JP5188080B2 - 撮像装置、撮像装置の駆動方法、及び読み出し装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の画素を備えて構成され、入射した被写体光を画像として撮像する画素部を有する撮像装置、撮像装置の駆動方法、及び読み出し装置に関する。

広域撮像エリアを低い解像度で撮像するとともに、所定の部分撮像エリアを高い解像度で撮像することが可能な従来の撮像装置としては、例えば、下記の特許文献１や、下記の特許文献２がある。

特許文献１では、所定の画素のデータを読み出すことが可能な撮像素子を用い、その全画素のうち、所定のブロックの画素読み出すブロックモードと、全画素を所定の間引き率で読み出すスキップモードとを切り換えて、駆動、メモリ書き込み、表示動作等を行う。これによって、撮影前の画角合わせやピント合わせのための画像表示を迅速かつ的確に行なうことが可能であり、１つのモニタ上において繰り返し周期の短い全体表示の画像と部分拡大表示の画像とを同時に見ることが可能な撮像装置を提供している。

また、特許文献２では、２次元の画素アレイを持ち、複数の走査モードで走査できるようにした固体撮像素子を備えた撮像装置を開示している。この撮像装置では、固体撮像素子の画素アレイにおける連続する所定領域の画素群のみを全画素走査すると共に、画素アレイの残りの領域の画素群については間引き走査を行う走査制御手段と、全画素走査領域からの映像信号と間引き走査領域からの映像信号とを互いに分離する映像信号分離手段とを備えている。これによって、同一フレームから間引き走査による全体画像情報と全画素走査による高解像部分画像情報とを同時に得ることができる撮像装置を提供している。

特開平９−２１４８３６号公報 特開２０００−３２３１８号公報

しかしながら、上記の２つの特許文献では、それぞれ以下の課題を有している。
まず、特許文献１では、低解像度での画像読み出しと高解像度での画像読み出しの際に、同一画素を用いている。そのため、低解像度のフレームと高解像度のフレームを交互に読み出す場合にも、蓄積と画素読み出しとをフレームごとに時系列で行う必要があり、実効的なフレームレートが低下するという問題があった。

また、特許文献２では、同じフレームから低解像度の画像と高解像度の画像を得ることになる。そのため、それぞれの画像ごとに各画素の露光制御あるいはゲインを調整する必要があり、そのために、センサの駆動タイミングの変更が複雑になるという問題があった。

更に、どちらの特許文献も、画像読み出し時の駆動周波数については考慮していないため、複数の高解像度の画像を読み出す場合、各画像のフレームレートが変わってしまうという問題も生じる。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、低解像度の画像の読み出しと高解像度の画像の読み出しが複雑化すること無く、かつ、フレームレートの低下の防止を実現する撮像装置、撮像装置の駆動方法、及び読み出し装置を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、複数の画素を備えて構成され、入射した被写体光を画像として撮像する画素部と、前記画素部から画素を間引いて間引き画像を読み出すとともに、前記画素部の複数の部分領域から前記間引き画像よりも高解像度の部分画像を読み出す読み出し手段とを有し、前記読み出し手段は、前記間引き画像と前記部分画像とをそれぞれ異なる前記画素部の画素から排他的に読み出し、かつ、前記間引き画像と前記部分画像とを異なる撮像フレームとして読み出し、さらに、複数の部分画像を読み出す場合に、前記複数の部分画像を互いに異なるフレームとして読み出し、前記間引き画像と前記複数の部分画像とを交互に読み出すことを特徴とする。

本発明の撮像装置の駆動方法は、複数の画素を備えて構成され、入射した被写体光を画像として撮像する画素部を有する撮像装置の駆動方法であって、前記画素部から画素を間引いて間引き画像を読み出すとともに、前記画素部の複数の部分領域から前記間引き画像よりも高解像度の部分画像を読み出す際に、前記間引き画像と前記部分画像とをそれぞれ異なる前記画素部の画素から排他的に読み出し、かつ、前記間引き画像と前記部分画像とを異なる撮像フレームとして読み出し、さらに、複数の部分画像を読み出す場合に、前記複数の部分画像を互いに異なるフレームとして読み出し、前記間引き画像と前記複数の部分画像とを交互に読み出すことを特徴とする。
本発明の読み出し装置は、複数の画素を含む画素部から信号を読み出す読み出し装置であって、前記読み出し装置は、前記画素部から画素を間引いて間引き画像を読み出すとともに、前記画素部の複数の部分領域から前記間引き画像よりも高解像度の部分画像を読み出し、さらに、前記間引き画像と前記部分画像とをそれぞれ異なる前記画素部の画素から排他的に読み出し、かつ、前記間引き画像と前記部分画像とを異なる撮像フレームとして読み出し、さらに、複数の部分画像を読み出す場合に、前記複数の部分画像を互いに異なるフレームとして読み出し、前記間引き画像と前記複数の部分画像とを交互に読み出すことを特徴とする。

本発明によれば、低解像度の画像の読み出しと高解像度の画像の読み出しが複雑化すること無く、かつ、フレームレートの低下を防止することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成の一例を示す図である。
図１に示すように、撮像装置１００は、例えば、光学部１１０、センサ部（撮像素子）１２０、信号処理回路部１３０、記録・通信部１４０、タイミング制御回路部１５０、システムコントロール回路部１６０、及び、再生・表示部１７０を有して構成されている。

光学部１１０を通って入射した被写体光は、センサ部（撮像素子）１２０上に結像される。センサ部（撮像素子）１２０は、例えば、画素が２次元行列状に配置された画素部を有しており、入射した被写体光が画素部に結像されると、画素部の各画素により被写体光が電気信号（画像信号）に変換されて画像が撮像される。

センサ部（撮像素子）１２０の各画素で変換された画像信号は、信号処理回路部１３０において、予め決められた方法によって信号変換処理がなされる。そして、信号処理回路部１３０で信号処理された画像信号は、記録・通信部１４０によって記録媒体に記録や外部装置に送信されたり、あるいは、再生・表示部１７０に直接送られて再生や表示がなされたりする。また、記録・通信部１４０によって記録媒体に記録された画像信号は、必要に応じて、再生・表示部１７０に送られて再生や表示がなされる。

タイミング制御回路部１５０は、システムコントロール回路部１６０による制御に基づき、センサ部（撮像素子）１２０及び信号処理回路部１３０の駆動タイミングを制御する。システムコントロール回路部１６０は、撮像装置の動作を統括的に制御するものであり、光学部１１０、記録・通信部１４０、タイミング制御回路部１５０、及び、再生・表示部１７０の各構成部を制御する。また、システムコントロール回路部１６０は、タイミング制御回路部１５０を通じて、センサ部（撮像素子）１２０及び信号処理回路部１３０の駆動を制御する。

次に、まず、本発明の概要について説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る撮像装置による実施イメージの一例を説明する模式図である。ここで、図２には、センサ部（撮像素子）１２０に設けられた画素部１２１と、画素部１２１の各画素から読み出された後の部分画像Ａ及びＢ、並びに間引き画像Ｃとの関係を模式的に示している。すなわち、図２では、画素部１２１に構成された画素のうち、間引き画像（Ｃ）用の画素と部分画像（Ａ，Ｂ）用の画素が示されている。

図２に示すように、画素部１２１における全体画像は、間引き画像（Ｃ）用の画素から読み出された少数の画素信号に基づき形成される。ここで、全体画像は、画素部１２１の全体から間引いて読み出されたものであるため、低解像度の画像となる。そして、例えば、システムコントロール回路部１６０は、この全体画像の記録制御と監視を行い、その監視結果から注目すべき注目画素領域を決定する。そして、例えば、システムコントロール回路部１６０は、その注目画素領域における少数の画素信号を読み出して信号処理させることで、高解像度の部分画像Ａ及び部分画像Ｂを形成し、監視の目的に合わせた処理を行う。

本発明では、部分画像（Ａ，Ｂ）に利用する画素は、間引き画像（Ｃ）に利用する画素としては利用しない。すなわち、図２に示す場合、部分画像（Ａ，Ｂ）の画素領域において、間引き画像（Ｃ）用の画素からの画素信号は、当該部分画像（Ａ，Ｂ）の読み出し時には、読み出されない。

タイミング制御回路部１５０は、間引き画像（Ｃ）用の画素と部分画像（Ａ，Ｂ）用の画素とは、別々の撮像フレームとして駆動する。したがって、画素部１２１の画素をリセットしてから露光を行い、次に読み出すまでの画素の露光制御や駆動制御を撮像フレームごとに切り替えられるので、当該制御を非常に簡単にすることができる。

また、タイミング制御回路部１５０は、システムコントロール回路部１６０による制御に基づき、間引き読み出しによる全体画像の低解像度読み出しモードと部分画像読み出しによる高解像度読み出しモードとを選択する。この際、間引き読み出しによる全体画像の低解像度読み出しモードと部分画像読み出しによる高解像度読み出しモードとでは、水平駆動パルスと垂直駆動パルスが異なる。したがって、読み出しモード毎にセンサ部（撮像素子）１２０の駆動タイミング、信号処理回路部１３０の解像度処理、記録・通信部１４０で記録処理する記録画素数を変更する必要がある。これらの制御は、システムコントロール回路部１６０で各読み出しモードに応じて行なわれる。

また、読み出しモードによっては、センサ部（撮像素子）１２０の感度が異なる。これは、システムコントロール回路部１６０において例えば光学部１１０の絞り（不図示）の制御や、また、タイミング制御回路部１５０からの制御パルスでセンサ部（撮像素子）１２０内の増幅回路部（アンプ）のゲインを上げるように切り替えて適正信号を得る。

次に、図２に示す本発明の実施イメージの一例を、画素部１２１の画素レベルで分り易く説明する。

図３、図４及び図５は、本発明の実施形態に係る撮像装置による実施イメージの一例を示し、画素部１２１における模式図である。図３、図４及び図５において、１つの画素（単位画素）１２１ａは、四角で図示されている。図３、図４及び図５において、黒く塗りつぶされた四角（■）は間引き画像用の画素を示し、空白の四角（□）は部分画像用の画素を示している。

図３に示す例では、間引き画像用の画素を、水平方向及び垂直方向ともに点として取り扱っている。このような間引き画像用の画素の読み出しを行うことにより、駆動周波数を最も低周波数とすることができ、低電力化、及び、信号処理回路部１３０のメモリ容量を低減することができる。また、部分画像の解像度への影響も、間引き画像用の画素による劣化を無視できるほどに小さくできる。図３に示す例に最適な単位画素の回路図の一例を図６に示す。

図６は、ランダムアクセス可能な画素部の単位画素における回路の一例を示す図である。
図６に示す単位画素１２１ａでは、光電変換部であるフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤの信号電荷を画素アンプＭＳＦＭのゲート部（フローティングディフュジョン）へ転送制御する転送スイッチＭＴＸと、転送スイッチＭＶＸが接続されている。転送スイッチＭＴＸにより当該画素の水平選択を、転送スイッチＭＶＸで当該画素の垂直選択を転送制御することで画素のランダムアクセスが可能となる。フォトダイオードＰＤの残留電荷は、転送スイッチＭＴＸと転送スイッチＭＶＸ及びリセットスイッチＭＲＥＳを同時に導通させることで除去される。画素アンプＭＳＦＭのゲート部のリセット後のリセット信号、あるいは、フォトダイオードＰＤからの信号電荷は、セレクトスイッチＭＳＥＬを導通制御することで、画素アンプＭＳＦＭで増幅されて垂直信号線Ｖｈに出力される。画素アンプＭＳＦＭの電流源スイッチＭＲＶは、画素の撮像領域の外部に設けられている。後段のＣＤＳ回路部（不図示）により、リセット信号と信号電荷の差分処理を行うことで、ゲート部及び画素アンプＭＳＦＭのバラツキを除去し、低ノイズを達成している。尚、図６において、制御パルスφＳＥＬとφＴＸは共通の制御線でもあっても良い。

また、図４に示す例では、間引き画像用の画素を、画素部１２１の行単位に設けた場合を示している。図４に示す例では、各画素を行単位で制御するので、当然行単位の露光となる。また、本例は、間引き画像の水平解像度を重視する場合に有効である。もし、本例で、間引き画像用の画素を、図３のように点の画素として利用するならば、センサ部（撮像素子）１２０の水平走査回路部で選択して出力するか、センサ部（撮像素子）１２０から図３のように読み出して信号処理回路部１３０のメモリで利用する画素を選択しても良い。図４に示す例に最適な単位画素の回路図の一例を図７に示す。

図７は、画素部の単位画素における回路の一例を示す図である。
図７に示す単位画素１２１ａには、１つのフォトダイオードＰＤに対して１つの画素アンプＭＳＦＭが構成されている。しかしながら、この場合、画素のランダムアクセス走査はできないが、本発明の主旨を損なうことはない。

また、画素部１２１における回路の他の一例を図８に示す。図８に示すように、１つの画素アンプＭＳＦＭに対して複数のフォトダイオードＰＤを構成しても良い。具体的に、図８では、１つの画素アンプＭＳＦＭに対して、複数のフォダイ―オードＰＤ及び複数の水平選択用の転送スイッチＭＹＸ、並びに、１つの垂直選択用の転送スイッチＭＶＸを配置させている。図８に示すように構成すると、１つのフォダイオードに対する垂直選択用の転送スイッチＭＶＸと画素アンプＭＳＦＭの面積が小さくなり、結果的に、フォダイオードの開口率が向上する効果がある。

図５に示す例では、間引き画像用の画素に係る行と列との画素において、間引き画像として、点の画素信号のみを利用し、他は利用しない例である。図５に示す例に最適な画素部の回路図の一例としては、図７又は図８に示すものとなる。

以下に示す本発明の具体的な実施形態では、代表して、図５に示す例を前提とした撮像装置について説明する。尚、本発明の具体的な実施形態として、図３に示す例、あるいは図４に示す例を前提とした撮像装置に適用した形態も当然に本発明には含まれるものである。

図９は、本発明の実施形態に係る撮像装置１００のセンサ部（撮像素子）１２０の概略構成の一例を示す図である。
図９に示すように、センサ部（撮像素子）１２０は、画素部１２１と、画素部１２１を水平方向（行方向）に走査するための水平シフトレジスタ１２２と、画素部１２１を垂直方向（列方向）に走査するための垂直シフトレジスタ１２３を備えて構成されている。画素部１２１は、複数の単位画素（１２１ａ）を２次元行列状に備えて構成されており、入射した被写体光を画像として撮像する。図９に示す例では、説明を分かり易くするために、画素部１２１が３２行×４８列の単位画素から構成されている例を示している。

水平シフトレジスタ１２２及び垂直シフトレジスタ１２３は、タイミング制御回路部１５０を介したシステムコントロール回路部１６０による制御に基づき、読み出す画像によって、走査の方法を変えることが可能に構成されている。すなわち、水平シフトレジスタ１２２及び垂直シフトレジスタ１２３は、画素部１２１から画素を間引いて低解像度の間引き画像を読み出すとともに、画素部１２１の部分領域から間引き画像よりも高解像度の部分画像を読み出す「読み出し手段」を構成する。これにより、所定の間引き率で間引き画像用の画素１２１３のみの画素信号を読み出す低解像度読み出しを行うと共に、第１の部分画像用の画素１２１１及び第２の部分画像用の画素１２１２といった所定の画素のみの画素信号を高解像度で読み出すことができる。

また、当該読み出し手段は、図９に示すように、画素部１２１の画素において、間引き画像と部分画像とをそれぞれ異なる画素から読み出し、かつ、間引き画像と部分画像とを異なる撮像フレームとして読み出す。

また、図９に示す例では、高解像度の部分画像を読み出す画素部１２１の部分領域として、２つの部分領域が示されているが、当該部分領域は、画素部１２１に１つのみ設けられていても良い。また、当該部分領域は、画素部１２１に３以上の複数設けられていても良い。

次に、このセンサ部（撮像素子）１２０の読み出し手段である水平シフトレジスタ１２２及び垂直シフトレジスタ１２３の駆動方法について説明する。ここで、読み出し手段は、間引き画像を画素部１２１から任意の周期で画素を間引いて読み出しを行い、高解像度の部分画像を画素部１２１の前記間引かれた画素から読み出すようにしている。そして、本実施形態の場合、低解像度で間引き画像用の画素１２１３の画素信号を読み出すときの間引き率を１／４画素とする。

図１０は、本発明の実施形態に係る撮像装置１００の駆動方法の一例を示すタイミングチャートである。具体的に、図１０には、撮像装置１００のセンサ部（撮像素子）１２０における各行の画素の画素信号を読み出すタイミングが示されている。また、図１０では、パルスがHighの期間に行の読み出しが行われるものとする。

まず、図９に示す低解像度の間引き画像用の画素１２１３の画素信号を読み出す場合、垂直シフトレジスタ１２３は、行１の読み出しを行った後、行５、行９、行１３、行１７、行２１、行２５及び行２９と４行おきに読み出しを行う。尚、図１０では示されていないが、各行における水平シフトレジスタ１２２の駆動についても、列１の読み出しを行った後、列５、列９、・・・、列４５と、４列おきの間引き読み出しを行う。

続いて、高解像度の第１の部分画像用の画素１２１１の画素信号の読み出しを行うために、まず、垂直シフトレジスタ１２３をリセットして、先頭の行に処理を戻す。そして、高解像度の第１の部分画像の領域が、図９に示すように行２から始まる領域とすると、垂直シフトレジスタ１２３は、行２の読み出しを行った後、行３、行４の読み出しを行い、その次は行５を飛ばして、行６、行７、行８の読み出しを行う。そして、その次は行９を飛ばして、行１０及び行１１の読み出しを行って、高解像度の第１の部分画像の領域の画素の画素信号の読み出しを行う。すなわち、垂直シフトレジスタ１２３は、行１、行５及び行９と、低解像度の間引き画像用の画素１２１３の画素信号の読み出しを行った行は、当該画素信号の読み出しは行わず、それ以外の必要な行の読み出しを行う。

そして必要な読み出しの最終行、本例では、行１１まで読み出しを行った後、垂直シフトレジスタ１２３をリセットして先頭の行に戻し、高解像度の第２の部分画像用の画素１２１２の画素信号の読み出しを行う。

高解像度の第２の部分画像用の画素１２１２の読み出しについては、高解像度の第１の部分画像用の画素１２１１の読み出しと同様に、低解像度の間引き画像用の画素１２１３の読み出しを行った行は、画素信号の読み出しは行わない。具体的に、高解像度の第２の部分画像用の画素１２１２の読み出しでは、間引き画像用の画素１２１３の読み出しを行った以外の必要な行、本例では行１８〜行２０、行２２〜行２４、行２６及び行２７の読み出しを行うように垂直シフトレジスタ１２３を駆動する。

尚、高解像度の第１の部分画像及び第２の部分画像の読み出しにおいて、間引き画像用の画素１２１３の読み出し行を読み飛ばすことによる画像の不連続性が問題となるときは、後段の信号処理回路部１３０において、上下の高解像度の部分画像における読み出し行から、読み飛ばした間引き画像用の画素１２１３の行を補完処理するようにしても良い。

また、高解像度の第１の部分画像用の画素１２１１及び第２の部分画像の画素１２１１における、水平シフトレジスタ１２２の駆動方法についは、以下に示す２通りの方法のいずれでも良い。

１つ目は、低解像度の間引き画像の読み出しを行う列、列１、列５、列９、・・・、列４５を除いて、それ以外の必要な列のみの読み出しを行う駆動方法である。この駆動方法は、図９に示した場合の駆動方法である。このとき、間引き画像の読み出し列を読み飛ばすことによる画像の不連続性が問題となるときは、行の場合と同様に、後段の信号処理回路部１３０において補完処理を行うようにしても良い。

２つ目は、水平シフトレジスタ１２２では、すべての読み出しを行う駆動方法である。この場合は、行が４行につき１行読み出されないのに対して、列はすべて読み出されるので、撮像される画像のアスペクト比が変わってしまうため、これについても、後段の信号処理回路部１３０において補正処理を行う。

本実施形態に係るセンサ部（撮像素子）１２０の駆動における各画素の蓄積時間については次のようになる。
まず、最大の蓄積時間は、前フレームでの行の読み出しから、次フレームでの読み出しまでである。例えば、図１０中に矢印で示したように、行１では、前フレームの読み出しと次フレームの読み出しまでである。その期間中に、他の行で高解像度の部分画像の読み出しを２フレーム分行っているが、その期間中も行１では蓄積動作を継続している。

その最大の蓄積時間よりも短い蓄積時間に設定したい場合は、前フレームの読み出し終了の後、タイミング制御回路部１５０から任意のタイミングで蓄積をリセットするパルスを入力すれば良い。その様子を図１１に示す。

図１１は、行１における画素の蓄積期間の設定を決定するリセットパルスの入力タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
図１１（ａ）に示す場合は蓄積時間が最大の場合であり、前フレーム読み出しの直後にリセットパルスを入力してリセットを行って蓄積動作を開始し、次フレームの読み出しまで蓄積を継続している例である。図１１（ｂ）では、読み出しの途中でリセットパルスを入力しているため、実質の蓄積時間は、当該リセットパルスによるリセット動作の終了後から次フレームの読み出しまでに短縮される例である。

ところで、低解像度の間引き画像の適正露光と、高解像度の部分画像の適正露光は、同一でない場合が往々にしてある。

例えば、街の全景を低解像度の間引き画像として読み出すと同時に、ビルの影を行く人々を高解像度の部分画像として読み出す場合、当然、ビルの影になっている部分の出力レベルは低くなる。このように、読み出す領域毎に適正な露出が異なるシチュエーションの場合、本発明の実施形態では、次の２つ動作を単独もしくは組み合わせて行う。

１つ目は、低解像度の間引き画像と高解像度の部分画像との各撮像フレームにおいて、蓄積時間の制御を別々することである。先に述べたように、本実施形態では、低解像度の間引き画像用の画素１２１３と高解像度の部分画像用の画素１２１１及び１２１２とを異なるものとしているので、例えば、間引き画像の読み出しを行う行を、図１１（ｂ）に示すタイミングでリセットして蓄積時間を短くしたとしても、高解像度の第１の部分画像及び第２の部分画像の蓄積時間に影響を与えることがなく、各画像で独立して露光制御が可能である。したがって、本実施形態では、例えば、制御手段であるシステムコントロール回路部１６０において、低解像度の間引き画像と高解像度の部分画像の露光を独立に制御するようにする。

２つ目は、低解像度の間引き画像と高解像度の部分画像との各撮像フレームにおいて、読み出しアンプ（例えば、図６〜図８に示す画素アンプＭＳＦＭ）のゲインを変えることである。この方法の場合、例えば、低解像度の間引き画像の読み出しが終わって、垂直シフトレジスタ１２３をリセットして行の先頭に戻すと同時に、読み出しアンプのゲインの設定を変更して、次の高解像度の部分画像の読み出しをスタートさせる。

仮に、低解像度の間引き画像用の画素１２１３と高解像度の部分画像用の画素１２１１及び１２１２とに同じ画素を使用していた場合には、システムとしては、間引き画像用のアンプと、部分画像用のアンプの２つを具備する必要がある。更に、この場合、それぞれのアンプは、ゲインの設定が同一の場合には、出力が同じになるような高精度の補正回路部を具備する必要が生じる。

しかしながら、本実施形態に係る撮像装置では、低解像度の間引き画像用の画素１２１３と高解像度の部分画像用の画素１２１１及び１２１２とをそれぞれ独立して設けているため、１つのアンプを構成すればよく、システムの複雑化を回避することが可能である。尚、この際、ゲインによって出力レベルを制御する利点としては、動体のぶれを少なく撮像できることが挙げられる。

また、図１０では、低解像度の間引き画像の読み出しと高解像度の部分画像の読み出しの駆動周波数が同じレベルとして描かれているが、本実施形態の撮像装置では、各画像の読み出しの駆動周波数を、フレーム毎に異なせる形態も適用できる。すなわち、本実施形態では、例えば、水平シフトレジスタ１２２及び垂直シフトレジスタ１２３において、間引き画像の読み出しと、部分画像の読み出しとを異なる駆動周波数で読み出しを行うようにする。

図１２は、本発明の実施形態を示し、低解像度の間引き画像の読み出しと高解像度の部分画像の読み出しの駆動周波数を変更する一例を示すタイミングチャートである。
図１２に示す例では、具体的に、低解像度の間引き画像の読み出しの駆動周波数に対して、高解像度の部分画像の読み出しの駆動周波数を２倍にした例である。これにより、図１１に示した高解像度の第１及び第２の部分画像の読み出し時間と同じ時間に、当該第１及び第２の部分画像の読み出しに加えて、更に、第３及び第４の部分画像の読み出しを追加することも可能である。

尚、本実施形態では、図９に示す画素部１２１の画素構成として、４８列×３２行で、かつ、間引き率を１／４画素としたが、実際の画素部１２１の設計に際しては、これらに限定されるものではない。また、読み出す画像領域に関しても、本実施形態では、低解像度の間引き画像用の画素１２１３と高解像度の部分画像用の画素１２１１及び１２１２との領域について説明を行ったが、実際にはこの組み合わせに限定されるものではない。更に、各画像を読み出す際の駆動周波数についても説明を簡単にするために、図１２に示す例では、高解像度の部分画像の読み出しの駆動周波数を低解像度の間引き画像の読み出しの駆動周波数に対して２倍に統一しているが、２倍に限定されず、また、各画像の読み出しで駆動周波数がそれぞれ異なっていても適用可能である。

本実施形態の撮像装置１００では、低解像度の間引き画像と高解像度の部分画像とをそれぞれ異なる画素から読み出し、かつ、間引き画像と部分画像とを異なる撮像フレームとして読み出すようにしている。
かかる構成によれば、低解像度の画像の読み出しと高解像度の画像の読み出しが複雑化すること無く、かつ、フレームレートの低下を防止することができる。

更に、本実施形態の撮像装置１００では、低解像度の間引き画像と高解像度の部分画像の駆動周波数を異なるようにしているため、複数の部分画像を読み出すことも可能となっている。

前述した本実施形態に係る撮像装置１００を構成する図１の各手段、並びに撮像装置１００の駆動方法を示した図１０〜図１２の各タイミングチャートは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。

具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体を用いることができる。また、この際の通信媒体としては、光ファイバ等の有線回線や無線回線などが挙げられる。

また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより本実施形態に係る撮像装置１００の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して本実施形態に係る撮像装置１００の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全て、或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて本実施形態に係る撮像装置１００の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置による実施イメージの一例を説明する模式図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置による実施イメージの一例を示し、画素部における模式図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置による実施イメージの一例を示し、画素部における模式図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置による実施イメージの一例を示し、画素部における模式図である。 ランダムアクセス可能な画素部の単位画素における回路の一例を示す図である。 画素部の単位画素における回路の一例を示す図である。 画素部における回路の他の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置のセンサ部（撮像素子）の概略構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置の駆動方法の一例を示すタイミングチャートである。 行１における画素の蓄積期間の設定を決定するリセットパルスの入力タイミングの一例を示すタイミングチャートである。 本発明の実施形態を示し、低解像度の間引き画像の読み出しと高解像度の部分画像の読み出しの駆動周波数を変更する一例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１００：撮像装置
１１０：光学部
１２０：センサ部（撮像素子）
１３０：信号処理回路部
１４０：記録・通信部
１５０：タイミング制御回路部
１６０：システムコントロール回路部
１７０：再生・表示部
１２１：画素部
１２２：水平シフトレジスタ
１２３：垂直シフトレジスタ
１２１１：第１の部分画像用の画素
１２１２：第２の部分画像用の画素
１２１３：間引き画像用の画素

Claims (11)

1. 複数の画素を備えて構成され、入射した被写体光を画像として撮像する画素部と、
   前記画素部から画素を間引いて間引き画像を読み出すとともに、前記画素部の複数の部分領域から前記間引き画像よりも高解像度の部分画像を読み出す読み出し手段とを有し、
   前記読み出し手段は、前記間引き画像と前記部分画像とをそれぞれ異なる前記画素部の画素から排他的に読み出し、かつ、前記間引き画像と前記部分画像とを異なる撮像フレームとして読み出し、さらに、複数の部分画像を読み出す場合に、前記複数の部分画像を互いに異なるフレームとして読み出し、前記間引き画像と前記複数の部分画像とを交互に読み出すことを特徴とする撮像装置。
2. 前記読み出し手段は、前記間引き画像を前記画素部から任意の周期で画素を間引いて読み出しを行い、前記部分画像を前記画素部の間引かれた画素から読み出すことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記間引き画像と前記部分画像の露光を独立に制御する制御手段を更に有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記読み出し手段は、前記間引き画像の読み出しと、前記部分画像の読み出しとを異なる駆動周波数で行い、前記部分画像の読み出しに係る駆動周波数が、前記間引き画像の読み出しに係る駆動周波数よりも高いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記読み出し手段が、前記間引き画像と前記部分画像とを、互いに連続したフレームとして読み出すことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記複数の画素に入射光を結像する光学部をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記部分領域は、前記間引き画像よりも狭い領域に対応することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 複数の画素を備えて構成され、入射した被写体光を画像として撮像する画素部を有する撮像装置の駆動方法であって、
   前記画素部から画素を間引いて間引き画像を読み出すとともに、前記画素部の複数の部分領域から前記間引き画像よりも高解像度の部分画像を読み出す際に、
   前記間引き画像と前記部分画像とをそれぞれ異なる前記画素部の画素から排他的に読み出し、かつ、前記間引き画像と前記部分画像とを異なる撮像フレームとして読み出し、さらに、複数の部分画像を読み出す場合に、前記複数の部分画像を互いに異なるフレームとして読み出し、前記間引き画像と前記複数の部分画像とを交互に読み出すことを特徴とする撮像装置の駆動方法。
9. 前記間引き画像と前記部分画像とを、互いに連続したフレームとして読み出すことを特徴とする請求項８に記載の撮像装置の駆動方法。
10. 複数の画素を含む画素部から信号を読み出す読み出し装置であって、
    前記読み出し装置は、前記画素部から画素を間引いて間引き画像を読み出すとともに、前記画素部の複数の部分領域から前記間引き画像よりも高解像度の部分画像を読み出し、
    さらに、前記間引き画像と前記部分画像とをそれぞれ異なる前記画素部の画素から排他的に読み出し、かつ、前記間引き画像と前記部分画像とを異なる撮像フレームとして読み出し、さらに、複数の部分画像を読み出す場合に、前記複数の部分画像を互いに異なるフレームとして読み出し、前記間引き画像と前記複数の部分画像とを交互に読み出すことを特徴とする読み出し装置。
11. 前記間引き画像と前記部分画像とを、互いに連続したフレームとして読み出すことを特徴とする請求項１０に記載の読み出し装置。

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