(57)【要約】【課題】広ＤＲかつ低フレームレートの撮像装置を低コストで提供。【解決手段】主画素３ａ及び副画素３ｂとＯＦＤとを含む固体撮像素子５を有するデジタルカメラであって、駆動部１０は、主画素３ａに蓄積された第一の電荷と副画素３ｂに蓄積された第二の電荷とを混合して得られる混合電荷に応じた混合信号を固体撮像素子５から読み出す駆動を行い、ＯＦＤに供給するＯＦＤ電圧を変更して固体撮像素子５の飽和電荷量を可変制御するＯＦＤ制御部１２と、混合信号を第一の電荷に応じた主画素信号と第二の電荷に応じた副画素信号とに分離する信号分離部１７ｂと、固体撮像素子５の飽和レベルをＯＦＤ電圧の関数として記憶する関数記憶部とを備え、信号分離部１７ｂは、固体撮像素子５の駆動モードに応じて決まるＯＦＤ電圧と上記関数とから固体撮像素子５の飽和レベルを算出し、当該飽和レベルと主画素信号及び副画素信号の感度比とに基づいて混合信号を分離する。【選択図】図１
2011061683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる感度の信号を出力する第一の光電変換素子及び第二の光電変換素子と、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子で発生した余剰電荷を基板に排出するオーバーフロードレインとを含む固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動部とを有する撮像装置であって、
前記駆動部は、前記第一の光電変換素子に蓄積された第一の電荷と前記第二の光電変換素子に蓄積された第二の電荷とを混合して得られる混合電荷に応じた混合信号を前記固体撮像素子から読み出す駆動モードで前記固体撮像素子を駆動し、
前記オーバーフロードレインに供給するオーバーフロードレイン電圧を変更して、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子の飽和電荷量を可変制御する飽和制御部と、
前記混合信号を、前記第一の電荷に応じた第一の信号と前記第二の電荷に応じた第二の信号とに分離する信号分離部と、
前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを前記オーバーフロードレイン電圧の関数として記憶する関数記憶部とを備え、
前記信号分離部は、前記駆動モードに応じて決まる前記オーバーフロードレイン電圧と前記関数とから前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを算出し、当該飽和レベルと前記第一の信号及び前記第二の信号の感度比とに基づいて前記混合信号を分離する撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記駆動モードが、前記第一の光電変換素子と前記第二の光電変換素子とで露光時間を異ならせて、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子にそれぞれ異なる感度特性を持たせる駆動を含み、
前記感度比が、前記露光時間の比である撮像装置。
【請求項３】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記第一の光電変換素子と前記第二の光電変換素子がそれぞれ異なる感度特性を有する撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記駆動モードに応じて決まる前記オーバーフロードレイン電圧が、該オーバーフロードレイン電圧を前記オーバーフロードレインに供給した状態において前記固体撮像素子に含まれる全ての第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子から得られる信号の飽和レベルが一定となるように設定されている撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の撮像装置であって、
所定のダイナミックレンジで撮像を行う通常撮影モードと、所定のダイナミックレンジよりも広いダイナミックレンジで撮像を行う広ＤＲ撮影モードとを有し、
前記駆動部が、前記広ＤＲ撮影モード時に前記駆動モードを実施する撮像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記駆動モードが、前記第一の電荷と前記第二の電荷の混合数が異なる複数の駆動モードを含み、
被写体のシーンを判別するシーン判別部を備え、
前記駆動部は、前記複数の駆動モードのうち、前記シーン判別部により判別されたシーンに応じた駆動モードを実施する撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記駆動部は、前記第一の電荷と前記第二の電荷とを混合せずに前記固体撮像素子から信号を読み出す通常駆動モードを有し、
前記通常駆動モード及び前記駆動モードのうちのいずれか１つに対する前記オーバーフロードレイン電圧の設定値を記憶する記憶部と、
前記いずれか１つを除く前記通常駆動モード及び前記駆動モード時の前記オーバーフロードレイン電圧を、前記設定値と前記関数とから算出するオーバーフロードレイン電圧算出部とを備える撮像装置。
【請求項８】
請求項４記載の撮像装置のオーバーフロードレイン電圧の決定方法であって、
前記撮像装置により一定光量下で撮像を実施し、該撮像により前記固体撮像素子から出力される信号の飽和レベルを測定し、全ての信号の飽和レベルが、測定した前記飽和レベルのうちの最低値となるようなオーバーフロードレイン電圧を求めるオーバーフロードレイン電圧の決定方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項記載の撮像装置に記憶する前記関数の生成方法であって、
前記固体撮像素子においてオーバーフロードレイン電圧を変えていったときの前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを測定し、前記測定を複数の前記固体撮像素子に対して行った結果得られる複数のデータを多項式で近似することで前記関数を生成する方法。
【請求項１０】
それぞれ異なる感度の信号を出力する第一の光電変換素子及び第二の光電変換素子と、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子で発生した余剰電荷を基板に排出するオーバーフロードレインとを含む固体撮像素子を用いた撮像方法であって、
前記第一の光電変換素子に蓄積された第一の電荷と前記第二の光電変換素子に蓄積された第二の電荷とを混合して得られる混合電荷に応じた混合信号を前記固体撮像素子から読み出す駆動モードで前記固体撮像素子を駆動する駆動ステップと、
前記オーバーフロードレインに供給するオーバーフロードレイン電圧を変更して、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子の飽和電荷量を可変制御する飽和制御ステップと、
前記混合信号を、前記第一の電荷に応じた第一の信号と前記第二の電荷に応じた第二の信号とに分離する信号分離ステップとを備え、
前記信号分離ステップでは、前記駆動モードに応じて決まる前記オーバーフロードレイン電圧と、前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを前記オーバーフロードレイン電圧の関数として記憶する関数記憶部に記憶された前記関数と、から前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを算出し、当該飽和レベルと前記第一の信号及び前記第二の信号の感度比とに基づいて前記混合信号を分離する撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、感度の異なる主画素と副画素を有する固体撮像素子を搭載したデジタルカメラが開示されている。このデジタルカメラでは、主画素で発生した電荷と副画素で発生した電荷を転送路内で混合して、主画素＋副画素の混合信号を読み出した後、この混合信号を、主画素で発生した電荷に応じた主信号と副画素で発生した電荷に応じた副信号とに分離する。そして、分離後の主信号と副信号を合成してダイナミックレンジを拡大する処理を実施している。
【０００３】
このデジタルカメラによれば、主信号と副信号とを別々に読み出す必要がないため、フレームレートを低下させることなく、ダイナミックレンジの拡大を図ることができる。
【０００４】
このデジタルカメラでは、主画素の感度と、副画素の感度と、主画素の飽和量とを内部メモリに記憶しておき、これらのデータに基づいて、混合信号から主信号と副信号を分離している。
【０００５】
一般的に、固体撮像素子の駆動モードには、動画用駆動モード、ＡＦ用駆動モード、連写用駆動モード、及び静止画用駆動モード等がある。
【０００６】
動画用駆動モードは、複数の静止画をＭＰＥＧ等の動画ファイル形式で記録するために静止画像データを連続して複数取得する駆動を行うモードである。ＡＦ用駆動モードは、自動焦点調節用の画像データを取得する駆動を行うモードである。連写用駆動モードは、複数の静止画像データを個別にＪＰＥＧ等の静止画ファイル形式で記録するために静止画像データを連続して複数取得する駆動を行うモードである。静止画用駆動モードは、１つの静止画像データを得る駆動を行うモードである。
【０００７】
動画用駆動モード、ＡＦ用駆動モード、及び連写用駆動モードでは、固体撮像素子から信号を高速に読み出す必要があるため、固体撮像素子の転送路内で電荷を混合して読み出す電荷混合モードが実施される。
【０００８】
転送路において１画素あたりに割り当てることのできる電荷蓄積容量の上限は決まっているため、上述したように電荷混合モードを実施する場合には、画素の飽和量を減らす必要がある。
【０００９】
特許文献１に記載のデジタルカメラでは、画素の飽和量を撮影モード毎に可変制御することを想定していないが、飽和量を可変にする場合には、画素の飽和量の値を駆動モード毎にデジタルカメラに記憶しておく必要がある。
【００１０】
画素の飽和量は、固体撮像素子をデジタルカメラに組み込んだ後、このデジタルカメラにより一定光量下で撮像を実施し、それにより得られる撮像信号を測定することで取得することができる。
【００１１】
このため、駆動モードによって画素の飽和量を変えることのできるデジタルカメラにおいては、画素の飽和量が異なる駆動モードの数だけ、飽和量の取得を行う作業が製造時に必要となり、デジタルカメラの製造コストが上昇する。この結果、製造歩留まりが悪化し、製造効率が低下する。
【００１２】
特に、近年のデジタルカメラでは、静止画撮影であっても、撮影シーンに応じて固体撮像素子の駆動モードを変える（高感度化のために電荷混合したり、連写のために電荷混合したりする）ものがある。また、ＡＦ用駆動モードとして電荷の混合数を変えた複数のモードを持つものもある。
【００１３】
このため、このようなデジタルカメラにおいては、画素の飽和量の値をデジタルカメラに多数記憶しておく必要があり、製造歩留まりの悪化や製造コスト上昇が特に懸念される。また、デジタルカメラは、機種によって駆動モードの数が異なるため、記憶しておくべき飽和量の値の数も異なることになる。したがって、同じ型の固体撮像素子であっても、それを搭載するデジタルカメラに応じて、飽和量の取得を行う作業を変える必要があり、効率が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−２７０３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、広ダイナミックレンジかつ多駆動モードの撮像装置を低コストで提供することを目的とする。また、本発明は、このような撮像装置を実現するための撮像方法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】
【００１６】
本発明の撮像装置は、それぞれ異なる感度の信号を出力する第一の光電変換素子及び第二の光電変換素子と、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子で発生した余剰電荷を基板に排出するオーバーフロードレインとを含む固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動部とを有する撮像装置であって、前記駆動部は、前記第一の光電変換素子に蓄積された第一の電荷と前記第二の光電変換素子に蓄積された第二の電荷とを混合して得られる混合電荷に応じた混合信号を前記固体撮像素子から読み出す駆動モードで前記固体撮像素子を駆動し、前記オーバーフロードレインに供給するオーバーフロードレイン電圧を変更して、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子の飽和電荷量を可変制御する飽和制御部と、前記混合信号を、前記第一の電荷に応じた第一の信号と前記第二の電荷に応じた第二の信号とに分離する信号分離部と、前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを前記オーバーフロードレイン電圧の関数として記憶する関数記憶部とを備え、前記信号分離部は、前記駆動モードに応じて決まる前記オーバーフロードレイン電圧と前記関数とから前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを算出し、当該飽和レベルと前記第一の信号及び前記第二の信号の感度比とに基づいて前記混合信号を分離する。
【００１７】
本発明の撮像方法は、それぞれ異なる感度の信号を出力する第一の光電変換素子及び第二の光電変換素子と、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子で発生した余剰電荷を基板に排出するオーバーフロードレインとを含む固体撮像素子を用いた撮像方法であって、前記第一の光電変換素子に蓄積された第一の電荷と前記第二の光電変換素子に蓄積された第二の電荷とを混合して得られる混合電荷に応じた混合信号を前記固体撮像素子から読み出す駆動モードで前記固体撮像素子を駆動する駆動ステップと、前記オーバーフロードレインに供給するオーバーフロードレイン電圧を変更して、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子の飽和電荷量を可変制御する飽和制御ステップと、前記混合信号を、前記第一の電荷に応じた第一の信号と前記第二の電荷に応じた第二の信号とに分離する信号分離ステップとを備え、前記信号分離ステップでは、前記駆動モードに応じて決まる前記オーバーフロードレイン電圧と、前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを前記オーバーフロードレイン電圧の関数として記憶する関数記憶部に記憶された前記関数と、から前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを算出し、当該飽和レベルと前記第一の信号及び前記第二の信号の感度比とに基づいて前記混合信号を分離する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、広ダイナミックレンジかつ多駆動モードの撮像装置を低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の概略構成を示す図
【図２】図１に示した撮像装置における固体撮像素子の概略構成を示す平面模式図
【図３】図２に示す固体撮像素子の受光部に含まれる光電変換素子の配列例を示した図
【図４】図２に示す固体撮像素子の受光部に含まれる光電変換素子の配列例を示した図
【図５】図２に示す固体撮像素子の受光部に含まれる光電変換素子の配列例を示した図
【図６】図３に示した光電変換素子配列の固体撮像素子を４画素混合駆動するときの電荷混合例を示した図
【図７】図５に示した光電変換素子配列の固体撮像素子を４画素混合駆動するときの電荷混合例を示した図
【図８】図３に示した光電変換素子配列の固体撮像素子を８画素混合駆動するときの電荷混合例を示した図
【図９】ＯＦＤ電圧とフォトダイオードの飽和電荷量の関係を説明するための図
【図１０】図１に示したデジタルカメラにおけるデジタル信号処理部の内部構成を示した機能ブロック図
【図１１】図１に示すデジタルカメラにおける固体撮像素子に含まれる主画素及び副画素の出力信号特性を示した図
【図１２】図１１に示した特性を得たときよりもＯＦＤ電圧を高くして飽和電荷量を減らした場合の固体撮像素子の出力信号特性を示した図
【図１３】１０個の固体撮像素子について、ＯＦＤ電圧に対する各光電変換素子から得られる信号の飽和レベルの測定結果の例を示した図
【図１４】図１に示すデジタルカメラの広ＤＲ撮影モード時の動作を説明するためのフローチャート
【図１５】図１に示すデジタルカメラの変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態を説明するための撮像装置の概略構成を示す図である。撮像装置としては、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の撮像装置、電子内視鏡及びカメラ付携帯電話機等に搭載される撮像モジュール、等があり、ここではデジタルカメラを例にして説明する。
【００２２】
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。
【００２３】
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、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。
【００２４】
また、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像を撮像信号として出力させる。さらに、システム制御部１１は、ＯＦＤ（オーバーフロードレイン）制御部１２を介して固体撮像素子５に供給するＯＦＤ電圧を変更して、固体撮像素子５に含まれる光電変換素子の飽和電荷量を可変制御する。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。
【００２５】
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及び信号増幅処理を行うアナログ信号処理部６と、アナログ信号処理部６から出力された撮像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。
【００２６】
さらに、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、補間演算やガンマ補正演算，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行って画像データを生成するデジタル信号処理部１７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とを備える。
【００２７】
メモリ制御部１５、デジタル信号処理部１７、外部メモリ制御部２０、及び表示制御部２２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。
【００２８】
図２は、図１に示したデジタルカメラにおける固体撮像素子の概略構成を示す平面模式図である。シリコン等の半導体基板には、受光部５１と、水平電荷転送路５２と、出力部５３とが形成されている。
【００２９】
受光部５１には、フォトダイオード等の光電変換素子を水平方向に複数並べたラインが、水平方向に直交する垂直方向に複数配列されている。
【００３０】
受光部５１の各光電変換素子で発生した電荷は、受光部５１内の図示しない垂直電荷転送路に読み出され、ここで垂直方向に転送される。垂直電荷転送路を転送されてきた１ライン分の電荷は、水平電荷転送路５２によって水平方向に転送される。水平電荷転送路５２の終端にはフローティングディフュージョアンプ（ＦＤＡ）等の、電荷をその電荷量に比例した電圧信号（以下、撮像信号ともいう）に変換して出力する出力部５３が設けられ、水平方向に転送されてきた電荷がこの出力部５３で電圧信号に変換されて外部に出力される。
【００３１】
図３、図４、図５は、図２に示す固体撮像素子の受光部５１に含まれる光電変換素子の配列例を示した図である。図３〜図５に示す“Ｒ１”，“Ｒ２”を付したブロックは、赤色のカラーフィルタを受光面上方に持つ光電変換素子を示している。“Ｇ１”，“Ｇ２”を付したブロックは、緑色のカラーフィルタを受光面上方に持つ光電変換素子を示している。“Ｂ１”，“Ｂ２”を付したブロックは、青色のカラーフィルタを受光面上方に持つ光電変換素子を示している。
【００３２】
図３に示した例は、水平方向と垂直方向に正方格子状に配列された光電変換素子５ａと、光電変換素子５ａと同一ピッチ及び同一数で正方格子状に配列された光電変換素子５ｂとを、各光電変換素子の配列ピッチの１／２だけ水平及び垂直方向にずらして配置した構成となっている。図３中、Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を付したブロックが光電変換素子５ａであり、Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２を付したブロックが光電変換素子５ｂである。
【００３３】
図３に示したように、光電変換素子５ａ上方のカラーフィルタ配列はベイヤー配列となっており、光電変換素子５ｂ上方のカラーフィルタ配列もベイヤー配列となっている。このような配置により、光電変換素子５ａの斜め隣には、その光電変換素子５ａの上方にあるカラーフィルタと同色のカラーフィルタを上方に持つ光電変換素子５ｂが存在するようになっている。
【００３４】
垂直方向に並ぶ光電変換素子からなる光電変換素子列には垂直電荷転送路５４が対応して設けられている。垂直電荷転送路５４は、対応する光電変換素子列の右側部に配置され、対応する光電変換素子列の各光電変換素子から読み出された電荷を垂直方向に転送する。垂直電荷転送路５４と、これに対応する光電変換素子列の各光電変換素子との間には、光電変換素子から垂直電荷転送路５４に電荷を読み出すための電荷読み出し領域５６（図中では模式的に矢印で示してある）が形成されている。
【００３５】
水平方向に並ぶ光電変換素子からなる光電変換素子行をラインというと、各ラインの間には、撮像素子駆動部１０から駆動パルスが供給される転送電極Ｖ１〜Ｖ８が水平方向に蛇行して形成されている。
【００３６】
光電変換素子５ａの水平電荷転送路５２とは反対側から数えて奇数番目のラインの上側部には、転送電極Ｖ２が形成され、下側部には転送電極Ｖ３が形成されている。光電変換素子５ａの偶数番目のラインの上側部には、転送電極Ｖ６が形成され、下側部には転送電極Ｖ７が形成されている。
【００３７】
光電変換素子５ｂの水平電荷転送路５２とは反対側から数えて奇数番目のラインの上側部には、転送電極Ｖ４が形成され、下側部には転送電極Ｖ５が形成されている。光電変換素子５ｂの偶数番目のラインの上側部には、転送電極Ｖ８が形成され、下側部には転送電極Ｖ１が形成されている。
【００３８】
転送電極Ｖ３と転送電極Ｖ７は、光電変換素子５ａに隣接する電荷読み出し領域５６上方も覆っており、読み出し電極を兼ねている。転送電極Ｖ３と転送電極Ｖ７に読み出しパルスを印加することで、光電変換素子５ａから垂直電荷転送路５４に電荷を読み出すことができる。
【００３９】
転送電極Ｖ１と転送電極Ｖ５は、光電変換素子５ｂに隣接する電荷読み出し領域５６上方も覆っており、読み出し電極を兼ねている。転送電極Ｖ１と転送電極Ｖ５に読み出しパルスを印加することで、光電変換素子５ｂから垂直電荷転送路５４に電荷を読み出すことができる。
【００４０】
このように、光電変換素子５ａの読み出し電極と光電変換素子５ｂの読み出し電極は独立して設けられているため、光電変換素子５ａと光電変換素子５ｂのそれぞれの露光時間を異ならせる制御が可能になっている。このような構成により、光電変換素子５ａと光電変換素子５ｂを同一構造としながらも、光電変換素子５ａと光電変換素子５ｂからは、それぞれ感度の異なる信号を出力させることが可能になっている。
【００４１】
図４に示した例は、水平方向と垂直方向に格子状に配列された光電変換素子５ｃと、光電変換素子５ｃと同一ピッチ及び同一数で格子状に配置された光電変換素子５ｄとを、光電変換素子５ｃの垂直方向の配列ピッチの１／２だけ垂直方向にずらして配置した構成となっている。図４中、Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を付したブロックが光電変換素子５ｃであり、Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２を付したブロックが光電変換素子５ｄである。
【００４２】
図４に示したように、光電変換素子５ｃ上方のカラーフィルタ配列はベイヤー配列となっており、光電変換素子５ｄ上方のカラーフィルタ配列もベイヤー配列となっている。このような配置により、光電変換素子５ｃの垂直方向の隣には、その光電変換素子５ｃの上方にあるカラーフィルタと同色のカラーフィルタを上方に持つ光電変換素子５ｄが存在するようになっている。
【００４３】
垂直方向に並ぶ光電変換素子からなる光電変換素子列には、垂直電荷転送路が対応して設けられ、この光電変換素子列と垂直電荷転送路との間に、電荷読み出し領域が形成されている。そして、光電変換素子５ｃと光電変換素子５ｄから垂直電荷転送路に電荷を読み出すための読み出し電極は、光電変換素子５ｃと光電変換素子５ｄからそれぞれ独立に電荷を読み出すことができるような配置となっている。このため、光電変換素子５ｃと光電変換素子５ｄのそれぞれの露光時間を異ならせる制御が可能になっている。このような構成により、光電変換素子５ｃと光電変換素子５ｄを同一構造としながらも、光電変換素子５ｃと光電変換素子５ｄからは、それぞれ感度の異なる信号を出力させることが可能になっている。
【００４４】
図５に示した例は、複数の光電変換素子（光電変換素子５ｅ，５ｆ）を水平方向と垂直方向に正方格子状に配列した構成となっている。光電変換素子５ｅと光電変換素子５ｆとは、全体として市松模様を形成するように、互いに市松状に配置されている。図５中、Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１を付したブロックが光電変換素子５ｅであり、Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２を付したブロックが光電変換素子５ｆである。
【００４５】
光電変換素子５ｅは、赤色のカラーフィルタを受光面上方に持つＲ素子と青色のカラーフィルタを受光面上方に持つＢ素子とをＲ素子を先頭にして水平方向に交互に並べたラインと、Ｒ素子とＢ素子とをＢ素子を先頭にして水平方向に交互に並べたラインとを、緑色のカラーフィルタを受光面上方に持つＧ素子を水平方向に並べたラインを挟んで、垂直方向に交互に並べた配置となっている。
【００４６】
光電変換素子５ｆは、Ｒ素子とＢ素子とをＲ素子を先頭にして水平方向に交互に並べたラインと、Ｒ素子とＢ素子とをＢ素子を先頭にして水平方向に交互に並べたラインとを、Ｇ素子を水平方向に並べたラインを挟んで、垂直方向に交互に並べた配置となっている。
【００４７】
このような配置により、光電変換素子５ｅの右隣又は左隣には、その光電変換素子５ｅの上方にあるカラーフィルタと同色のカラーフィルタを上方に持つ光電変換素子５ｆが存在するようになっている。
【００４８】
垂直方向に並ぶ光電変換素子からなる光電変換素子列には、垂直電荷転送路が対応して設けられ、この光電変換素子列と垂直電荷転送路との間に、電荷読み出し領域が形成されている。そして、光電変換素子５ｅと光電変換素子５ｆから垂直電荷転送路に電荷を読み出すための読み出し電極は、光電変換素子５ｅと光電変換素子５ｆからそれぞれ独立に電荷を読み出すことができるような配置となっている。このため、光電変換素子５ｅと光電変換素子５ｆのそれぞれの露光時間を異ならせる制御が可能になっている。このような構成により、光電変換素子５ｅと光電変換素子５ｆを同一構造としながらも、光電変換素子５ｅと光電変換素子５ｆからは、それぞれ感度の異なる信号を出力させることが可能になっている。
【００４９】
このデジタルカメラでは、撮影モードとして、１つの静止画像データを取得してＪＰＥＧ等の静止画ファイル形式で記録する静止画撮影モードと、複数の静止画像データを連続して複数取得してＭＰＥＧ等の動画ファイル形式で記録する動画撮影モードとを含む。
【００５０】
静止画撮影モードには、高解像度で撮影を行う高解像度撮影モードと、高解像度撮影モードよりもダイナミックレンジを拡大した撮影を行う広ＤＲ撮影モードとを含む。動画撮影モードには、撮影レンズ１をフォーカス位置に合わせるために固体撮像素子５から画像データを取得するＡＦ撮影モードを含む。
【００５１】
広ＤＲ撮影モードでは、撮像素子駆動部１０が、図３〜図５に示した光電変換素子５ａ，５ｃ，５ｅ（以下、主画素という）と、光電変換素子５ｂ，５ｄ，５ｆ（以下、副画素という）との露光時間を異ならせて撮像を実施する。
【００５２】
例えば、主画素の露光時間をｔ１とし、副画素の露光時間をｔ２とすると、ｔ１＞ｔ２とする。これにより、主画素から得られる信号と、副画素から得られる信号の感度を異ならせる。なお、露光時間ｔ１と露光時間ｔ２の比が、主画素と副画素の感度比に相当する。
【００５３】
デジタル信号処理部１７では、主画素から得られた信号と、副画素から得られた信号とを合成することで、ダイナミックレンジを拡大した画像データを生成する。ダイナミックレンジの拡大倍率Ｄはユーザ設定又は露出等の撮影条件によりシステム制御部１１が決定する。
【００５４】
ダイナミックレンジの拡大倍率Ｄを実現するためには、露光時間ｔ１と露光時間ｔ２の比（つまり、ｔ１／ｔ２）をＤとすればよく、撮像素子駆動部１０は、露光時間ｔ２＝ｔ１／Ｄとして固体撮像素子５を駆動する。
【００５５】
このデジタルカメラでは、広ＤＲ撮影モードにおいて複数（ここでは５つとする）の撮影ＩＳＯ感度を設定可能となっている。撮影ＩＳＯ感度を低い順から（１）〜（５）とすると、撮影ＩＳＯ感度（１）〜（５）毎に、撮像素子駆動部１０は固体撮像素子５の駆動モードを変更する。以下、各撮影ＩＳＯ感度における駆動モードの内容を説明する。
【００５６】
＜撮影ＩＳＯ感度（１）のとき＞
隣接する主画素と副画素であって、同一色のカラーフィルタを受光面上方に持つ主画素と副画素をペアとすると、各ペアに含まれる２個の光電変換素子に露光中に蓄積された電荷を、垂直電荷転送路及び水平電荷転送路５２内で混合し、混合した電荷に応じた信号を固体撮像素子５から出力させる２画素混合駆動を行う。
【００５７】
＜撮影ＩＳＯ感度（２）のとき＞
同色のカラーフィルタを持つ２個のペアであって、垂直方向で近接する２個のペアに含まれる４個の光電変換素子に露光中に蓄積された電荷を、垂直電荷転送路及び水平電荷転送路５２内で混合し、混合した電荷に応じた信号を固体撮像素子５から出力させる４画素混合駆動を行う。
【００５８】
具体例を図６、図７を参照して説明する。図６は、図３に示した光電変換素子配列の固体撮像素子５を４画素混合駆動するときの電荷混合例を示した図である。図６において、“Ｒ１”，“Ｇ１”，“Ｂ１”，“Ｒ２”，“Ｇ２”，“Ｂ２”は、それぞれ、図３において“Ｒ１”，“Ｇ１”，“Ｂ１”，“Ｒ２”，“Ｇ２”，“Ｂ２”が付された光電変換素子から読み出された電荷を示している。４画素混合駆動では、図６に示したように、水平方向で隣り合う２つのペアから得られた４つの電荷（Ｇ１×２，Ｇ２×２），（Ｂ１×２，Ｂ２×２），（Ｒ１×２，Ｒ２×２）をそれぞれ混合する。
【００５９】
図７は、図５に示した光電変換素子配列の固体撮像素子５を４画素混合駆動するときの電荷混合例を示した図である。図７において、“Ｒ１”，“Ｇ１”，“Ｂ１”，“Ｒ２”，“Ｇ２”，“Ｂ２”は、それぞれ、図５において“Ｒ１”，“Ｇ１”，“Ｂ１”，“Ｒ２”，“Ｇ２”，“Ｂ２”が付された光電変換素子から読み出された電荷を示している。４画素混合駆動では、図７に示したように、水平方向で隣り合う２つのペアから得られた４つの電荷（Ｇ１×２，Ｇ２×２），（Ｂ１×２，Ｂ２×２），（Ｒ１×２，Ｒ２×２）をそれぞれ混合する。
【００６０】
＜撮影ＩＳＯ感度（３）のとき＞
同色のカラーフィルタを持つ４個のペアであって、垂直方向で近接する４個のペアに含まれる８個の光電変換素子に露光中に蓄積された電荷を、垂直電荷転送路及び水平電荷転送路５２内で混合し、混合した電荷に応じた信号を固体撮像素子５から出力させる８画素混合駆動を行う。
【００６１】
具体例を図８を参照して説明する。図８は、図３に示した光電変換素子配列の固体撮像素子５を８画素混合駆動するときの電荷混合例を示した図である。図８において、“Ｒ１”，“Ｇ１”，“Ｂ１”，“Ｒ２”，“Ｇ２”，“Ｂ２”は、それぞれ、図３において“Ｒ１”，“Ｇ１”，“Ｂ１”，“Ｒ２”，“Ｇ２”，“Ｂ２”が付された光電変換素子から読み出された電荷を示している。８画素混合駆動では、図８に示したように、水平方向で隣り合う４つのペアから得られた８つの電荷（Ｇ１×４，Ｇ２×４），（Ｂ１×４，Ｂ２×４），（Ｒ１×４，Ｒ２×４）をそれぞれ混合する。
【００６２】
＜撮影ＩＳＯ感度（４）のとき＞
同色のカラーフィルタを持つ８個のペアであって、垂直方向で近接する８個のペアに含まれる１６個の光電変換素子に露光中に蓄積された電荷を、垂直電荷転送路及び水平電荷転送路５２内で混合し、混合した電荷に応じた信号を固体撮像素子５から出力させる１６画素混合駆動を行う。
【００６３】
＜撮影ＩＳＯ感度（５）のとき＞
同色のカラーフィルタを持つ１６個のペアであって、垂直方向で近接する１６個のペアに含まれる３２個の光電変換素子に露光中に蓄積された電荷を、垂直電荷転送路及び水平電荷転送路５２内で混合し、混合した電荷に応じた信号を固体撮像素子５から出力させる３２画素混合駆動を行う。
【００６４】
撮像素子駆動部１０は、静止画撮影モードでの本撮影前に実施するＡＦ撮影モードでは、静止画撮影モードで採用する駆動モードで固体撮像素子５を駆動する。
【００６５】
なお、ＡＦ撮影モードで実施する駆動モードと、静止画撮影モードで実施する駆動モードとは同じにしなくともよい。
【００６６】
例えば、広ＤＲ撮影モードにおける撮影ＩＳＯ感度をシステム制御部１１が露出等の撮影条件から自動で設定する場合、撮像素子駆動部１０は、ＡＦ撮影モードにおいて８画素混合駆動、１６画素混合駆動、及び３２画素混合駆動から被写体光量に応じて最適なものを選択して実行する。被写体光量が少ない場合には、焦点調節の精度を上げるために、混合画素数が多いものを選択する。被写体光量が多い場合には混合画素数が少ないものを選択する。
【００６７】
そして、撮像素子駆動部１０は、８画素混合駆動、１６画素混合駆動、及び３２画素混合駆動のいずれかによって取得した撮像データに基づいて撮影レンズ１をフォーカス位置に合わせ、この状態で決まる露出量に応じて、静止画撮影モードで実施する混合駆動を選択する。例えば、露出量が少なければ混合画素数が多い混合駆動を選択し、露出量が多ければ混合画素数が少ない混合駆動を選択する。
【００６８】
高解像度撮影モードでは、撮像素子駆動部１０は、主画素と副画素の露光時間を同一とし、ペアから読み出した電荷を混合せず、固体撮像素子５に含まれる全ての光電変換素子から読み出した電荷に応じた信号を固体撮像素子５から出力させる。そして、デジタル信号処理部１７が、全ての光電変換素子から得られた信号に信号処理を施して画像データを生成する。
【００６９】
このように、このデジタルカメラでは、固体撮像素子５の駆動モードとして、電荷混合を行わない通常駆動モードと、電荷混合を行う５つの電荷混合駆動モードの６つが設定可能となっている。なお、電荷混合駆動モードは少なくとも１つあればよい。
【００７０】
固体撮像素子５には、各光電変換素子で発生した余剰電荷を半導体基板に排出するためのオーバーフロードレイン（ＯＦＤ）が設けられている。例えば、ｎ型シリコン基板に形成されたｐウェル層にｎ型不純物層からなるフォトダイオードを形成し、このｐウェル層内においてフォトダイオードの下にｐ型不純物層を形成することで、このｐ型不純物層とｎ型シリコン基板とを、ＯＦＤとして機能させることができる。
【００７１】
ｎ型シリコン基板に供給する電圧（ＯＦＤに供給する電圧と同義、以下ＯＦＤ電圧という）を変えることで、ｐ型不純物層の電位を変えることができ、フォトダイオードに蓄積することのできる最大電荷量（以下、飽和電荷量と言う）を変えることができる。
【００７２】
図９は、ＯＦＤ電圧とフォトダイオードの飽和電荷量の関係を説明するための図である。図９に示したＶＣＣＤは垂直電荷転送路を示し、ＴＧは光電変換素子から垂直電荷転送路に電荷を読み出す電荷読み出し領域を示し、ＰＤは光電変換素子を示している。
【００７３】
図９に示すように、ＯＦＤ電圧を低くすると、ｐ型不純物層の電位障壁は高くなり、光電変換素子の飽和電荷量は多くなる。一方、ＯＦＤ電圧を高くすると、ｐ型不純物層の電位障壁は低くなり、光電変換素子の飽和電荷量は少なくなる。このため、固体撮像素子５では、ＯＦＤ電圧を制御することで、光電変換素子から得られる信号の飽和レベルを制御することができるようになっている。
【００７４】
固体撮像素子５に含まれる各光電変換素子の飽和電荷量ＱＰＤは、上記通常駆動モードにおいては、垂直電荷転送路で転送することが可能な最大の電荷量である取り扱い電荷量Ｑｖとほぼ同じになっている。このため、上記電荷混合駆動モードを実施した場合、各光電変換素子の飽和電荷量ＱＰＤが通常駆動モード時と同じままでは、垂直電荷転送路において電荷が溢れてしまう。そこで、このデジタルカメラでは、ＯＦＤ制御部１２が、駆動モードに応じてＯＦＤ電圧を制御し、光電変換素子の飽和電荷量を可変制御している。
【００７５】
例えば、ＯＦＤ制御部１２は、ｎ（ｎ＝２，４，８，１６，３２）画素混合駆動時には、飽和電荷量ＱＰＤ＝Ｑｖ／ｎとなるように、ＯＦＤ電圧を通常駆動モード時よりも高く設定する。つまり、デジタルカメラには、６つの駆動モード毎に、ＯＦＤ電圧の値が予め設定されており、ＯＦＤ制御部１２はこの設定にしたがってＯＦＤ電圧を駆動モード毎に変更する。
【００７６】
このデジタルカメラでは、広ＤＲ撮影モードで撮影を行った場合、電荷混合駆動が実施されるため、固体撮像素子５から出力される各信号は、主画素から得られた主画素信号と副画素から得られた副画素信号とが混ざったものとなっている。一方、ダイナミックレンジ拡大のための信号合成処理は、主画素から得られた信号と、副画素から得られた信号とに、それぞれ別のパラメータを用いてホワイトバランス調整やガンマ補正等の信号処理を施してから実施することが好ましい。
【００７７】
そこで、このデジタルカメラでは、デジタル信号処理部１７が、広ＤＲ撮影モード時の撮影で固体撮像素子５から出力された撮像信号を主画素信号と副画素信号に分離し、分離後の主画素信号と副画素信号にそれぞれ別の信号処理を施してから、これらを合成してダイナミックレンジを拡大した画像データを生成するようにしている。以下、デジタル信号処理部１７の詳細構成について説明する。
【００７８】
図１０は、図１に示したデジタルカメラにおけるデジタル信号処理部１７の内部構成を示した機能ブロック図である。図１０では、固体撮像素子５の駆動モードとして電荷混合駆動モードが実施されたときの機能ブロックを示している。
【００７９】
デジタル信号処理部１７は、オフセット処理部１７ａと、信号分離処理部１７ｂと、ホワイトバランス調整部１７ｃ，１７ｄと、ガンマ補正部１７ｅ，１７ｆと、合成処理部１７ｇと、同時化処理部１７ｈと、ガンマ補正部１７ｉと、圧縮伸張処理部１７ｊとを備える。
【００８０】
オフセット処理部１７ａは、固体撮像素子５に含まれる黒レベル検出用の光電変換素子から得られたＯＢ信号をもとに黒レベルを決定し、固体撮像素子５から出力される撮像信号から該黒レベルを減算するオフセット補正を行う。
【００８１】
信号分離処理部１７ｂは、オフセット処理部１７ａで処理後の撮像信号を主画素信号と副画素信号に分離する。ｎ（ｎ＝２，４，８，１６，３２）画素混合駆動で得られた撮像信号の場合、信号分離処理部１７ｂは、（ｎ／２）個のペアから得られた１つの撮像信号を、（ｎ／２）個のペアのうちの（ｎ／２）個の主画素の各々から得られる主画素信号を含む主画素信号ＳＩＧ１と、該（ｎ／２）個のペアのうちの（ｎ／２）個の副画素の各々から得られる副画素信号を含む副画素信号ＳＩＧ２とに分離する。
【００８２】
ホワイトバランス調整部１７ｃは、主画素信号ＳＩＧ１に対し、主画素信号ＳＩＧ１に適したパラメータを用いてホワイトバランスを調整する。ホワイトバランス調整部１７ｄは、副画素信号ＳＩＧ２に対し、副画素信号ＳＩＧ２に適したパラメータを用いてホワイトバランスを調整する。
【００８３】
ガンマ補正部１７ｅは、ホワイトバランス調整後の主画素信号ＳＩＧ１に対し、主画素信号ＳＩＧ１に適したパラメータを用いてガンマ補正を実施し、ガンマ補正後の主画素信号ＳＩＧ１を合成処理部１７ｇに出力する。ガンマ補正部１７ｆは、ホワイトバランス調整後の副画素信号ＳＩＧ２に対し、副画素信号ＳＩＧ２に適したパラメータを用いてガンマ補正を実施し、ガンマ補正後の副画素信号ＳＩＧ２を合成処理部１７ｇに出力する。
【００８４】
合成処理部１７ｇは、同一の撮像信号から分離された主画素信号ＳＩＧ１と副画素信号ＳＩＧ２とを合成する。
【００８５】
同時化処理部１７ｈは、合成処理部１７ｇで合成後に得られた合成信号を１画素データとし、この合成信号の色信号以外の色信号を、周囲の合成信号を用いて補間する同時化処理を実施する。これにより、ＲＧＢ３つの合成信号を各画素データに持つ画像データが生成される。
【００８６】
ガンマ補正部１７ｉは、同時化処理部１７ｈで生成された画像データのガンマ補正を実施する。
【００８７】
圧縮伸張処理部１７ｊは、ガンマ補正部１７ｉで補正後の画像データを圧縮し、記録媒体２１に記録する。
【００８８】
次に、信号分離処理部１７ｂが行う信号分離処理の詳細について説明する。
【００８９】
図１１は、図１に示すデジタルカメラにおける固体撮像素子５に含まれる主画素及び副画素の出力信号特性を示した図である。図１１において、“Ｖｓａｔ”は、電荷混合駆動モード時における固体撮像素子５に含まれる各光電変換素子から得られる信号の飽和レベルを示す。“Ｔ”は、主画素の出力がＶｓａｔに達して飽和するのに要する光量を示す。“Ｄ＊Ｔ”は副画素の出力がＶｓａｔに達して飽和するのに要する光量を示す。“Ｄ”はダイナミックレンジ拡大倍率を示す。主画素の露光時間がｔ１であれば、副画素の露光時間はｔ１／Ｄである。
【００９０】
電荷混合駆動モードで固体撮像素子５を駆動した場合、固体撮像素子５から出力される１つの撮像信号の特性は図１１中のＳＩＧｍｉｘのようになり、この撮像信号に含まれる主画素信号及び副画素信号の特性は図１１中の“ＳＩＧ１”，“ＳＩＧ２”のようになる。図１１に示したＳＩＧ１の光量Ｔまでの傾きが主画素信号の感度を表し、図１１に示したＳＩＧ２の光量Ｄ＊Ｔまでの傾きが副画素信号の感度を表している。
【００９１】
図１１に示した主画素信号ＳＩＧ１は、光量Ｔまでは光量に比例して出力信号量が上昇し、光量Ｔで、飽和レベルＶｓａｔに達する。図１１に示した副画素信号ＳＩＧ２は、光量Ｄ＊Ｔまでは光量に比例して出力信号量が上昇し、光量Ｄ＊Ｔで、飽和レベルＶｓａｔに達する。
【００９２】
図１１に示した撮像信号ＳＩＧｍｉｘは、光量Ｔまでは主画素信号ＳＩＧ１よりも急峻な傾きで出力信号量が上昇し、光量ＴでＶｓａｔの｛１＋（１／Ｄ）｝倍に達する。そして、撮像信号ＳＩＧｍｉｘは、光量Ｔから光量Ｄ＊Ｔまでは、副画素信号ＳＩＧ２と同じ傾きで出力信号量が上昇し、光量Ｄ＊ＴでＶｓａｔの２倍に達する。
【００９３】
このように、主画素信号ＳＩＧ１と、副画素信号ＳＩＧ２と、撮像信号ＳＩＧｍｉｘとは図１１に示したような関係を持つため、ダイナミックレンジ拡大倍率Ｄと撮像信号ＳＩＧｍｉｘと飽和レベルＶｓａｔとに基づき、以下の式（ａ）〜（ｄ）から撮像信号ＳＩＧｍｉｘを主画素信号ＳＩＧ１と副画素信号ＳＩＧ２に分離することができる。
【００９４】
（ｉ）０≦ＳＩＧｍｉｘ≦｛１＋（１／Ｄ）｝Ｖｓａｔのとき
ＳＩＧ１＝｛Ｄ／（Ｄ＋１）｝ＳＩＧｍｉｘ  ・・・（ａ）
ＳＩＧ２＝｛１／（Ｄ＋１）｝ＳＩＧｍｉｘ  ・・・（ｂ）
（ｉｉ）｛１＋（１／Ｄ）｝Ｖｓａｔ＜ＳＩＧｍｉｘ≦２Ｖｓａｔのとき
ＳＩＧ１＝Ｖｓａｔ  ・・・（ｃ）
ＳＩＧ２＝ＳＩＧｍｉｘ−Ｖｓａｔ  ・・・（ｄ）
【００９５】
ここで、図１に示したデジタルカメラでは、ＯＦＤ制御部１２が光電変換素子の飽和電荷量を可変制御するものとしている。飽和電荷量を変えると、固体撮像素子５からの出力信号の光量に対する傾き（＝感度）も変化する。図１２は、図１１に示した特性を得たときよりもＯＦＤ電圧を高くして飽和電荷量を減らした場合の固体撮像素子５の出力信号特性を示した図である。
【００９６】
図１２において、“Ｖｓａｔ’”は、電荷混合駆動モード時における固体撮像素子５に含まれる各光電変換素子から得られる信号の飽和レベルを示す。“Ｔ’”は、主画素の出力がＶｓａｔ’に達して飽和するのに要する光量を示す。“Ｄ＊Ｔ’”は副画素の出力がＶｓａｔ’に達して飽和するのに要する光量を示す。“Ｄ”はダイナミックレンジ拡大倍率を示す。
【００９７】
電荷混合駆動モードで固体撮像素子５を駆動した場合、固体撮像素子５から出力される１つの撮像信号の特性は図１２中のＳＩＧｍｉｘ’のようになり、この撮像信号に含まれる主画素信号及び副画素信号の特性は図１２中の“ＳＩＧ１’”，“ＳＩＧ２’”のようになる。図１２に示したＳＩＧ１’の光量Ｔ’までの傾きが主画素信号の感度を表し、図１２に示したＳＩＧ２’の光量Ｄ＊Ｔ’までの傾きが副画素信号の感度を表している。
【００９８】
図１２に示した主画素信号ＳＩＧ１’は、光量Ｔ’までは光量に比例して出力信号量が上昇し、光量Ｔ’で、飽和レベルＶｓａｔ’に達する。図１２に示した副画素信号ＳＩＧ２’は、光量Ｄ＊Ｔ’までは光量に比例して出力信号量が上昇し、光量Ｄ＊Ｔ’で、飽和レベルＶｓａｔ’に達する。
【００９９】
図１２に示した撮像信号ＳＩＧｍｉｘ’は、光量Ｔ’までは主画素信号ＳＩＧ１’よりも急峻な傾きで出力信号量が上昇し、光量Ｔ’でＶｓａｔ’の｛１＋（１／Ｄ）｝倍に達する。そして、撮像信号ＳＩＧｍｉｘ’は、光量Ｔ’から光量Ｄ＊Ｔ’までは、副画素信号ＳＩＧ２’と同じ傾きで出力信号量が上昇し、光量Ｄ＊Ｔ’でＶｓａｔ’の２倍に達する。
【０１００】
このように、主画素信号ＳＩＧ１’と、副画素信号ＳＩＧ２’と、撮像信号ＳＩＧｍｉｘ’とは図１２に示したような関係を持つため、ダイナミックレンジ拡大倍率Ｄと撮像信号ＳＩＧｍｉｘ’と飽和レベルＶｓａｔ’とに基づき、以下の式（ａ）’〜（ｄ）’から撮像信号ＳＩＧｍｉｘ’を主画素信号ＳＩＧ１’と副画素信号ＳＩＧ２’に分離することができる。
【０１０１】
（ｉ）０≦ＳＩＧｍｉｘ’≦｛１＋（１／Ｄ）｝Ｖｓａｔ’のとき
ＳＩＧ１’＝｛Ｄ／（Ｄ＋１）｝ＳＩＧｍｉｘ’  ・・・（ａ）’
ＳＩＧ２’＝｛１／（Ｄ＋１）｝ＳＩＧｍｉｘ’  ・・・（ｂ）’
（ｉｉ）｛１＋（１／Ｄ）｝Ｖｓａｔ’＜ＳＩＧｍｉｘ’≦２Ｖｓａｔ’のとき
ＳＩＧ１’＝Ｖｓａｔ’  ・・・（ｃ）’
ＳＩＧ２’＝ＳＩＧｍｉｘ’−Ｖｓａｔ’  ・・・（ｄ）’
【０１０２】
このように、ＯＦＤ電圧を変えて光電変換素子の飽和電荷量を変更すると、式（ａ）〜（ｄ）のうち、Ｖｓａｔの値を、変更後の飽和電荷量によって決まる値に変更した式（ａ）’〜（ｄ）’によって信号の分離を行う必要がある。つまり、デジタル信号処理部１７では、電荷混合駆動モード時に設定されるＯＦＤ電圧に対応する光電変換素子の飽和レベルの値を取得する必要がある。
【０１０３】
上述してきたように、電荷混合駆動モードは、ＯＦＤ電圧がそれぞれ異なる５つのモードを含んでいる。このため、この５つのモードの各々における光電変換素子の飽和レベルの値を、デジタルカメラの製造時に測定しておき、デジタルカメラ内のメモリに記憶しておくことで、ＯＦＤ電圧が変わっても、撮像信号を主画素信号と副画素信号に分離することができる。しかし、これでは、５つの飽和レベルの値を測定する作業が必要となり、デジタルカメラの製造効率が低下する。
【０１０４】
そこで、このデジタルカメラでは、例えばデジタル信号処理部１７内に、固体撮像素子５の各光電変換素子から得られる信号の飽和レベルを、その固体撮像素子に供給されるＯＦＤ電圧の関数として記憶する関数記憶部を設けた構成にしている。そして、デジタル信号処理部１７は、固体撮像素子５の駆動モードに応じて決まるＯＦＤ電圧と上記関数とから、その駆動モードにおける固体撮像素子５の各光電変換素子から得られる信号の飽和レベルを算出し、当該飽和レベルと主画素信号及び副画素信号の感度比（ダイナミックレンジ拡大倍率Ｄと等価）と式（ａ）〜（ｄ）とを用いて撮像信号を分離する処理を行う。
【０１０５】
このようにすることで、デジタルカメラの製造時には、デジタル信号処理部１７内の関数記憶部に、上記関数を記憶するだけでよくなり、デジタルカメラの製造効率を向上させることができる。なお、上記関数は次のようにして生成することができる。
【０１０６】
まず、デジタルカメラの製造者は、同一型番の固体撮像素子５を複数個用意する。次に、デジタルカメラの製造者は、この複数の固体撮像素子５の各々について、ＯＦＤ電圧を変えていったときの光電変換素子から得られる信号の飽和レベルを測定する。このときの駆動モードはどれでもよく、例えば通常駆動モードで撮像すればよい。
【０１０７】
図１３は、１０個の固体撮像素子について、ＯＦＤ電圧に対する各光電変換素子から得られる信号の飽和レベルの測定結果の例を示した図である。図１３中のＬで示した１０個のグラフが、１０個の固体撮像素子の各々のＯＦＤ電圧と飽和レベルとの関係を示すグラフである。
【０１０８】
ＯＦＤ電圧に対する各光電変換素子の飽和レベルとしては、例えば、各光電変換素子からの信号の積算平均を求めればよい。次に、デジタルカメラの製造者は、図１３に示した１０個のグラフを多項式Ｍで近似する。そして、この多項式Ｍを上記関数として、デジタル信号処理部１７内の関数記憶部に記憶する。
【０１０９】
このように、複数の固体撮像素子から飽和レベルの測定を行い、その結果を多項式で近似することで、固体撮像素子毎の個体差を吸収することできる。この結果、製造した全てのデジタルカメラにおいて、駆動モード毎のＯＦＤ電圧に対する飽和レベルの値を精度良く算出することが可能になる。
【０１１０】
次に、図１に示すデジタルカメラの広ＤＲ撮影モード時の動作を説明する。
【０１１１】
図１４は、図１に示すデジタルカメラの広ＤＲ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。まず、システム制御部１１はダイナミック拡大倍率Ｄを設定する（ステップＳ１）。ダイナミック拡大倍率Ｄは、操作部１４を介してユーザから指示された値を設定してもよいし、システム制御部１１が固体撮像素子５から取得したスルー画像データにより、シーンを自動的に判別してそのシーンに応じて自動的に設定してもよい。
【０１１２】
次に、システム制御部１１は、ユーザにより設定された撮影ＩＳＯ感度、又は、システム制御部１１が自動的に設定した撮影ＩＳＯ感度に応じた駆動モードを設定し、その駆動モードに応じたＯＦＤ電圧を設定する（ステップＳ２）。
【０１１３】
次に、システム制御部１１は、ＡＦ、ＡＥ処理を実施して露出（絞り値及びシャッタースピード）を決定し、決定した絞り値となるように絞り２を駆動する（ステップＳ３）。
【０１１４】
次に、システム制御部１１は、ユーザからの撮影指示に応じて、主画素と副画素の露光を開始する（ステップＳ４）。システム制御部１１は、主画素の露光期間の途中で副画素から電荷を垂直電荷転送路に読み出し、これを転送して外部に掃き出す。これにより、システム制御部１１は、主画素の露光期間の途中から副画素の露光期間を開始する。
【０１１５】
主画素と副画素の露光が終了すると、システム制御部１１は、主画素から読み出した電荷と副画素から読み出した電荷を転送路内で混合し、混合後の電荷に応じた撮像信号を固体撮像素子５から出力させる（ステップＳ５）。固体撮像素子５から出力された撮像信号は、アナログ信号処理後、デジタル信号に変換されてメインメモリ１６に一時記憶される。
【０１１６】
次に、デジタル信号処理部１７が、撮像信号を取得するために実施された駆動モードにおけるＯＦＤ電圧（ステップＳ２で設定したＯＦＤ電圧）と、内部メモリに記憶された関数とから、該ＯＦＤ電圧における固体撮像素子５に含まれる各光電変換素子の飽和レベルを算出する（ステップＳ６）。
【０１１７】
次に、デジタル信号処理部１７は、算出した飽和レベルと、ステップＳ１で設定されたダイナミックレンジ拡大倍率Ｄと、メインメモリ１６に一時記憶された撮像信号と、式（ａ）〜（ｄ）とを用いて、該撮像信号を主画素信号と副画素信号に分離する（ステップＳ７）。
【０１１８】
次に、デジタル信号処理部１７は、分離した主画素信号と副画素信号にそれぞれ個別の信号処理を施す（ステップＳ８）。次に、デジタル信号処理部１７は、主画素信号と副画素信号を合成し（ステップＳ９）、合成後の信号に同時化処理、ガンマ補正処理等を行って画像データを生成する（ステップＳ１０）。最後に、デジタル信号処理部１７は、生成した画像データを圧縮して、記録媒体２１に記録し、撮像動作を終了する。
【０１１９】
なお、ＡＦ処理時には、システム制御部１１が、ステップＳ２で設定した駆動モードで固体撮像素子５を駆動し、それにより得られる撮像信号に対してステップＳ６〜ステップＳ１０の処理が行われた後に得られる画像データから、撮影レンズ１のフォーカス位置を決定する。
【０１２０】
以上のように、このデジタルカメラによれば、撮像信号の分離に用いる各光電変換素子の飽和レベルを、ＯＦＤ電圧と関数とから算出することができる。このため、ＯＦＤ電圧の値を複数個設定できる固体撮像素子であっても、その複数個分のＯＦＤ電圧に対応する光電変換素子の飽和レベルをデジタルカメラに記憶しておく必要がない。また、設定可能なＯＦＤ電圧の数がデジタルカメラ毎に異なっていても、同じ固体撮像素子を搭載するデジタルカメラであれば、そのデジタルカメラに記憶させる情報は常に１つで済む。このため、デジタルカメラの製造効率を上げることができ、製造コストを削減することができる。
【０１２１】
また、このデジタルカメラでは、主画素に蓄積された電荷と副画素に蓄積された電荷を混合して転送している。このため、主画素から読み出した電荷に応じた信号と副画素から読み出した電荷に応じた信号とを合成してダイナミックレンジを拡大する処理を行う場合でも、主画素に蓄積された電荷と副画素に蓄積された電荷とを別々に読み出す必要がない。したがって、フレームレートの低下を防ぐことができる。
【０１２２】
また、このデジタルカメラでは、撮像信号を主画素信号と副画素信号に一旦分離し、主画素信号と副画素信号の各々に個別の信号処理を行ってから、主画素信号と副画素信号を再び合成している。このため、主画素信号と副画素信号間の不連続性や特性差を吸収することができる。また、主画素信号と副画素信号の合成比率を調整することもでき、所望のダイナミックレンジ拡大倍率を実現することもできる。
【０１２３】
なお、以上の説明では、広ＤＲ撮影モードにおいて、固体撮像素子５の主画素と副画素で露光時間を変えることで、感度の異なる主画素信号と副画素信号を含む撮像信号を出力させるものとした。しかし、感度の異なる主画素信号と副画素信号を含む撮像信号を固体撮像素子５から出力させる方法としてはこれに限らない。
【０１２４】
例えば、主画素と副画素で構造を変えてそれぞれの分光感度特性を変更してもよい。分光感度特性を変えるには、主画素と副画素で受光面積を変化させてもよいし、主画素と副画素で受光面上方に設けたマイクロレンズによる集光面積を変化させてもよい。主画素と副画素の分光感度特性が異なる場合、システム制御部１１は、広ＤＲ撮影モードにおいても、主画素と副画素を同一露光時間で露光する制御を行うが、分光感度特性が異なることにより、主画素から得られる信号と副画素から得られる信号とには感度差がつくことになる。
【０１２５】
また、以上の説明では、静止画撮影モードに含まれる広ＤＲ撮影モードにおいて、主画素と副画素から読み出した電荷を混合し、混合後の電荷に応じた信号を主画素信号と副画素信号に分離する処理を採用しているが、この処理は、動画撮影モード時に実施してもよい。
【０１２６】
動画撮影モードとして、主画素から得られる信号と副画素から得られる信号とに感度差を持たせ、これらの信号を合成することでダイナミックレンジを拡大した動画撮影を行うモードを設けた場合には、このモードにおいて上記処理を実施することで、フレームレートを低下させることなく、ダイナミックレンジを拡大することができる。
【０１２７】
また、ダイナミックレンジを拡大した連写撮影を行うモードを設けた場合にも、このモードにおいて上記処理を実施することで、連写速度を低下させることなく、ダイナミックレンジを拡大することができる。
【０１２８】
なお、以上の説明では、広ＤＲ撮影モードにおいて、撮影ＩＳＯ感度に応じて電荷混合駆動モードを切り替えるものとしたが、被写体のシーンを自動で認識し、認識したシーンに応じて最適な駆動モードを選択して実施するようにしてもよい。
【０１２９】
図１５は、図１に示すデジタルカメラの変形例を示した図である。図１５に示したデジタルカメラは、シーン判別部２６を追加した点が図１とは異なる。
【０１３０】
シーン判別部２６は、ＡＥ処理時に取得した撮像データに基づく被写体画像の明るさの分布（ヒストグラム）、ＡＥに基づいて決まった露出値等の情報に基づいて、シーンを判別する。
【０１３１】
そして、システム制御部１１は、シーン判別部２６で判別されたシーンに応じて、最適な駆動モードを選択して撮像を実施する。
【０１３２】
例えば、日中の建物、人物の顔＆髪の毛等のシーンの場合、システム制御部１１は、通常駆動モード（高解像度撮影モード）で撮像を行う。
【０１３３】
また、コントラスト大のシーン（室内から外を見たとき、日陰と日向が混在しているシーン等）の場合、システム制御部１１は、２画素混合駆動で撮像を行う。
【０１３４】
また、夕焼けの屋外、夕焼けと山肌、等のシーンの場合、システム制御部１１は、４画素混合駆動で撮像を行う。
【０１３５】
また、夕焼けかつ室内で電気をつけているシーンの場合、システム制御部１１は、８画素混合駆動で撮像を行う。
【０１３６】
また、夜空に月や星が見えるシーン、夜景と電飾された橋のシーンの場合、システム制御部１１は、１６画素混合駆動で撮像を行う。
【０１３７】
このように、シーンに合わせて駆動モードを変えることで、シーンに応じた最適な撮影が可能となる。
【０１３８】
なお、固体撮像素子５の各光電変換素子の飽和電荷量には製造工程に起因するムラが存在する。このため、静止画撮影モードで実施する６つの駆動モード毎のＯＦＤ電圧の値を、製造する全てのデジタルカメラで一律に決めてしまうと、各デジタルカメラにおける固体撮像素子の飽和レベルが、全ての光電変換素子で一律にならないこともある。そこで、このような事態を避けるために、ＯＦＤ電圧の値は以下のように設定しておくことが好ましい。
【０１３９】
まず、デジタルカメラの製造者は、製造したデジタルカメラにより一様な光源を所定の露光条件及び駆動モードで撮影する。次に、撮影により得られた撮像信号を分割（例えば横６×縦６の計３６ブロックに分割）し、各ブロック内の撮像信号の積算平均を求める。そして、この積算平均のうちの最小値を当該駆動モードにおける光電変換素子の飽和レベルとし、固体撮像素子５の全ての光電変換素子から得られる信号が、該飽和レベルとなるように、ＯＦＤ電圧を調整する。そして、この調整後のＯＦＤ電圧を、該駆動モード時に固体撮像素子５に供給するＯＦＤ電圧として設定する。
【０１４０】
このようにすることで、固体撮像素子５に所定のＯＦＤ電圧を供給した場合の各光電変換素子の飽和レベルを一致させることができ、飽和ムラを抑制することができる。
【０１４１】
なお、このようにＯＦＤ電圧を調整した場合、光電変換素子の飽和レベルが所望の値よりも低下し、ダイナミックレンジが狭くなってしまうことも考えられる。このような場合には、飽和レベルの低下に合わせて、露出レベルを下げる（シャッタスピードを下げるか、絞りを絞る）ことで、所望のダイナミックレンジを確保することができる。
【０１４２】
また、このＯＦＤ電圧の調整作業は、通常駆動モードと５つの電荷混合駆動モードを併せた６つの駆動モードのうちの少なくとも１つに対して行えばよい。例えば、通常駆動モードに対してのみＯＦＤ電圧を設定する作業を行った場合、他の５つの電荷混合駆動モード時に設定すべきＯＦＤ電圧の値については、次のように演算によって設定することができる。
【０１４３】
まず、通常駆動モードに対して設定したＯＦＤ電圧と上記多項式Ｍとから、該ＯＦＤ電圧に対応する光電変換素子の飽和レベル（これを基準飽和レベルという）を求める。２画素混合駆動では、基準飽和レベルの１／２の飽和レベルが必要になるため、この飽和レベルとなるようなＯＦＤ電圧の値を多項式Ｍから算出し、このＯＦＤ電圧を２画素混合駆動時の値として設定することができる。
【０１４４】
このように、ｎ（ｎ＝２，４，８，１６，３２）画素混合駆動では、基準飽和レベルの１／ｎの飽和レベルとなるようなＯＦＤ電圧の値を多項式Ｍから算出し、このＯＦＤ電圧をｎ画素混合駆動時の値として設定すればよい。
【０１４５】
このようにすることで、ＯＦＤ電圧の調整するための撮像工程を１回で済ますことができ、デジタルカメラの製造効率を更に向上させることができる。
【０１４６】
上述した基準飽和レベルを求めるために必要なＯＦＤ電圧を設定する際に採用する駆動モードとしては、ＯＦＤ電圧の値が低くなるものを選択することが好ましい。ＯＦＤ電圧の値が低い方が、各光電変換素子の飽和レベルのむらが生じやすく、飽和レベルが各光電変換素子で一致しない飽和ムラと呼ばれる現象が発生しやすいためである。
【０１４７】
なお、以上の説明では、デジタルカメラの製造者が、通常駆動モード時のＯＦＤ電圧と多項式Ｍとからｎ画素混合駆動モード時のＯＦＤ電圧を求め、これらをデジタルカメラ内に記憶しておくことを想定した。しかし、通常駆動モード時のＯＦＤ電圧と多項式Ｍとがデジタルカメラに記憶されていれば、ｎ画素混合駆動モード時のＯＦＤ電圧は撮像時に演算によって求めることができる。このため、ｎ画素混合駆動モード時のＯＦＤ電圧は、デジタルカメラに予め記憶しておかなくともよい。
【０１４８】
この場合は、システム制御部１１内のメモリに、多項式Ｍと、通常駆動モード時のＯＦＤ電圧の値を記憶しておく。そして、システム制御部１１は、撮影ＩＳＯ感度やシーンに応じて１つの電荷混合駆動モードを設定するときに、設定する電荷混合駆動モードの混合数ｎと、通常駆動モード時のＯＦＤ電圧の値と、多項式Ｍとにより、該電荷混合駆動モード時のＯＦＤ電圧を算出する。そして、算出したＯＦＤ電圧を固体撮像素子に供給して撮像を行う。
【０１４９】
例えば、システム制御部１１は、ｎ（ｎ＝２，４，８，１６，３２）画素混合駆動モード時には、通常駆動モード時のＯＦＤ電圧に対する基準飽和レベルを多項式Ｍから求め、この基準飽和レベルの１／ｎの飽和レベルとなるようなＯＦＤ電圧の値を多項式Ｍから算出し、このＯＦＤ電圧をｎ画素混合駆動モード時の値として設定する。
【０１５０】
なお、上述した基準飽和レベルをシステム制御部１１のメモリに予め記憶しておいてもよい。また、ここでは、通常駆動モード時のＯＦＤ電圧だけをシステム制御部１１に記憶する例を説明したが、ここに記憶しておくＯＦＤ電圧は、６つの駆動モードのいずれかで測定して得た値であればよい。
【０１５１】
このように、駆動モード毎のＯＦＤ電圧を撮像時に演算によって求めるようにすることで、デジタルカメラの製造時には、駆動モード毎のＯＦＤ電圧を演算する作業が不要となる。この結果、製造効率を更に向上させることができる。
【０１５２】
以上説明したように、本明細書には次の事項が開示されている。
【０１５３】
開示された撮像装置は、それぞれ異なる感度の信号を出力する第一の光電変換素子及び第二の光電変換素子と、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子で発生した余剰電荷を基板に排出するオーバーフロードレインとを含む固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する駆動部とを有する撮像装置であって、前記駆動部は、前記第一の光電変換素子に蓄積された第一の電荷と前記第二の光電変換素子に蓄積された第二の電荷とを混合して得られる混合電荷に応じた混合信号を前記固体撮像素子から読み出す駆動モードで前記固体撮像素子を駆動し、前記オーバーフロードレインに供給するオーバーフロードレイン電圧を変更して、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子の飽和電荷量を可変制御する飽和制御部と、前記混合信号を、前記第一の電荷に応じた第一の信号と前記第二の電荷に応じた第二の信号とに分離する信号分離部と、前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを前記オーバーフロードレイン電圧の関数として記憶する関数記憶部とを備え、前記信号分離部は、前記駆動モードに応じて決まる前記オーバーフロードレイン電圧と前記関数とから前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを算出し、当該飽和レベルと前記第一の信号及び前記第二の信号の感度比とに基づいて前記混合信号を分離する。
【０１５４】
この構成により、混合信号の分離に用いる第一の信号及び第二の信号の飽和レベルを、オーバーフロードレイン電圧と関数とから算出することができる。このため、オーバーフロードレイン電圧の値を複数個設定できる固体撮像素子であっても、その複数個分のオーバーフロードレイン電圧に対応する第一の信号及び第二の信号の飽和レベルを撮像装置に記憶しておく必要がない。また、設定可能なオーバーフロードレイン電圧の数が撮像装置毎に異なっていても、同じ固体撮像素子を搭載する撮像装置であれば、その撮像装置に記憶させる情報は常に１つで済む。このため、撮像装置の製造効率を上げることができ、製造コストを削減することができる。
【０１５５】
開示された撮像装置は、前記駆動モードが、前記第一の光電変換素子と前記第二の光電変換素子とで露光時間を異ならせて、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子にそれぞれ異なる感度特性を持たせる駆動を含み、前記感度比が、前記露光時間の比である。
【０１５６】
この構成により、光電変換素子の構造は同じにしながら、感度の異なる信号を得ることができる。
【０１５７】
開示された撮像装置は、前記第一の光電変換素子と前記第二の光電変換素子がそれぞれ異なる感度特性を有する。
【０１５８】
開示された撮像装置は、前記駆動モードに応じて決まる前記オーバーフロードレイン電圧が、該オーバーフロードレイン電圧を前記オーバーフロードレインに供給した状態において前記固体撮像素子に含まれる全ての第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子から得られる信号の飽和レベルが一定となるように設定されている。
【０１５９】
この構成により、光電変換素子の飽和ムラを抑制して高画質化を図ることができる。
【０１６０】
開示された撮像装置は、所定のダイナミックレンジで撮像を行う通常撮影モードと、所定のダイナミックレンジよりも広いダイナミックレンジで撮像を行う広ＤＲ撮影モードとを有し、前記駆動部が、前記広ＤＲ撮影モード時に前記駆動モードを実施する。
【０１６１】
この構成により、フレームレートを維持しながら、ダイナミックレンジを拡大することができる。
【０１６２】
開示された撮像装置は、前記駆動モードが、前記第一の電荷と前記第二の電荷の混合数が異なる複数の駆動モードを含み、被写体のシーンを判別するシーン判別部を備え、前記駆動部は、前記複数の駆動モードのうち、前記シーン判別部により判別されたシーンに応じた駆動モードを実施する。
【０１６３】
開示された撮像装置は、前記駆動部は、前記第一の電荷と前記第二の電荷とを混合せずに前記固体撮像素子から信号を読み出す通常駆動モードを有し、前記通常駆動モード及び前記駆動モードのうちのいずれか１つに対する前記オーバーフロードレイン電圧の設定値を記憶する記憶部と、前記いずれか１つを除く前記通常駆動モード及び前記駆動モード時の前記オーバーフロードレイン電圧を、前記設定値と前記関数とから算出するオーバーフロードレイン電圧算出部とを備える。
【０１６４】
開示された方法は、前記撮像装置のオーバーフロードレイン電圧の決定方法であって、前記撮像装置により一定光量下で撮像を実施し、該撮像により前記固体撮像素子から出力される信号の飽和レベルを測定し、全ての信号の飽和レベルが、測定した前記飽和レベルのうちの最低値となるようなオーバーフロードレイン電圧を求めるオーバーフロードレイン電圧の決定方法である。
【０１６５】
この方法により、撮像装置の飽和ムラを抑制することができる。
【０１６６】
開示された方法は、前記撮像装置に記憶する前記関数の生成方法であって、前記固体撮像素子においてオーバーフロードレイン電圧を変えていったときの前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを測定し、前記測定を複数の前記固体撮像素子に対して行った結果得られる複数のデータを多項式で近似することで前記関数を生成する方法である。
【０１６７】
この方法により、固体撮像素子の個体差を吸収することができる。
【０１６８】
開示された撮像方法は、それぞれ異なる感度の信号を出力する第一の光電変換素子及び第二の光電変換素子と、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子で発生した余剰電荷を基板に排出するオーバーフロードレインとを含む固体撮像素子を用いた撮像方法であって、前記第一の光電変換素子に蓄積された第一の電荷と前記第二の光電変換素子に蓄積された第二の電荷とを混合して得られる混合電荷に応じた混合信号を前記固体撮像素子から読み出す駆動モードで前記固体撮像素子を駆動する駆動ステップと、前記オーバーフロードレインに供給するオーバーフロードレイン電圧を変更して、前記第一の光電変換素子及び前記第二の光電変換素子の飽和電荷量を可変制御する飽和制御ステップと、前記混合信号を、前記第一の電荷に応じた第一の信号と前記第二の電荷に応じた第二の信号とに分離する信号分離ステップとを備え、前記信号分離ステップでは、前記駆動モードに応じて決まる前記オーバーフロードレイン電圧と、前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを前記オーバーフロードレイン電圧の関数として記憶する関数記憶部に記憶された前記関数と、から前記第一の信号及び前記第二の信号の飽和レベルを算出し、当該飽和レベルと前記第一の信号及び前記第二の信号の感度比とに基づいて前記混合信号を分離する。
【符号の説明】
【０１６９】
５ａ  主画素
５ｂ  副画素
５    固体撮像素子
１０  撮像素子駆動部
１２  ＯＦＤ制御部
１７  信号分離処理部
【図１】
2011061683.tif 000003
【図２】
2011061683.tif 000004
【図３】
2011061683.tif 000005
【図４】
2011061683.tif 000006
【図５】
2011061683.tif 000007
【図６】
2011061683.tif 000008
【図７】
2011061683.tif 000009
【図８】
2011061683.tif 000010
【図９】
2011061683.tif 000011
【図１０】
2011061683.tif 000012
【図１１】
2011061683.tif 000013
【図１２】
2011061683.tif 000014
【図１３】
2011061683.tif 000015
【図１４】
2011061683.tif 000016
【図１５】
2011061683.tif 000017