(57)【要約】  【課題】  広ダイナミックレンジの画像を得られるようにすること。  【解決手段】  多数のフォトダイオード１４２を２次元配列し、第１の受光領域１４０ａと第２の受光領域１４０ｂとに区分けする。第１の受光領域１４０ａと第２の受光領域１４０ｂに対して同一の被写体像を結像し、第１の受光領域１４０ａと第２の受光領域１４０ｂに互いに異なる露光時間で露光させる。垂直ＣＣＤ１４４は、電荷を垂直方向に転送する。第１の水平ＣＣＤ１４６ａは、第１の受光領域１４０ａの電荷を水平方向に転送し、第２の水平ＣＣＤ１４６ｂは、第２の受光領域１４０ｂの電荷を水平方向に転送する。そして、第１の出力部１４８ａが出力した第１の受光領域１４０ａの画像信号と第２の出力部１４８ｂが出力した第２の受光領域１４０ｂの画像信号とを合成して、広ダイナミックレンジの画像信号を生成する。【選択図】  図２
2006013883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のフォトダイオードを２次元配列し、第１の受光領域及び第２の受光領域に区分けした受光部と、
前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域で露光して得られた電荷を垂直方向に転送する複数の垂直ＣＣＤと、
前記第１の受光領域で露光して得られた電荷を水平方向に転送する第１の水平ＣＣＤ及び前記第２の受光領域で露光して得られた電荷を水平方向に転送する第２の水平ＣＣＤと、
前記第１の水平ＣＣＤが転送した電荷を検出して第１の画像信号を出力する第１の出力部及び前記第２の水平ＣＣＤが転送した電荷を検出して第２の画像信号を出力する第２の出力部と、
を有する固体撮像素子と、
前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域に同一の被写体像を結像する光学系と、
前記第１の受光領域を所定の第１の露光時間で露光させるとともに前記第２の受光領域を前記第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で露光させる露光制御部と、
前記第１の画像信号及び前記第２の画像信号を合成して広ダイナミックレンジの画像信号を生成する信号処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記光学系は、
被写体の反射光を２等分するハーフミラーと、
前記ハーフミラーによって２等分された被写体の反射光の前記第１の受光領域への入射角と前記第２の受光領域への入射角とを合わせる反射ミラーと、
前記ハーフミラーによって２等分された被写体の反射光の前記第１の受光領域への光路長と前記第２の受光領域への光路長とを合わせる光路長調整材と、
を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３】
前記露光制御部は、前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域を所定の時間間隔で繰り返し露光させ、
前記信号処理部は、前記第１の出力部から連続して出力される第１の画像信号と前記第２の出力部から連続して出力される第２の画像信号とを合成して、広ダイナミックレンジの動画の画像信号を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記受光部は、横型オーバフロードレイン構造で形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記露光制御部は、前記第１の受光領域が露光を開始してから露光を終了するまでの間に前記第２の受光領域を間欠的に露光させることより前記第２の露光時間を前記第１の露光時間よりも短くすることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に係り、特にＣＣＤ（Charge Coupled Device）を用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤを用いて動画撮影を行う際、得られた動画を保存するメモリの容量や転送量などを考慮して、動画の画素数を間引くようにしたものが知られている。例えば、特許文献１には、信号処理部に与えるクロックを分周することにより、動画の画素数を間引くようにしたものが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２２４６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、動画に対しては、画素数を間引く処理のほかに、広ダイナミックレンジを達成することが要求されてきている。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ＣＣＤを用いて被写体を撮像する際に広ダイナミックレンジの画像を得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、多数のフォトダイオードを２次元配列し、第１の受光領域及び第２の受光領域に区分けした受光部と、前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域で露光して得られた電荷を垂直方向に転送する複数の垂直ＣＣＤと、前記第１の受光領域で露光して得られた電荷を水平方向に転送する第１の水平ＣＣＤ及び前記第２の受光領域で露光して得られた電荷を水平方向に転送する第２の水平ＣＣＤと、前記第１の水平ＣＣＤが転送した電荷を検出して第１の画像信号を出力する第１の出力部及び前記第２の水平ＣＣＤが転送した電荷を検出して第２の画像信号を出力する第２の出力部と、を有する固体撮像素子と、前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域に同一の被写体像を結像する光学系と、前記第１の受光領域を所定の第１の露光時間で露光させるとともに前記第２の受光領域を前記第１の露光時間よりも短い第２の露光時間で露光させる露光制御部と、前記第１の画像信号及び前記第２の画像信号を合成して広ダイナミックレンジの画像信号を生成する信号処理部を備えた構成となっている。
【０００６】
この構成によって、固体撮像素子の受光部を区分けした第１の受光領域と第２の受光領域とで同一の被写体像が結像され、第１の受光領域と第２の受光領域とで互いに異なる露光時間で露光して得られた第１の画像信号と第２の画像信号とが合成されて、広ダイナミックレンジの画像が得られることになる。しかも、上部受光領域で露光して得られた電荷と下部受光領域で露光して得られた電荷とが、それぞれ第１の水平ＣＣＤと第２の水平ＣＣＤとによって互いに独立に水平方向に転送されるとともに、それぞれ第１の出力部と第２の出力部とによって互いに独立に電荷の検出が行われるので、第１の受光領域と第２の受光領域とで電荷の転送及び電荷の検出を並行して行うことができ、処理時間を抑えることができる。
【０００７】
前記光学系は、例えば、請求項２に示すように、被写体の反射光を２等分するハーフミラーと、前記ハーフミラーによって２等分された被写体の反射光の前記第１の受光領域への入射角と前記第２の受光領域への入射角とを合わせる反射ミラーと、前記ハーフミラーによって２等分された被写体の反射光の前記第１の受光領域への光路長と前記第２の受光領域への光路長とを合わせる光路長調整材とを含んで構成する。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記露光制御部は、前記第１の受光領域及び前記第２の受光領域を所定の時間間隔で繰り返し露光させ、前記信号処理部は、前記第１の出力部から連続して出力される第１の画像信号と前記第２の出力部から連続して出力される第２の画像信号とを合成して、広ダイナミックレンジの動画の画像信号を生成する構成となっている。
【０００９】
この構成によって、動画の画像信号を広ダイナミックレンジで得られることになる。
【００１０】
なお、前記受光部は、請求項４に示すように、横型オーバフロードレイン構造で形成することにより、第１の受光領域と第２の受光領域とで異なる露光時間を制御可能なものを容易に形成できる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明において、前記露光制御部は、前記第１の受光領域が露光を開始してから露光を終了するまでの間に前記第２の受光領域を間欠的に露光させることより前記第２の露光時間を前記第１の露光時間よりも短くする構成となっている。
【００１２】
この構成によって、被写体の撮像中に被写体が移動するような場合であっても、第１の受光領域と第２の露光領域とで露光時間が互いに異なるにも関わらず、第１の受光領域で露光して得られる画像信号と第２の受光領域で露光して得られる画像信号とを容易に整合させることが可能になり、高品質の画像を得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ひとつのＣＣＤを用いて広ダイナミックレンジの画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面に従って、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明を適用したカメラ１の要部ブロック図である。
【００１６】
図１において、カメラ１は、主として、光学系１２、上部受光部１４０ａ（第１の受光領域）及び下部受光部１４０ｂ（第２の受光領域）を有する固体撮像素子１４、Ａ／Ｄ・ガンマ回路１６ａ、１６ｂ、上部受光部１４０ａ用のバッファメモリ１８ａ、下部受光部１４０ｂ用のバッファメモリ１８ｂ、信号処理部３０、オートフォーカス用のＡＦ調整部２２、上部受光部１４０ａ用の駆動部２４ａ、下部受光部１４０ｂ用の駆動部２４ｂ、露光制御部２６、及び、画像出力部３２によって構成されている。
【００１７】
被写体の反射光は光学系１２を介して固体撮像素子１４に入射され、固体撮像素子１４は、被写体を撮像する。
【００１８】
固体撮像素子１４の具体的な構成例を図２に示す。この固体撮像素子１４は、主として、２次元配列した多数のフォトダイオード（PD：Photo Diode）１４２、複数列の垂直ＣＣＤ（VCCD：Vertical Charge Coupled Device）１４４、２つの水平ＣＣＤ（HCCD:Horizontal Charge Coupled Device）１４６ａ、１４６ｂ、及び、２つの出力部１４８ａ、１４８ｂによって構成されている。
【００１９】
フォトダイオード１４２は、露光（光電変換及び電荷の蓄積）を行うものである。なお、図２に示すフォトダイオード１４２の配列形態は、「ハニカム配列」と呼ばれるものであり、互いに隣接するフォトダイオード１４２の行同士において一方の行の配列が他方の行の配列に対して行方向の配列間隔の略１／２だけ相対的にずれて配列されるとともに、列同士において一方の列の配列が他方の列の配列に対して列方向の配列間隔の略１／２だけ相対的にずれて配列されている。また、各フォトダイオード１４２にはそれぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の何れか一色の原色カラーフィルタが割り当てられている。これらのフォトダイオード１４２をひとつの平面上に２次元配列した受光部１４０は、上半分の受光領域である上部受光部１４０ａと、下半分の受光領域である下部受光部１４０ｂとに区分けされる。
【００２０】
垂直ＣＣＤ１４４は、フォトダイオード１４２に隣接して各列毎に垂直に設けられており、フォトダイオード１４２から読み出した電荷を各列毎に垂直方向に転送するものである。本実施形態では、垂直ＣＣＤ１４４は、上部受光部１４０ａの各フォトダイオード１４２でそれぞれ露光して得られた電荷を４相駆動で図２の上方向に転送する一方で、下部受光部１４０ｂの各フォトダイオード１４２でそれぞれ露光して得られた電荷を４相駆動で図２の下方向に転送する。
【００２１】
上部受光部１４０ａ用の水平ＣＣＤ１４６ａは、上部受光部１４０ａの各フォトダイオード１４２で露光して得られた電荷を、垂直ＣＣＤ１４４から１段毎（１行毎）に受け取って、２相駆動で水平方向に転送する。一方で、下部受光部１４０ｂ用の水平ＣＣＤ１４６ｂは、下部受光部１４０ｂの各フォトダイオード１４２で露光して得られた電荷を、垂直ＣＣＤ１４４から１段毎（１行毎）に受け取って、２相駆動で水平方向に転送する。
【００２２】
上部受光部１４０ａ用の出力部１４８ａは、上部受光部１４０ａ用の水平ＣＣＤ１４６ａによって転送された電荷を検出し、電荷量を信号電圧に変換し、増幅して、１行毎に上部受光部１４０ａの画像信号として出力する。一方で、下部受光部１４０ｂ用の出力部１４８ｂは、下部受光部１４０ｂ用の水平ＣＣＤ１４６ｂによって転送された電荷を検出し、電荷量を信号電圧に変換し、増幅して、１行毎に下部受光部１４０ｂの画像信号として出力する。
【００２３】
なお、固体撮像素子１４は、図３に示すように、フォトダイオード１４２の横にオーバフロードレイン（ＯＦＤ：Overflow Drain）１４０３を配置した、横型オーバフロードレイン構造で形成されている。オーバフロードレイン１４０３に電荷の掃出パルスを与える信号線（VOFD）は、上部受光部１４０ａ用の信号線１４０２ａと下部受光部１４０ｂ用の信号線１４０２ｂとが独立に設けられており、フォトダイオード１４２の電荷の掃き出しを行う際、上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとで異なるタイミングの掃出パルスを与ることが可能になっている。すなわち、いわゆる電子シャッタを上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとで異なるタイミングで切ることができる。オーバフロードレイン１４０３に隣接してチャネルストップ１４０４が形成され、転送電極１４０９はＳｉＯ２層（絶縁膜）１４０８を介して形成されている。
【００２４】
ところで、固体撮像素子１４をもしも縦型オーバフロードレイン構造で形成した場合、縦型オーバフロードレイン構造では基板全体に同じタイミングで電荷の掃き出しパルスを与えるようになっており、上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとで異なるタイミングで電子シャッタを切ることが困難である。一方で、図３に示すように、固体撮像素子１４を横型オーバフロードレイン構造で形成した場合、上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとで異なるタイミングで電荷の掃き出しパルスを与えることが可能なオーバフロードレイン１４０３を容易に形成することができる。すなわち、横型オーバフロードレイン構造では、上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとで異なるタイミングで電子シャッタを切る構成を容易に形成することができる。
【００２５】
次に、光学系１２の具体的な構成例を図４に示す。この光学系１２は、主として、撮影レンズ１２０、ハーフミラー１２２、全反射ミラー１２４、及び、光路長調整材１２６によって構成されている。
【００２６】
撮影レンズ１２０は、焦点合わせやズームを行うための複数の光学レンズを有する。ハーフミラー１２２は、撮影レンズ１２０を介して入射された光を等分し、透過光１２２ａ及び反射光１２２ｂを出射する。ハーフミラー１２２の反射光１２２ｂは、さらに全反射ミラー１２４によって全反射されることにより、その光軸がハーフミラー１２２の透過光１２２ａの光軸と平行になって、固体撮像素子１４の下部受光部１４０ｂに入射する。したがって、全反射ミラー１２４により、ハーフミラー１２２の反射光１２２ｂの下部受光部１４０ｂへの入射角が、ハーフミラー１２２の透過光１２２ａの上部受光部１４０ａへの入射角と一致することになる。また、光路長調整材１２６によって、ハーフミラー１２２の反射光１２２ｂのハーフミラー１２２から下部受光部１４０ｂまでの光路長が、ハーフミラー１２２の透過光１２２ａのハーフミラー１２２から上部受光部１４０ａまでの光路長と一致するようになっている。光路長調整材１２６は、例えば、空気よりも屈折率が大きなガラスなどの材料によって構成される。
【００２７】
このような光学系１２によって、固体撮像素子１４の上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとで同一の被写体像が結像される。
【００２８】
なお、上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとに同じ被写体像を結像する光学系１２の構成例として、図４のハーフミラー１２２、全反射ミラー１２４及び光路長調整材１２６を用いた場合を説明したが、上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとに同じ被写体像を結像するものであれば、光学系１２は図４に示す例に特に限定されるものではない。
【００２９】
図１において、上部受光部１４０ａ用の駆動部２４ａは、上部受光部１４０ａの動作に必要なパルス信号（駆動パルス）を上部受光部１４０ａに与えるものである。また、下部受光部１４０ｂ用の駆動部２４ｂは、下部受光部１４０ｂの動作に必要なパルス信号（駆動パルス）を下部受光部１４０ｂに与えるものである。具体的には、フォトダイオード１４２が蓄積した不要な電荷の掃き出し、フォトダイオード１４２から垂直ＣＣＤ１４４への電荷の読み出し、垂直ＣＣＤ１４４による垂直方向への電荷の転送、水平ＣＣＤ１４６ａ、１４６ｂによる水平方向への電荷の転送、出力部１４８ａ、１４８ｂでの電荷の検出などに必要なパルス信号を出力する。
【００３０】
露光制御部２６は、上部受光部１４０ａの露光のタイミング及び下部受光部１４０ｂの露光のタイミングを制御するものである。本実施形態では、下部受光部１４０ｂの露光時間を上部受光部１４０ａの露光時間よりも短くする制御を行う。例えば、下部受光部１４０ｂの露光時間を上部受光部１４０ａの露光時間の１／４にする。
【００３１】
上部受光部１４０ａの出力部（図２の１４８ａ）から出力された画像信号、すなわち上部受光部１４０ａの各フォトダイオード１４２で露光して得られた画像信号は、上部受光部１４０ａ用のＡ／Ｄ・ガンマ回路１６ａによってアナログからデジタルに変換されるとともに非線形処理が施されて、上部受光部１４０ａ用のバッファメモリ１８ａに一時記憶される。一方で、下部受光部１４０ｂの出力部（図２の１４８ｂ）から出力された画像信号、すなわち下部受光部１４０ｂの各フォトダイオード１４２で露光して得られた画像信号は、図１に示す下部受光部１４０ｂ用のＡ／Ｄ・ガンマ回路１６ｂによってアナログからデジタルに変換されるとともに非線形処理が施されて、下部受光部１４０ｂ用のバッファメモリ１８ｂに一時記憶される。
【００３２】
なお、上部受光部１４０ａの画像信号は、被写体の反射光が暗くてもその被写体の反射光の光量に応じたダイナミックレンジを有する信号である。また、下部受光部１４０ｂの画像信号は、被写体の反射光が明るくても飽和することなくその被写体の反射光の光量に応じたダイナミックレンジを有する信号である。信号処理部３０は、これらの上部受光部１４０ａの画像信号及び下部受光部１４０ｂの画像信号を合成することにより、広ダイナミックレンジの画像信号を生成する。
【００３３】
画像出力部３２は、広ダイナミックレンジの画像信号を出力するものである。画像信号の出力態様には各種あり、例えば、第１に、液晶ディスプレイなどの表示装置による画像表示、第２に、メモリカードなどの所定の記録媒体（図示を省略）への画像記録、第３に、プリンタ（図示を省略）による所定の用紙への画像印刷、第４に、移動通信網やインターネットなどのネットワーク（図示を省略）を介した画像送信がある。
【００３４】
以下、露光制御部２６が、上部受光部用１４０ａ用の駆動部２４ａ及び下部受光部１４０ｂ用の駆動部２４ｂを介して、上部受光部１４０ａ及び下部受光部１４０ｂに対して行う露光制御の実施例について説明する。
【００３５】
図５は、露光制御の実施例１を示すタイミングチャートである。この実施例１では、上部受光部１４０ａの露光時間を「Ａ」としたとき、下部受光部１４０ｂの露光時間を上部受光部１４０ａの露光時間の１／４である「Ａ／４」にしてある。ここで、露光時間は、フォトダイオード１４２が光電変換及び電荷の蓄積を行う時間長であって、動画の場合には１コマあたりの時間長である。詳細には、上部受光部１４０ａのオーバフロードレイン１４０３に対する電荷掃き出しパルス（OFD-P）を停止して上部受光部１４０ａの露光を開始した後、上部受光部１４０ａの露光時間「Ａ」の３／４が経過した時点で下部受光部１４０ｂのオーバフロードレイン１４０３に対する電荷掃き出しパルス（OFD-P）を停止して下部受光部１４０ｂの露光を開始し、上部受光部１４０ａの露光の終了と同時に下位受光部１４０ｂの露光を終了する。上部受光部１４０ａ及び下部受光部１４０ｂの露光が終了した時点で、上部受光部１４０ａ及び下部受光部１４０ｂの全てのフォトダイオード１４２について、垂直ＣＣＤ１４４への電荷の読み出しを行う。このような図５に示す露光制御を繰り返し行うことによって動画の露光が行われる。
【００３６】
また、各列の垂直ＣＣＤ１４４に対して上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとで逆方向（上下方向）に電荷を転送する４相パルスが与えられる。これにより、上部受光部１４０ａの電荷は図３の上方向に転送されて上部受光部１４０ａ用の水平ＣＣＤ１４６ａに１行毎に渡される一方で、下部受光部１４０ｂの電荷は図３の下方向に転送されて下部受光部１４０ｂ用の水平ＣＣＤ１４６ｂに１行毎に渡される。上部受光部１４０ａ用の水平ＣＣＤ１４６ａが上部受光部１４０ａの電荷を上部受光部１４０ａ用の出力部１４８ａに１行毎に転送する一方で、下部受光部１４０ｂ用の水平ＣＣＤ１４６ｂが下部受光部１４０ｂの電荷を下部受光部１４０ｂ用の出力部１４８ｂに１行毎に転送する。このように上位受光部１４０ａの電荷の転送と下部受光部１４０ｂの電荷の転送とが互いに独立して行われ、上部受光部１４０ａの電荷の転送と下部受光部１４０ｂの電荷の転送とが１行毎に同時に開始して同時に終了する。そして、上部受光部１４０ａ用の出力部１４８ａが上部受光部１４０ａの電荷を検出して信号電圧に変換し、上部受光部１４０ａの画像信号として出力する一方で、下部受光部１４０ｂ用の出力部１４８ｂが下部受光部１４０ｂの電荷を検出して信号電圧に変換し、下部受光部１４０ｂの画像信号として出力する。このような電荷の転送及び電荷の検出の制御を繰り返し行うことによって、上部受光部１４０ａの動画の画像信号と下部受光部１４０ｂの動画の画像信号とが固体撮像素子１４から出力される。
【００３７】
図６は、露光制御の実施例２を示すタイミングチャートである。この実施例２では、図５に示す実施例１と異なり、上部受光部１４０ａが１コマに対応する１回の露光を行う間に下部受光部１４０ｂが４回に分けて間欠的に露光を行うようになっている。ただし、実施例１と同様に、下部受光部１４０ｂの露光時間を上部受光部１４０ａの露光時間「Ａ」の１／４である「Ａ／４」にしてある。ここで、露光時間は、フォトダイオード１４２が光電変換及び電荷の蓄積を行う時間長であって、下部受光部１４０ｂは１コマを４回に分けて露光するので、分割露光時間「Ａ／１６」の４回分の合計「Ａ／４」になっている。詳細には、上部受光部１４０ａの露光の開始と同時に下部受光部１４０ｂの露光を開始し、上部受光部１４０ａの露光は所定の露光時間「Ａ」だけ連続して行う一方で、下部受光部１４０ｂの露光は、上部受光部１４０ａの露光時間の１／１６が経過した時点で一時停止し、上部受光部１４０ａの露光時間の１／４が経過した時点で再開し、上部受光部１４０ａの露光時間の５／１６が経過した時点で再停止し、上部受光部１４０ａの露光時間の２／４が終了した時点で再開し、上部受光部１４０ａの露光時間の９／１６が経過した時点で再停止し、上部受光部１４０ａの露光時間の３／４が終了した時点で再開し、そして、上部受光部１４０ａの露光時間の１３／１６が経過した時点で露光を終了する。
【００３８】
このような図６に示す露光制御を行うことにより、下部受光部１４０ｂの露光時間は上部受光部１４０ａの露光時間の１／４であるけれども、下部受光部１４０ｂの露光の開始及び終了の間隔及びタイミングは上部受光部１４０ａの露光の開始及び終了の間隔及びタイミングに近づくことになる。したがって、例えば図８（ａ）に示すような矢印方向に移動するボール３１０を撮像する場合、図８（ｂ）に示すように上部受光部１４０ａで撮像して得られた画像３０１と下部受光部１４０ｂで撮像して得られた画像３０２とで、ボール３１１、３１２の部分の画像が異なってしまうことを防ぎ、図８（ｃ）に示すように上部受光部１４０ａで撮像して得られた画像３０３と下部受光部１４０ｂで撮像して得られた画像３０４とで、ボール３１３、３１４の部分の画像がほぼ一致することになる。
【００３９】
なお、図６において、上部受光部１４０ａの露光の終了時点（露光時間の合計が「Ａ」となった時点）と下部受光部１４０ｂの露光の終了時点（露光時間の合計が「Ａ／４」となった時点）とが若干異なる場合を例として示したが、上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとで露光の終了時点を完全に一致させるように露光制御を行うと、上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとでさらに整合性の良い画像信号が得られることになる。
【００４０】
図７は、露光制御の実施例３を示すタイミングチャートである。この実施例３では、図６に示した実施例２と同様に、下部受光部１４０ｂの露光を間欠的に行うとともに、下部受光部１４０ｂの露光時間を上部受光部１４０ａの露光時間「Ａ」の１／４である「Ａ／４」にしてある。一方で、実施例３では、実施例２とは異なり、電荷掃き出しパルス（OFD-P）による下部受光部１４０ｂの電荷の掃出が均等間隔かつ均等時間長で行われる。
【００４１】
このような実施例３では、実施例２と同様に、下部受光部１４０ｂの露光時間は上部受光部１４０ａの露光時間の１／４であるけれども、下部受光部１４０ｂの露光の開始及び終了の間隔及びタイミングは上部受光部１４０ａの露光の開始及び終了の間隔及びタイミングに近づくことになる。したがって、例えば図８（ａ）に示すような矢印方向に移動するボール３１０を撮像する場合、実施例３でも実施例２とほぼ同様に、図８（ｃ）に示すように、上部受光部１４０ａで撮像して得られた画像３０３と下部受光部１４０ｂで撮像して得られた画像３０４とで、ボール３１３、３１４の部分の画像がほぼ一致することになる。
【００４２】
なお、図７において、上部受光部１４０ａの露光の開始時点と下部受光部１４０ｂの露光の開始時点（分割露光の第１回目の開始時点である）が若干異なる場合を例として示したが、上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとで露光の開始時点を完全に一致させるように露光制御を行うと、上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとでさらに整合性の良い画像信号が得られることになる。
【００４３】
また、前述の実施例１乃至３において、下部受光部１４０ｂの露光時間を上部受光部１４０ａの露光時間の１／４にした場合を例に説明したが、本発明はこれに限るものではなく、上部受光部１４０ａの露光時間と下部受光部１４０ｂの露光時間の比を適宜選択してよい。
【００４４】
また、受光部１４０を上部と下部とに等分した場合を例に説明したが、本発明はこれに限るものではなく、本発明は受光部１４０を左右に等分した場合を含む。この場合、垂直ＣＣＤ１４４は、右部分、左部分ともに同じ方向（例えば下方向）に電荷を転送するようにしてもよい。また、水平ＣＣＤ１４６及び出力部１４８は、右部分用と左部分用にそれぞれ２つ設けることになる。
【００４５】
また、受光部１４０のフォトダイオード１４２の配列がいわゆるハニカム配列である場合を例に説明したが、本発明はハニカム配列に限らず、格子状などの他の配列形態であってもよい。
【００４６】
また、上部受光部１４０ａと下部受光部１４０ｂとに同一の被写体像を結像し、上部受光部１４０ａのフォトダイオード１４２と下部受光部１４０ｂのフォトダイオード１４２とで異なる露光時間の露光を行って上部受光部１４０ａの画像信号と下部受光部１４０ｂの画像信号を合成する広ダイナミックレンジの撮像について説明したが、このような広ダイナミックレンジの撮像と、受光部１４の全面にひとつの被写体像を結像し、受光部１４の全てのフォトダイオード１４２で同じ露光時間の露光を行って画像信号の合成を行わない高解像度の撮像とを、切り替え可能に構成してもよい。このような場合、光学系１２は、広ダイナミックレンジの撮像では、上部受光部１４０ａと下部受光部１４０とに同一の被写体像（すなわち受光部１４に２つの被写体像）を結像し、高解像度の撮像では受光部１４の全面にひとつの被写体を結像するように、切り替え可能に構成する。
【００４７】
また、広ダイナミックレンジの撮像と、上部受光部１４０ａのみを用いた撮像とを切り替え可能に構成してもよい。上部受光部１４のみを用いた撮像を行う場合、信号処理部３０は、画像信号の合成を行わないで、上部受光部１４０ａで露光して得られた画像信号のみに対して所定の信号処理を行う。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を適用したカメラのブロック図
【図２】固体撮像素子の概略構成図
【図３】横型オーバフロードレイン構造の説明に用いる説明図
【図４】光学系の概略構成図
【図５】露光制御の実施例１を示すタイミングチャート
【図６】露光制御の実施例２を示すタイミングチャート
【図７】露光制御の実施例３を示すタイミングチャート
【図８】実施例２及び実施例３の露光制御の説明に用いる説明図
【符号の説明】
【００４９】
１２…光学系、１４…固体撮像素子、２４ａ…上部受光部用の駆動部、２４ｂ…下部受光部用の駆動部、２６…露光制御部、３０…信号処理部、３２…画像出力部、１２０…撮影レンズ、１２２…ハーフミラー、１２４…全反射ミラー、１２６…光路長調整材、１４０ａ…上部受光部、１４０ｂ…下部受光部、１４２…フォトダイオード、１４４…垂直ＣＣＤ、１４６ａ…上部受光部用の水平ＣＣＤ、１４６ｂ…下部受光部用の水平ＣＣＤ、１４８ａ…上部受光部用の出力部、１４８ｂ…下部受光部用の出力部、１４０３…オーバフロードレイン、１４０２ａ…上部受光部用のオーバフロードレイン信号線、１４０２ｂ…下部受光部用のオーバフロードレイン信号線、
【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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