(57)【要約】  【課題】  個人差や撮影条件によることなく、精度の高いぶれ補正を行い得る電子的ぶれ補正装置を提供する。  【解決手段】  複数の画素がマトリクス状に配列された固体撮像素子１と、この固体撮像素子１上に結像される光学像のぶれ量を検出する角速度センサ１９，２０と、適正露光時間を算出するとともに、撮影レンズ１５の焦点距離に応じて定まるぶれ限界露光時間に対応する許容ぶれ量を設定し、検出されたぶれ量がこの許容ぶれ量に達した時点を１回の時分割露光の終了時点とすることにより、適正露光時間を時分割して固体撮像素子１に複数回の露光を行わせるように制御するＣＰＵ７と、を備え、固体撮像素子１の内部、または外部において、複数の時分割画像の相対的なぶれを補正してから加算することによりぶれのない画像を生成する電子的ぶれ補正装置。【選択図】図１
2007020109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列された複数の画素を有する固体撮像素子の撮像面に結像される画像のぶれを補正して、ぶれのない画像を生成するための電子的ぶれ補正装置であって、
上記画像のぶれ量を検出するぶれ量検出手段と、
上記ぶれ量検出手段により検出された時分割露光開始時からのぶれ量が所定の許容値に達した時点を時分割露光終了時とすることにより、該時分割露光開始時から時分割露光終了時までの時間である時分割露光時間を制御する露光時間制御手段と、
上記露光時間制御手段により制御される時分割露光時間で上記固体撮像素子に複数の時分割画像を連続して撮影させるように制御する撮影制御手段と、
上記固体撮像素子により撮影された複数の時分割画像の相対的なぶれを補正した後に、該複数の時分割画像を加算する画像加算手段と、
を具備したことを特徴とする電子的ぶれ補正装置。
【請求項２】
上記画像加算手段は、上記固体撮像素子により撮影された複数の時分割画像を、該固体撮像素子内部でシフトすることにより相対的なぶれを補正した後に、該固体撮像素子内部でアナログ的に加算して、ぶれのない画像を生成するものであることを特徴とする請求項１に記載の電子的ぶれ補正装置。
【請求項３】
上記固体撮像素子は、画素の電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタと、画素の電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタと、を有して構成されたものであり、
上記画像加算手段は、連続して撮影された２つの時分割画像の少なくとも一方に、上記水平転送レジスタ内において水平方向に所定量シフトすることと、上記垂直転送レジスタ内において垂直方向に所定量シフトすることと、の少なくとも一方を行うことにより相対的なぶれを補正した後に、該固体撮像素子内部で該２つの画像をアナログ的に加算して、ぶれのない画像を生成するものであることを特徴とする請求項２に記載の電子的ぶれ補正装置。
【請求項４】
上記画像加算手段は、相前後して撮影された２つの時分割画像の相対的なぶれを補正してから加算し、さらにこの加算した画像とその次に撮影した時分割画像との相対的なぶれを補正してからこれら２つの画像を加算するという動作を繰り返し行うものであり、上記複数の時分割画像の内の最初の時分割画像の撮影における時分割露光開始から最新の時分割画像の撮影における時分割露光終了までの画像のぶれ量と、該複数の時分割画像の内の最初の時分割画像から最新の１つ前の時分割画像までのぶれ補正量の累積加算値と、の差に基いて、最新の時分割画像と既に加算した画像とのぶれを補正して、ぶれを補正したこれら２つの画像を加算するものであることを特徴とする請求項２に記載の電子的ぶれ補正装置。
【請求項５】
上記固体撮像素子の撮像面に画像を結像するための撮影レンズと、
上記撮影レンズによる結像光束の通過範囲を規定するための絞りと、
上記絞りを制御する絞り制御手段と、
適正露光を得るための、露光時間と、上記絞りの絞り値と、を撮影に先立って演算するための測光手段と、
をさらに具備し、
上記絞り制御手段は、上記測光手段により演算された露光時間が、上記撮影レンズの焦点距離に応じて定まる所定の時間よりも長いときは、上記撮影レンズの絞りを開くように制御し、
上記測光手段は、該制御された絞りに応じた露光時間を再度演算するものであることを特徴とする請求項２に記載の電子的ぶれ補正装置。
【請求項６】
上記画像加算手段は、上記固体撮像素子により撮影され、該固体撮像素子から読み出され、デジタルデータに変換された複数の時分割画像の相対的なぶれを補正した後に、該複数の時分割画像を加算して、ぶれのない画像を生成するものであることを特徴とする請求項１に記載の電子的ぶれ補正装置。
【請求項７】
上記固体撮像素子は、光導電膜積層型の固体撮像素子であることを特徴とする請求項１に記載の電子的ぶれ補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子の撮像面に結像される画像のぶれを電子的に補正する電子的ぶれ補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子を用いて静止画像や動画像を撮像する撮像装置は、手で把持して撮影するように構成されたものが少なくない。このような撮像装置において、例えば被写体の輝度が低い場合には、シャッタ速度が遅くなるために、手ぶれが発生し易くなることが知られている。また、車載カメラ等においては、走行時の振動により、同様にぶれが発生する可能性があることが知られている。
【０００３】
こうしたぶれを補正するための技術は、従来より種々のものが提案されており、その代表的な例の幾つかについて、以下に説明する。
【０００４】
（１）電子式ぶれ補正（特開平６−４６３１６号公報等）
電子式ぶれ補正では、有効画素領域を、撮像素子を用いて撮像可能な最大の画素領域よりもかなり小さめの領域にしておく。そして、電子式ぶれ補正機能を搭載したデジタルカメラで撮影を行ったときには、撮影された画像は、直ちにメモリカードに記録されるのではなく、まず一時的にバッファメモリに記憶される。デジタルカメラは、時間的間隔を離すことなくすぐに次の画像を撮影する。この２番目に撮影された画像も、１番目に撮影された画像と同様に、直ちにメモリカードに記録されるのではなく、まずバッファメモリに記憶される。このとき、２番目に撮影した画像における被写体の位置が、最初に撮影した画像における被写体の位置とずれてしまった（ぶれてしまった）場合には、デジタルカメラは、１枚目の画像と２枚目の画像とを比較して、被写体が同様の構図で画面の中に納まるように使用するデータ領域をずらし、これを２番目の画像における有効画素領域とする。このような技術を用いることにより、各画像間での被写体の位置がずれることのない（つまり、画像間のぶれが発生することのない）画像データを記録することが可能となる。
【０００５】
（２）光学式ぶれ補正（特開平１０−３３６５１０号公報等）
光学式ぶれ補正では、振動ジャイロがカメラの移動を感知すると、光が届く位置のぶれを打ち消す方向にレンズの一部を動かす方式が主流である。このような技術を用いることにより、カメラが動いてぶれが発生しそうになっても、シャッタが開いた後に最初に撮像素子に届いた光の位置と、シャッタが閉じる寸前に撮像素子に届いた光の位置と、を同一の位置にして、ぶれを防ぐことが可能となる。
【０００６】
（３）センサーシフト式ぶれ補正（特開２００４−５６５８１号公報）
センサーシフト式ぶれ補正は、振動ジャイロがカメラの移動を感知すると、撮像面における光の到達位置のぶれ量だけ撮像素子を移動することにより、ぶれを補正する技術である。この技術は、レンズの一部が移動することがないために、画質の劣化を基本的に伴うことなく、ぶれ補正を行うことができる利点がある。そして、この技術は、レンズ交換式のカメラにおけるカメラ本体側に適用することが可能であるために、ぶれ補正の技術が考慮されていない従来の交換レンズを用いても、ぶれ補正を行うことができる利点がある。
【０００７】
（４）特開２００１−８６３９８号公報
この公報に記載された撮像装置は、ぶれが発生しない露光時間間隔で撮影した複数の画像を、撮像素子から読み出してバッファメモリに記憶しておき、このバッファメモリに記憶された複数の画像の相互の像ぶれ（相互の像位置のずれ）を補正した後に、この補正された各画像を加算することによりぶれのない画像を生成するものとなっている。この技術は、電子的にぶれ補正を行うものであるために、複雑なメカニカル機構が不要になる利点がある。
【０００８】
ところで、特開平８−１４８６６７号公報には、光導電膜積層型の固体撮像素子が記載されている。この技術を用いた光導電膜積層型のＣＣＤは、水平走査および垂直走査を行うＣＣＤ上に、光電変換および変換された電荷の蓄積を行う光導電膜を積層し、さらに、この光導電膜に透明電極を積層したものとなっている。
【特許文献１】特開平６−４６３１６号公報
【特許文献２】特開平１０−３３６５１０号公報
【特許文献３】特開２００４−５６５８１号公報
【特許文献４】特開２００１−８６３９８号公報
【特許文献５】特開平８−１４８６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述したような電子式ぶれ補正の技術は、複数の画像データを連続してみたときに構図や被写体位置がぶれたりしないようにする技術であって、１枚の画像内においてのみ発生しているぶれを補正する技術とはなっていない。つまり、各１枚毎の画像が例えば露光時間が長いことにより手ぶれしたとしても、その手ぶれを抑制する技術とはなっておらず、静止画におけるぶれ補正にそのまま有効に適用できる技術とはいえない。
【００１０】
一方、上述したような光学式ぶれ補正は、静止画におけるぶれ補正に適用可能であるが、設計が大変に難しく、コストが高いものとなっている。また、ぶれは補正されるものの、例えば色収差が幾らか増大してしまい、厳密に見ると、光学性能の劣化が発生してしまうことになる。さらに、電子式ぶれ補正の技術と異なって、レンズを移動する機構を組み込む必要があるために、該機構を組み込んだデジタルカメラ等は、小型化を図るのが難しくなる。加えて、この技術を例えばレンズ交換式のカメラに適用すると、ぶれ補正機構の少なくとも一部をレンズ側に組み込むことが必要になるために、従来のぶれ補正機能に対応していない交換レンズでは、ぶれ補正を行うことができない。
【００１１】
また、上述したようなセンサーシフト式ぶれ補正は、機構的に撮像素子を駆動するものであるために、該機構を組み込んだデジタルカメラ等の小型化を図るのが難しくなるのは、上述した光学式ぶれ補正の場合と同様である。また、撮像素子が大きい場合には、移動量も大きくなるために、機構が大型化するのは避けられない。そして、撮像素子は、撮影レンズの光軸に対して垂直な撮像平面上でのみ移動することが重要になるが、ガタの発生や、光軸に対する撮像素子の傾き、光軸周りの撮像素子の回転などを防止するのは、困難である。
【００１２】
さらに、上記特開２００１−８６３９８号公報に記載された技術は、１枚の画像データを得るために、撮像素子から複数回の読み出しを行う必要がある。この撮像素子からの読み出しは、撮像素子を構成する画素数が多いほど長い時間を要する。具体的な例を挙げると、６００万画素の撮像素子から３０［ＭＨｚ］の周期で画素信号を読み出す場合には、全画素の信号を１回読み出すだけで２００［ｍｓ］の時間を要することになる。従って、複数回の読み出しを行う場合には、この２００［ｍｓ］の整数倍の時間（もしくはそれ以上の時間）を要することになる。一方、例えば３５ｍｍフィルムカメラにおいては、撮影レンズの焦点距離をｆ［ｍｍ］としたときに、ぶれの発生を概略抑制し得る最長露光時間が１／ｆ［秒］であるということが経験的に知られている。例えば、標準的な５０［ｍｍ］の撮影レンズを用いる場合には、この最長露光時間は２０［ｍｓ］となる。しかし、上記撮像素子から画像信号を１回読み出す時間２００［ｍｓ］でさえも、この最長露光時間２０［ｍｓ］に比べて極めて長くなってしまうために、ましてや複数回の読み出しを行うのは時間的に長くなり過ぎる。こうして、該公報に記載された技術は、例えば、撮像素子の画素数が少なく、かつ、ぶれの発生を概略抑制し得る最長露光時間が長い（例えば、撮影レンズの焦点距離が短い）というような、限られた条件においてのみ実用的であると考えられる。加えて、該特開２００１−８６３９８号公報に記載されたような技術では、分割撮影で得られるそれぞれの画像がぶれの発生しない露光時間で撮影されたものになるとはいえ、このときの露光時間は上述したような経験的なデータに基づいて設定されるものであるために、個人差や撮影条件によってはぶれ補正が十分でない場合が生じ得る。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、個人差や撮影条件によることなく、精度の高いぶれ補正を行い得る電子的ぶれ補正装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、第１の発明による電子的ぶれ補正装置は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する固体撮像素子の撮像面に結像される画像のぶれを補正してぶれのない画像を生成するための電子的ぶれ補正装置であって、上記画像のぶれ量を検出するぶれ量検出手段と、上記ぶれ量検出手段により検出された時分割露光開始時からのぶれ量が所定の許容値に達した時点を時分割露光終了時とすることにより該時分割露光開始時から時分割露光終了時までの時間である時分割露光時間を制御する露光時間制御手段と、上記露光時間制御手段により制御される時分割露光時間で上記固体撮像素子に複数の時分割画像を連続して撮影させるように制御する撮影制御手段と、上記固体撮像素子により撮影された複数の時分割画像の相対的なぶれを補正した後に該複数の時分割画像を加算する画像加算手段と、を具備したものである。
【００１５】
また、第２の発明による電子的ぶれ補正装置は、上記第１の発明による電子的ぶれ補正装置において、上記画像加算手段が、上記固体撮像素子により撮影された複数の時分割画像を、該固体撮像素子内部でシフトすることにより相対的なぶれを補正した後に、該固体撮像素子内部でアナログ的に加算して、ぶれのない画像を生成するものである。
【００１６】
さらに、第３の発明による電子的ぶれ補正装置は、上記第２の発明による電子的ぶれ補正装置において、上記固体撮像素子が、画素の電荷を水平方向に転送する水平転送レジスタと、画素の電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタと、を有して構成されたものであり、上記画像加算手段は、連続して撮影された２つの時分割画像の少なくとも一方に、上記水平転送レジスタ内において水平方向に所定量シフトすることと、上記垂直転送レジスタ内において垂直方向に所定量シフトすることと、の少なくとも一方を行うことにより相対的なぶれを補正した後に、該固体撮像素子内部で該２つの画像をアナログ的に加算して、ぶれのない画像を生成するものである。
【００１７】
第４の発明による電子的ぶれ補正装置は、上記第２の発明による電子的ぶれ補正装置において、上記画像加算手段が、相前後して撮影された２つの時分割画像の相対的なぶれを補正してから加算し、さらにこの加算した画像とその次に撮影した時分割画像との相対的なぶれを補正してからこれら２つの画像を加算するという動作を繰り返し行うものであり、上記複数の時分割画像の内の最初の時分割画像の撮影における時分割露光開始から最新の時分割画像の撮影における時分割露光終了までの画像のぶれ量と、該複数の時分割画像の内の最初の時分割画像から最新の１つ前の時分割画像までのぶれ補正量の累積加算値と、の差に基いて、最新の時分割画像と既に加算した画像とのぶれを補正して、ぶれを補正したこれら２つの画像を加算するものである。
【００１８】
第５の発明による電子的ぶれ補正装置は、上記第２の発明による電子的ぶれ補正装置において、上記固体撮像素子の撮像面に画像を結像するための撮影レンズと、上記撮影レンズによる結像光束の通過範囲を規定するための絞りと、上記絞りを制御する絞り制御手段と、適正露光を得るための露光時間と上記絞りの絞り値とを撮影に先立って演算するための測光手段と、をさらに具備し、上記絞り制御手段は、上記測光手段により演算された露光時間が上記撮影レンズの焦点距離に応じて定まる所定の時間よりも長いときは上記撮影レンズの絞りを開くように制御し、上記測光手段は、該制御された絞りに応じた露光時間を再度演算するものである。
【００１９】
第６の発明による電子的ぶれ補正装置は、上記第１の発明による電子的ぶれ補正装置において、上記画像加算手段が、上記固体撮像素子により撮影され、該固体撮像素子から読み出され、デジタルデータに変換された複数の時分割画像の相対的なぶれを補正した後に、該複数の時分割画像を加算して、ぶれのない画像を生成するものである。
【００２０】
第７の発明による電子的ぶれ補正装置は、上記第１の発明による電子的ぶれ補正装置において、上記固体撮像素子が、光導電膜積層型の固体撮像素子である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の電子的ぶれ補正装置によれば、個人差や撮影条件によることなく、精度の高いぶれ補正を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
［実施形態１］
図１から図１８は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は電子カメラの主として電気的な構成を示すブロック図である。本実施形態は、電子カメラに電子的ぶれ補正装置を適用したものとなっている。
【００２４】
この電子カメラは、固体撮像素子（以下では適宜、撮像素子と略称する）１と、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ：Correlated Double Sampling）２と、ゲインコントロールアンプ（ＡＭＰ）３と、Ａ／Ｄ変換器４と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）５と、シグナルジェネレータ（ＳＧ）６と、ＣＰＵ７と、情報処理部８と、ＤＲＡＭ９と、圧縮伸張部１０と、記録媒体１１と、液晶表示部１２と、インタフェース部１３と、レンズ駆動系１４と、撮影レンズ１５と、絞り駆動系１６と、絞り１７と、第１レリーズスイッチ１８ａおよび第２レリーズスイッチ１８ｂと、角速度センサ（角速度センサＡ）１９および角速度センサ（角速度センサＢ）２０と、Ａ／Ｄ変換器２１およびＡ／Ｄ変換器２２と、距離検出部２３と、を含んでいる。
【００２５】
撮影レンズ１５は、被写体像を撮像素子１の撮像面へ結像するための撮像光学系である。
【００２６】
絞り１７は、この撮影レンズ１５からの結像光束の通過範囲を規定することにより光量の調整を行うための光学絞りである。
【００２７】
撮像素子１は、絞り１７を介して撮影レンズ１５により結像された被写体像を、光電変換して電気信号として出力するものである。この撮像素子１は、図２等に示すように、画像を光電変換して蓄積するフォトダイオード３２と、このフォトダイオード３２から読み出された電荷を水平方向に転送するための水平転送ＣＣＤ３３と、該フォトダイオード３２から読み出された電荷を垂直方向に転送するための垂直転送ＣＣＤ３４と、を有して構成されている。そして、フォトダイオード３２により光電変換して蓄積された画素電荷は、水平転送ＣＣＤ３３と垂直転送ＣＣＤ３４との何れか一方に読み出される。また、水平転送ＣＣＤ３３と垂直転送ＣＣＤ３４との何れか他方には、それまでの加算電荷が記憶されている。新たに読み出された画素電荷は、読み出された転送ＣＣＤ内で該転送ＣＣＤ方向のぶれ量を補正するだけ転送される。同様に、それまでの加算電荷は、記憶されている転送ＣＣＤ内で該転送ＣＣＤ方向のぶれ量を補正するだけ転送される。こうしてぶれ量を補正するだけのシフトが行われたら、その後に、水平転送ＣＣＤ３３と垂直転送ＣＣＤ３４とが交差する位置において、新たに読み出された画素電荷とそれまでの加算電荷とを加算することにより、相対的なぶれを補正された新たな加算電荷が生成されるようになっている。すなわち、撮像素子１は、画像加算手段となっている。このようにして得られた最終的な加算電荷が、ぶれ補正された画像を構成する電荷となる。このような撮像素子１のより詳細な構成や作用については、後で説明する。
【００２８】
ＴＧ５は、この撮像素子１を駆動するための転送パルスを供給するものであり、撮影制御手段を構成している。
【００２９】
ＣＤＳ２は、ＴＧ５から供給されるサンプルホールドパルスに従って駆動され、撮像素子１から出力される画像信号に相関二重サンプリング等の処理を行うことによりリセットノイズを除去するものである。
【００３０】
ＳＧ６は、ＣＰＵ７の制御に基づき、同期信号を生成してＴＧ５へ出力するものであり、撮影制御手段を構成している。
【００３１】
ゲインコントロールアンプ（ＡＭＰ）３は、ＣＤＳ２から出力されるアナログの信号を増幅するものである。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換器４は、ＴＧ５から供給される信号に従って、ゲインコントロールアンプ（ＡＭＰ）３から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するものである。
【００３３】
情報処理部８は、Ａ／Ｄ変換器４から出力される画素信号を処理して、画像データを生成するものである。
【００３４】
ＤＲＡＭ９は、情報処理部８から出力される画像データを一時的に記憶するものであるとともに、記録媒体１１から読み出された圧縮画像データを圧縮伸張部１０により伸張して得られた画像データを一時的に記憶するものとなっている。
【００３５】
圧縮伸張部１０は、ＤＲＡＭ９に記憶されている画像データを圧縮するとともに、記録媒体１１から読み出された圧縮画像データを伸張するものである。
【００３６】
記録媒体１１は、圧縮伸張部１０により圧縮された画像データを記録するものであり、例えば不揮発性の記録媒体となっている。
【００３７】
液晶表示部１２は、情報処理部８から出力される画像データ、またはＤＲＡＭ９から出力される伸張された画像データを表示するものである。
【００３８】
インタフェース部１３は、モニタやパーソナルコンピュータ等の外部装置とのデータの授受を行うための端子を含むインタフェースである。このインタフェース部１３を介して、情報処理部８またはＤＲＡＭ９から供給される画像データ等を外部装置へ出力することが可能であり、あるいは場合によっては、外部装置から画像データ等を装置内に取り込むことが可能となっている。
【００３９】
レンズ駆動系１４は、距離検出部２３により検出された被写体距離に基づきＣＰＵ７から指令を受けることにより、撮影レンズ１５を合焦位置へ駆動するものである。このような処理は、いわゆるオートフォーカス制御として公知のものである。なお、ここでは距離検出部２３からの出力に基づきオートフォーカス制御を行っているが、ＣＰＵ７が、ＤＲＡＭ９に記憶された１フレーム（１画面）分の画像データの輝度成分にハイパスフィルタなどを用いて高周波成分を抽出し、抽出した高周波成分の累積加算値を算出する等により高周波域側の輪郭成分等に対応したＡＦ評価値を算出し、該ＡＦ評価値に基づいて焦点検出を行うようにしても構わない。
【００４０】
絞り駆動系１６は、ＤＲＡＭ９に記憶された画像データに基づき測光手段たるＣＰＵ７が露出演算を行い、該ＣＰＵ７からその結果に基づいた指令を受けることにより、絞り１７を駆動して開口径を変更する絞り制御手段である。このような処理は、いわゆるＡＥ（自動露出）制御として公知のものである。
【００４１】
角速度センサ１９は、電子カメラを被写体側から見たときの左右の方向における右方向をＸ軸方向としたときに（図１２参照）、このＸ軸方向を回転中心として電子カメラを回転したときの角速度を検出するためのものであり、ぶれ量検出手段である。
【００４２】
一方、角速度センサ２０は、電子カメラの上下方向における上方向をＹ軸方向としたときに（図１２参照）、このＹ軸方向を回転中心として電子カメラを回転したときの角速度を検出するためのものであり、ぶれ量検出手段である。
【００４３】
Ａ／Ｄ変換器２１は、角速度センサ１９により検出された角速度を表すアナログ信号を、所定の時間間隔（サンプリング間隔）でデジタル信号に変換するものである。
【００４４】
同様に、Ａ／Ｄ変換器２２は、角速度センサ２０により検出された角速度を表すアナログ信号を、所定の時間間隔（サンプリング間隔）でデジタル信号に変換するものである。
【００４５】
ＣＰＵ７は、Ａ／Ｄ変換器２１により変換されたデジタル信号を時間積分する処理を行う。この時間積分されたデジタル信号は、カメラ本体の上記Ｘ軸を回転中心とする回転量に相当する。また、Ｘ軸周りの回転方向が右回りであるか左回りであるかは、角速度センサ１９のアナログ出力信号が正であるかあるいは負であるかにより判別されるようになっている。
【００４６】
同様に、ＣＰＵ７は、Ａ／Ｄ変換器２２により変換されたデジタル信号を時間積分する処理を行う。この時間積分されたデジタル信号は、カメラ本体の上記Ｙ軸を回転中心とする回転量に相当する。また、Ｙ軸周りの回転方向が右回りであるか左回りであるかは、角速度センサ２０のアナログ出力信号が正であるかまたは負であるかにより判別されるようになっている。
【００４７】
第１レリーズスイッチ１８ａは、撮像動作を指示入力するための自動復帰型の２段スイッチでなるレリーズスイッチの１段目である。レリーズスイッチが押し込まれてこの第１レリーズスイッチ１８ａがオンされると、測距動作や測光動作が行われるようになっている。
【００４８】
第２レリーズスイッチ１８ｂは、撮像動作を指示入力するための自動復帰型の２段スイッチでなるレリーズスイッチの２段目である。レリーズスイッチがさらに押し込まれてこの第２レリーズスイッチ１８ｂがオンされると、撮像素子１により撮像動作が行われ、画像データが上述したように生成されて、圧縮された後に記録媒体１１に記録されるようになっている。
【００４９】
距離検出部２３は、被写体までの距離を検出するためのものであり、公知の構成のものを適宜採用することが可能である。
【００５０】
ＣＰＵ７は、時間を計測するためのタイマカウンタ２４（Ｔｉｍｅｒ１）を内蔵している。このＣＰＵ７には、第１レリーズスイッチ１８ａからの信号、第２レリーズスイッチ１８ｂからの信号、Ａ／Ｄ変換器２１を介した角速度センサ１９からの信号、およびＡ／Ｄ変換器２２を介した角速度センサ２０からの信号が入力されるようになっている。そしてＣＰＵ７は、ＴＧ５とＳＧ６とへ指令を出力するようになっている。さらに、ＣＰＵ７は、情報処理部８、ＤＲＡＭ９、レンズ駆動系１４、絞り駆動系１６、および距離検出部２３と双方向に接続されていて、これらを含むこの電子カメラ全体を制御するようになっている。具体的には、ＣＰＵ７は、上述したようなオートフォーカス制御やＡＥ制御を行うとともに、第１レリーズスイッチ１８ａおよび第２レリーズスイッチ１８ｂからの静止画像の取り込みを指示する信号に基づき、撮像素子１の駆動モードの切り換えを行うようになっている。このＣＰＵ７は、絞り１７の開口を変更する制御や撮像素子１の露光時間制御などを行うようになっていて、露光時間制御手段、撮影制御手段、ぶれ量検出手段、絞り制御手段、測光手段を兼ねたものである。
【００５１】
次に、図２〜図５を参照して、撮像素子１の動作について説明する。図２は加算され垂直転送ＣＣＤの電荷保持部に記憶されている加算電荷とフォトダイオードから水平転送ＣＣＤへ新たに読み出された電荷とを示す図、図３は新たに読み出された電荷を水平方向に転送するとともに加算電荷を垂直方向に転送する様子を示す図、図４は新たに読み出された電荷と加算電荷とを加算する様子を示す図、図５は加算された電荷を同一画素内における垂直転送ＣＣＤの電荷保持部に退避する様子を示す図である。
【００５２】
撮像素子１には、被写体からの光線を受けて電荷を発生するフォトダイオード３２が、複数、マトリクス状に配列されていて、マトリクス状に配列されたこれらのフォトダイオード３２が光電変換部を構成している。
【００５３】
さらに、撮像素子１は、光電変換部のフォトダイオード３２の各行に隣接して行方向に配置された水平転送レジスタでありぶれ補正手段たる水平転送ＣＣＤ３３を備えている。この水平転送ＣＣＤ３３は、フォトダイオード３２で発生した電荷を読み出して得られた第１画像を記憶するとともに、この第１画像を水平方向に転送するものである。
【００５４】
また、撮像素子１は、光電変換部のフォトダイオード３２の各列に隣接して列方向に配置された垂直転送レジスタでありぶれ補正手段たる垂直転送ＣＣＤ３４を備えている。この垂直転送ＣＣＤ３４は、第１画像よりも前の時刻に得られた電荷を加算した加算電荷に係る第２画像を記憶するとともに、この第２画像を垂直方向に転送するものである。
【００５５】
そして、水平転送ＣＣＤ３３と垂直転送ＣＣＤ３４とが交差する位置に配置された電極部分（図６に示す電極φＶ０，φＨ０）は、後述するように、第１画像と第２画像とをアナログ加算する加算部として機能するようになっている。
【００５６】
なお、ここでは、複数のフォトダイオード３２が、縦方向と、この縦方向に垂直な横方向と、に配列されてマトリクス状をなしている例を示しているが、実質的なマトリクス状をなす配列であればこれに限るものではない。例えば、一方向と、この一方向に斜めに交差する他方向と、に配列されてマトリクス状をなしているものでも構わない。このときには、水平転送ＣＣＤ３３と垂直転送ＣＣＤ３４とを、互いに斜めに交差する方向に配置すれば良い。さらに、フォトダイオード３２の形状も正方形や矩形に限るものではなく、平行四辺形や三角形、六角形等の各種の形状であっても構わない。
【００５７】
そして、撮像素子１における１画素３１は、１つのフォトダイオード３２と、このフォトダイオード３２に隣接する水平転送ＣＣＤ３３の部分および垂直転送ＣＣＤ３４の部分と、を含んでいる。なお、この撮像素子１の転送電極の構造については後述することにする。従って、撮像素子１の１画素に含まれる電極についても後述する。また、１画素３１のサイズを、水平方向（横方向）の長さがＬｘ、垂直方向（縦方向）の長さがＬｙであるとする。
【００５８】
このような構成の撮像素子１の作用の概略について説明する。
【００５９】
以下では、撮像素子１の左上角に配置されたフォトダイオードをＰ1,1 と表記し、水平方向右側へ向かってｉ（ｉは１以上の整数）番目、垂直方向下側へ向かってｊ（ｊは１以上の整数）番目の位置に配置されたフォトダイオードをＰi,j と表記することにする。
【００６０】
図２は、フォトダイオードＰi,j の画素位置の垂直転送ＣＣＤ３４に、加算電荷（図中において丸印で示している）が記憶されているところを示している。この加算電荷は、それまでの時分割露光画像をぶれ補正した後に加算した画像に係る電荷である。さらに、図２は、フォトダイオードＰi-1,j-1 に蓄積されている電荷を、このフォトダイオードＰi-1,j-1 に隣接する水平転送ＣＣＤ３３に新たにシフトした（読み出した）ところを示している。なお、この図２においては、加算電荷としてフォトダイオードＰi,j の電荷保持部に記憶されている電荷のみを図示し、新たに読み出した電荷としてフォトダイオードＰi-1,j-1 に係る電荷のみを図示しているが、他の全て（ただし、後述するように撮像素子１の辺縁部は例外である）のフォトダイオードの垂直転送ＣＣＤ３４の電荷保持部にも加算電荷が記憶されており、他の全てのフォトダイオードからは新たな電荷が読み出されて水平転送ＣＣＤ３３へそれぞれ一斉にシフトされる。
【００６１】
図３は、新たに読み出された電荷を水平方向のぶれ量だけ水平方向へ転送するとともに、加算電荷を垂直方向のぶれ量だけ垂直方向へ転送する様子を示している。すなわち、フォトダイオードＰi-1,j-1 から読み出され、該フォトダイオードＰi-1,j-1 の電荷保持部に記憶されている新たに読み出された電荷は、水平転送ＣＣＤ３３内を、例えば右方向へ１画素分転送される。また、フォトダイオードＰi,j の電荷保持部に記憶されている加算電荷は、垂直転送ＣＣＤ３４内を、例えば上方向へ１画素分転送される。なお、ここでも、全ての新たな電荷が水平方向へ同様に転送され、全ての加算電荷が垂直方向へ同様に転送されるのは、上述と同様である。これにより、加算画像と新たな時分割画像との相対的なぶれが補正されて、同一画素位置まで移動される。
【００６２】
なお、このような水平転送ＣＣＤ３３による転送と垂直転送ＣＣＤ３４による転送とを行うためには、各転送ＣＣＤが交差する位置において水平転送ＣＣＤ３３内の電荷と垂直転送ＣＣＤ３４内の電荷とが干渉することのないように、転送電極の配置を工夫する必要があるが、これについては後で説明する。
【００６３】
図４は、新たな画素電荷と加算電荷とを、水平転送ＣＣＤ３３と垂直転送ＣＣＤ３４とが交差する位置にシフトして、該交差位置において加算した様子（加算であることを、図４中において「＋」により示している）を示している。この加算は、全てのフォトダイオードに係る新たな画素電荷と、全てのフォトダイオードに係る加算電荷と、について行われることは勿論である。これにより、新たな時分割画像（全ての新たな画素電荷で構成される画像）と、それまでの時分割画像を加算して得られた加算画像（最初の時分割画像から最新の１つ前の時分割画像までを順次ぶれ補正して加算して得られた画像）と、の相対的なぶれ量が補正された後に、合成されたことになる。
【００６４】
図５は、水平転送ＣＣＤ３３と垂直転送ＣＣＤ３４との交差位置において加算された画素電荷を、同一画素内における例えば垂直転送ＣＣＤ３４の電荷保持部に転送した（退避させた）様子を示している。交差位置は、水平転送と垂直転送との両方に用いられるために、該交差位置に加算電荷を保持したままであると、次に読み出した画素電荷との加算を行うことができない。そこで、ここでは、加算後の電荷を、一旦、垂直転送ＣＣＤ３４の電荷保持部へ退避させるようにしたものである。これにより、次の画素電荷を水平転送ＣＣＤ３３へ読み出せば、上述と同様に、画素の加算を行うことが可能となる。なお、ここでは、加算後の電荷を同一画素内における垂直転送ＣＣＤ３４の電荷保持部へ転送した（退避させた）が、これに代えて、同一画素内における水平転送ＣＣＤ３３の電荷保持部へ転送しても（退避させても）構わない。このときには、次の画素電荷は、垂直転送ＣＣＤ３４へ読み出されることになる。また、加算後の画素電荷を退避させるのは、必ずしも同一画素内に限るものではない。
【００６５】
従って、図２〜図５に示したような例に限らず、加算電荷は、水平転送ＣＣＤ３３と垂直転送ＣＣＤ３４との何れか一方の記憶部に記憶させれば良く、新たな画素電荷は、水平転送ＣＣＤ３３と垂直転送ＣＣＤ３４との何れか他方の記憶部へ読み出して記憶させれば良い。
【００６６】
以上説明したように、
画像の水平転送ＣＣＤへのシフト
→  相対的なぶれ補正のための電荷転送
→  電荷の加算
→  加算した電荷を水平転送ＣＣＤと垂直転送ＣＣＤとが交差する位置から退避する
というシーケンスを繰り返し行うようになっている。ただし、複数の時分割露光の内の最初の時分割露光による時分割画像については、ぶれ量が０、垂直転送ＣＣＤの電荷の加算値が０であるとして、同様のシーケンスを実行すれば足りる。
【００６７】
なお、図２〜図５においては、加算画像に対して新たな時分割画像が左方向に１画素かつ上方向に１画素だけずれている例を示したが、一般的には、ずれ量に応じた適宜の画素数だけ水平方向および垂直方向に移動させることになる。これについては、後で図１４〜図１８等を参照して説明する。
【００６８】
続いて、図６は、固体撮像素子に設けられたフォトダイオードおよび電極の構成を示す図である。なお、この図６においては、電極同士を接続する配線の図示を省略している。
【００６９】
上述したように、撮像素子１には、複数の（実質的には、多数の）フォトダイオード（図６中、「ＰＤ」と記載している）３２が、マトリクス状に配列されている。
【００７０】
１つの画素には、１つのフォトダイオード３２と、水平転送ＣＣＤ３３を構成する４つの電極、すなわち、左から右へ向かって順にφＨ１，φＨ２，φＨ３，φＨ０と、垂直転送ＣＣＤ３４を構成する４つの電極、すなわち、上から下へ向かって順にφＶ０，φＶ１，φＶ２，φＶ３と、が含まれている。
【００７１】
なお、φＶ０〜φＶ３，φＨ０〜φＨ３は、後述するように電荷転送用の駆動パルスを示すものであるが、例えば「転送電極φＶ０」なる記載は、「駆動パルスφＶ０を印加する電極」を意味するものとする。
【００７２】
上述した各転送電極の内の、垂直転送電極φＶ２と水平転送電極φＨ２とはフォトダイオード３２の電荷を読み出すための読み出し電極を兼ねたものとなっている。さらに、これらの垂直転送電極φＶ２と水平転送電極φＨ２とは、上述した電荷保持部を構成する電極となっている。すなわち、垂直転送電極φＶ２は、水平転送ＣＣＤ３３を構成する電極φＨ０，φＨ１，φＨ２，φＨ３の何れとも隣接していないために、φＶ１およびφＶ３をＶＬ（例えば、−５［Ｖ］）にした状態で、φＶ２をＶＭ（例えば、０［Ｖ］）にすれば、この垂直転送電極φＶ２下に加算後の電荷を保持したまま、水平転送ＣＣＤ３３による転送を行うことが可能である（垂直転送電極φＶ２下の電荷が、水平転送ＣＣＤ３３により転送される電荷と混合することはない）。同様に、水平転送電極φＨ２は、垂直転送ＣＣＤ３４を構成する電極φＶ０，φＶ１，φＶ２，φＶ３の何れとも隣接していないために、φＨ１およびφＨ３をＶＬにした状態で、φＨ２をＶＭとすれば、この水平転送電極φＨ２下に加算後の電荷を保持したまま、垂直転送ＣＣＤ３４による転送を行うことが可能である（水平転送電極φＨ２下の電荷が、垂直転送ＣＣＤ３４により転送される電荷と混合することはない）。このような電荷の混合を避ける機能を果たすために、撮像素子１は、１画素に対して、垂直方向転送用に４つの電極を配置するとともに、水平転送用に４つの電極を配置した構成としている。
【００７３】
また、垂直転送ＣＣＤ３４と水平転送ＣＣＤ３３とが交差する位置に配置された転送電極は、垂直転送電極φＶ０と水平転送電極φＨ０とを兼用したものとなっている。従って、同一の電極ではあるが、用途等に応じて、適宜、垂直転送電極φＶ０、水平転送電極φＨ０、あるいは転送電極φＶ０，φＨ０などと称することにする。この転送電極φＶ０，φＨ０は、電荷の垂直方向または水平方向への転送に用いられるだけでなく、電極φＨ２と電極φＶ２との何れか一方の電荷保持部に保持されている電荷と、フォトダイオード３２から電極φＨ２と電極φＶ２との何れか他方へ新たに読み出された電荷と、を加算するための上記加算部として機能するようになっている。
【００７４】
なお、垂直転送電極φＶ０，φＶ１，φＶ２，φＶ３を含む垂直転送ＣＣＤ３４を垂直転送レジスタといい、水平転送電極φＨ０，φＨ１，φＨ２，φＨ３を含む水平転送ＣＣＤ３３を水平転送レジスタという。これら垂直転送レジスタと水平転送レジスタとは、共に、上述したように、電荷を保持（記憶）して転送する機能を備えている。
【００７５】
また、本実施形態においては、複数回の撮影による画素の電荷が加算されるために、画素の電荷が転送レジスタの蓄積容量を超えてあふれる可能性がある。以下では、これを防止するための構成について、図７および図８を参照して説明する。図７は撮像素子が縦型オーバーフロー構造であることを説明するための断面図、図８は時分割露光の回数に応じて逆バイアス電圧を変化させオーバーフローが発生する蓄積電荷量を制御する様子を示す図である。
【００７６】
フォトダイオードに強い光が入射すると、フォトダイオードからあふれた電荷が隣のフォトダイオードに流れ込むことがある。このブルーミング現象を防止するために、従来から、様々な工夫が施されている。本実施形態においては、撮像素子１の内部で電荷を加算するために、例え、ｎ（ｎは１以上の整数）回の時分割撮影におけるそれぞれの露光量を、通常撮影における露光量の１／ｎにしたとしても、各時分割画像を加算した画像の電荷は垂直転送ＣＣＤの転送容量をはるかに超えてしまう可能性がある。従って、加算した後の画像の電荷が垂直転送ＣＣＤの転送能力を超えないようにする必要がある。
【００７７】
このために、本実施形態においては、縦型オーバーフロー構造のＣＣＤを採用している。これは、図７に示すように、ｎ型基板（例えば、ｎ型シリコン基板）の表面に作られたｐ型拡散領域（ｐウェル：ｐ−ｗｅｌｌ）の中にフォトダイオード（ＰＤ）を構成し、ｐウェルとｎ型基板との間の逆バイアス電圧ＶＳＵＢにより、ｐウェルを完全に空乏化するようにしたものである。
【００７８】
図８に示すように、フォトダイオード（ＰＤ）から垂直転送ＣＣＤまたは水平転送ＣＣＤに読み出すためのゲートは、垂直転送電極φＶ２（または水平転送電極φＨ２）と共通になっている。そして、読み出しゲートの電位φＶＲＧは、転送電極に低電圧（ＶＬ）または中電圧（ＶＭ）が印加されているときには、フォトダイオードの電位φＶＰＤよりも所定電位だけ低くなっている。これに対して、転送電極に高い電圧（ＶＨ）のパルスを印加すると、読み出しゲートの電位φＶＲＧがフォトダイオードの電位φＶＰＤよりも高くなり、フォトダイオード内の信号電荷が垂直転送ＣＣＤまたは水平転送ＣＣＤへ読み出される。
【００７９】
このとき、垂直転送ＣＣＤまたは水平転送ＣＣＤは、転送することが可能な最大の電荷量である取扱い電荷量が限られているために、強い光が入射したときに過剰な電荷を排出する動作が必要になる。この過剰な信号電荷は、転送ＣＣＤ側や他のフォトダイオード側へあふれる前に、縦方向（基板厚み方向）のｎ＋ｐｎの経路を通って基板中に吸収される。すなわち、オーバーフローが行われるｐウェルの電位φＶＯＦＧは、読み出しゲートを兼ねる転送電極の電圧がＶＭ（０［Ｖ］）またはＶＬ（−５［Ｖ］）のときには、読み出しゲート電圧φＶＲＧよりも高くなるように設定されている。これにより、蓄積時に過剰な電荷が垂直転送ＣＣＤまたは水平転送ＣＣＤに漏れるブルーミングの現象を抑制するようになっている。
【００８０】
さらに、本実施形態においては、上記ｐウェルとｎ型基板との間の逆バイアス電圧ＶＳＵＢを、時分割撮影の回数ｎ（後述する図１２のステップＳ８において算出する）に応じて通常撮影におけるときに比べて高い電圧（図８に示すような逆バイアス電圧ＶＳＵＢ’）に設定する（つまり、ＶＳＵＢ’はｎに依存する）ことにより、オーバーフローが行われるｐウェルの電位をφＶＯＦＧ’（＞φＶＯＦＧ）として、通常撮影のときにフォトダイオードに蓄積される最大電荷量の１／ｎを超える過剰電荷を基板側に排出するようにしている。このようにすることにより、ｎ回の時分割撮影による画像を加算しても、加算後の総電荷量を垂直転送ＣＣＤまたは水平転送ＣＣＤの取扱い電荷量以内に抑えることができる。
【００８１】
図９は、撮像時における固体撮像素子１の基本的な動作を示すタイミングチャートである。
【００８２】
この図９において、ＶＳＵＢは、フォトダイオード３２に蓄積された電荷を半導体基板（サブストレート）へ強制排出するための基板印加高電圧パルスである。また、φＶ０〜φＶ３は４相の垂直転送パルス、φＨ０〜φＨ３は４相の水平転送パルスである。
【００８３】
撮影動作を開始すると、所定のタイミングとなる時刻ｔ01から露光（電荷蓄積）開始時刻ｔ02までの間、ＶＳＵＢに高電圧のパルスを印加すると同時に、φＶ０〜φＶ３に高周波の垂直転送パルスを、φＨ０〜φＨ３に高周波の水平転送パルスを、それぞれ印加する。すると、フォトダイオード３２に蓄積されている電荷と、水平転送ＣＣＤ３３に残っている電荷と、垂直転送ＣＣＤ３４に残っている電荷と、が全て排出される。
【００８４】
その後、露光動作開始の信号を受けると、時刻ｔ02のタイミングにおいてＶＳＵＢへの高電圧パルスの印加を停止することにより、受けた光の強度に応じた電荷がフォトダイオード３２に蓄積される。このフォトダイオード３２への電荷の蓄積は、時刻ｔ02から時刻ｔ03までの露光時間ＴExp において継続的に行われる。そして、この露光時間ＴExp をぶれが発生しないような時間間隔に時分割して、各時分割画像をぶれに応じて繰り返し転送し加算することにより、ぶれ補正が行われた露光時間ＴExp の１枚の画像データを得るようになっている。この露光時間ＴExp における撮像素子１の動作については、後で図１２を参照してより詳しく説明する。
【００８５】
時刻ｔ03において露光が終了すると、垂直転送ＣＣＤ３４に蓄積されているぶれの補正された画像が、上記垂直転送ＣＣＤ３４と、撮像領域から外部へ出力するための読出手段たる水平転送ＣＣＤ４２（図１１参照）と、を介して、通常の読み出し速度で撮像素子１から読み出される。
【００８６】
図１０は、フォトダイオードから画素電荷を読み出して固体撮像素子内で転送し加算するときに各電極に印加される信号の様子を示すタイミングチャートである。なお、ここでは、図６に示すような構成の撮像素子１により、図２〜図５を参照して説明したような動作を行うときの例について示している。また、電極φＶ０と電極φＶ１とは共通であるために、この図１０においてはまとめて記載している。
【００８７】
今、時刻ｔ１までに、垂直転送ＣＣＤ３４の電荷保持部（電極φＶ２下）には既に加算された電荷が記憶されているものとし、かつ、時刻ｔ１において最新の時分割露光が終了したものとする。ただし、時刻ｔ１が複数の時分割露光の内の最初の時分割露光が終了した時点であるときは、上述したように、垂直転送ＣＣＤ中３４で加算され記憶されている電荷が０であるとすれば、一般化することができる。
【００８８】
時刻ｔ１に所定の露光時間が経過したら、電極ΦＨ２に読み出し用の高電圧（トランスファーパルス）ＶＨ（１５［Ｖ］）を印加する。このときには、加算電荷を保持する電極φＶ２が中電圧ＶＭ（０［Ｖ］）で、それ以外の電極φＶ０，φＶ３，φＨ１，φＨ３は、全て低電圧ＶＬ（−５［Ｖ］）に設定されている。これにより、フォトダイオード３２に蓄積された電荷が、水平転送ＣＣＤ３３の電極ΦＨ２下にシフトされる。シフトが行われたら、電極φＨ２への印加電圧は中電圧ＶＭ（０［Ｖ］）になり、読み出された電荷がこの電極φＨ２下において保持（蓄積）される（図２参照）。
【００８９】
電極φＨ２に印加される電圧が高電圧ＶＨ（１５［Ｖ］）から中電圧ＶＭ（０［Ｖ］）に変化すると同時に、フォトダイオード３２では次の撮影のための電荷の蓄積が開始される。すなわち、次の時分割撮影の開始である。
【００９０】
その後、時刻ｔ２を過ぎたタイミングで、電極φＨ３に中電圧ＶＭが印加される。これにより、電極φＨ２下において保持されていた電荷が、一部、電極φＨ３下へ転送され、電極φＨ２および電極φＨ３の両方の電極下に保持される。
【００９１】
次に、時刻ｔ３を過ぎたタイミングで、電極φＨ２が低電圧ＶＬに設定される。これにより、電極φＨ２および電極φＨ３の両方の電極下に保持されていた電荷は、全部、電極φＨ３下へ転送され、この電極φＨ３下に保持される。
【００９２】
電極φＨ２が低電圧ＶＬに設定された直後に、電極φＨ０（電極φＶ０）が中電圧ＶＭに設定される。これにより、電極φＨ３下に保持されていた電荷が、一部、電極φＨ０下へ転送され、電極φＨ３および電極φＨ０の両方の電極下に保持される。
【００９３】
その後、時刻ｔ４を過ぎたタイミングで、電極φＨ３が低電圧ＶＬに設定される。これにより、電極φＨ３および電極φＨ０の両方の電極下に保持されていた電荷は、全部、電極φＨ０下へ転送され、この電極φＨ０下に保持される。
【００９４】
電極φＨ３が低電圧ＶＬに設定された直後に、電極φＨ１が中電圧ＶＭに設定される。これにより、電極φＨ０下に保持されていた電荷が、一部、隣接する画素の電極φＨ１下へ転送され、電極φＨ０および電極φＨ１の両方の電極下に保持される。
【００９５】
時刻ｔ５を過ぎたタイミングで、電極φＨ０が低電圧ＶＬに設定される。これにより、電極φＨ０および電極φＨ１の両方の電極下に保持されていた電荷は、全部、電極φＨ１下へ転送され、この電極φＨ１下に保持される。
【００９６】
電極φＨ０が低電圧ＶＬに設定された直後に、電極φＨ２が中電圧ＶＭに設定される。これにより、電極φＨ１下に保持されていた電荷が、一部、電極φＨ２下へ転送され、電極φＨ１および電極φＨ２の両方の電極下に保持される。
【００９７】
その後、時刻ｔ６を過ぎたタイミングで、電極φＨ１が低電圧ＶＬに設定される。これにより、電極φＨ１および電極φＨ２の両方の電極下に保持されていた電荷は、全部、電極φＨ２下へ転送され、この電極φＨ２下に保持される。
【００９８】
このようにして、水平転送ＣＣＤ３３のある画素の電極φＨ２下に保持されていた電荷が、右に隣接する画素の電極φＨ２下まで、
電極φＨ２下 → 電極φＨ３下 → 電極φＨ０下 → 電極φＨ１下 → 電極φＨ２下
のように転送される。
【００９９】
この隣接する画素の電極φＨ２下の電荷は、時刻ｔ１１を過ぎるタイミングまで引き続き該電極φＨ２下に保持（記憶）される（図３参照）。
【０１００】
なお、ここでは、水平転送ＣＣＤ３３により電荷を１画素分右方向に転送するとき（図３参照）の動作について説明したが、より一般に、ｎ（ｎ≧１）画素分の転送を行うときには、上述したようなφＨ０〜φＨ３の信号をｎ回繰り返して与えれば良い。また、水平転送ＣＣＤ３３により電荷を左方向に転送することも可能である。このときには、上述とは時間反転させた信号を、各電極φＨ０〜φＨ３に与えれば良い。そして、左方向にｎ画素分の転送を行うときには、この時間反転させた信号をｎ回繰り返して各電極φＨ０〜φＨ３に与えることになる。
【０１０１】
続いて、時刻ｔ７を過ぎたタイミングで、電極φＶ１が中電圧ＶＭに設定される。これにより、電極φＶ２下に保持されていた加算電荷が、一部、電極φＶ１下へ転送され、電極φＶ２および電極φＶ１の両方の電極下に保持される。
【０１０２】
その後、時刻ｔ８を過ぎたタイミングで、電極φＶ２が低電圧ＶＬに設定される。これにより、電極φＶ２および電極φＶ１の両方の電極下に保持されていた電荷は、全部、電極φＶ１下へ転送され、この電極φＶ１下に保持される。
【０１０３】
電極φＶ２が低電圧ＶＬに設定された直後に、電極φＶ０（電極φＨ０）が中電圧ＶＭに設定される。これにより、電極φＶ１下に保持されていた電荷が、一部、電極φＶ０下へ転送され、電極φＶ１および電極φＶ０の両方の電極下に保持される。
【０１０４】
次に、時刻ｔ９を過ぎたタイミングで、電極φＶ１が低電圧ＶＬに設定される。これにより、電極φＶ１および電極φＶ０の両方の電極下に保持されていた電荷は、全部、電極φＶ０下へ転送され、この電極φＶ０下に保持される。
【０１０５】
電極φＶ１が低電圧ＶＬに設定された直後に、電極φＶ３が中電圧ＶＭに設定される。これにより、電極φＶ０下に保持されていた電荷が、一部、電極φＶ３下へ転送され、電極φＶ０および電極φＶ３の両方の電極下に保持される。
【０１０６】
時刻ｔ１０を過ぎたタイミングで、電極φＶ０が低電圧ＶＬに設定される。これにより、電極φＶ０および電極φＶ３の両方の電極下に保持されていた電荷は、全部、電極φＶ３下へ転送され、この電極φＶ３下に保持される。
【０１０７】
電極φＶ０が低電圧ＶＬに設定された直後に、電極φＶ２が中電圧ＶＭに設定される。これにより、電極φＶ３下に保持されていた電荷が、一部、電極φＶ２下へ転送され、電極φＶ３および電極φＶ２の両方の電極下に保持される。
【０１０８】
その後、時刻ｔ１１を過ぎたタイミングで、電極φＶ３が低電圧ＶＬに設定される。これにより、電極φＶ３および電極φＶ２の両方の電極下に保持されていた電荷は、全部、電極φＶ２下へ転送され、この電極φＶ２下に保持される。
【０１０９】
このようにして、垂直転送ＣＣＤ３４のある画素の電極φＶ２下に保持されていた電荷が、上に隣接する画素の電極φＶ２下まで、
電極φＶ２下 → 電極φＶ１下 → 電極φＶ０下 → 電極φＶ３下 → 電極φＶ２下
のように転送される。
【０１１０】
なお、ここでは、垂直転送ＣＣＤ３４により電荷を１画素分上方向に転送するとき（図３参照）の動作について説明したが、より一般に、ｎ（ｎ≧１）画素分の転送を行うときには、上述したようなφＶ０〜φＶ３の信号をｎ回繰り返して与えれば良い。また、垂直転送ＣＣＤ３４により電荷を下方向に転送することも可能である。このときには、上述とは時間反転させた信号を、各電極φＶ０〜φＶ３に与えれば良い。そして、下方向にｎ画素分の転送を行うときには、この時間反転させた信号をｎ回繰り返して各電極φＶ０〜φＶ３に与えることになる。
【０１１１】
時刻ｔ１１を過ぎたタイミングにおいて、電極φＶ３が低電圧ＶＬに設定された直後に、電極φＶ１が中電圧ＶＭに設定される。これにより、電極φＶ２下に保持されていた電荷が、一部、電極φＶ１下へ転送され、電極φＶ２および電極φＶ１の両方の電極下に保持される。
【０１１２】
これと同時に、電極φＨ３が中電圧ＶＭに設定される。これにより、電極φＨ２下に保持されていた電荷が、一部、電極φＶＨ３下へ転送され、電極φＨ２および電極φＨ３の両方の電極下に保持される。
【０１１３】
時刻ｔ１２を過ぎたタイミングにおいて、電極φＶ２が低電圧ＶＬに設定される。これにより、電極φＶ２および電極φＶ１の両方の電極下に保持されていた電荷は、全部、電極φＶ１下へ転送され、この電極φＶ１下に保持される。
【０１１４】
これと同時に、電極φＨ２が低電圧ＶＬに設定される。これにより、電極φＨ２および電極φＨ３の両方の電極下に保持されていた電荷は、全部、電極φＨ３下へ転送され、この電極φＨ３下に保持される。
【０１１５】
電極φＶ２が低電圧ＶＬに設定され、かつ電極φＨ２が低電圧ＶＬに設定された直後に、電極φＶ０，φＨ０が中電圧ＶＭに設定される。これにより、電極φＶ１下に保持されていた電荷が、一部、電極φＶ０，φＨ０下および電極φＨ３下へ転送されると共に、電極φＨ３下に保持されていた電荷が、一部、電極φＶ０，φＨ０下および電極φＶ１下へ転送される。従って、この時点で、電荷の混合（加算）が生じることになる（図４参照）。
【０１１６】
その後、時刻ｔ１３を過ぎたタイミングにおいて、電極φＨ３が低電圧ＶＬに設定される。これにより、電極φＨ３、電極φＶ０，φＨ０、および電極φＶ１の各電極下に保持されていた電荷は、電極φＶ０，φＨ０および電極φＶ１の両電極下にのみ保持される。
【０１１７】
続いて、時刻ｔ１４を過ぎたタイミングにおいて、電極φＶ０，φＨ０が低電圧ＶＬに設定される。これにより、電極φＶ０，φＨ０および電極φＶ１の両方の電極下に保持されていた電荷が、全部、電極φＶ１下へ転送され、この電極φＶ１下に保持される。
【０１１８】
電極φＶ０，φＨ０が低電圧ＶＬに設定された直後に、電極φＶ２が中電圧ＶＭに設定される。これにより、電極φＶ１下に保持されていた電荷が、一部、電極φＶ２下へ転送され、電極φＶ１および電極φＶ２の両方の電極下に保持される。
【０１１９】
時刻ｔ１５を過ぎたタイミングにおいて、電極φＶ１が低電圧に設定される。これにより、電極φＶ１および電極φＶ２の両方の電極下に保持されていた電荷が、全部、電極φＶ２下へ転送され、この電極φＶ２下に保持される（図５参照）。この状態は、時刻ｔ１６においても継続しており、加算電荷が電極φＶ２下に保持されていることが分かる。
【０１２０】
このように上記時刻ｔ１２を過ぎたタイミングで加算された電荷を、同一画素内の電極φＶ２下に転送して記憶することにより、この記憶した画像と次回の時分割露光による画像との加算を、同様のシーケンスで行うことができる。こうして、複数回の撮影による画像のぶれを補正しながら加算して、最終的にぶれのない（「ぶれのない」とは、ぶれが実質的に無視し得る程度以下であることを意味している。）露光時間ＴExp の画像を得ることができる。
【０１２１】
図１１は、固体撮像素子全体の構成を模式化して示す図である。なお、実用的な固体撮像素子１は例えば数十万〜数百万画素以上の画素数を備えているが、全部を図示することは不可能であるために、この図１３においては、これよりも画素数を少なくする模式化を行っている。
【０１２２】
撮像領域４１は、図２〜図５、あるいは図６に示したような、フォトダイオード３２と、水平転送ＣＣＤ３３と、垂直転送ＣＣＤ３４と、を含んでいる。
【０１２３】
上記撮像領域４１の上記垂直転送ＣＣＤ３４が突き当たる水平方向位置には、水平転送ＣＣＤ４２が配設されている。この水平転送ＣＣＤ４２は、撮像領域４１の垂直転送ＣＣＤ３４において加算された画像を、図９の時刻ｔ03から時刻ｔ04の間に、通常のＣＣＤ撮像素子（つまり、例えば、上述したような水平転送ＣＣＤ３３を備えていないＣＣＤ撮像素子）と同様に、外部へ読み出すためのものである。なお、この水平転送ＣＣＤ４２には、上述した水平転送ＣＣＤ３３とは異なる水平転送パルスφＨ４，φＨ５が印加され、画素電荷の転送を行うようになっている。
【０１２４】
上記水平転送ＣＣＤ４２の出力側には、該水平転送ＣＣＤ４２から転送されたアナログ信号を増幅するためのアンプ４３が配設されている。こうして、撮像素子１からは、アンプ４３により増幅された信号が出力されるようになっている。
【０１２５】
続いて、図１２は、電子カメラにより画像を撮像して記録するときの処理を示すフローチャートである。
【０１２６】
電子カメラの電源が投入される（例えば、電池が交換されるなど）か、または、図示しない動作開始スイッチ（例えば、電源スイッチ）が操作されると、この電子カメラの動作がスタートする。
【０１２７】
処理を開始すると、所定の初期値設定等を行った後に、まず、撮影者のレリーズ操作によって第１レリーズスイッチ１８ａが閉じた状態になったか否かを判定する（ステップＳ１）。
【０１２８】
ここで、第１レリーズスイッチ１８ａが閉じていない場合には、Ｊ１に分岐して、第１レリーズスイッチ１８ａの検出を同様に繰り返して行う。ただし、実際には、Ｊ１とステップＳ１との間に、表示を行ったり、その他の図示しないキー入力の状態を検出したりする動作等を行うが、こうした一般的な動作については以下においても適宜説明を省略することにする。
【０１２９】
ステップＳ１において第１レリーズスイッチ１８ａが閉じたことが検出された場合には、次に、測光を行う（ステップＳ２）。この測光は、撮像素子１から繰り返し出力される画像信号のレベルをモニタして、適正露光を得るための絞り値やシャッタ速度値を演算するものである。すなわち、撮像素子１から読み出された画像信号は、ＣＤＳ２により処理された後にＡ／Ｄ変換器４によりデジタル値に変換され、情報処理部８を経てＤＲＡＭ９に一時的に記憶される。このＤＲＡＭ９に記憶された画像信号の内、画像全体の中の例えば中央部付近の所定領域の画像信号が測光手段たるＣＰＵ７により読み出されて、そのレベルの加算平均値が求められる。さらにＣＰＵ７は、求めた加算平均値に基づいて、適正露光を得るために必要なシャッタ速度値（露光時間）や絞り値を計算する処理を行う。
【０１３０】
続いて、上述したように求められた、適正露光を得るために必要な露光時間（シャッタ速度）ＴExp が、所定時間ＴLongよりも長時間であるか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、露光時間（シャッタ速度）ＴExp が所定時間ＴLongよりも長時間であると判定された場合は、ＣＰＵ７は、絞り駆動系１６を介して絞り１７の開口を大きくするように制御し、撮像素子１に入射する光の量を増加させる（ステップＳ４）。これは、後述するような、露光時間ＴExp を時分割して複数回の露光を行う場合のＳ／Ｎを改善するためのものである。つまり、被写体の明るさが暗いと、時分割による露光時間（例えば、後述するぶれ限界露光時間ＴLimit ）では十分な画像信号が得られずＳ／Ｎが低くなる可能性があるために、これを防止するべく、光量を増やすようにしたものである。ここに、ＴLongとしてどの程度の時間的長さを設定すれば良いかは、信号の固定パターンノイズの大きさ等に依存するが、例えば、ぶれ限界露光時間ＴLimit を基準としてその整数倍（例えば、５〜１０倍）を目安に設定することが考えられる。なお、この絞り１７の開口の制御は、例えば、電子カメラが自動露出モードに設定されているときに行うと想定される。従って、電子カメラが、例えば、絞り優先モードやシャッタ速度優先モード、あるいはマニュアル露出モードに設定されている場合には、上記ステップＳ３から後述するステップＳ５までの処理をスキップするようにしても構わない。
【０１３１】
そして、ステップＳ２における測光値と、ステップＳ４で再設定した絞り値と、に基づいて、改めて露光時間ＴExp を演算する（ステップＳ５）。
【０１３２】
また、ステップＳ３において露光時間ＴExp が所定時間ＴLong以下である（つまり、ＴLongで規定されるシャッタ速度以上に高速である）ときには、Ｊ２に分岐して、ステップＳ２で求めたシャッタ速度そのものを露光時間ＴExp とする。
【０１３３】
こうして、ステップＳ５の処理が終了するか、またはステップＳ３からＪ２に分岐した場合には、第２レリーズスイッチ１８ｂが閉じているか否かを検出する（ステップＳ６）。ここで、第２レリーズスイッチ１８ｂが閉じていない場合には、第１レリーズスイッチ１８ａが閉じている限り、この第２レリーズスイッチ１８ｂが閉じるのを待機する。
【０１３４】
こうして、第２レリーズスイッチ１８ｂが閉じたことが検出された場合には、露光時間ＴExp をタイマカウンタ２４の計時設定値を記憶するメモリ〔Ｔｉｍｅｒ１〕に設定し、最初の露光開始直後からのＹ方向のぶれ補正量を記憶するメモリ〔Ｓｙ０〕に０を設定し、フラグＦＬＧ１，ＦＬＧ２に０を設定する（ステップＳ７）。なお、〔〕は、括弧内のデータを記憶するメモリを意味している。また、ここで初期値を設定された各変数については、後でその変数が使用される際に説明する。
【０１３５】
続いて、後述するぶれ限界露光時間ＴLimit により時分割露光を行ったと仮定したときの時分割露光の回数ｎを演算する（ステップＳ８）。ただし、ｎは、ＴExp ／ＴLimit の小数点以下を四捨五入した整数値である。後述するように、実際の露光時間は、検出されるぶれ量が後述する許容可能な限界ぶれ量αｘ，αｙ）に達した時点を区分として決定されるようになっていて、ぶれ限界露光時間ＴLimit による一定時間間隔の時分割露光が行われる訳ではないために、上記ｎは転送ＣＣＤからのオーバーフローが発生しない目安を示す値（予測値）となっている。
【０１３６】
ここで、ぶれ限界露光時間ＴLimit について説明する。３５ミリフィルムカメラにおける縦２４ｍｍ×横３６ｍｍ（対角 ４３．２８ｍｍ）のいわゆるライカ版フレーム（別称：ダブルフレーム）カメラに関する長年の経験則として、ミリメートル単位の撮影レンズの焦点距離をｆとしたときに、ぶれ限界露光時間ＴLimit が、ＴLimit ≒１／ｆ（秒）になるということが知られている。本実施形態においては、この経験則を、電子カメラの撮像素子の有効撮像エリア内に設定した撮影画枠の大きさを考慮の上、応用することにする。以下の説明においては、単位ｍｍについての記載を適宜省略して、数値のみを表記することにする。
【０１３７】
電子カメラにおける被写体撮像範囲（撮影画角）は、撮影レンズの焦点距離に反比例し、かつフレームの大きさに比例するために、フレームに対する相対的な像倍率は、焦点距離に比例し、かつフレームの大きさに反比例する。従って、（フレームに対する相対的な）像ぶれもフレームの大きさに反比例する。そこで、上記経験則に対してフレームの大きさ比率に応じた換算係数を乗じて、これを適用すれば良いことになる。この場合、アスペクト比の違いを考慮する必要があるが、本実施の形態に係る電子カメラにおいては、対角線換算を用いることにする。
【０１３８】
撮影画枠の対角長をｄ［ｍｍ］とすると、ＴLimit は次の数式１により表される。  
［数１］
2007020109.tif 000003
【０１３９】
この数式１からも明らかなように、このぶれ限界露光時間ＴLimit は、電子カメラの撮影レンズ１５が単焦点距離の撮影レンズである場合は該焦点距離に応じた１つの値のみを適用すれば良いが、撮影レンズ１５がズームレンズである場合には、焦点距離に応じた異なる値を適用する必要がある。
【０１４０】
なお、ぶれ限界露光時間ＴLimit は、必ずしも、数式１で与えられる値を用いる必要はなく、要するに、ぶれが実質的に発生することのないような露光時間を用いれば良い。従って、ぶれ限界露光時間ＴLimit は、概略、数式１により与えられる露光時間よりも短い時間であれば構わない。
【０１４１】
そして、このぶれ限界露光時間ＴLimit に発生し得ると推定される程度のぶれ量として、時分割撮影における許容可能な限界ぶれ量（以下では、「許容ぶれ量」と省略する。）αｘ，αｙが設定されるようになっている。
【０１４２】
次に、露光を開始する（ステップＳ９）。撮像素子１には、露光開始直前から、フォトダイオード３２に蓄積された電荷を半導体基板（サブストレート＝縦形オーバーフロードレインＶＯＦＤ）へ強制排出するための基板印加高電圧パルスＶＳＵＢが図９に示したように繰り返し印加されており、このＶＳＵＢパルスの印加が終了した時点が、この露光開始の時点となる。
【０１４３】
ここで、上述したように、ＶＳＵＢの値をステップＳ８で算出したｎに応じた値（図８に示したようなＶＳＵＢ’）に設定して、フォトダイオード３２に蓄積する過剰な電荷を基板側に排出することにより、電荷を加算した後の垂直転送ＣＣＤ３４または水平転送ＣＣＤ３３の電荷があふれないようにする。
【０１４４】
続いて、ＣＰＵ７は、タイマカウンタ２４（Ｔｉｍｅｒ１）による割り込みを許可する（ステップＳ１０）。具体的には、タイマカウンタ２４のカウンターの値が０になったときに、後で図１３を参照して説明するようなＴｉｍｅｒ１割り込み処理を実行するのを許可する。
【０１４５】
そして、ＣＰＵ７は、上記露光時間ＴExp が、所定値Ｔ0 よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１１）。この所定値Ｔ0 は、通常の１回だけの露光を行うか、時分割露光を行うかを判定するための値となっていて、後で説明するように、上述したぶれ限界露光時間ＴLimit 以下で、かつ後述するタイマカウンタの割り込みを禁止時間Ｔｐよりも十分に長いことが望ましい。
【０１４６】
ここで、露光時間ＴExp が所定値Ｔ0 以上であるとき（つまり、露光時間ＴExp で示されるシャッタ速度が、Ｔ0 で示される所定値よりも低速であるとき）には、ＦＬＧ２が１であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。このＦＬＧ２は、後述する図１３のＴｉｍｅｒ１割り込み処理において、撮像素子１から読み出した画像データを記録媒体に記録する動作（図１３のステップＳ２９）が終了したときに、１に設定されるフラグとなっている。
【０１４７】
ここでＦＬＧ２が１でないとき（つまり、０であるとき）には、後述するような転送量算出の処理を行い（ステップＳ１３）、検出された水平方向のぶれ量Ｓｘが画像のぶれが許容できる水平方向の所定の許容ぶれ量αｘよりも小さく、かつ、検出された垂直方向のぶれ量Ｓｙが画像のぶれが許容できる垂直方向の所定の許容ぶれ量αｙよりも小さいかを判定する（ステップＳ１４）。
【０１４８】
ここで、Ｓｘがαｘよりも小さく、かつ、Ｓｙがαｙよりも小さい場合には、Ｊ３へ分岐して、ステップＳ１２へ戻って上述したような処理を繰り返して行うことにより、露光を継続する。
【０１４９】
また、Ｓｘがαｘ以上、または、Ｓｙがαｙ以上である場合には、つまり、水平方向と垂直方向との少なくとも一方の画像のぶれ量が所定の許容ぶれ量以上になった場合には、ＦＬＧ２が１であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【０１５０】
ここでＦＬＧ２が１でない場合には、後述するような画素値加算の処理を行うことにより、フォトダイオード３２の電荷を読み出して（これと同時に、次の時分割露光の開始となる）ぶれを補正し加算する（ステップＳ１６）。このステップＳ１６の処理を行った後は、Ｊ３へ分岐して、ステップＳ１２から上述したような処理を繰り返して行う。
【０１５１】
一方、ステップＳ１１において、露光時間ＴExp が所定の値Ｔ0 よりも小さいと判定された場合には、上述したようなステップＳ１２〜Ｓ１６の時分割露光による画像のぶれ補正と加算との処理は行わず、Ｊ４に戻ってＦＬＧ２が１になるのを待機する（ステップＳ１７）。ＦＬＧ２は、後で図１３を参照して説明するようなＴｉｍｅｒ１割り込み処理が終了したところで１になるために、つまり、通常の露光制御（時分割露光によらない露光制御）が終了するのをここでは待機することになる。
【０１５２】
こうして、このステップＳ１７、またはステップＳ１２、あるいはステップＳ１５において、ＦＬＧ２が１になったと判定されたところで、上述したような一連の撮影動作を終了する。この撮影動作が終了した後は、次の撮影が可能となっている。
【０１５３】
なお、ステップＳ１５においてＦＬＧ２が１であるか否かを判定するようにしたのは、Ｔｉｍｅｒ１割り込み処理のルーチンからリターンしたときに、ステップＳ１６の処理を実行することなく撮影動作を終了させるためである。
【０１５４】
また、ステップＳ１１において、露光時間ＴExp が所定値Ｔ0 より短いときに時分割露光によるぶれ補正と加算との処理を行わないようにしたのは、ステップＳ１６の画素値加算のサブルーチンにおいては、誤動作を防止するためにタイマカウンタの割り込みを後述するように禁止している（図１８のステップＳ５１参照）ために、このステップＳ１６の処理を行っている最中に露光時間がＴExp に到達したとしても、露光が継続されることになり、露光レベルに誤差が生じるからである。上記ステップＳ１６においてタイマカウンタの割り込みを禁止している時間（この時間は、ほぼ、撮像素子１内で画素をぶれ補正して加算する処理に要する時間である。）がＴｐであるとすると、露光時間の誤差は、最大（Ｔｐ／Ｔ0 ）×１００［％］長くなることになる。従って、所定値Ｔ0 は、割り込み禁止時間Ｔｐに対して十分長い時間を設定すると良い。ただし、上述したように、発生したぶれを実質的に無視し得る程度に抑制するためには、所定値Ｔ0 がぶれ限界露光時間ＴLimit 以下であることが望ましい。これに対して、ぶれ補正よりも露光時間の制御を正確に行うことを優先する場合には、その優先度に応じて、所定値Ｔ0 をぶれ限界露光時間ＴLimit よりも長い適宜の時間に設定しても構わない。
【０１５５】
ステップＳ１３における転送量算出のサブルーチンとステップＳ１６における画素値加算のサブルーチンとを詳細に説明する前に、図１４〜図１６を参照して、電子カメラにおけるぶれ量の検出について説明する。まず、図１４は、電子カメラに設定した座標軸と２つの角速度センサの配置とを示す図である。
【０１５６】
この図１４において、ある時刻における、撮影レンズ１５の光軸Ｏに沿った被写体側をＺ軸の正方向、Ｚ軸に垂直な撮像面内における電子カメラの左右方向の被写体側から電子カメラを見て右側をＸ軸の正方向、Ｚ軸とＸ軸との交点を通りＺ軸およびＸ軸に直交する電子カメラの上方向をＹ軸の正方向、とするように、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を設定するものとする。そして、これらＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸周りの回転角を、それぞれθx ，θy ，θz とする。なお、上述したある時刻においては、撮影レンズ１５の光軸ＯとＺ軸とは一致しているが、別の時刻においてぶれが発生している場合には、撮影レンズ１５の光軸Ｏは一般にＺ軸とは一致しない。
【０１５７】
この電子カメラのカメラ本体５１には、上述したように、角速度センサ１９と角速度センサ２０とが設けられている。
【０１５８】
角速度センサ１９は、Ｘ軸回りの回転角θx の単位時間当たりの変化量である角速度を検出するためのものである。
【０１５９】
角速度センサ２０は、Ｙ軸回りの回転角θy の単位時間当たりの変化量である角速度を検出するためのものである。
【０１６０】
これら２つの角速度センサ１９，２０は、図１４に示すように、電子カメラにおける上述したＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸に関連した配置となるように設けられている。
【０１６１】
これら２つの角速度センサ１９，２０から各出力される検出信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器２１，２２によりデジタルデータに変換されて、ＣＰＵ７に入力される。
【０１６２】
このＣＰＵ７は、撮影レンズ１５から、焦点距離ｆに関する情報を取得する（例えば、撮影レンズ１５が電動ズームである場合には、レンズ駆動系１４を介して情報の取得を行い、あるいは、撮影レンズ１５が交換式のレンズ鏡筒である場合には通信接点等を介して情報の取得を行う）。
【０１６３】
また、ＣＰＵ７は、距離検出部２３から被写体距離情報を取得する。
【０１６４】
これら、焦点距離ｆの情報と、被写体距離情報とは、後述するように、Ｘ方向のぶれ量の演算、およびＹ方向のぶれ量の演算に用いられる。
【０１６５】
次に、図１５を参照して、ぶれ量とぶれ補正量との関係について説明する。図１５は、カメラ本体５１が回転角θx だけぶれた場合の、撮像面上における被写体６３の像の移動状態を示す図である。
【０１６６】
電子カメラがぶれ等によって回転角θx だけ回転したとすると、撮影レンズ１５が、符号１５’に示す位置まで回転して移動するとともに、撮像素子１の撮像面６１も角度θx だけ傾いたＣ−Ｄ面の位置に回転する。
【０１６７】
また、ぶれが発生していないときには符号６２に示す中心位置あった被写体６３の像が、回転角θx のぶれが発生した後には、撮像面Ｃ−Ｄ上の符号６２’に示す位置に移動する。
【０１６８】
ここで、撮影レンズ１５の焦点距離をｆ、ぶれが発生していないときの撮影レンズ１５の物空間焦点から被写体６３までの距離をＬ、ぶれが発生していないときの撮影レンズ１５の像空間焦点から像位置までの距離をＬ’、ぶれによる像位置の移動量をΔＹ、とそれぞれすると、図１５に示すような幾何学的位置関係と、次の数式２に示すニュートン（Newton）の結像公式
［数２］
2007020109.tif 000004
と、を用いることにより、上記移動量ΔＹは、次の数式３に示すように算出される。  
［数３］
2007020109.tif 000005
ここに、βは撮影倍率を示し、ｆ／Ｌである。また、数式３を算出するに当たっては、θx が微小量であるとして、θx の１次のオーダーまでの近似を行っている。
【０１６９】
この数式３における値ｆは、上述したように、レンズ情報としてＣＰＵ７に入力される。また、βを算出するために必要な距離Ｌは、図１に示したような距離検出部２３からの情報に基づき算出することができる。さらに、数式３における角度θx は、上述したような角速度センサ１９からの出力に基いて、算出することができる。
【０１７０】
こうして、数式３に基づいて得られる移動量ΔＹに係る実質的な補正を行うことにより、電子カメラにぶれが発生したとしても、撮像素子１から出力される画像信号に係る画像にはぶれの影響が生じないようにすることができる。
【０１７１】
なお、上述したように、角度θx は微小量であるために、図１５に示すように撮像面Ｃ−ＤがＸ軸周りにＹ軸に対して角度θx だけ傾いても、撮像面の傾きにより生じる像への影響は、上述した移動量ΔＹ以外には問題になることはない。
【０１７２】
また、Ｙ軸回りに回転角θy だけぶれが発生したときの像位置の移動量ΔＸも、上記数式１と同様に、次の数式４に示すように求められる。  
［数４］
2007020109.tif 000006
【０１７３】
上述した数式３の両辺を時間で微分することにより、次の数式５が得られる。  
［数５］
2007020109.tif 000007
【０１７４】
この数式５において、右辺におけるｄ（θx ）／ｄｔは、Ｘ軸周りの角速度そのものであるために、角速度センサ１９の出力をそのまま用いることが可能である。また、数式５の左辺におけるｄ（ΔＹ）／ｄｔは、ｄ（θx ）／ｄｔの角速度が生じた場合のＹ軸方向の像移動速度Ｖy となる。
【０１７５】
同様に、Ｙ軸回りに回転角θy だけぶれが発生したときのＸ軸方向の像位置の移動量ΔＸに関しても、数式４の両辺を時間で微分することにより、次の数式６が得られる。  
［数６］
2007020109.tif 000008
【０１７６】
この数式６において、右辺におけるｄ（θy ）／ｄｔは、Ｙ軸周りの角速度そのものであるために、角速度センサ２０の出力をそのまま用いることが可能である。また、数式６の左辺におけるｄ（ΔＸ）／ｄｔは、ｄ（θy ）／ｄｔの角速度が生じた場合のＸ軸方向の像移動速度Ｖx となる。
【０１７７】
今、所定時間ΔＴ（なお、このΔＴは、Ａ／Ｄ変換器２１，２２が角速度センサ１９，２０の出力をデジタル信号に変換するサンプリング間隔であって、ぶれ限界露光時間ＴLimit と同じか、またはそれよりも短い時間であることが望ましい。）周期で検出した角速度センサ１９の出力ｄ（θx ）／ｄｔが、ωx1，ωx2，ωx3，…，ωx(n-1)，ωxnであったとすると、ｎ×ΔＴの時間が経過した後のＹ軸方向の像位置の移動量ΔＹは、次の数式７に示すように与えられる。  
［数７］
2007020109.tif 000009
【０１７８】
同様に、所定時間ΔＴ毎に（所定時間ΔＴ周期で）検出した角速度センサ２０の出力ｄ（θy ）／ｄｔが、ωy1，ωy2，ωy3，…，ωy(n-1)，ωynであったとすると、ｎ×ΔＴの時間が経過した後のＸ軸方向の像位置の移動量ΔＸは、次の数式８に示すように与えられる。  
［数８］
2007020109.tif 000010
【０１７９】
撮像素子１により、ｎ×ΔＴの時間間隔で露光された２つの画像のぶれ量は、数式７および数式８により計算することができる。従って、これらの数式により算出された移動量（ぶれ量）ΔＸ，ΔＹに基いて、２つの画像のぶれを補正するような画素電荷の移動を行ってから加算することにより、ぶれのない画像を生成することが可能となる。
【０１８０】
図１６は、ＣＰＵ７により移動量ΔＸ，ΔＹ等を算出する処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、第２レリーズスイッチ１８ｂが閉じたときから露光が終了するまでの間、図１２に示した処理や後述する図１７に示す処理とは独立なプロセスとして実行されるようになっている。
【０１８１】
すなわち、この処理を開始すると、まず、第２レリーズスイッチ１８ｂが閉じるのを待機する（すなわち、第２レリーズスイッチ１８ｂが閉じるまではＪ３１へ分岐する）（ステップＳ３１）。
【０１８２】
そして、第２レリーズスイッチ１８ｂが閉じたことが検出された場合には、次に、撮影レンズ１５の焦点距離ｆと、被写体距離Ｌと、を入力する（ステップＳ３２）。これらの焦点距離ｆと被写体距離Ｌとは、この図１６に示すような処理の中において演算するようにしても良いが、より高速なサイクルでぶれ量を演算するために、別途のプロセッサ等を用いて焦点距離ｆと被写体距離Ｌとを演算し、ＣＰＵ７はこの演算されたデータをステップＳ３２において入力するようにすると良い。これにより、処理の高速化を図ると共に、リアルタイムへの高い追従性を図ることが可能となる。
【０１８３】
次に、ＣＰＵ７は、Ａ／Ｄ変換器２１，２２を各介して角速度センサ１９，２０の出力を読み込むことにより、角速度ωx ，ωy を入力する（ステップＳ３３）。
【０１８４】
そして、入力した角速度ωx ，ωy を、前回検出した値までの累積加算値に加算することにより、今回検出した値までの累積加算値Σωx ，Σωy を演算する（ステップＳ３４）。
【０１８５】
このステップＳ３４で演算した累積加算値Σωx ，Σωy を上述した数式７，数式８に代入することにより、複数の時分割画像の内の最初の時分割画像の撮影終了時点からの像位置の移動量ΔＹ，ΔＸをそれぞれ算出する（ステップＳ３５）。
【０１８６】
次に、Ｐｘ＝「ΔＸ／Ｌｘ」と、Ｐｙ＝「ΔＹ／Ｌｙ」と、を演算する（ステップＳ３６）。なお、Ｌｘ，Ｌｙは１画素のＸ方向、Ｙ方向のサイズをそれぞれ表し（図２参照）、「」は小数以下を四捨五入した整数値を意味するものとする。従って、Ｐｘ，Ｐｙは、最初の時分割画像の撮影終了時点からの像位置の移動量ΔＸ，ΔＹを画素数単位で表したものである。
【０１８７】
そして、上記Ｐｘ，Ｐｙを、各対応するメモリ〔Ｐｘ〕，〔Ｐｙ〕にそれぞれ記憶する（ステップＳ３７）。上述したように、記号〔〕は、括弧内のデータを記憶するメモリを示している。
【０１８８】
その後、露光時間ＴExp の露光が終了しているか否かを判定し（ステップＳ３８）、露光が終了していない場合にはＪ３２へ分岐して、ステップＳ３３から上述と同様の処理を繰り返して行う。
【０１８９】
一方、ステップＳ３８において露光が終了していると判定された場合には、この処理を終了する。
【０１９０】
次に、図１７は、転送量算出の処理を示すフローチャートである。
【０１９１】
図１２のステップＳ１３においてこの処理が開始されると、まず、前回撮影した画像を垂直方向（Ｙ方向）へ転送する量を画素数に換算した量Ｓｙ（＝（Ｐｙ−Ｓｙ０））を演算する（ステップＳ４１）。ここでＰｙは上述したように最初の時分割露光を開始した直後から今回の時分割露光までのＹ方向のぶれ量であり、Ｓｙ０は最初の時分割露光を開始した直後から前回の時分割露光までに行われたＹ方向のぶれ補正量（累積ぶれ補正量）である。従って、このステップＳ４１においては、最初の時分割露光を開始した直後から今回の時分割露光までのＹ方向のぶれ量と、前回の時分割露光までに実際に補正したぶれ量と、の差分をとったものを、今回の時分割露光に係る補正量としていることになる。このような手段を用いることにより、前後に連続する２回の露光動作の内の、前の画像のぶれ量を基準にして後の画像のぶれ量を求めて補正するのに比して、演算誤差が累積するのを防止することができる。上述したように、ステップＳ３６の演算においては、画素数単位への四捨五入を行っているために、このステップＳ４９に示したような処理を採用することは有効である。
【０１９２】
次に、同様にして、今回撮影した画像を水平方向（Ｘ方向）へ転送する量を画素数に換算した量−Ｓｘ（＝−Ｐｘ）を演算する（ステップＳ４２）。ここでＰｘは上述したように最初の時分割露光を開始した直後から今回の時分割露光までのＸ方向のぶれ量である。また、転送画素数を示す式にマイナスの記号を付したのは、ぶれと反対方向へ画素電荷を移動することにより、新たな読み出し画素電荷を、それまでの加算された画素電荷側へ接近させるためである（図３等参照）。
【０１９３】
なお、ここで説明している処理においては、最初の時分割露光に係る画像、そして、この画像に順次加算される加算画像は、原則的に、同一の垂直転送ＣＣＤ３４から移動することがない（水平転送ＣＣＤ３３上を移動することがなく、他の垂直転送ＣＣＤ３４へ移動することもない）ために、上述したステップＳ４２においては、ステップＳ４１で説明したようなＳｙ０に相当する前回分までの累積ぶれ補正量（例えば、Ｓｘ０）を算出する必要がない。
【０１９４】
そして、このステップＳ４２の処理が終了したら、図１２に示したような処理にリターンする。
【０１９５】
上述したような画像のＸ方向，Ｙ方向への各転送量Ｓｘ，Ｓｙが、図１２のステップＳ１４において比較される所定の許容ぶれ量αｘ，αｙについて、ここで説明する。許容ぶれ量αｘ，αｙは、上述したように、各転送量Ｓｘ，Ｓｙがこれよりも小さければ、ぶれを許容できると判断して、ぶれを補正して加算する動作を行うことなく、そのまま露光動作を継続する基準となっている。
【０１９６】
今、画像を印画紙にプリントして観察する場合を考える。観察者の眼から印画紙までの距離をＫ、印画紙の対角長をＤp とし、画像のぶれ量が上記印画紙の対角線上で距離ΔＤp であったとする。もし、ΔＤp ／Ｋ［ラジアン］が観察者の肉眼の２点識別分解能ΔΦ以下、すなわち、
［数９］
2007020109.tif 000011
であれば、ぶれは印画紙を観察している観察者の眼には知覚されない。
【０１９７】
ところで、撮像素子の（有効撮像領域の）対角長をＤi 、撮像素子の撮像面上におけるぶれ量（上記ΔＤp に対応する長さ）をΔＤi とすると、印画紙の大きさに対する印画紙上のぶれ量の大きさと、撮像素子の大きさに対する撮像素子上のぶれ量の大きさと、は一致するから、次の数式１０が成り立つ。  
［数１０］
2007020109.tif 000012
【０１９８】
従って、この数式１０に示す関係を用いて、数式９からΔＤp を消去すると、次の数式１１が得られる。  
［数１１］
2007020109.tif 000013
【０１９９】
この数式１１から明らかなように、撮像素子上における許容ぶれ量となるΔＤi は、撮像素子のサイズ（Ｄi ）や画像の観察条件（Ｄp ，Ｋ）により一義的に決まる値である。この対角方向の許容ぶれ量の例と全く同様にして、撮像素子の撮像面上における、Ｘ方向の画像の許容ぶれ量ΔＸi と、Ｙ方向の画像の許容ぶれ量ΔＹi と、を求めることができる。
【０２００】
その後は、Ｘ方向の許容ぶれ量ΔＸi を１画素のＸ方向のサイズＬｘを用いて画素数に換算することにより、Ｘ方向の許容ぶれ量αｘ（＝ΔＸi ／Ｌｘ）を求めることができる。同様に、Ｙ方向の許容ぶれ量ΔＹi を１画素のＹ方向のサイズＬｙを用いて画素数に換算することにより、Ｙ方向の許容ぶれ量αｙ（＝ΔＹi ／Ｌｙ）を求めることができる。なお、一般には、肉眼の２点識別分解能ΔΦはおよそ１分とされているが、これに限らず、商品のレベルに応じてΔΦを適宜定めることが可能である。
【０２０１】
続いて、図１８は画素値加算の処理を示すフローチャートである。
【０２０２】
図１２のステップＳ１６においてこの処理が開始されると、まず、タイマカウンタ２４（Ｔｉｍｅｒ１）による割り込みを禁止する（ステップＳ５１）。これは、ステップＳ５２以降の処理を実行している最中に割り込み処理が行われると、正しい動作が保証されない可能性があるためである。
【０２０３】
次に、ＦＬＧ１に１を設定する（ステップＳ５２）。これは、この画素値加算の処理を行うことのないまま後述する図１３のタイマ割り込みルーチンに移行するケースと区別するためである。すなわち、この画素値加算の処理を行えば、フォトダイオード３２の電荷が垂直転送ＣＣＤ３４に読み出されるが、この画素値加算の処理を行っていない場合には、フォトダイオード３２の電荷が読み出されていないために、図１３のタイマ割り込みルーチンに移行した時点でフォトダイオード３２の電荷を垂直転送ＣＣＤ３４に読み出す必要がある。従って、ＦＬＧ１は、これを判別するためのフラグとなっている。なお、ＦＬＧ１に応じた処理については、図１３のタイマ割り込み処理のフローチャートを参照しながら後述する。
【０２０４】
そして、画素の電荷（フォトダイオード３２に蓄積された電荷）を水平転送ＣＣＤ３３に読み出す（ステップＳ５３）。この画素電荷の水平転送ＣＣＤ３３への読み出し完了と同時に、次の露光が自動的にスタートする。
【０２０５】
その後、前回撮影した画像を−Ｓｘの画素数だけ水平方向（Ｘ方向）へ転送するとともに（図３参照）（ステップＳ５４）、前回撮影した画像をＳｙの画素数だけ垂直方向（Ｙ方向）へ転送する（図３参照）（ステップＳ５５）。
【０２０６】
次に、垂直転送ＣＣＤ３４に記憶した画像と、水平転送ＣＣＤ３３に記憶した画像と、を転送電極φＨ０（または転送電極φＶ０）下（つまり、水平転送ＣＣＤ３３と垂直転送ＣＣＤ３４とが交差する位置）に転送することにより、２つの画像を加算する（ステップＳ５６）。
【０２０７】
続いて、加算した電荷を、同一画素内の電荷保持部である垂直転送電極φＶ２下に転送して記憶する（ステップＳ５７）。このようにするのは、上述したように、転送電極φＶ０は水平転送電極φＨ０と兼用しているために、加算した電荷が水平転送ＣＣＤ３３内の電荷と干渉することのないようにするためである。
【０２０８】
そして、上記転送量Ｓｙと前回の転送量Ｓｙ０とを加算してメモリ〔Ｓｙ０〕に記憶することにより上記加算した値を新たにＳｙ０とする（ステップＳ５８）。これにより、メモリ〔Ｓｙ０〕には、最後の（前回の）時分割露光までのＹ方向の転送量の累積加算値が記憶されることになる。
【０２０９】
その後、ステップＳ５１において禁止されていたタイマカウンタ２４（Ｔｉｍｅｒ１）による割り込みを解除して（ステップＳ５９）、この処理から図１２に示した処理にリターンする。
【０２１０】
なお、上述したステップＳ５４，Ｓ５５の処理は、１画素分の整数倍のずれを補正して２つの画像を加算する処理である。しかし、単板式のカラー撮像素子、つまり撮像面の前面にモザイク状のカラーフィルタを配置した撮像素子の場合には、さらに、色信号の混合が発生しないように工夫しなければならない。例えば、ベイヤー配列のカラーフィルタでは、２×２のカラーフィルタを単位とするモザイク状フィルタが繰り返し配列されているために、奇数画素分のぶれを補正して加算すると異なる色の信号が加算されてしまい、正常な色を再現することができなくなる。従って、このような課題を解決するためには、カラーフィルタの水平方向の最小繰り返し周期および垂直方向の最小繰り返し周期（ベイヤー配列の場合はそれぞれ２画素）を最小単位として、ぶれを補正するようにすれば良い。今、ベイヤー配列を例にとると、垂直方向のぶれ補正量を２・「Ｓｙ／２」、水平方向のぶれ補正量（の絶対値）を２・「Ｓｘ／２」、とそれぞれすれば良い。ここに、Ｓｘ，Ｓｙは、上述したステップＳ４２，Ｓ４１において求めた値である。
【０２１１】
次に、図１３はＴｉｍｅｒ１割り込み処理を示すフローチャートである。
【０２１２】
上述したように、このＴｉｍｅｒ１割り込み処理は、図１２のステップＳ１０で開始されたタイマカウンタ２４のカウントが、ステップＳ７においてメモリ〔Ｔｉｍｅｒ１〕に設定された値ＴExp に達した時点で、割り込み処理として実行されるものである。
【０２１３】
この処理を開始すると、まず、ＦＬＧ１が０であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。
【０２１４】
ここで、ＦＬＧ１が０である場合には、フォトダイオード３２からの画素電荷の読み出しがまだ行われていないことになるために、該画素電荷を垂直転送ＣＣＤ３４へシフトする（ステップＳ２２）。
【０２１５】
このステップＳ２２が終了するか、またはステップＳ２１においてＦＬＧ１が０でない（ＦＬＧ１＝１）と判定された場合には、垂直転送ＣＣＤ３４内の画像信号を、水平転送ＣＣＤ４２およびアンプ４３（図６）を介して、この撮像素子１の外部へ読み出す（ステップＳ２３）。
【０２１６】
次に、撮像素子１から読み出した画像信号を、ＣＤＳ２により処理し、ゲインコントロールアンプ（ＡＭＰ）３により増幅した後に、Ａ／Ｄ変換器４によりデジタル信号に変換する（ステップＳ２４）。
【０２１７】
続いて、画像信号をデジタル化して得られた画像データに、情報処理部８により所定の信号処理を施す（ステップＳ２５）。
【０２１８】
さらに、信号処理された画像データを、ＤＲＡＭ９に一時的に記憶する（ステップＳ２６）。
【０２１９】
その後、圧縮伸張部１０によりＤＲＡＭ９に記憶された画像データを画像圧縮し（ステップＳ２７）、圧縮した画像データを記録媒体１１に記録する（ステップＳ２８）。
【０２２０】
そして、ＦＬＧ２に１を記憶してから（ステップＳ２９）、このＴｉｍｅｒ１割り込み処理から図１２に示した処理へリターンする。
【０２２１】
なお、上述では、フォトダイオード３２の電荷を水平転送ＣＣＤ３３に読み出して垂直転送ＣＣＤ３４との交差位置で加算し、この加算電荷を垂直転送ＣＣＤ３４に記憶するようにしていた。しかし、これに限るものではなく、フォトダイオード３２の電荷を垂直転送ＣＣＤ３４に読み出して水平転送ＣＣＤ３３との交差位置で加算し、この加算電荷を水平転送ＣＣＤ３３に記憶するようにしても構わない。さらに、図６に示した構成においては、フォトダイオード３２の電荷を読み出し可能な電極としてφＨ２およびφＶ２の２つが設けられていたが、これに限るものではなく、φＨ２またはφＶ２の何れか一方の電極のみがフォトダイオード３２の電荷を読み出し可能な電極となるように構成されていても構わない。
【０２２２】
また、上述した撮像素子１は、図６の構成からもわかるように、フォトダイオード３２毎に垂直転送電極と水平転送電極とを有しているために、フォトダイオード３２の占める面積が狭くなって感度が低下することが考えられる。この点を改善するために、撮像素子として、公知の光導電膜積層型の撮像素子を用いるようにすると良い。この光導電膜積層型の撮像素子は、光電変換機能と走査−読み出し機能とをそれぞれ別の平面で行うことができるようにした三次元構造をもつ固体撮像素子であり、通常のＩＣ技術で走査部だけを集積したシリコン（Ｓｉ）基板上に、均質な光導電膜を積層し、そこで光電変換を行わせるものである。このような構成を採用すれば、フォトダイオードの感度を高めることが可能となる。
【０２２３】
さらに、撮像素子１のぶれ補正を行う撮像領域の内、最も端（両端）に位置する行および列の転送電極下の電荷は、それよりもさらに端面方向への電荷の転送を行うことができないために、ぶれ補正のために転送された電荷がこの電極下に滞り、画像情報が正しく記憶されない。従って、この転送レジスタを含む画像情報が正しくない端部の転送レジスタの画像信号は、読み出した後に無効として、表示や記録の対象としないようになっている。
【０２２４】
そして、上述では、時分割撮影により得られた画像を撮像素子１の内部においてアナログ加算する例について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、時分割撮影により得られた画像を撮像素子から読み出して、デジタルデータに変換して記憶した後に、相互のぶれを補正して加算する従来技術にも適用することができる。このときには、画像加算手段は、電子カメラ内部の情報処理部やＣＰＵであっても良いし、あるいは電子カメラの外部の情報処理装置（例えば、パーソナルコンピュータ等）であっても構わない。
【０２２５】
加えて、上述したような電子的ぶれ補正装置の技術は、静止画像を撮影する際のぶれ補正に特に適しているが、動画像の１フレームを撮影する際のぶれ補正にも勿論適用することが可能である。従って、この電子的ぶれ補正装置の技術は、デジタルスチルカメラやアナログスチルカメラに適用し得るだけでなく、デジタルビデオカメラやアナログビデオカメラにも適用することが可能であり、これらに限らず、固体撮像素子を用いて画像を撮影する装置に広く適用することが可能である。
【０２２６】
また、上述では、２次元の撮像素子を例に挙げて、ぶれ補正を行う技術を説明したが、例えば１次元の撮像素子（ラインセンサ等）を用いるスキャナ（特に、ハンディスキャナなど）、コピー機、ファクシミリ等においても、上述と同様の技術を適用してぶれ補正を行うことが可能である。ただし、このときには、センサの配列方向に沿った転送ＣＣＤが１つあれば足りる。
【０２２７】
さらに、上述した技術は、略同一時刻に撮像された複数の画像を加算するものであるために、該技術を、ぶれ補正以外の他の用途に応用することも考えられる。例えば、フォトダイオードに蓄積可能な電荷量よりも垂直転送ＣＣＤや水平転送ＣＣＤに蓄積可能な電荷量の方が多い場合には、よりダイナミックレンジの広い画像を生成する技術として用いることも可能となる。
【０２２８】
このような実施形態１によれば、カメラ本体のぶれ量に応じて露光時間を時分割し、時分割して得られた複数の画像信号の相対的なぶれを撮像素子内部で水平および垂直転送レジスタを用いて高速に補正し、この補正された各画像信号を撮像素子内部でアナログ的に加算するようにしたために、ぶれを補正するための複雑なメカニカル機構等が不要になるとともに、幅広いシャッタスピードに対応可能なぶれのない高画質の画像を得ることができる。
【０２２９】
このとき、露光中に生じているぶれ量をリアルタイムで検出して、検出されているぶれ量が所定の許容ぶれ量に達した時点で時分割露光を終了するように露光時間を時分割しているために、各時分割画像のぶれ量は許容範囲内となる。そして、各々のぶれ量が許容範囲内である複数の時分割画像の相対的なぶれを補正して画像を合成しているために、ぶれの程度によることなく、つまり例えば撮影者によることなく、精度の高いぶれ補正を行うことができる。
【０２３０】
そして、垂直方向または水平方向における画素電荷をシフトしてぶれ補正するためのぶれ補正量として、最初の時分割露光を開始した直後から今回の時分割露光までのぶれ量から、最初の時分割露光時から前回の時分割露光時までのぶれ補正量（転送量）の累積加算値を減算したものを用いるようにしたために、演算誤差が累積するのを防止して、正確なぶれ補正を行うことが可能となる。
【０２３１】
また、被写体が低輝度であるときには、絞り開口の大きさをより大きくするように設定し、ぶれ量が許容限界に達する露光時間での撮像素子の電荷蓄積量をなるべく大きくするようにしたために、ぶれのない、かつＳ／Ｎの良好な画像を得ることが可能となる。
【０２３２】
さらに、本実施形態で説明した技術は、露光期間中に撮像面に入射する被写体光の位置が変化するぶれに対応可能な高速のぶれ補正技術であるために、特に、静止画撮影におけるぶれ補正に適したものとなる。
【０２３３】
加えて、上述した技術は、ぶれ補正を例えば撮像素子において行う技術であるために、この技術をレンズ交換式の電子カメラのカメラ本体側に適用すれば、ぶれ補正機能を備えない従来の撮影レンズと組み合わせたときにも、ぶれ補正を行うことができる利点がある。
【０２３４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【０２３５】
本発明は、固体撮像素子の撮像面に結像される画像のぶれを電子的に補正する電子的ぶれ補正装置に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３６】
【図１】本発明の実施形態１における電子カメラの主として電気的な構成を示すブロック図。
【図２】上記実施形態１において、加算され垂直転送ＣＣＤの電荷保持部に記憶されている加算電荷とフォトダイオードから水平転送ＣＣＤへ新たに読み出された電荷とを示す図。
【図３】上記実施形態１において、新たに読み出された電荷を水平方向に転送するとともに加算電荷を垂直方向に転送する様子を示す図。
【図４】上記実施形態１において、新たに読み出された電荷と加算電荷とを加算する様子を示す図。
【図５】上記実施形態１において、加算された電荷を同一画素内における垂直転送ＣＣＤの電荷保持部に退避する様子を示す図。
【図６】上記実施形態１における固体撮像素子に設けられたフォトダイオードおよび電極の構成を示す図。
【図７】上記実施形態１において、撮像素子が縦型オーバーフロー構造であることを説明するための断面図。
【図８】上記実施形態１において、時分割露光の回数に応じて逆バイアス電圧を変化させオーバーフローが発生する蓄積電荷量を制御する様子を示す図。
【図９】上記実施形態１において、撮像時における固体撮像素子の基本的な動作を示すタイミングチャート。
【図１０】上記実施形態１において、フォトダイオードから画素電荷を読み出して固体撮像素子内で転送し加算するときに各電極に印加される信号の様子を示すタイミングチャート。
【図１１】上記実施形態１における固体撮像素子全体の構成を模式化して示す図。
【図１２】上記実施形態１における電子カメラにより画像を撮像して記録するときの処理を示すフローチャート。
【図１３】上記実施形態１におけるＴｉｍｅｒ１割り込み処理を示すフローチャート。
【図１４】上記実施形態１において、電子カメラに設定した座標軸と２つの角速度センサの配置とを示す図。
【図１５】上記実施形態１において、カメラ本体が回転角θx だけぶれた場合の、撮像面上における被写体の像の移動状態を示す図。
【図１６】上記実施形態１において、ＣＰＵにより移動量ΔＸ，ΔＹ等を算出する処理の流れを示すフローチャート。
【図１７】上記実施形態１における転送量算出の処理を示すフローチャート。
【図１８】上記実施形態１における画素値加算の処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０２３７】
１…固体撮像素子（画像加算手段）
２…相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）
３…ゲインコントロールアンプ（ＡＭＰ）
４…Ａ／Ｄ変換器
５…タイミングジェネレータ（ＴＧ）（撮影制御手段）
６…シグナルジェネレータ（ＳＧ）（撮影制御手段）
７…ＣＰＵ（ぶれ量検出手段、露光時間制御手段、撮影制御手段、絞り制御手段、測光手段）
８…情報処理部
９…ＤＲＡＭ
１０…圧縮伸張部
１１…記録媒体
１２…液晶表示部
１３…インタフェース部
１４…レンズ駆動系
１５…撮影レンズ
１６…絞り駆動系（絞り制御手段）
１７…絞り
１８ａ…第１レリーズスイッチ
１８ｂ…第２レリーズスイッチ
１９，２０…角速度センサ（ぶれ量検出手段）
２１，２２…Ａ／Ｄ変換器
２３…距離検出部
２４…タイマカウンタ（Ｔｉｍｅｒ１）
３１…１画素
３２…フォトダイオード（光電変換部を構成する）
３３…水平転送ＣＣＤ（水平転送レジスタ）
３４…垂直転送ＣＣＤ（垂直転送レジスタ）
４１…撮像領域
４２…水平転送ＣＣＤ
４３…アンプ
５１…カメラ本体
６１…ぶれが発生していないときの撮像面
６３…被写体
φＨ０…水平転送電極（加算部）
φＨ１…水平転送電極
φＨ２…水平転送電極（電荷保持部）
φＨ３…水平転送電極
φＶ０…垂直転送電極（加算部）
φＶ１…垂直転送電極
φＶ２…垂直転送電極（電荷保持部）
φＶ３…垂直転送電極
【図１】
2007020109.tif 000014
【図２】
2007020109.tif 000015
【図３】
2007020109.tif 000016
【図４】
2007020109.tif 000017
【図５】
2007020109.tif 000018
【図６】
2007020109.tif 000019
【図７】
2007020109.tif 000020
【図８】
2007020109.tif 000021
【図９】
2007020109.tif 000022
【図１０】
2007020109.tif 000023
【図１１】
2007020109.tif 000024
【図１２】
2007020109.tif 000025
【図１３】
2007020109.tif 000026
【図１４】
2007020109.tif 000027
【図１５】
2007020109.tif 000028
【図１６】
2007020109.tif 000029
【図１７】
2007020109.tif 000030
【図１８】
2007020109.tif 000031