CN101795354A - 摄像装置和摄像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可缩短静态图像摄像时不更新实时取景图像的时间的摄像装置和摄像方法。该摄像装置具有:像素部,其将包含光电转换部PD的像素(28)排列成二维状;晶体管Mtx2,其使光电转换部PD一并复位;曝光控制部,其进行控制,使得从复位时起曝光预定时间;信号蓄积部FD,其被遮光,并蓄积由光电转换部PD产生的信号电荷;晶体管Mtx1,其将信号电荷从光电转换部PD一并移送到信号蓄积部FD;以及选择晶体管Mb,其将LV用像素组的静态图像用信号电荷先于其他像素组读出,之后读出其他像素组的静态图像用信号电荷,在读出其他像素组的静态图像用信号电荷的时间区间内,读出由LV用像素组产生的实时取景用的信号电荷1次以上。

Description

摄像装置和摄像方法
技术领域
本发明涉及能取得静态图像记录用的图像数据和图像显示用的图像数据的摄像装置和摄像方法。
背景技术
在数字照相机和数字摄像机等的摄像装置上搭载有将光学像转换成电信号的摄像元件,近年来,该摄像元件的市场份额正从CCD转移到CMOS。
搭载在摄像装置上的CMOS等的MOS型摄像元件依次读出在摄像面上排列成二维状的多个像素的电荷,而在该状态下,曝光开始时刻和曝光结束时刻按每像素(或按每行)不同。因此,构成为使所有像素的曝光开始时刻相同且使所有像素的曝光结束时刻相同(也就是说,能进行使用全局快门(global shutter)的控制)的MOS型摄像元件采用这样的构成:具有产生与曝光量对应的信号的光电二极管等的光电转换部,并具有将在光电转换部中所产生的信号电荷暂时蓄积的信号蓄积部,还具有在进行电荷传送和复位时作为开关执行功能的晶体管等。
示出这样的摄像元件的像素结构一例,可列举本发明的实施方式涉及的图3所示的在1像素内设有5个晶体管的结构。该图3所示的结构将信号蓄积部FD用作像素内存储器,能进行使用全局快门的控制。例如在日本特开2005-65184号公报中记载了一种技术,其在将该摄像元件用于数字照相机的情况下,为了抑制KTC噪声(复位噪声),根据以下顺序进行驱动。
(1)通过晶体管Mr使信号蓄积部FD复位,并将复位数据按每行依次扫描、读出并存储。
(2)使所有像素的光电转换部PD一并复位,在经过预定的曝光时间后,将光电转换部PD的像素数据一并传送到信号蓄积部FD。
(3)将传送到信号蓄积部FD的像素数据按每行依次扫描并读出,减去在(1)中所存储的复位数据(取差分)。
然而,在按上述顺序驱动了摄像元件的情况下,不能在用于获得图像的一系列动作中进行实时取景(图像显示)的更新,发生同一图像继续显示在显示部上、或者显示部消隐而不显示图像等的现象。
特别是,在上述顺序中,由于需要曝光前的复位数据用的所有像素信号读出动作和曝光后的像素数据用的所有像素信号读出动作的双方,因而1个顺序期间变长。特别是,近年的摄像元件由于存在像素数增加、所有像素信号读出动作所需要的时间变长的倾向,而不能取得实时取景用的图像的期间变长,这种情况正成为更重要的课题。
并且,实时取景用的图像不仅用于显示部上的显示,而且还用于自动对焦(AF)和自动曝光控制(AE)等,因而期望的是,可在刚曝光期间前的时点取得实时取景用的图像。
发明内容
本发明的目的是提供可缩短在静态图像摄像时不更新实时取景图像的时间的摄像装置和摄像方法。
简略地说,本发明是一种摄像装置,该摄像装置将使摄像元件的光电转换部一并复位后曝光预定时间而产生的信号电荷一并移送到蓄积部进行蓄积,并读出蓄积在该蓄积部内的信号电荷,该摄像装置具有:像素部,其将像素排列成二维状,该像素包含产生与曝光量对应的信号电荷的光电转换部;复位部,其使所述光电转换部一并复位;曝光控制部,其进行控制,使所述光电转换部从所述复位部进行的复位时起曝光预定时间;第1电荷蓄积部,其被遮光,并将由所述光电转换部产生的信号电荷一并移送并蓄积;第1信号电荷读出部,其将蓄积在所述第1电荷蓄积部内的信号电荷内的预定像素组的信号电荷先于其他像素组的信号电荷读出,之后读出该其他像素组的信号电荷;第1图像处理部,其根据由所述第1信号电荷读出部读出的信号电荷,生成静态图像记录用的第1图像数据;第2信号电荷读出部,其在由所述第1信号电荷读出部读出所述其他像素组的信号电荷的时间区间内,对由所述预定像素组产生的信号电荷读出1次以上;以及第2图像处理部,其根据由所述第2信号电荷读出部读出的信号电荷,生成图像显示用的第2图像数据。
并且,本发明是一种摄像方法,该摄像方法将使排列成二维状的像素内包含的光电转换部一并复位后曝光预定时间而产生的信号电荷一并移送到蓄积部进行蓄积,并读出蓄积在该蓄积部内的信号电荷,该摄像方法包含如下步骤:通过复位部,使所述光电转换部一并复位;通过曝光控制部,进行控制,使所述光电转换部从所述复位部进行的复位时起曝光预定时间;通过被遮光的第1电荷蓄积部,将由所述光电转换部产生的信号电荷一并移送并蓄积;通过第1信号电荷读出部,将蓄积在所述第1电荷蓄积部内的信号电荷内的预定像素组的信号电荷先于其他像素组的信号电荷读出,之后读出该其他像素组的信号电荷;通过第1图像处理部,根据由所述第1信号电荷读出部读出的信号电荷,生成静态图像记录用的第1图像数据;通过第2信号电荷读出部,在由所述第1信号电荷读出部读出所述其他像素组的信号电荷的时间区间内,对由所述预定像素组产生的信号电荷读出1次以上;以及通过第2图像处理部,根据由所述第2信号电荷读出部读出的信号电荷,生成图像显示用的第2图像数据。
通过参照附图进行的后述说明,将更明确地了解本发明的上述和其他以外的目的、特征、优点。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1中的摄像装置的结构的框图。
图2是示出上述实施方式1中的摄像部的更详细结构的图。
图3是更详细示出上述实施方式1的摄像元件的像素部中的像素的一结构例的电路图。
图4是在基板厚度方向示出上述实施方式1中的半导体基板中的像素结构的图。
图5是示出上述实施方式1中的摄像装置的全局快门动作的时序图。
图6是示出在上述实施方式1的像素部中为了用于实时取景而读出的行的例子的图。
图7是示出在上述实施方式1中、在进行实时取景当中使用第1驱动方法驱动摄像部来拍摄静态图像时的例子的图。
图8是示出在上述实施方式1中、在进行实时取景当中使用第2驱动方法驱动摄像部来拍摄静态图像时的例子的图。
图9是示出在上述实施方式1中、在进行实时取景当中使用第2驱动方法驱动摄像部来拍摄静态图像时的另一例子的图。
图10是更详细示出上述实施方式1的图7所示的处理的时序图。
图11是示出上述实施方式1的图8所示的处理内的、仅在复位数据读出期间取得LV用图像数据的处理例的时序图。
图12是示出上述实施方式1的图8所示的处理的更详细一例的时序图。
图13是示出与上述实施方式1中的摄像装置的摄影模式对应的处理的流程图。
图14是示出与上述实施方式1中的摄像装置的AF模式对应的处理的流程图。
图15是示出本发明的实施方式2的摄像元件的像素部中的像素的结构例的电路图。
图16是示出在上述实施方式2中使用第1驱动方法驱动摄像部来利用全局快门拍摄静态图像时的动作的时序图。
图17是示出在上述实施方式2中、在进行实时取景当中使用第2驱动方法驱动摄像部来拍摄静态图像时的例子的图。
图18是示出本发明的实施方式3中的摄像部的结构的图。
图19是示出上述实施方式3的摄像元件的像素部中的像素的结构例的电路图。
图20是示出在上述实施方式3中使用第2驱动方法驱动摄像部来利用全局快门拍摄静态图像时的第1动作例的时序图。
图21是示出在上述实施方式3中使用第2驱动方法驱动摄像部来利用全局快门拍摄静态图像时的第2动作例的时序图。
图22是示出本发明的实施方式4的摄像元件的像素部中的像素的结构例的电路图。
图23是示出在上述实施方式4中、在进行实时取景当中使用第2驱动方法驱动摄像部来拍摄静态图像时的例子的图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式。
[实施方式1]
图1至图14示出本发明的实施方式1,图1是示出摄像装置的结构的框图。
如图1所示,该摄像装置具有:镜头1,摄像部2,图像处理部3,AF评价值运算部4,显示部5,手抖检测部7,手抖校正部8,曝光控制部9,AF控制部10,照相机操作部11,以及照相机控制部12。另外,图面还记载了存储卡6,由于该存储卡6构成为能在摄像装置上插拔,因而可以不是摄像装置固有的结构。
镜头1是用于使被摄体的光学像形成在摄像部2的摄像元件21(参照图2)的摄像面上的摄影镜头。
摄像部2对通过镜头1成像的被摄体的光学像进行光电转换,如后所述转换成数字信号,之后将其输出。该摄像部2构成为至少可进行使所有像素的曝光开始时刻和曝光结束时刻相同的全局快门的动作(除此之外,还可以构成为可进行例如以行为单位(或以像素为单位)依次执行曝光的卷帘式快门的动作。
图像处理部3对从摄像部2输出的图像信号实施各种数字图像处理。该图像处理部3具有:对图像数据进行处理以用于记录的第1图像处理部3a,以及对图像数据进行处理以用于显示的第2图像处理部3b(兼作第3图像处理部)。
AF评价值运算部4根据从摄像部2输出的图像信号(例如,图像信号中的亮度信号(或亮度相当信号)等),运算表示对被摄体的对焦程度的AF评价值。由该AF评价值运算部4运算出的AF评价值被输出到照相机控制部12。
显示部5根据由图像处理部3的第2图像处理部3b进行了图像处理以用于显示的信号,显示图像。该显示部5可对静态图像进行再现显示,并可进行实时显示被拍摄范围的实时取景(LV)显示。
存储卡6是用于保存由图像处理部3的第1图像处理部3a进行了图像处理以用于记录的信号的记录介质。
手抖检测部7检测该摄像装置的手抖。
手抖校正部8根据由手抖检测部7检测出的手抖信息驱动镜头1和摄像部2,以抵消对所拍摄图像的手抖影响(抖动校正部)。
曝光控制部9根据来自照相机控制部12的指令驱动摄像部2,进行曝光控制。
AF控制部10根据从AF评价值运算部4接收到AF评价值的照相机控制部12的控制,驱动镜头1内包含的对焦镜头,使成像在摄像部2上的被摄体像对焦。
照相机操作部11用于进行针对该摄像装置的各种操作输入。作为该照相机操作部11内包含的操作部件的例子,可列举以下等:用于接通/断开摄像装置的电源的电源开关,用于对静态图像摄影进行指示输入的2段式按压钮即释放按钮,用于将摄影模式切换为单拍模式和连拍模式的摄影模式开关,以及用于将AF模式切换为单次AF模式和连续AF模式的AF模式开关。
照相机控制部12根据来自AF评价值运算部4的AF评价值和来自手抖检测部7的手抖信息、来自照相机操作部11的操作输入等,对包含图像处理部3、存储卡6、手抖校正部8、曝光控制部9、AF控制部10等的该摄像装置整体进行控制。
下面,图2是示出摄像部2的更详细结构的图。
该摄像部2具有:例如构成为MOS型的固体摄像元件的摄像元件21,A/D转换部22,以及KTC噪声去除部23。
其中的摄像元件21构成为具有:像素部24,CDS部25,垂直控制电路26,以及水平扫描电路27。
像素部24构成为将多个像素28按照行方向和列方向排列成二维状。
垂直控制电路26对排列在像素部24内的像素以行(line)为单位施加各种信号,并兼作垂直扫描电路、复位控制部以及信号读出控制部。来自由该垂直控制电路26选择的行的像素的信号被输出到按每列设置的垂直传送线VTL(参照图3)。
当摄像部2利用卷帘式快门进行动作时,CDS(相关双采样)部25对从垂直传送线VTL传送来的像素信号进行相关双采样。
水平扫描电路27取入由垂直控制电路26选择而从垂直传送线VTL经由CDS部25进行了CDS或未进行CDS而传送的1行像素的信号,将该行的像素的信号按水平方向的像素排列顺序以时序方式输出。
A/D转换部22将从摄像元件21输出的模拟图像信号转换成数字图像信号。
当摄像部2利用全局快门进行动作时,KTC噪声去除部23对从A/D转换部22输出的数字图像信号进行KTC噪声去除处理。
接下来,图3是更详细示出摄像元件21的像素部24中的像素28的一结构例的电路图。
在图3中,PD(光电二极管)是光电转换部,FD(浮置扩散电容)是暂时保持光电转换部PD的信号的信号蓄积部(存储部、第1电荷蓄积部)。
Mtx2是作为使光电转换部PD复位的第1复位部执行功能的晶体管,Mtx2与电流源VDD连接,并与用于施加PD复位脉冲的信号线TX2连接。
Mtx1是作为将光电转换部PD的信号传送到信号蓄积部FD的传送部和选通部执行功能的晶体管,Mtx1与用于施加传送脉冲的信号线TX1连接。
Ma是作为放大部执行功能的放大用晶体管,与电流源VDD构成源极跟随放大器。信号蓄积部FD的信号由放大用晶体管Ma放大,经由作为信号电荷读出部(第1信号电荷读出部、第2信号电荷读出部、复位信号读出部、第3信号电荷读出部)执行功能的选择晶体管Mb被输出到垂直传送线VTL。选择晶体管Mb与用于施加选择脉冲的信号线SEL连接。
Mr是作为使信号蓄积部FD和放大用晶体管Ma的输入部复位的第2复位部执行功能的晶体管,Mr与用于施加FD复位脉冲的信号线RES连接。另外,只要向上述的晶体管Mtx1施加传送脉冲和向该晶体管Mr施加FD复位脉冲是同时进行的,就不仅能使信号蓄积部FD复位,同时还能使光电转换部PD复位。因此,晶体管Mtx1和晶体管Mr的组合也作为针对光电转换部PD的第1复位部执行功能。
下面,图4是在基板厚度方向示出半导体基板中的像素28的结构的图。
在该图4所示的例子中,使用P型基板作为半导体基板。
光电转换部PD形成为n-区域,在其布线层侧形成有p区域。并且,信号线TX2与该p区域连接。由此,光电转换部PD形成为嵌入型,能减少暗电流。而且,与该光电转换部PD对应的部分以外的基板表面被具有预定的遮光性能的遮光膜遮光。
信号蓄积部FD与光电转换部PD隔开预定间隔而形成为n+区域。该n+区域与放大用晶体管Ma侧连接。这样,由于信号蓄积部FD与布线层直接连接,因而难以减少暗电流。
并且,在光电转换部PD与信号蓄积部FD之间的基板表面形成有栅电极,构成晶体管Mtx1。该晶体管Mtx1的栅电极与信号线TX1连接。
而且,在从构成信号蓄积部FD的n+区域隔开预定间隔的位置形成有另一n+区域,后者的n+区域与电流源VDD连接。然后,在这2个n+区域之间的基板表面形成有栅电极,构成晶体管Mr。该晶体管Mr的栅电极与信号线RES连接。
接下来,图5是示出摄像装置的全局快门动作的时序图。
在进行全局快门动作的曝光之前,首先,在复位数据读出期间中进行信号蓄积部FD的复位和复位噪声的读出。即,首先,从信号线RES向排列在像素部24的第1行的各像素28的晶体管Mr施加复位脉冲,进行第1行的信号蓄积部FD的复位。然后,通过从信号线SEL向排列在像素部24的第1行的各像素28的选择晶体管Mb施加选择脉冲,从第1行的信号蓄积部FD进行复位噪声的读出。
通过从像素部24的第1行向第n行(最终行)依次进行这样的动作,读出所有像素的复位噪声。这里所读出的复位噪声依次经由CDS部25(无CDS动作)、水平扫描电路27以及A/D转换部22被存储在KTC噪声去除部23内。
然后,在该全局快门动作时,通过经由信号线TX2使所有行的所有像素的晶体管Mtx2同时截止,开始所有像素的光电转换部PD内的电荷蓄积,也就是说,同时开始所有像素的曝光。
在开始曝光后经过预定的曝光时间(该曝光时间对应于通过AE运算所决定的快门速度)时,经由信号线TX1向所有行的所有像素的晶体管Mtx1同时施加传送脉冲,从而将蓄积在光电转换部PD内的电荷传送到信号蓄积部FD,也就是说,所有像素的曝光同时结束。
接下来,之后进入像素数据读出期间,蓄积在信号蓄积部FD内的电荷经由放大用晶体管Ma和选择晶体管Mb从第1行向第n行(最终行)以行为单位被依次传送到垂直传送线VTL。
然后,至少从复位数据读出期间开始时(作为第2复位部的晶体管Mr的复位开始时)到像素数据读出期间结束时,进行基于手抖检测部7的检测结果的手抖校正部8的手抖校正。这样进行手抖校正的目的是,当在被摄场内有高亮度被摄体时,防止高亮度被摄体成像的位置的高亮度部的漏光和漏电流的影响范围扩大。
即,通常的高亮度被摄体可考虑将例如12~13程度的BV值设定为上限,摄像元件21的遮光膜的遮光性能也设计成能遮挡来自该程度的高亮度被摄体的光。与此相对,在被摄体例如是太阳的情况下,BV值有时也达到27,可以是指超过通常可假定范围的高亮度被摄体。在这样的情况下,即使是由遮光膜遮挡的信号蓄积部FD,也必须考虑到发生某种程度的漏光和漏电流,当在复位数据读出期间和像素数据读出期间中发生手抖时,存在漏光和漏电流的影响扩大到大范围的可能性。
因此,如该图5所示,至少从复位数据读出期间开始时(第2复位部的复位开始时)到像素数据读出期间结束时,进行基于手抖检测部7的检测结果的手抖校正部8的手抖校正。由此,可抑制漏光和漏电流的影响扩大,可将画质进一步退化防止于未然。
下面,图6是示出在像素部24中为了用于实时取景而读出的行的例子的图。
在该图6所示的例子中,构成为像素部24的所有行数为1200行。然后,示出在该所有行中按6行中有1行的比例进行实时取景(LV)用的像素数据的读出的例子。其中,在摄像元件21是单板彩色摄像元件的情况下,由于在像素部24的前面配置有例如拜耳排列的彩色滤光片,因而当简单地仅读出6倍数的行时,得到的颜色分量仅为G和R、或者仅为G和B,因此这里,作为LV用的奇数行,读出所有行中的(12m-6)行(这里,m是1~100的整数),作为LV用的偶数行,读出所有行中的(12m-1)行(这里,m是1~100的整数),从而获得RGB的所有颜色分量。
接下来,图7是示出在进行实时取景当中使用第1驱动方法驱动摄像部2来拍摄静态图像时的例子的图。
在读出图6例示的所有1200行的所有像素数据的情况下,需要例如60ms的时间,而只要疏化读出LV用的200行的像素数据,就能以例如约17ms(更准确地说,例如16.67ms)读出(还参照后述的图10)。在前者的情况下,1秒钟最多只能读出16张静态图像,而在后述的情况下,可取得每秒60帧的图像数据。
因此,当进行实时取景时,在按压释放按钮(这里是2段按压)之前,例如以每秒60帧取得图像数据,并显示在显示部5上。此时,如图所示,当在某帧中取得了图像数据时,对在下一帧中所取得的图像数据进行实时取景显示。
在进行该实时取景显示当中,当按压了释放按钮时,在该图7所示的情况下,也就是说在使用第1驱动方法驱动摄像部2来拍摄静态图像的情况下,中止实时取景用的图像数据的取入,进行图5所示的摄像动作。在进行该摄像动作当中,由于未取得实时取景用的图像数据,因而进行继续显示图7所示最后取入的实时取景用的图像数据F的处理。另外,可以取代继续显示最后取入的实时取景用的图像数据F,在摄像动作中不进行实时取景显示。
然后,在图5所示的静态图像摄像动作结束时,再次取得实时取景用的图像数据,对在下一帧中所取得的图像数据进行实时取景显示。例如,在该图7所示的例子中,为了减少不进行实时取景显示的期间,哪怕仅减少1帧,在由粗实线表示的静态图像摄像动作结束后的下一帧中,根据取得用于静态图像的图像数据生成实时取景用的图像数据α来进行实时取景显示。
下面,图8是示出在进行实时取景当中使用第2驱动方法驱动摄像部2来拍摄静态图像时的例子的图。
在使用图7所示的第1驱动方法驱动摄像部2的情况下,由于在从按下释放按钮到摄像动作结束之间未取得实时取景图像,因而不更新显示。与此相对,在使用该图8所示的第2驱动方法驱动摄像部2的情况下,即使在从按下释放按钮到摄像动作结束之间也取得实时取景图像,因而进行实时取景显示的更新。
该图8所示的动作在按下释放按钮之前与图7所示的动作相同。
然后,在按下释放按钮时,开始复位数据的读出,而在进行了若干行的复位数据读出时,进行从还未读出复位数据的行中取得实时取景图像的动作。在复位数据读出结束之前,取得实时取景图像1次以上,用于取得实时取景图像的各行的复位数据是在复位数据读出期间的最后取得的。并且,在取得实时取景图像2次以上的情况下,在中间夹着复位数据读出的同时进行。这样在复位数据读出期间中取得的实时取景图像与通常的实时取景图像相比所取得图像的帧速率降低,因而在多个显示帧中继续显示同一实时取景图像,在完成取得新的实时取景图像时进行显示更新。
之后,从光电转换部PD的复位起开始曝光期间,在将光电转换部PD的电荷传送到信号蓄积部FD时曝光期间结束,这与图7所示的动作相同。
接下来,开始像素数据读出期间,此时首先最初进行用于取得实时取景图像的各行的像素数据的读出,之后进行除此以外的行的像素数据的读出。然后,在用于取得实时取景图像的各行的像素数据的读出完成后的适当时点(像素数据读出期间内的适当时点),取得实时取景图像1次以上。此时,在取得实时取景图像2次以上的情况下,在中间夹着像素数据读出的同时进行。
另外,在该图8所示的例子中,与上述图7所示的例子一样,为了减少不进行实时取景的期间,哪怕仅减少1帧,在完成取得用于取得实时取景图像的各行的静态图像用的像素数据的下一帧中,根据取得用于静态图像的图像数据生成实时取景用的图像数据α来进行实时取景显示。
然后,在像素数据读出期间结束时,再次回到通常的实时取景,这与图7所示的例子相同。
接下来,图9是示出在进行实时取景当中使用第2驱动方法驱动摄像部2来拍摄静态图像时的另一例子的图。
该图9所示的例子被设计成,与图8所示的例子相比进一步缩短未取得实时取景图像的期间。
即,在图8所示的例子中,在复位数据的读出针对所有行完成之后,使光电转换部PD复位来开始曝光。与此相对,在该图9所示的例子中,在完成取得复位数据读出期间中的最后的实时取景图像之后,立即进行光电转换部PD的复位,在曝光期间开始后也继续进行剩余的复位数据的读出。参照图3所示的像素结构可知,在晶体管Mtx1已截止的情况下,从信号蓄积部FD经由放大用晶体管Ma和选择晶体管Mb进行的复位数据的读出不会对通过使晶体管Mtx2截止而开始的光电转换部PD中的像素电荷蓄积产生影响。因此,这样能同时进行曝光和复位数据的读出。
通过进行这样的处理达到的是,与图8所示的例子相比,使不能取得实时取景图像的期间缩短了图示的时间t1。并且,进行这样的处理还达到的是,使从读出复位数据到读出像素数据所需要的时间比图8所示的例子缩短了时间t1。如图4所示,信号蓄积部FD与布线层直接连接,难以减少暗电流。因此,从读出复位数据到读出像素数据所需要的时间的缩短使暗电流的产生量减少,从而还具有能减少复位数据对像素数据产生的影响的优点。
接下来,图10是更详细示出图7所示的处理的时序图。
如图7中所述,该图10还示出在进行实时取景当中使用第1驱动方法驱动摄像部2来拍摄静态图像时的处理。
在接通释放按钮前的实时取景显示期间,针对例如图6所示的LV用行,按每显示帧进行LV用的曝光开始和LV用的曝光结束,并在下一显示帧中显示。
然后,在按压了释放按钮时,进行复位数据的读出,由于静态图像用的复位数据的读出是针对像素部24的所有行(在图6所示的例子中是所有1200行)来进行的,因而复位数据的读出所需要的时间如上所述例如为60ms。然后,在复位数据读出期间开始前进行了最后取得的LV用图像数据(在图示的例子中是图像数据C)的LV显示之后,进入期间BL。如上所述,该期间BL是不进行LV显示(消隐)、或者不进行图像更新而继续对图像数据C进行LV显示的期间。
接下来,之后,在经过曝光期间(快门速度Tex)和像素数据读出期间(与复位数据读出期间一样例如60ms)之后,再次开始LV用图像数据的取得,在取得后的下一显示帧中进行LV显示。另外,在该图10所示的例子中,在静态图像取得后最初更新LV显示的是图像数据D,而与参照图7所说明的一样,可以根据取得用于静态图像的图像数据,生成LV用的图像数据α并在图像数据D之前进行LV显示。
下面,图11是示出图8所示的处理内的、仅在复位数据读出期间取得LV用图像数据的处理例的时序图。即,在该图11所示的例子中,与图8所示的例子不同,在像素数据读出期间中不进行LV用图像数据的取得。
在该图11所示的例子中,在按压了释放按钮后的复位数据的读出和LV用图像数据的取得是根据以下原理来进行的。
首先,如上所述,用于取得实时取景图像的各行(以下称为“LV用行”。并且,以下将所有行内的LV用行以外的行称为“非LV用行”)的复位数据是在复位数据读出期间的最后进行的。
LV用图像数据的取得例如按多个显示帧1次的比例进行(在图11所示的例子中,按2个显示帧1次的比例取得LV用图像数据C、D。在该情况下,在释放按钮按压前对最后取得的LV用图像数据B重复2次进行LV显示,同样,图像数据C也重复2次进行LV显示。并且,在光电转换部PD的复位前对最后取得的LV用图像数据D在图11所示的例子中仅进行1次LV显示,如上所述,可以在期间BL中重复显示)。另外,LV用图像数据的取得无需一定按照与显示帧同步的定时进行。
然后,在未取得LV用图像数据的期间(在该图11所示的例子中,在从按压释放按钮到开始LV用图像数据C的读出期间,在从结束LV用图像数据C的读出到开始LV用图像数据D的读出的期间,以及在结束LV用图像数据D的读出以后的期间),按照例如行号从小到大的顺序进行非LV用行的复位数据的读出。
之后,如上所述,在复位数据读出期间的最后进行LV用行的复位数据的读出。
接下来,在经过曝光期间和像素数据读出期间之后,再次开始实时取景,在该图11所示的例子中,使用与按压释放按钮之前相同的LV用行进行实时取景。
并且,在该图11所示的例子中,在静态图像摄像动作结束后的下一显示帧中,根据取得用于静态图像的图像数据生成实时取景用的图像数据α来进行实时取景显示,从而减少不进行实时取景的期间,哪怕仅是1帧。
下面,图12是示出图8所示的处理的更详细一例的时序图。在该图12所示的例子中,与图11所示的例子不同,在复位数据读出期间和像素数据读出期间的双方中进行LV用图像数据的取得。
而且,在该图12所示的例子中,可以使在曝光期间前取得LV用图像数据的LV用行与在曝光期间后取得LV用图像数据的LV用行错开(特别是,可以按不重复的方式使其错开)。
在该图12所示的例子中,在按压了释放按钮后的复位数据的读出以及LV用图像数据的取得是根据以下原理来进行的。
首先,在复位数据读出期间的最初(在该图12所示的例子中,从按压释放按钮到开始LV用图像数据C的读出的期间)进行曝光期间后的LV用行的复位数据的读出。
并且,LV用图像数据的取得例如按多个显示帧1次的比例进行。另外,如上所述,LV用图像数据的取得不一定必须按与显示帧同步的定时进行。
然后,在未取得LV用图像数据的期间(在该图12所示的例子中,在从结束LV用图像数据C的读出到开始LV用图像数据D的读出的期间,以及在结束LV用图像数据D的读出以后的期间),例如按行号从小到大的顺序进行非LV用行(另外,在该图12的说明中,将与曝光期间前的LV用行和曝光期间后的LV用行中的哪一方都不对应的行称为非LV用行。)的复位数据的读出。
之后,在复位数据读出期间的最后(在该图12所示的例子中,在结束LV用图像数据D的读出以后、且完成非LV用行的复位数据的读出后的期间)进行曝光期间前的LV用行的复位数据的读出。
接下来,在经过曝光期间之后,开始像素数据读出期间。于是首先最初(在该图12所示的例子中,在从曝光期间结束到开始LV用图像数据E的读出的期间)进行曝光期间后的LV用行的像素数据的读出。在该读出完成的时点以后,即使在像素数据读出期间内也能从曝光期间后的LV用行读出LV用图像数据。
然后,在该图12所示的例子中,根据从曝光期间后的LV用行读出用于静态图像的像素数据生成实时取景用的图像数据α,在紧接之后的显示帧中进行实时取景显示。
之后,例如按多个显示帧1次的比例进行LV用图像数据的取得(无需按与显示帧同步的定时进行LV用图像数据的取得的原因如上所述)。
然后,在未取得LV用图像数据的期间(在该图12所示的例子中,在从结束LV用图像数据E的读出到开始LV用图像数据F的读出的期间,以及在结束LV用图像数据F的读出以后的期间),例如按行号从小到大的顺序进行非LV用行的复位数据的读出。
然后,在像素数据读出期间的最后(在该图12所示的例子中,在结束LV用图像数据F的读出以后、且完成非LV用行的复位数据的读出后的期间)进行曝光期间前的LV用行的像素数据的读出。
这样由于静态图像的摄像结束,因而之后进行通常的实时取景显示。
在该图12所示的例子中,从复位数据的读出时点到像素数据的读出时点的时间针对各行基本上(根据定时,可能产生若干例外)相同。这样,可使暗电流引起的噪声量(如上所述,除了少许例外以外)对任一行都相同。因此,能将由于噪声量根据行而不同所引起的画质退化防止于未然。
另外,在图12中,在复位数据读出期间和像素数据读出期间的双方中读出LV用图像数据,在图11中仅在其中一方的复位数据读出期间中读出LV用图像数据,然而当然还能进一步仅在上述中的另一方的像素数据读出期间中读出LV用图像数据。即,能在复位数据读出期间和像素数据读出期间中的至少一方的期间内读出LV用图像数据。
并且,当进行了图12所示的处理时,在曝光期间前和曝光期间后进行实时取景显示的图像在几行程度上下发生偏差,而在摄像装置是数字照相机等的情况下,由于其显示部5的画面尺寸与个人计算机等的显示部相比小,因而当进行了显示时该偏差并没有那么显著,几乎不会产生实用上的问题。
下面,图13是示出与摄像装置的摄影模式对应的处理的流程图。
例如,在按压了照相机操作部11的释放按钮时转移到该处理的情况下,首先,开始摄像装置的摄影动作(步骤S1)。
接下来,照相机控制部12判定摄影模式的设定是单拍模式还是连拍模式(步骤S2)。
这里在判定为是单拍模式的情况下,使用第1驱动方法(参照图5、图7、图10等)驱动摄像部2来拍摄静态图像(步骤S3),结束该处理。
并且,在步骤S2中判定为是连拍模式的情况下,使用第2驱动方法(参照图8、图9、图11、图12等)驱动摄像部2来拍摄静态图像(步骤S4),结束该处理。
在连拍模式时,即使1张图像摄影结束,也希望为了进行下一图像摄影,可取得AF用的数据和AE用的数据,而且摄影者可确认被摄体。然后,由于LV用的图像数据不仅用于在显示部5上进行实时取景显示,而且还用作AF用的数据和AE用的数据,因而在连拍时使用第2驱动方法驱动摄像部2。由此,在进行连拍摄影时不更新LV用图像,或者可缩短消隐时间,即使被摄体是移动的被摄体,摄影者也会容易变更摄像装置的摄影方向,以使该被摄体收纳在摄影范围内。而且,在连拍时拍摄的各图像能成为基于AF追随的以更高精度对焦的图像、和基于AF追随的更适当曝光的图像。另一方面,由于在单拍模式时进行通常的AF动作和AE动作即足以,因而使用第1驱动方法驱动摄像部2,缩短了从按压释放按钮到存储卡6内的记录结束的时间。
接下来,图14是示出与摄像装置的AF模式对应的处理的流程图。
例如,在按压了照相机操作部11的释放按钮时转移到该处理的情况下,首先,开始摄像装置的摄影动作(步骤S1)。
接下来,照相机控制部12判定AF模式的设定是单次AF模式还是连续AF模式(步骤S5)。
这里在判定为是单次AF模式的情况下,使用第1驱动方法(参照图5、图7、图10等)驱动摄像部2来拍摄静态图像(步骤S3),结束该处理。
并且,在步骤S5中判定为是连续AF模式的情况下,使用第2驱动方法(参照图8、图9、图11、图12等)驱动摄像部2来拍摄静态图像(步骤S4),结束该处理。
在连续AF模式时,期望的是,可在半按下释放按钮之后,且在即将开始曝光期间之前取得AF用的数据(可能的话,还取得AE用数据)。然后,由于LV用的图像数据可用作AF用数据和AE用数据,因而在连续AF模式时使用第2驱动方法驱动摄像部2。由此,在连续AF模式时拍摄的图像成为根据高AF追随性而拍摄的图像,在拍摄高速移动的被摄体的情况下也能以高精度对焦。另一方面,由于在单次AF模式时进行通常的AF动作(和通常的AE动作)即足以,因而使用第1驱动方法驱动摄像部2,缩短了从按压释放按钮到存储卡6内的记录结束的时间。
另外,上述中,根据摄影模式或AF模式选择了使用第1驱动方法和第2驱动方法中的哪一方法驱动摄像部2,然而选择所要考虑的要因不限于此,还可以根据其他要因进行选择。
根据这样的实施方式1,在复位数据读出期间和像素数据读出期间中的至少一方中,在使用第2驱动方法读出LV用图像数据的情况下,能缩短LV显示为非显示的期间或者不予更新的期间。
并且,在连拍模式时和连续AF模式时,使用第2驱动方法取得LV用图像数据,因而能确保高AF追随性能和高AE追随性能。另一方面,在单拍模式时和单次AF模式时,使用第1驱动方法驱动摄像部2,因而能缩短从按压释放按钮到存储卡6内的记录结束的时间。
而且,至少在从按压释放按钮到像素数据的读出结束的期间,使成像在摄像元件上的图像不抖动,因而即使在来自高亮度被摄体的光作为高亮度部成像的情况下,也能防止由于漏入到被遮光部分的电荷而产生不自然的轨迹。由此,可取得防止画质退化的自然图像。
[实施方式2]
图15至图17是示出本发明的实施方式2的图,图15是示出摄像元件21的像素部24中的像素28的结构例的电路图,图16是示出在使用第1驱动方法驱动摄像部2来利用全局快门拍摄静态图像时的动作的时序图,图17是示出在进行实时取景当中使用第2驱动方法驱动摄像部2来拍摄静态图像时的例子的图。
在该实施方式2中,对于与上述实施方式1相同的部分附上相同标号而省略说明,主要仅说明不同点。
首先,参照图15,说明本实施方式的像素28的结构。在该图15中,由点线包围的像素28表示2个像素的像素区域。即,该图15所示的摄像元件21针对例如上下邻接的每2个像素采用图示的结构。
位于图面上侧的第1光电转换部PD经由作为第1复位部执行功能的晶体管Mtx2,与用于施加PD复位脉冲的信号线TX2连接,位于图面下侧的第2光电转换部PD经由作为第1复位部执行功能的晶体管Mtx2’,与用于施加PD复位脉冲的信号线TX2连接。然后,在该图15所示的结构中,第1光电转换部PD的复位使用晶体管Mtx2进行,第2光电转换部PD的复位使用晶体管Mtx2’进行。
第1光电转换部PD经由作为栅极部执行功能的晶体管Mtx1与第1电荷蓄积部C1(是权利要求书中的第1电荷蓄积部的具体例)连接。并且,第2光电转换部PD经由传送部和作为栅极部执行功能的晶体管Mtx1’与第2电荷蓄积部C2(是权利要求书中的第1电荷蓄积部的具体例)连接。这些晶体管Mtx1和晶体管Mtx1’与用于施加传送脉冲的信号线TX1连接。
第1电荷蓄积部C1经由作为栅极部执行功能的晶体管Mtx3与信号蓄积部FD(在本实施方式中是权利要求书中的第2电荷蓄积部的具体例)连接。这里,晶体管Mtx3与用于施加传送脉冲的信号线TX3连接。并且,第2电荷蓄积部C2经由作为栅极部执行功能的晶体管Mtx4与信号蓄积部FD连接。这里,晶体管Mtx4与用于施加传送脉冲的信号线TX4连接。
该信号蓄积部FD以后的结构与图3所示的结构相同。
下面,参照图16说明第1驱动方法的摄像动作。图15所示的像素结构的摄像元件21被控制成,在全局快门动作时,首先最初进行曝光,之后读出复位数据和像素数据。
即,当按压了照相机操作部11的释放按钮时,通过经由信号线TX2同时使所有行的所有像素的晶体管Mtx2、Mtx2’截止,开始所有像素的光电转换部PD内的电荷蓄积,也就是说,同时开始所有像素的曝光(曝光期间开始)。
在开始曝光后经过预定的曝光时间时,经由信号线TX1向所有行的所有像素的晶体管Mtx1、Mtx1’同时施加传送脉冲,从而将蓄积在光电转换部PD内的像素电荷传送到第1电荷蓄积部C1和第2电荷蓄积部C2,也就是说,所有像素的曝光同时结束(曝光期间结束)。
接下来,复位数据和像素数据的读出期间开始。
即首先,从信号线RES向对像素部24的第1行和第2行共同设置的晶体管Mr施加复位脉冲,进行对第1行和第2行相同的信号蓄积部FD的复位。而且,通过从信号线SEL向对像素部24的第1行和第2行共同设置的选择晶体管Mb施加选择脉冲,从信号蓄积部FD进行复位噪声的读出。
紧接之后,通过经由信号线TX3向设在像素部24的第1行的晶体管Mtx3施加传送脉冲,将蓄积在第1电荷蓄积部C1内的像素电荷传送到信号蓄积部FD。而且,通过从信号线SEL向对像素部24的第1行和第2行共同设置的选择晶体管Mb施加选择脉冲,从信号蓄积部FD进行像素数据的读出。
然后,在CDS部25中进行从像素数据减去复位噪声的处理,输出到水平扫描电路27。因此,在采用了图15所示的像素结构的情况下,不一定需要图2中的KTC噪声去除部23。
通过针对像素部24的奇数行,从第1行向第n行(最终行)依次进行这样的动作,输出去除了复位噪声后的奇数行的像素数据。
下面,针对偶数行进行相同动作。
即首先,从信号线RES向对像素部24的第1行和第2行共同设置的晶体管Mr施加复位脉冲,进行对第1行和第2行相同的信号蓄积部FD的复位。而且,通过从信号线SEL向对像素部24的第1行和第2行共同设置的选择晶体管Mb施加选择脉冲,从信号蓄积部FD进行复位噪声的读出。
紧接之后,通过经由信号线TX4向设在像素部24的第2行的晶体管Mtx4施加传送脉冲,将蓄积在第2电荷蓄积部C2内的像素电荷传送到信号蓄积部FD。而且,通过从信号线SEL向对像素部24的第1行和第2行共同设置的选择晶体管Mb施加选择脉冲,从信号蓄积部FD进行像素数据的读出。
然后,在CDS部25中进行从像素数据减去复位噪声的处理,输出到水平扫描电路27。
通过针对像素部24的偶数行,从第2行向第n行(最终行)依次进行这样的动作,输出去除了复位噪声后的偶数行的像素数据。
然后,至少从曝光期间开始时(第1复位部的复位开始时)到像素数据读出期间结束时,进行基于手抖检测部7的检测结果的手抖校正部8的手抖校正。
对该实施方式2和上述实施方式1的双方进行考虑,照相机控制部12可控制成,从第1复位部的复位开始时(曝光期间开始时)和第2复位部的复位开始时(复位数据读出期间开始时)中不迟的一方到像素数据读出期间结束时至少进行手抖校正。
下面,参照图17,对在进行实时取景当中使用第2驱动方法驱动摄像部2来拍摄静态图像时的处理进行说明。
在本实施方式中,在进行实时取景当中按压了释放按钮时,首先,通过使所有像素的光电转换部PD复位来开始曝光期间,通过将所有像素的光电转换部PD的电荷一并传送到电荷蓄积部C1、C2,曝光期间结束。
接下来,如上所述,连续进行复位数据的读出和像素数据的读出,这首先针对LV用行进行。
然后,在该图17所示的例子中,根据从LV用行读出用于静态图像的像素数据生成实时取景用的图像数据α,在紧接之后的显示帧中进行实时取景显示。
之后,例如按多个显示帧1次的比例进行LV用图像数据的取得(其中,如上所述,在复位数据和像素数据读出期间中,无需按与显示帧同步的定时进行LV用图像数据的取得)。
然后,在未取得LV用图像数据的期间,按预定顺序(例如按行号从小到大的顺序,奇数行在先,偶数行在后等)进行非LV用行的复位数据和像素数据的读出。
这样在静态图像摄像结束之后进行通常的实时取景显示。
另外,在本实施方式中,可以根据摄影模式和AF模式、或者其他要因选择是使用图16所示的第1驱动方法驱动摄像部2、还是使用图17所示的第2驱动方法驱动摄像部2,这与上述实施方式1相同。
根据这样的实施方式2,在图15所示的像素结构的摄像元件中,能取得与上述实施方式1大致相同的效果。
[实施方式3]
图18至图21是示出本发明的实施方式3的图,图18是示出摄像部2的结构的图,图19是示出摄像元件21的像素部24中的像素28的结构例的电路图,图20是示出使用第2驱动方法驱动摄像部2来利用全局快门拍摄静态图像时的第1动作例的时序图,图21是示出使用第2驱动方法驱动摄像部2来利用全局快门拍摄静态图像时的第2动作例的时序图。
在该实施方式3中,对于与上述实施方式1、2相同的部分附上相同标号而省略说明,主要仅说明不同点。
本实施方式的摄像部2构成为所谓的多线读出的摄像部,即可从2个输出电路进行从像素部24的像素数据和复位数据的读出。
即,将多个像素28排列成二维状的像素部24通过兼作垂直扫描电路、复位控制部以及信号读出控制部的垂直控制电路36以行为单位施加信号,来自所选择行的像素的信号被输出到从按每列设置的垂直传送线VTL1或VTL2(参照图19)的任一方选择的一方。
构成为像素部24的所有垂直传送线VTL1与第1输出电路31连接。该第1输出电路31包含图2所示的结构内的例如水平扫描电路27、A/D转换部22以及KTC噪声去除部23(其中,可以还包含CDS部25)。然后,从第1输出电路31进行静态图像用的输出。
构成为像素部24的所有垂直传送线VTL2与第2输出电路32连接。该第2输出电路32包含图2所示的结构内的例如CDS部25、水平扫描电路27以及A/D转换部22(其中,可以还包含KTC噪声去除部23)。然后,从第2输出电路32进行实时取景用的输出。
这样,垂直控制电路36兼作实时取景数据读出控制部和复位数据/像素数据读出控制部。
下面,参照图19说明像素28的更详细结构。
首先,在本实施方式的摄像元件21内,如上所述,在各列设有垂直传送线VTL1和垂直传送线VTL2。
然后,在图19所示的像素28中,光电转换部PD、晶体管Mtx2、晶体管Mtx1、信号蓄积部FD、晶体管Mr、以及放大用晶体管Ma的结构与图3所示的像素28相同。
其中,该图19所示的像素28具有与放大用晶体管Ma连接的信号电荷读出部,即第1选择晶体管Mb1(第1信号电荷读出部、复位信号读出部)和第2选择晶体管Mb2(第2信号电荷读出部、第3信号电荷读出部)这两个。第1选择晶体管Mb1与垂直传送线VTL1连接,并与用于施加第1选择脉冲的信号线SEL1连接。并且,第2选择晶体管Mb2与垂直传送线VTL2连接,并与用于施加第2选择脉冲的信号线SEL2连接。
因此,蓄积在信号蓄积部FD内的电荷通过向信号线SEL1施加选择脉冲而被输出到垂直传送线VTL1,并通过向信号线SEL2施加选择脉冲而被输出到垂直传送线VTL2。然后,对于不同的2行,能同时进行向垂直传送线VTL1的输出和向垂直传送线VTL2的输出。
下面,参照图20,对使用第2驱动方法驱动摄像部2来利用全局快门拍摄静态图像时的第1动作例进行说明。在该图20和下一图21中,为了简单起见,假定设在像素部24内的水平行的总数是9行(假定从像素部24的上端侧向下端侧,按行L01~L09的顺序排列)来进行说明。
并且,在该图20所示的例子中,假定LV用行固定为L03、L06、L09。因此,非LV用行为行L01、L02、L04、L05、L07、L08。
当通过按压释放按钮而开始复位数据读出期间时,首先,针对行L01,导通晶体管Mr来使信号蓄积部FD复位,导通第1选择晶体管Mb1来读出复位数据。与此同时,针对行L03,导通晶体管Mr来使信号蓄积部FD复位,导通第2选择晶体管Mb2来读出复位数据,并导通晶体管Mtx1来将像素数据从光电转换部PD传送到信号蓄积部FD,导通第2选择晶体管Mb2来读出像素数据。
因此,通过该动作,从第1输出电路31输出作为静态图像用输出的行L01的静态图像用复位数据,并从第2输出电路32输出作为实时取景用输出的行L03的LV用图像数据。这里,从行L03读出LV用图像数据,更详细地说,这是连续进行复位数据的读出和像素数据的读出,使用第2输出电路32内包含的CDS部25进行从后者减去前者的处理。
接下来,进行相同处理,从行L02读出静态图像用复位数据,并从行L06读出LV用图像数据。
再接下来,同样,从行L04(由于行L03是LV用行,因而在该时点还未进行读出)读出静态图像用复位数据,并从行L09读出LV用图像数据。
由此,输出了1帧的LV用图像数据A,因而可在下一显示帧中通过显示部5进行实时取景显示。
同样,从行L05读出静态图像用复位数据,并从行L03读出LV用图像数据,从行L07读出静态图像用复位数据,并从行L06读出LV用图像数据,从行L08读出静态图像用复位数据,并从行L09读出LV用图像数据,从而输出下一帧的LV用图像数据B。
由于在该时点非LV用行的静态图像用复位数据的读出完成,因而接下来开始LV用行的静态图像用复位数据的读出。因此,在该时点以后,在曝光期间结束且能在像素数据读出期间从LV用行取得LV用图像数据之前,不更新实时取景显示或者进入消隐期间BL(其中,图20所示的期间BL显示在实时取景用输出的时序图上,而实际的LV显示是在取得了LV用图像数据的下一显示帧中进行的,因而与显示部5的显示上的期间BL发生约1个显示帧的偏差。另外,在以下说明中也是一样的)。即,在该复位数据读出期间的最后,依次从行L03读出静态图像用复位数据,从行L06读出静态图像用复位数据,从行L09读出静态图像用复位数据。
之后,通过经由信号线TX2同时使所有行的所有像素的晶体管Mtx2截止,同时开始所有像素的曝光。
然后,在经过预定的曝光时间时,通过经由信号线TX1向所有行的所有像素的晶体管Mtx1同时施加传送脉冲,将像素电荷传送到信号蓄积部FD,同时结束所有像素的曝光。
接下来,开始像素数据的读出期间。
于是,为了能在尽量早的时点从LV用行取得LV用图像数据,首先最初,开始LV用行的静态图像用像素数据的读出。即,在该像素数据读出期间的最初,依次从行L03读出静态图像用像素数据,从行L06读出静态图像用像素数据,从行L09读出静态图像用像素数据。因此,在该读出完成的时点期间BL结束,在该时点以后,能取得LV用图像数据。
另外,在本实施方式中,由于以静态图像用图像和实时取景用图像的输出系统不同作为前提,因而在该图20所示的流程中,不进行根据在像素数据读出期间的最初从LV用行读出的静态图像用像素数据生成实时取景用的图像数据α的步骤,然而可以生成图像数据α来从早1个显示帧的时点进行实时取景显示。
然后,从行L01读出静态图像用像素数据,并从行L03读出LV用图像数据,从行L02读出静态图像用像素数据,并从行L06读出LV用图像数据,从行L04读出静态图像用像素数据,并从行L09读出LV用图像数据,从而输出1帧的LV用图像数据C。
同样,从行L05读出静态图像用像素数据,并从行L03读出LV用图像数据,从行L07读出静态图像用像素数据,并从行L06读出LV用图像数据,从行L08读出静态图像用像素数据,并从行L09读出LV用图像数据,从而输出下1帧的LV用图像数据D。
由于在该时点所有行的静态图像用像素数据的读出完成,因而静态图像的摄像完成,在该时点以后进行通常的实时取景显示。
接下来,参照图21,对使用第2驱动方法驱动摄像部2来利用全局快门拍摄静态图像时的第2动作例进行说明。
在上述的实施方式1中,如参照图11和图12所说明那样,当从复位数据的读出时点到像素数据的读出时点的时间按每行不同时,暗电流引起的噪声量按每行不同。这也同样对应于图20所示的处理流程。因此,变更图20所示的处理流程,使各行的噪声量基本上恒定,这是该图21所示的处理流程。
即,在该图21所示的例子中,与图20所示的例子不同,使在曝光期间前取得LV用图像数据的LV用行(行L03、L06、L09)与在曝光期间后取得LV用图像数据的LV用行(行L01、L04、L07)以不重复的方式而错开。这里,曝光期间前的LV用行和曝光期间后的LV用行是以一定行间隔来选择的行,以便可尽量均等地覆盖像素部24的整面。
当通过按压释放按钮而开始复位数据读出期间时,首先,进行曝光期间后的LV用行的复位数据的读出。即,从行L01读出静态图像用复位数据,并从行L03读出LV用图像数据,从行L04读出静态图像用复位数据,并从行L06读出LV用图像数据,从行L07读出静态图像用复位数据,并从行L09读出LV用图像数据,从而输出曝光期间后的LV用行的复位数据,并输出1帧的LV用图像数据A。
接下来,从行L02读出静态图像用复位数据,并从行L03读出LV用图像数据,从行L05读出静态图像用复位数据,并从行L06读出LV用图像数据,从行L08读出静态图像用复位数据,并从行L09读出LV用图像数据,从而输出复位数据和下1帧的LV用图像数据B。
然后,在复位数据读出期间的最后,依次从行L03读出静态图像用复位数据,从行L06读出静态图像用复位数据,从行L09读出静态图像用复位数据。
接下来的曝光期间中的处理与图20所示的处理相同。
当曝光期间结束时,接下来开始像素数据读出期间。
于是首先,在复位数据读出期间中依次读出最初读出了复位数据的曝光期间后的LV用行(行L01、L04、L07)的静态图像用像素数据。在该时点以后,能从曝光期间后的LV用行取得LV用图像数据。
另外,在该图21所示的流程中,可以根据在像素数据读出期间的最初从LV用行所读出的静态图像用像素数据生成实时取景用的图像数据α,并从早1个显示帧的时点进行实时取景显示。
然后,从行L02读出静态图像用像素数据,并从行L01读出LV用图像数据,从行L05读出静态图像用像素数据,并从行L04读出LV用图像数据,从行L08读出静态图像用像素数据,并从行L07读出LV用图像数据,从而输出1帧的LV用图像数据C。
同样,从行L03读出静态图像用像素数据,并从行L01读出LV用图像数据,从行L06读出静态图像用像素数据,并从行L04读出LV用图像数据,从行L09读出静态图像用像素数据,并从行L07读出LV用图像数据,从而输出下1帧的LV用图像数据D。
由于在该时点完成了所有行的静态图像用像素数据的读出,因而完成了静态图像的摄像,在该时点以后进行通常的实时取景显示。
另外,参照图21可知,该图21所示的处理是将像素部24分割成多个区域(行组、或者像素组)来进行读出,可在某时间中将该多个区域内的例如1个区域视为用于LV用的读出。即,在曝光前的复位数据读出期间中,当读出另一区域的复位数据时,将最后读出的区域用于读出LV用的像素数据。并且,在曝光后的像素数据读出期间中,当读出另一区域的像素数据时,将最初读出的区域用于读出LV用的像素数据。
然后,只要进行该图21所示的处理,就能将由于噪声量根据行而不同所引起的画质退化防止于未然。
另外,在本实施方式中,由于从多线读出的一个输出系统读出静态图像用图像,并从另一个输出系统读出实时取景用图像,因而在行不同的情况下能同时读出,复位数据读出期间和像素数据读出期间与实施方式1的第1驱动方法相比不会变长。因此,无需根据摄影模式和AF模式选择第1驱动方法和第2驱动方法。
然而,在使第1输出电路31和第2输出电路32采用相同结构的情况下(也就是说,如上所述,在使第1输出电路31包含CDS部25、且使第2输出电路32包含KTC噪声去除部23的情况下),以下任一方都能实现,即:从第1输出电路31进行实时取景用的输出,以及从第2输出电路32进行静态图像用的输出。因此,在本实施方式中,当使用第1驱动方法进行静态图像用的输出时,能从第1输出电路31和第2输出电路32进行2线读出,可使读出高速化。因此,在将使用第1驱动方法的读出设定为2线读出的情况下,有效的是,根据摄影模式和AF模式选择第1驱动方法和第2驱动方法。
另外,在上述中,作为多线读出的例子列举了2线读出,然而当然可以是3线或3线以上的多线读出。
根据这样的实施方式3,在具有多线读出方式的摄像部的结构中,可取得与上述实施方式1大致相同的效果。而且,由于采用了多线读出,因而与实施方式1相比还能缩短读出期间(复位数据读出期间和/或像素数据读出期间)。然后,与实施方式1不同,能按照1个显示帧1次的比例进行复位数据读出期间和像素数据读出期间中的LV用图像数据的取得。
[实施方式4]
图22和图23是示出本发明的实施方式4的图,图22是示出摄像元件21的像素部24中的像素28的结构例的电路图,图23是示出在进行实时取景当中使用第2驱动方法驱动摄像部2来拍摄静态图像时的例子的图。
在该实施方式4中,对于与上述实施方式1~3相同的部分附上相同标号而省略说明,主要仅说明不同点。
首先,参照图22说明像素28的结构。本实施方式的像素28将实施方式2所示的像素28变更为多线读出(具体地说2线读出)。因此,摄像部2的结构与上述实施方式3的图18所示的结构相同。并且,在该图22中,由点线包围的像素28表示2个像素的像素区域。
首先,在本实施方式的摄像元件21内,如上所述,在各列设有垂直传送线VTL1和垂直传送线VTL2。
然后,在图22所示的像素28中,光电转换部PD、晶体管Mtx2、Mtx2’、晶体管Mtx1、Mtx1’、电荷蓄积部C1、C2、晶体管Mtx3、Mtx4、信号蓄积部FD、晶体管Mr、以及放大用晶体管Ma的结构与图15所示的像素28相同。
其中,该图22所示的像素28具有与放大用晶体管Ma连接的信号电荷读出部,即第1选择晶体管Mb1和第2选择晶体管Mb2这两个。第1选择晶体管Mb1与垂直传送线VTL1连接,并与用于施加第1选择脉冲的信号线SEL1连接。并且,第2选择晶体管Mb2与垂直传送线VTL2连接,并与用于施加第2选择脉冲的信号线SEL2连接。
因此,蓄积在信号蓄积部FD内的电荷通过向信号线SEL1施加选择脉冲而被输出到垂直传送线VTL1,并通过向信号线SEL2施加选择脉冲而被输出到垂直传送线VTL2。然后,当图22所示的具有公共的信号蓄积部FD的连续2行采用了1个读出组(当把m设定为整数时,行m和行(m+1)是1个读出组。具体地说,行1、2是第1读出组,行3、4是第2读出组,...等)时,对于读出组不同的2个行,能同时进行向垂直传送线VTL1的输出和向垂直传送线VTL2的输出。
下面,参照图23,对在进行实时取景当中使用第2驱动方法驱动摄像部2来拍摄静态图像时的处理进行说明。
当在进行实时取景当中按压了释放按钮时,首先,通过使所有像素的光电转换部PD复位来开始曝光期间,通过将所有像素的光电转换部PD的电荷一并传送到电荷蓄积部C1、C2,曝光期间结束。
接下来,连续进行复位数据的读出和像素数据的读出,这是首先针对LV用行进行的。
之后,同时并列进行的是,针对LV用行连续进行复位数据的读出和像素数据的读出,以及针对非LV用行连续进行复位数据的读出和像素数据的读出。
此时,当是读出组与某LV用行相同的非LV用行、且从另一LV用行读出LV用像素数据时,能同时并行读出。参照上述实施方式1的图6来说明具体例,当从由行5、6构成的第3读出组的LV用行6读出LV用的像素数据时,能从由行11、12构成的第6读出组的非LV用行12同时并行读出静态图像用的像素数据。
另外,本实施方式与上述实施方式3一样,由于以静态图像用图像和实时取景用图像的输出系统不同作为前提,因而在该图23所示的流程中,不进行的是,根据在像素数据读出期间的最初从LV用行读出的静态图像用像素数据生成实时取景用的图像数据α。然而,当然可以生成图像数据α来从早1个显示帧的时点进行实时取景显示。
这样在静态图像的摄像结束之后,进行通常的实时取景显示。
另外,在本实施方式中,与上述各实施方式一样,可以根据摄影模式和AF模式、或者其他要因选择是使用第1驱动方法驱动摄像部2、还是使用第2驱动方法驱动摄像部2。
并且,在本实施方式中,作为多线读出的例子列举了2线读出,然而当然可以是3线或3线以上的多线读出。
根据这样的实施方式4,在具有多线读出方式的摄像部的结构中,可取得与上述实施方式2大致相同的效果。而且,由于采用了多线读出,因而与实施方式2相比还能缩短读出期间(复位数据和像素数据读出期间)。然后,与实施方式2不同,能按照1个显示帧1次的比例进行复位数据和像素数据读出期间中的LV用图像数据的取得。
另外,在上述各实施方式中,主要说明了摄像装置,然而本发明不限于摄像装置,例如可以是在摄像装置中如上所述拍摄实时取景图像和静态图像的方法,也就是说摄像装置的摄像方法,也可以是摄像装置的摄像处理程序、以及记录摄像装置的摄像处理程序的记录介质等。

Claims (8)

1.一种摄像装置,该摄像装置将使摄像元件的光电转换部一并复位后曝光预定时间而产生的信号电荷一并移送到蓄积部进行蓄积,并读出蓄积在该蓄积部内的信号电荷,该摄像装置的特征在于,该摄像装置具有:
像素部,其将像素排列成二维状,该像素包含产生与曝光量对应的信号电荷的光电转换部;
复位部,其使所述光电转换部一并复位;
曝光控制部,其进行控制,使得从所述复位部进行的复位时起使所述光电转换部曝光预定时间;
第1电荷蓄积部,其被遮光,并将由所述光电转换部产生的信号电荷一并移送并蓄积;
第1信号电荷读出部,其将蓄积在所述第1电荷蓄积部内的信号电荷内的预定像素组的信号电荷先于其他像素组的信号电荷读出,之后读出该其他像素组的信号电荷;
第1图像处理部,其根据由所述第1信号电荷读出部读出的信号电荷,生成静态图像记录用的第1图像数据;
第2信号电荷读出部,其在由所述第1信号电荷读出部读出所述其他像素组的信号电荷的时间区间内,对由所述预定像素组产生的信号电荷读出1次以上;以及
第2图像处理部,其根据由所述第2信号电荷读出部读出的信号电荷,生成图像显示用的第2图像数据。
2.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,
所述像素具有:
所述光电转换部;
第1晶体管,其作为所述复位部进行工作;
第2晶体管,其用于将由所述光电转换部产生的电荷移送到所述第1电荷蓄积部;
第2电荷蓄积部,其被遮光,并将蓄积在所述第1电荷蓄积部内的电荷移送并蓄积;
第3晶体管,其用于将蓄积在所述第1电荷蓄积部内的电荷移送到所述第2电荷蓄积部;
第4晶体管,其用于使所述第2电荷蓄积部复位;
第5晶体管,其用于将所述第2电荷蓄积部的电压放大;以及
第6晶体管,其用于选择所述第5晶体管的输出信号,
所述摄像装置还具有复位信号读出部,该复位信号读出部在使所述光电转换部曝光后,将通过所述第4晶体管使所述第2电荷蓄积部复位时的该第2电荷蓄积部的电压作为复位信号读出,
所述第1图像处理部根据由所述第1信号电荷读出部读出的信号电荷与由所述复位信号读出部读出的复位信号之间的差分,生成所述第1图像数据。
3.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,
所述像素具有:
所述光电转换部;
第1晶体管,其作为所述复位部进行工作;
第2晶体管,其用于将由所述光电转换部产生的电荷移送到所述第1电荷蓄积部;
第3晶体管,其用于使所述第1电荷蓄积部复位;
第4晶体管,其用于将所述第1电荷蓄积部的电压放大;以及
第5晶体管,其用于选择所述第4晶体管的输出信号,
所述摄像装置还具有复位信号读出部,该复位信号读出部在使所述光电转换部曝光前将通过所述第3晶体管使所述第1电荷蓄积部复位时的第1电荷蓄积部的电压作为复位信号读出,
所述第1图像处理部根据由所述第1信号电荷读出部读出的信号电荷与由所述复位信号读出部读出的复位信号之间的差分,生成所述第1图像数据。
4.根据权利要求2所述的摄像装置,其特征在于,该摄像装置还具有抖动校正部,该抖动校正部至少从由所述第1晶体管进行的所述光电转换部的一并复位时开始到由所述第1信号电荷读出部进行的信号电荷读出结束时为止,减轻由所述像素部曝光的光学像的抖动。
5.根据权利要求3所述的摄像装置,其特征在于,该摄像装置还具有抖动校正部,该抖动校正部至少从由所述第3晶体管进行的所述第1电荷蓄积部的复位开始时开始到由所述第1信号电荷读出部进行的信号电荷读出结束时为止,减轻由所述像素部曝光的光学像的抖动。
6.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,
该摄像装置还具有照相机控制部,该照相机控制部用于对使用单拍和连拍中的哪一方来取得静态图像记录用的所述第1图像数据进行控制,
在使用单拍来取得的情况下,不进行上述第2信号电荷读出部和上述第2图像处理部的动作,在使用连拍来取得的情况下,进行该第2信号电荷读出部和该第2图像处理部的动作。
7.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,
该摄像装置还具有:
摄影镜头;
AF控制部,其对所述摄影镜头进行自动对焦控制;以及
照相机控制部,其在取得静态图像记录用的所述第1图像数据时,使所述AF控制部利用单次AF和连续AF中的任一方来进行控制,
在使用单次AF来进行控制的情况下,不进行上述第2信号电荷读出部和上述第2图像处理部的动作,在使用连续AF来进行控制的情况下,进行该第2信号电荷读出部和该第2图像处理部的动作。
8.一种摄像方法,该摄像方法将使排列成二维状的像素内包含的光电转换部一并复位后曝光预定时间而产生的信号电荷一并移送到蓄积部进行蓄积,并读出蓄积在该蓄积部内的信号电荷,该摄像方法的特征在于,该摄像方法包含:
通过复位部,使所述光电转换部一并复位的步骤;
通过曝光控制部,进行控制,使得从所述复位部进行的复位时起使所述光电转换部曝光预定时间的步骤;
通过被遮光的第1电荷蓄积部,将由所述光电转换部产生的信号电荷一并移送并蓄积的步骤;
通过第1信号电荷读出部,将蓄积在所述第1电荷蓄积部内的信号电荷内的预定像素组的信号电荷先于其他像素组的信号电荷读出,之后读出该其他像素组的信号电荷的步骤;
通过第1图像处理部,根据由所述第1信号电荷读出部读出的信号电荷,生成静态图像记录用的第1图像数据的步骤;
通过第2信号电荷读出部,在由所述第1信号电荷读出部读出所述其他像素组的信号电荷的时间区间内,对由所述预定像素组产生的信号电荷读出1次以上的步骤;以及
通过第2图像处理部,根据由所述第2信号电荷读出部读出的信号电荷,生成图像显示用的第2图像数据的步骤。
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