JP2000069491A - 撮像素子およびこれを用いた撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイナミックレンジを向上させることができ
る撮像素子およびこれを用いた撮像装置を提供する。 【解決手段】 水平方向に２ｍ個、垂直方向に２ｎ個の
画素を有したカラー画素マトリクスから、同一色成分の
カラーフィルタをもつ４つの画素単位である各カラー画
素群６内の４つの画素の信号を合成して出力する。この
場合、カラー画素群６内の上下の画素は、同一の透過率
をもつカラーフィルタが搭載され、左右の画素は、異な
る透過率をもつカラーフィルタが搭載されている。した
がって、左右の画素の信号の合成によって広いダイナミ
ックレンジが得られ、上下の画素の電荷加算によって高
感度の信号を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子およびこ
れを用いた撮像装置に関し、特にダイナミックレンジの
広い撮像信号を出力することができる撮像素子およびこ
れを用いた撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＴ−ＣＣＤを用いたカラー電子
カメラでは、上下に配置された画素に蓄積された電荷を
加算し、その電荷信号量を２倍にするものがあり、これ
により、ダイナミックレンジの向上を図っている。

【０００３】一方、色成分が補色系のカラーフィルタを
用いてカラー画像を得る場合、異なる分光透過特性をも
ったカラーフィルタを所定位置の画素に配置し、この画
素電荷を加算して読み出す撮像装置がある。

【０００４】また、色成分が原色系のカラーフィルタを
用いてカラー画像を得る場合、同一の分光透過特性をも
ったカラーフィルタを所定位置の画素に配置し、この画
素電荷を加算して読み出す撮像装置がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、撮像素子上の
画素、すなわち光電変換素子が取り扱う電荷量は、暗電
流レベルから飽和レベルまでであり、この範囲が光電変
換特性のダイナミックレンジに大きな影響を及ぼし、広
いダイナミックレンジをもって撮像することができない
という問題点があった。

【０００６】この場合、カラーフィルタの分光透過率を
上げて電荷量を増大し、感度を増大しても、ダイナミッ
クレンジは変化せず、逆に、カラーフィルタの分光透過
率を下げて、電荷量を減少し、感度を低くしても、同様
にダイナミックレンジ自体は変化しない。

【０００７】そこで、本発明はかかる問題点を除去し、
広いダイナミックレンジをもった撮像信号を得ることが
できる撮像素子およびこれを用いた撮像装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、撮像素子
において、マトリクス状に配置された複数の画素を有
し、前記画素は同色で透過率の異なる複数のカラーフィ
ルタを搭載したことを特徴とする。第１の発明では、同
色で透過率の異なる複数のカラーフィルタが搭載されて
いるので、この搭載された画素の電荷を加算しまたは画
素からの信号を合成することによってダイナミックレン
ジを広くすることができる。

【０００９】第２の発明は、第１の発明において、前記
同色で透過率の異なるカラーフィルタは、隣接して配置
されていることを特徴とする。これにより、第１の発明
と同様な作用を解像度を大幅に低下させることなく得る
ことができる。

【００１０】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記同色で透過率の異なるカラーフィルタを搭載
した画素の分光特性は同じであることを特徴とする。こ
れにより、透過率のみで光電変換特性を変化させること
ができ、この透過率が異なるカラーフィルタを用いるこ
とによって、第１または第２の発明と同様な作用を得る
ことができる。

【００１１】第４の発明は、撮像装置において、マトリ
クス状に配置された複数の画素を有し、同色で透過率の
異なる複数のカラーフィルタを搭載した撮像素子と、前
記撮像素子に対し、前記透過率が異なるカラーフィルタ
を搭載した画素の電荷を加算したものを読み出すために
駆動信号を供給可能な駆動回路と、を具備することを特
徴とする。これにより、信号量を増大してダイナミック
レンジを広げかつ高感度の信号を得ることができる。

【００１２】第５の発明は、第４の発明において、前記
同色で透過率の異なるカラーフィルタは、隣接して配置
され、同色で透過率の異なるカラーフィルタに対応する
電荷を加算して読み出し可能であることを特徴とする。
これにより、解像度を大幅に低下させることなく高感度
かつダイナミックレンジの広い信号を得ることができ
る。

【００１３】第６の発明は、撮像装置において、マトリ
クス状に配置された複数の画素を有し、同色で透過率の
異なる複数のカラーフィルタを搭載した撮像素子と、前
記撮像素子に対して、前記透過率が異なるカラーフィル
タを搭載した画素の電荷を加算せずに独立に読み出すた
めに駆動信号を供給可能な駆動回路と、を具備すること
を特徴とする。これにより、高感度の信号と低感度の信
号を同時に得ることができる。

【００１４】第７の発明は、撮像装置において、マトリ
クス状に配置された複数の画素を有し、同色で透過率の
異なる複数のカラーフィルタを搭載した撮像素子と、前
記撮像素子に対して、隣接同色であり、同一の透過率を
有する画素から得られる信号電荷を加算し、異なる透過
率を有する画素から得られる信号電荷を加算せずに読み
出すために駆動信号を供給可能な駆動回路と、透過率の
異なる隣接同色画素から得られた信号を、入射光量に応
じて該信号が連続的に変化するよう合成して一つの明暗
信号へ変換する信号処理装置と、を具備することを特徴
とする。これにより、広い範囲の入射光量に対して動作
可能であり、きわめて広いダイナミックレンジを有する
撮像装置が得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態
に係わる撮像素子の構成を示す説明図である。撮像素子
１０は、水平方向（行方向）の２ｍ個および垂直方向
（列方向）２ｎ個の複数の画素１が配列されたカラー画
素マトリクスを構成しており、このカラー画素マトリク
スは、上下左右の隣接する２×２の４つの画素からなる
カラー画素群６内の全ての画素の色成分が同一である、
ｍ×ｎのカラー画素群６で構成されている。

【００１６】カラー画素マトリクスを、このｍ×ｎのカ
ラー画素群６の単位でみると、ＲＧＢベイヤー配列とな
っている。例えば、２ｍ×２ｎのカラー画素マトリクス
ＭにおけるＭ（１，１）、Ｍ（１，２）、Ｍ（２，
１）、Ｍ（２，２）の４つの各画素は、色成分Ｇのカラ
ーフィルタをもつ画素として配列され、Ｍ（１，３）、
Ｍ（１，４）、Ｍ（２，３）、Ｍ（２，４）の４つの各
画素は、色成分Ｒのカラーフィルタをもつ画素として配
列され、Ｍ（３，１）、Ｍ（３，２）、Ｍ（４，１）、
Ｍ（４，２）の４つの各画素は、色成分Ｂのカラーフィ
ルタをもつ画素として配列され、さらにＭ（３，３）、
Ｍ（３，４）、Ｍ（４，３）、Ｍ（４，４）の４つの各
画素は、色成分Ｇのカラーフィルタをもつ画素として配
列されている。

【００１７】フォトダイオード等の光電変換素子として
のこれらの画素１は、それぞれＲ，Ｇ，Ｂの色成分の画
素として機能し、この機能は、各画素１の上面に各Ｒ，
Ｇ，Ｂの色成分の光を透過させる上述したカラーフィル
タが施されている。したがって、例えばカラー画素マト
リクスＭ（１，１）の画素１は、Ｇ（緑）の色成分のみ
の光を透過させ、受光し、光電変換することになる。な
お、ｍ，ｎは自然数である。

【００１８】さらに、図２に示すように、各カラー画素
群６内の４つの画素のカラーフィルタは、隣接する上下
の画素１ａ，１ｂおよび画素１ｃ，１ｄに対しては同一
の透過率をもたせているが、斜線で示すように、隣接す
る左右の画素１ａ，１ｃおよび画素１ｂ，１ｄに対して
は異なる透過率をもたせている。但し、左右の画素の分
光特性は同じである。したがって、各カラー画素群６内
において、左右の画素には、同じ色成分で感度が異なる
特性をもったカラーフィルタが搭載されることになり、
上下の画素には、同じ色成分で感度が同じ特性をもった
カラーフィルタが搭載されることになる。

【００１９】図２において、画素１ａ，１ｂには、色成
分Ｇの高感度のカラーフィルタが搭載され、画素１ｃ，
１ｄには、色成分Ｇの低感度のカラーフィルタが搭載さ
れている。同じ感度をもつ上下の画素の電荷を加算する
と電荷量が増大し、信号量を２倍に高めることができ
る。２画素の電荷を加算読み出しした場合の仮想画素
は、２画素の重心に位置する単独画素と見なすことがで
きる。また、高感度の画素の電荷と低感度の画素の電荷
とを同時に別々に読み出し、信号処理回路で合成するこ
とにより、ダイナミックレンジを広くすることができる
が、これについては後述する。

【００２０】各カラー画素群６内の４つの各画素に蓄積
された電荷は、同色の上下２画素ずつを例えば撮像素子
１０上で加算し、この加算された電荷が順次並んで転送
される形態の出力信号５として出力される。

【００２１】このように加算された上下２画素ずつの出
力信号の内、同色の左右に隣接する出力信号を外部の信
号処理回路で合成すると、図２に示すようなカラー画素
群６の色成分の画素の合成信号が得られる。各カラー画
素群６の４画素の信号を合成した場合の仮想画素８は、
４画素の重心に位置する単独画素と見なすことができ
る。各カラー画素群６につき順次このように出力信号を
得ることにより、図３に示すように、各カラー画素群６
を単位とするＲＧＢベイヤー配列の画素配置をもったｍ
×ｎのカラー画像を得ることができる。

【００２２】画素の電荷または信号の読出し態様として
は次のようなものがある。その第１は、各画素を単独で
読み出すものである。その第２は、カラー画素群６内の
縦１列の上下の画素１ａ，１ｂあるいは画素１ｃ，１ｄ
の電荷を加算して垂直転送回路２に読み出し、垂直転送
回路２から順次水平転送回路３および出力増幅器４を介
して読み出すようにしたものである。その第３は、カラ
ー画素群６内の縦１列の上下の画素１ａ，１ｂあるいは
画素１ｃ，１ｄを垂直転送回路２上に順次転送し、それ
ぞれ垂直転送回路２内で加算するものである。この加算
した上下の画素ごとの電荷を順次水平転送回路３に転送
し、出力増幅器４を介して出力する。このような加算は
撮像素子の駆動回路により電荷転送動作を制御すること
によって容易に達成できる。

【００２３】なお、図２のような画素構成を有する各々
のカラー画素群６内の４つの同色の画素の電荷を撮像素
子１０内で加算し、加算された電荷に対応する信号を出
力信号５として得ることもできる。この場合は、単一画
素の場合と比較して、ノイズ電荷量に対する信号電荷量
の比を増大することができ、感度を向上させることがで
きるとともにダイナミックレンジも改善される。

【００２４】撮像素子内で４画素の電荷を加算するため
には、該４画素の内上下に隣接した２画素の電荷を加算
して垂直転送回路に読み出し、水平転送回路で左右に隣
接する各２画素分の加算電荷を互いに加算して出力すれ
ばよい。あるいは、上下に隣接する２画素の電荷を読み
出した後に垂直転送回路内で加算し、水平転送回路内で
さらに左右に隣接する各２画素分の加算電荷を互いに加
算してもよい。

【００２５】次に、図４を参照して、透過率の異なるカ
ラーフィルタをもつ左右の画素、すなわち画素１ａ，１
ｂと画素１ｃ，１ｄ、の合成によってダイナミックレン
ジが広くなる原理について説明する。

【００２６】図４は、画素の光量に対する光電変換電荷
量との関係を示す図である。図４において、線Ｌ１は、
画素１ａ，１ｂを加算したものに対応し、透過率を大き
くしたカラーフィルタによって高感度となった画素の光
電変換関係を示している。点Ｐ１より大きな光量では、
変換電荷量は飽和してしまう。一方、線Ｌ２は、画素１
ｃ，１ｂを加算したものに対応し、透過率の小さいカラ
ーフィルタによって低感度となった画素の光電変換関係
を示している。図４に示す光量の範囲では飽和すること
がはないが、変換電荷量は小さい。

【００２７】この高感度の画素１ａ，１ｂと低感度の画
素１ｃ，１ｄとの電荷に対応する信号を外部の信号処理
回路で合成すると、線Ｌ１と線Ｌ２とのリニアな部分を
つなぎ合わせた出力、すなわち線Ｌの光電変換関係とな
る。図４に示す光量の範囲内では、飽和することなく広
範囲の入射光量を変換電荷量に変換し、ダイナミックレ
ンジを広くすることができる。しかも、この場合、上下
の画素の電荷の加算によって感度も向上させることがで
きる。なお、左右の画素の光量対変換電荷量の勾配は、
２倍以上の差をもつことが好ましい。

【００２８】したがって、以上のような各カラー画素群
６内の４画素の信号の合成により、左右の画素の信号の
合成によってダイナミックレンジを広くすることがで
き、上下の画素の電荷の加算によって電荷量が２倍以上
になり、感度を大きく向上させることができる。

【００２９】さらに、図５に示すように、カラー画素群
６内の４画素の配置を、左右の画素の透過率を同じに
し、上下の画素の透過率を異なるようにしてもよい。ま
た、図５では、透過率の高い画素を上側に配置し、透過
率の低い画素を下側に配置しているが、その逆の配置で
あってもよい。

【００３０】次に、カラー画素群６内の４画素の全ての
画素の透過率を異ならせた場合について説明する。図６
において、各画素１ａ〜１ｄは、画素１ａ→１ｂ→１ｃ
→１ｄの順序で順に透過率が低く設定されている。した
がって、この４つの画素１ａ〜１ｄの信号を独立に読み
出し、信号処理回路でつなぎ合わせることにより、図７
に示すように非常に広いダイナミックレンジを得ること
ができる。すなわち、高感度の画素１ａは、光量が点Ｐ
Ｐ１以上となると飽和する線ＬＬ１の光電変換関係をも
ち、次に高感度の画素１ｂは、光量が点ＰＰ２以上とな
ると飽和する線ＬＬ２の光電変換関係をもち、次に高感
度の画素１ｃは、光量が点ＰＰ３以上で飽和する線ＬＬ
３の光電変換関係をもち、最も感度の低い画素１ｄは、
図７に示す光量の範囲では飽和しない線ＬＬ４の光電変
換関係をもつ。したがって、各画素１ａ〜１ｄの信号を
折れ線グラフがつながるように合成すると、線ＬＬのよ
うな非常に広いダイナミックレンジをもった光電変換特
性を得ることができる。なお、図５および図６のカラー
画素群を有する場合にも、撮像素子内で各カラー画素群
内の４画素の電荷を加算して読み出すことも可能であ
る。

【００３１】ここで、上述した撮像素子１０では、カラ
ー画素群が２×２の４つの画素であったが、次に、カラ
ー画素群を１×２の２つの画素とした撮像素子１０Ａに
ついて説明する。図８に示す１×２のカラー画素群７
は、図１に示す２×２のカラー画素群６と同じように同
一の色成分の画素の集合である。このカラー画素群７
は、全体のカラー画素マトリクスからみると、ＲＧＢベ
イヤー配列となっている。また、カラー画素群７内の上
下の画素７ａ，７ｂは、図９に示すように、異なる透過
率をもつカラーフィルタが搭載されている。画素７ａ
は、透過率が高いカラーフィルタが搭載された画素であ
り、画素７ｂは、透過率が低いカラーフィルタが搭載さ
れた画素である。したがって、画素７ａ，７ｂからの信
号を信号処理回路で合成した仮想画素９は、広いダイナ
ミックレンジをもつことになる。また、図１に示す撮像
素子１０のように感度向上のために２つの画素ずつ加算
されることがないため、大きな感度向上は図れないが、
その分解像度が高くなる。すなわち、図１０に示すよう
に仮想画素９の集合は、２ｍ×ｎのカラーマトリクスと
なる。

【００３２】なお、上述した撮像素子１０，１０ａ内の
カラー画像マトリクスにおける各カラー画素群６は、２
×２の４画素あるいは１×２の２画素としたが、これに
限らず、１×２の２画素、３×３の９画素、３×２の６
画素等の任意の数、任意の配列態様の構成とすることも
できる。但し、ダイナミックレンジ向上のため、異なる
透過率のカラーフィルタをカラー画素群内にもたせる必
要がある。

【００３３】また、上述した撮像素子１０は、ＣＣＤ固
体撮像素子を前提として説明したが、これに限らず、各
画素１をスイッチング処理により各画素１内に蓄積した
電荷を掃き出す増幅型固体撮像素子であっても適用でき
るのは明らかである。

【００３４】次に、図１に示す撮像素子１０あるいは図
８に示す撮像素子１０Ａを用いた撮像装置としての電子
カメラについて説明する。なお、以下の説明では撮像素
子１０を用いた装置として説明する。

【００３５】図１１は、撮像素子１０を用いた電子カメ
ラの構成を示すブロック図である。図１１において、撮
像素子１０は、光学系１１を介して入力された被写体２
８の像を電気信号に変換する。この光学系１１は、赤外
カットフィルタを有する。

【００３６】ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１２は、撮像素子１０
からの出力信号に対して、相関二重サンプリング等によ
ってノイズ成分を低減するＣＤＳ作用と感度に応じた自
動増幅を行うＡＧＣ作用とを施してＡ／Ｄ変換器１３に
出力する。

【００３７】Ａ／Ｄ変換器１３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
１２からのアナログ信号を例えば１０ビット以上のディ
ジタル信号に変換して、ディジタル信号処理部（ＤＳ
Ｐ）１４に出力する。

【００３８】ＤＳＰ１４は、入力された１０ビットのデ
ィジタルデータに対し、画像の補間処理、黒レベル調
整、ガンマ補正、ニー補正等を処理を行い、１０ビット
から８ビットに変換したディジタルデータに対してマト
リクス、輪郭補正等の処理を施し、８ビットの輝度成分
と８ビットの色差成分からなる１６ビットのディジタル
データの生成等の処理を行う信号処理回路であり、ディ
ジタル信号処理用のワンチップＬＳＩである。また、Ｄ
ＳＰ１４は、撮像素子１０の駆動用タイミングパルス生
成処理も行っている。

【００３９】圧縮／伸長部１５は、静止画に対する国際
規格であるＪＰＥＧ規格に基づく圧縮／伸長処理を行
い、具体的には、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、逆ＤＣ
Ｔ、ハフマン符号化／復号化等の論理処理を行うワンチ
ップデコーダである。また、圧縮／伸長部１５は、バッ
ファメモリ１６へのデータ取り込み、データアクセスを
行い、ＤＲＡＭで構成されるバッファメモリ１６に対す
るリフレッシュをも行う。

【００４０】バッファメモリ１６は、圧縮／伸長部１５
によって圧縮する前の１フレームの画像データを一時保
持するメモリであり、上述したようにＤＲＡＭで構成さ
れる。

【００４１】ＳＲＡＭ２２は、圧縮／伸長部１５によっ
て圧縮された画像データに対して、ＪＰＥＧファイルと
してのヘッダ情報を付加し、フラッシュメモリ２６への
記憶前のバッファメモリとしての機能を有する。

【００４２】フラッシュメモリ２６は、ヘッダ情報が付
加されたＪＰＥＧファイルである画像ファイルを最終格
納する不揮発性メモリである。

【００４３】外部インターフェース２７は、パーソナル
コンピュータ等の外部処理装置とこの電子カメラ本体と
の間のデータ転送等を行うためのインターフェースであ
る。

【００４４】ディジタルエンコーダ１７は、ディジタル
データをアナログのビデオ信号に変調するチップであ
る。

【００４５】表示器１８は、ＬＣＤ等で実現され、ディ
ジタルエンコーダ１７が生成したビデオ信号を表示出力
する。

【００４６】スピードライト部２４は、単独で外部調光
制御する機能を有する。すなわち、スピードライト部２
４は、後述するＣＰＵ２１によって発光、チャージ等が
制御され、発光量制御は、このスピードライト部単独で
外部調光が行われる。

【００４７】ＬＣＤ２３は、各種撮影モード、残コマ、
イレーズ（消去）、バッテリー検出等の状態を液晶表示
する。

【００４８】ＣＰＵ２１は、例えばマイクロプロセッサ
で構成され上述した各部を全体制御する。

【００４９】タイミング生成器２０は、撮像素子１０を
駆動する各種パルスおよび上述した各部の各種タイミン
グパルスを生成する。

【００５０】撮像素子１０は、上述したＤＳＰ１４から
の駆動用タイミングパルスによって制御される。撮像素
子１０の水平電荷転送のための水平転送パルスは、ＤＳ
Ｐ１４からタイミング生成器２０を介して直接撮像素子
１０を駆動し、垂直電荷転送のための垂直転送パルス
は、タイミング生成器２０に入力され、駆動部１９を介
して電圧変換された信号によって撮像素子１０を駆動す
る。

【００５１】ここで、操作部２５は、各種の撮影モード
を切り換える撮影モード切換スイッチと各種のコマンド
を設定するコマンドダイヤルとを含む。

【００５２】すなわち、この操作部２５の撮影モード切
換スイッチによって、広いダイナミックレンジに設定す
る高ダイナミックレンジモードと、各画素を各別に撮像
素子１０から転送出力させる通常モードと、高感度モー
ドとが切換指示される。

【００５３】通常モードが指示された場合、ＣＰＵ２１
は、ＤＳＰ１４に通常モードが設定されたことを指示
し、ＤＳＰ１４は、各カラー画素群６内の４つの画素を
通常の電荷転送制御に従って、水平方向の画素群を１段
づつ順次転送させる駆動用タイミングパルスを生成し
て、撮像素子１０を駆動させるとともに、Ａ／Ｄ変換器
１３を介して入力された出力信号をカラー画像出力に対
応する信号処理を施す。また、ＣＰＵ２１は、通常モー
ドに対応したその他の各部に対する指示制御も行う。

【００５４】高ダイナミックレンジモードが指示された
場合、ＣＰＵ２１は、ＤＳＰ１４に高ダイナミックレン
ジモードが設定されたことを指示する。ＤＳＰ１４は、
各カラー画素群６内で同じ感度の２つの画素を加算させ
るとともに、異なる感度の画素からの信号を独立に読み
出させる駆動用タイミングパルスを生成し、撮像素子を
駆動させる。また、Ａ／Ｄ変換器１３を介して入力され
た異なる感度の画素の出力信号に対する合成処理を施
す。また、ＣＰＵ２１は、高ダイナミックレンジモード
に対応したその他の各部に対する指示制御も行う。ある
いは、図６の画素配置の場合は、撮像素子内で加算せず
各画素を独立読出しさせ、各画素の信号を合成する。

【００５５】また、高感度モードが指示された場合は、
ＤＳＰ１４は撮像素子内で各カラー画素群内の４画素の
電荷を加算させる駆動用タイミングパルスを生成して撮
像素子を駆動する。

【００５６】ここで、図１２は、上述した電子カメラの
平面図を示している。電子カメラ本体３１には、撮影モ
ード切換スイッチ３２、コマンドダイヤル３３、ＬＣＤ
３４、およびレリーズスイッチ３５を有している。撮影
モード切換スイッチ３２、コマンドダイヤル３３、およ
びレリーズスイッチ３５は、図１１における操作部２５
の一部であり、ＬＣＤ３４は、図１１におけるＬＣＤ２
３に相当する。撮影モード切換スイッチ３２は、各モー
ドを切り換えるスイッチであり、そのモード状態はＬＣ
Ｄ３４内に表示される。また、コマンドダイヤル３３
は、シャッタスピード、絞り値等の設定操作に用いられ
るダイヤルであり、その設定結果等はＬＣＤ３４内に表
示される。

【００５７】このようにして、図１１に示す電子カメラ
では、同一の撮像素子１０を用いることにより、通常モ
ードおよび高感度モードのカラー画像に加えて、広いダ
イナミックレンジを有するカラー画像を得ることができ
る。

【００５８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、同色で透過率の異なる複数のカラーフィルタが搭
載されているので、透過率の異なるカラーフィルタが搭
載された画素の信号を独立に読み出し信号処理でつなぎ
合わせることによってダイナミックレンジを大幅に改善
することができ、きわめてダイナミックレンジの広いカ
ラー画像を得ることができるという効果を有する。ま
た、同色の複数の画素の電荷を撮像素子内で加算するこ
とにより、ノイズ電荷量に対して信号電荷量を増加さ
せ、感度およびダイナミックレンジを増大することもで
きる。さらに、撮像素子内での電荷の加算および信号処
理による合成を併用することにより、ダイナミックレン
ジが非常に広くかつ高感度の撮像を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わる撮像素子の構成を
示す説明図である。

【図２】カラー画素マトリクスの信号の合成による広い
ダイナミックレンジで高感度の信号を得る原理を示す説
明図である。

【図３】カラー画素マトリクスの信号の合成による広い
ダイナミックレンジをもつ高感度画像を示す説明図であ
る。

【図４】各画素の光電変換特性および異なる透過率をも
つ画素の信号の合成によって得られる光電変換特性を示
す説明図である。

【図５】カラー画素群内の画素配置態様の一例を示す説
明図である。

【図６】カラー画素群内の全ての画素の透過率を異なら
せた場合の各画素の配置態様の一例を示す説明図であ
る。

【図７】カラー画素群内の全ての画素の透過率を異なら
せた場合における信号の合成によって得られる広いダイ
ナミックレンジをもつ光電変換特性を示す説明図であ
る。

【図８】本発明の他の実施の形態である撮像素子の構成
を示す説明図である。

【図９】図８の実施の形態におけるカラー画素群の画素
配置態様の一例を示す説明図である。

【図１０】カラー画素マトリクスの信号の合成による広
いダイナミックレンジをもつ加算画素のマトリクスを示
す説明図である。

【図１１】図１に示す撮像素子を用いた電子カメラの構
成を示すブロック図である。

【図１２】図１１に示す電子カメラの概略平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 画素 ２ 垂直転送回路 ３ 水平転送回路 ４ 出力増幅器 ５ 出力信号 ６ カラー画素群 ８ 加算画素 １０ 撮像素子 １４ ディジタル信号処理部（ＤＳＰ） １９ 駆動部 ２０ タイミング生成器 ２１ ＣＰＵ ２５ 操作部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配置された複数の画素を
   有し、前記画素は同色で透過率の異なる複数のカラーフ
   ィルタを搭載したことを特徴とする撮像素子。
2. 【請求項２】 前記同色で透過率の異なるカラーフィル
   タは、隣接して配置されていることを特徴とする請求項
   １に記載の撮像素子。
3. 【請求項３】 前記同色で透過率の異なるカラーフィル
   タを搭載した画素の分光特性は同じであることを特徴と
   する請求項１または２に記載の撮像素子。
4. 【請求項４】 マトリクス状に配置された複数の画素を
   有し、同色で透過率の異なる複数のカラーフィルタを搭
   載した撮像素子と、 前記撮像素子に対し、前記透過率が異なるカラーフィル
   タを搭載した画素の電荷を加算したものを読み出すため
   に駆動信号を供給可能な駆動回路と、 を具備することを特徴とする撮像装置。
5. 【請求項５】 前記同色で透過率の異なるカラーフィル
   タは、隣接して配置され、同色で透過率の異なるカラー
   フィルタに対応する電荷を加算して読み出し可能である
   ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 【請求項６】 マトリクス状に配置された複数の画素を
   有し、同色で透過率の異なる複数のカラーフィルタを搭
   載した撮像素子と、 前記撮像素子に対して、前記透過率が異なるカラーフィ
   ルタを搭載した画素の電荷を加算せずに独立に読み出す
   ために駆動信号を供給可能な駆動回路と、 を具備することを特徴とする撮像装置。
7. 【請求項７】 マトリクス状に配置された複数の画素を
   有し、同色で透過率の異なる複数のカラーフィルタを搭
   載した撮像素子と、 前記撮像素子に対して、隣接同色であり、同一の透過率
   を有する画素から得られる信号電荷を加算し、異なる透
   過率を有する画素から得られる信号電荷を加算せずに読
   み出すために駆動信号を供給可能な駆動回路と、 透過率の異なる隣接同色画素から得られた信号を、入射
   光量に応じて該信号が連続的に変化するよう合成して一
   つの明暗信号へ変換する信号処理装置と、 を具備することを特徴とする撮像装置。