JP4200485B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置に係り、特に光電変換素子に蓄積された信号電荷の転送制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラやデジタルビデオカメラの撮像素子に用いられるCCD(電荷結合素子)は有効画素数の増加や高解像度の要求に伴い、CCDから得られる信号を高速読み出しし、高速処理する必要が生じている。CCDの高密度化や処理の高速化によってCCDの駆動周波数が高くなったり、CCDの構造が複雑になるために配線インピーダンスが増加したりする。その結果、不要輻射の増加、S/N比の悪化、消費電力の増加など様々な問題が発生している。
【0003】
図13に従来の固体撮像素子の例を示す。図13はCCD12の受光面の構造を示す平面図である。CCD12の受光領域100内には画素102が行列状に配置されている。縦方向の系列を列、横方向の系列を行とし、右から1列目、2列目、…、上から1行目、2行目、…、とする。
【0004】
画素102は、画素の幾何学的な形状の中心点を行方向および列方向に1つおきに画素ピッチの半分(1/2ピッチ)ずらして配列させたハニカム構造となっている。すなわち、互いに隣接する画素102の行どうし(または列どうし)において、一方の行(または列)の画素配列が、他方の行(または列)の画素配列に対して行方向(または列方向)の配列間隔の略1/2だけ相対的にずれて配置された構造となっている。
【0005】
各画素列の間には、各画素に蓄積された電荷を読み出す垂直転送路104が蛇行するように各画素列に近接して配置されている。垂直転送路104には垂直転送駆動パルス信号(VCCDパルス)が印加される転送電極105が接続されている。なお、転送電極105は垂直転送路104内の枠で示されている。
【0006】
受光領域100の右側には転送電極105にVCCDパルスを印加するVCCD駆動回路110が配置されている。
【0007】
さらに、受光領域100の下側(垂直転送路104の下側最終段)には垂直転送路104から移された信号電荷を水平方向に転送する水平転送路(HCCD)112が配置され、受光領域100の上側(垂直転送路104の上側最終段)には垂直転送路104から移された信号電荷を水平方向に転送する水平転送路114が配置されている。
【0008】
水平転送路112および水平転送路114は、2相駆動パルスにより転送制御され、図2の右から左に向かって電荷が転送される。これらの最終段(図2の最左段)ではそれぞれ出力部62および出力部64に接続されている。
【0009】
出力部62および出力部64は出力アンプ(フローティングデフュージョンアンプ)を含んでおり、入力された信号電荷の電荷検出を行い、信号電圧として出力端子に出力する。こうして、画素102で光電変換した信号が点順次の信号列として出力される。
【0010】
すなわち、画素102に光が入射すると、その光量に応じた量の電荷が画素102のフォトダイオードに蓄積され、画素102に蓄積された電荷はフィールドシフトパルスに応じて各画素に対応する垂直転送路104へ読み出される。
【0011】
垂直転送路104において、画素102から読み出された電荷はVCCDパルスによって水平転送路112または水平転送路114に順次転送される。電荷の垂直転送制御の詳細については後述する。
【0012】
1画素行分の電荷が垂直転送路104の最下段または最上段(水平転送路に接続される部分)に転送されると、該電荷は垂直転送路104から転送ゲートパルスに応じて水平転送路112または水平転送路114へ読み出される。
【0013】
上述した構成により、各画素に蓄積された電荷は、各画素の右側に配置された垂直転送路104へ読み出される。すなわち、1列目の画素列では1列目(奇数列目)の垂直転送路104Aへ蓄積電荷が読み出され、2列目の画素列では2列目(偶数列目)の垂直転送路104Bへ蓄積電荷が読み出される。
【0014】
垂直転送路104Aでは水平転送路112へ電荷を転送し、垂直転送路104Bでは水平転送路114へ電荷を転送する順方向VCCDパルスを印加すると、GとRとに対応した画素(奇数列目の画素)の電荷は水平転送路112へ転送され、これに対応した撮像信号が出力部62から出力される。また、GとBとに対応した画素(偶数列目の画素)の電荷は水平転送路114へ転送され、これに対応した撮像信号が出力部64から出力される。
【0015】
一方、垂直転送路104Aでは水平転送路114へ電荷を転送し、垂直転送路104Bでは水平転送路112へ電荷を転送する逆転送VCCDパルスを印加すると、GとRとに対応した画素(奇数列目の画素)の電荷は水平転送路114へ転送され、これに対応した撮像信号が出力部64から出力され、GとBとに対応した画素(偶数列目の画素)の電荷は水平転送路112へ転送され、これに対応した撮像信号が出力部62から出力される。
【0016】
特許文献1に開示された固体撮像素子は、撮像領域の上下にそれぞれ水平転送路を配置し、フォトダイオードから水平転送路へ電荷を転送する垂直転送路の配線電極をクロス配線し、共通の駆動パルスによって列単位で上下転送方向を制御する方式が提案されている。例えば、前記転送制御では、奇数列は下方向の垂直転送路に電荷を読み出し、偶数列は上方向の垂直転送路に電荷を読み出すことができる。
【0017】
【特許文献1】
特開平8−125158号公報
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水平転送路を2つ備え、CCDの出力回路を2つ備えると、CCDから出力を高速で読み出すことが可能になるが、一方では、カラーフィルタ配列などが考慮されていないので、CCDの出力回路のばらつき等によって生成される画像に影響を与えることがある。
【0019】
図13に示したCCD12では、同一の色情報が上下それぞれの水平転送路から出力部62および出力部64に転送され、出力部62と出力部64とに備えられたフローティングデフュージョンアンプ(FDA)から電圧変換されて出力される。このFDAのゲインにばらつきが感度ムラとなって現れるなどの問題を発生し易い。
【0020】
特許文献1に開示された固体撮像素子では、上下の水平転送路に電荷を転送する垂直転送路の構造が複雑になり、また、CCD出力回路以降の信号処理系については特に開示されていない。
【0021】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、2つの水平転送路と2つの信号出力を備え、撮像信号の読み出しを高速化する撮像素子において、カラーフィルタ配列を考慮した垂直転送制御を実現する撮像装置を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、二次元的に配列された複数の光電変換素子と、複数色の色フィルタを各光電変換素子に対応させて二次元的に配列させた色フィルタアレイと、列方向に並ぶ光電変換素子の列間に設けられ、隣接する光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記列方向に沿う垂直方向へ転送させる第1の垂直転送路および前記第1の垂直転送路と逆方向に信号電荷を転送させる第2の垂直転送路と、前記第1および第2の垂直転送路の下側最終段に接続され、前記第1および第2の垂直転送路のうち何れか一方の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第1の水平転送路と、前記第1および第2の垂直転送路の上側最終段に接続され、前記第1の水平転送路へ信号電荷を送り出す前記一方の垂直転送路と異なる他方の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記行方向に沿う水平方向に転送させる第2の水平転送路と、前記第1の水平転送路によって水平転送される信号電荷を撮像信号に変換して出力する第1の信号出力手段と、前記第2の水平転送路によって水平転送される信号電荷を撮像信号に変換して出力する第2の信号出力手段と、前記色フィルタにより色分解された複数色のうち1色に対応した信号電荷を前記第1および第2の水平転送路のうち一方の水平転送路のみへ転送し、他の色に対応した信号電荷を他方の水平転送路のみへ転送するように前記第1および第2の垂直転送路における信号電荷の転送を制御する垂直転送制御手段と、撮影シーンの色温度情報を取得する色温度情報取得手段と、を備え、前記垂直転送制御手段は、前記色温度情報取得手段によって取得された色温度情報に基づいて順方向転送を行う垂直転送制御信号を印加するか、あるいは逆方向転送を行う逆転送垂直転送制御信号を印加するかを切換制御することを特徴としている。
【0023】
本発明によれば、同一色に対応した信号電荷は同一水平転送路にのみ転送されるように制御される。同じ色に対応した撮像信号を両方の水平転送路へ送り出さないので、第1の水平転送路に接続される第1の出力手段と第2の水平転送路に接続される第2の出力手段との出力特性(ゲイン、温度特性等)のばらつきを考慮しなくてもよい。すなわち、同一色の信号電荷が第1および第2の水平転送路に分散して転送されないように、同じ色は同じ種類の垂直転送路(同じ垂直転送方向へ転送する転送路)に読み出して、同じ水平転送路に送る。さらに、撮影シーンの色温度によって各色の感度比が変ることがあり、前記色温度に基づいて信号電荷の垂直転送方向を切り換え制御することで、例えば、相対的に感度比の高い色の信号電荷を相対的に増幅利得の低い信号出力手段に接続される水平転送路へ転送するとともに、相対的に感度比の低い色の信号電荷を相対的に増幅利得の高い信号出力手段に接続される水平転送路へ転送することができる。
【0024】
色別に信号電荷を上下へ分散させて、同一色は、一方の信号出力手段のみから得られる。
【0025】
例えば、色フィルタアレイが3色から構成される場合には、信号電荷は1色と2色に分かれて第1および第2の水平転送路へ転送される。
【0026】
本発明の一態様によれば、列方向に隣り合う前記第1および第2の垂直転送路はそれぞれ転送路上で列方向に並ぶ垂直転送電極の配置順が部分的に入れ替わるように、上下方向に隣接する電極の配線を交差させる配線構造を有していることを特徴としている。
【0027】
かかる構造により、共通の垂直転送制御信号によって、第1および第2の垂直転送路を同時にそれぞれ逆方向へ転送制御できる。
【0028】
共通の垂直転送制御信号を用いて垂直転送制御を行うと、同一行系列の垂直転送電極が接続される配線ではすべての垂直転送路において上方向または下方向の何れか一方に電荷が転送される。垂直転送電極の配線のうち、隣接する2つの配線が交差される配線では、当該配線が交差された前後の垂直転送路では信号電荷の転送方向が逆になる。配線を交差させる態様は垂直転送制御信号と対応している。
【0029】
また、2つの配線を入れ替える態様は、1垂直転送路ごとに配線が入れ替えられてもよいし、複数の垂直転送路ごとに配線が入れ替えられてもよい。電極間の配線は、半導体プロセスなどによって生成された導電経路でもよいし、配線部材による接続でもよい。
【0030】
電極の配線を1列おきに交差させる態様では、垂直転送路の転送方向は交互に入れ替わり、2垂直転送路ごとや3垂直転送路ごとに電極の配線を交差させる態様では垂直転送路の信号電荷転送方向を2列ごと3列ごとに入れ換えることができる。色フィルタアレイの配列に合わせて電極の配線を交差させる態様が決められる。
【0031】
本発明の他の態様によれば、前記垂直転送制御手段は、前記第1および前記第2の垂直転送路において、逆転送垂直転送制御信号を用いて前記垂直転送制御信号による信号電荷の転送方向と逆方向に信号電荷を転送する逆方向転送制御を行うことを特徴としている。
【0032】
かかる態様によれば、垂直転送制御信号と逆転送垂直転送制御信号とを切換制御することによって、各光電変換素子から読み出された信号電荷を第1の水平転送路および第2の水平転送路の何れの水平転送路にも転送することができる。
【0033】
垂直転送制御信号および逆転送垂直転送制御信号には一般的に他相パルス信号が適用される。他相パルス信号には2相駆動、3相駆動、4相駆動、8相駆動などの多様な態様があり、信号電荷の読出速度や他の制御に合わせて何れの態様を適用してもよい。また、垂直転送制御信号は前述した駆動パルス以外の態様を適用してもよい。
【0034】
本発明のさらに他の態様によれば、前記色フィルタは、1色の色フィルタで構成された列と、前記1色を除く他の色の色フィルタで構成された列と、を有することを特徴としている。
【0035】
かかる態様によれば、1色の色フィルタで構成された列に対応した画素列から読み出した信号電荷と、該1色以外の色フィルタで構成された列に対応した画素列から読み出した信号電荷と、をそれぞれ第1あるいは第2の水平転送路のうち何れか一方に転送するよう制御すると、同じ色に対応した信号電荷が分散されずに、一方の信号出力手段から読み出すことができる。
【0036】
さらに、本発明の他の態様によれば、前記第1および前記第2の信号出力手段の増幅利得を設定する利得設定手段を備え、前記垂直転送制御手段は、前記第1および前記第2の信号出力手段のうち相対的に出力利得が高く設定された出力手段に接続される水平転送路には、前記色フィルタアレイを構成する色のうち相対的に感度の低い色に対応した信号電荷を転送し、相対的に出力利得が低く設定された出力手段に接続される水平転送路には、前記色フィルタアレイを構成する色のうち相対的に感度の高い色に対応した信号電荷を転送することを特徴としている。
【0037】
かかる態様によれば、相対的に感度の低い色に対応した信号電荷は相対的に増幅利得が高い出力手段に接続される水平転送路へ転送し、相対的に感度の高い色の信号電荷は相対的に増幅利得の低い出力手段の接続される水平転送路へ転送する制御が可能になる。色ごとの感度差を出力利得の差によって吸収することができ、後段回路でゲインを抑える構成が可能である。後段回路のゲインを抑えることができると、不要輻射の増加やS/N比劣化を抑制することができる。
【0038】
利得設定手段は、前記第1の信号出力手段あるいは前記第2の信号出力手段のうち、少なくとも何れか一方の増幅利得を設定できればよい。
【0039】
また、本発明の一態様によれば、前記色フィルタアレイは、原色系色フィルタが所定の配列に並べられ、少なくともGに対応する色フィルタが並べられた列と、Rに対応した色フィルタおよびBに対応した色フィルタが交互に並べられた列と、を交互に配置した色フィルタアレイを含み、前記垂直転送制御手段は、Gに対応した光電変換素子列の信号電荷を前記第1あるいは前記第2の信号出力手段のうち相対的に出力利得が低く設定された信号出力部に接続される水平転送路へ転送し、RおよびBに対応した光電変換素子列の信号電荷を前記第1あるいは前記第2の信号出力手段のうち相対的に出力利得が高く設定された信号出力部に接続される水平転送路へ転送する制御を行うことを特徴としている。
【0040】
RおよびBに対応した画素に比べてGに対応した画素は感度が高いので、Gに対応した信号電荷は出力利得が低い方の出力手段に接続される水平転送路へ転送し、RおよびBに対応する信号電荷は出力利得が高い方の出力手段に接続される水平転送路へ転送される。
【0043】
本発明のさらに他の態様によれば、前記光電変換素子は、該光電変換素子の幾何学的な形状の中心点を行方向および列方向に1つおきに配列ピッチの半分ずらして配列させたハニカム構造の配列で配列されることを特徴としている。
【0044】
かかる態様によれば、正方配列など他の配列を適用した場合に比べて各光電変換素子間部面積が大きく、配線幅を大きく取ることができる。したがって、配線インピーダンスの増加を防止でき、不要輻射の発生、S/N比の劣化および消費電力の増加を抑制できる。また前記垂直転送電極の配線にクロス配線を適用する場合にも、配線幅を大きく取るために配線構造が複雑にならずに済む。
【0045】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る撮像装置の好ましい実施の形態について説明する。
【0046】
図1は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラのブロック図である。
【0047】
カメラ10は、CCD固体撮像素子(以下CCDと記載)12を介して撮像した被写体の光学像をデジタル画像データに変換して記録メディア14に記録するデジタルカメラである。
【0048】
カメラ10全体の動作は、カメラ内蔵の中央処理装置(以下CPUと記載)16によって統括制御される。CPU16は、所定のプログラムに従って本カメラシステムを制御する制御手段として機能するとともに、自動露出(AE)演算、自動焦点調節(AF)演算、およびオートホワイトバランス(AWB)制御など各種演算を実施する演算手段として機能する。
【0049】
CPU16はバスを介してROM20およびメモリ(RAM)22と接続されている。ROM20にはCPU16が実行するプログラムおよび制御に必要な各種データなどが格納されている。RAM22はプログラムの展開領域およびCPU16の演算作業用領域として利用されるとともに、画像データの一時記憶領域として利用される。
【0050】
また、CPU16にはEEPROM24が接続されており、EEPROM24はAE、AFおよびAWB等の制御に必要なデータ或いはユーザが設定したカスタマイズ情報などが格納される不揮発性の記憶手段であり、必要に応じてデータの書き換えが可能であるとともに、電源オフ時においても情報内容が保持される。CPU16は必要に応じてEEPROM24のデータを参照して演算等を行う。
【0051】
カメラ10にはユーザが各種の指令を入力するための操作部30が設けられている。操作部30は、シャッターボタン32、ズームスイッチ34、モード切換スイッチ36など各種操作部を含む。シャッターボタン32は、撮影開始の指示を入力する操作手段であり、半押し時にオンするS1スイッチと、全押し時にオンするS2スイッチとを有する二段ストローク式のスイッチで構成されている。S1オンにより、AEおよびAF処理が行われ、S2オンによって記録用の露光が行われる。ズームスイッチ34は、撮影倍率や再生倍率を変更するための操作手段である。モード切換スイッチ36は、静止画撮影モード、動画撮影モードおよび再生モードを切り換えるための操作手段である。
【0052】
また、操作部30には、上記の他、撮影目的に応じて最適な動作モード(連写モード、オート撮影モード、マニュアル撮影モード、人物モード、風景モード、夜景モードなど)を設定する撮影モード設定手段38、液晶モニタ(表示装置)40にメニュー画面を表示させるメニューボタン44、メニュー画面から所望の項目を選択する十字ボタン(カーソル移動操作手段)46、選択項目の確定や処理の実行を指令するOKボタン48、選択項目など所望の対象の消去や指示内容の取消し、或いは1つ前の操作状態に戻らせる指令を入力するキャンセルボタン50などの操作手段も含まれる。
【0053】
なお、操作部30の中には、プッシュ式のスイッチ部材、ダイヤル部材、レバースイッチなどの構成によるものに限らず、メニュー画面から所望の項目を選択するようなユーザインターフェースによって実現されるものも含まれている。
【0054】
操作部30からの信号はCPU16に入力される。CPU16は操作部30からの入力信号に基づいてカメラ10の各回路を制御し、例えば、レンズ駆動制御、撮影動作制御、画像処理制御、画像データの記録/再生制御、液晶モニタ(表示装置)40の表示制御などを行う。
【0055】
液晶モニタ40は、撮影時に画角確認用の電子ファインダーとして使用できるとともに、記録済み画像を再生表示する手段として利用される。また、液晶モニタ40は、ユーザインターフェース用表示画面としても利用され、必要に応じてメニュー情報や選択項目、設定内容などの情報が表示される。なお、本実施形態では表示装置には液晶モニタを用いたが、有機ELなど他の方式の表示装置(表示手段)を用いることも可能である。
【0056】
次に、カメラ10の撮影機能について説明する。
【0057】
カメラ10の撮像系は、撮影レンズ52と絞り兼用メカシャター機構54とを含む光学系56と、CCD12とを備えている。
【0058】
なお、CCD12に代えて、MOS型固体撮像素子など他の方式の撮像素子を用いることも可能である。
【0059】
撮影レンズ52は電動式のズームレンズで構成されており、主として倍率変更(焦点距離可変)作用をもたらす変倍レンズ群および補正レンズ群と、フォーカス調整に寄与するフォーカスレンズとを含んでいる。
【0060】
撮影者によって操作部30のズームスイッチ34が操作されると、そのスイッチ操作に応じてCPU16からレンズドライバー(光学系ドライバー58)に対して光学系制御信号が出力される。レンズドライバーは、CPU16からの制御信号に基づいてレンズ駆動用の信号を生成し、ズームモータ(不図示)に与える。こうして、レンズドライバーから出力されるモータ駆動電圧によってズームモータが作動し、撮影レンズ内の変倍レンズ群および補正レンズ群が光軸に沿って前後移動することにより、撮影レンズ52の焦点距離(光学ズーム倍率)が変更される。
【0061】
また、CPU16は絞りドライバー(光学系ドライバー58)を介して絞り兼用メカシャター機構54の制御を行っている。なお、図1には、レンズドライバーと絞りドライバーとを光学系ドライバー58と表示されている。
【0062】
光学系を通過した光は、CCD12の受光面に入射する。CCD12の受光対面には多数のフォトセンサ(受光素子)が平面的に配列され、各フォトセンサに対応して赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色系カラーフィルタが所定の配列構造で配置されている。もちろん、シアン、マゼンダ、イエロー、(グリーン)からなる補色系のカラーフィルタを用いてもよい。
【0063】
CCD12の受光面に結像された被写体像は、各フォトセンサによって入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。CCD12は、シャッターゲートパルスのタイミングによって各フォトセンサの電荷蓄積時間(シャッタースピード)を制御する電子シャッター機能を有している。
【0064】
CCD12の各フォトセンサに蓄積された信号電荷は、CCDドライバー60から与えられる駆動パルスに基づいて信号電荷に応じた電圧信号(画像信号)として順次読み出される。
【0065】
CCD12は水平転送路を2つ備えており、各水平転送路にはそれぞれ出力部62および出力部64を有している。さらに、撮影モードやCCD12の読出制御に応じてどちらの出力部から画像信号を取得するかを切り換えるCCD出力切換回路66を備え、各出力部から取得される画像信号はCCD出力切換回路66を介して後段の回路に送られる。なお、CCD12の制御については後述する。
【0066】
静止画撮影時にはCCD出力切換回路66は出力部62と出力部64とから交互に信号を取得し、動画撮影時には出力部62あるいは出力部64の何れか一方から信号を取得し、もう一方からは信号を取得しない制御が行われる。また、静止画撮影時に出力部62と出力部64とから交互に信号を取得する態様は、一定時間ごとに出力を切り換える態様や、CCD12の1画素行おき、あるいは複数画素行おきに出力を切り換える態様がある。
【0067】
本実施形態では、CCD出力切換回路66によって、CCD12に備えられた出力部62から得られる画像信号と出力部64から得られる画像信号とを切り換えることにより、CCD12の後段回路を1系統備える態様を例示したが、出力部62と出力部64とにそれぞれ処理系を備える態様を適用してもよい。
【0068】
CCD12から出力された画像信号は、アナログ処理部(CDS/GCA)68に送られる。アナログ処理部68は、CDS(相関二重サンプリング)回路およびGCA回路(ゲイン調整回路)を含む処理部であり、このアナログ処理部68において、サンプリング処理並びにR,G,Bの各色信号に色分離処理され、各色信号の信号レベルの調整が行われる。
【0069】
アナログ処理部68から出力された画像信号はA/D変換器70によってデジタル信号に変換された後、デジタル信号処理部72を介してRAM22に格納される。
【0070】
タイミングジェネレータ(TG)74は、CPU16の指令に従ってCCDドライバー60、CCD出力切換回路66、アナログ処理部68、A/D変換器70およびデジタル信号処理部72に対してタイミング信号を与えており、このタイミング信号によって各回路の同期がとられている。
【0071】
デジタル信号処理部72は、RAM22の読み書きを制御するメモリコントローラを兼ねたデジタル信号処理ブロックである。デジタル信号処理部72は、AE/AF/AWB処理を行うオート演算部、ホワイトバランス回路、ガンマ変換回路、同時化回路(単板CCDのカラーフィルタ配列に伴う色信号の空間的なズレを補間して各点の色を計算する処理回路)、輝度・色差信号輝度・色差信号生成回路、輪郭補正回路、コントラスト補正回路等を含む画像処理手段であり、CPU16からのコマンドに従ってRAM22を活用しながら画像信号を処理する。
【0072】
RAM22に格納されたデータ(CCDRAWデータ)は、バスを介してデジタル信号処理部72に送られ、デジタル信号処理部72に入力された画像データは、ホワイトバランス調整処理、ガンマ変換処理、輝度信号(Y信号)および色差信号(Cr,Cb 信号)への変換処理(YC処理)など、所定の信号処理が施された後、RAM22に格納される。
【0073】
撮影画像をモニタ出力する場合、RAM22から画像データが読み出され、表示回路76に送られる。表示回路76に送られた画像データは表示用の所定方式の信号(例えば、NTSC方式のカラー複合映像信号)に変換された後、液晶モニタ40に出力される。CCD12から出力される画像信号によってRAM22内の画像データが定期的に書き換えられ、その画像データから生成される映像信号が液晶モニタ40に供給されることにより、撮像中の映像(スルー画)がリアルタイムに液晶モニタ40に表示される。撮影者は液晶モニタ40に表示される映像(いわゆるスルームービー)によって画角(構図)を確認できる。
【0074】
撮影者が画角を決めてシャッターボタン32を押下すると、CPU16はこれを検知し、シャッターボタンの半押し(S1オン)に応動してAE処理、AF処理を行い、シャッターボタンの全押し(S2オン)に応動して記録用の画像を取り込むためのCCD露光および読み出し制御を開始する。
【0075】
すなわち、CPU16は、S1オンに応動して取り込まれた画像データから焦点評価演算やAE演算などの各種演算を行い、その演算結果に基づいてレンズドライバーに制御信号を送り、不図示のAFモータを制御してフォーカスレンズ(図1には光学系として表示)を合焦位置に移動させる。
【0076】
AE処理は撮影画像の1画面を複数のエリア(例えば、16×16)に分割し、分割エリアごとにRGB信号を積算して、その積算値をCPU16に提供する。RGBの各色信号について積算値を求めてもよいし、これらのうちの一色(例えば、G信号)のみについて積算値を求めてもよい。
【0077】
CPU16は、AE処理によって得た積算値に基づいて重み付け加算を行い、被写体の明るさ(被写体輝度)を検出し、撮影に適した露出値(撮影EV値)を算出する。
【0078】
CPU16は、上述のAE演算結果に基づいて絞りとシャッタースピードを制御し、シャッターボタンの全押し(S2オン)に応動して記録用の画像を取得する。
【0079】
S2オンに応動して取り込まれた画像データは、図1に示したデジタル信号処理部72においてYC処理その他の所定の信号処理を経た後、圧縮伸張回路78において所定の圧縮フォーマット(例えば、JPEG方式) に従って圧縮される。圧縮された画像データは、メディアインターフェース部を介して記録メディア14に記録される。圧縮形式はJPEGに限定されず、MPEGその他の方式を採用してもよい。
【0080】
画像データを保存する手段は、スマートメディア、xD−Picture Card (登録商標)、コンパクトフラッシュ(登録商標)などに代表される半導体メモリカード、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクなど、種々の媒体を用いることができる。また、リムーバブルメディアに限らず、カメラ10に内蔵された記録媒体(内部メモリ)であってもよい。
【0081】
また、AWB処理では、RAM22に一時格納されたR、G、B信号から、1画面を複数のエリア(8×8、16×16等)に分割する分割エリアごとにR、G、B信号の色別の平均積算値を求める。これらの分割エリアごとのR、G、B信号の平均積算値は、積算回路(不図示)によって算出され、CPU16に加えられる。積算回路とCPU16との間には乗算器(不図示)が設けられており、前記乗算器には、機器のバラツキを調整するための色ごとに調整ゲイン値が加えられるようになっている。
【0082】
CPU16は、上記分割エリアごとのR、G、B信号の平均積算値に基づいてデーライト(晴れ)、日陰−曇り、蛍光灯、タングステン電球等の光源種の判別を行う。この光源種の判別は、前記分割エリアごとにR、G、B信号の色別の平均積算値の比R/G、B/Gを求め、続いて横軸をR/G、縦軸をB/Gとするグラフ上で、各光源種に対応する色分布の範囲を示す検出枠を設定する。そして、前記求めたエリアごとの比R/G、B/Gに基づいて前記検出枠に入るエリアの個数を求め、被写体の輝度レベルおよび検出枠に入るエリアの個数に基づいて光源種を判別する。なお、CCD12から得られたR、G、B信号に基づいて自動的に光源種(被写界の色温度)を求める方法は、この実施の形態に限定されない。
【0083】
CPU16は、上記のようにして光源種(被写界の色温度)を求めると、その光源種に適したホワイトバランス補正値を決定し、その決定したホワイトバランス補正値(ゲイン値)を乗算器(不図示)に出力する。これにより、前記乗算器からはホワイトバランス調整されたR’、G’、B’信号がガンマ変換回路に出力される。
【0084】
また、不図示のストロボ装置からストロボ光を発光する場合には、ストロボ光に対して良好なホワイトバランスを行うためのホワイトバランス補正値が前記ホワイトバランス回路に加えられる。
【0085】
カメラ10は、音声付き動画撮影機能を備えている。シャッターボタン32全押し(S2オン)に応動して画像記録が開始され、シャッターボタン32半押し(S1オン)により画像記録は停止される。音声はマイクロホン(不図示)よりカメラ10に取り込まれ、カメラ10内の音声処理回路(不図示)によって所定処理を施され、画像と共に記録メディア14に記録される。
【0086】
操作部30のモード切換スイッチ36によって再生モードが選択されると、記録メディア14に記録されている最終の画像ファイル(最後に記録したファイル)が読み出される。記録メディア14から読み出された画像ファイルのデータは、圧縮伸張回路78によって伸張処理され、表示回路76を介して液晶モニタ40に出力される。
【0087】
再生モードの一コマ再生時に十字ボタン46を操作することにより、順方向又は逆方向にコマ送りすることができ、コマ送りされた次のファイルが記録メディア14から読み出され、表示画像が更新される。
【0088】
次に、CCD12の制御について詳述する。CCD12はカラー撮影に使用される単板式カラーCCDである。なおCCD12には2板式CCDや3板式CCDを適用してもよい。
【0089】
図2は、CCD12の受光面の構造を示す平面図である。図2中図13と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0090】
CCD12には、赤、緑、青が所定の配列に並べられたカラーフィルタアレイが備えられている。画素102に示したR、G、Bはそれぞれ赤、緑、青に対応したカラーフィルタを表している。
【0091】
図2に示したカラーフィルタアレイは、G縦ストライプRB市松配列と呼ばれ、緑に対応したカラーフィルタ列と、赤に対応したカラーフィルタと青に対応したカラーフィルタとを交互に並べた列と、を交互に配置した構造を有している。
【0092】
次に、共通のVCCDパルスを用いて、ある垂直転送路では信号電荷を水平転送路112へ転送し、別の垂直転送路では信号電荷を水平転送路114へ転送するCCD12の構造および垂直転送制御について説明する。
【0093】
まず、図3、図4を用いて転送電極105の配線構造について説明する。図3、図4中図2と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0094】
図3では、ハニカム配列された画素102の転送電極105はストレート配線によって接続されている。画素102にはそれぞれ4つの転送電極105が隣接しており、同じ行の転送電極105(例えば105A、105B、105C、105D)には、VCCDパルスの同じ相の信号が印加されるように、共通の配線で接続される構造になっている。すなわち、105A、105B、105C、105D、・・・にはVCCDパルスの同じ相の信号が印加され、105G、105H、105I、105J、・・・にはVCCDパルスの同じ相の信号が印加される。
【0095】
上述したストレート配線を適用し、共通のVCCDパルスで制御すると、すべての垂直転送路104において信号電荷は同じ方向に転送される。
【0096】
図4には、転送電極105をクロス配線によって接続する態様を示している。
【0097】
図4において、各垂直転送路の転送電極105には1乃至8の番号が付してあり、これは、図5に示した正転送VCCDパルス200(4相信号)の各相の番号に相当する。
【0098】
例えば、図4において「1」と表示される転送電極105には、図5における「V1(V1,5)」に示された第1相の信号(第5相の信号)202が印加されることを示している。同様に、図4の転送電極105に表示された数字は、図5のVCCDパルスの各相に対応している。
【0099】
図5に示した正転送VCCDパルス200では、第1相と第5相(符号202)、第2相と第6相(符号204)、第3相と第7相(符号206)、第4相と第8相(符号208)には同じ相の駆動信号が印加される。なお、正転送VCCDパルス200は、Lレベルは有効を示し、Hレベルは無効を示す負論理パルス信号である。
【0100】
図4の3行目の転送電極と4行目の転送電極とをクロス配線すると、図5の第1相信号が印加される転送電極105では、105G、105B、105I、105D、105K、105F、…が接続されるように配線される。
【0101】
また、図5の第2相信号が印加される転送電極105では、105A、105H、105C、105J、105E、105L、…が接続されるように配線される。即ち、3行目、4行目の配線が、隣の列へ配線されるたびに入れ換えられることになる。
【0102】
同様に、第3相信号が印加される転送電極105と第4相信号が印加される転送電極105、第5相信号が印加される転送電極105と第6相信号が印加される転送電極105、第7相信号が印加される転送電極105と第8相信号が印加される転送電極105において、上述したクロス配線が施される。
【0103】
上述したクロス配線によって転送電極105が配線された場合には、各転送電極に共通のVCCDパルスを印加して、奇数列目の垂直転送路104Aと偶数列目の垂直転送路104Bとでは信号電荷を逆方向に転送することが可能になる。
【0104】
図6は、正転送VCCDパルスを適用した垂直転送路104Aにおける信号電荷転送の遷移図210を示している。図6では右方向が水平転送路112の方向を示し、左方向が水平転送路114の方向を示している。
【0105】
遷移図210において、V1、V2、…、V8は図5の正転送VCCDパルス200の各相の信号を示し、左からの順序が図4の垂直転送路104Aにおける上からの順序に対応している。すなわち、遷移図210では左からV7、V2、V1、V4、V3、V6、V5、V8、…と並べられ、図4の垂直転送路104Aでは上から7、2、1、4、3、6、5、8、…と並べられている。
【0106】
遷移図210の左端に表示されている数字は、図5に示した順方向VCCDパルス200の時系列軸におけるステートを示し、これは正転送VCCDパルスのステート(横系列)に対応している。
【0107】
図6において、Lレベルは信号電荷が存在すること示し、Hレベルは信号電荷が存在しないことを示している。
【0108】
図6のステート1では、図4の1、4、5、8が付されている位置に信号電荷が存在する。すなわち、垂直転送路104Aでは、4行目、5行目、8行目、9行目の位置に信号電荷が蓄積された状態である。
【0109】
図5のステート2になると、図4の4、8が付されている転送電極105がHレベル(無効)に遷移する。4、8が付されている位置が電荷のバリアとなり、信号電荷は1、5が付された位置に蓄積された状態になる。
【0110】
次に、図5のステート3では、図4の2、6が付されている位置がLレベルになり、垂直転送路104Aでは信号電荷は上方向にシフトされる。
【0111】
その後、図5のステート4では、図4の1、5が付されている転送電極105がHレベルに遷移し、1、5が付されている位置が電荷のバリアとなり、2、6が付されている位置に信号電荷が蓄積された状態になる。
【0112】
このようにして順次ステートが遷移すると、垂直転送路104Aでは水平転送路114の方向(上方向)へ信号電荷が転送される。
【0113】
一方、図7には、正転送VCCDパルスを適用した垂直転送路104Bにおける信号電荷転送の遷移図212を示している。図7中図6と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0114】
遷移図212において、V1、V2、…、V8は図5の正転送VCCDパルス200の各相の信号を示し、左からの順序が図4の垂直転送路104Bにおける上からの順序に対応している。すなわち、遷移図212では左からV8、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、…と並べられ、図4の垂直転送路104Aでは上から8、1、2、3、4、5、6、7、…と並べられている。
【0115】
図7のステート1では、図4の1、4、5、8が付されている位置に信号電荷が存在する。すなわち、垂直転送路104Bでは、2行目、3行目、6行目、7行目の位置に信号電荷が蓄積された状態である。
【0116】
図7のステート2になると、図4の4、8が付されている転送電極105がHレベル(無効)に遷移する。4、8が付されている位置が電荷のバリアとなり、信号電荷は1、5が付された位置に蓄積された状態になる。
【0117】
次に、図7のステート3では、図4の2、6が付されている位置がLレベルになり、垂直転送路104Bでは、信号電荷は下方向にシフトされる。
【0118】
その後、図7のステート4では、図4の1、5が付されている転送電極105がHレベルに遷移し、1、5が付されている位置が電荷のバリアとなり、2、6が付されている位置に信号電荷が蓄積された状態になる。
【0119】
このようにして順次ステートが遷移すると、垂直転送路104Bでは水平転送路112の方向(下方向)へ信号電荷が転送される。
【0120】
上述した転送電極105の配線構造と正転送VCCDパルスによる信号電荷の垂直転送制御をCCD12に適用すると、緑色に対応した信号電荷(G電荷)は垂直転送路104Aを介して水平転送路112へ送り出され、赤および青に対応した信号電荷(R電荷、B電荷)は垂直転送路104Bを介して水平転送路114へ送り出される。
【0121】
次に、図8乃至図10を用いて、上述した信号電荷の垂直転送制御と逆方向に信号電荷を転送する態様について説明する。なお図8乃至図10中、図5乃至図7と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0122】
図8には、VCCDパルスに適用される逆転送VCCDパルス300を示している。逆転送VCCDパルス300では、正転送VCCDパルス200と同様に、第1相と第5相(符号302)、第2相と第6相(符号304)、第3相と第7相(符号306)、第4相と第8相(符号308)には同じ相の駆動信号が印加され、Lレベルは有効を示し、Hレベルは無効を示す負論理パルス信号である。
【0123】
図9には、逆転送VCCDパルス300を適用した場合の垂直転送路104Aにおける信号電荷転送の遷移図310を示している。
【0124】
遷移図310において、V1、V2、…、V8は図8の逆転送VCCDパルス300の各相の信号を示し、左からの順序が図4の垂直転送路104Aにおける上からの順序に対応している。すなわち、遷移図310では左からV7、V2、V1、V4、V3、V6、V5、V8、…と並べられ、図4の垂直転送路104Aでは上から7、2、1、4、3、6、5、8、…と並べられている。
【0125】
図9のステート1では、図4の7、2、3、6が付されている位置に信号電荷が存在する。すなわち、垂直転送路104Aでは、2行目、3行目、6行目、7行目の位置に信号電荷が蓄積された状態である。
【0126】
図9のステート2になると、図4の7、3が付されている転送電極105がHレベル(無効)に遷移する。7、3が付されている位置が電荷のバリアとなり、信号電荷は2、6が付された位置に蓄積された状態になる。
【0127】
次に、図9のステート3では、図4の1、5が付されている位置がLレベルになり、垂直転送路104Aでは、信号電荷は下方向にシフトされる。
【0128】
その後、図9のステート4では、図4の2、6が付されている転送電極105がHレベルに遷移し、2、6が付されている位置が電荷のバリアとなり、1、5が付されている位置に信号電荷が蓄積された状態になる。
【0129】
このようにして順次ステートが遷移すると、垂直転送路104Aでは水平転送路112の方向(下方向)へ信号電荷が転送される。
【0130】
一方、図10には、逆転送VCCDパルス300を適用した場合の垂直転送路104Bにおける信号電荷転送の遷移図312を示している。
【0131】
遷移図312において、V1、V2、…、V8は図8の逆転送VCCDパルス300の各相の信号を示し、左からの順序が図4の垂直転送路104Bにおける上からの順序に対応している。すなわち、遷移図312では左からV8、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、…と並べられ、図4の垂直転送路104Bでは上から8、1、2、3、4、5、6、7、…と並べられている。
【0132】
図10のステート1では、図4の7、2、3、6が付されている位置に信号電荷が存在する。すなわち、垂直転送路104Bでは、2行目、3行目、6行目、7行目の位置に信号電荷が蓄積された状態である。
【0133】
図10のステート2になると、図4の7、3が付されている転送電極105がHレベル(無効)に遷移する。7、3が付されている位置が電荷のバリアとなり、信号電荷は2、6が付された位置に蓄積された状態になる。
【0134】
次に、図10のステート3では、図4の1、5が付されている位置がLレベルになり、垂直転送路104Bでは、信号電荷は上方向にシフトされる。
【0135】
その後、図10のステート4では、図4の2、6が付されている転送電極105がHレベルに遷移し、2、6が付されている位置が電荷のバリアとなり、1、5が付されている位置に信号電荷が蓄積された状態になる。
【0136】
このようにして順次ステートが遷移すると、垂直転送路104Bでは水平転送路114の方向(上方向)へ信号電荷が転送される。
【0137】
VCCDパルスに逆転送VCCDパルス300を適用すると、R電荷およびB電荷は水平転送路112へ転送され、G電荷は水平転送路114へ転送される制御が行われる。
【0138】
本実施形態では、1列おきに転送電極105の配線をクロスする態様を例示したが、2列おき、3列おきに転送電極105の配線をクロスしてもよい。
【0139】
図11には、2列おきに転送電極105の配線をクロスし、カラーフィルタアレイの配列にベイヤ配列を適用した場合を示している。
【0140】
図11では、1列目の垂直転送路104Cの転送電極105と2列目の垂直転送路104Dの転送電極105との配線がクロス配線され、2列目の垂直転送路104Dの転送電極105と3列目の垂直転送路104Eの転送電極105とはストレート配線となり、4列目の垂直転送路104Fの転送電極105は1列目の垂直転送路104Cの転送電極105と同じ転送電極の配列である。5列目以降の垂直転送路は1列目乃至4列目の配列が繰り返される構成となっている。
【0141】
図6(図9)の第1相信号(V1)は、まず、図11の垂直転送路104C(1列目)の5行目の転送電極105Pに印加される。垂直転送路104Cの転送電極105から垂直転送路104D(2列目)の転送電極105への配線はクロス配線されており、転送電極105Pは6行目の転送電極105Rと接続されるので、V1信号は転送電極105Rに印加される。
【0142】
また、垂直転送路104Dの転送電極105から垂直転送路104E(3列目)の転送電極105への配線はストレート配線であり、転送電極105Rと6行目の転送電極105Sとが接続され、V1信号は転送電極105Sに印加される。
【0143】
さらに、垂直転送路104Eの転送電極105から4列目の垂直転送路104Fの転送電極105への配線はクロス配線され、転送電極105Sは5行目の転送電極105Tに接続され、V1信号は転送電極105Tに印加される。
【0144】
第2相信号乃至第8相信号が印可される転送電極105において、第1相信号が印加される転送電極105と同様の配線構造になっている。前記構成において、垂直転送路104は2行ごと転送方向が入れ換えられ、図6に示した正転送VCCDパルス200を用いると、1列目(垂直転送路104C)、4列目(垂直転送路104F)、5列目、8列目、…、の垂直転送路では、水平転送路112へ信号電荷を転送し、2列目(垂直転送路104D)、3列目(垂直転送路104E)、6列目、7列目、…、の垂直転送路では水平転送路114へ信号電荷を転送することができる。
【0145】
また、1行目の画素列からは信号電荷を読み出し、2行目および3行目の画素列からは信号電荷を読み出さず、さらに、4行目および5行目の画素列からは信号電荷を読み出すように、2行おきの画素列から信号電荷を読み出すインタレース(間引き)読み出しを行うと、水平転送路112にはG電荷が送り出され、R電荷およびB電荷は水平転送路114へ送り出される制御が可能になる。
【0146】
もちろん、水平転送路112にはG電荷が送り出され、R電荷およびB電荷は水平転送路114へ送り出される制御と異なるVCCDパルス(逆転送VCCDパルス300に相当)を用いて水平転送路112へR電荷およびB電荷を送り出し、水平転送路114へG電荷を送り出す制御も可能である。
【0147】
なお、クロス配線の態様は上述した態様に限定されず、図4の画素102Bと画素102Cとの間の領域において、転送電極105Hと転送電極105Nとを接続し、転送電極105Mと転送電極105Iとを接続する態様でもよい。ただし、クロス配線の態様に合わせたVCCDパルスおよびカラーフィルタアレイを適用する必要がある。
【0148】
また、本実施形態では画素102の配列にハニカム配列を適用したが、画素102の配列はこれに限定されない。正方画素配列や他の配列を適用してもよい。
【0149】
図12には、正方画素配列を適用した画素102の配列を示している。なお、図12中図3と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0150】
図12では、1つの画素102には3つの転送電極105が隣接されており、VCCDパルスには3相または6相パルス信号が適用される。もちろん、1つの画素102に4つの転送電極105を備え、VCCDパルスに4相パルス信号や8相パルス信号を適用してもよい。
【0151】
また、図3では、X−Yで示した部分、すなわち、画素間配線部を転送電極105の配線がとおり、この画素間配線部でクロス配線が行われる。同様に、図12でもX−Yで示した画素間配線部を転送電極105の配線が通り、この画素間配線部でクロス配線されることになる。
【0152】
正方画素配列はハニカム配列に比べて画素間配線部が狭くなり、また、この部分でクロス配線を行うためには配線幅を細くしなければならない。配線幅が細くなると、配線インピーダンスが増加し、結果として不要輻射が増加したり、S/N比が劣化したりすることがある。また、消費電力が増加してしまうことがある。
【0153】
画素102の配列にハニカム配列を適用すると、画素間配線部を大きくとることができ、配線上有利であり、また、電気的特性上の利点も多い。
【0154】
次に、上述したCCD12とその制御を用いたデジタルカメラ10の好ましい制御について説明する。
【0155】
図2に示した出力部62および出力部64にはFDAが含まれており、前記FDAは各水平転送路の信号電荷を撮像信号(アナログ信号)として外部に出力する際に該撮像信号を増幅する増幅器として機能する。
【0156】
出力部62に含まれるFDA1と出力部64に含まれるFDA2とには同一の素子を用いた場合にも、これらの出力特性(オープンループゲインや温度特性など)の違いよって利得(ゲイン)差が生じることがある。
【0157】
図13に示した従来技術では、水平転送路112と水平転送路114とへG電荷が送り出され、G電荷に対応する撮像信号(G信号)はFDA1とFDA2とを介して外部に出力される。FDA1とFDA2とはゲインにバラツキがあり、この2種類のG信号から画像を生成すると、色むらや固定パターンノイズなどの問題が発生し易く、また、CCD12の後段の信号処理系では2種類のG信号を処理しなければならない。もちろん、R画素に対応したR信号やB画素に対応したB信号についても同様である。
【0158】
上述したように、同一色に対応した信号は同一のFDAから出力されるように構成し、制御すると、FDA1とFDA2とのゲイン差は各色の感度比の差として吸収できるので、特別な補正を考える必要がない。また、画像処理工程におけるWB処理によっても吸収される。
【0159】
上記の如く構成されたデジタルカメラおよびCCDでは、CCD12は、2つの水平転送路とこれに対応した2つの出力部を備え、各画素に蓄積された信号電荷を前記2つの水平転送路へ振り分けて送ることにより、CCD12内の処理の高速化を実現するよう構成されている。CCD12に、G縦ストライプRB市松配列のカラーフィルタアレイを備え、一列おきに転送電極105の配線をクロスするクロス配線を適用すると、共通のVCCDパルスによってGに対応した信号電荷とRおよびBに対応した信号電荷とを異なる水平転送路へ転送する制御が可能になる。
【0160】
同一色の信号電荷は同一の水平転送路へ転送され、同一のFDAを介して各色の撮像信号として出力され、FDAのゲインがばらついたとしても各色の感度比による影響でカバーできるのでFDAのばらつきが少なくなるように考慮する必要がない。各色ごとの感度比やFDAのゲインのばらつきはWB処理によって補正可能である。
【0161】
また、前記VCCDパルスと異なるVCCDパルスを用いて前記信号電荷の転送制御と逆方向に信号電荷を転送する制御も可能である。
【0162】
画素102はハニカム配列構造に配列されているために、クロス配線を行う領域を広くとることができ、インターライン型配列に比べて該配線の配線幅を大きくすることができる。配線幅を大きくとることができると、配線インピーダンスの増加を抑えることができ、不要輻射の発生を抑え、S/N比の劣化を防ぎ、消費電力の増加を抑えることができる。
【0163】
次に、FDA1とFDA2とのゲイン差を利用する態様について説明する。FDA1とFDA2との出力ゲインを所望の値に設定可能な出力ゲイン設定手段を備え、出力ゲイン設定手段を用いて、一方のFDAのゲインを他方のFDAのゲインに比べて相対的に高く設定する。
【0164】
相対的にゲインが低いFDAが接続される水平転送路には、R、G、Bのうち相対的に感度の高いG電荷を送り出し、もう一方の水平転送路には相対的に感度の低いR電荷およびB電荷を送り出すように制御すると、色ごとの感度差をFDAのゲイン設定によって吸収することができ、感度の低い色の処理において、CCD12の出力ゲインを高くすることでCCD12の後段にある信号処理系では増幅ゲインを抑えることができる。
【0165】
出力ゲイン設定手段はFDA1とFDA2との両方のゲインを設定できるように構成してもよいし、どちらか一方のFDAのゲインを設定できるように構成してもよい。予め、いくつかのゲイン値をカメラ10の記録手段(ROM20、EEPROM24等)に記録しておき、CCD12の制御に合わせて前記記録手段に記録されているゲイン値を読み出すように制御してもよい。
【0166】
さらに、色温度検出手段を備え、撮影シーンの色温度に合わせてFDA1およびFDA2のゲインを設定するように制御してもよい。FDA1およびFDA2のゲイン値をそれぞれ複数備え、検出された色温度に合わせて前記ゲイン値を切り換える態様としてもよい。
【0167】
色温度によって各色の感度比が変化することがある。例えば、色温度がおおよそ5500Kの撮影シーンではGの感度に比べてRおよびBの感度は低くなるが、色温度がおおよそ3200KになるとRの感度がGの感度に比べて高くなる。したがって、色温度検出手段によって検出された色温度に合わせて、VCCDパルスを切り換え制御し、R電荷をゲインの高いFDAに接続される水平転送路へ転送し、G電荷をゲインの低いFDAに接続される水平転送路へ転送するように制御するとよい。
【0168】
色温度検出手段にはWB制御における光源種判別を適用可能であり、WB制御の光源種判別によって判別された光源種から撮影シーンの色温度を検出してもよい。
【0169】
【発明の効果】
本発明によれば、同一色の画素から読み出した信号電荷が同一の水平転送路へ転送されるように、カラーフィルタ配列に合わせた垂直転送電極の配線構造を備え、信号電荷の垂直転送制御を行うよう構成したので、第1の出力手段と第2の出力手段との出力利得のばらつきが小さくなるように考慮する必要がなく、さらに、各色ごとの感度比の影響を該第1および第2の出力手段の出力利得によって吸収することができる。
【0170】
また、色温度によって各色ごとの感度比が変る場合には、色温度に変化に合わせて各色の撮像信号を出力する出力手段を切り換え制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るカメラのブロック図
【図2】本発明の実施形態に係るCCD受光面の構造を示す平面図
【図3】ハニカム配列の画素と垂直転送路、転送電極とを示す図
【図4】転送電極の配線にクロス配線を適用した図
【図5】正転送垂直転送制御駆動パルスを示す図
【図6】正転送垂直転送制御駆動パルスを用いた上方向転送の信号電荷の遷移図
【図7】正転送垂直転送制御駆動パルスを用いた下方向転送の信号電荷の遷移図
【図8】逆転送垂直転送制御駆動パルスを示す図
【図9】逆転送垂直転送制御駆動パルスを用いた上方向転送の信号電荷の遷移図
【図10】逆転送垂直転送制御駆動パルスを用いた下方向転送の信号電荷の遷移図
【図11】図4に示したクロス配線の応用例を示した図
【図12】正方画素配列の画素と垂直転送路、転送電極とを示す図
【図13】本発明の従来例を示す図
【符号の説明】
10…カメラ、12…CCD、16…CPU、60…CCDドライバー、62,64…出力部、66…CCD出力切換回路、72…デジタル信号処理部、102…画素、104,104A,104B…垂直転送路、105…転送電極、112,114…水平転送路、200,300…垂直転送駆動パルス信号
Claims (7)
- 二次元的に配列された複数の光電変換素子と、
複数色の色フィルタを各光電変換素子に対応させて二次元的に配列させた色フィルタアレイと、
列方向に並ぶ光電変換素子の列間に設けられ、隣接する光電変換素子に蓄積された信号電荷を前記列方向に沿う垂直方向へ転送させる第1の垂直転送路および前記第1の垂直転送路と逆方向に信号電荷を転送させる第2の垂直転送路と、
前記第1および第2の垂直転送路の下側最終段に接続され、前記第1および第2の垂直転送路のうち何れか一方の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記配列の行方向に沿う水平方向に転送させる第1の水平転送路と、
前記第1および第2の垂直転送路の上側最終段に接続され、前記第1の水平転送路へ信号電荷を送り出す前記一方の垂直転送路と異なる他方の垂直転送路から送り出される信号電荷を前記行方向に沿う水平方向に転送させる第2の水平転送路と、
前記第1の水平転送路によって水平転送される信号電荷を撮像信号に変換して出力する第1の信号出力手段と、
前記第2の水平転送路によって水平転送される信号電荷を撮像信号に変換して出力する第2の信号出力手段と、
前記色フィルタにより色分解された複数色のうち1色に対応した信号電荷を前記第1および第2の水平転送路のうち一方の水平転送路のみへ転送し、他の色に対応した信号電荷を他方の水平転送路のみへ転送するように前記第1および第2の垂直転送路における信号電荷の転送を制御する垂直転送制御手段と、
撮影シーンの色温度情報を取得する色温度情報取得手段と、
を備え、
前記垂直転送制御手段は、前記色温度情報取得手段によって取得された色温度情報に基づいて順方向転送を行う垂直転送制御信号を印加するか、あるいは逆方向転送を行う逆転送垂直転送制御信号を印加するかを切換制御することを特徴とする撮像装置。 - 列方向に隣り合う前記第1および第2の垂直転送路はそれぞれ転送路上で列方向に並ぶ垂直転送電極の配置順が部分的に入れ替わるように、上下方向に隣接する電極の配線を交差させる配線構造を有していることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記垂直転送制御手段は、前記第1および前記第2の垂直転送路において、逆転送垂直転送制御信号を用いて前記垂直転送制御信号による信号電荷の転送方向と逆方向に信号電荷を転送する逆方向転送制御を行うことを特徴とする請求項1または2記載の撮像装置。
- 前記色フィルタは、1色の色フィルタで構成された列と、
前記1色を除く他の色の色フィルタで構成された列と、
を有することを特徴とする請求項1、2または3記載の撮像装置。 - 前記第1および前記第2の信号出力手段の増幅利得を設定する利得設定手段を備え、
前記垂直転送制御手段は、前記第1のおよび前記第2の信号出力手段のうち相対的に出力利得が高く設定された出力手段に接続される水平転送路には、前記色フィルタアレイを構成する色のうち相対的に感度の低い色に対応した信号電荷を転送し、相対的に出力利得が低く設定された出力手段に接続される水平転送路には、前記色フィルタアレイを構成する色のうち相対的に感度の高い色に対応した信号電荷を転送することを特徴とする請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記色フィルタアレイは、原色系色フィルタが所定の配列に並べられ、少なくともGに対応する色フィルタが並べられた列と、Rに対応した色フィルタおよびBに対応した色フィルタが交互に並べられた列と、を交互に配置した色フィルタアレイを含み、
前記垂直転送制御手段は、Gに対応した光電変換素子列の信号電荷を前記第1あるいは前記第2の信号出力手段のうち相対的に出力利得が低く設定された信号出力部に接続される水平転送路へ転送し、RおよびBに対応した光電変換素子列の信号電荷を前記第1あるいは前記第2の信号出力手段のうち相対的に出力利得が高く設定された信号出力部に接続される水平転送路へ転送する制御を行うことを特徴とする請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記光電変換素子は、該光電変換素子の幾何学的な形状の中心点を行方向および列方向に1つおきに配列ピッチの半分ずらして配列させたハニカム構造の配列で配列されることを特徴とする請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の撮像装置。
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