JP2003189183A - Imaging device - Google Patents
Imaging deviceInfo
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- JP2003189183A JP2003189183A JP2001380359A JP2001380359A JP2003189183A JP 2003189183 A JP2003189183 A JP 2003189183A JP 2001380359 A JP2001380359 A JP 2001380359A JP 2001380359 A JP2001380359 A JP 2001380359A JP 2003189183 A JP2003189183 A JP 2003189183A
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- read
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- pixels
- charge
- ccd
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 静止画動画兼用のCCDを用いた撮像装置の
画質及び機能を向上する。
【解決手段】 動画の撮影時に、CPU14は、CCD2
を、間引き読み出しモードと加算読み出しモードとに切
り替えて駆動する。加算読み出しモードは、複数の画素
の信号電荷を加算して用いるため、感度が上昇し、暗い
撮影状況でも高画質で撮影できる。間引き読み出しモー
ドでは、スミアの発生を抑制できる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To improve the image quality and function of an image pickup apparatus using a CCD that is also used for a still image and a moving image. SOLUTION: When capturing a moving image, a CPU 14 controls a CCD 2
Is switched to a thinning-out reading mode and an addition reading mode for driving. In the addition reading mode, since the signal charges of a plurality of pixels are added and used, sensitivity is increased, and high-quality imaging can be performed even in a dark imaging condition. In the thinning-out reading mode, generation of smear can be suppressed.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、デジタル
カメラ、ムービーカメラなどの撮像装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device such as a digital camera or a movie camera.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、いわゆる電子スチルカメラやムー
ビーカメラなどの撮像装置において、従来の動画専用の
撮像素子に代わり、静止画・動画兼用の撮像素子が多く
用いられている。このような静止画・動画兼用の撮像素
子は、静止画像を極めて高精細に撮影する目的で、従来
の動画専用の撮像素子に較べて、画素数が著しく多く設
定されたいわゆる多画素撮像素子が用いられている。2. Description of the Related Art Recently, in image pickup apparatuses such as so-called electronic still cameras and movie cameras, a still image / moving image pickup element is often used instead of a conventional moving image pickup element. Such a still image / moving image pickup device is a so-called multi-pixel image pickup device in which the number of pixels is set to be significantly larger than that of a conventional moving image-dedicated image pickup device for the purpose of capturing a still image with extremely high resolution. It is used.
【0003】そこで、このような多画素撮像素子で静止
画像を撮影すると、従来の動画専用の撮像素子で撮影し
た静止画像に較べて、非常に緻密で高品位の、例えばA
4サイズで印刷しても十分に鑑賞に堪えうる高画質画像
を得ることができる。反面、このような多画素撮像素子
でそのまま動画を撮影しようとすると、画素数が多すぎ
るため、動画を構成する1コマ分の画像の読み出しにか
かる時間が長くなり、滑らかな動画を得ることが難しく
なる。この点、撮像素子そのものの動作速度や撮像素子
の周辺回路の動作速度を高速化して対処する構成が考え
られるが、このような高速化は著しいコストの上昇を招
き、現実的ではない。Therefore, when a still image is picked up by such a multi-pixel image pickup device, compared with a conventional still image picked up by a moving image pickup device, it is very precise and of high quality, for example, A.
It is possible to obtain a high-quality image that can be fully appreciated even when printed in 4 sizes. On the other hand, if an attempt is made to shoot a moving image as it is with such a multi-pixel image pickup device, the number of pixels is too large, so the time required to read the image for one frame constituting the moving image becomes long, and a smooth moving image can be obtained. It gets harder. In this respect, a configuration is conceivable in which the operating speed of the image pickup device itself and the operating speed of the peripheral circuits of the image pickup device are increased to cope with this, but such an increase in speed causes a significant increase in cost and is not realistic.
【0004】そこで、通常、多画素撮像素子を用いる場
合、静止画像の撮影時には全画素の画素信号を個別に読
み出すが、動画像の撮影時には、一部の画素の信号を間
引いて読み出す構成が採用されている。そして、固体撮
像素子として、多画素のCCD(電荷結合素子、charge
coupled device)撮像素子すなわちCCDイメージセン
サであるいわゆるCCDを用いる場合には、間引きの手
法として、基本的には、垂直方法、すなわち、水平ライ
ンを特定の割合で間引く手法が、現在一般的に採用され
ている。Therefore, in the case of using a multi-pixel image pickup device, the pixel signals of all pixels are usually read individually when a still image is taken, but the signal of some pixels is thinned out and read when a moving image is taken. Has been done. Then, as a solid-state imaging device, a multi-pixel CCD (charge coupled device, charge
In the case of using a so-called CCD which is an imaging device, that is, a CCD image sensor, as a thinning method, a vertical method, that is, a method of thinning horizontal lines at a specific ratio is generally adopted at present. Has been done.
【0005】また、このような間引き読み出しは、撮像
素子そのものを撮影状況測定センサとして利用する場合
にも用いられ、すなわち、静止画や動画の撮影に先立つ
撮影状況予備測定など、撮影システム制御のためにも用
いられている。Further, such thinning-out reading is also used when the image sensor itself is used as a sensor for measuring a photographing condition, that is, for controlling a photographing system such as preliminary measurement of a photographing condition prior to photographing a still image or a moving image. It is also used in.
【0006】ここで、CCDは、画素を構成するフォト
ダイオードが2次元の格子状に配置されて撮像面を構成
し、この撮像面上に光学系により結像された画像を、画
素ごとの光の強弱に応じて各フォトダイオードに蓄積さ
れる電荷量の大小を信号として取り出す方式の撮像素子
である。そして、信号電荷は、1画素分ずつ順番にCC
D内部の出力回路へと送られ、1つの電荷電圧変換器に
より電荷信号量が電圧変化の信号へと変換された後、C
CDの外部へと出力される。そして、このように各画素
の信号電荷を出力回路へと導く動作を転送と称してい
る。そして、2次元の長方形状に配置された画素の信号
電荷を順番に出力回路へ転送する方式として一般的に行
われている手法は、いわゆる垂直転送と水平転送とを組
み合わせた手法である。ここで、撮像画面の上下方向を
垂直、左右方向を水平とした場合、垂直転送とは、全て
の画素の信号電荷を一斉に垂直方向でしかも上記の出力
回路方向へ転送する動作であり、水平転送とは、上記の
一段分の垂直転送により水平転送路へ送り込まれた垂直
方向の最端部、すなわち最も出力回路に近い部分にあっ
た1水平ライン分の信号電荷を、水平方向でしかも上記
の出力回路方向へ一斉に転送する動作である。この時、
水平転送路内の最端部、すなわち最も出力回路に近い部
分にあった1画素分の信号電荷が、電荷電圧変換器へ送
り込まれる。このように、水平転送を繰り返して水平転
送路内の全ての信号電荷が電荷電圧変換され、出力が終
了して水平転送路が空になると、再度上記の垂直転送が
行われる。そして、次の垂直方向の最端部にある1水平
ライン分の信号電荷が再び水平転送路へと送られた後、
同様に水平転送により順に出力回路へと送られ出力され
る。このようにして、全画素の信号電荷の一斉垂直転
送、水平転送路上の信号電荷の一斉水平転送とを順に繰
り返すことにより、全ての画素を出力すると、1画面分
の画素信号の出力が終了したことになり、電子画像を形
成復元することができる。Here, in the CCD, photodiodes forming pixels are arranged in a two-dimensional lattice to form an image pickup surface, and an image formed by an optical system on the image pickup surface is converted into light for each pixel. This is an image pickup device of a type in which the magnitude of the amount of charge accumulated in each photodiode is extracted as a signal in accordance with the strength of. Then, the signal charge is CC for each pixel in order.
After being sent to the output circuit in D, the charge signal amount is converted into a voltage change signal by one charge-voltage converter, and then C
It is output to the outside of the CD. The operation of guiding the signal charge of each pixel to the output circuit in this manner is called transfer. A method that is generally performed as a method of sequentially transferring the signal charges of the pixels arranged in a two-dimensional rectangular shape to the output circuit is a method that combines so-called vertical transfer and horizontal transfer. Here, when the vertical direction of the imaging screen is vertical and the horizontal direction is horizontal, the vertical transfer is an operation of transferring the signal charges of all pixels all at once in the vertical direction and in the above-mentioned output circuit direction. The transfer means that the signal charge for one horizontal line, which was sent to the horizontal transfer path by the above-mentioned vertical transfer for one stage and was located at the end in the vertical direction, that is, the part closest to the output circuit, was transferred in the horizontal direction. This is an operation of simultaneously transferring to the output circuits of. At this time,
The signal charge for one pixel located at the end of the horizontal transfer path, that is, the portion closest to the output circuit is sent to the charge-voltage converter. In this way, by repeating horizontal transfer, all the signal charges in the horizontal transfer path are converted into charge-voltage, and when the output ends and the horizontal transfer path becomes empty, the vertical transfer is performed again. Then, after the signal charge for one horizontal line at the next end in the vertical direction is sent to the horizontal transfer path again,
Similarly, by horizontal transfer, they are sequentially sent to the output circuit and output. In this way, when all the pixels are output by sequentially repeating the simultaneous vertical transfer of the signal charges of all the pixels and the simultaneous horizontal transfer of the signal charges on the horizontal transfer path, the output of the pixel signals for one screen is completed. As a result, the electronic image can be formed and restored.
【0007】また、各画素の信号電荷を転送する動作に
おいて、通常、垂直転送は、上記のように水平転送路方
向へすなわち正方向へと信号電荷を転送する正転送とす
るが、CCDの原理上、垂直転送は、水平転送路とは逆
方向へ、すなわち逆転転送(垂直逆転送)を行うことも可
能である。しかしながら、CCDは、近年、画素数の増
加にともなう画素の著しい微細化や、低消費電力化の傾
向から、転送駆動電圧の低電圧化が進み、従来のように
容易に効率良く垂直転送を行うことが困難になってい
る。そして、このような点を背景として、多画素のCC
Dの中には、正方向の垂直転送の効率を追求した設計が
なされ、この結果、逆転転送の転送効率は著しく低下し
たCCDも用いられている。In the operation of transferring the signal charge of each pixel, normally, the vertical transfer is the positive transfer of transferring the signal charge in the horizontal transfer path direction, that is, in the positive direction as described above. In the vertical transfer, it is also possible to perform reverse transfer (vertical reverse transfer) in the opposite direction to the horizontal transfer path. However, in recent years, due to the tendency of pixels to become significantly finer and the power consumption to be reduced with the increase in the number of pixels, the transfer drive voltage has been lowered, and vertical transfer can be performed easily and efficiently as in the past. Has become difficult. Then, with such a point as the background, the CC of multiple pixels
In D, a design in which the efficiency of vertical transfer in the forward direction is pursued is made, and as a result, a CCD in which the transfer efficiency of reverse transfer is significantly reduced is also used.
【0008】そして、各種の方式のCCDの内、上記の
多画素のCCDとして通常用いられるものは、インター
ライン型と呼ばれるCCDで、このインターライン型の
CCDは、さらに、スキャンの方式により、インターレ
ーススキャン方式のCCD(以下、インターレースCC
D)と、プログレッシブスキャン方式のCCD(以下、プ
ログレッシブCCD)とに大別される。そして、インタ
ーレースCCDは、現在コストと性能とのバランスが最
も良く、多画素撮像素子に適した構造として広く普及し
採用されている。このインターレースCCDでは、垂直
転送路に保持できる信号電荷(画素信号電荷、電荷、画
素電荷とも呼ばれる)の水平ライン数が、光電変換部で
あり1画素を構成するフォトダイオードの水平ライン数
の半分であるため、全画素を独立に読み出すには、1フ
レームを2つのフィールドに分け、2度にわたり、偶数
ラインと奇数ラインとを交互に、すなわちインターレー
スして読み出している。従って、フォトダイオード上の
信号電荷の垂直転送路への電荷読出電極(信号電荷読出
電極、電荷読出ゲート電極とも呼ばれる)は、偶数ライ
ン用と奇数ライン用の2系統が用意されている。そし
て、インターレースCCDでは、例えば、この電荷読出
電極を、2系統から4系統に増やすことにより、一部の
ラインのみを選択的に、かつ、1フィールドでカラーフ
ィルタの全組合せを垂直転送路へ読み出し、残りは読み
出さないといったライン読み出しに選択性を持たせた構
成が可能であり、容易にライン間引き機能が実現されて
いる。また、このような多画素のインターレースCCD
の垂直転送は、4相駆動が一般的であり、ライン間引き
機能の実現のためには、例えば、電荷読出電極の4系統
を含め、垂直転送路の電極数が従来の4系統が6系統と
なる。Of the various types of CCDs, the one commonly used as the above-mentioned multi-pixel CCD is a CCD called an interline type, and this interline type CCD is further interlaced by a scanning type. Scan type CCD (hereinafter interlaced CC
D) and a progressive scan CCD (hereinafter referred to as progressive CCD). The interlaced CCD currently has the best balance between cost and performance, and is widely used and adopted as a structure suitable for a multi-pixel image pickup device. In this interlaced CCD, the number of horizontal lines of signal charges (also called pixel signal charges, charges, and pixel charges) that can be held in the vertical transfer path is half the number of horizontal lines of photodiodes that are photoelectric conversion units and constitute one pixel. Therefore, in order to read all the pixels independently, one frame is divided into two fields, and the even lines and the odd lines are alternately read, that is, interlaced and read twice. Therefore, as a charge read electrode (also called a signal charge read electrode or a charge read gate electrode) to the vertical transfer path of the signal charge on the photodiode, two systems for an even line and an odd line are prepared. Then, in the interlaced CCD, for example, by increasing the number of the charge reading electrodes from two to four, only some lines are selectively read out and all combinations of color filters are read out to the vertical transfer path in one field. It is possible to adopt a configuration in which the line reading has selectivity such that the rest is not read, and the line thinning function is easily realized. In addition, such a multi-pixel interlaced CCD
In general, the vertical transfer is performed by four-phase driving, and in order to realize the line thinning function, for example, the number of electrodes of the vertical transfer path is six, including the four systems of the charge read electrodes. Become.
【0009】一方、このようなインターレースCCDに
対して、プログレッシブCCDでは、フォトダイオード
のライン数分だけ垂直転送路に信号電荷を保持できるた
め、1フレームの全てのラインを先頭から順番に読み出
すことができる。従って、間引きをしなければ、電荷読
出電極は1系統で構成可能であるが、間引き読み出しを
行うためには、読み出しラインの選択性を実現するた
め、さらに1系統の電荷読出電極が追加される。そこ
で、プログレッシブCCDの垂直転送は、電荷読出電極
の合計2系統を含めると、4相駆動の場合は垂直転送路
の電極数は従来の4系統が5系統になり、また、3相駆
動の場合は従来の3系統が4系統になる。On the other hand, in contrast to such an interlaced CCD, the progressive CCD can hold the signal charges in the vertical transfer paths by the number of lines of the photodiode, so that all the lines of one frame can be sequentially read from the beginning. it can. Therefore, if the thinning-out is not performed, the charge read-out electrode can be configured by one system, but in order to realize the read-out line selectivity in order to perform the thinning-out reading, one more system of the charge read-out electrode is added. . Therefore, in the vertical transfer of the progressive CCD, when a total of two systems of charge read electrodes are included, the number of electrodes of the vertical transfer path becomes five in the conventional four systems in the case of four-phase drive, and in the case of three-phase drive. Will change from the conventional 3 systems to 4 systems.
【0010】そして、このような電荷読出電極構造の多
系統化は、従来に較べて電極構造の増加分だけCCDの
内部配線の複雑化や外部CCD駆動回路の増加などのマ
イナス面があるものの、より低コストの代替手法が他に
ないこともあり、ほとんどの多画素CCDで採用されて
いる。Further, although the multi-system of the charge reading electrode structure is disadvantageous as compared with the conventional structure, the internal wiring of the CCD is complicated and the external CCD driving circuit is increased by the increase of the electrode structure. It is used in most multi-pixel CCDs, as there may be no lower cost alternative.
【0011】そして、従来、上記のように、CCDの全
画素の信号電荷を独立に読み出して利用する全画素個別
読み出しモードと、CCDの一部の画素の信号電荷のみ
を選択的に読み出し他の画素の信号電荷は利用せずに破
棄する間引き読み出しモードとを切り替えて使用する撮
像装置が知られている。すなわち、主に静止画の撮影用
のスチルモードとしては、全画素個別読み出しモードを
用い、高フレームレートの駆動が必要になる主に動画の
撮影用あるいは撮影に先立つ予備測定用としては、間引
き読み出しモードを利用している。Conventionally, as described above, the all-pixel individual reading mode in which the signal charges of all the pixels of the CCD are independently read and used, and only the signal charges of some of the pixels of the CCD are selectively read and others. 2. Description of the Related Art There is known an imaging device that switches between a thinning-out reading mode in which signal charges of pixels are not used and is discarded and is used. That is, as a still mode for still image shooting, an all-pixel individual read mode is used, and for thinning read mainly for moving image shooting or preliminary measurement before shooting, which requires high frame rate driving. Mode is used.
【0012】また、上記のような一般的なライン間引き
読み出しに対し、例えば、特開平10−136244号
公報に示されるように、プログレッシブCCDについ
て、種々の水平ライン間引き、及びライン加算読み出し
の方式が提案されている。これら方式としては、大別す
ると、(1)mライン中nラインのみを読み出す方式(m>
n,m≧3)、(2)mライン中nラインの信号電荷を加算
して読み出す手法(m>n)、(3)垂直方向に連続するq
ラインの画素信号を加算して出力する方式の3方式が示
されている。そして、単純に不要ラインを間引いてしま
う構成に対し、複数のライン間で信号電荷の加算を行い
つつ、フレームレートの向上を図った構成が示されてい
る。また、例えば、特開平10−210367号公報に
示されるように、静止画の撮影時には、CCDの全画素
の信号電荷を独立に読み出して利用するとともに、静止
画あるいは動画の撮影時には、CCDの画素の一部を間
引きして読み出し、あるいは、加算して読み出す構成が
知られている。In addition to the above-described general line thinning-out reading, for example, various horizontal line thinning-out and line addition reading methods are available for progressive CCDs as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 10-136244. Proposed. These methods are roughly classified into (1) a method of reading only n lines out of m lines (m>
n, m ≧ 3), (2) a method of adding and reading the signal charges of n lines out of m lines (m> n), (3) q continuous in the vertical direction
Three methods of adding pixel signals of lines and outputting the result are shown. Then, in contrast to a configuration in which unnecessary lines are simply thinned out, a configuration in which signal charges are added between a plurality of lines and a frame rate is improved is shown. Further, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-210367, the signal charges of all the pixels of the CCD are independently read and used at the time of shooting a still image, and the pixels of the CCD are taken at the time of shooting a still image or a moving image. A configuration is known in which a part of the data is thinned out and read out, or added and read out.
【0013】すなわち、上記従来のように、特定のライ
ンのみを選択的に読み出し、残りを間引く手法による
と、フレームレートを向上することはできるが、感度が
低下する問題を有している。すなわち、暗い撮影状況に
おいて、間引き読み出しモードで動画を撮影すると、感
度が足りずに、きわめてS/N(signal-to-noise rati
o)の悪い画像となる。また、測光、測距などの本撮影に
先立つ予備測定についても、感度が足りずに、精度が著
しく低下する。そして、このような予備測定時の感度不
足を補助光の投光により補う場合は、コストが大きく、
外形が大きく、消費電力の大きい、非常に明るいランプ
を用いる必要が生じる。また、感度不足の場合、予備測
定のための露光時間を、測定精度を短くしたまま短縮す
ることはできないため、使用者が撮影を意図してから本
撮影の露光開始までに要するいわゆるタイムラグが大き
くなるおそれがある。That is, according to the conventional method of selectively reading out only a specific line and thinning out the rest, the frame rate can be improved, but the sensitivity is lowered. That is, when a moving image is shot in the thinning readout mode in a dark shooting situation, the sensitivity is insufficient and the S / N (signal-to-noise rati)
It becomes a bad image of o). Further, in the preliminary measurement such as photometry and distance measurement prior to the main photographing, the sensitivity is insufficient and the accuracy is remarkably lowered. And, in the case of compensating for such a lack of sensitivity at the time of preliminary measurement by projecting auxiliary light, the cost is large,
It is necessary to use a very bright lamp with a large outer shape and high power consumption. If the sensitivity is insufficient, the exposure time for the preliminary measurement cannot be shortened while keeping the measurement accuracy short.Therefore, the so-called time lag required from the user's intention of photographing to the start of exposure of the main photographing is large. May be.
【0014】さらに、動画の撮影時に単純にラインを間
引くと、撮影した画像の垂直方向の空間周波数再現性が
悪化し、モアレが発生して、画像の品位を著しく損ねる
場合がある。すなわち、ラインを間引いた状態において
は、垂直方向の空間サンプリング周波数及び開口率が相
応分減少しているにも関わらず、撮影レンズのMTF(m
odulation transfer function、変調伝達関数)はそのま
まであるため、著しい折り返し歪みが発生する。この現
象は、モアレと呼ばれ、例えば、目の細かな縞状の被写
体が実際とは異なる太い目の粗い縞状に写ってしまう現
象であり、撮像装置には好ましくない現象である。Further, if lines are simply thinned out at the time of shooting a moving image, the spatial frequency reproducibility of the taken image may be deteriorated, moire may occur, and the quality of the image may be significantly impaired. That is, in the state where the lines are thinned out, the MTF (m
Since the odulation transfer function remains unchanged, significant aliasing distortion occurs. This phenomenon is called moiré, and is a phenomenon in which, for example, an object having a fine striped pattern appears in a thick striped pattern different from the actual image, which is not desirable for an image pickup apparatus.
【0015】そして、このような現象を緩和するために
は、フレームレートを向上する目的で単純にラインを間
引くのではなく、特開平10−136244号公報に示
されるように、ライン加算を取り入れる構成が知られて
いる。そして、ライン間引き後の空間サンプリング周波
数上で撮影レンズのMTFが高くても、ライン加算を行
うと開口率が増加し、高域の空間周波数成分が減らされ
て、空間フィルタ処理と同じ効果が得られる。そして、
この効果を最大限に作用させるためには、例えば、フレ
ームレートを5倍にするために全ライン中4/5ライン
を間引いて1/5ラインを読み出すのではなく、5ライ
ンをカラーフィルタの同色同士で加算をして読み出すこ
とにより、結局5倍のフレームレートで全画素を読み出
すことに等しくなり、空間フィルタの効果は最大で、し
かも全画素の信号電荷が撮像に寄与するので、開口率は
静止画像撮影時と全く同じになる。To alleviate such a phenomenon, the line addition is not simply thinned out for the purpose of improving the frame rate, but line addition is incorporated as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 10-136244. It has been known. Then, even if the MTF of the photographing lens is high on the spatial sampling frequency after line thinning, the aperture ratio increases when line addition is performed, and the spatial frequency components in the high frequency band are reduced, and the same effect as the spatial filtering process can be obtained. To be And
In order to maximize this effect, for example, instead of thinning out 4/5 lines out of all the lines and reading out 1/5 lines in order to increase the frame rate by 5, 5 lines have the same color of the color filter. By adding and reading out with each other, all pixels are eventually read out at a frame rate of 5 times, the effect of the spatial filter is maximum, and the signal charge of all pixels contributes to imaging, so that the aperture ratio is The same as when shooting a still image.
【0016】しかしながら、上記の特開平10−136
244号公報では、上記のように同色同士の複数ライン
の加算により全画素の信号電荷を読み出す手法について
は提案されていない。連続するラインの信号電荷を垂直
転送路上で加算し、あるいは水平転送路上で加算して、
全画素を読み出す手法については言及されているが、こ
の手法では、縦ストライプフィルタ配列以外のカラーC
CDの場合は、混色が生じ、色再現性に重大な弊害をも
たらすばかりか、混色の組合せによっては、元の色を再
現できないという問題を有している。ここで、上記特開
平10−136244号公報には示されていないが、こ
の公報記載の構成であえて、同色の複数ラインの加算に
よる全画素読み出しを実現しようとすると、例えば、上
記の5ライン加算の場合は、この公報機能のようにカラ
ーフィルタ配列がベイヤー配列であるとすると、縦1列
の色の組合せは2種類で、それぞれの色を個別に、さら
に各色毎に5画素を個別に読み出す必要があるため、電
荷読出電極は全部で10系統が必要になり、垂直転送駆
動の場合は、垂直転送電極としては合計12系統を要す
る計算になる。そして、現存する3相垂直転送、間引き
対応の3相多画素プログレッシブCCDの垂直転送の電
極は、上記のように4系統であるので、8系統分の外部
垂直転送駆動回路を追加することになり、CCD駆動回
路の規模が著しく増大することになる。さらに、CCD
の多画素化が進み、加算ライン数が増加すると、さらに
垂直転送の電極の系統数が相応分増加する。そして、こ
のような垂直転送の電極の系統数の増加は、コストや装
置の小型化あるいは消費電力などの点から好ましくない
ものである。However, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 10-136.
Japanese Patent Laid-Open No. 244 does not propose a method of reading out signal charges of all pixels by adding a plurality of lines of the same color as described above. Add the signal charges of consecutive lines on the vertical transfer path, or add on the horizontal transfer path,
Although a method of reading out all pixels is mentioned, in this method, a color C other than the vertical stripe filter array is used.
In the case of a CD, color mixing occurs, which not only causes a serious adverse effect on color reproducibility, but also has a problem that the original color cannot be reproduced depending on the combination of color mixing. Here, although not shown in the above-mentioned Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-136244, if it is attempted to realize all-pixel reading by adding a plurality of lines of the same color with the configuration described in this publication, for example, the above-mentioned 5-line addition is performed. In this case, assuming that the color filter array is a Bayer array as in this publication function, there are two types of color combinations in one column, and each color is read individually, and further, 5 pixels are read individually for each color. Since it is necessary, a total of 10 systems are required for the charge read electrodes, and in the case of vertical transfer drive, a total of 12 systems are required for the vertical transfer electrodes. The existing three-phase vertical transfer and thinning-out compatible three-phase multi-pixel progressive CCD vertical transfer electrodes have four systems as described above. Therefore, eight systems of external vertical transfer drive circuits are added. Therefore, the scale of the CCD drive circuit will be significantly increased. Furthermore, CCD
As the number of pixels increases and the number of addition lines increases, the number of vertical transfer electrode systems also increases correspondingly. Further, such an increase in the number of vertical transfer electrode systems is not preferable in terms of cost, downsizing of the apparatus, power consumption, and the like.
【0017】また、撮影状況がきわめて明るい場合は、
例えば各画素から溢れだした信号電荷が垂直転送路に洩
れ込みすじとなって現れるスミア(smear)が発生し、通
常の間引き読み出しモードに比して、画素を加算して読
み出す加算読み出しモードでは、画像の品位を損ねる場
合がある。If the shooting condition is extremely bright,
For example, smear (smear) that appears as streaks where signal charges overflowing from each pixel leak into the vertical transfer path occurs, and in the addition read mode in which pixels are added and read compared to the normal thinning read mode, The image quality may be impaired.
【0018】このため、特開平10−210367号公
報に示されるように、動画の撮影時には、間引き読み出
しあるいは加算読み出しのいずれかと限定すると、画像
の品位を損ねる場合がある。For this reason, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 10-210367, the quality of an image may be impaired if it is limited to either thinning-out reading or addition reading when shooting a moving image.
【0019】[0019]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、静止画
の品質を向上するために、動画専用の撮像素子に対して
多画素の撮像素子を用いる場合は、フレームレートを向
上するため、動画の撮影時に画素の信号を間引く構成が
採られるが、この場合、単純に特定のラインのみを選択
的に読み出し残りを間引く手法によると、動画の画質が
低下する。一方、従来の構成で全画素の信号電荷を加算
して利用しようとすると、構成が複雑になり、コストの
上昇などを招くという問題を有している。また、画素の
加算手法によっては、スミアにより画像品位を損ねる場
合もある。As described above, when a multi-pixel image pickup device is used for a moving image-dedicated image pickup device in order to improve the quality of a still image, the frame rate is improved. Although a configuration is adopted in which pixel signals are thinned out at the time of shooting, in this case, the image quality of a moving image is deteriorated by a method of simply selectively reading out only a specific line and thinning out the rest. On the other hand, when the signal charges of all the pixels are added and used in the conventional configuration, there is a problem that the configuration becomes complicated and the cost is increased. Also, depending on the pixel addition method, smear may impair the image quality.
【0020】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、高画質、高機能を実現できるとともに、簡略な構
成でコストを抑制できる撮像装置を提供することを目的
とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an image pickup apparatus which can realize high image quality and high function and can reduce the cost with a simple structure.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の撮像装置
は、光電変換手段を設け所定のパターンで配置された複
数の画素を備えた撮像素子と、この撮像素子を制御する
制御手段と、前記撮像素子が出力する信号電荷が入力さ
れる画像処理手段とを備え、前記制御手段は、動画の撮
影時において、前記撮像素子の一部の画素の信号電荷を
読み出し前記画像処理手段に出力する間引き読み出しモ
ードと、前記撮像素子の画素の信号電荷を読み出し複数
の画素の信号電荷を加算した上で前記画像処理手段に出
力する加算読み出しモードとを切り替え可能としたもの
である。According to another aspect of the present invention, there is provided an image pickup device comprising a plurality of pixels provided with photoelectric conversion means and arranged in a predetermined pattern, and a control means for controlling the image pickup element. An image processing unit to which the signal charge output from the image pickup device is input, and the control unit reads out the signal charge of some pixels of the image pickup device and outputs the signal charge to the image processing unit at the time of shooting a moving image. The thinning readout mode and the addition readout mode in which the signal charges of the pixels of the image sensor are read out and the signal charges of a plurality of pixels are added and then output to the image processing means can be switched.
【0022】そして、この構成では、動画の撮影時にお
いて、撮影状況や撮影対象に応じて、手動により、ある
いは制御手段の制御により自動的に、間引き読み出しモ
ードと加算読み出しモードとを切り替えることにより、
画像の品位の向上が容易になる。また、間引き読み出し
モードと加算読み出しモードとの切り替えは、撮像素子
の制御により可能なため、構成が複雑化せず、製造コス
トが低減される。In this structure, when the moving image is taken, the thinning-out reading mode and the addition reading mode are switched manually or automatically by the control of the control means according to the shooting situation and the object to be shot.
It is easy to improve the image quality. Further, since switching between the thinning readout mode and the addition readout mode can be performed by controlling the image pickup element, the configuration is not complicated and the manufacturing cost is reduced.
【0023】請求項2記載の撮像装置は、請求項1記載
の撮像装置において、撮像素子は、所定のパターンで複
数の色が配列された複数の画素を備えたCCD固体撮像
素子であり、加算読み出しモードは、同色の複数の画素
の信号電荷同士を加算するものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided an image pickup device according to the first aspect, wherein the image pickup element is a CCD solid-state image pickup element having a plurality of pixels in which a plurality of colors are arranged in a predetermined pattern. In the read mode, signal charges of a plurality of pixels of the same color are added together.
【0024】そして、この構成では、一般的に用いられ
ているCCD固体撮像素子を用い、製造コストが低減さ
れるとともに、画像の品位が向上し、処理速度が向上す
る。In this configuration, the CCD solid-state image pickup device which is generally used is used, the manufacturing cost is reduced, the quality of the image is improved, and the processing speed is improved.
【0025】請求項3記載の撮像装置は、光電変換手段
を設け所定のパターンで複数の色が配置された複数の画
素を備えた撮像素子と、この撮像素子を制御する制御手
段と、前記撮像素子が出力する信号電荷が入力される画
像処理手段とを備え、前記制御手段は、本撮影用のデー
タを測定する予備撮影時において、前記撮像素子の一部
の画素の信号電荷を読み出し前記画像処理手段に出力す
る間引き読み出しモードと、前記撮像素子の画素の信号
電荷を読み出し同色の複数の画素の信号電荷を加算した
上で前記画像処理手段に出力する加算読み出しモード
と、前記撮像素子の画素の信号電荷を読み出し異なる色
の複数の画素の信号電荷を加算した上で前記画像処理手
段に出力する混色加算読み出しモードとを切り替え制御
するものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided an image pickup device including a plurality of pixels provided with photoelectric conversion means and having a plurality of colors arranged in a predetermined pattern, control means for controlling the image pickup element, and the image pickup device. An image processing unit to which the signal charge output from the element is input, wherein the control unit reads out the signal charge of a part of the pixels of the image sensor during the preliminary photographing for measuring the data for the main photographing. A thinning-out reading mode for outputting to the processing means, an addition reading mode for reading out signal charges of pixels of the image sensor and adding signal charges of a plurality of pixels of the same color, and then outputting to the image processing means, and a pixel of the image sensor The signal charge is read out and the signal charges of a plurality of pixels of different colors are added, and then output to the image processing means.
【0026】そして、この構成では、予備撮影時におい
て、撮影状況や撮影対象に応じて、制御手段の制御によ
り自動的に、間引き読み出しモードと加算読み出しモー
ドと混色加算読み出しモードとを切り替えることによ
り、本撮影用のデータが有効に測定され、本撮影時の画
像の品位が向上する。In this configuration, during the preliminary shooting, the thinning-out reading mode, the addition reading mode, and the color-mixing addition reading mode are automatically switched by the control of the control means in accordance with the shooting situation and the shooting target. The data for actual shooting is effectively measured, and the quality of the image during actual shooting is improved.
【0027】請求項4記載の撮像装置は、請求項1ない
し3いずれか記載の撮像装置において、制御手段は、撮
影状況の明るさに応じ、加算読み出しモードと間引き読
み出しモードとを切り替えて撮像素子を駆動するもので
ある。An image pickup device according to a fourth aspect is the image pickup device according to any one of the first to third aspects, in which the control means switches between the addition read mode and the thinning read mode in accordance with the brightness of the photographing condition. Is to drive.
【0028】そして、この構成では、撮影状況の明るさ
に応じ、暗い場合には加算読み出しモードに切り替え
て、間引き読み出しモードより高品位な画像が撮影さ
れ、あるいは高速な処理が可能になる。In this configuration, depending on the brightness of the shooting condition, when it is dark, the mode is switched to the addition reading mode, and an image of higher quality than the thinning reading mode is taken or high-speed processing becomes possible.
【0029】請求項5記載の撮像装置は、請求項1ない
し4いずれか記載の撮像装置において、制御手段は、モ
アレの発生の可能性を判定し、モアレの発生の可能性の
ある場合には加算読み出しモード、他の場合には間引き
読み出しモードに切り替えて撮像素子を駆動するもので
ある。According to a fifth aspect of the present invention, in the image pickup apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the control means determines the possibility of occurrence of moire, and when there is the possibility of occurrence of moire. The image pickup device is driven by switching to the addition read mode, and in the thinning read mode in other cases.
【0030】そして、この構成では、撮影対象に応じ
て、間引き読み出しモードを加算読み出しモードに切り
替えることにより、モアレの発生が抑制され、高品位な
画像が撮影される。In this structure, the thinning-out reading mode is switched to the addition reading mode according to the object to be photographed, so that the generation of moire is suppressed and a high-quality image is photographed.
【0031】請求項6記載の撮像装置は、請求項1ない
し5いずれか記載の撮像装置において、制御手段は、ス
ミアの発生の可能性を判定し、スミアの発生の可能性の
ある場合には間引き読み出しモード、他の場合には加算
読み出しモードに切り替えて撮像素子を駆動するもので
ある。According to a sixth aspect of the present invention, in the image pickup apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the control means determines the possibility of occurrence of smear, and when there is the possibility of occurrence of smear. The thinning readout mode is switched to the addition readout mode in other cases, and the image sensor is driven.
【0032】そして、この構成では、撮影対象に応じ
て、加算読み出しモードを間引き読み出しモードに切り
替えることにより、スミアによる画質の劣化が抑制さ
れ、高品位な画像が撮影される。In this configuration, the addition reading mode is switched to the thinning reading mode according to the object to be photographed, so that the deterioration of the image quality due to smear is suppressed and a high quality image is photographed.
【0033】請求項7記載の撮像装置は、請求項1ない
し6いずれか記載の撮像装置において、制御手段に制御
され、加算読み出しモードで撮像素子を駆動する際に、
前記撮像素子内部での信号の飽和を抑制する飽和抑制手
段を備えたものである。An image pickup device according to a seventh aspect is the image pickup device according to any one of the first to sixth aspects, in which the image pickup device is driven by the control means in the addition read mode,
It is provided with a saturation suppressing means for suppressing the saturation of the signal inside the image pickup device.
【0034】そして、この構成では、飽和抑制手段を備
えたため、加算読み出しモードにおいて、撮像素子内部
で信号の飽和が抑制可能になり、画像の品質が向上す
る。また、容量が大きい専用の撮像素子を使用する必要
がなく、製造コストの上昇が抑制される。Further, in this configuration, since the saturation suppressing means is provided, it is possible to suppress the saturation of the signal inside the image pickup device in the addition reading mode, and the image quality is improved. Further, it is not necessary to use a dedicated image pickup device having a large capacity, and an increase in manufacturing cost is suppressed.
【0035】請求項8記載の撮像装置は、請求項1ない
し7いずれか記載の撮像装置において、制御手段は、撮
像素子の一部の画素の信号電荷を読み出し前記画像処理
手段に出力する間引き読み出しモードと、前記撮像素子
の画素の信号電荷を読み出し複数の画素の信号電荷を加
算した上で前記画像処理手段に出力する加算読み出しモ
ードと、前記撮像素子の略全部の画素の信号電荷を独立
に読み出して利用する全画素個別読み出しモードとを切
り替え制御するものである。An image pickup device according to claim 8 is the image pickup device according to any one of claims 1 to 7, wherein the control means reads out the signal charges of some pixels of the image pickup element and outputs the signal charges to the image processing means. The mode, the addition read mode in which the signal charges of the pixels of the image sensor are read and the signal charges of the plurality of pixels are added, and then output to the image processing unit, and the signal charges of substantially all the pixels of the image sensor are independently set. The switching control is performed between the all-pixel individual reading mode used for reading and use.
【0036】そして、この構成では、全画素個別読み出
しモードを用い、高精細な例えば静止画の画像が撮影さ
れるとともに、間引き読み出しモードあるいは加算読み
出しモードを用い、高速なフレームレートが求められる
予備測定あるいは動画の画像が撮影される。In this structure, the all-pixels individual reading mode is used to capture a high-definition still image, for example, while the thinning-out reading mode or the addition reading mode is used to obtain a high-speed frame rate preliminary measurement. Alternatively, a moving image is taken.
【0037】[0037]
【発明の実施の形態】以下、本発明の撮像装置の一実施
の形態を図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of an image pickup apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0038】図1において、1は撮像装置で、この撮像
装置1は、デジタルカメラ、ムービーカメラなどと呼ば
れるもので、静止画及び動画を撮影可能ないわゆる静止
画動画兼用の装置であり、記録及び表示が可能なもので
ある。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an image pickup device. The image pickup device 1 is called a digital camera, a movie camera, or the like, and is a so-called still image / moving image device capable of shooting still images and moving images. It can be displayed.
【0039】そして、この撮像装置1は、撮像素子とし
てのCCD2、このCCD2を駆動するCCD駆動回路
3、CCD2の出力が順次入力される画像処理手段を構
成するアナログ処理回路4、A/D変換器5、画像処理
回路6、メモリ7、このメモリ7の内容を表示する画像
表示装置8、メモリ7の内容を記録する画像記録媒体
(記録装置)9、光学系を構成する絞り10、機械シャッタ
11、レンズ12、及び制御手段を構成するCPU14、及び
図示しない筐体、レリーズボタンや切替スイッチなどの
操作手段、電源装置、入出力端子などを備えている。The image pickup apparatus 1 includes a CCD 2 as an image pickup element, a CCD drive circuit 3 for driving the CCD 2, an analog processing circuit 4 constituting an image processing means to which the output of the CCD 2 is sequentially input, and an A / D conversion. 5, image processing circuit 6, memory 7, image display device 8 for displaying the contents of the memory 7, image recording medium for recording the contents of the memory 7.
(Recording device) 9, diaphragm 10 that constitutes an optical system, mechanical shutter
11, a lens 12, a CPU 14 constituting a control means, a casing (not shown), operation means such as a release button and a changeover switch, a power supply device, an input / output terminal, and the like.
【0040】そして、CPU14は、いわゆるマイクロプ
ロセッサであり、システム全体の制御を司るもので、本
実施の形態では、少なくとも、絞り10のF値制御、機械
シャッタ11の開閉制御、レンズ12の焦点制御、CCD駆
動回路3の制御を介してのCCD2の駆動制御、アナロ
グ処理回路4の制御、画像処理回路6の制御、メモリ7
に記録されるデータの処理、画像表示装置8の制御、画
像記録媒体9への画像データの記録及び読み出しなどを
行う。The CPU 14 is a so-called microprocessor and controls the entire system. In the present embodiment, at least the F value control of the diaphragm 10, the opening / closing control of the mechanical shutter 11 and the focus control of the lens 12 are performed. Drive control of the CCD 2 via control of the CCD drive circuit 3, control of the analog processing circuit 4, control of the image processing circuit 6, memory 7
Processing of the data recorded in, the control of the image display device 8, the recording and reading of the image data to and from the image recording medium 9, and the like.
【0041】例えば、動画を撮影する場合、CPU14
は、機械シャッタ11を開放し、絞り10のF値を制御する
ことにより、CCD2に入射する被写体光量を調整し、
さらに、CCD駆動回路3を介して、CCD2の電子シ
ャッタを変化させ、露光量を制御する。For example, when shooting a moving image, the CPU 14
Adjusts the amount of subject light incident on the CCD 2 by opening the mechanical shutter 11 and controlling the F value of the diaphragm 10.
Further, the electronic shutter of the CCD 2 is changed via the CCD drive circuit 3 to control the exposure amount.
【0042】CCD2は、固体撮像素子であり、電荷結
合素子(CCD:charge coupled device)を用いたCC
DイメージセンサとしてのCCD2であり、後述するよ
うに、図2に示す画素構造を有し、いわゆるカラーベイ
ヤー配列間引き対応のカラー単板、多画素インターライ
ン型インターレーススキャンCCDで、静止画動画兼用
を特徴とし、動画専用用途のCCDに較べて画素数が著
しく多いため、静止画撮影時にはメカニカルシャッタを
併用する事で全画素を個別に読み出す一方、動画撮影時
には、全水平ラインの1/5の画素のみを選択的に間引
いて読み出せる間引き対応で、多画素であっても動画時
のフレームレート(単位時間当たりのコマ数)を高く維
持する工夫がされている。The CCD 2 is a solid-state image pickup device, and is a CC using a charge coupled device (CCD).
As will be described later, the CCD 2 as a D image sensor has a pixel structure shown in FIG. 2, and is a so-called color Bayer array thinning-compatible color single plate, multi-pixel interline interlaced scan CCD, which is also used for still images and moving images. The feature is that the number of pixels is significantly larger than that of CCDs used exclusively for moving images. Therefore, while shooting a still image all pixels are read out individually by using a mechanical shutter, while when shooting a moving image, 1/5 of all horizontal lines. Only thinning out can be selectively read out, and even if there are many pixels, it is devised to maintain a high frame rate (number of frames per unit time) during moving images.
【0043】そして、このCCD2は、CCD駆動回路
3の駆動信号により駆動され、被写体光が光電変換され
た結果のアナログ映像信号をアナログ処理回路4に出力
する。すると、アナログ処理回路4は、相関2重サンプ
リング及びゲインコントロールアンプからなり、CCD
2から出力されるアナログ映像信号のノイズ除去や映像
信号の増幅などを行う。ここで、CPU14は、例えば、
アナログ処理回路4のゲインコントロールアンプの増幅
度などを制御する。The CCD 2 is driven by the drive signal of the CCD drive circuit 3 and outputs the analog video signal resulting from the photoelectric conversion of the subject light to the analog processing circuit 4. Then, the analog processing circuit 4 comprises a correlated double sampling and gain control amplifier,
It removes noise from the analog video signal output from 2 and amplifies the video signal. Here, the CPU 14 is, for example,
The gain of the gain control amplifier of the analog processing circuit 4 is controlled.
【0044】そして、アナログ処理回路4の出力は、A
/D変換器5へ入力され、ここでデジタル信号に変換さ
れる。さらに、デジタル信号に変換された映像信号は、
そのままメモリ7に一時記録されて以後の処理を待つ
か、あるいは、画像処理回路6に入力される。そして、
画像処理回路6に入力された映像信号は、画像処理を施
された後、メモリ7を介して画像表示装置8により表示
され、あるいは、使用者の操作に従い、画像記録媒体9
へ動画るあいは静止画として記録される。また、メモリ
7に一時記録された処理前の画像データは、CPU14及
び画像処理回路6の一方あるいは両方により処理され
る。The output of the analog processing circuit 4 is A
It is input to the / D converter 5 and converted into a digital signal here. Furthermore, the video signal converted into a digital signal is
It is temporarily recorded in the memory 7 as it is and waits for the subsequent processing, or is input to the image processing circuit 6. And
The video signal input to the image processing circuit 6 is subjected to image processing and then displayed by the image display device 8 via the memory 7, or in accordance with a user's operation, the image recording medium 9
While moving to, it is recorded as a still image. The unprocessed image data temporarily recorded in the memory 7 is processed by one or both of the CPU 14 and the image processing circuit 6.
【0045】次に、CCD2の構成及び駆動について概
略を説明する。Next, the outline of the structure and driving of the CCD 2 will be described.
【0046】図2に示すように、CCD駆動回路3がC
CD2に与える駆動信号には、垂直転送路ゲート信号が
流れる垂直転送路ゲート電極V1A,V1B,V2,V3A,V3B,V4が
含まれている。さらに、CCD駆動回路3には、CPU
14から駆動モード切替信号が入力され、この駆動モード
切替信号により、CCD駆動回路3がCCD2の駆動動
作モードを切り替えるようになっている。すなわち、本
実施の形態では、間引き読み出しモード(第1の駆動)、
加算読み出しモード(第2の駆動)、及び全画素個別読み
出しモード(第3の駆動)が切り替えられる。As shown in FIG. 2, the CCD drive circuit 3 is C
The drive signal applied to CD2 includes vertical transfer path gate electrodes V1A, V1B, V2, V3A, V3B and V4 through which the vertical transfer path gate signal flows. Further, the CCD drive circuit 3 includes a CPU
A driving mode switching signal is input from 14, and the CCD driving circuit 3 switches the driving operation mode of the CCD 2 by this driving mode switching signal. That is, in the present embodiment, the thinning-out reading mode (first driving),
The addition read mode (second drive) and the all-pixel individual read mode (third drive) are switched.
【0047】そして、このCCD2は、一部の画素(図
2に網掛けで示すR0,G5,R10,G15,…,G0,B
5,G10,B15,…)のみを選択的に読み出せるように垂
直転送路ゲート電極が配置されており、多画素CCDで
あっても、画素(ライン)の間引き読み出しを行うことに
より、高いフレームレートが実現できるように工夫され
ている。The CCD 2 has a portion of pixels (R0, G5, R10, G15, ..., G0, B shown by hatching in FIG. 2).
5, G10, B15, ...) are arranged so that the vertical transfer path gate electrodes are selectively read out, and even in the case of a multi-pixel CCD, by performing thinning-out reading of pixels (lines), a high frame It is devised so that the rate can be realized.
【0048】すなわち、このCCD2において、間引き
読み出しモードは、図14に示すように、垂直転送路電
極への電圧印加操作を行い、信号電荷の垂直転送路への
読み出しを行い、以後、3段垂直転送、水平転送、2段
垂直転送、水平転送を繰り返すことにより、全水平ライ
ンの1/5、すなわち、全画素の1/5のみを選択的に
読み出すことが可能である。この間引き読み出しモード
では、全画素を個別に読み出す場合の5倍という高いフ
レームレートを特徴とし、一般的に、動画の撮影、表示
に用いられる。また、この間引き読み出しモードは、静
止画などの撮影時に、撮像装置1の使用者が、レリーズ
ボタンを押動操作してから本撮影が行われる間での間
に、例えば、被写体輝度測定、被写体距離測定などの予
備測定用画像を高速に獲得する手段としても用いられ
る。That is, in the CCD 2 in the thinning-out reading mode, as shown in FIG. 14, the voltage application operation to the vertical transfer path electrodes is performed to read out the signal charges to the vertical transfer paths, and thereafter, three-stage vertical scanning is performed. By repeating transfer, horizontal transfer, two-stage vertical transfer, and horizontal transfer, it is possible to selectively read only 1/5 of all horizontal lines, that is, only 1/5 of all pixels. This thinning-out reading mode is characterized by a frame rate as high as 5 times that of reading all pixels individually, and is generally used for shooting and displaying moving images. Further, in the thinning-out reading mode, when the user of the image pickup apparatus 1 presses the release button during the shooting of a still image or the like, and during the main shooting, for example, the subject brightness measurement, the subject It is also used as a means to obtain preliminary measurement images for distance measurement at high speed.
【0049】また、このCCD2において、加算読み出
しモードは、同色加算全画素読み出しモードとも呼びう
るもので、図15及び図16に示すように、垂直転送路
電極への電圧印加操作を行い、信号電荷の垂直転送路へ
の読み出しを行い、以後、1段垂直転送、水平転送、4
段垂直転送、水平転送…を繰り返すことにより、あるい
は、図30及び図31に示すように、垂直転送路電極へ
の電圧印加操作を行い、信号電荷の垂直転送路への読み
出しを行い、以後、4段垂直転送、水平転送、1段垂直
転送、水平転送…を繰り返すことにより、カラーフィル
タ画素を混色させずに同色同士が5画素分加算されて、
全画素分の信号電荷を、全画素を個別に読み出す場合の
5倍のフレームレートで読み出すことが可能になってい
る。なお、図15及び図16に示す駆動方法の場合は、
CCD2の後段の、画像処理回路6内部にラインバッフ
ァを設けるか、あるいは、メモリ7を利用して、入力ラ
イン順の偶数奇数を入れ替える操作が必要になるが、図
15及び図16及び図30及び図31に示す構成のいず
れも、最終的には、上記の1/5の画素を選択した間引
き読み出しモードに較べて、感度が5倍になったことと
等価になり、かつ、上記の1/5の画素を選択した間引
き読み出しモードとほぼ同様の出力形態で、同じフレー
ムレートの画像信号を得ることができる。そして、この
加算読み出しモードにおける駆動方法は、電荷読出パル
ス(図15における31a、図30における31a,32a)を出
力したまま、垂直転送を行うことにより、垂直転送路上
での複数画素の加算を行うことができる。従って、この
加算読み出しモードも、間引き読み出しモードと同様
に、高フレームレートを一つの特徴とし、動画の撮影、
表示や本撮影前の予備測定に最適である。In the CCD 2, the addition read mode can also be called the same-color addition all-pixel read mode. As shown in FIGS. 15 and 16, a voltage application operation is performed on the vertical transfer path electrodes to perform signal charge. To the vertical transfer path, and then 1-stage vertical transfer, horizontal transfer, 4
By repeating the step vertical transfer, horizontal transfer ... Or as shown in FIGS. 30 and 31, voltage application operation to the vertical transfer path electrode is performed to read out the signal charge to the vertical transfer path. By repeating the four-stage vertical transfer, the horizontal transfer, the one-stage vertical transfer, the horizontal transfer, and the like, the same colors are added by 5 pixels without mixing the color filter pixels,
It is possible to read out signal charges for all pixels at a frame rate that is five times as high as when reading all pixels individually. In the case of the driving method shown in FIGS. 15 and 16,
It is necessary to provide a line buffer in the image processing circuit 6 in the subsequent stage of the CCD 2 or use the memory 7 to switch the even and odd numbers of the input line order. Any of the configurations shown in FIG. 31 is finally equivalent to the sensitivity being five times as high as that in the thinning-out reading mode in which 1/5 of the pixels are selected, and 1 / An image signal having the same frame rate can be obtained in an output form substantially similar to the thinning-out reading mode in which 5 pixels are selected. Then, in the driving method in the addition read mode, vertical transfer is performed while the charge read pulse (31a in FIG. 15, 31a, 32a in FIG. 30) is being output, thereby performing addition of a plurality of pixels on the vertical transfer path. be able to. Therefore, this addition read mode also has a high frame rate as one of the features, similar to the thinning-out read mode.
It is ideal for display and preliminary measurement before actual shooting.
【0050】また、このCCD2において、全画素個別
読み出しモードは、図12及び図13に示すように、2
フィールドを使ってCCD2上の全画素の信号電荷を個
別に読み出すモードであり、1コマが偶数ラインと奇数
ラインとで2分割されていることと、機械シャッタ11な
どの物理的遮光手段の動作が伴うことに加え、非常に遅
いフレームレートとなることから、動画像には向かない
ものの、いわゆる多画素CCDの全画素を全て独立で読
み出すため、静止画としては申し分のない、極めて高精
細の画像を得ることができる。Further, in this CCD 2, the all-pixel individual reading mode is set to 2 as shown in FIGS. 12 and 13.
This is a mode in which the signal charges of all pixels on the CCD 2 are individually read out using a field, and one frame is divided into two with even lines and odd lines, and the operation of the physical light shielding means such as the mechanical shutter 11 is performed. In addition to this, since the frame rate is very slow, it is not suitable for moving images, but all the pixels of a so-called multi-pixel CCD are read independently, so it is an extremely high-definition image that is satisfactory as a still image. Can be obtained.
【0051】次に、これら読み出しモードの切り替え動
作について説明する。Next, the switching operation of these read modes will be described.
【0052】まず、第1の実施の形態として、間引き読
み出しモードと加算読み出しモードとを、被写体光量を
判定条件として、撮像装置1自体が自動的に切り替えて
動画像の撮影などを行う構成について説明する。First, as the first embodiment, a configuration will be described in which the thinning readout mode and the addition readout mode are automatically switched by the image pickup apparatus 1 itself with the light amount of the subject as a determination condition to capture a moving image. To do.
【0053】まず、CPU14は、初期状態として、CC
D駆動回路3を介して、CCD2を加算読み出しモード
(第2の駆動)で動作させる。この加算読み出しモード
は、間引き読み出しモードに較べて、高感度が特徴であ
り、室内撮影や夜間の撮影などに最適である。例えば、
間引き読み出しモードによる撮影動作ではアナログ処理
回路4のゲインを大きくしなければならず、S/Nが低
下し著しく画質が悪化してしまうような暗い撮影条件で
あっても、加算読み出しモードによる5倍の高感度であ
れば、低いゲインのままで高いS/Nを維持できる。そ
して、この初期状態では、CCD2から出力される映像
信号は、アナログ処理回路4、A/D変換器5、画像処
理回路6、メモリ7をへて、画像表示装置8に略同時
(リアルタイム)に表示され続けている。ここで、使用者
が図示しないレリーズボタン(撮影ボタン)を押し下げな
どして動画の記録を意図すると、意図した期間の動画デ
ータが、画像記録媒体9に記録される。また、動画の撮
影の場合は、撮像装置1のパンや、主要被写体の移動、
動作、あるいは画面内の主要被写体以外の状況の変化な
どにより、被写体光量が常に変化し続けるため、CCD
2の露光量を常に適正に維持するため、露光制御とし
て、絞り10、あるいはCCD2の電子シャッタ、さらに
は、場合により、アナログ処理回路4のゲインが、本実
施の形態の場合はCPU14により制御し続けられる。す
なわち、CPU14は、次々にメモリ7に記録され更新さ
れていく画像データを定期的に監視(モニタ)し、CCD
2の露光量状況を常時監視している。そして、露光量が
少ない、すなわち画面が暗いと判断した場合は、CPU
14は、絞り10をF値が小さくなる、すなわち、CCD2
に入射する光量が多くなる方向へ制御する。反対に、露
光量が多い、すなわち画面が明るいと判断した場合は、
CPU14は、絞り10をF値が大きくなる、すなわち、C
CD2に入射する光量が少なくなる方向へ制御する。し
かしながら、どのような絞り機構であっても、F値を無
制限に変化させることはできず、所定の明るさ以上に明
るい状況になると、絞り10のF値変化だけではCCD2
に適正な露光量の範囲内に制御できなくなる。このよう
な場合、CPU14は、CCD駆動回路3を制御し、CP
U14の電子シャッタ動作を有効として、この電子シャッ
タの量により、絞り10で制御しきれなかった過剰な露光
分が適正量となるように制御する。First, the CPU 14 sets CC as an initial state.
Addition read mode of the CCD 2 via the D drive circuit 3
Operate with (second drive). This addition read mode is characterized by high sensitivity as compared with the thinning read mode, and is most suitable for indoor shooting, night shooting, and the like. For example,
In the shooting operation in the thinning readout mode, the gain of the analog processing circuit 4 must be increased, and even in a dark shooting condition in which the S / N is deteriorated and the image quality is remarkably deteriorated, it is five times as large as in the addition readout mode. If the sensitivity is high, a high S / N can be maintained with a low gain. Then, in this initial state, the video signal output from the CCD 2 passes through the analog processing circuit 4, the A / D converter 5, the image processing circuit 6, and the memory 7 and is substantially simultaneously displayed on the image display device 8.
It continues to be displayed (in real time). If the user intends to record a moving image by pressing down a release button (shooting button) (not shown), moving image data for the intended period is recorded on the image recording medium 9. Further, in the case of shooting a moving image, the pan of the image pickup apparatus 1 and the movement of the main subject,
Due to movements or changes in conditions other than the main subject on the screen, the light amount of the subject will continue to change.
In order to maintain the exposure amount of 2 always appropriate, as the exposure control, the aperture 10 or the electronic shutter of the CCD 2 and, in some cases, the gain of the analog processing circuit 4 is controlled by the CPU 14 in the present embodiment. I can continue. That is, the CPU 14 regularly monitors (monitors) the image data recorded and updated in the memory 7 one after another, and the CCD 14
The exposure amount status of 2 is constantly monitored. When it is determined that the exposure amount is small, that is, the screen is dark, the CPU
In the case of 14, the diaphragm 10 has a smaller F value, that is, the CCD 2
The amount of light incident on is controlled to increase. On the contrary, if you judge that the exposure is high, that is, the screen is bright,
The CPU 14 increases the F value of the diaphragm 10, that is, C
The control is performed so that the amount of light incident on CD2 decreases. However, no matter what diaphragm mechanism, the F value cannot be changed indefinitely, and in a brighter condition than a predetermined brightness, the CCD 2 can be changed only by changing the F value of the diaphragm 10.
In addition, it becomes impossible to control within the proper exposure amount range. In such a case, the CPU 14 controls the CCD drive circuit 3 and
The electronic shutter operation of U14 is made effective, and the amount of this electronic shutter is controlled so that the excessive exposure amount that could not be controlled by the diaphragm 10 becomes a proper amount.
【0054】しかしながら、インターラインCCDの場
合、電子シャッタにより露光量の制御を行うと、信号対
スミア比が悪化する問題がある。すなわち、映像の信号
電荷の蓄積時間は、電子シャッタにより短くなるが、垂
直転送路に発生するスミアの量は電子シャッタの動作に
係わらず常に一定なので、電子シャッタにより露光時間
を短くするほど、信号対スミア比は悪化する。すなわ
ち、電子シャッタを動作させ、シャッタスピードを速く
するほど、画面に現れるスミアの影響は悪化する。そし
て、本実施の形態における通常の間引き読み出しモード
では、スミアの蓄積された垂直転送路を、3段、2段の
繰り返しで垂直転送を行うのに対して、加算読み出しモ
ードでは、4段、1段、あるいは、1段、4段の繰り返
しで垂直転送を行うため、互いに隣接する偶数ラインと
奇数ラインとの間でのスミアの差が大きくなり、この垂
直転送後の画像処理の手法によっては、発生したスミア
により横縞状の輝度差が生じ、画像の品位を損ねる場合
がある。However, in the case of the interline CCD, when the exposure amount is controlled by the electronic shutter, there is a problem that the signal-to-smear ratio deteriorates. That is, the accumulation time of the image signal charge is shortened by the electronic shutter, but the amount of smear generated in the vertical transfer path is always constant regardless of the operation of the electronic shutter. The smear ratio gets worse. That is, as the electronic shutter is operated and the shutter speed is increased, the influence of smear appearing on the screen becomes worse. In addition, in the normal thinning-out reading mode in the present embodiment, vertical transfer is performed on the vertical transfer path in which smear is accumulated by repeating three steps and two steps, whereas in the addition reading mode, four steps, one step. Since the vertical transfer is performed by repeating one stage or one stage and four stages, the smear difference between the even line and the odd line adjacent to each other becomes large, and depending on the image processing method after the vertical transfer, The smear that occurs causes a horizontal stripe-shaped luminance difference, which may impair the quality of the image.
【0055】そこで、本実施の形態では、CPU14は、
CCD2の露光量を判定し、CCD駆動回路3に指示し
ているCCD2の電子シャッタのシャッタスピードが一
定値以上高速になると、言い換えると、CCD駆動回路
3の出力する電子シャッタパルス数が一定数以上となる
状況が発生すると、CCD駆動回路3に、CCD2の駆
動を、加算読み出しモードから間引き読み出しモードへ
と切り替えるように指示を出す。そして、本実施の形態
では、間引き読み出しモードを利用することにより、画
像処理の手法によらず、スミアによる画像品位の劣化を
低く抑えることができる。Therefore, in the present embodiment, the CPU 14
When the exposure speed of the CCD 2 is judged and the shutter speed of the electronic shutter of the CCD 2 which is instructing the CCD driving circuit 3 becomes higher than a certain value, in other words, the number of electronic shutter pulses output from the CCD driving circuit 3 is more than a certain number. When such a situation occurs, the CCD drive circuit 3 is instructed to switch the driving of the CCD 2 from the addition read mode to the thinning read mode. Further, in the present embodiment, by utilizing the thinning-out reading mode, it is possible to suppress deterioration of image quality due to smear to a low level regardless of the image processing method.
【0056】このように、本実施の形態の撮像装置1に
よれば、多画素のCCD2について、高フレームレート
駆動を、2モード設け、適宜切り替えることで、高画質
高機能化を実現できる。すなわち、間引き読み出しモー
ドに加え、加算読み出しモード(同色加算全画素読み出
しモード)を採用し、適宜切り替えて利用することによ
り、双方の長所を生かし、短所を補って、撮像装置1全
体としての性能を向上できる。As described above, according to the image pickup apparatus 1 of the present embodiment, the high image rate and the high function can be realized by providing the high frame rate driving for the multi-pixel CCD 2 in the two modes and appropriately switching them. That is, in addition to the thinning readout mode, an addition readout mode (same-color addition all-pixel readout mode) is adopted, and by appropriately switching and using them, the advantages of both are utilized, the disadvantages are compensated, and the performance of the image pickup apparatus 1 as a whole is improved. Can be improved.
【0057】すなわち、本実施の形態によれば、CCD
2の駆動方法について、動画撮影時に、撮影状況の明る
さにより、撮影条件が暗い場合は、加算読み出しモー
ド、明るい場合は、従来の間引き読み出しモードへ切り
替えることにより、暗い場合には感度増による画質向上
効果を、明るい場合にはスミアによる画像品位の劣化を
抑制した少なくとも現状通りの画質を得ることができ
る。That is, according to this embodiment, the CCD
Regarding the driving method of No. 2, when shooting a moving image, depending on the brightness of the shooting condition, if the shooting condition is dark, the addition reading mode is switched, and if it is bright, the thinning reading mode is switched to the conventional thinning reading mode. When the brightness is bright, it is possible to obtain at least the current image quality in which deterioration of the image quality due to smear is suppressed.
【0058】さらに、CCD2は、特殊なCCD2では
なく、電子スチルカメラなどで一般的に利用されている
ごく一般的な、間引き対応の静止画動画兼用のCCD
(カラーインターライン型インターレースCCD)2をそ
のまま利用することが可能で、このCCD2の駆動方法
を切り替えることにより画質を向上できるため、製造コ
ストを抑制することができる。Further, the CCD 2 is not a special CCD 2 but a CCD, which is commonly used in electronic still cameras and the like, which corresponds to thinning and is also used as a still image / moving image.
Since the (color interline type interlaced CCD) 2 can be used as it is, and the image quality can be improved by switching the driving method of the CCD 2, the manufacturing cost can be suppressed.
【0059】また、上記のように、間引き読み出しモー
ドと加算読み出しモードとを撮像装置1自体が自動的に
切り替えを行う構成の他、使用者が、画像表示装置8な
どに表示された動画を見て、許容できないスミアを認め
た場合には、図示しない切替スイッチを操作し、すなわ
ち手動により、加算読み出しモードから間引き読み出し
モードに切り替えることもできる。Further, as described above, in addition to the configuration in which the image pickup apparatus 1 itself automatically switches between the thinning-out reading mode and the addition reading mode, the user can watch a moving image displayed on the image display device 8 or the like. When an unacceptable smear is recognized, the addition read mode can be switched to the thinning read mode by operating a changeover switch (not shown), that is, manually.
【0060】さらに、間引き読み出しモードでCCD2
を駆動している状態で、撮影状況が暗くなり、間引き読
み出しモードのままだと感度が足りないため、アナログ
処理回路4のゲインが上昇し、この結果、S/Nが低下
し、画像表示装置8などに表示された画面のノイズが許
容できない状況となった場合にも、手動操作により間引
き読み出しモードから加算読み出しモードに切り替える
ことができる。Further, in the thinning-out reading mode, the CCD 2
, The shooting situation becomes dark, and the sensitivity is insufficient in the thinning readout mode, the gain of the analog processing circuit 4 increases, and as a result, the S / N decreases and the image display device Even in the case where noise on the screen displayed on the screen 8 or the like becomes unacceptable, the thinning-out reading mode can be switched to the addition reading mode by a manual operation.
【0061】また、加算読み出しモード(同色加算全画
素読み出しモード)は、後に詳細に説明するように、特
定の電荷読出電極に電荷読出電圧を加えたまま垂直転送
を行うことにより、垂直転送路上で同色同士の画素の信
号電荷の加算を行い、間引き読み出しモードでは捨てら
れてしまう画素の信号電荷も加算して利用することによ
り、結果的には全画素を読み出すCCD撮像素子駆動方
法である。そして、この駆動方法によれば、加算読み出
しモードは、間引き読み出しモードと、同じフレームレ
ートでかつほぼ同じ出力形態で画像信号が得られるた
め、きわめて容易に相互を切り替えて使用できる。In addition read mode (same color addition all pixel read mode), as will be described later in detail, vertical transfer is performed on the vertical transfer path by performing vertical transfer while applying the charge read voltage to a specific charge read electrode. This is a CCD image pickup device driving method in which the signal charges of pixels of the same color are added and the signal charges of pixels that are discarded in the thinning-out reading mode are also added and used to eventually read all pixels. According to this driving method, since the image signal can be obtained in the addition read mode in the same frame rate and in substantially the same output form as in the thinning read mode, it is possible to switch between each other very easily.
【0062】次に、上記の第1の実施の形態の動作を図
3に示すフローチャートを参照して説明する。このフロ
ーチャートは、撮像装置1が動画の撮影記録待機状態
か、あるいは、静止画撮影時の電子ビューファインダ動
作として、図1に示すCCD2から順次出力される動画
のデータを、画像表示装置8に略同時(リアルタイム)に
表示し続けている状態を想定している。さらに、この状
態からは、動画の記録シーケンス、静止画の撮影記録
(本撮影)シーケンス、あるいは、使用者が手動で上記の
間引き読み出しモードあるいは加算読み出しモードに駆
動動作を固定するなどの状態へ、種々のスイッチ(SW)入
力により移行することを前提としている。従って、ま
ず、ステップ100では、各スイッチ(SW)の初期状態を確
認し、以後、各スイッチ(SW)からの割り込み許可を許可
する設定を行う。例えば、この時点以後、レリーズボタ
ンの押し下げ動作を割り込みにより検知すると、直ちに
静止画撮影のルーチンへ移行する。また、例えば、CC
D2を加算読み出しモードに固定するスイッチ(SW)がオ
ンになったことを割り込みにより検知すると、その時点
以後、間引き読み出しモードへは移行しない。Next, the operation of the above-described first embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In this flowchart, moving image data sequentially output from the CCD 2 shown in FIG. 1 is displayed on the image display device 8 when the image pickup apparatus 1 is in a standby state for shooting and recording moving images, or as an electronic viewfinder operation during still image shooting. It is supposed to be displayed at the same time (real time). Furthermore, from this state, movie recording sequence, still image shooting and recording
It is premised that the sequence is changed to the (main photographing) sequence or the state in which the user manually fixes the driving operation to the thinning readout mode or the addition readout mode by various switch (SW) inputs. Therefore, first, in step 100, the initial state of each switch (SW) is confirmed, and thereafter, the setting is made to permit the interrupt permission from each switch (SW). For example, after this time point, when the operation of pressing down the release button is detected by interruption, the routine immediately shifts to the still image shooting routine. Also, for example, CC
When the switch (SW) that fixes D2 to the addition read mode is turned on, it is detected by an interrupt that the transition to the thinning read mode is not started after that point.
【0063】そして、ステップ100の段階で特にスイッ
チ(SW)が検知されていないと、機械シャッタ11を開放し
(ステップ101)、加算読み出しモードを設定し(ステ
ップ102)、CCD2の撮影動作を開始し、アナログ処
理回路4のアンプゲインは想定範囲の最低値に設定する
(ステップ103)。次いで、絞り10のF値を制御するこ
とによるフィードバッグ露出制御を開始する(ステップ
104〜106)。そして、この露出制御の後、F値が予め想
定した値以上であり(ステップ105)、さらに、F値が
最大になったことを検知すると(ステップ106)、F値
ではこれ以上の露出制御ができないため、電子シャッタ
による露光時間制御に移行する(ステップ107〜109)。
但し、電子シャッタによる露光時間が一定値以下、すな
わち、電子シャッタパルス数が規定値以上になったこと
が検知され、スミア発生の危険が認識されると(ステッ
プ108)、加算読み出しモードから間引き読み出しモー
ドへCCD2の駆動が切り替えられ(ステップ110)、
より少ない電子シャッタパルスとなるように制御され
る。If the switch (SW) is not detected in step 100, the mechanical shutter 11 is opened (step 101), the addition read mode is set (step 102), and the photographing operation of the CCD 2 is started. Then, the amplifier gain of the analog processing circuit 4 is set to the lowest value in the assumed range (step 103). Then, the feed bag exposure control is started by controlling the F value of the diaphragm 10 (step
104-106). Then, after this exposure control, if the F value is equal to or greater than the value assumed in advance (step 105) and it is detected that the F value has become the maximum (step 106), further exposure control is not performed for the F value. Since this is not possible, the process shifts to exposure time control by the electronic shutter (steps 107 to 109).
However, when it is detected that the exposure time of the electronic shutter is a certain value or less, that is, the number of electronic shutter pulses is the specified value or more, and the risk of smearing is recognized (step 108), the thinning reading is performed from the addition reading mode. The driving of the CCD 2 is switched to the mode (step 110),
The electronic shutter pulse is controlled to be smaller.
【0064】さらに、間引き読み出しモード(第1の駆
動)へ切り替えられた状態で、電子シャッタパルス数が
最低値になったことが検知されると(ステップ109)、
絞り10のF値を制御する露出制御が行われ(ステップ10
4〜106)、さらに、F値が最小あるいは予め想定した値
以下であることが検知され(ステップ105)、すなわち
撮影状況が十分に暗いと認識されると、再び加算読み出
しモードに設定される。Further, when it is detected that the number of electronic shutter pulses has reached the minimum value in the state where the thinning readout mode (first drive) is switched to (step 109),
Exposure control is performed to control the F value of the aperture 10 (step 10
4 to 106), and when it is detected that the F value is the minimum or less than or equal to the value assumed in advance (step 105), that is, when it is recognized that the shooting condition is sufficiently dark, the addition reading mode is set again.
【0065】また、加算読み出しモードの状態でも、さ
らに光量が不足している場合は(ステップ111)、アナ
ログ処理回路4のゲインを操作し、光量の不足を補う
(ステップ113〜114)。また、アナログ処理回路4のゲ
イン設定が想定範囲の最低値になったことが検知される
と(ステップ114)、すなわち、一定以上の光量があれ
ば、再び、絞り10のF値を制御することによるフィード
バッグ露出制御に復帰する(ステップ104〜106)。If the light quantity is still insufficient even in the addition read mode (step 111), the gain of the analog processing circuit 4 is manipulated to compensate for the light quantity shortage (steps 113 to 114). Further, when it is detected that the gain setting of the analog processing circuit 4 has become the lowest value in the assumed range (step 114), that is, if there is a light amount above a certain level, the F value of the diaphragm 10 is controlled again. To return to the exposure control of the feed bag (steps 104 to 106).
【0066】このようにして、CCD2の駆動は、自動
的に、間引き読み出しモードと加算読み出しモードとが
相互に双方向に切り替えられ、また、使用者がスイッチ
(SW)の操作によりいずれかを手動で選択固定することも
できる。In this way, the driving of the CCD 2 is automatically switched between the thinning readout mode and the addition readout mode in both directions, and the user switches
It is also possible to manually select and fix one of them by operating (SW).
【0067】なお、この第1の実施の形態では、動画の
撮影について説明したが、静止画の撮影についても、例
えば低解像度の場合は、本実施の形態の動作を適用する
ことができる。Although the first embodiment has been described with respect to the shooting of a moving image, the operation of this embodiment can be applied to the shooting of a still image, for example, when the resolution is low.
【0068】すなわち、本実施の形態によれば、間引き
対応、カラーインターライン型CCD撮像素子を使用し
た撮像装置において、非常に暗い撮影条件下で、動画あ
るいは低解像度の静止画を撮影する場合に、従来の手法
では実現できなかった高感度、高S/Nの画像を得るこ
とができる。さらに、スミアが発生する可能性がある明
るい撮影条件下では、比較的スミアによる画質劣化の少
ない従来の手法に切り替えることも可能であり、あらゆ
る撮影条件下で、総合的に高い画質を実現できる。That is, according to the present embodiment, in the image pickup apparatus using the color interline type CCD image pickup device capable of thinning, when shooting a moving image or a low resolution still image under a very dark shooting condition. It is possible to obtain a high-sensitivity and high S / N image that cannot be realized by the conventional method. Furthermore, under bright shooting conditions where smearing may occur, it is possible to switch to a conventional method in which image quality deterioration due to smear is relatively small, and under all shooting conditions, high image quality can be achieved overall.
【0069】次に、第2の実施の形態を説明する。Next, a second embodiment will be described.
【0070】この実施の形態の構成は、図1に示す第1
の実施の形態と同様であり、すなわち、信号の流れ、各
部の機能及び動作などは第1の実施の形態と同様であ
る。ここでは、静止画撮影あるいは動画撮影の本撮影の
前の予備測定(予備撮影)として、間引き読み出しモード
と加算読み出しモードとを相互に切り替えて用いる実施
の形態を説明する。The configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
The embodiment is the same as that of the first embodiment, that is, the signal flow, the function and operation of each unit, and the like are the same as those of the first embodiment. Here, an embodiment will be described in which the thinning-out reading mode and the addition reading mode are switched to each other as preliminary measurement (preliminary shooting) before actual shooting of still image shooting or moving image shooting.
【0071】現在、例えば、デジタルスチルカメラなど
では、製造コストの低減のために、本撮影用のCCDで
測距や測光動作を兼用する構成が用いられている。この
予備測定の動作について、例えば静止画の撮影につい
て、図4のタイムチャートを参照して概略を説明する。At present, for example, in a digital still camera or the like, in order to reduce the manufacturing cost, a CCD for main photographing is used for both distance measurement and photometry. The operation of this preliminary measurement will be outlined with reference to the time chart of FIG.
【0072】まず、使用者がレリーズボタンを押動操作
すると、機械式のシャッタが開き、CCD2が露光状態
になる。ここから予備測定が始まるが、この例では、測
光用の画像撮影が1回、ホワイトバランス測定用の画像
撮影が1回、測距用の画像撮影は2回である。そして、
この例では、図1に示すCCD2は、通常は、この予備
測定の期間は、間引き読み出しモードで駆動される。図
4中、測光用画像A1は、Aで露光されたもので、CC
D2から出力される。同様に、ホワイトバランス用画像
B1はBで露光され、測距用画像C1,D1は、C,Dで
露光されたもので、CCD2から出力される。なお、各
予備測定の撮影回数は、必ずしもここに示した回数に限
られない。First, when the user presses the release button, the mechanical shutter opens and the CCD 2 is exposed. Preliminary measurement starts from here, but in this example, the image capturing for photometry is performed once, the image capturing for white balance measurement is performed once, and the image capturing for distance measurement is performed twice. And
In this example, the CCD 2 shown in FIG. 1 is normally driven in the thinning readout mode during this preliminary measurement period. In FIG. 4, the photometric image A1 is the one exposed with A, CC
It is output from D2. Similarly, the white balance image B1 is exposed with B, and the distance measuring images C1 and D1 are exposed with C and D, and are output from the CCD 2. The number of times of photographing in each preliminary measurement is not necessarily limited to the number shown here.
【0073】この後、CPU14は、この予備測定の結果
から求められた露光条件に応じ、すなわち、図1のレン
ズ12のフォーカス位置、絞り10のF値、機械シャッタ11
のシャッタスピードの組み合わせを最適に制御して、図
4のEのタイミングで本撮影の露光を行う。After that, the CPU 14 responds to the exposure condition obtained from the result of the preliminary measurement, that is, the focus position of the lens 12 of FIG. 1, the F value of the diaphragm 10 and the mechanical shutter 11 of FIG.
By optimally controlling the combination of the shutter speeds, the exposure for the main photographing is performed at the timing E in FIG.
【0074】なお、第1の実施の形態と同様に、CCD
2がインターレーススキャンCCDの場合は、静止画撮
影時の画像出力では、図4のように、偶数ラインと奇数
ラインとが2画面分の垂直同期信号期間にわたって出力
される。Incidentally, as in the first embodiment, the CCD
When 2 is an interlaced scan CCD, in the image output at the time of still image shooting, as shown in FIG. 4, even lines and odd lines are output over the vertical synchronizing signal period for two screens.
【0075】ここで、撮影状況が非常に暗い場合には、
各予備測定時にそれぞれ1垂直同期信号期間一杯に露光
したとしても、まだ光量が十分でなく、図1に示すアナ
ログ処理回路4のゲインを大きくしなければならない状
況が生じる。しかしながら、ゲインを大きくすると、画
像信号のS/Nが悪化してしまうため、予備測定の判定
に支障をきたす事態ともなりうる。そこで、このよう
に、図1に示すCPU14により、予備測定動作の内、
A,A1の測光動作の結果、撮影状況が所定のレベルを
超えて暗いと判断されは場合、CPU14は、B,B1,
C,C1,D,D1以降のホワイトバランス及び測距動作
において、CCD2の駆動を加算読み出しモードに切り
替える。なお、この場合は、加算読み出しモードに切り
替えたのち、再度測光動作を行うと、より測光精度が向
上する。このように、加算読み出しモードでは、CCD
2の感度が実質的に向上し、例えば、この実施の形態で
は5倍になるため、間引き読み出しモードでは正確な予
備測定ができないような非常に暗い撮影条件において
も、きわめて正確な予備測定を行うことができる。Here, when the shooting condition is very dark,
Even if the exposure is performed for one vertical synchronization signal period at the time of each preliminary measurement, the light quantity is still insufficient and the gain of the analog processing circuit 4 shown in FIG. 1 must be increased. However, if the gain is increased, the S / N of the image signal is deteriorated, which may cause a problem in the determination of the preliminary measurement. Therefore, in this way, the CPU 14 shown in FIG.
As a result of the photometric operation of A and A1, when it is determined that the shooting condition is darker than the predetermined level, the CPU 14 causes B, B1 and
In the white balance and distance measuring operations after C, C1, D and D1, the driving of the CCD 2 is switched to the addition read mode. In this case, if the photometric operation is performed again after switching to the addition reading mode, the photometric accuracy is further improved. Thus, in the addition read mode, the CCD
The sensitivity of No. 2 is substantially improved, for example, 5 times in this embodiment, so that extremely accurate preliminary measurement is performed even in a very dark imaging condition where accurate preliminary measurement cannot be performed in the thinning readout mode. be able to.
【0076】次に、上記の第2の実施の形態の動作を図
5に示すフローチャートを参照して説明する。このフロ
ーチャートは、撮像装置1が撮影待機状態、あるいは、
第1の実施の形態に説明している状態で、レリーズボタ
ンの押し下げを割り込みで検知した場合のサブルーチン
を想定している。Next, the operation of the above second embodiment will be described with reference to the flow chart shown in FIG. This flowchart shows that the image pickup apparatus 1 is in a shooting standby state, or
In the state described in the first embodiment, it is assumed that the subroutine is a case where depression of the release button is detected by interruption.
【0077】まず、機械シャッタ11が開いていない場
合、機械シャッタ11を開き(ステップ200)、CCD2
の駆動を間引き読み出しモード(第1の駆動)に設定する
(ステップ201)。次に、測光用露光条件を設定した後
(ステップ202)、測光処理を行う(ステップ203)。こ
こで、撮影状況が規定値よりも暗く、以後の予備測定の
精度の維持が困難と判断されると(ステップ204)、C
CD2の駆動を加算読み出しモード(第2の駆動)に設定
し(ステップ205)、測光結果を反映したホワイトバラ
ンス測定用の露光条件を設定する(ステップ206)。一
方、測光処理の結果、撮影状況が規定値よりも十分に明
るい場合は、間引き読み出しモードのままとする(ステ
ップ204)。次いで、ホワイトバランス処理(AWB)を
行い(ステップ207)、測光結果及びホワイトバランス
の測定結果を反映した測距用露光条件を設定し(ステッ
プ208)、この状態で、測距処理を行う(ステップ20
9)。そして、これらの測光、ホワイトバランス及び測
距の結果を反映した本撮影用の露光条件を設定し(ステ
ップ210)、本撮影を行う(ステップ211)。First, when the mechanical shutter 11 is not open, the mechanical shutter 11 is opened (step 200), and the CCD 2
Is set to the thinning readout mode (first drive) (step 201). Next, after setting the exposure conditions for photometry (step 202), photometry processing is performed (step 203). If it is determined that the shooting condition is darker than the specified value and it is difficult to maintain the accuracy of the preliminary measurement thereafter (step 204), C
The drive of the CD2 is set to the addition read mode (second drive) (step 205), and the exposure condition for the white balance measurement reflecting the photometric result is set (step 206). On the other hand, as a result of the photometric processing, if the shooting condition is sufficiently brighter than the specified value, the thinning-out reading mode is maintained (step 204). Next, white balance processing (AWB) is performed (step 207), exposure conditions for distance measurement that reflect the result of photometry and the measurement result of white balance are set (step 208), and distance measurement processing is performed in this state (step). 20
9). Then, the exposure conditions for the main photographing that reflect the results of the photometry, the white balance, and the distance measurement are set (step 210), and the main photographing is performed (step 211).
【0078】このように、本実施の形態によれば、予備
測定時に、撮影状況の明るさにより、間引き読み出しモ
ードと加算読み出しモードとを切り替えることにより、
従来の手法では、感度不足による低画質のため、測定精
度が低下してしまうような非常に暗い撮影条件下で、動
画あるいは静止画の本撮影に先立つ予備測定のための撮
影を行う場合にも、高感度で高S/Nの画像が得られ、
高い測定精度を維持することができる。As described above, according to this embodiment, during the preliminary measurement, by switching between the thinning-out reading mode and the addition reading mode depending on the brightness of the photographing condition,
In the conventional method, even when shooting for preliminary measurement prior to actual shooting of moving images or still images under extremely dark shooting conditions where measurement accuracy is degraded due to poor image quality due to insufficient sensitivity , Images with high sensitivity and high S / N are obtained,
High measurement accuracy can be maintained.
【0079】また、このように非常に暗い撮影条件にお
いて、予備測定時に被写体に対して、撮像装置1に付属
したランプなどの光源から補助光を投光して予備測定画
像の光量不足を補う構成においては、本実施の形態の予
備測定時の加算読み出しモードを組み合わせることによ
り、より明るく正確に予備測定できる一方、CCD2の
感度が向上する効果により、補助光用のランプの光量が
小さくても、従来同様の効果を得られるため、安価で小
さく、低電力のランプを採用することも可能になり製造
コストを低減できる。Further, under such a very dark photographing condition, auxiliary light is projected from a light source such as a lamp attached to the image pickup apparatus 1 to the subject at the time of preliminary measurement to compensate for the insufficient light quantity of the preliminary measurement image. In the above, by combining the addition read mode at the time of the preliminary measurement of the present embodiment, the brighter and more accurate preliminary measurement can be performed, while the sensitivity of the CCD 2 is improved, so that the light amount of the auxiliary light lamp is small. Since the same effects as in the past can be obtained, it is possible to use a lamp that is inexpensive, small, and low in power consumption, and can reduce the manufacturing cost.
【0080】すなわち、暗時対策として撮像装置に補助
光を搭載し、予備測定時にこの補助光を被写体に投光し
て光量不足を補う構成の場合、加算読み出しモードによ
りCCD2の相対感度が飛躍的に向上するため、低コス
ト、小型、低消費電力のランプを使用することが可能に
なる。そこで、従来と同じ性能をもつ撮像装置を、低コ
ストで、小型、かつ低い電力消費で実現できる。That is, when the auxiliary light is mounted on the image pickup device as a measure against darkness and the auxiliary light is projected onto the subject at the time of preliminary measurement to compensate for the insufficient light amount, the relative sensitivity of the CCD 2 is dramatically increased by the addition read mode. Therefore, it becomes possible to use a lamp of low cost, small size, and low power consumption. Therefore, an image pickup apparatus having the same performance as the conventional one can be realized at low cost, with small size and low power consumption.
【0081】次に、第3の実施の形態を説明する。Next, a third embodiment will be described.
【0082】この実施の形態の構成は、図1に示す第1
の実施の形態と同様であり、すなわち、信号の流れ、各
部の機能及び動作などは第1の実施の形態と同様であ
る。ここでは、静止画撮影あるいは動画撮影の本撮影の
前の予備測定(予備撮影)において、加算読み出しモード
を用いて予備測定にかかる時間を短くする手法を説明す
る。The configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
The embodiment is the same as that of the first embodiment, that is, the signal flow, the function and operation of each unit, etc. are the same as those of the first embodiment. Here, a method of shortening the time required for the preliminary measurement by using the addition read mode in the preliminary measurement (preliminary photographing) before the main photographing such as still image photographing or moving image photographing will be described.
【0083】上記の図4に示すように、予備測定動作
は、使用者がレリーズボタンを押し下げしてから、本撮
影の露光が開始されるまでの間に存在する。すなわち、
使用者が撮影を意図した瞬間と、実際に本撮影動作に移
り露光が開始されるまでの間には、時間差(タイムラグ)
が存在する。そして、この時間差は、あまり大きいとい
わゆるシャッタチャンスを逃がすことにつながる。従っ
て、この時間差は短いほど良く、理想はゼロである。こ
の点、撮像素子と、測距、測光センサとを共用する構成
では、予備測定の時間をゼロにすることは困難である
が、本実施の形態によれば、従来の構成より時間差を小
さくして、なお従来と同等の予備測定精度を維持するこ
とができる。As shown in FIG. 4, the preliminary measurement operation exists between the time the user depresses the release button and the time when the exposure for the main photographing is started. That is,
There is a time lag (time lag) between the moment the user intended to shoot and the time when the actual shooting operation was started and the exposure was started.
Exists. If this time difference is too large, a so-called photo opportunity is missed. Therefore, the shorter the time difference, the better, and the ideal is zero. In this respect, it is difficult to reduce the time of the preliminary measurement to zero in the configuration in which the image sensor and the distance measuring and photometric sensor are shared, but according to the present embodiment, the time difference can be made smaller than that in the conventional configuration. In addition, it is possible to maintain the same preliminary measurement accuracy as the conventional one.
【0084】本実施の形態における静止画撮影時の動作
を図6のタイムチャートを参照して説明する。The operation at the time of photographing a still image in this embodiment will be described with reference to the time chart of FIG.
【0085】予備測定の動作期間中は、CCD2は、加
算読み出しモード(第2の駆動)で動作している。この図
6は基本的には図4に対応しており、A〜D,A1〜D1
の意味は図4と同様で、測光用画像A1は、Aで露光さ
れたもの、ホワイトバランス用画像B1はBで露光され
たもの、測距用画像C1,D1は、C,Dで露光されたも
のであるが、予備測定動作にかかる時間は、半分に短縮
されている。これは、予備測定の動作時の垂直同期信号
周期が、半分に減らされて設定されているためである。
このように、予備測定動作時に垂直同期信号周期、すな
わち1画面周期を半分にする手法としては、例えば、予
備測定の動作期間のみ、図1に示すCCD駆動回路3の
基本クロックを倍の速度として、CCD2から出力され
る画像信号の1画素あたりにかかる時間(ピクセルレー
ト)を半分にするという比較的単純な方法も考えられる
が、以下に説明するような手法も存在する。During the preliminary measurement operation period, the CCD 2 is operating in the addition read mode (second drive). This FIG. 6 basically corresponds to FIG. 4 and includes A to D and A1 to D1.
4 has the same meaning as in FIG. 4, the photometric image A1 is exposed with A, the white balance image B1 is exposed with B, and the distance measuring images C1 and D1 are exposed with C and D. However, the time required for the preliminary measurement operation is cut in half. This is because the vertical synchronization signal period during the preliminary measurement operation is set to be reduced to half.
As described above, as a method of halving the vertical synchronization signal period, that is, one screen period during the preliminary measurement operation, for example, the basic clock of the CCD drive circuit 3 shown in FIG. Although a relatively simple method of halving the time (pixel rate) required for one pixel of the image signal output from the CCD 2 is conceivable, there is also a method described below.
【0086】なお、図6には、後に説明する垂直転送の
様子も合わせて記載されている。まず、加算読み出しモ
ード(第2の駆動)による電荷読出動作でCCD2の垂直
転送路への信号電荷の読出、加算が終了したら、画面垂
直方向の任意の位置になるまで高速に垂直転送を行う
(図6のF1)。この時、CCD2の外部に出力される信
号は無効とする。次に、加算読み出しモードによる垂直
転送で、任意の数分ラインを読み出す(図6のF2)。こ
のときの画像信号は有効とする。そして、必要なライン
数分画像信号を確保したら、垂直転送路に残っている画
素信号を再び高速垂直転送により掃き出す(図6のF
3)。Note that FIG. 6 also shows the state of vertical transfer, which will be described later. First, when the reading and addition of the signal charges to the vertical transfer path of the CCD 2 are completed by the charge reading operation in the addition reading mode (second driving), the vertical transfer is performed at high speed until an arbitrary position in the vertical direction of the screen is reached.
(F1 in FIG. 6). At this time, the signal output to the outside of the CCD 2 is invalid. Next, by vertical transfer in the addition read mode, an arbitrary number of lines are read (F2 in FIG. 6). The image signal at this time is valid. Then, when the image signals for the required number of lines are secured, the pixel signals remaining in the vertical transfer path are swept out again by high-speed vertical transfer (F in FIG. 6).
3).
【0087】このようにすると、1画面の任意の位置を
任意の幅すなわちライン数で読み出すことができる。測
光、ホワイトバランス測定、及び測距では、必ずしも画
面の全体が必要ではなく、中心部分があればよい。従っ
て、上記の手法により、例えば全画面の中心部を1/3
(ライン)の幅で読み出す、という動作を行うと、予備測
定の動作時のみ垂直同期信号周期を容易に半分にでき
る。なお、このように、高速垂直転送を組み合わせて連
続した任意区画の画像を選択的に獲得する手法(以下、
中心部高速読み出しと称する)自体は知られているが、
この第3の実施の形態は、加算読み出しモードにおい
て、中心部高速読み出しを応用したものである。By doing so, it is possible to read out an arbitrary position of one screen with an arbitrary width, that is, the number of lines. In photometry, white balance measurement, and distance measurement, the entire screen is not necessarily required, but the central portion is sufficient. Therefore, by the above method, for example, the central part of the entire screen is ⅓
By performing the operation of reading with the width of (line), the vertical synchronization signal period can be easily halved only during the preliminary measurement operation. Note that, in this way, a method of selectively acquiring images in continuous arbitrary sections by combining high-speed vertical transfer (hereinafter,
(Referred to as high-speed central reading) is known, but
The third embodiment is an application of high-speed central reading in the addition reading mode.
【0088】いずれにしても、従来の構成では、予備測
定の動作時間を短くすると、露光時間が不足し、さほど
暗くない撮影時要件でも十分な信号量を得ることができ
なくなるが、本実施の形態では、加算読み出しモードで
CCD2を動作させているため、予備測定の動作時間が
例えば半分となり、測光、ホワイトバランス測定、測距
のための露光時間が半分に短縮されたとしても、感度は
5倍になっているため、間引き読み出しモードで時間を
短縮しなかった場合よりも、すなわち、従来の時間がか
かる予備測定の時の状況よりも、まだ余りのある光量を
確保できる。In any case, in the conventional configuration, if the operation time of the preliminary measurement is shortened, the exposure time becomes short, and it becomes impossible to obtain a sufficient signal amount even in the condition of photographing which is not so dark. In the mode, since the CCD 2 is operated in the addition reading mode, the operation time of the preliminary measurement is halved, and the sensitivity is 5 even if the exposure time for photometry, white balance measurement, and distance measurement is halved. Since the number of times is doubled, it is possible to secure a light amount with a surplus more than in the case where the time is not shortened in the thinning-out reading mode, that is, compared with the situation of the conventional time-consuming preliminary measurement.
【0089】なお、この第3の実施の形態では、基本的
には、加算読み出しモードを使用するが、撮影状況が十
分に明るい場合は、あえて間引き読み出しモードを選択
的に使用することもできる。そして、この切り替えは、
CPU14の画像データ判定による自動切り替えとするこ
とができ、また、使用者が手動で切り替える構成とする
こともできる。さらに、このように予備測定において加
算読み出しモードを用い予備測定にかかる時間を短くす
る手法については、予備測定時に撮影状況の明るさによ
り間引き読み出しモードと加算読み出しモードとを切り
替える第2の実施の形態への応用も可能であり、この場
合には、予備測定において適宜駆動モードを切り替えつ
つ、中心部高速読み出しの適用により、さらに、正確で
高速な予備測定を実現できる。In the third embodiment, basically, the addition read mode is used, but if the shooting condition is sufficiently bright, the thinning read mode can be selectively used. And this change is
The CPU 14 can automatically switch the image data based on the determination, or the user can manually switch the image data. Further, as to the method of shortening the time required for the preliminary measurement by using the addition read mode in the preliminary measurement, the second embodiment that switches between the thinning-out reading mode and the addition reading mode depending on the brightness of the photographing condition during the preliminary measurement is performed. In this case, further accurate and high-speed preliminary measurement can be realized by applying the central part high-speed reading while appropriately switching the drive mode in the preliminary measurement.
【0090】次に、上記の第3の実施の形態の動作を図
7に示すフローチャートを参照して説明する。このフロ
ーチャートは、撮像装置1が撮影待機状態、あるいは、
第1の実施の形態に説明している状態で、レリーズボタ
ンの押し下げを割り込みで検知した場合のサブルーチン
を想定している。Next, the operation of the above third embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart shows that the image pickup apparatus 1 is in a shooting standby state, or
In the state described in the first embodiment, it is assumed that the subroutine is a case where depression of the release button is detected by interruption.
【0091】まず、機械シャッタ11が開いていない場
合、機械シャッタ11を開き(ステップ300)、CCD2
の駆動を加算読み出しモードに設定する(ステップ30
1)。次に、CCD2のライン読み出しを、中心部高速
読み出しとして、例えば、この場合は、画面の1/3ラ
インを高速に読み出すように、加算読み出しモードと組
み合わせて動作させ、垂直同期信号期間を通常の1/2
とする(ステップ302)。以下、第2の実施の形態と同
様に、測光用露光条件を設定した後(ステップ303)、
測光処理を行う(ステップ304)。そして、測光結果を
反映したホワイトバランス測定用の露光条件を設定する
(ステップ305)、次いで、ホワイトバランス処理(AW
B)を行い(ステップ306)、測光結果及びホワイトバラ
ンスの測定結果を反映した測距用露光条件を設定し(ス
テップ307)、この状態で、測距処理を行う(ステップ3
08)。そして、これらの測光、ホワイトバランス及び測
距の結果を反映した本撮影用の露光条件を設定し(ステ
ップ309)、本撮影を行う(ステップ310)。First, when the mechanical shutter 11 is not open, the mechanical shutter 11 is opened (step 300), and the CCD 2
Drive is set to additive read mode (step 30
1). Next, the line reading of the CCD 2 is performed as high-speed reading of the central portion, and in this case, for example, in order to read 1/3 line of the screen at high speed, the CCD 2 is operated in combination with the addition reading mode and the vertical synchronizing signal period is set to the normal reading. 1/2
(Step 302). After setting the exposure conditions for photometry (step 303), as in the second embodiment,
Photometric processing is performed (step 304). Then, the exposure condition for the white balance measurement that reflects the photometric result is set (step 305), and then the white balance processing (AW
B) is performed (step 306), the exposure condition for distance measurement that reflects the result of photometry and the measurement result of white balance is set (step 307), and the distance measurement process is performed in this state (step 3).
08). Then, the exposure conditions for the main photographing that reflect the results of the photometry, the white balance, and the distance measurement are set (step 309), and the main photographing is performed (step 310).
【0092】このように、本実施の形態によれば、予備
測定時に、加算読み出しモードとして、高感度の利点を
生かし、予備測定にかかる時間を大幅に短縮でき、例え
ば予備測定のための露光時間を例えば半分として、シャ
ッタレスポンスを大きく向上させることができる。すな
わち、従来の手法では、予備測定の時間を短縮するた
め、画面の一部を高速に読み出すなどして予備測定用の
画像撮影時の露光時間を短く切りつめると、暗い時のみ
ならず、室内のように通常の撮影時要件下でも感度不足
が深刻な問題となるが、本実施の形態では、加算読み出
しモードにより、相対的に高くなった撮像感度を利用し
て、測定の精度を損なうことなく、予備測定にかかる時
間を大きく短縮できる。As described above, according to the present embodiment, it is possible to significantly reduce the time required for the preliminary measurement by taking advantage of the high sensitivity as the addition read mode at the time of the preliminary measurement, and, for example, the exposure time for the preliminary measurement. The shutter response can be greatly improved by reducing the value to, for example, half. In other words, in the conventional method, in order to shorten the time for preliminary measurement, if the exposure time during image capturing for preliminary measurement is shortened by reading out a part of the screen at high speed, etc. As described above, insufficiency of sensitivity becomes a serious problem even under normal shooting conditions, but in the present embodiment, the accuracy of measurement is impaired by using the relatively high imaging sensitivity by the addition read mode. Therefore, the time required for preliminary measurement can be greatly reduced.
【0093】次に、第4の実施の形態を説明する。Next, a fourth embodiment will be described.
【0094】この実施の形態の構成は、図1に示す第1
の実施の形態と同様であり、すなわち、信号の流れ、各
部の機能及び動作などは第1の実施の形態と同様であ
る。ここでは、静止画撮影あるいは動画撮影の本撮影の
前の予備測定(予備撮影)において、3種以上の複数の読
み出しモード、ここでは、間引き、加算、混色加算の3
種の読み出しモードを切り替えて、精度の高い予備測定
を高速に行う手法を説明する。The configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
The embodiment is the same as that of the first embodiment, that is, the signal flow, the function and operation of each unit, etc. are the same as those of the first embodiment. Here, in the preliminary measurement (preliminary photographing) before the main photographing such as the still image photographing or the moving image photographing, three or more kinds of reading modes, here, thinning, addition, and color mixture addition are performed.
A method of switching the seed read mode and performing highly accurate preliminary measurement at high speed will be described.
【0095】なお、この実施の形態における静止画撮影
時の動作は図4のタイムチャートと同様となる。The operation at the time of photographing a still image in this embodiment is the same as that shown in the time chart of FIG.
【0096】ここで、混色加算読み出しモードは、あえ
て混色を生じる加算を行うものである。すなわち、上記
の加算読み出しモードは、混色を回避し同色同士の画素
の信号電荷を加算するものであるが、混色加算読み出し
モードは、意図的に異なる色の画素の信号電荷混ぜて読
み出し、輝度信号により近い信号を出力して、測距すな
わちオートフォーカスに利用するものであり、予備測定
でのみ採用される。Here, in the mixed color addition read mode, the addition that intentionally causes a mixed color is performed. That is, the above-mentioned addition read mode is for avoiding color mixture and adding the signal charges of pixels of the same color, but the color mixture addition read mode intentionally mixes and reads the signal charges of pixels of different colors to obtain a luminance signal. A signal closer to is output for use in distance measurement, that is, autofocus, and is used only in preliminary measurement.
【0097】そして、この混色加算読み出しモードは、
例えば、原色ベイヤー配列のCCDにおいて、偶数ライ
ンのR(赤)の画素の信号電荷を全て垂直転送路(垂直レ
ジスタ)に読み出し、この後、このRの信号電荷を1/
2段垂直転送した状態で、奇数ラインのG(緑)の画素の
信号電荷を垂直転送路上に読み出すことにより、Rの信
号電荷とGの信号電荷とを混合し、さらに、垂直転送を
行い、水平転送路(水平レジスタ)上で任意のライン数を
加算する手法により実現され、また、後に詳細に説明す
るように、電荷読出パルスを印加したまま、垂直転送を
行う手法により実現される。すなわち、これらの方法で
は、R+Gの混合した信号電荷と、G+Bの混合した信号
電荷とを生成できるとともに、高速なフレームレートを
実現できる。Then, in this mixed color addition read mode,
For example, in the CCD of the primary color Bayer array, all the signal charges of the R (red) pixels on the even line are read to the vertical transfer path (vertical register), and then the R signal charges are 1 /
In the state where two-stage vertical transfer is performed, the signal charge of the G (green) pixel on the odd line is read out onto the vertical transfer path to mix the R signal charge and the G signal charge, and further perform the vertical transfer. It is realized by a method of adding an arbitrary number of lines on a horizontal transfer path (horizontal register), and as described later in detail, it is realized by a method of performing vertical transfer while applying a charge read pulse. That is, these methods can generate a signal charge mixed with R + G and a signal charge mixed with G + B, and can realize a high frame rate.
【0098】次に、上記の第4の実施の形態の動作を図
8に示すフローチャートを参照して説明する。このフロ
ーチャートは、撮像装置1が撮影待機状態、あるいは、
第1の実施の形態に説明している状態で、レリーズボタ
ンの押し下げを割り込みで検知した場合のサブルーチン
を想定している。Next, the operation of the above-described fourth embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart shows that the image pickup apparatus 1 is in a shooting standby state, or
In the state described in the first embodiment, it is assumed that the subroutine is a case where depression of the release button is detected by interruption.
【0099】まず、機械シャッタ11が開いていない場
合、機械シャッタ11を開き(ステップ400)、CCD2
の駆動を間引き読み出しモード(第1の駆動)に設定する
(ステップ401)。次に、測光用露光条件を設定した後
(ステップ402)、測光処理を行う(ステップ403)。こ
こで、撮影状況(被写体)が規定値よりも暗く、以後の予
備測定の精度の維持が困難と判断されると(ステップ40
4)、CCD2の駆動を加算読み出しモード(第2の駆
動)に設定し(ステップ405)、測光結果を反映したホワ
イトバランス測定用の露光条件を設定する(ステップ40
6)。一方、測光処理の結果、撮影状況が規定値よりも
十分に明るい場合は、間引き読み出しモードのままとす
る(ステップ404)。次いで、ホワイトバランス処理(A
WB)を行う(ステップ407)。そして、このホワイトバ
ランス処理の際、被写体の色に著しい偏りが認められた
場合は、いわば、ホワイトバランスずれ量が既定値より
大きいと判定された場合は(ステップ408)、CCD2
の駆動を混色加算読み出しモード(第4の駆動)に設定し
(ステップ409)、これら測光結果及びホワイトバラン
スの測定結果を反映した測距用露光条件を設定し(ステ
ップ410)、この状態で、測距処理を行う(ステップ41
1)。また、ホワイトバランスずれ量が既定値以下であ
る場合は(ステップ408)、従前の読み出しモードを維
持し、測距用露光条件を設定して(ステップ410)、測
距処理を行う(ステップ411)。例えば、被写体が十分
に明るく、かつ、色の偏りもない場合には、CCD2の
駆動は当初から間引き読み出しモードのまま維持されて
いる。そして、そして、これらの測光、ホワイトバラン
ス及び測距の結果を反映した本撮影用の露光条件を設定
し(ステップ412)、本撮影を行う(ステップ413)。First, when the mechanical shutter 11 is not open, the mechanical shutter 11 is opened (step 400), and the CCD 2
Is set to the thinning-out reading mode (first driving) (step 401). Next, after setting the exposure conditions for photometry (step 402), photometric processing is performed (step 403). Here, if it is determined that the shooting condition (subject) is darker than the specified value and it is difficult to maintain the accuracy of the preliminary measurement thereafter (step 40
4) The driving of the CCD 2 is set to the addition reading mode (second driving) (step 405), and the exposure condition for white balance measurement reflecting the photometric result is set (step 40).
6). On the other hand, as a result of the photometric processing, when the shooting condition is sufficiently brighter than the specified value, the thinning-out reading mode is kept (step 404). Next, white balance processing (A
WB) is performed (step 407). Then, in the white balance processing, if the color of the subject is significantly biased, that is, if the white balance shift amount is determined to be larger than the predetermined value (step 408), the CCD 2
Is set to the mixed color addition read mode (fourth drive) (step 409), and the exposure condition for distance measurement that reflects the photometry result and the white balance measurement result is set (step 410). Performs distance measurement processing (step 41)
1). If the white balance deviation amount is less than or equal to the default value (step 408), the conventional reading mode is maintained, exposure conditions for distance measurement are set (step 410), and distance measurement processing is performed (step 411). . For example, when the subject is sufficiently bright and there is no color deviation, the driving of the CCD 2 is maintained in the thinning readout mode from the beginning. Then, the exposure conditions for the main photographing that reflect the results of the photometry, the white balance, and the distance measurement are set (step 412), and the main photographing is performed (step 413).
【0100】そして、この実施の形態では、被写体の色
の偏りを認めた際に、混色加算読み出しモードを用いる
ことにより、測距演算を容易に正確に実行することが可
能になり、測距を正確にできる。すなわち、カラーのC
CD2では、著しい色の偏りがある被写体を撮影した場
合、間引き読み出しモード、あるいは混色なしの加算読
み出しモードでは、画素毎(色毎)のレベル差が非常に大
きくなり、測距演算に適さない状態になる場合がある。
この場合、あえて混色加算を行うことで、画素毎のレベ
ル差を抑制することができ、測距測定を正確に行うこと
ができる。In this embodiment, when the color deviation of the object is recognized, the mixed color addition read mode is used, so that the distance measurement calculation can be executed easily and accurately, and the distance measurement can be performed. Can be accurate. That is, the color C
With CD2, when a subject with a marked color deviation is photographed, the level difference for each pixel (for each color) becomes very large in the thinning readout mode or the additive readout mode without color mixture, which is not suitable for distance measurement calculation. May be.
In this case, by intentionally performing the color mixture addition, the level difference for each pixel can be suppressed and the distance measurement can be accurately performed.
【0101】なお、混色加算を利用した測距について
は、例えば、特開平10−136244号公報に示され
ているが、この公報記載の構成と異なり、本実施の形態
では、同一のCCD2を、同色の加算と混色加算とに切
り替えて用いることができる。そして、特開平10−1
36244号公報記載の構成では、ホワイトバランス
(AWB)の予備測定を混色加算時に行っているが、混色
の状態では色の分離性が失われ、色温度測定が正確にで
きずに、ホワイトバランスの設定の精度が低下する問題
を有している。この点、本実施の形態によれば、ホワイ
トバランスの予備測定は、混色のない、間引き読み出し
モード及び加算読み出しモードのいずれかを選択して行
われるため、色の分離性を保つことができるとともに、
暗い撮影条件であっても、感度を向上できる加算読み出
しモードを利用できるため、きわめて正確にホワイトバ
ランスを設定でき、画像の品質を向上できる。Note that distance measurement using color mixture addition is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-136244, but unlike the configuration described in this publication, in the present embodiment, the same CCD 2 is used. It is possible to switch between addition of the same color and addition of mixed colors. And Japanese Patent Laid-Open No. 10-1
In the configuration described in Japanese Patent No. 36244, the white balance is
Although the preliminary measurement of (AWB) is performed at the time of color mixing addition, there is a problem that the color separation property is lost in the color mixing state, the color temperature cannot be measured accurately, and the accuracy of white balance setting decreases. ing. In this respect, according to the present embodiment, the preliminary measurement of the white balance is performed by selecting either the thinning-out reading mode or the addition reading mode in which no color mixing occurs, so that the color separability can be maintained. ,
Even in dark shooting conditions, since the additive reading mode that can improve the sensitivity can be used, the white balance can be set extremely accurately and the image quality can be improved.
【0102】また、この第4の実施の形態においても、
第3の実施の形態と同様に、画面中の特定の部分を抜き
出して利用することで、予備測定を高速化することもで
きる。このように第3の実施の形態と第4の実施の形態
とを組み合わせることで、より正確な予備測定を高速に
行うことができる。In the fourth embodiment, too,
Similarly to the third embodiment, the preliminary measurement can be speeded up by extracting and using a specific portion on the screen. By thus combining the third embodiment and the fourth embodiment, more accurate preliminary measurement can be performed at high speed.
【0103】このように、予備撮影時に、間引き読み出
しモード、同色の加算読み出しモード、混色加算読み出
しモードの中から、適宜、1モードのみ、あるいは2モ
ード、あるいは3モードの最適な組み合わせを自動的に
選択することにより、予備測定のデータとして有効なデ
ータを確保でき、動画あるいは静止画の本撮影における
画像の品位を向上できる。As described above, at the time of preliminary photographing, the optimum combination of only one mode, two modes, or three modes is automatically selected from the thinning readout mode, the same color addition readout mode, and the mixed color addition readout mode. By making a selection, effective data can be secured as preliminary measurement data, and the quality of images in actual shooting of moving images or still images can be improved.
【0104】次に、第5の実施の形態を説明する。Next, a fifth embodiment will be described.
【0105】この実施の形態の構成は、図1に示す第1
の実施の形態と同様であり、すなわち、信号の流れ、各
部の機能及び動作などは第1の実施の形態と同様であ
る。ここでは、静止画撮影あるいは動画撮影の本撮影時
において、加算読み出しモード(第2の駆動)を用いてモ
アレを抑制する手法を説明する。The structure of this embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
The embodiment is the same as that of the first embodiment, that is, the signal flow, the function and operation of each unit, and the like are the same as those of the first embodiment. Here, a method of suppressing moire by using the addition read mode (second drive) at the time of actual shooting of still image shooting or moving image shooting will be described.
【0106】本実施の形態では、動画撮影時に、CCD
2は初期状態として間引き読み出しモードで駆動する。
この間引き読み出しモードでは、単純に画素を、すなわ
ちラインを間引いているため、画面垂直方向の空間周波
数再現性は著しく悪化している。例えば、非常に細かい
横縞状の被写体があった場合、細かい縞が太い縞のよう
に撮影されたり、白黒がくっきりした境界部分に本来存
在しない偽色が見えたりする。これは、モアレと呼ばれ
る現象で、撮影画像の品位を著しく損なう。In the present embodiment, the CCD is used when shooting a moving image.
2 is driven in the thinning read mode as an initial state.
In this thinning-out reading mode, pixels, that is, lines are simply thinned out, so that the spatial frequency reproducibility in the vertical direction of the screen is significantly deteriorated. For example, when there is a very fine horizontal stripe object, fine stripes are photographed like thick stripes, and false colors that do not originally exist can be seen at the boundary portion where black and white are sharp. This is a phenomenon called moire, which significantly impairs the quality of the captured image.
【0107】そこで、本実施の形態では、CPU14は、
メモリ7に次々に記録更新されていく動画を監視してい
るが、この監視と同時に、画面垂直方向の色差成分の空
間周波数分布を分析する。この分析には、高速フーリエ
変換(FFT)など、種々の方法を用いることができる。
また、この分析は、必ずしも画面全体について行う必要
はなく、画面の特定部分について行い、あるいは、画面
全体を離散的に行うこともできる。そして、色差成分の
比較的高周波成分に一定量以上の成分分布が認められた
場合には、モアレ発生の危険があると判断して、CCD
2の駆動を間引き読み出しモードから加算読み出しモー
ドに切り替える。そして、この加算読み出しモードで
は、空間的に分離している複数画素を同色同士で加算す
るので、低域通過フィルタを通した状態に等しい効果が
得られ、非常に効果的にモアレを抑制できる。Therefore, in the present embodiment, the CPU 14
The moving images that are recorded and updated one after another in the memory 7 are monitored. Simultaneously with this monitoring, the spatial frequency distribution of the color difference components in the vertical direction of the screen is analyzed. Various methods such as a fast Fourier transform (FFT) can be used for this analysis.
Further, this analysis does not necessarily have to be performed on the entire screen, but may be performed on a specific part of the screen or may be performed on the entire screen discretely. If a relatively high frequency component distribution of the color difference components is recognized as a certain amount or more, it is determined that there is a risk of moire, and the CCD is determined.
The driving of No. 2 is switched from the thinning readout mode to the addition readout mode. In addition, in the addition read mode, a plurality of pixels that are spatially separated are added with the same color, so that an effect equivalent to that obtained through a low-pass filter can be obtained, and moire can be suppressed very effectively.
【0108】また、使用者が、撮像装置1の画像表示装
置8に表示される動画をモニタし、許容できないモアレ
の発生を認めた場合には、CCD2の駆動を手動で間引
き読み出しモードから加算読み出しモードに切り替える
こともできる。When the user monitors the moving image displayed on the image display device 8 of the image pickup device 1 and finds that an unacceptable moire is generated, the CCD 2 is manually driven to perform the addition reading from the thinning-out reading mode. You can also switch to mode.
【0109】次に、上記の第5の実施の形態の動作を図
9に示すフローチャートを参照して説明する。このフロ
ーチャートは、撮像装置1が動画の撮影待機状態、ある
いは、静止画の撮影時にCCD2から順次出力される動
画像を電子ビューファインダ動作として画像表示装置8
に同時的(リアルタイム)に表示し続けている状態を想定
している。同時に、この状態から、動画の記録シーケン
ス、静止画の撮影記録シーケンス、あるいは、使用者が
手動で間引き読み出しモードから加算読み出しモードに
駆動動作を固定するなどのなどの状態へ、種々のスイッ
チ(SW)入力により移行する状態を前提としている。従っ
て、まず、各スイッチ(SW)の初期状態を確認し、以後、
各スイッチ(SW)からの割り込みを許可する設定を行う
(ステップ500)。例えば、このステップ500以後、レリ
ーズボタンの押し下げを割り込みにより検知すると、直
ちに静止画撮影のルーチンに移行する。また、例えば、
CCD2の駆動を加算読み出しモードに固定するスイッ
チ(SW)がオンになったことを割り込みで検知すると、こ
の検知以後、間引き読み出しモードへは移行しない。そ
して、このステップ500で特にスイッチ(SW)入力が検知
されない場合は、機械シャッタ11を開放し(ステップ50
1)、間引き読み出しモードに設定して(ステップ50
2)、CCD2の撮影動作を開始し、露光量自動調整処
理(ステップ503)へ移行する。そして、この露光量自
動調整処理では、絞り10のF値、CCD駆動回路3によ
るCCD2の電子シャッタ、アナログ処理回路4のゲイ
ンなどが逐次切り替えられ、常に適正な明るさで画像表
示装置に画像が表示されるように制御される。次いで、
この露光量自動調整処理の1回ごとに、あるいは複数回
に1回、モアレ発生判定処理へ移行する(ステップ50
4)。ここでは、画面のモアレ発生状況を評価して、モ
アレ発生の危険がない場合には、CCD2の駆動を間引
き読み出しモードに設定し(ステップ506)、モアレ発
生の危険を検知した場合には、CCD2の駆動を加算読
み出しモードに設定する(ステップ505)。この後、再
びステップ503に戻り、自動露光調整処理を行う。な
お、このステップ504では、間引き読み出しモード及び
加算読み出しモードのそれぞれの状態でモアレ発生の判
定が行われるが、同じ被写体に対して、加算読み出しモ
ードによる画像の方が、間引き読み出しモードによる画
像よりも、モアレの検出レベルは低くなる。そこで、判
定レベルは、それぞれの駆動方式による獲得画面の特質
を考慮して設定される。Next, the operation of the above fifth embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In this flowchart, the image display device 8 displays the moving images sequentially output from the CCD 2 when the image pickup device 1 is in a standby state for capturing a moving image or when a still image is captured as an electronic viewfinder operation.
It is supposed to be displayed simultaneously (real-time). At the same time, various switches (SW) are used to switch from this state to a movie recording sequence, a still image shooting / recording sequence, or a state in which the user manually fixes the drive operation from thinning readout mode to addition readout mode. ) It is assumed that the state is changed by input. Therefore, first check the initial state of each switch (SW), then
Settings are made to enable interrupts from each switch (SW) (step 500). For example, after step 500, when the depression of the release button is detected by an interrupt, the routine immediately shifts to the still image shooting routine. Also, for example,
When the switch (SW) for fixing the driving of the CCD 2 to the addition read mode is turned on is detected by an interrupt, the thinning read mode is not transitioned after this detection. If no switch (SW) input is detected in step 500, the mechanical shutter 11 is opened (step 50
1) Set the thinning readout mode (step 50
2) The photographing operation of the CCD 2 is started, and the process proceeds to the exposure amount automatic adjustment process (step 503). In this exposure amount automatic adjustment processing, the F value of the diaphragm 10, the electronic shutter of the CCD 2 by the CCD driving circuit 3, the gain of the analog processing circuit 4 and the like are sequentially switched, and the image is always displayed on the image display device with appropriate brightness. Controlled to be displayed. Then
Every time the automatic exposure amount adjustment processing is performed or once every plural times, the process proceeds to the moire occurrence determination processing (step 50).
Four). Here, the moiré occurrence status of the screen is evaluated, and if there is no danger of moiré occurrence, the driving of the CCD 2 is set to the thinning-out reading mode (step 506), and if the danger of moiré occurrence is detected, the CCD2 is detected. Is set to the addition read mode (step 505). After that, the process returns to step 503 again to perform the automatic exposure adjustment processing. It should be noted that in this step 504, it is determined whether or not moire has occurred in each of the thinning readout mode and the addition readout mode. However, for the same subject, the image in the addition readout mode is better than the image in the thinning readout mode. , The moire detection level becomes low. Therefore, the determination level is set in consideration of the characteristics of the acquired screen by each driving method.
【0110】このように、本実施の形態によれば、モア
レ発生のおそれがある場合には、加算読み出しモードを
用い、その他の場合には、間引き読み出しモードを利用
することにより、従来のライン間引きに起因するモアレ
の発生を効果的に抑制でき、さらに、抑制の有無を手動
で切り替え、操作者の意図を反映させることもできる。As described above, according to the present embodiment, when the moire is likely to occur, the addition read mode is used, and in other cases, the thinning read mode is used, whereby the conventional line thinning is performed. It is possible to effectively suppress the occurrence of moire caused by the above, and it is also possible to manually switch the presence or absence of the suppression to reflect the intention of the operator.
【0111】次に、第6の実施の形態を説明する。Next, a sixth embodiment will be described.
【0112】比較的に暗い撮影状況で、従来の間引き読
み出しモードを利用して例えば高速連写などにより動き
の速い被写体の連続写真を撮影する場合、感度不足のた
め、高速シャッタを切ることができず、動きのぶれた画
像となることがあるが、このような撮影条件において、
加算読み出しモードを用いることにより、高速シャッタ
を組み合わせることが可能になり、被写体のぶれのない
鮮明な連続写真を得ることができる。When taking continuous pictures of a fast-moving subject by, for example, high-speed continuous shooting using the conventional thinning-out reading mode in a relatively dark shooting condition, the high-speed shutter can be released due to lack of sensitivity. Instead, the image may be blurred, but under such shooting conditions,
By using the addition read mode, it is possible to combine high-speed shutters, and it is possible to obtain clear continuous photographs without subject blurring.
【0113】次に、第7の実施の形態を説明する。Next, a seventh embodiment will be described.
【0114】この実施の形態の構成は、図10に示すよ
うに、図1に示す第1の実施の形態の構成に加え、CP
U14に制御されてCCD2の基板バイアス電圧を切り替
える飽和抑制手段としての基板バイアス電圧切替回路13
を備え、いわゆるブルーミング(blooming)の除去を容易
にできるものである。なお、この基板バイアス電圧切替
回路13以外の部分は図1に示す第1の実施の形態と同様
であり、すなわち、信号の流れ、各部の機能及び動作な
どは第1の実施の形態と同様である。As shown in FIG. 10, the configuration of this embodiment is similar to that of the first embodiment shown in FIG.
Substrate bias voltage switching circuit 13 as saturation suppressing means controlled by U14 to switch the substrate bias voltage of CCD 2
It is possible to easily remove so-called blooming. The parts other than the substrate bias voltage switching circuit 13 are the same as those in the first embodiment shown in FIG. 1, that is, the signal flow, the functions and operations of the respective parts are the same as those in the first embodiment. is there.
【0115】すなわち、CCD2の駆動を加算読み出し
モードとする場合、すなわち、複数の信号電荷(画素電
荷)をCCD内部で混合して読み出す場合、垂直転送路
あるいは水平転送路の電荷転送容量が問題となることが
考えられる。例えば、5画素分の信号電荷を加算する場
合、各転送路の転送容量は、光電変換手段としてのフォ
トダイオード15の飽和蓄積電荷量の5倍必要となるが、
垂直水平転送路上で信号電荷がオーバーフローすると、
固体撮像素子の各画素の信号電荷が溢れて隣接する画素
に洩れ込み、例えばハイライト部の像が広がって見える
いわゆるブルーミングを発生することがある。That is, when the driving of the CCD 2 is set to the addition read mode, that is, when a plurality of signal charges (pixel charges) are mixed and read in the CCD, the charge transfer capacity of the vertical transfer path or the horizontal transfer path poses a problem. It is possible that For example, when the signal charges for 5 pixels are added, the transfer capacity of each transfer path is required to be 5 times the saturated accumulated charge amount of the photodiode 15 as the photoelectric conversion means.
When the signal charge overflows on the vertical and horizontal transfer paths,
The signal charge of each pixel of the solid-state image sensor overflows and leaks to an adjacent pixel, which may cause so-called blooming in which an image of a highlight portion spreads.
【0116】この対策としては、垂直転送路及び水平転
送路の電荷転送容量を、画素混合される量に見合った容
量として設計し製造されたCCDを使用することも考え
られるが、専用のCCDが必要になり、製造コストが上
昇する。As a countermeasure for this, it is conceivable to use a CCD manufactured by designing and manufacturing the charge transfer capacity of the vertical transfer path and the horizontal transfer path as a capacity commensurate with the amount of pixel mixture, but a dedicated CCD is used. This increases the manufacturing cost.
【0117】そこで、通常の設計のCCD2を用いると
ともに、同色の加算読み出しモードあるいは混色加算読
み出しモードなど、画素混合を行う場合であって、か
つ、CPU14により被写体の明るさの条件が一定レベル
以上と判定された場合には、ブルーミングの危険がある
と判断し、CPU14の制御により基板バイアス電圧切替
回路13がCCD2の基板バイアス電圧を通常より相応に
高い電圧に切り替えられ、フォトダイオードの飽和蓄積
電荷量を制限することにより、製造コストの上昇を抑制
しつつ、水平転送路及び垂直転送路で発生するブルーミ
ングを抑制し、画像の品位を向上できる。Therefore, when the CCD 2 of the normal design is used and the pixels are mixed in the addition read mode of the same color or the mixed color addition read mode, and the condition of the brightness of the object is not less than a certain level by the CPU 14. If it is determined that there is a risk of blooming, the CPU 14 controls the substrate bias voltage switching circuit 13 to switch the substrate bias voltage of the CCD 2 to a voltage higher than usual, and the saturated accumulated charge amount of the photodiode. By limiting the above, it is possible to suppress the blooming that occurs in the horizontal transfer path and the vertical transfer path while suppressing an increase in the manufacturing cost and improve the image quality.
【0118】次に、上記の第7の実施の形態の動作を図
11に示すフローチャートを参照して説明する。このフ
ローチャートは、上記の第1ないし第6の実施の形態に
示されるフローチャートにおいて、加算読み出しモード
あるいは混色加算読み出しモードに切り替えるステッ
プ、あるいはこのステップ以降のステップにおいて、直
前の状況、あるいは、その後に被写体輝度の状況が明ら
かとなった時点でのサブルーチンを想定している。Next, the operation of the seventh embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart is the same as the flowcharts shown in the above-described first to sixth embodiments, in the step of switching to the addition read mode or the mixed color addition read mode, or in the step after this step, the situation immediately before or after the subject. It is supposed to be a subroutine when the brightness situation becomes clear.
【0119】まず、被写体の明るさの判定を行い(ステ
ップ600)、被写体が規定値よりも明るく、ブルーミン
グの危険があると判断すると、CPU14は基板バイアス
電圧切替回路13によりCCD2の基板バイアス電圧をブ
ルーミングの抑圧する方向へ切り替える(ステップ60
1)。一方、被写体の明るさの判定を行い(ステップ60
0)、被写体が規定値よりも暗く、ブルーミングの危険
がないと判断すると、CCD2の基板バイアス電圧を維
持するようになっている。First, the brightness of the subject is determined (step 600), and if it is determined that the subject is brighter than the specified value and there is a risk of blooming, the CPU 14 causes the substrate bias voltage switching circuit 13 to set the substrate bias voltage of the CCD 2 to the CPU. Switch to the direction to suppress blooming (step 60
1). On the other hand, the brightness of the subject is judged (step 60
0) If the subject is darker than the specified value and there is no risk of blooming, the substrate bias voltage of the CCD 2 is maintained.
【0120】また、上記の第1ないし第6の実施の形態
について、撮像装置1に単独で適用するほか、任意の項
目を組み合わせて適用し、あるいは、全ての項目を組み
合わせて適用することもできる。Further, the above-described first to sixth embodiments can be applied to the image pickup apparatus 1 alone, or can be applied by combining arbitrary items or by applying all items in combination. .
【0121】さらに、加算読み出しモードは、間引き読
み出しモードに較べて、相対感度を著しく向上できるた
め、暗時画質の向上、暗時予備測定の高精度化、予備測
定の高速化に加え、撮像装置の、特に電子スチルカメラ
の電子ビューファインダ用として最適な画像データを提
供できる。すなわち、電子ビューファインダ(Electric
View Finder : EVF)は、CCDを通常動画モードす
なわち間引き読み出しモードで駆動し、電子表示装置に
リアルタイムの動画映像を表示する機構であり、現在ほ
とんど全ての電子スチルカメラが表示再生用の液晶モニ
タ(LCDモニタ)を搭載しているため、この液晶モニタ
をファインディングに利用することが可能であり、この
点で、電子ビューファンインダが一般的に用いられてい
る。また、電子スチルカメラに限らず、カメラが高倍率
ズームを搭載した場合は、ズームに連動しない光学ファ
インダは視差(パララクス)が大きくなり使用できなくな
る。そこで、現在、一般消費者(コンシューマー)向けの
電子スチルカメラの内、一眼レフタイプ以外の高倍率ズ
ーム搭載機は、全て電子ビューファンインダを採用して
いる。さらに、これら高倍率ズーム搭載機の中には、光
学ファインダを廃止し、液晶モニタのみによるファイン
ダ動作に限定したものや、あるいは、液晶モニタとは別
にファインダ専用の小型の液晶モニタに接眼光学系を組
み合わせ、いわゆるムービーカメラと同様の電子ビュー
ファンインダを設けた構成が用いられている。Further, in the addition read mode, relative sensitivity can be remarkably improved as compared with the thinning-out read mode. Therefore, in addition to the improvement of the dark image quality, the accuracy of the dark preliminary measurement, the speed of the preliminary measurement, and the image pickup apparatus. In particular, it is possible to provide optimum image data for an electronic viewfinder of an electronic still camera. That is, the electronic viewfinder (Electric
The View Finder (EVF) is a mechanism for driving a CCD in a normal moving image mode, that is, a thinning-out reading mode, and displaying a real-time moving image on an electronic display device. Currently, almost all electronic still cameras use a liquid crystal monitor (display / playback). Since it is equipped with an LCD monitor), it is possible to use this liquid crystal monitor for finding. In this respect, an electronic view fan inder is generally used. Further, not only the electronic still camera but also a camera equipped with a high-magnification zoom cannot use an optical finder that is not linked to the zoom because parallax becomes large. Therefore, all electronic still cameras for general consumers (high-power zoom type) other than single-lens reflex type are now using electronic view fan inder. In addition, some of these high-magnification zoom cameras have an optical viewfinder and are limited to the viewfinder operation using only the LCD monitor, or a small LCD monitor dedicated to the viewfinder, which is separate from the LCD monitor, has an eyepiece optical system. A combination, that is, a structure provided with an electronic view fan inder similar to a so-called movie camera is used.
【0122】そして、光学ファインダを備えない電子ス
チルカメラでは、電子ビューファンインダのみでファイ
ンディングを行うことになるが、比較的感度の低い多画
素CCDを用いる場合には、通常の間引き読み出しモー
ドを利用した動画撮影によるファインダ動作では、暗い
場面ではファインディングが困難になる問題がある。す
なわち、ムービーカメラであれば、電子ビューファンイ
ンダに表示できない場面は撮影もできない場面であるた
め、問題は生じないが、電子スチルカメラの場合には、
例えばストロボを用いた撮影も可能であり、どのように
暗い状況でも、電子ビューファンインダは画角調整がで
きる程度の画像を表示する必要がある。In an electronic still camera not equipped with an optical viewfinder, only the electronic viewfinder is used for finding. When a multi-pixel CCD having a relatively low sensitivity is used, the normal thinning readout mode is used. In the finder operation by shooting the moving image, there is a problem that finding becomes difficult in a dark scene. That is, in the case of a movie camera, there is no problem because the scenes that cannot be displayed in the electronic view fan inder are the scenes that cannot be photographed, but in the case of the electronic still camera,
For example, it is possible to shoot with a strobe, and it is necessary for the electronic view fan inder to display an image that allows the angle of view to be adjusted no matter how dark the situation.
【0123】この点、加算読み出しモードでは、全画素
が撮像に寄与するため、当該CCDを用いた場合の最大
レベルまで感度を向上させることができ、上記の加算読
み出しモードのCCDと電子ビューファンインダとを組
み合わせることにより、暗い環境でも被写体を確認でき
るファインダシステムを提供できる。In this respect, in the addition read mode, since all pixels contribute to image pickup, the sensitivity can be improved to the maximum level when the CCD is used, and the CCD and the electronic view fan inductor in the above addition read mode are used. By combining and, it is possible to provide a viewfinder system that can check the subject even in a dark environment.
【0124】次に、上記の各実施の形態において、加算
読み出しモードを実現するCCDの構成を説明する。Next, in each of the above-mentioned embodiments, the structure of the CCD for realizing the addition read mode will be described.
【0125】なお、以下に示す各実施の形態は、上記の
第1ないし第7の各実施の形態にそれぞれ適用すること
ができる。The following respective embodiments can be applied to the above-mentioned first to seventh embodiments, respectively.
【0126】このCCDは、第1の転送路としての各垂
直転送路に沿って縦1列にある2色のカラーフィルタ画
素のうち、先に一方の同色の信号電荷を全て垂直転送路
へ読み出した後、複数系統ある電荷読出電極のうち、特
定の系統の電荷読出電極に電荷読出電圧を印加したま
ま、垂直転送を行うことにより、この垂直転送路上で同
色同士のライン加算を行うものである。さらに、垂直転
送と、複数ある電荷読出電極による選択的な読出とを組
み合わせて、先に読み出され垂直転送路上で加算されて
いる信号電荷と、後に読み出す別の色のもう一方のライ
ンの信号電荷との混色を回避させながら、もう一方のカ
ラーフィルタ画素を含むラインの画素を垂直転送路に読
み出して、1色目と同様に特定の電荷読出電極に電荷読
出電圧を加えたまま垂直転送を行うことにより、あるい
は、第2の転送路としての水平転送路上でのライン加算
動作を組み合わせることにより、後から読み出された同
色同士のライン加算を行い、結果として、同色同士を複
数ラインで加算して全画素読出を行い、フレームレート
を向上しつつ、垂直空間周波数再現性の向上、画素感度
の向上といった動画の著しい画質向上などを実現でき、
さらに、各種CCDにも適用可能であるとともに、構造
の複雑化を抑制して製造コストの上昇を抑制できるもの
である。This CCD first reads out all the signal charges of one of the two colors of color filter pixels in one column along each vertical transfer path as the first transfer path to the vertical transfer path first. After that, vertical transfer is performed while the charge read voltage is applied to the charge read electrode of a specific system among the charge read electrodes of a plurality of systems, so that lines of the same color are added on this vertical transfer path. . Further, by combining the vertical transfer and the selective read by the plurality of charge read electrodes, the signal charge that is read first and added on the vertical transfer path and the signal of the other line of another color that is read later are combined. While avoiding color mixing with electric charges, the pixels of the line including the other color filter pixel are read out to the vertical transfer path, and vertical transfer is performed while applying the electric charge read voltage to the specific electric charge read electrode as in the first color. By doing so, or by combining the line addition operation on the horizontal transfer path as the second transfer path, the line addition of the same color read out later is performed, and as a result, the same color is added by a plurality of lines. All pixels can be read out by using this function to improve the frame rate, while also improving the vertical spatial frequency reproducibility and the pixel sensitivity, thus significantly improving the image quality of moving images.
Further, it can be applied to various CCDs and can suppress increase in manufacturing cost by suppressing complication of structure.
【0127】すなわち、多画素CCDで、垂直転送路へ
電荷読出後に特定の読出電極に電圧印加状態のまま垂直
転送を行うことで画素電荷混合を行い、高速高画質動画
像を得ることができ、さらに、動画像の画質向上など
を、読み出しの手法のみで実現できるものである。That is, in a multi-pixel CCD, pixel charges are mixed by performing vertical transfer while voltage is being applied to a specific read electrode after reading charges to a vertical transfer path, and a high-speed high-quality moving image can be obtained. Furthermore, it is possible to improve the image quality of a moving image only by the reading method.
【0128】そして、以下に詳細に説明するが、CCD
の第1の実施の形態は、インターレースCCDで、垂直
転送を正方向のみに転送(正転送)するとともに、水平転
送路における加算を行うものである。そして、第2の実
施の形態は、インターレースCCDで、垂直転送を正転
送のみならず逆転方向に転送(逆転転送)するものであ
る。また、第3の実施の形態は、プログレッシブCCD
で、垂直転送を正転送のみならず逆転転送するものであ
る。そして、第4の実施の形態は、プログレッシブCC
Dで、垂直転送を正転送のみとするとともに、水平転送
路における加算を行うものである。また、第5の実施の
形態は、インターレース補色線順次CCDで、垂直転送
を正転送のみならず逆転転送するものである。そして、
第6の実施の形態は、インターレース補色線順次CCD
で、垂直転送を正転送のみとするとともに、水平転送路
における加算を行うものである。As will be described in detail below, the CCD
In the first embodiment, the interlaced CCD transfers the vertical transfer only in the positive direction (normal transfer) and performs addition in the horizontal transfer path. In the second embodiment, the interlaced CCD transfers vertical transfer in the reverse direction as well as the forward transfer (reverse transfer). The third embodiment is a progressive CCD.
Thus, not only the vertical transfer but also the reverse transfer is performed in the vertical transfer. The fourth embodiment is a progressive CC.
In D, vertical transfer is limited to normal transfer, and addition is performed in the horizontal transfer path. In the fifth embodiment, an interlaced complementary color line sequential CCD is used to perform vertical transfer as well as reverse transfer in reverse transfer. And
The sixth embodiment is an interlaced complementary color line sequential CCD.
Thus, vertical transfer is limited to normal transfer, and addition is performed in the horizontal transfer path.
【0129】このように、本発明では、あらゆるカラー
フィルタ配列のカラー単板、動画静止画兼用、間引き対
応の多画素インターラインCCDにおいて、副次的な混
色を回避させた複数ライン加算による高速全画素読み出
しを、ライン加算数の増加とともに垂直転送電極数を増
加させることなく、あらゆる数のライン加算において、
同一最低限の垂直転送電極構成で実現できるものであ
る。As described above, according to the present invention, in a multi-pixel interline CCD that supports color single plates of all color filter arrays, moving image still images, and thinning, high-speed full-line by multiple line addition that avoids secondary color mixture. Pixel readout can be performed in any number of line additions without increasing the number of vertical transfer electrodes as the number of line additions increases.
This can be realized with the same minimum vertical transfer electrode configuration.
【0130】また、同一色の画素同士の画素加算を行う
際に、垂直転送路における逆点転送を行い、CCDから
出力した後の処理を容易にする構成を採ることもでき、
また、逆転転送の効率が悪いCCDなどにおいては、正
方向のみに転送することもできる。In addition, when pixels of the same color are added together, reverse point transfer in the vertical transfer path may be performed to facilitate the processing after output from the CCD.
Further, in a CCD or the like, which has a low reverse transfer efficiency, it is possible to transfer only in the forward direction.
【0131】次に、本発明の各実施の形態を図面を参照
して説明する。Next, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0132】まず、図1、図2、図12ないし図28に
示す第1及び第2の実施の形態である、間引き対応のイ
ンターレーススキャン方式CCD(インターレースCC
D)を用いた構成について概説する。First, the interlaced scan type CCD (interlaced CC) corresponding to the thinning-out, which is the first and second embodiments shown in FIGS. 1, 2, and 12 to 28, is used.
The configuration using D) will be outlined.
【0133】そして、このインターレースCCDでは、
加算されるラインの数に依らず、電荷読出電極の4系統
を含み、垂直転送電極の合計は6系統のまま増えること
はない。具体的には、電荷読出電極は、V1A,V1B,V3A,V3
Bの4系統であり、垂直転送電極は、V1A,V1B,V2,V3A,V3
B,V4の合計6系統である。すなわち、ごく普通の多画素
インターレースCCDで実現が可能である。In this interlaced CCD,
Regardless of the number of lines to be added, the total number of vertical transfer electrodes including four systems of charge read electrodes does not increase to six systems. Specifically, the charge read electrodes are V1A, V1B, V3A, V3
There are four systems of B, and the vertical transfer electrodes are V1A, V1B, V2, V3A, V3.
There are 6 systems in total, B and V4. That is, it can be realized by an ordinary multi-pixel interlaced CCD.
【0134】すなわち、通常のカラーフィルタ配列のカ
ラー単板、動画静止画兼用、間引き対応の多画素インタ
ーラインCCDにおいて、インターレースCCDの場
合、電荷読出電極は、V1A,V1B,V3A,V3Bの4種類が存在
する。そして、例えば、R(赤),G(緑),B(青)のフィル
タを用いるベイヤ方式(原色方式)において、ある縦列の
カラーフィルタの組み合わせがRGRG…となり、Rが
偶数番目、Gが奇数番目の水平ライン上にあり、電荷読
出電極V1Aが5の倍数の奇数ライン番号のGの画素の電
荷読出電極、V1Bが残りのGの画素すなわち残りの奇数
番目の水平ラインの電荷読出電極、V3Aが10の倍数の
水平ライン番号のRの画素の電荷読出電極、V3Bが残り
のRの画素すなわち残りの偶数番目の水平ラインの電荷
読出電極であるとする。ちなみに、この場合、その1つ
隣の縦列は、カラーフィルタの組み合わせがGBGB…
で、Gが偶数番目、Bが奇数番目の水平ライン上にあ
る。すなわち、V1Aは5の倍数のライン番号のBの画
素、V3Aは10の倍数の水平ライン番号のGの画素の電
荷読出電極になる。以下、ここでは、説明を簡略化する
ため、RGRGの縦列について、同色加算全画素読み出
し動作を説明する。但し、1縦列毎に色の組み合わせは
異なるが同一水平ライン上の全ての画素で同じ事が生じ
ているとの前提で説明する。That is, in the case of a multi-pixel interline CCD which is a color single plate of a normal color filter array, which also serves as a moving image still image, and which is thinned out, in the case of an interlaced CCD, the charge read electrodes are four types of V1A, V1B, V3A and V3B. Exists. Then, for example, in the Bayer system (primary color system) that uses R (red), G (green), and B (blue) filters, a combination of color filters in a certain column is RGRG ..., R is an even number, and G is an odd number. On the second horizontal line, the charge read electrode V1A is the charge read electrode of the G pixel of the odd line number that is a multiple of 5, and V1B is the remaining G pixel, that is, the charge read electrode of the remaining odd horizontal line, V3A. Is the charge read electrode of the R pixel having a horizontal line number that is a multiple of 10, and V3B is the charge read electrode of the remaining R pixel, that is, the remaining even-numbered horizontal line. By the way, in this case, the combination of color filters is GBGB ...
, G is on even-numbered horizontal lines, and B is on odd-numbered horizontal lines. That is, V1A serves as a charge readout electrode of a B pixel having a line number that is a multiple of 5, and V3A serves as a charge readout electrode of a G pixel that has a horizontal line number that is a multiple of 10. Hereinafter, in order to simplify the description, the same-color addition all-pixel reading operation will be described for the RGRG column. However, description will be made on the assumption that the same thing occurs in all pixels on the same horizontal line although the color combination differs for each column.
【0135】まず、V3AとV3Bに電荷読出電圧を加えて、
第1の色としてのR画素の信号電荷、即ち偶数ラインの
信号電荷を全て垂直転送路へ読み出す。その後、V3Bの
電圧はもとに戻すが、V3Aには電荷読出電圧を加えたま
ま垂直転送を4段分行う。すると、10ライン毎(垂直
転送路5段毎)に存在するV3Aの電極下ではポテンシャ
ル井戸が深いままなので、この部分でV3Aの上方向に近
接するR画素5画素分の信号電荷が同色同士で加算し、
第1の加算電荷としてのRの5画素加算電荷(5R)を生
成する。その後、このRの5画素加算電荷すなわち偶数
ラインの5画素加算電荷を、混色を避ける為、V1A電極
下へ垂直転送して一時待避させた後、V1Bにのみ電荷読
出電圧を加えて、5の倍敷以外の第2の色としてのGの
画素、即ち5の倍数以外の奇数ラインの信号電荷を垂直
転送路へ読み出す。すると、これらGの画素の内、Rの
5画素加算電荷の位置するV1A電極以外の場所の全ての
信号電荷が読み出される。そして、1段垂直転送し、今
度は、Rの5画素加算電荷をV1A電極から待避させ、V1A
に信号電荷読出電圧を加える。この結果、V1A電極下
で、V1A電極のGの信号電荷と、その1つ上の既に読み
出されていて1段転送されたGの信号電荷とが合計2画
素分混合すなわち加算される。そして、同じくV1Aに電
荷読出電圧を加えたまま、垂直転送を3段分行う。する
と、10ライン毎(垂直転送路5段毎)に存在するV1A
の電極下ではポテンシャル井戸が深いままなので、この
部分でV1Aの上方向に近接する残りのG画素3画素分が
加算され、同色同士5画素が足し合わされて、第2の加
算信号電荷としてのGの5画素加算電荷(5G)が生成さ
れる。First, a charge read voltage is applied to V3A and V3B,
The signal charges of the R pixels as the first color, that is, the signal charges of the even lines are all read out to the vertical transfer path. After that, the voltage of V3B is returned to the original value, but vertical transfer is performed for four stages while the charge read voltage is applied to V3A. Then, since the potential well remains deep under the V3A electrode that exists every 10 lines (every 5 vertical transfer paths), the signal charges of 5 pixels of the R pixels adjacent to V3A in the upper direction are the same color in this portion. Add,
The R five-pixel added charge (5R) as the first added charge is generated. After that, in order to avoid color mixing, the 5 pixel added charge of R, that is, the 5 pixel added charge of an even line, is vertically transferred to the lower portion of the V1A electrode and temporarily saved, and then the charge read voltage is applied only to V1B to obtain 5 The G pixel as the second color other than the double spread, that is, the signal charges of the odd lines other than the multiple of 5 are read out to the vertical transfer path. Then, of these G pixels, all the signal charges at locations other than the V1A electrode where the R five-pixel added charge is located are read out. Then, the data is vertically transferred by one stage, and this time, the R five-pixel added charge is evacuated from the V1A electrode to V1A.
To the signal charge read voltage. As a result, under the V1A electrode, the G signal charge of the V1A electrode and the G signal charge on the V1A electrode which has already been read out and transferred by one stage are mixed or added for a total of two pixels. Then, similarly, the vertical transfer is performed for three stages while the charge read voltage is applied to V1A. Then, V1A existing every 10 lines (every 5 vertical transfer paths)
Since the potential well remains deep under the electrode of, the remaining 3 G pixels adjacent to V1A in the upper direction are added at this portion, and 5 pixels of the same color are added together to form G as the second added signal charge. 5 pixel addition charge (5 G) is generated.
【0136】この結果、垂直転送路には、5G、5R、
空、空、空、5G、5R、空、空、空…の繰り返しで全画
素が読み出された状態が作り出される。その後、垂直転
送1段、水平転送、垂直転送5段、水平転送の繰り返し
で外部へ信号を読み出すと、5倍のフレームレートで同
色加算全画素読み出しが実現する。As a result, 5G, 5R,
A state in which all pixels are read is created by repeating sky, sky, sky, 5G, 5R, sky, sky, sky .... After that, when signals are read out by repeating vertical transfer 1 stage, horizontal transfer, vertical transfer 5 stages, and horizontal transfer, the same color addition all-pixels read is realized at a frame rate of 5 times.
【0137】次に、本発明の第1の実施の形態を図1、
図2、図12ないし図22を参照して説明する。Next, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. 2 and 12 to 22.
【0138】図1において、CCD2は、いわゆるカラ
ーベイヤー配列間引き対応インターライン型インターレ
ーススキャンCCDで、静止画動画兼用を特徴とし、動
画専用用途のCCDに較べて画素数が著しく多いため、
静止画撮影時にはメカニカルシャッタを併用する事で全
画素を個別に読み出す一方、動画撮影時には、全水平ラ
インの1/5の画素のみを選択的に間引いて読み出せる
様になっており、多画素であっても動画時のフレームレ
ート(単位時間当たりのコマ数)を高く維持する工夫が
されている。In FIG. 1, CCD 2 is a so-called interlace interlace scan CCD for color Bayer array thinning, which is characterized by being used as a still image and moving image, and has a significantly larger number of pixels than a CCD dedicated for moving images.
While using a mechanical shutter to read all pixels individually when shooting still images, only 1/5 of all horizontal lines can be selectively thinned out and read when shooting moving images. Even if there is, it is devised to keep the frame rate (number of frames per unit time) during video high.
【0139】また、CCD2は、CCD駆動回路3の駆
動信号により駆動され、画像信号を出力する。そして、
CCD駆動回路3がCCD2に与える駆動信号には、後
述するように、垂直転送路ゲート信号が流れる垂直転送
路ゲート電極V1A,V1B,V2,V3A,V3B,V4が含まれている。
さらに、CCD駆動回路3には、デジタルカメラの制御
手段であるCPU14から駆動モード切替信号が入力さ
れ、この駆動モード切替信号により、CCD駆動回路3
がCCD2の駆動動作モードを切り替えるようになって
いる。すなわち、本実施の形態では、静止画モードであ
る全画素個別読み出しモードと、動画モードあるいは予
備測定モードである間引き読み出しモード及び加算読み
出しモードとが切り替えられる。The CCD 2 is driven by the drive signal of the CCD drive circuit 3 and outputs an image signal. And
The drive signal given to the CCD 2 by the CCD drive circuit 3 includes vertical transfer path gate electrodes V1A, V1B, V2, V3A, V3B, V4 through which a vertical transfer path gate signal flows, as described later.
Further, a drive mode switching signal is input to the CCD drive circuit 3 from the CPU 14 which is the control means of the digital camera, and the CCD drive circuit 3 is driven by the drive mode switching signal.
Switches the driving operation mode of the CCD 2. That is, in the present embodiment, the all-pixel individual reading mode, which is the still image mode, and the thinning-out reading mode and addition reading mode, which are the moving image mode or the preliminary measurement mode, are switched.
【0140】また、CCD2は、図2に内部構造を示す
ように、光電変換手段としてのフォトダイオード15と、
これらフォトダイオード15に接続された第1の転送路と
しての垂直転送路16と、これら垂直転送路16にそれぞれ
接続された垂直転送路ゲート信号配線18とを備えてい
る。また、図中、矢印19は、図示しない水平転送路方向
への転送方向である正方向を示している。なお、以下、
この水平転送路方向の反対方向を逆方向とし、この逆方
向への転送を逆転転送として説明する。As shown in the internal structure of FIG. 2, the CCD 2 has a photodiode 15 as photoelectric conversion means,
A vertical transfer path 16 as a first transfer path connected to the photodiodes 15 and a vertical transfer path gate signal wiring 18 connected to each of the vertical transfer paths 16 are provided. Further, in the figure, an arrow 19 indicates a forward direction which is a transfer direction to a horizontal transfer path direction (not shown). In addition, below,
The opposite direction to the horizontal transfer path direction is referred to as the reverse direction, and the transfer in the opposite direction is referred to as the reverse transfer.
【0141】また、フォトダイオード15は、それぞれ画
素を構成し、二次元的に所定のパターンで配列され、本
実施の形態では、原色ベイヤー配列すなわち原色方式で
あるベイヤ方式で、所定の縦列のカラーフィルタの組み
合わせがRGRG…となり、Rが偶数番目、Gが奇数番
目の水平ライン上にあり、この縦列に隣接する縦列のカ
ラーフィルタの組み合わせがGBGB…で、Gが偶数番
目、Bが奇数番目の水平ライン上にある。The photodiodes 15 each form a pixel and are two-dimensionally arranged in a predetermined pattern. In the present embodiment, the primary color Bayer array, that is, the Bayer method, which is the primary color method, is used to display the colors in predetermined columns. The combination of filters is RGRG ..., R is on an even-numbered horizontal line and G is on an odd-numbered horizontal line, and the combination of color filters in a column adjacent to this column is GBGB ..., G is an even-numbered, and B is an odd-numbered. It is on a horizontal line.
【0142】そして、フォトダイオード15に蓄積された
信号電荷は、それぞれに隣接する垂直転送路16のゲート
電極にプラス電位の電荷読出電圧である信号電荷読出パ
ルスが加わることで、垂直転送路16側に読み出される。
そして、CCD2のこのような電荷読出動作を伴う垂直
転送路ゲート電極の組み合わせは、図2に示すように、
信号電荷読出電極V1A,V1B,V3A,V3Bの4系統であり、こ
れら4系統の電極に、電荷読出動作を伴わない垂直転送
専用ゲート電極V2,V4を加え、合計6系統の垂直転送路
ゲート電極が存在し、それぞれ垂直転送路ゲート信号配
線18に接続されている。なお、このような垂直転送路ゲ
ート信号配線18は、現在、静止画動画兼用の多画素の多
画素のCCDとして最も一般的なものである。そして、
本実施の形態のCCD2では、図2に示すように、V1A
が10画素(ライン)ごとに1個(5の倍数の奇数ライン
番号のG及びBの画素)、V3Aが10画素(ライン)ごとに
1個(10の倍数の水平ライン番号のR及びBの画素)接
続されているので、これらV1A,V3Aに隣接する画素のみ
から選択的に信号電荷を読み出すことで、1/5間引き
読み出しが容易に実現できるようになっている。The signal charges accumulated in the photodiodes 15 are applied to the gate electrodes of the vertical transfer paths 16 adjacent to each other by a signal charge read pulse, which is a charge read voltage having a positive potential, so that the signal charges read from the vertical transfer path 16 side. Read out.
The combination of the vertical transfer path gate electrodes that accompanies the charge reading operation of the CCD 2 is as shown in FIG.
There are four systems of signal charge readout electrodes V1A, V1B, V3A, V3B. In addition to these four systems of electrodes, vertical transfer dedicated gate electrodes V2 and V4 that do not involve charge readout operation are added to a total of six systems of vertical transfer path gate electrodes. Exist and are connected to the vertical transfer path gate signal line 18, respectively. It should be noted that such a vertical transfer path gate signal wiring 18 is currently the most common as a multi-pixel CCD having a plurality of pixels that also serves as a still image / moving image. And
In the CCD 2 of the present embodiment, as shown in FIG.
1 for every 10 pixels (lines) (G and B pixels with odd line numbers that are multiples of 5), V3A for every 10 pixels (lines) (for R and B with horizontal line numbers that are multiples of 10) (Pixel) connection, it is possible to easily realize 1/5 thinning-out reading by selectively reading signal charges only from pixels adjacent to V1A and V3A.
【0143】なお、本実施の形態のCCD2は一例を示
しているにすぎず、実際にはV1A,V3Aに相当する電極を
カラーフィルタを考慮しつつ何ラインごとに配置するか
で、色々な間引き率に対応したCCDが存在している。
ちなみに、上記の電極構成では容易に実現できない高度
に複雑な読み出し動作を実現しようとして安易に電荷読
出動作を伴うゲート電極の組み合わせ数を増やすと、C
CDの内部配線が複雑になるばかりでなく、増加した垂
直転送路ゲート配線の数分だけ外部駆動回路が必要にな
り、コスト増、装置の大型化、消費電力の増加などの弊
害をもたらすことは先に述べた通りである。Note that the CCD 2 of this embodiment is merely an example, and in reality, various thinning-outs are performed depending on how many lines the electrodes corresponding to V1A and V3A are arranged in consideration of the color filter. There is a CCD corresponding to the rate.
By the way, if the number of combinations of gate electrodes accompanied by a charge read operation is easily increased in order to realize a highly complicated read operation that cannot be easily realized by the above electrode configuration, C
Not only the internal wiring of the CD becomes complicated, but also an external drive circuit is required for the number of increased vertical transfer path gate wirings, which causes adverse effects such as cost increase, device size increase, and power consumption increase. As mentioned above.
【0144】次に、実際の信号読出動作について、全画
素個別読み出しモードから説明する。Next, the actual signal reading operation will be described from the all-pixel individual reading mode.
【0145】まず、全フォトダイオード15は、電子シャ
ッタ動作により、不要な信号電荷がCCDの基板部へ掃
き捨てられて、図示しない光学系を介した露光に対して
一斉に信号電荷の蓄積を開始する。そして、所定の露光
時間が経過して露光が終了すると、図示しないメカニカ
ルシャッタなどの遮光手段によりフォトダイオード15へ
の光路が遮断され、各フォトダイオード15は、以後全信
号電荷が読み出し終わるまで暗黒状態で保持される。First, in all the photodiodes 15, unnecessary signal charges are swept to the substrate portion of the CCD by the electronic shutter operation, and the accumulation of the signal charges is started all at once for the exposure through the optical system (not shown). To do. Then, when the exposure is completed after a predetermined exposure time elapses, the light path to the photodiode 15 is blocked by a light-shielding device such as a mechanical shutter (not shown), and each photodiode 15 is in a dark state until all signal charges are read out. Held in.
【0146】次に、図12及び図13を参照して、電荷
読出及び垂直転送の状態について説明する。図12及び
図13は、図2の一番左端の縦列における電荷読出と垂
直転送の様子すなわち垂直転送波形とポテンシャルにつ
いて説明しているが、以下の説明において、隣接する縦
列を含む他の全ての縦列で同様の動作が生じているもの
とする。すなわち、電荷読出や垂直転送は、水平ライン
単位で行われる。また、これら図12及び図13におい
て、V1A〜V4を付した波形は、各垂直転送路ゲート信号
の電圧波形を示し、この電圧波形に直交する方向に示す
A〜Gを付した波形は垂直転送路のポテンシャルを示し
ている。また、図中、21は電荷読出パルス、22は読み出
された信号電荷である。まず、初期状態として、各垂直
転送路ゲート信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図1
2のAに示す状態から、図12のBに示すように、V3A,
V3Bに電荷読出パルス21を加える。すると、図12のC
に示すように、偶数ライン上の全ての信号電荷が垂直転
送路へ読み出される。次いで、V1A〜V4に所定の電圧を
加えて、図12のD〜Gに示すように、読み出した信号
電荷22を1段垂直転送し、最下部のラインの信号電荷を
図示しない水平転送路に転送する。この後、水平転送に
より1ラインの信号電荷(画素電荷)を全て読み出す。次
いで、1段垂直転送、水平転送を繰り返し偶数ラインの
信号電荷を個別に全て読み出し、CCD2の外部に出力
して第1フィールドの読み出しを終了する。Next, the states of charge reading and vertical transfer will be described with reference to FIGS. 12 and 13. 12 and 13 describe the state of charge reading and vertical transfer in the leftmost column in FIG. 2, that is, the vertical transfer waveform and potential, but in the following description, all other columns including adjacent columns are described. It is assumed that a similar operation occurs in a column. That is, charge reading and vertical transfer are performed in horizontal line units. Further, in these FIGS. 12 and 13, the waveforms with V1A to V4 indicate the voltage waveforms of the respective vertical transfer path gate signals, and the waveforms with A to G shown in the direction orthogonal to the voltage waveforms indicate the vertical transfer. It shows the potential of the road. In the figure, 21 is a charge read pulse, and 22 is a read signal charge. First, as an initial state, each vertical transfer path gate signal and potential state are shown in FIG.
From the state shown in A of 2 to V3A, as shown in B of FIG.
A charge read pulse 21 is applied to V3B. Then, C in FIG.
As shown in, all the signal charges on the even lines are read out to the vertical transfer path. Next, by applying a predetermined voltage to V1A to V4, as shown in D to G of FIG. 12, the read signal charges 22 are vertically transferred by one stage, and the signal charges of the lowermost line are transferred to a horizontal transfer path (not shown). Forward. After that, all the signal charges (pixel charges) of one line are read out by horizontal transfer. Then, one-stage vertical transfer and horizontal transfer are repeated to read all the signal charges of even-numbered lines individually and output them to the outside of the CCD 2 to complete the reading of the first field.
【0147】続いて、図13のAに示す各垂直転送路ゲ
ート信号及びポテンシャル状態から、図13のBに示す
ように、V1A,V1Bに電荷読出パルス21を加える。する
と、図13のCに示すように、奇数ライン上の全ての信
号電荷が垂直転送路へ読み出される。次いで、V1A〜V4
に所定の電圧を加えて、図13のD〜Eに示すように、
読み出した信号電荷22を1/2段垂直転送し、さらに、
図13のF〜Iに示すように、読み出した信号電荷22を
1段垂直転送し、最下部のラインの信号電荷を図示しな
い水平転送路に転送する。この後、水平転送により1ラ
インの信号電荷(画素電荷)を全て読み出す。次いで、1
段垂直転送、水平転送を繰り返し奇数ラインの信号電荷
を個別に全て読み出し、CCD2の外部に出力して第2
フィールドの読み出しを終了する。Subsequently, from each vertical transfer path gate signal and potential state shown in A of FIG. 13, a charge read pulse 21 is applied to V1A and V1B as shown in B of FIG. Then, as shown in C of FIG. 13, all the signal charges on the odd line are read to the vertical transfer path. Then, V1A ~ V4
By applying a predetermined voltage to, as shown in D to E of FIG.
The read signal charges 22 are vertically transferred by 1/2 stage, and further,
As shown in F to I of FIG. 13, the read signal charges 22 are vertically transferred by one stage, and the signal charges of the lowermost line are transferred to a horizontal transfer path (not shown). After that, all the signal charges (pixel charges) of one line are read out by horizontal transfer. Then 1
By repeating vertical transfer and horizontal transfer, all the signal charges of the odd lines are individually read and output to the outside of the CCD 2
Finish reading the field.
【0148】このようにして、2フィールドにわたりC
CD2上の信号電荷を読み出すことにより、全画素個別
読み出しモードの読み出し動作が完了する。図20に模
式的に示すように、この全画素個別読み出しモードの動
作は、外部遮光手段との併用により、2フィールドを使
って全画素を個別に読み出すモードであり、1コマが偶
数ラインと奇数ラインとで2分割されていることと、メ
カニカルシャッタなどの物理的遮光手段の動作が伴うこ
とに加え、非常に遅いフレームレートとなることから、
動画像には向かないものの、いわゆる多画素CCDの全
画素を全て独立で読み出すため、静止画としては申し分
のない、極めて高精細の画像を得ることができる。In this way, C over two fields
By reading the signal charges on the CD2, the read operation in the all-pixel individual read mode is completed. As schematically shown in FIG. 20, the operation of the all-pixel individual reading mode is a mode in which all pixels are individually read by using two fields by using the external light-shielding means, and one frame is an even line and an odd number. Since the line is divided into two parts and the operation of a physical light-shielding means such as a mechanical shutter is involved, and the frame rate is very slow,
Although not suitable for moving images, all the pixels of a so-called multi-pixel CCD are independently read out, so that an extremely high-definition image that is satisfactory as a still image can be obtained.
【0149】次に、本実施の形態のCCD2を用いて通
常行われる1/5間引きモード、すなわち、4/5ライ
ンを間引いて1/5ラインを読み出す間引き読み出しモ
ードを説明する。この1/5間引きモードは、主に動画
の撮影に用いられ、選択されるカラーフィルタの組み合
わせ方が考慮されており、1フィールドでRGB全ての
カラーフィルタ信号が揃うように配慮されている。そし
て、1度の露光、読み出しでRGBが1フィールド内に
揃うので、信号電荷の読み出し時にメカニカルシャッタ
などの遮光手段による遮光動作を伴う必要もない。そし
て、このモードでは、V1A,V3Aのみに電荷読出パルスが
与えられるので、これらV1A,V3Aに接続されないその他
のフォトダイオード15すなわち画素の読み出しは行われ
ない。すなわち、例えば図2において、R0、G0、G
5、B5、R10、G10…などの網掛けされた水平ライン上
のフォトダイオード15すなわち画素のみが選択的に読み
出される。Next, a 1/5 decimation mode which is normally performed by using the CCD 2 of this embodiment, that is, a decimation read mode in which 4/5 lines are thinned and 1/5 lines are read out will be described. This ⅕ thinning mode is mainly used for shooting moving images, and consideration is given to how to combine the selected color filters, and it is considered that all the color filter signals of R, G, and B are aligned in one field. Since RGB are aligned in one field by one exposure and reading, it is not necessary to perform a light-shielding operation by a light-shielding device such as a mechanical shutter when reading signal charges. In this mode, since the charge read pulse is applied only to V1A and V3A, other photodiodes 15, that is, pixels, which are not connected to V1A and V3A, are not read. That is, for example, in FIG. 2, R0, G0, G
Only the photodiodes 15, that is, the pixels, on the shaded horizontal lines such as 5, B5, R10, G10, ... Are selectively read out.
【0150】以下、この読出動作を図14を参照して説
明する。図14は、図2の一番左端の縦列における電荷
読出と垂直転送の様子について説明しているが、以下の
説明において、隣接する縦列を含む他の全ての縦列で同
様の動作が生じているものとする。すなわち、電荷読出
や垂直転送は、水平ライン単位で行われる。また、この
図14において、21aは、V3Aに加えられる電荷読出パル
ス、21bは、V1Aに加えられる電荷読出パルス、22aは、
選択されて読み出されたRGラインの信号電荷、22b
は、同じく選択されて読み出されたGBラインの信号電
荷である。The read operation will be described below with reference to FIG. FIG. 14 describes the state of charge reading and vertical transfer in the leftmost column in FIG. 2, but in the following description, similar operations occur in all other columns including adjacent columns. I shall. That is, charge reading and vertical transfer are performed in horizontal line units. Further, in FIG. 14, 21a is a charge read pulse applied to V3A, 21b is a charge read pulse applied to V1A, and 22a is
Signal charge of the selected and read RG line, 22b
Is the signal charge of the GB line which is also selected and read.
【0151】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図14のAに示
す状態から、図14のBに示すように、V3Aに電荷読出
パルス21aを加える。すると、図14のCに示すよう
に、RO、RlO、R20…、と10ラインおきにRの画素
を含むラインの信号電荷22aが垂直転送路へ読み出され
る。次いで、V1A〜V4に所定の電圧を加えて、図14の
D〜Eに示すように、読み出した信号電荷22aを1/2
段垂直転送し、さらに、図14のFに示すように、V1A
に電荷読出パルスを加える。すると、図14のGに示す
ように、G5、G15…、B5、B15…と、同様に10ライ
ンおきにGの画素を含むラインの信号電荷22bが垂直転
送路へ読み出される。この状態では、垂直転送路の電荷
保持部5段の内、2段分にのみ信号電荷22a,22bが存在
し、残りは空である。従って、この後は、垂直転送路3
段転送後、水平転送、水平転送終了後、垂直転送路2段
転送後、水平転送…の繰り返しで水平転送路へと順次垂
直転送路上を信号電荷が転送されて行く。First, as an initial state, a charge read pulse 21a is applied to V3A from the state where each vertical transfer path gate signal and potential state are shown in FIG. 14A, as shown in FIG. 14B. Then, as shown in C of FIG. 14, the signal charges 22a of the line including the pixel of R every 10 lines such as RO, R10, R20, ... Are read out to the vertical transfer path. Then, a predetermined voltage is applied to V1A to V4 to reduce the read signal charge 22a to 1/2 as shown in D to E of FIG.
Vertical transfer, and as shown in FIG. 14F, V1A
A charge read pulse is applied to. Then, as shown in G of FIG. 14, the signal charge 22b of the line including the G pixel is read out to the vertical transfer path every 10 lines similarly to G5, G15 ..., B5, B15. In this state, the signal charges 22a and 22b are present in only two of the five charge holding portions of the vertical transfer path, and the rest are empty. Therefore, after this, the vertical transfer path 3
After the stage transfer, the horizontal transfer, the horizontal transfer end, the vertical transfer path two stages transfer, and the horizontal transfer ... Repeatedly, the signal charges are sequentially transferred to the horizontal transfer path on the vertical transfer path.
【0152】図21に模式的に示すように、この動画モ
ードの動作では、フレームレートは全画素個別読み出し
モードの5倍の速度となるが、ラインを大幅に間引いて
いるので、当然ながらこの動画モードにより得られた画
像の垂直方向の空間周波数再現性は著しく悪化してい
る。As schematically shown in FIG. 21, in this moving image mode operation, the frame rate is five times as fast as that in the all-pixel individual reading mode, but since the lines are thinned out, naturally, this moving image is generated. The spatial frequency reproducibility in the vertical direction of the image obtained by the mode is significantly deteriorated.
【0153】次に、本実施の形態による同色5ライン足
し合わせ全画素読出モード、動画モードである加算読み
出しモードについて、図15及び図16を参照して説明
する。Next, the all-pixel read mode for adding five lines of the same color and the addition read mode which is a moving image mode according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
【0154】これら図15及び図16においては、図2
の一番左端の縦列における電荷読出と垂直転送の様子に
ついて説明しているが、以下の説明において、隣接する
縦列を含む他の全ての縦列で同様の動作が生じているも
のとする。すなわち、加算や電荷読出、垂直転送は、水
平ライン単位で行われる。また、図15に示すV1A〜V4
を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧波形と、図16
に示すV1A〜V4を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧
波形とは、同一のものである。一方、この電圧波形に直
交する方向に示すA〜Tを付した垂直転送路のポテンシ
ャル状況を示す波形は、図15が前半部分を示し、図1
6が後半部分を示している。In FIGS. 15 and 16, FIG.
The state of charge reading and vertical transfer in the leftmost column is described, but in the following description, it is assumed that the same operation occurs in all other columns including adjacent columns. That is, addition, charge reading, and vertical transfer are performed in horizontal line units. In addition, V1A to V4 shown in FIG.
16 shows the voltage waveform of each vertical transfer path gate signal marked with
The voltage waveforms of the vertical transfer path gate signals denoted by V1A to V4 shown in FIG. On the other hand, FIG. 15 shows the first half part of the waveform showing the potential state of the vertical transfer path with A to T shown in the direction orthogonal to this voltage waveform, and FIG.
6 shows the latter half part.
【0155】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図15のAに示
す状態から、図15のBに示すように、V3A,V3Bにそれ
ぞれ電荷読出電圧としての電荷読出パルス31a,31bを与
え、偶数ラインの信号電荷33のみを全て垂直転送路に読
み出す。次に、図15のC〜Hに示すように、V3Bの電
荷読出パルス31bの印加は停止するが、V3Aには電荷読出
パルス31aを加えたまま、4段分正方向に垂直転送を行
う。すると、垂直転送を行っても、10ラインおき、す
なわち5段おきのV3Aの電極部分でポテンシャル井戸が
深くなっているため、読み出された偶数ラインの信号電
荷(画素電荷)は、V3A下の電荷保持部において、Rの画
素の同色5画素分の信号電荷が混合すなわち加算され
る。そして、V3Aの電荷読出パルス31aの印加を停止した
状態で、図15のI及び図16のIに示すように、1段
あたりに5画素分の信号電荷が足し合わされた第1の加
算電荷としての5画素混合電荷34が保持された状態とな
る。First, as an initial state, from the state in which each vertical transfer path gate signal and potential state are shown in FIG. 15A, to V3A and V3B as shown in FIG. By applying the pulses 31a and 31b, only the signal charges 33 on the even lines are all read out to the vertical transfer path. Next, as shown in C to H of FIG. 15, application of the charge read pulse 31b of V3B is stopped, but vertical transfer is performed in the positive direction for four stages while the charge read pulse 31a is added to V3A. Then, even if the vertical transfer is performed, since the potential wells are deeper in the electrode portions of V3A every 10 lines, that is, every 5 stages, the signal charges (pixel charges) of the read even lines are below V3A. In the charge holding portion, signal charges of 5 pixels of the same color of R pixels are mixed, that is, added. Then, in a state where the application of the V3A charge read pulse 31a is stopped, as shown by I in FIG. 15 and I in FIG. 16, a signal charge for five pixels is added per one stage to obtain a first added charge. The five-pixel mixed charge 34 is held.
【0156】そして、この図15のI及び図16のIに
示す状態から、V1A〜V4に所定の電圧を加えて、図16
のJ〜Lに示すように、5画素混合電荷を水平転送路方
向に2.5段分垂直転送し、V1A電極下に偶数ラインの
5画素混合電荷を一時待避させる。この状態から、図1
6のMに示すように、V1Bに電荷読出パルス32bを与え、
奇数ラインの信号電荷の4/5を読み出す。次いで、図
16のNに示すように、このV1Bの電荷読出パルス32bの
印加を停止した後、V1A〜V4に所定の電圧を加えて、図
16のO〜Rに示すように、偶数ラインの5画素混合電
荷34及び奇数ラインの4/5の信号電荷を、一段分、水
平転送路に向かって垂直転送する。Then, from the state shown in I of FIG. 15 and I of FIG. 16, a predetermined voltage is applied to V1A to V4, and
As shown in J to L, the 5-pixel mixed charges are vertically transferred by 2.5 stages in the horizontal transfer path direction, and the 5-pixel mixed charges in the even lines are temporarily saved under the V1A electrode. From this state,
As shown by M of 6, a charge read pulse 32b is applied to V1B,
4/5 of the signal charge on the odd line is read. Next, as shown at N in FIG. 16, after the application of the charge read pulse 32b at V1B is stopped, a predetermined voltage is applied to V1A to V4, and as shown in OR at FIG. The 5 pixel mixed charge 34 and the signal charge of 4/5 of the odd line are vertically transferred by one stage toward the horizontal transfer path.
【0157】次いで、図16のSに示すように、V1Aに
電荷読出パルス32aを与え、奇数ラインの残りの1/5
ラインの電荷を垂直転送路へ読み出す。次いで、図16
のTに示すように、V1Aの電荷読出パルス32aの印加を停
止した後、この図16のTに示すV1Aの電極下では、奇
数ラインのうち、隣接する2画素分が混合され、残りの
奇数ラインの電荷保持部には1画素分の信号電荷が読み
出され保持された状態となる。この状態で、5R,2
G,G,G,G,5R,2G,G,G,G,…の繰り返
しの形で、全画素の信号電荷が垂直転送路へ一部加算さ
れ読み出された状態になる。Then, as shown in S of FIG. 16, a charge read pulse 32a is applied to V1A, and the remaining 1/5 of the odd line is supplied.
The line charge is read out to the vertical transfer path. Then, in FIG.
After the application of the charge read pulse 32a of V1A is stopped, as shown in T of FIG. 16, under the electrode of V1A shown in T of FIG. 16, adjacent two pixels of the odd lines are mixed and the remaining odd The signal charge for one pixel is read and held in the charge holding portion of the line. In this state, 5R, 2
In the repetitive form of G, G, G, G, 5R, 2G, G, G, G, ..., The signal charges of all pixels are partially added to the vertical transfer path and read.
【0158】さらに、この後の垂直転送及び水平転送は
図17ないし図19に示すように行われる。すなわち、
図17(A)は、図16のTに示す垂直転送路の状態を示
している。また、図17ないし図19の41は垂直転送路
を示し、42は水平転送路を示している。そして、この図
17(A)の段階では、上記の読み出し動作の過程の結果
により、既に水平転送路42には、偶数ラインの5画素混
合電荷(R0+R2+R4+R6+R8)34が存在している。そこ
で、図17(B)に示すように、この5画素混合電荷(R0
+R2+R4+R6+R8)34を水平転送で読み出した後、図1
7(C)に示すように、水平転送を止めたまま垂直転送を
行い、水平転送路で奇数ラインの加算すなわち画素混合
を行う。また、この図17(C)に示す状態では、水平転
送路上の信号電荷(G1+G3)は、画面の端部のため、
足し合わせが足りず、不完全な混合画素数となってい
る。そこで、図18(D)に示すように、この電荷(G1+
G3)を水平転送出力したのち、図18(E)に示すよう
に、1段分垂直転送を行って、5画素が足し合わされた
偶数ラインの5画素混合電荷(R10+R12+R14+R16+R1
8)34を水平転送路へ転送する。そして、図18(F)に示
すように、この5画素混合電荷(R10+R12+R14+R16+
R18)34を水平転送により出力する。次いで、図19
(G)に示すように、1段分垂直転送を行って、奇数ライ
ンの2画素を足し合わせた信号電荷(G5+G7)を水平
転送路へ転送する。次いで、図19(H〜I)に示すよう
に、水平転送を行わないうちに、引き続き3段分の垂直
転送を行い、水平転送路上で奇数ラインの加算を行い、
第2の加算電荷としての5画素加算信号電荷である5画
素混合電荷(G5+G7+G9+G11+G13)44を生成する。Further, the subsequent vertical transfer and horizontal transfer are performed as shown in FIGS. That is,
FIG. 17A shows the state of the vertical transfer path indicated by T in FIG. Further, 41 in FIGS. 17 to 19 indicates a vertical transfer path, and 42 indicates a horizontal transfer path. Then, at the stage of FIG. 17A, as a result of the process of the above-described read operation, the even-numbered line 5 pixel mixed charge (R0 + R2 + R4 + R6 + R8) 34 is already in the horizontal transfer path 42. Existing. Therefore, as shown in FIG. 17B, this 5 pixel mixed charge (R0
+ R2 + R4 + R6 + R8) 34 is read by horizontal transfer, and then
As shown in FIG. 7 (C), vertical transfer is performed while the horizontal transfer is stopped, and addition of odd lines, that is, pixel mixing is performed on the horizontal transfer path. Further, in the state shown in FIG. 17C, since the signal charges (G1 + G3) on the horizontal transfer path are the end portions of the screen,
Insufficient summation results in incomplete mixed pixel count. Therefore, as shown in FIG. 18D, this charge (G1 +
G3) is horizontally transferred and then, as shown in FIG. 18 (E), vertical transfer is performed for one stage, and 5 pixel mixed charges (R10 + R12 + R14 + R16 +) of an even line in which 5 pixels are added are added. R1
8) Transfer 34 to the horizontal transfer path. Then, as shown in FIG. 18 (F), this five-pixel mixed charge (R10 + R12 + R14 + R16 +
R18) 34 is output by horizontal transfer. Then, in FIG.
As shown in (G), one stage of vertical transfer is performed, and the signal charge (G5 + G7) obtained by adding the two pixels of the odd line is transferred to the horizontal transfer path. Next, as shown in FIGS. 19 (H to I), three stages of vertical transfer are continuously performed before horizontal transfer is performed, and odd-numbered lines are added on the horizontal transfer path.
A 5-pixel mixed charge (G5 + G7 + G9 + G11 + G13) 44, which is a 5-pixel addition signal charge, is generated as the second added charge.
【0159】そして、この信号電荷を水平転送で出力し
た後は、上記と同様に、1段垂直転送、水平転送、4段
垂直転送、水平転送…との動作を繰り返し、画像信号を
外部へ読み出す。このように、垂直転送路41に全画素が
一部加算されて読み出された後は、垂直転送路41を1
段、4段の繰り返しで転送動作させることにより、結果
として、静止画の5倍のフレームレートで全画素信号を
読み出すことができる。After outputting the signal charges by horizontal transfer, the operations of one-stage vertical transfer, horizontal transfer, four-stage vertical transfer, horizontal transfer ... . In this way, after all the pixels are partially added to the vertical transfer path 41 and read out, the vertical transfer path 41 is set to 1
As a result of repeating the transfer operation in four stages, all pixel signals can be read at a frame rate five times that of a still image.
【0160】そして、図22は、この加算読み出しモー
ドにより、最終的に足し合わされて読み出された画素の
組み合わせを模式的に示している。なお、信号電荷の本
来の配列は、G1〜3→R0〜8→G5〜13→R10〜18→G1
5〜23→R20〜28…となるべきところ、この図22から
分かるように、本実施の形態では、R0〜8→G1〜3→R
10〜18→G5〜13→R20〜28→G15〜23…との順で5画
素混合電荷である加算信号が出され、偶数ラインと奇数
ラインとの位置関係が逆転している。そして、このよう
な現象は、この実施の形態に示すCCD2の後段に配置
される画像処理などを司るCCD2外部の構成要素によ
り、例えば、1ライン分の画像データを記録できる処理
装置としてのラインバッファを設け、先に出力されたラ
イン信号を一時保持し、次のライン信号を先に通過さ
せ、偶数ラインと奇数ラインとの信号を入れ替える処理
などを行うことで、補償することができる。FIG. 22 schematically shows a combination of pixels finally added and read in this addition read mode. The original arrangement of signal charges is G1 to 3 → R0 to 8 → G5 to 13 → R10 to 18 → G1.
5 to 23 → R20 to 28 ... However, as can be seen from FIG. 22, in the present embodiment, R0 to 8 → G1 to 3 → R
The addition signal, which is a mixed charge of 5 pixels, is output in the order of 10 to 18 → G5 to 13 → R20 to 28 → G15 to 23, and the positional relationship between the even lines and the odd lines is reversed. Such a phenomenon is caused by a component outside the CCD 2 arranged in the subsequent stage of the CCD 2 according to the present embodiment, which controls image processing and the like, for example, a line buffer as a processing device capable of recording image data for one line. Is provided, the previously output line signal is temporarily held, the next line signal is allowed to pass first, and the signal of the even line and the signal of the odd line are exchanged, whereby the compensation can be performed.
【0161】また、この実施の形態では、原色ベイヤー
配列を例にあげて説明したが、これに限られず、1つの
縦ラインのカラーフィルタが2組以下であれば、どのよ
うなフィルタ配列であっても適用可能である。すなわ
ち、第4の実施の形態に示すフィルタ配列など以外に
も、現存するほとんど全てのフィルタ配列において適用
可能である。Further, in this embodiment, the primary color Bayer array has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and what kind of filter array is provided as long as one vertical line color filter is two sets or less. However, it is applicable. That is, it can be applied to almost all existing filter arrays other than the filter array shown in the fourth embodiment.
【0162】このように、本実施の形態によれば、イン
ターレースCCDでは、ほとんどのカラーフィルタ配列
において、現状の構成のまま、電荷読出の手法を変更す
るだけで、いわば高フレームレート同色加算全画素読み
出しを実現できる。この結果、コストが上昇することな
く、あるいはコストの上昇を抑制しつつ、動画像の画質
を著しく向上できるとともに、加算読み出しによる高感
度化効果に伴い、動画の撮影条件を、特に暗いシーンな
どで大きく広げることができる。また、CCDの画素数
の増加に伴い、ラインの加算数が増加しても、垂直転送
電極の数は変わらず、コストの上昇を抑制できる。As described above, according to the present embodiment, in the interlaced CCD, in almost all the color filter arrays, the high-frame-rate same-color-added all-pixels can be used by simply changing the charge reading method with the current configuration. Reading can be realized. As a result, the image quality of the moving image can be significantly improved without increasing the cost or while suppressing the cost increase, and the high-sensitivity effect of the additive reading allows the shooting conditions of the moving image to be improved especially in a dark scene. It can be greatly expanded. Further, even if the number of lines added increases with the increase in the number of pixels of the CCD, the number of vertical transfer electrodes does not change, and the increase in cost can be suppressed.
【0163】また、本実施の形態では、垂直転送路にお
いて、信号電荷を水平転送路方向である正方向のみに転
送すれば良く、逆転転送する必要がないため、逆転転送
の転送効率が著しく低下したCCDについても対応で
き、汎用性を向上できる。Further, in the present embodiment, in the vertical transfer path, it is sufficient to transfer the signal charges only in the positive direction which is the horizontal transfer path direction, and it is not necessary to perform the reverse transfer. Therefore, the transfer efficiency of the reverse transfer is significantly reduced. It can also be applied to the CCDs, and the versatility can be improved.
【0164】次に、第2の実施の形態について、図23
ないし図34を参照して説明する。なお、この第2の実
施の形態のCCD2の内部構成及びCCD2の駆動を含
む基本動作は、図1及び図2などに示す第1の実施の形
態と全く同様である。そして、この実施の形態では、同
色5ライン足し合わせ全画素読出駆動において、第1の
実施の形態で必要となったCCD2外部の構成要素によ
るライン入れ替え処理を、CCD2の駆動手法を工夫す
ることにより不要とすることができるものである。Next, the second embodiment will be described with reference to FIG.
It will be described with reference to FIGS. The internal configuration of the CCD 2 of the second embodiment and the basic operation including driving of the CCD 2 are exactly the same as those of the first embodiment shown in FIGS. In this embodiment, in the all-pixel read drive for adding 5 lines of the same color, the line replacement processing by the components outside the CCD 2 necessary in the first embodiment is devised by devising the driving method of the CCD 2. It can be unnecessary.
【0165】以下、第2の実施の形態による加算読み出
しモード(同色5ライン足し合わせ全画素読出モード)に
ついて、図24及び図25を参照して説明する。これら
図24及び図25においては、図2の一番左端の縦列に
おける電荷読出と垂直転送の様子について説明している
が、以下の説明において、隣接する縦列を含む他の全て
の縦列で同様の動作が生じているものとする。すなわ
ち、加算や電荷読出、垂直転送は、水平ライン単位で行
われる。また、図24に示すV1A〜V4を付した各垂直転
送路ゲート信号の電圧波形と、図25に示すV1A〜V4を
付した各垂直転送路ゲート信号の電圧波形とは、同一の
ものである。一方、この電圧波形に直交する方向に示す
A〜Sを付した垂直転送路のポテンシャル状況を示す波
形は、図24が前半部分を示し、図25が後半部分を示
している。The addition read mode (same-color 5 line addition all-pixel read mode) according to the second embodiment will be described below with reference to FIGS. 24 and 25. 24 and 25, the state of charge reading and vertical transfer in the leftmost column in FIG. 2 is described, but in the following description, the same applies to all other columns including adjacent columns. It is assumed that the operation is occurring. That is, addition, charge reading, and vertical transfer are performed in horizontal line units. The voltage waveform of each vertical transfer path gate signal with V1A to V4 shown in FIG. 24 and the voltage waveform of each vertical transfer path gate signal with V1A to V4 shown in FIG. 25 are the same. . On the other hand, FIG. 24 shows the first half portion and FIG. 25 shows the latter half portion of the waveforms showing the potential states of the vertical transfer paths denoted by A to S shown in the direction orthogonal to this voltage waveform.
【0166】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図24のAに示
す状態から、図24のBに示すように、V3A,V3Bにそれ
ぞれ電荷読出パルス31a,31bを与え、偶数ラインの信号
電荷のみを全て垂直転送路に読み出す。次に、図24の
C〜Hに示すように、V3Bの電荷読出パルス31bの印加は
停止するが、V3Aには電荷読出パルス31aを加えたまま、
4段分正方向に垂直転送を行う。すると、垂直転送を行
っても、10ラインおき、すなわち5段おきのV3Aの電
極部分でポテンシャル井戸が深くなっているため、読み
出された偶数ラインの信号電荷(画素電荷)は、V3A下の
電荷保持部において、Rの画素の同色5画素分の信号電
荷が混合すなわち加算される。そして、V3Aの電荷読出
パルス31aの印加を停止した状態で、図24のI及び図
25のIに示すように、1段あたりに5画素分の信号電
荷が足し合わされた5画素混合電荷34が保持された状態
となる。First, as an initial state, charge transfer pulses 31a and 31b are applied to V3A and V3B, respectively, from the state shown in FIG. 24A for each vertical transfer path gate signal and potential state, as shown in FIG. 24B. Then, only the signal charges of even lines are read out to the vertical transfer path. Next, as shown in C to H of FIG. 24, the application of the charge read pulse 31b of V3B is stopped, but the charge read pulse 31a is added to V3A,
Vertical transfer is performed in the positive direction for four steps. Then, even if the vertical transfer is performed, since the potential wells are deeper in the electrode portions of V3A every 10 lines, that is, every 5 stages, the signal charges (pixel charges) of the read even lines are below V3A. In the charge holding portion, signal charges of 5 pixels of the same color of R pixels are mixed, that is, added. Then, with the application of the V3A charge read pulse 31a stopped, as shown in I of FIG. 24 and I of FIG. 25, a five-pixel mixed charge 34 in which signal charges of five pixels are added per stage is generated. It will be held.
【0167】そして、この図24のI及び図25のIに
示す状態から、V1A〜V4に所定の電圧を加えて、図25
のJ〜Kに示すように、5画素混合電荷34を水平転送路
とは逆方向に2.5段分垂直転送、いわば逆転転送し、
V1A電極下に偶数ラインの5画素混合電荷34を一時待避
させる。この状態から、図25のLに示すように、V1B
に電荷読出パルス32bを与え、奇数ラインの信号電荷の
4/5を読み出す。次いで、図25のMに示すように、
このV1Bの電荷読出パルス32bの印加を停止した後、V1A
〜V4に所定の電圧を加えて、図25のN〜Oに示すよう
に、偶数ラインの5画素混合電荷34及び奇数ラインの4
/5の信号電荷を、一段分、正方向にすなわち水平転送
路に向かって垂直転送する。Then, from the state shown in I of FIG. 24 and I of FIG. 25, a predetermined voltage is applied to V1A to V4, and
As shown in J to K, the five-pixel mixed charge 34 is vertically transferred by 2.5 stages in a direction opposite to the horizontal transfer path, so to speak, reverse transfer,
The 5 pixel mixed charge 34 of the even line is temporarily saved under the V1A electrode. From this state, as shown in L of FIG. 25, V1B
A charge read pulse 32b is applied to the read signal to read 4/5 of the signal charge on the odd line. Then, as shown in M of FIG.
After stopping the application of this V1B charge read pulse 32b, V1A
To V4, a predetermined voltage is applied, and as shown in N to O of FIG.
The signal charge of / 5 is vertically transferred by one stage in the positive direction, that is, toward the horizontal transfer path.
【0168】次いで、図25のPに示すように、V1Aに
電荷読出パルス32aを与え、奇数ラインの残りの1/5
ラインの信号電荷を垂直転送路へ読み出す。すると、こ
の図25のPに示すV1Aの電極下では、奇数ラインのう
ち、隣接する2画素分が混合され、残りの奇数ラインの
電荷保持部には1画素分の信号電荷が読み出され保持さ
れた状態となる。この状態から、図25のQ〜Rに示す
ように、V1Aに電荷読出パルス32aを加えたまま、各信号
電荷を正方向に3段分垂直転送する。すると、図25の
Rに示すように、V1Aの電極下の電荷保持部において、
Gの画素同色5画素分の信号電荷が加算され、5画素混
合電荷44が生成される。そして、V1Aの電荷読出パルス3
2aの印加を停止した後、図25のSに示すように、1段
あたりに偶数ライン、奇数ラインそれぞれの信号電荷が
同色同士で5画素分足し合わされた5画素混合電荷34,
44が保持された状態となる。Then, as shown in P of FIG. 25, the charge read pulse 32a is applied to V1A, and the remaining 1/5 of the odd line is supplied.
The signal charge of the line is read out to the vertical transfer path. Then, under the electrode of V1A shown in P of FIG. 25, adjacent two pixels of the odd line are mixed, and the signal charge for one pixel is read out and held in the charge holding portion of the remaining odd line. It will be in the state of being. From this state, as shown in Q to R of FIG. 25, each signal charge is vertically transferred by three stages in the positive direction while the charge read pulse 32a is applied to V1A. Then, as shown in R of FIG. 25, in the charge holding portion under the electrode of V1A,
Signal charges of 5 pixels of the same color of G pixel are added to generate a 5 pixel mixed charge 44. Then, V1A charge read pulse 3
After the application of 2a is stopped, as shown in S of FIG. 25, the signal charges of the even lines and the odd lines of each stage are added up by 5 pixels in the same color, and a 5-pixel mixed charge 34,
44 is held.
【0169】さらに、この後の垂直転送及び水平転送は
図26ないし図28に示すように行われる。すなわち、
図26(A)は、図25のSに示す垂直転送路の状態を示
している。また、図26ないし図28の41は垂直転送路
を示し、42は水平転送路を示している。図24及び図2
5に示す工程では、垂直転送路41で複数ラインを足し合
わせているが、端部、例えば水平転送路42側である一番
下側のライン43では、全ての有効画素の足し合わせはで
きず、不完全な画素混合状況が発生している。そこで、
まず、このライン43の不完全な混合画素を垂直転送、水
平転送で外部に読み出す。この後、図26(B)に示すよ
うに、最初の有効な5画素混合ラインを水平転送路に転
送する。この5画素混合ラインの上部には、空の電荷保
持部が3段分存在するため、ここで直ちに水平転送を行
わず、図26(C)、図27(D)、及び図27(E)に示
すように、3段分垂直転送を行う。即ち、最初の有効ラ
インを水平転送路に転送した分を含めると、水平転送を
行う前に4段の垂直転送を行う。その後、図27(F)に
示すように、水平転送を行って、最初の有効5画素混合
ラインを読み出し、次に、図28(G)に示すように、1
段分垂直転送を行って、次の有効5画素混合ラインを水
平転送路に転送する。そして、今回は、図28(H)に示
すように、直ぐ上に有効ラインが存在するため、直ちに
水平転送を行い、図28(I)に示すように、1段分垂直
転送を行う。Further, the subsequent vertical transfer and horizontal transfer are performed as shown in FIGS. That is,
FIG. 26A shows the state of the vertical transfer path shown at S in FIG. 26 to 28, reference numeral 41 indicates a vertical transfer path, and 42 indicates a horizontal transfer path. 24 and 2
In the step shown in FIG. 5, a plurality of lines are added together in the vertical transfer path 41, but at the end, for example, the lowermost line 43 on the horizontal transfer path 42 side, all effective pixels cannot be added together. An incomplete pixel mixture situation has occurred. Therefore,
First, the incomplete mixed pixels on the line 43 are read out by vertical transfer and horizontal transfer. Thereafter, as shown in FIG. 26B, the first effective 5-pixel mixed line is transferred to the horizontal transfer path. Since there are three stages of empty charge holding portions above the five-pixel mixed line, horizontal transfer is not performed immediately at this point, and FIGS. 26C, 27D, and 27E are used. As shown in, vertical transfer is performed for three stages. That is, when the transfer of the first valid line to the horizontal transfer path is included, four stages of vertical transfer are performed before horizontal transfer. Then, as shown in FIG. 27 (F), horizontal transfer is performed to read the first effective 5-pixel mixed line, and then, as shown in FIG. 28 (G), 1
Vertical transfer is performed for the number of steps, and the next effective 5 pixel mixed line is transferred to the horizontal transfer path. Then, this time, as shown in FIG. 28H, since the effective line exists immediately above, horizontal transfer is immediately performed, and vertical transfer for one stage is performed as shown in FIG. 28I.
【0170】そして、以後、4段垂直転送、水平転送、
1段垂直転送、水平転送、…との動作を繰り返し、画像
信号を外部へ読み出す。このように、垂直転送路で全画
素が読み出され同色同士足し合わされた後は、垂直転送
路は4段、1段の繰り返しで正方向に転送動作させるこ
とにより、結果として、静止画の5倍のフレームレート
で全画素信号を読み出すことができる。Thereafter, four-stage vertical transfer, horizontal transfer,
The operation of one-stage vertical transfer, horizontal transfer, ... Is repeated to read the image signal to the outside. In this way, after all pixels have been read out on the vertical transfer path and the same colors have been added together, the vertical transfer path is repeatedly transferred in the forward direction by repeating four steps and one step, resulting in 5 All pixel signals can be read at a double frame rate.
【0171】なお、図23は、この加算読み出しモード
により、最終的に足し合わされて読み出された画素の組
み合わせを模式的に示している。このように、本実施の
形態では、電荷読出の過程で垂直転送の方向の反転であ
る逆転転送の動作を行うことにより、ラインの読み出し
順の補正が可能になり、外部構成要素などによるライン
入れ替え処理の必要もなく、コストを低減することが容
易になる。Note that FIG. 23 schematically shows a combination of pixels finally added and read in this addition read mode. As described above, in the present embodiment, by performing the reverse transfer operation that is the reverse of the vertical transfer direction in the process of charge reading, the line reading order can be corrected, and the line replacement by the external component or the like becomes possible. There is no need for treatment and it is easy to reduce costs.
【0172】また、この第2の実施の形態では、偶数ラ
インのみならず奇数ラインも垂直転送路上でライン加算
動作を完結させているが、第1の実施の形態と同様に、
奇数ラインの加算動作は、垂直転送路上での加算と水平
転送路上での加算とを組み合わせて実現することもでき
る。Further, in the second embodiment, the line addition operation is completed not only on the even lines but also on the odd lines on the vertical transfer path. However, like the first embodiment,
The addition operation of odd-numbered lines can be realized by combining addition on the vertical transfer path and addition on the horizontal transfer path.
【0173】また、第1の実施の形態においても、奇数
ラインの加算動作を、この第2の実施の形態のように、
垂直転送路上で完結させることもできる。すなわち、本
願で説明する各実施の形態において、奇数ラインの加算
動作は、垂直転送路上で完結させてもよく、また、垂直
転送路上での加算と水平転送路上での加算とを組み合わ
せて実現することができる。Also in the first embodiment, the odd line addition operation is performed as in the second embodiment.
It can also be completed on the vertical transfer path. That is, in each of the embodiments described in the present application, the addition operation of the odd-numbered lines may be completed on the vertical transfer path, and is realized by combining the addition on the vertical transfer path and the addition on the horizontal transfer path. be able to.
【0174】次に、図29ないし図40に示す第3及び
第4の実施の形態である、間引き対応のプログレッシブ
スキャン方式CCD(プログレッシブCCD)を用いた構
成について概説する。Next, the structure using the progressive scan type CCD (progressive CCD) corresponding to the thinning-out, which is the third and fourth embodiments shown in FIGS. 29 to 40, will be outlined.
【0175】このプログレッシブCCDでは、3相垂直
転送構造の場合、通常の間引き対応では、電荷読出電極
の数はV2A,V2Bの2系統で、垂直転送電極はV1,V2A,V2B,
V3の合計4系統のところが、本構成を実現するために電
荷読出電極がV2A,V2B,V2C,V2Dの4系統となり、垂直転
送電極はこれら電荷読出電極にV1,V3を加えた合計6系
統に増加させる必要があるが、どのような数のライン加
算であっても、この系統の数が増えることはない。In this progressive CCD, in the case of a three-phase vertical transfer structure, in the case of normal thinning-out, the number of charge read electrodes is two systems of V2A and V2B, and the vertical transfer electrodes are V1, V2A, V2B,
In order to realize this configuration, the total of 4 systems of V3 are 4 systems of charge read electrodes V2A, V2B, V2C, V2D, and the vertical transfer electrodes are 6 systems of these charge read electrodes plus V1 and V3. It needs to be increased, but no matter how many lines are added, the number of lines does not increase.
【0176】また、4相垂直転送構造の場合、通常の間
引き対応では電荷読出電極の数はV2A,V2Bの2系統で、
垂直転送電極の合計はV1,V2A,V2B,V3,V4の合計5系統の
ところが、本構成を実現するために電荷読出電極がV1,V
2A,V2B,V3の4系統となり垂直転送電極はこれら電荷読
出電極にV1,V3,V4を加えた合計7系統に増加させる必要
があるが、どのような数のライン加算であっても、この
系統の数が増えることはない。Further, in the case of the four-phase vertical transfer structure, the number of charge read electrodes is two systems of V2A and V2B in the normal thinning correspondence,
The total number of vertical transfer electrodes is V1, V2A, V2B, V3, and V4, but there are 5 lines of charge read electrodes to realize this structure.
There are 4 systems of 2A, V2B, V3, and it is necessary to increase the number of vertical transfer electrodes to 7 systems in which V1, V3, V4 are added to these charge readout electrodes. The number of lines will not increase.
【0177】すなわち、プログレッシブCCDの場合、
電荷読出電極はV2A,V2B,V2C,V2Dの4系統を設ける。そし
て、ある縦列のカラーフィルタの組み合わせがRGRG
…となり、Rが偶数番目、Gが奇数番目の水平ライン上
にあり、電荷読出電極V2Aが10の倍数のライン番号の
Rの画素、V2Bが残りのR画素すなわち残りの偶数番目
の水平ラインの電荷読出電極、V2Cが5の倍数の奇数ラ
イン番号のGの画素、V2Dが残りのGの画素すなわち残
りの偶数番目の水平ラインの電荷読出電極であるとす
る。That is, in the case of a progressive CCD,
The charge read electrodes are provided with four systems of V2A, V2B, V2C and V2D. Then, a combination of color filters in a certain column is RGRG.
, Where R is on an even-numbered line and G is on an odd-numbered horizontal line, the charge read electrode V2A is an R pixel with a line number that is a multiple of 10, and V2B is the remaining R pixel, that is, the remaining even-numbered horizontal line. It is assumed that V2C is a charge readout electrode, V2C is a G pixel of an odd line number that is a multiple of 5, and V2D is a remaining G pixel, that is, a charge readout electrode of the remaining even-numbered horizontal lines.
【0178】まず、V2AとV2Bに電荷読出電圧を加えて、
Rの画素すなわち偶数ラインの信号電荷を全て垂直転送
路へ読み出す。その後、V2Bの電圧は元に戻すが、V2Aに
は電荷読出電圧を加えたまま垂直転送を8段分行う。す
ると、10ライン毎に存在するV2Aの電極下ではポテン
シャル井戸が深いままなので、この部分でV2Aの上方向
に近接するR画素5画素分の信号電荷が同色同士で足し
合わされ、第1の加算電荷としてのRの5画素加算電荷
(5R)が生成される。First, a charge read voltage is applied to V2A and V2B,
All the R pixel pixels, that is, the signal charges of the even lines are read to the vertical transfer path. After that, the voltage of V2B is returned to the original value, but vertical transfer is performed for eight stages while the charge read voltage is applied to V2A. Then, since the potential well remains deep under the V2A electrode that exists every 10 lines, the signal charges of the five R pixels adjacent to the upper direction of V2A are added in the same color in this portion, and the first added charge is added. Charge of 5 pixels of R as
(5R) is generated.
【0179】この後、このRの5画素加算電荷すなわち
偶数ラインの5画素加算電荷を、4段水平転送路とは逆
方向に転送し待避させた後、今度は、V2C,V2Dに電荷読
出電圧を加えてGの画素すなわち奇数ラインの信号電荷
を全て垂直転送路へ読み出す。偶数ラインの時と同様
に、V2Dの電圧は元に戻すが、V2Cには電荷読出電圧を加
えたまま、垂直転送を8段分行う。すると、V2Cの電極
下でその上方向に近接するG画素5画素分の信号電荷が
同色同士で足し合わされ、第2の加算電荷としてのGの
5画素加算電荷(5G)が生成される。After this, the 5 pixel added charge of R, that is, the 5 pixel added charge of the even-numbered line is transferred in the direction opposite to the 4-stage horizontal transfer path and saved, and then the charge read voltage is applied to V2C and V2D. Is added to read out all the signal charges of the G pixel, that is, the odd-numbered lines to the vertical transfer path. Similar to the case of the even lines, the voltage of V2D is returned to the original value, but the vertical transfer is performed for eight stages while the charge read voltage is applied to V2C. Then, the signal charges of five G pixels adjacent to the upper side of the V2C electrode in the upward direction are added together in the same color, and a five-pixel added charge of G (5G) as the second added charge is generated.
【0180】この結果、垂直転送路には、下側から順
に、5G、5R、空、空、空、空、空、空、空、空、5
G、5R、空、空…の状態で、全画素が読み出された状
態が作り出される。そして、この以後は、1段垂直転
送、水平転送、9段垂直転送、水平転送…の繰り返しで
画素信号をCCDの外部へ読み出せば、5倍のフレーム
レートで、同色加算全画素読み出しを実現できる。As a result, 5G, 5R, sky, sky, sky, sky, sky, sky, sky, sky, 5
In the G, 5R, sky, sky ... state, a state in which all pixels are read is created. After that, if the pixel signals are read out of the CCD by repeating 1-stage vertical transfer, horizontal transfer, 9-stage vertical transfer, horizontal transfer, ... it can.
【0181】次に、本発明の第3の実施の形態を図29
ないし図35を参照して説明する。この第3の実施の形
態の構成は、第1の実施の形態の構成に準じ、構成図は
図1と同一であるが、本実施の形態は、図29に内部構
造を示すように、CCD2として、いわゆるカラーベイ
ヤー配列間引き対応インターライン型プログレッシブス
キャンCCDに適用したものである。Next, FIG. 29 shows a third embodiment of the present invention.
It will be described with reference to FIGS. The configuration of the third embodiment is similar to that of the first embodiment, and the configuration diagram is the same as that of FIG. 1. However, in the present embodiment, as shown in the internal structure of FIG. As an example, the present invention is applied to a so-called color Bayer array thinning-compatible interline type progressive scan CCD.
【0182】すなわち、この第3の実施の形態では、C
CD2は、カラーベイヤー配列インターライン型プログ
レッシブスキャンCCDである。このCCD2は、静止
画、動画兼用を特徴とし、動画専用用途のCCDに較べ
て画素数が著しく多いため、静止画撮影時には全画素を
順番に個別に読み出すが、動画撮影時には水平ラインを
5画素同色同士を加算して読み出すようになっており、
多画素であっても動画時のフレームレートを高く維持す
る工夫がされている。That is, in the third embodiment, C
The CD2 is a color Bayer array interline progressive scan CCD. This CCD 2 features both still images and moving images. Since it has a significantly larger number of pixels than CCDs used exclusively for moving images, all pixels are read out individually in order when shooting still images, but 5 pixels in a horizontal line when shooting moving images. The same colors are added and read out,
Even if the number of pixels is large, it is devised to maintain a high frame rate during moving images.
【0183】そして、このCCD2は、CCD駆動回路
3により駆動され、画像信号を出力する。そして、CC
D駆動回路3がCCD2に与える駆動信号には、後述す
る垂直転送路ゲート信号V1,V2A,V2B,V2C,V2D,V3、が含
まれている。また、CCD駆動回路3には、駆動モード
切替信号が入力され、この駆動モード切替信号により、
CCD駆動回路3はCCD2の駆動動作モードを切り替
える。The CCD 2 is driven by the CCD drive circuit 3 and outputs an image signal. And CC
The drive signals given to the CCD 2 by the D drive circuit 3 include vertical transfer path gate signals V1, V2A, V2B, V2C, V2D, V3, which will be described later. In addition, a drive mode switching signal is input to the CCD drive circuit 3, and the drive mode switching signal causes
The CCD drive circuit 3 switches the drive operation mode of the CCD 2.
【0184】また、CCD2は、図29に内部構造を示
すように、光電変換手段としてのフォトダイオード15
と、これらフォトダイオード15に接続された第1のCC
Dである垂直転送路16と、これら垂直転送路16にそれぞ
れ接続された垂直転送路ゲート信号配線18とを備えてい
る。また、図中、矢印19は、図示しない第2のCCDで
ある水平転送路方向への垂直転送方向である正方向を示
している。Further, the CCD 2 has a photodiode 15 as a photoelectric conversion means, as shown in the internal structure of FIG.
And the first CC connected to these photodiodes 15.
A vertical transfer path 16 which is D and a vertical transfer path gate signal wiring 18 connected to each of the vertical transfer paths 16 are provided. Further, in the figure, an arrow 19 indicates a forward direction which is a vertical transfer direction to a horizontal transfer path direction which is a second CCD (not shown).
【0185】また、フォトダイオード15は、それぞれ画
素を構成し、二次元的に所定のパターンで配列され、本
実施の形態では、原色ベイヤー配列すなわち原色方式で
あるベイヤ方式で、所定の縦列のカラーフィルタの組み
合わせがRGRG…となり、Rが偶数番目、Gが奇数番
目の水平ライン上にあり、この縦列に隣接する縦列のカ
ラーフィルタの組み合わせがGBGB…で、Gが偶数番
目、Bが奇数番目の水平ライン上にある。Further, the photodiodes 15 respectively form pixels and are two-dimensionally arranged in a predetermined pattern. In the present embodiment, the primary color Bayer array, that is, the Bayer system which is the primary color system, is used to display the colors in predetermined columns. The combination of filters is RGRG ..., R is on an even-numbered horizontal line and G is on an odd-numbered horizontal line, and the combination of color filters in a column adjacent to this column is GBGB ..., G is an even-numbered, and B is an odd-numbered. It is on a horizontal line.
【0186】そして、フォトダイオード15に蓄積された
信号電荷は、それぞれに隣接する垂直転送路16のゲート
電極にプラス電位の電荷読出電圧である電荷読出パルス
が加わることで、垂直転送路16側に読み出される。そし
て、CCD2のこのような電荷読出動作を伴う垂直転送
路ゲート電極の組み合わせは、図29に示すように、V2
A,V2B,V2C,V2Dの4系統であり、これら4系統の電極
に、電荷読出動作を伴わない垂直転送専用ゲート電極V
1,V3を加え、合計6系統の垂直転送路ゲート電極が存在
し、それぞれ垂直転送路ゲート信号配線18に接続されて
いる。The signal charges accumulated in the photodiode 15 are transferred to the vertical transfer path 16 side by applying a charge read pulse, which is a charge read voltage having a positive potential, to the gate electrodes of the vertical transfer paths 16 adjacent to each other. Read out. Then, as shown in FIG. 29, the combination of the gate electrodes of the vertical transfer paths accompanied by such charge reading operation of the CCD 2 is V2.
There are four systems, A, V2B, V2C, and V2D, and the electrodes for these four systems have a gate electrode V for exclusive use of vertical transfer without charge read operation.
In addition to 1, V3, there are a total of 6 systems of vertical transfer path gate electrodes, each of which is connected to the vertical transfer path gate signal line 18.
【0187】なお、本実施の形態のCCD2は一例とし
て5ライン加算の構成を示しているにすぎず、実際に
は、V2A,V2Cに相当する電極をカラーフィルタを考慮し
つつ何ラインごとに配置するかで、様々なライン加算数
のCCDを実現することも可能である。本実施の形態で
は、ライン加算数がどのように増加しても、垂直転送路
ゲート電極の数が増えることはなく、コストを抑制する
ことができる。Note that the CCD 2 of the present embodiment only shows a configuration of 5-line addition as an example, and in practice, electrodes corresponding to V2A and V2C are arranged on every line while considering the color filter. Therefore, it is possible to realize CCDs with various line addition numbers. In the present embodiment, no matter how the number of lines added increases, the number of vertical transfer path gate electrodes does not increase, and the cost can be suppressed.
【0188】次に、実際の信号読出動作について、全画
素個別読み出しモードから説明する。Next, the actual signal read operation will be described from the all-pixel individual read mode.
【0189】まず、全フォトダイオード15は、電子シャ
ッタ動作により、不要な信号電荷がCCDの基板部へ掃
き捨てられて、光学系を介した露光に対して一斉に信号
電荷の蓄積を開始する。そして、所定の露光時間が経過
して露光が終了すると、全フォトダイオード15の信号電
荷が垂直転送路16へと読み出される。First, all the photodiodes 15 are swept away by the electronic shutter operation to undesired signal charges to the substrate portion of the CCD, and start accumulating signal charges all at once for exposure through the optical system. Then, when the exposure is completed after a predetermined exposure time elapses, the signal charges of all the photodiodes 15 are read out to the vertical transfer paths 16.
【0190】次に、図30を参照して、電荷読出及び垂
直転送の状態について説明する。図30は、図29の一
番左端の縦列における電荷読出と垂直転送の様子につい
て説明しているが、以下の説明において、隣接する縦列
を含む他の全ての縦列で同様の動作が生じているものと
する。すなわち、電荷読出や垂直転送は、水平ライン単
位で行われる。また、この図30において、V1〜V3を付
した波形は、各垂直転送路ゲート信号の電圧波形を示
し、この電圧波形に直交する方向に示すA〜Iを付した
波形は垂直転送路のポテンシャルを示している。また、
図中、51a,51b,51c,51dは電荷読出パルス、52は読み
出された信号電荷である。まず、初期状態として、各垂
直転送路ゲート信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図
30のAに示す状態から、図30のBに示すように、V2
A,V2B,V2C,V2Dに電荷読出パルス51a,51b,51c,51dを
加える。すると、図30のCに示すように、全ての信号
電荷52が垂直転送路へ読み出される。次いで、V1A〜V4
に所定の電圧を加えて、図30のD〜Iに示すように、
読み出した信号電荷52を1段垂直転送し、最下部のライ
ンの信号電荷を図示しない水平転送路に転送する。この
後、水平転送により1ラインの信号電荷を全て読み出
す。次いで、1段垂直転送、水平転送を繰り返し、水平
ラインの信号電荷を先頭から順番に1ラインずつ個別に
全て読み出し、CCD2の外部に出力することにより、
全画素個別読み出しモードの読み出しを終了する。すな
わち、全画素個別読み出しモードは、1フレームで全画
素を先頭から順番に個別に読み出すモードであり、1コ
マの画素数が非常に多くなるため、非常に遅いフレーム
レートとなり、動画には向かないものの、多画素CCD
の全画素を全て独立で読み出すため、静止画としては申
し分のない、極めて高精細の画像を得ることができる。Next, referring to FIG. 30, the states of charge reading and vertical transfer will be described. Although FIG. 30 illustrates how charges are read out and vertically transferred in the leftmost column of FIG. 29, in the following description, similar operations occur in all other columns including adjacent columns. I shall. That is, charge reading and vertical transfer are performed in horizontal line units. Further, in FIG. 30, the waveforms with V1 to V3 show the voltage waveforms of the respective vertical transfer path gate signals, and the waveforms with A to I shown in the direction orthogonal to this voltage waveform are the potentials of the vertical transfer paths. Is shown. Also,
In the figure, 51a, 51b, 51c and 51d are charge read pulses, and 52 is the read signal charge. First, as an initial state, each vertical transfer path gate signal and potential state are changed from the state shown in A of FIG. 30 to V2 as shown in B of FIG.
Charge read pulses 51a, 51b, 51c and 51d are applied to A, V2B, V2C and V2D. Then, as shown in C of FIG. 30, all the signal charges 52 are read out to the vertical transfer path. Then, V1A ~ V4
30 is applied with a predetermined voltage, and as shown in D to I of FIG.
The read signal charges 52 are vertically transferred by one stage, and the signal charges of the lowermost line are transferred to a horizontal transfer path (not shown). After that, all the signal charges of one line are read out by horizontal transfer. Then, one-stage vertical transfer and horizontal transfer are repeated, and all the signal charges of the horizontal lines are sequentially read from the head one by one, and are output to the outside of the CCD 2.
The reading in the all-pixels individual reading mode ends. That is, the all-pixel individual reading mode is a mode in which all pixels are individually read in order from the beginning in one frame, and the number of pixels in one frame is very large, resulting in a very slow frame rate and not suitable for moving images. However, multi-pixel CCD
Since all of the pixels are read independently, an extremely high-definition image that is perfect as a still image can be obtained.
【0191】次に、本実施の形態による加算読み出しモ
ードについて、図31及び図32を参照して説明する。Next, the addition read mode according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 31 and 32.
【0192】これら図31及び図32においては、図2
9の一番左端の縦列における電荷読出と垂直転送の様子
について説明しているが、以下の説明において、隣接す
る縦列を含む他の全ての縦列で同様の動作が生じている
ものとする。すなわち、加算や電荷読出、垂直転送は、
水平ライン単位で行われる。また、図31に示すV1〜V3
を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧波形と、図32
に示すV1〜V3を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧波
形とは、同一のものである。一方、この電圧波形に直交
する方向に示すA〜Yを付した垂直転送路のポテンシャ
ル状況を示す波形は、図31が前半部分を示し、図32
が後半部分を示している。In FIG. 31 and FIG. 32, FIG.
The state of charge reading and vertical transfer in the leftmost column of 9 is described, but in the following description, it is assumed that the same operation occurs in all other columns including the adjacent column. That is, addition, charge reading, and vertical transfer are
It is performed in units of horizontal lines. In addition, V1 to V3 shown in FIG.
32 shows the voltage waveform of each vertical transfer path gate signal with
The voltage waveforms of the respective vertical transfer path gate signals denoted by V1 to V3 are the same. On the other hand, FIG. 31 shows the first half part of the waveform showing the potential state of the vertical transfer path with A to Y shown in the direction orthogonal to this voltage waveform, and FIG.
Shows the latter half.
【0193】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図31のAに示
す状態から、図31のBに示すように、V2A,V2Bにそれ
ぞれ電荷読出パルス51a,51bを与え、偶数ラインの信号
電荷52のみを全て垂直転送路に読み出す。次に、図31
のC〜Kに示すように、V2Bの電荷読出パルス51bの印加
は停止するが、V2Aには電荷読出パルス51aを加えたま
ま、8段分正方向に垂直転送を行う。すると、垂直転送
を行っても、10段おきのV2Aの電極部分でポテンシャ
ル井戸が深くなっているため、読み出された偶数ライン
の信号電荷(画素電荷)は、V2A下の電荷保持部におい
て、Rの画素の同色5画素分の信号電荷が混合すなわち
加算される。そして、V2Aの電荷読出パルス51aの印加を
停止した状態で、図31のL及び図32のLに示すよう
に、1段あたりに5画素分の信号電荷が足し合わされた
5画素混合電荷54が保持された状態となる。First, as an initial state, charge transfer pulses 51a and 51b are applied to V2A and V2B, respectively, from the state shown in FIG. 31A for each vertical transfer path gate signal and potential state, as shown in FIG. 31B. Then, only the signal charges 52 of even lines are read out to the vertical transfer path. Next, FIG.
As shown in C to K, the application of the charge read pulse 51b for V2B is stopped, but the vertical transfer is performed in the positive direction for eight steps while the charge read pulse 51a is added to V2A. Then, even if vertical transfer is performed, since the potential wells are deeper in the V2A electrode portions at every 10th stage, the read-out even line signal charges (pixel charges) are stored in the charge holding unit below V2A. The signal charges of 5 pixels of the same color of the R pixel are mixed, that is, added. Then, in the state where the application of the V2A charge read pulse 51a is stopped, as shown in L of FIG. 31 and L of FIG. 32, the 5 pixel mixed charge 54 in which the signal charges of 5 pixels are added per stage is generated. It will be held.
【0194】そして、この図32のLに示す状態から、
V1〜V3に所定の電圧を加えて、図32のM〜Rに示すよ
うに、5画素混合電荷54を水平転送路方向の反対方向に
4段分垂直転送すなわち逆転転送し、V2B電極下に5画
素混合電荷54を一時待避させる。この状態から、図32
のSに示すように、V2C,V2Dに電荷読出パルス51c,51d
を与え、奇数ラインの信号電荷を垂直転送路に読み出
す。次いで、図32のT〜Xに示すように、V2Cの電荷
読出パルス51cを加えたまま、V2Dの電荷読出パルス51d
の印加は停止した状態で、V1〜V3に所定の電圧を加え
て、垂直転送路の各信号電荷52を水平転送路に向かって
正方向に8段分垂直転送する。すると、垂直転送をおこ
なっても、10段おきのV2Cの電極部分でポテンシャル
井戸が深くなっているため、読み出された奇数ラインの
信号電荷は、V2C下の電荷保持部において、Gの画素の
同色5画素分の信号電荷が混合すなわち加算される。そ
して、V2Cの電荷読出パルス51cの印加を停止した状態
で、図32のYに示すように、1段あたりに5画素分の
信号電荷が足し合わされた5画素混合電荷55が保持され
た状態となる。そして、この図32のYに示す状態で
は、図33(A)にも示すように、奇数ラインの5画素混
合電荷55のすぐ上に、先に読み出され混合されていた偶
数ラインの5画素混合電荷54が存在している。そこで、
図33(B)及び(C)に示すように、最初の5画素混合電
荷55を水平転送路に読み出し出力した後は、図34(D)
ないし図35(I)に示すように、1段垂直転送、水平転
送、9段垂直転送、水平転送、…の繰り返しで、同色の
5画素混合電荷54,55を読み出すことができる。Then, from the state shown by L in FIG. 32,
By applying a predetermined voltage to V1 to V3, as shown in M to R of FIG. 32, the five-pixel mixed charge 54 is vertically transferred in the opposite direction of the horizontal transfer path by four stages, that is, reversely transferred, and below the V2B electrode. The 5-pixel mixed charge 54 is temporarily saved. From this state,
As indicated by S in FIG. 5, charge read pulses 51c and 51d are applied to V2C and V2D.
And the signal charges on the odd lines are read to the vertical transfer path. Next, as shown in T to X of FIG. 32, the V2D charge read pulse 51d is applied while the V2C charge read pulse 51c is added.
In the state where the application is stopped, a predetermined voltage is applied to V1 to V3 to vertically transfer each signal charge 52 of the vertical transfer path toward the horizontal transfer path by eight stages in the positive direction. Then, even if the vertical transfer is performed, the potential wells are deep in the V2C electrode portions at every tenth stage, so that the signal charges on the odd-numbered lines that have been read out are stored in the G pixel pixel in the charge holding portion below V2C. The signal charges of 5 pixels of the same color are mixed, that is, added. Then, in a state where the application of the V2C charge read pulse 51c is stopped, as shown in Y of FIG. 32, a state in which a 5-pixel mixed charge 55 in which signal charges of 5 pixels are added per one stage is held. Become. Then, in the state shown in Y of FIG. 32, as shown in FIG. 33A, immediately above the mixed charge 55 of the five pixels of the odd line, the five pixels of the even line previously read and mixed. There is a mixed charge 54. Therefore,
As shown in FIGS. 33B and 33C, after the first five-pixel mixed charge 55 is read out and output to the horizontal transfer path, FIG.
As shown in FIG. 35 (I), the five-pixel mixed charges 54 and 55 of the same color can be read by repeating 1-stage vertical transfer, horizontal transfer, 9-stage vertical transfer, horizontal transfer, ....
【0195】なお、この実施の形態では、原色ベイヤー
配列を例にあげて説明したが、これに限られず、1つの
縦ラインのカラーフィルタが2組以下であれば、どのよ
うなフィルタ配列であっても適用可能である。すなわ
ち、第4の実施の形態に示すフィルタ配列以外にも、現
存するほとんど全てのフィルタ配列において適用可能で
ある。In this embodiment, the primary color Bayer array has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and what kind of filter array is provided as long as one vertical line color filter is two or less. However, it is applicable. That is, it can be applied to almost all existing filter arrays other than the filter array shown in the fourth embodiment.
【0196】すなわち、この実施の形態のように、プロ
グレッシブCCDでは、読み出し電極を4系統とするこ
とにより、あらゆるカラーフィルタ配列で上記と同様の
効果を得ることができる。また、この構成では、通常の
構成に較べ、垂直転送電極の数が2系統増加するが、C
CDの画素数の増加に伴いラインの加算数が増加して
も、垂直転送電極の数はこれ以上増加せず、コストの上
昇を抑制できる。That is, in the progressive CCD as in this embodiment, the same effect as above can be obtained with any color filter array by using four read electrodes. Further, in this configuration, the number of vertical transfer electrodes is increased by two systems as compared with the normal configuration, but C
Even if the number of lines added increases with the increase in the number of pixels of the CD, the number of vertical transfer electrodes does not increase any more, and an increase in cost can be suppressed.
【0197】また、この実施の形態では、垂直転送路上
で偶数ラインの5画素混合電荷を生成した後に、第2の
実施の形態で示した手法により、すなわち、垂直転送路
で逆転転送を行い、CCD2の内部で出力ライン順の偶
数奇数逆転を補償しているが、次に示す第4の実施の形
態のように、第1の実施の形態と同様に、正方向の垂直
転送のみで全ての画素混合を実現し、画像処理などを司
るCCD外部の構成要素によりライン順を補償すること
もできる。さらに、この実施の形態においても、第2の
実施の形態と同様に、奇数ライン側の画素混合は、水平
転送路上で行うこともできる。Further, in this embodiment, after the even-numbered-line 5-pixel mixed charge is generated on the vertical transfer path, the reverse transfer is performed by the method shown in the second embodiment, that is, on the vertical transfer path. The even / odd inversion of the output line order is compensated for inside the CCD2. However, as in the case of the fourth embodiment described below, as in the case of the first embodiment, only vertical transfer in the positive direction is used for all of the above. The line order can be compensated by a component outside the CCD that realizes pixel mixture and controls image processing. Further, also in this embodiment, similarly to the second embodiment, the pixel mixture on the odd line side can be performed on the horizontal transfer path.
【0198】次に、本発明の第4の実施の形態を図36
ないし図40を参照して説明する。Next, FIG. 36 shows a fourth embodiment of the present invention.
Through FIG. 40.
【0199】なお、この第4の実施の形態のCCD2の
内部構成及びCCD2の駆動を含む基本動作は、図29
に示す第3の実施の形態と同様であり、全画素個別読み
出しモードの動作の説明は省略する。そして、この実施
の形態は、垂直転送路において、信号電荷を水平転送路
方向である正方向のみに転送すれば良く、逆転転送する
必要がないため、逆転転送の転送効率が著しく低下した
CCDについても対応でき、汎用性を向上できるととも
に、水平転送路での加算を取り入れることにより、読み
出し動作に要する時間を第3の実施の形態に較べて若干
短くすることができる。The basic structure including the internal structure of the CCD 2 of the fourth embodiment and the driving of the CCD 2 is shown in FIG.
The third embodiment is the same as that of the third embodiment shown in FIG. In addition, in this embodiment, in the vertical transfer path, it is sufficient to transfer the signal charges only in the positive direction, which is the horizontal transfer path direction, and it is not necessary to perform the reverse transfer. In addition, the versatility can be improved, and the time required for the read operation can be slightly shortened as compared with the third embodiment by incorporating the addition in the horizontal transfer path.
【0200】次に、本実施の形態による動画モード、す
なわち加算読み出しモードについて、図36及び図37
を参照して説明する。Next, the moving image mode according to the present embodiment, that is, the addition read mode will be described with reference to FIGS.
Will be described with reference to.
【0201】これら図36及び図37においては、図2
9の一番左端の縦列における電荷読出と垂直転送の様子
について説明しているが、以下の説明において、隣接す
る縦列を含む他の全ての縦列で同様の動作が生じている
ものとする。すなわち、加算や電荷読出、垂直転送は、
水平ライン単位で行われる。また、図36に示すV1〜V3
を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧波形と、図37
に示すV1〜V3を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧波
形とは、同一のものである。一方、この電圧波形に直交
する方向に示すA〜Uを付した垂直転送路のポテンシャ
ル状況を示す波形は、図36が前半部分を示し、図37
が後半部分を示している。In these FIG. 36 and FIG. 37, FIG.
The state of charge reading and vertical transfer in the leftmost column of 9 is described, but in the following description, it is assumed that the same operation occurs in all other columns including the adjacent column. That is, addition, charge reading, and vertical transfer are
It is performed in units of horizontal lines. In addition, V1 to V3 shown in FIG.
37 and the voltage waveforms of the vertical transfer path gate signals marked with
The voltage waveforms of the respective vertical transfer path gate signals denoted by V1 to V3 are the same. On the other hand, FIG. 36 shows the first half part of the waveform showing the potential state of the vertical transfer path with A to U shown in the direction orthogonal to this voltage waveform, and FIG.
Shows the latter half.
【0202】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図36のAに示
す状態から、図36のBに示すように、V2A,V2Bにそれ
ぞれ電荷読出パルス51a,51bを与え、偶数ラインの信号
電荷52のみを全て垂直転送路に読み出す。次に、図36
のC〜Kに示すように、V2Bの電荷読出パルス51bの印加
は停止するが、V2Aには電荷読出パルス51aを加えたま
ま、8段分正方向に垂直転送を行う。すると、垂直転送
を行っても、10段おきのV2Aの電極部分でポテンシャ
ル井戸が深くなっているため、読み出された偶数ライン
の信号電荷(画素電荷)は、V2A下の電荷保持部におい
て、Rの画素の同色5画素分の信号電荷が混合すなわち
加算される。そして、V2Aの電荷読出パルス51aの印加を
停止した状態で、図36のL及び図37のLに示すよう
に、1段あたりに5画素分の信号電荷が足し合わされた
5画素混合電荷54が保持された状態となる。First, as an initial state, charge transfer pulses 51a and 51b are applied to V2A and V2B, respectively, from the state shown in FIG. 36A for each vertical transfer path gate signal and potential state, as shown in FIG. 36B. Then, only the signal charges 52 of even lines are read out to the vertical transfer path. Next, in FIG.
As shown in C to K, the application of the charge read pulse 51b for V2B is stopped, but the vertical transfer is performed in the positive direction for eight steps while the charge read pulse 51a is added to V2A. Then, even if vertical transfer is performed, since the potential wells are deeper in the V2A electrode portions at every 10th stage, the read-out even line signal charges (pixel charges) are stored in the charge holding unit below V2A. The signal charges of 5 pixels of the same color of the R pixel are mixed, that is, added. Then, in the state where the application of the V2A charge read pulse 51a is stopped, as shown in L of FIG. 36 and L of FIG. 37, the five-pixel mixed charge 54 in which the signal charges of five pixels are added per stage is generated. It will be held.
【0203】そして、この図37のLに示す状態から、
V1〜V3に所定の電圧を加えて、図37のM〜Rに示すよ
うに、5画素混合電荷54を水平転送路方向すなわち正方
向に6段分垂直転送し、V2B電極下に5画素混合電荷54
を一時待避させる。この状態から、図37のSに示すよ
うに、V2C,V2Dに電荷読出パルス51c,51dを与え、奇数
ラインの信号電荷を垂直転送路に読み出す。次いで、図
37のTに示すように、これらV2C,V2Dの電荷読出パル
ス51c,51dの印加を停止する。この状態で、図37のU
に示すように、最下段の一部を除き、5R,G,G,
G,G,G,5R,G,G,G,G,G,…の繰り返し
の形で、全画素の信号電荷が垂直転送路へ読み出された
状態になる。From the state indicated by L in FIG. 37,
By applying a predetermined voltage to V1 to V3, as shown in M to R of FIG. 37, the five-pixel mixed charge 54 is vertically transferred by six stages in the horizontal transfer path direction, that is, in the positive direction, and five pixels are mixed under the V2B electrode. Charge 54
To evacuate. From this state, as shown by S in FIG. 37, the charge read pulses 51c and 51d are applied to V2C and V2D to read the signal charges of the odd lines to the vertical transfer paths. Then, as shown at T in FIG. 37, the application of the charge read pulses 51c and 51d of V2C and V2D is stopped. In this state, U in FIG.
As shown in, except for a part of the bottom, 5R, G, G,
In the repeating form of G, G, G, 5R, G, G, G, G, G, ..., The signal charges of all pixels are read out to the vertical transfer paths.
【0204】さらに、この後の垂直転送及び水平転送は
図38及び図39に示すように行われる。すなわち、図
38(A)は、図37のUに示す垂直転送路の状態を示し
ている。また、図38及び図39の61は垂直転送路を示
し、62は水平転送路を示している。そして、この図38
(A)の段階では、上記の読み出し動作の過程の結果によ
り、既に水平転送路62には、偶数ラインの5画素混合電
荷(R0+R2+R4+R6+R8)63が存在している。そこで、
図38(B)に示すように、この5画素混合電荷(R0+R2
+R4+R6+R8)63を水平転送で読み出した後、図38
(C)に示すように、水平転送を止めたまま垂直転送を行
い、水平転送路で奇数ラインの加算すなわち画素混合を
行う。また、図38(C)に示す状態では、水平転送路上
の信号電荷(G1+G3)は、画面の端部のため、足し合
わせが足りず、不完全な混合画素数となっている。そこ
で、図39(D)に示すように、この信号電荷(G1+G
3)を水平転送出力したのち、図39(E)に示すよう
に、1段分垂直転送を行って、5画素が足し合わされた
偶数ラインの5画素混合電荷(R10+R12+R14+R16+R1
8)63を水平転送路へ転送する。Further, the subsequent vertical transfer and horizontal transfer are performed as shown in FIGS. 38 and 39. That is, FIG. 38A shows the state of the vertical transfer path indicated by U in FIG. Further, 61 in FIGS. 38 and 39 indicates a vertical transfer path, and 62 indicates a horizontal transfer path. And this FIG.
At the stage of (A), as a result of the process of the above-mentioned read operation, the horizontal transfer path 62 already has the 5 pixel mixed charges (R0 + R2 + R4 + R6 + R8) 63 of even lines. Therefore,
As shown in FIG. 38 (B), this 5 pixel mixed charge (R0 + R2
After reading + R4 + R6 + R8) 63 by horizontal transfer,
As shown in (C), vertical transfer is performed while horizontal transfer is stopped, and addition of odd lines, that is, pixel mixing is performed on the horizontal transfer path. Further, in the state shown in FIG. 38 (C), the signal charges (G1 + G3) on the horizontal transfer path are at an edge portion of the screen, and therefore the addition is insufficient, resulting in an incomplete mixed pixel number. Therefore, as shown in FIG. 39 (D), this signal charge (G1 + G
After horizontal transfer of 3), as shown in FIG. 39 (E), vertical transfer for one stage is performed, and 5 pixel mixed charges (R10 + R12 + R14 + R16 +) of even lines in which 5 pixels are added are added. R1
8) Transfer 63 to the horizontal transfer path.
【0205】そして、図39(F)に示すように、この5
画素混合電荷(R10+R12+R14+R16+R18)63を水平転送
により出力する。次いで、図40(G)に示すように、1
段分垂直転送を行って、信号電荷(G5)を水平転送路
へ転送し、続いて、図40(H)に示すように、水平転送
を行わないうちに、引き続き8段分の垂直転送を行い、
水平転送路上で奇数ラインの加算を行い、第2の加算電
荷としての5画素加算信号電荷である5画素混合電荷
(G5+G7+G9+G11+G13)64を生成する。Then, as shown in FIG.
The pixel mixed charge (R10 + R12 + R14 + R16 + R18) 63 is output by horizontal transfer. Then, as shown in FIG.
40 stages of vertical transfer is performed to transfer the signal charge (G5) to the horizontal transfer path. Then, as shown in FIG. 40H, 8 stages of vertical transfer are continuously performed before horizontal transfer is performed. Done,
An odd-numbered line is added on the horizontal transfer path, and a 5-pixel mixed charge that is a 5-pixel added signal charge as the second added charge
(G5 + G7 + G9 + G11 + G13) 64 is generated.
【0206】そして、図40(I)に示すように、この信
号電荷を水平転送で出力した後は、上記と同様に、1段
垂直転送、水平転送、9段垂直転送、水平転送…との動
作を繰り返し、画像信号を外部へ読み出す。このよう
に、垂直転送路61に全画素が一部加算されて読み出され
た後は、垂直転送路61を1段、9段の繰り返しで転送動
作させることにより、結果として、静止画の5倍のフレ
ームレートで全画素信号を読み出すことができる。Then, as shown in FIG. 40 (I), after this signal charge is output by horizontal transfer, 1-stage vertical transfer, horizontal transfer, 9-stage vertical transfer, horizontal transfer ... The operation is repeated to read the image signal to the outside. In this way, after all the pixels are partially added to the vertical transfer path 61 and read out, the vertical transfer path 61 is repeatedly transferred in one stage and nine stages, and as a result, 5 All pixel signals can be read at a double frame rate.
【0207】なお、この第4の実施の形態においても、
第1の実施の形態と同様に、5画素混合電荷である加算
信号について、信号電荷の配列が偶数ラインと奇数ライ
ンとで位置関係が逆転している。そして、このような現
象は、この実施の形態に示すCCD2の後段に配置され
る画像処理などを司るCCD2外部の構成要素により、
例えば、1ライン分の画像データを記録できる処理装置
としてのラインバッファを設け、先に出力されたライン
信号を一時保持し、次のライン信号を先に通過させ、偶
数ラインと奇数ラインとの信号を入れ替える処理などを
行うことで、補償することができる。Incidentally, also in the fourth embodiment,
Similar to the first embodiment, with respect to the addition signal which is the 5-pixel mixed charge, the positional relationship between the even-numbered line and the odd-numbered line of the signal charge is reversed. Then, such a phenomenon is caused by a component outside the CCD 2 arranged in the latter stage of the CCD 2 shown in this embodiment and in charge of image processing.
For example, a line buffer is provided as a processing device capable of recording image data for one line, the line signal output first is temporarily held, the next line signal is passed first, and the even line and odd line signals are transmitted. Can be compensated by performing a process of replacing
【0208】次に、図41ないし図47に示す第5及び
第6の実施の形態である、インターレース補色線順次を
用いた構成について概説する。Next, the configuration using the interlaced complementary color line sequence, which is the fifth and sixth embodiments shown in FIGS. 41 to 47, will be outlined.
【0209】すなわち、図41ないし図47に示す第5
及び第6の実施の形態のように、例えば、Ye(イエロ
ー),Mg(マゼンダ),Cy(シアン),G(グリーン)のフィ
ルタを用いる色差線順次方式(補色方式)のように、特定
の意図的色混合(フィルタペア形成)を前提としたカラー
フィルタ配列のカラー単板、動画静止画兼用、間引き対
応の多画素インターラインCCDに適用することもでき
る。この多画素インターラインCCDでは、先に一方の
フィルタペアを垂直転送路上に形成した後、特定の電荷
読出電極に電荷読出電圧を加えたまま垂直転送をするこ
とにより、複数の同色フィルタペアのライン加算を行
い、次に、残されたラインによるカラーフィルタペア
を、先のフィルタペアとの混色を回避させつつ垂直転送
路へ読み出し形成し、再度特定の電荷読出電極に電荷読
出電圧を加えたまま垂直転送をすることにより、複数の
同色フィルタペア同士をライン加算して、結果として、
同色複数フィルタペアのライン加算で全画素読出を行
い、予め意図している後段の画像処理に支障を来すこと
なく、フレームレート向上、垂直空間周波数再現性向
上、感度向上といった、動画像の著しい画質向上を実現
できる。That is, the fifth shown in FIGS. 41 to 47.
And a specific color difference line sequential method (complementary color method) using filters of Ye (yellow), Mg (magenta), Cy (cyan), and G (green) as in the sixth embodiment. The present invention can also be applied to a color single plate having a color filter array on the premise of intentional color mixing (filter pair formation), a multi-pixel interline CCD compatible with moving and still images, and thinning. In this multi-pixel interline CCD, one filter pair is first formed on the vertical transfer path, and then vertical transfer is performed while the charge read voltage is applied to a specific charge read electrode, whereby a line of a plurality of same color filter pairs is formed. Then, the color filter pair of the remaining lines is read out and formed on the vertical transfer path while avoiding color mixing with the previous filter pair, and the charge read voltage is applied to the specific charge read electrode again. By performing vertical transfer, line addition is performed for multiple same color filter pairs, and as a result,
All pixels are read out by line addition of multiple filter pairs of the same color, and the moving image is remarkably improved, such as frame rate improvement, vertical spatial frequency reproducibility improvement, and sensitivity improvement, without interfering with the intended later image processing. The image quality can be improved.
【0210】すなわち、ライン混合により輝度、色差信
号を容易に生成できるカラーフィルタ配列のカラー単
板、動画静止画兼用、間引き対応多画素インターライン
・インターレーススキャンCCDにおいても、上記動作
を応用して、後段の画像処理に影響を与えることなく、
同色フィルタペア同士を複数加算して全画素読み出しを
実現できる。That is, the above operation is applied to a color single plate of a color filter array capable of easily generating a color difference signal by line mixing, a moving image still image combined / thinning-compatible multi-pixel interline / interlaced scan CCD, Without affecting the subsequent image processing,
All pixels can be read out by adding a plurality of same color filter pairs.
【0211】次に、本発明の第5の実施の形態を図41
ないし図44を参照して説明する。この第5の実施の形
態の構成は、第1の実施の形態の構成に準じ、構成図は
図1と同一であるが、本実施の形態では、図41に内部
構造を示すように、CCDとして、いわゆる色差線順次
方式(補色方式)の間引き対応インターライン型インター
レーススキャンCCDに適用したものである。Next, FIG. 41 shows the fifth embodiment of the present invention.
It will be described with reference to FIGS. The configuration of the fifth embodiment is similar to that of the first embodiment, and the configuration diagram is the same as that of FIG. 1. However, in the present embodiment, as shown in the internal structure of FIG. The present invention is applied to a so-called color difference line sequential method (complementary color method) thinning compatible interline interlaced scan CCD.
【0212】すなわち、この第5の実施の形態では、C
CDは、カラーインターライン型インターレーススキャ
ンCCDである。このCCD2は、静止画、動画兼用を
特徴とし、動画専用用途のCCDに較べて画素数が著し
く多いため、静止画撮影時には、メカニカルシャッタを
併用することで、全画素を個別に読み出すが、動画撮影
時には画素混合を行うことにより、全画素を静止画の4
倍のフレームレートで読み出すことができる。また、こ
のカラーフィルタ配列は、動画時には意図的に異なる色
のフィルタ画素を混色させることにより、以後の画像処
理を容易にすることができる。すなわち、上下に隣接す
る画素同士を足し合わせることにより、Ye+Mg,Y
e+G,Cy+G,Cy+Mgの4通りのフィルタペア信
号を取り出すことができる。そして、
(Ye+Mg)+(Cy+G)=2R+3G+2B≒輝度信号Y1
(Ye+G)+(Cy+Mg)=2R+3G+2B≒輝度信号Y2
(Cy+G)−(Ye+Mg)=G−2R ≒色差信号Cr
(Ye+G)−(Cy+Mg)=G−2B ≒色差信号Cb
のように、それぞれフィルタペア信号を加算あるいは減
算することにより、輝度信号、色差信号の近似信号をご
く容易に生成できる。このため、このようなカラーフィ
ルタ配列は、一般的には、ムービー用途のカラーCCD
フィルタ配列として普及定着している。That is, in this fifth embodiment, C
The CD is a color interline type interlaced scan CCD. The CCD 2 is characterized by both a still image and a moving image, and has a significantly larger number of pixels than a CCD dedicated for moving images. Therefore, when shooting a still image, all pixels are read individually by using a mechanical shutter together. By mixing pixels during shooting, all pixels are
It can be read at twice the frame rate. In addition, this color filter array can facilitate subsequent image processing by intentionally mixing filter pixels of different colors during a moving image. That is, by adding the vertically adjacent pixels together, Ye + Mg, Y
Four kinds of filter pair signals of e + G, Cy + G and Cy + Mg can be taken out. Then, (Ye + Mg) + (Cy + G) = 2R + 3G + 2B≈luminance signal Y1 (Ye + G) + (Cy + Mg) = 2R + 3G + 2B≈luminance signal Y2 (Cy + G) − (Ye + Mg) = G−2R ≈color difference signal Cr (Ye + G) − (Cy + Mg) = G−2B ≈color difference signal Cb As shown in FIG. , It is very easy to generate an approximate signal of the color difference signal. Therefore, such a color filter array is generally used as a color CCD for movies.
It has become popular as a filter array.
【0213】そして、CCDは、図41に内部構造を示
すように、光電変換手段としてのフォトダイオード15
と、これらフォトダイオード15に接続された第1のCC
Dである垂直転送路16と、これら垂直転送路16にそれぞ
れ接続された垂直転送路ゲート信号配線18とを備えてい
る。また、図中、矢印19は、図示しない第2のCCDで
ある水平転送路方向への垂直転送方向である正方向を示
している。The CCD has a photodiode 15 as a photoelectric conversion means, as shown in the internal structure of FIG.
And the first CC connected to these photodiodes 15.
A vertical transfer path 16 which is D and a vertical transfer path gate signal wiring 18 connected to each of the vertical transfer paths 16 are provided. Further, in the figure, an arrow 19 indicates a forward direction which is a vertical transfer direction to a horizontal transfer path direction which is a second CCD (not shown).
【0214】また、フォトダイオード15は、それぞれ画
素を構成し、二次元的に所定のパターンで配列され、本
実施の形態では、上記のようにカラーフィルタの配列は
色差線順次方式(補色方式)で、所定の縦列のカラーフィ
ルタの組み合わせが、Ye,Mg,Ye,G…となり、M
g及びGが偶数番目の水平ライン上に位置している。そ
して、この縦列に隣接する縦列のカラーフィルタの組み
合わせがCy,Mg,Cy,G…となり、Mg及びGが偶
数番目の水平ライン上に位置している。Further, the photodiodes 15 respectively form pixels and are two-dimensionally arranged in a predetermined pattern. In the present embodiment, the color filters are arranged in the color difference line sequential system (complementary color system) as described above. Then, the combination of the color filters in a predetermined column becomes Ye, Mg, Ye, G ... And M
g and G are located on even-numbered horizontal lines. The combination of the color filters in the columns adjacent to this column is Cy, Mg, Cy, G ... And Mg and G are located on even-numbered horizontal lines.
【0215】そして、フォトダイオード15に蓄積された
信号電荷は、それぞれに隣接する垂直転送路16のゲート
電極にプラス電位の電荷読出電圧である電荷読出パルス
が加わることで、垂直転送路16側に読み出される。そし
て、CCDのこのような電荷読出動作を伴う垂直転送路
ゲート電極の組み合わせは、図41に示すように、V1A,
V1B,V1C,V3A,V3B,V3Cの6系統であり、これら6系統の
電極に、電荷読出動作を伴わない垂直転送専用ゲート電
極V2,V4を加え、合計8系統の垂直転送路ゲート電極が
存在し、それぞれ垂直転送路ゲート信号配線18に接続さ
れている。Then, the signal charges accumulated in the photodiodes 15 are applied to the vertical transfer path 16 side by applying a charge read pulse, which is a charge read voltage having a positive potential, to the gate electrodes of the vertical transfer paths 16 adjacent to each other. Read out. As shown in FIG. 41, the combination of the vertical transfer path gate electrodes which accompanies such charge reading operation of the CCD is V1A,
There are 6 systems of V1B, V1C, V3A, V3B, V3C, and gate electrodes V2 and V4 dedicated to vertical transfer without charge read operation are added to these 6 system electrodes, and there are a total of 8 systems of vertical transfer path gate electrodes. Then, each is connected to the vertical transfer path gate signal wiring 18.
【0216】なお、上記の実施の形態のCCDは一例と
して4ライン加算(同色フィルタペア2組加算)の場合を
示しているが、実際には、V1A,V3Aに相当する電極をカ
ラーフィルタを考慮しつつ何ライン毎に配置するかによ
り、様々なライン加算数のCCDを実現することができ
る。さらに、ライン加算数がどのように増加しても、垂
直転送ゲート電極の数が増えることはない。Although the CCD of the above-mentioned embodiment shows the case of 4-line addition (addition of two pairs of the same color filter pair) as an example, actually, the electrodes corresponding to V1A and V3A are considered in the color filter. However, CCDs with various line addition numbers can be realized depending on how many lines are arranged. Furthermore, no matter how the number of lines added increases, the number of vertical transfer gate electrodes does not increase.
【0217】そして、この実施の形態においては、信号
読出動作は、第1の実施の形態同様に、静止画撮影時
(全画素個別読み出しモード)では、1画面を偶数ライン
と奇数ラインとの2フィールドに分けて、全画素を独立
に読み出す。一方、動画撮影時(動画モード)では、上記
のフィルタペアを、他のフィルタペアとの混色を避けつ
つ足し合わせて、全画素信号を4倍のフレームレートで
高速に読み出す。In this embodiment, the signal read operation is the same as that in the first embodiment when the still image is photographed.
In the (all pixel individual read mode), one screen is divided into two fields of even lines and odd lines, and all pixels are read independently. On the other hand, at the time of shooting a moving image (moving image mode), the above filter pairs are added together while avoiding color mixture with other filter pairs, and all pixel signals are read out at a high speed at a quadruple frame rate.
【0218】なお、静止画撮影時の動作は、上記の各実
施の形態と同様に全画素を独立に読み出すもので、説明
を省略する。The operation at the time of capturing a still image is to read out all pixels independently as in each of the above-mentioned embodiments, and the description thereof will be omitted.
【0219】そして、動画撮影時など、同色フィルタペ
アを2組足し合わせて全画素を読み出すモードについ
て、以下、図42ないし図44を参照して電荷読出及び
垂直転送の状態について説明する。すなわち、図42及
び図43では、図41の一番左端の縦列における電荷読
出と垂直転送の様子について説明しているが、以下の説
明において、隣接する縦列を含む他の全ての縦列で同様
の動作が生じているものとする。すなわち、電荷読出や
垂直転送は、水平ライン単位で行われる。また、図42
に示すV1A〜V4を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧
波形と、図43に示すV1A〜V4を付した各垂直転送路ゲ
ート信号の電圧波形とは、同一のものである。一方、こ
の電圧波形に直交する方向に示すA〜Uを付した垂直転
送路のポテンシャル状況を示す波形は、図42が前半部
分を示し、図43が後半部分を示している。A mode of reading out all the pixels by adding two pairs of filters of the same color when shooting a moving image will be described below with reference to FIGS. 42 to 44. That is, FIGS. 42 and 43 describe the state of charge reading and vertical transfer in the leftmost column in FIG. 41, but in the following description, the same applies to all other columns including adjacent columns. It is assumed that the operation is occurring. That is, charge reading and vertical transfer are performed in horizontal line units. In addition, FIG.
The voltage waveforms of the vertical transfer path gate signals denoted by V1A to V4 shown in FIG. 4 and the voltage waveforms of the vertical transfer path gate signals denoted by V1A to V4 shown in FIG. 43 are the same. On the other hand, FIG. 42 shows the first half part and FIG. 43 shows the second half part of the waveform showing the potential state of the vertical transfer path with A to U shown in the direction orthogonal to this voltage waveform.
【0220】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図42のAに示
す状態から、図42のBに示すように、V3Cのみに電荷
読出パルス71を加え、Mg(マゼンダ)の存在するライン
の信号電荷を全て垂直転送路に読み出す。次に、図42
のCに示すように、V3Cの電荷読出パルスの印加を停止
した状態で、V1A〜V4に所定の電圧を加えて、図42の
C〜Eに示すように、水平転送路方向とは逆方向に1/
2段分垂直転送、すなわち逆転転送する。次いで、図4
2のFに示すように、V1A,V1Bに電荷読出パルスを加え
る。すると、MgとYe(イエロー)との信号電荷が足し
合わされて、フィルタペア信号Mg+Yeが形成され
る。次いで、図42のGに示すように、V1Aに電荷読出
パルスを加えたまま、V1Bの電荷読出パルスの印加を停
止した後、さらに、図42のH〜Jに示すように、2段
分逆方向に垂直転送すなわち逆転転送を行う。すると、
8ラインごとに存在するV1Aの電極下では、ポテンシャ
ル井戸が深くなっているため、2組の同色のフィルタペ
ア信号Mg+YeがV1A下の電荷保持部において混合され
る。すなわち、この電荷保持部では、4画素分の画素信
号信号電荷が加算された状態になる。この後、図42の
K及び図43のKに示すように、V1Aの電荷読出パルス
の印加を停止すると、V1Aの電極下に、2組の同色のフ
ィルタペア信号が加算され、保持された状態になる。さ
らに、この状態から、図43のLに示すように、V1Cに
電荷読出パルスを加え、G(グリーン)の上側のYeの信
号電荷を読み出す。次いで、図43のM〜Oに示すよう
に、V1Cの電荷読出パルスの印加を停止し、水平転送路
方向すなわち正方向に1/2段分垂直転送を行った後、
図43のPに示すように、V3A,V3Bに電荷読出パルスを
加える。すると、GとYeとの信号電荷が足し合わされ
て、フィルタペア信号G+Yeが形成される。さらに、
この状態で、図43のQに示すように、V3Aに電荷読出
パルスを加えたまま、V3Bの電荷読出パルスの印加を停
止した後、さらに、図43のR〜Tに示すように、水平
転送路方向すなわち正方向に2段分垂直転送を行う。す
ると、8ラインごとに存在するV3Aの電極下では、ポテ
ンシャル井戸が深くなっているため、2組の同色のフィ
ルタペア信号G+YeがV3A下の電荷保持部において混合
される。すなわち、この電荷保持部では、4画素分の画
素信号電荷が加算された状態になる。この後、図43の
Uに示すように、V3Aの電荷読出パルスの印加を停止す
ると、V3Aの電極下に、2組の同色のフィルタペア信号
が加算され、保持された状態になる。First, as an initial state, the charge transfer pulse 71 is added only to V3C as shown in FIG. 42B from the state where each vertical transfer path gate signal and potential state are shown in FIG. 42A, and Mg ( All the signal charges of the line where (magenta) exists are read out to the vertical transfer path. Next, FIG.
42C, a predetermined voltage is applied to V1A to V4 with the application of the V3C charge read pulse stopped, and as shown in C to E in FIG. 1 /
Vertical transfer for two stages, that is, reverse transfer. Then, FIG.
As shown in F of 2, a charge read pulse is applied to V1A and V1B. Then, the signal charges of Mg and Ye (yellow) are added together to form the filter pair signal Mg + Ye. Next, as shown in G of FIG. 42, after the application of the charge read pulse of V1B is stopped while the charge read pulse is being applied to V1A, as shown in H to J of FIG. Vertical transfer, that is, reverse transfer is performed in the direction. Then,
Since the potential well is deep under the electrode of V1A that exists every eight lines, two filter pair signals Mg + Ye of the same color are mixed in the charge holding unit under V1A. That is, in this charge holding portion, the pixel signal signal charges for four pixels are added. After that, as shown in K of FIG. 42 and K of FIG. 43, when the application of the charge read pulse of V1A is stopped, two filter pair signals of the same color are added and held under the electrode of V1A. become. Further, from this state, as shown by L in FIG. 43, a charge read pulse is applied to V1C to read out the signal charge of Ye above G (green). Next, as shown in M to O of FIG. 43, application of the charge read pulse of V1C is stopped, and after 1/2 stage of vertical transfer in the horizontal transfer path direction, that is, in the positive direction,
As shown in P of FIG. 43, a charge read pulse is applied to V3A and V3B. Then, the signal charges of G and Ye are added together to form the filter pair signal G + Ye. further,
In this state, as shown in Q of FIG. 43, after the application of the charge read pulse of V3B is stopped while the charge read pulse is being applied to V3A, horizontal transfer is further performed as shown in R to T of FIG. Vertical transfer for two steps is performed in the road direction, that is, the forward direction. Then, since the potential well is deep under the V3A electrode that exists every eight lines, two pairs of filter pair signals G + Ye of the same color are mixed in the charge holding section under V3A. That is, in this charge holding portion, the pixel signal charges for four pixels are added. After that, as shown in U of FIG. 43, when the application of the charge read pulse of V3A is stopped, two filter pair signals of the same color are added and held under the electrode of V3A.
【0221】この後、図44に読み出される画素の状況
を示すように、まず、垂直転送路の信号電荷(G0+Ye
1)+(G4+Ye5)を水平転送路に転送し、水平転送する。
この後、3段分垂直転送して信号電荷(Mg2+Ye3)+
(Mg6+Ye7)を水平転送路に読み出し、水平転送す
る。以後、同様に、一段分垂直転送、水平転送、3段分
垂直転送、水平転送、…を繰り返し、静止画の4倍のフ
レームレートでライン混合された全画素電荷信号を読み
出していくことができる。After this, as shown in the situation of the pixels read out in FIG. 44, first, the signal charge (G0 + Ye) of the vertical transfer path
1) + (G4 + Ye5) is transferred to the horizontal transfer path and horizontally transferred.
After that, the signal charges (Mg2 + Ye3) +
(Mg6 + Ye7) is read to the horizontal transfer path and horizontally transferred. Thereafter, similarly, the vertical transfer for one stage, the horizontal transfer, the vertical transfer for three stages, the horizontal transfer, ... Are repeated, and the all-pixel charge signals line-mixed at a frame rate four times that of the still image can be read out. .
【0222】なお、この実施の形態では、垂直転送路で
逆転転送を行うことで画素混合を実現しているが、以下
に示す第6の実施の形態では、上記の各実施の形態と同
様に、逆転転送を伴わなくとも、垂直転送路での正方向
の転送のみで画素混合、この場合は同色フィルタペア信
号同士の混合を実現でき、すなわち、正方向の垂直転送
のみで全ての画素混合を実現し、画像処理などを司るC
CD外部の構成要素によりライン順を補償できる。さら
に、この実施の形態においても、第2の実施の形態と同
様に、奇数ライン側の画素混合は、水平転送路上で行う
こともできる。In this embodiment, the pixel mixture is realized by performing the reverse transfer on the vertical transfer path. However, in the sixth embodiment shown below, as in the above-mentioned respective embodiments. , Pixel mixing is possible only by the transfer in the forward direction on the vertical transfer path without the reverse transfer, and in this case, the mixing of the same color filter pair signals can be realized, that is, all the pixel mixing can be performed only by the vertical transfer in the positive direction. C that realizes and controls image processing etc.
Line order can be compensated by components outside the CD. Further, also in this embodiment, similarly to the second embodiment, the pixel mixture on the odd line side can be performed on the horizontal transfer path.
【0223】次に、本発明の第6の実施の形態を図45
ないし図47を参照して説明する。Next, FIG. 45 shows a sixth embodiment of the present invention.
47 to FIG. 47.
【0224】そして、この第6の実施の形態のCCD2
の内部構成及びCCD2の駆動を含む基本動作は、図4
1に示す第5の実施の形態と同様であり、全画素個別読
み出しモードの動作の説明は省略する。そして、この実
施の形態は、垂直転送路において、信号電荷を水平転送
路方向である正方向のみに転送すれば良く、逆転転送す
る必要がないため、逆転転送の転送効率が著しく低下し
たCCDについても対応でき、汎用性を向上できるとと
もに、水平転送路での加算を取り入れることにより、読
み出し動作に要する時間を第5の実施の形態に較べて若
干短くすることができる。また、この6の実施の形態で
は、第5の実施の形態に対し、フィルタペア加算の組み
合わせが変更されている。Then, the CCD 2 of the sixth embodiment
The basic operation including the internal structure of the CCD and the driving of the CCD 2 is shown in FIG.
The operation is the same as that of the fifth embodiment shown in FIG. 1, and the description of the operation in the all-pixel individual read mode is omitted. In addition, in this embodiment, in the vertical transfer path, it is sufficient to transfer the signal charges only in the positive direction, which is the horizontal transfer path direction, and it is not necessary to perform the reverse transfer. In addition, the versatility can be improved, and the time required for the read operation can be slightly shortened as compared with the fifth embodiment by incorporating the addition in the horizontal transfer path. Further, in the sixth embodiment, the combination of filter pair addition is changed from that of the fifth embodiment.
【0225】そして、動画撮影時など、同色フィルタペ
アを2組足し合わせて全画素を読み出すモードについ
て、以下、図45ないし図47を参照して電荷読出及び
垂直転送の状態について説明する。すなわち、図45及
び図46では、図41の一番左端の縦列における電荷読
出と垂直転送の様子について説明しているが、以下の説
明において、隣接する縦列を含む他の全ての縦列で同様
の動作が生じているものとする。すなわち、電荷読出や
垂直転送は、水平ライン単位で行われる。また、図45
に示すV1A〜V4を付した各垂直転送路ゲート信号の電圧
波形と、図46に示すV1A〜V4を付した各垂直転送路ゲ
ート信号の電圧波形とは、同一のものである。一方、こ
の電圧波形に直交する方向に示すA〜Vを付した垂直転
送路のポテンシャル状況を示す波形は、図45が前半部
分を示し、図46が後半部分を示している。The mode of reading out all the pixels by adding two pairs of filters of the same color when shooting a moving image will be described below with reference to FIGS. 45 to 47. That is, FIGS. 45 and 46 describe the state of charge reading and vertical transfer in the leftmost column in FIG. 41, but in the following description, the same applies to all other columns including adjacent columns. It is assumed that the operation is occurring. That is, charge reading and vertical transfer are performed in horizontal line units. Also, FIG.
The voltage waveforms of the vertical transfer path gate signals denoted by V1A to V4 shown in FIG. 4 and the voltage waveforms of the vertical transfer path gate signals denoted by V1A to V4 shown in FIG. 46 are the same. On the other hand, FIG. 45 shows the first half portion and FIG. 46 shows the latter half portion of the waveforms showing the potential status of the vertical transfer paths denoted by A to V shown in the direction orthogonal to this voltage waveform.
【0226】まず、初期状態として、各垂直転送路ゲー
ト信号及びポテンシャル状態がそれぞれ図45のAに示
す状態から、図45のBに示すように、V1Cのみに電荷
読出パルス81を加え、Yeの1/2、すなわちGの上側
のYeの信号電荷を垂直転送路に読み出す。次に、図4
5のCに示すように、V1Cの電荷読出パルスの印加を停
止した状態で、V1A〜V4に所定の電圧を加えて、図45
のC〜Dに示すように、水平転送路方向に1/2段分垂
直転送する。次いで、図45のEに示すように、V3A,V3
Bに電荷読出パルスを加える。すると、YeとGとの信
号電荷が足し合わされて、フィルタペア信号G+Yeが
形成される。次いで、図45のFに示すように、V3Aに
電荷読出パルスを加えたまま、V3Bの電荷読出パルスの
印加を停止した後、さらに、図45のG〜Iに示すよう
に、2段分垂直転送を行う。すると、8ラインごとに存
在するV3Aの電極下では、ポテンシャル井戸が深くなっ
ているため、2組の同色のフィルタペア信号G+YeがV
3A下の電荷保持部において混合される。すなわち、この
電荷保持部では、4画素分の画素信号電荷が加算された
状態になる。この後、図45のJ及び図46のJに示す
ように、V3Aの電荷読出パルスの印加を停止すると、V3A
の電極下に、2組の同色のフィルタペア信号が加算さ
れ、保持された状態になる。さらに、この状態から、図
46のK〜Pに示すように、水平転送路方向すなわち正
方向に1.5段分垂直転送を行い、V1C電極下にフィル
タペア信号を一時待避させる。この状態から、図46の
Qに示すように、V1A,V1Bに電荷読出パルスを与え、Y
eの1/2、すなわちMgの上側のYeの信号電荷を垂
直転送路に読み出す。次いで、図46のRに示すよう
に、これらV1A,V1Bの電荷読出パルスの印加を停止す
る。次いで、図46のS〜Tに示すように、1/2段分
垂直転送を行う。そして、図46のUに示すように、V3
Cに電荷読出パルスを加える。すると、YeにMgの信
号電荷が足し合わされて、フィルタペア信号Mg+Ye
が形成される。次いで、図46のVに示すように、V3C
の電荷読出パルスの印加を停止すると、V3Cの電極下
に、Mg+Yeが保持された状態になる。First, as the initial state, the vertical transfer path gate signal and the potential state are changed from the state shown in A of FIG. 45 to the charge read pulse 81 only to V1C as shown in B of FIG. The signal charge of 1/2, that is, Ye above G is read out to the vertical transfer path. Next, FIG.
As shown by C in FIG. 5, a predetermined voltage is applied to V1A to V4 in a state in which the application of the charge read pulse of V1C is stopped, and FIG.
As shown in C to D, the vertical transfer is performed by 1/2 stage in the horizontal transfer path direction. Next, as shown in E of FIG. 45, V3A, V3
Add charge read pulse to B. Then, the signal charges of Ye and G are added together to form the filter pair signal G + Ye. Next, as shown in F of FIG. 45, after the application of the charge read pulse of V3B is stopped while the charge read pulse is being applied to V3A, as shown in G to I of FIG. Transfer. Then, since the potential well is deep under the electrode of V3A which exists every 8 lines, two filter pair signals G + Ye of the same color have V
It is mixed in the charge holding part under 3A. That is, in this charge holding portion, the pixel signal charges for four pixels are added. Thereafter, as shown in J of FIG. 45 and J of FIG. 46, when the application of the charge read pulse of V3A is stopped, V3A
Under the electrode of, the two filter pair signals of the same color are added and held. Further, from this state, as shown by K to P in FIG. 46, vertical transfer for 1.5 steps is performed in the horizontal transfer path direction, that is, the positive direction, and the filter pair signal is temporarily saved below the V1C electrode. From this state, as shown in Q in FIG. 46, a charge read pulse is applied to V1A and V1B, and Y
A signal charge of ½ of e, that is, Ye above Mg is read out to the vertical transfer path. Next, as indicated by R in FIG. 46, the application of the charge read pulses of V1A and V1B is stopped. Next, as shown in S to T of FIG. 46, vertical transfer for ½ stage is performed. Then, as shown in U of FIG. 46, V3
Apply a charge read pulse to C. Then, the signal charge of Mg is added to Ye, and the filter pair signal Mg + Ye is added.
Is formed. Then, as shown by V in FIG. 46, V3C
When the application of the charge read pulse is stopped, Mg + Ye is held under the V3C electrode.
【0227】この後、図47に読み出される画素の状況
を示すように、まず、すでに水平転送路上にある信号電
荷(G0+Ye1)+(G4+Ye5)を水平転送し出力した後、
信号電荷(Mg2+Ye3)を垂直転送、水平転送で出力す
る。以後、1段垂直転送、水平転送、3段垂直転送、水
平転送を繰り返し、静止画の4倍のフレームレートでラ
イン混合された全画素電荷信号を読み出していくことが
できる。After that, as shown in the state of the pixel read out in FIG. 47, first, after horizontally transferring and outputting the signal charges (G0 + Ye1) + (G4 + Ye5) already on the horizontal transfer path,
The signal charge (Mg2 + Ye3) is output by vertical transfer and horizontal transfer. After that, one-stage vertical transfer, horizontal transfer, three-stage vertical transfer, and horizontal transfer are repeated, and all pixel charge signals line-mixed at a frame rate four times that of a still image can be read out.
【0228】なお、この第6の実施の形態においても、
第1の実施の形態と同様に、5画素混合電荷である加算
信号について、信号電荷の配列が偶数ラインと奇数ライ
ンとで位置関係が逆転している。そして、このような現
象は、この実施の形態に示すCCD2の後段に配置され
る画像処理などを司るCCD2外部の構成要素により、
例えば、1ライン分の画像データを記録できる処理装置
としてのラインバッファを設け、先に出力されたライン
信号を一時保持し、次のライン信号を先に通過させ、偶
数ラインと奇数ラインとの信号を入れ替える処理などを
行うことで、補償することができる。Incidentally, also in the sixth embodiment,
Similar to the first embodiment, with respect to the addition signal which is the 5-pixel mixed charge, the positional relationship between the even-numbered line and the odd-numbered line of the signal charge is reversed. Then, such a phenomenon is caused by a component outside the CCD 2 arranged in the latter stage of the CCD 2 shown in this embodiment and in charge of image processing.
For example, a line buffer is provided as a processing device capable of recording image data for one line, the line signal output first is temporarily held, the next line signal is passed first, and the even line and odd line signals are transmitted. Can be compensated by performing a process of replacing
【0229】また、上記の第5及び第6の実施の形態で
は、1例としてインターレースCCDについて説明した
が、第1及び第2の実施の形態と第3の実施の形態との
相関、及びこれら実施の形態の動作を考慮すれば、プロ
グレッシブCCDについても容易に適用できることは明
らかである。ちなみに、プログレッシブCCDの場合、
垂直転送路ゲート電極(読み出し電極)は、第3の実施の
形態同様4系統で実現可能となる。In the above fifth and sixth embodiments, the interlaced CCD has been described as an example. However, the correlation between the first and second embodiments and the third embodiment, and In consideration of the operation of the embodiment, it is obvious that the present invention can be easily applied to the progressive CCD. By the way, in case of progressive CCD,
The vertical transfer path gate electrode (readout electrode) can be realized by four systems as in the third embodiment.
【0230】このように、ムービーカメラなどで広く採
用されている、ライン混合前提のフィルタ配列の場合
は、読み出し電極が6系統必要になるが、効果は上記の
各実施の形態と同様であり、同じくラインの加算数によ
り対応でき、垂直転送電極の数は変わらず、コストの上
昇を抑制できる。As described above, in the case of the line-mixed filter array, which is widely used in movie cameras and the like, six read-out electrodes are required, but the effect is the same as in the above-mentioned embodiments. Similarly, the number of lines to be added can be dealt with, the number of vertical transfer electrodes does not change, and an increase in cost can be suppressed.
【0231】なお、上記の各実施の形態において、水平
転送路を利用したいわば第2の加算は、垂直転送を正転
送のみとした構成、あるいは、垂直転送が正転送のみな
らず逆転転送を含む構成のいずれとも組み合わせること
ができる。In each of the above-described embodiments, the so-called second addition using the horizontal transfer path is configured such that vertical transfer is only forward transfer, or vertical transfer includes not only forward transfer but also reverse transfer. It can be combined with any of the configurations.
【0232】さらに、垂直転送を正転送のみとした構成
についても、水平転送路を利用した加算を用いず、垂直
転送路を用いて加算を完了することも可能である。な
お、インターレース補色線順次CCDにおいて、正転送
の垂直転送で加算を完了する構成については、第6の実
施の形態の構成とは異なる電極配線が用いられる。Further, also in the configuration in which the vertical transfer is only the normal transfer, it is possible to complete the addition using the vertical transfer path without using the addition using the horizontal transfer path. In the interlaced complementary color line sequential CCD, the electrode wiring different from the configuration of the sixth embodiment is used for the configuration in which the addition is completed by the vertical transfer of the forward transfer.
【0233】また、上記の各実施の形態では、例えば5
個の画素の信号電荷を加算して加算電荷としたが、この
構成に限られず、垂直方向に連続しない2個以上の画素
の信号電荷を加算すれば、フレームレートの向上、画質
の向上などの効果を奏することができる。Further, in each of the above embodiments, for example, 5
Although the signal charge of each pixel is added to obtain the added charge, the present invention is not limited to this configuration, and if the signal charges of two or more pixels that are not continuous in the vertical direction are added, the frame rate and the image quality can be improved. It is possible to exert an effect.
【0234】また、上記の実施の形態では、全画素の信
号電荷を読み出して利用したが、有効画素から外れた一
部の信号電荷を読み出さず、また、読み出した信号電荷
を利用しないことなどもできる。Further, in the above embodiment, the signal charges of all the pixels are read and used. However, a part of the signal charges out of the effective pixels are not read, and the read signal charges are not used. it can.
【0235】[0235]
【発明の効果】請求項1記載の撮像装置によれば、動画
の撮影時において、撮影状況や撮影対象に応じて、手動
により、あるいは制御手段の制御により自動的に、間引
き読み出しモードと加算読み出しモードとを切り替える
ことにより、画像の品位を容易に向上できる。また、間
引き読み出しモードと加算読み出しモードとの切り替え
は、撮像素子の制御により可能なため、構成が複雑化せ
ず、製造コストを低減できる。According to the image pickup device of the first aspect of the present invention, when a moving image is taken, the thinning-out reading mode and the addition reading are performed manually or automatically by the control of the control means in accordance with the taking situation and the taking object. By switching between the modes, the quality of the image can be easily improved. Further, since switching between the thinning readout mode and the addition readout mode can be performed by controlling the image pickup element, the configuration does not become complicated, and the manufacturing cost can be reduced.
【0236】請求項2記載の撮像装置によれば、請求項
1記載の効果に加え、一般的に用いられているCCD固
体撮像素子を用い、製造コストを低減できるとともに、
画像の品位を向上でき、処理速度を向上できる。According to the image pickup device of the second aspect, in addition to the effect of the first aspect, a commonly used CCD solid-state image pickup element can be used to reduce the manufacturing cost, and
Image quality can be improved and processing speed can be improved.
【0237】請求項3記載の撮像装置によれば、予備撮
影時において、撮影状況や撮影対象に応じて、制御手段
の制御により自動的に、間引き読み出しモードと加算読
み出しモードと混色加算読み出しモードとを切り替える
ことにより、本撮影用のデータが有効に測定され、本撮
影時の画像の品位が向上する。According to the image pickup device of the third aspect, at the time of preliminary photographing, the thinning-out reading mode, the addition reading mode, and the mixed-color addition reading mode are automatically set by the control of the control means in accordance with the shooting situation and the shooting object. By switching between, the data for main shooting is effectively measured, and the quality of the image during main shooting is improved.
【0238】請求項4記載の撮像装置によれば、請求項
1ないし3いずれか記載の効果に加え、制御手段は、撮
影状況の明るさに応じ、加算読み出しモードと間引き読
み出しモードとを切り替えて撮像素子を駆動するため、
暗い場合には加算読み出しモードに切り替えて、間引き
読み出しモードより高品位な画像を撮影でき、あるいは
高速な処理が可能になる。According to the image pickup device of claim 4, in addition to the effect of any one of claims 1 to 3, the control means switches between the addition read mode and the thinning read mode in accordance with the brightness of the photographing condition. To drive the image sensor,
When it is dark, it is possible to switch to the addition reading mode and shoot a higher quality image than the thinning reading mode, or to perform high-speed processing.
【0239】請求項5記載の撮像装置によれば、請求項
1ないし4いずれか記載の効果に加え、制御手段は、モ
アレの発生の可能性を判定し、モアレの発生の可能性の
ある場合には加算読み出しモード、他の場合には間引き
読み出しモードに切り替えて撮像素子を駆動するため、
撮影対象に応じて、間引き読み出しモードを加算読み出
しモードに切り替えることにより、モアレの発生を抑制
し、高品位な画像を撮影できる。According to the image pickup device of the fifth aspect, in addition to the effect of any one of the first to fourth aspects, the control means determines the possibility of occurrence of the moire, and if the moire is likely to occur. In order to drive the image sensor by switching to the addition read mode and in the thinning read mode in other cases,
By switching the thinning-out reading mode to the addition reading mode according to the shooting target, it is possible to suppress the occurrence of moire and shoot a high-quality image.
【0240】請求項6記載の撮像装置によれば、請求項
1ないし5いずれか記載の効果に加え、制御手段は、ス
ミアの発生の可能性を判定し、スミアの発生の可能性の
ある場合には間引き読み出しモード、他の場合には加算
読み出しモードに切り替えて撮像素子を駆動するため、
撮影対象に応じて、加算読み出しモードを間引き読み出
しモードに切り替えることにより、スミアによる画質の
劣化を抑制し、高品位な画像を撮影できる。According to the image pickup device of claim 6, in addition to the effect of any one of claims 1 to 5, the control means determines the possibility of occurrence of smear, and when there is the possibility of occurrence of smear. In order to drive the image sensor by switching to the thinning readout mode, and in the addition readout mode in other cases,
By switching the addition read mode to the thinning read mode according to the shooting target, it is possible to suppress deterioration of image quality due to smear and shoot a high-quality image.
【0241】請求項7記載の撮像装置によれば、請求項
1ないし6いずれか記載の効果に加え、制御手段に制御
され、加算読み出しモードで撮像素子を駆動する際に、
撮像素子内部での信号の飽和を抑制する飽和抑制手段を
備えたため、加算読み出しモードにおいて、撮像素子内
部で信号の飽和を抑制でき、画像の品質を向上できる。
また、容量が大きい専用の撮像素子を使用する必要がな
く、製造コストの上昇を抑制できる。According to the image pickup device described in claim 7, in addition to the effect according to any one of claims 1 to 6, when the image pickup device is driven in the addition read mode under the control of the control means,
Since the saturation suppressing unit that suppresses the saturation of the signal inside the image sensor is provided, the saturation of the signal inside the image sensor can be suppressed and the image quality can be improved in the addition read mode.
Further, it is not necessary to use a dedicated image pickup device having a large capacity, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
【0242】請求項8記載の撮像装置によれば、請求項
1ないし7いずれか記載の効果に加え、全画素個別読み
出しモードを用い、高精細な例えば静止画の画像を撮影
できるとともに、間引き読み出しモードあるいは加算読
み出しモードを用い、高速なフレームレートが求められ
る予備測定あるいは動画の画像の撮影ができる。According to the image pickup apparatus described in claim 8, in addition to the effect described in any one of claims 1 to 7, by using the all-pixel individual reading mode, a high-definition image such as a still image can be taken and the thinning-out reading can be performed. By using the mode or the addition reading mode, preliminary measurement requiring a high frame rate or shooting of a moving image can be performed.
【図1】本発明の撮像装置の一実施の形態を示す構成図
である。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an image pickup apparatus of the present invention.
【図2】同上撮像装置のCCDの内部構造を示す一部の
説明図である。FIG. 2 is a partial explanatory view showing an internal structure of a CCD of the image pickup device of the same.
【図3】本発明の撮像装置の第1の実施の形態の動作を
示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the first embodiment of the image pickup apparatus of the present invention.
【図4】本発明の撮像装置の第2の実施の形態の動作を
示すタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart showing the operation of the second embodiment of the image pickup apparatus of the present invention.
【図5】同上撮像装置の第2の実施の形態の動作を示す
フローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing an operation of the second embodiment of the imaging device of the above.
【図6】本発明の撮像装置の第3の実施の形態の動作を
示すタイムチャートである。FIG. 6 is a time chart showing the operation of the third embodiment of the image pickup apparatus of the present invention.
【図7】同上撮像装置の第3の実施の形態の動作を示す
フローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing an operation of the third embodiment of the imaging device of the above.
【図8】本発明の撮像装置の第4の実施の形態の動作を
示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing an operation of the fourth embodiment of the image pickup apparatus of the present invention.
【図9】本発明の撮像装置の第5の実施の形態の動作を
示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing an operation of the fifth embodiment of the image pickup apparatus of the present invention.
【図10】本発明の撮像装置の第7の実施の形態を示す
構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing a seventh embodiment of an imaging device of the present invention.
【図11】同上撮像装置の第7の実施の形態の動作を示
すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing an operation of the image pickup apparatus according to the seventh embodiment of the same.
【図12】本発明の撮像装置のCCDの全画素個別読み
出しモードを示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a CCD all-pixels individual reading mode of the image pickup apparatus of the present invention.
【図13】同上撮像装置のCCDの全画素個別読み出し
モードを示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing an all-pixel individual reading mode of the CCD of the imaging device.
【図14】本発明の撮像装置のCCDの間引き読み出し
モードを示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a CCD thinning-out reading mode of the image pickup apparatus of the present invention.
【図15】本発明の撮像装置のCCDの加算読み出しモ
ードを示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing a CCD addition read mode of the image pickup apparatus of the present invention.
【図16】同上撮像装置のCCDの加算読み出しモード
を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing a CCD addition read mode of the image pickup apparatus of the same.
【図17】同上撮像装置のCCDの加算読み出しモード
を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing a CCD addition read mode of the image pickup apparatus of the same.
【図18】同上図17に続く説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram following FIG. 17 of the above.
【図19】同上図18に続く説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram following FIG. 18 of the above.
【図20】同上撮像装置のCCDの全画素個別読み出し
モードの概略を示す説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram showing an outline of an all-pixels individual reading mode of the CCD of the imaging device.
【図21】同上撮像装置のCCDの間引き読み出しモー
ドの概略を示す説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram showing an outline of a thinning-out readout mode of a CCD of the imaging device.
【図22】同上撮像装置のCCDの加算読み出しモード
の概略を示す説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram showing the outline of the addition reading mode of the CCD of the imaging device.
【図23】本発明の撮像装置のCCDの加算読み出しモ
ードの第2の実施の形態を示すライン読み出し加算の概
略の説明図である。FIG. 23 is a schematic explanatory diagram of line read out addition showing the second embodiment of the CCD addition read out mode of the image pickup device of the present invention.
【図24】同上撮像装置のCCDの加算読み出しモード
を示す説明図である。FIG. 24 is an explanatory diagram showing a CCD addition read mode of the same imaging device.
【図25】同上図24に続く説明図である。25 is an explanatory diagram following FIG. 24 of the above.
【図26】同上撮像装置のCCDの加算読み出しモード
を示す説明図である。FIG. 26 is an explanatory diagram showing a CCD addition read mode of the image pickup apparatus of the same.
【図27】同上図26に続く説明図である。FIG. 27 is an explanatory diagram that follows FIG. 26 above.
【図28】同上図27に続く説明図である。28 is an explanatory diagram continued from FIG. 27 of the same.
【図29】本発明の撮像装置のCCDの第3の実施の形
態を示すCCDの内部構造の一部の説明図である。FIG. 29 is an explanatory diagram of part of the internal structure of the CCD showing the third embodiment of the CCD of the image pickup device of the present invention.
【図30】同上CCDの全画素個別読み出しモードを示
す説明図である。FIG. 30 is an explanatory diagram showing an all-pixel individual reading mode of the same as above.
【図31】同上撮像装置のCCDの加算読み出しモード
を示す説明図である。FIG. 31 is an explanatory diagram showing a CCD addition read mode of the image pickup apparatus of the same.
【図32】同上図31に続く説明図である。32 is an explanatory diagram following FIG. 31 of the above.
【図33】同上撮像装置のCCDの加算読み出しモード
を示す説明図である。FIG. 33 is an explanatory diagram showing a CCD addition read mode of the same imaging device.
【図34】同上図33に続く説明図である。FIG. 34 is an explanatory diagram following FIG. 33 above.
【図35】同上図34に続く説明図である。FIG. 35 is an explanatory diagram that follows FIG. 34 above.
【図36】本発明の撮像装置のCCDの第4の実施の形
態を示す加算読み出しモードを示す説明図である。FIG. 36 is an explanatory diagram showing an addition read mode showing a fourth embodiment of the CCD of the image pickup device of the present invention.
【図37】同上図36に続く説明図である。FIG. 37 is an explanatory diagram that follows FIG. 36 above.
【図38】同上撮像装置のCCDの加算読み出しモード
を示す説明図である。FIG. 38 is an explanatory diagram showing a CCD addition read mode of the image pickup apparatus of the same.
【図39】同上図38に続く説明図である。FIG. 39 is an explanatory diagram following FIG. 38 of the above.
【図40】同上図39に続く説明図である。FIG. 40 is an explanatory diagram following FIG. 39 above.
【図41】本発明の撮像装置のCCDの第5の実施の形
態を示すCCDの内部構造の一部の説明図である。FIG. 41 is an explanatory diagram of a part of the internal structure of the CCD showing the fifth embodiment of the CCD of the image pickup device of the present invention.
【図42】同上撮像装置のCCDの加算読み出しモード
を示す説明図である。FIG. 42 is an explanatory diagram showing a CCD addition read mode of the image pickup device of the above.
【図43】同上図42に続く説明図である。FIG. 43 is an explanatory diagram following FIG. 42 above.
【図44】同上撮像装置のCCDの加算読み出しモード
のライン読み出し加算の概略を示す説明図である。FIG. 44 is an explanatory diagram showing an outline of line read addition in a CCD addition read mode of the same imaging device.
【図45】本発明の撮像装置のCCDの第6の実施の形
態を示すCCDの加算読み出しモードを示す説明図であ
る。FIG. 45 is an explanatory diagram showing a CCD addition read mode showing a sixth embodiment of a CCD of an image pickup device of the present invention.
【図46】同上図37に続く説明図である。FIG. 46 is an explanatory view following FIG. 37 above.
【図47】同上撮像装置のCCDの加算読み出しモード
のライン読み出し加算の概略を示す説明図である。FIG. 47 is an explanatory diagram showing an outline of line read addition in a CCD addition read mode of the image pickup apparatus of the same.
1 撮像装置 2 撮像素子としてのCCD 4 画像処理手段を構成するアナログ処理回路 13 飽和抑制手段としての基板バイアス電圧切替回路 14 制御手段を構成するCPU 15 光電変換手段としてのフォトダイオード 33 信号電荷 1 Imaging device 2 CCD as an image sensor 4. Analog processing circuit which constitutes image processing means 13 Substrate bias voltage switching circuit as saturation suppression means 14 CPU constituting control means 15 Photodiode as photoelectric conversion means 33 Signal charge
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C022 AA13 AB17 AC01 AC42 AC69 5C024 BX01 CX13 CX37 CX56 CY11 CY17 GY04 GZ27 HX02 HX50 JX14 5C065 AA01 AA03 BB13 BB24 DD02 EE10 GG21 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 5C022 AA13 AB17 AC01 AC42 AC69 5C024 BX01 CX13 CX37 CX56 CY11 CY17 GY04 GZ27 HX02 HX50 JX14 5C065 AA01 AA03 BB13 BB24 DD02 EE10 GG21
Claims (8)
置された複数の画素を備えた撮像素子と、 この撮像素子を制御する制御手段と、 前記撮像素子が出力する信号電荷が入力される画像処理
手段とを備え、 前記制御手段は、動画の撮影時において、 前記撮像素子の一部の画素の信号電荷を読み出し前記画
像処理手段に出力する間引き読み出しモードと、 前記撮像素子の画素の信号電荷を読み出し複数の画素の
信号電荷を加算した上で前記画像処理手段に出力する加
算読み出しモードとを切り替え可能としたことを特徴と
する撮像装置。1. An image pickup device comprising a plurality of pixels arranged in a predetermined pattern and provided with photoelectric conversion means, control means for controlling the image pickup device, and an image to which signal charges output from the image pickup device are inputted. A thinning-out read mode in which a signal charge of a part of pixels of the image sensor is read out and output to the image processing unit when a moving image is captured; and a signal charge of a pixel of the image sensor. And an addition reading mode in which the signal charges of a plurality of pixels are added and output to the image processing unit are switched.
が配列された複数の画素を備えたCCD固体撮像素子で
あり、 加算読み出しモードは、同色の複数の画素の信号電荷同
士を加算することを特徴とする請求項1記載の撮像装
置。2. The image pickup device is a CCD solid-state image pickup device having a plurality of pixels in which a plurality of colors are arranged in a predetermined pattern, and the addition read mode adds signal charges of a plurality of pixels of the same color. The imaging device according to claim 1, wherein
数の色が配置された複数の画素を備えた撮像素子と、 この撮像素子を制御する制御手段と、 前記撮像素子が出力する信号電荷が入力される画像処理
手段とを備え、 前記制御手段は、本撮影用のデータを測定する予備撮影
時において、 前記撮像素子の一部の画素の信号電荷を読み出し前記画
像処理手段に出力する間引き読み出しモードと、 前記撮像素子の画素の信号電荷を読み出し同色の複数の
画素の信号電荷を加算した上で前記画像処理手段に出力
する加算読み出しモードと、 前記撮像素子の画素の信号電荷を読み出し異なる色の複
数の画素の信号電荷を加算した上で前記画像処理手段に
出力する混色加算読み出しモードとを切り替え制御する
ことを特徴とする撮像装置。3. An image pickup device comprising a plurality of pixels in which a plurality of colors are arranged in a predetermined pattern by providing photoelectric conversion means, control means for controlling the image pickup device, and signal charges output from the image pickup device. And an image processing unit to be input, wherein the control unit reads out signal charges of some pixels of the image sensor and outputs the signal charges to the image processing unit during preliminary shooting for measuring data for main shooting. Mode, an addition read mode in which the signal charges of the pixels of the image sensor are read and the signal charges of a plurality of pixels of the same color are added and then output to the image processing unit, and the signal charges of the pixels of the image sensor are read in different colors. The image pickup apparatus is characterized in that the signal charge of a plurality of pixels is added and then the mixed color addition read mode for outputting to the image processing means is switched.
加算読み出しモードと間引き読み出しモードとを切り替
えて撮像素子を駆動することを特徴とする請求項1ない
し3いずれか記載の撮像装置。4. The control means adjusts according to the brightness of the photographing situation.
4. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup device is driven by switching between the addition read mode and the thinning read mode.
定し、モアレの発生の可能性のある場合には加算読み出
しモード、他の場合には間引き読み出しモードに切り替
えて撮像素子を駆動することを特徴とする請求項1ない
し4いずれか記載の撮像装置。5. The control means determines the possibility of occurrence of moire, and switches to the addition reading mode when there is the possibility of occurrence of moire, and switches to the thinning-out reading mode in other cases to drive the image sensor. The imaging device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that.
定し、スミアの発生の可能性のある場合には間引き読み
出しモード、他の場合には加算読み出しモードに切り替
えて撮像素子を駆動することを特徴とする請求項1ない
し5いずれか記載の撮像装置。6. The control means determines the possibility of occurrence of smear, and switches to the thinning-out read mode when there is a possibility of occurrence of smear, and switches to the addition read mode in other cases to drive the image sensor. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is an image pickup apparatus.
ドで撮像素子を駆動する際に、前記撮像素子内部での信
号の飽和を抑制する飽和抑制手段を備えたことを特徴と
する請求項1ないし6いずれか記載の撮像装置。7. The saturation suppressing means, which is controlled by the control means, suppresses saturation of a signal inside the image pickup device when the image pickup device is driven in the addition read mode. 6. The image pickup device according to any one of 6 above.
理手段に出力する間引き読み出しモードと、 前記撮像素子の画素の信号電荷を読み出し複数の画素の
信号電荷を加算した上で前記画像処理手段に出力する加
算読み出しモードと、 前記撮像素子の略全部の画素の信号電荷を独立に読み出
して利用する全画素個別読み出しモードとを切り替え制
御することを特徴とする請求項1ないし7いずれか記載
の撮像装置。8. The control means reads out a signal charge of a part of pixels of the image pickup device and outputs the signal charge to the image processing means, and a signal charge of a pixel of the image pickup device and a signal charge of a plurality of pixels. A switching control is performed between an addition read mode in which the signal is added and then output to the image processing unit, and an all-pixel individual read mode in which signal charges of substantially all pixels of the image sensor are independently read and used. Item 9. An image pickup device according to any one of items 1 to 7.
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