JP2007013362A - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得する。
【解決手段】 被写体光の受光面をなす複数の画素Ｇｍｎからなる撮像センサ３を有し、この撮像センサ３からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行う画像出力部１０を備え、この画像出力部１０において、複数の画素Ｇｍｎに対する、画素出力を得るための選択を同時に行う選択手段（選択トランジスタＴ２、Ｔ６）によって同時に選択した各画素の画素出力から最大面照度の出力値（画素Ｇｍｎの最大出力値）を抽出する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、撮像センサによって撮影を行うデジタルカメラ等の撮像装置であって、特にこの撮像センサからの出力に対するゲインコントロールが可能な撮像装置及びこの撮像装置に適用され得る撮像方法に関する。

従来、ＣＭＯＳ型等の撮像センサ（固体撮像素子）を備えたデジタルカメラ等の撮像装置は、撮影画像の階調性能（コントラスト等）を向上させるべく、撮像センサの出力に対するオートゲインコントロール（ＡＧＣ：自動利得制御）機能を備えている。この機能は、センサ出力がアナログ出力の状態である時に、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）の入力ダイナミックレンジを可能な限り広く利用できるように、センサ出力に対して適切なゲインをかけることで実現される。ところで、このＡＧＣ用のゲインを求めるためには、撮影する１フレーム画像（撮影画像の各画素値）における最大出力値を知る必要がある。この場合、静止画撮影であれば、本撮影前のライブビュー画像や所定の測光情報などから、動画撮影であれば、連続撮影による複数のフレーム画像における或るフレーム画像の直前に撮影されたフレーム画像などから、上記ゲインを求めるための最大出力値を算出していた。
特開平７−３２７１７２号公報

しかしながら、上記従来方法では、撮影画像を一旦画像メモリに取り込んで保存しておき、この保存した撮影画像を用いた演算処理を行うことで最大出力値を求めるため、少なくとも最大出力値を求めるための画像メモリが必要となり、また、撮像センサからの撮影画像の読み出し、画像メモリへの保存、画像メモリからの撮影画像の読み出し及びこの撮影画像に対する演算処理の実行というように、最大出力値を得る（ゲインコントロール用のゲインを求める）ための煩雑な処理、動作が必要となり、システム的に大きな負荷がかかってしまうことになる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において、容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができ、ひいては容易に且つ精度良く撮影画像に対するゲイン調整が可能な撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る撮像装置は、被写体光の受光面をなす複数の画素からなる固体撮像素子を有し、該固体撮像素子からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行う出力手段を備える撮像装置であって、前記出力手段は、前記複数の画素に対する、前記画素出力を得るための選択を同時に行う選択手段を備え、前記選択手段により同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値を抽出することを特徴とする。

上記構成によれば、出力手段は、被写体光の受光面をなす複数の画素からなる固体撮像素子からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行うものであり、この出力手段によって、選択手段により同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値が抽出される。このように複数の画素を同時に選択するという動作を行うことで、出力手段（固体撮像素子）から直接、各画素における最大面照度の出力値が得られるので、従来のように画素出力（画像データ）を一旦画像メモリに取り込み、別途この画像データを読み出して最大面照度の出力値を算出するといった動作が不要となり、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において、容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができ、ひいてはこの出力値情報に基づき算出したゲインを用いて容易に且つ精度良く撮影画像に対するゲイン調整を行うことが可能となる。

請求項２に係る撮像装置は、請求項１において、前記ソースフォロワアンプは、前記画素出力に関する駆動を行う複数の駆動トランジスタの１つと、該複数の駆動トランジスタに対して共通に設けられた負荷としての負荷トランジスタとで構成されるものであり、前記選択手段は、各画素に対応する複数のソースフォロワアンプのうちから画素出力を行うソースフォロワアンプをオン、オフ切り替えによって選択する選択トランジスタであって、前記出力手段は、前記選択トランジスタにより同時に選択されたソースフォロワアンプによる画素出力のうちから上記最大面照度の出力値を抽出することを特徴とする。この構成によれば、ソースフォロワアンプが駆動トランジスタと負荷トランジスタとで構成され、選択手段の選択トランジスタによって、各画素に対応する複数のソースフォロワアンプのうちから画素出力を行うソースフォロワアンプがオン、オフ切り替えによって選択され、この選択トランジスタにより同時に選択されたソースフォロワアンプによる画素出力のうちから最大面照度の出力値が出力手段によって抽出されるので、駆動トランジスタや負荷トランジスタといった素子からなる従来一般的なソースフォロワアンプを用いて、最大面照度の出力値を得る構成を容易に実現することができる。

請求項３に係る撮像装置は、請求項２において、前記固体撮像素子は、複数の画素が行列配置されたものであり、前記選択トランジスタは、前記行列配置における行に対する画素選択を行う行選択トランジスタと、列に対する画素選択を行う列選択トランジスタとからなるものであって、前記出力手段は、当該行選択トランジスタ及び／又は列選択トランジスタによって同時に選択された、前記行列配置の複数の画素における一部又は全部の画素群における最大面照度の出力値を抽出することを特徴とする。この構成によれば、行列配置された複数の画素の一部又は全部の画素群が、行選択トランジスタ及び／又は列選択トランジスタにより同時に選択され、出力手段によって、この選択された画素群における最大面照度の出力値が抽出されるので、行選択トランジスタ及び列選択トランジスタという固体撮像素子が従来一般的に備える構成を用いて、容易に且つ確実に、所望の複数画素を選択し、この選択した複数画素の最大面照度の出力値を得ることができる。

請求項４に係る撮像装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記出力手段は、Ｎチャンネルの電界効果型トランジスタを用いて構成されており、固体撮像素子の受光面に対する面照度が高くなるほど、高い前記出力値を出力することを特徴とする。この構成によれば、出力手段がＮチャンネルの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されており、面照度が高くなるほど出力値が高くなるので、出力手段から、面照度の変化が確実に反映された最大面照度の出力値を得ることができる。

請求項５に係る撮像装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記出力手段は、Ｐチャンネルの電界効果型トランジスタを用いて構成されており、固体撮像素子の受光面に対する面照度が高くなるほど、低い前記出力値を出力することを特徴とする。この構成によれば、出力手段がＰチャンネルの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されており、面照度が高くなるほど出力値が低くなるので、例えばこの面照度の変化に応じた出力値の変化の極性をアクティブローとし、出力手段から、面照度の変化が確実に反映された最大面照度の出力値を得ることができる。

請求項６に係る撮像装置は、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記固体撮像素子からの画素出力に対するゲイン調整が可能に構成されたゲイン調整手段と、前記出力手段によって抽出された最大面照度の出力値の情報に基づいて前記ゲイン調整用のゲインを算出し、該算出したゲインに基づいてゲイン調整手段におけるゲイン調整動作を制御するゲイン制御手段とをさらに備えることを特徴とする。この構成によれば、ゲイン制御手段によって、出力手段によって抽出された最大面照度の出力値の情報に基づいてゲインが算出され、該算出されたゲインに基づいてゲイン調整手段における画像データに対するゲイン調整動作が制御されるので、最大面照度の出力値から求めたゲイン情報を基に撮影画像（固体撮像素子から読み出した画像データ）に対するオートゲインコントロールを行うといった構成を容易に実現することができる。

請求項７に係る撮像装置は、請求項１〜６のいずれかにおいて、前記出力手段は、固体撮像素子の露光後に前記最大面照度の出力値の抽出を行うとともに、当該最大面照度の出力値の抽出後に、前記露光により得られた固体撮像素子の画素値を撮影画像として出力することを特徴とする。この構成によれば、出力手段によって、固体撮像素子の露光後に最大面照度の出力値の抽出が行われるとともに、この最大面照度の出力値の抽出後に、露光により得られた固体撮像素子の画素値が撮影画像として出力される。これにより、最大面照度の出力値を取得するための露光動作を別途行うといったことなく、通常の１回の露光での撮影において最大面照度の出力値を取得することができるので、当該最大面照度の出力値を取得する構成を従来の撮影システムを利用して容易に実現することが可能となる。

請求項８に係る撮像方法は、被写体光の受光面をなす複数の画素で構成される固体撮像素子からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行う撮像方法であって、前記複数の画素に対する、前記画素出力を得るための選択を同時に行う第１の工程と、前記同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値を抽出する第２の工程と、前記抽出された最大面照度の出力値情報に基づき、固体撮像素子からの画素出力に対するゲイン調整を行う第３の工程とを有することを特徴とする。

上記構成によれば、被写体光の受光面をなす複数の画素で構成される固体撮像素子からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行う撮像方法において、第１の工程として、複数の画素に対する、画素出力を得るための選択が同時に行われ、第２の工程として、選択手段により同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値が抽出され、第３の工程として、抽出された最大面照度の出力値情報に基づき、固体撮像素子からの画素出力に対するゲイン調整が行われる。このように、複数の画素を同時に選択するという動作を行うことで、固体撮像素子から直接、各画素における最大面照度の出力値が得られるので、従来のように画素出力（画像データ）を一旦画像メモリに取り込み、別途この画像データを読み出して最大面照度の出力値を算出するといった動作が不要となり、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができる。また、得られた最大面照度の出力値情報に基づいて画素出力に対するゲイン調整が行われるので、前記抽出された最大出力値に基づく撮影画像に対する例えばＡＧＣ等のゲイン調整を、容易に且つ精度良く行うことが可能となる。

請求項１に係る撮像装置によれば、複数の画素を同時に選択するという動作を行うことで、出力手段（固体撮像素子）から直接、各画素における最大面照度の出力値が得られるので、従来のように画素出力（画像データ）を一旦画像メモリに取り込み、別途この画像データを読み出して最大面照度の出力値を算出するといった動作が不要となり、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において、容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができ、ひいてはこの出力値情報に基づき算出したゲインを用いて容易に且つ精度良く撮影画像に対するゲイン調整を行うことが可能となる。

請求項２に係る撮像装置によれば、ソースフォロワアンプが駆動トランジスタと負荷トランジスタとで構成され、選択手段の選択トランジスタによって、各画素に対応する複数のソースフォロワアンプのうちから画素出力を行うソースフォロワアンプがオン、オフ切り替えによって選択され、この選択トランジスタにより同時に選択されたソースフォロワアンプによる画素出力のうちから最大面照度の出力値が出力手段によって抽出されるので、駆動トランジスタや負荷トランジスタといった素子からなる従来一般的なソースフォロワアンプを用いて、最大面照度の出力値を得る構成を容易に実現することができる。

請求項３に係る撮像装置によれば、行列配置された複数の画像の一部又は全部の画素群が、行選択トランジスタ及び／又は列選択トランジスタにより同時に選択され、出力手段によって、この選択された画素群における最大面照度の出力値が抽出されるので、行選択トランジスタ及び列選択トランジスタという固体撮像素子が従来一般的に備える構成を用いて、容易に且つ確実に、所望の複数画素を選択し、この選択した複数画素の最大面照度の出力値を得ることができる。

請求項４に係る撮像装置によれば、出力手段がＮチャンネルの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されており、面照度が高くなるほど出力値が高くなるので、出力手段から、面照度の変化が確実に反映された最大面照度の出力値を得ることができる。

請求項５に係る撮像装置によれば、出力手段がＰチャンネルの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されており、面照度が高くなるほど出力値が低くなるので、例えばこの面照度の変化に応じた出力値の変化の極性をアクティブローとし、出力手段から、面照度の変化が確実に反映された最大面照度の出力値を得ることができる。

請求項６に係る撮像装置によれば、ゲイン制御手段によって、出力手段によって抽出された最大面照度の出力値の情報に基づいてゲインが算出され、該算出されたゲインに基づいてゲイン調整手段における画像データに対するゲイン調整動作が制御されるので、最大面照度の出力値から求めたゲイン情報を基に撮影画像（固体撮像素子から読み出した画像データ）に対するオートゲインコントロールを行うといった構成を容易に実現することができる。

請求項７に係る撮像装置によれば、最大面照度の出力値を取得するための露光動作を別途行うといったことなく、通常の１回の露光での撮影において最大面照度の出力値を取得することができるので、当該最大面照度の出力値を取得する構成を従来の撮影システムを利用して容易に実現することが可能となる。

請求項８に係る撮像方法によれば、複数の画素を同時に選択するという動作を行うことで、固体撮像素子から直接、各画素における最大面照度の出力値が得られるので、従来のように画素出力（画像データ）を一旦画像メモリに取り込み、別途この画像データを読み出して最大面照度の出力値を算出するといった動作が不要となり、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができる。また、得られた最大面照度の出力値情報に基づいて画素出力に対するゲイン調整が行われるので、前記抽出された最大出力値に基づく撮影画像に対する例えばＡＧＣ等のゲイン調整を、容易に且つ精度良く行うことが可能となる。

図１は、本実施形態に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラを示し、このデジタルカメラの撮影処理に関する概略的なブロック構成図を示している。図１に示すようにデジタルカメラ１は、レンズ部２、撮像センサ３、シャッタ４、アンプ部５、Ａ／Ｄ変換部６、主制御部７及び画像メモリ８を備えている。レンズ部２は、被写体光（光像）を取り込むレンズ窓として機能するとともに、この被写体光をカメラ本体内部に配置されている撮像センサ３へ結像させるための光学レンズ系（フォーカスレンズやその他の固定レンズブロック）を構成するものである。

撮像センサ３は、レンズ部２から導かれた被写体光像を受光し、撮影画像を得るものである。具体的には、撮像センサ３は、例えばフォトダイオード等の光電変換素子やＰ型（又はＮ型）のＭＯＳＦＥＴ等を備える複数の画素がマトリクス状に配置され、各画素内にアンプを備えてなるＣＭＯＳ型固体撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）であり、所謂Ｘ−Ｙアドレスタイプのイメージセンサである。撮像センサ３は、例えばカラーフィルタ構造としてＧが市松状でＲ、Ｂが線順次配列された所謂ベイヤー配列が採用されており、被写体光像の光量に応じ、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色成分の画像信号に光電変換して出力する。撮像センサ３はアンプ部５とともに、撮影画像を後段のＡ／Ｄ変換部６へ出力する画像出力部１０を構成している。シャッタ４は、撮像センサ３に対する露光時間（露光量）を調節するものであり、フォーカルプレーンシャッタ等の所謂メカニカルシャッタからなる。なお、シャッタ４の他に絞りを備え、シャッタ４とともに露光量の調節を行ってもよい。

アンプ部５は、撮像センサ３から出力された画像信号に対する増幅を行うものであり、ＡＧＣ回路を備え、撮像センサ３からの出力信号のゲイン（増幅率）調整を行う。アンプ部５は、ＡＧＣ回路の他、アナログ値としての当該画像信号のサンプリングノイズの低減を行うＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路を備えてもよい。なお、ＡＧＣ回路に対するゲイン値は主制御部７によって設定される。

Ａ／Ｄ変換部６は、アンプ部５にて増幅されたアナログ値の画像信号（アナログ信号）をデジタル値の画像信号（デジタル信号）に変換するものであり、撮像センサ３の各画素からの画素出力信号をそれぞれ例えば１２ビットの画素データに変換する。

主制御部７は、各種制御プログラム等を記憶するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ及び制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）等からなり、デジタルカメラ１全体の動作制御を司るものである。主制御部７は、撮像センサ３等の装置各部からの各種信号に基づき装置各部が必要とする制御パラメータ等を算出し、これに基づいて例えばタイミングジェネレータや駆動部（いずれも図示略）を介して装置各部の動作を制御する。

主制御部７は、ゲイン算出部７１を備えている。ゲイン算出部７１は、画像出力部１０の出力信号からアンプ部５に対するＡＧＣ用のゲインを算出し、このゲインに基づいてアンプ部５におけるゲイン調整動作を制御するものである。ゲイン算出部７１は、最大値取得部７１１及びゲイン制御部７１２を備えている。最大値取得部７１１は、Ａ／Ｄ変換部６を経て主制御部７に入力された画像出力部１０からの最大出力値を取得（記憶）するものである。ゲイン制御部７１２は、最大値取得部７１１に取得された最大出力値情報に基づいて、アンプ部５でのＡＧＣ用のゲインを算出してこのゲイン情報を内部に備えたメモリに設定し、この設定したゲインに基づいてアンプ部５のＡＧＣ動作を制御するものである。このような最大出力値の取得及びこれに基づくゲイン制御については後に詳述する。

画像メモリ８は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリからなり、画像処理部６での画像処理を終えた画像データを（一時的に）保存するものである。画像メモリ８は、例えば撮影による所定フレーム分の画像データを記憶し得る容量を有したものとなっている。

図２は、上記撮像センサ３（ＣＭＯＳセンサ）及びアンプ部５からなる画像出力部１０の一例を示す概略構成図である。同図において、Ｇ１１〜Ｇｍｎは、行列（マトリクス）配列された画素を示している。この画素Ｇ１１〜Ｇｍｎからなる画素部の外周縁部近傍には、垂直走査部３０１と水平走査部３０２とが配設されている。垂直走査部３０１は、行のライン（信号線）３０４−１、３０４−２、・・・３０４−ｎ（これらを纏めて行ライン３０４という）を順次走査する。水平走査部３０２は、各画素から出力信号線３０６−１、３０６−２、・・・３０６−ｍ（これらを纏めて出力信号線３０６という）に導出された光電変換信号を画素毎に水平方向に順次読み出す。なお、各画素は電源ライン３０５により電力供給がなされている。各画素には、上記各ラインや出力信号線だけでなく、他のライン（例えばクロックライン）も接続されている。

出力信号線３０６−１、３０６−２、・・・３０６−ｍには、それぞれ後述の駆動トランジスタＴ２と対になって増幅回路を構成する定電流負荷３０７−１、３０７−２、・・・３０７−ｍ（これらを纏めて定電流負荷３０７という）が設けられている。定電流負荷３０７は、電流が制限される定電流負荷として機能する。各画素から出力された画像データ（画素値、輝度値）は出力信号線３０６を経由して、順次、行毎に選択部３０８−１、３０８−２、・・・３０８−ｍ（これらを纏めて選択部３０８という）に出力され、選択部３０８におけるサンプルホールド回路（後述のサンプルホールド部３１０）によってサンプルホールドされる。サンプルホールドされた１行分の画像データは、選択部３０８を走査することで順次アンプ部５に出力され、アンプ部５においてゲイン調整される。アンプ部５においてゲイン調整された後に出力された画像データ（画像信号）は、画素毎にシリアルに後段のＡ／Ｄ変換部６に入力される。なお、アンプ部５に、各画素の感度バラツキによるノイズ成分を除去する機能を備えてもよい。

ここで、画像出力部１０についてより具体的な構成について説明する。図３は、本実施形態におけるＡＧＣ用のゲインを求めるための最大出力値取得に関する、画像出力部１０の一構成例を示す回路図である。同図に示すように画像出力部１０は、撮像センサ３及びアンプ部５の回路からなり、撮像センサ３は、画素Ｇｍｎ、定電流負荷３０７と３０９及び選択部３０８の回路からなる。ただし図３において、画素Ｇｍｎは１画素分、定電流負荷３０７及び選択部３０８は１列分のみが図示されている。

画素Ｇｍｎは、フォトダイオードＰＤ１、駆動トランジスタＴ１、行選択トランジスタＴ２及びリセットトランジスタＴ３等から構成されている。フォトダイオードＰＤ１は、感光部（光電変換部）であり、被写体からの入射光量つまりセンサ面照度に応じた光電流Ｉ１を発生するものである。この光電流Ｉ１によって、フォトダイオードＰＤ１のアノード側すなわち後述する駆動トランジスタＴ１のゲートに電圧Ｖ１（ゲート電圧）が出力される。この場合、光電流Ｉ１によって正の電荷が当該ゲートに流入して電圧Ｖ１の電位が高くなる。このように、図３に示す画素回路は、センサ面照度が高いほど画素出力が大きくなるような構成（素子構成）となっている。なお、センサ面照度が高いほど出力が大きくなるような回路構成であれば、図３に示すものに限定されず、いずれの回路構成であってもよい。

駆動トランジスタＴ１は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、後述の負荷トランジスタＴ４と対（ペア）になってソースフォロワ増幅用の増幅回路（ソースフォロワアンプ）を構成し、上記電圧Ｖ１に対する増幅（電流増幅）を行うものである。駆動トランジスタＴ１は、ここではＮチャンネルＭＯＳＦＥＴが採用されている（各トランジスタＴ２〜Ｔ７も同じくＮチャンネルＭＯＳＦＥＴが採用されている）。行選択トランジスタＴ２は、行列配列された画素Ｇｍｎにおける或る行画素の出力信号を選択的に読み出すべく、ゲートに印加される信号φｒｏｗ（信号電圧）に応じてＯＮ（オン）、ＯＦＦ（オフ）されるスイッチとして機能するものである。この信号φｒｏｗは垂直走査部３０１から垂直走査に応じて出力される。行選択トランジスタＴ２がＯＮされると、電圧Ｖ１に応じた駆動トランジスタＴ１からの出力信号が選択部３０８に入力される。リセットトランジスタＴ３は、露光（電荷蓄積）動作に対するリセットを行うべく、ゲートに印加される信号φＲＳＴに応じてＯＮ、ＯＦＦされるスイッチとして機能するものである。リセットトランジスタＴ３は、リセット時以外にはＯＦＦ状態とされており、これがＯＮされると、リセットバイアスとしての信号ＲＳＢ（リセット電圧）が印加され、電圧Ｖ１（ゲートに蓄積された電荷）のリセットが行われる。

定電流負荷３０７は、ゲートに負荷電圧が印加されて所謂電子負荷として機能する負荷トランジスタＴ４（負荷ＭＯＳ）からなり、行選択トランジスタＴ２（各画素Ｇｍｎ）の出力インピーダンスを一定にして該行選択トランジスタＴ２からの出力を安定させるものである。

選択部３０８は、サンプルホールド部（サンプルホールド回路）３１０、駆動トランジスタＴ５及び列選択トランジスタＴ６を備えている。サンプルホールド部３１０は、入力されたアナログ信号をサンプリング（標本化）し、この値を一時的にホールド（保持）するものである。サンプルホールド部３１０は、サンプルホールドスイッチＳＨ１、キャパシタＣ_ＳＨ等からなり、サンプルホールドスイッチＳＨ１のＯＮ、ＯＦＦに応じて、キャパシタＣ_ＳＨの充電、充電電位の保持、放電を行うことで上記サンプルホールド機能を実現する。なお、このサンプルホールド機能によって、後段のＡ／Ｄ変換部６におけるＡ／Ｄ変換動作中に入力信号が変化するのを防ぎ、Ａ／Ｄ変換誤差を防止することができる。

駆動トランジスタＴ５は、後述の負荷トランジスタＴ７と対になってソースフォロワ増幅用の増幅回路（ソースフォロワアンプ）を構成し、上記キャパシタＣ_ＳＨの充電電位に応じて印加されるゲートの電圧Ｖ２に対する増幅を行うものである。列選択トランジスタＴ６は、行列配列された画素Ｇｍｎにおける或る列画素の出力信号を選択的に読み出すべく、ゲートに印加される信号φｃｏｌｕｍｎに応じてＯＮ、ＯＦＦされるスイッチとして機能するものである。この信号φｃｏｌｕｍｎは水平走査部３０２から水平走査に応じて出力される。列選択トランジスタＴ６がＯＮされると、電圧Ｖ２に応じた駆動トランジスタＴ５からの出力信号がアンプ部５に入力される。

定電流負荷３０９は、上記負荷トランジスタＴ４と同様、電子負荷として機能する負荷トランジスタＴ７からなり、列選択トランジスタＴ６（選択部３０８）の出力インピーダンスを一定にするものである。

アンプ部５は、可変ゲインアンプ５１を備えている。可変ゲインアンプ５１は、入力信号のゲインをデジタル制御により変化させることで出力電圧を調整するものである。アンプ部５によってゲイン調整された画像信号は、信号Ｖ_ＯＵＴとしてＡ／Ｄ変換部６へ出力される。なお、同図中に示す各Ｖｄｄは、上記ソースフォロワアンプ（駆動トランジスタＴ１及び負荷トランジスタＴ４、並びに駆動トランジスタＴ５及び負荷トランジスタＴ７）の動作範囲に合わせ込むべく、或いは映像信号やノイズ信号に発生するオフセットを調整するべく電位操作を行うための信号を示している。また、ＧＮＤは接地を示している。

このような回路を有する画像出力部１０において、画素Ｇｍｎにおける列画素例えばＧ１１、Ｇ１２・・・Ｇ１ｎの行選択トランジスタＴ２・・・と、行画素例えばＧ１１、Ｇ２１・・・Ｇｍ１の列選択トランジスタＴ６・・・との複数の選択トランジスタを同時にＯＮすることで、当該選択された画素Ｇｍｎつまり１フレーム画像における最大出力値（最大輝度値、最大画素値）と略等しい値がアンプ出力（信号Ｖ_ＯＵＴ）として出力される。このことを図４を用いて説明する。図４は、最大出力値の取得動作に関して上記図２を概略的に示すものである。ここでは画素Ｇｍｎを、説明上、例えば（Ａ）〜（Ｃ）の３行画素×（Ｄ）〜（Ｆ）の３列画素からなる９画素構成とする。

図４において、（Ａ）行、（Ｂ）行、（Ｃ）行に接続された行選択トランジスタＴ２・・・のセレクタＡ〜Ｃを同時にＯＮ（選択）すると、（Ｄ）列の３個の画素ａ、ｄ、ｇの中で一番高い画素値（輝度値）としての最大出力値（Ｄ列最大出力値）が出力されてサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ−Ｄ）にてサンプルホールドされる。同様に、（Ｅ）列の画素ｂ、ｅ、ｈにおける最大出力値（Ｅ列最大出力値）が出力されてＳ／Ｈ−Ｅにてサンプルホールドされ、また、（Ｆ）列の画素ｃ、ｆ、ｉにおける最大出力値（Ｆ列最大出力値）が出力されてＳ／Ｈ−Ｆにてサンプルホールドされる。さらに、（Ｄ）〜（Ｆ）列に接続された列選択トランジスタＴ６・・・のセレクタＤ〜Ｆを同時にＯＮすると、各Ｓ／Ｈ−Ｄ〜ＦでサンプルホールドされたＤ列〜Ｆ列最大出力値の中での一番高い値としての最大出力値がアンプ（アンプ部５）へ出力され、この最大出力値が該アンプでゲイン調整されずにそのままの値として（又はアンプでこの最大出力値に対する所定のゲイン調整を行ってもよい）出力される。なお、このアンプから出力された最大出力値は、後段のＡ／Ｄ変換部６によりＡ／Ｄ変換された後、主制御部７に入力される。このように画素Ｇｍｎにおける列画素、又は行画素を同時に選択する、或いは列画素と行画素とを同時に選択することで、この選択した画素における最大出力値が得られる。

ただし、画素Ｇｍｎにおける画素の選択は、必ずしも上述のように全画素（図４では全ての行及び列画素）に対して行わずともよく、部分（画素Ｇｍｎの部分画素）に対して行ってもよい。例えば、画素ａ、ｂ、ｄ、ｅを選択して（セレクタＡ、Ｂ及びＤ、ＥをＯＮする）これら４画素から最大出力値を得てもよいし、このように連続した領域の画素でなく、例えば互いに離間した位置にある画素ａ、ｇ、ｉを選択して（セレクタＡ、Ｃ及びＤ、ＦをＯＮする）これら３画素から最大出力値を得てもよい。ただし、この場合の画素ｉのように、各行又は列に対して１つだけの画素が選択された場合には、その画素自体の出力値が最大出力値となる。いずれにしても、要は、画素Ｇｍｎにおける任意な複数画素を同時に選択することで、この選択した画素における最大出力値が得られるものとなる。ただし、当該任意な複数画素の選択は、行・列を選択するパルスつまり信号φｒｏｗ及び信号φｃｏｌｕｍｎを制御することで行われる。

ところで、上記複数画素の同時選択によって最大出力値が出力されることは、駆動トランジスタ及び負荷トランジスタから構成されるソースフォロワアンプを備え、このソースフォロワアンプ（駆動トランジスタ）から画像信号を取り出すという回路構成に特有な性質であると言える。図３における、このソースフォロワアンプを構成する駆動トランジスタ及び負荷トランジスタは、行の画素選択に基づく最大出力値の取得という観点では、駆動トランジスタＴ１及び負荷トランジスタＴ４が該当し、列の画素選択に基づく最大出力値の取得という観点では、駆動トランジスタＴ５及び負荷トランジスタＴ７が該当する。また、行及び列の画素選択に基づく最大出力値の取得という観点では、駆動トランジスタＴ１及び負荷トランジスタＴ４、並びに駆動トランジスタＴ５及び負荷トランジスタＴ７の謂わば２段構成からなるものが該当する。なお、これら駆動及び負荷トランジスタはＮ型のＭＯＳＦＥＴ（ｎ−ｃｈ（チャンネル）のＦＥＴ）であることから、このｎ−ｃｈのＦＥＴで構成される図３に示す画像出力部１０の回路のことを、ｎ−ｃｈの画像出力回路と表現する。また、上述のように画素内アンプがソースフォロワ用のトランジスタを備えた撮像センサのことをアクティブピクセルセンサ（ＡＰＳ）といい、当該最大出力値を得るための撮像センサはこのＡＰＳであると言える。

図５は、図３に示す回路構成を上記最大出力値の取得に関して概念的に纏めた回路構成図である。図５に示すように、本実施形態における最大出力値の取得に関して、画像出力部１０は、駆動トランジスタ４０１及び選択トランジスタ４０２からなる入力チャンネル４１０（入力部）と（この入力チャンネル４１０を複数個備えている）、各駆動トランジスタ４０１又は各入力チャンネル４１０に対して共通化された（１個設けられた）、駆動トランジスタ４０１と対になってソースフォロワアンプを構成する負荷トランジスタ４０３とから構成されるものであると言える。

この構成は、図３の回路における、「行」の画素選択に拘わる側の、駆動トランジスタＴ１、行選択トランジスタＴ２及び負荷トランジスタＴ４の組、或いは、「列」の画素選択に拘わる側の、駆動トランジスタＴ５、列選択トランジスタＴ６及び負荷トランジスタＴ７の組、或いはこれらの組を併せたものに対応する。図４に示す構成に当て嵌めると、セレクタＡ〜Ｃが同時にＯＮすることによって選択トランジスタ４０２・・・がＯＮした例えば画素ａ、ｄ、ｇに相当する入力チャンネル４１０・・・の最大出力値（上記Ｄ列最大出力値に相当）が出力部４０４に出力される。これは「行」の場合であるが、「列」の場合も同様、セレクタＤ〜Ｆが同時にＯＮすることによって選択トランジスタ４０２・・・がＯＮしたＳ／Ｈ−Ｄ〜Ｆに相当する入力チャンネル４１０・・・の各最大出力値（Ｄ列最大出力値〜Ｆ列最大出力値）におけるさらに最大出力値が出力部４０４に出力される。

通常、このような出力回路（図２、５参照）における画像データの出力動作としては、選択トランジスタ４０２を順次切り替えてＯＮ状態とすることで、入力チャンネルを１個づつ選択して出力する方法をとるが、本実施形態における最大出力値取得方法では、複数の入力チャンネルを同時に選択する方法をとる。そして、このときの出力値は、同時に選択された入力チャンネルのうち、最大入力値をもつ入力チャンネルの出力値と略等しい値となる。これは、最大面照度（最大のセンサ面照度）を有する画素の出力が、選択的に読み出されたことと等しいことになる。

実際には、選択する入力チャンネル数（画素数）によって、出力部４０４に出力される最大出力値にオフセットが生じる、つまり、出力部４０４に出力される値は、入力チャンネルにおける最大の出力（最大出力チャンネルの出力）に対して或るオフセット値（量）が足された値となる。このオフセット値は、同時に選択する入力チャンネル数に依存しており既知であるため、例えば、予めこの入力チャンネル数に応じたオフセット値の情報を記憶しておき、必要に応じてこれを用いることで容易に補正可能である。本実施形態におけるｎ−ｃｈの画像出力回路に対しては、上述のように出力部４０４に出力される最大出力値は“最大出力チャンネルの出力”に対してオフセット値が足された値となるが、後述の変形態様におけるｐ−ｃｈの画像出力回路に対しては、“最小出力チャンネルの出力”に対してオフセット値が足された値となる。なお、上述したように画素Ｇｍｎからは任意の画素が選択可能である、すなわち図５において任意の箇所の入力チャンネルが選択可能であるが、この場合も、上記のようにオフセット値の補正を行うことができる。

また、本実施形態では、画素Ｇｍｎはベイヤー配列を有し、Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂの４つの色要素で構成されているが、画像出力部１０をこの４色要素に対応した４線出力構成としてもよい。この場合、図５に示す回路構成を色要素毎に備えることになり、それぞれの色要素の画素に対応する入力チャンネル４１０・・・の選択トランジスタ４０２・・・を同時にＯＮすることで、４線出力における各出力部４０４には、色画像データ（Ｒ画像、Ｇｒ画像、Ｇｂ画像及びＢ画像）毎の最大出力値が出力される。なお、この場合、各出力部４０４毎にＡ／Ｄ変換部６を備えてもよい。

図６は、本実施形態における最大出力値の取得に関する動作の一例を示すタイミングチャートである。ただし、ここでは画素Ｇｍｎの全画素から最大出力値を取得する、つまり全画素同時に選択するものとする。同図に示すように、デジタルカメラ１の撮影動作における垂直ブランク期間（Ｖブランク）において、先ず全画素Ｇｍｎに対する信号φＲＳＴが同時にＯＮされて全画素同時にリセットされる。リセット動作が終了すると、例えばシャッタ４が所定時間「開」状態とされて撮像センサ３の画素Ｇｍｎに対する露光が行われる。この際、全画素におけるフォトダイオードＰＤ１の光電流Ｉ１が積分される。露光が終了した後、行選択トランジスタＴ２（信号φｒｏｗ）及び列選択トランジスタＴ６（信号φｃｏｌｕｍｎ）が同時にＯＮされて（このとき、サンプルホールドスイッチＳＨ１も同時にＯＮされる）、画素Ｇｍｎにおける最大出力値がアンプ部５のアンプ出力（信号Ｖ_ＯＵＴ）として出力される。このように、Ｖブランクにおける符号Ａに示すタイミングチャートに対応する各動作（動作Ａ）に基づいて最大出力値の検出が行われる。

なお、この最大出力値の情報に基づいて、アンプ部５に対するＡＧＣ用のアナログゲインが決定される。また、上記行選択トランジスタＴ２及び列選択トランジスタＴ６並びにサンプルホールドスイッチＳＨ１をＯＮするタイミング、すなわち、それぞれの符号Ｓに示すＯＦＦからＯＮに切り替えるタイミング、及び符号Ｆに示すＯＮからＯＦＦに切り替えるタイミングは必ずしも一致してなくともよく、それぞれＯＮ状態となる期間（ＯＮ期間）に互いに重なりが存在するような切り替えタイミングであればよい。換言すれば、行選択トランジスタＴ２及び列選択トランジスタＴ６の各ＯＮ期間の重なり区間における任意の位置（区間）で、サンプルホールドスイッチＳＨ１をＯＮして画素信号のサンプルホールドを行えばよい。

上記最大出力値の検出動作が終了した後は、従来通りの読み出し方法で順次１画素づつ画像データが読み出される。すなわち、画素Ｇｍｎに対する垂直走査によって順に行画素群の行選択トランジスタＴ２がＯＮされ（同図の水平ブランク期間（Ｈブランク）における信号φｒｏｗのタイミングチャート参照）、これと同時に、サンプルホールドスイッチＳＨ１がＯＮされて当該行画素群の画像データ（輝度値、画素値）がサンプルホールド部３１０にサンプルホールドされる（ＨブランクにおけるサンプルホールドスイッチＳＨ１のタイミングチャート参照）。そして、水平走査によって順に列選択トランジスタＴ６がＯＮされ、サンプルホールド部３１０にサンプルホールドされた画像データが１画素づつシリアルにアンプ部５を経て出力される。ただし、このアンプ部５を経た画像データの出力においては、上記取得した最大出力値から決定されたＡＧＣ用のゲイン情報を基に可変ゲインアンプ５１によってゲイン調整された画像データが出力される。このような垂直走査及び水平走査による読み出し動作が順次繰り返され、全画素Ｇｍｎの画像データ（１フレーム画像）が読み出される。この読み出された画像データは、Ａ／Ｄ変換部６でＡ／Ｄ変換した後、例えば画像メモリ８に記憶しておき、必要に応じて画像処理等を施すなど、従来の撮影動作における取り扱いとなる。

なお、図６に示すように、本実施形態の撮影動作は、最大出力値検出用の上記動作Ａを行う以外は、基本的には従来の撮影動作すなわち露光（撮像）及び画像データ読み出し動作と同じである。また、動作Ａにおける最大出力値検出用の画像データの読み出しが非破壊読み出しで行われることなどから、最大出力値を取得するための特別な装置を備えることなく、また最大出力値検出専用の露光を行うといった必要もなく、従来の撮影における１回の露光により得られる画像データを利用して最大出力値を検出することができる。

図７は、本実施形態における最大出力値の取得に関するデジタルカメラ１の撮影動作の一例を示すフローチャートである。先ず、例えばシャッタ４が所定時間「開」状態とされて撮像センサ３の画素Ｇｍｎに対する露光（電荷蓄積）が行われる（ステップＳ１）。露光終了後、各画素の行選択トランジスタＴ２・・・及び列選択トランジスタＴ６・・・が同時にＯＮされることで、画素Ｇｍｎにおける最大出力値がアンプ部５へ出力され、アンプ部５からＡ／Ｄ変換部６を経て主制御部７（最大値取得部７１１）に入力（取得）される（ステップＳ２）。そして、この入力された最大出力値の情報に基づいて、ゲイン制御部７１２によってＡＧＣ用のゲインが算出されるとともに（ステップＳ３）、ゲイン制御部７１２にこの算出されたゲインが設定される（ステップＳ４）。このようにゲイン制御部７１２にゲインが設定されることで、このゲインがアンプ部５（可変ゲインアンプ５１）にフィードバックされる、すなわち、後述のステップＳ５における画像データの読み出し時にこのゲインに基づくＡＧＣが実行されることになる。次に、従来の画像読み出し動作と同様にして、画素Ｇｍｎに対する垂直走査及び水平走査が繰り返されて画素Ｇｍｎの画像データが順次読み出される（ステップＳ５）。この読み出しの際には、ゲイン制御部７１２の制御の下、アンプ部５において上記設定されたゲインに基づくＡＧＣが行われ、ゲイン調整された画像データが出力される。アンプ部５から出力されたこの画像データは、Ａ／Ｄ変換部６においてＡ／Ｄ変換された後、画像メモリ８等に保存されるなどして、以降、通常の処理が施される（ステップＳ７）。

以上のように、本実施形態における撮像装置（デジタルカメラ１）は、被写体光の受光面をなす複数の画素からなる撮像センサ３（３’）（固体撮像素子）を有し（この「３’」或いは以下に示す「１０’」、「Ｇｍｎ’」等の符号は、後述の変形態様における図８に示すものである）、この撮像センサ３（３’）からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行う画像出力部１０（１０’）を備える撮像装置であって、画像出力部１０（１０’）は、複数の画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）に対する、画素出力を得るための選択（各選択トランジスタのＯＮ動作）を同時に行う選択トランジスタ４０２（行選択トランジスタＴ２及び列選択トランジスタＴ６、又は後述の行選択トランジスタＴ１０及び列選択トランジスタＴ１３）を備え、この選択トランジスタ４０２により同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値（最大輝度値、最大画素値）を抽出する。このように複数の画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）を同時に選択するという動作を行うことで、画像出力部１０（１０’）（撮像センサ３（３’））から直接、各画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）における最大面照度の出力値が得られるので、従来のように画素出力（画像データ）を一旦画像メモリ８に取り込み、別途この画像データを読み出して最大面照度の出力値を算出するといった動作が不要となり、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において、容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができ、ひいてはこの出力値情報に基づき算出したゲインを用いて容易に且つ精度良く撮影画像に対するゲイン調整（例えばＡＧＣ）を行うことが可能となる。

また、上記ソースフォロワアンプは、画素出力に関する駆動を行う複数の駆動トランジスタ４０１の１つと、該複数の駆動トランジスタ４０１に対して共通に設けられた負荷（電子負荷）としての負荷トランジスタ４０３とで構成されるものであり、画像出力部１０（１０’）は、各画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）に対応する複数のソースフォロワアンプのうちから画素出力を行うソースフォロワアンプをオン、オフ切り替えによって選択する選択トランジスタ４０２（行選択トランジスタＴ２及び列選択トランジスタＴ６、又は行選択トランジスタＴ１０及び列選択トランジスタＴ１３）であって、この選択トランジスタ４０２により同時に選択されたソースフォロワアンプによる画素出力のうちから上記最大面照度の出力値を抽出する。これによれば、ソースフォロワアンプが駆動トランジスタ４０１と負荷トランジスタ４０３とのペアで構成され、選択トランジスタ４０２によって、各画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）に対応する複数のソースフォロワアンプのうちから画素出力を行うソースフォロワアンプがオン、オフ切り替えによって選択され、この選択トランジスタ４０２により同時に選択されたソースフォロワアンプによる画素出力のうちから最大面照度の出力値が画像出力部１０（１０’）によって抽出されるので、駆動トランジスタや負荷トランジスタといった素子からなる従来一般的なソースフォロワアンプを用いて、最大面照度の出力値を得る構成を容易に実現することができる。

また、撮像センサ３（３’）は、複数の画素が行列配置されたものであり、選択トランジスタ４０２は、行列配置における行に対する画素選択を行う行選択トランジスタＴ２（行選択トランジスタＴ１０）と、列に対する画素選択を行う列選択トランジスタＴ６（列選択トランジスタＴ１３）とからなるものであって、この撮像センサ３（３’）は、当該行選択トランジスタ及び／又は列選択トランジスタによって同時に選択された複数の画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）における一部又は全部の画素群における最大面照度の出力値を抽出する。これによれば、行列配置された複数の画素の一部又は全部の画素群が、行選択トランジスタ及び／又は列選択トランジスタにより同時に選択され、画像出力部１０（１０’）によって、この選択された画素群における最大面照度の出力値が抽出されるので、行選択トランジスタ及び列選択トランジスタという撮像センサ３（３’）が従来一般的に備える構成を用いて、容易に且つ確実に、所望の複数画素を選択し、この選択した複数画素の最大面照度の出力値を得ることができる。

また、画像出力部１０は、ｎ−ｃｈの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されており、面照度が高くなるほど出力値が高くなるので、画像出力部１０から、面照度の変化が確実に反映された最大面照度の出力値を得ることができる。

また、画像出力部１０（１０’）によって抽出された最大面照度の出力値の情報に基づいてゲイン調整用のゲインが算出され、ゲイン算出部７１（ゲイン制御部７１２）によって、この算出されたゲインに基づいて、撮像センサ３（３’）からの画素出力に対するゲイン調整が可能に構成されたアンプ部５（５’）でのゲイン調整動作が制御されるので、最大面照度の出力値から求めたゲイン情報を基に撮影画像（固体撮像素子から読み出した画像データ）に対するＡＧＣを行うといった構成を容易に実現することができる。

さらに、本実施形態における撮像方法によれば、被写体光の受光面をなす複数の画素で構成される撮像センサ３（３’）からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行う撮像方法において、第１の工程として、複数の画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）に対する、画素出力を得るための選択が同時に行われ、第２の工程として、選択トランジスタ４０２（行選択トランジスタＴ２及び列選択トランジスタＴ６、又は行選択トランジスタＴ１０及び列選択トランジスタＴ１３）により同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値が抽出され、第３の工程として、抽出された最大面照度の出力値情報に基づき、撮像センサ３（３’）からの画素出力に対するゲイン調整が行われる。このように複数の画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）を同時に選択するという動作を行うことで、画像出力部１０（１０’）（撮像センサ３（３’））から直接、各画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）における最大面照度の出力値が得られるので、従来のように画素出力（画像データ）を一旦画像メモリ８に取り込み、別途この画像データを読み出して最大面照度の出力値を算出するといった動作が不要となり、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができる。また、得られた最大面照度の出力値情報に基づいて画素出力に対するゲイン調整が行われるので、上記抽出された最大出力値に基づく撮影画像に対する例えばＡＧＣ等のゲイン調整を、容易に且つ精度良く行うことが可能となる。

なお、本発明は、以下の態様をとることができる。
（Ａ）上記実施形態においては、画像出力部１０は、図３で説明したようにｎ−ｃｈの画像出力回路（Ｎ型のＭＯＳＦＥＴである駆動トランジスタ及び負荷トランジスタからなるソースフォロワアンプを備える回路）としているが、これに限定されず、例えば図８に示す回路構成を有する画像出力部１０’を採用してもよい。すなわち、画像出力部１０’は、フォトダイオードＰＤ２、駆動トランジスタＴ９、行選択トランジスタＴ１０及びリセットトランジスタＴ８等からなる画素Ｇｍｎ’と、負荷トランジスタＴ１１からなる定電流負荷３０７’と、サンプルホールド部３１０’、駆動トランジスタＴ１２及び列選択トランジスタＴ１３等からなる選択部３０８’と、負荷トランジスタＴ１４からなる定電流負荷３０９’と、可変ゲインアンプ５１’からなるアンプ部５’とを備え、基本的には画像出力部１０と同じであるが、各トランジスタがＰ型のＭＯＳＦＥＴ（ｐ−ｃｈ（チャンネル）のＦＥＴ）で構成されてなるｐ−ｃｈの画像出力回路となっている。この場合も図５での説明と同様、負荷トランジスタが共通化された複数入力のソースフォロワアンプとなっている。すなわち、行選択側の駆動トランジスタＴ９と負荷トランジスタＴ１１とが対になって、列選択側の駆動トランジスタＴ１２と負荷トランジスタＴ１４とが対になってそれぞれソースフォロワアンプを構成している。このようなｐ−ｃｈの画像出力回路では、光電流Ｉ２によってフォトダイオードＰＤ２のカソード側つまり駆動トランジスタＴ９のゲートに電圧Ｖ３（ゲート電圧）が出力される。この場合、光電流Ｉ２により負の電荷が当該ゲートに流入して電圧Ｖ３の電位は低くなることから、上記実施形態とは逆に、センサ面照度が高いほど画素出力が小さくなる構成となっている。なお、このようにセンサ面照度が高いほど出力が小さくなるような回路であれば、図８に示す回路構成に限定されない。

上記画像出力部１０’の場合も同様、最大出力値検出時においては、複数の入力チャンネルを同時に選択する（複数の選択トランジスタを同時にＯＮする）。このときの出力値は、同時に選択された入力チャンネルのうち、最小入力値をもつ入力チャンネルの出力値と略等しい値となる。これも最大面照度を有する画素の出力が、選択的に読み出されたことと等しいことになる。ただし、この場合の各選択信号は、極性がアクティブ・ロー（active low）となっている。このようにして得られた出力値に基づいて上記と同様にＡＧＣ用のゲインを算出し、これをアンプ部５’（可変ゲインアンプ５１’）にフィードバックして、本番の読み出し時における画像データに対するゲイン調整を行う。

この変形態様（Ａ）に示すように、画像出力部１０’は、ｐ−ｃｈの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されており、面照度が高くなるほど出力値が低くなるので、この面照度の変化に応じた出力値の変化の極性を上述のようにアクティブ・ローとし、画像出力部１０’から、面照度の変化が確実に反映された最大面照度の出力値を得ることができる。

（Ｂ）撮像センサ３（３’）（画素Ｇｍｎ）からの当該最大出力値の検出（ＡＧＣ用ゲイン算出動作）は、１フレーム画像毎に行ってもよいし、所定フレーム画像数毎に行ってもよい。すなわち、通常の撮影動作において、必要に応じて（例えばユーザによるデジタルカメラ操作部からの指示入力に基づいて）図６の動作Ａを行うことが可能に構成してもよい。この場合、前回算出したゲインを例えばゲイン制御部７１２に記憶しておき、新たなゲインが算出される毎に当該ゲインを更新してＡＧＣ用に用いるようにしてもよい。

（Ｃ）撮像センサ３（３’）の露光量又は露光時間調整については、撮像面に届く光の総量を調整する方法と光電変換後の光電変換電流の積分時間を調整する方法とがある。前者は絞りの開口量やメカニカルシャッタのシャッタスピード（シャッタ開閉動作）の制御、後者は、撮像センサ３（３’）に対するリセット動作の制御による電荷の積分時間制御により実行される。本実施形態では前者の場合のシャッタ４による制御を採用しているが、これに限定されず、後者による制御（この場合、シャッタ４を備えずともよい）、或いは前者及び後者を併せた制御を採用してもよい。

本実施形態に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラであり、このデジタルカメラの撮像処理に関する概略的なブロック構成図である。 上記デジタルカメラにおける撮像センサ及びアンプ部からなる画像出力部の一例を示す概略構成図である。 本実施形態におけるＡＧＣ用のゲインを求めるための最大出力値取得に関する画像出力部の一構成例を示す回路図である。 最大出力値の取得動作に関して上記図２を概略的に示す模式図である。 上記図３に示す回路構成を最大出力値の取得に関して概念的に纏めた回路構成図である。 本実施形態における最大出力値の取得に関する動作の一例を示すタイミングチャートである。 本実施形態における最大出力値の取得に関するデジタルカメラの撮影動作の一例を示すフローチャートである。 上記図３に示す画像出力部の変形例を示す図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ（撮像装置）
３、３’ 撮像センサ（固体撮像素子）
４ シャッタ
５、５’ アンプ部（ゲイン調整手段）
１０、１０’ 画像出力部（出力手段）
７１ ゲイン算出部（ゲイン制御手段）
７１２ ゲイン制御部（ゲイン制御手段）
４０１ 駆動トランジスタ
４０２ 選択トランジスタ（選択手段）
４０３ 負荷トランジスタ
４１０ 入力チャンネル

Claims (8)

1. 被写体光の受光面をなす複数の画素からなる固体撮像素子を有し、該固体撮像素子からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行う出力手段を備える撮像装置であって、
   前記出力手段は、
   前記複数の画素に対する、前記画素出力を得るための選択を同時に行う選択手段を備え、前記選択手段により同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値を抽出することを特徴とする撮像装置。
2. 前記ソースフォロワアンプは、前記画素出力に関する駆動を行う複数の駆動トランジスタの１つと、該複数の駆動トランジスタに対して共通に設けられた負荷としての負荷トランジスタとで構成されるものであり、
   前記選択手段は、各画素に対応する複数のソースフォロワアンプのうちから画素出力を行うソースフォロワアンプをオン、オフ切り替えによって選択する選択トランジスタであって、
   前記出力手段は、前記選択トランジスタにより同時に選択されたソースフォロワアンプによる画素出力のうちから上記最大面照度の出力値を抽出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記固体撮像素子は、複数の画素が行列配置されたものであり、
   前記選択トランジスタは、前記行列配置における行に対する画素選択を行う行選択トランジスタと、列に対する画素選択を行う列選択トランジスタとからなるものであって、
   前記出力手段は、当該行選択トランジスタ及び／又は列選択トランジスタによって同時に選択された、前記行列配置の複数の画素における一部又は全部の画素群における最大面照度の出力値を抽出することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記出力手段は、Ｎチャンネルの電界効果型トランジスタを用いて構成されており、固体撮像素子の受光面に対する面照度が高くなるほど、高い前記出力値を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記出力手段は、Ｐチャンネルの電界効果型トランジスタを用いて構成されており、固体撮像素子の受光面に対する面照度が高くなるほど、低い前記出力値を出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記固体撮像素子からの画素出力に対するゲイン調整が可能に構成されたゲイン調整手段と、
   前記出力手段によって抽出された最大面照度の出力値の情報に基づいて前記ゲイン調整用のゲインを算出し、該算出したゲインに基づいてゲイン調整手段におけるゲイン調整動作を制御するゲイン制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。
7. 前記出力手段は、固体撮像素子の露光後に前記最大面照度の出力値の抽出を行うとともに、当該最大面照度の出力値の抽出後に、前記露光により得られた固体撮像素子の画素値を撮影画像として出力することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置。
8. 被写体光の受光面をなす複数の画素で構成される固体撮像素子からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行う撮像方法であって、
   前記複数の画素に対する、前記画素出力を得るための選択を同時に行う第１の工程と、
   前記同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値を抽出する第２の工程と、
   前記抽出された最大面照度の出力値情報に基づき、固体撮像素子からの画素出力に対するゲイン調整を行う第３の工程とを有することを特徴とする撮像方法。

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