JP2006261929A - Image pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被写体の輝度(照度)が低下した場合においても、安定したオートフォーカス(AF)性能を維持しながら、カラー画像を表示することが可能な撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus capable of displaying a color image while maintaining stable autofocus (AF) performance even when the luminance (illuminance) of a subject is lowered.
近年、電子カメラ、デジタルビデオカメラなどの撮像装置では、CCD(Charge Coupled Device)に代表される撮像素子の高性能化が進展するに伴い、オートフォーカス(以下、AFと略称する。)の高速化や安定性が求められる様になってきた。 In recent years, in an imaging device such as an electronic camera or a digital video camera, as the performance of an imaging device represented by a charge coupled device (CCD) has been improved, the speed of autofocus (hereinafter abbreviated as AF) has been increased. And stability has been demanded.
一方、AF制御を、撮像素子から読み出された画像信号に基づいて画像のコントラストを検出して合焦位置を求めるコントラスト方式で行う場合、撮像素子の小型、高画素化による感度低下の為、被写体の輝度(照度)が低下した場合、撮像素子の通常の動作状態では感度が不足して、AF制御に必要な信号レベルが得られない為、AF精度が低下して、安定したAF動作を行うことが難しくなり、AF性能に大きく影響を及ぼすことになる。 On the other hand, when AF control is performed by a contrast method that detects the contrast of an image based on an image signal read from the image sensor and obtains an in-focus position, the sensitivity of the image sensor is reduced due to the smaller size and higher pixels. When the brightness (illuminance) of the subject decreases, the sensitivity is insufficient in the normal operation state of the image sensor, and the signal level necessary for AF control cannot be obtained. This is difficult to do and greatly affects AF performance.
この様に、撮像素子の高画素、高密度化が加速しているが、一方では感度低下により画像信号の信号レベルが低くなり低輝度域(低照度域)でのAF性能に大きく影響を及ぼしている。従って、感度アップ対策の操作等によりその影響を軽減しなくてはならない。そして撮像装置の分野では、撮像素子から読み出される画像信号の信号レベルを高める為に、効率良く画像信号の読出しを行う技術がこれまでも種々検討されてきた。 As described above, the high pixel density and high density of the image sensor are accelerating, but on the other hand, the signal level of the image signal is lowered due to the decrease in sensitivity, greatly affecting the AF performance in the low luminance region (low illumination region). ing. Therefore, the influence must be reduced by the operation of measures to increase sensitivity. In the field of image pickup devices, various techniques for efficiently reading out image signals have been studied so far in order to increase the signal level of image signals read out from the image pickup device.
ここで一般的なCCDの構成及び画像信号読出し方法について説明する。 Here, a general CCD configuration and an image signal reading method will be described.
最初に、撮像素子には種々のタイプのものが知られているが、例えば5フィールド読み出しが可能な、インターライン型CCDカラーエリアセンサの構成を、図6を用いて説明する。図6はインターライン型CCDカラーエリアセンサ(CCD)60の画素構成を示す模式図である。 First, various types of imaging devices are known. For example, the configuration of an interline CCD color area sensor capable of reading out five fields will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing a pixel configuration of an interline CCD color area sensor (CCD) 60.
CCD60は、水平方向及び垂直方向に二次元状に配列されていて被写体の光学像を画像信号に変換する光電変換素子に該当するフォトダイオード61を画素単位で配置している受光領域62と、フォトダイオード61に蓄積された電荷を図示しないトランスファーゲートを介して受け取った後に順次垂直方向に転送する垂直転送部(垂直シフトレジスタ)63と、垂直シフトレジスタ63より転送される電荷を水平方向へ順次転送する水平転送部(水平シフトレジスタ)64と、水平レジスタ64の出力信号を増幅して出力する出力部66とを備えている。
The
そして、前述の様な構成のCCD60において、フォトダイオード61で生成された電荷は、CCD60を駆動させる図示しないタイミングジェネレータから出力されたトランスファーゲートパルス(電荷読み出しパルス)φTG1、φTG3、φTG5、φTG7、φTG9により垂直シフトレジスタ63に読み出される。読み出された電荷は、タイミングジェネレータから出力された垂直転送パルスφV1、φV3、φV5、φV7、φV9により垂直方向に転送される。
In the
また、タイミングジェネレータは、水平1ライン分の電荷が各垂直シフトレジスタ63から水平シフトレジスタ64に与えられる毎に水平転送パルスφH1乃至φH2を出力する。電荷は、この水平転送パルスφH1乃至φH2に応答して、水平1ライン分に相当する電荷が水平方向に転送される。水平転送された電荷は、出力部66を経て外部に出力される。この様にして、フレーム読出しモードでは、各々のフォトダイオード61で生成された1画面分に相当する全ての電荷が5つのフィールドに分割されてCCD60から出力される。フレーム読出しモードは、例えば本撮影時に高解像度の画像取り込みを行う場合に、使用するモードである。
In addition, the timing generator outputs horizontal transfer pulses φH1 to φH2 each time the charge for one horizontal line is applied from each vertical shift register 63 to the horizontal shift register 64. In response to the horizontal transfer pulses φH1 to φH2, charges corresponding to one horizontal line are transferred in the horizontal direction. The horizontally transferred charge is output to the outside through the output unit 66. In this way, in the frame readout mode, all charges corresponding to one screen generated by each photodiode 61 are divided into five fields and output from the
次に、一般的なAF制御に使用する画像信号を読み出すモードについて図6、及び図7を用いて説明する。 Next, a mode for reading an image signal used for general AF control will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
AF制御に使用する画像信号を読み出すモードとしては、例えばライブビュー読み出しモード、AF読み出しモード等の動作モードがある。 As a mode for reading an image signal used for AF control, for example, there are operation modes such as a live view readout mode and an AF readout mode.
最初にライブビュー読み出しモードでの動作について説明する。ライブビュー読み出しモードは、垂直解像度よりも処理速度を重視した読出しモードであり、EVF(Electronic View Finder)等の表示装置で撮影待機画像を視認する為の画像信号を読み出すモードであるが、ライブビュー読み出しモードで読み出された画像信号をAF制御に使用する場合もある。 First, the operation in the live view readout mode will be described. The live view readout mode is a readout mode in which processing speed is more important than vertical resolution, and is a mode for reading out an image signal for viewing a shooting standby image on a display device such as EVF (Electronic ViewFinder). The image signal read in the read mode may be used for AF control.
ライブビュー読み出しモードでの画像信号の読出しは、図6中A部に示す様に、例えばフォトダイオード61の垂直方向20画素中の所定の4画素61Aを、垂直シフトレジスタ63に読出し、さらに垂直シフトレジスタ63で同色の2つの画素を加算して読み出すことにより、低解像度のライブビュー画像信号を高速に読出している。すなわち、フォトダイオード61で生成された1画面分に相当する電荷を垂直方向に間引いての低解像度の画像信号として読み出すことにより、読出し速度の高速化を図ったモードである。
Image signal readout in the live view readout mode is performed by, for example, reading predetermined four
次にAF読み出しモードでの動作について説明する。AF読み出しモードはAF制御にのみ使用する画像信号を読み出すモードであり、ライブビュー読み出しモードよりもさらに処理速度を重視した読出しモードである。AF読み出しモードでの画像信号の読出しは、図7に示す様に、前述のライブビュー読み出しモードの読出し動作において、CCD60の撮像面上部62A、及び下部62Cの電荷を高速に掃き出し、中央部62Bの電荷のみを読み出すことにより、高速読出しを可能にしている。すなわちライブビュー読み出しモードで読み出される画像信号から撮像面中央部62Bの数ラインをのみを読み出すことにより、ライブビュー読み出しモードよりもさらに読出し速度の高速化を図ったモードである。
Next, the operation in the AF readout mode will be described. The AF readout mode is a mode for reading out image signals used only for AF control, and is a readout mode in which processing speed is more important than the live view readout mode. As shown in FIG. 7, in the readout operation of the live view readout mode, the readout of the image signal in the AF readout mode sweeps out the charges on the imaging surface
この様に、通常AF制御に使用する画像信号を読み出すモードとしては、ライブビュー読み出しモード、AF読み出しモード等の動作モードがある。また、通常AF制御動作はシャッタボタンを操作することにより実行され、2つの動作工程から構成される。第一工程は、シャッタボタンを「半押し」にすることにより実行され、ライブビュー読み出しモードで読み出されたライブビュー画像信号に基づいて、焦点調整の粗調整を行う工程である。第二工程は、シャッタボタンを「半押し」から更に押し込む「全押し」にすることにより実行され、焦点調整の微調整を行う工程であり、被写体の輝度(照度)に応じて設定された読み出しモードの下で読み出された画像信号に基づいて、焦点調整の微調整が行われる。すなわち一般的には被写体輝度(照度)が高い場合には、AF読み出しモードを設定し、被写体輝度(照度)が低下した場合には、ライブビュー読み出しモードに切り換えて画像信号を読み出している。これは、AF読み出しモードでは、高速フレームレートで読出しを行いAF制御の高速化を図っているが、一方ではフレームレートが早い為に、被写体輝度(照度)が低下した場合には、適正な露光時間を確保することができず、読み出された画像信号の信号レベルが低下することにより安定したAF動作を行うことが難しくなる。この為、AF読み出しモードよりもフレームレートが低く、長い露光時間を確保することができるライブビュー読み出しモード切り換えるものである。 As described above, the mode for reading the image signal used for the normal AF control includes an operation mode such as a live view readout mode and an AF readout mode. Further, the normal AF control operation is executed by operating the shutter button, and includes two operation steps. The first step is a step of performing coarse adjustment of the focus adjustment based on the live view image signal read in the live view read mode, which is executed by “half-pressing” the shutter button. The second step is performed by changing the shutter button from “half-pressing” to “full-pressing” and performing fine adjustment of the focus adjustment, and reading set according to the luminance (illuminance) of the subject. Fine adjustment of the focus adjustment is performed based on the image signal read out under the mode. That is, generally, when the subject brightness (illuminance) is high, the AF read mode is set, and when the subject brightness (illuminance) decreases, the image signal is read by switching to the live view read mode. This is because in the AF readout mode, readout is performed at a high frame rate to speed up AF control. On the other hand, if the subject brightness (illuminance) decreases due to the high frame rate, appropriate exposure is performed. Time cannot be secured, and the signal level of the read image signal decreases, making it difficult to perform a stable AF operation. For this reason, the frame rate is lower than that in the AF readout mode, and the live view readout mode is switched to ensure a long exposure time.
しかしながら、被写体の輝度(照度)がさらに大きく低下した場合には、ライブビュー読み出しモードで読み出された画像信号においても、AF制御に必要な信号レベルが得られない為、AF精度が低下して、安定したAF動作を行うことが難しくなり、AF性能に大きく影響を及ぼす場合がある。従って、感度アップ対策の操作等によりその影響を軽減しなくてはならない。そして撮像装置の分野では、被写体の輝度(照度)が低下した場合、撮像素子から読み出される画像信号の信号レベルを高める為に、効率良く画像信号の読出しを行う技術がこれまでも種々検討されてきた。例えば、ライブビュー読み出しモードのフレームレートをさらに低速化させて、露光時間を長くすることにより、読み出される画像信号の信号レベルを高める周知の技術や、また、特許文献1に開示されているCCD白黒エリアセンサを有する測光装置において、水平画素加算により読み出される画像信号の信号レベルを高める技術を、CCDカラーエリアセンサを有する撮像装置に適用した技術等がある。
この様に、撮像装置の高性能化に伴い、撮像素子の高画素、高密度化が加速しているが、一方では感度低下により画像信号の信号レベルが低くなり低輝度(低照度域)でのAF性能に大きく影響を及ぼしている。従って、感度アップ対策の操作等によりその影響を軽減しなくてはならない。 In this way, with the improvement in performance of imaging devices, the increase in the number of pixels and the density of imaging devices is accelerating. This greatly affects the AF performance. Therefore, the influence must be reduced by the operation of measures to increase sensitivity.
感度アップ対策としては、前述のライブビュー読み出しモードのフレームレートを低速化させて読み出す周知の方法においては、フレームレートを低速化させることにより、露光時間を長くすることができ、読み出される画像信号の信号レベルを高める様にしている。 As a countermeasure to increase sensitivity, in the known method of reading out by reducing the frame rate in the above-mentioned live view readout mode, the exposure time can be extended by reducing the frame rate, and the read image signal The signal level is increased.
しかしながら、フレームレートが低速化されることにより、AF制御速度が低下して、AF性能に大きく影響を及ぼしてしまう。さらに、スポーツシーンの様に動きの激しい被写体を撮影する場合、フレームレートが遅いと被写体の動きに表示画像が追従できなくなり、構図決定が困難になりシャッタチャンスを逸してしまうことがある。 However, when the frame rate is reduced, the AF control speed is lowered, and the AF performance is greatly affected. Furthermore, when shooting a subject that moves rapidly, such as a sports scene, if the frame rate is slow, the display image cannot follow the movement of the subject, making it difficult to determine the composition and missing the photo opportunity.
また、特許文献1に開示されている、CCD白黒エリアセンサにおける水平画素加算技術を、CCDカラーエリアセンサに適用する読み出し方法においては、従来の読出し方法に比較して同じ光量でも大きな信号出力が得られ、安定したAF動作を行うことができる様にしている。しかしながら、色の区別なく画素加算を行う為に、読み出される画像信号は色信号情報が欠落して白黒の画像信号となってしまう。すなわちカラーの撮像素子を使用しているにもかかわらず、表示装置に表示される表示画像は白黒画像となり、被写体の色情報を得ることができない。
Further, in the readout method in which the horizontal pixel addition technique in the CCD monochrome area sensor disclosed in
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、CCDカラーエリアセンサを有する撮像装置において、装置の複雑化や高価格化を招くことなく、被写体の輝度(照度)が低下した場合においても、安定したAF性能を維持しながら、カラー画像を表示することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in an imaging apparatus having a CCD color area sensor, even when the luminance (illuminance) of a subject is reduced without causing the apparatus to be complicated or expensive, An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of displaying a color image while maintaining stable AF performance.
上記目的は、下記の請求項1〜8に記載の発明によって達成される。
The above object can be achieved by the inventions described in
(請求項1)
被写体光像を二次元状に配列された複数個の光電変換素子で光電変換して画像信号を生成するCCDカラーエリアセンサと、前記CCDカラーエリアセンサで生成された画像信号に基づき画像を表示する表示部と、前記CCDカラーエリアセンサで生成された画像信号に基づきオートフォーカス制御を行うオートフォーカス制御部と、被写体の輝度を検知する検知手段と、を有する撮像装置であって、
前記検知手段で検知した被写体の輝度が低輝度の場合、
前記CCDカラーエリアセンサの、垂直方向に配列された複数個の光電変換素子から所定数の光電変換素子毎に間引いて電荷を読み出して、ライブビュー画像信号を生成し、前記表示部に、該ライブビュー画像信号に基づく画像表示を行わせる第1のフレームと、
前記CCDカラーエリアセンサの、垂直方向に配列された連続する複数個の光電変換素子、または水平方向に配列された連続する複数個の光電変換素子で生成された電荷を加算して読み出して、加算輝度画像信号を生成し、前記オートフォーカス制御部に、該加算輝度画像信号に基づくオートフォーカス制御を行わせる第2のフレームを、実行するCCDカラーエリアセンサ制御手段を有することを特徴とする撮像装置。
(Claim 1)
A CCD color area sensor that photoelectrically converts a subject light image with a plurality of photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally to generate an image signal, and an image is displayed based on the image signal generated by the CCD color area sensor An image pickup apparatus comprising: a display unit; an autofocus control unit that performs autofocus control based on an image signal generated by the CCD color area sensor; and a detection unit that detects luminance of a subject.
When the luminance of the subject detected by the detection means is low,
The CCD color area sensor reads out charges from a plurality of photoelectric conversion elements arranged in the vertical direction for each predetermined number of photoelectric conversion elements, generates a live view image signal, and displays the live view image signal on the display unit. A first frame for displaying an image based on a view image signal;
The CCD color area sensor adds and reads out the charges generated by a plurality of continuous photoelectric conversion elements arranged in the vertical direction or a plurality of continuous photoelectric conversion elements arranged in the horizontal direction, and adds them. An image pickup apparatus comprising: a CCD color area sensor control unit that generates a luminance image signal and executes a second frame for causing the autofocus control unit to perform autofocus control based on the added luminance image signal .
(請求項2)
前記CCDカラーエリアセンサ制御手段は、前記第1のフレームと、前記第2のフレームとを、交互に実行することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
(Claim 2)
The image pickup apparatus according to
(請求項3)
前記第2のフレームで読み出された加算輝度画像信号のフレームレートは、前記第1のフレームで読み出されたライブビュー画像信号のフレームレートより高速であることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
(Claim 3)
The frame rate of the added luminance image signal read out in the second frame is higher than the frame rate of the live view image signal read out in the first frame. The imaging device described in 1.
(請求項4)
前記CCDカラーエリアセンサは、3フィールド以上の多フィールド読み出しが可能なインターライン型素子構造を有し、
垂直方向に配列された連続する複数の光電変換素子に蓄積された電荷を順次垂直方向に転送する垂直転送部と、
垂直方向に配列された連続する複数の光電変換素子を単位画素群とし、第1の単位画素群と、該第1の単位画素群と隣接する第2の単位画素群との間に設けられた、前記垂直転送部への電荷の読出しを禁止する禁止画素とを有し、
前記CCDカラーエリアセンサ制御手段は、前記単位画素群で生成された複数の電荷を同時に前記垂直転送部に転送して加算を行い、前記加算輝度画像信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
(Claim 4)
The CCD color area sensor has an interline element structure capable of multi-field readout of 3 fields or more,
A vertical transfer unit that sequentially transfers charges accumulated in a plurality of continuous photoelectric conversion elements arranged in the vertical direction in the vertical direction;
A plurality of continuous photoelectric conversion elements arranged in the vertical direction are used as a unit pixel group, and provided between the first unit pixel group and a second unit pixel group adjacent to the first unit pixel group. , Forbidden pixels that prohibit the reading of charges to the vertical transfer unit,
2. The CCD color area sensor control means transfers a plurality of electric charges generated in the unit pixel group to the vertical transfer unit at the same time, performs addition, and generates the added luminance image signal. The imaging device described in 1.
(請求項5)
前記垂直転送部の垂直方向に連続する複数の電極には、同じ位相の垂直転送パルスを印加することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
(Claim 5)
The imaging apparatus according to claim 4, wherein vertical transfer pulses having the same phase are applied to a plurality of electrodes that are continuous in a vertical direction of the vertical transfer unit.
(請求項6)
前記CCDカラーエリアセンサは、水平転送部に転送された水平方向に連続する複数の電荷を前記水平転送部、または出力部において加算し、前記加算輝度画像信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
(Claim 6)
The CCD color area sensor adds a plurality of horizontal charges transferred to a horizontal transfer unit in the horizontal transfer unit or output unit to generate the added luminance image signal. The imaging apparatus according to 1.
(請求項7)
前記CCDカラーエリアセンサにおいて、赤色透過フィルタが併設された画素で生成された電荷量をR、緑色透過フィルタが併設された画素で生成された電荷量をG、青色透過フィルタが併設された画素で生成された電荷量をB、及び前記加算輝度画像信号をYa、任意の正の整数をn、とすると、下記の関係を有すことを特徴とする、請求項4乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。
Ya=n×(R+2×G+B)
(請求項8)
前記CCDカラーエリアセンサで読み込まれた、前記ライブビュー画像信号、及び前記加算輝度画像信号を一時記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に一時記憶された輝度信号と色信号からなる前記ライブビュー画像信号、及び加算輝度信号からなる前記加算輝度画像信号を読み出し、前記ライブビュー画像信号を構成する輝度信号に前記加算輝度信号を加算、または前記ライブビュー画像信号を構成する輝度信号と前記加算輝度信号とを置換する画像合成手段と、
を有することを特徴とする請求項1または7に記載の撮像装置。
(Claim 7)
In the CCD color area sensor, the amount of charge generated in a pixel provided with a red transmission filter is R, the amount of charge generated in a pixel provided with a green transmission filter is G, and a pixel provided with a blue transmission filter is used. The following relationship is satisfied, where B is the generated charge amount, Ya is the added luminance image signal, and n is an arbitrary positive integer: 7. The imaging device described in 1.
Ya = n × (R + 2 × G + B)
(Claim 8)
Storage means for temporarily storing the live view image signal and the added luminance image signal read by the CCD color area sensor;
The live luminance image signal composed of the luminance signal and color signal temporarily stored in the storage means and the additional luminance image signal composed of the additional luminance signal are read out, and the additional luminance signal is included in the luminance signal constituting the live view image signal. Image synthesis means for adding or replacing the luminance signal constituting the live view image signal and the added luminance signal;
The imaging apparatus according to
請求項1や請求項2に記載の本発明によれば、被写体の輝度(照度)を検知する検知手段の検知結果が低輝度の場合、CCDカラーエリアセンサは、ライブビュー読み出しモードと、加算読み出しモードとをフレーム毎に交互に切り換えて、画像信号の読み出し動作を行い、表示部は、ライブビュー読み出しモードで読み出されたライブビュー画像信号に基づき画像表示を行い、AF制御部は、加算読み出しモードで読み出された加算輝度画像信号に基づきAF制御を行うことができる様になる。すなわち被写体の輝度(照度)が低下した場合においては、通常の読み出し動作に比較して同じ光量でも大きな出力が得られる加算輝度画像信号に基づいてAF制御を行うことにより、安定したAF動作を行うことができる様になる。また被写体の輝度(照度)が低下した場合においても表示部はライブビュー画像信号に基づいて画像を表示することにより被写体の色情報を得ることができる様になる。 According to the first and second aspects of the present invention, when the detection result of the detecting means for detecting the luminance (illuminance) of the subject is low luminance, the CCD color area sensor performs the live view reading mode and the addition reading. The mode is alternately switched for each frame and the image signal is read out. The display unit displays an image based on the live view image signal read out in the live view readout mode, and the AF control unit performs addition reading. AF control can be performed based on the added luminance image signal read in the mode. That is, when the luminance (illuminance) of the subject is reduced, a stable AF operation is performed by performing AF control based on the added luminance image signal that can obtain a large output even with the same light amount as compared with the normal reading operation. To be able to Even when the luminance (illuminance) of the subject decreases, the display unit can obtain color information of the subject by displaying an image based on the live view image signal.
請求項3に記載の本発明によれば、加算輝度画像信号のフレームレートを高速化させて、加算輝度画像信号の読み出し時間を短くすることにより、ライブビュー読み出しモードと、加算読み出しモードとをフレーム毎に交互に切り換えて、画像信号の読み出し動作を行うことにより生ずるライブビュー画像信号のフレームレートの低下を抑制することができる様になる。 According to the third aspect of the present invention, the frame rate of the additional luminance image signal is increased, and the readout time of the additional luminance image signal is shortened. It is possible to suppress a decrease in the frame rate of the live view image signal caused by performing an image signal read operation by alternately switching each time.
請求項4に記載の本発明によれば、CCDカラーエリアセンサは、垂直方向に配列された連続する複数の画素群で生成された複数の電荷を同時に垂直転送部に転送して加算を行い、加算輝度画像信号を生成することができる様になる。すなわち単位画素群間には、垂直転送部(垂直シフトレジスタ)への電荷の読出しを禁止する画素を設け、単位画素群で生成された複数の電荷を同時に垂直転送部に転送することにより単位画素群毎に複数の電荷が加算される様にしたので大きな出力を得ることができる様になる。 According to the fourth aspect of the present invention, the CCD color area sensor transfers a plurality of charges generated by a plurality of continuous pixel groups arranged in the vertical direction to the vertical transfer unit at the same time, and performs addition. An added luminance image signal can be generated. That is, between the unit pixel groups, a pixel that prohibits reading of charges to the vertical transfer unit (vertical shift register) is provided, and a plurality of charges generated in the unit pixel group are transferred to the vertical transfer unit at the same time. Since a plurality of charges are added for each group, a large output can be obtained.
請求項5に記載の本発明によれば、垂直転送部の垂直方向に連続する複数の電極には、同じ位相の垂直転送パルスを印加する様にしたので、垂直転送部で加算された電荷を高速に垂直転送することができる様になる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the vertical transfer pulses having the same phase are applied to the plurality of electrodes that are continuous in the vertical direction of the vertical transfer unit, the charges added in the vertical transfer unit are It becomes possible to perform vertical transfer at high speed.
請求項6に記載の本発明によれば、CCDカラーエリアセンサは、水平転送部に転送された水平方向に連続する複数の電荷を水平転送部、または出力部において加算される様にしたので大きな出力を得ることができる様になる。 According to the sixth aspect of the present invention, the CCD color area sensor is large because a plurality of horizontal charges transferred to the horizontal transfer unit are added in the horizontal transfer unit or the output unit. Output can be obtained.
請求項7に記載の本発明によれば、被写体の輝度に対応した、理想的な白黒カメラの出力に近い加算輝度信号を得られることができる様になる。 According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to obtain an added luminance signal that corresponds to the luminance of the subject and is close to an ideal monochrome camera output.
請求項8に記載の本発明によれば、画像合成手段は、記憶手段から、ライブビュー画像信号及び加算輝度画像信号を読み出し、ライブビュー画像信号を構成する輝度信号に加算輝度信号を加算、またはライブビュー画像信号を構成する輝度信号と加算輝度信号とを置換する様にしたので、被写体の輝度(照度)が低下して、ライブビュー画像信号のS/N(Signal/Noise)が劣化した状況下においても、ライブビュー画像信号を構成する輝度信号に大きな出力を有する加算輝度信号を加算、またはライブビュー画像信号を構成する輝度信号と大きな出力を有する加算輝度信号とを置換することにより、ライブビュー画像信号のS/Nが改善され、綺麗なライブビュー画像を視認することができる様になる。 According to the eighth aspect of the present invention, the image synthesizing unit reads the live view image signal and the added luminance image signal from the storage unit, and adds the added luminance signal to the luminance signal constituting the live view image signal, or Since the luminance signal composing the live view image signal and the added luminance signal are replaced, the luminance (illuminance) of the subject is lowered and the S / N (Signal / Noise) of the live view image signal is deteriorated. Below, the luminance signal constituting the live view image signal is added with the added luminance signal having a large output, or the luminance signal constituting the live view image signal is replaced with the added luminance signal having a large output. The S / N of the view image signal is improved, and a beautiful live view image can be visually recognized.
本発明に係る撮像装置の具体的な実施形態としては、デジタルカメラが代表的であるが、この他にカメラ付きの携帯電話機や、デジタルビデオカメラ等も含まれる。 As a specific embodiment of the imaging apparatus according to the present invention, a digital camera is typical, but a mobile phone with a camera, a digital video camera, and the like are also included.
図1を用いて、本発明に係る撮像装置の代表的な実施形態の1つであるデジタルカメラの外観を説明する。図1(a)は、本発明に係る撮像装置であるデジタルカメラ1の側面図、図1(b)はデジタルカメラ1の背面図である。図1(a)に示す様に、デジタルカメラ1は、カメラ本体部2、及びレンズユニット3から構成される。
The appearance of a digital camera that is one of the representative embodiments of the imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a side view of a
レンズユニット3は、図示しないマクロズームからなる撮影レンズ、絞り、及びシャッタ等から構成される。
The
カメラ本体部2は、LCD(Liquid Crystal Display;液晶表示素子)からなるLCDモニタ211、EVF(Electronic View Finder;電子ビューファインダー)210、及びデジタルカメラ1を図示しないパーソナルコンピュータに接続する外部接続端子を有しており、後述するCCDカラーエリアセンサ251で取り込まれた画像信号に所定の信号処理を施し、LCDモニタ211やEVF210への画像表示や、後述するメモリカード267などの記録媒体への画像記録、あるいはパーソナルコンピュータへの画像の転送といった処理を行う。
The
図1(a)に示す様に、カメラ本体部2の上面には、必要時にホップアップされるフラッシュ212が設けられている。また、図1(b)に示す様に、カメラ本体部2の背面の略中央部には撮影画像の表示や記録画像の再生表示等を行うLCDモニタ211とEVF210が設けられている。
As shown in FIG. 1A, a
カメラ本体部2の上面には、図1(b)に示す様に、シャッタボタン201が設けられている。シャッタボタン201は、押しストロークが2段階構成になっており、AF制御動作はシャッタボタン201を操作することにより実行される。すなわち、後述する様に、シャッタボタン201を「半押し」にすることにより、焦点調整の粗調整を行い、シャッタボタン201を「半押し」から更に押し込む「全押し」にすることにより、焦点調整の微調整が行われて、撮影(記録用の撮影)が実行される。
シャッタボタン201の近くには、デジタルカメラ1の動作モードを設定するモード設定ダイアル203が設けられている。モード設定ダイアル203で設定されるデジタルカメラ1の動作モードには、「静止画撮影モード」、「動画撮影モード」、「再生モード」等がある。
A
A
静止画撮影モードは、撮影待機状態から露光制御のプロセスを経て撮影にいたる写真撮影を行うモードであり、再生モードは、メモリカード267に記録された撮影画像をLCDモニタ211やEVF210に再生表示するモードである。
The still image shooting mode is a mode for taking a picture from the shooting standby state to the shooting through the exposure control process, and the playback mode is for playing back and displaying the shot image recorded on the
また、カメラ本体部2の背面上部には、図1(b)に示す様に、電源スイッチ202と、電源スイッチ202の近くには、電子ズームのズーム倍率を設定する為の電子ズームボタン209が設けられている。
Further, as shown in FIG. 1B, an
また、カメラ本体部2の背面下部には、図1(b)に示す様に、LCDモニタ211にメニューを表示する為のメニューボタン207と、メニューボタン207の近くには、LCDモニタ211に画像を表示する為のクイックビューボタン208が設けられている。
Further, as shown in FIG. 1B, a
さらに、カメラ本体部2の背面の略中央部には、各種設定を行う為の選択/決定ボタン206が設けられている。選択/決定ボタン206は、各種設定の選択を行う為のジョグダイアルキー204と、ジョグダイアルキー204で選択された設定を確定する為の決定ボタン205から構成される。
Further, a selection /
次に、デジタルカメラ1の制御系について図2を用いて説明する。図2は、本発明に係わるデジタルカメラ1の制御系のブロック図である。なお、図2では、図1に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。
Next, the control system of the
CCDカラーエリアセンサ251(以下、CCD251と略称する。)は、R(赤)光、G(緑)光、B(青)光の各色透過フィルタをピクセル単位(画素単位)で市松模様状に配置させたカラーエリア撮像センサで、レンズユニット3により結像された被写体光像を、光電変換して、R(赤)光、G(緑)光、B(青)光の各色成分の画像信号(各画素単位で受光された画素信号の信号列からなる信号)を生成するものであり、例えば5フィールド読み出しが可能なインターライン型素子構造からなる。またCCD251は、前述のフレーム読み出しモード、ライブビュー読み出しモード、AF読み出しモード等の従来の読み出しモードに加えて、画素加算読み出し動作を行う加算読み出しモードを有し、夫々の読み出し動作モードで必要な、読み出し信号は後述するタイミングジェネレータ256で生成される。
The CCD color area sensor 251 (hereinafter abbreviated as CCD 251) arranges R (red) light, G (green) light, and B (blue) light transmission filters in a checkered pattern in pixel units (pixel units). The subject light image formed by the
加算読み出しモードは、被写体の輝度(照度)が低下した場合に、垂直方向に配列された連続する複数個の画素、または水平方向に配列された連続する複数個の画素で生成された電荷を夫々垂直加算、水平加算して読み出し、加算輝度画像信号を生成する読み出しモードである。そして、読み出した大きな出力を有する加算輝度画像信号を後述のAF制御用の信号として用いることにより、被写体の輝度(照度)が低下した場合においても安定したAF動作を行うことができる様になる。 In the addition readout mode, when the luminance (illuminance) of the subject is lowered, the charges generated by a plurality of continuous pixels arranged in the vertical direction or a plurality of continuous pixels arranged in the horizontal direction are respectively used. This is a read mode in which vertical addition and horizontal addition are read out to generate an added luminance image signal. Then, by using the read addition luminance image signal having a large output as a signal for AF control which will be described later, a stable AF operation can be performed even when the luminance (illuminance) of the subject is lowered.
また、読み出した大きな出力を有する加算輝度画像信号を、後述する様にライブビュー読み出しモードの下で読み出された、ライブビュー画像信号を構成する輝度信号に加算、または置換することにより、被写体の輝度(照度)が低下した場合においてもライブビュー画像信号のS/Nが改善され、綺麗なライブビュー画像を視認することができる様になる。 In addition, by adding or replacing the read luminance image signal having a large output with the luminance signal constituting the live view image signal read under the live view readout mode as described later, Even when the luminance (illuminance) decreases, the S / N of the live view image signal is improved, and a beautiful live view image can be visually recognized.
ここで加算読み出し動作について説明する。最初に垂直画素加算動作について図3、及び図6を用いて説明する。図3は垂直画素加算動作を示すタイミングチャートである。 Here, the addition reading operation will be described. First, the vertical pixel addition operation will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a timing chart showing the vertical pixel addition operation.
図3に示す様に、読み出し期間T1においては、垂直転送パルスφV3、φV5、φV7、φV9に夫々重畳した、トランスファーゲートパルス(電荷読み出しパルス)φTG3、φTG5、φTG7、φTG9が時刻t1で同時に出力される。トランスファーゲートパルスφTG3、φTG5、φTG7、φTG9が出力されると、図6において、トランスファーゲートパルスφTG3、φTG5、φTG7、φTG9が夫々印加される垂直方向に連続する4画素を単位画素群61B、61C、61D、61Eとすると、それぞれの単位画素群61B、61C、61D、61Eで生成された電荷が同時に垂直シフトレジスタ63に読み出される。また一の単位画素群と隣接する他の単位画素群との間には単位画素群毎に加算された電荷が混合しない様に、垂直シフトレジスタ63への電荷の読み出しを禁止する画素61Fを設けている。この時の様子を図6中B部に示す。
As shown in FIG. 3, in the readout period T1, transfer gate pulses (charge readout pulses) φTG3, φTG5, φTG7, and φTG9 superimposed on the vertical transfer pulses φV3, φV5, φV7, and φV9, respectively, are simultaneously output at time t1. The When the transfer gate pulses φTG3, φTG5, φTG7, and φTG9 are output, in FIG. 6, four consecutive pixels in the vertical direction to which the transfer gate pulses φTG3, φTG5, φTG7, and φTG9 are respectively applied are
B部は垂直画素加算動作を模式的に示した図である。ここでm1、m2は垂直シフトレジスタ63の列番号を示し、またn1乃至n10は水平方向に配置された画素の行番号を示したものである。トランスファーゲートパルスφTG9、φTG7、φTG5、φTG3が同時に出力されると、夫々のトランスファーゲートパルスに対応した、n1乃至n4行に対応した画素群61E、n6乃至n9行に対応した画素群61Dで生成された電荷が同時にm1列、m2列の垂直シフトレジスタ63に読み出される。またn1乃至n4行の画素群61Eとn6乃至n9行の画素群61Dとの間には電荷の読み出しを禁止するn5、n10行の画素61Fを設けている。そしてこの様にして4画素単位で読み出された電荷は、垂直シフトレジスタ63で加算され、垂直転送期間にて順次水平シフトレジスタ64へ転送される。
Part B is a diagram schematically showing a vertical pixel addition operation. Here, m1 and m2 indicate column numbers of the vertical shift register 63, and n1 to n10 indicate row numbers of pixels arranged in the horizontal direction. When the transfer gate pulses φTG9, φTG7, φTG5, and φTG3 are simultaneously output, the
垂直転送期間T2では、図3に示す様に、垂直シフトレジスタ63で加算された電荷を垂直転送パルスφV1、φV3、φV5、φV7、φV9により順次水平シフトレジスタ64に転送している(時刻t2乃至t5)。そして高速に垂直転送を行う為に、垂直方向に連続する2つの電極には、同じ位相の垂直転送パルスを印加するする様にしている。すなわち垂直転送パルスφV3とφV5(時刻t2、t4)、並びにφV7とφV9(時刻t3、t5)は夫々同じ位相に設定している。この様にして高速垂直転送を行うことにより、加算輝度画像信号の読み出し時間が短くなり、後述するライブビュー読み出しモードと、加算読み出しモードとをフレーム毎に交互に切り換えて、画像信号の読み出し動作を行った場合に生ずるライブビュー画像信号のフレームレートの低下を抑制することができる様になる。 In the vertical transfer period T2, as shown in FIG. 3, the charges added by the vertical shift register 63 are sequentially transferred to the horizontal shift register 64 by vertical transfer pulses φV1, φV3, φV5, φV7, and φV9 (from time t2 to time t2). t5). In order to perform vertical transfer at high speed, vertical transfer pulses having the same phase are applied to two electrodes that are continuous in the vertical direction. That is, the vertical transfer pulses φV3 and φV5 (time t2, t4) and φV7 and φV9 (time t3, t5) are set to the same phase. By performing high-speed vertical transfer in this way, the readout time of the added luminance image signal is shortened, and the live view readout mode and the addition readout mode described later are alternately switched for each frame to perform the readout operation of the image signal. This makes it possible to suppress a decrease in the frame rate of the live view image signal that occurs when it is performed.
ここでCCD251において、赤色透過フィルタが併設された画素で生成された電荷量をR、緑色透過フィルタが併設された画素で生成された電荷量をG、青色透過フィルタが併設された画素で生成された電荷量をB、及びm1列、m2列の垂直シフトレジスタ63で加算されて水平シフトレジスタ64に夫々転送された電荷をOS1、OS2とすると、OS1、OS2は夫々下記(式1)、(式2)で表される。
OS1=2×R+2×G (式1)
OS2=2×B+2×G (式2)
この様に4つの画素を垂直加算することにより、大きな出力の画像信号が得られる。
Here, in the
OS1 = 2 × R + 2 × G (Formula 1)
OS2 = 2 × B + 2 × G (Formula 2)
In this way, a large output image signal is obtained by vertically adding the four pixels.
次に水平画素加算動作について図4、及び図6を用いて説明する。図4は水平画素加算動作を示すタイミングチャートである。図4(a)は水平シフトレジスタ64に転送された電荷を、従来の手段によって読み出す方法を示したタイミングチャートである。また図4(b)は水平シフトレジスタ64に転送された電荷を、水平画素加算によって読み出す方法を示したタイミングチャートである。 Next, the horizontal pixel addition operation will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a timing chart showing the horizontal pixel addition operation. FIG. 4A is a timing chart showing a method for reading out the charges transferred to the horizontal shift register 64 by conventional means. FIG. 4B is a timing chart showing a method of reading out the charges transferred to the horizontal shift register 64 by horizontal pixel addition.
従来の読出し方法は図4(a)に示す様に、垂直シフトレジスタ63から水平シフトレジスタ64に転送された電荷は、水平転送パルスφH1、φH2により水平方向1ライン分の各画素の電荷を出力部66へ順次転送する。そして出力部66は、水平転送パルスφH1、φH2により水平方向の1画素分の電荷V1が読み込まれた後に(t11)、水平転送パルスφH1、φH2に同期したリセットパルスφRSでリセットされ(t12)、1画素毎に画像信号を出力している。 In the conventional reading method, as shown in FIG. 4A, the charges transferred from the vertical shift register 63 to the horizontal shift register 64 output the charges of each pixel for one horizontal line by the horizontal transfer pulses φH1 and φH2. The data are sequentially transferred to the unit 66. The output unit 66 is reset by a reset pulse φRS synchronized with the horizontal transfer pulses φH1 and φH2 after the charge V1 for one pixel in the horizontal direction is read by the horizontal transfer pulses φH1 and φH2 (t11), An image signal is output for each pixel.
一方、水平画素加算によって読み出す方法は図4(b)に示す様に、リセットパルスφRSの周期を、例えば1/2に分周する。こうすることにより水平転送パルスφH1、φH2により2画素分の電荷V2が出力部66に転送されて加算されてからリセットされる様にしている(t20、t21)。すなわち水平方向に配列された連続した2つの画素の電荷が加算されて画像信号として読み出される。 On the other hand, as shown in FIG. 4B, the method of reading by horizontal pixel addition divides the period of the reset pulse φRS by, for example, ½. In this way, the charges V2 for two pixels are transferred to the output unit 66 by the horizontal transfer pulses φH1 and φH2, added, and then reset (t20, t21). That is, the charges of two consecutive pixels arranged in the horizontal direction are added and read out as an image signal.
図6中B部に示す様に、m1列、m2列の垂直シフトレジスタ63で加算されて水平シフトレジスタ64に夫々転送された電荷OS1、OS2は、水平画素加算を行うことにより、下記(式3)に示す様にさらに大きな出力を有する加算輝度画像信号Yaが得られる様になる。
Ya=2×(R+2×G+B) (式3)
この様にして得られた加算輝度画像信号Yaは、被写体の輝度に対応した、理想的な白黒カメラの出力に近い輝度信号である。
As shown in part B in FIG. 6, the charges OS1 and OS2 added by the vertical shift registers 63 in the m1 column and m2 column and transferred to the horizontal shift register 64, respectively, are subjected to horizontal pixel addition, thereby As shown in 3), the added luminance image signal Ya having a larger output can be obtained.
Ya = 2 × (R + 2 × G + B) (Formula 3)
The added luminance image signal Ya obtained in this manner is a luminance signal corresponding to the luminance of the subject and close to the output of an ideal monochrome camera.
尚、本実施の形態では、垂直方向に4画素、水平方向に2画素加算することにより、(式3)に示す加算輝度画像信号が生成されるが、加算画素数を選択することにより、下記(式4)に示す様に出力レベルを可変とする、理想的な白黒カメラの出力に近い輝度信号を得ることも可能である。
Ya=n×(R+2×G+B) (式4)
式中、nは、任意の正の整数を表すものとする。
In this embodiment, by adding 4 pixels in the vertical direction and 2 pixels in the horizontal direction, the added luminance image signal shown in (Equation 3) is generated. By selecting the number of added pixels, the following As shown in (Expression 4), it is also possible to obtain a luminance signal close to the output of an ideal black and white camera with the output level being variable.
Ya = n * (R + 2 * G + B) (Formula 4)
In the formula, n represents an arbitrary positive integer.
ここでデジタルカメラ1の制御系についての説明に戻して、タイミングジェネレータ256は、後述する基準クロック発生部264から送信される基準クロック、また読み出しモード制御部273から送信される読み出しモード制御信号に基づいてCCD251の駆動制御信号を生成するものである。タイミングジェネレータ256で生成される駆動制御信号には、例えば、CCD251における露出開始、及び終了タイミングを制御する積分開始/終了のタイミング信号、また前述の複数種の読み出し動作モードに対応して各画素の電荷を読み出す為の読み出し信号(水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等)等のクロック信号が挙げられ、これらのクロック信号がCCD251に供給されるとCCD251では各クロック信号に対応した駆動制御が行われる。
Here, returning to the description of the control system of the
信号処理回路252は、CDS回路253、AGC回路254より構成され、これらの構成部を介して画像信号に所定の処理が行われる。以下、信号処理回路252で行われる画像信号への所定の処理について説明する。
The signal processing circuit 252 includes a
CDS(相関二重サンプリング)回路253は、CCD251から読み出された画像信号より読出し時に発生するノイズの低減や、OBクランプ動作による暗ノイズの補正を行うものである。
A CDS (correlated double sampling)
AGC(自動利得制御)回路254は、CDS回路253で処理された画像信号のゲイン調整を行うものである。
An AGC (automatic gain control)
A/D変換器255は、AGC回路254から入力された画像信号を構成する各画素信号をデジタル信号に変換するものである。A/D変換器255は、基準クロック発生部264から入力されるA/D変換用クロックに基づき、アナログ信号の各画素信号を例えば14ビットのデジタル信号に変換する。
The A /
この様に、CCD251で読み出された画像信号は、信号処理回路252、及びA/D変換器255で所定の処理が施されて、デジタル画像信号に変換される。デジタル化された画像信号は、画像処理CPU261に取り込まれて所定の処理が行われる。
In this manner, the image signal read by the
画像処理CPU261は、マイクロコンピュータからなり、前述したカメラ本体部2、及びレンズユニット3を構成する各部材の作動を制御することにより、デジタルカメラ1の撮影動作を統括的に制御するものである。以下、画像処理CPU261で行われるデジタル画像信号への処理について説明する。
The image processing CPU 261 is composed of a microcomputer, and controls the photographing operation of the
最初に、画像処理CPU261に取り込まれた画像信号は、CCD251から出力される画像信号の読出しに同期して画像メモリ265に書き込まれる。すなわち、画像処理CPU261で行われる処理に使用されるデジタル画像信号は、画像メモリ265にいったん記録したものを画像メモリ265から取り出し、各ブロックにおける処理に使用される。
First, the image signal captured by the image processing CPU 261 is written into the
この様に、画像メモリ265は、本発明に係る撮像装置における記憶手段として機能する。
As described above, the
画像処理CPU261は、図2に示す様に、例えば画素補間部、解像度変換部、ホワイトバランス制御部、ガンマ補正部、マトリックス演算部、画像圧縮部等からなる画像処理部262、及び画像合成部263、基準クロック発生部264から構成され、画像処理部262は画像メモリ265より取り出したデジタル画像信号に周知の画像信号処理を施すものである。そして、これらの部位で所定の処理を施されたデジタル画像信号は、再度、画像メモリ265に格納される。
As shown in FIG. 2, the image processing CPU 261 includes, for example, an
基準クロック発生部264は、デジタルカメラ1の駆動制御に使用される基準クロックを生成し、これを各回路に供給する回路である。本発明における基準クロックの具体例としては、タイミングジェネレータ256に使用される基準クロックや、A/D変換器255に使用されるA/D変換用クロックなどが挙げられ、基準クロック発生部264でこれらのクロックを生成する。
The reference
次に、画像合成部263は、画像メモリ265から読み出したライブビュー画像信号と加算輝度信号とを合成する画像合成手段として機能する。画像合成部263は、被写体の輝度が低下して、ライブビュー画像信号のS/N(Signal/Noise)が劣化した状況下においても、ライブビュー画像信号を構成する輝度信号に大きな出力を有する加算輝度信号を加算、または置換することにより、ライブビュー画像信号のS/Nが改善され、綺麗なライブビュー画像を視認することができる様にしたものである。画像合成部263の詳細については後述する。
Next, the
次に、LCDモニタ211、EVF210は、画像処理CPU261により画像メモリ265から読み出された画像信号を、夫々LCDドライバ268、EVFドライバ269を介してフィールド画像として表示するものである。この様に、LCDモニタ211、EVF210は、本発明に係る撮像装置における表示部として機能する。
Next, the
カメラ制御CPU270は、マイクロコンピュータからなり、後述するスイッチ群275の各スイッチ操作によるスイッチ信号に基づき、カメラ本体部2、及びレンズユニット3の各部材の駆動をシーケンシャルに制御してデジタルカメラ1の撮影動作を統括制御する。
The camera control CPU 270 is composed of a microcomputer, and based on switch signals generated by switch operations of a
また、カメラ制御CPU270は、CCD251から読み出された画像信号に基づきデジタルカメラ1の露出制御を行うAE(Auto Exposure;自動露光)制御部271、AE制御部271で算出された被写体の輝度値を判定する輝度判定部272、輝度判定部272で判定された判定結果に基づき、タイミングジェネレータ256で生成される読み出し信号の制御を行う読出しモード制御部273、及びデジタルカメラ1のAF(Auto Focus)制御を行うAF制御部274から構成され、CCDカラーエリアセンサ制御手段として機能するものである。以下各部位で行われる動作について説明する。
The camera control CPU 270 also determines the luminance value of the subject calculated by the AE (Auto Exposure)
AE制御部271は、CCD251から読み出された画像信号に基づきデジタルカメラ1の露出制御を行うものであり、露出制御は以下の様に行われる。
The
先ず、CCD251により取り込まれ、画像メモリ265に書き込まれた画像データより、予め設定されてある撮像面上の測光エリアに関する画像データを読み出し、読み出した画像データに基づき露出制御データを算出する。そして算出された露出制御データと予め設定されているプログラム線図のデータに基づき、露光時間データを算出し、算出された露光時間データに基づいてタイミングジェネレータ256、AGC回路254、絞り/シャッタドライバ257の作動を制御し、CCD251への適正な露光量が制御される。
First, image data relating to a preset photometric area on the imaging surface is read from the image data captured by the
また、本発明ではAE制御部271は、被写体の輝度の検知を行う検知手段としても機能する。
In the present invention, the
輝度判定部272は、AE制御部271より送出された輝度情報に基づき、被写体の輝度レベル(明るさの度合い)を判定するものである。
The
読み出しモード制御部273は、輝度判定部272より送出された判定結果に基づき、タイミングジェネレータ256で生成される読み出し信号の制御を行うものである。
The read mode control unit 273 controls the read signal generated by the
次に、AF制御部274は、CCD251から読み出された画像信号に基づきデジタルカメラ1のAF制御を行うものであり、AF制御は以下の様に行われる。
Next, the
先ず、シャッタボタン201を「半押し」にすることにより、後述する様に、被写体の輝度(照度)に応じて、読み出しモード制御部273で設定された読み出しモードの下でCCD251により取り込まれ、画像メモリ265に書き込まれた画像データより、予め設定されてある撮像面上の測距エリアに関する画像データを読み出し、読み出した画像データに基づいて測距演算を行い、その結果に基づいてフォーカス/ズームモータドライバ258の作動を制御し、デジタルカメラ1におけるAF粗調整を行う。次に、シャッタボタン201を「全押し」にすると、読み出しモード制御部273は、被写体の輝度(照度)に応じて、読み出しモードを再設定し、シャッタボタン201を「半押し」した時と同じ動作を経てAF微調制御を行う。
First, when the
この様に、デジタルカメラ1では、画像処理CPU261においてCCD251より取り込まれた画像信号に前述の様な信号処理を行い、これらの処理を行った画像信号を画像メモリ265に記録する様になっている。
As described above, in the
そして本発明に係るデジタルカメラ1は、モード設定ダイアル203で設定したモードの下でCCD251より取り込んだ画像信号を画像メモリ265に記録、あるいは、LCDモニタ211やEVF210に表示する。
The
なお、図2中のスイッチ群275は、図1のシャッタボタン201、電源スイッチ202、モード設定ダイアル203、選択/決定ボタン206、メニューボタン207、クイックビューボタン208、電子ズームボタン209等に対応するスイッチである。
The
ここで、本発明に係わるデジタルカメラ1で行われる読み出しモード制御動作について図5に示すフローチャート、及び図8に示す読み出し動作のタイミングチャートを用いて説明する。図8(a)は加算読み出しモードとライブビュー読み出しモードとを交互に切り換えて読み出し動作を行った時に、CCD251から出力される画像信号を、(b)は画像メモリ265から読み出された加算輝度信号を、(c)は画像メモリ265から読み出されたライブビュー画像信号を示す。また、(d)は画像合成部263で合成されたカラー画像信号を示す。
Here, the read mode control operation performed by the
最初に、デジタルカメラ1を、モード設定ダイアル203で静止画撮影モードに設定すると、読み出しモード制御部273は、ライブビュー読み出しモードを設定して、デジタルカメラ1のLCDモニタ211、EVF210にライブビュー画像が表示される(ステップS1)。
First, when the
次に、シャッタボタン201を「半押し」にすると(ステップS2)、AE制御部271は、画像メモリ265に書き込まれたライブビュー画像データより、予め設定されてある撮像面上の測光エリアに関するライブビュー画像データを読み出し、読み出したライブビュー画像データに基づき、後述の(式5)で表される露出制御式により、被写体の輝度(Bv値)を検知する(ステップS3)。そして、検知した輝度情報を輝度判定部272に送出する。
Next, when the
具体的には、画像メモリ265に書き込まれたライブビュー画像データより、予め設定されてある撮像面上の測光エリアに関するライブビュー画像データを読み出し、読み出したライブビュー画像データに基づき、下記(式5)で表される露出制御式により、被写体の輝度(Bv値)を検知することができ、検知した輝度情報を後述する輝度判定部272に送出する。輝度判定部272は、AE制御部271より送出された輝度情報に基づいて、被写体の輝度レベル(明るさの度合い)を判定する。この様に、AE制御部271は、本発明に係る撮像装置における被写体の輝度(明るさ)を検知するものである。
Bv=Tv−Sv+Av (式5)
式中、Bvは被写体輝度を、Tvはタイミングジェネレータ256で設定されるシャッタースピード値、SvはAGC回路254で設定される撮影感度値、Avは絞り/シャッタドライバ257で設定される絞り値を表すものである。
Specifically, live view image data relating to a preset photometric area on the imaging surface is read from the live view image data written in the
Bv = Tv−Sv + Av (Formula 5)
In the equation, Bv represents subject brightness, Tv represents a shutter speed value set by the
輝度判定部272は、AE制御部271より送出された輝度情報に基づいて、被写体の輝度レベル(明るさの度合い)を判定する(ステップS4)。そして、判定結果を、読み出しモード制御部273に送出する。
The
具体的には、輝度判定部272は、例えば、下記(式6)の関係を有する、2種の基準輝度値B1、及びB2を有し、AE制御部271より送出された被写体の輝度値と基準輝度値とを比較して、下記(表1)に示す様に被写体の輝度レベル(明るさの度合い)判定する。そして判定結果を、後述する読み出しモード制御部273に送出する。
Specifically, the
B1>B2 (式6) B1> B2 (Formula 6)
ここで表1中のBは、AE制御部271で検知された被写体の輝度値を示すものである。
Here, B in Table 1 indicates the luminance value of the subject detected by the
読み出しモード制御部273に、輝度判定部272より送出された判定結果がレベル1、または2の場合は(ステップS5;Yes)、AF制御部274は、ライブビュー画像信号を用いてAF粗調整を行う(ステップS6)。
When the determination result sent from the
次に、シャッタボタン201を「全押し」にする(ステップS7)。そして読み出しモード制御部273は、輝度判定部272より送出された判定結果がレベル1の場合は(ステップS8;Yes)、被写体の輝度が高いことから、前述の様に高速のフレームレートで読出しを行っても、AF制御に必要な信号レベルが得られることより、AF読み出しモードを設定する(ステップS9)。そしてAF読出しモードに対応した読み出しモード制御信号をタイミングジェネレータ256に送出する。タイミングジェネレータ256は、読み出しモード制御部273から送出された読み出しモード制御信号に、基づいてCCD251の読み出し信号を生成して、CCD251を駆動し、CCD251から画像信号を読み出す(ステップS10)。そしてAF制御部274は、AF読み出しモードで読み出された画像信号を用いてAF微調整を行う(ステップS11)。この様にして、被写体の輝度が高い場合は、AF制御の高速化、及び高速フレームレートのカラー画像表示を実現している。
Next, the
また、読み出しモード制御部273は、輝度判定部272より送出された判定結果がレベル2の場合は(ステップS8;No)、被写体の輝度が低いことから、高速のフレームレートで読出しを行うAFモードでは、前述の様にAF制御に必要な信号レベルが得られない為に、AFモードは設定せずに、AFモードよりもフレームレートの遅いライブビュー読み出しモードを、読出し動作モードとして再設定する(ステップS12)。そして、レベル1の場合のステップS10と同様の処理が行われ、CCD251より画像信号が読み出され(ステップS13)、AF制御部274は、AF読み出しモードで読み出された画像信号を用いてAF微調整を行う(ステップS14)。この様にして、被写体の輝度が低下した場合には、ライブビュー読み出しモードの下でCCD251より読み出されたライブビュー画像信号をAF制御用画像信号として使用することにより安定したAF制御を行うことができる。
Further, when the determination result sent from the
次に、読み出しモード制御部273は、輝度判定部272より送出された判定結果がレベル3の場合は(ステップS5;No)、被写体の輝度が極めて低いことから、ライブビュー読み出しモードで読み出された画像信号においても、AF制御に必要な信号レベルが得られない為、ライブビュー読み出しモードに比べ高い信号レベルが得られる前述の加算読み出しモードとライブビュー読み出しモードとがフレーム毎に交互に切り換る様に、読出し動作モードを設定する(ステップS15)。そして、レベル1の場合のステップS10と同様の処理が行われ、CCD251より画像信号が読み出される(ステップS16)。この時、CCD251からは、図8(a)に示す様に、ライブビュー読み出しモード期間Tlで読み出されたライブビュー画像信号(第1フレーム)と加算読み出しモード期間Taで読み出された加算輝度信号(第2フレーム)とがフレーム毎に交互に出力されている。また前述の様に、加算読み出しモード期間Taにおいては、高速垂直転送が行われることにより、加算読み出しモード期間Taは、ライブビュー読み出しモード期間Tlよりも短い時間になっている。
Next, when the determination result sent from the
この様にして2種の読み出しモードの下でCCD251より読み出された画像信号において、AF制御部274は、加算読み出しモード期間Taで読み出された加算輝度画像信号を用いてAF粗調整を行う(ステップS17)。
In this way, in the image signal read from the
また、ライブビュー読み出しモード期間Tlで読み出されたライブビュー画像信号は、後述の画像合成部263で所定の処理が行われた後、LCDモニタ211、EVF210等の表示部での表示用画像信号として用い画像表示を行う(ステップS18)。
The live view image signal read out in the live view readout mode period Tl is subjected to predetermined processing in an
次に、シャッタボタン201を「全押し」にすると(ステップS19)、読み出しモード制御部273は、加算読み出しモードを、読出し動作モードとして設定する(ステップS20)。そして、レベル1の場合のステップS10と同様の処理が行われ、CCD251より画像信号が読み出され(ステップS21)、AF制御部274は、加算読み出しモードで読み出された画像信号を用いてAF微調整を行う(ステップS22)。
ここで、ステップS18において画像合成部263で行われる表示用画像信号の生成を具体的に説明する。
画像合成部263は、ライブビュー読み出しモードと加算読み出しモードとをフレーム毎に交互に切り換えてCCD251から読み込まれた、ライブビュー画像信号、及び加算輝度画像信号が一時記憶された画像メモリ265から、輝度信号と色信号からなるライブビュー画像信号、及び加算輝度信号からなる加算輝度画像信号を読み出し、ライブビュー画像信号を構成する輝度信号に加算輝度信号を加算、またはライブビュー画像信号を構成する輝度信号と加算輝度信号とを置換するものである。
Next, when the
Here, the generation of the display image signal performed by the
The
ステップS16のライブビュー読み出しモードで画像メモリ265から読み出されたライブビュー画像信号をS、ライブビュー画像信号Sを構成する輝度信号をYl、色信号をCとすると、ライブビュー画像信号Sは、下記(式7)で表される。またこの時に、画像メモリ265から読み出された、ライブビュー画像信号を図8(c)に示す。
S=Yl+C (式7)
また、ステップS16の加算読み出しモードの下で画像メモリ265から読み出された加算輝度画像信号(加算輝度信号)をYaとすると、画像合成部263は、下記(式8)、または(式9)に示す様に、ライブビュー画像信号Sを構成する輝度信号Ylに加算輝度信号Yaを加算、またはライブビュー画像信号Sを構成する輝度信号Ylと加算輝度信号Yaとを置換して、新たなカラー画像信号をS1、またはS2を生成するものである。またこの時に、新たに生成されたカラー画像信号S1、またはS2を図8(d)に示す。
S1=(Yl+Ya)+C (式8)
S2=Ya+C (式9)
この様にして、大きな出力を有する加算輝度信号Yaを用いて新たに生成されたカラー画像信号S1、またはS2に基づいて画像表示を行うことにより、被写体の輝度が極めて低い場合においても、S/Nが改善された綺麗なライブビュー画像を視認することができる様になる。すなわち、被写体の輝度が極めて低下した場合においても、加算読み出しモードの下でCCD251より読み出された感度アップした加算輝度画像信号をAF制御用画像信号として使用することにより安定したAF制御を行うことができる。また、表示部においてはライブビューモードの下でCCD251より読み出されたライブビュー画像信号を表示用画像信号として使用することにより、カラーのライブビュー画像を表示することができる様になる。
When the live view image signal read from the
S = Yl + C (Formula 7)
Also, assuming that the added luminance image signal (added luminance signal) read from the
S1 = (Yl + Ya) + C (Formula 8)
S2 = Ya + C (Formula 9)
In this way, by performing image display based on the color image signal S1 or S2 newly generated using the added luminance signal Ya having a large output, even when the luminance of the subject is extremely low, S / A beautiful live view image with improved N can be visually recognized. That is, even when the luminance of the subject is extremely reduced, stable AF control is performed by using the added luminance image signal with increased sensitivity read out from the
以上の様に、本発明に係わる撮像装置では、被写体の輝度(照度)が低下した場合においても、安定したAF性能を維持しながら、綺麗なカラー画像を表示することが可能となる。 As described above, the imaging apparatus according to the present invention can display a clear color image while maintaining stable AF performance even when the luminance (illuminance) of the subject is lowered.
1 デジタルカメラ
2 カメラ本体部
201 シャッタボタン
202 電源スイッチ
203 モード設定ダイアル
204 ジョグダイアルキー
205 決定ボタン
206 選択/決定ボタン
207 メニューボタン
208 クイックビューボタン
209 電子ズームボタン
210 電子ビューファインダー(EVF)
211 LCDモニタ
212 フラッシュ
251 CCDカラーエリアセンサ
252 信号処理回路
253 CDS回路
254 AGC回路
255 A/D変換器
256 タイミングジェネレータ
257 絞り/シャッタドライバ
258 フォーカス/ズームモータドライバ
261 画像処理CPU
262 画像処理部
263 画像合成部
264 基準クロック発生部
265 画像メモリ
266 メモリカードドライバ
267 メモリカード
268 LCDドライバ
269 EVFドライバ
270 カメラ制御CPU
271 AE制御部
272 輝度判定部
273 読出しモード制御部
274 AF制御部
275 スイッチ群
3 レンズユニット
301 絞り/シャッタ
302 フォーカス/ズームモータ
60 CCD
61 フォトダイオード(光電変換素子)
62 受光領域
63 垂直転送部(垂直シフトレジスタ)
64 水平転送部(水平シフトレジスタ)
65 電荷ドレイン
66 出力部
DESCRIPTION OF
211
262
271
61 Photodiode (photoelectric conversion element)
62 Light receiving area 63 Vertical transfer unit (vertical shift register)
64 Horizontal transfer section (horizontal shift register)
65 Charge drain 66 Output section
Claims (8)
前記検知手段で検知した被写体の輝度が低輝度の場合、
前記CCDカラーエリアセンサの、垂直方向に配列された複数個の光電変換素子から所定数の光電変換素子毎に間引いて電荷を読み出して、ライブビュー画像信号を生成し、前記表示部に、該ライブビュー画像信号に基づく画像表示を行わせる第1のフレームと、
前記CCDカラーエリアセンサの、垂直方向に配列された連続する複数個の光電変換素子、または水平方向に配列された連続する複数個の光電変換素子で生成された電荷を加算して読み出して、加算輝度画像信号を生成し、前記オートフォーカス制御部に、該加算輝度画像信号に基づくオートフォーカス制御を行わせる第2のフレームを、実行するCCDカラーエリアセンサ制御手段を有することを特徴とする撮像装置。 A CCD color area sensor that photoelectrically converts a subject light image with a plurality of photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally to generate an image signal, and an image is displayed based on the image signal generated by the CCD color area sensor An image pickup apparatus comprising: a display unit; an autofocus control unit that performs autofocus control based on an image signal generated by the CCD color area sensor; and a detection unit that detects luminance of a subject.
When the luminance of the subject detected by the detection means is low,
The CCD color area sensor reads out charges from a plurality of photoelectric conversion elements arranged in the vertical direction for each predetermined number of photoelectric conversion elements, generates a live view image signal, and displays the live view image signal on the display unit. A first frame for displaying an image based on a view image signal;
The CCD color area sensor adds and reads out the charges generated by a plurality of continuous photoelectric conversion elements arranged in the vertical direction or a plurality of continuous photoelectric conversion elements arranged in the horizontal direction, and adds them. An image pickup apparatus comprising: a CCD color area sensor control unit that generates a luminance image signal and executes a second frame for causing the autofocus control unit to perform autofocus control based on the added luminance image signal .
垂直方向に配列された連続する複数の光電変換素子に蓄積された電荷を順次垂直方向に転送する垂直転送部と、
垂直方向に配列された連続する複数の光電変換素子を単位画素群とし、第1の単位画素群と、該第1の単位画素群と隣接する第2の単位画素群との間に設けられた、前記垂直転送部への電荷の読出しを禁止する禁止画素とを有し、
前記CCDカラーエリアセンサ制御手段は、前記単位画素群で生成された複数の電荷を同時に前記垂直転送部に転送して加算を行い、前記加算輝度画像信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The CCD color area sensor has an interline element structure capable of multi-field readout of 3 fields or more,
A vertical transfer unit that sequentially transfers charges accumulated in a plurality of continuous photoelectric conversion elements arranged in the vertical direction in the vertical direction;
A plurality of continuous photoelectric conversion elements arranged in the vertical direction are used as a unit pixel group, and provided between the first unit pixel group and a second unit pixel group adjacent to the first unit pixel group. , Forbidden pixels that prohibit the reading of charges to the vertical transfer unit,
2. The CCD color area sensor control means transfers a plurality of electric charges generated in the unit pixel group to the vertical transfer unit at the same time, performs addition, and generates the added luminance image signal. The imaging device described in 1.
Ya=n×(R+2×G+B) In the CCD color area sensor, the amount of charge generated in a pixel provided with a red transmission filter is R, the amount of charge generated in a pixel provided with a green transmission filter is G, and a pixel provided with a blue transmission filter is used. The following relationship is satisfied, where B is the generated charge amount, Ya is the added luminance image signal, and n is an arbitrary positive integer: 7. The imaging device described in 1.
Ya = n × (R + 2 × G + B)
前記記憶手段に一時記憶された輝度信号と色信号からなる前記ライブビュー画像信号、及び加算輝度信号からなる前記加算輝度画像信号を読み出し、前記ライブビュー画像信号を構成する輝度信号に前記加算輝度信号を加算、または前記ライブビュー画像信号を構成する輝度信号と前記加算輝度信号とを置換する画像合成手段と、
を有することを特徴とする請求項1または7に記載の撮像装置。 Storage means for temporarily storing the live view image signal and the added luminance image signal read by the CCD color area sensor;
The live luminance image signal composed of the luminance signal and color signal temporarily stored in the storage means and the additional luminance image signal composed of the additional luminance signal are read out, and the additional luminance signal is included in the luminance signal constituting the live view image signal. Image synthesis means for adding or replacing the luminance signal constituting the live view image signal and the added luminance signal;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus includes:
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