JP2006217204A - Imaging apparatus - Google Patents

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JP2006217204A JP2005027234A JP2005027234A JP2006217204A JP 2006217204 A JP2006217204 A JP 2006217204A JP 2005027234 A JP2005027234 A JP 2005027234A JP 2005027234 A JP2005027234 A JP 2005027234A JP 2006217204 A JP2006217204 A JP 2006217204A
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Junji Kamimura
順次 上村
Hiroyasu Otsubo
宏安 大坪
Ryuji Nishimura
龍志 西村
Akihito Nishizawa
明仁 西澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized imaging apparatus that causes no interference between vertical and horizontal directions at correction in the case of achieving a camera-shake corrective function and causes no degradation to a utilizing efficiency of a pixel sensor. <P>SOLUTION: An imaging element 102 includes: photoelectric conversion elements 201 two-dimensionally arranged; and transfer paths 202 for transferring electric charges converted by the photoelectric conversion elements in the vertical and horizontal directions. Motion detection sections 105, 106 detect a motion of the apparatus in the vertical and horizontal directions by using timing pulses at an interval shorter than an exposure time generated by a time management circuit 107. A drive circuit 103 transfers previous electric charges read on the vertical transfer path 202 by a prescribed distance in response to the detected motion. Then new electric charges converted by the photoelectric conversion elements 201 are read at the interval of the timing pulses and added to the previous electric charges transferred on the transfer path. A drive mechanism section 109 moves a position of a photographing lens 101 or the imaging element 102 by a prescribed distance in the horizontal direction with respect to the motion in the horizontal direction. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置において、手ぶれ補正機能を有する撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus having a camera shake correction function in an imaging apparatus such as a video camera or a digital still camera.

従来のビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置において、各種方式の手ぶれ補正機能が提案され、実用化されている。補正方式は、光学的補正方式と電子的補正方式とに分類される。光学的補正方式は、手ぶれによってカメラがどれだけ動いたかをジャイロ等の加速度センサ等により検出し、検出したぶれ量だけ光学系補正レンズを光軸に垂直な面内で縦方向と横方向に移動させる。そして、撮像素子(CCDやMOSなどの固体イメージセンサ)上の結像位置のずれを打ち消すように補正するものである(例えば、特許文献1参照)。なお、光学系レンズを移動する代わりに、撮像素子を光軸に垂直な面内で移動する方式(撮像素子シフト方式)もある。   In image pickup apparatuses such as conventional video cameras and digital still cameras, various types of camera shake correction functions have been proposed and put into practical use. The correction method is classified into an optical correction method and an electronic correction method. The optical correction method detects how much the camera has moved due to camera shake using an acceleration sensor such as a gyroscope, and moves the optical system correction lens in the vertical and horizontal directions within the plane perpendicular to the optical axis by the detected amount of camera shake. Let And it correct | amends so that the shift | offset | difference of the image formation position on image pick-up elements (solid-state image sensors, such as CCD and MOS) may be canceled (for example, refer patent document 1). There is also a method (image sensor shift method) in which the image sensor is moved in a plane perpendicular to the optical axis instead of moving the optical system lens.

これに対し電子的補正方式は、撮像素子にて撮影した時間的に前後する2つの画像信号を比較し、被写体の位置ずれからぶれ量を検出し、検出したぶれ量だけ撮像素子内の読み出し位置(画像切り出し位置)をずらすことで、被写体が読み出し画面内の同位置にとどまるように補正するものである(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, the electronic correction method compares two image signals taken by the image sensor that are temporally changed, detects the blur amount from the positional deviation of the subject, and reads the read position in the image sensor by the detected blur amount. By shifting (image cutout position), correction is performed so that the subject remains at the same position in the readout screen (for example, see Patent Document 2).

また、上記光学的補正方式と電子的補正方式とを組み合わせ、手ぶれ量を画像信号の変化から求め、これに応じて光学系レンズを機械的に移動する方法なども提案されている。   There has also been proposed a method in which the optical correction method and the electronic correction method are combined, the amount of camera shake is obtained from a change in the image signal, and the optical lens is mechanically moved in accordance with this.

特開平10−39357号公報JP 10-39357 A 特開平2−231873号公報JP-A-2-231873

上記光学的補正方式は、補正用レンズを2軸方向に駆動するアクチュエータが必要であり、複雑な構造のため大型で高価なものになってしまう。また、レンズの2方向の滑らかな移動を実現させるための複雑な制御が必要となる。すなわち、垂直方向と水平方向の補正を同時に行おうとすると、アクチュエータ内での相互干渉が生じ、完全に独立に制御することが困難である。これは、撮像素子シフト方式についても同様のことが言える。   The above optical correction method requires an actuator for driving the correction lens in the biaxial direction, and becomes a large and expensive due to its complicated structure. In addition, complicated control is required to realize smooth movement of the lens in two directions. That is, if the correction in the vertical direction and the horizontal direction are performed simultaneously, mutual interference occurs in the actuator, and it is difficult to control them completely independently. The same can be said for the image sensor shift method.

一方上記特許文献2などに記載の電子的補正方式は、アクチュエータが不要のため装置の小型化と省電力化に有利である。しかし、撮像素子の画素センサの範囲内で、有効とする画素領域を縮小調整するので、画素センサの占める受光面積全体を有効な画像出力範囲として使えないというデメリットがある。つまり、せっかく高画素化した撮像素子を採用しても、その恩恵が得られないことになる。そして、手ぶれ補正時の補正量を拡大するほど、画素センサの利用効率は低下し、画面の有効サイズが縮小する。   On the other hand, the electronic correction method described in Patent Document 2 and the like is advantageous for downsizing and power saving of the apparatus because an actuator is unnecessary. However, since the effective pixel region is reduced and adjusted within the range of the pixel sensor of the image sensor, there is a demerit that the entire light receiving area occupied by the pixel sensor cannot be used as an effective image output range. That is, even if an image sensor with a high pixel count is used, the benefits cannot be obtained. As the amount of correction at the time of camera shake correction is increased, the use efficiency of the pixel sensor is reduced, and the effective size of the screen is reduced.

本発明の目的は、上記課題を解決し、手ぶれ補正機能を実現する際に、補正時に垂直方向と水平方向の干渉がなく、かつ画素センサの利用効率を低下させない小型の撮像装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a compact imaging device that solves the above-described problems and does not interfere with vertical and horizontal directions during correction and does not reduce the use efficiency of a pixel sensor when realizing a camera shake correction function. It is in.

本発明は、2次元状に配列した光電変換素子と該光電変換素子にて変換された電荷を転送する垂直方向及び水平方向の転送路を有する撮像素子を用いる撮像装置において、露光時間より短い間隔にてタイミングパルスを発生する時間管理回路と、タイミングパルスの間隔で当該装置の垂直方向及び水平方向の動きを検出する動き検出部と、被写体像を撮像素子の受光面に結像させる撮影レンズの位置を機械的に移動する駆動機構部と、光電変換素子から電荷を転送路に読み出すとともに転送路上の電荷を転送するための駆動信号を生成する駆動回路と、時間管理回路と動き検出部からの出力信号に基づき駆動機構部及び駆動回路を制御する制御回路とを備える。そして、タイミングパルスの間隔で検出した垂直方向と水平方向の2方向の動きの大きさに応じて、一方の動きに対しては駆動回路を介して転送路上に読み出した以前の電荷を所定距離転送させてこれに光電変換素子から新たな電荷を読み出し加算する。他方の動きに対しては、駆動機構部を介して撮影レンズの位置を所定距離移動させることによって、上記2方向の動きを補正する。   The present invention relates to an image pickup apparatus using two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements and an image pickup element having vertical and horizontal transfer paths for transferring charges converted by the photoelectric conversion elements, and an interval shorter than an exposure time. A time management circuit that generates timing pulses at a time, a motion detection unit that detects vertical and horizontal movements of the device at timing pulse intervals, and a photographing lens that forms a subject image on a light receiving surface of an image sensor. A drive mechanism that mechanically moves the position, a drive circuit that reads out the charge from the photoelectric conversion element to the transfer path and generates a drive signal for transferring the charge on the transfer path, a time management circuit, and a motion detector And a control circuit for controlling the drive mechanism and the drive circuit based on the output signal. Depending on the magnitude of the vertical and horizontal movement detected at the timing pulse interval, the previous charge read on the transfer path via the drive circuit is transferred for a predetermined distance for one movement. Then, a new charge is read from the photoelectric conversion element and added thereto. For the other movement, the movement in the two directions is corrected by moving the position of the photographic lens by a predetermined distance via the drive mechanism.

または本発明の撮像装置は、上記駆動機構部は撮像素子の位置を機械的に移動するものであり、上記他方の動きに対しては駆動機構部を介して撮像素子の位置を所定距離移動させて補正する。   Alternatively, in the image pickup apparatus of the present invention, the drive mechanism unit mechanically moves the position of the image sensor, and the position of the image sensor is moved by a predetermined distance via the drive mechanism unit with respect to the other movement. To correct.

または本発明の撮像装置は、撮像素子から読み出した電荷信号を一時記憶する記憶部を備え、上記他方の動きに対しては、記憶部からの信号読み出しタイミングを調整して補正する。   Alternatively, the imaging apparatus of the present invention includes a storage unit that temporarily stores the charge signal read from the image sensor, and adjusts and corrects the signal readout timing from the storage unit for the other movement.

または本発明の撮像装置は、撮像素子から読み出した電荷信号に所定のフィルタ特性の処理を行うフィルタ処理回路を備え、上記他方の動きに対しては、フィルタ処理回路を介して検出した動きをフーリエ変換して得られる周波数特性の逆特性のフィルタ処理を行い補正する。   Alternatively, the image pickup apparatus of the present invention includes a filter processing circuit that performs processing of a predetermined filter characteristic on the charge signal read from the image pickup device. For the other movement, the movement detected through the filter processing circuit is Fourier-transformed. Correction is performed by filtering the inverse characteristic of the frequency characteristic obtained by the conversion.

本発明によれば、手ぶれ補正機能を実現する際に、有効画面サイズの縮小がなく、小型の撮像装置を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a small imaging device without reducing the effective screen size when realizing the camera shake correction function.

以下本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明による撮像装置の一実施例を示すブロック図、図2は本実施例における撮像素子の内部構成を示す図、図3は撮像素子の駆動方法を説明する図である。   FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an image pickup apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a view showing an internal configuration of the image pickup element in this embodiment, and FIG. 3 is a diagram for explaining a method for driving the image pickup element.

図1において、撮影レンズ101から入射した被写体像は、CCDなどの光電変換素子からなる撮像素子102に結像し、電荷信号に変換される。駆動回路103は、撮像素子102に蓄積された電荷信号を転送するための駆動信号を発生する。撮像素子102から読み出された電荷信号は、信号処理回路104で所定の信号処理を施し、映像信号となる。動き検出部105、106は、手ぶれ等による撮像装置の動きを角速度、あるいは加速度等の形で検出するもので、例えば振動ジャイロセンサを用いる。動き検出部105は垂直方向、106は水平方向の検出を行う。時間管理回路107は、露光時間等を計測しタイミング信号を発生する。駆動機構部109は、撮影レンズ101に対し手ぶれ動き信号に応じて補正レンズの位置を移動させる機構(図では水平方向)である。制御回路108は例えばマイコンからなり、動き検出部105、106からの動き信号と時間管理回路107からのタイミング信号を受け、駆動回路103に対しては垂直方向の補正を行うための制御信号を、駆動機構部109に対しては水平方向の補正を行うための制御信号を送る。   In FIG. 1, a subject image incident from a photographic lens 101 is formed on an image sensor 102 formed of a photoelectric conversion element such as a CCD, and converted into a charge signal. The drive circuit 103 generates a drive signal for transferring the charge signal accumulated in the image sensor 102. The charge signal read from the image sensor 102 is subjected to predetermined signal processing by the signal processing circuit 104 and becomes a video signal. The motion detection units 105 and 106 detect the motion of the imaging apparatus due to camera shake or the like in the form of angular velocity or acceleration, and use, for example, a vibration gyro sensor. The motion detector 105 detects the vertical direction and 106 detects the horizontal direction. The time management circuit 107 measures the exposure time and generates a timing signal. The drive mechanism unit 109 is a mechanism (horizontal direction in the figure) that moves the position of the correction lens in accordance with a camera movement signal with respect to the photographing lens 101. The control circuit 108 is composed of, for example, a microcomputer, receives a motion signal from the motion detection units 105 and 106 and a timing signal from the time management circuit 107, and outputs a control signal for correcting in the vertical direction to the drive circuit 103. A control signal for performing horizontal correction is sent to the drive mechanism unit 109.

図2は撮像素子102の内部構成を示し、複数個の光電変換素子(フォトダイオード、以下「画素」とも呼ぶ)201をJ行×K列のマトリクス状に配列する。そして、各画素201から読み出した列単位の電荷信号を垂直方向に転送するK本の垂直方向転送路202と、各垂直方向転送路202で転送された電荷信号を水平方向に転送する水平方向転送路203を有する。垂直方向転送路202の段数Lは、垂直方向の画素数Jよりも大きく、図では隣接画素間に3段を設けた場合を示す(すなわち、L≒3J)。また、水平方向転送路203の段数Mは、隣接画素間に2段を設けた場合を示す(すなわち、M≒2K)。画素間の段数はこれに限らず、適宜設定すれば良い。   FIG. 2 shows an internal configuration of the image sensor 102, in which a plurality of photoelectric conversion elements (photodiodes, hereinafter also referred to as “pixels”) 201 are arranged in a matrix of J rows × K columns. Then, K vertical transfer paths 202 that transfer column-unit charge signals read from each pixel 201 in the vertical direction, and horizontal transfer that transfers the charge signals transferred in the vertical transfer paths 202 in the horizontal direction. A path 203 is provided. The number of stages L of the vertical transfer path 202 is larger than the number of pixels J in the vertical direction, and the figure shows a case where three stages are provided between adjacent pixels (that is, L≈3J). The number M of stages of the horizontal transfer path 203 indicates a case where two stages are provided between adjacent pixels (that is, M≈2K). The number of stages between pixels is not limited to this, and may be set as appropriate.

図3は撮像素子の駆動方法を説明するもので、(a)は通常読み出しモード(手ぶれ補正なし)の場合、(b)は本発明による手ぶれ補正モードの場合を示す。ここでは簡単のため、プログレッシブ駆動の白黒信号を出力する撮像素子を用いた静止画撮影例にて説明する。   FIGS. 3A and 3B illustrate a driving method of the image sensor. FIG. 3A shows the case of the normal readout mode (without camera shake correction), and FIG. 3B shows the case of the camera shake correction mode according to the present invention. Here, for the sake of simplicity, a still image shooting example using an image sensor that outputs progressively driven monochrome signals will be described.

通常読み出しモード(a)の場合、適正露光時間T(例えば1フィールド)の期間中に各画素201に蓄積された電荷は、駆動回路103が発生するP→V転送パルス301により、各垂直方向転送路202へ読み出し転送される。   In the normal readout mode (a), the charges accumulated in each pixel 201 during the appropriate exposure time T (for example, one field) are transferred in the vertical direction by the P → V transfer pulse 301 generated by the drive circuit 103. Read and transfer to path 202.

次にV転送パルス302により、垂直方向転送路202上の電荷を水平方向転送路203に向けて(順方向)、1水平ライン毎に水平方向転送路203に到達するまで転送する。図2の場合には、垂直方向の画素間隔が3段なので、1ラインごとの電荷を転送するには垂直方向転送路202を順方向に3段進ませることになる。すなわち、1ライン転送に要するV転送パルス302aは3個の連続パルスとなる。   Next, the V transfer pulse 302 transfers the charges on the vertical transfer path 202 toward the horizontal transfer path 203 (forward direction) until reaching the horizontal transfer path 203 for each horizontal line. In the case of FIG. 2, since the pixel interval in the vertical direction is three stages, the vertical transfer path 202 is advanced three stages in the forward direction in order to transfer the charge for each line. That is, the V transfer pulse 302a required for one line transfer is three continuous pulses.

次にH転送パルス303により、水平方向転送路203上に転送された1ライン分の電荷を水平方向に転送し、水平方向転送路203の端部(例えば203a)からこれに接続する信号処理回路104へ掃き出す。1水平ライン分の画素数K全ての電荷を転送するために要するH転送パルス303aは、水平方向転送路203の段数M個の連続パルスとなる。   Next, a signal processing circuit which transfers the charge for one line transferred on the horizontal transfer path 203 in the horizontal direction by the H transfer pulse 303 and connects to the end of the horizontal transfer path 203 (for example, 203a). Sweep to 104. The H transfer pulse 303 a required to transfer all charges for the number K of pixels for one horizontal line is a continuous pulse of M stages in the horizontal direction transfer path 203.

1ライン分の水平方向転送が終了すると、次のV転送パルス302bにより次のラインの垂直方向転送が行われる。そして、次のH転送パルス303bにより次のラインの水平方向転送が行われる。   When the horizontal transfer for one line is completed, the vertical transfer of the next line is performed by the next V transfer pulse 302b. Then, the horizontal transfer of the next line is performed by the next H transfer pulse 303b.

以下これを繰返し、画面全体の画素の電荷を転送すると(垂直方向にL段転送)、1フィールドの電荷をすべて転送し終わる。以上の動作により、適正露光の時間内に各画素201に蓄えられた電荷を、撮像素子102から読み出すことができる。   Thereafter, this is repeated, and when the charges of the pixels on the entire screen are transferred (L-stage transfer in the vertical direction), the transfer of all charges in one field is completed. With the above operation, the charge stored in each pixel 201 within the appropriate exposure time can be read out from the image sensor 102.

次に手ぶれ補正モード(b)の場合には、手ぶれの大きさに合わせて転送路上の電荷の位置を調整するようにした。ここでは適正露光時間T内に、撮像素子の垂直方向に手ぶれが繰り返して発生する場合を例に説明する。   Next, in the camera shake correction mode (b), the position of the charge on the transfer path is adjusted according to the size of the camera shake. Here, a case where camera shake repeatedly occurs in the vertical direction of the image sensor within the appropriate exposure time T will be described as an example.

時間管理回路107は、適正露光時間T(例えば1フィールド時間)をN分割したT/N時間ごとにタイミングパルス304(T,T,・・・,T)を生成し、制御回路108に出力する。 The time management circuit 107 generates a timing pulse 304 (T 0 , T 1 ,..., T N ) every T / N time obtained by dividing the appropriate exposure time T (for example, one field time) into N, and the control circuit 108. Output to.

垂直方向動き検出部105は、タイミングパルス304ごとに各T/N時間内での手ぶれによる動きを検出し、動き検出信号305を制御回路108に送る。図では動き検出信号305を、画面上方向の加速度を正、下方向の加速度を負で表す。すなわち、タイミングTからTの期間は上方向の加速度、TからTの期間は下方向の加速度を受けた場合を示す。 The vertical direction motion detection unit 105 detects motion due to camera shake within each T / N time for each timing pulse 304, and sends a motion detection signal 305 to the control circuit 108. In the figure, the motion detection signal 305 represents the acceleration in the upward direction on the screen as positive and the acceleration in the downward direction as negative. That is, the period from the timing T 0 to T 1 shows the case where the acceleration in the upward direction is received, and the period from the T 1 to T 2 receives the acceleration in the downward direction.

制御回路108は、タイミングパルス304と動き検出信号305を受け、駆動回路103を制御しP→V転送パルス306とV転送パルス307を発生させる。   The control circuit 108 receives the timing pulse 304 and the motion detection signal 305 and controls the drive circuit 103 to generate a P → V transfer pulse 306 and a V transfer pulse 307.

手ぶれ補正時のP→V転送パルス306(V,V,・・・,V)は、タイミングパルス304の間隔T/Nで、画素201に蓄積された電荷を垂直方向転送路202へ転送する。この際転送路202には1フィールドごとの垂直転送が完了していない以前の電荷が残留しており、この残留電荷に画素201に蓄積された新しい電荷が読み出し加算されることになる。 The P → V transfer pulse 306 (V 0 , V 1 ,..., V N ) at the time of camera shake correction transfers the charge accumulated in the pixel 201 to the vertical transfer path 202 at the interval T / N of the timing pulse 304. Forward. At this time, the charge before the vertical transfer for each field is completed in the transfer path 202 remains, and the new charge accumulated in the pixel 201 is read and added to the remaining charge.

また、手ぶれ補正時のV転送パルス307は、タイミングパルス304の間隔T/Nに生じた動き検出信号305に応じて、垂直方向転送路202上の電荷を画面上方向(順方向)あるいは下方向(逆方向)に補正のため転送させる。図3中のFは順方向転送、Rは逆方向転送、カッコ内は転送段数を表し、動き検出信号305の方向と大きさに対応させている。すなわち、上方向の動き信号に対しては電荷を逆方向に転送し、下方向の動きに対しては電荷を順方向に転送する。その転送段数は、手ぶれによる撮像素子内の結像位置の移動量に相当する段数とする。   In addition, the V transfer pulse 307 at the time of camera shake correction causes the charge on the vertical transfer path 202 to be transferred upward (forward) or downward on the screen according to the motion detection signal 305 generated at the interval T / N of the timing pulse 304. Transfer in the reverse direction for correction. In FIG. 3, F indicates forward transfer, R indicates reverse transfer, and parentheses indicate the number of transfer stages, which correspond to the direction and magnitude of the motion detection signal 305. That is, the charge is transferred in the reverse direction for the upward motion signal, and the charge is transferred in the forward direction for the downward motion. The number of transfer stages is the number of stages corresponding to the amount of movement of the imaging position in the image sensor due to camera shake.

電荷の補正転送と加算の順序は、例えばタイミングTからTの期間内で動いた分の補正として、電荷を逆方向にA段転送した後に、Vのタイミングで画素201の新しい電荷を垂直方向転送路202へ加算する。同様に、TからTの期間内で動いた分の補正として、電荷を順方向にA段転送し、Vのタイミングで画素201の新しい電荷を垂直方向転送路202へ加算する。 The order of correction transfer and addition of charge is, for example, as a correction for movement within the period from timing T 0 to T 1 , after transferring the charge A 1 stage in the reverse direction, and then the new charge of the pixel 201 at the timing of V 1 Is added to the vertical transfer path 202. Similarly, as the moved partial correction in the period from T 1 of the T 2, the charge transfers A 2-stage forward, adding new charges of the pixel 201 to the vertical direction transfer path 202 at the timing of V 2.

このようにしてN回の補正転送と加算を行った時点で適正露光時間Tとなり、1フィールド期間の電荷加算を完了する。その後垂直方向転送路202に加算蓄積した電荷の読み出し転送を行う。そのときに用いるV転送パルス307とH転送パルス308は、前記通常読み出しモード(a)におけるV転送パルス302とH転送パルス303と同様であり、その動作説明は省略する。   When the correction transfer and addition are performed N times in this way, the appropriate exposure time T is reached and the charge addition for one field period is completed. Thereafter, the charge accumulated in the vertical transfer path 202 is read and transferred. The V transfer pulse 307 and the H transfer pulse 308 used at that time are the same as the V transfer pulse 302 and the H transfer pulse 303 in the normal read mode (a), and the description of the operation is omitted.

以上の動作により、結像する画素201の位置が手ぶれにより垂直方向に移動しても、その期間に蓄積された電荷を、垂直方向転送路202上の本来加算されるべき位置の電荷に加算されるので、垂直方向のぶれを解消できる。   With the above operation, even if the position of the imaged pixel 201 moves in the vertical direction due to camera shake, the charge accumulated during that period is added to the charge at the position to be originally added on the vertical transfer path 202. Therefore, it is possible to eliminate vertical blur.

次に水平方向の手ぶれ補正について説明する。制御回路108は、T/N時間ごとに水平方向動き検出部106からの水平動き信号を受け、その期間での水平方向の手ぶれを打ち消すように駆動機構部109に制御信号を送る。駆動機構部109は、撮影レンズ101の中の補正用レンズを水平方向に所定距離移動させて、撮像素子内の水平方向の結像位置を移動させる。その結果、被写体が本来結像すべき画素の位置は変化しないので、水平方向の手ぶれを解消できる。   Next, camera shake correction in the horizontal direction will be described. The control circuit 108 receives a horizontal motion signal from the horizontal direction motion detection unit 106 every T / N time, and sends a control signal to the drive mechanism unit 109 so as to cancel the horizontal camera shake during that period. The drive mechanism 109 moves the correction lens in the photographic lens 101 by a predetermined distance in the horizontal direction to move the horizontal imaging position in the image sensor. As a result, since the position of the pixel on which the subject is supposed to form an image does not change, the camera shake in the horizontal direction can be eliminated.

以上の垂直方向および水平方向の手ぶれ解消効果は、露光時間Tの分割数Nに依存し、手ぶれの影響をほぼ1/Nに低減することができる。   The above-described camera shake elimination effect in the vertical direction and the horizontal direction depends on the division number N of the exposure time T, and the influence of camera shake can be reduced to approximately 1 / N.

本実施例では垂直方向の手ぶれの補正を撮像素子102内で電子的に行っているので、垂直方向の機械的な補正機構が不要で、撮像装置の小型化を図ることができる。すなわち、撮影レンズに対する補正は水平方向の一方向のみであるため、補正機構が簡略化する。また補正方式が、垂直方向と水平方向とで独立した別系統としているので、補正機構内で垂直方向と水平方向の動作が相互干渉する恐れはなく、忠実な制御が可能となる。   In this embodiment, camera shake correction in the vertical direction is electronically performed in the image sensor 102. Therefore, a mechanical correction mechanism in the vertical direction is unnecessary, and the image pickup apparatus can be downsized. That is, since the correction for the photographic lens is only in one direction in the horizontal direction, the correction mechanism is simplified. In addition, since the correction method is a separate system that is independent in the vertical direction and the horizontal direction, there is no risk of the vertical and horizontal operations interfering with each other in the correction mechanism, and faithful control is possible.

また本方式では、撮像素子102内の全ての画素201からの信号を映像信号として利用することができるので、手ぶれ補正機能を付加することにより有効画素領域が減少(画面サイズが縮小)することはない。また補正量を大きくとっても、その有効画素領域が変化することはない。   Further, in this method, since signals from all the pixels 201 in the image sensor 102 can be used as video signals, the effective pixel area is reduced (screen size is reduced) by adding a camera shake correction function. Absent. Even if the correction amount is increased, the effective pixel area does not change.

本実施例では、垂直方向の補正には撮像素子内の電荷転送による電子的方式を、また水平方向の補正には撮影レンズを移動させる機械的方式を採用したが、これを逆にして、垂直方向の補正に機械的方式を、水平方向の補正に電子的方式を採用することもでき、その効果は同様である。   In this embodiment, an electronic method using charge transfer in the image sensor is used for vertical correction, and a mechanical method for moving the photographic lens is used for horizontal correction. A mechanical method can be adopted for correcting the direction, and an electronic method can be adopted for correcting the horizontal direction, and the effect is the same.

本実施例では、時間管理回路107により適正露光時間Tを1/Nに等分割して手ぶれ補正処理を行う場合を説明したが、適正露光時間Tを不等間隔に分割して補正処理を行う場合でも同様の効果がある。これは以下の各実施例についても同様である。   In the present embodiment, the case where the camera shake correction process is performed by equally dividing the appropriate exposure time T by 1 / N by the time management circuit 107 has been described. However, the correction process is performed by dividing the appropriate exposure time T at unequal intervals. Even if it has the same effect. The same applies to the following embodiments.

図4は、本発明による撮像装置の他の実施例を示すブロック図である。本実施例では、図1の実施例における駆動機構部109が、水平方向の補正を行うために撮像素子102の位置を水平方向に移動させる構成としたものである。すなわち、手ぶれにより撮像素子102上の結像位置が水平方向にぶれた場合、その距離だけ撮像素子102自体を受光面に平行に水平方向に変位させる。垂直方向の補正は、前記実施例1で述べた撮像素子内の電荷転送による電子的方式による。   FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the imaging apparatus according to the present invention. In the present embodiment, the drive mechanism unit 109 in the embodiment of FIG. 1 is configured to move the position of the image sensor 102 in the horizontal direction in order to perform horizontal correction. That is, when the imaging position on the image sensor 102 is shaken in the horizontal direction due to camera shake, the image sensor 102 itself is displaced in the horizontal direction parallel to the light receiving surface by that distance. The correction in the vertical direction is performed by an electronic method using charge transfer in the image sensor described in the first embodiment.

補正の基本動作は前記実施例1と同様である。制御回路108は、T/N時間ごとに水平方向動き検出部106からの水平動き信号を受け、その期間での水平方向の手ぶれを打ち消すように駆動機構部109に制御信号を送る。駆動機構部109は、撮像素子102を水平方向に手ぶれに応じた距離だけ変位させて、撮像素子内の結像位置を移動させる。その結果、被写体が本来結像すべき画素の位置は変動しないので、水平方向の手ぶれを解消できる。   The basic operation of correction is the same as that in the first embodiment. The control circuit 108 receives a horizontal motion signal from the horizontal direction motion detection unit 106 every T / N time, and sends a control signal to the drive mechanism unit 109 so as to cancel the horizontal camera shake during that period. The drive mechanism unit 109 displaces the image sensor 102 by a distance corresponding to camera shake in the horizontal direction to move the imaging position in the image sensor. As a result, since the position of the pixel on which the subject is supposed to form an image does not change, it is possible to eliminate horizontal camera shake.

本実施例においても、垂直方向の手ぶれの補正を撮像素子102内で電子的に行っているので、垂直方向の機械的な補正機構が不要で、撮像装置の小型化を図ることができる。また補正方式を垂直方向と水平方向とで独立させているので、補正機構内で垂直方向と水平方向の動作が相互干渉する恐れはなく、忠実な制御が可能となる。   Also in the present embodiment, since the camera shake correction in the vertical direction is electronically performed in the image sensor 102, a mechanical correction mechanism in the vertical direction is unnecessary, and the image pickup apparatus can be downsized. In addition, since the correction method is independent between the vertical direction and the horizontal direction, there is no possibility that the operations in the vertical direction and the horizontal direction interfere with each other in the correction mechanism, and faithful control is possible.

さらに本実施例では、撮影レンズを駆動する代わりに撮像素子を駆動するので、その機構はより簡素化し、装置の一層の小型化が図れる。また駆動機構部109を撮影レンズ101に組み込む必要がないため、従来のレンズをそのまま用いることができ、またレンズの交換も自由である。また、手ぶれ補正機能を付加することにより有効画素領域が減少(画面サイズが縮小)することはなく、補正量を大きくとっても、その有効画素領域が変化することはない。   Further, in this embodiment, since the image pickup element is driven instead of driving the photographing lens, the mechanism is further simplified and the apparatus can be further downsized. Further, since it is not necessary to incorporate the drive mechanism unit 109 into the photographing lens 101, a conventional lens can be used as it is, and the lens can be replaced freely. Further, the addition of the camera shake correction function does not reduce the effective pixel area (the screen size is reduced), and the effective pixel area does not change even if the correction amount is increased.

本実施例においても、その変形例として、水平方向の補正に電荷転送による電子的方式を、垂直方向の補正に撮像素子を機械的に駆動する機械的方式を採用することもできる。   Also in the present embodiment, as a modification thereof, an electronic method using charge transfer for horizontal correction and a mechanical method for mechanically driving an image sensor for vertical correction can be adopted.

図5は、本発明による撮像装置の他の実施例を示すブロック図である。本実施例では、前記実施例1、実施例2における水平方向の補正を、制御回路108と記憶部110とを用いて電子的に行う構成としたものである。記憶部110は、信号処理回路104で処理中の映像信号を一時記憶し、制御回路108は記憶部への書き込みと読み出しを制御する。なお垂直方向の補正は、前記実施例1と同様に撮像素子内の電荷転送による電子的方式による。   FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment of the imaging apparatus according to the present invention. In the present embodiment, the horizontal correction in the first and second embodiments is performed electronically using the control circuit 108 and the storage unit 110. The storage unit 110 temporarily stores the video signal being processed by the signal processing circuit 104, and the control circuit 108 controls writing and reading to the storage unit. The correction in the vertical direction is performed by an electronic method using charge transfer in the image sensor as in the first embodiment.

制御回路108は、水平方向動き検出部106からT/N時間ごとに水平方向動き検出信号を受け、これをN回積分し、T時間内の水平方向動き量を算出する。信号処理回路104は撮像素子102から読み出した例えば1水平ライン分の信号を記憶部110に一旦記憶する。記憶部110から信号を読み出すとき、上記算出したT時間内の動き量に応じ、その読み出しタイミングを調整する。すなわち画面内で左右方向にぶれが生じたら、記憶部110の読み出し開始アドレスを進めたり戻したりする。これを各水平ラインに対して行う。この動作により、水平方向の手ぶれ補正機能を実現する。   The control circuit 108 receives the horizontal direction motion detection signal from the horizontal direction motion detection unit 106 every T / N time, integrates this signal N times, and calculates the horizontal direction motion amount within T time. The signal processing circuit 104 temporarily stores, for example, a signal for one horizontal line read from the image sensor 102 in the storage unit 110. When a signal is read from the storage unit 110, the read timing is adjusted according to the amount of motion within the calculated T time. In other words, when a blur occurs in the horizontal direction in the screen, the read start address of the storage unit 110 is advanced or returned. This is done for each horizontal line. With this operation, a camera shake correction function in the horizontal direction is realized.

本実施例では、垂直方向、水平方向ともに手ぶれの補正を電子的に行っているので、機械的な補正機構が不要となり、撮像装置のさらなる小型化を図ることができる。また、補正方式が垂直方向と水平方向とで独立した別系統としているので、補正時に垂直方向と水平方向の動作が相互干渉する恐れはなく、忠実な制御が可能となる。また、手ぶれ補正機能を付加することにより有効画素領域が減少(画面サイズが縮小)することはない。   In this embodiment, since camera shake is corrected electronically in both the vertical and horizontal directions, a mechanical correction mechanism is not required, and the image pickup apparatus can be further downsized. In addition, since the correction method is a separate system in which the vertical direction and the horizontal direction are independent, there is no possibility that the operations in the vertical direction and the horizontal direction interfere with each other during correction, and faithful control is possible. Further, the effective pixel area is not reduced (screen size is reduced) by adding the camera shake correction function.

図6は、本発明による撮像装置の他の実施例を示すブロック図である。本実施例では、水平方向の補正を、フィルタ処理回路111を設けて電子的に行う構成である。フィルタ処理回路111は、信号処理回路104からの映像信号を水平方向の動き信号に応じたフィルタ処理を施して、水平方向のぶれを補正する。なお垂直方向の補正は、前記実施例1と同様に撮像素子内の電荷転送による電子的方式による。   FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the imaging apparatus according to the present invention. In this embodiment, the horizontal correction is performed electronically by providing the filter processing circuit 111. The filter processing circuit 111 performs a filtering process on the video signal from the signal processing circuit 104 in accordance with a horizontal motion signal to correct horizontal blur. The correction in the vertical direction is performed by an electronic method using charge transfer in the image sensor as in the first embodiment.

信号処理回路104は、撮像素子102から出力される垂直方向のぶれを補正した信号から、映像信号(輝度信号と色信号)を生成する。フィルタ処理回路111は制御回路108が出力する水平方向の動き情報に応じ、信号処理回路104からの映像信号に対し、周波数特性H(f)を持つフィルタ処理を施す。以下、その原理を説明する。   The signal processing circuit 104 generates a video signal (luminance signal and color signal) from a signal in which vertical blurring output from the image sensor 102 is corrected. The filter processing circuit 111 performs filter processing having a frequency characteristic H (f) on the video signal from the signal processing circuit 104 according to the horizontal motion information output from the control circuit 108. The principle will be described below.

水平方向動き検出部106は、1回の露光時間TをN分割したT/N時間間隔で、N個の水平方向への手ぶれ動き量Δ(k=1〜N)を検出したとする。このときに撮影された画像は、水平方向に各々Δ(k=1〜N)だけずれた画像を重ね合わせたものと見なされる。このように、位置がずれた画像を多数重ね合わせることは、原画像に所定のローパスフィルタ処理を施したことと等価である。このローパスフィルタ特性L(f)は、上記動き検出結果から求めることができる。そして、手ぶれを受けた画像信号に対し、このローパスフィルタ特性L(f)の逆特性H(f)のフィルタ処理を施すことにより、手ぶれを補正することができる。 It is assumed that the horizontal direction motion detection unit 106 detects N amount of camera shake motion Δ k (k = 1 to N) in the horizontal direction at a T / N time interval obtained by dividing one exposure time T into N. The image photographed at this time is regarded as a superposition of images shifted by Δ k (k = 1 to N) in the horizontal direction. In this way, superimposing a large number of images whose positions are shifted is equivalent to performing a predetermined low-pass filter process on the original image. This low-pass filter characteristic L (f) can be obtained from the motion detection result. Then, the camera shake can be corrected by subjecting the image signal subjected to the camera shake to the filtering process of the inverse characteristic H (f) of the low-pass filter characteristic L (f).

画像信号p(x)に、動き量Δを与えた画像信号g(x)は、
g(x)=Σp(x+Δ)・・・・(1)
となる。但し、xは水平位置であり、k=1〜Nまでの総和をとる。この画像の水平方向の空間周波数特性は(1)式をフーリエ変換して、
G(f)=P(f)Σexp(−2πjΔ・f)・・・・(2)
となる。G(f)、P(f)は、各々g(x)、p(x)のフーリエ変換である。また、
L(f)=Σexp(−2πjΔ・f)・・・・(3)
は手ぶれによって発生したローパスフィルタ特性に相当する項である。L(f)の影響を解消するには、その逆特性である、
H(f)∝{L(f)}−1・・・・(4)
なる周波数特性を持つフィルタ処理を施すことにより、手ぶれを補正できる。
An image signal g (x) obtained by giving a motion amount Δk to the image signal p (x)
g (x) = Σp (x + Δ k ) (1)
It becomes. However, x is a horizontal position and takes the sum total from k = 1 to N. The horizontal spatial frequency characteristic of this image is obtained by Fourier transforming the equation (1),
G (f) = P (f ) Σexp (-2πjΔ k · f) ···· (2)
It becomes. G (f) and P (f) are Fourier transforms of g (x) and p (x), respectively. Also,
L (f) = Σexp (-2πjΔ k · f) ···· (3)
Is a term corresponding to the low-pass filter characteristic caused by camera shake. In order to eliminate the influence of L (f), its reverse characteristic is
H (f) ∝ {L (f)} −1 (4)
The camera shake can be corrected by applying a filter process having a frequency characteristic.

本実施例でも、垂直方向、水平方向ともに手ぶれの補正を電子的に行っているので、機械的な補正機構が不要となり、撮像装置のさらなる小型化を図ることができる。また、補正方式が垂直方向と水平方向とで独立した別系統としているので、補正時に垂直方向と水平方向の動作が相互干渉する恐れはなく、忠実な制御が可能となる。また、手ぶれ補正機能を付加することにより有効画素領域が減少(画面サイズが縮小)することはない。   Also in this embodiment, since the camera shake is corrected electronically in both the vertical direction and the horizontal direction, a mechanical correction mechanism becomes unnecessary, and the image pickup apparatus can be further downsized. In addition, since the correction method is a separate system in which the vertical direction and the horizontal direction are independent, there is no possibility that the operations in the vertical direction and the horizontal direction interfere with each other during correction, and faithful control is possible. Further, the effective pixel area is not reduced (screen size is reduced) by adding the camera shake correction function.

なお、本実施例では、水平方向の補正についてフィルタ処理を行う場合を述べたが、垂直方向の補正にも同様に適用できる。さらには、水平、垂直両方向に2次元のフィルタ処理をかけて手振れを補正することも可能である。   In this embodiment, the case where the filter process is performed for the correction in the horizontal direction has been described. However, the present invention can be similarly applied to the correction in the vertical direction. Furthermore, it is possible to correct camera shake by performing two-dimensional filtering in both the horizontal and vertical directions.

上記した各実施例では、簡単のため、プログレッシブ駆動の白黒信号を出力する撮像素子を用いた例について説明したが、本発明は、インターレース駆動の撮像素子、あるいは色フィルタを配置したカラー信号出力用撮像素子についても同様の効果がある。さらに本発明は、静止画モニターリング、動画撮影はもちろん長時間露光を要する静止画撮影にも有効である。   In each of the embodiments described above, for the sake of simplicity, an example using an image sensor that outputs progressively driven black and white signals has been described. However, the present invention is for interlaced image sensors or color signal output in which color filters are arranged. The same effect is obtained for the image sensor. Furthermore, the present invention is effective not only for still image monitoring and moving image shooting, but also for still image shooting that requires long exposure.

本発明による撮像装置の他の実施例として、カラー映像信号用の撮像装置を説明する。図7は本実施例におけるカラー信号用撮像素子102の内部構成を示す図で、光電変換素子(画素)201の受光面には色フィルタが配置され、これら区別してA,B,C,Dで表す。図8は、カラー信号用撮像素子の電荷転送を説明する図である。なお本実施例の構成と動作は、実施例1(図1,図2,図3)を基本とする。以下、画素混合方式のインターレース処理を行う例を説明する。   As another embodiment of the imaging apparatus according to the present invention, an imaging apparatus for color video signals will be described. FIG. 7 is a diagram showing an internal configuration of the color signal imaging device 102 in this embodiment. A color filter is arranged on the light receiving surface of the photoelectric conversion device (pixel) 201, and these are distinguished by A, B, C, and D. To express. FIG. 8 is a diagram for explaining charge transfer of the color signal imaging device. The configuration and operation of this embodiment are based on the first embodiment (FIGS. 1, 2 and 3). Hereinafter, an example in which interlace processing of the pixel mixing method is performed will be described.

まず、通常読み出し時の動作について説明する。図7において、適正露光時間だけ画素201に蓄えられた電荷は、垂直方向転送路202に転送される。図8のステップS401は、1回目の電荷転送を示し、画素Cの電荷を垂直方向転送路202のYの位置に転送する。次にステップS402は、垂直方向に2段進めた時を示す。ステップS403は、2回目の電荷転送を示し、画素Aの電荷を位置Yに転送する。これにより画素CとAとの画素混合を行う。また、次のフィールドでは、はじめに画素Aの電荷を垂直方向転送路202のYに転送し、これを2段進め、画素Aの電荷がYにきたとき画素Cの電荷をYに転送する。これにより画素混合を行う。最初に転送する画素をフィールドごとに変えることでインターレースを実現している。 First, the operation during normal reading will be described. In FIG. 7, the charge stored in the pixel 201 for the appropriate exposure time is transferred to the vertical transfer path 202. Step S401 of FIG. 8 shows the first charge transfer, and transfers the electric charge of the pixel C at the position of Y 1 in the vertical transfer path 202. Next, step S402 indicates the time when the stage is advanced two steps in the vertical direction. Step S403 shows the second charge transfer, and transfers the charges of the pixels A to position Y 3. Thereby, pixel mixing of the pixels C and A is performed. Further, in the next field, first transfer the charges of the pixels A to Y 3 in the vertical transfer channel 202, transfer which advances two stages, the charge of the pixel C when the electric charge of the pixel A came to Y 1 to Y 1 To do. Thereby, pixel mixing is performed. Interlace is realized by changing the pixel to be transferred first for each field.

垂直方向転送路202上の電荷は、水平方向転送路203に1ラインごとに電荷を転送されるが、前記図3に示したV転送パルス302により行う。本実施例では、1ラインごとに電荷を転送するには、垂直方向転送路202を4段進ませることになる。さらに水平方向転送路203での転送は、前記図3のH転送パルス303により行う。全てのラインの電荷を転送し終わると、1フィールド分の読み出しが終了する。   The charges on the vertical transfer path 202 are transferred to the horizontal transfer path 203 line by line, and are performed by the V transfer pulse 302 shown in FIG. In this embodiment, in order to transfer charges for each line, the vertical transfer path 202 is advanced by four stages. Further, the transfer in the horizontal transfer path 203 is performed by the H transfer pulse 303 in FIG. When transfer of the charges of all lines is completed, reading for one field is completed.

次に手ぶれ補正時の動作について説明する。ここで図1の制御回路108は、検出した垂直方向の動きに応じて、駆動回路103に対し、垂直方向転送路202上の電荷を順方向あるいは逆方向に転送させる制御を行う。その際の前記図3のV転送パルス307は、インターレースの関係や画素混合の組み合わせを考慮して、色フィルタの垂直方向の繰り返しサイクルに依存した最小移動段数を単位として発生する。本実施例の場合、最小移動段数は2段あるいは4段とすれば、インターレースの関係や画素混合の組み合わせを正常に実行できる。その後、転送補正した電荷に新しい電荷を加算するが、その動作は前記実施例1と同様である。   Next, the operation at the time of camera shake correction will be described. Here, the control circuit 108 in FIG. 1 controls the drive circuit 103 to transfer the charge on the vertical transfer path 202 in the forward direction or the reverse direction in accordance with the detected vertical movement. At this time, the V transfer pulse 307 of FIG. 3 is generated in units of the minimum number of moving stages depending on the repetition cycle in the vertical direction of the color filter in consideration of the interlace relationship and the combination of pixel mixture. In the case of the present embodiment, if the minimum number of moving stages is two or four, the interlace relationship and the pixel mixture combination can be normally executed. Thereafter, a new charge is added to the transfer-corrected charge, and the operation is the same as in the first embodiment.

本実施例により、前記実施例1に述べた効果がカラー映像信号用の撮像装置においても実現できる。   According to the present embodiment, the effect described in the first embodiment can be realized also in the image pickup apparatus for color video signals.

さらに本発明による撮像装置の他の実施例を説明する。本実施例の基本構成は前記実施例1(図1,2,3)と同様であるが、垂直方向の手ぶれ補正を、動き量が所定値(しきい値X)に達したら、タイミング信号と無関係に随時行うようにしたものである。制御回路108は検出した動き量をしきい値Xと比較し、動き量がしきい値Xに達した時点で、駆動回路103に対して臨時の補正信号を発するよう制御する。このしきい値Xは、垂直方向転送路202の補正可能な転送段数を基に設定すれば良い。なお動き量としきい値Xとの比較のため、別途比較器を設けても良い。 Further, another embodiment of the imaging apparatus according to the present invention will be described. The basic configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment (FIGS. 1, 2 and 3). However, when the amount of movement in the vertical direction reaches the predetermined value (threshold value X 0 ), the timing signal is corrected. It is intended to be performed at any time regardless of. The control circuit 108 detects the motion amount is compared with the threshold value X 0, when the motion amount has reached the threshold value X 0, and controls to emit a correction signal extraordinary to the drive circuit 103. This threshold X 0 may be set based on compensable transfer stages of the vertical transfer path 202. Note for comparison between the motion amount and the threshold value X 0, may be provided separately comparator.

図9は、本実施例における撮像素子の駆動方法を説明する図であり、前記図3(b)の一部を変更したものである。この図で、動き検出信号505のレベルが、例えばタイミング信号TとTの間でしきい値Xを超えたとする。そのとき駆動回路103は、P→V転送パルス506として臨時の転送パルスVを発生し、またV転送パルス507として臨時の転送パルスR(A)を発生する。段数Aは、上記しきい値Xに対応する例えば補正可能な転送段数である。その結果、タイミング間隔内にしきい値Xを超える動きが生じたとしても、随時補正処理を行うことができる。 FIG. 9 is a diagram for explaining a driving method of the image sensor in the present embodiment, which is a partial modification of FIG. In this figure, it is assumed that the level of the motion detection signal 505 exceeds a threshold value X 0 between timing signals T 3 and T 4 , for example. At that time, the drive circuit 103 generates a temporary transfer pulse V x as the P → V transfer pulse 506 and generates a temporary transfer pulse R (A x ) as the V transfer pulse 507. Number A x is, for example, correctable number of transfer stages corresponding to the threshold value X 0. As a result, even if the movement exceeds the threshold value X 0 generated in the timing interval can be performed at any time correction processing.

なお、上記のように臨時の転送パルスを発生して臨時の補正を行った直後は、時間管理回路107の発生するタイミング信号をリセット、あるいはある値にプリセットするようにすれば、補正処理を時間的に均等化させる効果がある。   Immediately after the temporary transfer pulse is generated and the temporary correction is performed as described above, if the timing signal generated by the time management circuit 107 is reset or preset to a certain value, the correction processing is performed in time. Has the effect of equalization.

本実施例によれば、露光時間Tを1/N分割した時間内に過大な手ぶれが起こった時でも、忠実に手ぶれを補正して良好な画像を得ることができる。これは、上記実施例1を始め各実施例に適用できる。   According to this embodiment, even when an excessive camera shake occurs within the time obtained by dividing the exposure time T by 1 / N, a good image can be obtained by faithfully correcting the camera shake. This can be applied to each embodiment including the first embodiment.

上記各実施例で述べた撮像素子内の画素配列、転送路の配置は一例であり、本発明はその他の配列構成の撮像素子を用いた撮像装置に対しても適用できる。また、各実施例において、垂直方向と水平方向の補正方式を入れ替えることや、各実施例を適宜組み合わせた構成の撮像装置も可能であることは言うまでもない。   The arrangement of the pixel array and the transfer path in the image sensor described in each of the above embodiments is an example, and the present invention can be applied to an image pickup apparatus using an image sensor having another array configuration. In each embodiment, it goes without saying that the vertical and horizontal correction methods can be interchanged, and an imaging apparatus having a configuration in which the embodiments are appropriately combined is also possible.

本発明による撮像装置の一実施例を示すブロック図。1 is a block diagram showing an embodiment of an imaging apparatus according to the present invention. 本実施例における撮像素子の内部構成を示す図。The figure which shows the internal structure of the image pick-up element in a present Example. 本実施例における撮像素子の駆動方法を説明する図。4A and 4B illustrate a method for driving an image sensor in the present embodiment. 本発明による撮像装置の他の実施例を示すブロック図。The block diagram which shows the other Example of the imaging device by this invention. 本発明による撮像装置の他の実施例を示すブロック図。The block diagram which shows the other Example of the imaging device by this invention. 本発明による撮像装置の他の実施例を示すブロック図。The block diagram which shows the other Example of the imaging device by this invention. 本実施例におけるカラー信号用撮像素子の構成を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a color signal imaging element in the present embodiment. 図7における電荷転送を説明する図。FIG. 8 is a diagram illustrating charge transfer in FIG. 7. 本実施例における撮像素子の他の駆動方法を説明する図。4A and 4B illustrate another driving method of the image sensor in the present embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101…撮影レンズ、102…撮像素子、103…駆動回路、104…信号処理回路、105…垂直方向動き検出部、106…水平方向動き検出部、107…時間管理回路、108…制御回路(マイコン)、109…駆動機構部、110…記憶部、111…フィルタ処理回路、201…光電変換素子(フォトダイオード)、202…垂直方向転送路、203…水平方向転送路、304,504…タイミングパルス、305,505…動き検出信号、306,506…P→V転送パルス、307,507…V転送パルス、308,508…H転送パルス。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Shooting lens, 102 ... Imaging device, 103 ... Drive circuit, 104 ... Signal processing circuit, 105 ... Vertical direction motion detection part, 106 ... Horizontal direction motion detection part, 107 ... Time management circuit, 108 ... Control circuit (microcomputer) DESCRIPTION OF SYMBOLS 109 ... Drive mechanism part 110 ... Memory | storage part 111 ... Filter processing circuit 201 ... Photoelectric conversion element (photodiode), 202 ... Vertical transfer path, 203 ... Horizontal transfer path, 304,504 ... Timing pulse, 305 , 505 ... Motion detection signal, 306, 506 ... P → V transfer pulse, 307, 507 ... V transfer pulse, 308, 508 ... H transfer pulse.

Claims (6)

2次元状に配列した光電変換素子と該光電変換素子にて変換された電荷を転送する垂直方向及び水平方向の転送路を有する撮像素子を用いる撮像装置において、
露光時間より短い間隔にてタイミングパルスを発生する時間管理回路と、
上記タイミングパルスの間隔で当該装置の垂直方向及び水平方向の動きを検出する動き検出部と、
被写体像を上記撮像素子の受光面に結像させる撮影レンズの位置を機械的に移動する駆動機構部と、
上記光電変換素子から電荷を上記転送路に読み出すとともに、上記転送路上の電荷を転送するための駆動信号を生成する駆動回路と、
上記時間管理回路と上記動き検出部からの出力信号に基づき上記駆動機構部及び上記駆動回路を制御する制御回路とを備え、
上記タイミングパルスの間隔で検出した垂直方向と水平方向の2方向の動きの大きさに応じて、一方の動きに対しては上記駆動回路を介して上記転送路上に読み出した以前の電荷を所定距離転送させてこれに上記光電変換素子から新たな電荷を読み出し加算し、他方の動きに対しては上記駆動機構部を介して上記撮影レンズの位置を所定距離移動させることによって、上記2方向の動きを補正することを特徴とする撮像装置。
In an image pickup apparatus using two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements and an image pickup element having vertical and horizontal transfer paths for transferring charges converted by the photoelectric conversion elements,
A time management circuit for generating timing pulses at intervals shorter than the exposure time;
A motion detector that detects vertical and horizontal motions of the device at the timing pulse interval;
A drive mechanism that mechanically moves the position of a photographic lens that forms a subject image on the light receiving surface of the image sensor;
A drive circuit for reading out charges from the photoelectric conversion element to the transfer path and generating a drive signal for transferring charges on the transfer path;
A control circuit for controlling the drive mechanism unit and the drive circuit based on the time management circuit and an output signal from the motion detection unit;
Depending on the magnitude of the movement in the two directions, vertical and horizontal, detected at the timing pulse interval, for one movement, the previous charge read onto the transfer path via the drive circuit is a predetermined distance. Transfer and add a new charge to the photoelectric conversion element, and move the photographing lens in the two directions by moving the position of the photographic lens by a predetermined distance via the drive mechanism for the other movement. An imaging device characterized by correcting the above.
2次元状に配列した光電変換素子と該光電変換素子にて変換された電荷を転送する垂直方向及び水平方向の転送路を有する撮像素子を用いる撮像装置において、
露光時間より短い間隔にてタイミングパルスを発生する時間管理回路と、
上記タイミングパルスの間隔で当該装置の垂直方向及び水平方向の動きを検出する動き検出部と、
上記撮像素子の位置を機械的に移動する駆動機構部と、
上記光電変換素子から電荷を上記転送路に読み出すとともに、上記転送路上の電荷を転送するための駆動信号を生成する駆動回路と、
上記時間管理回路と上記動き検出部からの出力信号に基づき上記駆動機構部及び上記駆動回路を制御する制御回路とを備え、
上記タイミングパルスの間隔で検出した垂直方向と水平方向の2方向の動きの大きさに応じて、一方の動きに対しては上記駆動回路を介して上記転送路上に読み出した以前の電荷を所定距離転送させてこれに上記光電変換素子から新たな電荷を読み出し加算し、他方の動きに対しては上記駆動機構部を介して上記撮像素子の位置を所定距離移動させることによって、上記2方向の動きを補正することを特徴とする撮像装置。
In an image pickup apparatus using two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements and an image pickup element having vertical and horizontal transfer paths for transferring charges converted by the photoelectric conversion elements,
A time management circuit for generating timing pulses at intervals shorter than the exposure time;
A motion detector that detects vertical and horizontal motions of the device at the timing pulse interval;
A drive mechanism that mechanically moves the position of the image sensor;
A drive circuit for reading out charges from the photoelectric conversion element to the transfer path and generating a drive signal for transferring charges on the transfer path;
A control circuit for controlling the drive mechanism unit and the drive circuit based on the time management circuit and an output signal from the motion detection unit;
Depending on the magnitude of the movement in the two directions, vertical and horizontal, detected at the timing pulse interval, for one movement, the previous charge read onto the transfer path via the drive circuit is a predetermined distance. Transfer and add a new charge to the photoelectric conversion element, and move the position of the image sensor by a predetermined distance via the drive mechanism for the other movement. An imaging device characterized by correcting the above.
2次元状に配列した光電変換素子と該光電変換素子にて変換された電荷を転送する垂直方向及び水平方向の転送路を有する撮像素子を用いる撮像装置において、
露光時間より短い間隔にてタイミングパルスを発生する時間管理回路と、
上記タイミングパルスの間隔で当該装置の垂直方向及び水平方向の動きを検出する動き検出部と、
上記光電変換素子から電荷を上記転送路に読み出すとともに、上記転送路上の電荷を転送するための駆動信号を生成する駆動回路と、
上記撮像素子から読み出した電荷信号を一時記憶する記憶部と、
上記時間管理回路と上記動き検出部からの出力信号に基づき上記駆動回路及び上記記憶部を制御する制御回路とを備え、
上記タイミングパルスの間隔で検出した垂直方向と水平方向の2方向の動きの大きさに応じて、一方の動きに対しては上記駆動回路を介して上記転送路上に読み出した以前の電荷を所定距離転送させてこれに上記光電変換素子から新たな電荷を読み出し加算し、他方の動きに対しては上記記憶部からの信号読み出しタイミングを調整することによって、上記2方向の動きを補正することを特徴とする撮像装置。
In an image pickup apparatus using two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements and an image pickup element having vertical and horizontal transfer paths for transferring charges converted by the photoelectric conversion elements,
A time management circuit for generating timing pulses at intervals shorter than the exposure time;
A motion detector that detects vertical and horizontal motions of the device at the timing pulse interval;
A drive circuit for reading out charges from the photoelectric conversion element to the transfer path and generating a drive signal for transferring charges on the transfer path;
A storage unit for temporarily storing a charge signal read from the image sensor;
A control circuit for controlling the drive circuit and the storage unit based on the time management circuit and an output signal from the motion detection unit;
Depending on the magnitude of the movement in the two directions, vertical and horizontal, detected at the timing pulse interval, for one movement, the previous charge read onto the transfer path via the drive circuit is a predetermined distance. And transferring the new charge from the photoelectric conversion element and adding it thereto, and adjusting the signal reading timing from the storage unit for the other movement to correct the movement in the two directions. An imaging device.
2次元状に配列した光電変換素子と該光電変換素子にて変換された電荷を転送する垂直方向及び水平方向の転送路を有する撮像素子を用いる撮像装置において、
露光時間より短い間隔にてタイミングパルスを発生する時間管理回路と、
上記タイミングパルスの間隔で当該装置の垂直方向及び水平方向の動きを検出する動き検出部と、
上記光電変換素子から電荷を上記転送路に読み出すとともに、上記転送路上の電荷を転送するための駆動信号を生成する駆動回路と、
上記撮像素子から読み出した電荷信号に所定のフィルタ特性の処理を行うフィルタ処理回路と、
上記時間管理回路と上記動き検出部からの出力信号に基づき上記駆動回路及び上記フィルタ処理回路を制御する制御回路とを備え、
上記タイミングパルスの間隔で検出した垂直方向と水平方向の2方向の動きの大きさに応じて、一方の動きに対しては上記駆動回路を介して上記転送路上に読み出した以前の電荷を所定距離転送させてこれに上記光電変換素子から新たな電荷を読み出し加算し、他方の動きに対しては上記フィルタ処理回路を介して該検出した動きをフーリエ変換して得られる周波数特性の逆特性のフィルタ処理を行うことによって、上記2方向の動きを補正することを特徴とする撮像装置。
In an image pickup apparatus using two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements and an image pickup element having vertical and horizontal transfer paths for transferring charges converted by the photoelectric conversion elements,
A time management circuit for generating timing pulses at intervals shorter than the exposure time;
A motion detector that detects vertical and horizontal motions of the device at the timing pulse interval;
A drive circuit for reading out charges from the photoelectric conversion element to the transfer path and generating a drive signal for transferring charges on the transfer path;
A filter processing circuit for processing a predetermined filter characteristic on the charge signal read from the image sensor;
A control circuit for controlling the drive circuit and the filter processing circuit based on the time management circuit and an output signal from the motion detector;
Depending on the magnitude of the movement in the two directions, vertical and horizontal, detected at the timing pulse interval, for one movement, the previous charge read onto the transfer path via the drive circuit is a predetermined distance. A new charge is read out from the photoelectric conversion element and added to this, and the other motion is subjected to Fourier transform on the detected motion via the filter processing circuit. An image pickup apparatus that corrects movements in the two directions by performing processing.
請求項1ないし4のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は前記各光電変換素子の受光面に色フィルタを配置したカラー信号用撮像素子であって、
前記駆動回路は、該撮像素子の該色フィルタの前記転送路方向の繰り返しサイクルを転送距離の最小単位として電荷を転送することを特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The image pickup device is a color signal image pickup device in which a color filter is arranged on a light receiving surface of each photoelectric conversion device,
The image pickup apparatus, wherein the drive circuit transfers charges with a repetition cycle in the transfer path direction of the color filter of the image sensor as a minimum unit of transfer distance.
請求項1ないし5のいずれか1項に記載の撮像装置において、
前記制御回路は前記動き検出部の検出した動き量がしきい値に達した場合、前記タイミングパルスとは無関係に、随時、前記駆動回路を介して前記転送路上に読み出した以前の電荷を上記しきい値に対応する距離だけ転送させるよう制御することを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to any one of claims 1 to 5,
When the amount of motion detected by the motion detection unit reaches a threshold value, the control circuit writes the previous charge read onto the transfer path via the drive circuit, as needed, regardless of the timing pulse. An imaging apparatus that controls to transfer a distance corresponding to a threshold value.
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