様に、例えば、奇数行のＲ信号電荷、Ｇ信号電荷がそれぞれ出力される。信号電荷が垂直シフトレジスタ５３に読み出されると、次に、タイミングジェネレータ２４６は、垂直転送パルスφＶ１乃至φＶ４を出力して、信号電荷を垂直シフトレジスタ５３から水平シフトレジスタ５４に転送する。垂直転送パルスφＶ１乃至φＶ４により、１ライン分の信号電荷が各垂直シフトレジスタ５３から水平シフトレジスタ５４に転送される毎に、水平転送パルスφＨ１、φＨ２を出力して、１ライン分に相当する信号電荷を水平方向に転送する。水平転送された信号電荷は、出力部５５を経て外部に出力される。この様にして、奇数行のＲ信号電荷、Ｇ信号電荷の全てがＣＣＤ５０から出力される。同様にして、第２フィールドでは、偶数行のＧ信号電荷、Ｂ信号電荷の全てがＣＣＤ５０から出力される。この様にして、第１の駆動モードは、ＣＣＤ５０で生成された全ての信号電荷を第１フィールドと第２フィールドの２回に分割して読み出し、読み出した信号電荷の画素数を、選択／決定ボタン２０６で設定された記録画素数に、後述の画像処理ＣＰＵ２６１中の解像度変換部２６５で変換して、メモリカード２７７に記録する動作モードである。

つぎに、撮影時に、第２の駆動モードでＣＣＤ５０を駆動した時の信号電荷の読出し動作について図４を用いて説明する説明する。図４は、ＣＣＤ５０の駆動制御信号のタイムチャートである。第２の駆動モードは、ＣＣＤ５０で生成された全ての信号電荷を、第１フィールドと第２フィールドの２回に分割して、複数個づつ例えば垂直方向に加算して読み出すモードであり、画像信号の信号レベルが低下して、画像信号のＳ／Ｎ比が低下する様な撮影条件下においては、画素加算を行なって低下した信号量を補償することにより、Ｓ／Ｎ比の良好な画像を形成することができる動作モードである。

第１フィールドでは、フォトダイオード５１で生成された信号電荷は、図４に示す様に、ＣＣＤ５０を駆動させる後述のタイミングジェネレータ２４６から時刻ｔ１、及びｔ２に出力される電荷読み出しパルスφＳＧ１により垂直シフトレジスタ５４に読み出される。この時、各列の垂直シフトレジスタ５３には、図３に示す様に、例えば、奇数行のＲ信号電荷、Ｇ信号電荷がそれぞれ出力される。信号電荷が垂直シフトレジスタ５３に読み出されると、次に、タイミングジェネレータ２４６は、図４に示す様に、時刻ｔ３からｔ４にかけて、垂直転送パルスφＶ１乃至φＶ４を、例えば連続して５回出力して、１列につき５個の信号電荷を垂直シフトレジスタ５３から水平シフトレジスタ５４に転送する。またこの間、水平転送パルスφＨ１、φＨ２の出力を停止させて水平転送動作を停止させている。この様にすることにより垂直シフトレジスタ５３から水平シフトレジスタ５４に転送された各列５個の信号電荷は、水平シフトレジスタ５４において加算される。

加算が終了すると、図４に示す様に、時刻ｔ４から水平転送パルスφＨ１、φＨ２の出力を再開して、加算された信号電荷を水平方向に転送する。水平転送された信号電荷は、出力部５５を経て外部に出力される。この様に、時刻ｔ３からｔ４にかけての垂直転送動作、及び時刻ｔ４以降の水平転送動作を繰り返すことにより、奇数行のＲ信号電荷、Ｇ信号電荷の全てがそれぞれ垂直方向に５画素づつ加算されてＣＣＤ５０から出力される。同様にして、第２フィールドでは、偶数行のＧ信号電荷、Ｂ信号電荷の全てがそれぞれ垂直方向に５画素づつ加算されてＣＣＤ５０から出力される。この様にして、第２の駆動モードは、ＣＣＤ５０で生成された全ての信号電荷を第１フィールドと第２フィールドの２回に分割して、複数個づつ例えば垂直方向に加算して読み出し、読み出した信号電荷の画素数を、選択／決定ボタン２０６で設定された記録画素数に、後述の画像処理ＣＰＵ２６１中の解像度変換部２６５で変換して、メモリカード２７７に記録する動作モードである。

また、加算する画素数は、選択／決定ボタン２０６で設定された記録画素数に応じて、変更される。

以上、本発明に係る画素加算方法を実施の形態を参照して説明してきたが、画素加算方法は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば、特開２００５−４５４３５号公報に開示されている「撮像素子の駆動方法、及び撮像装置」等の周知の画素加算方法を用いても良い。

尚、デジタルカメラ１で行われる駆動モード制御の詳細は後述する。

次に、デジタルカメラ１の制御系について図２を用いて説明する。図２は、本発明に係わるデジタルカメラ１の制御系のブロック図である。尚、図２では、図１に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。

タイミングジェネレータ２４６は、後述する基準クロック発生部２７１から送信される基準クロックに基づいて、ＣＣＤ５０の駆動制御信号を生成するものである。タイミングジェネレータ２４６で生成される駆動制御信号には、たとえば、ＣＣＤ５０における露出開始、および終了タイミングを制御する積分開始／終了のタイミング信号、各画素の信号電荷の読出制御信号（水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等）などのクロック信号が挙げられ、これらのクロック信号がＣＣＤ５０に供給されるとＣＣＤ５０では各クロック信号に対応した駆動制御が行われる。この様に、前述のＣＣＤ５０、及びタイミングジェネレータ２４６は、本発明に係る撮像装置における撮像手段として機能するものである。

また、タイミングジェネレータ２４６で生成される駆動制御信号は、後述するカメラ制御ＣＰＵ２９１により、撮影条件に基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードによる制御が行われる。

次に、信号処理回路２４２は、ＣＤＳ回路２４３、ＡＧＣ回路２４４より構成され、これらの構成部を介して画像信号に所定の処理が行われる。以下、信号処理回路２４２で行われる画像信号への所定の処理について説明する。

ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路２４３は、ＣＣＤ５０から読み出された画像信号より読み出し時に発生するノイズの低減や、ＯＢクランプ動作を行って黒レベルの補正を行うものである。

ＡＧＣ（自動利得制御）回路２４４は、後述するカメラ制御ＣＰＵ２９１の制御により、ＣＤＳ回路２４３で処理された画像信号のゲインを、例えば被写体の明るさ等に応じて調整する。

Ａ／Ｄ変換器２４５は、ＡＧＣ回路２４４から入力された画像信号を構成する各画素信号をデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２４５は、基準クロック発生部２７１から入力されるＡ／Ｄ変換用クロックに基づき、アナログ信号の各画素信号をたとえば１４ビットのデジタル信号に変換する。

この様に、ＣＣＤ５０で読み出された画像信号は、信号処理回路２４２、及びＡ／Ｄ変換器２４５で所定の処理が施されて、デジタル画像信号に変換される。デジタル化された画像信号は、画像処理ＣＰＵ２６１に取り込まれて所定の処理が行われる。

画像処理ＣＰＵ２６１は、マイクロコンピュータからなり、デジタルカメラ１で行われる画像信号処理動作を統括的に制御するものである。以下、画像処理ＣＰＵ２６１で行われるデジタル画像信号への処理について説明する。

最初に、画像処理ＣＰＵ２６１に取り込まれた画像信号は、ＣＣＤ５０から出力される画像信号の読出しに同期して画像メモリ２７５に書き込まれる。すなわち、画像処理ＣＰＵ２６１で行われる処理に使用されるデジタル画像信号は、画像メモリ２７５にいったん記録したものを画像メモリ２７５から取り出し、各ブロックにおける処理に使用される。

画像処理ＣＰＵ２６１は、図２に示す様に、たとえば黒レベル補正部２６３、画素補間部２６４、解像度変換部２６５、ホワイトバランス制御部２６６、ガンマ補正部２６７、マトリックス演算部２６８、シェーディング補正部２６９、画像圧縮部２７０等からなる画像処理部２６２、および基準クロック発生部２７１等から構成され、画像処理部２６２は画像メモリ２７５より取り出したデジタル画像信号に周知の画像信号処理を施すものである。そして、これらの部位で所定の処理を施されたデジタル画像信号は、再度、画像メモリ２７５に格納される。

画像処理部２６２中の解像度変換部２６５は、本発明における画素数変換手段に該当し、画素補完部２６４で画素補完が行われた画像信号の画素数を、水平垂直方向への縮小、または、間引きして、選択／決定ボタン２０６で選択された記録画素数へ変換を行うものである。

基準クロック発生部２７１は、デジタルカメラ１の駆動制御に使用される基準クロックを生成し、これを各回路に供給する回路である。本発明における基準クロックの具体例としては、タイミングジェネレータ２４６に使用される基準クロックや、Ａ／Ｄ変換器２４５に使用されるＡ／Ｄ変換用クロックなどが挙げられ、基準クロック発生部２７１でこれらのクロックを生成する。

次に、ＬＣＤモニタ２１１は、ＣＣＤ５０で取り込まれた画像信号の表示や、ＧＵＩ表示を行う。

ＬＣＤ駆動回路２７９は、画像処理ＣＰＵ２６１により画像メモリ２７５から読み出された画像信号を一時記憶するバッファメモリ（ＶＲＡＭ）を備えており、該画像信号をフィールド画像としてＬＣＤモニタ２１１に画像表示させる。

次に、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、マイクロコンピュータからなり、後述のスイッチ群２９５の各スイッチ操作によるスイッチ信号に基づき、カメラ本体部２、及びレンズユニット３の各部材の駆動をシーケンシャルに制御してデジタルカメラ１の撮影動作を統括制御する。

また、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、選択／決定ボタン２０６によって設定された、撮影モードに応じて、画像処理部２６２を制御して、撮影シーン適した露出制御や諧調制御、またホワイトバランス制御等を行なう。

また、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、選択／決定ボタン２０６によって設定された、撮影モードに基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードのいづれか１つを選択して実行する。

撮影モードは、例えば、「ポートレートモード」、「スポーツモード」、「テキストモード」、「夕景モード」、「夜景モード」等があり、選択／決定ボタン２０６で設定した撮影モードに応じて、撮影シーンに適した露出制御や諧調制御、またホワイトバランス制御等を行なうものである。そして例えば、スポーツモードは、動きの速い被写体を撮影する場合に用いられる撮影モードであり、高速のシャッタスピードで撮影することにより、被写体のぶれを抑制するものである。通常、シャッタスピードを高速にすると、画像信号の信号レベルが低下する為に、撮影感度、すなわちＡＧＣ回路２４４のゲインを上げることにより低下した信号量を補償する様にしている。しかしながら、ＡＧＣ回路２４４のゲインを上げると画像信号のＳ／Ｎ比が低下する。そこでカメラ制御ＣＰＵ２９１は、選択／決定ボタン２０６でスポーツモードが設定された場合には、ＡＧＣ回路２４４のゲインを上げずに、第２の駆動モードを選択して画素加算を行う。その結果、低下した信号量が補償されＳ／Ｎ比の良好な画像を形成することができる様になる。

また、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、本発明における温度検知手段に該当する温度センサ２４９で検知されたＣＣＤ５０の温度に温度に基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードのいづれか１つを選択して実行する。

ＣＣＤ５０の温度が高くなると暗ノイズ等のノイズが増大する。そこでカメラ制御ＣＰＵ２９１は、ＣＣＤ５０の温度が高い場合には、撮影感度、すなわちＡＧＣ回路２４４のゲインを下げてノイズを抑制する。そしてＡＧＣ回路２４４のゲインを下げることにより低下した信号量を補償する為に、第２の駆動モードを選択して画素加算を行う。その結果、低下した信号量が補償されＳ／Ｎ比の良好な画像を形成することができる様になる。

また、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、本発明における輝度検知手段に該当し、ＣＣＤ５０から取り込まれて画像メモリ２７５に書き込まれた画像信号より、被写体の輝度を検知する。具体的には、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、画像メモリ２７５に書き込まれた画像信号より、例えば、図５に示す様に、予め設定されている撮像面上の９ブロックに関する画像信号を読出し、読み出した画像信号より、下記（式１）で表される露出制御式により、被写体の輝度情報（Ｂｖ値）を検知する。カメラ制御ＣＰＵ２９１は、検知した被写体の輝度に基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードのいづれか１つを選択して実行する。

Ｂｖ＝Ｔｖ−Ｓｖ＋Ａｖ・・・（１）
式中、Ｂｖは被写体輝度を、Ｔｖはタイミングジェネレータ２４６で設定されるシャッタースピード値、ＳｖはＡＧＣ回路２４４で設定される撮影感度値、Ａｖは絞り／シャッタ駆動回路２４７で設定される絞り値を表すものである。

通常、被写体の輝度が低下すると、画像信号の信号レベルが低下する為に、撮影感度、すなわちＡＧＣ回路２４４のゲインを上げることにより低下した信号量を補償する様にしている。しかしながら、ゲインを上げると画像信号のＳ／Ｎ比が低下する。そこでカメラ制御ＣＰＵ２９１は、被写体の輝度が低下した場合には、ＡＧＣ回路２４４のゲインを上げずに、第２の駆動モードを選択して画素加算を行う。その結果、低下した信号量が補償されＳ／Ｎ比の良好な画像を形成することができる様になる。

この様に、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、本発明に係る撮像装置における駆動モード制御手段として機能するものである。

この様に、デジタルカメラ１では、画像処理ＣＰＵ２６１においてＣＣＤ５０より取り込まれた画像信号に前述した様な信号処理を行い、これらの処理を行った画像信号を画像メモリ２７５に記録するようになっている。

本発明に係るデジタルカメラ１は、モード設定ダイアル２０３で設定したモードの下でＣＣＤ５０より取り込まれた画像信号を画像メモリ２７５に記録、あるいは、ＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０に表示する。

撮影待機状態（例えば、モード設定ダイアル２０３で「静止画撮影モード」に設定した状態）では、画像信号が例えば１／３０秒毎等の所定間隔でＣＣＤ５０より信号処理回路２４２、Ａ／Ｄ変換器２４５を経て画像処理ＣＰＵ２６１に取り込まれている。取り込まれた画像信号は、前述の様に、画像処理ＣＰＵ２６１中の画像処理部２６２の黒レベル補正部２６３からシェーディング補正部２６９にかけての部位で所定の信号処理が施され、その後、デジタル画像信号として画像メモリ２７５に記録される。そして、画像メモリ２７５に記録された画像信号を読み出し、読み出された画像信号をＬＣＤ駆動回路２７９やＥＶＦ駆動回路２８０を介してフィールド画像としてＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０で画像表示する。

また、画像記録時は、設定された圧縮率の画像とする為に画像信号を画像処理ＣＰＵ２６１中の画像処理部２６２の画像圧縮部２７０で圧縮処理し、得られた圧縮画像はメモリカードドライバ２７６を介して、メモリカード２７７に記録される。

再生モード（モード設定ダイアル２０３で「再生モード」に設定した状態）では、メモリカード２７７より読み出された画像信号は、画像処理ＣＰＵ２６１で所定の信号処理が施され、ＬＣＤ駆動回路２７９やＥＶＦ駆動回路２８０を介してＬＣＤモニタ２１１やＥＶＦ２１０に表示する。

尚、図２中のスイッチ群２９５は、図１のシャッタボタン２０１、メインスイッチ２０２、モード設定ダイアル２０３、選択／決定ボタン２０６、メニューボタン２０７、クイックビューボタン２０８、デジタルズームボタン２０９などに対応するスイッチである。

ここで、本発明に係るデジタルカメラ１で行なわれる、駆動モード制御動作の流れを図６に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。

最初に、モード設定ダイアル２０３を操作して、デジタルカメラ１を静止画撮影モードに設定すると（ステップＳ１）、ＬＣＤモニタ２１１にライブビュー画像が表示される（ステップＳ２）。次に、選択／決定ボタン２０６を操作して記録画素数を縮小サイズに設定すると（ステップＳ３）、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、選択／決定ボタン２０６で設定されている撮影モード（撮影シーン情報）を取得する（ステップＳ４）。取得した撮影モードがスポーツモードの場合は（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、画像信号のＳ／Ｎ比が低下する恐れがあると判断して、第２の駆動モードを選択する（ステップＳ６）。一方、ステップＳ５において、取得した撮影モードがスポーツモード以外の場合は（ステップＳ５；Ｎｏ）、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、画像信号のＳ／Ｎ比が低下する可能性は低いと判断して、次の要件の確認が行われる。

カメラ制御ＣＰＵ２９１は、温度センサ２４９で検知されたＣＣＤ５０の温度情報を取得する（ステップＳ７）。そしてカメラ制御ＣＰＵ２９１は、予め設定しておいた基準温度と、取得したＣＣＤ５０の温度とを比較し、ＣＣＤ５０の温度が基準温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで基準温度を仮に５０度Ｃとしておく。ＣＣＤ５０の温度が基準温度以上の場合は（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、画像信号のＳ／Ｎ比が低下する恐れがあると判断して、第２の駆動モードを選択する（ステップＳ６）。一方、ステップＳ８において、ＣＣＤ５０の温度が基準温度未満の場合は（ステップＳ８；Ｎｏ）、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、画像信号のＳ／Ｎ比が低下する可能性は低いと判断して、次の要件の確認が行われる。

カメラ制御ＣＰＵ２９１は、被写体の輝度情報を取得する（ステップＳ９）。そしてカメラ制御ＣＰＵ２９１は、予め設定しておいた基準輝度と、被写体の輝度とを比較し、被写体の輝度が基準輝度以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。ここで基準輝度を仮にＢｖ３としておく。被写体の輝度が基準輝度以下の場合は（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、画像信号のＳ／Ｎ比が低下する恐れがあると判断して、第２の駆動モードを選択する（ステップＳ６）。一方、ステップＳ１０において、被写体の輝度が基準輝度以上の場合は（ステップＳ１０；Ｎｏ）、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、画像信号のＳ／Ｎ比が低下する可能性は低いと判断して、第１の駆動モードを選択する（ステップＳ１１）。

この様にして、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、撮影モード、ＣＣＤ５０の温度、被写体の輝度等の撮影条件に基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードを選択する。

次に、シャッタボタン２０１が押されると（ステップＳ１２）、カメラ制御ＣＰＵ２９１は、ステップＳ６、またはステップＳ１１で選択した駆動モードに基づいて、タイミングジェネレータ２４６を制御して、ＣＣＤ５０を駆動する（ステップＳ１３）。ＣＣＤ５０から画像信号が読み出されると、画像処理ＣＰＵ２６１は、ＣＣＤ５０から読み出された画像信号に所定の画像処理を施すとともに、画像処理ＣＰＵ２６１中の画素補完部２６４で画像信号の画素数を、選択／決定ボタン２０６で選択された記録画素数に変換して、メモリカード２７７に記録する（ステップＳ１４）。

この様に、本発明に係わる撮像装置では、撮影時に、撮像素子による記録可能な最大画素数よりも少ない画素数の画像信号を記録する場合、撮影条件に基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードを選択して実行する様にした。したがって、画像信号の信号レベルが低下して、画像信号のＳ／Ｎ比が低下する様な撮影条件下においては、第２の駆動モードによる画素加算を行なうことにより、低下した信号量を補償することができ、Ｓ／Ｎ比の良好な画像を形成することができる様になる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば、前述の実施の形態においては、駆動モードを選択する撮影条件として、撮影モード、撮像素子の温度、被写体の輝度、及び被写体の空間周波数等を用いたが、その他にシャッタスピード、ズームレンズの焦点距離や絞り値、また撮影感度（ＩＳＯ感度）等、ＡＧＣ回路のゲインに係る様な要件を加えてもよい。

本発明に係るデジタルカメラの外観模式図である。 本発明に係るデジタルカメラの回路ブロック構成図である。 本発明に係るデジタルカメラにおけるＣＣＤの構成を示す模式図である。 本発明に係るデジタルカメラにおけるＣＣＤの駆動制御信号のタイミングチャートである。 本発明に係るデジタルカメラにおける輝度判別に用いられる画像データの抽出領域を示す模式図である。 本発明に係るデジタルカメラの駆動モード制御の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ デジタルカメラ
２ カメラ本体部
２０１ シャッタボタン
２０２ メインスイッチ
２０３ モード設定ダイアル
２０４ ジョグダイアル（十字キー）
２０５ 決定ボタン
２０６ 選択／決定ボタン
２０７ メニューボタン
２０８ クイックビューボタン
２０９ デジタルズームボタン
２１０ 電子ビューファインダ（ＥＶＦ）
２１１ ＬＣＤモニタ
２１２ 内蔵フラッシュ
２４２ 信号処理回路
２４３ ＣＤＳ回路
２４４ ＡＧＣ回路
２４５ Ａ／Ｄ変換器
２４６ タイミングジェネレータ
２４７ 絞り／シャッタ駆動回路
２４８ フォーカス／ズームモータ駆動回路
２４９ 温度センサ
２６１ 画像処理ＣＰＵ
２６２ 画像処理部
２６３ 黒レベル補正部
２６４ 画素補完部
２６５ 解像度変換部
２６６ ホワイトバランス制御部
２６７ ガンマ補正部
２６８ マトリックス演算部
２６９ シェーディング補正部
２７０ 画像圧縮部
２７１ 基準クロック発生部
２７５ 画像メモリ
２７６ メモリカードドライバ
２７７ メモリカード
２７８ 外部通信Ｉ／Ｆ
２７９ ＬＣＤ駆動回路
２８０ ＥＶＦ駆動回路
２９１ カメラ制御ＣＰＵ
２９２ フラッシュ制御回路
２９５ スイッチ群（シャッタボタン他）
３ レンズユニット
３５１ フォーカス／ズームモータ
３５２ 絞り
５０ ＣＣＤエリアセンサ
５１ フォトダイオード
５２ 受光領域
５３ 垂直シフトレジスタ（垂直ＣＣＤ）
５４ 水平シフトレジスタ（水平ＣＣＤ）
５５ 出力部

Claims (4)

1. ２次元マトリクス状に配列されていて、被写体光学像を光電変換して画像信号を生成する複数個の画素を有する撮像手段と、
   前記撮像手段から読み出された画像信号の画素数を変換する画素数変換手段と、
   前記画素数変換手段で変換された画像信号を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記録する画素数を設定する記録画素数設定手段と、を有する撮像装置であって、
   前記記録画素数設定手段によって設定された画素数が、前記撮像手段による記録可能な最大画素数よりも少ない場合、
   前記撮像手段の略全ての画素で生成された画像信号を読み出し、読み出した画像信号の画素数を前記記録画素数設定手段によって設定された画素数に前記画素数変換手段で変換し、変換された画像信号を前記記憶手段に記憶を行なわせる第１の駆動モードと、
   前記撮像手段の略全ての画素で生成された画像信号を複数個づつ加算して読み出し、読み出した画像信号の画素数を前記記録画素数設定手段によって設定された画素数に前記画素数変換手段で変換し、変換された画像信号を前記記憶手段に記憶を行なわせる第２の駆動モードの、いずれか１つを撮影条件に基づいて選択して実行する駆動モード制御手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 撮影シーンに応じた撮影モードを設定する撮影モード設定手段を有し、
   前記駆動モード制御手段は、前記撮影モード設定手段で設定された撮影モードに基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードを選択して実行することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像手段の温度を検知する温度検知手段を有し、
   前記駆動モード制御手段は、前記温度検知手段で検知された温度に基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードを選択して実行することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 被写体の輝度を検知する輝度検知手段を有し、
   前記駆動モード制御手段は、前記輝度検知手段で検知された輝度に基づいて、第１の駆動モード、あるいは第２の駆動モードを選択して実行することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

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