(57)【要約】【課題】フレームレートを維持したまま、全体表示用の画像信号と高精細な拡大表示用の画像信号とを連続して読み出し、各画像信号をそのまま表示用に使用できるようにすること。【解決手段】撮像装置は、２次元に配置された複数の画素からなる撮像素子（１０２）と、前記撮像素子の予め決められた領域の画素から、画像信号を読み出す読み出し手段（１０７、１０８）とを有し、前記読み出し手段は、前記撮像素子の少なくとも一部の領域である第１の画素領域（５０１）の画素から、第１の間引き率で画像信号を読み出す第１の読み出しと、前記第１の画素領域に含まれる、前記撮像素子の一部の領域である第２の画素領域（５０２）の画素から、前記第１の間引き率よりも低い第２の間引き率で画像信号を読み出す第２の読み出しとを、予め決められた期間内に続けて行う。【選択図】図５
2014017551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元に配置された複数の画素からなる撮像素子と、
前記撮像素子の予め決められた領域の画素から、画像信号を読み出す読み出し手段とを有し、
前記読み出し手段は、前記撮像素子の少なくとも一部の領域である第１の画素領域の画素から、第１の間引き率で画像信号を読み出す第１の読み出しと、前記第１の画素領域に含まれる、前記撮像素子の一部の領域である第２の画素領域の画素から、前記第１の間引き率よりも低い第２の間引き率で画像信号を読み出す第２の読み出しとを、予め決められた期間内に続けて行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
予め決められた電荷蓄積時間で前記撮像素子における画像信号の蓄積を行った場合に前記予め決められた期間内に前記第１の読み出しと前記第２の読み出しとを終えることができない場合に、前記読み出し手段は、前記予め決められた期間内に前記第１の読み出し及び前記第２の読み出しが終了するように、前記第１の間引き率を高くするように変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
予め決められた電荷蓄積時間で前記撮像素子における画像信号の蓄積を行った場合に前記予め決められた期間内に前記第１の読み出しと前記第２の読み出しとを終えることができない場合に、前記読み出し手段は、前記予め決められた期間内に前記第１の読み出し及び前記第２の読み出しが終了するように、前記第１の読み出しにおける電荷蓄積時間を、前記予め決められた電荷蓄積時間よりも短くし、
前記第１の読み出しにより得られた画像信号に対して、前記短くした電荷蓄積時間に対する前記予め決められた電荷蓄積時間に応じたゲインを掛ける増幅手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
複数の前記第２の画素領域が設定された場合に、前記読み出し手段は、前記設定された複数の一部の領域から読み出す合計の画素数が、予め決められた画素数以下となるように、前記第２の間引き率を設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
複数の前記第２の画素領域が設定された場合に、前記読み出し手段は、前記予め決められた期間内に前記第１の読み出し及び前記第２の読み出しが終了するように、前記第２の読み出しにおける電荷蓄積時間を、前記第１の読み出しにおける電荷蓄積時間よりも短くし、
前記第２の読み出しにより得られた画像信号に対して、前記第２の読み出しにおける電荷蓄積時間に対する前記第１の読み出しにおける電荷蓄積時間に応じたゲインを掛ける増幅手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
２次元に配置された複数の画素からなる撮像素子と、前記撮像素子の予め決められた領域の画素から、画像信号を読み出す読み出し手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記読み出し手段が、前記撮像素子の少なくとも一部の領域である第１の画素領域の画素から、第１の間引き率で画像信号を読み出す第１の読み出しを行う第１の読み出し工程と、
前記読み出し手段が、前記第１の画素領域よりも狭い、前記撮像素子の一部の領域である第２の画素領域の画素から、前記第１の間引き率よりも低い第２の間引き率で画像信号を読み出す第２の読み出しを行う第２の読み出し工程とを有し、
前記第１の読み出し工程と前記第２の読み出し工程とを予め決められた期間内に続けて行うことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、特に撮像素子から読み出した画像信号を表示部に表示する撮像装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体撮像素子を用いた撮像装置において、撮影画像の高精細化を図るために多画素化を進めていくと、読み出しに時間がかかり、全画素を読み出すとフレームレートが低下する問題が生じる。そこで、画角合わせなどに使用する全体表示のためには、画素を間引いて読み出す間引き読み出しを行ってフレームレートの低下が生じないようにし、焦点調節用の拡大表示のためには、画素を間引かない全画素読み出しを行う撮像装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、撮像素子から１フレーム分の画像信号を読み出す際に、間引き読み出しと全画素読み出しを部分的に組み合わせた読み出しを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７２７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、撮像素子から読み出された画像信号から表示用の画像を生成するために、後段の信号処理部において部分的なリサイズ処理が必要となる。そのため、リサイズ処理が間に合わない場合には、フレームレートを落とす必要が生じる。
【０００６】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、フレームレートを維持したまま、全体表示用の画像信号と高精細な拡大表示用の画像信号とを連続して読み出し、各画像信号をそのまま表示用に使用できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、２次元に配置された複数の画素からなる撮像素子と、前記撮像素子の予め決められた領域の画素から、画像信号を読み出す読み出し手段とを有し、前記読み出し手段は、前記撮像素子の少なくとも一部の領域である第１の画素領域の画素から、第１の間引き率で画像信号を読み出す第１の読み出しと、前記第１の画素領域に含まれる、前記撮像素子の一部の領域である第２の画素領域の画素から、前記第１の間引き率よりも低い第２の間引き率で画像信号を読み出す第２の読み出しとを、予め決められた期間内に続けて行う。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フレームレートを維持したまま、全体表示用の画像信号と高精細な拡大表示用の画像信号とを連続して読み出し、各画像信号をそのまま表示用に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態に係る撮像素子の構成を示す図。
【図３】第１の実施形態に係る１画素の構成を示す図。
【図４】第１の実施形態に係る撮像装置の駆動タイミングを示すタイミングチャート。
【図５】第１の実施形態における撮像素子の読み出し方法の概略を示す図。
【図６】第１の実施形態における、全体表示用の画像信号を読み出す場合の１フレーム期間における駆動タイミングの一例を示すタイミングチャート。
【図７】第１の実施形態における、拡大表示用の画像信号を読み出す場合の１フレーム期間における駆動タイミングの一例を示すタイミングチャート。
【図８】第２及び第３の実施形態における、撮像素子の読み出し走査の概略を示す図。
【図９】第３の実施形態における、ＤＳＰの構成の一例を示す図。
【図１０】第４の実施形態における、撮像素子の読み出し走査の概略を示す図。
【図１１】第４の実施形態における、複数の拡大表示領域の画素数の関係を示す図。
【図１２】第５の実施形態における、撮像素子の読み出し走査の概略を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１００について説明する。図１は、撮像装置１００の概略構成を示すブロック図である。
【００１２】
撮像レンズ１０１は、被写体の光学像を撮像素子１０２の撮像面に結像させる。撮像素子１０２は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサなどにより構成され、撮像面に結像された光学像を画像信号に光電変換し、変換された画像信号を画素配列から読み出して出力する。
【００１３】
ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）１０３は、撮像素子１０２から出力されるアナログ画像信号を入力して増幅し、Ａ／Ｄ変換処理を行うことにより、デジタル画像信号を生成する。ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ）１０４は、ＡＦＥ１０３から出力されるデジタル画像信号を受け、入力したデジタル画像信号に対して、各種の画像処理や圧縮処理などを行う。そして、ＤＳＰ１０４は、処理したデジタル画像信号から記録用や表示用の画像データを生成し、生成した記録用の画像データを記録媒体１０９に記録する。記録媒体１０９は、半導体メモリ等から構成され、着脱可能に接続される。また、画像メモリ１０５は、ＤＳＰ１０４を経由した表示用の画像データを一時的に記憶し、表示部１０６に供給する。
【００１４】
表示部１０６は、絞りやＩＳＯ感度等の各種設定をユーザに行わせるメニュー画面の表示や、画像メモリ１０５に供給された撮影画像確認用の画像データの表示（ライブビュー）等を行う。
【００１５】
ＴＧ（Ｔｉｍｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１０７は、所定の駆動信号を生成し、生成した駆動信号を撮像素子１０２へ供給する。ＣＰＵ１０８は、ＡＦＥ１０３、ＤＳＰ１０４及びＴＧ１０７を制御する。
【００１６】
次に、撮像素子１０２の構成について、図２及び図３を参照して説明する。図２は撮像素子１０２の構成を示す図、図３は画素２０１の構成を示す図である。
【００１７】
撮像素子１０２には複数の画素２０１が２次元状に配置され、各画素２０１は図３に示すように、フォトダイオード（ＰＤ）３０１、転送ゲート３０２、蓄積容量３０３、リセットスイッチ３０４、ソース・フォロワ３０５及び行選択スイッチ３０６を有する。
【００１８】
ＰＤ３０１は、光電変換により入射光に応じて信号電荷を発生し、蓄積する。転送ゲート３０２は、ＰＤ３０１で蓄積された信号電荷の蓄積容量３０３への転送を制御する。リセットスイッチ３０４は、ＰＤ３０１及び蓄積容量３０３に蓄積された不要信号電荷のリセットを制御する。ソース・フォロワ３０５は、蓄積容量３０３に蓄積された信号電荷を増幅し、信号電圧に変換する。蓄積容量３０３、リセットスイッチ３０４及びソース・フォロワ３０５によりフローティング・ディフュージョン・アンプ（ＦＤＡ）が構成される。また、行選択スイッチ３０６は、ソース・フォロワ３０５の出力と垂直出力線２０４の接続を制御する。
【００１９】
図２に示す垂直走査回路２０２は、各画素２０１に対して、転送ゲート３０２に信号φＴＸ、リセットスイッチ３０４に信号φＲＥＳ、行選択スイッチ３０６に信号φＳＥＬを供給し、信号の読み出しを制御する。
【００２０】
負荷電流源２０３は、行選択スイッチ３０６で選択された行におけるソース・フォロワ３０５を、垂直出力線２０４を介して駆動する。垂直出力線２０４は、列毎に用意された列アンプ２０５に接続される。列アンプ２０５の出力信号は、信号φＴＳによりＯＮ／ＯＦＦが制御される転送ゲート２０６を介して転送容量２０７に転送され、記憶される。
【００２１】
水平走査回路２１１は、転送容量２０７と水平出力線２０９を接続する列選択スイッチ２０８に対して信号φＨを供給し、転送容量２０７からの信号の水平出力線２０９への出力を制御する。出力アンプ２１０は、水平出力線２０９の信号を撮像素子１０２の外部に出力する。
【００２２】
図４は、撮像素子１０２において、画素２０１から撮影信号を読み出す場合の、１水平期間における駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。図４において、各信号は、Ｈｉｇｈ状態（以下、「Ｈ」と記載する。）もしくはＬｏｗ状態（以下、「Ｌ」と記載する。）のいずれかを取るものとし、以下同様の駆動タイミングを示す図においても共通事項とする。
【００２３】
信号ＨＤは、１水平期間の開始時に所定時間、Ｌとなる。信号φＨＳＴは、水平走査期間の開始、すなわち水平走査回路２１１によって制御される水平出力線２０９への列毎の出力信号の読み出し開始を示す。
【００２４】
信号ＨＤがＬになる時刻ｔ１から信号φＨＳＴがＬになる時刻ｔ８までの期間は水平ブランキング期間と呼ばれ、画素２０１から読み出した１行分の信号を転送容量２０７まで転送し、記憶するまでの期間である。なお、水平ブランキング期間中は、信号φＨは停止される。
【００２５】
以下、２次元状に配置された画素２０１のうち、ｎ行目に配置された画素２０１に対する読み出し動作について、図２、図３及び図４を用いて説明する。便宜上、「ｎ行目の信号φＳＥＬ」を「信号φＳＥＬ（ｎ）」と呼ぶ。これは他の駆動信号に対しても共通事項とする。
【００２６】
時刻ｔ２では、信号φＳＥＬ（ｎ）がＨとされる。これにより、行選択スイッチ３０６がＯＮにされ、ｎ行目の画素２０１が垂直出力線２０４に接続される。また、同時刻に信号φＲＥＳ（ｎ）がＨとされる。これにより、リセットスイッチ３０４もＯＮにされ、蓄積容量３０３に蓄積された不要電荷がリセットされる。時刻ｔ３で信号φＲＥＳ（ｎ）がＬにされ、リセットスイッチ３０４がＯＦＦされて、不要電荷のリセットが終了される。
【００２７】
時刻ｔ４で信号φＴＸ（ｎ）がＨとされて転送ゲート３０２がＯＮになり、フォトダイオード３０１に蓄積された信号電荷が、蓄積容量３０３に転送される。時刻ｔ５で信号φＴＸ（ｎ）がＬとされて転送ゲート３０２がＯＦＦとなり、信号電荷の蓄積容量３０３への転送が終了される。
【００２８】
また、同時刻に信号φＴＳがＨとされて転送ゲート２０６がＯＮにされる。転送ゲート２０６がＯＮにされると、画素２０１における蓄積容量３０３の信号電荷がソース・フォロワ３０５により増幅され、且つ電圧に変換されて垂直出力線２０４に出力される。垂直出力線２０４に出力された信号は、列アンプ２０５を介して、転送容量２０７に転送され記憶される。
【００２９】
時刻ｔ６で信号φＴＳをＬにして転送ゲート２０６をＯＦＦし、転送容量２０７への信号の記憶を終了する。更に、時刻ｔ７で信号φＳＥＬ（ｎ）をＬとして、行選択スイッチ３０６をＯＦＦして、画素からの読み出しを終了させる。
【００３０】
時刻ｔ８から、ｎ行目の信号に対して１水平走査期間が開始される。１水平走査期間において、水平走査回路２１１に信号φＨの入力が開始される。水平走査回路２１１は、信号φＨに応じて列選択スイッチ２０８を順次ＯＮにする。ＯＮにされた列の転送容量２０７に記憶された信号は順次水平出力線２０９に出力され、出力アンプ２１０からｎ行目の信号が出力される。
【００３１】
更に、水平出力線２０９は、信号φＣＨＲによりリセットスイッチ２１２のＯＮ／ＯＦＦが制御され、１水平走査信号φＨ毎に、リセット電源ＶＣＨＲによりリセットされる。
【００３２】
次に、本発明の撮像素子１０２の読み出し方法の概略について、図５を参照して説明を行う。図５（ａ）は、全体表示する画素領域である全体表示領域５０１（第１の画素領域）と拡大表示する画素領域である拡大表示領域５０２（第２の画素領域）を示している。また、図５（ｂ）において、横軸は時間、縦軸は撮像素子１０２の行方向を示し、図５（ａ）に示す全体表示領域５０１及び拡大表示領域５０２との関係を示している。信号ＶＤは、１フレーム期間の先頭を示す。図５に示されるような部分的な拡大表示を行う場合、本第１の実施形態では、まず、撮像素子１０２から全体表示領域５０１の読み出し（第１の読み出し）を行い、続けて拡大表示領域５０２の読み出し（第２の読み出し）を行う。つまり、１フレーム期間内に、２つの異なる読み出し動作を切り換えて連続的に行う。読み出し動作の切り換えは、ＣＰＵ１０８で制御されるＴＧ１０７から与えられる信号φＦＬＡＧに従って行われる。各読み出しの詳細については後述する。
【００３３】
なお、本第１の実施形態では、全体表示領域５０１の読み出しは、３行毎に２行間引く間引き読み出しを行うものとし、一方、拡大表示領域５０２の読み出しは、間引き率０％、つまり間引きなしの読み出しを行うものとする。
【００３４】
図６は、撮像素子１０２から全体表示領域５０１の画像信号を読み出す場合の、読み出し動作を示すタイミングチャートである。ここでは、全体表示領域５０１の画像信号の読み出し領域開始行をｎ行目とし、ｎ行目からｎ＋３行目までの読み出し動作を示す。
【００３５】
信号ＶＤは、１フレーム期間の先頭を示す。信号ＶＤがＬになる時刻ｔ５から１フレーム分の画像信号の読み出しが開始される。時刻ｔ５で、信号φＳＥＬ（ｎ）がＨとされる。これにより、行選択スイッチ３０６がＯＮにされ、ｎ行目の画素２０１が垂直出力線２０４に接続される。
【００３６】
時刻ｔ６で、信号φＴＳ（ｎ）がＨとされる。これにより、転送ゲート２０６がＯＮにされる。転送ゲート２０６がＯＮにされると、画素２０１における蓄積容量３０３の信号電荷がソース・フォロワ３０５により増幅され、且つ電圧に変換されて垂直出力線２０４に出力される。垂直出力線２０４に出力された信号は、列アンプ２０５を介して、転送容量２０７に転送され記憶される。
【００３７】
時刻ｔ７で信号φＴＳをＬにして転送ゲート２０６をＯＦＦし、転送容量２０７への信号の記憶を終了する。更に、時刻ｔ８で信号φＳＥＬ（ｎ）をＬとして、行選択スイッチ３０６をＯＦＦして、画素からの読み出しを終了させる。
【００３８】
時刻ｔ８からは、ｎ行目の画像信号に対して、図４に示したタイミングに従って１水平走査期間が開始されると同時に、信号φＳＥＬ（ｎ＋３）がＨとされ、ｎ＋３行目の画素２０１の読み出しが開始される。すなわち、ｎ＋１行目、ｎ＋２行目の画素２０１は読み出されない。
【００３９】
また、時刻ｔ５のフレーム開始に先立って、読み出しが行われる行の画素２０１に対して蓄積された不要電荷のリセット走査が行われる。時刻ｔ１では、信号φＳＥＬ（ｎ）がＨとされる。これにより、行選択スイッチ３０６がＯＮにされ、ｎ行目の画素２０１が垂直出力線２０４に接続される。また、同時刻に信号φＲＥＳ（ｎ）がＨとされる。これにより、リセットスイッチ３０４もＯＮにされ、蓄積容量３０３に蓄積された不要電荷がリセットされる。時刻ｔ２で信号φＲＥＳ（ｎ）がＬにされ、リセットスイッチ３０４がＯＦＦされて、不要電荷のリセットが終了される。
【００４０】
上記読み出し動作を、撮像素子１０２の最上行から最下行まで繰り返し行うことにより、全体表示領域５０１の画像信号を読み出す。
【００４１】
図７は、撮像素子１０２から拡大表示領域５０２の画像信号を読み出す場合の、読み出し動作を示すタイミングチャートである。ここでは、拡大表示領域５０２の画像信号の読み出し領域開始行をｍ行目とし、ｍ行目からｍ＋３行目までの読み出し動作を示す。
【００４２】
撮像素子１０２の最下行の読み出しが完了した後の信号ＨＤがＬになる時刻ｔ９で、信号φＦＬＡＧがＨにされ、撮像素子１０２の読み出し動作が拡大表示領域５０２の読み出しに切り換えられる。
【００４３】
同時刻に、信号φＳＥＬ（ｍ）がＨとされる。これにより、行選択スイッチ３０６がＯＮにされ、指定された拡大表示領域５０２の読み出し開始行であるｍ行目の画素２０１が垂直出力線２０４に接続される。さらに、信号φＲＥＳ（ｍ）がＨとされる。これにより、リセットスイッチ３０４もＯＮにされ、蓄積容量３０３に蓄積された不要電荷がリセットされる。時刻ｔ１０で信号φＲＥＳ（ｍ）がＬにされ、リセットスイッチ３０４がＯＦＦされて、不要電荷のリセットが終了される。
【００４４】
時刻ｔ１０から所定の電荷蓄積時間が経過した後の時刻ｔ１１で、再度信号φＦＬＡＧがＨにされ、信号φＳＥＬ（ｍ）がＨとされる。これにより、行選択スイッチ３０６がＯＮにされ、ｍ行目の画素２０１が垂直出力線２０４に接続される。
【００４５】
時刻ｔ１２で、信号φＴＳ（ｍ）がＨとされる。これにより、転送ゲート２０６がＯＮにされる。転送ゲート２０６がＯＮにされると、画素２０１における蓄積容量３０３の信号電荷がソース・フォロワ３０５により増幅され、且つ電圧に変換されて垂直出力線２０４に出力される。垂直出力線２０４に出力された信号は、列アンプ２０５を介して、転送容量２０７に転送され記憶される。
【００４６】
時刻ｔ１３で信号φＴＳ（ｍ）をＬにして転送ゲート２０６をＯＦＦし、転送容量２０７への信号の記憶を終了する。更に、信号φＳＥＬ（ｍ）をＬとして、行選択スイッチ３０６をＯＦＦして、ｍ行目の画素２０１からの読み出しを終了させる。
【００４７】
時刻ｔ１３からは、ｍ行目の画像信号に対して指定された拡大表示領域５０２の読み出し開始列から１水平走査期間が開始され、同時に、信号φＳＥＬ（ｍ＋１）がＨとされ、ｍ＋１行目の画素２０１の信号読み出しが開始される。
【００４８】
上記読み出し動作を、撮像素子１０２の指定された拡大表示領域５０２の最上行から最下行まで繰り返し行うことにより、拡大表示領域５０２の画像信号を読み出す。読み出された各画像信号は、ＡＦＥ１０３、ＤＳＰ１０４を介して画像メモリ１０５に記憶され、表示部１０６に供給される。
【００４９】
上記通り本第１の実施形態によれば、フレームレートを維持したまま、全体表示領域と高精細な拡大表示領域の画像信号を読み出し、撮像素子から読み出した各画像信号を全体表示と拡大表示に用いることができる。
【００５０】
なお、本第１の実施形態では、全体表示領域５０１の読み出しは間引き有りの読み出し、拡大表示領域５０２の読み出しは間引き無しの読み出しとして説明を行った。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、各読み出しの電荷蓄積時間を考慮して、拡大表示領域５０２の読み出しも間引き有りの読み出しとしても良い。つまり、全体表示領域５０１の読み出しを第１の間引き率で読み出し、拡大表示領域５０２の読み出しを、第１の間引き率よりも小さい第２の間引き率で読み出しても良い。
【００５１】
また、上述した第１の実施形態では、第１の画素領域を撮像素子１０２の全体の領域として説明したが、拡大表示領域５０２の第２の画素領域よりも広い領域であれば、必ずしも撮像素子１０２の全ての画素を含む領域ではなく、一部の領域であっても良い。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態における撮像素子１０２の読み出し方法について、図８を参照して説明を行う。本第２の実施形態と上述した第１の実施形態との違いは、各読み出しの電荷蓄積時間が所定時間以上になる場合の、全体表示領域５０１の画像信号の読み出し方法である。よって、全体表示の読み出し方法以外に関しては、詳細な説明を省略する。
【００５３】
図８では、横軸が時間、縦軸が撮像素子１０２の行方向を示しており、全体表示の読み出しと拡大表示の読み出しの時間的な相対関係を示している。図８（ａ）における蓄積時間Ｔ１は、ｎフレーム目の全体表示の読み出しにおける電荷蓄積時間である。蓄積時間Ｔ２は、ｎフレーム目の拡大表示の読み出しにおける電荷蓄積時間である。また、蓄積時間Ｔ３は、ｎ＋１フレーム目の全体表示の読み出しにおける電荷蓄積時間である。蓄積時間Ｔ４は、ｎ＋１フレーム目の拡大表示の読み出しにおける電荷蓄積時間である。
【００５４】
図８（ａ）に示すように、フレームレートを維持しようとすれば、蓄積時間Ｔ３を短くしなければならず、同じフレームにおける蓄積時間Ｔ３と蓄積時間Ｔ４が異なってしまう。さらに、図８（ｂ）に示すように、蓄積時間Ｔ３と蓄積時間Ｔ４で等しい電荷蓄積時間を維持しようとすれば、フレームレートが維持できなくなってしまう。
【００５５】
そこで、各読み出しの電荷蓄積時間が等しくなり、且つフレームレートを維持するために、全体表示の読み出しにおける間引き率を上げる。例えば、第１の実施形態において例示した３行毎に２行間引く読み出しを、５行毎に４行間引く読み出しを行うようにＣＰＵ１０８でＴＧ１０７を制御して間引き率を変更する。図８（ｃ）に示されるように、全体表示の読み出しにおける間引き率を上げることによって、全体表示領域５０１の読み出しに掛かる時間は短縮されるため、拡大表示領域５０２の読み出し開始を早めることができる。
【００５６】
上記通り本第２の実施形態によれば、電荷蓄積時間が所定時間以上になる場合においても、フレームレートを維持したまま、全体表示領域と拡大表示領域の画像信号を読み出すことができる。
【００５７】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態における撮像素子１０２の読み出し方法について、図８を参照して説明を行う。本第３の実施形態と上述した第１の実施形態との違いは、各読み出しの電荷蓄積時間が所定時間以上になる場合の、全体表示領域５０１の画像信号の読み出しと後段での全体の信号処理である。よって、全体表示領域５０１の画像信号の読み出しと後段の信号処理以外に関しては、詳細な説明を省略する。
【００５８】
上記第２の実施形態において説明したように、図８（ａ）に示すように、フレームレートを維持しようとすれば、蓄積時間Ｔ３を短くしなければならず、同フレームにおける蓄積時間Ｔ３と蓄積時間Ｔ４が異なってしまう。さらに、図８（ｂ）に示すように、蓄積時間Ｔ３と蓄積時間Ｔ４で等しい電荷蓄積時間を維持しようとすれば、フレームレートが維持できなくなってしまう。
そこで、本第３の実施形態では、まずフレームレートを維持するために、全体表示の読み出しにおける電荷蓄積時間を短縮する。つまり、ＴＧ１０７から供給される駆動信号に従って、全体表示領域５０１の画像信号の読み出しに先立って行われるリセット走査の開始タイミングを遅らせるようにする。図８（ｄ）に示されるように、全体表示の蓄積時間Ｔ５が短縮されるため、フレームレートは維持できるようになる。しかしながら、全体表示と拡大表示で電荷蓄積時間が異なり、それぞれで読み出した画像信号レベルが異なってしまうため、表示部１０６に表示させた場合に明るさに差が生じる。
【００５９】
各読み出しにおける画像信号レベルの違いをなくすために、全体表示領域５０１の画像信号に対して、拡大表示領域５０２の画像信号レベルに合わせるように後段のＤＳＰ１０４でゲインをかけて補正を行う。ＤＳＰ１０４は、図９に示すような乗算器を備え、画像信号に対して所定のゲインを掛けられるようになっており、蓄積時間Ｔ６／蓄積時間Ｔ５で算出されるゲイン設定値で画像信号の補正を行う。
【００６０】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態における撮像素子１０２の読み出し方法について、図１０を参照して説明を行う。本第４の実施形態と上述した第１の実施形態との違いは、複数領域で拡大表示領域５０２の画像信号の読み出しを行う場合の撮像素子１０２の読み出し方法である。よって、拡大表示領域５０２の画像信号の読み出し以外に関しては、詳細な説明を省略する。
【００６１】
図１０では、横軸が時間、縦軸が撮像素子１０２の行方向を示しており、全体表示の読み出しと拡大表示の読み出しにおける時間的な相対関係を示している。図１０（ａ）は上記第１の実施形態にて説明した拡大表示領域が１つの場合であり、図１０（ｂ）は拡大表示領域が２つの場合を示す。
【００６２】
図１０（ｂ）に示すような拡大表示領域が複数である場合、拡大表示領域５０２Ｙの読み出しが完了するまでは、拡大表示領域５０２Ｚの読み出しを開始することができない。つまり、拡大表示領域が増えれば増えるほど、１つの拡大表示領域の読み出しに掛けられる時間は短くなってしまう。
【００６３】
そこで、拡大表示領域が複数の場合は、ＴＧ１０７から供給される駆動信号に従って、１つの拡大表示領域から読み出す画素数を減らすようにする。読み出す画素数を減らすことにより、１フレーム期間内に、全体表示領域５０１と複数の拡大表示領域５０２Ｘ、５０２Ｙの画像信号の読み出しが終了するようにする。図１１に、図１０に示した拡大表示領域５０２Ｘ、拡大表示領域５０２Ｙ及び拡大表示領域５０２Ｚの画素数の関係を例示する。例えば、拡大表示領域５０２が１つの場合における拡大表示領域５０２Ｘの読み出し画素数を６４０×４８０画素とする。この場合、拡大表示領域が２つの場合は、拡大表示領域５０２Ｙの読み出し画素数を６４０×２４０画素、拡大表示領域５０２Ｚの読み出し画素数を６４０×２４０画素とする。つまり、拡大表示領域が複数になる場合は、複数の拡大表示領域に含まれる画素数の合計が、予め決められた画素数以下となるように、１つの拡大表示領域において読み出す画素数を減らすことで読み出しに掛かる時間を短縮する。
【００６４】
上記の通り本第４の実施形態によれば、拡大表示領域が複数の場合において、フレームレートを維持したまま、拡大表示領域の画像信号を読み出すことができる。
【００６５】
なお、本第４の実施形態では、２つの拡大表示領域における各領域の読み出し画素数が、拡大表示領域が１つの場合の１／２になるように設定されている。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、要求される解像度やフレームレートに合わせて、更に読み出す画素数を減らしてもよい。
【００６６】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態における撮像素子１０２の読み出し方法について、図１２を参照して説明を行う。本第５の実施形態と上述した第１の実施形態との違いは、複数領域で拡大表示の読み出しを行う場合に、拡大表示する各領域で電荷蓄積時間を短縮する撮像素子１０２の読み出し方法である。よって、拡大表示の読み出し以外に関しては、詳細な説明を省略する。
【００６７】
図１２では、横軸が時間、縦軸が撮像素子１０２の行方向を示しており、全体表示の読み出しと複数領域の拡大表示の読み出しにおける時間的な相対関係を示している。図１２（ａ）は拡大表示領域が２つの場合、図１２（ｂ）は拡大表示領域が３つの場合、図１２（ｃ）は拡大表示領域が４つの場合を示す。上記第４の実施形態にて説明したように、拡大表示領域が増えれば増えるほど、１つの拡大表示領域の読み出しに掛けられる時間は短くなってしまう。
【００６８】
そこで、拡大表示領域が複数の場合は、１つの拡大表示領域の読み出しにおける電荷蓄積時間を短縮させる。つまり、ＴＧ１０７から供給される駆動信号に従って、拡大表示領域の画像信号の読み出しに先立って行われるリセット走査の開始タイミングを遅らせる、もしくは読み出し走査の開始タイミングを早くさせるようにする。図１２では、拡大表示領域が増えていくに応じて、１つの拡大表示領域における読み出しの開始タイミングを早くさせている。つまり、１つの拡大表示領域における電荷蓄積時間を短縮させることによって、複数の拡大表示領域の読み出しを可能にする。
【００６９】
上記通り本第５の実施形態によれば、拡大表示領域が複数の場合において、フレームレートを維持したまま、拡大表示領域の画像信号を読み出すことができる。
【００７０】
なお、本第５の実施形態では、全体表示の読み出しにおける電荷蓄積時間と拡大表示の読み出しにおける電荷蓄積時間が異なるため、それぞれ表示部１０６に表示させた場合、明るさに差が生じてしまう。このような場合、上述した第３の実施形態のように、後段の信号処理部１０４でゲインを掛けて、全体表示領域の画像信号と拡大表示領域の画像信号の画像信号レベルを合わせても良い。
【００７１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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