JP2008252419A - 固体電子撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【目的】ＦＤＡ６において信号電荷を混合したときにあふれないようにする。
【構成】信号電荷を混合する場合に，ＣＣＤのオーバーフロー・ドレイン電圧を高くする。ＣＣＤのフォトダイオードに蓄積される信号電荷の量が少なくなる。信号電荷（ハッチングで示す）を転送してＦＤＡ６の電位井戸10において複数画素分を混合する。信号電荷の量が少ないので，信号電荷を混合してもＦＤＡ６からあふれないようにできる。
【選択図】図５

Description

この発明は，固体電子撮像装置およびその制御方法に関する。

ＣＣＤのような固体電子撮像素子は，フォトダイオードに蓄積された信号電荷が垂直転送路にシフトされ，シフトされた信号電荷が垂直転送路および水平転送路を転送させられる。転送させられた信号電荷は，フローティング・ディフュージョン増幅回路において映像信号に変換されて出力される。このような固体電子撮像素子においては，水平方向の画素数と垂直方向の画素数とのバランスをとるために水平画素混合を行うものがある（特許文献１）。
特開２０００−１２５２１３号公報

画素混合が行われる場合には，フローティング・ディフュージョン増幅回路において信号電荷が混合されるために，被写体が明るい場合にはフローティング・ディフュージョン増幅回路において信号電荷があふれてしまうことがある。

この発明は，フローティング・ディフュージョン増幅回路における信号電荷のあふれを未然に防止することを目的とする。

第１の発明による固体電子撮像装置は，垂直方向および水平方向に多数配列されており，かつ画素を表わす信号電荷を蓄積する光電変換素子，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送する転送路，上記転送路を転送した信号電荷を映像信号に変換して出力するフローティング・ディフュージョン増幅回路，ならびに与えられるオーバーフロー・ドレイン電圧が大きいほど電位障壁が下がるものであり，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を掃き出すオーバーフロー・ドレインを備えた固体電子撮像素子，隣接する複数の信号電荷が混合されるように上記固体電子撮像素子を駆動する素子駆動回路，ならびに上記転送駆動回路における駆動にもとづいて混合される信号電荷の画素数が多いほど上記電位障壁が下がるようなオーバーフロー・ドレイン電圧を上記オーバーフロー・ドレインに与えるオーバーフロー・ドレイン駆動回路を備えていることを特徴とする。

第１の発明は，上記固体電子撮像装置に適した制御方法も提供している。すなわち，この方法は，垂直方向および水平方向に多数配列されており，かつ画素を表わす信号電荷を蓄積する光電変換素子，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送する転送路，上記転送路を転送した信号電荷を映像信号に変換して出力するフローティング・ディフュージョン増幅回路，ならびに与えられるオーバーフロー・ドレイン電圧が大きいほど電位障壁が下がるものであり，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を掃き出すオーバーフロー・ドレインが設けられている固体電子撮像素子を備えた固体電子撮像装置の制御方法において，素子駆動回路が，隣接する複数の信号電荷が混合されるように上記固体電子撮像素子を駆動し，オーバーフロー・ドレイン駆動回路が，上記素子駆動回路における駆動にもとづいて混合される信号電荷の画素数が多いほど上記電位障壁が下がるようなオーバーフロー・ドレイン電圧を上記オーバーフロー・ドレインに与えるものである。

第１の発明によると，混合される信号電荷の画素数が多いほど電位障壁が下がるようなオーバーフロー・ドレイン電圧が固体電子撮像素子のオーバーフロー・ドレインに与えられる。混合される信号電荷の画素数が多いと，フローティング・ディフュージョン増幅回路において混合される信号電荷の量が多くなるが，混合される信号電荷の画素数が多いときにはオーバーフロー・ドレインの電位障壁が下げられるので，それぞれの光電変換素子に蓄積される信号電荷の量が少なくなる。フローティング・ディフュージョン増幅回路において混合される信号電荷の量が少なくなり，フローティング・ディフュージョン増幅回路においてあふれてしまうことを未然に防止できる。

第２の発明による固体電子撮像装置は，垂直方向および水平方向に多数配列されており，かつ画素を表わす信号電荷を蓄積する光電変換素子，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送する転送路，上記転送路を転送した信号電荷を映像信号に変換して出力するフローティング・ディフュージョン増幅回路，ならびに与えられるオーバーフロー・ドレイン電圧が大きいほど電位障壁が下がるものであり，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を掃き出すオーバーフロー・ドレインを備えた固体電子撮像素子，隣接する複数の信号電荷が混合されるように上記固体電子撮像素子を駆動する駆動回路，プリ撮像指令に応じて，プリ撮像するように上記固体電子撮像素子を制御するプリ撮像制御手段，上記プリ撮像制御手段の制御のもとにプリ撮像が行われることに応じて上記固体電子撮像素子から出力される映像信号にもとづいて被写体の輝度値を算出する輝度値算出手段，上記輝度値算出手段によって算出された輝度値が多いほど混合される画素数が少なくなるように上記駆動回路における駆動により混合される信号電荷の画素数を決定する混合画素数決定手段，ならびに本撮像指令に応じて，上記固体電子撮像素子を用いて本撮像し，上記混合画素数決定手段により決定された画素数で信号電荷が混合されるように上記駆動回路を制御する本撮像制御手段を備えていることを特徴とする。

第２の発明は，上記固体電子撮像装置に適した制御方法も提供している。すなわち，この方法は，垂直方向および水平方向に多数配列されており，かつ画素を表わす信号電荷を蓄積する光電変換素子，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送する転送路，上記転送路を転送した信号電荷を映像信号に変換して出力するフローティング・ディフュージョン増幅回路，ならびに与えられるオーバーフロー・ドレイン電圧が大きいほど電位障壁が下がるものであり，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を掃き出すオーバーフロー・ドレインが設けられている固体電子撮像素子を備えた固体電子撮像装置の制御方法において，駆動回路が，隣接する複数の信号電荷が混合されるように上記固体電子撮像素子を駆動し，プリ撮像制御手段が，プリ撮像指令に応じて，プリ撮像するように上記固体電子撮像素子を制御し，輝度値算出手段が，上記プリ撮像制御手段の制御のもとにプリ撮像が行われることに応じて上記固体電子撮像素子から出力される映像信号にもとづいて被写体の輝度値を算出し，混合画素数決定手段が，上記輝度値算出手段によって算出された輝度値が多いほど混合される画素数が少なくなるように上記駆動回路における駆動により混合される信号電荷の画素数を決定し，本撮像制御手段が，本撮像指令に応じて，上記固体電子撮像素子を用いて本撮像し，上記混合画素数決定手段により決定された画素数で信号電荷が混合されるように上記駆動回路を制御するものである。

第２の発明によると，プリ撮像指令が与えられるとプリ撮像が行われる。プリ撮像により固体電子撮像素子から出力された映像信号にもとづいて被写体の輝度値が算出される。輝度値が多いほど混合する画素数が少なくなるように，混合する画素数が決定される。本撮像指令が与えられ，本撮像が行われると，決定された画素数の信号電荷が混合されて転送される。輝度値が多いと信号電荷の量も多い。このために混合される画素数が多いと，フローティング・ディフュージョン増幅回路において信号電荷が混合されることにより信号電荷があふれることがある。第２の発明によると，輝度値が多いと混合される画素数が少なくされるので，フローティング・ディフュージョン増幅回路において信号電荷があふれてしまうことを未然に防止できる。

第３の発明による固体電子撮像装置は，垂直方向および水平方向に多数配列されており，かつ画素を表わす信号電荷を蓄積する光電変換素子，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送する転送路，上記転送路を転送した信号電荷を映像信号に変換して出力するフローティング・ディフュージョン増幅回路，ならびに与えられるオーバーフロー・ドレイン電圧が大きいほど電位障壁が下がるものであり，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を掃き出すオーバーフロー・ドレインを備えた固体電子撮像素子，プリ撮像指令に応じてプリ撮像するように上記固体電子撮像素子を制御するプリ撮像制御手段，上記プリ撮像制御手段の制御のもとにプリ撮像されることに応じて上記固体電子撮像素子から出力される映像信号にもとづいて，上記固体電子撮像素子の光電変換素子に蓄積された信号電荷の量を光電変換素子ごとに検出する蓄積信号電荷検出手段，上記蓄積信号電荷検出手段によって検出された光電変換素子ごとの信号電荷量にもとづいて混合する信号電荷を画素ごとに決定する混合電荷決定手段，ならびに本撮像に応じて，上記固体電子撮像素子を用いて被写体を撮像し，上記混合電荷決定手段によって決定された画素同士の信号電荷が混合されるように上記固体電子撮像素子を制御する本撮像制御手段を備えていることを特徴とする。

第２の発明は，上記固体電子撮像装置の制御方法も提供している。すなわち，この方法は，垂直方向および水平方向に多数配列されており，かつ画素を表わす信号電荷を蓄積する光電変換素子，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送する転送路，上記転送路を転送した信号電荷を映像信号に変換して出力するフローティング・ディフュージョン増幅回路，ならびに与えられるオーバーフロー・ドレイン電圧が大きいほど電位障壁が下がるものであり，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を掃き出すオーバーフロー・ドレインが設けられている固体電子撮像素子を備えた固体電子撮像装置の制御方法において，プリ撮像制御手段が，プリ撮像指令に応じてプリ撮像するように上記固体電子撮像素子を制御し，蓄積信号電荷検出手段が，上記プリ撮像制御手段の制御のもとにプリ撮像されることに応じて上記固体電子撮像素子から出力される映像信号にもとづいて，上記固体電子撮像素子の光電変換素子に蓄積された信号電荷の量を光電変換素子ごとに検出し，混合電荷決定手段が，上記蓄積信号電荷検出手段によって検出された光電変換素子ごとの信号電荷量にもとづいて混合する信号電荷を画素ごとに決定し，本撮像制御手段が，本撮像に応じて，上記固体電子撮像素子を用いて被写体を撮像し，上記混合電荷決定手段によって決定された画素同士の信号電荷が混合されるように上記固体電子撮像素子を制御するものである。

第３の発明によると，プリ撮像指令に応じてプリ撮像が行われる。プリ撮像により固体電子撮像素子から出力された映像信号にもとづいて，固体電子撮像素子の光電変換素子に蓄積された信号電荷の量が光電変換素子ごとに検出される。光電変換素子ごとの信号電荷の量にもとづいて混合する信号電荷が画素ごとに決定される。本撮像指令に応じて本撮像が行われると，決定された画素同士の信号電荷が混合されるように固体電子撮像素子が制御される。光電変換素子ごとに，混合される信号電荷が決定されるようになる。

図１は，この発明の実施例を示すもので，ＣＣＤの模式図である。

垂直方向および水平方向に多数のフォトダイオード２が設けられている。フォトダイオード２の各列の右側にはタイミング・ゲート（図１において図示略）を介して垂直転送路３が形成されている。垂直転送路３の下側の出力端には水平転送路４が設けられている。水平転送路４の出力側（右側）にはアウトプット・ゲート５が設けられている。アウトプット・ゲート５にＦＤＡ（フローティング・ディフュージョン・アンプリファイア）６が接続されている。ＦＤＡ６に出力増幅回路７が接続されている。

フォトダイオード２に蓄積された信号電荷は，タイミング・ゲートにタイミング・ゲート・パルスが与えられることにより，垂直転送路３にシフトされる。垂直転送路３にシフトされた信号電荷は，垂直転送路３に垂直転送パルスが与えられることにより垂直方向に転送させられ水平転送路４に入力する。水平転送パルスＨ１，Ｈ２が与えられることにより，信号電荷は水平方向に転送させられる。アウトプット・ゲート５にアウトプット・ゲート・パルスが与えられることにより，水平転送路４を転送させられてきた信号電荷はＦＤＡ６に入力する。ＦＤＡ６において信号電荷が映像信号に変換され，出力増幅回路７から映像信号が出力する。ＦＤＡ６にリセット・パルスが与えられることにより，ＦＤＡ６はリセットされ，ＦＤＡ６に蓄積された信号電荷は掃き出される。

詳しくは後述するように，この実施例においては，隣接する画素（フォトダイオード２に対応する）の信号電荷をＦＤＡ６で混合することができる。信号電荷の混合により，例えば，画素数を少なくできる。

図２および図３は，フォトダイオード２に蓄積される信号電荷，タイミング・ゲート，垂直転送路（ＶＣＣＤ）３等の関係を示している。

フォトダイオード２に光が照射されると，その照射量に応じてフォトダイオード２には信号電荷（ハッチングで示す）が蓄積される。タイミング・ゲート９にタイミング・ゲート・パルスが与えられるとタイミング・ゲートの電位障壁が下がり，上述のようにフォトダイオード２に蓄積された信号電荷が垂直転送路３にシフトされる。

ＣＣＤにはオーバーフロー・ドレイン８が形成されており，フォトダイオード２からあふれる信号電荷を基板に掃き出すことができる。オーバーフロー・ドレイン８にはオーバーフロー・ドレイン電圧が与えられている。オーバーフロー・ドレイン８による電位障壁は，オーバーフロー・ドレイン電圧に依存する。図２に示すようにオーバーフロー・ドレイン８の電圧が低ければオーバーフロー・ドレイン８による電位障壁は高くなり，フォトダイオード２には多くの量の信号電荷が蓄積される。逆に図３に示すようにオーバーフロー・ドレイン８の電圧が高ければオーバーフロー・ドレイン８による電位障壁は低くなり，フォトダイオード２に蓄積できる信号電荷の量は少なくなりフォトダイオード２からあふれた信号電荷はオーバーフロー・ドレイン８から掃き出される。このように，オーバーフロー・ドレイン電圧を変えることによりフォトダイオード２に蓄積できる信号電荷の量を変えることができる。

図４（Ａ）〜（Ｄ）は，図２に示すようにオーバーフロー・ドレイン電圧が低い場合にフォトダイオード２に蓄積された信号電荷が水平転送路４を転送させられ，ＦＤＡ６において複数画素分の信号電荷が混合される様子を示している。

水平転送路４には，水平転送パルスＨ１が与えられる水平転送電極と水平転送パルスＨ２が与えられる水平転送電極とが水平方向において交互に形成されている。水平転送パルスＨ１とＨ２とは逆相であり，水平転送パルスＨ１がＬレベルのときには水平転送パルスＨ２はＨレベルとなる。オーバーフロー・ドレイン電圧が低い場合にはフォトダイオード２に蓄積される信号電荷の量は比較的多くなる。

図４（Ａ）を参照して，時刻ｔ11において，水平転送パルスＨ１がＨレベル，水平転送パルスＨ２がＬレベルとなると，水平転送パルスＨ１が与えられる水平転送電極に電位井戸11が形成される。形成された電位井戸11に信号電荷（ハッチングで示す）が蓄積される。水平転送路４の出力端にはアウトプット・ゲート５を介して上述のようにＦＤＡ６が形成されている。このＦＤＡ６には信号電荷を蓄積する電位井戸10が形成されている。

図４（Ｂ）を参照して，時刻ｔ12において，水平転送パルスＨ１がＬレベル，水平転送パルスＨ２がＨレベルとなると，水平転送パルスＨ２が与えられる水平転送電極に電位井戸11が形成される。信号電荷は，水平転送パルスＨ１が与えられていた水平転送電極に形成されていた電位井戸から水平転送パルスＨ２が与えられる水平転送電極に形成される電位井戸に（右側に）転送させられることとなる。水平転送路４の出力端の電位井戸11に蓄積されていた信号電荷は，アウトプット・ゲートを越えてＦＤＡ６の電位井戸10に蓄積される。

図４（Ｃ）を参照して，時刻ｔ13において，再び水平転送パルスＨ１がＨレベル，水平転送パルスＨ２がＬレベルとなると，水平転送パルスＨ１が与えられる水平転送電極に電位井戸11が形成される。水平転送パルスＨ２が与えられていた水平転送電極に形成されていた電位井戸から水平転送パルスＨ１が与えられている水平転送電極に形成されている電位井戸に転送させられることとなる。信号電荷は，水平転送パルスがＦＤＡ６において信号電荷の混合が行われる場合には，ＦＤＡ６にリセット・ゲート・パルスが与えられず，ＦＤＡ６はリセットされないので，ＦＤＡ６の電位井戸10に前の画素を表わす信号電荷が残っている。

図４（Ｄ）を参照して，時刻ｔ14において，再び水平転送パルスＨ１がＬレベル，水平転送パルスＨ２がＨレベルとなると，水平転送パルスＨ２が与えられる水平転送電極に電位井戸11が形成される。図４（Ｂ）と同様に，信号電荷は，水平転送パルスＨ１が与えられていた水平転送電極に形成されていた電位井戸から水平転送パルスＨ２が与えられる水平転送電極に形成される電位井戸に（右側に）転送させられることとなる。水平転送路４の出力端の電位井戸11に蓄積されていた信号電荷は，アウトプット・ゲートを越えてＦＤＡ６の電位井戸10に蓄積される。ＦＤＡ６に与えられるリセット・ゲート・パルスのタイミングを制御することにより信号電荷が混合される画素数を調整できる。図２に示すようにオーバーフロー・ドレイン電圧が低く，フォトダイオード２に蓄積される信号電荷の量が多い場合には，ＦＤＡ６において信号電荷が混合されると，ＦＤＡ６の電位井戸10に混合された信号電荷が収まらずにあふれてしまう。

図５（Ａ）〜（Ｄ）は，図３に示すようにオーバーフロー・ドレイン電圧が高い場合にフォトダイオード２に蓄積された信号電荷が水平転送路４を転送させられ，ＦＤＡ６において複数画素分の信号電荷が混合される様子を示している。

オーバーフロー・ドレイン電圧が高い場合にはフォトダイオード２に蓄積される信号電荷の量は比較的少なくなる。

図５（Ａ）を参照して，時刻ｔ21において，水平転送パルスＨ１がＨレベルとなり，水平転送パルスＨ２がＬレベルとなる。水平転送パルスＨ１が与えられた水平転送電極に電位井戸11が形成されて信号電荷が蓄積される。上述のように蓄積された信号電荷は比較的少ない。

図５（Ｂ）を参照して，時刻ｔ22において，水平転送パルスＨ１がＬレベルとなり，水平転送パルスＨ２がＨレベルとなる。Ｈレベルの水平転送パルスＨ２が与えられた水平転送電極に電位井戸11が形成され，Ｈレベルの水平転送パルスＨ１が与えられていた水平転送電極に形成されていた電位井戸11に蓄積されていた信号電荷が水平方向に転送させられる。信号電荷はアウトプット・ゲート５を乗り越えＦＤＡ６の電位井戸10に蓄積される。

図５（Ｃ）を参照して，時刻ｔ23において，水平転送パルスＨ１がＨレベルとなり，水平転送パルスＨ２がＬレベルとなる。Ｈレベルの水平転送パルスＨ１が与えられた水平転送電極に電位井戸11が形成され，Ｈレベルの水平転送パルスＨ２が与えられていた水平転送電極に形成されていた電位井戸11に蓄積されていた信号電荷が水平方向に転送させられる。上述のようにＦＤＡ６において信号電荷が混合される場合には，信号電荷はＦＤＡ６の電位井戸10に残っている状態となる。

図５（Ｄ）を参照して，時刻ｔ24において，再び水平転送パルスＨ２がＨレベルとなり，水平転送パルスＨ１がＬレベルとなる。Ｈレベルの水平転送パルスＨ２が与えられた水平転送電極に電位井戸11が形成され，Ｈレベルの水平転送パルスＨ１が与えられていた水平転送電極に形成されていた電位井戸11に蓄積されていた信号電荷が水平方向に転送させられる。信号電荷はアウトプット・ゲート５を乗り越えＦＤＡ６の電位井戸10にさらに蓄積される。上述のようにオーバーフロー・ドレイン電圧が高く，フォトダイオード２に蓄積される信号電荷の量も少ない。このためにＦＤＡ６において信号電荷が混合されても，ＦＤＡ６から混合された信号電荷があふれるのを未然に防止できる。

図６は，上述したＣＣＤ１を備えたディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一部を示すブロック図である。

ディジタル・スチル・カメラの全体の動作は，ＣＰＵ20によって統括される。ディジタル・スチル・カメラには，電源スイッチ，シャッタ・レリーズ・ボタン，モード設定ダイアルなどの各種スイッチ類21が含まれている。この各種スイッチ類21から出力された信号はＣＰＵ20に入力する。

ＡＦＥ／ＴＧ（アナログ・フロント・エンド／タイミング・ジェネレータ）25からクロック・パルスが出力され，ドライバ23に入力する。ドライバ23において，上述した転送パルス等が生成されてＣＣＤ１に与えられる。

ディジタル・スチル・カメラには，ディジタル・アナログ・コンバータ22が含まれている。このディジタル・アナログ・コンバータ22からオーバーフロー・ドレイン電圧が出力されＣＣＤ１に与えられる。ディジタル・アナログ・コンバータ22は，ＣＰＵ20によって，出力されるオーバーフロー・ドレイン電圧が制御されるものである。

図７は，信号電荷の混合画素数と設定されるオーバーフロー・ドレイン（ＯＦＤ）電圧との関係を示している。

信号電荷の混合が無いときにはオーバーフロー・ドレイン電圧は所定の電圧Ｖ１である。信号電荷の混合画素数が２からＮに増加するにつれてオーバーフロー・ドレイン電圧はＶ２からＶＮに除々に増加する。混合画素数が多いほどオーバーフロー・ドレイン電圧が増えるのでフォトダイオードに蓄積される信号電荷の量は少なくなる。混合画素数が多くてもＦＤＡ６において混合された信号電荷があふれてしまうのを未然に防止できる。

図６に戻って，ＣＣＤ１から出力された映像信号は，ＡＦＥ／ＴＧ25に入力し，相関二重サンプリング，アナログ／ディジタル変換処理などの所定の信号処理が行われる。ＡＦＥ／ＴＧ25から出力された画像データは信号処理回路26においてガンマ補正などの所定の信号処理が行われる。

また，プリ撮像が行われる場合には，プリ撮像により得られた画像データを用いて信号処理回路26において被写体輝度が算出される。算出された被写体輝度にもとづいて適正露光となるようにシャッタ・スピード等がＣＰＵ20によって制御される。

上述した実施例は混合画素数に応じてオーバーフロー・ドレイン電圧を変えるものであるが，以下に述べる実施例は被写体輝度値に応じて混合画素数を変えるものである。

図８は，被写体像に含まれる輝度の最高値（最高輝度値）と混合画素数との関係を示している。

最高輝度値が極めて高く（最高輝度値Ｌ１以上），信号電荷の画素混合が行われると，混合は行われない。最高輝度値がＬ１未満であり，Ｌ２より大きければ（Ｌ１＞Ｌ２），混合画素数が２とされて２画素分の信号電荷が混合される。同様に，最高輝度値が徐々に小さくなるにつれて，フォトダイオードに蓄積される信号電荷の量が少なくなるので混合画素数が多くなってもＦＤＡにおいて混合された信号電荷があふれる可能性が低いと考えられる。このために，最高輝度値が徐々に小さくなるにつれて，混合画素数が多くなる。

図９は，ディジタル・スチル・カメラの処理手順を示すフローチャートである。

まず，所定のオーバーフロー・ドレイン電圧（信号電荷が混合されない場合の電圧）がＣＣＤに設定されて被写体がプリ撮像される（ステップ31）。プリ撮像によりＣＣＤのフォトダイオードに蓄積された信号電荷が混合されずにＣＣＤ内を転送させられて映像信号としてＣＣＤから出力される（ステップ32）。

プリ撮像により得られた映像信号によって表わされる被写体像中の最高輝度値が算出される（ステップ33）。図８に示すように，算出された最高輝度値から混合画素数が決定される（ステップ34）。

再び所定のオーバーフロー・ドレイン電圧がＣＣＤに設定されて被写体が本撮像される（ステップ35）。算出された混合数で信号電荷が混合されて映像信号がＣＣＤから出力される（ステップ36）。被写体輝度に応じて信号電荷が混合されるので，ＦＤＡにおいて混合された信号電荷があふれてしまうのを未然に防止できる。得られた映像信号について信号処理が行われる（ステップ37）。

図10は，ディジタル・スチル・カメラの他の処理手順を示すフローチャートである。この処理手順は，画素ごとに混合画素数を決定するものである。

ＣＣＤに所定のオーバーフロー・ドレイン電圧が設定され，被写体がプリ撮像される（ステップ41）。プリ撮像により蓄積された信号電荷が混合されることなくＣＣＤ内を転送させられて映像信号として出力される（ステップ42）。被写体像の平均輝度値が算出され（ステップ43），信号電荷量が画素ごとに検出される（ステップ44）。信号電荷が混合されない場合，ＣＣＤから出力された映像信号がそれぞれ表わす画素のレベルが信号電荷量に相当することとなる。画素ごとに検出された信号電荷量とＦＤＡの電位井戸の大きさとから，混合したときにＦＤＡからあふれないように混合画素数が画素ごとに決定される（ステップ45）。

ＣＣＤに所定のオーバーフロー・ドレイン電圧が設定され，被写体が本撮像される（ステップ46）。画素ごとに決定された混合画素数で混合されてＣＣＤから映像信号が出力される（ステップ47）。決定された混合画素数で混合するためには，決定された混合画素数に応じて，リセット・ゲート・パルスをＦＤＡに与えるようにすればよいのはいうまでもない。ＣＣＤから出力された映像信号について所定の信号処理が行われる（ステップ48）。

ＣＣＤの模式図である。 フォトダイオードに蓄積される信号電荷とオーバーフロー・ドレイン電圧との関係を示している。 フォトダイオードに蓄積される信号電荷とオーバーフロー・ドレイン電圧との関係を示している。 （Ａ）〜（Ｄ）は，信号電荷が混合される様子を示している。 （Ａ）〜（Ｄ）は，信号電荷が混合される様子を示している。 ディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一部を示すブロック図である。 混合画素数とオーバーフロー・ドレイン電圧との関係を示す。 被写体像中の最高輝度値と混合画素数との関係を示す。 ディジタル・スチル・カメラの処理手順を示すフローチャートである。 ディジタル・スチル・カメラの処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ ＣＣＤ
２ フォトダイオード
３ 垂直転送路
４ 水平転送路
６ ＦＤＡ
８ オーバーフロー・ドレイン

Claims (6)

1. 垂直方向および水平方向に多数配列されており，かつ画素を表わす信号電荷を蓄積する光電変換素子，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送する転送路，上記転送路を転送した信号電荷を映像信号に変換して出力するフローティング・ディフュージョン増幅回路，ならびに与えられるオーバーフロー・ドレイン電圧が大きいほど電位障壁が下がるものであり，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を掃き出すオーバーフロー・ドレインを備えた固体電子撮像素子，
   隣接する複数の信号電荷が混合されるように上記固体電子撮像素子を駆動する素子駆動回路，ならびに
   上記素子駆動回路における駆動にもとづいて混合される信号電荷の画素数が多いほど上記電位障壁が下がるようなオーバーフロー・ドレイン電圧を上記オーバーフロー・ドレインに与えるオーバーフロー・ドレイン駆動回路，
   を備えた固体電子撮像装置。
2. 垂直方向および水平方向に多数配列されており，かつ画素を表わす信号電荷を蓄積する光電変換素子，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送する転送路，上記転送路を転送した信号電荷を映像信号に変換して出力するフローティング・ディフュージョン増幅回路，ならびに与えられるオーバーフロー・ドレイン電圧が大きいほど電位障壁が下がるものであり，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を掃き出すオーバーフロー・ドレインを備えた固体電子撮像素子，
   隣接する複数の信号電荷が混合されるように上記固体電子撮像素子を駆動する駆動回路，
   プリ撮像指令に応じて，プリ撮像するように上記固体電子撮像素子を制御するプリ撮像制御手段，
   上記プリ撮像制御手段の制御のもとにプリ撮像が行われることに応じて上記固体電子撮像素子から出力される映像信号にもとづいて被写体の輝度値を算出する輝度値算出手段，
   上記輝度値算出手段によって算出された輝度値が多いほど混合される画素数が少なくなるように上記駆動回路における駆動により混合される信号電荷の画素数を決定する混合画素数決定手段，ならびに
   本撮像指令に応じて，上記固体電子撮像素子を用いて本撮像し，上記混合画素数決定手段により決定された画素数で信号電荷が混合されるように上記駆動回路を制御する本撮像制御手段，
   を備えた固体電子撮像装置。
3. 垂直方向および水平方向に多数配列されており，かつ画素を表わす信号電荷を蓄積する光電変換素子，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送する転送路，上記転送路を転送した信号電荷を映像信号に変換して出力するフローティング・ディフュージョン増幅回路，ならびに与えられるオーバーフロー・ドレイン電圧が大きいほど電位障壁が下がるものであり，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を掃き出すオーバーフロー・ドレインを備えた固体電子撮像素子，
   プリ撮像指令に応じてプリ撮像するように上記固体電子撮像素子を制御するプリ撮像制御手段，
   上記プリ撮像制御手段の制御のもとにプリ撮像されることに応じて上記固体電子撮像素子から出力される映像信号にもとづいて，上記固体電子撮像素子の光電変換素子に蓄積された信号電荷の量を光電変換素子ごとに検出する蓄積信号電荷検出手段，
   上記蓄積信号電荷検出手段によって検出された光電変換素子ごとの信号電荷量にもとづいて混合する信号電荷を画素ごとに決定する混合電荷決定手段，ならびに
   本撮像に応じて，上記固体電子撮像素子を用いて被写体を撮像し，上記混合電荷決定手段によって決定された画素同士の信号電荷が混合されるように上記固体電子撮像素子を制御する本撮像制御手段，
   を備えた固体電子撮像装置。
4. 垂直方向および水平方向に多数配列されており，かつ画素を表わす信号電荷を蓄積する光電変換素子，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送する転送路，上記転送路を転送した信号電荷を映像信号に変換して出力するフローティング・ディフュージョン増幅回路，ならびに与えられるオーバーフロー・ドレイン電圧が大きいほど電位障壁が下がるものであり，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を掃き出すオーバーフロー・ドレインが設けられている固体電子撮像素子を備えた固体電子撮像装置の制御方法において，
   素子駆動回路が，隣接する複数の信号電荷が混合されるように上記固体電子撮像素子を駆動し，
   オーバーフロー・ドレイン駆動回路が，上記素子駆動回路における駆動にもとづいて混合される信号電荷の画素数が多いほど上記電位障壁が下がるようなオーバーフロー・ドレイン電圧を上記オーバーフロー・ドレインに与える，
   固体電子撮像装置の制御方法。
5. 垂直方向および水平方向に多数配列されており，かつ画素を表わす信号電荷を蓄積する光電変換素子，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送する転送路，上記転送路を転送した信号電荷を映像信号に変換して出力するフローティング・ディフュージョン増幅回路，ならびに与えられるオーバーフロー・ドレイン電圧が大きいほど電位障壁が下がるものであり，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を掃き出すオーバーフロー・ドレインが設けられている固体電子撮像素子を備えた固体電子撮像装置の制御方法において，
   駆動回路が，隣接する複数の信号電荷が混合されるように上記固体電子撮像素子を駆動し，
   プリ撮像制御手段が，プリ撮像指令に応じて，プリ撮像するように上記固体電子撮像素子を制御し，
   輝度値算出手段が，上記プリ撮像制御手段の制御のもとにプリ撮像が行われることに応じて上記固体電子撮像素子から出力される映像信号にもとづいて被写体の輝度値を算出し，
   混合画素数決定手段が，上記輝度値算出手段によって算出された輝度値が多いほど混合される画素数が少なくなるように上記駆動回路における駆動により混合される信号電荷の画素数を決定し，
   本撮像制御手段が，本撮像指令に応じて，上記固体電子撮像素子を用いて本撮像し，上記混合画素数決定手段により決定された画素数で信号電荷が混合されるように上記駆動回路を制御する，
   固体電子撮像装置の制御方法。
6. 垂直方向および水平方向に多数配列されており，かつ画素を表わす信号電荷を蓄積する光電変換素子，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を転送する転送路，上記転送路を転送した信号電荷を映像信号に変換して出力するフローティング・ディフュージョン増幅回路，ならびに与えられるオーバーフロー・ドレイン電圧が大きいほど電位障壁が下がるものであり，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷を掃き出すオーバーフロー・ドレインが設けられている固体電子撮像素子を備えた固体電子撮像装置の制御方法において，
   プリ撮像制御手段が，プリ撮像指令に応じてプリ撮像するように上記固体電子撮像素子を制御し，
   蓄積信号電荷検出手段が，上記プリ撮像制御手段の制御のもとにプリ撮像されることに応じて上記固体電子撮像素子から出力される映像信号にもとづいて，上記固体電子撮像素子の光電変換素子に蓄積された信号電荷の量を光電変換素子ごとに検出し，
   混合電荷決定手段が，上記蓄積信号電荷検出手段によって検出された光電変換素子ごとの信号電荷量にもとづいて混合する信号電荷を画素ごとに決定し，
   本撮像制御手段が，本撮像に応じて，上記固体電子撮像素子を用いて被写体を撮像し，上記混合電荷決定手段によって決定された画素同士の信号電荷が混合されるように上記固体電子撮像素子を制御する，
   固体電子撮像装置の制御方法。

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