JP2001359038A

JP2001359038A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2001359038A
Application number: JP2000173947A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Yoshida; 英明吉田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2001-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】撮像素子の多画素化に伴う画質低下等の問題の
改善を図るとともに、必要に応じて高解像度撮像をも実
現する。【解決手段】撮像制御部１１２ａは加算撮像のための撮
像制御機能と非加算撮像のための撮像制御機能とを兼ね
備えており、使用者による特別な設定操作が行われない
限り（デフォルト状態）、加算撮像のための制御を優先
して実行する。加算撮像においては、４００万画素の撮
像素子１０５の単位画素信号を互いに加算することによ
って画素数を減じる加算減数処理が行われ、この加算減
数処理が行われた後の画像信号（１００万画素）がメモ
リカードに所定の記録フォーマットで記録される。一
方、設定により使用可能となる非加算撮像は通常のデジ
タルカメラで用いられる標準的な撮像モードに相当し、
加算減数処理は行われず、撮像素子１０５の全画素信号
（４００万画素）を用いてメモリカードへの記録が行わ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置に関し、特
に画素信号の加算により感度の向上をはかった撮像装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＣＤ等の撮像素子により被写体
像を撮像して映像信号を得るデジタルスチル（電子カメ
ラ）が盛んに開発されている。このような撮像装置にお
いては動画撮像装置、静止画撮像装置の別を問わず、撮
像素子の隣接する画素情報の加算、例えば垂直方向２画
素と水平方向２画素の合計４画素の信号の加算によっ
て、解像度は低下するものの、感度の向上を図ることが
できるとされている。この種の加算の具体的な方法とし
ては、撮像素子から画素信号を通常の方法で（１画素ず
つ）読み出した後に、例えばＡ／Ｄ変換してディジタル
処理回路系で加算する外部ディジタル加算方式や、撮像
素子内で例えばＣＣＤ撮像素子の転送駆動を工夫し、転
送路内で電荷加算する素子内アナログ加算方式等が知ら
れている。このような素子内加算方式は、外部ディジタ
ル加算方式では得られない１フレーム画像の読み出し時
間の短縮（フレームレートの向上）効果も合わせ持つ。

【０００３】一方、素子内加算は一般に加算の方法に制
約条件があるため単板カラー素子への適用が困難であっ
たり、またＣＣＤ撮像素子内部での信号量の飽和に起因
する画質劣化が生じ得るため、本出願人は先に素子内ア
ナログ加算方式と外部ディジタル加算方式とを適切に組
合わせることによって、単板カラー素子への適用が容易
で、且つ素子内部飽和起因の劣化も伴わず、感度、ダイ
ナミックレンジ（Ｄレンジ）、フレームレートをいずれ
も向上できる素子内外加算併用方式による加算撮像を提
案している（特願２０００−０２２７５８号明細書）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、いずれにし
てもこれら加算撮像に関する技術は、その多くが単に加
算撮像の実現方法を示したものに過ぎず、カメラとして
の実用上の使い勝手についてはあまり考慮されていな
い。すなわちカメラとしての加算撮像の組込みに関して
具体的に提案されているものは、当該カメラの標準的な
撮像モードとしては各画素情報を個別に読み出すという
従来の非加算撮像を使用し、電子ファインダ用途などを
中心に、たとえば感度アップやフレームレート向上が必
要な特殊な条件の時にのみ、いわば特殊撮像モードとし
て加算撮像を使用するという構成が一般的であった。

【０００５】このようなカメラの構成は、これまでは特
に問題となることが無かったが、近年撮像素子の多画素
化が急速に進み今後大きな不具合を生じる恐れがある。
すなわち、最近では、４００万画素の撮像素子を用いた
ものも民生用として供給されつつあり、今後６００万画
素、さらには１０００万画素を持つものも実現されるこ
とが予想されている。このような多画素化に伴い、通常
の非加算撮像では、記録画像のファイルサイズの肥大に
よりパーソナルコンピュータなどの実使用環境では過負
荷となることはもちろん、フレームレートの低下、さら
には撮像素子の１画素当たりの蓄積光電荷量の不足とい
う撮像素子そのものによる原理的な要因によって画質
（Ｓ／Ｎ、Ｄレンジ）が劣化する、という問題を招くこ
とになる。

【０００６】また、仮に通常の非加算撮像と加算撮像と
を選択出来るように構成したとしても、加算撮像があく
まで特殊撮像モードの一つとして用意されていたので
は、そのような特殊撮像モードを使用するための設定操
作を行わないような一般ユーザー（フールプルーフ対象
ユーザー）にとってはあまり意味が無く、加算撮像を有
効利用することができなくなる。

【０００７】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、第１には使用者による特別な設定操作無しで、
撮像素子の多画素化に伴う画質低下等の問題を改善し得
る画質優先の撮像を行えるようにし、第２には必要に応
じて高解像度撮像をも行うことが可能な撮像装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明は、複数の光電変換素子を受像画素として有
した撮像素子と、前記撮像素子を駆動して画像信号を読
み出す駆動手段と、前記受像画素に対応する単位画素信
号を互いに加算することにより画素数を減じる加算減数
処理を実行可能な加算手段と、前記加算手段による加算
減数処理が施された撮像素子の出力画像信号を所定の記
録フォーマットに従い記録媒体に記録する加算撮像を実
行可能な撮像制御手段とを有した撮像装置であって、前
記撮像制御手段は、当該撮像装置の初期設定状態として
規定されるデフォルト状態において撮像を実行する場合
には、前記加算撮像を行なうように構成されていること
を特徴とする。

【０００９】また、本発明は、複数の光電変換素子を受
像画素として有した撮像素子と、前記撮像素子を駆動し
て前記受像画素に対応する単位画素信号を前記撮像素子
内部で加算しつつ読み出す加算読み出しを実行可能な駆
動手段と、前記加算読み出しによる撮像素子の出力画像
信号を所定の記録フォーマットに従い記録媒体に記録す
る加算撮像を実行可能な撮像制御手段とを有した撮像装
置であって、前記撮像制御手段は、当該撮像装置の初期
設定状態として規定されるデフォルト状態において撮像
を実行する場合には、前記加算撮像を行なうように構成
されていることを特徴とする。

【００１０】これら本発明の撮像装置によれば、加算撮
像がいわゆるデフォルト撮影モードとして用意されてお
り、当該撮像装置がその初期状態であるデフォルトの状
態にあるときに使用者が撮影トリガ等の通常の撮影操作
を行うと、自動的に加算減数処理を用いた加算撮像が実
行され、それによって得られた画像信号が記録媒体に記
録される。このように、加算撮像を、特殊撮像ではな
く、記録画像を得るためのデフォルトの撮影モードとし
て使用することにより、４００万画素、６００万画素あ
るいはそれ以上の多画素化された撮像素子を用いる場合
であっても、使用者による特別な設定操作無しで、記録
画像のファイルサイズの肥大化を防止できると共に、十
分な感度およびダイナミックレンジを確保することが可
能となる。さらに、記録画像の解像度に対して撮像素子
自体の空間解像度に余裕があるため、色モアレが少なく
なるなどの効果を得ることができる。

【００１１】また、特に、受像画素に対応する単位画素
信号を撮像素子内部で加算しつつ読み出す加算読み出し
を少なくとも一部に含むような加算撮像を利用すること
により、容易に高いフレームレートを確保することが可
能となると共に、撮像素子出力に対する演算処理も軽減
することができる。

【００１２】また、上述のデフォルト状態の好ましい態
様としては、１）デフォルト状態が前記撮像装置の製造
工程における全調整の終了により生じる初期設定状態で
あること、２）撮像装置の動作を制御するシステムコン
トローラの暴走状態に備えて設けられたリセットスイッ
チの操作により生じる初期設定状態であること、３）電
源として用いられる交換可能な電池の交換により生じる
初期設定状態であること、４）主電源を投入または切断
するための電源スイッチの操作による電源の投入または
切断により生じる初期設定状態であること、が挙げられ
る。これらにより、使用者は何ら意識させることなく、
加算撮像による画質優先の撮影・記録を優先して実行す
ることが可能となる。

【００１３】また、本発明は、複数の光電変換素子を受
像画素として有した撮像素子と、前記撮像素子を駆動し
て前記受像画素に対応する単位画素信号を個別に読み出
す非加算読み出しおよび前記単位画素信号を前記撮像素
子内部で加算しつつ読み出す加算読み出しを実行可能な
駆動手段と、前記非加算読み出しまたは前記加算読み出
しによる撮像素子の出力画像信号を所定の記録フォーマ
ットに従い記録媒体に記録する撮像制御手段と、前記所
定の記録フォーマットの第１の記録画素数に対応する第
１の記録画質モードと前記第１の記録画素数よりも大き
い第２の記録画素数に対応する第２の記録画質モードと
を切換える記録画質モード切換手段とを有した撮像装置
であって、前記撮像制御手段は、前記第１の記録画質モ
ードに対しては前記加算読み出しによる加算撮像を、前
記第２の記録画質モードに対しては前記非加算読み出し
による非加算撮像を、それぞれ行なうように構成された
ものであることを特徴とする。

【００１４】このように記録画素数の異なる第１および
第２の記録画質モードを用意し、使用する記録画質モー
ドに応じて加算撮像と非加算撮像撮像とを自動的に切換
えるという構成を用いることにより、第１の記録画質モ
ードにおいては十分な感度やダイナミックレンジ、およ
び高フレームレートを確保でき、また第２の記録画質モ
ードにおいては撮像素子の空間解像度を最大限に生かし
た高解像度撮像を実行することが可能となり、多画素化
された撮像素子を用いた撮像装置に最適な撮像制御を行
うことができる。

【００１５】また、この構成においても、当該撮像装置
の初期設定状態として規定されるデフォルト状態におい
ては加算撮像が行われるようにすることが好ましく、こ
れにより特別の設定操作を行わない場合には加算撮像、
つまり第１の記録画質モードによる撮像を優先して行う
ことが可能となる。

【００１６】また、連写撮影を行なう場合には前記第１
の記録画質モードが優先的に選択されるように構成する
ことにより、特別大きなバッファなどを用意せずとも、
十分な連写性能を得ることが可能となる。

【００１７】また、連写撮影を行なう場合に記録画質モ
ード切換手段によって前記第２の記録画質モードが選択
された場合にこれを警告する警告手段を設けたり、ある
いは連写撮影を行なう場合には前記第２の記録画質モー
ドの選択自体を禁止するように構成することが好まし
い。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１には、本発明の一実施形態に係
わる撮像装置の構成が示されている。ここでは、デジタ
ルカメラとして実現した場合を例示して説明することに
する。

【００１９】図中１０１は各種レンズからなる撮像レン
ズ系、１０２はレンズ系１０１を駆動するためのレンズ
駆動機構、１０３はレンズ系１０１の絞りを制御するた
めの露出制御機構、１０４はメカシャッタ、１０５はベ
イヤ配列のカラーフィルタを備えたＣＣＤカラー撮像素
子、１０６は撮像素子１０５を駆動するためのＣＣＤド
ライバ、１０７はゲインコントロールアンプ，Ａ／Ｄ変
換器等を含むプリプロセス回路、１０８は色信号生成処
理，マトリックス変換処理，その他各種のデジタル処理
を行うためのデジタルプロセス回路、１０９はカードイ
ンターフェース、１１０はメモリカード、１１１はＬＣ
Ｄ画像表示系を示している。

【００２０】撮像素子１０５としては、例えば４００万
画素のベイヤ配列インターレース型のものなどが利用さ
れる。

【００２１】また、図中の１１２は各部を統括的に制御
するためのシステムコントローラ（ＣＰＵ）、１１３は
各種ＳＷからなる操作スイッチ系、１１４は操作状態及
びモード状態等を表示するための操作表示系、１１５は
レンズ駆動機構１０２を制御するためのレンズドライ
バ、１１６は発光手段としてのストロボ、１１７はスト
ロボ１１６を制御するための露出制御ドライバ、１１８
は各種設定情報等を記憶するための不揮発性メモリ（Ｅ
ＥＰＲＯＭ）を示している。

【００２２】本実施形態のデジタルカメラにおいては、
システムコントローラ１１２が全ての制御を統括的に行
っており、特に露出制御機構１０３に含まれるシャッタ
機構と、ＣＣＤドライバ１０６によるＣＣＤ撮像素子１
０５の駆動を制御して露光（電荷蓄積）及び信号の読み
出しを行い、それをプリプロセス回路１０７を介してデ
ジタルプロセス回路１０８に取込んで、各種信号処理を
施した後にカードインターフェース１０９を介してメモ
リカード１１０に記録するようになっている。

【００２３】本実施形態のデジタルカメラに於いては、
画素加算を用いた加算撮像をいわゆるデフォルトの撮影
モードとして使用して被写体の撮像・記録を行うように
構成されている。これを実現するため、システムコント
ローラ１１２には、撮像制御部１１２ａおよび記録画質
モード切換部１１２ｂが設けられている。

【００２４】撮像制御部１１２ａは加算撮像のための撮
像制御機能と非加算撮像のための撮像制御機能とを兼ね
備えており、使用者による特別な設定操作が行われない
限り、加算撮像のための制御を優先して実行する。加算
撮像においては、４００万画素の撮像素子１０５の単位
画素信号を互いに加算することによって画素数を減じる
加算減数処理が行われ（４画素加算撮像）、この加算減
数処理が行われた後の画像信号（１００万画素）がメモ
リカード１１０に所定の記録フォーマットで記録され
る。なお、記録時の圧縮／非圧縮、圧縮率等は任意であ
る。一方、非加算撮像は通常のデジタルカメラで用いら
れる標準的な撮像モードであり、加算減数処理は行われ
ず、撮像素子１０５の全画素信号（４００万画素）を用
いてメモリカード１１０への記録が行われる。この場合
も、記録時の圧縮／非圧縮、圧縮率等は任意である。

【００２５】記録画質モード切換部１１２ｂは、加算撮
像を用いた第１の記録画質モード（１００万画素記録）
と非加算撮像を用いた第２の記録画質モード（４００万
画素記録）とを切換えるためのものである。本実施形態
においては、上述したように、加算撮像を用いた第１の
記録画質モードがデフォルト撮影モードとして規定され
ているため、特別な設定操作を行わない限りは、第１の
記録画質モードでの撮像が自動実行される。

【００２６】（動作制御状態の遷移）次に、図２の状態
遷移図を参照して、本実施形態のデジタルカメラにおけ
る動作制御状態について説明する。なお、図２では本発
明に直接関係するモードだけが示されているが、実際に
は、例えばＡＥ（自動露出補正）・ＡＦ（自動合焦点）
・ＡＷＢ（自動ホワイトバランス調整）など各種の撮影
に関する設定もある。これら各種設定は全て独立に行う
ことが可能であり、データバックアップシステムが正常
に機能している範囲で例えばパワーオフ、パワーオン等
に際しても設定内容は保持されるものとする。

【００２７】図２の状態遷移図に示すように、本デジタ
ルカメラは、撮影モードおよび再生モードなどの各種動
作モードを有している。本デジタルカメラはその主電源
を投入または切断するための電源スイッチの操作で、初
期状態であるデフォルトの状態に設定される。すなわ
ち、本デジタルカメラはその電源スイッチのＯＮ操作
（パワーオン）を行うと、工場出荷状態（製造工程の調
整が完了後、未操作の状態）と同じ状態で、撮影モード
にて起動する。この撮影モードは、本デジタルカメラの
初期状態であるデフォルトの状態であり、使用者が撮影
トリガ等の通常の撮影操作を行うと、加算撮像を用いた
第１の記録画質モード（１００万画素記録）での撮像が
開始される。

【００２８】本デジタルカメラ電源として用いられる電
池を交換したり、システムコントローラ１１２のマイコ
ンの予期しない暴走に備えたシステムリセットスイッチ
を操作した場合もデフォルト状態に初期設定される。動
作モード切換えスイッチにより撮影モードから再生モー
ドなどの他の動作モードに切換わるが、これら他の動作
モードから撮影モードに復帰させる操作を行った場合も
デフォルト状態に初期設定される。

【００２９】なお、デフォルト状態については、この例
のように全て共通の工場出荷状態に復帰するカメラばか
りではないが、上述のような操作によって遷移し他の設
定操作を一切しない状態は、積極的な設定操作を行なわ
ない一般ユーザーにとって、事実上常に与えられる条件
（常に選択される設定）ということができるから、いず
れも本発明のデフォルト状態である。

【００３０】本デジタルカメラでは、電源投入あるいは
再生モードから撮影モードに切換わった時を含めてデフ
ォルト状態では記録画質モードは１００万画素（記録画
素数１００万画素）が選択されている。この状態で撮影
トリガを操作すると、たとえば撮像素子１０５内で単位
画素信号を加算しながら読み出す４画素加算撮像が行わ
れる。この際記録画素数は加算処理出力画素数と一致し
ているから、補間処理などを用いた画素数の増数処理や
減数処理が不要である。また、１００万画素は撮像解像
度としても記録画素数としても通常の画像として充分で
あり、またファイルサイズも肥大しない（記録画素数４
００万はしばしば過大の傾向がある）。この状態で連写
モードに切換え可能であり、高フレームレートを生かし
た高速連写が可能である。

【００３１】また、上記で単写が選択されている場合に
は、記録画質モードを第２の記録画質モード、つまり４
００万画素（記録画素数４００万画素）に切換えること
ができる。この状態で撮影トリガを操作すると、非加算
撮像が行われる。この際も記録画素数は加算処理出力画
素数（これは非加算撮像を加算数０の加算と見做した仮
想的な表現であり、従ってこの場合は撮像素子の画素数
に等しい）と一致しているから、補間処理などを用いた
画素数の増数処理や減数処理が不要である。

【００３２】第２の記録画質モードにおいては、加算撮
像による第１の記録画質モードに比し、Ｓ／Ｎ、Ｄレン
ジやフレームレートは低下するものの、撮影解像度は極
めて高く、記録解像度もこの情報を維持するのに充分で
あるから、特に解像度を優先したい撮像には極めて効果
的である。

【００３３】連写が選択されている場合には画質モード
を第２の記録画質モードである４００万画素モード（記
録画素数４００万画素）に切換えることは禁止される。
また、この４００万画素モードの場合には連写を選択す
ることができない。４００万画素モードでの連写を選択
可能にした場合、フレームレートも遅いばかりでなく、
画素数が多いため連写に対応するためのバッファ容量も
多く必要となりシステムとしての効率が悪くなるためで
ある。

【００３４】もちろん、十分なバッファ容量が用意され
ている場合等には、４００万画素モードでの連写を選択
可能としても良い。ただし、この場合でも４００万画素
モードでの連写の設定操作がなされると、ブザーやＬＣ
Ｄ表示等によって警告がなされる。これは、ファイルサ
イズの増大や単位時間当たりの連写コマ数の低下などの
問題が生じることを事前に使用者に通知するためであ
る。さらに、警告以外の別の態様としては、たとえ４０
０万画素モードで連写が選択された場合でも、一旦は必
ず第１の記録画質モードである１００万画素モードでの
連写に自動的に切換え、４００万画素モードで連写を実
行させるためのさらなる設定操作が行われた場合のみ、
４００万画素の連写撮影モードに移行するという制御を
利用することができる。

【００３５】（加算撮像）以下、デフォルト撮影モード
時（１００万画素モード）に実行される加算撮像の具体
例について説明する。

【００３６】図３は、ＣＣＤ撮像素子１０５の平面構造
を示している。ＣＣＤ撮像素子１０５は、図３に示すよ
うに、マトリクス配置されたフォトダイオード２０１，
複数本の垂直ＣＣＤ２０２，及び１本の水平ＣＣＤ２０
３から構成されたインターライン（ＩＴ）型で、インタ
ーレース駆動方式のものを採用している。また、カラー
フィルタは、図４に示すようにＲＧＢのベイヤ配列とな
っている。このような配列では、隣接する画素同士の単
純加算では異なる色が混ざってしまう。そこで、本実施
形態では、次のような素子内外加算併用方式を使用す
る。

【００３７】すなわち、図４のようなインターレースＲ
ＧＢベイヤ配列の撮像素子では、各フィールドに着目す
れば、それぞれＲＧ又はＧＢのストライプ配列を構成し
ている。そこで本実施形態では、ｎライン加算駆動（ｎ
倍速読み出し）によって各色を混合させることなく水平
ＣＣＤの中で加算する。具体的には、インターレースの
フレーム読み出しで垂直方向のｎ画素を水平転送路内で
加算する。そして、これを外部に読み出した後、デジタ
ル演算処理によって水平同色ｎ画素毎の加算平均を行う
ものである。

【００３８】４画素加算であれば、図５に示すように、
奇数フィールドで垂直方向２画素加算、同様に偶数フィ
ールドでも垂直方向２画素加算を行い、撮像素子から読
み出した後に、デジタルプロセス回路１０８によるデジ
タル演算処理により水平方向の同色２画素加算平均を行
う。またこのとき、露光量は１／２に制御する。

【００３９】図５のような８画素においては、奇数フィ
ールドの垂直方向２画素加算により（Ｇ１＋Ｇ５），
（Ｒ１＋Ｒ３），（Ｇ２＋Ｇ６），（Ｒ２＋Ｒ４）が得
られ、水平方向の同色２画素加算により（Ｇ１＋Ｇ５）
＋（Ｇ２＋Ｇ６）と（Ｒ２＋Ｒ４）＋（Ｒ１＋Ｒ３）が
得られる。同様に、偶数フィールドの垂直方向２画素加
算により（Ｂ１＋Ｂ３），（Ｇ３＋Ｇ７），（Ｂ２＋Ｂ
４），（Ｇ４＋Ｇ８）が得られ、水平方向の同色２画素
加算により（Ｂ１＋Ｂ３）＋（Ｂ２＋Ｂ４）と（Ｇ３＋
Ｇ７）＋（Ｇ４＋Ｇ８）が得られる。

【００４０】上記の処理は、図６に示すように実現する
ことができる。即ち、図１の１０５に相当するイメージ
ャ系は２倍速垂直加算駆動を行えばよく、１０８に相当
するデジタル信号処理系では水平同色（すなわち１画素
おき）２画素加算平均を行えばよく、１０３に相当する
露出制御系では露光量を１／２に制御すればよい。ここ
で、デジタル信号処理系では、垂直方向の加算が既に成
されているため、水平方向のみの加算（１次元の加算）
で済むことになり、２次元の加算に比して信号処理が格
段に簡略化できる。

【００４１】なお、本実施形態で使用している上記ｎラ
イン加算駆動自体は公知技術であるから詳述を避ける
が、通常の駆動では毎回の水平ブランキング期間に１転
送単位分だけ出力される垂直駆動パルスを、毎回の水平
ブランキング期間にｎ転送単位分だけ出力するものであ
る。これによって、垂直転送路内の画素情報は垂直方向
にｎ画素ずつが水平転送路において加算されることにな
る。

【００４２】本実施形態により加算して得られる単位画
素は、前記図５の右側に示すようにベイヤ配列となって
いるため、以後の輝度・色信号生成処理は既存の（イン
ターレース対応）ベイヤ配列と全く同じアルゴリズムを
使用することができる。また、総合Ｎ×Ｎ画素加算を行
う場合のＣＣＤ内加算画素数はＮであるから、最終的な
感度アップ量（ＳＮ向上量：ランダムノイズはその統計
的性質から加算平均画素数の平方根に反比例する）に対
応しており、従って露光量の目標値を１／Ｎにすること
ができるから撮像素子内部（例えば水平転送路）におい
て生じる飽和に起因する問題も生じない。例えば、総合
４画素加算の時、露光量は１／２でつじつまが合ってい
る。

【００４３】そして、ＣＣＤ出力時点での電荷量（電圧
レベル）が変わらないから、アナログアンプゲインを変
える必要がなく、アナログ系（Ａ／Ｄを含む）に起因す
る新たな問題が無いという利点も極めて大きい。なお、
アナログ系で発生するノイズについてはデジタル加算に
際してさらにノイズ低減効果が生じるから、総合的には
一般に量子化ノイズの増大を避けるためアナログ系のゲ
インを通常感度時（非加算時）に対して高く設定する必
要のある全デジタル方式よりも確実に高感度が得られ
る。さらに、ｎ倍速読み出しによるフレームレート向上
を利用した連写対応も可能である。

【００４４】図７は、本実施形態におけるシャッタ開閉
動作と電荷読み出し動作を説明するためのタイミング図
である。

【００４５】メカシャッタ１０４を開いた後、最終の電
荷排出パルス（ＶＳＵＢ）を与えて電荷蓄積（露光）を
開始する。そして、シャッタ１０４が閉まるまでフォト
ダイオード２０１に電荷を蓄積する。次いで、シャッタ
１０４を閉じた後、転送路駆動によって垂直ＣＣＤ２０
２からの不要電荷排出が完了した直後にＯＤＤ−ＴＧパ
ルスにより奇数フィールドのフォトダイオード２０１の
画素電荷を垂直ＣＣＤ２０２に読み出して転送する。こ
のとき、垂直方向の２画素の加算を水平ＣＣＤ２０３内
で行う。続いて、ＥＶＥＮ−ＴＧパルスにより偶数フィ
ールドのフォトダイオード２０１の画素電荷を垂直ＣＣ
Ｄ２０２に読み出して転送する。このときも同様に、垂
直方向の２画素の加算を行う。

【００４６】このように本実施形態では、メカシャッタ
を用いることで奇数フィールドと偶数フィールドに分け
て読み出しており、その際読み出しに先だってシャッタ
１０４が閉じられている状態で不要電荷排出を行ってい
るため、スミアなどの無用な電荷がノイズとして入るの
を未然に防止することができる。

【００４７】なお、上記加算撮像においては露光量は１
／２（＝１／Ｎ）としたが、これは通常時に対して画質
（ＳＮ）の劣化を全く生じないようにするという効果を
求めたものであり、これを条件としなければ他の任意の
設定も有り得る。この場合の設定例としては、（１）露出制御の目標値が１／４（１／Ｎ^２）（２）後段のディジタル演算が加算平均では無く加算
（１画素飛ばしの２画素に関するものである点は同じ）の２点の変更が挙げられる。この場合撮像素子からの出
力時には通常時の１／２の信号レベルしか得られない
が、ディジタル加算によって通常レベルに戻るから、露
光量が１／４であるということは４倍の感度が得られて
いることになるものである。但しディジタル系でゲイン
アップしていることに相当するので、アナログノイズ・
量子化ノイズともに最初の例に比すれば増加している。

【００４８】なお、さらなる変形の形態として上記
（２）をアナログ系の２倍ゲインアップとディジタル系
の加算平均で行なうものも有りうるが、これは量子化ノ
イズは増加しない代わりにアナログノイズがさらに増加
するものであり類例ということができる。また同様の類
例として、上記（１）の露出制御目標値をさらに異なる
任意の値に設定しても良い。

【００４９】以上のように、本実施形態によれば、加算
撮像を記録画像を得るためのデフォルトの撮影モードと
して使用することにより、４００万画素、６００万画素
あるいはそれ以上の多画素化された撮像素子を用いる場
合であっても、使用者による特別な設定操作無しで、記
録画像のファイルサイズの肥大化を防止できると共に、
十分な感度およびダイナミックレンジを確保することが
可能となる。さらに、記録画像の解像度に対して撮像素
子自体の空間解像度に余裕があるため、色モアレが少な
くなるなどの効果を得ることができる。また、少なくと
も素子内加算を一部に含む加算撮像方式を用いることに
より、高いフレームレートを実現することができる。も
ちろん、全ての加算処理をデジタル処理系で行うという
素子外加算方式を用いても良く、この場合でもフレーム
レートを除いては同様に有効である。

【００５０】なお、実際の記録に際しては例えばＪＰＥ
Ｇなどの圧縮を用いても良く、圧縮か非圧縮かまた圧縮
記録の場合の圧縮率等は、必要に応じて上記記録画素数
とは独立に設定することができる。

【００５１】また、上記例では記録画質モードを選択可
能としたが、記録画質モードが１つしかないカメラでも
良い（例：上記で４００万を無くしたもの）。この場合
も目標解像度に対して撮像素子の空間サンプリング周波
数に余裕があるため、１００万画素素子を使用した場合
に対して水晶ＬＰＦを薄くできる、色モアレが少なくな
るなどの効果がある。

【００５２】さらに、上記例では記録画像の目標解像度
である１００万画素を得るために４画素加算を行った
が、画素加算数は、撮像素子の画素数と目標解像度との
関係によって任意に設定可能である。これを応用して、
加算撮像を用いた記録画質モードとして記録画素数の異
なる複数のモードを用意しておき、選択されたモードに
応じて画素加算数を変更するようにしても良い。

【００５３】また、本発明はデジタルスチルカメラに限
らず、ムービーカメラを含む任意の撮像装置に適用可能
であることは言うまでもない。そして、本発明はカラー
撮像装置に限らずモノクロ撮像装置に対しても等しく適
用可能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
使用者による特別な設定操作無しで、撮像素子の多画素
化に伴う画質低下等の問題を改善し得る画質優先の撮像
を行えるようになり、また必要に応じて高解像度撮像を
も行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成を示
すブロック図。

【図２】同実施形態の撮像装置における動作制御状態の
遷移の様子を図。

【図３】同実施形態の撮像装置で用いられるカラー撮像
素子の構成を示す図。

【図４】同実施形態の撮像装置で用いられるカラー撮像
素子のフィルタ配列を示す図。

【図５】同実施形態の撮像装置で用いられる４画素加算
の例を示す図。

【図６】同実施形態の４画素加算を実現するための制御
系の機能を示す図。

【図７】同実施形態におけるシャッタ開閉動作と電荷読
み出し動作を説明するためのタイミング図。

【符号の説明】

１０１…レンズ系１０２…レンズ駆動機構１０３…露出制御機構１０４…メカシャッタ１０５…ＣＣＤカラー撮像素子１０６…ＣＣＤドライバ１０７…プリプロセス回路１０８…デジタルプロセス回路１０９…カードインターフェース１１０…メモリカード１１１…ＬＣＤ画像表示系１１２…システムコントローラ（ＣＰＵ）１１２ａ…撮像制御部１１２ｂ…記録画質モード切換部１１３…操作スイッチ系１１４…操作表示系１１５…レンズドライバ１１６…ストロボ１１７…露出制御ドライバ１１８…不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）２０１…フォトダイオード２０２…垂直ＣＣＤ２０３…水平ＣＣＤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 9/07 Ｈ０４Ｎ 101:00 // Ｈ０４Ｎ 101:00 5/91 ＪＦターム(参考） 5C022 AA13 AB31 AB68 AC33 AC42 AC69 5C024 CX41 GY04 GZ24 HX28 JX15 5C052 GA02 GC00 GE08 5C053 FA08 FA27 KA04 KA22 LA02 5C065 AA03 BB48 CC01 CC08 CC09 DD03 EE06 GG21 GG27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光電変換素子を受像画素として有
した撮像素子と、前記撮像素子を駆動して画像信号を読
み出す駆動手段と、前記受像画素に対応する単位画素信
号を互いに加算することにより画素数を減じる加算減数
処理を実行可能な加算手段と、前記加算手段による加算
減数処理が施された撮像素子の出力画像信号を所定の記
録フォーマットに従い記録媒体に記録する加算撮像を実
行可能な撮像制御手段とを有した撮像装置であって、前
記撮像制御手段は、当該撮像装置の初期設定状態として
規定されるデフォルト状態において撮像を実行する場合
には、前記加算撮像を行なうように構成されていること
を特徴とする撮像装置。
【請求項２】複数の光電変換素子を受像画素として有
した撮像素子と、前記撮像素子を駆動して前記受像画素
に対応する単位画素信号を前記撮像素子内部で加算しつ
つ読み出す加算読み出しを実行可能な駆動手段と、前記
加算読み出しによる撮像素子の出力画像信号を所定の記
録フォーマットに従い記録媒体に記録する加算撮像を実
行可能な撮像制御手段とを有した撮像装置であって、前
記撮像制御手段は、当該撮像装置の初期設定状態として
規定されるデフォルト状態において撮像を実行する場合
には、前記加算撮像を行なうように構成されていること
を特徴とする撮像装置。
【請求項３】複数の光電変換素子を受像画素として有
した撮像素子と、前記撮像素子を駆動して前記受像画素
に対応する単位画素信号を個別に読み出す非加算読み出
しおよび前記単位画素信号を前記撮像素子内部で加算し
つつ読み出す加算読み出しを実行可能な駆動手段と、前
記非加算読み出しまたは前記加算読み出しによる撮像素
子の出力画像信号を所定の記録フォーマットに従い記録
媒体に記録する撮像制御手段と、前記所定の記録フォー
マットの第１の記録画素数に対応する第１の記録画質モ
ードと前記第１の記録画素数よりも大きい第２の記録画
素数に対応する第２の記録画質モードとを切換える記録
画質モード切換手段とを有した撮像装置であって、前記
撮像制御手段は、前記第１の記録画質モードに対しては
前記加算読み出しによる加算撮像を、前記第２の記録画
質モードに対しては前記非加算読み出しによる非加算撮
像を、それぞれ行なうように構成されたものであること
を特徴とする撮像装置。
【請求項４】前記撮像制御手段は、当該撮像装置の初
期設定状態として規定されるデフォルト状態において撮
像を実行する場合には、前記加算撮像を行なうように構
成されていることを特徴とする請求項３記載の撮像装
置。
【請求項５】前記記録画質モード切換手段は、連写撮
影を行なう場合には前記第１の記録画質モードを優先的
に選択するように構成されていることを特徴とする請求
項３または４記載の撮像装置。
【請求項６】連写撮影を行なう場合に前記記録画質モ
ード切換手段によって前記第２の記録画質モードが選択
された場合にこれを警告する警告手段を有したことを特
徴とする請求項３乃至５のいずれか１項記載の撮像装
置。
【請求項７】前記記録画質モード切換手段は、連写撮
影を行なう場合には前記第２の記録画質モードの選択を
禁止するように構成されていることを特徴とする請求項
３または４記載の撮像装置。
【請求項８】前記デフォルト状態は、前記撮像装置の
製造工程における全調整の終了により生じる初期設定状
態であることを特徴とする請求項１、２または４記載の
撮像装置。
【請求項９】前記撮像装置の動作を制御するシステム
コントローラの暴走状態に備えて設けられ、その操作に
より前記暴走状態からの脱出が可能なリセットスイッチ
を有してなり、前記デフォルト状態は、前記リセットス
イッチの操作により生じる初期設定状態であることを特
徴とする請求項１、２または４記載の撮像装置。
【請求項１０】前記撮像装置の電源は交換可能な電池
であり、前記デフォルト状態は、前記電池の交換により
生じる初期設定状態であることを特徴とする請求項１、
２または４記載の撮像装置。
【請求項１１】主電源を投入または切断するための電
源スイッチを有してなり、前記デフォルト状態は前記電
源スイッチの操作による電源の投入または切断により生
じる初期設定状態であることを特徴とする請求項１、２
または４記載の撮像装置。
【請求項１２】主として撮像を実行するための動作モ
ードである撮影モードと撮像は実行できない動作モード
である非撮影モードとを切換可能な動作モード切換手段
を有してなり、前記デフォルト状態は前記動作モード切
換手段が行なうモード切換により生じる初期設定状態で
あることを特徴とする請求項１、２、または４記載の撮
像装置。