(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプリズムがギャップ無く接合され、入射される光信号をＲＧＢの三原色の成分に分解させるプリズムユニットと、
前記プリズムユニットで分解されたＲＧＢの各光信号を各々独立して光電変換して第１〜第３の画素信号を出力する第１〜第３の撮像素子から構成され、前記撮像素子における水平方向の画素配列間隔をＰｈとした時、他の撮像素子に対する前記第１の撮像素子のシフト量Ｗｈが、
Ｗｈ＝（１＋ａ）Ｐｈ／２  （ａは定数）
の関係になるように配置されている撮像部と、
前記撮像部から出力される画素信号に対し、それぞれサンプル及びホールド処理を行うサンプルホールド部と、
前記サンプルホールド部から出力される画素信号の信号レベルが一定になるように利得制御が行われる自動利得制御部と、
前記自動利得制御部から出力される画素信号に基づき、輝度信号と色差信号とを生成する信号処理部とを備えた撮像装置であって、
前記自動利得制御部から出力される画素信号のうち少なくとも第３の画素信号を水平反転させ、前記第３の画素信号を前記信号処理部へ出力する水平反転部と、
前記第１〜第３の撮像素子を各々独立して動作制御するとともに、水平方向の画素を２ｎ＋１（ｎ＝０，１，２，…）個ずつ加算するよう前記第１〜第３の撮像素子に対して制御可能なＣＣＤ駆動制御部とを備え、
前記ＣＣＤ駆動制御部は、前記第１の画素信号を前記第２の画素信号に対してｎ画素ずれた画素を含んだ２ｎ＋１画素分の画素の組み合わせで加算を行い、第３の画素信号は前記撮像素子の有効画素数を２ｎ＋１で除算した余りの数に対応した画素の組み合わせで加算を行うよう制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記複数の撮像素子において水平方向に加算する画素の組み合わせを、前記撮像素子毎に独立して制御可能なＣＣＤ駆動制御部と、
前記複数のサンプルホールド部において、前記サンプルホールド部毎に独立して制御可能なＣＤＳ制御部と、
前記ＣＣＤ駆動制御部による画素加算の組み合わせと、前記複数のサンプルホールド部がサンプル動作を行う際のサンプル点とを、連動して変更させるシステム制御部とを備えた請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記ＣＣＤ駆動制御部は、前記第３の画素信号を前記第２の画素信号に対してｎ画素遅延させたタイミングから画素加算を行い、前記第１の画素信号を前記第３の画素信号に対してｎ画素遅延させたタイミングから画素加算を行うよう制御する請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記自動利得増幅部から出力される画素信号における輝度信号の平均レベルを算出する平均レベル算出部を、さらに備え、
前記平均レベル算出部で算出された平均値が所定値以上の場合はｎ＝０とし、所定値未満の場合はｎ≧１とした請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素加算によって高感度化を実現する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置は、撮像素子の一種であるＣＣＤを３個搭載し、被写体からの光信号をＲ・Ｇ・Ｂの三原色に分解して信号処理して、映像信号を生成することで、高画質化を図っている。
【０００３】
また、最近の撮像装置には、光量が不足している場所において、ストロボなどの補助光を発光させずに明るい映像を撮影可能な「高感度撮影機能」が搭載されている。高感度撮影機能は、撮像素子において光電変換された複数の画素信号を加算させることで、映像信号全体を明るくする機能である。
【０００４】
図９は従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。図９において、プリズム９１は、被写体像をＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の三原色に分解する。固体撮像素子（以下、ＣＣＤと記す）９２ａ〜９２ｃは、プリズム９１でＲＧＢの成分に分解された光信号を、それぞれＲＧＢの電気信号に変換する。なお、ＣＣＤ９２ａはＢ信号を光電変換するＣＣＤ（以下、Ｂ−ＣＣＤと記す）で、ＣＣＤ９２ｂはＧ信号を光電変換するＣＣＤ（以下、Ｇ−ＣＣＤと記す）で、ＣＣＤ９２ｃはＲ信号を光電変換するＣＣＤ（以下、Ｒ−ＣＣＤと記す）である。
【０００５】
相関２重サンプリング部（以下ＣＤＳ部と記す）９３ａ〜９３ｃは、ＣＣＤ９２ａ〜９２ｃの出力に対してサンプリングとホールド動作を行い、ノイズを低減させる。自動ゲイン制御増幅部（以下、ＡＧＣ部と記す）９４は、ＣＤＳ部９３ａ〜９３ｃの出力信号に対して、信号レベルを一定に保つようにゲイン制御を行う。アナログ−デジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器と記す）９５は、ＡＧＣ部９４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。デジタル信号処理部９６は、Ａ／Ｄ変換器９５から出力されるデジタル化された映像信号に対して、デジタル信号処理を行い、輝度信号（以下Ｙ信号と記す）、及び色差信号（以下Ｃ信号と記す）を出力する。
【０００６】
ＣＣＤ駆動部９７は、ＣＣＤ９２ａ〜９２ｃを駆動させるものであり、具体的にはＣＣＤ９２ａ〜９２ｃにおける垂直転送や水平転送動作を行うよう駆動させている。ＣＣＤ駆動制御部９８は、ＣＣＤ駆動部９７を制御することで画素加算などを行うよう制御する。ＣＤＳ制御部９９は、ＣＤＳ部９３ａ〜９３ｃのサンプル点を制御する。
【０００７】
以下、従来の撮像装置の動作について説明する。
【０００８】
図９において、入射される被写体からの反射光を、プリズム９１でＲＧＢの３原色の成分に分解する。分解された光信号のうち、Ｂ信号はＣＣＤ９２ａに入力され、Ｇ信号はＣＣＤ９２ｂに入力され、Ｒ信号はＣＣＤ９２ｃに入力されて、それぞれアナログ電気信号に変換されて出力される。
【０００９】
ＣＣＤ９２ａ〜９２ｃから出力されるアナログ電気信号は、ＣＤＳ部９３ａ〜９３ｃへ入力され、アナログ電気信号におけるリセット部とデータ部の両方に対してサンプル及びホールド動作を行う。次に、リセット部とデータ部の差分を取り、ＣＣＤのリセットノイズを低減させる。なお、ＣＤＳ部９３ａ〜９３ｃがサンプル及びホールドするタイミングは、ＣＤＳ制御部９９によって制御される。
【００１０】
ＣＤＳ部９３ａ〜９３ｃから出力される信号は、ＡＧＣ部９４で増幅されて一定の信号レベルにされる。ＡＧＣ部９４の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器９５でデジタル信号に変換され、デジタル信号処理部９６に出力される。デジタル信号処理部９６では、入力されるＲＧＢ信号に対してマトリクス演算を行い、Ｙ信号及びＣ信号を生成して出力する。
【００１１】
一方、ＣＣＤ駆動制御部９８は、プリズムに入射される光量が十分な場合（例えば、昼間の屋外撮影等）は、ＣＣＤ駆動部９７に対して、通常の駆動を行うように制御する。つまり、画素加算を行わないように制御する。また、撮影環境における光量が十分ではない場合（例えば、夜間撮影や屋内撮影等）は、ＣＣＤ駆動部９７に対して、水平方向に画素加算制御を行い、高感度映像を得る。
【００１２】
図１０（ａ）はＣＣＤ駆動部９７における通常駆動時の動作を示すタイミングチャートである。図１０（ｂ）はＣＣＤ駆動部９７における画素加算時の動作を示すタイミングチャートである。
【００１３】
図１０（ａ）に示すように通常駆動時は、ＣＣＤにおける水平転送部の駆動パルスＨ１及びＨ２パルスの周期と、ＣＣＤにおける水平転送部後段に配された電荷検出増幅部のリセットパルスＲＧの周期とが同一となるように、ＣＣＤ駆動制御部９８がＣＣＤ駆動部９７を制御している。
【００１４】
一方、図１０（ｂ）に示すように画素加算時は、リセットパルスＲＧの周期が、Ｈ１，Ｈ２パルスの倍の周期になるように、ＣＣＤ駆動部９７を制御している。これによって水平転送部から出力される連続２画素分の信号電荷が、リセットされずに電荷検出増幅部に蓄積される。すなわち、画素加算が実行されたことになる。よって、図１０（ｂ）のデータ部に示すように、通常駆動時のデータ部に比べて約２倍の信号レベルを得ることができる。
【００１５】
また、高解像度の画像を得ることができる「画素ずらし技術」がある。以下、画素ずらし技術について説明する。
【００１６】
図１１（ａ）は水平画素ずらしを行っていない場合（以下「水平画素ずらし配置なし」と称す）のＣＣＤの空間位置関係を示し、図１１（ｂ）は水平画素ずらしを行っている場合（以下「水平画素ずらし配置あり」と称す）のＣＣＤの空間位置関係を表した模式図である。
【００１７】
図１１（ａ）に示す「水平画素ずらし配置なし」の場合は、ＲＧＢに対応した各ＣＣＤが、空間的に水平方向に対して同一位置に配置されているのに対し、図１１（ｂ）に示す「水平画素ずらし配置あり」の場合は、Ｒ−ＣＣＤ及びＢ−ＣＣＤが、Ｇ−ＣＣＤに対して空間的に水平方向に１／２画素間隔分ずらして配置されている。なお、互いにずらして配置されている各々のＣＣＤのシフト量Ｗｈは、以下の関係となっている。
【００１８】
Ｗｈ＝（１＋ａ）Ｐｈ／２
上記数式において、Ｐｈは、各ＣＣＤにおける水平方向の画素配列間隔である。ａは、各ＣＣＤの実装時の配置寸法誤差を考慮に入れた数値であり、一般的にはａ≦±０．１であり、ａ≦±０．０５が好ましく、ａ＝０であればさらに好ましい。すなわち、ａの値が小さいほど、解像度の改善効果が向上する。
【００１９】
図１１（ｂ）に示すように、水平画素ずらし配置を行った場合は、輝度信号を得るときにＧ信号と他の信号とを等量加算させることで、ＣＣＤによるサンプリング処理によって発生する折り返し成分を除去して、図１１（ａ）に示す画素ずらし配置なしの場合に比べて高い解像度を得ることができる。
【００２０】
次に、プリズムユニットの構成について説明する。
【００２１】
図１３（ａ）はギャップレスプリズムユニットを示す模式図で、図１３（ｂ）はエアギャップを備えたプリズムユニットを示す模式図である。図１３（ａ）に示すようにギャップレスプリズムユニットは、図１３（ｂ）に示すプリズムユニットにおける第１のプリズム３１ａと第３のプリズム３１ｃとの間に備えられているエアギャップ３３をなくしたもので、プリズムユニット全体が一体化されたシンプルな構造となり、小型化及び低コスト化を実現できる（特許文献１参照）。
【００２２】
しかし、図１３（ｂ）に示すようにエアギャップ３３のあるプリズムユニットでは、各プリズムで分解されたあとのＲ，Ｇ，Ｂ各成分は、プリズムを通過する間の境界面での反射回数が０回または２回（偶数回）であるのに対し、図１３（ａ）に示すギャップレスプリズムユニットでは、Ｒ，Ｇ成分はプリズム境界面での反射回数は０回または２回（偶数回）であるが、Ｂ成分の反射回数は１回（奇数回）である。よって、Ｂ−ＣＣＤ３２ａに入射される被写体像は、Ｒ−ＣＣＤ３２ｃ及びＧ−ＣＣＤ３２ｂに入射される被写体像に対して、左右が反対である鏡像となる。従って、ギャップレスプリズムユニットが搭載されている撮像装置では、Ｂ−ＣＣＤ３２ａから出力されるＢ信号を、水平方向に反転させる処理が必要となる。
【００２３】
次に、ギャップレスプリズムユニットの動作について説明する。
【００２４】
図１４（ａ）は水平方向に７２４画素を備えているＣＣＤにおいて、水平画素加算を行わない場合のＲＧＢの各ＣＣＤから出力される画素の空間位置を表した模式図である。ここでは説明を簡単にするため、水平画素ずらし配置は行わないものとする。水平画素ずらし配置を行っていないため、Ｒ，Ｇ，Ｂ各画素の水平方向の空間位置は同一となる。
【００２５】
ギャップレスプリズムユニットが搭載されているＣＣＤの場合、Ｂ−ＣＣＤから出力される画像は、Ｒ−ＣＣＤ及びＧ−ＣＣＤから出力される画像に対して、左右が反転された画像になっている。よって、そのままの画像では後段の信号処理部（例えば、図９におけるデジタル信号処理部９６）から出力されるＹ信号及びＣ信号は、Ｂ成分だけ反転した映像信号となり、正常な映像とならない。
【００２６】
そこで図１４（ａ）に示すように、Ｂ信号に対して水平反転処理を行う。つまり、Ｒ−ＣＣＤ，Ｇ−ＣＣＤから出力されるＲ０，Ｒ１，…，Ｒ７２２，Ｒ７２３、及びＧ０，Ｇ１，…，Ｇ７２２，Ｇ７２３の画素に対して、Ｂ−ＣＣＤから出力されるＢ画素の順序を、Ｂ７２３，Ｂ７２２，…，Ｂ１，Ｂ０の順となるように水平反転処理を行う。この処理によって、撮像装置の最終出力信号は正常なものとなる。
【特許文献１】特開昭５０−１５９６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、上記の構成による撮像装置では、次のような課題がある。
【００２８】
まず、水平画素ずらし配置を行うことによって生じる問題について説明する。
【００２９】
図１２（ａ）は水平画素加算を行わない場合の、各ＣＣＤから出力される画素の空間位置関係を表した模式図である。水平画素ずらし配置では、Ｇ−ＣＣＤから出力される画素Ｇ０，Ｇ１…は、Ｒ−ＣＣＤ及びＢ−ＣＣＤから出力される画素Ｒ０，Ｒ１…およびＢ０，Ｂ１…に対して、水平方向に空間的に１／２画素間隔分（図１２における１／２ｄ）ずれて配置されている。なお、図１２において、ｄは１画素間隔を示している。
【００３０】
これに対して水平２画素加算を行った場合、Ｇ−ＣＣＤでは、図１２（ａ）におけるＧ０とＧ１、Ｇ２とＧ３、…のように画素加算され、図１２（ｂ）に示すようにＧ０’，Ｇ２’，Ｇ４’，…の画素がＣＣＤから出力される。また、図１２（ｂ）に示すように、Ｒ−ＣＣＤ及びＢ−ＣＣＤにおいてもＧ−ＣＣＤと同じ駆動が行われるので、Ｒ−ＣＣＤからはＲ０’，Ｒ２’，Ｒ４’，…の画素が出力され、Ｂ−ＣＣＤからはＢ０’，Ｇ２’，Ｂ４’，…の画素が出力される。
【００３１】
ここで画素加算後のＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの画素の空間位置は、図１２（ｂ）に示すように、画素加算前の画素間隔の１／２の位置、すなわち画素加算後の画素間隔の１／４（図１２における１／４Ｄ）に位置することになる。このように、Ｇ画素の空間位置が、Ｒ画素及びＢ画素に対して１／２のずれではなくなるため、このままでは折り返し成分（Aliasing Distortion）を除去して解像度向上の効果を得ることはできなくなる。また、画素加算されることで水平方向の画素数が半分に減少するため、画素加算時には水平解像度が著しく劣化してしまうことになる。これは、水平に画素加算する画素数を変えた場合でも同様である。
【００３２】
次に、ギャップレスプリズムユニットを搭載することによって生じる問題について説明する。
【００３３】
図１４（ｂ）は水平に３画素加算を行った場合の、ＲＧＢの各ＣＣＤから出力される画素の空間位置を表した模式図である。ここでは説明を簡単にするため、水平画素ずらし配置は行わないものとする。水平画素ずらし配置を行っていないため、Ｒ，Ｇ，Ｂ各画素の水平方向の空間位置は同一となる。
【００３４】
図１４（ｂ）に示すように、水平画素加算処理を行った場合、水平反転処理を行っても不具合のある画像となってしまう。すなわち、図１４（ｂ）に示すように水平３画素の画素加算を行った場合、Ｇ−ＣＣＤではＧ０とＧ１とＧ２、Ｇ３とＧ４とＧ５が画素加算され、Ｇ１’，Ｇ４’，…，Ｇ７２１’のように出力される。Ｒ−ＣＣＤ，Ｂ−ＣＣＤでも同様にＲ１’，Ｒ４’，…，Ｒ７２１’またはＢ１’，Ｂ４’，…，Ｂ７２１’のように出力される。そしてＢ−ＣＣＤ出力は水平反転処理が施され、Ｂ７２１’，Ｂ７１８’，…，Ｂ１’の順となる。
【００３５】
ここで、図１４（ｂ）に示すように、画素加算前はＧ１，Ｒ１の画素の空間位置に対応するＢ画素はＢ７２２であるのに対し、画素加算後のＢ画素は空間位置がずれたＢ７２１’の画素となる。それ以外の画素に対しても同様であり、画素加算及び水平反転処理後のＢ画素の空間位置は、Ｒ画素及びＧ画素の空間位置に対してずれてしまう。従って、撮像装置の最終出力信号は、Ｂ画素成分だけ水平方向にずれてしまい、映像信号に色ずれが発生してしまう。
【００３６】
本発明は、以上のような課題を解決し、解像度劣化を抑えつつ、高感度で色ずれのない画像が得られる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
この課題を解決するために第１の構成の撮像装置は、複数のプリズムがギャップ無く接合され、入射される光信号をＲＧＢの三原色の成分に分解させるプリズムユニットと、前記プリズムユニットで分解されたＲＧＢの各光信号を各々独立して光電変換して第１〜第３の画素信号を出力する第１〜第３の撮像素子から構成され、前記撮像素子における水平方向の画素配列間隔をＰｈとした時、他の撮像素子に対する前記第１の撮像素子のシフト量Ｗｈが、
Ｗｈ＝（１＋ａ）Ｐｈ／２  （ａは定数）
の関係になるように配置されている撮像部と、前記撮像部から出力される画素信号に対し、それぞれサンプル及びホールド処理を行うサンプルホールド部と、前記サンプルホールド部から出力される画素信号の信号レベルが一定になるように利得制御が行われる自動利得制御部と、前記自動利得制御部から出力される画素信号に基づき、輝度信号と色差信号とを生成する信号処理部とを備えた撮像装置であって、前記自動利得制御部から出力される画素信号のうち少なくとも第３の画素信号を水平反転させ、前記第３の画素信号を前記信号処理部へ出力する水平反転部と、前記第１〜第３の撮像素子を各々独立して動作制御するとともに、水平方向の画素を２ｎ＋１（ｎ＝０，１，２，…）個ずつ加算するよう前記第１〜第３の撮像素子に対して制御可能なＣＣＤ駆動制御部とを備え、前記ＣＣＤ駆動制御部は、前記第１の画素信号を前記第２の画素信号に対してｎ画素ずれた画素を含んだ２ｎ＋１画素分の画素の組み合わせで加算を行い、第３の画素信号は前記撮像素子の有効画素数を２ｎ＋１で除算した余りの数に対応した画素の組み合わせで加算を行うよう制御するものである。
【発明の効果】
【００３８】
上記構成のディスク装置によれば、解像度劣化を抑えつつ、高感度の画像が得られる。また、ギャップレスプリズムユニットを搭載しても、色ずれの発生のない映像を得ることができるとともに、小型化及び低コスト化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明の撮像装置は、前記複数の撮像素子において水平方向に加算する画素の組み合わせを、前記撮像素子毎に独立して制御可能なＣＣＤ駆動制御部と、前記複数のサンプルホールド部において、前記サンプルホールド部毎に独立して制御可能なＣＤＳ制御部と、前記ＣＣＤ駆動制御部による画素加算の組み合わせと、前記複数のサンプルホールド部がサンプル動作を行う際のサンプル点とを、連動して変更させるシステム制御部とを備えた構成としてもよい。
【００４０】
また、前記ＣＣＤ駆動制御部は、前記第１の画素信号を前記第２の画素信号に対してｎ画素遅延させたタイミングから画素加算を行い、前記第３の画素信号を前記第１の画素信号に対してｎ画素遅延させたタイミングから画素加算を行うよう制御する構成としてもよい。
【００４１】
また、前記自動利得増幅部から出力される画素信号における輝度信号の平均レベルを算出する平均レベル算出部を、さらに備え、前記平均レベル算出部で算出された平均値が所定値以上の場合はｎ＝０とし、所定値未満の場合はｎ≧１とした構成としてもよい。
【００４２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における撮像装置の基本的な要部構成を例示するブロック図である。
【００４３】
図１において、プリズム１は、複数のプリズムをギャップ無く接合されているギャップレスプリズムユニットで構成され、入射される被写体像をＲＧＢの三原色の成分に分解する。なお、プリズム１で分解された光信号を、それぞれＧ信号、Ｒ信号、Ｂ信号とする。
【００４４】
ＣＣＤイメージセンサー（以下、ＣＣＤと記す）２ａ〜２ｃは、プリズム１でＲＧＢ各色に分解されたＲＧＢ信号を、それぞれ電気信号に変換する。なお、Ｂ−ＣＣＤ２ａはＢ信号を光電変換するＣＣＤで、Ｇ−ＣＣＤ２ｂはＧ信号を光電変換するＣＣＤで、Ｒ−ＣＣＤ２ｃはＲ信号を光電変換するＣＣＤである。また、Ｒ−ＣＣＤ２ｂ及びＢ−ＣＣＤ２ｃは、Ｇ−ＣＣＤ２ａに対して、空間的に水平方向に１／２画素分ずれた配置（以下、「水平画素ずらし配置」と称する）となっている。
【００４５】
ＣＤＳ部３ａ〜３ｃは、ＣＣＤ２ａ〜２ｃの出力信号に対して、サンプリングとホールド動作を行い、それによって映像信号中のノイズを低減させる。ＡＧＣ部４は、ＣＤＳ部３ａ〜３ｃから出力されるＲＧＢ信号に対して、信号レベルを一定に保つようにゲイン制御を行う。Ａ／Ｄ変換器５は、ＡＧＣ部４から出力されるアナログＲＧＢ信号をデジタルＲＧＢ信号に変換する。水平反転部６は、Ａ／Ｄ変換器５から出力されるＢ信号に対して、水平反転処理を行うものである。具体的な水平反転処理の動作は後述する。デジタル信号処理部７は、Ａ／Ｄ変換器５から出力されるＧ信号及びＲ信号、および水平反転部６から出力されるＢ信号に対してデジタル信号処理を行い、Ｙ信号（輝度信号）及びＣ信号（色差信号）を生成して出力する。
【００４６】
ＣＣＤ駆動部８ａ〜８ｃは、それぞれＣＣＤ２ａ〜２ｃを駆動する。ＣＣＤ駆動制御部９は、ＣＣＤ駆動部８ａ〜８ｃを制御することで、画素加算処理などを行うよう制御する。ＣＤＳ制御部１０ａ〜１０ｃは、それぞれＣＤＳ部３ａ〜３ｃにおけるサンプリング処理のタイミングを制御する。水平反転制御部１１は、水平反転部６において反転処理する画素の範囲を制御する。システム制御部１２は、後述する操作部１３における操作入力に基づいて、ＣＣＤ駆動制御部９、ＣＤＳ制御部１０ａ〜１０ｃ及び水平反転制御部１１を動作制御する。また、システム制御部１２から各部に対する制御内容の変更は、連動して行っている。操作部１３は、ユーザーによって操作されることで、撮像装置における各種設定操作や撮影操作などを行うことができる。本実施の形態では、少なくとも、画素加算を行わないで撮影を実行する通常撮影モードと、画素加算を行って撮影を実行する高感度撮影モードの選択操作が可能である。
【００４７】
以下、撮像装置の動作について説明する。
【００４８】
図１に示すように、プリズム１に入射される被写体からの反射光は、ＲＧＢの三原色の成分に分解される。分解された光信号は、それぞれＣＣＤ２ａ〜２ｃに入射される。ここで、プリズム１は図１３（ａ）に示すようなギャップレスプリズムユニットで構成されているので、Ｂ−ＣＣＤ３２ｃには、Ｇ−ＣＣＤ３２ａ及びＲ−ＣＣＤ３２ｂに入射される被写体像の鏡像（左右反転した映像）が入射される。これは、図１３（ａ）に示すように、Ｇ−ＣＣＤ３２ａ及びＲ−ＣＣＤ３２ｂに入射される光信号は、プリズム３１ａ及び３１ｂ内を０回または偶数回反射されるのに対し、Ｂ−ＣＣＤ３２ｃに入射される光信号は、プリズム３１ｃ内を奇数回反射されるためである。
【００４９】
次に、ＣＣＤ２ａ〜２ｃは、入射される被写体像を表す光信号を、それぞれアナログ電気信号へ変換し、Ｇ信号、Ｒ信号、Ｂ信号（以下、「ＲＧＢ信号」と総称する）を出力する。
【００５０】
ＣＣＤ２ａ〜２ｃから出力されるＲＧＢ信号は、ＣＤＳ部３ａ〜３ｃに入力される。ＣＤＳ部３ａ〜３ｃでは、入力されるＲＧＢ信号におけるリセット部及びデータ部のサンプル及びホールド動作を行い、その差分をとることでＲＧＢ信号におけるリセットノイズを低減させる。ＣＤＳ部３ａ〜３ｃがサンプリングするタイミングは、それぞれＣＤＳ制御部１０ａ〜１０ｃから出力されるサンプリングパルスによって制御される。
【００５１】
ＣＤＳ部３ａ〜３ｃから出力されるＲＧＢ信号は、ＡＧＣ部４において増幅されて一定の信号レベルにされる。ＡＧＣ部４から出力されるＲＧＢ信号は、Ａ／Ｄ変換器５でデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器５から出力されるＧ信号とＲ信号はデジタル信号処理部７に入力され、Ｂ信号は水平反転部６に入力される。
【００５２】
Ｂ信号は、前述したように、Ｒ信号及びＧ信号に基づく映像信号に対して左右反転された映像信号となっているため、元と同じ正転の像となるように、水平反転部６において反転処理されてから、デジタル信号処理部６に出力される。なお、水平転送部６において、映像信号における反転動作を行う範囲は、水平反転制御部１１で制御される。
【００５３】
デジタル信号処理部７では、入力されるＲＧＢの各デジタル信号に基づいて、Ｙ信号（輝度信号）及びＣ信号（色差信号）を生成して出力する。
【００５４】
次に、ＣＣＤの構成について説明する。
【００５５】
図２はＣＣＤの内部構造を示す模式図であり、Ｇ−ＣＣＤ２ａを例示している。なお、ＣＣＤ２ａは、例えば水平の有効画素数が７２６画素で構成されている。
【００５６】
図２において、受光部２１は、フォトダイオードなどの受光素子で構成され、入射される光を受光して電荷を発生させる。また、受光部２１は、数十万〜数百万個の受光素子がマトリクス状に配置されて構成されている。垂直転送部２２は、受光部２１から出力される電荷を垂直方向に転送させるものであり、受光部２１と同数あるいは倍数の垂直転送ＣＣＤから構成されている。水平転送部２３は、垂直転送部２２によって転送された電荷を、水平方向に転送させるものであり、水平転送ＣＣＤから構成されている。電荷検出増幅部２４は、水平転送部２３によって転送された電荷を検出して増幅し、電気信号を出力する。また、電荷検出増幅部２４は、画素加算動作時は入力される電荷を蓄積する。なお、垂直転送部２２、水平転送部２３、電荷検出増幅部２４は、それぞれ図１におけるＣＣＤ駆動制御部８ａ〜８ｃから出力されるパルスによって、動作制御される。
【００５７】
図２において、入射される光は、受光部２１において受光されて電荷が発生され、発生された電荷を所定時間蓄積する。この時の電荷蓄積時間は、図１におけるＣＣＤ駆動部８ａ〜８ｃにおいて制御される。
【００５８】
受光部２１で蓄積された電荷は、垂直転送部２２において垂直方向へ転送される。垂直方向へ転送された電荷は、水平転送部２３において水平方向へ転送される。水平転送部２３て転送された電荷は、電荷検出増幅部２４で検出されて増幅され、電気信号（Ｇ信号）が出力される。
【００５９】
図示していないが、Ｒ−ＣＣＤ２ｂ及びＢ−ＣＣＤ２ｃも、上記と同様に動作する。
【００６０】
次に、通常撮影時の動作について説明する。
【００６１】
なお、以下の説明では、ＣＣＤ２ａ〜２ｃにおける動作を中心に説明をする。また、「通常撮影」とは、昼間の屋外撮影などのように、撮影環境における光量が十分な場合を想定している。動作的には、ＣＣＤ２ａ〜２ｃにおいて画素加算処理を行わないで撮影を行うことをいう。
【００６２】
図１において、まずユーザーは、操作部１３を操作して通常撮影を行うように指示入力する。操作部１３が操作されることにより、システム制御部１２は、ＣＣＤ駆動制御部９に対して、ＣＣＤ２ａ〜２ｃを通常駆動（画素加算を行わない駆動）させるよう制御する。ＣＣＤ駆動制御部９は、各ＣＣＤ駆動部８ａ〜８ｃに対して通常のＣＣＤ駆動を実行するよう制御することで、ＣＣＤ２ａ〜２ｃからは各画素に対応した電気信号（画素信号）を出力する。
【００６３】
図３は、ＣＣＤ２ａ〜２ｃの通常駆動時（画素加算を行わない時）におけるＣＣＤ駆動動作及びＣＤＳ部３ａ〜３ｃの制御動作を表すタイミングチャートである。図３において、駆動パルスＨ１及びＨ２は、ＣＣＤ２ａ〜２ｃにおける水平転送部２３（図２参照）を駆動制御するパルスである。リセットパルスＲＧは、ＣＣＤ２ａ〜２ｃにおける電荷検出増幅部２４（図２参照）に蓄積される電荷をリセットするパルスであり、ＣＣＤ駆動部８ａ〜８ｃから出力される。サンプリングパルスＤＳ１及びＤＳ２は、ＣＣＤ２ａ〜２ｃの出力に対してＣＤＳ部３ａ〜３ｃがサンプリングを行うためのパルスである。サンプリングパルスＤＳ１はＣＣＤ出力のリセット部をサンプリングし、サンプリングパルスＤＳ２はＣＣＤ出力のデータ部をサンプリングするために、それぞれＣＤＳ制御部１０ａ〜１０ｃから出力される。
【００６４】
図３に示すように、通常撮影時は、水平転送部２３（図２参照）の駆動パルスＨ１及びＨ２の周期とリセットパルスＲＧの周期とが一致するように制御されるとともに、各リセットパルスＲ−ＲＧ，Ｇ−ＲＧ，Ｂ−ＲＧの位相が全て同位相になるように制御される。このような駆動パルスとリセットパルスに基づき、ＣＣＤ駆動制御部９がＣＣＤ駆動部８ａ〜８ｃを制御することにより、ＣＣＤ２ａ〜２ｃからは、水平方向の画素が画素加算処理されていないＲＧＢ信号が、同じタイミングで出力される。
【００６５】
また、図３に示すように、システム制御部１２は、ＣＤＳ制御部１０ａ〜１０ｃにおけるサンプリングのタイミングが、各ＣＣＤ２ａ〜２ｃの出力信号におけるリセット部とデータ部のタイミングに一致するように制御している。すなわち、Ｇ−ＣＣＤ２ａ，Ｒ−ＣＣＤ２ｂ，Ｂ−ＣＣＤ２ｃから出力される各信号のリセット部及びデータ部が同じタイミングであるため、ＣＤＳ制御部１０ａ〜１０ｃから出力されるＧ−ＤＳ１、Ｇ−ＤＳ２、Ｒ−ＤＳ１、Ｒ−ＤＳ２、Ｂ−ＤＳ１、Ｂ−ＤＳ２パルスが、全て同位相となるように制御される。これによって、ＣＣＤ２ａ〜２ｃから出力される画素信号におけるリセットノイズを除去することができる。
【００６６】
図５（ａ）〜（ｄ）は通常撮影時におけるＣＣＤ２ａ〜２ｃから出力される画素の空間位置を表した模式図である。通常撮影時は、水平画素の画素加算処理が行われていないため、図５（ａ）に示すように、Ｇ画素Ｇ０，Ｇ１，…，Ｇ７２５の空間位置は、Ｒ画素Ｒ０，Ｒ１，…，Ｒ７２５の空間位置に対して、１／２画素間隔分ずれている。なお、図５において、ｄは１画素分の間隔を示している。１／２ｄは１／２画素分の間隔を示し、Ｇ画素とＲ画素のずれ量を示している。
【００６７】
また、本実施の形態の撮像装置にはギャップレスプリズムユニットが搭載されているため、Ｂ−ＣＣＤ２ｃから出力されるＢ信号で構成される映像は、Ｇ−ＣＣＤ２ａ、Ｒ−ＣＣＤ２ｂから出力されるＧ信号及びＲ信号で構成される映像に対して、左右が反転されている。そこで、水平反転部６が、Ａ／Ｄ変換器５から出力されるＢ信号に対して水平反転処理を行う。すなわち、図５（ｃ）に示すＢ画素の全有効画素Ｂ０，Ｂ１，…，Ｂ７２５に対して水平反転処理を行うことで、水平反転部６からは図５（ｄ）に示すようにＢ７２５，Ｂ７２４，…，Ｂ０の順で画素信号が出力される。なお、水平反転部６において反転させる画素の範囲は、水平反転制御部１１によって指定される。
【００６８】
また、Ａ／Ｄ変換器５から出力されるＲ信号とＧ信号は、そのままデジタル信号処理部７に出力されるため、デジタル信号処理部７には、図５（ａ）に示すＧ信号と、図５（ｂ）に示すＲ信号と、図５（ｄ）に示すＢ信号とが入力される。よって、図５（ｂ）に示すＲ画素の空間位置と、図５（ｄ）に示す水平反転後のＢ画素との空間位置とが一致し、さらに図５（ａ）に示すＧ画素は、Ｒ画素及びＢ画素に対して１／２画素間隔分ずれている状態となる。
【００６９】
従って、撮像装置の最終出力であるデジタル信号処理部７からは、Ｂ信号の空間位置ずれによる色ずれがなく、かつ水平画素ずらし配置によって高い解像度の信号が出力される。
【００７０】
次に、高感度撮影時の動作について説明する。
【００７１】
図１において、夜間の屋外撮影などのように撮影環境が低照度である場合に、ユーザーが操作部１３を操作することによって、撮像装置を高感度撮影モードへ移行させることができる。高感度撮影モードへ移行されると、システム制御部１２は画素加算処理を行うよう各部を制御する。システム制御部１２は、まずＣＣＤ駆動制御部９に対して、水平方向の３画素の加算処理を行わせるように制御する。
【００７２】
次に、高感度撮影時における画素加算処理について説明する。図４はＣＣＤ２ａ〜２ｃにおける水平方向の３画素を加算する時のＣＣＤ駆動動作及びＣＤＳ部３ａ〜３ｃの制御動作を表すタイミングチャートである。各パルスの具体説明については、図３を参照して前述したので省略する。
【００７３】
図４に示すように、ＣＣＤ駆動制御部９は、まずＣＣＤ駆動部８ａ〜８ｃから出力される各リセットパルスＲＧの周期を変更する。すなわち、３画素の加算を行うために、ＲＧパルスの周期をＨ１パルス及びＨ２パルスの周期の３倍になるようにする。次に、Ｒ−ＲＧパルスの位相を、Ｇ−ＲＧパルスの位相よりも、Ｈ１またはＨ２パルスの１周期分遅らせる。また、Ｂ−ＲＧパルスの位相を、Ｒ−ＲＧパルスの位相よりも、Ｈ１またはＨ２パルスの１周期分遅らせる。
【００７４】
以上のようにＣＣＤ駆動制御部９において設定されているパルスに基づいて、ＣＣＤ２ａ〜２ｃが駆動されることよって、図２に示すＣＣＤの水平転送部２３から出力される連続３画素分の信号電荷が、リセットされずに、電荷検出増幅部２４に蓄積される。よって、図４のデータ部に示すように、通常駆動時（図３参照）に比べて、３倍の振幅レベルを有する信号を得ることができる。すなわち、高感度の映像信号を得ることができる。
【００７５】
また、図４に示すように、各ＲＧパルスの位相がずれているので、各ＣＣＤ２ａ〜２ｃから出力される信号のリセット部及びデータ部は、それぞれＨ１及びＨ２パルス１周期分づつずれることになる。そこで、システム制御部１２は、ＣＤＳ制御部３ａ〜３ｃから出力されるＤＳ１及びＤＳ２パルスの位相を、データ部及びリセット部に合わせるように制御する。すなわち、Ｒ−ＤＳ１及びＲ−ＤＳ２パルスは、Ｇ−ＤＳ１及びＧ−ＤＳ２パルスよりも、Ｈ１及びＨ２パルス１周期分遅らせ、Ｂ−ＤＳ１及びＢ−ＤＳ２パルスは、Ｒ−ＤＳ１及びＲ−ＤＳ２パルスよりも、Ｈ１及びＨ２パルス１周期分遅らせる。このように設定されているＤＳ１及びＤＳ２パルスに基づいてＣＤＳ部３ａ〜３ｃが動作制御されることにより、ＣＤＳ部３ａ〜３ｃは画素加算された画素信号に対してサンプル及びホールド動作を行うことができる。
【００７６】
図５（ｅ）〜（ｈ）は水平３画素加算処理時にＣＣＤ２ａ〜２ｃから出力される画素の空間位置を表す模式図である。Ｇ−ＣＣＤ２ａでは、図５（ａ）に示す画素Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２が加算され、画素Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５が加算されて、以降、画素Ｇ７２３、Ｇ７２４、Ｇ７２５の加算まで実行される。加算後は、図５（ｅ）に示すように、画素Ｇ１’，Ｇ４’，…，Ｇ７２４’が出力される。
【００７７】
また、Ｒ−ＣＣＤ２ｂでは、図４に示すようにＲ−ＲＧパルスの位相がＧ−ＲＧパルスの位相よりもＨ１及びＨ２パルス１周期分、すなわち１画素分遅れているため、Ｒ−ＣＣＤ２ｂにおいて画素加算される画素の組み合わせが、Ｇ−ＣＣＤ２ａにおける画素の組み合わせと異なる。すなわち、Ｒ−ＣＣＤ２ｂでは、図５（ｂ）に示すように、画素Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が加算され、Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６のように加算されて、以降、画素Ｒ７２１、Ｒ７２２、Ｒ７２３までの加算が実行される。加算後は、図５（ｆ）に示すように、画素Ｒ２’，Ｒ５’，…，Ｒ７２２’が出力される。
【００７８】
また、Ｂ−ＣＣＤ２ｃでは、図４に示すようにＢ−ＲＧパルスの位相がＲ−ＲＧの位相よりも１画素分遅れる。よって、図５（ｃ）に示すように、画素Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が加算され、画素Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７が加算されて、以降、画素Ｂ７２２、Ｂ７２３、Ｂ７２４までの加算が実行される。加算後は、図５（ｇ）に示すように、画素Ｂ３’，Ｂ６’，…，Ｂ７２３’が出力される。
【００７９】
いずれも水平３画素加算されているため、加算後の画素の空間位置は、加算前の３画素の中央の画素の空間位置に一致する。
【００８０】
次に、Ｂ−ＣＣＤ２ｃから出力されるＢ信号（図５（ｇ）参照）は、その後Ａ／Ｄ変換器５を経て水平反転部６で水平反転処理される。水平反転部６は、図５（ｇ）に示す画素Ｂ３’，Ｂ６’，…，Ｂ７２３’の２４１画素に対して反転処理を行う。なお、水平反転部６は、水平反転制御部１１によって動作制御される。水平反転部６は、入力される画素Ｂ３’，Ｂ６’，…，Ｂ７２３’を反転させ、図５（ｈ）に示すように画素Ｂ７２３’，Ｂ７２０’，…，Ｂ３’の順で画素信号を出力する。
【００８１】
次に、画素加算された時のＲ，Ｇ，Ｂ各画素の空間位置関係について説明する。
【００８２】
まず、Ｒ画素とＢ画素については、図５（ｂ）及び（ｄ）に示す画素加算前は画素Ｒ２の空間位置に対応するＢ画素はＢ７２３で、画素Ｒ５に対応するＢ画素はＢ７２０であるのに対し、図５（ｆ）及び（ｈ）に示す画素加算後は画素Ｒ２’に対応するＢ画素はＢ７２３’で、画素Ｒ５’に対応するＢ画素はＢ７２０’である。つまり、画素加算前と画素加算後とで、各画素の空間位置は一致している。なお、Ｒ画素，Ｂ画素における他の画素も同様である。
【００８３】
また、Ｒ画素に対するＧ画素の空間的な相対位置は、図５（ｅ）及び（ｆ）に示すように画素加算後の画素間隔の１／２に位置する。つまり、加算後も水平画素ずらし配置が保たれることになる。
【００８４】
以上のように、撮像装置の最終出力であるデジタル信号処理部７の出力信号は、水平３画素加算後においては画素数が１／３に減るものの、最終出力の信号レベルは３倍となる。また、水平画素ずらし配置の効果によって、解像度劣化が抑えられる。また、Ｂ画素の空間位置ずれによる色ずれは全く発生しない。したがって、高感度撮影時における画質を向上させることができる。
【００８５】
また、ギャップレスプリズムを使用しているため、小型化及び低コスト化の効果も得られる。
【００８６】
なお、実施の形態１において、水平は３画素加算を行っているが、加算する画素数は「３」に限るものではなく、２ｎ＋１（ｎ＝１，２，…）個の加算を行う処理であればよい。２ｎ＋１個の画素を加算する構成であれば、画素加算後においても水平画素ずらし配置が保たれ、かつ、水平反転後のＢ画素の空間位置ずれを防ぐことができる。
【００８７】
例えば、図６は水平５画素加算前後の、ＣＣＤ２ａ〜２ｃから出力される画素の空間位置を表す模式図である。この場合、画素加算を行う際の画素の組み合わせが、Ｇ画素は図６（ａ）に示すようにＧ０〜Ｇ４、Ｒ画素は図６（ｂ）に示すようにＲ２〜Ｒ６、Ｂ画素図６（ｃ）に示すようにＢ４〜Ｂ８になるように制御されている。また、左右反転部６が、図６（ｇ）に示す画素Ｂ６’，…，Ｂ７２１’の１４４画素を反転させるように動作することによって、図６（ｈ）に示す画素Ｂ７２１’、…Ｂ６’のように、画素加算後のＲ画素の空間位置（図６（ｆ）参照）と画素加算及び水平反転後のＢ画素の空間位置とが一致する。また、図６（ｅ）に示すＧ画素の空間位置は、図６（ｆ）に示すＲ画素及び図６（ｈ）に示すＢ画素の画素間隔の１／２に位置することになる。従って、水平３画素加算と同様の効果を得ることができる。
【００８８】
なお、実施の形態１において、ＣＣＤ２ａ〜２ｃは水平方向にのみ画素ずらし配置を行ったものであるが、水平、垂直ともに画素ずらし配置を行った場合でも、水平方向の画素加算に対しては同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００８９】
また、実施の形態１において、ＣＣＤ２ａ〜２ｃの水平有効画素数は７２６個で構成されているが、それに限るものではなく、本発明はそれ以外の画素数を持つＣＣＤの場合でも、有効画素数及び／又は加算画素数に応じて、Ｂ画素の組み合わせを変えることで同様な効果が得られる。例えば、有効画素数が７２７画素で、３画素加算を行う場合、Ｂ画素の組み合わせはＢ０〜Ｂ２，Ｂ３〜Ｂ５，…，の組み合わせに変更することで、同様な効果が得られる。また、有効画素数が７２７画素で、５画素加算を行う場合、Ｂ画素の組み合わせはＢ０〜Ｂ４，Ｂ５〜Ｂ９，…，の組み合わせに変更することで、同様な効果が得られる。また、有効画素数が７２５画素で、５画素加算を行う場合、Ｂ画素の組み合わせはＢ３〜Ｂ７，Ｂ８〜Ｂ１２，…，の組み合わせに変更することで、同様な効果が得られる。
【００９０】
また、実施の形態１では、Ｂ−ＣＣＤ２ｃから出力される映像信号が左右反転されているが、左右反転されている映像信号が出力されるのはＢ−ＣＣＤ２ｃであるとは限らない。左右反転されている映像信号が出力されるのは、プリズム１の構造によって決まるため、Ｇ−ＣＣＤ２ａやＲ−ＣＣＤ２ｂから左右反転映像が出力される可能性もある。Ｇ−ＣＣＤ２ａやＲ−ＣＣＤ２ｂから出力される映像信号が左右反転されている場合は、Ａ／Ｄ変換器５の出力段に、Ｇ信号またはＲ信号を水平反転させる水平反転部６を配置させることで、実施の形態１と同様にＹ信号及びＣ信号を出力させることができ、同様の効果を得ることができる。
【００９１】
（実施の形態２）
図７は実施の形態２における撮像装置の構成を例示したブロック図である。図７において、図１と同じ動作を行うブロックには、図１と同じ符号を付与し、そのブロックにおける詳細説明は省略する。
【００９２】
Ｙマトリクス部１４は、Ａ／Ｄ変換器５または水平反転部６から出力されるデジタルＲＧＢ信号をもとにマトリクス演算を行い、Ｙ信号を生成する。平均レベル算出部１５は、Ｙマトリクス部１４から出力される信号に対し、画面全体の平均輝度レベルを算出し、算出された平均輝度レベルをシステム制御部１２に出力する。
【００９３】
実施の形態２の撮像装置と実施の形態１の撮像装置とが異なる点は、Ｙマトリクス部１４と平均レベル算出部１５とを備えた点と、システム制御部１２の動作である。以下、前記相違点を中心に動作を説明する。
【００９４】
Ｙマトリクス部１４は、Ａ／Ｄ変換器５から出力されるＲ信号及びＧ信号と、水平反転部６から出力されるＢ信号とに基づきマトリクス演算を行い、Ｙ信号（輝度信号）を生成して平均レベル算出部１５に出力する。平均レベル算出部１５は、Ｙマトリクス部１４から出力されるＹ信号に基づき、全画面の輝度レベルの平均値Ｓａｖを算出し、その値をシステム制御部１２に出力する。システム制御部１２は、Ｓａｖの値を観測し、ある一定のレベルＳｌｍｔよりも下回った場合は、ＣＣＤ駆動制御部９、ＣＤＳ制御部１０ａ〜１０ｃ、水平反転制御部１１を連動して制御し、水平画素加算処理を行う。すなわち、撮像装置の周囲の明るさに連動させて、通常駆動と画素加算駆動とを切り替えている。
【００９５】
次に、入射される被写体像の照度が連続的に低下する場合の動作を説明する。
【００９６】
図８（ａ）はプリズム１に入射される被写体像の照度の変化を示す特性図である。（ｂ）はＡＧＣ部４のゲインの特性図である。（ｃ）は平均レベル算出部１５から出力される平均値Ｓａｖの特性図である。（ｄ）はシステム制御部１２の制御によって行われる水平画素加算数の変化を表した特性図である。なお、図８において、横軸は時間ｔである。
【００９７】
図８（ａ）に示すように、時間の経過とともに照度が下がっていくと、ＡＧＣ部４に入力される画素信号のレベルは下がっていく。ＡＧＣ部４は、画素信号のレベルが下がっていくのに連動して、出力信号レベルが一定に保つように乗算ゲインＧを上げる（図８（ｂ）のｔ０〜ｔ１）。ＡＧＣ部４において信号レベルが一定になるように制御されると、平均レベル算出部１５から出力される平均値Ｓａｖは、図８（ｃ）のｔ０〜ｔ１に示すように、一定の値となる。
【００９８】
図８（ｂ）に示すように、ＡＧＣ部４において乗ずることができるゲインには上限Ｇｍａｘがあり、ゲインがＧｍａｘに達した後も照度が下がる（図８（ａ）のｔ１〜ｔ２）と、ＡＧＣ部４の出力は一定レベルを保つことができずに下がっていく。従って、図８（ｃ）のｔ１〜ｔ２に示すように、平均レベル算出部１４から出力される平均値Ｓａｖも、Ｓｌｍｔより下がる。
【００９９】
平均値ＳａｖがＳｌｍｔよりも下がると、図８（ｄ）に示すように、システム制御部１２は水平３画素加算を行うように撮像素子制御部９、ＣＤＳ制御部１０ａ〜１０ｃ、水平反転制御部１１を連動して制御する。この場合の制御は、実施の形態１で述べた通りであるので、詳細説明は省略する。
【０１００】
画素加算処理を行うように制御されることによって、ＣＣＤ２ａ〜２ｃから出力される信号のレベルは、画素加算前の信号レベルの３倍となり、ＡＧＣ部４に入力される信号レベルも３倍となる。従って、ＡＧＣゲインは、図８（ｂ）のｔ２に示すように、一旦Ｇｍａｘ／３まで下がって、出力信号レベルを一定レベルに保とうとする。
【０１０１】
ｔ２以降、さらに照度が下がっていくと、図８（ｂ）に示すＡＧＣ部４の乗算ゲインは、ｔ３のタイミングで再び上限Ｇｍａｘに到達する。
【０１０２】
ｔ２〜ｔ３に示すように、尚も照度が下がっていくと、前述と同様に平均レベル算出部１５から出力される平均値ＳａｖのレベルがＳｌｍｔを下回るので、図８（ｄ）に示すようにシステム制御部１２は水平５画素加算を行うように制御を行う。
【０１０３】
それによって、ＡＧＣ部４の入力信号レベルは、水平３画素加算の時に比べて５／３倍に上がる。ＡＧＣ部４は、レベルを一定に保つために、ゲインを一旦（３／５）×Ｇｍａｘまで下げる（図８（ｂ）のｔ４）。
【０１０４】
ｔ４以降、照度がさらに下がると、ＡＧＣ部４のゲインは上昇し、レベルを一定に保つよう制御される。
【０１０５】
上記構成によれば、Ｙマトリクス部１４と平均レベル算出部１５とを備え、入射される被写体像の輝度レベルに基づいて、自動的にレベルを一定に保つように水平画素加算動作を制御しているため、ユーザーにおける通常撮影モードあるいは高感度撮影モードのモード選択操作を必要とせず、操作性を向上させることができる。
【０１０６】
また、画素加算時、Ｇ画素とＲ画素及びＢ画素とは水平画素ずらし配置を保つことができるので、解像度劣化が抑えられ、かつＢ画素の空間位置ずれによる色ずれは全く発生しない。しかも、ギャップレスプリズムを使用しているため、それによる小型化及び低コスト化の効果が得られる。
【０１０７】
なお、実施の形態２において、水平は３画素、または５画素加算を行っているが、これに限るものではなく、２ｎ＋１（ｎ＝１，２，…）個の加算を行うように制御させることで、画素加算後においても水平画素ずらし配置を保持でき、かつ、水平反転後のＢ画素の空間位置ずれを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明にかかる撮像装置は、ギャップレスのプリズムが搭載された低コストの撮像装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施の形態１による撮像装置の構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１におけるＣＣＤの構成を示す模式図
【図３】実施の形態１における水平画素加算を行わない場合のＣＣＤ駆動動作及びＣＤＳ部の制御動作を表すタイミングチャート
【図４】実施の形態１における水平画素加算を行う場合のＣＣＤ駆動動作及びＣＤＳ部の制御動作を表すタイミングチャート
【図５】実施の形態１における各ＣＣＤから出力される画素信号の空間位置関係を表す模式図
【図６】実施の形態１における各ＣＣＤから出力される画素信号の空間位置関係を表す模式図
【図７】実施の形態２による撮像装置の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態２における照度低下に対する、ＡＧＣ部の乗ずるゲイン、平均レベル算出部の出力、システム制御部による水平加算画素数の変化を表す特性曲線図
【図９】従来の撮像装置の構成を示すブロック図
【図１０】従来の撮像装置におけるＣＣＤ駆動動作を表すタイミングチャート
【図１１】従来の撮像装置における水平画素ずらし配置の概念を表す説明図
【図１２】従来の水平画素ずらし配置された撮像装置に用いられるＲ，Ｇ，Ｂ−ＣＣＤから出力される各画素の空間位置関係を表す模式図
【図１３】ギャップレスプリズムとエアギャップのあるプリズムの構成を示す説明図
【図１４】従来のギャップレスプリズムを用いた撮像装置に用いられるＲ，Ｇ，Ｂ−ＣＣＤから出力される各画素の空間位置関係を表す模式図
【符号の説明】
【０１１０】
１  プリズム
２  ＣＣＤ
３  ＣＤＳ部
４  ＡＧＣ部
５  Ａ／Ｄ変換器
６  水平反転部
７  デジタル信号処理部
８  ＣＣＤ駆動部
９  ＣＣＤ駆動制御部
１０  ＣＤＳ制御部
１１  水平反転制御部
１２  システム制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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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