(57)【要約】【課題】  動画撮影時の不要データの読み捨てを高速に行い、高フレームレートの動画像の撮影を可能にする。【解決手段】  長方形の受光面と、受光面の長方形の短辺側に設けられた水平転送路１１ａと、受光面の各画素から読み出された撮影データを水平転送路１１ａまで転送する垂直転送路とを備え、受光面の内側に設定される長方形の動画撮影エリアＡから動画像の撮影データを読み出して垂直転送路及び水平転送路１１ａを転送させ出力すると共に動画撮影エリアＡ以外の領域Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの受光面から読み出した撮影データを読み捨てるＣＣＤ型イメージセンサ１１であって、動画撮影エリアＡの長辺が水平転送路１１ａに対して並行となり動画撮影エリアＡの短辺が垂直転送路に対して並行となるように設定される。これにより、不要データの読み捨てが高速に行える。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形の受光面と、該受光面の前記長方形の短辺側に設けられた水平転送路と、前記受光面の各画素から読み出された撮影データを前記水平転送路まで転送する垂直転送路とを備え、前記受光面の内側に設定される長方形の動画撮影エリアから動画像の撮影データを読み出して前記垂直転送路及び前記水平転送路を転送させ出力すると共に該動画撮影エリア以外の領域の前記受光面から読み出した撮影データを読み捨てるＣＣＤ型イメージセンサであって、前記動画撮影エリアの長辺が前記水平転送路に対して並行となり該動画撮影エリアの短辺が前記垂直転送路に対して並行となるように設定されることを特徴とするＣＣＤ型イメージセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のＣＣＤ型イメージセンサと、該ＣＣＤ型イメージセンサの配置姿勢を変化させる姿勢変更手段と、該姿勢変更手段を制御し前記ＣＣＤイメージセンサを動画撮影時に第１姿勢に制御し静止画撮影時に第２姿勢に制御する制御手段とを備えることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項３】
前記第１姿勢は前記ＣＣＤイメージセンサを縦長に配置する姿勢であり、前記第２姿勢は前記ＣＣＤイメージセンサを横長に配置する姿勢であることを特徴とする請求項２に記載のデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＣＣＤ（電荷結合素子）型イメージセンサ及びデジタルカメラに係り、特に、動画像を構成する撮影データを高フレームレートで読み出すことが可能なＣＣＤ型イメージセンサ及びデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
静止画像を撮影し記憶メディアに記録するデジタルカメラには、通常、動画像の撮影機能が搭載されている。斯かるデジタルカメラで動画像を撮影する場合、静止画像の撮影と異なり、高フレームレートでＣＣＤの画素から撮影データを読み出さなければならない。このため、例えば下記特許文献１の図５に記載されている様に、動画撮影時にはＣＣＤの全画素の撮影データを利用せずに、ＣＣＤの中央部分の狭い範囲にある画素の撮影データのみを利用し、高速読み出しに対応できる様にしている。これを図５を用いて説明する。
【０００３】
図５（ａ）は通常のＣＣＤの平面模式図であり、横長の長方形に形成されたＣＣＤ１の下辺部分にはＣＣＤ１の長辺に沿う水平転送路（画素順次読出部）２が形成されている。このＣＣＤ１を用いて静止画像を撮影する場合、ＣＣＤ１の全画素（周辺部の無効画素は除く）の撮影データを横一列のライン毎に並ぶ各画素から図示しない垂直転送路に一斉に読み出して水平転送路２まで転送し、次いで各ライン毎の撮影データを水平転送路２に沿って転送しＣＣＤ１の外部に画素順次に読み出すという動作を繰り返し行う様になっている。
【０００４】
図５（ｂ）は、動画像の撮影データを読み出す場合の説明図である。図５（ａ）で説明した様に、静止画像を撮影する場合には、ＣＣＤ１の全画素の撮影データを利用するが、動画像の場合には、例えば１秒間に３０フレームという高フレームレートで撮影データをＣＣＤ１から読み出す必要があるため、ＣＣＤ１の中央部分の動画撮影エリアＡのみの撮影データを利用し、ＣＣＤ１の動画撮影エリアＡの上下の領域Ｂ，Ｃと、左右の領域Ｄ，Ｅの画素から読み出された撮影データは読み捨てる様にしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４―２８９６３６号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５（ｂ）に示す領域Ｂ，Ｃの横方向の各ラインは、動画撮影エリアＡにかかっていないため、領域Ｂ，Ｃに在る画素から垂直転送路に読み出された撮影データは、高速に読み捨てることができる。これに対し、領域Ｄ，Ｅに在る画素から読み出された撮影データは、高速に読み捨てることができない。領域Ｄ，Ｅの各画素の撮影データは、同一ライン上の動画撮影エリアＡ内の各画素の撮影データと同時に読み出され、垂直転送路から水平転送路に転送され、この後に読み捨てる必要があるためである。
【０００７】
動画像を高速にＣＣＤから読み出す場合、動画撮影エリアＡの左右の領域Ｄ，Ｅの面積が小さいほど、領域Ｄ，Ｅから読み出した撮影データの読み捨てを高速に行うことができる。しかし、従来のＣＣＤの場合には、領域Ｄ，Ｅを小さくすることができないため不要な撮影データの高速な読み捨てができず、ＣＣＤの多画素化（高画素化）が進展するほど不要な撮影データの読み捨てに時間がかかってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、静止画像の撮影と高フレームレートでの動画像の撮影が可能なＣＣＤ型イメージセンサ及びデジタルカメラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＣＣＤ型イメージセンサは、長方形の受光面と、該受光面の前記長方形の短辺側に設けられた水平転送路と、前記受光面の各画素から読み出された撮影データを前記水平転送路まで転送する垂直転送路とを備え、前記受光面の内側に設定される長方形の動画撮影エリアから動画像の撮影データを読み出して前記垂直転送路及び前記水平転送路を転送させ出力すると共に該動画撮影エリア以外の領域の前記受光面から読み出した撮影データを読み捨てるＣＣＤ型イメージセンサであって、前記動画撮影エリアの長辺が前記水平転送路に対して並行となり該動画撮影エリアの短辺が前記垂直転送路に対して並行となるように設定されることを特徴とする。
【００１０】
本発明のデジタルカメラは、上記に記載のＣＣＤ型イメージセンサと、該ＣＣＤ型イメージセンサの配置姿勢を変化させる姿勢変更手段と、該姿勢変更手段を制御し前記ＣＣＤイメージセンサを動画撮影時に第１姿勢に制御し静止画撮影時に第２姿勢に制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明のデジタルカメラの前記第１姿勢は前記ＣＣＤイメージセンサを縦長に配置する姿勢であり、前記第２姿勢は前記ＣＣＤイメージセンサを横長に配置する姿勢であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、動画撮影時には、動画撮影エリア以外の不要データ廃棄領域の水平転送路に沿う方向の画素数が少なくなるため、データ廃棄に要する時間が短縮され、その分、動画撮影エリアの撮影データ読み出しを高速に行うことができる。これにより、高画素のＣＣＤ型イメージセンサであっても高フレームレートで動画像の読み出しが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの構成図である。このデジタルカメラは、撮影レンズ１０と、回転台４０上に載置されたＣＣＤ型の固体撮像素子（イメージセンサ）１１と、この両者の間に設けられた絞り１２と、赤外線カットフィルタ１３と、光学ローパスフィルタ１４とを備える。
【００１５】
デジタルカメラの全体を制御するＣＰＵ１５は、フラッシュ用の発光部１６及び受光部１７を制御し、また、レンズ駆動部１８を制御して撮影レンズ１０の位置をフォーカス位置に調整し、絞り駆動部１９を介し絞り１２の開口量を制御して露光量が適正露光量となるように調整する。
【００１６】
また、ＣＰＵ１５は、撮像素子駆動部２０を介して固体撮像素子１１を駆動することで各画素からの撮影データの読み出しや読み捨て制御を行い、撮影レンズ１０を通して撮像した被写体画像を色信号として出力させる。ＣＰＵ１５が行う撮影データの固体撮像素子１１からの読み出し制御と読み捨て制御とにより、動画像の撮影データを固体撮像素子１１から読み出す領域すなわち動画撮影エリアの設定が行われる。
【００１７】
更に、ＣＰＵ１５には、操作部２１を通してユーザの指示信号が入力され、ＣＰＵ１５はこの指示に従って各種制御を行うと共に、ユーザからの指示が静止画像撮影指示か動画像撮影指示かによって回転台４０を回転させ、被写体に対する固体撮像素子１１の姿勢を後述するように制御する。
【００１８】
デジタルスチルカメラの電気制御系は、固体撮像素子１１の出力に接続されたアナログ信号処理部２２と、このアナログ信号処理部２２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変換回路２３とを備え、これらはＣＰＵ１５によって制御される。
【００１９】
更に、このデジタルスチルカメラの電気制御系は、フレームメモリ２４に接続されたメモリ制御部２５と、オフセット処理やホワイトバランス補正処理，ガンマ補正処理等を行うデジタル信号処理部２６と、撮像画像をＪＰＥＧ画像に圧縮したり圧縮画像を伸張したりする圧縮伸張処理部２７と、測光データを積算してホワイトバランスのゲインを調整させる積算部２８と、着脱自在の記録媒体２９が接続される外部メモリ制御部３０と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部３１が接続される表示制御部３２とを備え、これらは、制御バス３３及びデータバス３４によって相互に接続され、ＣＰＵ１５からの指令によって制御される。
【００２０】
図２は、図１に示す固体撮像素子１１の平面模式図である。本実施形態の固体撮像素子１１は、縦長の長方形状をなし、短辺側に水平転送路（画素順次読出部）１１ａが設けられている。
【００２１】
図３は、デジタルカメラに対する固体撮像素子１１の姿勢を示す図である。デジタルカメラ５の撮影レンズ１０の背面側には固体撮像素子１１が配置されるが、この固体撮像素子１１は、図１で述べた様に回転台４０上に設置される。
【００２２】
ユーザが静止画像を撮影する場合には、ＣＰＵ１５は回転台４０に指令を出力し、固体撮像素子１１の姿勢をデジタルカメラ５に対して固定する。図３（ａ）に示す例では、横長のデジタルカメラ５の筐体に対して固体撮像素子１１を横長の姿勢で固定する。これにより、デジタルカメラ５の筐体をユーザが被写体に対して横長の姿勢にするか縦長の姿勢にするかによって、横長の静止画像が撮影され、また、縦長の静止画像が撮影される。
【００２３】
静止画像の撮影データすなわち全画素（周辺部の無効画素を除く）から読み出され固体撮像素子１１から出力された撮影データは、図１のフレームメモリ２４内に取り込まれ、走査方向が縦方向（短辺方向）から横方向（長辺方向）に変換される。これにより、従来の横長のＣＣＤから読み出された撮影画像データと同様の処理が可能となる。
【００２４】
ユーザが動画像の撮影をすべく操作部２１から指示入力を行うと、ＣＰＵ１５は回転台４０に回転指令を出力し、図３（ｂ）に示す様に、被写体に対して固体撮像素子１１の姿勢を縦長配置とする。そして、ＣＰＵ１５は、縦長配置となった固体撮像素子１１から撮影データの読み出しと不要データの読み捨てを撮像素子駆動部２０に指令する。
【００２５】
これにより、図４に示す様に、固体撮像素子１１の中央部分の動画撮影エリアＡ内の撮影データが固体撮像素子１１から出力され、他の領域Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの画素から読み出された撮影データは読み捨てられる。
【００２６】
図５に示すＣＣＤ１が例えば（横）４０００画素×（縦）３０００画素の領域を持ち、動画撮影エリアＡが（横）２０００画素×（縦）１１２５画素の場合、読み捨て対象となる領域Ｄ，Ｅの横方向（水平転送路に沿う方向）の画素数は４０００画素−２０００画素＝２０００画素となる。
【００２７】
領域Ｂ，Ｃから読み出され垂直転送路に沿って転送された撮影データは、例えば垂直転送路と水平転送路との間の接続部分に設けた廃棄箇所で固体撮像素子１１の半導体基板側に廃棄することができる。このため、高速の読み捨てが可能である。これに対し、領域Ｄ，Ｅから読み出された撮影データを上記の廃棄箇所で同様に廃棄してしまうと、動画撮影エリアＡから読み出された撮影データも一緒に廃棄されてしまう。そこで、領域Ｄ，Ｅから読み出された撮影データは、垂直転送路から水平転送路に転送し、水平転送路を転送させた後にしか、廃棄できない。このため、不要データの廃棄に要する時間の大部分は、水平転送路に沿う方向の領域Ｄ，Ｅの画素数が大きくかかわることになる。
【００２８】
本実施形態の固体撮像素子１１がＣＣＤ１と同一面積の（横）３０００画素×（縦）４０００画素の領域を持ち、動画撮影エリアＡが（横）２０００画素×（縦）１１２５画素の場合、読み捨て対象となる領域Ｄ，Ｅの水平転送路に沿う方向の画素数は３０００画素−２０００画素＝１０００画素となる。
【００２９】
これにより、従来より高速に不要データの読み捨てができ、余った時間を撮影エリアＡからの撮影データの読み出しに振り替えることが可能となる。このため、高解像度の固体撮像素子１１からでも高フレームレートで動画像データを読み出すことができ、高解像度の動画像の撮影が容易となる。
【００３０】
上述した実施形態では、固体撮像素子１１を姿勢変更手段である回転台４０に載せ、静止画像の撮影か動画像の撮影かによって光学中心を中心として回転台４０を回転させ、動画像撮影時に固体撮像素子１１を縦長姿勢としたが、回転台４０の構成はどのようなものでもよく、また、光学中心から外れた位置を中心として固体撮像素子１１を含む光学系全体の姿勢を９０度回転移動させる回転台を用いてもよい。更に、固体撮像素子１１の姿勢をデジタルカメラに対して固定設置し、回転台４０を設ける代わりに、動画撮影時に固体撮像素子１１の姿勢が縦長姿勢になっていないときこれを例えば重力方向を検知するセンサで知り、ユーザに対して警告する構成を設けてもよい。
【００３１】
尚、上述した実施形態では、間引き読み出しやライン加算読み出しについては述べていないが、間引き読み出しやライン加算読み出しを行うデジタルカメラでも、動画像の撮影時に固体撮像素子１１を縦長姿勢にすることで不要データの高速読み捨てが可能となり、高フレームレートの動画像の撮影が容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明では、従来から存在する短辺側に水平転送路を設けたＣＣＤと動画像の撮影機能とを併用したため、高フレームレートで動画像データを読み出すことができ、静止画像撮影機能と共に動画撮影機能を搭載したデジタルカメラとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの機能ブロック図である。
【図２】図１に示す固体撮像素子の平面模式図である。
【図３】（ａ）静止画像撮影時のデジタルカメラに対する固体撮像素子の姿勢を示す図である。  （ｂ）動画像撮影時のデジタルカメラ対する固体撮像素子の姿勢を示す図である。
【図４】図２に示す固体撮像素子における動画撮影エリアＡを示す図である。
【図５】（ａ）従来のＣＣＤの平面模式図である。  （ｂ）従来のＣＣＤの動画撮影エリアＡを示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
５  デジタルカメラ
１０  撮影レンズ
１１  固体撮像素子
１１ａ  水平転送路
１５  ＣＰＵ
２４  フレームメモリ
４０  回転台
Ａ  動画撮影エリア
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ  読出データを読み捨てる領域
【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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