JP4450187B2

JP4450187B2 - 固体撮像装置

Info

Publication number: JP4450187B2
Application number: JP2004169681A
Authority: JP
Inventors: 敏信秦野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2024-06-08
Also published as: JP2005354154A; US20050270401A1; US7656455B2

Description

本発明は、静止画撮影と動画記録とが切り替え可能で、静止画撮影時には光電変換素子アレイから読み出した画素データを１画素分ずつ順次に全画素分出力する全画素読み出しモードと、動画記録時にはアレイの垂直方向と水平方向とで複数画素分を混合して出力する垂直水平画素混合読み出しモードとを有する固体撮像装置に関する。

固体撮像装置の光電変換素子アレイについては、近年の半導体技術の発展により、画素数の飛躍的な増加が実現されている。画素数が十分に多いことを高画素と称する。静止画撮影においては、光電変換素子アレイの全画素の画素データを利用する形態で撮影を行う。これが全画素読み出しモードであり、光電変換素子アレイから読み出した画素データを１画素分ずつ順次に全画素分出力する。これにより、高精細な静止画撮影が可能となっている。

一方、静止画撮影と動画記録との両モードを切り替え可能に構成した固体撮像装置もある(例えば、特許文献１，２参照)。現状ではＤＳＰなどのデジタル信号処理回路の動作速度に一定の限界があり、また消費電力の面からも、動画記録においては、静止画撮影と同様の全画素読み出しモードでの撮影はむずかしい。動画記録時には画素間引きを行い、単位時間当たりのフレーム枚数を増やして画素データ処理を行うのが一般的である。これが垂直水平画素混合読み出しモードである。

光電変換素子アレイから読み出した画素データにつき、アレイの垂直方向と水平方向とで複数画素分を混合した上で、その混合画素データを１単位の画素データとして出力する。これにより、単位時間当たりのフレーム枚数が増え、高画素の光電変換素子アレイを搭載した固体撮像装置においても、滑らかで高速な動画像撮影が可能となっている。

上記のような画素間引き・画素混合読み出しと全画素読み出しとの切り替えは、特にＭＯＳ（Metal OxideSemiconductor）イメージセンサが得意とするものである。ＭＯＳイメージセンサは、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージセンサのようなポテンシャル井戸の移動による電荷の転送を必要とせず、信号ライン（ワイヤ）を利用して任意ラインの画素データ読み出しが自在であるからである。また、ＭＯＳイメージセンサの利点として、低電圧動作、少ないリーク電流、ＣＣＤと同じサイズでのより大きい開口率、高い感度、データ読み出しがＣＣＤより簡単等をあげることができる。特に、任意画素抽出読み出し、画素混合の利点が大きい。

そして、液晶表示装置などの撮影モニタを備えた固体撮像装置においては、光学系のオートフォーカスを行う。一般的には、電源投入時の初期状態で、被写体像が動画モードで撮影モニタに映し出される。これがモニタモードである。モニタモードでは、動画対応となっており、画素間引きの垂直水平画素混合読み出しモードが適用されている。このモニタモードにおいて、静止画撮影のためにシャッターボタンを押し込むと、その半押し状態で光学系のオートフォーカスが起動し、合焦（ジャスピン）状態になるとシャッターが落ちて（全押し状態）、全画素読み出しモードに切り替わり、静止画撮影が行われる。

オートフォーカスにかかわる従来の技術の一例を図１２を用いて説明する。

ステップＳ３１は電源投入直後の撮影スタンバイ状態であり、モニタモードが設定されている。ステップＳ３２では垂直水平画素混合読み出しモードを設定する。そして、ステップＳ３３で動画記録か静止画撮影かの判断を行う。撮影者が動画記録モードを選択するとステップＳ３４に進み、撮影者が静止画撮影モードを選択するとステップＳ３６に進む。

動画記録モードが選択されたステップＳ３４においては、オートフォーカスを起動して光学系のレンズの駆動を行い、ステップＳ３５で録画ボタンの操作によって垂直水平画素混合読み出しモードでの動画記録を実行する。ステップＳ３４では、垂直水平２次元方向での混合画素データによるオートフォーカスが行われる。

静止画撮影モードが選択されたステップＳ３６においては、ラフなオートフォーカスで光学系のレンズの駆動を行い、ステップＳ３７でシャッターボタンの半押し状態を判断し、ステップＳ３８でステップＳ３４と同様に垂直水平２次元方向での混合画素データによるオートフォーカスを起動して光学系のレンズの駆動を行い、ステップＳ３９で合焦を判断すると、ステップＳ４０に進んで全画素読み出しモードを設定した上でシャッターボタンの全押しを許可し、全画素読み出しモードでの静止画撮影を実行する。

この従来技術の場合、そのステップＳ３４のオートフォーカスは、レンズを透過した光学像が、イメージセンサの混合画素ピッチを上回る高周波成分を含んだ状態で行っている。
特開２００２−１３５７９３号公報特開２００３−１１６０６１号公報

従来のオートフォーカスにおいては、画素データの信号ゲインの周波数特性における高域成分をバンドパスフィルタを通すことで抽出し、そのピーク値において合焦と判断するのが一般的である。図１３（a）は、水平方向もしくは垂直方向での１画素おきの３画素混合時の撮像データの周波数特性を示す。図１３（ｂ）は、動画モードと静止画モード時、オートフォーカスに用いる高域水平のバンドパスフィルタの特性である。

画素混合されて画素が間引かれる場合には、ナイキスト周波数が低域側にシフトするため、水平方向の高域情報が低域に折り返す。その結果、動画撮影のオートフォーカス制御時に垂直水平画素混合読み出しモードが適用されている従来技術にあっては、レンズを透過した光学像が、イメージセンサの混合画素ピッチを上回る高周波成分を含んだ状態、すなわち、イメージセンサ上での空間サンプリングにおいて光学像の高周波成分の折り返しが発生した状態でオートフォーカスが制御されているため、合焦状態においては折り返し成分による偽信号が発生して画質が劣化するという課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みて創作したものであり、高画素での高精細な静止画撮影と高画素での動きの滑らかな動画記録との切換えが可能な固体撮像装置において、高周波成分の折り返しによる画質低下を防止して動画記録を高品質にすることを主たる目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明は次のような手段を講じる。

すなわち、本発明による固体撮像装置は、光学系を通して入射される光学像を光電変換して電気信号に変換するマトリックス状の光電変換素子アレイと、前記光電変換素子アレイからの画素データの読み出しについて、静止画対応の全画素読み出しモードと動画対応の画素混合読み出しモードとを有する画素データ読み出し制御部とを備えた固体撮像装置であって、前記光学系と前記光電変換素子アレイとの間に進入退避可能に設けられた光学ローパスフィルタと、前記光学ローパスフィルタの前記進入退避を制御する進退制御部と、前記画素データ読み出し制御部からオートフォーカス用に出力された画素データに基づいて前記光学系の焦点制御を行うオートフォーカス制御部を備え、前記動画対応の画素混合読み出しモードは、前記アレイの垂直方向と水平方向とで複数画素分を混合して出力する垂直水平画素混合読み出しモードであり、前記画素データ読み出し制御部は、オートフォーカス制御時には、前記光電変換素子アレイから読み出した複数画素分の画素データの混合について、アレイの垂直方向と水平方向とのいずれか一方で混合を停止した状態で一方向のみ混合画素データをオートフォーカス用に出力する一方向のみ画素混合読み出しモードをさらに備え、前記一方向のみ画素混合読み出しモードにおいて、前記光電変換素子アレイの水平方向での混合を停止し、垂直方向のみの混合画素データをオートフォーカス用に出力する第１の混合停止モードと、前記光電変換素子アレイの垂直方向での混合を停止し、水平方向のみの混合画素データをオートフォーカス用に出力する第２の混合停止モードとを有し、前記第１および第２の混合停止モードを切り替え可能に構成し、前記光学ローパスフィルタは、前記垂直方向または前記水平方向の高周波成分をそれぞれ遮断する複数の光学ローパスフィルタを含み、前記進退制御部は、前記モードに応じて、前記複数の光学ローパスフィルタの進入退避を制御するものである。

本発明によると、動画記録時には、前記光学ローパスフィルタを光学系と光電変換素子アレイとの間に進入させて配置することにより、光学系のレンズと光学ローパスフィルタとを透過した光学像は、イメージセンサである光電変換素子アレイの混合画素ピッチを上回らないように高周波成分が帯域制限され、イメージセンサ上での空間サンプリングにおいて光学像の高周波成分の折り返しのない状態で撮像される。この時、画素データ読み出し制御部においては、画素混合読み出しモードが設定され、光電変換素子アレイから読み出した画素データについて、複数画素分を混合して出力する。すなわち、画素間引きを行い、単位時間当たりのフレーム枚数を増やして画素データ処理を行うことにより、高画素での動きの滑らかな動画記録を実現し、さらにオートフォーカスが制御された合焦状態において偽信号がまったく発生せず、高品質な動画像を出力できる。
従来においては、上述の図１２のステップＳ３８に示されるように、静止画撮影においても、モニタモードでのオートフォーカス制御時には、動画記録と同様の垂直水平画素混合読み出しモードがそのまま適用されていた。すなわち、画素混合を通じて間引かれた画素データに基づいてオートフォーカスが制御されていた。換言すれば、オートフォーカス用の基礎データが画素欠落状態となっていた。
これに対して、本発明によれば、静止画撮影時でのオートフォーカス制御時には、画素データ読み出し制御部において新モードである一方向のみ画素混合読み出しモードが設定される。この一方向のみ画素混合読み出しモードは、光電変換素子アレイから読み出した複数画素分の画素データの混合について、アレイの垂直方向と水平方向とのいずれか一方で混合を停止し、残る一方向でのみ画素混合を行って、オートフォーカス用の基礎データを出力する。このオートフォーカス用の基礎データには、水平方向と垂直方向とのいずれか一方の方向では全画素分の画素データを含んでおり、その方向では高域情報を温存し、従来技術のような情報欠落はない。一方向では情報欠落のないオートフォーカス用の基礎データを用いてオートフォーカスの制御が行われることから、オートフォーカスの精度が従来技術に比べて大幅に改善される。

前記進退制御部は、前記静止画対応の全画素読み出しモードでは、前記光学ローパスフィルタを、前記光学系と前記光電変換素子アレイとの間から退避させるのが好ましい。

この構成によると、静止画撮影時には、前記光学ローパスフィルタを光学系と光電変換素子アレイとの間から外して配置し、光学像の高周波成分を帯域制限せず、画素データ読み出し制御部において全画素読み出しモードが設定され、光電変換素子アレイから読み出した画素データについて、１画素分ずつ順次に全画素分出力する。すなわち、高画素での高精細な静止画撮影を実現することができる。

また、前記静止画対応の全画素読み出モードには、縮小画像の記録に対応したモードを含み、前記進退制御部は、前記縮小画像の記録に対応したモードでは、前記光学ローパスフィルタを、前記光学系と前記光電変換素子アレイとの間に進入させて光学像の高周波成分を遮断するのが好ましい。

この構成によると、いわゆるデジタルズームを使って静止画像の縮小記録を行う場合には、光学ローパスフィルタを、光学系と光電変換素子アレイとの間に進入させて光学像の高周波成分を遮断するので、高周波成分によって折り返し歪みが生じることがなく、高品質な縮小画像を得ることができる。

上記構成において、前記光学ローパスフィルタは、前記縮小画像のサイズに応じて高周波成分の帯域制限が異なる複数の光学ローパスフィルタを含み、前記進退制御部は、縮小画像のサイズに応じて、前記複数の光学ローパスフィルタの進入退避を制御するようにしてもよい。

また、上記構成において、前記光電変換素子アレイは、モノクロタイプのものでもよいし、カラータイプのものでもよい。後者の場合は、前面に複数色のカラーフィルタを備えた構成となる。カラーフィルタとしては何でもよいが、ＲＧＢ（Ｒはレッド、Ｇはグリーン、Ｂはブルー）のベイヤー配列や、シアン、マゼンタ、イエロー（さらにはグリーン）の補色タイプでもよい。

本発明によれば、高画素での高精細な静止画撮影と高画素での動きの滑らかな動画記録との切換えが可能な固体撮像装置において、偽信号のない高品質な動画記録が可能となる。

以下、本発明に係る固体撮像装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態における固体撮像装置の構成を示すブロック図である。図１において、Ａ１は被写体の光学像を入射する光学系であり、複数枚からなる組み合わせレンズを備えている。Ａ7は光学系Ａ１を通して入射された光学像の高周波成分を除去する光学ローパスフィルタであり、Ａ２は光学系A１を通して入射された光学像を光電変換して電気信号に変換するマトリックス状でカラーフィルタを伴う光電変換素子アレイである。Ａ３は光電変換素子アレイＡ２から画素データを読み出すとともに、読み出した画素データをモードを切り替えて出力する画素データ読み出し制御部である。

この実施の形態では、画素データ読み出し制御部Ａ３は、従来技術の場合と同様の２つのモードに加えて、新モードを備えている。

（１）読み出した画素データを１画素分ずつ順次に全画素分出力する静止画撮影の全画素読み出しモード、
（２）読み出した画素データにつき、アレイの垂直方向と水平方向とで複数画素分を混合した上で、その混合画素データを出力する動画記録の垂直水平画素混合読み出しモードを備えていることに加えて、新モードとして、
（３）モニタモードでのオートフォーカス制御時に、読み出した複数画素分の画素データの混合について、アレイの水平方向で混合を停止した状態で垂直方向のみ混合画素データをオートフォーカス用に出力する垂直方向のみ画素混合読み出しモード
を備えている。

図１において、Ａ４は画素データ読み出し制御部Ａ３から出力される画素データを入力して所要のデータ処理を行う画像処理部、Ａ５は画像処理部Ａ４におけるオートフォーカス制御部、Ａ６は液晶ディスプレイなどの撮影モニタである。

以上のように構成された本実施の形態の固体撮像装置の動作を図２および図３のフローチャートに従って以下に説明する。

ステップＳ１は電源投入直後の撮影スタンバイ状態であり、モニタモードが設定されている。ステップＳ２では垂直水平画素混合読み出しモードを設定する。光学系Ａ１を介して光電変換素子アレイＡ２上に結像された被写体の光学像は、光電変換素子アレイＡ２において光電変換され、電気信号に変換される。

ここまでの具体的動作は次のとおりである。画素データ読み出し制御部Ａ３は光電変換素子アレイＡ２から画素データを読み出す。電源投入時には、モニタモードが設定されているとともに、画素データ読み出し制御部Ａ３は、垂直水平画素混合読み出しモードに設定されており、垂直水平画素混合の画素データが画像処理部Ａ４に出力されている。画像処理部Ａ４は、入力した画素データに対して、相関二重サンプリングであるＣＤＳ（Correlated Double Sampling）の処理を行ってリセットノイズおよび低周波ノイズを除去し、さらに自動利得制御であるＡＧＣ（Automatic Gain Contorol）を行い、さらにアナログ信号をディジタルデータに変換する。さらに、撮影モニタＡ６に出力して、被写体像をリアルタイムに映出する。

そして、ステップＳ３で動画記録か静止画撮影かの判断を行う。撮影者が動画記録モードを選択するとステップＳ４に進み、撮影者が静止画撮影モードを選択するとステップＳ７に進む。

この実施の形態では、動画記録モードが選択されたステップＳ４においては、可動式の光学ローパスフィルタＡ７を、光学系Ａ１と光電変換素子アレイＡ２との間に配置する。この設定が本実施の形態の特徴である。この結果、光学像の高周波成分が除去され、画素混合ピッチに対応するよう帯域制限された光学像を光電変換素子アレイＡ２に照射することができる。

そしてステップＳ５に進み、オートフォーカスを起動して光学系Ａ１のレンズの駆動を行い、ステップＳ６で録画ボタンの操作によって垂直水平画素混合読み出しモードでの動画記録を実行する。ステップＳ５では、垂直水平２次元方向での混合画素データによるオートフォーカスが行われる。

以上のように、動画記録時には、光学ローパスフィルタＡ７を光学系Ａ１と光電変換素子アレイＡ２との間に進入させて配置することにより、光学系Ａ１のレンズと光学ローパスフィルタＡ７とを透過した光学像は、光電変換素子アレイＡ２の混合画素ピッチを上回らないよう高周波成分が帯域制限されることになり、光電変換素子アレイＡ２上での空間サンプリングにおいて、光学像の高周波成分の折り返しのない状態で撮像されることになる。これによって、オートフォーカスが制御された合焦状態において偽信号がまったく発生せず、高品質な動画像を出力できることになる。

ステップＳ３において、静止画撮影モードが選択されると、ステップＳ７でスモールサイズ(縮小サイズ)撮影かフルサイズ撮影かの判断を行い、フルサイズ撮影モードの場合は、ステップＳ８に移行し、光学ローパスフィルタＡ７を、光学系Ａ１と光電変換素子アレイＡ２との間から退避させて光電変換素子アレイＡ２のエリア外に移動させてステップＳ９へ移行する。

このように、静止画撮影モードでは、光学ローパスフィルタＡ７を光学系Ａ１と光電変換素子アレイＡ２との間から退避させて配置し、光学像の高周波成分を帯域制限せず、画素データ読み出し制御部Ａ３において、後述のステップＳ１４のように全画素読み出しモードが設定され、光電変換素子アレイＡ２から読み出した画素データについて、１画素分ずつ順次に全画素分出力する。すなわち、高画素での高精細な静止画撮影を実現することができる。

ステップＳ９では、ラフなオートフォーカスで光学系Ａ１のレンズの駆動を行い、ステップＳ１０でシャッターボタンの半押し状態を判断し、半押し状態を確認した上でステップＳ１１に進む。

この実施の形態では、ステップＳ１１において、新モードとして、垂直方向のみ画素混合読み出しモードを設定する。この結果、画素データ読み出し制御部Ａ３は、複数ラインの画素データを垂直方向で混合するが、水平方向では間引きをしない全画素連続の画素データ、すなわち垂直方向のみ混合画素データをオートフォーカス用の基礎データとして画像処理部Ａ４に出力する。

次いで、ステップＳ１２で垂直方向のみ混合画素データによる高精度オートフォーカスを起動して光学系Ａ１のレンズの駆動を行い、ステップＳ１３で合焦を判断すると、ステップＳ１４に進んで全画素読み出しモードを設定した上でシャッターボタンの全押しを許可し、全画素読み出しモードでの静止画撮影を実行する。

このように、複数ラインの画素データを垂直方向で混合するが、水平方向では間引きをしない全画素連続の画素データ、すなわち垂直方向のみ混合画素データをオートフォーカス用の基礎データとして画像処理部Ａ４に出力するので、水平方向では情報欠落のないオートフォーカス用の基礎データを用いてオートフォーカスの制御が行われることから、オートフォーカスの精度が従来技術に比べて大幅に改善され、高精度オートフォーカス動作による高精細な静止画撮影が可能となる。

ステップＳ３で静止画撮影モードが選択され、かつ、ステップＳ７でスモールサイズ撮影モードが選択された場合は、図３に示されるステップＳ１５に移行し、光学ローパスフィルタＡ７を、光学系Ａ１と光電変換素子アレイＡ２との間から退避させて光電変換素子アレイＡ２のエリア外に移動させ、ステップＳ１６でラフなオートフォーカスで光学系Ａ１のレンズの駆動を行い、ステップＳ１７でシャッターボタンの半押し状態を判断し、半押し状態を確認した上でステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８において、垂直方向のみ画素混合読み出しモードを設定する。次いで、ステップＳ１９で垂直方向のみ混合画素データによる高精度オートフォーカスを起動して光学系Ａ１のレンズの駆動を行い、ステップＳ２０で合焦を判断すると、ステップＳ２１に進み、記録するスモールサイズデータの画素ピッチに合わせた周波数特性をもつ光学ローパスフィルタ(任意光学ローパスフィルタ)を挿入する。その後ステップＳ２２に進んで全画素読み出しモードを設定した上でシャッターボタンの全押しを許可し、全画素読み出しモードでの静止画撮影を実行する。

次に、図４〜図６を用いて、全画素読み出しモードと垂直水平画素混合読み出しモードと垂直方向のみ画素混合読み出しモードについて、具体的レベルで説明する。

図４、図５、図６は各読み出しモードの一例を分かりやすく示したモデル図である。各図において、左側は光電変換素子アレイＡ２の一部を示し、右側は画素データ読み出し制御部Ａ３によって出力された画素データである。光電変換素子アレイＡ２は、１番目のＧ（グリーン）、Ｒ（レッド）、Ｂ（ブルー）、２番目のＧ（グリーン）のベイヤー配列となっている。

図４は全画素読み出しモードのモデル図である。光電変換素子アレイＡ２における全画素につき、そのすべての画素データが出力されている。このモードは静止画撮影時のものである。走査はＹ１，Ｙ２，Ｙ３…の順に行われる。全画素の画素データを用いており、高画素において高精細な静止画撮影が行われることが理解される。

図５は垂直水平画素混合読み出しモードのモデル図である。このモードは動画記録時のものである。６行６列分の合計３６個のアレイを１単位として、Ｇ（グリーン）の画素データが２つ、Ｒ（レッド）およびＢ（ブルー）の画素データが１つずつ出力される状態となっている。出力される画素データで○印を付けた１番目のＧ（グリーン）の混合画素データは、光電変換素子アレイで○印を付けた９つのＧの画素の画素データを混合したものである。画素データで○印の１つ右隣のＲ（レッド）の混合画素データは、光電変換素子アレイでの９つの○印のそれぞれ右隣の９つのＲの画素データを混合したものである。画素データで○印の１つ上隣のＢ（ブルー）の混合画素データは、光電変換素子アレイでの９つの○印のそれぞれ上隣の９つのＢの画素データを混合したものである。画素データで○印の斜め右上の２番目のＧ（グリーン）の混合画素データは、光電変換素子アレイでの９つの○印のそれぞれ斜め右上の９つのＧの画素データを混合したものである。このようなパターンが、６行６列分の合計３６個のアレイを１単位として繰り返されている。走査順はＹ１，Ｙ２…である。

光電変換素子アレイＡ２では３６個のうちに、Ｇが１８個あり、Ｒ，Ｂがそれぞれ９個ずつある。これが画素データでは、それぞれ２個、１個、１個となる。したがって、水平方向で１／３、垂直方向で１／３の全体で１／９に間引かれた状態で混合画素データが出力されている。

さらには、間引きされて出力される画素データは、元のベイヤー配列と相似的であり、ベイヤー配列を保っている。すなわち、出力される画素データの１行目（ｋ１）はＧ，Ｒ，Ｇ，Ｒ…であり、２行目（ｋ２）はＢ，Ｇ，Ｂ，Ｇ…であり、３行目（ｋ３）はＧ，Ｒ，Ｇ，Ｒ…であり、４行目（ｋ４）はＢ，Ｇ，Ｂ，Ｇ…となっている。

水平垂直の２次元方向で１／９に間引かれ、しかも元のベイヤー配列を保っての画素データ出力であるので、高画素での動きの滑らかな高精細な動画記録が可能である。

図６はモニタモードでのオートフォーカス制御時の垂直方向のみ画素混合読み出しモードのモデル図である。出力される画素データは、垂直方向では間引かれているが、水平方向での間引きは停止され、水平方向では全画素連続の画素データ出力状態となっている。６行２列分の合計１２個のアレイを１単位として、Ｇの画素データが２つ、ＲおよびＢの画素データが１つずつ出力される状態となっている。画素データで○印を付けた１番目のＧ（グリーン）の一方向のみ混合画素データは、光電変換素子アレイで○印を付けた３つのＧの画素の画素データを混合したものである。画素データで○印の１つ右隣のＲ（レッド）の一方向のみ混合画素データは、光電変換素子アレイでの３つの○印のそれぞれ右隣の３つのＲの画素データを混合したものである。画素データで○印の１つ上隣のＢ（ブルー）の一方向のみ混合画素データは、光電変換素子アレイでの３つの○印のそれぞれ上隣の３つのＢの画素データを混合したものである。画素データで○印の斜め右上の２番目のＧ（グリーン）の一方向のみ混合画素データは、光電変換素子アレイでの３つの○印のそれぞれ斜め右上の３つのＧの画素データを混合したものである。このようなパターンが、６行２列分の合計１２個のアレイを１単位として繰り返されている。走査順はＹ１，Ｙ２…である。ここでもベイヤー配列は保たれている。

この垂直方向のみ画素混合読み出しモードでは、垂直方向での画素データ間引きはあるが、水平方向では間引きはなく、全画素の画素データが連続的に出力されている。すなわち、水平方向では情報欠落のないオートフォーカス用の基礎データが生成され、このデータを用いてオートフォーカスの制御が行われる。

このように、画素ピッチに迫る高精度なオートフォーカス動作を実現し、その上で図４に示す高画素での高精細な静止画撮影を行うので、得られた静止画データは、オートフォーカス制御時に垂直水平画素混合読み出しモードが適用されていた従来技術に比べて格段に高精細高品質なものとなる。

図７は上記で説明した図１の構成をより具体的レベルで展開したものである。

図７において、１００はレンズユニット、２００はＭＯＳイメージセンサ、３００はＣＤＳ・ＡＧＣ・Ａ／Ｄ処理部、４００はデジタル信号処理部、５００はタイミングジェネレータ、６００は操作部、７００は画面表示部である。

レンズユニット１００は光学系Ａ１に対応する。ＭＯＳイメージセンサ２００は、光電変換素子アレイ２１０と画素データ読み出し制御部２２０を具備している。光電変換素子アレイ２１０は光電変換素子アレイＡ２に対応し、画素データ読み出し制御部２２０は画素データ読み出し制御部Ａ３に対応する。画素データ読み出し制御部２２０は、垂直シフト選択回路２３０、ノイズ除去・画素選択回路２４０、水平シフト選択回路２５０および出力アンプ２６０を具備している。出力アンプ２６０についは、１チャンネルでもよいし、２チャンネルでもよい。ＣＤＳ・ＡＧＣ・Ａ／Ｄ処理部３００およびデジタル信号処理部４００が画像処理部Ａ４に対応する。デジタル信号処理部４００は、ＣＰＵ４１０とＡＦブロック４２０を具備するとともに、図示しないデジタルズーム部を具備している。

レンズユニット１００のフォーカスレンズが、ＣＰＵ４１０とＡＦブロック４２０によってフォーカス駆動されて合焦されるように構成されている。また、デジタルズーム部では、画素データをメモリに一旦格納し、設定される画像の縮小倍率に応じて、間引き処理等が施して縮小(スモールサイズ)画像を得るように構成されている。

また、ＣＰＵ４１０は、可動式の光学ローパスフィルタＡ７の進入退避を制御する進退制御部としての機能を有している。

図８はノイズ除去・画素選択回路２４０のさらに詳細な構成を示すブロック図である。図８において、２４２は垂直転送スイッチ回路、２４４は信号電圧保持回路、２４６は水平転送スイッチ回路、２４８は信号出力ラインである。

図９は光電変換素子アレイ２１０の一部分を拡大した図である。１つの画素２０は、フォトダイオード１０とセルアンプ１２とカラーフィルタ１４から構成されている。フォトダイオード１０のアノードが接地され、カソードがセルアンプ１２の入力に接続され、セルアンプ１２の出力が縦方向の画素データ読み出しライン１６に接続されている。セルアンプ１２の制御端子は垂直シフト選択回路２３０からの走査ライン１８に接続されている。

フォトダイオード１０の前面にカラーフィルタ１４が配置されている。カラーフィルタ１４は、４つ１組の画素でベイヤー配列（Ｇ，Ｒ，Ｂ，Ｇ）を構成するように構成されている。水平方向に１番目のＧ（グリーン）とＲ（レッド）が並ぶとともにＢ（ブルー）と２番目のＧ（グリーン）が並び、垂直方向に１番目のＧ（グリーン）とＢ（ブルー）が並ぶとともにＲ（レッド）と２番目のＧ（グリーン）が並ぶ２行２列の４画素を１単位として、その４画素１単位が縦横マトリックス状に多数配列されている。

（全画素読み出しモード）
全画素読み出しモードの動作を図１０を用いて説明する。図１０は画素データを読み出すための回路構成部分を拡大して示すものである。図１０は出力アンプ２６０は１チャンネルの場合である。ここでは、ノイズ除去回路２４３も図示されている（図８では図示省略）。クランプスイッチＣＬを用いた１ライン画素分のリセットおよびノイズ除去のタイミングは水平ブランキング期間内でライン選択後、セルアンプの基準電位で一度行い、その後、信号電圧を読み出し保持する。

１画素単位の読み出しの初期において、リセットスイッチＲＳが一旦、閉じられて信号出力用コンデンサＣoutがリセット用電源ＥＥ２のＶＤＤレベルにリセットされる。このリセットの後、リセットスイッチＲＳは開かれる。また、クランプスイッチＣＬが一旦、閉じられてすべてのクランプコンデンサＣＣがリセットされる。このリセットの後、クランプスイッチＣＬは開かれる。

垂直シフト選択回路２３０で光電変換素子アレイ２１０の第１ライン目を選択する。ここで、ノイズ除去回路２４３のクランプスイッチＣＬが一旦、閉じられてすべてのクランプコンデンサＣＣがリセットされる。このリセットの後、クランプスイッチＣＬは開かれ、その後、すべての垂直転送スイッチＶ１，Ｖ２，Ｖ３…を同時に閉じるとともに、すべての伝達スイッチａ１１，ａ２１，ａ３１…を同時に閉じ、画素Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１…における電圧信号をそれぞれコンデンサＱ１１，Ｑ２１，Ｑ３１…に充電する（それぞれ３つのコンデンサのすべてに。ただし、１つだけのコンデンサでもよい）。

次いで、水平転送スイッチｈ１１，ｈ２１，ｈ３１…を順次に閉じて（このとき、リセットスイッチＲＳにて１画素単位のリセットを行う）、信号出力用コンデンサＣoutおよび出力アンプ２６０を介して１ライン分全画素の画素データを出力する。

すなわち、まず、１番目の水平転送スイッチｈ１１（Ｈ１１，Ｈ１２，Ｈ１３の３つとも）を閉じて、コンデンサＱ１１に保持された第１ライン目第１列目の画素Ｐ１１の画素データを出力用コンデンサＣoutおよび出力アンプ２６０を介して出力する。次いで、２番目の水平転送スイッチｈ２１（Ｈ２１，Ｈ２２，Ｈ２３の３つとも）を閉じて、コンデンサＱ２１に保持された第１ライン目第２列目の画素Ｐ２１の画素データを出力する。次いで、３番目の水平転送スイッチｈ３１（Ｈ３１，Ｈ３２，Ｈ３３の３つとも）を閉じて、コンデンサＱ３１に保持された第１ライン目第３列目の画素Ｐ３１の画素データを出力する。以下同様にして、水平転送スイッチｈ４１，ｈ５１，ｈ６１…を順次に閉じて、コンデンサＱ４１，Ｑ５１，Ｑ６１…に保持された第１ライン目第４列目、第５列目、第６列目…の画素Ｐ４１，Ｐ５１，Ｐ６１…の画素データを出力する。このようにして、第１ライン目の全画素の画素データを出力する。

第１ライン目の全画素の画素データのデータ読み出しが終了すると、次に第２ライン目の画素データ読み出しに移行するが、その前にノイズキャンセルを行う。すなわち、クランプスイッチＣＬを閉じてクランプ用直流電源ＥＥ１を印加することにより、すべてのクランプコンデンサＣＣを所期電位にリセットする。

画素は、フォトダイオードとセルアンプ（フローティング・ディフュージョンアンプ）の組み合わせで構成されている。フォトダイオードに蓄積された電荷はセルアンプを介して電圧の形態で出力される。セルアンプのトランジスタのしきい値電圧ＶＴにばらつきがあり、それがオフセット成分となって画像品質を劣化させる（例えば、縦すじ）。これをノイズといい、このノイズをキャンセルするのがノイズ除去回路２４３の役割である。クランプコンデンサとしては、ＭＯＳゲート容量を利用することができる。クランプコンデンサをリセットした後は、クランプスイッチＣＬを開放し、次のラインの画素データ読み出しに移行する。

次のラインの画素データ読み出しに際しては、垂直シフト選択回路２３０において、選択ラインを１つ進める。以降は、上記同様の動作を繰り返す。１ライン分の全画素の画素データを順次に読み出す。

そして、選択ラインを１つ進めながら各１ライン分の全画素の画素データを順次に読み出すことを最終ラインまで繰り返すことにより、１フレーム分の全画素データを読み出す。

（９画素混合読み出しモード）
垂直シフト選択回路２３０で光電変換素子アレイ２１０の第１ライン目を選択する。ここですべての垂直転送スイッチＶ１，Ｖ２，Ｖ３…を同時に閉じ、クランプスイッチＣＬのオン→オフ動作を通じてクランプコンデンサＣＣをセルアンプのＶＴ基準電位にリセットする。その後、すべてのセルアンプの信号電圧を出力して垂直転送スイッチＶ１，Ｖ２，Ｖ３…を同時に閉じるとともに、各々１番目の伝達スイッチａ１１，ａ２１，ａ３１…を同時に閉じ、第１ライン上の画素Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１…における電圧信号をそれぞれ１番目のコンデンサＣ１１，Ｃ２１，Ｃ３１…に充電する。そして、クランプスイッチＣＬのオン→オフ動作を通じてクランプコンデンサＣＣをリセットする。

次に、垂直シフト選択回路２３０において選択ラインを１つ飛ばして２つ進め、第３ライン目を選択する。すべての垂直転送スイッチＶ１，Ｖ２，Ｖ３…を同時に閉じるとともに、今度は各々２番目の伝達スイッチａ１２，ａ２２，ａ３２…を同時に閉じ、第３ライン上の画素Ｐ１３，Ｐ２３，Ｐ３３…における電圧信号をそれぞれ２番目のコンデンサＣ１２，Ｃ２２，Ｃ３２…に充電する。そして、前述同様に再びクランプコンデンサＣＣをリセットする。

次に、垂直シフト選択回路２３０において選択ラインを１つ飛ばしてさらに２つ進め、第５ライン目を選択する。すべての垂直転送スイッチＶ１，Ｖ２，Ｖ３…を同時に閉じるとともに、今度は各々３番目の伝達スイッチａ１３，ａ２３，ａ３３…を同時に閉じ、第５ライン上の画素Ｐ１５，Ｐ２５，Ｐ３５…における電圧信号をそれぞれ３番目のコンデンサＣ１３，Ｃ２３，Ｃ３３…に充電する。そして、前述同様に再びクランプコンデンサＣＣをリセットする。

以上により、第１ライン目、第３ライン目、第５ライン目で第１列目から第６列目までの画素群に着目すると、第１列目のＧ（グリーン）の３画素の画素データがそれぞれコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３に保持され、第２列目のＲ（レッド）の３画素の画素データがそれぞれコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３に保持され、第３列目のＧの３画素の画素データがそれぞれコンデンサＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３に保持され、第４列目のＲの３画素の画素データがそれぞれコンデンサＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３に保持され、第５列目のＧの３画素の画素データがそれぞれコンデンサＣ５１，Ｃ５２，Ｃ５３に保持され、第６列目のＲの３画素の画素データがそれぞれコンデンサＣ６１，Ｃ６２，Ｃ６３に保持されたことになる。他の列でも同様の関係になっている。

第１ライン目、第３ライン目、第５ライン目で第１列目、第３列目、第５列目の９個の画素はすべてＧ（グリーン）の画素であり、それらの画素データはコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３，Ｃ５１，Ｃ５２，Ｃ５３に保持されている。そこで、これらのコンデンサに対応する９つの水平転送スイッチＨ１１，Ｈ１２，Ｈ１３，Ｈ３１，Ｈ３２，Ｈ３３，Ｈ５１，Ｈ５２，Ｈ５３を同時にスイッチングして信号出力用コンデンサＣoutに充電することにより、Ｇ（グリーン）の９画素分の画素データを混合し、その９画素混合の上で出力アンプ２６０よりＧの９画素混合画素データを出力する。これは、図５において、Ｇの９画素混合画素データＤ１に対応する。

一方、第１ライン目、第３ライン目、第５ライン目で第２列目、第４列目、第６列目の９個の画素はすべてＲ（レッド）の画素であり、それらの画素データはコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ４１，Ｃ４２，Ｃ４３，Ｃ６１，Ｃ６２，Ｃ６３に保持されている。そこで、上記のＧ（グリーン）の９画素混合画素データの読み出しに引き続いて、これらのコンデンサに対応する９つの水平転送スイッチＨ２１，Ｈ２２，Ｈ２３，Ｈ４１，Ｈ４２，Ｈ４３，Ｈ６１，Ｈ６２，Ｈ６３を同時にスイッチングして信号出力用コンデンサＣoutに充電することにより、Ｒの９画素分の画素データを混合し、その９画素混合の上で出力アンプ２６０よりＲ（レッド）の９画素混合画素データを出力する。これは、図５において、Ｒの９画素混合画素データＤ２に対応する。

図示はしていないが、コンデンサＣ７１，Ｃ７２，Ｃ７３，Ｃ９１，Ｃ９２，Ｃ９３，Ｃ１１１，Ｃ１１２，Ｃ１１３に対応する９つの水平転送スイッチを同時にスイッチングすることにより、出力アンプ２６０より次のＧの９画素混合画素データを出力する。これは、図５において、Ｇの９画素混合画素データＤ３に対応する。

さらに、コンデンサＣ８１，Ｃ８２，Ｃ８３，Ｃ１０１，Ｃ１０２，Ｃ１０３，Ｃ１２１，Ｃ１２２，Ｃ１２３に対応する９つの水平転送スイッチを同時にスイッチングすることにより、出力アンプ２６０より次のＲの９画素混合画素データを出力する。これは、図５において、Ｒの９画素混合画素データＤ４に対応する。

画素間引き状態での１ライン分のＧ，Ｒ，Ｇ，Ｒ…の画素データ出力が完了すると、垂直シフト選択回路２３０において、選択ラインを１ライン進め、上記同様に動作を繰り返すことにより、図５でＢの９画素混合画素データＤ５、Ｇの９画素混合画素データＤ６、Ｂの９画素混合画素データＤ７、Ｇの９画素混合画素データＤ８等を出力する。

画素間引き状態での１ライン分のＢ，Ｇ，Ｂ，Ｇ…の画素データ出力が完了すると、垂直シフト選択回路２３０において、選択ラインを５ライン進め、上記同様に動作を繰り返すことにより、図５でＧの９画素混合画素データＤ９、Ｒの９画素混合画素データＤ１０、Ｇの９画素混合画素データＤ１１、Ｒの９画素混合画素データＤ１２等を出力する。

画素間引き状態での１ライン分のＧ，Ｒ，Ｇ，Ｒ…の画素データ出力が完了すると、垂直シフト選択回路２３０において、選択ラインを１ライン進め、上記同様に動作を繰り返すことにより、図５でＢの９画素混合画素データＤ１３、Ｇの９画素混合画素データＤ１４、Ｂの９画素混合画素データＤ１５、Ｇの９画素混合画素データＤ１６等を出力する。

（垂直方向のみ画素混合読み出しモード）
垂直方向のみ画素混合読み出しモードでの読み出した画素データのコンデンサへの充電の動作は、９画素混合読み出しモードのときと同様である。

すなわち、垂直シフト選択回路２３０で光電変換素子アレイ２１０の第１ライン目を選択する。すべての垂直転送スイッチＶ１，Ｖ２，Ｖ３…を同時に閉じるとともに、各々１番目の伝達スイッチａ１１，ａ２１，ａ３１…を同時に閉じ、第１ライン上の画素Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１…における電圧信号をそれぞれ１番目のコンデンサＣ１１，Ｃ２１，Ｃ３１…に充電する。そして、クランプスイッチＣＬのオン→オフ動作を通じてクランプコンデンサＣＣをリセットする。

次に、垂直シフト選択回路２３０において選択ラインを１つ飛ばして２つ進め、第３ライン目を選択する。すべての垂直転送スイッチＶ１，Ｖ２，Ｖ３…を同時に閉じるとともに、今度は各々２番目の伝達スイッチａ１２，ａ２２，ａ３２…を同時に閉じ、第３ライン上の画素Ｐ１３，Ｐ２３，Ｐ３３…における電圧信号をそれぞれ２番目のコンデンサＣ１２，Ｃ２２，Ｃ３２…に充電する。そして、再びクランプコンデンサＣＣをリセットする。

次に、垂直シフト選択回路２３０において選択ラインを１つ飛ばしてさらに２つ進め、第５ライン目を選択する。すべての垂直転送スイッチＶ１，Ｖ２，Ｖ３…を同時に閉じるとともに、今度は各々３番目の伝達スイッチａ１３，ａ２３，ａ３３…を同時に閉じ、第５ライン上の画素Ｐ１５，Ｐ２５，Ｐ３５…における電圧信号をそれぞれ３番目のコンデンサＣ１３，Ｃ２３，Ｃ３３…に充電する。そして、再びクランプコンデンサＣＣをリセットする。

ここまでは、垂直水平画素混合読み出しモードの場合と同様である。

第１ライン目、第３ライン目、第５ライン目で第１列目の３個の画素はすべてＧ（グリーン）の画素であり、それらの画素データはコンデンサＣ１１，Ｃ１２，Ｃ１３に保持されている。そこで、これらのコンデンサに対応する３つの水平転送スイッチＨ１１，Ｈ１２，Ｈ１３を同時にスイッチングして信号出力用コンデンサＣoutに充電することにより、Ｇの３画素分の画素データを混合し、その３画素混合の上で出力アンプ２６０よりＧの３画素混合画素データを出力する。これは、図６において、Ｇの３画素混合画素データｄ１に対応する。

第１ライン目、第３ライン目、第５ライン目で第２列目の３個の画素はすべてＲ（レッド）の画素であり、それらの画素データはコンデンサＣ２１，Ｃ２２，Ｃ２３に保持されている。そこで、これらのコンデンサに対応する３つの水平転送スイッチＨ２１，Ｈ２２，Ｈ２３を同時にスイッチングして信号出力用コンデンサＣoutに充電することにより、Ｒの３画素分の画素データを混合し、その３画素混合の上で出力アンプ２６０よりＲの３画素混合画素データを出力する。これは、図６において、Ｒの３画素混合画素データｄ２に対応する。

第１ライン目、第３ライン目、第５ライン目で第３列目の３個の画素はすべてＧ（グリーン）の画素であり、それらの画素データはコンデンサＣ３１，Ｃ３２，Ｃ３３に保持されている。そこで、これらのコンデンサに対応する３つの水平転送スイッチＨ３１，Ｈ３２，Ｈ３３を同時にスイッチングして信号出力用コンデンサＣoutに充電することにより、Ｇの３画素分の画素データを混合し、その３画素混合の上で出力アンプ２６０よりＧの３画素混合画素データを出力する。これは、図６において、Ｇの３画素混合画素データｄ３に対応する。

第１ライン目、第３ライン目、第５ライン目で第４列目の３個の画素はすべてＲ（レッド）の画素であり、それらの画素データはコンデンサＣ４１，Ｃ４２，Ｃ４３に保持されている。そこで、これらのコンデンサに対応する３つの水平転送スイッチＨ４１，Ｈ４２，Ｈ４３を同時にスイッチングして信号出力用コンデンサＣoutに充電することにより、Ｒの３画素分の画素データを混合し、その３画素混合の上で出力アンプ２６０よりＲの３画素混合画素データを出力する。これは、図６において、Ｒの３画素混合画素データｄ４に対応する。

垂直方向のみ画素間引きの状態で且つ水平方向全画素選択の状態での１ライン分のＧ，Ｒ，Ｇ，Ｒ…の画素データ出力が完了すると、垂直シフト選択回路２３０において、選択ラインを１ライン進め、上記同様に動作を繰り返すことにより、図６でＢの３画素混合画素データｄ５、Ｇの３画素混合画素データｄ６、Ｂの３画素混合画素データｄ７、Ｇの３画素混合画素データｄ８等を出力する。

垂直方向のみ画素間引き且つ水平方向全画素選択状態での１ライン分のＢ，Ｇ，Ｂ，Ｇ…の画素データ出力が完了すると、垂直シフト選択回路２３０において、選択ラインを５ライン進め、上記同様に動作を繰り返すことにより、図６でＧの３画素混合画素データｄ９、Ｒの３画素混合画素データｄ１０、Ｇの３画素混合画素データｄ１１、Ｒの３画素混合画素データｄ１２等を出力する。

垂直方向のみ画素間引き且つ水平方向全画素選択状態での１ライン分のＧ，Ｒ，Ｇ，Ｒ…の画素データ出力が完了すると、垂直シフト選択回路２３０において、選択ラインを１ライン進め、上記同様に動作を繰り返すことにより、図６でＢの３画素混合画素データｄ１３、Ｇの３画素混合画素データｄ１４、Ｂの３画素混合画素データｄ１５、Ｇの３画素混合画素データｄ１６等を出力する。

(その他の実施の形態)
図１１は、本発明の他の実施の形態の図３に対応するフローチャートである。

上述の図２のステップＳ３で静止画撮影モードが選択され、かつ、ステップＳ７でスモールサイズ撮影モードが選択された場合に、この図１１に示されるステップＳ１５に移行し、光学ローパスフィルタＡ７を、光学系Ａ１と光電変換素子アレイＡ２との間に配置し、光学像の高周波成分を除去してステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６では、水平・垂直画素混合モードのままで記録するスモールサイズデータの画素ピッチに合わせた周波数特性をもつ光学ローパスフィルタ(任意光学ローパスフィルタ)を挿入し、ステップＳ１７でラフなオートフォーカスで光学系Ａ１のレンズの駆動を行い、ステップＳ１８でシャッターボタンの半押し状態を判断し、半押し状態を確認した上でステップＳ１９に進む。次いで、ステップＳ１９でソフトウエア処理を含めた高精度オートフォーカスを起動して光学系Ａ１のレンズの駆動を行い、ステップＳ２０で合焦を判断すると、ステップＳ２１に進んで全画素読み出しモードを設定した上でシャッターボタンの全押しを許可し、全画素読み出しモードでの静止画撮影を実行する。

このように、静止画スモールサイズ記録時には、光学ローパスフィルタＡ７を、光学系Ａ１と光電変換素子アレイＡ２との間に配置することにより、光学系Ａ１のレンズと光学ローパスフィルタＡ７を透過した光学像は、高周波成分が帯域制限されることになり、いわゆるデジタルズームを使って画像を縮小する場合に、高周波成分によって折り返し歪みが生じることがなく、高品質な静止画スモールサイズの記録が可能となる。

本発明の他の実施の形態として、光学像の垂直方向または水平方向の高周波成分をそれぞれ遮断する複数の光学ローパスフィルタを、光学系Ａ１と光電変換素子アレイＡ２との間に進退可能に設け、一方向のみ画素混合読み出しモードでは、画素混合を行う前記一方向の高周波成分を遮断する光学ローパスフィルタを、光学系Ａ１と光電変換素子アレイＡ２との間に進入させて光学像の高周波成分を除去するようにしてもよい。

本発明の固体撮像装置は、高画素で静止画撮影と動画記録の両機能を備えたデジタルカメラ等として有用である。

本発明の実施の形態における固体撮像装置の基本的構成を示すブロック図本発明の実施の形態における固体撮像装置の動作を示すフローチャート本発明の実施の形態における固体撮像装置の動作を示すフローチャート本発明の実施の形態における固体撮像装置の全画素読み出しモードの動作説明モデル図本発明の実施の形態における固体撮像装置の垂直水平画素混合読み出しモードの動作説明モデル図本発明の実施の形態における固体撮像装置の垂直方向のみ画素混合読み出しモードの動作説明モデル図本発明の実施の形態における固体撮像装置の構成をより具体的レベルで展開したブロック図本発明の実施の形態における固体撮像装置のノイズ除去・画素選択回路の詳細な構成を示す回路図本発明の実施の形態における固体撮像装置の光電変換素子アレイの一部分を拡大して示す回路図本発明の実施の形態における固体撮像装置について画素データを読み出すための回路構成部分を拡大して示す回路図本発明の他の実施の形態における固体撮像装置の動作を示すフローチャート従来技術の固体撮像装置の動作を示すフローチャート画素データおよびバンドパスフィルタの周波数特性図

符号の説明

Ａ１光学系Ａ２光電変換素子アレイ
Ａ３画素データ読み出し制御部
Ａ４画像処理部Ａ５オートフォーカス制御部
Ａ６撮影モニタ

Claims

光学系を通して入射される光学像を光電変換して電気信号に変換するマトリックス状の光電変換素子アレイと、前記光電変換素子アレイからの画素データの読み出しについて、静止画対応の全画素読み出しモードと動画対応の画素混合読み出しモードとを有する画素データ読み出し制御部とを備えた固体撮像装置であって、
前記光学系と前記光電変換素子アレイとの間に進入退避可能に設けられた光学ローパスフィルタと、
前記光学ローパスフィルタの前記進入退避を制御する進退制御部と、
前記画素データ読み出し制御部からオートフォーカス用に出力された画素データに基づいて前記光学系の焦点制御を行うオートフォーカス制御部を備え、
前記動画対応の画素混合読み出しモードは、前記アレイの垂直方向と水平方向とで複数画素分を混合して出力する垂直水平画素混合読み出しモードであり、
前記画素データ読み出し制御部は、オートフォーカス制御時には、前記光電変換素子アレイから読み出した複数画素分の画素データの混合について、アレイの垂直方向と水平方向とのいずれか一方で混合を停止した状態で一方向のみ混合画素データをオートフォーカス用に出力する一方向のみ画素混合読み出しモードをさらに備え、前記一方向のみ画素混合読み出しモードにおいて、前記光電変換素子アレイの水平方向での混合を停止し、垂直方向のみの混合画素データをオートフォーカス用に出力する第１の混合停止モードと、前記光電変換素子アレイの垂直方向での混合を停止し、水平方向のみの混合画素データをオートフォーカス用に出力する第２の混合停止モードとを有し、前記第１および第２の混合停止モードを切り替え可能に構成し、
前記光学ローパスフィルタは、前記垂直方向または前記水平方向の高周波成分をそれぞれ遮断する複数の光学ローパスフィルタを含み、
前記進退制御部は、前記モードに応じて、前記複数の光学ローパスフィルタの進入退避を制御することを特徴とする固体撮像装置。
前記進退制御部は、前記静止画対応の全画素読み出しモードでは、前記光学ローパスフィルタを、前記光学系と前記光電変換素子アレイとの間から退避させる請求項１記載の固体撮像装置。
前記静止画対応の全画素読み出モードには、縮小画像の記録に対応したモードを含み、
前記進退制御部は、前記縮小画像の記録に対応したモードでは、前記光学ローパスフィルタを、前記光学系と前記光電変換素子アレイとの間に進入させて光学像の高周波成分を遮断する請求項１または２記載の固体撮像装置。
前記光学ローパスフィルタは、前記縮小画像のサイズに応じて高周波成分の帯域制限が異なる複数の光学ローパスフィルタを含み、
前記進退制御部は、縮小画像のサイズに応じて、前記複数の光学ローパスフィルタの進入退避を制御する請求項１記載の固体撮像装置。
前記光電変換素子アレイは、複数色のカラーフィルタを備えている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
前記光電変換素子アレイは、フォトダイオードとセルアンプとカラーフィルタとの組み合わせからなり、前記フォトダイオードとセルアンプはＭＯＳトランジスタで構成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載の固体撮像装置。