(57)【要約】【課題】高いフレームレートを維持しながら所望の被写体を高解像度で撮像する。【解決手段】撮像素子は画像特徴決定部、レジスタ、およびタイミング制御部をと有する。画像特徴決定部は事前の撮像により生成された画像信号に基づいて、画面全体の中の主要な被写体を検出する。レジスタは受光面上において主要な被写体を受光した領域を第１の領域に設定する。レジスタは他の領域を第２の領域に設定する。タイミング制御部は第１の領域に設定された９〜１７列において２画素の同時読出しを実行させる。タイミング制御部は第２の領域に設定された１〜８、１７〜２４列において４画素の同時読出しを実行させる。【選択図】図１０
2009177344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面上の第１、第２の方向に沿って画素が配置され、各前記画素が受光量に応じて生成する画素信号を個別に、または第１の方向および／あるいは第２の方向に沿った複数の前記画素が生成する前記画素信号を同時に出力可能なＸＹアドレス方式の撮像素子を駆動する撮像素子駆動装置であって、
前記受光面を分割した複数の部分領域それぞれを、第１の領域または前記第１の領域より低い解像度で撮像する第２の領域に設定する設定部と、
前記第１の領域に設定された部分領域においては前記第１の方向に沿って並ぶ前記画素から個別の画素信号の出力、またはｍ１個（ｍ１は正の整数）の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させ、前記第２の領域に設定された部分領域においては前記第１の方向に沿って並ぶ前記画素からｎ１個（ｎ１＞ｍ１）の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させる制御部とを備える
ことを特徴とする撮像素子駆動装置。
【請求項２】
前記ｍ１として定められる数が小さくなるほど前記ｎ１として定められる数が大きくなることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子駆動装置。
【請求項３】
前記設定部は、前記複数の部分領域を前記第１、第２の領域または前記第２の領域より低い解像度で撮像する第３の領域に設定し、
前記制御部は、前記第３の領域に設定された部分領域においては前記第１の方向に沿って並ぶ前記画素からｓ１個（ｓ１＞ｎ１）の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像素子駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１の領域に設定された部分領域においては前記第２の方向に沿って並ぶ前記画素から個別の画素信号の出力、またはｍ２個の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させ、
前記第２の領域に設定された部分領域においては前記第２の方向に沿って並ぶ前記画素からｎ２個（ｎ２＞ｍ２）の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させる
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の撮像素子駆動装置。
【請求項５】
前記設定部は、以前に前記撮像素子が撮像した画像全体の中の主被写体を推定し、前記主被写体を撮像した前記部分領域を前記第１の領域として設定し、前記主被写体を撮像した前記部分領域以外の前記部分領域を前記第２の領域として設定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の撮像素子駆動装置。
【請求項６】
前記設定部は、前記撮像素子が以前に撮像した複数の画像全体の中において移動している移動体を推定し、前記移動体を撮像した前記部分領域を前記第１の領域として設定し、前記移動体が撮像した前記部分領域以外の前記部分領域を前記第２の領域として設定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の撮像素子駆動装置。
【請求項７】
前記設定部は、
前記撮像素子が以前に撮像した複数の画像全体の中において移動している移動体を推定し、
前記移動体の移動方向を算出し、
前記移動体を撮像した前記部分領域、および前記移動体を撮像した前記部分領域から前記移動方向に向かった位置の前記部分領域を前記第１の領域として設定し、
前記移動体を撮像した前記部分領域、および前記移動体を撮像した前記部分領域から前記移動方向に向かった位置の前記部分領域以外の前記部分領域を前記第２の領域として設定する
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の撮像素子駆動装置。
【請求項８】
前記各画素は、複数の種類のいずれか一種のカラーフィルタによって覆われており、前記制御部は同じ色のカラーフィルタに覆われる前記画素に前記画素信号の同時出力を行なわせることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の撮像素子駆動装置。
【請求項９】
受光面上の第１、第２の方向に沿って画素が配置され、各前記画素が受光量に応じて生成する画素信号を個別に、または第１の方向および／あるいは第２の方向に沿った複数の前記画素が生成する前記画素信号を同時に出力可能なＸＹアドレス方式の撮像素子本体部と、
前記受光面を分割した複数の部分領域それぞれを、第１の領域または前記第１の領域より低い解像度で撮像する第２の領域に設定する設定部と、
前記第１の領域に設定された部分領域においては前記第１の方向に沿って並ぶ前記画素から個別の画素信号の出力、またはｍ１個（ｍ１は正の整数）の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させ、前記第２の領域に設定された部分領域においては前記第１の方向に沿って並ぶ前記画素からｎ１個（ｎ１＞ｍ１）の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させる制御部とを備える
ことを特徴とする撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレームレートを確保しつつ解像度の高い動画像を撮像素子に撮像させる撮像素子駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画素数の大きな撮像素子を有し、静止画および動画を撮影可能なデジタルカメラが知られている。このようなデジタルカメラによって動画を撮影するときは、撮像素子から信号を出力させる画素を間引くことが知られている。なお、画素の間引きとは、撮像素子から画像信号を出力させるときに、画像全体の読出し期間中に一部の画素から信号を読出すことである。
【０００３】
出力する画素を間引くことにより、フレームレートの低下が防止されている。すなわち、単一の画素による画素信号の生成と出力とにかかる時間を一定に保ったまま、受光面全体の読出し動作の高速化が図られている。しかし、フレームレートの低下を防ぐために必要な画素の間引きを行なうことにより、実際の情報が欠落するために偽の模様や、モアレが発生する問題が生じていた。
【０００４】
そこで、撮像素子の全画素から信号を出力させ、後段の画像処理において画素加算することにより、間引き出力を行ったときと同じデータサイズの画像信号を得ることが提案されている（特許文献１参照）。画素加算することによりモアレの発生を防ぐことが可能であるが、撮像素子の全画素から信号を出力させる必要があるため撮像素子における出力の速度を高速化することは困難だった。
【０００５】
また、撮像素子において画素加算をさせながら間引き出力を行なうことが提案されている（特許文献２参照)。間引き出力によりフレームレートの低下を防ぎながら、画素加算により偽の模様やモアレの低減化が可能である。しかし、受光面全面において動画像用の画素数に合わせて、画素加算させる画素数が均一に定められるため、画像の特徴に応じて得られる画素信号を有効に生かして、高い解像度が維持されていないことが問題であった。
【特許文献１】特開２００３−３３３６１０号公報
【特許文献２】特開平９−２４７６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、フレームレートを確保しながら、本発明では撮像する画像に応じて画像劣化の少ない動画像を撮像させる撮像素子駆動装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の撮像素子駆動装置は、受光面上の第１、第２の方向に沿って画素が配置され各前記画素が受光量に応じて生成する画素信号を個別にまたは第１の方向および／あるいは第２の方向に沿った複数の画素が生成する画素信号を同時に出力可能なＸＹアドレス方式の撮像素子を駆動する撮像素子駆動装置であって、受光面を分割した複数の部分領域それぞれを第１の領域または前記第１の領域より低い解像度で撮像する第２の領域に設定する設定部と、第１の領域に設定された部分領域においては第１の方向に沿って並ぶ画素から個別の画素信号の出力またはｍ１個（ｍ１は正の整数）の画素信号の同時出力を撮像素子に実行させ第２の領域に設定された部分領域においては第１の方向に沿って並ぶ画素からｎ１個（ｎ１＞ｍ１）の画素信号の同時出力を撮像素子に実行させる制御部とを備えることを特徴としている。
【０００８】
さらに、ｍ１として定められる数が小さくなるほどｎ１として定められる数が大きくなることが好ましい。
【０００９】
また、設定部は複数の部分領域を第１、第２の領域または第２の領域より低い解像度で撮像する第３の領域に設定し、制御部は第３の領域に設定された部分領域においては第１の方向に沿って並ぶ画素からｓ１個（ｓ１＞ｎ１）の画素信号の同時出力を撮像素子に実行させることが好ましい。
【００１０】
また、制御部は、第１の領域に設定された部分領域においては第２の方向に沿って並ぶ画素から個別の画素信号の出力またはｍ２個の画素信号の同時出力を撮像素子に実行させ、第２の領域に設定された部分領域においては第２の方向に沿って並ぶ画素からｎ２個（ｎ２＞ｍ２）の画素信号の同時出力を撮像素子に実行させることが好ましい。
【００１１】
また、設定部は、以前に撮像素子が撮像した画像全体の中の主被写体を推定し、主被写体を撮像した部分領域を第１の領域として設定し、主被写体を撮像した部分領域以外の部分領域を第２の領域として設定することが好ましい。
【００１２】
または、設定部は、撮像素子が以前に撮像した複数の画像全体の中において移動している移動体を推定し、移動体を撮像した部分領域を第１の領域として設定し、移動体が撮像した部分領域以外の部分領域を第２の領域として設定することが好ましい。
【００１３】
または、設定部は、撮像素子が以前に撮像した複数の画像全体の中において移動している移動体を推定し、移動体の移動方向を算出し、移動体を撮像した部分領域および移動体を撮像した部分領域から移動方向に向かった位置の部分領域を第１の領域として設定し、移動体を撮像した部分領域および移動体を撮像した部分領域から移動方向に向かった位置の部分領域以外の部分領域を第２の領域として設定することが好ましい。
【００１４】
また、各画素は複数の種類のいずれか一種のカラーフィルタによって覆われており、制御部は同じ色のカラーフィルタに覆われる画素に画素信号の同時出力を行なわせることが好ましい。
【００１５】
本発明の撮像素子は、受光面上の第１、第２の方向に沿って画素が配置され各画素が受光量に応じて生成する画素信号を個別にまたは第１の方向および／あるいは第２の方向に沿った複数の画素が生成する画素信号を同時に出力可能なＸＹアドレス方式の撮像素子本体部と、受光面を分割した複数の部分領域それぞれを第１の領域または第１の領域より低い解像度で撮像する第２の領域に設定する設定部と、第１の領域に設定された部分領域においては第１の方向に沿って並ぶ画素から個別の画素信号の出力またはｍ１個（ｍ１は正の整数）の画素信号の同時出力を撮像素子に実行させ第２の領域に設定された部分領域においては第１の方向に沿って並ぶ画素からｎ１個（ｎ１＞ｍ１）の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させる制御部とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、受光面の一部において高い解像度で光学像を撮像すること、およびそれ以外の領域において同時読出しの画素数を増やすためフレームレートを高く保つことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
図１は、本発明の一実施形態を適用した撮像素子駆動装置を有するデジタルカメラの内部構成を概略的に示すブロック図である。デジタルカメラ１０は、レンズ１１、撮像素子２０、デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）１２、システムコントローラ１３、およびタイミングジェネレータ１４などによって構成される。
【００１８】
レンズ１１は、撮像素子２０に光学的に接続される。レンズ１１を透過する被写体の光学像が撮像素子２０の受光面に入射する。撮像素子２０は、例えばＣＭＯＳイメージセンサである。受光面において被写体の光学像が受光されることにより、光学像に対応する画像信号が生成される。
【００１９】
撮像素子２０において生成された画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ１５においてアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された画像信号はＤＳＰ１２に送られる。
【００２０】
ＤＳＰ１２に送られた画像信号は、信号処理の作業用メモリであるＤＲＡＭ１６に格納される。ＤＲＡＭ１６に格納された画像信号は、ＤＳＰ１２において、所定の信号処理が施される。
【００２１】
所定の信号処理が施された画像信号は、モニタ１７に送られる。モニタ１７において、送られた画像信号に対応する画像が表示される。また、所定の信号処理が施された画像信号は、コネクタ（図示せず）を介して接続される外部メモリ１８に格納可能である。
【００２２】
デジタルカメラ１０の各部位は、システムコントローラ１３によって制御される。タイミングジェネレータ１４により撮像素子２０およびシャッタ１９が駆動される。撮像素子２０およびシャッタ１９が駆動されることにより、画像信号を生成させる。
【００２３】
次に撮像素子２０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、撮像素子の構成を示すブロック図である。
【００２４】
撮像素子２０はＣＭＯＳ撮像素子であり、撮像素子本体２１、タイミング制御部２２、レジスタ（制御部）２３、および画像特徴決定部（設定部）２４などによって構成される。
【００２５】
被写体の光学像は撮像素子本体２１において受光され、画像信号が生成される。画像特徴決定部２４は画像信号に基づいて、撮像した画像全体の中において、主要な撮像対象と推定される被写体を決定する。レジスタ２３は、決定した被写体に基づいて、画像信号を構成する画素信号の読出し方法を決定する。タイミング制御部２２は、レジスタ２３に決定された読出し方法およびタイミングジェネレータ１４から送信されるクロック信号およびフィールド信号などに基づいて、撮像素子本体２１を駆動する。
【００２６】
撮像素子本体２１には、受光部２５、行選択回路２６、列選択回路２７、水平読出し線２８、および列選択トランジスタ２９などによって構成される。受光部２５と行選択回路２６とが直接接続される。水平読出し線２８は列選択トランジスタ２９を介して受光部２５と接続される。列選択回路２７と列選択トランジスタ２９とが接続される。
【００２７】
受光部２５の撮像面には複数の画素Ｐがマトリックス状、すなわち列方向（第１の方向）および行方向（第２の方向）に沿って配置される。各画素ＰはＲ（ｅｄ）カラーフィルタ、Ｇ（ｒｅｅｎ）カラーフィルタ、およびＢ（ｌｕｅ）カラーフィルタのいずれかのカラーフィルタによって覆われる。カラーフィルタはベイヤー方式に従って配置される。
【００２８】
したがって、行方向にはＲカラーフィルタおよびＧカラーフィルタの２種類のカラーフィルタが交互に繰返し配置される。またはＧカラーフィルタおよびＢカラーフィルタの２種類のカラーフィルタが交互に繰返し配置される。
【００２９】
また、列方向にもＲカラーフィルタおよびＧカラーフィルタの２種類ンカラーフィルタが交互に繰返し配置される。またはＧカラーフィルタおよびＢカラーフィルタが交互に繰返し配置される。
【００３０】
Ｒカラーフィルタに覆われた画素Ｐは、赤色成分の受光量に応じた画素信号を生成する。Ｇカラーフィルタに覆われた画素Ｐは、緑色成分の受光量に応じた画素信号を生成する。Ｂカラーフィルタに覆われた画素Ｐは、青色成分の受光量に応じた画素信号を生成する。被写体像全体の画像信号は複数の画素信号によって構成される。
【００３１】
生成した画素信号は、各画素Ｐから個別に、または複数の画素Ｐから同時に出力される。複数の画素Ｐから同時に出力されるときには、同時出力させる各画素Ｐの信号成分が平均化されて出力される。画素信号を出力させる画素Ｐは行選択回路２６および列選択回路２７により直接的あるいは間接的に選択される。
【００３２】
行選択回路２６により読出しを行う画素Ｐの行が選択される。選択された画素Ｐから出力される画素信号が、列選択トランジスタ２９に出力される。列選択トランジスタ２９に出力された画素信号は、列選択回路２７に選択され、水平読出し線２８に出力される。
【００３３】
水平読出し線２８に出力された画素信号は、出力部３０およびＡ／Ｄコンバータ１５を介してＤＳＰ２３に送られる。画素信号はＤＳＰ１２において所定の信号処理が行われ、画像信号としてモニタ１７や外部メモリ１８などに送られる。
【００３４】
行選択回路２６および列選択回路２７は、タイミング制御部２２に接続される。タイミング制御部２２により行選択回路２６および列選択回路２７が駆動され、画素信号を出力させる画素Ｐが選択される。
【００３５】
画素信号は、列方向および行方向における画素信号の個別読出し、第１、第２の固定式同時読出し、第１、第２の可変式同時読出しを組合わせた方式により、撮像素子本体２１から読出される。
【００３６】
４行２４列に並ぶ画素Ｐからの列方向における個別読出し、第１、第２の固定式同時読出し、および第１、第２の可変式同時読出しを例として、それぞれの読出し方式について以下に説明する。なお、以後の説明において、画素Ｐの行番号は上から下方向に向かって数えられる。また、画素Ｐの列番号は左から右方向に向かって数えられる。
【００３７】
個別読出し方式においては、行選択回路２６から１行目の画素Ｐに送信される１行目選択信号ΦＳＬ１がＨＩＧＨに切替えられ（図３ΦＳＬ１欄参照）、１行目の画素Ｐが選択される。１行目の画素Ｐの選択により、１行目に配置されたすべての画素Ｐから画素信号が出力可能になる。
【００３８】
１行目の画素Ｐが選択されている状態で、列選択回路２７からすべての列選択トランジスタ２９に別々に送信される列選択信号ΦＳＲ１〜ΦＳＲ２４が順番にＨＩＧＨに切替えられ、１列目から最終列である２４列目までの列選択トランジスタ２９が順番に、列選択回路２７により選択される（図３符号Ｐ１参照）。
【００３９】
列選択トランジスタ２９の選択は、列選択トランジスタ２９の導通／非導通により実行される。列選択トランジスタ２９を導通することにより、１行目における１列目から２４列目までの画素Ｐの画素信号が順番に撮像素子２０から出力される。
【００４０】
１行目の画素Ｐからの画素信号の出力が終わると、１行目の画素Ｐの選択が解除され、２行目の画素Ｐが行選択回路２６により選択される（図３ΦＳＬ２参照）。１行目と同様に列選択回路２７による列選択トランジスタ２９の選択により、２行目における１列目から２４列目までの画素Ｐの画素信号が順番に撮像素子２０から出力される（図３符号Ｐ２参照）。
【００４１】
以後、３行目、４行目の画素Ｐについても１、２行目と同様に、順番に画素信号が個別に出力される。上述のように個別読出し方式では、すべての画素Ｐから画素信号が個別に読出される（図４参照）。
【００４２】
第１の固定式同時読出し方式においては、行選択回路２６から１行目選択信号ΦＳＬ１がＨＩＧＨに切替えられ（図５ΦＳＬ１欄参照）、１行目の画素Ｐが選択される。１行目の画素Ｐが選択されている状態で、２列おきの３つの列選択信号、すなわち同じ色のカラーフィルタに覆われる３つの列の列選択信号が同時にＨＩＧＨに切替えられる。３つの列選択信号のＨＩＧＨへの切替えが順番に行なわれ、各列の列選択トランジスタ２９が選択される。
【００４３】
例えば、１、３、５列目の列選択トランジスタ２９が先ず選択され（図５タイミングＴ１参照）、次に、２、４、６列目の列選択トランジスタ２９、…、２０、２２、２４列目の３列の列選択トランジスタ２９が順番に選択される（図５符号Ｐ１参照）。
【００４４】
３個の列選択トランジスタ２９を同時に選択して導通することにより、選択された列の３つの画素信号が平均化され出力される。例えば、１、３、５列目の画素信号が平均化されて、撮像素子２０の画素配置を列方向に１／３に圧縮した読出し画素配置の１’列における画素信号として出力される（図６読出し画素配置欄１’列参照）。
【００４５】
同様に、２、４、６列目の画素信号が平均化され、読出し画素配置の２’列における画素信号として出力される。同様に、以後の列において、２列おきの３つの画素信号が平均化され出力される。
【００４６】
１行目の画素Ｐからの画素信号の出力が終わると、１行目の画素Ｐの選択が解除される。以後、同様に２行目〜４行目の画素Ｐについても、１行目と同様に、各行において２列おきの３つの画素信号が平均化され、読出される（図６参照）。
【００４７】
第２の固定式同時読出し方式においては、行選択回路２６から１行目選択信号ΦＳＬ１がＨＩＧＨに切替えられ（図７ΦＳＬ１欄参照）、１行目の画素Ｐが選択される。１行目の画素Ｐが選択されている状態で、２列おきに連続して並ぶ３つの列選択信号の中で両端の列選択信号が同時にＨＩＧＨに切替えられる。両端の列選択信号のＨＩＧＨへの切替えが順番に行なわれ、全体の２／３の列選択トランジスタ２９が選択される。
【００４８】
例えば、１、５列目の列選択トランジスタ２９が先ず選択され（図７タイミングＴ１参照）、次に２、６列目の列選択トランジスタ２９、…、２０、２４列目の列選択トランジスタ２９が順番に選択される（図７符号Ｐ１参照）。
【００４９】
２個の列選択トランジスタ２９を同時に選択して導通することにより、選択された列の２つの画素信号が平均化され出力される。例えば、１、５列目の画素信号が平均化されて、撮像素子２０の画素配置を列方向に１／３に圧縮した読出し画素配置の１’列における画素信号として出力される（図８読出し画素配置欄１’列参照）。同様に、２、６列目の画素信号が平均化され、読出し画素配置の２’列における画素信号として出力される。同様に、２つの画素信号が平均化され出力される。
【００５０】
１行目の画素Ｐからの画素信号の出力が終わると、１行目の画素Ｐの選択が解除される。以後、同様に２行目〜４行目の画素Ｐについても、１行目と同様に、２つの画素信号が平均化され出力される（図８参照）。
【００５１】
次に、第１、第２の可変式同時読出し方式について説明する。後述するように、第１、第２の可変式同時読出しを行うときには、任意の行および／または列によって定められる領域が第１の領域に分類され、その他の領域が第２の領域に分類される。なお、第１の領域とは高い解像度で受光する領域であり、第２の領域とは第１の領域より低い解像度で受光する領域である。
【００５２】
以下の第１の可変式同時読出し方式の説明では、９〜１６列目の画素Ｐによって形成される領域が第１の領域として分類されていると仮定する。また以下の第２の可変式同時読出し方式の説明では、１１〜１４列目の画素Ｐによって形成される領域が第１の領域として分類されていると仮定する。
【００５３】
第１の可変式同時読出し方式においては、行選択回路２６から１行目選択信号ΦＳＬ１がＨＩＧＨに切替えられ（図９ΦＳＬ１欄参照）、１行目の画素Ｐが選択される。１行目の画素Ｐが選択されている状態で、第２の領域に属する列、すなわち１〜８列目および１７〜２４列目に関しては２列おきの４つの列選択信号が同時にＨＩＧＨに切替えられ、第１の領域に属する列、すなわち９〜１６列目に関しては、２列おきの２つの列選択信号が同時にＨＩＧＨに切替えられ、それぞれの列選択トランジスタ２９が選択される。
【００５４】
例えば、第２の領域である１〜８列目においては、１、３、５、７列目の列選択トランジスタ２９が先ず選択され（図９符号Ｔ１参照）、次に２、４、６、８列目の列選択トランジスタ２９が選択される。
【００５５】
８列目の次の列以降の第１の領域である９〜１６列目においては、９、１１列目の列選択トランジスタ２９、１０、１２列目の列選択トランジスタ２９、１３、１５列目の列選択トランジスタ２９、および１４、１６列目の列選択トランジスタ２９の組が順番に同時に選択される（図９符号Ｐ１参照）。
【００５６】
同時に２または４個の列選択トランジスタ２９を選択することにより、選択された列の２または４つの画素信号が平均化され出力される。
【００５７】
例えば、１、３、５、７列目の画素信号が平均化されて、読出し画素配置の１’列における画素信号として出力される（図１０読出し画素配置欄１’列参照）。同様に、２、４、６、８列目の画素信号が平均化され、読出し画素配置の２’列における画素信号として出力される（図１０読出し画素配置欄２’列参照）。１７〜２４列目も同様に４つの画素信号が平均化され、出力される。
【００５８】
また、９、１１列目の画素信号が平均化されて、読出し画素配置の３’列における画素信号として出力される（図１０読出し画素配置欄３’列参照）。同様に、１０、１２列目の画素信号が平均化され、読出し画素配置の４’列における画素信号として出力される（図１０読出し画素配置欄４’列参照）。１３〜１６列目も同様に２つの画素信号が平均化され、出力される。
【００５９】
１行目の画素Ｐからの画素信号の出力が終わると、１行目の画素Ｐの選択が解除される。以後、同様に２行目〜４行目の画素Ｐについても、１行目と同様に、第２の領域に属する列（１〜８列、１７〜２４列）において２列おきの４つの画素信号が平均化され、第１の領域に属する列（９〜１６列）において２列おきの２つの画素信号が平均化され、それぞれ出力される（図１０参照）。
【００６０】
第２の可変式同時読出し方式においては、行選択回路２６から１行目選択信号ΦＳＬ１がＨＩＧＨに切替えられ（図１１ΦＳＬ１欄参照）、１行目の画素Ｐが選択される。１行目の画素Ｐが選択されている状態で、第２の領域に属する列、すなわち１〜１０列および１５〜２４列に関しては２列おきの５つの列選択信号が同時にＨＩＧＨに切替えられ、第１の領域に属する列、すなわち１１〜１４列目に関しては、個別に列選択信号がＨＩＧＨに切替えられ、それぞれの列選択トランジスタ２９が選択される。
【００６１】
例えば、第２の領域である１〜１０列目においては、１、３、５、７、９列目の列選択トランジスタ２９が先ず選択され（図１１符号Ｔ１参照）、次に２、４、６、８、１０列目の列選択トランジスタ２９が選択される。
【００６２】
１０列目の次の列以降の第１の領域である１１〜１４列目においては、１０〜１４列目の列選択トランジスタ２９が順番に個別に選択される（図１１符号Ｐ１参照）。
【００６３】
上述の列選択トランジスタ２９の選択により、第１の可変式同時読出し方式と同様に、１、３、５、７、９列目の画素信号が平均化されて、読出し画素配置の１’列における画素信号として出力される（図１２読出し画素配置欄１’列参照）。同様に、２、４、６、８、１０列目の画素信号が平均化され、読出し画素配置の２’列における画素信号として出力される（図１２読出し画素配置欄２’列参照）。１５〜２４列目も同様に５つの画素信号が平均化され、出力される。
【００６４】
また、１１〜１４列目の画素信号が個別に順番に、読出し画素配置の３’〜６’列における画素信号として出力される（図１２読出し画素配置欄３’〜６’列参照）。
【００６５】
１行目の画素Ｐからの画素信号の出力が終わると、１行目の画素Ｐの選択が解除される。以後、同様に２行目〜４行目の画素Ｐについても、１行目と同様に、第２の領域に属する列（１〜１０列、１５〜２４列）において２列おきの５つの画素信号が平均化され、第１の領域に属する列（１１〜１４列）において各画素信号が個別に順便に出力される（図１２参照）。
【００６６】
デジタルカメラ１０により、静止画および動画を撮像可能である。静止画撮影および動画撮影は、デジタルカメラ１０に設けられるスイッチ（図示せず）への入力により切替えられる。
【００６７】
静止画を撮像するときには、行方向および列方向に個別読出し方式で画素信号が出力されるように、撮像素子本体２１は駆動される。
【００６８】
動画を撮像するときには、使用者により設定される第１、第２の固定式同時読出し方式および第１、第２の可変式同時読出し方式を組合わせた方式のいずれかの方式によって画素信号が出力されるように、撮像素子本体２１が駆動される。
【００６９】
なお、第１、第２の固定式同時読出し方式は、対象を全体的に同じ解像度で撮像する場合に適している。また、第１の可変式同時読出し方式は、主要な被写体を全体の中で高い解像度で撮像する場合に適している。さらに、第２の可変式同時読出し方式は、主要な被写体をさらに高い解像度で撮像する場合に適している。
【００７０】
第１、第２の可変式同時読出し方式を実行するときには、画像特徴決定部２４およびレジスタ２３により、受光面上の画素Ｐが第１、第２の領域のいずれの領域に属するのかが分類される。なお、静止画撮像時および第１、第２の固定式同時読出し方式の実行時には、画像特徴決定部２４は休止する。
【００７１】
前述のように、画像特徴決定部２４は出力部３０から時系列で出力される複数の画像信号を受信する。画像特徴決定部２４は、複数の画像信号に基づいて、画像全体の中で移動している被写体（移動体）を検出する。なお、移動している被写体は、複数の画像信号から求められる差分や動きベクトルに基づいて、検出される。また、画像特徴決定部２４は移動している被写体の移動方向を算出する。
【００７２】
検出された被写体および移動方向に基づいて、レジスタ２３は移動する被写体を受光する領域と、被写体を受光する領域を移動方向に沿って移動させた領域とを第１の領域、それ以外の領域を第２の領域として分類する。なお、レジスタ２３は分類結果に基づいて、行方向および／または列方向における第１の領域と第２の領域とを指定して、タイミング制御部２２を駆動して、可変式同時読出し方式を実行させる。
【００７３】
例えば、検出した被写体の位置が受光面の中央付近であって、移動量が微小である場合や小さな振幅で振動している場合などは、図１３に示すように、受光体２５の受光面における行方向の中央付近が行方向における第１の領域に分類される。さらに、列方向の中央付近も列方向における第１の領域に分類される。
【００７４】
したがって、行方向および列方向ともに第１の領域に分類される中央付近（網状斜線部参照）は、高い解像度となるように撮像される。また、行方向および列方向のいずれか一方のみが第１の領域に分類される中央付近から上下方向および左右方向に延びる領域（単斜線部参照）が、中程度の解像度となり、それ以外の領域において、解像度が低くなるように撮像される。
【００７５】
また、検出した被写体の位置が受光面の中央付近であって、左右に移動している場合には、図１４に示すように、受光面における列方向の中央付近が列方向における第１の領域に分類される。したがって、列方向に第１の領域に分類される中央付近（単斜線部参照）は、中程度の解像度となり、それ以外の領域において解像度が低くなるように撮像される。
【００７６】
また、検出した被写体の位置が受光面の中央付近であって、上下に移動している場合には、図１５に示すように、受光面における行方向の中央付近が行方向における第１の領域に分類される。したがって、行方向に第１の領域に分類される中央付近（単斜線部参照）は、中程度の解像度となり、それ以外の領域において解像度が低くなるように撮像される。
【００７７】
以上のような構成の撮像素子駆動装置によれば、必要な領域のみにおいて解像度を高く、それ以外の領域において複数の画素信号を平均化して出力させることが可能である。したがって、フレームレートを高く維持しながら、主要な被写体の鮮明な動画像を撮像することが可能である。
【００７８】
なお、本実施形態では、第１の可変式同時読出し方式において第１の領域に対して２つの画素信号の同時読出し、第２の領域に対して４つの画素信号の同時読出しを行ない、第２の可変式同時読出し方式において第１の領域に対して各画素信号の個別読出し、第２の領域に対して５つの画素信号の同時読み出しを行なっているが、第１の領域に対して同時に読出す画素信号数ｍ１より第２の領域に対して同時に読出す画素信号数ｎ１が多ければ、どのような数に定められてもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、第１、第２の可変式同時読出し方式において任意の行および／または列によって定められる領域が第１、第２の領域のいずれかに分類される構成であるが、さらに第２の領域より低い解像度で受光させる第３の領域に分類されてもよい。さらには、第３の領域より低い解像度で受光させる第４、・・・第ｚの領域に分類されてもよい。なお、第３の領域に分類する場合には、第２の領域に対して同時に読出す画素信号数ｎ１より第３の領域に対して同時に読出す画素信号数ｓ１を多くすることにより、第２の領域より低い解像度で第３の領域に受光する像を撮像可能である。
【００８０】
また、本実施形態では、複数の画像信号から求められる差分や動きベクトルに基づいて画像全体の中で移動している被写体が検出される構成であるが、他の方法により高い解像度で撮像されるべき主要な被写体が検出されてもよい。
【００８１】
例えば、単一の画像信号において周波数成分の解析や濃度ヒストグラムの解析に基づいて主要な被写体が検出されてもよい。検出した被写体の移動方向は、以後の画像信号に対して従来公知の追尾処理を行なうことにより、検出可能である。
【００８２】
また、本実施形態では、被写体の移動方向を検出し、被写体の位置から移動方向にずれた領域までも第１の領域に分類する構成であるが、移動方向を検出しなくてもよい。単に被写体の位置を検出し、被写体周辺のみを第１の領域、すなわち行方向および列方向にも第１の領域を設定するように撮像素子２０を駆動してもよい。
【００８３】
また、本実施形態ではタイミング制御部２２、レジスタ２３、および画像特徴決定部２４は、撮像素子２０に設けられる構成であるが、撮像素子２０の外部に設けられてもよい。
【００８４】
また、本実施形態ではカラーフィルタはベイヤー方式に従って配置されるが、他の方式に従って配置されてもよい。また、本実施形態では原色フィルタが用いられる構成であるが、他の色のフィルタが用いられてもよい。例えば、補色フィルタが用いられてもよい。ただし、他の方式に従った配置や他の色のフィルタが用いられた場合において、同じ色のフィルタに覆われた画素同士で同時読出しをする必要がある。なお、カラーフィルタによって覆われないモノクロの撮像素子に対しても本実施形態を適用することは可能である。
【００８５】
また、本実施形態では撮像素子はＣＭＯＳ撮像素子であるが、ＸＹアドレス型のいかなる撮像素子を用いても本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態を適用した撮像素子駆動装置を有するデジタルカメラの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】撮像素子の構成を示すブロック図である。
【図３】個別読出し方式による撮像素子の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図４】各画素が生成する画素信号と、個別読出し方式のときに撮像素子から出力された画素信号との対応図である。
【図５】第１の固定式同時読出し方式による撮像素子の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図６】各画素が生成する画素信号と、第１の固定式同時読出し方式のときに撮像素子から出力された画素信号との対応図である。
【図７】第２の固定式同時読出し方式による撮像素子の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図８】各画素が生成する画素信号と、第２の固定式同時読出し方式のときに撮像素子から出力された画素信号との対応図である。
【図９】第１の可変式同時読出し方式による撮像素子の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１０】各画素が生成する画素信号と、第１の可変式同時読出し方式のときに撮像素子から出力された画素信号との対応図である。
【図１１】第２の可変式同時読出し方式による撮像素子の駆動方法を示すタイミングチャートである。
【図１２】各画素が生成する画素信号と、第２の可変式同時読出し方式のときに撮像素子から出力された画素信号との対応図である。
【図１３】行方向および列方向の両方向において第１の領域が指定されている状態を示す状態図である。
【図１４】列方向において第１の領域が指定されている状態を示す状態図である。
【図１５】行方向において第１の領域が指定されている状態を示す状態図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０  デジタルカメラ
１４  タイミングジェネレータ
２０  撮像素子
２１  撮像素子本体
２２  タイミング制御部
２３  レジスタ
２４  画像特徴決定部
２６  行選択回路
２７  列選択回路
ΦＳＬ１、ΦＳＬ２  １、２行目選択信号
ΦＳＲ１〜ΦＳＲ２４  列選択信号
【図１】
2009177344.tif 000003
【図２】
2009177344.tif 000004
【図３】
2009177344.tif 000005
【図４】
2009177344.tif 000006
【図５】
2009177344.tif 000007
【図６】
2009177344.tif 000008
【図７】
2009177344.tif 000009
【図８】
2009177344.tif 000010
【図９】
2009177344.tif 000011
【図１０】
2009177344.tif 000012
【図１１】
2009177344.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2009177344.tif 000015
【図１４】
2009177344.tif 000016
【図１５】
2009177344.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月29日(2008.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
また、列方向にもＲカラーフィルタおよびＧカラーフィルタの２種類カラーフィルタが交互に繰返し配置される。またはＧカラーフィルタおよびＢカラーフィルタが交互に繰返し配置される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
次に、第１、第２の可変式同時読出し方式について説明する。後述するように、第１、
第２の可変式同時読出しを行うときには、任意の行および／または列によって定められる
領域が第１の領域に分類され、その他の領域が第２の領域に分類される。なお、第１の領
域とは高い解像度で撮像する領域であり、第２の領域とは第１の領域より低い解像度で撮像する領域である。