(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が行列状に配された撮像領域を有する撮像素子と、
前記画素からの信号の読み出しを制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記撮像素子から第１の画像を読み出す第１フレーム期間を、第１及び第２の分割フレーム期間を含む複数の分割フレーム期間に分割し、
前記第１の画像に係る前記画素の数が第２の画像に係る前記画素の数よりも多い場合に、
前記第１の分割フレーム期間と前記第２の分割フレーム期間との間に第２の画像に係る信号を全て読み出すのに要する時間である第２フレーム期間を設け、
さらに、前記第２の画像の更新周期は前記第１の画像の更新周期よりも短くすること
を特徴とする撮像システム。
【請求項２】
ｎを自然数として、前記第２の画像がｎ個ある場合に、
前記第１フレーム期間をｎ＋１個以上の前記分割フレーム期間に分割すること
を特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
撮像領域の一部である第２の画像が複数ある場合に、
前記第１の分割フレーム期間と、前記第２の分割フレーム期間と、の間に１つの前記第２フレーム期間を行わせること
を特徴とする請求項１又は２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記第１の分割フレーム期間が前記第２の分割フレーム期間よりも短い場合には、
前記制御手段は、前記第１の分割フレーム期間と合わせて前記第２の分割フレーム期間と等しくなるように待機時間を前記第１の分割フレーム期間に対して設けること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記第１の分割フレーム期間で読み出す画素数が前記第２の分割フレーム期間で読み出す画素数よりも少ない場合に、
前記制御手段が前記第１の分割フレーム期間で読み出す画素を走査する周波数は、前記制御手段が前記第２の分割フレーム期間で読み出す画素を走査する周波数よりも低いこと
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記分割フレーム期間は、等しい長さであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記第１及び第２の画像が対応する前記撮像領域における範囲を設定する範囲選択手段を有すること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記第１の画像は、前記撮像領域の全体に対応し、
前記第２の画像は前記撮像領域の一部に対応すること
を特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項９】
前記第１の画像に係る画素の密度は、前記第２の画像に係る画素の密度よりも低いことを特徴とする請求項８に記載の撮像システム。
【請求項１０】
前記第１の画像は、前記撮像領域の一部に対応し、
前記第２の画像は前記撮像領域の全体に対応し、
さらに、前記第１の画像に係る画素の密度は、前記第２の画像に係る画素の密度よりも高いこと
を特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項１１】
複数の画素が行列状に配された撮像領域を有する撮像素子から第１及び第２の画像に係る信号を読み出す駆動方法であって、
前記第１の画像に係る画素数が前記第２の画像に係る画素数よりも多い場合に、
前記第１の画像に係る信号を全て読み出す第１フレーム期間を、第１及び第２の分割フレーム期間を含む複数の分割フレーム期間に分割し、
前記第１の分割フレーム期間と前記第２の分割フレーム期間との間に前記第２の画像に係る信号を全て読み出す第２フレーム期間を設け、
さらに、前記第２の画像の更新周期を前記第１の画像の更新周期よりも短くすること
を特徴とする撮像素子の駆動方法。
【請求項１２】
ｎを自然数として、前記第２の画像がｎ個ある場合に、
前記第１フレーム期間をｎ＋１個以上の分割フレーム期間に分割すること
を特徴とする請求項１１に記載の撮像素子の駆動方法。
【請求項１３】
有効画素の一部である第２の画像が複数ある場合に、
前記第１の分割フレーム期間と、前記第２の分割フレーム期間と、の間に１つの前記第２フレーム期間を設けること
を特徴とする請求項１１又は１２に記載の撮像素子の駆動方法。
【請求項１４】
前記第１の分割フレーム期間が前記第２の分割フレーム期間よりも短い場合には、
前記第１の分割フレーム期間と合わせて前記第２の分割フレーム期間と等しくなるように待機時間を前記第１の分割フレーム期間に対して設けること
を特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像素子の駆動方法。
【請求項１５】
前記第１の分割フレーム期間で読み出す画素数が前記第２の分割フレーム期間で読み出す画素数よりも少ない場合に、
前記第１の分割フレーム期間で読み出す画素を走査する周波数は、前記第２の分割フレーム期間で読み出す画素を走査する周波数よりも低いこと
を特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項１６】
前記分割フレーム期間は、等しい長さであることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の撮像素子の駆動方法。
【請求項１７】
前記第１の画像は、前記撮像領域の全体に対応し、
前記第２の画像は前記撮像領域の一部に対応すること
を特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の撮像素子の駆動方法。
【請求項１８】
前記第１の画像に係る画素の密度は、前記第２の画像に係る画素の密度よりも低いことを特徴とする請求項１７に記載の撮像素子の駆動方法。
【請求項１９】
前記第１の画像は、前記撮像領域の一部に対応し、
前記第２の画像は前記撮像領域の全体に対応すること
を特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の撮像素子の駆動方法。
【請求項２０】
請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の駆動方法を撮像素子に行わせるプログラム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のプログラムが記載された記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１つの撮像素子の、異なる撮像領域からの画像信号を得て画像を形成することが可能な撮像装置としては、例えば下記の特許文献１や特許文献２がある。
【０００３】
特許文献１には、撮像素子から信号を読み出す動作として、画素を間引いて走査するスキップモードと、一部の（所定範囲の）画素を間引かずに走査するためのブロックモードとを備え、それぞれのモードで走査して得た画像データを１画面分ずつ読み出すことが記載されている。また、スキップモードとブロックモードとで得た画像は１画面交互で読み出すことに限らず、両者の走査時間の比率を変えても良いことが記載されている。
【０００４】
特許文献２には、２次元状に画素を配列された画素アレイの一部の領域を間引いて読み出し、別の一部の領域を間引かずに、領域に含まれる全画素の信号を読み出すことが記載されている。画素アレイの全体の間引き画像を取得するためには、全画素を読み出した領域の信号のうち、間引き走査に対応する位置の画素の信号のみが、撮像素子の後段にあるバッファメモリから読み出される。
【０００５】
特許文献３には、モニタリング画像を表示しつつ、モニタリング画像の周期よりも速い周期でオートフォーカス処理を実現する技術が開示されている。特許文献３の図８（Ｂ）に示されるように複数の測距枠が存在するときに、特許文献３の図１２に示されるようなシーケンスを行う。具体的には、モニタリング画像の一部を読み込んだ後に複数の測距枠の全てを読み込むという動作を繰り返すことが開示されている。
【特許文献１】特開平０９−２１４８３６号公報
【特許文献２】特開２０００−０３２３１８号公報
【特許文献３】特開２００７−１５０６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、特許文献１のように画面の全体を間引いて低密度に画素からの読み出し、一部の注目する領域からは全画素を読み出す動作を行った場合、撮像素子の全体の画素数が増加すると、全体画像を読み出す時間が長くなる傾向にある。そのため、特許文献１のように、スキップモードによる画像とブロックモードによる画像とを交互に出力すると、高速に読み出せる部分画像であるブロックモードによる画像の更新速度が、スキップモードによる画像全体画像の更新速度に律則されて遅くなる。画角合わせとピント合わせとを同時に行うような用途においては、注目している領域の画像を高精細に取得し、更新速度を高くする要求があるが、例えば特許文献１によると、注目している領域の画像を十分な更新速度で得られないことが考えられる。
【０００７】
また、スキップモードとブロックモードとを切り換える比率を変える、すなわち、この場合は注目する部分画像を複数画面（複数フレーム）連続して取得した後に全体画像を１画面取得する動作を繰り返すと、部分画像の平均的な更新周期は短くなる。しかしながら、全体画像を挟んで取得される２つの部分画像間の更新間隔すなわち更新周期と、全体画像を挟まずに取得される連続する部分画像間の更新間隔とは異なるために、得られる動画の動きが不均一となる問題が生じる。
【０００８】
また、部分画像として読み出す領域が大きく、全体画像を大きく間引いて極めて低い密度で読み出す場合には、部分画像を読み出すのに要する時間が全体画像の読み出しに要する時間よりも長くなるので、部分画像の読み出し速度に律則されて全体画像の更新周期が長くなる。この場合に全体画像と部分画像とを読み出す比率を変えた場合にも上述した問題が生じる。つまり、読み出しに要する時間の短い画像が、読み出しに要する時間の長い画像の更新速度に律則されて更新速度が遅くなるという問題がある。
【０００９】
特許文献２の発明においては、１フレーム内で異なる領域に対して異なる走査を行うとしているので、全体画像と部分画像との更新速度は、１フレームの総読出し時間で決まる。この場合、注目する画像の更新間隔を短くするためには両者の更新速度を向上させることが必要となるが、困難である。
【００１０】
特許文献３の発明において、モニタリング画像の一部を読み込む期間と、複数の測距枠を全て読み込む期間と、のそれぞれをサブフレームとして考えると、次の問題が考えられる。例えば特許文献３の図１２のようにモニタリング画像を４分割すると、モニタリング画像が更新されるのに８サブフレームの期間を必要とする。一方、測距枠が更新されるのには２サブフレームの期間を必要とする。したがって、モニタリング画像の分割された部分同士で露光タイミングのずれが大きくなってしまう。このことは、モニタリング画像を分割する数が増大するほどに顕著になる。
【００１１】
本発明は、上述した問題点に鑑みて成されたものであり、複数の異なる画像領域の画像信号を読み出す場合に、更新間隔を短くしたい画像を、更新間隔を均一に、かつ高速に得ることができる撮像装置及びその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するための、本発明の第１側面である撮像システムは、複数の画素が行列状に配された撮像領域を有する撮像素子と、前記画素からの信号の読み出しを制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記撮像素子から第１の画像を読み出す第１フレーム期間を、第１及び第２の分割フレーム期間を含む複数の分割フレーム期間に分割し、前記第１の画像に係る前記画素の数が第２の画像に係る前記画素の数よりも多い場合に、前記第１の分割フレーム期間と前記第２の分割フレーム期間との間に第２の画像に係る信号を全て読み出すのに要する時間である第２フレーム期間を設け、さらに、前記第２の画像の更新周期は前記第１の画像の更新周期よりも短くすることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第２側面である撮像素子の駆動方法は、複数の画素が行列状に配された撮像領域を有する撮像素子から第１及び第２の画像に係る信号を読み出す駆動方法であって、前記第１の画像に係る画素数が前記第２の画像に係る画素数よりも多い場合に、前記第１の画像に係る信号を全て読み出す第１フレーム期間を、第１及び第２の分割フレーム期間を含む複数の分割フレーム期間に分割し、前記第１の分割フレーム期間と前記第２の分割フレーム期間との間に前記第２の画像に係る信号を全て読み出す第２フレーム期間を設け、さらに、前記第２の画像の更新周期を前記第１の画像の更新周期よりも短くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の異なる画像領域の画像信号を読み出す場合に、更新間隔を短くしたい画像を従来よりも短く、かつ、均一な更新間隔で得ることができ、不自然な動画になることを抑圧できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、図１を用いて本発明の概要を説明する。なお、本明細書において特に断りがない場合、画素から信号を読み出すとは、画素から出力された信号に基づいて撮像素子の外部に信号を出力することを意味する。
【００１６】
図１（ａ）は、本発明における撮像素子の撮像領域、つまり撮像素子の有効画素領域を模式的に表した図である。全体領域１１は、撮像素子の有効画素領域である撮像領域１０の全体から第１の密度で信号を出力する動作が行われる画素の含まれる領域を表している。また、部分画像１２は、撮像領域１０の一部から第２の密度で信号を出力する動作が行われる画素の含まれる領域である。部分画像１２は全体領域１１と重複しているが、ここでは信号を読み出される画素は全体領域１１と部分画像１２とで異なるものとして説明する。
【００１７】
図１（ａ）において、全体領域１１の１画面分の信号を出力するのに要する時間（１フレーム期間）が部分画像１２の１画面分の信号を出力するのに要する時間（１フレーム期間）よりも長い場合、部分画像１２の画像（部分画像）の更新間隔は全体領域１１の画像の更新間隔に律則される。本発明は、高い更新速度を求められる側の画像の更新間隔を短くするために、更新速度をより求められない側の画像を複数の分割画像に分割し、分割画像と別の分割画像とに対応する画素から信号を出力する動作を行う間に、より更新速度を求められる側の画像に対応する画素から信号を出力する動作を行う。
【００１８】
例えば図１（ｂ）に示すように、全体領域１１を、分割画像１１ａと１１ｂとに分割する。分割画像１１ａ及び１１ｂ及び部分画像のそれぞれに対応する画素から信号を出力する時間を模式的に表したものが図１（ｃ）である。横軸が時間を表している。このように分割画像と別の分割画像とを出力する間に、部分画像１２の画素からの信号を１画面分取得することで、より高い更新速度で画像を取得したい領域の画像を一定の更新間隔で、かつ高い更新速度、すなわち短い更新周期で取得することができる。
【００１９】
（第１の実施形態）
本実施形態では全体領域の画像を２つの分割画像に分割する例を説明する。
【００２０】
図２は、撮像領域１０に対応する撮像素子の有効画素領域２０と、有効画素領域２０の画素から信号を読み出す動作を制御する垂直シフトレジスタ２２及び水平シフトレジスタ２３とを模式的に示している。有効画素領域２０には、入射光に応じて電気信号を生成する画素が行列状に配列されている。垂直シフトレジスタ２２及び水平シフトレジスタ２３はそれぞれ有効画素領域２０を垂直方向及び水平方向に走査するもので、後述する外部のシステムコントロール回路部（制御手段）による制御に基づいて走査の方法を変えることが可能に構成されている。
【００２１】
図２では簡単のために有効画素領域２０が３２行×４８列の単位画素２１からなる例を示している。また、図には示していないが、一般的に撮像素子は有効画素領域の周囲に、補正のために用いられる、光が入射しないように遮光されたオプティカルブラック画素などを有する。
【００２２】
図２において、網掛けされているのが全体間引き読み出し画素２４であり、有効画素領域２０の全体から第１の密度で読み出し動作が行われる第１の画像に係る画素を示している。また斜線で示されているのが部分読み出し画素２５であり、有効画素領域２０の一部の領域から第２の密度で読み出し動作が行われる第２の画像に係る画素を示している。全体間引き読み出し画素２４は図１における全体領域１１に対応し、部分読み出し画素２５は図１における部分画像１２に対応する。
【００２３】
全体間引き読み出し画素２４から読み出された信号に基づいて形成されるのは、有効画素領域２０の全体から得られる密度の低い、つまり解像度の低い間引き画像（全体間引き画像）であり、部分読み出し画素２５から読み出された信号に基づいて形成されるのは有効画素領域２０の一部から得られる、全体間引き画像よりも密度の高い、つまり解像度の高い間引き画像（部分画像）である。ここで、全体間引き読み出し画素２４の全てから信号を読み出すのに要する時間及び部分読み出し画素２５の全てから信号を読み出すのに要する時間をそれぞれの１フレーム期間とする。ここでは、全体間引き画像に係る信号を１画面分読み出すのに要する時間を第１フレーム期間、部分画像にかかる信号を読み出すのに要する時間を第２フレーム期間とする。第２の画像に係る画素は第１の画像に係る画素よりも高い密度で選択されている。なお、図２において空白の画素は本実施形態においては信号が読み出されないものとする。
【００２４】
図３は、図２に係る有効画素領域２０の第１及び第２の画像に係る画素から信号を読み出す動作を行うタイミングの一例を示すタイミングチャートである。図３において、有効画素領域２０における各行の画素から信号を読み出す動作を行うタイミングが示されており、パルスがハイレベルとなっている期間に当該行の画素からの信号を出力する動作が行われるものとする。
【００２５】
ここでは全体間引き読み出し画素２４のうち、行１から行１６に含まれる部分と行１７から行３２までに含まれる部分から信号を読み出すのに要する時間をそれぞれ分割フレーム期間１及び２とする。ここでは分割フレーム期間１が第１の分割フレーム期間、分割フレーム期間２が第２の分割フレーム期間である。分割フレーム期間１を終えてから、分割フレーム期間２を始める前に、部分読み出し画素２５からの信号を読み出すためのフレーム期間が挿入される。つまり、制御手段は１画面分の間引かれた全体画像を複数の分割画像に分けて信号を読み出す動作を行わせ、それぞれの分割画像に係る信号が読み出される分割フレーム期間と分割フレーム期間との間に１画面分の部分画像を構成する画素から信号を読み出す動作を行わせる。
【００２６】
図３に示すタイミングをより具体的に説明する。上述の動作を行う場合、垂直シフトレジスタ２２は、行１を走査してから、行５、行９、行１３と、３行おきに全体間引き読み出し画素２４のある行を走査する。各行の走査を終えてから次の行の走査を行う前に水平シフトレジスタ２３が当該行の列１、列５、列９・・・列４５を走査する。これにより、全体間引き読み出し画素２４からの信号のうち、分割画像１に係る画素からの信号が出力される（低解像度間引き読み出し期間（Ａ））。先述のとおり、これが分割フレーム期間１である。
【００２７】
次に、垂直シフトレジスタ２２をリセットして、先頭の行に処理を戻す。そして、行１、行５、行９をスキップして行２〜行４、行６〜行８、及び行１０を走査する。ここでも水平シフトレジスタ２３は当該行の列２〜列４、列６〜列８、列１０、列１１を走査し、１画面分の部分読み出し画素２５からの信号が出力される（高解像度部分読み出し期間（１））。これが、部分画像を読み出すための第２フレーム期間である。
【００２８】
高解像度部分読み出し期間（１）に引き続く低解像度間引き読み出し期間（Ｂ）（分割フレーム期間２）では、低解像度間引き読み出し期間（Ａ）と同様にして、分割画像２に係る全体間引き読み出し画素２４からの信号が撮像素子から出力される。これにより、低解像度間引き読み出し期間（Ａ）で撮像素子から出力された信号と合わせて全体間引き画像が１画面分得られる。
【００２９】
これに続く高解像度部分読み出し期間（２）では、高解像度部分読み出し期間（１）で信号を読み出した画素から再び信号を読み出す。つまり、全体間引き画像を１画面分更新する期間中に部分画像を２画面分更新することになる。これ以降も上述の動作を繰り返すので、全体間引き画像と部分画像とが１：２の割合で更新される。すなわち、第２の画像の更新周期は第１の画像の更新周期よりも短い。
【００３０】
なお、分割画像１及び２に係る全体間引き読み出し画素２４から読み出され、撮像素子から出力された信号は、例えば後述する信号処理回路部で合成され、１つの全体間引き画像として後述の再生・表示部に表示される。
【００３１】
本実施形態に係る動作を行った場合の、各画素の蓄積時間について説明する。有効画素領域２０の各画素は入射光に応じて電荷を蓄積し、蓄積された電荷量に応じた信号が撮像素子から出力されるように構成されており、蓄積時間の長短によっても信号の大きさが変化する。図３において、蓄積時間Ａと示しているものは、行１の全体間引き読み出し画素２４の蓄積時間を表している。低解像度間引き読み出し期間（Ａ）において画素から信号が読み出されることでそれまでに画素が蓄積した電荷に応じた信号が出力され、その時点から低解像度間引き読み出し期間（Ａ´）において信号が読み出されるまでの時間が蓄積時間となる。
【００３２】
一方、部分読み出し画素２５のうち行２の画素に着目すると、高解像度部分読み出し期間（１）においてそれまでに画素が蓄積した電荷に応じた信号が出力され、その時点から高解像度部分読み出し期間（２）において信号が出力されるまでの時間が蓄積時間となる（蓄積時間（２））。蓄積時間（１）で示される期間も、蓄積時間（２）と同様の長さになっている。
【００３３】
蓄積時間Ａ、蓄積時間（１）及び（２）は、それぞれの画素の取り得る最大の蓄積時間を示しているが、これよりも短い蓄積時間に設定したい場合には、蓄積時間の途中の任意のタイミングで画素をリセットする動作を行うことができる。より具体的には、画素に対して後述するタイミング制御回路部から画素をリセットする信号を入力する。
【００３４】
次に、本実施形態に係るの撮像装置に係る撮像素子と、それを含む撮像システムの概略を図４を用いて説明する。
【００３５】
撮像システム１００は、例えば、光学部１１０、撮像素子１２０、信号処理回路部１３０、記録・通信部１４０、タイミング制御回路部１５０、システムコントロール回路部１６０、及び再生・表示部１７０を含む。
【００３６】
光学部は１１０、被写体からの光を撮像素子１２０の、複数の画素が２次元状に配列された画素部に結像させ、被写体の像を形成する。画素部には先述の有効画素領域が含まれる。撮像素子１２０は、タイミング制御回路部１５０からの信号に基づくタイミングで、画素部に結像された光に応じた信号を出力する。
【００３７】
撮像素子１２０から出力された信号は、信号処理回路部１３０に入力され、信号処理回路部１３０が、プログラムなどによって定められた方法に従って、入力された電気信号に対してＡＤ変換などの処理を行う。信号処理回路部での処理によって得られた信号は記録・通信部１４０に送られる。記録・通信部１４０は、画像を形成するための信号を再生・表示部１７０に送り、再生・表示部１７０に動画や静止画像が再生・表示させる。記録通信部は、また、信号処理回路部１３０からの信号を受けて、システムコントロール回路部１６０とも通信を行うほか、不図示の記録媒体に、画像を形成するための信号を記録する動作も行う。
【００３８】
図１４に、再生・表示部１７０を模式的に表した例を示す。図は、再生・表示部１７０としてのモニタを表し、左側には全体間引き画像ＡＬＬを示している。全体間引き画像ＡＬＬのうち、ＡおよびＢの符号を付している部分が部分画像に対応する。モニタの右側に、各部分画像ＡおよびＢを拡大した画像が表示される。ここでは１つのモニタに全体画像ＡＬＬおよび各部分画像を表示しているが、それぞれの画像を異なるモニタに表示しても良いし、任意の複数の画像を１つのモニタに表示しても良い。
【００３９】
例えば、撮像システムを監視システムとして利用する場合には、広い範囲を全体画像として粗く捉えつつ、注目を要する領域については詳細に映し出すことが求められる。特に監視システムでは注目部分を高精細に抽出することに加えて、高いフレームレートで画像を更新することも要求されるので、本発明を適用することが好ましい。
【００４０】
システムコントロール回路部１６０は、撮像システムの動作を統括的に制御するものであり、光学部１１０、タイミング制御回路部１５０、記録・通信部１４０、及び再生・表示部１７０の駆動を制御する。また、システムコントロール回路部１６０は、例えば記録媒体である不図示の記憶装置を備え、ここに撮像システムの動作を制御するのに必要なプログラムなどが記録される。
【００４１】
タイミング制御回路部１５０は、制御手段であるシステムコントロール回路部１６０による制御に基づいて撮像素子１２０及び信号処理回路部１３０の駆動タイミングを制御する。
【００４２】
システムコントロール回路部１６０には、例えば、上述の全体領域及び部分画像をどのように決定するのかといったプログラムが記録されていてもよい。その場合には、動作の開始に先立って全体領域や部分画像の領域や信号を読み出す画素の密度を決定し、どちらを分割画像に分割して信号を出力させるかを決定する。システムコントロール回路部１６０は不図示のインターフェース手段を介してユーザーによる操作を受け付けるように構成されていても良い。本撮像システムを上述した監視システムとして利用する際に、高精細な部分画像として抽出したい領域をユーザーが指定することを可能とする。
【００４３】
また、制御手段は本明細書において例示する駆動方法以外にも、有効画素領域の画素を１行目から順に走査するプログレッシブ走査や、１行おきに走査するインターレース走査にも対応することが可能に構成しても良い。さらには、本実施例における部分画像に係る信号を取得せずに、撮像領域の全体のみから画素を間引いて走査したり、全体画像に係る信号を取得せずに、部分画像に相当する領域のみを走査したりするような走査方法にも対応することが可能に構成しても良い。なお、ここで述べた撮像システムは、後述のいずれの実施例にも適用可能である。
【００４４】
図５及び６を用いて、撮像素子１２０の各画素の構成例を説明する。図５は、画素の模式図である。画素ＰＩＸ１は、被写体からの光を光電変換して電荷を蓄積するフォトダイオードＰＤ、フォトダイオードＰＤで蓄積された電荷に応じた信号を増幅する、画素アンプＭＳＦＭとを含む。この他、フォトダイオードに蓄積された電荷の、画素アンプＭＳＦＭのゲートへの転送を制御する転送スイッチＭＴＸ、画素アンプＭＳＦＭのゲートを所定の電位に設定するためのリセットスイッチＭＲＥＳ及び、当該画素ＰＩＸ１を選択状態にするための選択スイッチＭＳＥＬとを有する。画素アンプＭＳＦＭは、選択スイッチＭＳＥＬが導通状態となると、垂直信号線Ｖｈ上に設けられた定電流源負荷である負荷スイッチＭＲＶとソースフォロワ回路を構成する。このとき、画素ＰＩＸ１の画素アンプＭＳＦＭのゲートの電位に応じた電位が画素ＰＩＸ１の信号として垂直信号線Ｖｈに出力されている状態になる。
【００４５】
図６に画素の別の構成例を示す。図６は、複数のフォトダイオードＰＤｎとそれに対応する複数の転送スイッチＴＸｎとで、１つのリセットスイッチＭＲＥＳと、１つの画素アンプＭＳＦＭと、１つの選択スイッチＭＳＥＬとを共有する種類の画素で、ここでは、３画素分の構成を示している。このような構成によれば、１つのフォトダイオードに対するリセットスイッチＭＲＥＳ、画素アンプＭＳＦＭ、及び選択スイッチＭＳＥＬの割合が小さくなり、フォトダイオードＰＤに対する開口率を向上させることが可能となる。
【００４６】
本明細書では省略しているが、一般に撮像素子においては垂直信号線に出力された信号をサンプリングするための構成やノイズを除去するためのＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）回路を有する。垂直シフトレジスタによって、信号を取り出す行が選択されると、垂直信号線上に出力された信号が上述の回路にサンプリングされ、水平シフトレジスタが順次走査を行うことで上記の回路でサンプリングされた信号が撮像素子の外部へと出力される。
【００４７】
以上説明した本実施形態によれば、部分画像の更新間隔を短くすることが要求される場合に、部分画像の更新間隔を従来よりも短く、かつ、均一な更新間隔で得ることができ、不自然な動画になることを抑圧できる。
【００４８】
ここでは、全体画面を２つに分割しているが、分割する数は３以上でも良く、求められる部分画像の更新速度を踏まえて全体画像を分割すればよい。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、図７乃至９を用いて本発明に係る第２の実施形態を説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるのは、部分画像が複数存在する点である。本実施形態においても、従来の駆動方法では全体領域に係る信号の出力時間によって部分画像に係る信号の出力時間が律則される場合を例に取って説明する。
【００５０】
図７（ａ）は本実施例における撮像素子の撮像領域である有効画素領域を模式的に表した図である。全体領域７１は、撮像素子の有効画素部である撮像領域７０の全体から第１の密度で信号を出力する動作が行われる画素の含まれる領域を表している。部分画像７２及び７３は撮像領域７０の一部から第２の密度で信号を出力する動作が行われる画素の含まれる領域である。部分画像７２及び７３はそれぞれ全体領域７１と重複しているが、ここでは信号を読み出される画素は全体領域７１と部分画像７２及び７３とで異なるものとして説明する。
【００５１】
ここで、図７（ｂ）は、全体領域７１を帯状に３つの分割画像１乃至３に分割した場合の撮像面を模式的に表している図である。図７（ｃ）は、分割画像１乃至３と部分画像１及び２の領域すなわち分割画像に対応する画素からの信号を撮像素子から出力する場合のシーケンスを模式的に表している。ここでは、分割画像１に係る信号、部分画像１に係る信号、分割画像２に係る信号、及び部分画像に係る信号、分割画像３に係る信号、と出力する。
【００５２】
図８は、撮像領域７０に対応する撮像素子の有効画素領域８０と、有効画素領域８０の画素から信号を読み出す動作を制御する制御手段である垂直シフトレジスタ８２及び水平シフトレジスタ８３とを模式的に示している。垂直シフトレジスタ８２及び水平シフトレジスタ８３はそれぞれ有効画素領域８０を垂直方向及び水平方向に走査するもので、先述した外部のシステムコントロール回路部による制御に基づいて走査の方法を変えることが可能に構成されている。
【００５３】
図８では簡単のために有効画素領域８０が３２行×４８列の単位画素８１からなる例を示している。また、図には示していないが、図２と同様に、有効画素領域８０の周囲にオプティカルブラック画素のような信号の補正に用いられる画素を配していても良い。
【００５４】
図８において網掛けされているのが全体間引き読み出し画素８４であり、有効画素領域２０の全体から第１の密度で読み出し動作が行われる第１の画像に係る画素を示している。また斜線で示されているのが部分読み出し画素８５及び８６であり、有効画素領域８０の一部の領域から第２の密度で読み出し動作が行われる第２の画像にかかる画素を示している。部分読み出し画素８５は図７（ａ）における部分画像１に対応し、部分読み出し画素８６は図７（ａ）における部分画像２に対応する。全体間引き読み出し画素８４は図７（ａ）における全体領域７１に対応する。
【００５５】
全体間引き読み出し画素８４から読み出された信号に基づいて形成されるのは、有効画素領域８０の全体から得られる密度の低い、つまり解像度の低い間引き画像（全体間引き画像）であり、部分読み出し画素８５及び８６から読み出された信号に基づいて形成されるのは有効画素領域８０の一部から得られる、全体間引き画像よりも密度の高い、つまり解像度の高い間引き画像（部分画像）である。ここでは、全体間引き画像に係る信号を１画面分読み出すのに要する時間を第１フレーム期間、部分画像にかかる信号を読み出すのに要する時間を第２フレーム期間とする。ここで、全体間引き読み出し画素８４は部分読み出し画素８５及び８６よりも低い密度で選択されている。なお、図８において空白の画素は本実施形態においては信号読み出されないものとする。
【００５６】
図９には、本実施形態に係る動作のシーケンスを例示しており、パルスがハイレベルとなっている期間に当該行の画素からの信号が読み出されるものとする。
【００５７】
ここでは第１の画像に係る画素である全体間引き読み出し画素８４のうち、行１から行１１に含まれる部分、行１２から行２２に含まれる部分、及び行２３から行３２に含まれる部分をそれぞれ分割画像１、２、及び３とする。分割画像１に係る全体間引き読み出し画素８４の画素からの信号を読み出す分割フレーム期間１を終えてから、分割画像２に係る全体間引き読み出し画素８４からの信号を読み出す分割フレーム期間２の前に、部分読み出し画素８５からの信号を読み出すための第２フレーム期間を挿入する。また、分割画像２に係る信号を読み出す分割フレーム期間２を終えてから、分割画像３に係る全体間引き読み出し画素８４からの信号を読み出す分割フレーム期間３の前に、部分読み出し画素８６からの信号を読み出すための第２フレーム期間を挿入する。更に、分割画像２に係る全体間引き読み出し画素８４の画素からの信号を出力する動作を終えてから、分割画像３に係る全体間引き読み出し画素８４からの信号を読み出すフレーム期間３の前に、部分読み出し画素８５からの信号を出力する動作を行う。これ以降も、２つの連続する分割画像に係る画素からの信号を読み出す分割フレーム期間と分割フレーム期間との間に、部分画像の１画面分に相当する画素からの信号を交互に読み出す動作を行う。
【００５８】
図９に示すタイミングをより具体的に説明する。上述の動作を行う場合、垂直シフトレジスタ８２は、行１を走査してから、行５、行９と、３行おきに全体間引き読み出し画素２４のある行を走査し、その後、水平シフトレジスタ８３が列１、列５、列９・・・列４５を走査する。これにより、全体間引き読み出し画素８４からの信号のうち、分割画像１に係る画素からの信号が出力される（低解像度間引き読み出し期間（Ａ））。
【００５９】
次に、垂直シフトレジスタ８２をリセットして、先頭の行に処理を戻す。そして、行１、行５、行９をスキップして行２〜行４、行６〜行８、及び行１０を走査し、その後水平シフトレジスタ８３が列２〜列４、列６〜列８、列１０、列１１を走査することで、１画面分の部分読み出し画素８５からの信号が出力される（高解像度部分読み出し期間（１））。
【００６０】
高解像度部分読み出し期間（１）に引き続く低解像度間引き読み出し期間（Ｂ）では、低解像度間引き読み出し期間（Ａ）と同様にして、分割画像２に係る全体間引き読み出し画素８４からの信号が撮像素子から出力される。
【００６１】
これに続く高解像度部分読み出し期間（２）では、垂直シフトレジスタ８２は行１８〜行２０、行２２〜行２４、及び行２６を走査し、その後水平シフトレジスタ８３が列１８〜列２０、列２２〜列２４、列２６、列２７を走査することで、１画面分の部分読み出し画素８６からの信号が出力される。
【００６２】
低解像度間引き読み出し期間（Ｃ）では、分割画像３に係る全体間引き読み出し画素８４からの信号が撮像素子から出力される。これにより、低解像度間引き読み出し期間（Ａ）で撮像素子から出力された信号と合わせて全体間引き画像が１画面分得られる。これ以降も、２つの連続する分割画像に係る画素からの信号を読み出す分割フレーム期間と分割フレーム期間との間に、部分画像の１画面分に相当する画素からの信号を読み出す第２フレーム期間が交互に挿入される。この例においては、全体間引き画像を２画面分更新する間に部分画像１及び２はそれぞれ３回ずつ更新される。
【００６３】
ここで、分割画像として出力された信号は、例えば信号処理回路部１３０で撮像面の全体を表す画像として合成され、再生・表示部１７０に表示される。部分画像もまた再生・表示部１７０に表示される。
【００６４】
上記の動作が繰り返されることで、部分画像１及び２に係る画像は均一かつ短い更新間隔で表示することが可能となる。ここでは部分画像は２つの場合を例にとって説明したが、部分画像の数は２に限定されるものではない。
【００６５】
また、本実施例では部分画像１と２とをこの順番で交互に読み出したが、逆の順番であっても良い。
【００６６】
次に、撮像面内に存在する部分画像の数と、分割画像の数について説明する。ここで、部分画像が注目する画像であり、短い更新間隔で取得したいものであるとする。仮に撮像面内にｎ個の部分画像が存在する場合（ｎは自然数）、全体領域に対応する全体間引き画像はｎ＋１個以上の分割画像に分割する必要がある。すなわち、ｎ個の第２の画像がある場合には、第１の画像を読み出すのに要する第１フレーム期間をｎ＋１個以上の分割フレーム期間に分割して読み出す必要がある。これは、分割画像の数がｎ以下であるとすると、更新間隔を短くしたい部分画像の更新間隔が、全体間引き画像の更新間隔と等しく、あるいは長くなってしまうからである。
【００６７】
図７（ｃ）は本実施形態に係るシーケンスを模式的に表したものであることは既に述べた。これに対して、図７（ｄ）は、特許文献３に開示されるシーケンスを適用したものを模式的に示したものである。図７（ｃ）と図７（ｄ）とを比較すると明らかなように、特許文献３に係るシーケンスでは全体画像を１回更新するまでに要する時間が長くなってしまう。さらに、全体画像を更新するのに要する時間が長くなるため、１画面分の全体画像の中において信号を蓄積するタイミングの相違が大きくなってしまう。これに対して、本発明に係るシーケンスによれば、全体間引き画像の更新周期を短くすることが可能となり、結果として１画面分の全体画像の中での信号を蓄積するタイミングの相違を小さくすることが可能となる。
【００６８】
以上説明した本実施例によれば、部分画像の更新間隔を短くすることが要求される場合に、部分画像の更新間隔を従来よりも短く、かつ、均一な更新間隔で不自然な動画になることを抑圧できる。また、ｎを自然数として、注目する部分画像がｎ個ある場合でも、全体間引き画像をｎ＋１個以上の分割フレーム期間に分割して読み出すことで、注目する部分画像の更新間隔を従来よりも短く、かつ、均一な更新間隔で得ることができる。
【００６９】
（第３の実施形態）
次に、図８、１０及び１１を用いて本発明に係る第３の実施形態を説明する。本実施例は、全体領域に係る画素からの信号をインターレース走査のように、画像の奇数行と偶数行とで交互に出力させるものである。
【００７０】
図１０（ａ）は本実施例における撮像素子の撮像領域である有効画素領域を模式的に表す図であり、部分画像が１つ存在している。実施例２においては全体領域を上下に分割した分割画像として取り扱ったが、ここでは間引いて選択される全体領域に係る画素のうち、奇数行目のみを出力する分割画像１０１ｆと偶数行目のみを出力する分割１０１ｇとに分割して取り扱う。
【００７１】
全体領域１０１は、撮像素子の有効画素部である撮像領域１００の全体から第１の密度で信号を出力する動作が行われる画素の含まれる領域である。部分画像１０２は撮像領域１００の一部から第２の密度で信号を出力する動作が行われる画素の含まれる領域であり、部分画像に対応する。部分画像１０２は全体領域１０１と重複しているが、ここでは信号を読み出される画素は全体領域１０１と部分画像１０２とで異なるものとして説明する。
【００７２】
図１０（ｂ）は、全体領域１０１を２つの分割画像１０１ｆと１０１ｇとに分割した場合の撮像面を模式的に表している図である。ここでは、全体領域１０１に係る画素は領域における奇数行と偶数行とで画素から信号が読み出されるタイミングが異なり、各期間で読み出される画素の密度は元の全体領域１０１に係る画素の密度よりも低い。信号を読み出す画素の密度が低くなっていることを、分割する前の全体領域１０１に対する斜線よりも分割画像１０１ｆ及び１０１ｇに対する斜線の密度を低くすることで、模式的に表している。
【００７３】
図８には、部分読み出し画素８５及び８６が描かれているが、本実施例では、部分読み出し画素８６が存在しないものとして説明を進める。それ以外の点は、第２の実施形態において説明したものと同様であるとする。
【００７４】
図１１には、本実施形態に係る動作シーケンスを例示しており、パルスがハイレベルとなっている期間に当該行の画素からの信号を出力する動作が行われるものとする。
【００７５】
ここでは全体間引き読み出し画素８４のうち、奇数行目すなわち行１、９、１７、及び２５の画素を分割画像１とし、偶数行目すなわち行５、１３、２１、及び２９の画素を分割画像２とする。分割画像１に係る全体間引き読み出し画素８４からの信号を読み出すフレーム期間１を終えてから、分割画像２に係る全体間引き読み出し画素８４からの信号を読み出すフレーム期間２の前に、部分読み出し画素８５からの信号を出力するためのフレーム期間を挿入する。つまり、１画面分の間引かれた全体画像を複数の分割画像に分けて信号を出力する動作を行い、それぞれの分割画像に係る信号を読み出すフレーム期間とフレーム期間との間に１画面分の部分画像を構成する画素から信号を読み出すフレーム期間を挿入する。
【００７６】
図１１に示すタイミングをより具体的に説明する。
【００７７】
まず、第１の分割フレーム期間である低解像度間引き読み出し期間（Ａ）において、全体領域に係る行１、５、９、１３、１７、・・・、２９のうち、奇数行目、すなわち行１、９、１７及び２５に係る画素からの信号が出力される。
【００７８】
次に、第２フレーム期間である高解像度部分読み出し期間（１）において、部分画像１０２に係る画素のうち、全体領域に係る行を除いた画素、すなわち、行２、３、４、６、７、８及び１０の画素行からの信号が出力される。
【００７９】
次に、第２の分割フレーム期間である低解像度間引き読み出し期間（Ｂ）において、全体領域１０１に係る行１、５、９、１３、１７、・・・、２９のうち、偶数行目、すなわち行５、１３、２１、及び２９に係る画素からの信号を出力させる。
【００８０】
次に、高解像度部分読み出し期間（２）において、部分画像１０２に係る画素のうち、全体領域に係る行を除いた画素、すなわち、行２、３、４、６、７、８、及び１０の画素行からの信号を出力される。
【００８１】
上述の動作を繰り返すことで、従来は全体領域の更新速度に律則されていた、部分画像に係る画像をより高い更新速度で得ることができる。本実施例で言えば、全体間引き画像を１画面分更新する間に部分画像が２画面分更新される。
【００８２】
以上説明した本実施例によれば、部分画像の更新間隔を短くすることが要求される場合に、部分画像の更新間隔を従来よりも短く、かつ、均一な更新間隔で得ることができ、不自然な動画になることを抑圧できる。第１及び第２の実施形態では全体間引き画像を帯状に分割しているので、１つの分割画像だけでは全体的な画像は得られないのに対して、本実施形態では全体間引き画像を奇数行目と偶数行目とに分けて対応する画素から信号を読み出しているので一方の分割画像だけを出力しても全体的な画像を得ることができる。
【００８３】
また、ここでは部分画像が１つの場合を例示したが、部分画像が２つ以上でもよい。ただし、その場合には、第２の実施形態で説明した理由から、部分画像の数ｎに対して、全体領域の分割数をｎ＋１以上にする必要がある。
【００８４】
（その他１）
上述の実施例ではいずれにおいても、全体間引き画像に係る画素数が部分画像に係る画素数よりも多いものとして、全体間引き画像に係る信号を読み出すフレーム期間を複数の分割フレーム期間に分割し、その間に部分画像に係る信号を１画面分出力するためのフレーム期間を挿入している。しかしながら、全体間引き画像に係る画素の密度が低い場合には、密度の高い部分画像に係る画素からの信号を出力させるのに要する時間よりも、全体間引き画像に係る画素からの信号を出力させるのに要する時間が長くなる可能性がある。また、全体間引き画像の更新間隔をより短くしたいという要望も考えられる。このような場合には、全体間引き画像を第２の画像、部分画像を第１の画像として扱えばよい。すなわち、部分画像に係る画素からの信号を複数の分割フレーム期間に分割して読み出し、全体間引き画像に係る画素からの信号を一画面分読み出すことができる。これにより、全体間引き画像の更新間隔を短くすることが要求される場合に、全体間引き画像の更新間隔を従来よりも短く、かつ、均一な更新間隔で得ることができ、不自然な動画になることを抑圧できる。
【００８５】
また、全体間引き画像又は部分画像の少なくとも一方の画像における１行あたりの画素数は、前記撮像領域の１行あたりの画素数よりも少なくなっていることは実施例から理解される。
【００８６】
（その他２）
第２の実施形態においては、全体間引き画像にかかる信号を出力するフレーム期間を３つの分割フレーム期間に分割したが、分割画像１及び２と、分割画像３とは、含まれる画素の行数、すなわち画素の数が異なる。そのため、全ての分割画像領域について同様に駆動した場合、低解像度間引き読み出し期間（Ａ）及び（Ｂ）に比して低解像度間引き読み出し期間（Ｃ）が短くなる。したがって、単純に同様の駆動をすると、部分画像の更新間隔が僅かながら不均一になることが考えられる。
【００８７】
これに対する解決手段としては、例えばシフトレジスタの駆動周波数を変えることが考えられる。画素数の多い方の分割画像に係る画素を走査する場合のシフトレジスタの駆動周波数を高めることで、各低解像度間引き読み出し期間の長さを揃え、部分画像の更新間隔を等しくすることができる。画素数の少ない方の分割画像に係る画素を走査する場合のシフトレジスタの駆動周波数を下げることで、各低解像度間引き読み出し期間の長さを揃えても良い。
【００８８】
また、別の解決手段としては、たとえば、画素数の少ない分割画像を走査する期間と、それと連続する高解像度部分読み出し期間との間に待機時間を設けても良い。これにより、画素数の多い分割画像を走査する低解像度間引き読み出し期間の長さと、画素数の少ない分割画像を走査する低解像度間引き読み出し期間の長さとを揃え、部分画像の更新間隔を等しくする。
【００８９】
以上によって、撮像領域の画像を等しい画素数を持つ分割画像に分けることができない場合にも、部分画像の更新間隔を等しくすることができる。
【００９０】
（その他３）
上述の実施形態では、垂直方向（列方向）、水平方向（行方向）ともに数画素おきに信号を読み出す画素を設定していた。これに対し、例えば図１２に示すように垂直方向は数画素おきに選択し、水平方向の画素は全て選択するようなことも考えられる。
【００９１】
この場合、出力された信号をそのまま出力すると、垂直方向と水平方向とで元の撮像面とアスペクト比が変わってしまう。そこで、元の撮像面のアスペクト比を維持するように、水平方向の画素からの信号を加算や平均化を行う。例えば、垂直方向に４画素おきに信号を読み出す画素を選択するのであれば、水平方向の画素は、５画素分の信号を加算や平均化して１つの信号とする。この例によれば、水平方向も数画素おきに選択する場合に比べて、得られる画像の水平方向のモアレを抑制し、画質の劣化を低減するという効果が得られる。
【００９２】
（その他４）
先に、図５及び６を用いて、撮像素子の画素の取り得る構成例を示した。ここでは１画素ずつ選択可能な構成例を示す。
【００９３】
図５に示した画素と異なる点は、図１３に示す画素は第１の転送手段である転送スイッチＭＴＸと画素アンプＭＳＦＭのゲート部（フローティングディフュージョン）とを接続する経路上に第２の転送手段である転送スイッチＭＶＸを更に備える点である。この構成によれば、当該画素の選択スイッチＭＳＥＬを導通させている期間に転送スイッチＭＴＸを例えば垂直シフトレジスタから信号φＴＸを入力し、例えば水平シフトレジスタから信号φＶＸを入力することによってランダムアクセスで任意の画素からの信号を垂直信号線Ｖｈに出力させることが可能となる。
【００９４】
このような構成の画素において、フォトダイオードＰＤをリセットする場合には、転送スイッチＭＴＸ及びＭＶＸと、リセットスイッチＭＲＥＳとを導通させることで、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷がこれらのスイッチを介して排出される。先述した不図示のＣＤＳ回路を有する場合には、フォトダイオードＰＤをリセットした直後に垂直信号線Ｖｈに現われる信号をリセットレベルとして保持する。ＣＤＳ回路は、さらにフォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョンに転送された電荷によって垂直信号線Ｖｈに現われた信号を保持し、リセットレベルとの差分を出力する。これにより、画素アンプの特性バラツキによる影響を低減し、低ノイズ化を図るものである。なお、信号φＳＥＬとφＴＸとは共通の信号であっても良い。
【００９５】
本形態によれば、例えば全体間引き画像に対応する画素から信号を読み出す場合に、シフトレジスタの駆動周波数を低くすることができ、消費電力の低減化が図れる。また、全体間引き画像を形成するのに利用する画素のみから信号を読み出すので、それ以外の画素を部分画像を構成する画素として利用することができ、部分画像の画質の劣化を抑制することができる。
【００９６】
（その他５）
上で説明した実施形態において、全体間引き画像を構成する画素と部分画像を構成する画素とは異なっているので、得られる画像には不連続な部分が存在する。例えば部分画像を高精細に取得する必要がある場合には画像の不連続性が問題となることが考えられる。また、画素の選択の仕方によっては得られる画像のアスペクト比が撮像面上でのそれと異なってしまうことも考えられる。これらに対して、撮像素子の後段に設けられた信号処理回路部において、欠落した画素に相当する部分については、隣接する画素の信号を基に補間処理することができる。
【００９７】
（その他６）
例えば監視カメラのような用途では、室内と屋外とが同時に撮像面内に入ることもある。日中であれば室内に係る画像よりも屋外に係る画像の方が、高い輝度を有する場合が多く、撮像面内に輝度の著しく異なる領域が存在することになる。このような場合には、例えば屋外に係る画像の領域を部分画像とし、部分画像に係る画素から信号を読み出す期間と全体間引き画像に係る画素から信号を読み出す期間とで、信号に対するゲインを異ならせることが考えられる。高輝度の部分画像に係る画素からの信号は対してはゲインを下げ、全体間引き画像に係る画素からの信号に対してはより高いゲインを設定することで、被写体を認識できる輝度の範囲を拡大できる。
【００９８】
具体的な実現手段を説明する。ＭＯＳ型の撮像素子において、垂直信号線上に増幅器を有する構成が知られており、ここでゲインを切り換えることができる。また、撮像素子の外部で、例えば信号処理回路部などで処理することも考えられる。しかし、画素により近い位置で信号を増幅する方が、ノイズの影響を低減できるという点において有利である。
【００９９】
（その他７）
各実施形態においては、簡単のために全体間引き画像及び部分画像が対応する撮像領域の範囲を固定のものとして説明したが、これを設定する手段を備えても良い。
【０１００】
例えば、監視カメラのような用途において、動く被写体を中心とした領域を部分画像とした時に、例えばシステムコントロール回路部１６０に記憶されたプログラムに従い、被写体の動きに合わせて部分画像の領域を追従させることが考えられる。
【０１０１】
また、自動的に追従させるのではなく、操作者が領域を設定するように構成しても良い。この場合には、不図示の範囲選択手段によって画像の範囲や信号を読み出す画素の密度などを設定することが考えられる。
【０１０２】
（その他８）
これまでに説明した撮像システム及び撮像素子の駆動方法は、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭといった記憶装置に記憶されたプログラムを動作させることによって実現できる。
【０１０３】
より具体的に説明すると、前記プログラムは例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録されたり、伝送媒体を介したりしてコンピュータに提供される。記録媒体としてはＣＤ−ＲＯＭ以外にもフレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリ等、様々なものがある。伝送媒体としては、ＬＡＮやインターネット等のＷＡＮなどのコンピュータネットワークシステムを利用でき、光ファイバや電線を用いた有線回線でも、電波等を利用した無線回線を介して伝送される。
【０１０４】
また、供給されたプログラムをコンピュータが実行することで実現する以外にも、コンピュータのオペレーティングシステムや他のアプリケーションソフト等と共同して撮像システムの機能が実現されても良い。この他にも、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて撮像システムの機能が実現されても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の概念を簡単に説明する図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る有効画素領域を示す図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る駆動方法を示すタイミングチャート
【図４】本発明の実施形態に係る撮像システムの概略図
【図５】画素の構成例を示す図
【図６】画素の構成例を示す図
【図７】本発明の第２の実施形態の概念を簡単に説明する図
【図８】本発明の第２の実施形態に係る有効画素領域を示す図
【図９】本発明の第２の実施形態に係る駆動方法を示すタイミングチャート
【図１０】本発明の第３の実施形態の概念を簡単に説明する図
【図１１】本発明の第３の実施形態の駆動方法を示すタイミングチャート
【図１２】本発明の別の実施形態に係る有効画素領域を示す図
【図１３】画素の構成例を示す図
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る再生・表示部を模式的に表す図
【符号の説明】
【０１０６】
１０、７０、１００  撮像領域
１１、７１、１０１  全体領域
１１ａ  分割画像１
１１ｂ  分割画像２
１２、１０２  部分画像
７１ａ  分割画像１
７１ｂ  分割画像２
７１ｃ  分割画像３
７２  部分画像１
７３  部分画像２
１０１ｆ  分割画像１
１０１ｇ  分割画像２
ＰＤ  フォトダイオード
ＭＴＸ  転送スイッチ
ＭＲＥＳ  リセットスイッチ
ＭＳＦＭ  画素アンプ
ＭＳＥＬ  選択スイッチ
ＭＲＶ  定電流源
ＭＶＸ  転送スイッチ
Ｖｈ  垂直信号線
【図１】
0005207905.tif 000002
【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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【図１３】
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【図１４】
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