DE112013000556B4

DE112013000556B4 - Bildaufnahmevorrichtung, Steuerverfahren dafür, Programm und computerlesbares Speichermedium

Info

Publication number: DE112013000556B4
Application number: DE112013000556.5T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Suzuki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2033-01-11
Also published as: GB2513280B; WO2013105672A2; US20150015756A1; WO2013105672A3; DE112013000556T5; JP5871625B2; JP2013145984A; GB2513280A; CN104041004B; US9392193B2; CN104041004A; GB201414359D0

Abstract

Bildaufnahmevorrichtung umfassend eine Fotografielinse, ein Bildaufnahmeelement mit einer zweidimensionalen Anordnung einer Vielzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen zum Wandeln eines durch die Fotografielinse ausgebildeten optischen Bilds in ein elektrisches Signal, und eine zwischen der Fotografielinse und dem Bildaufnahmeelement eingerichteten Mikrolinsenanordnung, wobei jede Mikrolinse der Mikrolinsenanordnung einem von Pixelblöcken entspricht, die durch Aufteilung der zweidimensionalen Anordnung der Vielzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen auf Basis einer Einheit eines Pixelblocks einer vorbestimmten Anzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen bereitgestellt sind, mit:einer Fotografiemodus-Einstelleinrichtung zum Umschalten zwischen einem ersten Fotografiemodus und einem zweiten Fotografiemodus;einer Signalausleseeinrichtung zum Lesen des durch die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen gewandelten elektrischen Signals; undeiner Steuereinrichtung zum Steuern der Signalausleseeinrichtung gemäß dem durch die Fotografiemodus-Einstelleinrichtung eingestellten Fotografiemodus zum Ändern der zur Signallesung der Signalausleseeinrichtung verwendeten fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen unter den in jedem Pixelblock umfassten fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen,dadurch gekennzeichnet, dassin einem Fall, in dem der zweite Fotografiemodus eingestellt ist, die Steuereinrichtung die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen, die zur Signallesung in jedem Pixelblock verwendet werden, auf die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen rund um eine Stelle einstellt, an der ein Lichtstrahl eintrifft, der durch eine Mitte der Fotografielinse und eine Mitte der Mikrolinse verläuft.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bildaufnahmevorrichtung, die ein Stehbild und ein Bewegtbild aufnimmt, aufzeichnet und wiedergibt, ein Steuerverfahren dafür, ein Programm und ein computerlesbares Speichermedium. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Bildaufnahmevorrichtung mit einer Mikrolinsenanordnung vor einem Bildaufnahmeelement, das ein Konfigurationselement der Bildaufnahmevorrichtung ist, ein Steuerverfahren dafür, ein Programm und ein computerlesbares Speichermedium. Ebenso wird in der vorliegenden Schrift ein Bildaufnahmesystem mit einer solchen Bildaufnahmevorrichtung beschrieben.
Hintergrundtechnik
Herkömmlich gibt es viele Bildaufnahmevorrichtungen, wie etwa elektronische Kameras, die Stehbilder und Bewegtbilder, die durch Festkörperbildaufnahmeelemente wie etwa CCD und CMOS aufgenommen werden, unter Verwendung von Speicherkarten mit Festkörperspeicherelementen als Aufzeichnungsmedium aufzeichnen und wiedergeben.
Als ein Beispiel für Techniken mit Bezug auf diese Bildaufnahmevorrichtungen schlägt die der Artikel von Ren. Ng, und sieben anderen mit dem Titel „Light Field Photography with a Hand-Held Plenoptic Camera“, Stanford Tech Report CTSR 2005-02, eine Bildaufnahmevorrichtung vor, die eine Konfiguration aufweist, die eine Mikrolinsenanordnung vor einem Festkörperbildaufnahmeelement bereitstellt, so dass jede Linse für eine Vielzahl von Pixel bzw. Bildelementen (fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen) eingerichtet ist. Eine derartige Konfiguration ermöglicht, dass Einfallsrichtungsinformationen von einem auf das Bildaufnahmeelement einfallenden Lichtstrahl erfasst werden.
Die Verwendung einer derartigen Bildaufnahmevorrichtung ermöglicht nicht nur eine Erzeugung eines normalen fotografierten Bilds basierend auf einem Ausgabesignal von jedem Pixel bzw. Bildelement, sondern auch eine Rekonstruktion eines Bilds, das mit einer beliebigen Brennweite fokussiert bzw. scharfgestellt ist, durch Anwendung einer vorbestimmten Bildverarbeitung auf ein fotografiertes Bild.
Jedoch weist Fotografie durch die Bildaufnahmevorrichtung mit der vorgenannten Mikrolinsenanordnung ein Problem wie folgt auf.
Die meisten von aktuellen Bildaufnahmevorrichtungen, wie etwa Digitalkameras, haben eine Live-View- bzw. Live-Ansicht-(LV-)Funktion zum Anzeigen eines zu fotografierenden Objektbilds auf einer Anzeigevorrichtung wie etwa einer TFT-(Dünnschichttransistor-)Anzeige in Echtzeit. Hauptzwecke der LV-Funktion liegen in einer „Rahmungsbestätigung“, die bestätigt bzw. verifiziert, ob ein Objekt in einem zu fotografierenden Bildrahmen korrekt positioniert ist oder nicht, und einer „Fokussierungsbestätigung“, die bestätigt bzw. verifiziert, ob der Fokus bzw. die Bildschärfe auf einem zu fotografierenden Hauptobjekt liegt oder nicht.
Die Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vorgenannten herkömmlichen Technik kann ein Bild erzeugen, auf dem der Fokus korrekt angepasst ist, indem eine Neufokussierung basierend auf einer Bildverarbeitung nach einer Fotografie durchgeführt wird. Dementsprechend besteht der Hauptzweck der Bestätigung in dem Fall der LV-Funktion nicht in der Bestätigung einer Fokussierung eines Objekts. Stattdessen kann es ausreichend sein, dass diese Bestätigung eine Bestätigung dafür umfasst, ob der Defokussierungs- bzw. Unschärfebetrag nach einer Fotografie in einem Bereich liegt oder nicht, der eine Neufokussierung erlaubt.
Indessen ist eine Bestätigung einer Rahmung bzw. Bildeinstellung/-begrenzung nicht notwendig. Um zu ermöglichen, dass der Fokus bzw. die Bildschärfe auf Objekten in einem weiteren Distanzbereich liegt, ist es hier gewünscht, dass die Schärfentiefe bzw. Tiefenschärfe in dem Fall von LV-Ansteuerung größer ist.
Dieser Punkt steht jedoch dem Zweck der Bildaufnahmevorrichtung entgegen, wie sie vorstehend beschrieben ist, nämlich dem Ermöglichen einer Neufokussierung nach einer Fotografie.
Um dieses Problem anzugehen, kann ein Verfahren in Betracht gezogen werden, das Apertur- bzw. Blendensysteme zwischen dem Fall von Normalfotografie und dem Fall von LV-Ansteuerung unter Verwendung eines mechanischen Verschlusses umschaltet. Die Einrichtung des mechanischen Verschlusses erhöht jedoch die Kosten und die Größe infolge einer Vermehrung von Komponenten, was nicht wünschenswert ist.
Außerdem weist eine Fotografie durch die Bildaufnahmevorrichtung mit der vorgenannten Mikrolinsenanordnung ein weiteres Problem wie folgt auf.
Eine Pixel- bzw. Bildelementeinheit in einem durch die Bildaufnahmevorrichtung erzeugten Bild ist ein Pixel bzw. Bildelement pro Mikrolinse. Ein herkömmliches Bildaufnahmeelement weist eine Konfiguration von einem Pixel pro Mikrolinse auf. Dementsprechend können im Wesentlichen gleich viele Pixelsignale (fotoelektrische Wandlungssignale) wie die Anzahl von zu erzeugenden Bilddaten gelesen werden. Die Bildaufnahmevorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben ist, weist jedoch die Konfiguration mit mehreren Dutzend Pixel (fotoelektrischen Wandlungselementen) pro Mikrolinse auf. Dementsprechend ist es erforderlich, dass mehrere Dutzend mal so viele Pixelsignale wie diejenigen einer herkömmlichen Bildaufnahmevorrichtung gelesen und einer Verarbeitung wie etwa einer Addition unterzogen werden, um dadurch Pixelsignale eines LV-Bilds zu erzeugen. Dieser Prozess verursacht ein erhebliches Problem, speziell bei einer LV-Ansteuerung, die eine Hochgeschwindigkeitsrate erfordert.
Die Druckschrift US 2004 / 0 125 230 A1 , die den gattungsbildenden Stand der Technik darstellt, offenbart eine gattungsgemäße Bildaufnahmevorrichtung. Insbesondere offenbart diese Druckschrift eine Bildaufnahmevorrichtung, die eine Bildaufnahmeeinrichtung mit mehreren Pixeln, eine optische Elementanordnung mit mehreren optischen Elementen, die jedem Satz einer Anzahl von Pixeln aus einer Vielzahl von Pixeln der Bildaufnahmeeinrichtung entsprechen, und eine Fokussiereinrichtung umfasst, die für jedes der mehreren optischen Elemente ein Paar von Fokuserfassungssignalen in den Pixeln aus Licht erzeugt, das durch das optische Element hindurchgeht, und eine Fokussierungsoperation auf Grundlage von Fokuserfassungssignalen ausführt, die paarweise für jedes der optischen Elemente erzeugt werden.
Weiterer Stand der Technik ist auch aus der Druckschrift US 2011 / 0 193 983 A1 bekannt.
Kurzfassung der Erfindung
Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Bildaufnahmevorrichtung, ein Steuerverfahren dafür, ein Programm und ein computerlesbares Speichermedium bereit, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert sind. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bildaufnahmevorrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Gemäß einem Aspekt schaltet eine Bildaufnahmevorrichtung der vorliegenden Erfindung, die ein Bildaufnahmeelement mit einer Vielzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen verwendet, die sich eine Mikrolinse teilen, die Anzahl von zu lesenden Pixel zwischen dem Fall von Normalfotografie und dem Fall von Live-View-Ansteuerung um. In dem Fall der Live-View-Ansteuerung wird eine kleinere Anzahl von Pixel als in dem Fall der Normalfotografie gelesen, zum Beispiel nur Pixel, die nahe der Mitte der optischen Achse der Mikrolinse positioniert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Bildaufnahmevorrichtung mit einer Mikrolinsenanordnung in dem Fall von Normalfotografie ein Bild mit einer geringen Schärfentiefe bzw. Tiefenschärfe erfassen, das neu fokussiert werden kann, und in dem Fall von Live-View-Ansteuerung ein Bild mit einer großen Schärfentiefe bzw. Tiefenschärfe anzeigen, das eine hohe Bildrate bzw. -frequenz unterstützt, und in dem die Rahmung des fotografierten Bilds bestätigt werden kann.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung deutlich.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaltbild einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Darstellung, die ein Bildaufnahmesystem mit einem optischen System der Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht.
3 ist eine Darstellung, die eine Pixelanordnung eines Bildaufnahmeelements in der Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist eine vergrößerte Darstellung von Aufzeichnungspixel in der in 3 veranschaulichten Pixelanordnung.
5 ist eine Darstellung, die eine Trajektorie eines Lichtstrahls von einem Objekt in dem Bildaufnahmesystem von 2 schematisch veranschaulicht.
6A und 6B sind Darstellungen, die eine Anordnung von Pixel veranschaulichen, die in dem Fall von Normalfotografie durch die Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
7 ist eine Darstellung, die einen Fokusbereich in dem Fall von Normalfotografie durch die Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht.
8A und 8B sind Darstellungen, die eine Anordnung von Pixel veranschaulichen, die in dem Fall von LV durch die Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
9 ist eine Darstellung, die einen Fokusbereich in dem Fall von LV durch die Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht.
10 ist ein Ablaufdiagramm eines Ansteuerungsumschaltbetriebs in der Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Darstellung, die eine Pixellesung durch das Bildaufnahmeelement in der Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht.
12 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Pixelschaltung des Bildaufnahmeelements mit der Auslesekonfiguration von 11 veranschaulicht.
13 ist ein Ansteuerungszeitdiagramm des in 12 veranschaulichten Bildaufnahmeelements.
14 ist eine Darstellung, die eine Pixellesungskonfiguration des Bildaufnahmeelements der Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht.
15 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration der Pixelschaltung des Bildaufnahmeelements mit der Auslesekonfiguration von 14 veranschaulicht.
16 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration der Pixelschaltung des Bildaufnahmeelements gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
17 ist ein Ansteuerungszeitdiagramm des in 16 veranschaulichten Bildaufnahmeelements.
18 ist eine Darstellung, die die Pixellesungskonfiguration des Bildaufnahmeelements in der Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht.
19 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration der Pixelschaltung des Bildaufnahmeelements mit der Auslesekonfiguration von 18 veranschaulicht.
20 ist ein Ansteuerungszeitdiagramm des in 18 veranschaulichten Bildaufnahmeelements.
21 ist ein Ansteuerungszeitdiagramm des in 18 veranschaulichten Bildaufnahmeelements.
22 ist eine Darstellung, die eine Pixellesungskonfiguration des Bildaufnahmeelements in der Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht.
23 ist eine Darstellung, die die Konfiguration einer Pixelschaltung des Bildaufnahmeelements mit der Auslesekonfiguration von 22 veranschaulicht.
24 ist ein Ansteuerungszeitdiagramm des in 23 veranschaulichten Bilda ufna h meelements.
25 ist ein Ansteuerungszeitdiagramm des in 23 veranschaulichten Bildaufnahmeelements.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung werden hierin nachstehend beispielhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Beispiel 1
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
1 veranschaulicht ein optisches System 101, wie etwa eine Linse bzw. ein Objektiv, einen mechanischen Verschluss 102, ein Bildaufnahmeelement 103, das ein elektrisches Signal ausgibt, das aus einem optischen Bild fotoelektrisch gewandelt ist, und eine fotoelektrische Wandlungseinheit 104, die einfallendes Licht in dem Bildaufnahmeelement 103 tatsächlich in das elektrische Signal wandelt. Die fotoelektrische Wandlungseinheit 104 umfasst eine Sensoranordnung, in der eine Vielzahl von Pixel als fotoelektrische Wandlungseinrichtungen zweidimensional eingereichtet sind.
Eine Signalverstärkerschaltung 105 verstärkt das elektrische Signal in dem Bildaufnahmeelement 103. Eine analoge Signalverarbeitungseinheit 106 führt eine analoge Signalverarbeitung auf einem von dem Bildaufnahmeelement 103 ausgegebenen Bildsignal durch. Eine CDS-Schaltung 107 führt eine korrelierte Doppelabtastung bzw. „Correlated Double Sampling“ in der analogen Signalverarbeitungseinheit 106 durch.
Ein Signalverstärker 108 verstärkt ein analoges Signal in der analogen Signalverarbeitungseinheit 106. Eine Klemm- bzw. Halteschaltung 109 führt ein horizontales OB-Klemmen bzw. -Halten in der analogen Signalverarbeitungseinheit 106 durch. Ein A/D-Wandler 110 wandelt das analoge Signal in der analogen Signalverarbeitungseinheit 106 in ein digitales Signal.
Eine Zeitsteuerungssignal-Erzeugungseinheit 111 erzeugt ein Signal zum Betreiben des Bildaufnahmeelements 103 und der analogen Signalverarbeitungseinheit 106. Eine Ansteuereinheit 112 ist für das optische System 101 und den mechanischen Verschluss 102 bereitgestellt. Eine digitale Verarbeitungseinheit 113 führt eine digitale Signalverarbeitung durch, die für fotografierte Bilddaten erforderlich ist. Eine Bildkorrektureinheit 114 führt einen für die Bilddaten erforderlichen Korrekturprozess in der digitalen Signalverarbeitungseinheit 113 durch. Eine Signalverstärkereinheit 115 verstärkt das digitale Signal. Eine Bildverarbeitungseinheit 116 führt die für die Bilddaten erforderliche Bildverarbeitung durch.
Ein Bildspeicher 117 speichert die signalverarbeiteten Bilddaten. Ein Bildaufzeichnungsmedium 118 (das als ein Aufzeichnungsmedium veranschaulicht ist) kann aus der Bildaufnahmevorrichtung entfernt werden. Eine Aufzeichnungseinheit 119 zeichnet die signalverarbeiteten Bilddaten in dem Bildaufzeichnungsmedium 118 auf. Eine Bildanzeigevorrichtung 120 zeigt die signalverarbeiteten Bilddaten an. Eine Anzeigeeinheit 121 zeigt ein Bild auf der Bildanzeigevorrichtung 120 an.
Eine Systemsteuereinheit 122 steuert die gesamte Bildaufnahmevorrichtung. Ein nichtflüchtiger Speicher (ROM) 123 speichert ein Programm, das ein durch die Systemsteuereinheit 122 ausgeführtes Steuerverfahren umfasst, Steuerdaten, wie etwa Parameter und Tabellen, die verwendet werden, wenn das Programm ausgeführt wird, und Korrekturdaten, wie etwa eine Defekt- bzw. Fehlstellenadresse. Ein flüchtiger Speicher (RAM) 124 speichert das Programm, die Steuerdaten und die Korrekturdaten, die in dem nichtflüchtigen Speicher 123 aufgezeichnet und an diesen Speicher übertragen wurden, und die verwendet werden, wenn die Systemsteuereinheit 122 die Bildaufnahmevorrichtung steuert.
Eine Fotografiemodus-Einstelleinrichtung 125 stellt eine Fotografiebedingung ein, wie etwa ISO-Empfindlichkeit, und schaltet zwischen einer Stehbild-Fotografie (einem ersten Fotografiemodus) und einer Live-View- bzw. Live-Ansicht-Ansteuerung (einem zweiten Fotografiemodus) um.
Nachstehend wird hierin ein Fotografiebetrieb der Bildaufnahmevorrichtung mit der vorgenannten Konfiguration beschrieben. Vor dem Fotografiebetrieb werden bei Start eines Betriebs der Systemsteuereinheit 122, wie etwa beim Einschalten der Bildaufnahmevorrichtung, das erforderliche Programm, die erforderlichen Steuerdaten und die erforderlichen Korrekturdaten von dem nichtflüchtigen Speicher 123 an den flüchtigen Speicher 124 übertragen und darin gespeichert. Dieses Programm und diese Daten werden verwendet, wenn die Systemsteuereinheit 122 die Bildaufnahmevorrichtung steuert. Nach Bedarf werden ein zusätzliches Programm und zusätzliche Daten von dem nichtflüchtigen Speicher 123 an den flüchtigen Speicher 124 übertragen, und liest und verwendet die Systemsteuereinheit 122 die Daten in dem nichtflüchtigen Speicher 123 direkt.
Zunächst wird das optische System 101, wie etwa eine Linse bzw. ein Objektiv, gemäß einem Steuersignal von der Systemsteuereinheit 122 angesteuert, um ein Bild eines Objekts, das auf eine geeignete Helligkeit eingestellt ist, auf dem Bildaufnahmeelement 103 auszubilden. Als Nächstes wird bei einer Stehbild-Fotografie der mechanische Verschluss 102 basierend auf dem Steuersignal von der Systemsteuereinheit 122 angesteuert, um das Bildaufnahmeelement 103 vor Licht abzuschirmen, so dass eine notwendige Belichtungszeit gemäß dem Betrieb des Bildaufnahmeelements 103 sichergestellt wird. Zu dieser Zeit kann in dem Fall, in dem das Bildaufnahmeelement 103 eine elektronische Verschlussfunktion umfasst, diese Funktion zusammen mit dem mechanischen Verschluss 102 verwendet werden, um die notwendige Belichtungszeit sicherzustellen. Bei Fotografie eines Bewegtbilds und bei LV-Ansteuerung wird der mechanische Verschluss 102 in einem offenen Apertur- bzw. Blendenzustand gehalten, so dass das Bildaufnahmeelement 103 während einer Fotografie gemäß dem Steuersignal von der Systemsteuereinheit 122 stets belichtet wird.
Wie es nachstehend beschrieben ist, reduziert die Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer LV-Ansteuerung die Anzahl von Pixel. Dementsprechend werden/sind die Einstellungsbedingungen des optischen Systems zum Erreichen eines angemessenen Belichtungswerts zwischen dem Fall von Normalfotografie und dem Fall von LV-Ansteuerung unterschiedlich eingestellt. Dafür wenden die Verstärkerschaltung 105 in dem Bildaufnahmeelement 103, die PGA-Schaltung 108 in der analogen Signalverarbeitungseinheit 106 und die Signalverstärkereinheit 115 in der digitalen Signalverarbeitungseinheit 113 eine Verstärkung auf das Bildsignal an, um einen angemessenen Signalbetrag bzw. -wert zu erreichen. Das heißt, dass die Verstärkung umgeschaltet wird, um gemäß der Anzahl von bei einer LV-Ansteuerung verwendeten Pixel geändert zu werden.
Das Bildaufnahmeelement 103 wird gemäß Ansteuerimpulsen basierend auf Betriebsimpulsen angesteuert, die durch die Zeitsteuerungssignal-Erzeugungseinheit 111 erzeugt werden, die durch die Systemsteuereinheit122 gesteuert wird. Gemäß dieser Ansteuerung wird das fotoelektrische Wandlungssignal von der fotoelektrischen Wandlungseinheit 104 gelesen. Diese Komponenten konfigurieren eine Signalausleseeinrichtung des Bildaufnahmeelements. Die fotoelektrische Wandlungseinheit 104 wandelt das Bild des Objekts durch fotoelektrische Wandlung in das elektrische Signal. Die Signalverstärkerschaltung 105 wendet die Verstärkung eines Verstärkungsfaktors, die gemäß der Stärke des einfallendes Lichts eingestellt wird, auf das elektrische Signal von der fotoelektrischen Wandlungseinheit 104 an, und gibt das Signal als analoges Bildsignal aus.
Das von dem Bildaufnahmeelement 103 ausgegebene analoge Bildsignal wird einer Signalverarbeitung durch die analoge Signalverarbeitungseinheit 106 gemäß den Betriebsimpulsen unterzogen, die durch die Zeitsteuerungssignal-Erzeugungseinheit 111 erzeugt werden, die durch die Systemsteuereinheit 122 gesteuert wird. Zunächst beseitigt die CDS-Schaltung 107 taktsynchrones Rauschen. Die PGA-Schaltung 108 wendet die Verstärkung eines gemäß der Stärke des einfallenden Lichts eingestellten Verstärkungsfaktors an. Die Klemm- bzw. Halteschaltung 109 klemmt bzw. hält eine Signalausgabe in dem horizontalen OB-Bereich als eine Referenzspannung. Der A/D-Wandler 110 wandelt das Signal in ein digitales Bildsignal.
Als Nächstes führt die durch die Systemsteuereinheit 122 gesteuerte digitale Signalverarbeitungseinheit 113 eine Bildverarbeitung, wie etwa Farbwandlung, Weißabgleich und Gammakorrektur, eine Auflösungsumwandlungsverarbeitung und eine Bildkomprimierungsverarbeitung auf dem von der analogen Signalverarbeitungseinheit 106 ausgegebenen digitalen Bildsignal durch. Zunächst führt die Bildkorrektureinheit 114 verschiedene Bildkorrekturprozesse durch, wie etwa Defekt- bzw. Fehlstellenkorrektur und Dunkelschattierungskorrektur. Als Nächstes wendet die Signalverstärkungseinheit 115 die Verstärkung des gemäß der Stärke des einfallenden Lichts eingestellten Verstärkungsfaktors an. Die Bildverarbeitungseinheit 116 führt verschiedene Teile einer Bildverarbeitung einschließlich Bildverarbeitung, wie etwa Farbwandlung, Weißabgleich und Gammakorrektur, Auflösungsumwandlungsverarbeitung und Bildkomprimierungsverarbeitung durch. Die Bildverarbeitungseinheit 116 führt auch den vorgenannten Neufokussierungsprozess durch.
Ein Bildspeicher 117 wird verwendet zum vorübergehenden Speichern des digitalen Bildsignals, das einer Signalverarbeitung unterzogen wird, und zum Speichern der Bilddaten, die das signalverarbeitete digitale Bildsignal darstellen. Die durch die digitale Signalverarbeitungseinheit 113 signalverarbeiteten Bilddaten und die in dem Bildspeicher 117 gespeicherten Bilddaten werden in der Aufzeichnungseinheit 119 in Daten (z.B. Dateisystemdaten mit einer hierarchischen Struktur) gewandelt, die für das Bildaufzeichnungsmedium 118 geeignet sind, und in dem Bildaufzeichnungsmedium 118 aufgezeichnet. Alternativ werden die Daten der Auflösungsumwandlungsverarbeitung durch die digitale Signalverarbeitungseinheit 113 unterzogen und nachfolgend durch die Anzeigeeinheit 121 in ein Signal (z.B. ein NTSC-Analogsignal) gewandelt, das für die Bildanzeigevorrichtung 120 geeignet ist, und auf der Bildanzeigevorrichtung 120 angezeigt.
Hierbei kann die digitale Signalverarbeitungseinheit 113 das digitale Bildsignal an den Bildspeicher 117 oder die Aufzeichnungseinheit 119 ausgeben, wie es ist, ohne eine Bildverarbeitung gemäß dem Steuersignal von der Systemsteuereinheit 122. Auf Anforderung von der Systemsteuereinheit 122 hin gibt die digitale Signalverarbeitungseinheit 113 Informationen über das digitale Bildsignal und in dem Prozess der Signalverarbeitung erzeugte Bilddaten an die Systemsteuereinheit 122 aus. Zum Beispiel werden Informationen wie etwa die Ortsfrequenz des Bilds, der Durchschnittswert in dem bezeichneten Bereich und die Datenmenge des komprimierten Bilds oder aus diesen extrahierte Informationen an die Systemsteuereinheit 122 ausgegeben. Auf Anforderung von der Systemsteuereinheit 122 hin gibt die Aufzeichnungseinheit 119 Informationen, wie etwa den Typ des Aufzeichnungsmediums 118 und die freie Raumkapazität, an die Systemsteuereinheit 122 aus.
Es wird ein Wiedergabebetrieb in dem Fall beschrieben, in dem die Bilddaten in dem Bildaufzeichnungsmedium 118 gespeichert werden/sind.
Gemäß dem Steuersignal von der Systemsteuereinheit 122 liest die Aufzeichnungseinheit 119 die Bilddaten von dem Bildaufzeichnungsmedium 118. Gleichermaßen führt in dem Fall, in dem die Bilddaten ein komprimiertes Bild darstellen, die digitale Signalverarbeitungseinheit 113 eine Bildexpansionsverarbeitung gemäß dem Steuersignal von der Systemsteuereinheit 122 durch, um das Bild in dem Bildspeicher 117 zu speichern. Die in dem Bildspeicher 117 gespeicherten Bilddaten werden der Auflösungsumwandlungsverarbeitung durch die digitale Signalverarbeitungseinheit 113 unterzogen, nachfolgend durch die Anzeigeeinheit 121 in ein für die Bildanzeigevorrichtung 120 geeignetes Signal gewandelt und auf der Bildanzeigevorrichtung 120 angezeigt.
2 ist ein Blockschaltbild, das ein optisches System und eine Umgebung bei dem Ausführungsbeispiel der Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 veranschaulicht eine Fotografielinse 201, eine Mikrolinsenanordnung 202, die zwischen dem Bildaufnahmeelement 103 und der Fotografielinse 201 eingerichtet ist, eine Sensoranordnung 203, die ein Konfigurationselement des Bildaufnahmeelements 103 ist, in dem die vorgenannten Pixel bzw. Bildelemente (fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen) zweidimensional angeordnet sind, sowie ein Objekt 204. Die weiteren Konfigurationselemente, die in 2 veranschaulicht sind, sind identisch zu denjenigen, die unter Verwendung von 1 beschrieben sind. Dementsprechend wird die Beschreibung von diesen ausgelassen.
Unter Verwendung von 2 wird ein Bildaufnahmebetrieb in dem Beispiel der Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hierin nachstehend beschrieben.
In einem Zustand, in dem der mechanische Verschluss 102 durch die Ansteuereinheit 112 geöffnet wird/ist, wird ein optisches Bild des Objekts 204 durch die Fotografielinse 201 auf dem Bildaufnahmeelement 103 ausgebildet. Ein auf das Bildaufnahmeelement 103 einfallendes optisches Signal wird an jeder Mikrolinse der Mikrolinsenanordnung 202 weiter kondensiert und fällt auf jedes Pixel der Sensoranordnung 203 ein. Die Konfigurationen der Mikrolinsenanordnung 202 und der Sensoranordnung 203 werden nachstehend unter Verwendung von 3 beschrieben. Das auf die Sensoranordnung 203 einfallende optische Signal wird an jedem Pixel fotoelektrisch gewandelt, um als ein elektrisches Signal ausgegeben zu werden. Nachfolgende Prozesse sind identisch zu denjenigen, die unter Verwendung von 1 beschrieben sind.
3 ist eine Anordnungsdarstellung, die die Pixelanordnung in dem Bildaufnahmeelement des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist eine Darstellung des Bildaufnahmeelements 103 aus Sicht der Objektseite. Ein Aufzeichnungspixel 301 ist ein Einheitspixel, das einem Pixel in einem rekonstruierten Bild entspricht. In diesem Beispiel umfasst das Aufzeichnungspixel 301 sechs Zeilen und sechs Spalten von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen. In diesem Fall wird jede der fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen als geteiltes Pixel bzw. Teilpixel 302 bezeichnet. An jedem Aufzeichnungspixel 301 ist eine Mikrolinse 303 eingerichtet. Das heißt, dass unter der Maßgabe, dass das Aufzeichnungspixel ein Pixelblock ist, der zweidimensional angeordnete fotoelektrische Wandlungseinrichtungen darstellt, jede Mikrolinse der Mikrolinsenanordnung einer Vielzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen in einem Pixelblock entspricht.
Der Einfachheit halber wird in der Beschreibung dieses Beispiels der Betrieb der Bildaufnahmevorrichtung unter Verwendung der Sensoranordnung 203 mit fünf Zeilen und fünf Spalten von Aufzeichnungspixel (Pixelblöcken) beschrieben, wobei jedes von diesen (eine vorgeschriebene Anzahl) 6 x 6 geteilten Pixel umfasst, was in 3 veranschaulicht ist.
4 ist eine vergrößerte Darstellung von dem Aufzeichnungspixel 301.
Wie es unter Verwendung von 3 beschrieben ist, umfasst das Aufzeichnungspixel (der Pixelblock) 301 eine Pixelanordnung, in der 6 x 6 geteilte Pixel 302 zweidimensional angeordnet sind. Für die nachstehende Beschreibung sind in diesem Beispiel 36 geteilten Pixel Symbole a11 bis a66 zugeordnet, wie es in 4 veranschaulicht ist.
5 ist eine Darstellung, die Trajektorien von Strahlen schematisch veranschaulicht, die von Objekten in verschiedenen Distanzen auf das Bildaufnahmesystem der Bildaufnahmevorrichtung gemäß diesem Beispiel einfallen.
Ein Objekt 501a ist an einer Stelle angeordnet, wo ein Bild von diesem durch die Fotografielinse 101 auf einer Ebene A ausgebildet wird, die die Mikrolinsenanordnung 202 umfasst. Unter Strahlen von dem Objekt 501a sind Strahlen, die durch den äußersten Umfang der Fotografielinse und durch die Mikrolinse auf der optischen Achse verlaufen und auf die Sensoranordnung 203 einfallen, durch die durchgezogene Linie dargestellt.
Ein Objekt 501b ist mit Bezug auf die Fotografielinse 101 weiter entfernt als das Objekt 501a. Ein Bild des Objekts 501b, das durch die Fotografielinse 101 ausgebildet wird, wird auf einer Ebene B ausgebildet, die näher an der Fotografielinse liegt als die Ebene A, die die Mikrolinsenanordnung 202 umfasst. Unter Strahlen von dem Objekt 501b sind Strahlen, die durch den äußersten Umfang der Fotografielinse und durch die Mikrolinse auf der optischen Achse verlaufen und auf die Sensoranordnung 203 einfallen, durch gestrichelte Linien dargestellt.
Ein Objekt 501c ist mit Bezug auf die Fotografielinse 101 näher als das Objekt 501a. Ein Bild des Objekts 501c, das durch die Fotografielinse 101 ausgebildet wird, wird auf einer Ebene C ausgebildet, die von der Fotografielinse weiter entfernt ist als die Ebene A, die die Mikrolinsenanordnung 202 umfasst. Unter Strahlen von dem Objekt 501c sind Strahlen, die durch den äußersten Umfang der Fotografielinse und durch die Mikrolinse auf der optischen Achse verlaufen und auf die Sensoranordnung 203 einfallen, durch Strichpunktlinien dargestellt.
Wie es durch die Trajektorie von jedem in 5 veranschaulichten Strahl angedeutet ist, ist das geteilte Pixel in der Sensoranordnung 203, auf das der Strahl einfällt, gemäß der Distanz von der Fotografielinse 101 zu dem Objekt 501 unterschiedlich. Auf dieser Grundlage rekonstruiert die Bildaufnahmevorrichtung dieses Beispiels ein Bild aus dem fotografierten Bildsignal, wodurch ermöglicht wird, dass Bilder erzeugt werden, in denen die Fokusse bzw. Bildschärfen auf den Objekten in verschiedenen Distanzen liegen.
Als Nächstes wird unter Verwendung von 6A bis 10 der Unterschied von Betrieben in dem Fall der Normalfotografie und dem Fall der LV-Ansteuerung in dem Beispiel der Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
6A und 6B sind Darstellungen, die eine Anordnung von Pixel veranschaulichen, die in dem Fall von Normalfotografie in der Bildaufnahmevorrichtung gemäß diesem Beispiel verwendet werden. 6A ist eine Layoutdarstellung der Sensoranordnung 203, die unter Verwendung von 3 beschrieben ist. 6B ist eine Darstellung, die eine Anordnung des geteilten Pixels 302 in dem Aufzeichnungspixels 301 veranschaulicht, das ein Konfigurationselement der Sensoranordnung 203 ist.
In 6A und 6B sind geteilte Pixel, die für eine Normalfotografie verwendet werden, ohne Farbe gezeigt, und sind nicht verwendete geteilte Pixel in grau dargestellt. In dem Fall von Normalfotografie ist es jedoch erforderlich, dass Signale von allen der geteilten Pixel unabhängig gelesen und aufgezeichnet werden, um eine Rekonstruktion als/in Bilder mit verschiedenen Brennweiten nach einer Lesung zu ermöglichen. Dementsprechend sind in den Pixelanordnungsdarstellungen bezüglich der Pixel, die in dem Fall von Normalfotografie verwendet werden, die in den 6A und 6B veranschaulicht sind, alle der geteilten Pixel weiß gezeigt.
7 ist eine Darstellung, die einen Fokus- bzw. Brennweitenbereich in dem Fall von Normalfotografie in der Bildaufnahmevorrichtung gemäß diesem Beispiel schematisch veranschaulicht.
7 veranschaulicht ein Objekt 701 und eine Apertur bzw. Blende 702, die eigentlich nicht existiert und schematisch dargestellt ist. Bei der Bildaufnahmevorrichtung gemäß diesem Beispiel ist eine Anordnung unter der Maßgabe definiert, dass die F- bzw. Blendenzahl der Fotografielinse und die F- bzw. Blendenzahl der Mikrolinse identisch zueinander sind. In diesem Fall werden bei Normalfotografie alle der 6 × 6 geteilten Pixel verwendet. Somit wird der im Wesentlichen gesamte Bereich des Durchmessers einer Apertur bzw. Blende der Fotografielinse 201 verwendet. Dementsprechend ist dieser Zustand äquivalent zu dem offenen Apertur- bzw. Blendenzustand der Pseudoapertur bzw. -blende 702.
Die Schärfentiefe d wird gemäß der folgenden (Gleichung 1), (Gleichung 2) und (Gleichung 3) berechnet. $d = d f + d r$
$d f = \frac{δ \cdot F n o \cdot L^{2}}{f^{2} + δ \cdot F n o \cdot L}$
$d r = \frac{δ \cdot F n o \cdot L^{2}}{f^{2} - δ \cdot F n o \cdot L}$
Hierbei ist df eine vordere Schärfentiefe bzw. eine Vordertiefe. dr ist die Schärfentiefe dahinter bzw. die Hintertiefe. δ ist der Durchmesser des zulässigen Zerstreuungs- bzw. Unschärfenkreises. Fno ist ein Aperturwert. L ist eine Objektdistanz. f ist die Brennweite der Fotografielinse. Dementsprechend wird die Schärfentiefe d umso geringer (flacher), je kleiner der Aperturwert Fno ist. Je größer der Aperturwert Fno ist, desto größer (tiefer) wird die Schärfentiefe d.
8A und 8B sind Darstellungen, die eine Anordnung von Pixel veranschaulichen, die in dem Fall von LV-Ansteuerung (Live-View-Modus) in der Bildaufnahmevorrichtung gemäß diesem Beispiel verwendet werden. 8A ist eine Layoutdarstellung der Sensoranordnung 203, die unter Verwendung von 3 beschrieben ist. 8B ist eine Darstellung, die eine Anordnung der geteilten Pixel 302 veranschaulicht, die in dem Aufzeichnungspixel 301 umfasst sind, das ein Konfigurationselement der Sensoranordnung 203 ist. Wie in 6A und 6B sind auch in 8A und 8B die verwendeten geteilten Pixel weiß gezeigt und die nicht verwendeten geteilten Pixel in grau dargestellt.
Bei LV-Fotografie ist es wünschenswert, dass die Schärfentiefe groß ist, um den vorliegenden Aufbau des Objekts deutlich anzuzeigen. Um die Bildrate bzw. -frequenz zu erzielen, die zum geeigneten Verfolgen eines beweglichen Objekts imstande ist, ist es wünschenswert, dass die Leserate des Pixelsignals hoch ist. Aufgrund der zwei vorstehend beschriebenen Gründe führt die vorliegende Erfindung im Fall von LV-Ansteuerung eine Ansteuerung durch, die nur eine bestimmte Anzahl von geteilten Pixel in dem Pixelblock 301 unter den geteilten Pixel 302, die jedes Aufzeichnungspixel 301 (jeden Pixelblock) konfigurieren, zum Beispiel Pixel um die Mitte herum, liest.
Dementsprechend sind in 8A und 8B, die die Anordnung von Pixel veranschaulichen, die in dem Fall von LV-Ansteuerung verwendet werden, 2 × 2 geteilte Pixel um die Mitte des Aufzeichnungspixels 301 herum in weiß dargestellt, und sind die anderen geteilten Pixel in grau dargestellt.
In diesem Beispiel liegt der Bereich der geteilten Pixel, die in dem Fall von LV-Ansteuerung ausgewählt werden, um die Mitte des Aufzeichnungspixels 301 herum. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel ist in dem Fall der Konfiguration, in der die Mikrolinse 303 gemäß Lichtabschattungsmaßnahmen in der Richtung senkrecht zu der optischen Achse der Fotografielinse verschoben wird/ist, der Bereich um die Mitte des Aufzeichnungspixels herum nicht notwendigerweise der ausgewählte Bereich. In diesem Fall kann zum Beispiel eine Konfiguration angenommen werden, bei der die geteilten Pixel um den Ort auf der Sensoranordnung herum ausgewählt werden, an dem Strahlen eintreffen, die durch die Mitte der Fotografielinse 201 und die Mitte der Mikrolinse 303 verlaufen.
9 ist eine Darstellung, die einen Brennweitenbereich in dem Fall von LV-Fotografie in der Bildaufnahmevorrichtung gemäß diesem Beispiel schematisch veranschaulicht.
In dem Fall von LV-Fotografie werden nur 2 × 2 Pixel um die Mitte des Aufzeichnungspixels 301 herum unter 6 × 6 geteilten Pixel verwendet. Das heißt, dass nur Strahlen, die durch einen Teil auf oder rund um die optische Achse verlaufen, unter Strahlen, die durch die Fotografielinse 201 verlaufen, verwendet werden. Dementsprechend, wie es in 9 veranschaulicht ist, ist in dem Fall von LV-Ansteuerung der Zustand hierbei äquivalent zu einem Zustand, in dem die Pseudoapertur bzw. -blende 702 verschmälert ist. Der Zustand in dem Fall von LV-Ansteuerung ist ein Zustand, in dem die Aperturwerte Fno von (Gleichung 2) und (Gleichung 3) im Vergleich zu dem Fall von Normalfotografie, der unter Verwendung von 7 beschrieben ist, groß sind. Dementsprechend ist die Schärfentiefe in dem Fall von Live-View-Ansteuerung größer als diejenige in dem Fall von Normalfotografie, was ermöglicht, dass Objekte in einem weiteren Bereich in Echtzeit in einem fokussierten Zustand bestätigt werden können.
10 ist ein Ablaufdiagramm eines Ansteuerungsumschaltbetriebs in der Bildaufnahmevorrichtung gemäß diesem Beispiel.
Zunächst bestimmt diese Bildaufnahmevorrichtung, ob ein LV-Ansteuerung-Schalter „EIN“ ist oder nicht (S1001). Wenn der Schalter nicht „EIN“ ist, wird eine Bestätigung des LV-Ansteuerung-Schalters wiederholt. Wenn bestimmt wird, dass der LV-Ansteuerung-Schalter „EIN“ ist, werden nur 2 × 2 geteilte Pixel (a33, a34, a43 und a44) um die Mitte von jedem Aufzeichnungspixel 301 herum als Auslesepixel in dem Fall von LV-Ansteuerung eingestellt (S1002), und wird nachfolgend eine LV-Fotografie durchgeführt (S1003).
In diesem Zustand wird nachfolgend bestimmt, ob ein Stehbild-Fotografie-Schalter wie etwa ein Auslöseschalter auf „EIN“ geschaltet ist oder nicht (S1004). Wenn bestimmt wird, dass der Stehbild-Fotografie-Schalter auf „EIN“ geschaltet ist, werden alle der geteilten Pixel unter jeder Mikrolinse als Auslesepixel in dem Fall von Stehbild-Fotografie eingestellt (S1005), und wird nachfolgend eine Stehbild-Fotografie durchgeführt (S1006). Nach Abschluss der Stehbild-Fotografie wird die Ausleseeinstellung auf diejenige in dem Fall von LV-Ansteuerung zurück gestellt (S1002) und wird eine LV-Fotografie erneut gestartet (S1003).
Wenn bestimmt wird, dass der Stehbild-Fotografie-Schalter nicht „EIN“ ist, wird nachfolgend bestimmt, ob der LV-Ansteuerung-Schalter „AUS“ ist oder nicht (S1001). Wenn bestimmt wird, dass der LV-Ansteuerung-Schalter nicht „AUS“ ist, wird die LV-Fotografie fortgesetzt (S1003). Wenn bestimmt wird, dass der Schalter „AUS“ ist, wird der Ablauf von Betriebsvorgängen beendet.
Als Nächstes wird die Konfiguration einer Anordnung von Pixel zum selektiven Lesen von in diesem Beispiel eingestellten Pixel unter Verwendung von 11 bis 13 beschrieben. Das heißt, dass die Konfiguration der Signalausleseeinheit des Bildaufnahmeelements in der Bildaufnahmevorrichtung gemäß diesem Beispiel und ein Ausleseverfahren beschrieben werden.
11 ist eine Darstellung, die die Pixelanordnungskonfiguration des Bildaufnahmeelements in diesem Beispiel schematisch veranschaulicht.
11 veranschaulicht eine Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101, die an dem geteilten Pixel (der fotoelektrischen Wandlungseinrichtung) 302 fotoelektrisch gewandelte Ladungen in Spannungen wandelt und diese ausgibt, sowie eine vertikale Ausgangsleitung 1102, die einen Pfad darstellt, durch den ein von der Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101 ausgegebenes elektrisches Signal ausgegeben wird. Die geteilten Pixel in benachbarten Spalten sind in einer Spaltenrichtung gemeinsam und abwechselnd mit der Signalausleseleitung verbunden.
Das Bildaufnahmeelement dieses Beispiels, das in 11 veranschaulicht ist, hat eine Konfiguration, in der eine Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101 mit einem geteilten Pixel 302 verbunden ist. Im Speziellen wird das elektrische Signal, das aus dem auf das geteilte Pixel 302 einfallenden optischen Signal fotoelektrisch gewandelt wird, an die Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101 übertragen, die jedem geteilten Pixel entspricht, und darin angesammelt, und nachfolgend durch die vertikale Ausgangsleitung 1102 gelesen.
In der Bildaufnahmevorrichtung in diesem Beispiel wird bei einer Ansteuerung in beiden Fällen von Normalfotografie und LV-Ansteuerung das Signal von jedem geteilten Pixel 302 sequenziell und unabhängig angesammelt und gelesen.
12 ist eine Darstellung, die eine Schaltungskonfiguration von einem CMOS-Bildaufnahmeelement mit jedem in 11 veranschaulichten Pixel veranschaulicht.
Die Pixelschaltung des CMOS-Bildaufnahmeelements in diesem Beispiel, die in 12 veranschaulicht ist, hat eine Konfiguration, in der eine potentialfreie bzw. Floating-Diffusionsschicht FD 1206 mit einem geteilten Pixel 302 verbunden ist.
Gemäß 12 umfasst der Pixelbereich in dem Bildaufnahmeelement 103 das geteilte Pixel 302 und die Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101, die für jedes geteilte Pixel jeweils einmal eingerichtet ist.
Das geteilte Pixel 302 umfasst eine Fotodiode 1201, die ein fotoelektrisches Wandlungselement ist, und einen Übertragungsschalter 1202, der durch die fotoelektrische Wandlung durch die Fotodiode 1201 erzeugte Ladungen gemäß Impulsen PTX überträgt.
Die Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101 umfasst die Floating-Diffusionsschicht FD 1206, die durch jeden Übertragungsschalter 1202 von jedem geteilten Pixel 302 übertragene Ladungen speichert, und einen Rücksetzschalter 1203, der die Floating-Diffusionsschicht FD 1206, die mit dem Gate-Anschluss von einem Pixelverstärker 1205 verbunden ist, auf den Pegel eines Potentials SVDD gemäß Rücksetzimpulsen PRES rücksetzt. Die Einheit umfasst ferner den Pixelverstärker 1205, der in der Floating-Diffusionsschicht FD 1206 angesammelte Ladungen verstärkt, als einen Sourcefolger, und einen Zeilenauswahlschalter 1204, der die Pixel in der Zeilenrichtung, die durch eine nicht veranschaulichte vertikale Abtastschaltung ausgewählt wird, gemäß Auswahlimpulsen PSEL auswählt.
In der Konfiguration der in 12 veranschaulichten Pixelschaltung werden die Übertragungsschalter 1202a, 1202b, 1202c und 1202d gesteuert, um dadurch zu ermöglichen, dass durch Fotodioden 1201a, 1201b, 1201c und 1201d fotoelektrisch gewandelte Ladungen an die jeweilige Floating-Diffusionsschicht FD 1206a, 1206b, 1206c und 1206d übertragen werden.
Die Ladungen in den Pixel in jeder durch den Zeilenauswahlschalter 1204 ausgewählten Zeile werden mittels des Sourcefolgers über eine vertikale Ausgangsleitung 1207 zu einer Laststromquelle 1208 ausgegeben. Ein Signalausgabeimpuls PTS schaltet das Übertragungsgate 1210 ein, um dadurch Ladungen in einem Übertragungskondensator CTS 1212 anzusammeln. Ein Rauschausgabeimpuls PTN schaltet ein Übertragungsgate 1209 ein, um dadurch Ladungen in einem Übertragungskondensator CTN 1211 anzusammeln. Nachfolgend wird eine Rauschkomponente gemäß Steuersignalen PSH und PHN von einer nicht gezeigten horizontalen Abtastschaltung über Übertragungsschalter 1213 und 1214 an einen Kondensator CHN 1215 ausgegeben, und wird eine Signalkomponente in einem Kondensator CHS 1216 angesammelt. Eine Differenz zwischen diesen beiden Komponenten wird als ein Pixelsignal über einen Differenzverstärker 1217 ausgegeben.
13 ist ein Zeitdiagramm, das eine Ansteuerungszeitsteuerung des Bildaufnahmeelements gemäß diesem Beispiel veranschaulicht. Jedes Signal, das in dem Zeitdiagramm veranschaulicht ist, wird durch die Zeitsteuerungssignal-Erzeugungseinheit 111 gemäß einer Steuerung durch die Systemsteuereinheit 122 erzeugt und geliefert bzw. bereitgestellt.
Die in 13 veranschaulichte Ansteuerungszeitsteuerung dient zum unabhängigen Lesen von Ausgangssignalen der jeweiligen geteilten Pixel 302 in der in 12 veranschaulichten Pixelschaltung. Bei Normalfotografie ermöglicht eine Signallesung gemäß der Ansteuerungszeitsteuerung, dass das Ausgangssignal des geteilten Pixels als ein Signal verwendet wird, das in der digitalen Signalverarbeitungsschaltung 113 als/in Bilder mit verschiedenen Brennweiten rekonstruiert werden kann. Bei LV-Fotografie werden die gelesenen Ausgangssignale von den geteilten Pixel in der digitalen Signalverarbeitungsschaltung 113 addiert, und können diese als ein zur Rahmungsbestätigung geeignetes LV-Anzeigesignal verwendet werden.
Zum Beispiel liest die in dem Zeitdiagramm von 13 veranschaulichte Ansteuerung die geteilten Pixel a33, a34, a43 und a44 sequenziell in dieser Reihenfolge.
Zunächst wird in einer Zeitperiode HBLKa + HSRa ein Signal des geteilten Pixels a33 gelesen. Wenn ein Signal HD fällt, das einen Start einer horizontalen Abtastzeitperiode bezeichnet, wird die vertikale Ausgangsleitung 1207 durch eine nicht veranschaulichte Schaltung auf das konstante Potential rückgesetzt. Nachfolgend schaltet das PRES-Signal einen MOS-Transistor 1203a ein, um dadurch zu ermöglichen, dass Ladungen, die in dem Floating-Kondensator 1206a angesammelt sind, der an dem Gate-Anschluss eines MOS-Transistors 1205a bereitgestellt ist, auf in einer Zeitperiode T1a ein konstantes Potential SVDD rückgesetzt werden.
Nachfolgend wird das PRES-Signal auf einen hohen Pegel gesetzt, wird der MOS-Transistor 1203a auf AUS geschaltet, und wird nachfolgend ein PSEL-Signal auf einen hohen Pegel gesetzt. Dementsprechend kommt die Sourcefolgerschaltung, die den MOS-Transistor 1205a und die Laststromquelle 1208a umfasst, in einen Betriebszustand und wird Rauschen an die vertikale Ausgangsleitung 1207a ausgegeben, die einem Floating-Gate-Rücksetzpotential des MOS-Transistors 1205a entspricht. Ein PTNa-Signal wird in einer Zeitperiode, während derer PSEL hoch ist, auf den hohen Pegel gesetzt, wodurch ermöglicht wird, dass ein Ansammlungskondensator CTN 1211a, der die Rauschkomponente ansammelt, mit der vertikalen Ausgangsleitung 1207a verbunden wird. Der Ansammlungskondensator CTN 1211a hält ein Signal der Rauschkomponente.
Was nachfolgend durchgeführt wird, ist eine Ansammlung eines gemischten Signals von in dem fotoelektrischen Wandlungselement erzeugten Fotoladungen und der Rauschkomponente. Zunächst wird die vertikale Ausgangsleitung 1207 durch eine nicht veranschaulichte Schaltung auf ein konstantes Potential rückgesetzt. Nachfolgend wird ein PTXa-Signal auf einen hohen Pegel gesetzt. Der Übertragung-MOS-Transistor 1202a wird eingeschaltet, wodurch ermöglicht wird, dass die in dem fotoelektrischen Wandlungselement 1201a angesammelten Fotoladungen in einer Zeitperiode T3a an das Floating-Gate des MOS-Transistors 1205a übertragen werden. Zu dieser Zeit wird das PSEL-Signal auf dem hohen Pegel gehalten. Dementsprechend kommt die Sourcefolgerschaltung in einen Betriebszustand. Das „optische Signal + Rauschsignal“ wird an die vertikale Ausgangsleitung 1207a ausgegeben, die dem Potential von dem Floating-Gate des MOS-Transistors 1205a entspricht. In einer Zeitperiode T4a, die die Zeitperiode T3a umfasst, wird das PTSa-Signal auf den hohen Pegel gesetzt. Dementsprechend wird ein Ansammlungskondensator CTS 1212a mit der vertikalen Ausgangsleitung 1207a verbunden, und wird ein Signal der Fotoladungskomponente + der Rauschkomponente in dem Ansammlungskondensator CTS 1212a gehalten.
Wie es vorstehend beschrieben ist, werden die Rauschkomponente von einer Zeile und das in der Fotodiode erzeuge optische Signal + die Rauschkomponente in dem CTN 1211a beziehungsweise dem CTS 1212a angesammelt.
Als Nächstes wird in einer Zeitperiode HSRa eine Anordnung bzw. Ausgestaltung der zwei Signale gemäß Steuerimpulsen PHSa und PHNa, die durch ein nicht veranschaulichtes horizontales Schieberegister gesteuert werden, an den Kondensator CHN 1215 beziehungsweise den Kondensator CHS 1216 übertragen. Die Rauschkomponente und das optische Signal + die Rauschkomponente, die in dem jeweiligen Kondensator CHN 1215 und CHS 1216 angesammelt sind, werden durch den Differenzverstärker 1217 als eine Differenz zwischen (das optische Signal + die Rauschkomponente) und der Rauschkomponente, d.h. das optische Signal, ausgegeben.
Anschließend werden in einer Zeitperiode HBLKb + HSRb Steuersignale PTXb, PRES und PSEL gesteuert, um dadurch das Signal des geteilten Pixels a34 zu lesen. Die Zeitsteuerung zum Lesen des Signals des geteilten Pixels a34 ist ähnlich zu der vorgenannten Zeitsteuerung zum Lesen des Signals des geteilten Pixels a33. Dementsprechend wird die Beschreibung davon ausgelassen.
Gleichermaßen werden in einer Zeitperiode HBLKc + HSRc die Steuersignale PTXc, PRES und PSEL gesteuert, um dadurch das Signal des geteilten Pixels a34 zu lesen. In einer Zeitperiode HBLKd + HSRd werden Steuersignale PTXd, PRES und PSEL gesteuert, um dadurch das Signal des geteilten Pixels a44 zu lesen. Somit wird eine Signallesung der vier geteilten Pixel a33, a34, a43 und a44 abgeschlossen, die in einer 2 × 2-Anordnung um die Mitte des Aufzeichnungspixels 301 herum angeordnet sind. Die gelesenen Signale der vier geteilten Pixel werden durch die Bildverarbeitungseinheit 116 addiert, um ein Pixelsignal für das LV-Anzeigebild zu erzeugen.
Es wurde beschrieben, dass gemäß der Ansteuerungszeitsteuerung der Pixelschaltung dieses Beispiels, die unter Verwendung von 13 beschrieben ist, die Ausgangssignale von den vier geteilten Pixel sequentiell gelesen werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann eine Ansteuerungszeitsteuerung angenommen werden, bei der ein Lesen sequenziell durchgeführt wird, bis zu der Übertragung der Signale an die jeweiligen Kondensatoren CTN 1211 und CTS 1212 (Zeitperiode HBLKa bis d in 13), und eine Horizontalübertragung gemeinsam durchgeführt wird (Zeitperiode HSRa bis d in 13), nachdem die Signale der vier geteilten Pixel in den Kondensatoren CTN 1211 und CTS 1212 angeglichen bzw. abgestimmt sind.
Gemäß dem vorgenannten Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung kann in der Bildaufnahmevorrichtung, in der jede der Mikrolinsen so eingerichtet ist, dass sie jeweils der Vielzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen des Bildaufnahmeelements entspricht, ein Bild mit einer großen Schärfentiefe mit einer hohen Bildrate bzw. -frequenz in dem LV-Betrieb angezeigt werden.
Beispiel 2
Als Nächstes wird Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung ist durch die Pixelkonfiguration eines Bildaufnahmeelements und ein Ausleseverfahren von jedem geteilten Pixel charakterisiert. Die Konfiguration der Bildaufnahmevorrichtung ist ähnlich zu derjenigen zu Beispiel 1, das unter Verwendung von 1 bis 10 beschrieben ist. Dementsprechend wird die Beschreibung davon ausgelassen.
14 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Anordnung von Pixel in einem Bildaufnahmeelement gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung schematisch veranschaulicht. Die Pixelkonfiguration des Bildaufnahmeelements gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung, die in 14 veranschaulicht ist, unterscheidet sich von der Pixelkonfiguration des Bildaufnahmeelements in Beispiel 1, die unter Verwendung von 11 beschrieben ist, in den folgenden Punkten. In diesem Beispiel wird nämlich jede vertikale Ausgangsleitung 1102 durch zwei vertikal benachbarte geteilte Pixel 302 gemeinsam benutzt bzw. geteilt, wodurch die Anzahl von vertikalen Ausgangsleitungen 1102 und die Anzahl von Pixelschaltungen in der Spaltenrichtung, die mit den vertikalen Ausgangsleitungen verbunden sind, um die Hälfte reduziert werden.
15 ist eine Darstellung, die eine Schaltungskonfiguration von einem CMOS-Bildaufnahmeelement in diesem Beispiel veranschaulicht.
Die Pixelschaltung des CMOS-Bildaufnahmeelements dieses Beispiels, die in 15 veranschaulicht ist, weist auch eine Konfiguration auf, in der eine potentialfreie bzw. Floating-Diffusionsschicht FD 1206 mit einem geteilten Pixel 302 verbunden ist. Die Konfiguration bis zu dem geteilten Pixel 302 und der Ansammlungs- und Ausleseeinheit 1101 ist ähnlich zu der Pixelschaltungskonfiguration des Bildaufnahmeelements gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, die in 12 veranschaulicht ist.
In diesem Beispiel werden sowohl ein Signal von dem geteilten Pixel a33 als auch ein Signal von dem Pixel a43 an die vertikale Ausgangsleitung 1207a ausgegeben und nachfolgend an eine Spaltenschaltung übertragen. Sowohl das Signal von dem geteilten Pixel a34 als auch das Signal von dem geteilten Pixel a44 werden an die vertikale Ausgangsleitung 1207b ausgegeben und nachfolgend an die Spaltenschaltung übertragen.
Die Ansteuerungszeitsteuerung der Bildaufnahmevorrichtung in diesem Beispiel ist ähnlich zu der Ansteuerungszeitsteuerung der Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, die in 13 veranschaulicht ist. Dementsprechend wird die Beschreibung davon hierin ausgelassen.
Beispiel 3
Als Nächstes wird Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 16 und 17 beschrieben. Die Pixelschaltungskonfiguration des Bildaufnahmeelements gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung ist ähnlich zu der Pixelschaltungskonfiguration des Bildaufnahmeelements gemäß Beispiel 1, die in 12 beschrieben ist.
16 ist eine Darstellung, die eine Schaltungskonfiguration von einem CMOS-Bildaufnahmeelement gemäß diesem Beispiel veranschaulicht. Die Pixelschaltungskonfiguration des Bildaufnahmeelements dieses Beispiels unterscheidet sich von der Pixelschaltungskonfiguration des Bildaufnahmeelements von Beispiel 2, die in 15 veranschaulicht ist, in den folgenden Punkten. In diesem Beispiel sind nämlich ein Schalter 1218, der mit dem Kondensator CTN 1211 von jeder Spaltenschaltung verbunden ist, und ein Schalter 1219, der mit dem Kondensator CTS 1212 von jeder Spaltenschaltung verbunden ist, hinzugefügt. Diese Schalter 1218 und 1219 werden durch Setzen eines PADD-Signals auf einen hohen Pegel eingeschaltet, wodurch die Verbindung erreicht wird.
17 ist ein Zeitdiagramm, das eine Ansteuerungszeitsteuerung des Bildaufnahmeelements gemäß diesem Beispiel in dem Fall von LV-Ansteuerung veranschaulicht. Die Ansteuerungszeitsteuerung des Bildaufnahmeelements gemäß diesem Beispiel in dem Fall von Normalfotografie ist ähnlich zu der Ansteuerungszeitsteuerung der Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, die in 13 veranschaulicht ist. Dementsprechend wird die Beschreibung davon hierin ausgelassen.
Die in 17 veranschaulichte Ansteuerungszeitsteuerung ist eine Ansteuerungszeitsteuerung in dem Fall von LV-Ansteuerung, bei der ein Teil des Signals von jedem geteilten Pixel 302, das in 12 veranschaulicht ist, integral als ein Pixelausgangssignal gelesen wird. Die Signallesung gemäß dieser Ansteuerungszeitsteuerung führt zu einer Hochgeschwindigkeitslesung, während sie eine Rekonstruktion auf/in Bilder mit verschiedenen Brennweiten nicht ermöglicht.
In der in 17 veranschaulichten Ansteuerungszeitsteuerung ist eine Zeit in/mit der die Ansammlungskondensatoren CTN 1211a bis 1211d und die Ansammlungskondensatoren CTS 1212a bis 1212d eine Rauschkomponente und ein Signal von einer Fotoladungskomponente + der Rauschkomponente sequenziell auf Basis von vier geteilten Pixel halten (Zeitperiode HBLKa bis d in 17), ähnlich zu derjenigen in der Ansteuerungszeitsteuerung in dem Fall von Normalfotografie, die in 13 veranschaulicht ist.
Nachfolgend wird eine arithmetische Mittelungsverarbeitung der Signale durchgeführt, die in dem Ansammlungskondensator CTN 1211 und dem Ansammlungskondensator CTS 1212 angesammelt sind. In einer Zeitperiode HADD werden Signale PADDa bis PADDc auf hohe Pegel gesetzt, wodurch alle Schalter 1218a bis 1218c und 1219a bis 1219c eingeschaltet werden. Dementsprechend werden Signale, die in Kondensatoren CTNa, CTNb, CTNc und CTNd angesammelt sind, arithmetisch gemittelt. Zu der gleichen Zeit werden auch Signale, die in Kondensatoren CTSa, CTSb, CTSc und CTSd angesammelt sind, arithmetisch gemittelt. Nachfolgend wird das Signal PADD auf den niedrigen Pegel gesetzt, wodurch alle Schalter 1218 und 1219 ausgeschaltet werden. Dementsprechend werden die Verbindung zwischen den Kondensatoren CTN und die Verbindung zwischen den Kondensatoren CTS geöffnet.
Als Nächstes wird in einer Zeitperiode HSR die Anordnung bzw. Ausgestaltung der zwei Signale gemäß Steuerimpulsen PHS und PHN, die durch ein nicht veranschaulichtes horizontales Schieberegister gesteuert werden, an den CHN 1215 beziehungsweise den CHS 1216 übertragen. Die Rauschkomponente und das optische Signal + die Rauschkomponente, die in den Kondensatoren CHN 1215 und CHS 1216 angesammelt sind, werden als die Differenz, d.h. ein optisches Signal, zwischen (das optische Signal + die Rauschkomponente) und der Rauschkomponente durch den Differenzverstärker 1217 ausgegeben. Somit wird eine Lesung des arithmetisch gemittelten Signals der vier geteilten Pixel a33, a34, a43 und a44 in 2 × 2-Anordnung abgeschlossen.
Beispiel 4
Als Nächstes wird Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung beschrieben.
18 ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Pixelschaltung eines Bildaufnahmeelements gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Konfiguration der Pixelschaltung des Bildaufnahmeelements gemäß diesem Beispiel, die in 18 veranschaulicht ist, unterscheidet sich von der Konfiguration der Pixelschaltung des Bildaufnahmeelements gemäß Beispiel 2, die in 14 veranschaulicht ist, in den folgenden Punkten. In diesem Beispiel teilt sich nämlich jedes Paar von zwei vertikal benachbarten geteilten Pixel 302 die Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101.
In der Bildaufnahmevorrichtung gemäß diesem Beispiel, das in 18 veranschaulicht ist, werden bei Normalfotografie Signale von den zwei geteilten Pixel 302, die sich die Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101 teilen, unabhängig angesammelt und gelesen. Indessen werden bei LV-Ansteuerung Signale von den zwei geteilten Pixel 302, die sich die Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101 teilen, gleichzeitig an die Ansammlungs- und Ausleseeinheit 1101 übertragen, addiert und zu einer Zeit angesammelt und gelesen, wodurch die Lesegeschwindigkeit erhöht wird.
19 ist eine Darstellung, die eine Schaltungskonfiguration von einem CMOS-Bildaufnahmeelement gemäß diesem Beispiel veranschaulicht.
Das CMOS-Bildaufnahmeelement dieses Beispiels, das in 19 veranschaulicht ist, weist eine Konfiguration auf, in der eine potentialfreie bzw. Floating-Diffusionsschicht FD 1206 mit den zwei geteilten Pixel 302 verbunden ist. Die Konfigurationen von jedem geteilten Pixel 302 und der Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101 sind ähnlich zu der Schaltungskonfiguration des Bildaufnahmeelements von Beispiel 1, die sie in 12 veranschaulicht ist.
In diesem Beispiel werden sowohl ein Signal von dem geteilten Pixel a33 als auch ein Signal von dem geteilten Pixel a43 an die vertikale Ausgangsleitung 1207a ausgegeben und an eine nachfolgende Spaltenschaltung übertragen. Sowohl ein Signal von dem geteilten Pixel a34 als auch ein Signal von dem geteilten Pixel a44 werden an die vertikale Ausgangsleitung 1207b ausgegeben und an eine nachfolgende Spaltenschaltung übertragen.
Das an die vertikale Ausgangsleitung 1207 ausgegebene Signal wird durch Einschalten von dem Übertragungsgate 1210 gemäß dem Signalausgabeimpuls PTS in dem Übertragungskondensator CTS 1212 angesammelt und durch Einschalten von dem Übertragungsgate 1209 gemäß dem Rauschausgabeimpuls PTN in dem Übertragungskondensator CTN 1211 angesammelt. Nachfolgend wird gemäß den Steuersignalen PHS und PHN von der nicht veranschaulichten horizontalen Abtastschaltung über die Übertragungsschalter 1213 und 1214 die Rauschkomponente in dem Kondensator CHN 1215 angesammelt und die Signalkomponente in dem Kondensator CHS 1216 angesammelt. Die Differenz dazwischen wird als ein Pixelsignal durch den Differenzverstärker 1217 ausgegeben.
In dem CMOS-Bildaufnahmeelement dieses Beispiels, das in 19 veranschaulicht ist, sind, wie bei dem CMOS-Bildaufnahmeelement des Beispiels 3, das in 16 veranschaulicht ist, der Schalter 1218, der mit dem Kondensator CTN 1211 von jeder Spaltenschaltung verbunden ist, und der Schalter 1219, der mit dem Kondensator CTS 1212 von jeder Spaltenschaltung verbunden ist, hinzugefügt. Die Schalter 1218 und 1219 werden durch Setzen des PADD-Signals auf den hohen Pegel eingeschaltet, wodurch die Verbindung erreicht wird.
20 ist ein Zeitdiagramm, das eine erste Ansteuerungszeitsteuerung gemäß diesem Beispiel veranschaulicht.
Die in 20 veranschaulichte erste Ansteuerungszeitsteuerung ist eine Ansteuerungszeitsteuerung in dem Fall von Normalfotografie, bei der Teilpixelausgangssignale der jeweiligen geteilten Pixel, die in 18 veranschaulicht sind, unabhängig gelesen werden. In dem Fall einer Signallesung gemäß der ersten Ansteuerungszeitsteuerung kann das Ausgangssignal des geteilten Pixels als ein Signal verwendet werden, das durch die digitale Signalverarbeitungsschaltung 113 auf/in Bilder mit verschiedenen Brennweiten rekonstruiert werden kann.
Die erste Ansteuerungszeitsteuerung der Bildaufnahmevorrichtung gemäß diesem Beispiel ist eine Zeitsteuerung, bei der die Ansteuerungszeitsteuerung der Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 1, die in 13 veranschaulicht ist, der folgenden Transformation unterzogen ist. Gemäß 13 sind nämlich das Signal PTSa und das Signal PTSc, das Signal PTSb und das Signal PTSd, das Signal PTNa und das Signal PTNc, das Signal PTNb und das Signal PTNd, die Signale PHSa und PHNa sowie die Signale PHSc und PHNc, und die Signale PHSb und PHNb sowie die Signale PHSd und PHNd jeweils gemeinsame Signale. Die Zeitsteuerung des Zustandsübergangs von jedem Signal ist ähnlich zu der Ansteuerungszeitsteuerung der Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 1, die in 13 veranschaulicht ist. Dementsprechend wird die Beschreibung davon hierin ausgelassen.
21 ist ein Zeitdiagramm, das eine zweite Ansteuerungszeitsteuerung gemäß diesem Beispiel veranschaulicht.
Die in 21 veranschaulichte zweite Ansteuerungszeitsteuerung ist eine Ansteuerungszeitsteuerung in dem Fall von LV-Ansteuerung, bei der die Signale der jeweiligen geteilten Pixel, die in 18 veranschaulicht sind, kollektiv als ein Aufnahmepixelausgangssignal gelesen werden. Die Signallesung gemäß der zweiten Ansteuerungszeitsteuerung resultiert in einer Hochgeschwindigkeitslesung, während sie eine Rekonstruktion auf/in Bilder mit verschiedenen Brennweiten nicht ermöglicht.
Die zweite Ansteuerungszeitsteuerung der Bildaufnahmevorrichtung gemäß diesem Beispiel ist eine Zeitsteuerung, bei der die Ansteuerungszeitsteuerung der Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 3, die in 17 veranschaulicht ist, der folgenden Transformation unterzogen ist. Gemäß 17 sind nämlich das Signal PTSa und das Signal PTSc, das Signal PTSb und das Signal PTSd, das Signal PTNa und das Signal PTNc, das Signal PTNb und das Signal PTNd, die Signale PHSa und PHNa sowie die Signale PHSc und PHNc, und die Signale PHSb und PHNb sowie die Signale PHSd und PHNd jeweils gemeinsame Signale. Die Zeitsteuerung des Zustandsübergangs von jedem Signal ist ähnlich zu der Ansteuerungszeitsteuerung der Bildaufnahmevorrichtung gemäß Beispiel 3, die in 17 veranschaulicht ist. Dementsprechend wird die Beschreibung davon ausgelassen.
Beispiel 5
Als Nächstes wird Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung ist durch die Pixelkonfiguration des Bildaufnahmeelements und ein Verfahren zum Auslesen von jedem geteilten Pixel charakterisiert. Die Konfigurationen und ein Betriebsablauf einer Bildaufnahmevorrichtung sind ähnlich zu denjenigen in Beispiel 1, das unter Verwendung von 1 bis 10 beschrieben ist. Dementsprechend wird die Beschreibung davon hierin ausgelassen.
22 ist eine Darstellung, die eine Schaltungskonfiguration eines Bildaufnahmeelements gemäß diesem Beispiel veranschaulicht.
22 veranschaulicht eine Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101, die Ladungen, die in dem geteilten Pixel 302 fotoelektrisch gewandelt sind, in Spannungen wandelt und die Spannungen ausgibt, und eine vertikale Ausgangsleitung 1102, die ein Pfad ist, durch den das elektrische Signal ausgegeben wird, das von der Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101 ausgegeben wird.
Das Bildaufnahmeelement dieses Beispiels, das in 22 veranschaulicht ist, weist eine Konfiguration auf, in der eine Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101 mit vier geteilten Pixel 302 verbunden ist. Im Speziellen werden elektrische Signale, die aus optischen Signalen fotoelektrisch gewandelt werden, die auf geteilte Pixel a11, a12, a21 und a22 einfallen, an eine Signalansammlungs- und -ausleseeinheit r11 übertragen und darin angesammelt, sowie nachfolgend an die vertikale Ausgangsleitung 1102 ausgegeben. Gleichermaßen werden elektrische Signale, die von aus optischen Signalen fotoelektrisch gewandelt werden, die auf geteilte Pixel a33, a34, a43 und a44 einfallen, an eine Signalansammlungs- und -ausleseeinheit r22 übertragen und darin angesammelt, sowie nachfolgend an die vertikale Ausgangsleitung 1102 ausgegeben.
In dem Fall von Normalfotografie sammelt die Bildaufnahmevorrichtung gemäß diesem Beispiel Signale von vier geteilten Pixel 302 unabhängig an, die sich die Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101 teilen, und liest sie die Signale. Indessen überträgt die Vorrichtung in dem Fall von LV-Ansteuerung Signale von den vier geteilten Pixel 302, die sich die Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101 teilen, gleichzeitig an die Signalansammlungs- und -ausleseeinheit 1101, um die Signale zu addieren und anzusammeln, und liest sie die Signale zu einer Zeit, wodurch die Lesegeschwindigkeit erhöht wird.
23 ist eine Darstellung, die eine Schaltungskonfiguration von einem CMOS-Bildaufnahmeelement gemäß diesem Beispiel veranschaulicht.
Das CMOS-Bildaufnahmeelement dieses Beispiels, das in 23 veranschaulicht ist, weist eine Konfiguration auf, in der eine potentialfreie bzw. Floating-Diffusionsschicht FD 1206 mit vier geteilten Pixel 302 verbunden ist.
Gemäß 23 umfasst ein Pixelbereich eines Bildaufnahmeelements 103 eine Vielzahl von geteilten Pixel 302, die für eine Aufzeichnungspixel eingerichtet sind, und eine gemeinsame Pixeleinheit 1101, die für vier geteilte Pixel eingerichtet ist.
Das geteilte Pixel 302 umfasst eine Fotodiode 1201, die ein fotoelektrisches Wandlungselement ist, und einen Übertragungsschalter 1202, der durch fotoelektrische Wandlung in der Fotodiode 1201 erzeugte Ladungen gemäß Impulsen PTX überträgt.
Die gemeinsame Pixeleinheit 1101 umfasst die Floating-Diffusionsschicht FD 1206, die Ladungen ansammelt, die durch die Übertragungsschalter 1202 der jeweiligen geteilten Pixel 302 übertragen werden, und einen Rücksetzschalter 1203, der die Floating-Diffusionsschicht FD 1206, die mit dem Gate-Anschluss des Pixelverstärkers 1205 verbunden ist, gemäß den Rücksetzimpulsen PRES auf den Pegel des Potentials SVDD rücksetzt. Diese Einheit umfasst ferner den Pixelverstärker 1205, der die in der Floating-Diffusionsschicht FD 1206 angesammelten Ladungen verstärkt, als den Sourcefolger, und einen Zeilenauswahlschalter 1204, der die Pixelzeile, die durch die nicht veranschaulichte vertikale Abtastschaltung ausgewählt wird, gemäß den Auswahlimpulsen PSEL auswählt.
In der Konfiguration der Pixeleinheit des Bildaufnahmeelements, die in 23 veranschaulicht ist, werden alle Ladungen, die durch die Fotodioden 1201a, 1201b, 1201c und 1201d fotoelektrisch gewandelt werden, durch Steuerung der Übertragungsschalter 1202a, 1202b, 1202c und 1202d an die Floating-Diffusionsschicht FD 1206 übertragen.
Die Ladungen in den Pixel in der durch den Zeilenauswahlschalter 1204 ausgewählten Zeilenrichtung werden durch den Sourcefolger über die vertikale Ausgangsleitung 1207 zu der Laststromquelle 1208 ausgegeben. Als Nächstes schaltet der Signalausgabeimpuls PTS das Übertragungsgate 1210 ein, um die Ladungen in dem Übertragungskondensator CTS 1212 anzusammeln, und schaltet der Rauschausgabeimpuls PTN das Übertragungsgate 1209 ein, um die Ladungen in dem Übertragungskondensator CTN 1211 anzusammeln. Nachfolgend schalten die Steuersignale PHS und PHN von der nicht veranschaulichten horizontalen Abtastschaltung die Übertragungsschalter 1213 und 1214 ein. Die Rauschkomponente wird in dem Kondensator CHN 1215 angesammelt, und die Signalkomponente wird in dem Kondensator CHS 1216 angesammelt. Die Differenz dazwischen wird durch den Differenzverstärker 1217 als ein Pixelsignal ausgegeben.
24 ist ein Zeitdiagramm, das eine erste Ansteuerungszeitsteuerung gemäß diesem Beispiel veranschaulicht.
Die in 24 veranschaulichte erste Ansteuerungszeitsteuerung ist eine Ansteuerungszeitsteuerung bei Normalfotografie, bei der Teilpixelausgangssignale der jeweiligen geteilten Pixel, die in 22 veranschaulicht sind, unabhängig gelesen werden. Die Signallesung gemäß der ersten Ansteuerungszeitsteuerung ermöglicht, dass das Teilpixelausgangssignal in der digitalen Signalverarbeitungsschaltung 113 als ein Signal verwendet wird, das auf/in Bilder mit verschiedenen Brennweiten rekonstruiert werden kann.
Bei einer Ansteuerung gemäß dem Zeitdiagramm von 24 wird zum Beispiel eine Konfiguration einer sequenziellen Lesung in der Reihenfolge der geteilten Pixel a33, a34, a43 und a44 implementiert.
Zunächst wird in einer Zeitperiode HBLKa + HSRa ein Signal des geteilten Pixels a33 ausgelesen. Wenn ein Signal HD fällt, das einen Start einer horizontalen Abtastzeitperiode bezeichnet, wird die vertikale Ausgangsleitung 1207 durch eine nicht veranschaulichte Schaltung auf das konstante Potential rückgesetzt. Nachfolgend schaltet das PRES-Signal den MOS-Transistor 1203 ein, wodurch ermöglicht wird, dass Ladungen, die in dem Floating-Kondensator 1206 angesammelt werden, der an dem Gate-Anschluss des MOS-Transistors 1205 bereitgestellt ist, in einer Zeitperiode T1a auf ein konstantes Potential SVDD rückgesetzt werden.
Nachfolgend wird das PRES-Signal auf einen hohen Pegel gesetzt, wird der MOS-Transistor 1203 auf AUS geschaltet, und wird nachfolgend ein PSEL-Signal auf einen hohen Pegel gesetzt. Dementsprechend kommt die Sourcefolgerschaltung, die den MOS-Transistor 1205 und die Laststromquelle 1208 umfasst, in einen Betriebszustand. Somit wird Rauschen gemäß einem Floating-Gate-Rücksetzpotential des MOS-Transistors 1205 an die vertikale Ausgangsleitung 1207 ausgegeben. Ein PTN-Signal wird in einer Zeitperiode, während derer PSEL hoch ist, auf den hohen Pegel gesetzt, wodurch ermöglicht wird, dass der die Rauschkomponente ansammelnde Ansammlungskondensator CTN 1211 mit der vertikalen Ausgangsleitung 1207 verbunden wird. Der Ansammlungskondensator CTN 1211 hält ein Signal der Rauschkomponente.
Was nachfolgend durchgeführt wird, ist eine Ansammlung eines gemischten Signals von in dem fotoelektrischen Wandlungselement erzeugten Fotoladungen und der Rauschkomponente. Zunächst wird die vertikale Ausgangsleitung 1207 durch eine nicht veranschaulichte Schaltung auf ein konstantes Potential rückgesetzt. Nachfolgend wird ein PTXa-Signal auf den hohen Pegel gesetzt. Der Übertragung-MOS-Transistor 1202a wird eingeschaltet, wodurch ermöglicht wird, dass die in dem fotoelektrischen Wandlungselement 1201a angesammelten Fotoladungen in einer Zeitperiode T3a an den Floating-Gate-Anschluss des MOS-Transistors 1205 übertragen werden. Zu dieser Zeit wird das PSEL-Signal auf dem hohen Pegel gehalten. Dementsprechend kommt die Sourcefolgerschaltung in einen Betriebszustand. Das „optische Signal + Rauschsignal“, das dem Potential des Floating-Gate-Anschlusses des MOS-Transistors 1205 entspricht, wird an die vertikale Ausgangsleitung 1207 ausgegeben. In einer Zeitperiode T4a, die die Zeitperiode T3a umfasst, wird das PTS-Signal auf den hohen Pegel gesetzt. Dementsprechend wird der Ansammlungskondensator CTS 1212, der „die Fotoladungskomponente + die Rauschkomponente“ ansammelt, mit der vertikalen Ausgangsleitung 1207 verbunden. Dementsprechend hält der Ansammlungskondensator CTS 1212 das Signal von der Fotoladungskomponente + der Rauschkomponente.
Wie es vorstehend beschrieben ist, werden die Rauschkomponente von einer Zeile und das in der Fotodiode erzeugte optische Signal + die Rauschkomponente in dem CTN 1211 beziehungsweise dem CTS 1212 angesammelt.
Als Nächstes wird in einer Zeitperiode HSRa eine Anordnung bzw. Ausgestaltung der zwei Signale gemäß Steuerimpulsen PHS und PHN, die durch ein nicht veranschaulichtes horizontales Schieberegister gesteuert werden, an den Kondensator CHN 1215 beziehungsweise den Kondensator CHS 1216 übertragen. Die Rauschkomponente und das optische Signal + die Rauschkomponente, die in dem jeweiligen Kondensator CHN 1215 und CHS 1216 angesammelt sind, werden durch den Differenzverstärker 1217 als eine Differenz zwischen (das optische Signal + die Rauschkomponente) und der Rauschkomponente, d.h. das optische Signal, ausgegeben.
Nachfolgend werden in einer Zeitperiode HBLKb + HSRb Steuersignale PTXb, PRES und PSEL gesteuert, wodurch das Signal des geteilten Pixels a34 gelesen wird. Die Zeitsteuerung zum Lesen des Signals des geteilten Pixels a34 ist ähnlich zu der vorgenannten Zeitsteuerung zum Lesen des Signals des geteilten Pixels a33. Dementsprechend wird die Beschreibung davon hierin ausgelassen.
Gleichermaßen werden in einer Zeitperiode HBLKc + HSRc die Steuersignale PTXc, PRES und PSEL gesteuert, wodurch das Signal des geteilten Pixels a43 gelesen wird. In einer Zeitperiode HBLKd + HSRd werden Steuersignale PTXd, PRES und PSEL gesteuert, wodurch das Signal des geteilten Pixels a44 gelesen wird. Somit wird eine Signallesung der vier geteilten Pixel a33, a34, a43 und a44 in 2 × 2-Anordnung abgeschlossen.
25 ist ein Zeitdiagramm, das eine zweite Ansteuerungszeitsteuerung gemäß diesem Beispiel veranschaulicht.
Die in 25 veranschaulichte zweite Ansteuerungszeitsteuerung ist eine Ansteuerungszeitsteuerung bei LV-Ansteuerung, bei der die Signale in den jeweiligen geteilten Pixel, die in 12 veranschaulicht sind, kollektiv als ein Pixelausgangssignal gelesen werden. Die Pixellesung gemäß der zweiten Ansteuerungszeitsteuerung resultiert in einer Hochgeschwindigkeitslesung, während sie eine Rekonstruktion auf/in Bilder mit verschiedenen Brennweiten nicht ermöglicht.
Die Ansteuerungszeitsteuerung von 25 setzt das PTN-Signal in einer Zeitperiode, während derer das PSEL-Signal auf einem hohen Pegel ist, auf einen hohen Pegel, und sie bewirkt, dass der Ansammlungskondensator CTN 1211 die Rauschkomponente hält. Bis zu dieser Phase ist die Zeitsteuerung ähnlich zu der ersten Ansteuerungszeitsteuerung, die in 24 veranschaulicht ist.
Nachfolgend wird ein gemischtes Signal der in dem fotoelektrischen Wandlungselement erzeugten Fotoladung und der Rauschkomponente angesammelt. Zunächst wird die vertikale Ausgangsleitung 1207 durch eine nicht veranschaulichte Schaltung auf ein konstantes Potential rückgesetzt. Nachfolgend werden die PTXa-, PTXb-, PTXc- und PTXd-Signale nur in einer Zeitperiode T3 auf hohe Pegel gesetzt, und wird der Übertragung-MOS-Transistor 1202 eingeschaltet. Dementsprechend werden die in den fotoelektrischen Wandlungseinheiten 1201a, 1201b, 1201c und 1201d angesammelten Fotoladungen in der Zeitperiode T3 an das Floating-Gate des MOS-Transistors 1205 übertragen. Zu dieser Zeit wird das PSEL-Signal auf dem hohen Pegel belassen. Dementsprechend kommt die Sourcefolgerschaltung in den Betriebszustand und wird „das optische Signal + das Rauschsignal“, das dem Potential von dem Floating-Gate des MOS-Transistors 1204 entspricht, an die vertikale Ausgangsleitung 1207 ausgegeben. Das PTS-Signal wird in der Zeitperiode T4, die die Zeitperiode T3 umfasst, auf den hohen Pegel gesetzt. Dementsprechend wird der Ansammlungskondensator CTS 1212, der „die Fotoladungskomponente + die Rauschkomponente“ ansammelt, mit der vertikalen Ausgangsleitung 422 verbunden und hält der Ansammlungskondensator CTS 1212 das Signal von der Fotoladungskomponente + der Rauschkomponente.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird eine Zeile von der Rauschkomponente und das in der Fotodiode erzeugte optische Signal + die Rauschkomponente in dem CTN 1211 beziehungsweise dem CTS 1212 angesammelt.
Als Nächstes wird in einer Zeitperiode HSR die Anordnung bzw. Ausgestaltung der zwei Signale gemäß Steuerimpulsen PHS und PHN, die durch ein nicht veranschaulichtes horizontales Schieberegister gesteuert werden, an den Kondensator CHN 1215 beziehungsweise den Kondensator CHS 1216 gesteuert. Die Rauschkomponente und das optische Signal + die Rauschkomponente, die in dem jeweiligen Kondensator CHN 1215 und CHS 1216 angesammelt sind, werden als die Differenz, d.h. ein optisches Signal, zwischen (das optische Signal + die Rauschkomponente) und der Rauschkomponente durch den Differenzverstärker 1217 ausgegeben. Somit wird eine Lesung eines Signals abgeschlossen, das durch Addition der Signale der vier geteilten Pixel a33, a34, a43 und a44 in 2 × 2-Anordnung erfasst wird.
Die Bildaufnahmevorrichtungen gemäß den Beispielen der vorliegenden Erfindung wurden somit unter Verwendung von 1 bis 25 beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es können verschiedene Ausgestaltungen angenommen werden.
Zum Beispiel nehmen die Pixelkonfigurationen der Beispiele der vorliegenden Erfindung, um einer einfach zu verstehenden Beschreibung willen, die geteilten Pixel bzw. Teilpixel unter der gleichen Mikrolinse an, die eine Konfiguration mit einer 6 × 6-Auf-/Teilung aufweisen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es können Konfigurationen mit verschiedenen Zahlen und Formen der geteilten Pixel eingesetzt werden.
Basierend auf dem Beispiel der vorliegenden Erfindung, das unter Verwendung von 1 beschrieben wurde, wurde die Beschreibung derart vorgenommen, dass die Bildverarbeitung, wie etwa eine Bildrekonstruktion, durch die digitale Signalverarbeitungsschaltung 113 durchgeführt wird, die ein Konfigurationselement der Bildaufnahmevorrichtung ist. Die Bildverarbeitung wird nicht notwendigerweise in der Bildaufnahmevorrichtung ausgeführt. Im Speziellen kann die Bildverarbeitungseinheit in einer Vorrichtung, d.h. einem PC (Arbeitsplatzrechner), bereitgestellt sein, die sich von der Bildaufnahmevorrichtung unterscheidet, können durch die Bildaufnahmevorrichtung erfasste Bildaufnahmedaten an den PC übertragen werden, und kann die Bildverarbeitung dann in dem PC angewandt werden.
Die Einheiten, die die Bildaufnahmevorrichtung konfigurieren, und die Schritte des Steuerverfahrens gemäß den Beispielen der vorliegenden Erfindung können durch Betrieb eines Programms verwirklicht werden, das in einem RAM oder einem ROM von einem Computer gespeichert ist. Das Programm und ein computerlesbares Speichermedium, das dieses Programm speichert, sind in der vorliegenden Erfindung umfasst.
Die vorliegende Erfindung kann zum Beispiel als ein Beispiel eines Systems, einer Vorrichtung, eines Verfahrens, eines Programms oder eines Speichermediums implementiert werden. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung auf ein System mit mehreren Ausrüstungsteilen oder auf eine durch ein einziges Ausrüstungsteil konfigurierte Vorrichtung angewandt werden.
Die vorliegende Erfindung umfasst einen Fall, in dem ein Programm von Software, die Funktionen der Beispiele verwirklicht, direkt oder entfernt an das System oder die Vorrichtung zugeführt wird. Die vorliegende Erfindung umfasst auch einen Fall, dass sie erreicht wird, indem der Computer des Systems oder der Vorrichtung die zugeführten Programmcodes liest und ausführt.
Um die funktionalen Prozesse der vorliegenden Erfindung durch den Computer zu verwirklichen, verwirklichen dementsprechend auch die in dem Computer installierten Programmcodes selbst die vorliegende Erfindung. Das heißt, dass die vorliegende Erfindung das Computerprogramm selbst zum Verwirklichen der funktionalen Prozesse der vorliegenden Erfindung umfasst. In diesem Fall können nur unter der Maßnahme, dass die Funktionen des Programms umfasst sind, Ausgestaltungen von einem Objektcode, ein durch einen Interpreter ausgeführtes Programm oder an ein OS zugeführte Skriptdaten angenommen werden.
Das Speichermedium zum Speichern des Programms kann zum Beispiel eine Floppy-Disk, eine Festplatte, eine optische Platte oder eine magnetooptische Platte sein. Außerdem kann das Medium ein MO, eine CD-ROM, eine CD-R, eine CD-RW, ein Magnetband, eine nichtflüchtige Speicherkarte, ein ROM, eine DVD (DVD-ROM, DVD-R) sein.
Darüber hinaus kann ein Verfahren zum Zuführen des Programms ein Verfahren der Verbindung mit einer Web-Seite im Internet unter Verwendung von einem Browser in einem Client-Computer sein. Das Computerprogramm selbst der vorliegenden Erfindung oder eine Datei, die komprimiert ist und eine automatische Installationsfunktion umfasst, wird von der Web-Seite auf ein Speichermedium wie etwa eine Festplatte heruntergeladen, wodurch auch ermöglicht wird, dass das Programm zugeführt wird.
Programmcodes, die das Programm der vorliegenden Erfindung konfigurieren, können in eine Vielzahl von Dateien auf-/geteilt sein und von unterschiedlichen Web-Seiten heruntergeladen werden, wodurch auch ermöglicht wird, dass die vorliegende Erfindung verwirklicht wird. Das heißt, dass die vorliegende Erfindung auch einen WWW-Server umfasst, durch den Programmdateien zum Verwirklichen der funktionalen Prozesse der vorliegenden Erfindung in dem Computer an eine Vielzahl von Nutzern heruntergeladen werden.
In einem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das Programm der vorliegenden Erfindung verschlüsselt, in einem Speichermedium wie etwa einer CD-ROM gespeichert, an Benutzer geliefert, und ist es Benutzern, die vorgeschriebene Anforderungen erfüllen, ermöglicht, Schlüsselinformationen zur Entschlüsselung von einer Web-Seite über das Internet herunterzuladen. Eine Verwendung der Schlüsselinformationen ermöglicht, dass das verschlüsselte Programm auf dem Computer ausgeführt und installiert wird, wodurch auch die vorliegende Erfindung verwirklicht wird.
Der Computer führt das gelesene Programm aus, wodurch die Funktionen der Ausführungsbeispiele verwirklicht werden. Außerdem führt ein auf dem Computer laufendes OS basierend auf Anweisungen des Programms einen Teil der oder die gesamten tatsächlichen Prozesse aus, wodurch ermöglicht wird, dass die Funktionen der Ausführungsbeispiele verwirklicht werden.
Gemäß einem noch weiteren Verfahren wird das von dem Speichermedium gelesene Programm in einen Speicher geschrieben, der in/auf einer in einen Computer eingeführten Funktionserweiterungsbaugruppe oder in/auf einer mit dem Computer verbundenen Funktionserweiterungseinheit umfasst ist. Basierend auf den Anweisungen des Programms führt die in/auf der Funktionserweiterungsbaugruppe oder der Funktionserweiterungseinheit umfasste CPU einen Teil der oder die gesamten tatsächlichen Prozesse aus, wodurch auch ermöglicht wird, dass die Funktionen der Ausführungsbeispiele verwirklicht werden.

Claims

Bildaufnahmevorrichtung umfassend eine Fotografielinse, ein Bildaufnahmeelement mit einer zweidimensionalen Anordnung einer Vielzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen zum Wandeln eines durch die Fotografielinse ausgebildeten optischen Bilds in ein elektrisches Signal, und eine zwischen der Fotografielinse und dem Bildaufnahmeelement eingerichteten Mikrolinsenanordnung, wobei jede Mikrolinse der Mikrolinsenanordnung einem von Pixelblöcken entspricht, die durch Aufteilung der zweidimensionalen Anordnung der Vielzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen auf Basis einer Einheit eines Pixelblocks einer vorbestimmten Anzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen bereitgestellt sind, mit: einer Fotografiemodus-Einstelleinrichtung zum Umschalten zwischen einem ersten Fotografiemodus und einem zweiten Fotografiemodus; einer Signalausleseeinrichtung zum Lesen des durch die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen gewandelten elektrischen Signals; und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Signalausleseeinrichtung gemäß dem durch die Fotografiemodus-Einstelleinrichtung eingestellten Fotografiemodus zum Ändern der zur Signallesung der Signalausleseeinrichtung verwendeten fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen unter den in jedem Pixelblock umfassten fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fall, in dem der zweite Fotografiemodus eingestellt ist, die Steuereinrichtung die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen, die zur Signallesung in jedem Pixelblock verwendet werden, auf die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen rund um eine Stelle einstellt, an der ein Lichtstrahl eintrifft, der durch eine Mitte der Fotografielinse und eine Mitte der Mikrolinse verläuft.
Bildaufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 1, zusätzlich mit: einer Signalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten des durch die Signalausleseeinrichtung gelesenen elektrischen Signals, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung eine Verstärkung gemäß der Anzahl von zur Signallesung durch die Signalausleseeinrichtung verwendeten fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen ändert.
Bildaufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Signalausleseeinrichtung eine Ausleseleitung aufweist, die das elektrische Signal der fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen in einer Spaltenrichtung der zweidimensionalen Anordnung liest, und jede der fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen in der gleichen Spalte über eine Signalansammlungs- und -ausleseeinrichtung mit einer gemeinsamen Ausleseleitung verbunden ist.
Bildaufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Signalausleseeinrichtung eine Ausleseleitung aufweist, die das elektrische Signal der fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen in einer Spaltenrichtung der zweidimensionalen Anordnung liest, und jede der fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen in der gleichen Spalte über eine Signalansammlungs- und -ausleseeinrichtung abwechselnd mit einer anderen gemeinsamen Ausleseleitung verbunden ist.
Bildaufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Signalausleseeinrichtung eine Ausleseleitung aufweist, die das elektrische Signal der fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen in einer Spaltenrichtung der zweidimensionalen Anordnung liest, und die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen, die in einer gleichen Spalte benachbart zueinander sind, über eine gemeinsame Signalansammlungs- und -ausleseeinrichtung mit einer gemeinsamen Ausleseleitung verbunden sind.
Bildaufnahmevorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Signalausleseeinrichtung eine Ausleseleitung aufweist, über die das elektrische Signal der fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen in einer Spaltenrichtung der zweidimensionalen Anordnung gelesen wird, und die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen, die in benachbarten Zeilen eingerichtet sind, unter den fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen in benachbarten Spalten über eine gemeinsame Signalansammlungs- und -ausleseeinrichtung mit einer gemeinsamen Ausleseleitung verbunden sind.
Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, zusätzlich mit einer Bildanzeigeeinrichtung, die ein fotografiertes Bild anzeigt, und einer Bildaufzeichnungseinrichtung, die das fotografierte Bild aufzeichnet, wobei der erste Fotografiemodus ein Fotografiemodus zum Aufzeichnen des fotografierten Bilds in der Aufzeichnungseinrichtung ist und der zweite Fotografiemodus ein Live-View-Modus zum Anzeigen des fotografierten Bilds auf der Anzeigeeinrichtung in Echtzeit ist.
Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in einem Fall, in dem der zweite Fotografiemodus eingestellt ist, die Steuereinrichtung die Anzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen, die zur Signallesung in jedem Pixelblock verwendet werden, im Vergleich zu einem Fall, in dem der ersten Fotografiemodus eingestellt ist, kleiner einstellt.
Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuereinrichtung die Signalausleseeinrichtung derart steuert, dass in einem Fall, in dem der zweite Fotografiemodus eingestellt ist, ein Teil oder alle der elektrischen Signale von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen, die zur Signallesung in jedem Pixelblock verwendet werden, addiert und gelesen werden.
Verfahren zur Steuerung einer Bildaufnahmevorrichtung umfassend eine Fotografielinse, ein Bildaufnahmeelement mit einer zweidimensionalen Anordnung von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen zum Wandeln eines durch die Fotografielinse ausgebildeten optischen Bilds in ein elektrisches Signal, und eine zwischen der Fotografielinse und dem Bildaufnahmeelement eingerichteten Mikrolinsenanordnung, wobei jede Mikrolinse der Mikrolinsenanordnung einem von Pixelblöcken entspricht, die durch Aufteilung der zweidimensionalen Anordnung der Vielzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen durch einen Pixelblock einer vorbestimmten Anzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen bereitgestellt sind, wobei das Verfahren aufweist: Einstellen eines Fotografiemodus durch Umschalten zwischen einem ersten Fotografiemodus und einem zweiten Fotografiemodus; Lesen des durch die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen gewandelten elektrischen Signals; und Steuern der Signalauslesung gemäß dem durch die Fotografiemodus-Einstellung eingestellten Fotografiemodus zum Ändern der zur Signallesung der Signalauslesung verwendeten fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen unter den in jedem Pixelblock umfassten fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fall, in dem der zweite Fotografiemodus eingestellt ist, die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen, die zur Signallesung in jedem Pixelblock verwendet werden, auf die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen rund um eine Stelle eingestellt werden, an der ein Lichtstrahl eintrifft, der durch eine Mitte der Fotografielinse und eine Mitte der Mikrolinse verläuft.
Programm, das einen Computer veranlasst, in einem Verfahren zur Steuerung einer Bildaufnahmevorrichtung umfassend eine Fotografielinse, ein Bildaufnahmeelement mit einer zweidimensionalen Anordnung einer Vielzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen zum Wandeln eines durch die Fotografielinse ausgebildeten optischen Bilds in ein elektrisches Signal, und eine zwischen der Fotografielinse und dem Bildaufnahmeelement eingerichteten Mikrolinsenanordnung, wobei jede Mikrolinse der Mikrolinsenanordnung einem von Pixelblöcken entspricht, die durch Aufteilung der zweidimensionalen Anordnung der Vielzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen durch einen Pixelblock einer vorbestimmten Anzahl von fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen bereitgestellt sind, zu funktionieren als: eine Fotografiemodus-Einstelleinrichtung zum Umschalten zwischen einem ersten Fotografiemodus und einem zweiten Fotografiemodus; eine Signalausleseeinrichtung zum Lesen des durch die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen gewandelten elektrischen Signals; und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Signalausleseeinrichtung gemäß dem durch die Fotografiemodus-Einstellung eingestellten Fotografiemodus zum Ändern der zur Signallesung der Signalauslesung verwendeten fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen unter den in jedem Pixelblock umfassten fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fall, in dem der zweite Fotografiemodus eingestellt ist, die Steuereinrichtung die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen, die zur Signallesung in jedem Pixelblock verwendet werden, auf die fotoelektrischen Wandlungseinrichtungen rund um eine Stelle einstellt, an der ein Lichtstrahl eintrifft, der durch eine Mitte der Fotografielinse und eine Mitte der Mikrolinse verläuft.
Computerlesbares Speichermedium, das das Programm gemäß Anspruch 11 speichert.