JP2007028167A - Imaging apparatus - Google Patents
Imaging apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007028167A JP2007028167A JP2005206885A JP2005206885A JP2007028167A JP 2007028167 A JP2007028167 A JP 2007028167A JP 2005206885 A JP2005206885 A JP 2005206885A JP 2005206885 A JP2005206885 A JP 2005206885A JP 2007028167 A JP2007028167 A JP 2007028167A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- characteristic
- imaging
- area
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、撮像装置に関し、特に、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用い、撮像画面中のユーザが指定したエリアを、異なる光電変換特性の内のどの特性で撮像するかを、ユーザが選択可能な撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus, and in particular, by using a plurality of imaging elements having different photoelectric conversion characteristics, the user specifies which characteristic of the different photoelectric conversion characteristics is to be used to capture an area specified by the user in the imaging screen. The present invention relates to an image pickup apparatus that can select.
従来、デジタルカメラ等の撮像装置において、撮像の主たる対象である主被写体を、撮像された画像上に、ユーザの意図する露出と階調性で再現するための方法が、多数提案されてきた。 Conventionally, in an imaging apparatus such as a digital camera, many methods have been proposed for reproducing a main subject, which is a main target of imaging, on a captured image with exposure and gradation characteristics intended by the user.
例えば、特許文献1によれば、画面内に有効測光枠を設定してその大きさを可変にすることで、ユーザが有効測光枠の範囲を指定することができるようにし、有効測光枠外の測光出力に重み付けしてから有効測光枠内の測光出力と加算することで、被写体の大きさに対応した良好な自動露出制御を行う方法が提案されている。
For example, according to
また、特許文献2によれば、大きさの異なる2つの光電変換部を有する画素を有する固体撮像素子を用いて撮像を行い、得られた高感度画像データと低感度画像データを重み付けをして加算、抑圧処理することで広ダイナミックレンジ合成画像を得る方法が提案されている。
しかしながら、特許文献1の方法では、ユーザが選択したエリア全体が適正露出となるように動作するので、選択したエリア全体の平均輝度に対して適性露出となっていた。ところが実際には選択したエリア内には主被写体とそうでない部分が混在する場合が多く、例えば主被写体と主被写体よりも明るい輝度のエリアをユーザが選択した場合、特許文献1の方法では両者の平均輝度に対して適性露出となるように撮像する為、結果として主被写体に対しては露出不足となってしまう、という不具合がある。
However, in the method of
また、特許文献2の方法では、得られた高感度画像データと低感度画像データを重み付けをして加算、抑圧処理することで画像を合成するので、ユーザはどの輝度範囲が高階調な光電変換特性となるか把握できず、出来上がった画像で所望する階調特性が確保されているかを確認しなければならないし、また、得られた高感度画像データと低感度画像データをユーザが後加工する煩わしさがある。また撮像装置としては、画像合成に必要な大容量のメモリを有する必要があり、装置のコストアップにつながる。 In the method of Patent Document 2, the obtained high-sensitivity image data and low-sensitivity image data are weighted, added, and subjected to suppression processing to synthesize an image. It is not possible to grasp whether it is a characteristic, and it is necessary to confirm whether the desired gradation characteristic is secured in the completed image, and the user performs post-processing on the obtained high-sensitivity image data and low-sensitivity image data There is annoyance. In addition, the imaging apparatus needs to have a large capacity memory necessary for image composition, which leads to an increase in the cost of the apparatus.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いる撮像装置において、撮像画面中のユーザが選択したエリアを、異なる光電変換特性のうちのどの特性で撮像するかをユーザが指定することで、ユーザが画像の仕上がり具合をイメージして自らの意図を反映させた撮像を行うことのできる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 circumstances, and in an imaging apparatus using an imaging device having a plurality of different photoelectric conversion characteristics, an area selected by a user in an imaging screen is selected from which of the different photoelectric conversion characteristics. It is an object of the present invention to provide an imaging apparatus that allows the user to specify whether or not to take an image, and to allow the user to take an image reflecting the intention of the user by reflecting the image finish.
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。 The object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(請求項1)
複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像画面内を測光して測光信号を出力する測光手段とを備えた撮像装置において、
ユーザが前記撮像画面内の所望のエリアを選択するために用いられ、当該選択が行われた場合にエリア選択信号を出力するエリア選択手段と、
前記エリア選択手段を用いて選択されたエリアを、ユーザが前記複数の異なる光電変換特性のどの特性で撮像するかを指定するために用いられ、当該指定が行われた場合に指定信号を出力する光電変換特性指定手段と、
前記測光信号と、前記エリア選択信号と、前記指定信号とを基に、前記撮像素子の制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段と、
前記制御パラメータに基づいて前記撮像素子を制御する撮像制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
(Claim 1)
An image sensor having a plurality of different photoelectric conversion characteristics;
In an imaging apparatus comprising a photometric means for measuring the inside of an imaging screen of the imaging element and outputting a photometric signal,
An area selection unit that is used by a user to select a desired area in the imaging screen and outputs an area selection signal when the selection is made;
Used by the user to specify which characteristic of the plurality of different photoelectric conversion characteristics is used for the area selected by the area selecting means, and outputs a designation signal when the designation is performed. Photoelectric conversion characteristic designation means;
Control parameter calculation means for calculating a control parameter of the image sensor based on the photometric signal, the area selection signal, and the designation signal;
An image pickup apparatus comprising: an image pickup control unit that controls the image pickup element based on the control parameter.
(請求項2)
前記測光信号に基づいてシャッタ速度と絞り値を演算する露出演算手段と、
前記シャッタ速度と絞り値に基づいて露出を制御する露出制御手段とを有し、
前記露出演算手段により演算されたシャッタ速度と絞り値を変更することなく、前記エリア選択手段を用いて選択されたエリアを、前記光電変換特性指定手段を用いて前記複数の異なる光電変換特性の内の所望の特性に指定可能であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
(Claim 2)
Exposure calculation means for calculating a shutter speed and an aperture value based on the photometric signal;
Exposure control means for controlling exposure based on the shutter speed and the aperture value;
Without changing the shutter speed and the aperture value calculated by the exposure calculation means, the area selected using the area selection means is selected from the plurality of different photoelectric conversion characteristics using the photoelectric conversion characteristic designating means. The imaging apparatus according to
(請求項3)
前記撮像素子は、前記複数の異なる光電変換特性の接続点を任意に設定可能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 imaging apparatus according to
(請求項4)
前記複数の異なる光電変換特性の内、低輝度部の光電変換特性は、高輝度部の光電変換特性よりも高い階調性を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の撮像装置。
(Claim 4)
4. The photoelectric conversion characteristic of a low luminance part among the plurality of different photoelectric conversion characteristics has higher gradation than the photoelectric conversion characteristic of a high luminance part. The imaging device described.
(請求項5)
前記複数の異なる光電変換特性の内、低輝度部の光電変換特性は線形特性であり、高輝度部の光電変換特性は対数特性であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の撮像装置。
(Claim 5)
5. The photoelectric conversion characteristic of the low luminance part is a linear characteristic among the plurality of different photoelectric conversion characteristics, and the photoelectric conversion characteristic of the high luminance part is a logarithmic characteristic. The imaging device described in 1.
(請求項6)
前記撮像素子はマトリクス上に2次元配列された画素を有し、前記画素は、光電変換部、リセットトランジスタ、アンプトランジスタ、選択トランジスタを有し、前記リセットトランジスタのゲートの電位を制御することにより前記線形特性と対数特性の接続点を任意に設定可能であることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
(Claim 6)
The image sensor has pixels arranged two-dimensionally on a matrix, and the pixels include a photoelectric conversion unit, a reset transistor, an amplifier transistor, and a selection transistor, and the potential of the gate of the reset transistor is controlled by controlling the potential of the gate 6. The imaging apparatus according to claim 5, wherein a connection point between the linear characteristic and the logarithmic characteristic can be arbitrarily set.
(請求項7)
前記撮像素子はマトリクス上に2次元配列された画素を有し、前記画素は、光電変換部、転送ゲート、リセットトランジスタ、アンプトランジスタ、選択トランジスタを有し、前記転送ゲートの電位を制御することにより前記線形特性と対数特性の接続点を任意に設定可能であることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
(Claim 7)
The image sensor has pixels arranged two-dimensionally on a matrix, and the pixel has a photoelectric conversion unit, a transfer gate, a reset transistor, an amplifier transistor, and a selection transistor, and controls the potential of the transfer gate. 6. The imaging apparatus according to claim 5, wherein a connection point between the linear characteristic and logarithmic characteristic can be arbitrarily set.
(請求項8)
前記撮像素子はマトリクス上に2次元配列された画素を有し、前記画素は、光電変換部、転送ゲート、リセットトランジスタ、アンプトランジスタ、選択トランジスタを有し、前記リセットトランジスタのゲートの電位を制御することにより前記線形特性と対数特性の接続点を任意に設定可能であることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
(Claim 8)
The image sensor has pixels arranged two-dimensionally on a matrix, and the pixel has a photoelectric conversion unit, a transfer gate, a reset transistor, an amplifier transistor, and a selection transistor, and controls the gate potential of the reset transistor. The imaging apparatus according to claim 5, wherein a connection point between the linear characteristic and logarithmic characteristic can be arbitrarily set.
請求項1に記載の発明によれば、ユーザが撮像画面内の所望のエリアを選択し、そのエリアの光電変換特性を指定することで、ユーザが画像の仕上がり具合をイメージして撮像を行うことのできる撮像装置を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, the user selects a desired area in the imaging screen and designates the photoelectric conversion characteristics of the area, so that the user captures an image with the image finish level. It is possible to provide an imaging device capable of performing the above.
請求項2に記載の発明によれば、通常の露出演算から算出されるシャッタ速度と絞り値を変更することなく、画面内のエリアの光電変換特性を所望の特性に指定できるので、ユーザが従来の経験に基づく画像の仕上がり具合をイメージして撮像を行うことのできる撮像装置を提供することができる。 According to the second aspect of the invention, the photoelectric conversion characteristics of the area in the screen can be designated as desired characteristics without changing the shutter speed and the aperture value calculated from the normal exposure calculation. It is possible to provide an imaging apparatus that can capture an image of the degree of finish of an image based on the experience of the above.
請求項3に記載の発明によれば、異なる光電変換特性の接続点を任意に設定可能な撮像素子を用いることで、画面内のエリアの光電変換特性を所望の特性に指定できるので、ユーザの意図に合った画像を得ることのできる撮像装置を提供することができる。 According to the third aspect of the present invention, the use of an image sensor that can arbitrarily set connection points having different photoelectric conversion characteristics allows the photoelectric conversion characteristics of the area in the screen to be designated as desired characteristics. It is possible to provide an imaging apparatus that can obtain an image that matches the intention.
請求項4に記載の発明によれば、低輝度側の光電変換特性が高輝度側の光電変換特性よりも高階調である撮像素子を用いて画面内のエリアの光電変換特性を所望の特性に指定することで、低輝度側の階調性を高くし、かつダイナミックレンジを広くとることができ、ユーザの意図に合った画像を得ることのできる撮像装置を提供することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the photoelectric conversion characteristic of the area in the screen is set to the desired characteristic by using the imaging device in which the photoelectric conversion characteristic on the low luminance side has a higher gradation than the photoelectric conversion characteristic on the high luminance side. By specifying, it is possible to provide an imaging apparatus that can increase the gradation on the low luminance side, widen the dynamic range, and obtain an image suitable for the user's intention.
請求項5に記載の発明によれば、低輝度側が線形特性、高輝度側が対数特性の撮像素子を用いて画面内の所望のエリアの光電変換特性を指定することで、低輝度側の階調性を高くし、かつダイナミックレンジを広くとることができ、ユーザの意図に合った画像を得ることのできる撮像装置を提供することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, by specifying the photoelectric conversion characteristic of a desired area in the screen using an image sensor having a linear characteristic on the low luminance side and a logarithmic characteristic on the high luminance side, the gradation on the low luminance side is specified. Therefore, it is possible to provide an imaging apparatus capable of obtaining a high-performance and wide dynamic range and obtaining an image suitable for the user's intention.
請求項6乃至8に記載の発明によれば、画素のリセットトランジスタあるいは転送ゲートの電位を制御することによって線形特性と対数特性の接続点を任意に設定可能となした撮像素子を用いて、画面内の所望のエリアの光電変換特性を指定することで、低輝度側の階調性を高くし、かつダイナミックレンジを広くとることができ、ユーザの意図に合った画像を得ることのできる撮像装置を提供することができる。 According to the invention described in any one of claims 6 to 8, by using the image pickup device that can arbitrarily set the connection point between the linear characteristic and the logarithmic characteristic by controlling the potential of the reset transistor or the transfer gate of the pixel, By specifying the photoelectric conversion characteristics of a desired area in the image pickup device, the gradation property on the low luminance side can be increased, the dynamic range can be widened, and an image suitable for the user's intention can be obtained. Can be provided.
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラ1の外観模式図で、図1(a)は正面図、図1(b)は背面図である。
1A and 1B are schematic external views of a
図1(a)で、ボディ10の正面には、交換レンズ20が取り付けれられている。ボディ10の上面には、撮像のための操作部材であるレリーズボタン101が設置されており、ボディ10の内部でレリーズボタン101の下部には、レリーズボタン101の押し込みの1段目で動作するAFスイッチ101aと、レリーズボタンの押し込みの2段目で動作するレリーズスイッチ101bを構成する2段スイッチが配置されている。また、ボディ10の上部には、フラッシュ102が内蔵され、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112が配置されている。
In FIG. 1A, an
図1(b)で、ボディ10の背面には、デジタルカメラ1の電源をオン/オフするための電源スイッチ111、デジタルカメラ1の各種設定条件を変更するための変更ダイアル113、上下左右と中央の5つのスイッチから成り、デジタルカメラ1の各動作モードでの各種設定を行うためのジョグダイアル115、ファインダ接眼レンズ121a、記録された画像や各種情報等を表示するための画像表示手段131が配置されている。
In FIG. 1B, on the back of the
図2は、図1に示したデジタルカメラ1の回路の一例を示すブロック図である。図中、図1と同じ部分には同じ番号を付与した。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a circuit of the
デジタルカメラ1の制御を行うカメラ制御手段150は、CPU(中央処理装置)151、ワークメモリ152、記憶手段153等から構成され、記憶手段153に記憶されているプログラムをワークメモリ152に読み出し、当該プログラムに従ってデジタルカメラ1の各部を集中制御する。
The camera control means 150 for controlling the
また、カメラ制御手段150は、電源スイッチ111、モード設定ダイアル112、変更ダイアル113、ジョグダイアル115、AFスイッチ101a、レリーズスイッチ101b等からの入力を受信し、光学ファインダ121上の測光モジュール122と交信することで測光動作を制御し、AFモジュール144と交信することでAF動作を制御し、ミラー駆動手段143を介してレフレックスミラー141及びサブミラー142を駆動し、シャッタ駆動手段146を介してメカニカルシャッタ145を制御し、フラッシュ102を制御する。すなわち、カメラ制御手段150は、本発明における露出演算手段、露出制御手段および制御パラメータ算出手段として機能する。また、測光モジュール122及びカメラ制御手段150は、本発明における測光手段として機能する。
The camera control means 150 receives inputs from the
さらに、カメラ制御手段150は、ボディ10と交換レンズ20の間の交信手段として機能する、マウント(ボディ側)171上に設けられたBL交信手段(ボディ側)172と、マウント(レンズ側)271上に設けられたBL交信手段(レンズ側)272を介して、交換レンズ20のレンズインターフェース251経由で、レンズ211のフォーカスとズームを制御するレンズ制御手段241、絞り221の制御を行う絞り制御手段222、交換レンズ20の固有情報を格納しているレンズ情報記憶手段231と交信を行うことで、交換レンズ20全体を制御する。
Further, the camera control means 150 functions as a communication means between the
交換レンズ20のレンズ211によって結像される画像は、撮像素子162で光電変換された後、アンプ163で増幅され、アナログ/デジタル(A/D)変換手段164でデジタルデータに変換され、画像処理手段165で既定の画像処理を施したデジタル画像データに変換され、一旦画像メモリ181に記録された後、最終的にはメモリカード182に記録される。これらの動作は、カメラ制御手段150の制御下で、撮像制御手段161によって制御される。撮像制御手段161、アンプ163、A/D変換手段164および画像処理手段165は、撮像回路160を構成する。
An image formed by the
また、カメラ制御手段150は、撮像された画像データや各種情報を画像表示手段131に表示し、インファインダ表示手段132に各種情報を表示する。すなわち、カメラ制御手段150、画像表示手段131、インファインダ表示手段132およびジョグダイアル115は、本発明におけるエリア選択手段および光電変換特性指定手段として機能する。
The
次に、本発明における撮像素子162の一例を、図3乃至図5を用いて説明する。
Next, an example of the
図3は、撮像素子162を構成する各構成要素の配置の一例を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of an arrangement of each constituent element included in the
撮像素子162は、撮像面162a上に、水平と垂直に配列された複数の画素162bと、垂直走査回路162c、サンプルホールド回路162d、出力回路162e、出力アンプ162g、水平走査回路162f、タイミングジェネレータ(TG)162h等の構成要素を備え、画素162bの各水平行毎の並びと垂直走査回路162cとは行選択線162iで結ばれ、画素162bの各垂直列毎の並びとサンプルホールド回路162dとは垂直信号線162jで結ばれている。
The
撮像素子162の撮像動作は、撮像制御手段161からの制御に従って、タイミングジェネレータ162hによって制御され、撮像素子162の出力である画像データ162kは、アンプ163に入力される。
The imaging operation of the
図4は、撮像素子162を構成する画素162bの回路の第一の例を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a first example of a circuit of the
画素162bは、埋め込み型フォトダイオードPD(以下、PD部という)、NチャンネルMOSFET(金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ:以下、トランジスタという)Q1乃至Q4から構成されている。トランジスタQ1のドレインとQ2のソースの接続部は、フローティングディフュージョンFD(以下、FD部という)で構成されている。φRSB、φRST、φTX、φVは、各トランジスタに対する信号(電位)を示し、VDDは電源、GNDは接地を示している。
The
PD部は光電変換部であり、被写体からの入射光量に応じた光電流IPDを発生する。PD部は、光電変換された光電流IPDを直接取り出せないため、光電流IPDがPD部の寄生容量CPDに電荷QPDとして蓄積され、蓄積された信号電荷QPDが転送ゲートと呼ばれるトランジスタQ1(以後、転送ゲートQ1と記す)によってFD部に完全転送されることで出力される。転送された信号電荷QPDは、FD部の寄生容量CFDに蓄積される。 The PD unit is a photoelectric conversion unit, and generates a photocurrent IPD corresponding to the amount of incident light from the subject. Since the PD unit cannot directly extract the photoelectrically converted photocurrent IPD, the photocurrent IPD is accumulated as a charge QPD in the parasitic capacitance CPD of the PD unit, and the accumulated signal charge QPD is a transistor Q1 (hereinafter referred to as a transfer gate). It is output by being completely transferred to the FD section by the transfer gate Q1). The transferred signal charge QPD is accumulated in the parasitic capacitance CFD of the FD portion.
トランジスタQ2はリセットトランジスタと呼ばれ(以後、リセットトランジスタQ2と記す)、オンすることによってFD部を既定の電位(φRSB)にリセットする。このリセット動作の際に、リセットノイズと呼ばれる、リセット動作を行う度毎にFD部の電位がφRSBに対してばらつくノイズが発生することがある。 The transistor Q2 is called a reset transistor (hereinafter referred to as a reset transistor Q2), and resets the FD portion to a predetermined potential (φRSB) when turned on. During this reset operation, there is a case where noise called reset noise occurs that causes the potential of the FD portion to vary with respect to φRSB each time the reset operation is performed.
トランジスタQ3は、ソースフォロワ増幅回路を構成するものであり、FD部の電位VFDに対する電流増幅を行うことで、出力インピーダンスを下げる働きをする。 The transistor Q3 constitutes a source follower amplifier circuit, and functions to lower the output impedance by performing current amplification with respect to the potential VFD of the FD section.
トランジスタQ4は、信号読み出し用のトランジスタであり、ゲートは、上述した行選択線162iに接続されており、垂直走査回路162cによって印加される信号φVに応じてオン、オフされるスイッチとして動作する。トランジスタQ4のソースは、垂直信号線162jに接続されており、トランジスタQ4がオンされると、FD部の電位VFDがトランジスタQ3で低インピーダンス化されて、画素出力VOUTとして、垂直信号線162jへ導出される。
The transistor Q4 is a signal readout transistor, and has a gate connected to the above-described
図5は、図4に示した画素162bの駆動方式とその特性を示す図であり、図5(a)は、転送ゲートQ1の電位を制御する形式の駆動方法を示すタイミングチャート、図5(b)は、図5(a)に示す駆動方法で駆動した場合の光電変換特性を示す模式図、図5(c)は、リセットトランジスタQ2の電位を制御する形式の駆動方法を示すタイミングチャートである。
FIG. 5 is a diagram showing a driving method and characteristics of the
図5(a)は、いわゆるグローバルシャッタ方式と呼ばれる駆動方式で、メカニカルシャッタ145は撮像動作中は開放されている。タイミングT11で、リセットトランジスタQ2のゲート電位φRSTとドレイン電位φRSB、および転送ゲートQ1のゲート電位φTXが高電位(H)にされることで、PD部の寄生容量CPDに残っている電荷QPDがFD部に完全転送されてリセットされ、FD部もφRSBの電位にリセットされる。
FIG. 5A shows a drive system called a so-called global shutter system, in which the
タイミングT12(撮像のタイミング)で、φTXが中電位(M)にされることで、被写体からの光がPD部で光電変換されて光電流IPDとなり、光電流IPDが少ない場合は線形特性、多い場合は対数特性に変換されて(以後、線形/対数特性と呼ぶ)PD部の寄生容量CPDに蓄積される。線形特性と対数特性の接続点は、φTXの中電位(M)のレベル設定によって任意に変更できる。また、タイミングT12の間はφRSTとφRSBは常時高電位となっており(リセットトランジスタQ2が常にオン状態)、対数特性時に転送ゲートQ1を流れる電流を供給する。 By setting φTX to a medium potential (M) at timing T12 (imaging timing), light from the subject is photoelectrically converted by the PD unit to become a photocurrent IPD, and when the photocurrent IPD is small, the linear characteristic is large. In this case, it is converted into logarithmic characteristics (hereinafter referred to as linear / logarithmic characteristics) and stored in the parasitic capacitance CPD of the PD section. The connection point between the linear characteristic and the logarithmic characteristic can be arbitrarily changed by setting the level of the medium potential (M) of φTX. Further, during the timing T12, φRST and φRSB are always at a high potential (the reset transistor Q2 is always on), and a current flowing through the transfer gate Q1 is supplied during logarithmic characteristics.
タイミングT13の最初にφRSTが低電位にされるとともにφTXが高電位(H)にされることでPD部の寄生容量CPDに蓄積された電荷がFD部に完全転送され(VFD)、タイミングT14の最初でメカニカルシャッタ145が閉じられてφVが高電位にされることで、FD部の電位VFDがトランジスタQ3で低インピーダンス化されて、画素出力VOUT(この場合は撮像信号SIGNAL)として、垂直信号線162jへ導出されて、サンプルホールド回路162dに保持される。
At the beginning of timing T13, φRST is set to a low potential and φTX is set to a high potential (H), whereby the charge accumulated in the parasitic capacitance CPD of the PD portion is completely transferred to the FD portion (VFD), and the timing T14 Initially, the
タイミングT15でφRSTとφRSBが高電位にされて、FD部がφRSBの電位にリセットされる。本例では、この時にφTXも高電位にされてPD部も同時にリセットされるようにしているが、これは必須ではない。タイミングT16でφVが高電位にされることで、FD部の電位VFDがトランジスタQ3で低インピーダンス化されて、画素出力VOUT(この場合はノイズ信号NOISE)として、垂直信号線162jへ導出されて、サンプルホールド回路162dに保持される。
At timing T15, φRST and φRSB are set to a high potential, and the FD portion is reset to the potential of φRSB. In this example, φTX is also set to a high potential at this time, and the PD unit is also reset at the same time, but this is not essential. By making φV high at timing T16, the potential VFD of the FD portion is reduced in impedance by the transistor Q3, and is led to the
サンプルホールド回路162dでは、例えば保持されている撮像信号SIGNALとノイズ信号NOISEの差分をアナログ的にとることでノイズ除去が可能である(いわゆるCDS法:相関二重サンプリング法である)。もちろん、ノイズ除去は後段のA/D変換手段でデジタルデータに変換した撮像信号SIGNALとノイズ信号NOISEとの差分をデジタル的にとってもよい。
In the
図5(b)は、図5(a)に示す駆動方法で駆動した場合の光電変換特性であり、横軸に被写体の輝度Bを、縦軸に画素出力VOUTを共に線形軸でとってある。 FIG. 5B shows photoelectric conversion characteristics when driven by the driving method shown in FIG. 5A. The horizontal axis represents the luminance B of the subject, and the vertical axis represents the pixel output VOUT along the linear axis. .
上述したように転送ゲートQ1のゲート電位φTXを中電位(M)に制御した場合、被写体輝度Bが低い場合には画素出力は線形特性501を示し、被写体輝度Bが高い場合には中電位Mの設定次第で対数特性を示す。例えばφTXの電位M=M3とした場合には、線形特性501と対数特性523の接続点513は画素出力VOUT=Vth3の点となる。同様にM=M2とした場合は接続点512はVOUT=Vth2となり、図5(b)に示した例では、M=M1とした場合は、接続点511はVOUT=Vth1=Vmax(画素出力の最大値=飽和値)となる。
As described above, when the gate potential φTX of the transfer gate Q1 is controlled to the medium potential (M), the pixel output shows the linear characteristic 501 when the subject brightness B is low, and the medium potential M when the subject brightness B is high. Depending on the setting, logarithmic characteristics are shown. For example, in the case where the potential M of φTX is M = M3, the
従って、M=M1とした場合は、被写体輝度B1までは線形特性501を示し、被写体輝度がB1を超えると画素出力VOUT=Vmaxの飽和信号524を示すことになる。つまり、この場合のダイナミックレンジは、暗黒から被写体輝度B1までのD1ということになる。同様に、M=M2とした場合は、被写体輝度B21までは線形特性501を示し、被写体輝度B21からB2までは対数特性522を示し、被写体輝度B2以上は飽和信号524を示すことになり、ダイナミックレンジは被写体輝度B2までのD2となる。M=M3の場合は、被写体輝度B31までは線形特性501を示し、被写体輝度B31以上では対数特性522を示すことになり、ダイナミックレンジは、図5(b)に示した範囲には上限のないD3となる。
Therefore, when M = M1, the linear characteristic 501 is shown up to the subject brightness B1, and when the subject brightness exceeds B1, a
このように、転送ゲートQ1のゲート電位φTXの中電位(M)を制御することで、階調性が豊かな線形特性とダイナミックレンジの広い対数特性の接続点を自由に設定することができるため、被写体の状況や作画意図を自由に反映させることが可能となり、さらに、画素出力VOUTの飽和値Vmaxを利用することで、画像の中の任意の部分を白飛びさせることも可能となる。 In this way, by controlling the intermediate potential (M) of the gate potential φTX of the transfer gate Q1, it is possible to freely set a connection point between a linear characteristic with rich gradation and a logarithmic characteristic with a wide dynamic range. It is possible to freely reflect the situation of the subject and the intention of drawing, and it is also possible to make any part of the image blown out by using the saturation value Vmax of the pixel output VOUT.
図5(c)も、図5(a)と同じく、いわゆるグローバルシャッタ方式と呼ばれる駆動方式で、メカニカルシャッタ145は撮像動作中は開放されている。図5(a)との違いは、光電変換特性の接続点の設定を、転送ゲートQ1のゲート電位φTXの制御ではなく、リセットトランジスタQ2のゲート電位φRSTを制御することで行う点である。
Similarly to FIG. 5A, FIG. 5C is a driving system called a so-called global shutter system, and the
タイミングT21で、リセットトランジスタQ2のゲート電位φRSTとドレイン電位φRSB、および転送ゲートQ1のゲート電位φTXが高電位(H)にされることで、PD部の寄生容量CPDに残っている電荷QPDがFD部に完全転送されてリセットされ、FD部もφRSBの電位にリセットされる。 At timing T21, the gate potential φRST and drain potential φRSB of the reset transistor Q2 and the gate potential φTX of the transfer gate Q1 are set to a high potential (H), so that the charge QPD remaining in the parasitic capacitance CPD of the PD portion is FD. The FD portion is also reset to the potential of φRSB.
タイミングT22(撮像のタイミング)の最初でφTXが高電位にされることで、PD部の光電流IPDによる電荷がFD部に完全転送される状態となり、同時にφRSTが中電位(M)にされることで、光電流IPDが少ない場合は線形特性、多い場合は対数特性に変換されてFD部に蓄積される。線形特性と対数特性の接続点は、φRSTの中電位(M)のレベル設定によって任意に変更できる。タイミングT22の最後でφTXとφRSTが低電位(L)にされることで撮像が終了され、メカニカルシャッタ145が閉じられる。
By setting φTX to a high potential at the beginning of timing T22 (imaging timing), the charge due to the photocurrent IPD of the PD portion is completely transferred to the FD portion, and at the same time φRST is set to the middle potential (M). Thus, when the photocurrent IPD is small, it is converted into a linear characteristic, and when it is large, it is converted into a logarithmic characteristic and stored in the FD section. The connection point between the linear characteristic and the logarithmic characteristic can be arbitrarily changed by setting the level of the medium potential (M) of φRST. At the end of the timing T22, φTX and φRST are set to a low potential (L), and the imaging is finished, and the
タイミングT22の最後の時点で、FD部には撮像による電荷が蓄積されているので、タイミングT23でφVが高電位にされることで、FD部の電位VFDがトランジスタQ3で低インピーダンス化されて、画素出力VOUT(この場合は撮像信号SIGNAL)として、垂直信号線162jへ導出されて、サンプルホールド回路162dに保持される。
At the last time point of timing T22, charges due to imaging are accumulated in the FD portion, so that φV is set to a high potential at timing T23, so that the potential VFD of the FD portion is lowered in impedance by the transistor Q3. The pixel output VOUT (in this case, the imaging signal SIGNAL) is derived to the
タイミングT24以降については、図5(a)と同じであるので、説明は省略する。また、図5(c)に示す駆動方法で駆動した場合の光電変換特性についても、図5(b)と同じである。 The timing after timing T24 is the same as that shown in FIG. The photoelectric conversion characteristics when driven by the driving method shown in FIG. 5C are the same as those in FIG.
以上に述べたように、転送ゲートQ1のゲート電位φTXあるいはリセットトランジスタQ2のゲート電位φRSTを制御することで、階調性が豊かな線形特性とダイナミックレンジの広い対数特性の接続点を自由に設定することができる。 As described above, by controlling the gate potential φTX of the transfer gate Q1 or the gate potential φRST of the reset transistor Q2, the connection point between the linear characteristic with rich gradation and the logarithmic characteristic with a wide dynamic range can be freely set. can do.
次に、本発明におけるエリア選択方法の一例を、図6と図7を用いて説明する。 Next, an example of the area selection method in the present invention will be described with reference to FIGS.
図6は、被写体と選択エリアの一例を示す模式図である。図6(a)は被写体の一例で、画面601の右に主被写体である人物602がおり、左に家603が、左上部に雲604がある。図6(b)はエリアの一例を示す模式図で、本例では、測光手段として機能する測光モジュール122の測光素子122aの測光エリアをそのまま示している。測光エリアは、六角形の部分測光エリアA1からA13と、部分測光エリアを除く全体の測光エリアA0の14の測光エリアからなる。本例では、これがそのまま光電変換特性を指定する選択エリアとなる。もちろん、光電変換特性を指定する選択エリアは測光素子122aの測光エリアに限るわけではなく、複数の測光エリアを結合したものであってもよいし、測光手段として撮像素子162を用いる場合には、極論すれば、画素ひとつひとつを選択エリアとしてもよいし、ユーザが任意に設定できるようになしてもよい。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a subject and a selection area. FIG. 6A shows an example of a subject. A
図6(c)は、図6(a)の画面に図6(b)を重ねて表示したものである。エリアA4、A8、A9、A13が人物602と重なっており、エリアA1、A2、A5、A6、A7、A10、A11が家603と重なっている。雲604は、エリアA0の一部と重なっている。後述するように、選択エリアの光電変換特性を指定する場合には、選択エリアが、ファインダ122あるいは画像表示手段131上に図6(c)のように表示される。
FIG. 6C shows the screen of FIG. 6A overlaid on FIG. 6B. Areas A4, A8, A9, and A13 overlap with the
図7は、各選択エリアの光電変換特性の指定方法を示す模式図で、図7(a)は各エリアの光電変換特性を指定したときの図、図7(b)はその時の輝度分布を示す図である。 FIG. 7 is a schematic diagram showing a method for designating photoelectric conversion characteristics of each selected area. FIG. 7A is a diagram when the photoelectric conversion characteristics of each area are designated, and FIG. 7B is a luminance distribution at that time. FIG.
図7(a)で、主被写体である人物602に重なっているエリアA4、A8、A9、A13を線形特性エリア701に指定し、家603と重なっているエリアの内、壁と重なっているA1、A2、A5、A7を対数特性エリア702に指定したとする。この時、図7(b)で、図5(b)のM=M2のような設定にすることで、線形特性501と対数特性522の接続点を画素出力VOUTのVth2の点とすると、線形特性に指定されたエリア701および対数特性に指定されたエリア702の各輝度は、各々、図7(b)の701aと702aの各範囲に分布していることになる。また、雲604の輝度は、図7(b)の703aとなり、画素出力VOUTの飽和値Vmaxを超えるため白飛びすることが分かる。
In FIG. 7A, areas A4, A8, A9, and A13 that overlap the
このように、撮像画面内のエリアを選択し、その光電変換特性を指定することで、ユーザが画像の仕上がり具合をイメージして、その意図を反映して撮像を行うことが可能となる。 In this way, by selecting an area in the imaging screen and designating its photoelectric conversion characteristics, the user can image the finish of the image and take an image reflecting the intention.
なお、ここでは低輝度側が線形特性、高輝度側が対数特性の撮像素子を用いた例について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、複数の異なる光電変換特性、例えば、図7(c)に模式図を示す、低輝度側が被写体輝度に対する画素出力の傾きの大きな線形特性711を備え、高輝度側が被写体輝度に対する画素出力の傾きの小さな線形特性712を備えるような撮像素子、あるいは図7(d)に模式図を示す、低輝度側が線形特性721を備え、高輝度側が既知の非線形特性722を備えるような撮像素子等においても成り立つものである。 Here, an example in which an image sensor having a linear characteristic on the low luminance side and a logarithmic characteristic on the high luminance side has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of different photoelectric conversion characteristics, for example, FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing an image sensor in which the low luminance side has a linear characteristic 711 with a large pixel output inclination with respect to the subject luminance, and the high luminance side has a linear characteristic 712 with a small pixel output inclination with respect to the subject luminance. This is also true for an image pickup device or the like whose schematic diagram is shown in (d), where the low luminance side has a linear characteristic 721 and the high luminance side has a known nonlinear characteristic 722.
続いて、本発明におけるエリア選択方法の動作の流れの一例について、図8乃至図15を用いて説明する。図8乃至図14は、エリア選択の動作の流れの一例を示すフローチャートであり、図8がメインルーチン、図9乃至図14がサブルーチン、図15は図11における接続点演算を説明するための模式図である。 Next, an example of the operation flow of the area selection method according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 8 to 14 are flowcharts showing an example of the flow of area selection operation. FIG. 8 is a main routine, FIGS. 9 to 14 are subroutines, and FIG. 15 is a schematic diagram for explaining the connection point calculation in FIG. FIG.
図8で、最初に、ステップS101でデジタルカメラ1の動作モードが確認される。ここでは、例えばモード設定ダイアル112を用いてカメラモードに設定されているとして(ステップS101;YES)、カメラモードで起動される。カメラモード以外の動作モード(例えば、再生モード)に設定されている場合は(ステップS101;NO)、それぞれのモードでの制御に進む。説明は省略する。
In FIG. 8, first, the operation mode of the
ステップS111で、各エリアの光電変換特性を指定する「光電変換特性指定モード」に設定されているか否かが確認される。ここでは、例えばジョグダイアル115を用いて光電変換特性指定モードに設定されているとして(ステップS111;YES)、ステップS121に進む。光電変換特性指定モードに設定されていない場合、つまり通常の撮像モードに設定されている場合は、通常撮像の制御に進む。説明は省略する。 In step S111, it is confirmed whether or not the “photoelectric conversion characteristic designation mode” for designating the photoelectric conversion characteristic of each area is set. Here, for example, assuming that the photoelectric conversion characteristic designation mode is set using the jog dial 115 (step S111; YES), the process proceeds to step S121. When the photoelectric conversion characteristic designation mode is not set, that is, when the normal imaging mode is set, the process proceeds to normal imaging control. Description is omitted.
ステップS121で、各エリアの光電変換特性をファインダ121を覗いて指定するか否かが確認される。ファインダ121内で指定する場合は(ステップS121;YES)、ステップS131で、ファインダ内の焦点板121c上に、例えばカラー液晶からなるインファインダ表示手段132等を用いて、例えば図6(c)に示したように選択エリアA0からA13を表示し、ステップS132で、AFモジュールおよび測光モジュールを用いてAFと測光を開始する。
In step S121, it is confirmed whether or not the photoelectric conversion characteristics of each area are designated by looking through the
次に、ステップS140の「光電変換特性指定サブルーチン」に進み、光電変換特性を指定する。各選択エリアの光電変換特性の指定が完了すると、ステップS150の「1コマ撮像サブルーチン」で1コマの撮像を行い、ステップS160の「接続点(Vth)演算サブルーチン」で、ステップS140で指定された光電変換特性を満足する接続点を演算する。演算ができた場合はステップS170の「撮像Aサブルーチン」で撮像を行い、一連の動作が完了する。ステップ160で演算ができなかった場合は、ファインダ121内に「指定不可」の警告を表示して、ステップ140に戻って光電変換特性の再指定を行う。
Next, the process proceeds to the “photoelectric conversion characteristic designation subroutine” in step S140, and the photoelectric conversion characteristic is designated. When the specification of the photoelectric conversion characteristics of each selected area is completed, one frame is imaged in the “single frame imaging subroutine” in step S150, and specified in step S140 in the “connection point (Vth) calculation subroutine” in step S160. A connection point satisfying the photoelectric conversion characteristics is calculated. If the calculation has been completed, imaging is performed in the “imaging A subroutine” in step S170, and a series of operations is completed. If the calculation could not be performed in
ステップS121で各エリアの光電変換特性をファインダ121を覗いて指定しない、すなわち画像表示手段131を用いて指定する場合は(ステップS121;NO)、ステップS180の「画像表示手段にエリア表示サブルーチン」に進んで画像表示手段131上にライブビュー画像と選択エリアを表示し、ステップ140の「光電変換特性指定サブルーチン」に進み、光電変換特性を指定する。
When the photoelectric conversion characteristics of each area are not designated by looking through the
各選択エリアの光電変換特性の指定が完了すると、ステップS160の「接続点(Vth)演算サブルーチン」で、ステップS140で指定された光電変換特性を満足する接続点を演算する。演算ができた場合はステップS190の「撮像Bサブルーチン」で撮像を行い、一連の動作が完了する。ステップ160で演算ができなかった場合は、画像表示手段131上に「指定不可」の警告を表示して、ステップ140に戻って光電変換特性の再指定を行う。
When the specification of the photoelectric conversion characteristics of each selected area is completed, a connection point that satisfies the photoelectric conversion characteristics specified in step S140 is calculated in the “connection point (Vth) calculation subroutine” in step S160. If the calculation is completed, imaging is performed in the “imaging B subroutine” in step S190, and a series of operations is completed. If the calculation cannot be performed in
図9はステップ140の「光電変換特性指定サブルーチン」のフローチャートである。ステップS401で、選択エリアの中で線形特性に指定したいエリアを、例えばジョグダイアルの上下左右キーを用いてエリア選択し、中央キーを用いて決定する等の方法で指定する。ステップS402で、ステップS401で指定された線形特性エリアを、インファインダ表示手段132に、例えば青色で表示する。 FIG. 9 is a flowchart of the “photoelectric conversion characteristic designation subroutine” in step 140. In step S401, an area to be designated as a linear characteristic in the selected area is designated by a method such as selecting an area using the up / down / left / right keys of the jog dial and determining using the center key. In step S402, the linear characteristic area designated in step S401 is displayed on the finder display means 132, for example, in blue.
ステップS403で、ステップS401と同様にして対数特性に指定したいエリアを選択して指定し、ステップS404で、インファインダ表示手段132に、例えば赤色で表示する。さらに、ステップS405で白飛びエリアに指定したいエリアを選択して指定し、ステップS406で、インファインダ表示手段132に、例えば白色で表示し、メインルーチンに戻る。
In step S403, the area desired to be specified in the logarithmic characteristic is selected and specified in the same manner as in step S401. In step S404, the area is displayed on the
図10はステップS150の「1コマ撮像サブルーチン」のフローチャートである。ステップS501で撮像素子162の光電変換特性(φTXのM電位)を既定の標準特性に設定し、ステップS502で、図8のステップS132あるいは後述する図13のステップS805の測光結果から、交換レンズ20の絞り221の絞り値を設定し、ステップS503でレフレックスミラー141及びサブミラー142をミラーアップし、ステップS504でメカニカルシャッタ145を開放し、ステップS505で撮像素子162の電子シャッタ機能を用いて撮像を開始し、ステップS506で撮像素子162の電子シャッタ機能を用いて撮像を終了し、ステップS507でメカニカルシャッタ145を閉じ、ステップS508でレフレックスミラー141及びサブミラー142をミラーダウンし、ステップS509で撮像素子162から後段の撮像回路150に画像データを転送し、メインルーチンに戻る。ステップS504からS507までの動作は、図5(a)のタイミングT11からT13と同じである。
FIG. 10 is a flowchart of the “single frame imaging subroutine” in step S150. In step S501, the photoelectric conversion characteristic (M potential of φTX) of the
図11はステップS160の「接続点(Vth)演算サブルーチン」のフローチャートである。ステップS601で、図8のステップS132あるいは後述する図13のステップS805の測光結果から算出される各選択エリアの輝度を基にして、ステップS140の「光電変換特性指定サブルーチン」での指定で対数特性に指定されたエリアの輝度が、線形特性に指定されたエリアの輝度よりも全て高輝度か否かが判断される。すべて高輝度の場合、つまり線形特性と対数特性で輝度の逆転が無い場合は(ステップS601;YES)、ステップS611に進む。 FIG. 11 is a flowchart of the “connection point (Vth) calculation subroutine” in step S160. In step S601, based on the luminance of each selected area calculated from the photometric result of step S132 of FIG. 8 or step S805 of FIG. 13 described later, logarithmic characteristics are designated by the “photoelectric conversion characteristic designation subroutine” of step S140. It is determined whether or not the brightness of the area specified in (1) is higher than the brightness of the area specified in the linear characteristic. If all are high luminance, that is, if there is no reversal of luminance between the linear characteristic and the logarithmic characteristic (step S601; YES), the process proceeds to step S611.
線形特性と対数特性で輝度の逆転がある場合は(ステップS601;NO)、ステップS602で、逆転しているエリアの指定内容を対数特性から線形特性に変更し、ステップS603で、インファインダ表示部132あるいは画像表示手段131に色分けして表示されているエリアの内、指定内容を変更したエリアの(対数特性を示す)赤色表示を、(線形特性を示す)青色表示に変更して、ユーザーに指定内容の変更を告知し、ステップS611に進む。必要ならば、指定内容を変更したエリアを一定時間点滅させることで、より強調して告知してもよい。
If there is a luminance reversal between the linear characteristic and the logarithmic characteristic (step S601; NO), the designated content of the reversed area is changed from the logarithmic characteristic to the linear characteristic in step S602, and in step S603, the finder display unit In the area displayed by color-
なお、ここでは、できるだけ階調性の高い画像とするために、逆転部分の対数特性に指定されているエリアを線形特性に指定変更するとして説明したが、もちろん、対数特性に指定されているエリアよりも高輝度の線形特性に指定されているエリアを、対数特性に指定変更することでもよいし、逆転部分をインファインダ表示部132あるいは画像表示手段131に表示して、再度ユーザに指定し直してもらうことでもよい。
Here, in order to obtain an image with as high a gradation as possible, the area specified in the logarithmic characteristic of the reverse portion has been described as being changed to the linear characteristic, but of course, the area specified in the logarithmic characteristic. The area designated as the linear characteristic having higher luminance may be changed to the logarithmic characteristic, or the reverse part may be displayed on the
ステップS611で、各選択エリアの指定内容と測光結果から、指定内容を満足する線形特性と対数特性の接続点のVthを算出する。ステップS611では、測光結果を基に、通常の露出演算(APEX(Additive system of Photographic Exposure)演算と呼ばれる)で算出されたEv(Exposure value)値から決定される露出制御値(絞り221の絞り値と撮像素子162の電子シャッタ時間)を変更せずに、指定された各エリアの光電変換特性を満足する接続点の画素出力Vthを算出する。
In step S611, Vth of the connection point between the linear characteristic and the logarithmic characteristic satisfying the designated content is calculated from the designated content and the photometric result of each selected area. In step S611, an exposure control value (aperture value of the aperture 221) determined from an Ev (Exposure value) value calculated by a normal exposure calculation (referred to as an APEX (Additive system of Photographic Exposure) operation) based on the photometric result. The pixel output Vth at the connection point satisfying the photoelectric conversion characteristics of each designated area is calculated without changing the electronic shutter time of the
これは、通常の露出演算が主被写体を適正露出にすることを目的とした演算であるので、(通常は階調性の高い線形特性の領域に指定される)主被写体の露出を適正露出に保ったまま、光電変換特性を操作して、ユーザの指定内容を満足する線形特性と対数特性の接続点のVthを算出することを意味している。 This is a calculation aimed at making the main subject an appropriate exposure in the normal exposure calculation. Therefore, the exposure of the main subject (usually specified in a linear characteristic region with high gradation) is set to an appropriate exposure. This means that the photoelectric conversion characteristic is manipulated while keeping it, and the Vth of the connection point between the linear characteristic and the logarithmic characteristic satisfying the user-specified contents is calculated.
図15(a)にこの関係を図示した。主被写体の露出を適正露出に保ったまま、すなわち線形特性501の傾きは一定のままとして、線形特性501と対数特性612の接続点613の位置を変更することで線形特性と対数特性の指定内容を満足する接続点のVthを算出する。図7(b)と同様に、主被写体を含む線形特性に指定されたエリアの輝度分布701と対数特性に指定されたエリアの輝度分布702を満足する接続点512の画素出力は、Vth2となる。
FIG. 15A illustrates this relationship. Specifying the linear characteristic and logarithmic characteristic by changing the position of the connection point 613 between the linear characteristic 501 and the logarithmic characteristic 612 while maintaining the exposure of the main subject at an appropriate exposure, that is, keeping the slope of the linear characteristic 501 constant. Vth of the connection point satisfying the above is calculated. Similarly to FIG. 7B, the pixel output of the
次に、ステップS621で、ステップS611の算出が可能であったか否かが確認される。算出可能であった場合(ステップS621;YES)、ステップS641に進み、線形特性の傾き(すなわち絞り221の絞り値と撮像素子162の電子シャッタ時間)と、接続点のVthを決定しメインルーチンに戻る。
Next, in step S621, it is confirmed whether or not the calculation in step S611 was possible. If it can be calculated (step S621; YES), the process proceeds to step S641, and the slope of the linear characteristic (that is, the aperture value of the
ステップS621で、ステップS611の算出が不可能であった場合(ステップS621;NO)、ステップS622で線形特性の傾き(すなわち絞り221の絞り値と撮像素子162の電子シャッタ時間)も変更することで、より設定の自由度を増して、指定内容を満足する線形特性と対数特性の接続点のVthを算出する。
If the calculation in step S611 is impossible in step S621 (step S621; NO), the slope of the linear characteristic (that is, the aperture value of the
図15(b)にこの関係を図示した。図15(a)と同様に、主被写体を含む線形特性に指定されたエリアの輝度分布711と対数特性に指定されたエリアの輝度分布712を考えると、図15(a)と同じ線形特性501と対数特性522の組み合わせでは、線形特性に指定されているエリア711の高輝度側が対数特性になってしまう。かといって線形特性エリア711を全て満足する線形特性501と対数特性521の組み合わせでは、対数特性エリア712が画素出力の最大値Vmaxを超えてしまい、白つぶれになる。
FIG. 15B illustrates this relationship. Similarly to FIG. 15A, considering the
そのため、線形特性を501から寝かせた601とし(具体的には、絞り221を少し絞るか、撮像素子162の電子シャッタ時間を少し短くする)、対数特性623との組み合わせにすることで、線形特性エリア711と対数特性エリア712の両方を満足することができる。これによって、主被写体の露出は、適正露出から若干アンダーのVth623になるが、より自由度の高い光電変換特性の指定が行えるメリットがある。
Therefore, the linear characteristic is changed from 501 to 601 (specifically, the
ステップS631で、ステップS622の算出が可能であったか否かが確認される。可能であった場合(ステップS631;YES)、ステップS641に進み、変更された線形特性の傾き(すなわち絞り221の絞り値と撮像素子162の電子シャッタ時間)と、接続点のVthを決定しメインルーチンに戻る。
In step S631, it is confirmed whether or not the calculation in step S622 was possible. If it is possible (step S631; YES), the process proceeds to step S641, and the slope of the changed linear characteristic (that is, the aperture value of the
ステップS631で算出が不可能であった場合(ステップS631;NO)、ステップS651で、インファインダ表示部132あるいは画像表示手段131に「指定不可」を意味する何らかの警告を表示して、メインルーチンのステップ140に戻って光電変換特性の再指定を行う。
If the calculation is impossible in step S631 (step S631; NO), in step S651, a warning indicating “not specified” is displayed on the
図12はステップS170の「撮像Aサブルーチン」のフローチャートである。ステップS701とS702で、図11のステップS641で決定された線形特性の傾き、すなわち絞り221の絞り値と撮像素子162の電子シャッタ時間を設定し、ステップS703で、同じく図11のステップS641で決定された接続点のVthに相当するφTXの中電位Mを設定する。
FIG. 12 is a flowchart of the “imaging A subroutine” in step S170. In steps S701 and S702, the inclination of the linear characteristic determined in step S641 in FIG. 11, that is, the aperture value of the
ステップS704でレリーズスイッチ101bがオンされるのを待ち、オンされたら(ステップS704;YES)、ステップS711で、絞り221をステップS701で設定された絞り値に制御し、ステップS712でレフレックスミラー141及びサブミラー142をミラーアップし、ステップS713でメカニカルシャッタ145を開放し、ステップS714で撮像素子162の電子シャッタ機能を用いて撮像を開始し、ステップS715で撮像素子162の電子シャッタ機能を用いて撮像を終了し、ステップS716でメカニカルシャッタ145を閉じ、ステップS721でレフレックスミラー141及びサブミラー142をミラーダウンする。
Waiting for the
ステップS722で撮像素子162から後段の撮像回路150に画像データを転送し、ステップS723で画像処理手段165で必要な画像処理とJPEG圧縮を施して、ステップS724でステップS723で処理されたJPEG圧縮画像を画像メモリ181に一旦記録し、ステップS725で、画像メモリ181に記録されたJPEG圧縮画像をメモリカード182に記録して、メインルーチンに戻る。
In step S722, image data is transferred from the
図13は、ステップS180の「画像表示手段にエリア表示サブルーチン」のフローチャートである。ステップS801で撮像素子162の光電変換特性(φTXのM電位)を既定の標準特性に設定し、ステップS802でレフレックスミラー141及びサブミラー142をミラーアップし、ステップS803でメカニカルシャッタ145を開放し、ステップS804で撮像素子162と撮像回路160を駆動してライブビュー撮像(読み出し画素数を間引いたり、フレームレートを落としたりしてもよい)を開始し、ステップS805でライブビュー画像の画像出力を用いてAFおよび測光を開始し、ステップS811で画像表示手段131にライブビュー画像の表示を開始し、ステップS812でライブビュー画像に重畳して選択エリアの表示を開始する。
FIG. 13 is a flowchart of “area display subroutine for image display means” in step S180. In step S801, the photoelectric conversion characteristic of the image sensor 162 (M potential of φTX) is set to a predetermined standard characteristic. In step S802, the
ステップS813で、ステップS801で設定された撮像素子162の標準の光電変換特性(φTXのM電位)で、各選択エリアの光電変換特性がどの特性になっているかを確認するために、読み出し画素数を間引いたりフレームレートを落としたりしない通常の撮像を少なくとも1コマ行い、ステップS814でステップS813で通常撮像した画像出力を用いて各選択エリアの光電変換特性を演算し、ステップS815でステップS814で演算された各選択エリアの光電変換特性の状況を、図9と同じく、線形特性を青色、対数特性を赤色、白つぶれ領域を白色で表示して、メインルーチンに戻る。
In step S813, in order to confirm which characteristic the photoelectric conversion characteristic of each selected area is based on the standard photoelectric conversion characteristic (M potential of φTX) of the
ステップS813で通常撮像を行っている間は、例えばその直前のライブビュー画像を再度画像表示手段131に表示する等の方法でライブビュー画像が途絶えることのないようにすることが望ましい。
During normal imaging in step S813, it is desirable that the live view image should not be interrupted by, for example, displaying the live view image immediately before that on the
図14は、ステップS190の「撮像Bサブルーチン」のフローチャートである。図12と同じ部分には同じステップ番号を付与した。図14の「撮像Bサブルーチン」が図12の「撮像Aサブルーチン」と異なるところは、ステップS912で、ライブビュー表示のために開放されたままになっていたメカニカルシャッタ145を一度閉じてから、ステップS713で撮像のために再度開放する点である。また、ステップS912でメカニカルシャッタ145を閉じた時点で、ライブビュー表示は終了される。
FIG. 14 is a flowchart of the “imaging B subroutine” in step S190. The same step numbers are assigned to the same parts as in FIG. The “imaging B subroutine” of FIG. 14 differs from the “imaging A subroutine” of FIG. 12 in step S912 after the
以上のように、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いて、撮像画面内のエリアを選択し、その光電変換特性を指定することで、低輝度側の階調性とダイナミックレンジを両立させ、ユーザの意図に合った画像を得ることが可能となる。 As described above, by using multiple image sensors that have different photoelectric conversion characteristics, select an area in the image capture screen and specify the photoelectric conversion characteristics to achieve both low-brightness gradation and dynamic range. Thus, an image suitable for the user's intention can be obtained.
次に、撮像素子162を構成する画素162bの第二の例について、図16と図17を用いて説明する。
Next, a second example of the
図16は、撮像素子162を構成する画素162bの回路の第二の例を示す回路図である。図4と同じ部分には同じ符号を付与した。図16の画素回路が図4の画素回路と異なるところは、転送ゲートQ1が廃止されている点である。画素162bを構成するトランジスタの数を減らすことで、画素162bの小型集積化とPD部の開口率アップが計れる。本例では転送ゲートQ1が無いため、PD部はFD部と直結されており、PD部で光電変換された光電流IPDによる電荷はFD部の容量CFDに蓄積される。その他は図4の例と同じであるので、説明は省略する。
FIG. 16 is a circuit diagram illustrating a second example of the circuit of the
図17は、図16に示した画素162bの第二の例の駆動方式を示すタイミングチャートである。本例においては、転送ゲートQ1がないため、図5(a)や図5(c)に示したように転送ゲートを用いて電子シャッタを実現することができない。従って、グローバルシャッタ方式は用いることができず、図17(a)に示すメカニカルシャッタ145を用いて撮像を行うグローバルリセット方式、あるいは図17(b)に示すローリングシャッタ方式を用いることになる。グローバルリセット方式は主として静止画の撮像に、ローリングシャッタ方式は主として動画の撮像に用いられることが多い。
FIG. 17 is a timing chart showing a driving method of the second example of the
図17(a)で、まず、メカニカルシャッタ145が閉じられた状態で、タイミングT31でφRSTとφRSBが高電位にされることでリセットトランジスタQ2がオンされ、FD部(=PD部)がφRSBの高電位にリセットされ、タイミングT31の最後でφRSTが中電位(M)にされることで、線形/対数特性での撮像が可能な状態に設定される。
In FIG. 17A, first, with the
次に、タイミングT32でメカニカルシャッタ145が開閉され、撮像素子162への露光、つまり撮像が行われ、メカニカルシャッタ145が閉じられた後でφRSTが低電位にされてリセットトランジスタQ2がオフされて、FD部に撮像信号が記憶される。続いて、タイミングT33でφVが高電位にされることで、FD部の電位VFDがトランジスタQ3で低インピーダンス化されて、画素出力VOUT(この場合は撮像信号SIGNAL)として、垂直信号線162jへ導出されて、サンプルホールド回路162dに保持される。
Next, at timing T32, the
タイミングT34でφRSTとφRSBが高電位にされて、FD部(=PD部)がφRSBの高電位にリセットされる。タイミングT35でφVが高電位にされることで、FD部の電位VFDがトランジスタQ3で低インピーダンス化されて、画素出力VOUT(この場合はノイズ信号NOISE)として、垂直信号線162jへ導出されて、サンプルホールド回路162dに保持される。以降については図5と同じであるので、説明は省略する。
At timing T34, φRST and φRSB are set to a high potential, and the FD portion (= PD portion) is reset to a high potential of φRSB. By making φV high at timing T35, the potential VFD of the FD portion is reduced in impedance by the transistor Q3, and is led to the
図17(b)では、メカニカルシャッタ145は動画撮像中常時開放されている。タイミングT41でφRSTとφRSBが高電位にされることでリセットトランジスタQ2がオンされ、FD部(=PD部)がφRSBの高電位にリセットされる。タイミングT41と並行してタイミングT42で、φVが高電位にされることで、FD部の電位VFDがトランジスタQ3で低インピーダンス化されて、画素出力VOUT(この場合はノイズ信号NOISE)として、垂直信号線162jへ導出されて、サンプルホールド回路162dに保持される。タイミングT41の最後で、φRSTが中電位(M)にされることで、線形/対数特性での撮像が開始され、タイミングT43で撮像が行われる。
In FIG. 17B, the
タイミングT44でφVが高電位にされることで、FD部の電位VFDがトランジスタQ3で低インピーダンス化されて、画素出力VOUT(この場合は撮像信号SIGNAL)として、垂直信号線162jへ導出されて、サンプルホールド回路162dに保持される。動画撮像の場合、これを繰り返す。図ではタイミングT43(撮像)の時間が短く見えるが、実際にはタイミングT41、T44等は非常に高速で動作するため、T43は長くとることが可能である。
By making φV high at timing T44, the potential VFD of the FD portion is reduced in impedance by the transistor Q3, and is led to the
上述のように、転送ゲートQ1を持たない画素回路でも、メカニカルシャッタとの併用によるグローバルリセット方式や、ローリングシャッタ方式で撮像することで、階調性が豊かな線形特性とダイナミックレンジの広い対数特性の接続点を自由に設定することができるため、被写体の状況や作画意図を自由に反映させることが可能となる。 As described above, even with a pixel circuit that does not have the transfer gate Q1, imaging with the global reset method combined with the mechanical shutter or the rolling shutter method enables linear characteristics with rich gradation and logarithmic characteristics with a wide dynamic range. Since the connection point can be freely set, it is possible to freely reflect the state of the subject and the intention of drawing.
以上に述べたように、本発明によれば、複数の異なる光電変換特性を有する撮像素子を用いる撮像装置において、撮像画面中のユーザが選択したエリアを、異なる光電変換特性のうちのどの特性で撮像するかをユーザが指定することで、ユーザが画像の仕上がり具合をイメージして自らの意図を反映させた撮像を行うことができ、かつ、低輝度側の階調性とダイナミックレンジを両立させた撮像を行うことのできる撮像装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, in an imaging apparatus using an imaging device having a plurality of different photoelectric conversion characteristics, the area selected by the user in the imaging screen can be determined by any of the different photoelectric conversion characteristics. By specifying whether to capture images, the user can image the finish of the image and reflect his intention, and achieve both low-brightness gradation and dynamic range. It is possible to provide an imaging apparatus capable of performing the imaging.
尚、本発明に係る撮像装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。 The detailed configuration and detailed operation of each component constituting the imaging apparatus according to the present invention can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 デジタルカメラ
10 ボディ
101 レリーズボタン
101a AFスイッチ
101b レリーズスイッチ
111 電源スイッチ
112 モード設定ダイアル
113 変更ダイアル
115 ジョグダイアル115
121 ファインダ
122 測光モジュール
131 画像表示手段
132 インファインダ表示手段
144 AFモジュール
145 メカニカルシャッタ
150 カメラ制御手段
151 CPU(中央処理装置)
160 撮像回路
161 撮像制御手段
162 撮像素子
162b 画素
163 アンプ
164 アナログ/デジタル(A/D)変換手段
165 画像処理手段
181 画像メモリ
182 メモリカード
20 交換レンズ
211 レンズ
221 絞り
222 絞り制御手段
701 線形特性エリア
702 対数特性エリア
1
121
160
Claims (8)
前記撮像素子の撮像画面内を測光して測光信号を出力する測光手段とを備えた撮像装置において、
ユーザが前記撮像画面内の所望のエリアを選択するために用いられ、当該選択が行われた場合にエリア選択信号を出力するエリア選択手段と、
前記エリア選択手段を用いて選択されたエリアを、ユーザが前記複数の異なる光電変換特性のどの特性で撮像するかを指定するために用いられ、当該指定が行われた場合に指定信号を出力する光電変換特性指定手段と、
前記測光信号と、前記エリア選択信号と、前記指定信号とを基に、前記撮像素子の制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段と、
前記制御パラメータに基づいて前記撮像素子を制御する撮像制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。 An image sensor having a plurality of different photoelectric conversion characteristics;
In an imaging apparatus comprising a photometric means for measuring the inside of an imaging screen of the imaging element and outputting a photometric signal,
An area selection unit that is used by a user to select a desired area in the imaging screen and outputs an area selection signal when the selection is made;
Used by the user to specify which characteristic of the plurality of different photoelectric conversion characteristics is used for the area selected by the area selection unit, and outputs a designation signal when the designation is performed. Photoelectric conversion characteristic designation means;
Control parameter calculation means for calculating a control parameter of the image sensor based on the photometric signal, the area selection signal, and the designation signal;
An image pickup apparatus comprising: an image pickup control unit that controls the image pickup element based on the control parameter.
前記シャッタ速度と絞り値に基づいて露出を制御する露出制御手段とを有し、
前記露出演算手段により演算されたシャッタ速度と絞り値を変更することなく、前記エリア選択手段を用いて選択されたエリアを、前記光電変換特性指定手段を用いて前記複数の異なる光電変換特性の内の所望の特性に指定可能であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 Exposure calculation means for calculating a shutter speed and an aperture value based on the photometric signal;
Exposure control means for controlling exposure based on the shutter speed and the aperture value;
Without changing the shutter speed and aperture value calculated by the exposure calculation means, the area selected using the area selection means is selected from the plurality of different photoelectric conversion characteristics using the photoelectric conversion characteristic designating means. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the desired characteristic can be designated.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005206885A JP2007028167A (en) | 2005-07-15 | 2005-07-15 | Imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005206885A JP2007028167A (en) | 2005-07-15 | 2005-07-15 | Imaging apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007028167A true JP2007028167A (en) | 2007-02-01 |
Family
ID=37788343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005206885A Pending JP2007028167A (en) | 2005-07-15 | 2005-07-15 | Imaging apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007028167A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011058660A1 (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-19 | キヤノン株式会社 | Image capture apparatus and control method of same |
-
2005
- 2005-07-15 JP JP2005206885A patent/JP2007028167A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011058660A1 (en) * | 2009-11-16 | 2011-05-19 | キヤノン株式会社 | Image capture apparatus and control method of same |
US8436922B2 (en) | 2009-11-16 | 2013-05-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Image pickup apparatus and method for controlling the same |
JP5665760B2 (en) * | 2009-11-16 | 2015-02-04 | キヤノン株式会社 | Imaging apparatus and control method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4528235B2 (en) | Digital camera | |
US9319594B2 (en) | Imaging device and imaging method | |
JP2007221386A (en) | Imaging apparatus | |
JP5086270B2 (en) | Imaging system with adjustable optics | |
CN102075687A (en) | Imaging device and imaging device control method | |
US8593566B2 (en) | Method and apparatus for controlling light emission of flash and digital photographing apparatus using the method and apparatus | |
JP2006203477A (en) | Photographing apparatus | |
JP4834425B2 (en) | IMAGING DEVICE AND IMAGING DEVICE CONTROL METHOD | |
JP4635748B2 (en) | Imaging device | |
JP4661285B2 (en) | Imaging apparatus and imaging method | |
JP2000278595A (en) | Digital camera and image pickup method | |
JP2006050541A (en) | Imaging apparatus | |
JP2006339761A (en) | Imaging apparatus | |
US10250760B2 (en) | Imaging device, imaging system, and imaging method | |
JP4178046B2 (en) | Digital camera | |
JP2007028167A (en) | Imaging apparatus | |
JP2006261928A (en) | Imaging apparatus and digital camera | |
JP2010212827A (en) | Imager, and control method for imager | |
JPH06121222A (en) | Camera | |
US8902124B2 (en) | Digital image signal processing apparatus for displaying different images respectively on display units and method of controlling the same | |
JP2006325066A (en) | Imaging apparatus | |
JP2007060492A (en) | Imaging apparatus | |
JP2007060493A (en) | Imaging apparatus | |
JP2007129414A (en) | Camera | |
JP2007150818A (en) | Imaging element, and imaging apparatus equipped therewith |