JP2006352422A - Drive method of area image sensor - Google Patents

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JP2006352422A JP2005174849A JP2005174849A JP2006352422A JP 2006352422 A JP2006352422 A JP 2006352422A JP 2005174849 A JP2005174849 A JP 2005174849A JP 2005174849 A JP2005174849 A JP 2005174849A JP 2006352422 A JP2006352422 A JP 2006352422A
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Ryuichi Shiobara
隆一 塩原
Ryohei Ito
良平 伊藤
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive method of an area image sensor capable of attaining a high frame rate even when the area image sensor has no structure for a high speed draft mode. <P>SOLUTION: The drive method stores electric charges to photodiodes, transfers the electric charges stored in the photodiodes to vertical CCDs, transfers the electric charges in each cell of the vertical CCDs to a horizontal CCD to store electric charges by the cells of the vertical CCDs to each cell of the horizontal CCD, transfers the electric charges of each cell of the horizontal CCD to a detection section, and detects the electric charges transferred to the detection section. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はエリアイメージセンサの駆動方法に関し、特に高速ドラフトモードのための構造を持たないエリアイメージセンサの駆動方法に関する。   The present invention relates to an area image sensor driving method, and more particularly to an area image sensor driving method having no structure for a high-speed draft mode.

従来、フォトダイオードに蓄積された電荷を複数フィールドに分割して転送するCCDエリアイメージセンサが知られている(例えば特許文献1、2参照)。フォトダイオードに蓄積された電荷を複数フィールドに分割して転送するため、垂直CCDの面積を削減することができる。この結果、フォトダイオードの面積を大きくできるので、飽和信号電荷量の点で有利になる。電子ビューファインダを備えるディジタルカメラでは、電子ビューファインダに表示する動画のフレームレートを高くすることを目的に、垂直CCDに沿って配列された複数のフォトダイオードから一定間隔毎に選択的に読み出す機能を搭載した高速ドラフトモードに対応したCCDエリアイメージセンサを実装することが多い。高速ドラフトモードに対応したCCDエリアイメージセンサは、フォトダイオードに蓄積される電荷をカラー画像の形成が可能な規則で間引きして垂直CCDに一度に読み出すための電極構造を備えているため、全画素から垂直方向の画素を間引いて読み出すことができる。この結果、画像全体を表す粗い画像、すなわち解像度の低い画像を読み出すことが可能であるため、粗い画像を短時間に読み出すことにより動画のフレームレートを高くすることができる。   Conventionally, CCD area image sensors that transfer charges accumulated in a photodiode by dividing them into a plurality of fields are known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Since the charge accumulated in the photodiode is divided into a plurality of fields and transferred, the area of the vertical CCD can be reduced. As a result, the area of the photodiode can be increased, which is advantageous in terms of the saturation signal charge amount. A digital camera equipped with an electronic viewfinder has a function of selectively reading out a plurality of photodiodes arranged along a vertical CCD at regular intervals in order to increase the frame rate of a moving image displayed on the electronic viewfinder. In many cases, a CCD area image sensor corresponding to the mounted high-speed draft mode is mounted. The CCD area image sensor that supports the high-speed draft mode has an electrode structure for thinning out the charges accumulated in the photodiodes according to a rule capable of forming a color image and reading them out to the vertical CCD at a time. The pixels in the vertical direction can be thinned out and read out. As a result, it is possible to read a coarse image representing the entire image, that is, an image with a low resolution, so that the frame rate of a moving image can be increased by reading the coarse image in a short time.

特開平8−18875号公報JP-A-8-18875 特許第3009041号明細書Patent No. 3009041

本発明は、高速ドラフトモードのための構造を持たないエリアイメージセンサであっても、フレームレートを高くできるエリアイメージセンサの駆動方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an area image sensor driving method capable of increasing the frame rate even in an area image sensor having no structure for a high-speed draft mode.

(1)上記目的を達成するためのエリアイメージセンサの駆動方法は、フォトダイオードに電荷を蓄積し、前記フォトダイオードに蓄積された電荷を垂直CCDに転送し、前記垂直CCDの各セルの電荷を水平CCDに転送し、前記垂直CCDの複数セル分の電荷を前記水平CCDの各セルに蓄積し、前記水平CCDの各セルの電荷を検出部に転送し、前記検出部に転送された電荷を検出する。
垂直CCDの複数セル分の電荷を水平CCDの各セルに蓄積し、水平CCDの各セルの電荷を検出部に転送することにより、1フレームを表示するために必要な水平CCDによる電荷の転送回数を低減することができる。この結果、1フレームを表示するために必要な信号をエリアイメージセンサから高速に出力させることができる。
(1) The area image sensor driving method for achieving the above object is to store charges in a photodiode, transfer the charges stored in the photodiode to a vertical CCD, and charge each cell of the vertical CCD. Transfer to the horizontal CCD, accumulate the charge of a plurality of cells of the vertical CCD in each cell of the horizontal CCD, transfer the charge of each cell of the horizontal CCD to the detection unit, and transfer the charge transferred to the detection unit To detect.
The number of charges transferred by the horizontal CCD required to display one frame by accumulating charges for a plurality of cells of the vertical CCD in each cell of the horizontal CCD and transferring the charges of each cell of the horizontal CCD to the detection unit Can be reduced. As a result, signals necessary for displaying one frame can be output from the area image sensor at high speed.

(2)前記フォトダイオードに電荷を蓄積するとき、1フレームを構成する互いに異なるフィールドの電荷を時分割して前記垂直CCDに転送し、前記電荷を前記水平CCDに転送するとき、前記垂直CCDの各セルの電荷をフィールド毎に前記水平CCDに転送し、前記電荷を前記検出部に転送するとき、前記水平CCDの各セルの電荷をフィールド毎に前記検出部に転送し、前記電荷を検出するとき、前記検出部に転送された電荷をフィールド毎に検出してもよい。
互いに異なるフィールドの電荷をフォトダイオードから垂直CCDに時分割して転送することにより、垂直CCDのセルのサイズを大きくできるため、飽和信号量の点で有利になる。
(3)前記垂直CCDに電荷を転送するとき、前記垂直CCD毎に1つの色成分に対応する電荷を転送してもよい。
フォトダイオードに蓄積される電荷を時分割して垂直CCDに転送するとき、垂直CCD毎に1つの色成分に対応する電荷が転送されるように分割することにより、水平CCDの各セルに垂直CCDの複数セル分の電荷を蓄積したとしても、対応する色成分が異なる電荷が水平CCDの各セルで混合されることはない。
尚、請求項に記載された方法の各動作の順序は、技術上の阻害要因がない限り、記載順に限定されるものではなく、どのような順番で実行されてもよく、また同時に実行されてもよい。
(2) When accumulating charges in the photodiode, charges in different fields constituting one frame are time-divided and transferred to the vertical CCD, and when transferring the charges to the horizontal CCD, When the charge of each cell is transferred to the horizontal CCD for each field and the charge is transferred to the detection unit, the charge of each cell of the horizontal CCD is transferred to the detection unit for each field and the charge is detected. At this time, the charge transferred to the detection unit may be detected for each field.
By transferring the charges in different fields from the photodiode to the vertical CCD in a time-sharing manner, the size of the vertical CCD cell can be increased, which is advantageous in terms of saturation signal amount.
(3) When transferring a charge to the vertical CCD, a charge corresponding to one color component may be transferred for each vertical CCD.
When the charge accumulated in the photodiode is time-divided and transferred to the vertical CCD, the vertical CCD is divided into each cell of the horizontal CCD by dividing the charge corresponding to one color component for each vertical CCD. Even if charges for a plurality of cells are accumulated, charges corresponding to different color components are not mixed in each cell of the horizontal CCD.
It should be noted that the order of each operation of the method described in the claims is not limited to the order of description as long as there is no technical obstruction factor, and may be executed in any order, or may be executed simultaneously. Also good.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1(A)、(B)、(C)及び図2(A)は、本発明によるディジタルスチルカメラ(DSC)1の外観を示す図である。図2(B)は、DSC1に交換型レンズユニット2を装着した状態の外観を示す図である。図3はDSC1を示すブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A, 1B, 1C, and 2A are views showing the appearance of a digital still camera (DSC) 1 according to the present invention. FIG. 2B is a diagram showing an external appearance of the DSC 1 with the interchangeable lens unit 2 attached thereto. FIG. 3 is a block diagram showing DSC1.

DSC1は、複数種類の交換型レンズユニット2をマウント28に装着できる。レンズユニット2の鏡筒外部にはピント調整ダイヤル58と絞り調整ダイヤル56が設けられている。ピント調整ダイヤル58が回転すると、レンズ60、64が光軸方向に移動する。ピント調整ダイヤル58を回転させることにより、ピントを合わせることができる。絞り調整ダイヤル56が回転すると、絞り62の口径が増減する。絞り調整ダイヤル56を回転させることにより、絞りを調整することができる。   The DSC 1 can mount a plurality of types of interchangeable lens units 2 on the mount 28. A focus adjustment dial 58 and an aperture adjustment dial 56 are provided outside the lens barrel of the lens unit 2. When the focus adjustment dial 58 rotates, the lenses 60 and 64 move in the optical axis direction. By rotating the focus adjustment dial 58, the focus can be adjusted. When the aperture adjustment dial 56 rotates, the aperture of the aperture 62 increases or decreases. The aperture can be adjusted by rotating the aperture adjustment dial 56.

第一シャッタ幕30および第二シャッタ幕32は、電気制御式フォーカルプレーンシャッタを構成している。第一シャッタ幕30および第二シャッタ幕32は、巻き上げレバー14を回転させることによって作動可能状態になり、機械的な開放動作および遮断動作がシャッタ駆動部70によって電気的に制御される。すなわち、シャッタ動作が開始すると第一シャッタ幕30が先に動作し、交換型レンズユニット2内のレンズを通じて投影される光の遮断が開放されるため、イメージセンサ72の露光が開始され、第二シャッタ幕32が動作するまでの期間、露光が継続される。そして、第二シャッタ幕32の動作の完了を以って再度レンズを通じて投影される光が遮断されるため、露光が完了する。尚、シャッタの構成は、特に限定されるものではなく、シャッタ幕の作動に電気制御を用いないものであってもよいし、シャッタ幕を用いずにイメージセンサ72の電荷蓄積時間を基板電圧の制御、いわゆる電子シャッタによって制御するものであってもよい。   The first shutter curtain 30 and the second shutter curtain 32 constitute an electrically controlled focal plane shutter. The first shutter curtain 30 and the second shutter curtain 32 become operable by rotating the winding lever 14, and the mechanical opening operation and blocking operation are electrically controlled by the shutter driving unit 70. That is, when the shutter operation starts, the first shutter curtain 30 operates first, and the light projected through the lens in the interchangeable lens unit 2 is released, so that the exposure of the image sensor 72 is started, and the second Exposure is continued until the shutter curtain 32 operates. Then, since the light projected through the lens is blocked again with the completion of the operation of the second shutter curtain 32, the exposure is completed. The configuration of the shutter is not particularly limited, and it may be one that does not use electrical control for the operation of the shutter curtain, or the charge accumulation time of the image sensor 72 can be set to the substrate voltage without using the shutter curtain. You may control by what is called electronic shutter.

内部照度計66は、シャッタ幕の反射光の照度を計測する光センサである。内部照度計66に入射する光の照度は、絞り62の口径に応じて変化するため、絞り調整ダイヤル56が回転すると内部照度計66の出力値も変化する。このシャッタ幕の反射光の照度を計測する内部照度計66の出力に応じて、交換型レンズユニット2内のレンズを通じて投影される光の量を測定することができる。この測定結果は、シャッタ速度、すなわちDSC1によるイメージセンサ72の露光期間等の算出に使用される。尚、シャッタ幕を用いない構成では、イメージセンサ72がレンズユニット2を通過した光の照度を直接検出したり、ハーフミラーの反射光を内部照度計66が間接的に検出することができる。   The internal illuminance meter 66 is an optical sensor that measures the illuminance of reflected light from the shutter curtain. Since the illuminance of light incident on the internal illuminance meter 66 changes according to the aperture of the aperture 62, the output value of the internal illuminance meter 66 also changes when the aperture adjustment dial 56 rotates. The amount of light projected through the lens in the interchangeable lens unit 2 can be measured according to the output of the internal illuminance meter 66 that measures the illuminance of the reflected light of the shutter curtain. This measurement result is used to calculate the shutter speed, that is, the exposure period of the image sensor 72 by the DSC 1. If the shutter curtain is not used, the image sensor 72 can directly detect the illuminance of the light that has passed through the lens unit 2, or the internal illuminometer 66 can indirectly detect the reflected light of the half mirror.

図4はイメージセンサ72の模式図である。図5はイメージセンサ72の読み出し方式を説明するための模式図である。
イメージセンサ72は、二次元空間に離散的に配置されたフォトダイオード720、垂直CCD721、水平CCD722、検出部723等から構成されるいわゆるCCDカラーエリアイメージセンサである。イメージセンサ72は、フォトダイオード720毎にベイヤ配列されたR、G、Bの各色フィルタを備え、画素毎にRGBいずれか1チャネルの濃淡レベルを示す信号電荷をフォトダイオード720に蓄積する。尚、フォトダイオード720が正方格子配列されたイメージセンサ72を例示したが、イメージセンサ72のフォトダイオード720はハニカム配列されていてもよい。また、イメージセンサ72の色フィルタはストライプ配列されていてもよい。
FIG. 4 is a schematic diagram of the image sensor 72. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a reading method of the image sensor 72.
The image sensor 72 is a so-called CCD color area image sensor including photodiodes 720, vertical CCDs 721, horizontal CCDs 722, detection units 723, and the like that are discretely arranged in a two-dimensional space. The image sensor 72 includes R, G, and B color filters that are arranged in a Bayer array for each photodiode 720, and accumulates signal charges indicating the gray level of one of the RGB channels for each pixel in the photodiode 720. In addition, although the image sensor 72 in which the photodiodes 720 are arranged in a square lattice is illustrated, the photodiodes 720 of the image sensor 72 may be arranged in a honeycomb. Further, the color filters of the image sensor 72 may be arranged in stripes.

垂直CCD721は、セル721a毎に垂直駆動信号V1、V2、V3、V4を入力するための4つの転送電極を備える。4つの転送電極に互いに異なる位相の垂直駆動信号V1、V2、V3、V4を段階的に順次印加することにより、垂直CCD721にはセル721a毎に電位井戸が形成され、各セル721aの電位井戸に拘束されている電荷は順次隣接するセル721aの電位井戸に次々に移動する。このようにしてフォトダイオード720から各セル721a転送された信号電荷は、水平CCD722に転送される。以下、上述した垂直CCD721による信号電荷の転送を「垂直CCD転送」という。   The vertical CCD 721 includes four transfer electrodes for inputting vertical drive signals V1, V2, V3, and V4 for each cell 721a. By sequentially applying vertical drive signals V1, V2, V3, and V4 having different phases to the four transfer electrodes in a stepwise manner, a potential well is formed in the vertical CCD 721 for each cell 721a, and the potential well of each cell 721a is formed. The constrained charges sequentially move to the potential wells of the adjacent cells 721a one after another. The signal charges transferred from the photodiode 720 to each cell 721a in this way are transferred to the horizontal CCD 722. Hereinafter, the signal charge transfer by the vertical CCD 721 is referred to as “vertical CCD transfer”.

水平CCD722は、セル722a毎に水平駆動信号Vh1、Vh2を入力するための2つの転送電極を備える。水平CCD722にはセル722a内に異なる電位井戸が形成されており、加えて2つの転送電極に180度異なる位相の水平駆動信号Vh1、Vh2を印加することにより、セル722a毎に電位井戸が形成され、各セル722aの電位井戸に拘束されている電荷は順次隣接するセル722aの電位井戸に次々に移動する。このようにして水平CCD722は、垂直CCD721により各セル722aに転送された信号電荷は順次検出部723に転送される。具体的には、垂直CCD721と水平CCD722の図示しない転送電極には、それぞれ垂直信号線724と水平信号線725が接続されている。そして垂直CCD721と水平CCD722は、それぞれ撮像コントローラ76により上述の信号線に印加される垂直駆動信号(図8のV1からV4参照)と水平駆動信号(図8のVh1、Vh2参照)とに駆動されて信号電荷を転送する。   The horizontal CCD 722 includes two transfer electrodes for inputting horizontal drive signals Vh1 and Vh2 for each cell 722a. In the horizontal CCD 722, different potential wells are formed in the cell 722a. In addition, by applying horizontal drive signals Vh1 and Vh2 having phases different by 180 degrees to the two transfer electrodes, a potential well is formed for each cell 722a. The charges bound to the potential wells of the cells 722a sequentially move to the potential wells of the adjacent cells 722a one after another. In this way, in the horizontal CCD 722, the signal charges transferred to each cell 722 a by the vertical CCD 721 are sequentially transferred to the detection unit 723. Specifically, a vertical signal line 724 and a horizontal signal line 725 are connected to transfer electrodes (not shown) of the vertical CCD 721 and the horizontal CCD 722, respectively. The vertical CCD 721 and the horizontal CCD 722 are driven by a vertical drive signal (see V1 to V4 in FIG. 8) and a horizontal drive signal (see Vh1 and Vh2 in FIG. 8) respectively applied to the signal lines by the imaging controller 76. The signal charge is transferred.

検出部723は水平CCD722により転送された電荷を画素信号に変換する。具体的には例えば、検出部723はフローティング・ディフュージョン・アンプであり、そのキャパシタンスにより信号電荷を画素信号としての電圧値に変換する。尚、垂直CCD721が4相駆動方式のイメージセンサ72を例示したが、イメージセンサ72の垂直CCD721は何相駆動のCCDでもよい。また、水平CCD722が2相駆動方式のイメージセンサ72を例示したが、イメージセンサ72の水平CCD722は何相駆動のCCDでもよい。また、検出部723はフローティング・ゲート・アンプでもよい。   The detection unit 723 converts the charge transferred by the horizontal CCD 722 into a pixel signal. Specifically, for example, the detection unit 723 is a floating diffusion amplifier, and converts a signal charge into a voltage value as a pixel signal by its capacitance. Although the vertical CCD 721 is exemplified by the four-phase drive type image sensor 72, the vertical CCD 721 of the image sensor 72 may be any number of phase drive CCDs. Further, although the horizontal CCD 722 is exemplified by the image sensor 72 of the two-phase driving method, the horizontal CCD 722 of the image sensor 72 may be a CCD of any phase driving. The detection unit 723 may be a floating gate amplifier.

図5に示すように、イメージセンサ72は、1フレームの画素信号を2フィールドに分けて読み出すいわゆるフレーム読み出し方式のエリアイメージセンサである。フレーム読み出し方式のエリアイメージセンサでは、読み出しのための垂直CCDを第1フィールド用と第2フィールド用とに兼用するため、垂直CCDの面積を削減できる。この結果、フォトダイオード720のサイズを大きくできたり、垂直CCD721のセル721a(図4参照)のサイズを大きくできるため、フレーム読み出し方式のエリアイメージセンサは飽和信号電荷量を大きくできるという点で有利である。イメージセンサ72は、フォトダイオード720と垂直CCD721との間にフォトダイオード720から垂直CCD721への信号電荷の転送を制御するためのシフト電極を備えている。シフト電極には、各フィールドの読み出しにおいて同一チャネルの濃淡レベルを示す電荷信号が各列の垂直CCD721に転送されるように、シフト信号線726とシフト信号線727とが接続されている。具体的には例えば、ベイヤ配列の色フィルタを備えるイメージセンサ72では、シフト信号線726とシフト信号線727とが連続するシフト電極に交互に接続されている。この場合、イメージセンサ72では、第一フィールドの読み出し時には、フォトダイオード720から各列の垂直CCD721にGチャネル又はBチャネルの濃淡レベルを示す信号電荷が転送され(図5(A)参照)、第二フィールドの読み出し時には、Rチャネル又はGチャネルの濃淡レベルを示す信号電荷が転送される(図5(B)参照)。   As shown in FIG. 5, the image sensor 72 is a so-called frame readout type area image sensor that reads out pixel signals of one frame in two fields. In the area image sensor of the frame readout method, the vertical CCD for readout is used for both the first field and the second field, so that the area of the vertical CCD can be reduced. As a result, the size of the photodiode 720 can be increased, and the size of the cell 721a (see FIG. 4) of the vertical CCD 721 can be increased. Therefore, the frame readout type area image sensor is advantageous in that the saturation signal charge amount can be increased. is there. The image sensor 72 includes a shift electrode for controlling the transfer of signal charges from the photodiode 720 to the vertical CCD 721 between the photodiode 720 and the vertical CCD 721. A shift signal line 726 and a shift signal line 727 are connected to the shift electrode so that a charge signal indicating the gray level of the same channel is transferred to the vertical CCD 721 of each column in the readout of each field. Specifically, for example, in an image sensor 72 including a Bayer color filter, shift signal lines 726 and shift signal lines 727 are alternately connected to successive shift electrodes. In this case, in the image sensor 72, at the time of reading the first field, a signal charge indicating the density level of the G channel or the B channel is transferred from the photodiode 720 to the vertical CCD 721 of each column (see FIG. 5A). At the time of reading two fields, signal charges indicating the light and dark levels of the R channel or G channel are transferred (see FIG. 5B).

このようにイメージセンサ72は、互いに異なるフィールドの信号電荷を時分割して垂直CCD721に転送することにより、1フレームの画素信号を2フィールドに分けて読み出す。尚、イメージセンサ72は、1フレームの画素信号を2フィールドに分けて読み出すものとして説明したが、1フレームの画素信号を3フィールド以上に分けて読み出すエリアイメージセンサでもよい。また、イメージセンサ72は、ストライプ配列の色フィルタを備える場合、全画素読み出し方式でもよい。   As described above, the image sensor 72 reads out the signal signals of one frame in two fields by time-dividing and transferring the signal charges in different fields to the vertical CCD 721. The image sensor 72 has been described as one pixel signal read out in two fields, but may be an area image sensor that reads out one frame pixel signals in three or more fields. Further, when the image sensor 72 includes a color filter having a stripe arrangement, an all-pixel readout method may be used.

ここで、イメージセンサ72は高速ドラフトモード用の構造、例えば垂直CCD721に沿って配列された複数のフォトダイオード720から選択的に信号電荷を転送するためのシフト信号線を備えていない。そのためイメージセンサ72では、よりフォトダイオード72のサイズを大きくでき、垂直CCD721のサイズを大きくできるため、飽和信号電荷量を大きくすることができる。またフォトダイオード720の受光面の面積を大きくできるため、感度等の点でも有利である。しかしながらイメージセンサ72では、高速ドラフトモードのようにフォトダイオード720に蓄積された信号電荷を間引きして垂直CCD721に転送することにより、1フレームを表示するために必要な水平CCD722による信号電荷の転送回数を低減することができない。例えば、600万画素のエリアイメージセンサ(水平方向に3008画素、垂直方向に2000画素)の全画素を、従来のフレーム読み出し方式、25MHzの読み出し速度で読み出す場合、1画素当たり0.04μsの読み出し時間が必要なため、1フィールドの読み出しには、少なくても120.32ms(=0.04μs×3008×1000)の読み出し時間が必要である。したがって1フレームの読み出しには、少なくとも2フィールド分を合わせて240.64msの読み出し時間が必要である。つまり高速ドラフトモードに対応しない600万画素のエリアイメージセンサを用いて連続した画像を読み出す(以下、スルー画読み出しという。)を表示する場合、1秒間に4枚分のフレームしか読み出すことができない。ここでスルー画とは被写体を所定の時間間隔で撮像して得た動画系列のことである。しかも、これは純粋に水平方向に3008画素、垂直方向に2000画素の全画素を読み出す時間であり、通常は、イメージセンサ72の周囲に配置された光学的黒画素を読み出す時間、イメージセンサ72を駆動するための別の処理時間、ノイズ吐き出しのための高速吐き出し転送時間、被写体の露光時間等も必要であるため、実質的には1秒間に2〜3枚分のフレーム読み出しをすることしか出来ず、実質的に被写体が動いている様子を動画として読み出すことはできない。   Here, the image sensor 72 does not include a shift signal line for selectively transferring signal charges from a plurality of photodiodes 720 arranged along the vertical CCD 721, for example, a structure for a high-speed draft mode. Therefore, in the image sensor 72, the size of the photodiode 72 can be increased, and the size of the vertical CCD 721 can be increased, so that the saturation signal charge amount can be increased. Further, since the area of the light receiving surface of the photodiode 720 can be increased, it is advantageous in terms of sensitivity and the like. However, in the image sensor 72, the number of signal charges transferred by the horizontal CCD 722 necessary for displaying one frame is obtained by thinning out the signal charges accumulated in the photodiode 720 and transferring them to the vertical CCD 721 as in the high-speed draft mode. Can not be reduced. For example, when reading out all the pixels of a 6 million pixel area image sensor (3008 pixels in the horizontal direction and 2000 pixels in the vertical direction) with a conventional frame readout method and a readout speed of 25 MHz, a readout time of 0.04 μs per pixel Therefore, reading of one field requires a reading time of at least 120.32 ms (= 0.04 μs × 3008 × 1000). Therefore, reading of one frame requires a reading time of 240.64 ms including at least two fields. That is, when displaying continuous images (hereinafter referred to as “through image readout”) using a 6 million pixel area image sensor that does not support the high-speed draft mode, only four frames per second can be read out. Here, the through image is a moving image series obtained by imaging a subject at a predetermined time interval. In addition, this is a time for reading all the pixels of 3008 pixels in the horizontal direction and 2000 pixels in the vertical direction. Usually, the time for reading the optical black pixels arranged around the image sensor 72 is Other processing time for driving, high-speed discharge transfer time for noise discharge, exposure time of subject, etc. are also required, so it is practically possible to read out only two or three frames per second. In other words, it is impossible to read a moving image of the subject moving substantially.

そこでDSC1では、動画として表示するための画像としては、高解像度である必要が無く、低解像度であってもフレームレートが高い方が良いという考えの元に読み出し方法に工夫を加えている。まず一定時間の露光後に、シフト信号により先ず第1フィールドの画素を垂直CCD721に信号電荷を移動させる。その後垂直CCD721での各信号電荷の転送が実施される。このとき水平CCD722の各セル722aに垂直CCD721の複数セル分の信号電荷を蓄積することにより、垂直方向に複数セル分の信号電荷のアナログ的な加算蓄積を行う。尚、加算数は、2セル分であっても、3セル分であってもよい。そして水平CCD722により垂直CCD721の複数セル分の信号電荷を転送する。このように垂直CCD721の複数セル分の信号電荷を加算することにより、垂直方向の画素ラインの読み出しライン数が減少(例えば2セル分の加算であれば、読み出しライン数は半分になり、4セル分の加算であれば、読み出しライン数は4分の1になる。)させることができるため、高速ドラフトモード用の構造を備えなくても、動画としてのスルー画の1フレームを表示するために必要な水平CCD722による信号電荷の転送回数を低減することができる。このとき例えば2セル分の加算、4セル分の加算であれば、それぞれ信号電荷の転送回数を2分の1、4分の1に低減でき、フレームレートをそれぞれ2倍、4倍に増大させることができる。また、信号電荷を加算することによりイメージセンサ72の見かけ上の感度が上がるため、スルー画表示中のイメージセンサ72の露光期間を加算数に応じて短縮(例えば2セル分の加算であれば2分の1、4セル分の加算であれば4分の1に短縮)できるため、さらにフレームレートを向上することができる。この結果、DSC1では、高解像度の静止画を撮影可能な画素数の多いイメージセンサ72を用いても、スルー画を高速に表示することができる。また、垂直CCD721の複数セル分の信号電荷を加算することにより、信号電荷のSN比を改善することもできる。尚、動画はDSC1の動画撮影機能により録画される動画でもよい。また、信号電荷の加算数は、2セル分でも、3セル分でも、4セル分でもよいし、自動又は手動により変更可能であってもよい。以下、「各列の垂直CCD721のnセル分の信号電荷を水平CCD722の各セル722aで加算する」ことを「n倍の画素加算」という。   Therefore, DSC 1 devises the reading method based on the idea that it is not necessary to have a high resolution as an image to be displayed as a moving image, and it is better to have a high frame rate even with a low resolution. First, after exposure for a predetermined time, the signal charge is first moved to the vertical CCD 721 by the shift signal. Thereafter, each signal charge is transferred by the vertical CCD 721. At this time, signal charges for a plurality of cells of the vertical CCD 721 are accumulated in each cell 722a of the horizontal CCD 722 to perform analog addition accumulation of the signal charges for the plurality of cells in the vertical direction. The number of additions may be for 2 cells or 3 cells. Then, signal charges for a plurality of cells of the vertical CCD 721 are transferred by the horizontal CCD 722. In this way, by adding the signal charges for a plurality of cells of the vertical CCD 721, the number of readout lines of the pixel lines in the vertical direction is reduced (for example, if the addition is for 2 cells, the number of readout lines is halved and 4 cells are obtained. In the case of addition of minutes, the number of readout lines can be reduced by a factor of four.) In order to display one frame of a through image as a moving image without having a structure for a high-speed draft mode. The number of signal charges transferred by the horizontal CCD 722 can be reduced. At this time, for example, if 2 cells are added and 4 cells are added, the number of signal charge transfers can be reduced to 1/2 or 1/4, respectively, and the frame rate is increased by 2 or 4 respectively. be able to. In addition, since the apparent sensitivity of the image sensor 72 is increased by adding the signal charges, the exposure period of the image sensor 72 during live view display is shortened according to the number of additions (for example, 2 for the addition of 2 cells). Since the addition of one-fourth and four-cells can be reduced to one-fourth), the frame rate can be further improved. As a result, the DSC 1 can display a through image at high speed even using the image sensor 72 having a large number of pixels that can shoot a high-resolution still image. Further, by adding signal charges for a plurality of cells of the vertical CCD 721, the signal charge SN ratio can be improved. The moving image may be a moving image recorded by the moving image shooting function of the DSC 1. The number of signal charges to be added may be 2 cells, 3 cells, 4 cells, or may be changed automatically or manually. Hereinafter, “adding the signal charges for n cells of the vertical CCD 721 in each column in each cell 722a of the horizontal CCD 722” is referred to as “n times pixel addition”.

図3に示す撮像コントローラ76は、垂直CCD721の転送電極、水平CCD722の転送電極及びシフト電極にそれぞれ垂直駆動信号、水平駆動信号及びシフト信号を、垂直信号線724、水平信号線725、及びシフト信号線726、727を介して印加する。
アナログフロントエンド(AFE)74は、相関二重サンプリング(CDS)回路740、アンプ742、アナログ・ディジタル(A/D)変換器744、図示しないアナログ的な黒レベル再現回路(イメージセンサ72にある光学的にマスクされた画素を使用して黒の信号レベルを確定することで光学的な黒の基準電圧を再生する回路)等で構成されている。CDS回路740は、イメージセンサ72が出力する画素信号に含まれるリセットノイズを除去する回路である。アンプ742は、制御部80と協働して、被写体の明るさに応じた利得で画素信号を増幅するための回路であり、いわゆる利得可変増幅器である。A/D変換器744は画素信号に対してA/D変換を施してディジタルの画素信号(以下、画素データという。)を生成する。AFE74から出力される画素データは、画像処理コントローラ98によってRAM100に格納される。
The imaging controller 76 shown in FIG. 3 applies a vertical drive signal, a horizontal drive signal, and a shift signal to the transfer electrode of the vertical CCD 721, the transfer electrode of the horizontal CCD 722, and the shift electrode, respectively, a vertical signal line 724, a horizontal signal line 725, and a shift signal. Apply via lines 726, 727.
The analog front end (AFE) 74 includes a correlated double sampling (CDS) circuit 740, an amplifier 742, an analog / digital (A / D) converter 744, and an analog black level reproduction circuit (not shown) (optical in the image sensor 72). And a circuit that reproduces the optical black reference voltage by determining the black signal level using the masked pixels. The CDS circuit 740 is a circuit that removes reset noise included in the pixel signal output from the image sensor 72. The amplifier 742 is a circuit for amplifying the pixel signal with a gain corresponding to the brightness of the subject in cooperation with the control unit 80, and is a so-called variable gain amplifier. The A / D converter 744 performs A / D conversion on the pixel signal to generate a digital pixel signal (hereinafter referred to as pixel data). Pixel data output from the AFE 74 is stored in the RAM 100 by the image processing controller 98.

画像処理コントローラ98は、RAM100、色処理部102、解像度変換部104及び圧縮・伸張部106と協働して、AFE74から出力された画素データに対して各種の画像処理を施す。
RAM(Random Access Memory)100は、画素データ等が一時的に格納される揮発性のメモリである。
色処理部102は、画像処理コントローラ98と協働し、AFE74から出力された画素データに対して画像の現像処理を施す。現像処理とは、イメージセンサ72上の各フォトダイオード720の信号電荷に対応する画素データの各画素の濃淡レベルを近傍画素同士で補間するデモザイク処理とホワイトバランス補正と階調補正とにより、画素毎にRGBの3チャネルの濃淡レベルを持つフレームデータを形成し、最終的に画像の形に再現する処理である。
解像度変換部104は、画像処理コントローラ98と協働し、フレームデータの解像度(総画素数)を所定の解像度に変換する。具体的には例えば、解像度変換部104は、ユーザが撮像前に設定する撮像条件に応じた解像度にフレームデータを変換したり、LCD36の画面サイズに対応した解像度にフレームデータを変換する。
The image processing controller 98 performs various types of image processing on the pixel data output from the AFE 74 in cooperation with the RAM 100, the color processing unit 102, the resolution conversion unit 104, and the compression / decompression unit 106.
A RAM (Random Access Memory) 100 is a volatile memory that temporarily stores pixel data and the like.
The color processing unit 102 cooperates with the image processing controller 98 to perform image development processing on the pixel data output from the AFE 74. The development processing is performed for each pixel by demosaic processing for interpolating the gray level of each pixel of pixel data corresponding to the signal charge of each photodiode 720 on the image sensor 72 between neighboring pixels, white balance correction, and gradation correction. Is a process of forming frame data having three levels of RGB light and gray levels, and finally reproducing it in the form of an image.
The resolution converter 104 cooperates with the image processing controller 98 to convert the resolution of the frame data (total number of pixels) to a predetermined resolution. Specifically, for example, the resolution conversion unit 104 converts the frame data to a resolution corresponding to an imaging condition set by the user before imaging, or converts the frame data to a resolution corresponding to the screen size of the LCD 36.

圧縮・伸張部106は、画像処理コントローラ98と協働し、フレームデータを圧縮し、また圧縮されたフレームデータを伸張する(例えば、画像データをJPEG形式の画像データに圧縮したり、JPEG形式に圧縮されたデータを伸張する)。尚、フレームデータを圧縮せずにリムーバブルメモリ92に格納することもできる。
グラフィックコントローラ94は、画像処理コントローラ98と協働し、フレームデータが表す画像をLCD36に画面表示する。
以上説明した画像処理コントローラ98、色処理部102、解像度変換部104、圧縮・伸張部106及びグラフィックコントローラ94の機能は、ASIC、DSP等の専用回路で実現してもよいし、制御部80が特定のプログラムを実行することによって実現してもよい。
The compression / decompression unit 106 cooperates with the image processing controller 98 to compress the frame data and decompress the compressed frame data (for example, compress the image data into JPEG format image data, Decompress compressed data). The frame data can be stored in the removable memory 92 without being compressed.
The graphic controller 94 cooperates with the image processing controller 98 to display the image represented by the frame data on the LCD 36 on the screen.
The functions of the image processing controller 98, the color processing unit 102, the resolution conversion unit 104, the compression / decompression unit 106, and the graphic controller 94 described above may be realized by a dedicated circuit such as an ASIC or a DSP, or the control unit 80 may You may implement | achieve by running a specific program.

操作部84は、電源スイッチ52、レリーズボタン10、シャッタ速度ダイヤル12や、撮影条件等を設定するためのボタン40,42,44,46,48,50およびジョグダイヤル22を備える。
外部インタフェースコントローラ86は、DSC1と図示しないパーソナルコンピュータ(PC)等の外部システムとを通信可能に接続する。リムーバブルメモリコントローラ88とは、カードコネクタ90に接続されるリムーバブルメモリ92にRAM100に格納されているデータを転送する入出力機構である。
フラッシュメモリ82は制御部80が実行する画像処理プログラムを格納している不揮発性メモリである。DSC1が作動するために必要な画像処理プログラムや各種のデータは、所定のサーバからのネットワークを介したダウンロード、リムーバブルメモリ92からの読み出し等によってフラッシュメモリ82に格納することもできる。
The operation unit 84 includes a power switch 52, a release button 10, a shutter speed dial 12, buttons 40, 42, 44, 46, 48, 50 for setting shooting conditions and the jog dial 22.
The external interface controller 86 connects the DSC 1 and an external system (not shown) such as a personal computer (PC) so that they can communicate with each other. The removable memory controller 88 is an input / output mechanism that transfers data stored in the RAM 100 to a removable memory 92 connected to the card connector 90.
The flash memory 82 is a non-volatile memory that stores an image processing program executed by the control unit 80. An image processing program and various data necessary for the DSC 1 to operate can be stored in the flash memory 82 by downloading from a predetermined server via a network, reading from the removable memory 92, or the like.

制御部80は、CPU78、RAM81及びフラッシュメモリ82を備える。制御部80はフラッシュメモリ82に格納されている制御プログラムを実行することでDSC1の各部を制御する。RAM81は、制御プログラムや各種のデータが一時的に格納される揮発性メモリである。   The control unit 80 includes a CPU 78, a RAM 81, and a flash memory 82. The control unit 80 controls each unit of the DSC 1 by executing a control program stored in the flash memory 82. The RAM 81 is a volatile memory that temporarily stores control programs and various data.

図6は、DSC1のスルー画撮影モードにおける処理の流れを示すフローチャートである。図6に示す処理は、DSC1がスルー画撮影モードに遷移すると起動し、DSC1がスルー画撮影モードからスルー画撮影モード以外のモードに遷移するまで繰り返される。
まず、制御部80は、シャッタ駆動部70と協働して第一シャッタ幕30と第二シャッタ幕32を開く(ステップS100参照)。以下、「第一シャッタ幕30と第二シャッタ幕32を開く」ことを「シャッタ幕を開く」という。
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing in the through image shooting mode of DSC1. The process shown in FIG. 6 is activated when the DSC 1 transitions to the through image capturing mode, and is repeated until the DSC 1 transitions from the through image capturing mode to a mode other than the through image capturing mode.
First, the control unit 80 opens the first shutter curtain 30 and the second shutter curtain 32 in cooperation with the shutter driving unit 70 (see step S100). Hereinafter, “opening the first shutter curtain 30 and the second shutter curtain 32” is referred to as “opening the shutter curtain”.

ステップS102では、制御部80はスルー画をLCD36に画面表示する。具体的には制御部80は、シャッタ幕を開いたまま電子シャッタを用いてフォトダイオード720に所定の露光期間だけ信号電荷を蓄積させ、この信号電荷による画素信号をイメージセンサ72から読み出す。そして制御部80は、読み出した画素信号からフレームデータを生成し、そのフレームデータに対してRGB別画素補間処理、ホワイトバランス処理、色再現処理、ガンマ補正処理、縦横サイズ縮小処理等を施して、各種処理後のフレームデータが表す1フレーム分の画像をLCD36に表示する。制御部80は、これら一連の処理を繰り返すことによりスルー画をLCD36に動画表示する。詳細は後述する。   In step S102, the control unit 80 displays the through image on the LCD 36. Specifically, the control unit 80 causes the photodiode 720 to accumulate signal charges for a predetermined exposure period using an electronic shutter while the shutter curtain is open, and reads out a pixel signal based on the signal charges from the image sensor 72. Then, the control unit 80 generates frame data from the read pixel signal, performs pixel-specific pixel interpolation processing, white balance processing, color reproduction processing, gamma correction processing, vertical and horizontal size reduction processing, and the like on the frame data, An image for one frame represented by the frame data after various processes is displayed on the LCD 36. The controller 80 displays the through image on the LCD 36 as a moving image by repeating these series of processes. Details will be described later.

ステップS104では、制御部80は、レリーズボタン10が押されたか否かを判定する。レリーズボタン10が押されると、制御部80は被写体の静止画を撮像するための処理(ステップS106からステップS118参照)を実行する。
ステップS106では、制御部80、シャッタ駆動部70と協働して第一シャッタ幕30と第二シャッタ幕32を閉じる(以下、「シャッタ幕を閉じる」という。)そして次回シャッタ動作のためのシャッタのチャージ、次回撮影のためのイメージセンサ72の準備等を行なう。
ステップS108では、制御部80は、第一シャッタ幕30又は第二シャッタ幕32による幕面反射光の照度を検出する。具体的には制御部80は、内部照度計66の出力信号を読み込むことにより、レンズユニット2の絞り62を通過し、シャッタ幕で反射した光の照度を検出する。
In step S104, the control unit 80 determines whether or not the release button 10 has been pressed. When the release button 10 is pressed, the control unit 80 executes processing for capturing a still image of the subject (see Step S106 to Step S118).
In step S106, the first shutter curtain 30 and the second shutter curtain 32 are closed in cooperation with the control unit 80 and the shutter driving unit 70 (hereinafter referred to as “closing the shutter curtain”), and the shutter for the next shutter operation. Charging, preparation of the image sensor 72 for the next shooting, and the like.
In step S108, the control unit 80 detects the illuminance of the screen surface reflected light by the first shutter curtain 30 or the second shutter curtain 32. Specifically, the control unit 80 reads the output signal of the internal illuminance meter 66 to detect the illuminance of the light that passes through the aperture 62 of the lens unit 2 and is reflected by the shutter curtain.

ステップS110では、制御部80は、幕面反射光の照度に応じて、そのときの撮影条件に最適な露光期間(シャッタ幕を開いているべき適正な時間)を設定する。具体的には例えば、制御部80は、内部照度計66の出力信号に基づいて露光期間を設定する。尚、制御部80は、内部照度計66の出力信号の信号レベルを変数とする露光期間の関数をフラッシュメモリ82等に格納し、その関数と内部照度計66の出力信号とから露光期間を算出することにより露光期間を設定してもよい。   In step S110, the control unit 80 sets an exposure period (appropriate time during which the shutter curtain should be opened) that is optimal for the shooting conditions at that time in accordance with the illuminance of the curtain surface reflected light. Specifically, for example, the control unit 80 sets the exposure period based on the output signal of the internal illuminance meter 66. The control unit 80 stores a function of the exposure period using the signal level of the output signal of the internal illuminance meter 66 as a variable in the flash memory 82 and the like, and calculates the exposure period from the function and the output signal of the internal illuminance meter 66. By doing so, the exposure period may be set.

ステップS112からステップS114では、制御部80は、ステップS110で設定した露光期間だけシャッタ幕を開放する。具体的には制御部80は、シャッタ幕の開放に先立ちイメージセンサ72の露光のための準備(例えばイメージセンサ72の各フォトダイオード720に蓄積されている電荷の吐き出し処理や垂直CCD721及び水平CCD722に残存する電荷の吐き出し処理)を行う。そして、イメージセンサ72の露光のための準備が整うと、制御部80は、シャッタ駆動部70と協働してシャッタ幕を開き(ステップS112参照)、シャッタ幕を開いてから設定した露光期間が経過した後にシャッタ幕を閉じる(ステップS114参照)。この結果、イメージセンサ72は露光期間だけ被写体からの光に露光される。
ステップS116からステップS118では、制御部80は静止画を生成する。具体的には制御部80は、イメージセンサ72の垂直CCD721及び水平CCD722に残存する電荷を吐き出した後に、イメージセンサ72から第一フィールドの画素信号と第二フィールドの画素信号とを読み出す(ステップS116参照)。そして制御部80は、色処理部102と協働して、読み出した第一フィールドの画素信号と第二フィールドの画素信号に対して現像処理を施すことにより、第一フィールドの画素信号と第二フィールドの画素信号とからフレームデータを生成する。さらに制御部80は、解像度変換部104、圧縮・伸張部106、画像処理コントローラ98及びリムーバブルメモリコントローラ88と協働して、フレームデータに対して解像度変換、圧縮処理(例えばJPEG規格に準拠した圧縮処理)等を施し、フレームデータを静止画(例えばJPEG形式の静止画)としてリムーバブルメモリ92等に格納する(ステップS118参照)。
In steps S112 to S114, the controller 80 opens the shutter curtain for the exposure period set in step S110. Specifically, the control unit 80 prepares for exposure of the image sensor 72 prior to opening the shutter curtain (for example, discharge processing of charges accumulated in the photodiodes 720 of the image sensor 72, and the vertical CCD 721 and horizontal CCD 722. The remaining charge is discharged). When the image sensor 72 is ready for exposure, the control unit 80 cooperates with the shutter driving unit 70 to open the shutter curtain (see step S112), and the exposure period set after the shutter curtain is opened. After the elapse, the shutter curtain is closed (see step S114). As a result, the image sensor 72 is exposed to light from the subject for the exposure period.
In step S116 to step S118, the control unit 80 generates a still image. Specifically, after discharging the electric charge remaining in the vertical CCD 721 and the horizontal CCD 722 of the image sensor 72, the control unit 80 reads the first field pixel signal and the second field pixel signal from the image sensor 72 (step S116). reference). The control unit 80 cooperates with the color processing unit 102 to perform development processing on the read pixel signal of the first field and the pixel signal of the second field so that the pixel signal of the first field Frame data is generated from the pixel signal of the field. Further, the control unit 80 cooperates with the resolution conversion unit 104, the compression / decompression unit 106, the image processing controller 98, and the removable memory controller 88 to perform resolution conversion and compression processing (for example, compression conforming to the JPEG standard) for frame data. The frame data is stored in the removable memory 92 or the like as a still image (for example, a JPEG format still image) (see step S118).

図7は、スルー画表示処理におけるイメージセンサ72の作動を示す模式図である。図8は、スルー画表示処理において撮像コントローラ76が出力する駆動信号を示す模式図である。図7の(A1)から(A4)は、それぞれ図8のt1からt4におけるイメージセンサ72の状態を示している。図9は、スルー画表示処理において画素信号からフレームデータを生成する処理を示す模式図である。以下、第一フィールドの画素信号をイメージセンサ72から読み出し、そのとき読み出した第一フィールドの画素信号と前回読み出した第二フィールドの画素信号とから1フレーム分のフレームデータを生成する処理について具体的に説明しながら、スルー画表示処理について説明する。   FIG. 7 is a schematic diagram showing the operation of the image sensor 72 in the through image display process. FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a drive signal output by the imaging controller 76 in the through image display process. (A1) to (A4) in FIG. 7 show states of the image sensor 72 from t1 to t4 in FIG. 8, respectively. FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a process of generating frame data from pixel signals in the through image display process. Specific processing for reading out the first-field pixel signal from the image sensor 72 and generating one frame of frame data from the read-out first-field pixel signal and the previously-read-out second-field pixel signal will be described below. The through image display process will be described with reference to FIG.

まず、制御部80は、垂直CCD721の各セル721aに第一フィールドの信号電荷を対応するフォトダイオード720から転送する(図7(A1)、図8に示すt1におけるVshの波形参照)。このとき各列の垂直CCD721の全てのセル721aには、同一チャネルの濃淡レベルを示す信号電荷、具体的にはGチャネルの濃淡レベルを示す信号電荷又はBチャネルの濃淡レベルを示す信号電荷が対応するフォトダイオード720から転送される。   First, the control unit 80 transfers the signal charge of the first field from the corresponding photodiode 720 to each cell 721a of the vertical CCD 721 (see FIG. 7A1, the waveform of Vsh at t1 shown in FIG. 8). At this time, all the cells 721a of the vertical CCDs 721 in each column correspond to signal charges indicating the gray level of the same channel, specifically, signal charges indicating the gray level of the G channel or signal charges indicating the gray level of the B channel. Is transferred from the photodiode 720.

次に、制御部80は、各列の垂直CCD721の複数セル分の信号電荷を水平CCD722の各セル722aで加算する。具体的には制御部80は、例えば垂直CCD721の2セル分の信号電荷を加算する場合、水平CCD722を駆動することなく(図8に示すt1からt5のVhの波形参照)、垂直CCD721により垂直CCD721の2セル分の信号電荷を水平CCD722の各セル722aに転送させる。図7(A2)、(A3)及び図8に示すt1からt3におけるV1からV4の波形は、1セル目の信号電荷を転送するための垂直駆動信号を示し、図7(A4)及び図8に示すt4からt5におけるV1からV4の波形は、2セル目の信号電荷を転送するための垂直駆動信号を示している。この結果、各列の垂直CCD721の2セル分の信号電荷が水平CCD722の各セル722aに蓄積される。尚、上述したように各列の垂直CCD721には同一チャネルの濃淡レベルを示す信号電荷が転送されているため、画素加算により異なるチャネルの濃淡レベルを示す信号電荷が水平CCD722の各セル722aで混合されることはない。しかし、画素加算において互いに異なるチャネルの濃淡レベルを示す信号電荷が混合されてもよい場合、例えばモノトーンのスルー画を表示する場合は、各列の垂直CCD721に異なるチャネルの濃淡レベルを示す信号電荷を転送してもよい。   Next, the control unit 80 adds signal charges for a plurality of cells of the vertical CCD 721 in each column in each cell 722 a of the horizontal CCD 722. Specifically, for example, when adding the signal charges for two cells of the vertical CCD 721, the control unit 80 does not drive the horizontal CCD 722 (see the waveform of Vh from t1 to t5 shown in FIG. 8), and the vertical CCD 721 The signal charge for two cells of the CCD 721 is transferred to each cell 722 a of the horizontal CCD 722. Waveforms V1 to V4 from t1 to t3 shown in FIGS. 7A2 and 7A3 and FIG. 8 indicate vertical drive signals for transferring the signal charge of the first cell, and FIG. 7A4 and FIG. Waveforms V1 to V4 from t4 to t5 shown in FIG. 4 indicate vertical drive signals for transferring the signal charge of the second cell. As a result, signal charges for two cells of the vertical CCD 721 in each column are accumulated in each cell 722 a of the horizontal CCD 722. As described above, since the signal charges indicating the gray level of the same channel are transferred to the vertical CCDs 721 in each column, the signal charges indicating the gray level of different channels are mixed in each cell 722a of the horizontal CCD 722 by pixel addition. It will never be done. However, when signal charges indicating the gray levels of different channels may be mixed in pixel addition, for example, when displaying a monotone through image, the signal charges indicating the gray levels of different channels are applied to the vertical CCDs 721 of each column. It may be transferred.

次に、制御部80は、水平CCD722により画素加算後の信号電荷を検出部723に転送させ(図8に示すt5からt6のVhの波形参照)、検出部723により信号電荷を画素信号に変換させる。すなわち、水平CCD722は各セルに垂直CCDの2セル分の電荷が蓄積される度に一度だけ電荷を一掃する。DSC1では、このようにして水平CCD722による信号電荷の転送回数を低減することにより、1フレームを表示するために必要な垂直CCD721による信号電荷の転送回数を低減することができる。具体的には、1フレームを表示するために必要な垂直CCD721による信号電荷の転送回数は、n倍の画素加算によりn分の1に低減される。この結果、1フレームを表示するために必要な画素信号をイメージセンサ72から高速に出力させることができる。尚、検出部723がフローティング・ディフュージョン・アンプの場合、制御部80は、水平CCD722の複数セル分の信号電荷を検出部723に転送することにより、検出部723で信号電荷を加算した後に、検出部723により信号電荷を画素信号に変換させてもよい。   Next, the control unit 80 causes the horizontal CCD 722 to transfer the signal charge after pixel addition to the detection unit 723 (see the waveform of Vh from t5 to t6 shown in FIG. 8), and the detection unit 723 converts the signal charge into a pixel signal. Let That is, the horizontal CCD 722 wipes out the charge only once each time the charge of two cells of the vertical CCD is accumulated in each cell. In DSC1, by reducing the number of signal charges transferred by the horizontal CCD 722 in this way, the number of signal charges transferred by the vertical CCD 721 required to display one frame can be reduced. Specifically, the number of signal charges transferred by the vertical CCD 721 required to display one frame is reduced to 1 / n by n-times pixel addition. As a result, pixel signals necessary for displaying one frame can be output from the image sensor 72 at high speed. When the detection unit 723 is a floating diffusion amplifier, the control unit 80 transfers the signal charges for a plurality of cells of the horizontal CCD 722 to the detection unit 723, and adds the signal charges in the detection unit 723, and then detects the signal charges. The signal charge may be converted into a pixel signal by the unit 723.

イメージセンサ72から読み出された画素信号には、AFE74によるノイズ除去、明るさ調整、A/D変換等の処理が施される。具体的には明るさ調整は、制御部80が被写体の明るさに応じてアンプ742の利得を制御することにより行う。制御部80は、例えば明るさ調整の対象となる画素信号より以前に読み出された画素信号から被写体の明るさを判定する。尚、スルー画の明るさの調整は、露光期間を一定にした状態で被写体の明るさに応じて画素加算の倍数をフィールド毎、フレーム毎に設定することにより行ってもよい。上述したアンプ724による明るさ調整と画素加算による明るさ調整とを併用する場合、画素加算が施された画素信号は被写体が実際の被写体の明るさよりも明るいことを示すため、画素信号に基づく被写体の明るさの判定には画素加算の倍数を考慮する必要がある。   The pixel signal read from the image sensor 72 is subjected to processing such as noise removal, brightness adjustment, and A / D conversion by the AFE 74. Specifically, the brightness adjustment is performed by the control unit 80 controlling the gain of the amplifier 742 in accordance with the brightness of the subject. For example, the control unit 80 determines the brightness of the subject from the pixel signal read before the pixel signal to be subjected to brightness adjustment. Note that the brightness of the through image may be adjusted by setting a multiple of pixel addition for each field and each frame according to the brightness of the subject in a state where the exposure period is constant. When the above-described brightness adjustment by the amplifier 724 and brightness adjustment by pixel addition are used together, the pixel signal subjected to pixel addition indicates that the subject is brighter than the actual subject brightness. It is necessary to consider a multiple of pixel addition in determining the brightness of the image.

次に、制御部80は、画像処理コントローラ98と協働してAFE74から出力された画素データをRAM100に格納する。ここでAFE74から出力された画素データが表すフレームの垂直方向の解像度は、信号電荷の加算により垂直方向に低減されている。そこで制御部80は、信号電荷の垂直方向の加算数に応じて画素データの画素を水平方向に間引いたり水平方向に連続する画素値を加算することにより、AFE74から出力された画素データが表すフレームの垂直方向の解像度を低減する。この結果、AFE74から出力された画素データが表すフレームの歪みは是正されるとともに、フレームの解像度は低減される。このように画素データの情報量を低減することにより、その後に画像データに対して施す処理量を低減することができる。   Next, the control unit 80 stores the pixel data output from the AFE 74 in the RAM 100 in cooperation with the image processing controller 98. Here, the vertical resolution of the frame represented by the pixel data output from the AFE 74 is reduced in the vertical direction by adding signal charges. Therefore, the control unit 80 thins out the pixels of the pixel data in the horizontal direction according to the number of additions of the signal charges in the vertical direction or adds pixel values that are continuous in the horizontal direction, thereby representing the frame represented by the pixel data output from the AFE 74. Reduce the vertical resolution. As a result, the distortion of the frame represented by the pixel data output from the AFE 74 is corrected and the resolution of the frame is reduced. By reducing the information amount of the pixel data in this way, it is possible to reduce the amount of processing performed on the image data thereafter.

次に、制御部80は、色処理部102と協働して、前回読み出した第二フィールドの画素データと今回読み出した画素データとから1フレーム分のフレームデータを生成する(図9参照)。そして制御部80は、解像度変換部104、画像処理コントローラ98及びグラフィックコントローラ94と協働して、LCD36の画面サイズに対応した解像度に変換したフレームデータが表すフレームをLCD36に表示する。ところで、今回読み出した画素データは、図9に示すように次回読み出す画素データとともに次のフレームデータの生成に利用される。つまりDSC1では、イメージセンサ72から読み出した画素データを連続する2フレーム分のフレームデータの生成に用いながら、スルー画をLCD36に表示する。   Next, in cooperation with the color processing unit 102, the control unit 80 generates frame data for one frame from the pixel data of the second field read last time and the pixel data read this time (see FIG. 9). The control unit 80 displays the frame represented by the frame data converted into the resolution corresponding to the screen size of the LCD 36 on the LCD 36 in cooperation with the resolution conversion unit 104, the image processing controller 98, and the graphic controller 94. By the way, the pixel data read this time is used to generate the next frame data together with the pixel data to be read next time as shown in FIG. That is, the DSC 1 displays the through image on the LCD 36 while using the pixel data read from the image sensor 72 to generate frame data for two consecutive frames.

イメージセンサ72から読み出した画素データを連続する2フレーム分のフレームデータの生成に用いることより、画素データを1フレーム分のフレームデータの生成に用いる場合(図10参照)と比較して、スルー画表示のフレームレートを高めることができる。尚、イメージセンサ72が1フレームを3フィールド以上の複数フィールドに分割して画素信号を読み出すイメージセンサである場合は、イメージセンサ72から読み出した画素データをそのフィールド数に応じて連続する複数フレーム分のフレームデータの生成に用いてもよい。またDSC1は、図9に示すフレーム生成モードと図10に示すフレーム生成モードとを切り換え可能に制御してもよい。   By using the pixel data read out from the image sensor 72 for generating frame data for two consecutive frames, the through image is compared with the case where the pixel data is used for generating frame data for one frame (see FIG. 10). The frame rate of display can be increased. When the image sensor 72 is an image sensor that reads a pixel signal by dividing one frame into a plurality of fields of three or more fields, the pixel data read from the image sensor 72 is stored for a plurality of consecutive frames according to the number of fields. It may be used to generate the frame data. In addition, the DSC 1 may control to switch between the frame generation mode illustrated in FIG. 9 and the frame generation mode illustrated in FIG.

本発明によるディジタルスチルカメラの外観を示す図。The figure which shows the external appearance of the digital still camera by this invention. 本発明によるディジタルスチルカメラの外観を示す図。The figure which shows the external appearance of the digital still camera by this invention. 本発明によるディジタルスチルカメラのブロック図。1 is a block diagram of a digital still camera according to the present invention. 本発明に係るイメージセンサの模式図。1 is a schematic diagram of an image sensor according to the present invention. 本発明に係るイメージセンサの読み出し方式を説明するための模式図。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a reading method of the image sensor according to the present invention. スルー画撮影モードにおける処理の流れを示すフローチャート。6 is a flowchart showing a flow of processing in a through image shooting mode. スルー画表示処理におけるイメージセンサの作動を示す模式図。The schematic diagram which shows the action | operation of the image sensor in a through image display process. スルー画表示処理におけるイメージセンサの駆動信号を示す模式図。The schematic diagram which shows the drive signal of the image sensor in a through image display process. 画素信号からフレームデータを生成する処理を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the process which produces | generates frame data from a pixel signal. 画素信号からフレームデータを生成する処理を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the process which produces | generates frame data from a pixel signal.

符号の説明Explanation of symbols

72 イメージセンサ(エリアイメージセンサ)、720 フォトダイオード、721 垂直CCD、721a セル(垂直CCDのセル)、722 水平CCD、722a セル(水平CCDのセル)723 検出部 72 Image sensor (area image sensor), 720 photodiode, 721 vertical CCD, 721a cell (vertical CCD cell), 722 horizontal CCD, 722a cell (horizontal CCD cell) 723 detector

Claims (3)

フォトダイオードに電荷を蓄積し、
前記フォトダイオードに蓄積された電荷を垂直CCDに転送し、
前記垂直CCDの各セルの電荷を水平CCDに転送し、
前記垂直CCDの複数セル分の電荷を前記水平CCDの各セルに蓄積し、
前記水平CCDの各セルの電荷を検出部に転送し、
前記検出部に転送された電荷を検出する、
エリアイメージセンサの駆動方法。
Accumulates charge in the photodiode,
Transferring the charge accumulated in the photodiode to a vertical CCD;
Transfer the charge of each cell of the vertical CCD to the horizontal CCD,
The charge for a plurality of cells of the vertical CCD is accumulated in each cell of the horizontal CCD,
Transfer the charge of each cell of the horizontal CCD to the detection unit,
Detecting the charge transferred to the detection unit;
Driving method of area image sensor.
前記フォトダイオードに電荷を蓄積するとき、1フレームを構成する互いに異なるフィールドの電荷を時分割して前記垂直CCDに転送し、
前記電荷を前記水平CCDに転送するとき、前記垂直CCDの各セルの電荷をフィールド毎に前記水平CCDに転送し、
前記電荷を前記検出部に転送するとき、前記水平CCDの各セルの電荷をフィールド毎に前記検出部に転送し、
前記電荷を検出するとき、前記検出部に転送された電荷をフィールド毎に検出する請求項1に記載のエリアイメージセンサの駆動方法。
When accumulating charges in the photodiode, the charges in different fields constituting one frame are time-divided and transferred to the vertical CCD,
When transferring the charge to the horizontal CCD, the charge of each cell of the vertical CCD is transferred to the horizontal CCD field by field,
When transferring the charge to the detection unit, the charge of each cell of the horizontal CCD is transferred to the detection unit for each field,
The area image sensor driving method according to claim 1, wherein when detecting the charge, the charge transferred to the detection unit is detected for each field.
前記垂直CCDに電荷を転送するとき、前記垂直CCD毎に1つの色成分に対応する電荷を転送する請求項2に記載のエリアイメージセンサの駆動方法。   3. The method of driving an area image sensor according to claim 2, wherein when the charge is transferred to the vertical CCD, the charge corresponding to one color component is transferred for each vertical CCD.
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