JP4991602B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段とを有する撮像装置に関する。

デジタルカメラの撮影モードとして、電荷混合（画素間引き）による静止画撮影が知られている（特許文献１参照）。この静止画撮影は読み出す画素数を少なくすることで、撮影画像データ１枚あたりの読み出す時間を短縮するだけでなく、電荷混合によって信号量を増大させ、固体撮像素子から出力される撮像信号に乗じるゲインを引き上げることなく、記録感度（ＩＳＯ感度）を向上させることが可能となるため、Ｓ／Ｎを通常撮影に対して向上させることができる。反面、電荷混合を実施することによって、読み出す画素数が少なくなるため、撮影画像データの解像度は通常撮影に対して減少してしまう。ここで、撮影画像データにおけるＳ／Ｎと解像度の優先度は被写体やユーザの好みによって異なるため、解像度が減少してもＳ／Ｎの良い撮影画像データの方が好ましいと感じる場合もある。

しかし、ユーザが電荷混合の仕組みを理解し、被写体やＳ／Ｎ、解像度の好みに応じて電荷混合の条件を露出、記録感度の条件と連動して撮影前に決定する作業は難解であり、ユーザにとって負担となる。また、従来の撮影画像データでは撮影後に電荷混合の有無をユーザが判別する手段が無いため、撮影画像データの比較や選別といった利便性の面で問題を抱えていた。

特開２００１−２８５６８５号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、記録感度やＳ／Ｎ等の特性の異なる複数の撮影画像データを同一シーンで得ることが可能な連写撮影機能を有する撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、前記固体撮像素子により撮像された画像データ及び該画像データに関する付属情報から構成された画像ファイルを記録媒体に記録する記録手段と、前記固体撮像素子から出力される信号を増幅する信号増幅手段と、前記信号増幅手段の増幅率を制御する増幅率制御手段とを有する撮像装置であって、前記固体撮像素子により連続して複数回の撮像を行い、該複数回の撮像により得られた複数の撮影画像データを前記記録媒体に記録する連写撮影モードが設定可能であり、前記駆動手段は、前記連写撮影モード時に、前記複数回の撮像の各々で前記固体撮像素子の駆動方法を変更し、前記複数回の撮像のうちの少なくとも２回は、前記固体撮像素子に含まれる光電変換素子に蓄積された電荷を混合して、混合した電荷に応じた信号を出力させる電荷混合駆動による撮像を、前記電荷の混合数を変えて行い、前記増幅率制御手段は、電荷の混合を行わない通常駆動によって前記固体撮像素子から出力された信号の前記信号増幅手段による増幅率をαとしたとき、前記電荷混合駆動によって前記固体撮像素子から出力された信号の前記信号増幅手段による増幅率βを、該電荷混合駆動での前記電荷の混合数をｎとしてβ＝α／ｎに制御し、前記記録手段は、前記電荷混合駆動によって得られる撮影画像データの前記画像ファイルに含める前記付属情報に、前記電荷混合駆動での前記電荷の混合数の情報を記録する。

本発明の撮像装置は、前記駆動手段が、前記複数回の撮像を前記電荷混合駆動と電荷の混合を行わない通常駆動とによって行うものであり、前記電荷混合駆動を前記通常駆動よりも先に実施する。

本発明の撮像装置は、前記駆動手段が、前記複数回の撮像を２回以上の前記電荷混合駆動と前記通常駆動とによって行うものであり、前記２回以上の電荷混合駆動については、前記電荷の混合数の多い順に実施する。

本発明の撮像装置は、前記駆動手段が、前記複数回の撮像を前記電荷混合駆動のみによって行うものであり、前記電荷混合駆動を前記電荷の混合数の多い順に実施する。

本発明の撮像装置は、前記撮影画像データに基づく画像を表示部に表示させる際、前記画像と共に、該撮影画像データのノイズに関連するパラメータ及び解像度に関連するパラメータを併せて表示させる表示制御手段を備え、電荷の混合を行わない通常駆動によって前記固体撮像素子から出力された信号に基づいて生成される撮影画像データのノイズに関連するパラメータ及び解像度に関連するパラメータをそれぞれＸ、Ｙとしたとき、前記電荷混合駆動によって前記固体撮像素子から出力された信号に基づいて生成される撮影画像データのノイズに関連するパラメータ及び解像度に関連するパラメータが、該電荷混合駆動での前記電荷の混合数をｎとして、それぞれｘ＝ｎ＊Ｘ、ｙ＝Ｙ／ｎとなっている。

本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子から出力された信号に対して信号処理を施す信号処理手段を備え、前記信号処理手段は、前記信号に対し、前記信号を得るために行われた駆動方法に応じた信号処理を行う。

本発明の撮像装置は、前記信号処理手段が、前記電荷混合駆動によって前記固体撮像素子から出力された信号に対しては、該信号から生成される撮影画像データの画素数が予め設定された記録画素数となるように、該信号から生成した撮影画像データを縮小又は拡大する処理を行う。

本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子がＣＣＤ型固体撮像素子である。

本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子がＭＯＳ型固体撮像素子である。

本発明によれば、記録感度やＳ／Ｎ等の特性の異なる複数の撮影画像データを同一シーンで得ることが可能な連写撮影機能を有する撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の撮像装置の実施形態であるデジタルカメラの概略構成を示す図である。
図示するデジタルカメラの撮像系は、撮影レンズ１と、ＣＣＤ型の固体撮像素子５と、この両者の間に設けられた絞り２と、赤外線カットフィルタ３と、光学ローパスフィルタ４とを備える。

固体撮像素子５は、半導体基板内に形成された多数の光電変換素子と、多数の光電変換素子の各々で発生した電荷を垂直方向に転送する複数本の垂直電荷転送路と、複数本の垂直電荷転送路を転送されてきた電荷を、垂直方向に直交する水平方向に転送する水平電荷転送路と、水平電荷転送路を転送されてきた電荷をその電荷量に応じた信号に変換する出力アンプとを備える。

デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１は、フラッシュ発光部１２及び受光部１３を制御し、レンズ駆動部８を制御して撮影レンズ１の位置をフォーカス位置に調整したりズーム調整を行ったりし、絞り駆動部９を介し絞り２の開口量を制御して露光量調整を行う。

又、システム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して固体撮像素子５を駆動し、撮影レンズ１を通して撮像した被写体画像を撮像信号として出力させる。システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。操作部１４には、撮影指示を行うためのレリーズボタンや、連写撮影モードに設定するための連写撮影設定ボタン等が含まれる。

デジタルカメラの電気制御系は、更に、固体撮像素子５の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部６と、このアナログ信号処理部６から出力されたＲＧＢの色信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部７とを備え、これらはシステム制御部１１によって制御される。アナログ信号処理部６が行うアナログ信号処理には、固体撮像素子５から出力された撮像信号に所定のゲインを乗じてこれを増幅する信号増幅処理が含まれる。

更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、撮像信号から撮影画像データを生成するデジタル信号処理部１７と、デジタル信号処理部１７で生成された画像データをＪＰＥＧ形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部１８と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部２３が接続される表示制御部２２とを備え、これらは、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。

撮像素子駆動部１０は、固体撮像素子５を複数の駆動方法で駆動することが可能となっている。複数の駆動方法には、固体撮像素子５に含まれる多数の光電変換素子の各々に蓄積された電荷を電荷転送路上で混合せず転送して撮像信号として出力させる通常駆動と、固体撮像素子５に含まれる多数の光電変換素子の各々に蓄積された同色成分の電荷同士を電荷転送路上で混合して転送して撮像信号として出力させる電荷混合駆動とが含まれる。

電荷混合駆動は公知の手法を採用することができる。電荷の混合方法としては、例えば垂直電荷転送路上で垂直方向に隣接する同色成分の２つの電荷同士を混合する方法や、水平電荷転送路上で水平方向に隣接する同色成分の２つの電荷同士を混合する方法や、垂直電荷転送路上で混合して得られた電荷と、水平電荷転送路上で混合して得られた電荷とを、水平電荷転送路上で更に混合する方法等が挙げられる。

本実施形態では、撮像素子駆動部１０が、電荷混合駆動として、同色成分の電荷を２つ混合して転送する第一の電荷混合駆動と、同色成分の電荷を４つ混合して転送する第二の電荷混合駆動との２種類を実施可能となっているが、３種類以上実施可能としても良い。電荷混合駆動において１つに混合される同色成分の電荷の総数を電荷混合数と定義する。つまり、電荷混合数をｎとしたとき、第一の電荷混合駆動はｎ＝２の電荷混合駆動ということができ、第二の電荷混合駆動はｎ＝４の電荷混合駆動ということができる。

撮像素子駆動部１０は、連写撮影モード設定時、撮影指示に応じて固体撮像素子５を駆動し、固体撮像素子５による撮像をＭ（Ｍは２以上の自然数）回連続して行う制御を行う。撮像素子駆動部１０は、Ｍ回の撮像の各々で固体撮像素子５の駆動方法を変更する。以下、Ｍ＝２のときの駆動方法の変更例と、Ｍ＝３のときの駆動方法の変更例と、Ｍ＝４のときの駆動方法の変更例を列挙する。

（Ｍ＝２のとき）
・１回目の撮像では電荷混合駆動（例えばｎ＝２の電荷混合駆動又はｎ＝４の電荷混合駆動）で固体撮像素子５を駆動し、２回目の撮像では通常駆動で固体撮像素子５を駆動する。
・１回目の撮像では電荷混合駆動（例えばｎ＝４の電荷混合駆動）で固体撮像素子５を駆動し、２回目の撮像では電荷混合数を１回目とは変えた電荷混合駆動（例えばｎ＝２の電荷混合駆動）で固体撮像素子５を駆動する。

（Ｍ＝３のとき）
１回目の撮像ではｎ＝４の電荷混合駆動で固体撮像素子５を駆動し、２回目の撮像ではｎ＝２の電荷混合駆動で固体撮像素子５を駆動し、３回目の撮像では通常駆動で固体撮像素子５を駆動する。
１回目の撮像ではｎ＝９の電荷混合駆動で固体撮像素子５を駆動し、２回目の撮像ではｎ＝４の電荷混合駆動で固体撮像素子５を駆動し、３回目の撮像ではｎ＝２の電荷混合駆動で固体撮像素子５を駆動する。

（Ｍ＝４のとき）
・１回目の撮像ではｎ＝９の電荷混合駆動で固体撮像素子５を駆動し、２回目の撮像ではｎ＝４の電荷混合駆動で固体撮像素子５を駆動し、３回目の撮像ではｎ＝２の電荷混合駆動で固体撮像素子５を駆動し、４回目の撮像では通常駆動で固体撮像素子５を駆動する。
・１回目の撮像ではｎ＝１６の電荷混合駆動で固体撮像素子５を駆動し、２回目の撮像ではｎ＝９の電荷混合駆動で固体撮像素子５を駆動し、３回目の撮像ではｎ＝４の電荷混合駆動で固体撮像素子５を駆動し、４回目の撮像ではｎ＝２の電荷混合駆動で固体撮像素子５を駆動する。

デジタル信号処理部１７は、例えばデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）により構成され、所定のプログラムを実行することにより、信号処理部１７ａ、再生制御部１７ｂ、ゲイン制御部１７ｃ、及び記録制御部１７ｄの各部として機能する。

信号処理部１７ａは、固体撮像素子５により撮像が行われ、この撮像によって固体撮像素子５から出力されてＡ／Ｄ変換部７でデジタル変換された撮像信号に対し、同時化処理（生成すべき撮影画像データの各画素位置に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の情報を持たせる処理）、γ補正処理、ホワイトバランス処理、ＹＣ変換処理（各画素位置に生成したＲＧＢの情報から輝度信号Ｙと色差信号Ｃを生成する処理）等の信号処理を行って、撮影画像データを生成する。ここで生成された撮影画像データは、圧縮伸張処理部１８で圧縮された後、記録媒体２１に記録される。

再生制御部１７ｂは、記録媒体２１に記録されている撮影画像データに基づく画像の再生指示にしたがって、この画像を再生する制御を行う。具体的には、記録媒体２１から撮影画像データを読み出し、この撮影画像データに基づく画像と、それに関連する情報とを表示制御部２２を介して表示部２３に表示する。

ゲイン制御部１７ｃは、撮像素子駆動部１０による固体撮像素子５の駆動方法に応じて、アナログ信号処理部６による信号増幅処理で用いられるゲインを変更する。

記録制御部１７ｄは、連写撮影モード設定時、信号処理部１７ａで生成されて圧縮伸張処理部１８で圧縮された撮影画像データを、その撮影画像データに関連する情報と共に、外部メモリ制御部２０を介して記録媒体２１に記録する。

以下、以上のように構成されたデジタルカメラの連写撮影モード時の動作について説明する。以下では、連写撮影モード設定時に撮影指示が行われると、連続して３回の撮影が行われる例について説明する。

図２は、本実施形態のデジタルカメラの連写撮影モード時の動作を説明するためのフローチャートである。
レリーズボタンが半押しされてＡＦ（オートフォーカス）やＡＥ（自動露出）の指示があると、システム制御部１１により、ＡＦ処理が行われると共に、露出が決定される。次に、レリーズボタンが全押しされて撮影指示がなされると、連写撮影モードに設定されているか否かがシステム制御部１１により判定される（ステップＳ１）。連写撮影モードに設定されていなかった場合は、撮像素子駆動部１０により、上記決定した露出で通常駆動が実施される（ステップＳ９）。

一方、連写撮影モードに設定されていた場合、システム制御部１１は、記録感度（ＩＳＯ感度）を固定にして連写撮影を行う設定がなされているか否かを判定する（ステップＳ２）。この記録感度を固定にするか否かはユーザによって設定可能となっている。尚、ステップＳ１にて連写撮影モードが設定されていた場合には、撮像素子駆動部１０により、電荷混合数ｎが初期値＝“４”に設定される。

記録感度を固定にする設定がなされていた場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ゲイン制御部１７ｃにより、アナログ信号処理部６での信号増幅処理に用いられるゲインが、通常駆動時に設定される規定のゲインの１／ｎに設定される（ステップＳ３）。ステップＳ３の“ｎ”は、ステップＳ２の時点で設定されている値が用いられるため、本実施形態の例では、アナログ信号処理部６での信号増幅処理に用いられるゲインが通常駆動時に設定される規定のゲインの１／４に設定される。

一方、記録感度を固定にする設定がなされていなかった場合は（ステップＳ２：ＮＯ）、システム制御部１１により、アナログ信号処理部６での信号増幅処理に用いられるゲインが通常駆動時に設定される規定のゲインに固定されると共に、新たな露出が決定される。この新たな露出は、上記決定された露出に１／ｎを乗じることで求められる（ステップＳ４）。ここの“ｎ”も、ステップＳ２の時点で設定されている値が用いられる。

次に、撮像素子駆動部１０により、ステップＳ４で決定された露出又は撮影指示時に決定された露出で、ステップＳ２の時点で設定されている電荷混合数ｎ（＝４）の電荷混合駆動が実施される（ステップＳ５）。この電荷混合駆動による撮像によって固体撮像素子５から出力された撮像信号は、ステップＳ３又はステップＳ４で設定されたゲインで増幅され、デジタル変換されてデジタル信号処理部１７に入力される。

信号処理部１７ａは、この駆動により得られた撮像信号から撮影画像データＡを生成し、生成した撮影画像データＡの画素数が予め設定された記録画素数となるように、該撮影画像データＡを縮小又は拡大する処理を行う（ステップＳ６）。具体的には、予め設定された記録画素数をｍとし、本実施形態のデジタルカメラで記録可能な最大画素数をｌとしたとき、撮影画像データＡを、（ｎ＊ｍ／ｌ）倍に拡大又は縮小する。尚、ステップＳ６の処理は省略しても構わない。

拡大又は縮小された撮影画像データＡは、圧縮された後、記録制御部１７ｄによって記録媒体２１に記録される。

ここで、記録制御部１７ｄは、図３（ａ）に示すように、撮影画像データを記録する画像データ領域と、その撮影画像データに関する付属情報を記録する領域であるヘッダ領域とからなる画像ファイルを記録媒体２１上に生成し、この画像ファイルの画像データ領域に撮影画像データＡを記録すると共に、撮影画像データＡを得るための駆動における電荷混合数の情報（ｎ＝４という情報）と、撮影画像データＡの解像度に関連するパラメータの情報と、撮影画像データＡのＳ／Ｎに関連するパラメータの情報と、撮影画像データＡの記録感度の情報とを付属情報としてヘッダ領域に記録する。

尚、記録感度を固定にする設定がなされていなかった場合、記録制御部１７ｄは、通常駆動で得られる撮影画像データに対応付けて記録する記録感度（これは予め設定されている値、例えばＩＳＯ１００）の情報に、撮影画像データＡを得るための電荷混合駆動の電荷混合数ｎ（＝４）を乗じた値（＝ＩＳＯ４００）を、ヘッダ領域に記録すべき撮影画像データＡの記録感度の情報とする。

次に、システム制御部１１は、撮影回数が規定の撮影回数（本実施形態では２回）に達したか否かを判定する（ステップＳ７）。ここでは撮影回数が１回であるため、規定の撮影回数に達していないと判断され、電荷混合数ｎの値が現在の値よりも小さい値に更新（ｎ＝４からｎ＝２）され（ステップＳ８）、ステップＳ２〜Ｓ６の処理が行われて撮影画像データＢが生成される。

撮影画像データＢは、記録媒体２１上の画像ファイルの画像データ領域に記録され、撮影画像データＢを得るための駆動における電荷混合数の情報（ｎ＝２という情報）と、撮影画像データＢの解像度に関連するパラメータの情報と、撮影画像データＢのＳ／Ｎに関連するパラメータの情報と、撮影画像データＢの記録感度の情報とがその画像ファイルのヘッダ領域に記録される。

尚、記録感度を固定にする設定がなされていなかった場合、記録制御部１７ｄは、通常駆動で得られる撮影画像データに対応付けて記録する記録感度（＝ＩＳＯ１００）の情報に、撮影画像データＢを得るための電荷混合駆動の電荷混合数ｎ（＝２）を乗じた値（＝ＩＳＯ２００）を、ヘッダ領域に記録すべき撮影画像データＢの記録感度の情報とする。

ステップＳ７で撮影回数が規定の撮影回数に達したと判定されると、撮像素子駆動部１０により通常駆動が実施され（ステップＳ９）、この通常駆動によって固体撮像素子５から出力された撮像信号から撮影画像データＣが生成される。尚、ステップＳ９では、撮影指示が行われた時点で決定された露出で撮像が行われ、この撮像によって得られた撮像信号は、通常駆動時に設定される規定のゲインで増幅される。

撮影画像データＣは、記録媒体２１上の画像ファイルの画像データ領域に記録され、撮影画像データＣを得るための駆動における電荷混合数の情報（ｎ＝０という情報）と、撮影画像データＣの解像度に関連するパラメータの情報と、撮影画像データＣのＳ／Ｎに関連するパラメータの情報と、撮影画像データＣの記録感度の情報（連写撮影時に設定される記録感度、例えばＩＳＯ１００）とがその画像ファイルのヘッダ領域に記録される。

尚、以上の説明では、撮影画像データＡ,Ｂ,Ｃとその付属情報をそれぞれ別の画像ファイルに記録するものとしているが、画像データ領域とヘッダ領域との組を複数（例えば３つ）有する図３（ｂ）に示すような画像ファイルを記録媒体２１上に生成し、この画像ファイル内に、撮影画像データＡ,Ｂ,Ｃと、それぞれに対応する付属情報とを記録するようにしても良い。

図３（ｂ）に示すように、一番上の画像データ領域とそれに対応するヘッダ領域には、撮影画像データＡとそれに関連する付属情報を記録し、真ん中の画像データ領域とそれに対応するヘッダ領域には、撮影画像データＢとそれに関連する付属情報を記録し、一番下の画像データ領域とそれに対応するヘッダ領域には、撮影画像データＣとそれに関連する付属情報を記録すれば良い。

このようにすることで、連写撮影して得られた複数の撮影画像データを１つの画像ファイルで管理することができ、撮影画像データを後で確認するときなどの利便性を向上させることができる。

尚、撮影画像データの解像度に関連するパラメータの情報とは、解像度の高低を示す指標であり、本実施形態では解像度の高低を星印の数で表したものを用いる。撮影画像データのＳ／Ｎに関連するパラメータの情報とは、Ｓ／Ｎの良し悪しを示す指標であり、本実施形態ではＳ／Ｎの良し悪しを星印の数で表したものを用いる。これらの情報は、記録制御部１７ｄによって生成される。

記録制御部１７ｄは、通常駆動によって固体撮像素子５から出力された信号に基づいて生成される撮影画像データのノイズに関連するパラメータ及び解像度に関連するパラメータ（星印の数）をそれぞれ基準値Ｘ、Ｙとし、電荷混合駆動によって固体撮像素子５から出力された信号に基づいて生成される撮影画像データのノイズに関連するパラメータ及び解像度に関連するパラメータ（星印の数）を、該電荷混合駆動での電荷の混合数をｎとして、それぞれｘ＝ｎ＊Ｘ、ｙ＝Ｙ／ｎの演算式により生成する。

次に、以上のような動作によって記録媒体２１に記録された３つの撮影画像データを再生する際の動作について説明する。図４は、本実施形態のデジタルカメラで連写撮影して得られた撮影画像データに基づく画像の表示例を示した図である。図４では、記録感度が固定に設定された状態で記録された撮影画像データの再生時の表示例を示してある。

再生制御部１７ｂは、撮影画像データＣの再生指示があると、撮影画像データＣと、その付属情報とを記録媒体２１から読み出す。そして、撮影画像データＣに基づく画像を表示部２３に表示させる。又、撮影画像データＣの付属情報に含まれるパラメータに基づく星印を画像上に合成して表示させる（図４（ａ））。この星印は、その数が多い程、解像度が高く、Ｓ／Ｎが良いことを示している。通常駆動では、電荷の混合を行わないため、連写撮影で行う撮影の中で最も解像度が高く（星印４つ）なる。

再生制御部１７ｂは、撮影画像データＢの再生指示があると、撮影画像データＢと、その付属情報とを記録媒体２１から読み出す。そして、撮影画像データＢに基づく画像を表示部２３に表示させる。又、撮影画像データＢの付属情報に含まれるパラメータに基づく星印を画像上に合成して表示させる（図４（ｂ））。ｎ＝２の電荷混合駆動では、通常駆動のときよりも解像度が低くなる（星が（ａ）の１／２になる）が、電荷の混合を行なった結果、アナログ信号処理部６で設定されるゲインが通常駆動よりも低く設定されているため、増幅されるノイズ量が減ることになり、Ｓ／Ｎは向上する（星が（ａ）の２倍になる）。

再生制御部１７ｂは、撮影画像データＡの再生指示があると、撮影画像データＡと、その付属情報とを記録媒体２１から読み出す。そして、撮影画像データＡに基づく画像を表示部２３に表示させる。又、撮影画像データＡの付属情報に含まれるパラメータに基づく星印を画像上に合成して表示させる（図４（ｃ））。ｎ＝４の電荷混合駆動では、ｎ＝２の電荷混合駆動のときよりも解像度が低くなる（星が（ｂ）の１／２になる）が、電荷の混合数が増えているため、Ｓ／Ｎは向上する（星が（ｂ）の２倍になる）。

以上のように、本実施形態のデジタルカメラによれば、連写撮影モード時に撮影指示が行われると、ｎ＝４の電荷混合駆動による撮像と、ｎ＝２の電荷混合駆動による撮像と、ｎ＝０の通常駆動による撮像とがこの順番で連続して行われる。又、記録感度を固定にする設定がなされていた場合には、各撮像で固体撮像素子５から出力される撮像信号に全て同一のゲインで増幅が行われるのではなく、電荷混合数が多い駆動で得られた撮像信号ほど低いゲインで増幅が行われる。このため、１回の撮影指示で、解像度とＳ／Ｎの異なる３つの撮影画像データを記録することができる。

本実施形態のデジタルカメラでは、ユーザが電荷混合を意識する事無く、１回の撮影でＳ／Ｎの異なる複数の撮影画像データを得られるため、画像の良し悪しの判断基準としてＳ／Ｎを重視するユーザであっても、納得のいく画質の撮影画像データを得ることが可能となる。又、Ｓ／Ｎではなく解像度を重視するユーザにとっても、解像度の異なる複数の撮影画像データを記録することができるため、納得のいく画質の撮影画像データを得ることが可能となる。

又、本実施形態のデジタルカメラによれば、記録感度を固定にしない設定がなされていた場合には、アナログ信号処理部６でのゲインは常に一定になると共に、電荷混合数ｎが増えるほど露出が小さくなるよう制御されるため、同一のＳ／Ｎで記録感度が異なる３つの撮影画像データを１回の撮影で得ることができる。このため、記録感度をいくつに設定して良いか分からないシーンであっても、良好な画像を得ることが可能となる。

又、本実施形態のデジタルカメラによれば、図２のステップＳ６において、撮影画像データが予め設定された記録画素数となるように拡大又は縮小されるため、解像度は同一でＳ／Ｎが異なる３つの撮影画像データを得ることができ、Ｓ／Ｎの比較だけで画質の良し悪しを判断することが可能となる。

又、本実施形態のデジタルカメラによれば、連写撮影で得られた撮影画像データを再生すると、その撮影画像データの画質を、解像度の高低及びＳ／Ｎの良し悪しを示した星印の数で直感的に把握することができる。このように、電荷混合によるメリットやデメリットをユーザに知らしめることによって、ユーザが好みの画像を選択しやすくなり、利便性が向上する。

又、本実施形態のデジタルカメラでは、電荷混合駆動による撮像を、通常駆動による撮像よりも先に行っている。電荷混合駆動は、固体撮像素子５から出力される信号数が通常駆動よりも少なくなるため、その駆動時間を通常駆動よりも短くすることができる。このため、電荷混合駆動を通常駆動よりも先に行うことで、次の露光開始に移れるまでの時間を、通常駆動を先に行う場合よりも短くすることができる。この結果、連写撮影間隔を短縮することができ、被写体のずれを抑制することができる。又、電荷混合駆動を複数回行う場合には、本実施形態のように、ｎの大きい順に電荷混合駆動を実施することで、被写体のずれを更に抑制することができる。

以下、本実施形態のデジタルカメラの変形例を列挙する。
（１）撮影画像データＡ，Ｂ，Ｃを記録媒体２１に記録する前に、表示部２３にて再生表示し、表示された撮影画像データからユーザが選択した撮影画像データのみを記録できるようにしても良い。これにより、不要なデータが記録されなくなるため、記録媒体の効率的な使用が可能となる。
（２）図２のステップＳ９の通常駆動は省略しても良い。

（３）固体撮像素子５をＣＣＤ型としたが、ＭＯＳ型であっても良い。
図５は、ＭＯＳ型の固体撮像素子で電荷混合を可能にする構造例を示した図である。
図５に示すように、隣接する２つの光電変換素子５１ａ，５１ｂの間には、この２つの光電変換素子５１ａ，５１ｂの各々で発生して蓄積された電荷を一時的に蓄積するための電荷蓄積部（フローティングディフュージョン）６１と、電荷蓄積部６１に蓄積された電荷を信号に変換して出力する信号出力回路６５とが形成されている。

電荷蓄積部６１には、２つの光電変換素子５１ａ，５１ｂの各々がＭＯＳトランジスタ６０ａ，６０ｂを介して接続されている。ＭＯＳトランジスタ６０ａは、ゲートに印加する電圧を制御することで、光電変換素子５１ａに蓄積された電荷の電荷蓄積部６１への転送を制御する手段として機能する。ＭＯＳトランジスタ６０ｂは、ゲートに印加する電圧を制御することで、光電変換素子５１ｂに蓄積された電荷の電荷蓄積部６１への転送を制御する手段として機能する。

信号出力回路６５は、電荷蓄積部６１に接続され、ここに蓄積された電荷をリセットするためのＭＯＳトランジスタであるリセットトランジスタ６２と、電荷蓄積部６１に接続され、ここに蓄積された電荷を信号に変換して出力するＭＯＳトランジスタである出力トランジスタ６３と、出力トランジスタ６３に接続され、出力トランジスタ６３で変換された信号を信号出力線に出力させる制御を行うＭＯＳトランジスタである選択トランジスタ６４とを備えた公知の３トランジスタ構成となっている。

以下、このように構成された固体撮像素子の駆動方法（電荷混合駆動と通常駆動）について説明する。
＜電荷混合駆動時＞
露光期間が終了すると、撮像素子駆動部１０は、２つのＭＯＳトランジスタ６０ａ，６０ｂをＯＮして光電変換素子５１ａ，５１ｂに蓄積された電荷を電荷蓄積部６１に転送する。これにより、電荷蓄積部６１において、２つの光電変換素子５１ａ，５１ｂで発生した電荷が混合される。尚、２つの光電変換素子５１ａ，５１ｂの各々から電荷蓄積部６１への電荷転送は、同時に行っても良いし、時間差を付けて行っても良い。次に、撮像素子駆動部１０は、選択トランジスタ６４をＯＮし、ＯＮした選択トランジスタ６４に接続された出力トランジスタ６３で変換された信号を信号出力線に出力させて、撮像動作を終了する。

＜通常駆動時＞
露光期間が終了すると、撮像素子駆動部１０は、ＭＯＳトランジスタ６０ａをＯＮして光電変換素子５１ａに蓄積された電荷を電荷蓄積部６１に転送する。次に、撮像素子駆動部１０は、選択トランジスタ６４をＯＮし、ＯＮした選択トランジスタ６４に接続された出力トランジスタ６３で変換された信号を信号出力線に出力させて、光電変換素子５１ａに蓄積された電荷に応じた信号の出力を完了し、リセットトランジスタ６２をＯＮし、電荷蓄積部６１に蓄積された電荷を排出する。
次に、撮像素子駆動部１０は、ＭＯＳトランジスタ６０ｂをＯＮして光電変換素子５１ｂに蓄積された電荷を電荷蓄積部６１に転送する。次に、撮像素子駆動部１０は、選択トランジスタ６４をＯＮし、ＯＮした選択トランジスタ６４に接続された出力トランジスタ６３で変換された信号を信号出力線に出力させて、光電変換素子５１ｂに蓄積された電荷に応じた信号の出力を完了する。

以上のように、ＭＯＳ型の固体撮像素子においても、複数の光電変換素子で電荷蓄積部を共有化することで、上述したような電荷混合駆動と通常駆動との両方を行うことが可能である。このため、本発明を適用することができる。

本発明の撮像装置の実施形態であるデジタルカメラの概略構成を示す図 本実施形態のデジタルカメラの連写撮影モード時の動作を説明するためのフローチャート 画像ファイルの構成例を示す図 連写撮影によって得られた撮影画像データの再生画面の一例を示す図 ＭＯＳ型の固体撮像素子で電荷混合を可能にする構造例を示した図

符号の説明

５ 固体撮像素子
１０ 撮像素子駆動部

Claims (9)

1. 固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、前記固体撮像素子により撮像された画像データ及び該画像データに関する付属情報から構成された画像ファイルを記録媒体に記録する記録手段と、前記固体撮像素子から出力される信号を増幅する信号増幅手段と、前記信号増幅手段の増幅率を制御する増幅率制御手段とを有する撮像装置であって、
   前記固体撮像素子により連続して複数回の撮像を行い、該複数回の撮像により得られた複数の撮影画像データを前記記録媒体に記録する連写撮影モードが設定可能であり、
   前記駆動手段は、前記連写撮影モード時に、前記複数回の撮像の各々で前記固体撮像素子の駆動方法を変更し、前記複数回の撮像のうちの少なくとも２回は、前記固体撮像素子に含まれる光電変換素子に蓄積された電荷を混合して、混合した電荷に応じた信号を出力させる電荷混合駆動による撮像を、前記電荷の混合数を変えて行い、
   前記増幅率制御手段は、電荷の混合を行わない通常駆動によって前記固体撮像素子から出力された信号の前記信号増幅手段による増幅率をαとしたとき、前記電荷混合駆動によって前記固体撮像素子から出力された信号の前記信号増幅手段による増幅率βを、該電荷混合駆動での前記電荷の混合数をｎとしてβ＝α／ｎに制御し、
   前記記録手段は、前記電荷混合駆動によって得られる撮影画像データの前記画像ファイルに含める前記付属情報に、前記電荷混合駆動での前記電荷の混合数の情報を記録する撮像装置。
2. 請求項１記載の撮像装置であって、
   前記駆動手段が、前記複数回の撮像を前記電荷混合駆動と電荷の混合を行わない通常駆動とによって行うものであり、前記電荷混合駆動を前記通常駆動よりも先に実施する撮像装置。
3. 請求項２記載の撮像装置であって、
   前記駆動手段が、前記複数回の撮像を２回以上の前記電荷混合駆動と前記通常駆動とによって行うものであり、前記２回以上の電荷混合駆動については、前記電荷の混合数の多い順に実施する撮像装置。
4. 請求項１記載の撮像装置であって、
   前記駆動手段が、前記複数回の撮像を前記電荷混合駆動のみによって行うものであり、前記電荷混合駆動を前記電荷の混合数の多い順に実施する撮像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の撮像装置であって、
   前記撮影画像データに基づく画像を表示部に表示させる際、前記画像と共に、該撮影画像データのノイズに関連するパラメータ及び解像度に関連するパラメータを併せて表示させる表示制御手段を備え、
   電荷の混合を行わない通常駆動によって前記固体撮像素子から出力された信号に基づいて生成される撮影画像データのノイズに関連するパラメータ及び解像度に関連するパラメータをそれぞれＸ、Ｙとしたとき、前記電荷混合駆動によって前記固体撮像素子から出力された信号に基づいて生成される撮影画像データのノイズに関連するパラメータ及び解像度に関連するパラメータが、該電荷混合駆動での前記電荷の混合数をｎとして、それぞれｘ＝ｎ＊Ｘ、ｙ＝Ｙ／ｎとなっている撮像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載の撮像装置であって、
   前記固体撮像素子から出力された信号に対して信号処理を施す信号処理手段を備え、
   前記信号処理手段は、前記信号に対し、前記信号を得るために行われた駆動方法に応じた信号処理を行う撮像装置。
7. 請求項６記載の撮像装置であって、
   前記信号処理手段が、前記電荷混合駆動によって前記固体撮像素子から出力された信号に対しては、該信号から生成される撮影画像データの画素数が予め設定された記録画素数となるように、該信号から生成した撮影画像データを縮小又は拡大する処理を行う撮像装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項記載の撮像装置であって、
   前記固体撮像素子がＣＣＤ型固体撮像素子である撮像装置。
9. 請求項１〜７のいずれか１項記載の撮像装置であって、
   前記固体撮像素子がＭＯＳ型固体撮像素子である撮像装置。

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