JP2008011007A - Imaging apparatus and exposure time control method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus and an exposure time control method capable of preventing the luminance level differences from being produced in an acquired image, even if exposure time is changed, when a rolling shutter is used. <P>SOLUTION: The imaging apparatus is provided with an imaging device which has a plurality of pixels 601 to be specified by row addresses and column addresses, and includes an imaging region 602 and an invalid pixel region 101; an initialization means for scanning the row addresses and initializing pixels belonging to the row addresses; a read means for scanning the row addresses and reading pixels belonging to the row addresses; and an exposure time control means for performing control so as to perform switching of the exposure time, starting from initialization of a pixel, by the initialization means, up to the reading of the pixel by the reading means, during a period in which the initialization means scans the invalid pixel region. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮像素子の露光時間制御方法に関するものであり、特にXYアドレス型撮像素子の電子シャッタ露光時間制御に関するものである。   The present invention relates to an exposure time control method for an image sensor, and more particularly to electronic shutter exposure time control for an XY address type image sensor.

XYアドレス型撮像素子の1つであるCMOSイメージセンサは、CCDイメージセンサと比べて消費電力が小さいこと、低電圧の単一電源で駆動できること、周辺回路をオンチップに集積できること、などの特長により、近年、その使用範囲を広げている。   The CMOS image sensor, which is one of the XY address type image sensors, consumes less power than a CCD image sensor, can be driven by a low-voltage single power supply, and can integrate peripheral circuits on-chip. In recent years, its range of use has been expanded.

図6は、XYアドレス型撮像素子の概略図である。複数の画素601が行列状に配置されて、撮像領域602を構成している。行アドレス選択手段603は、初期化または読み出しを行う行を選択する。ここで、初期化とは、画素601の電位をリセットすることであり、読み出しとは、画素601の電位を読み出すことである。   FIG. 6 is a schematic diagram of an XY address type image sensor. A plurality of pixels 601 are arranged in a matrix to form an imaging region 602. A row address selection unit 603 selects a row to be initialized or read. Here, initialization means resetting the potential of the pixel 601, and reading means reading out the potential of the pixel 601.

撮像領域602を構成するすべての画素601には、同一の露光時間を与える。従って、初期化を行った後、一定の時間が経過した行から順次読み出しを行う。読み出された電位は、列アドレス選択部604から出力バッファ605を経由して、順次、画素データ出力端子606に出力される。   The same exposure time is given to all the pixels 601 constituting the imaging region 602. Accordingly, after initialization, reading is sequentially performed from a row after a certain time has elapsed. The read potential is sequentially output from the column address selection unit 604 to the pixel data output terminal 606 via the output buffer 605.

なお、屋外から屋内に移動した場合のように、環境光源の照度が変化した時には、露光時間、すなわち、初期化を行ってから読み出しを行うまでの時間を変更して、得られる画像の明るさが極端に変化しないように制御する。このような制御は電子的に行われるため、電子シャッタと呼ばれるが、特に、撮像中、常に初期化と読み出しを繰り返す方式をローリングシャッタと呼ぶ。   When the illuminance of the environmental light source changes, such as when moving from outdoors to indoors, the exposure time, that is, the time from initialization to read-out is changed to obtain the brightness of the image Is controlled so as not to change drastically. Since such control is performed electronically, it is referred to as an electronic shutter. In particular, a system that always repeats initialization and reading during imaging is referred to as a rolling shutter.

撮像素子がデジタルスチルカメラなどの撮像装置に組み込まれた場合、撮像光学系のイメージサークルの大きさや歪曲収差、周辺光量落ちなどとの関係で、撮像素子のすべての画素を画像の生成に使用するわけではない。撮像領域602のうち、画像の生成に使用される領域を有効画素領域607、画像の生成に使用されない領域を無効画素領域と呼ぶ。無効画素領域は、黒レベルを規定するために画素上を遮蔽したOB(Optical Black)領域を含むことがある。   When the image sensor is built into an image pickup device such as a digital still camera, all pixels of the image sensor are used to generate an image due to the size of the image circle of the image pickup optical system, distortion, and peripheral light loss. Do not mean. Of the imaging area 602, an area used for image generation is called an effective pixel area 607, and an area not used for image generation is called an invalid pixel area. The invalid pixel area may include an OB (Optical Black) area where the pixel is shielded to define the black level.

図7は、撮像領域602の第m行第n列に配置された画素601の構成を示す回路図である。フォトダイオード704は、受光した光量に応じて電位が変化する。MOSトランジスタ702は、読み出し時に電流の増幅を行う。MOSトランジスタ701は、行アドレス選択部603に接続された初期化信号線Imが高電位になると導通して、フォトダイオード704の電位をリセットする。MOSトランジスタ703は、行アドレス選択部603に接続された読み出し信号線Rmが高電位になると導通して、フォトダイオード704の電位が、出力信号線Cnを経由して列アドレス選択部604に読み出される。なお、Vddは撮像素子の電源線であり、Vssは撮像素子の接地線である。   FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration of the pixel 601 arranged in the m-th row and the n-th column of the imaging region 602. The potential of the photodiode 704 changes according to the amount of received light. The MOS transistor 702 amplifies current at the time of reading. The MOS transistor 701 becomes conductive when the initialization signal line Im connected to the row address selection unit 603 becomes a high potential, and resets the potential of the photodiode 704. The MOS transistor 703 becomes conductive when the read signal line Rm connected to the row address selection unit 603 becomes a high potential, and the potential of the photodiode 704 is read to the column address selection unit 604 via the output signal line Cn. . Vdd is a power supply line of the image sensor, and Vss is a ground line of the image sensor.

図8は、初期化と読み出しのタイミングチャートである。横軸は時間、縦軸は行番号である。点線は初期化801の進行を示し、実線は読み出し802の進行を示す。初期化801は、時刻t0から開始され、時刻t2で終了する。読み出し802は、時刻t1から開始され、時刻t3で終了する。従って、時刻t1と時刻t2の間は、初期化801と読み出し802が並行して行われている。また、時刻t3から時刻t4の間は、垂直帰線消去期間であり、初期化801も読み出し802も行われていない。   FIG. 8 is a timing chart of initialization and reading. The horizontal axis is time, and the vertical axis is row number. The dotted line indicates the progress of initialization 801, and the solid line indicates the progress of reading 802. Initialization 801 starts at time t0 and ends at time t2. Reading 802 starts at time t1 and ends at time t3. Accordingly, initialization 801 and reading 802 are performed in parallel between time t1 and time t2. Further, the period between time t3 and time t4 is a vertical blanking interval, and neither initialization 801 nor reading 802 is performed.

図8から分かるように、XYアドレス型撮像素子の駆動中には、初期化801のみが行われている期間(時刻t0と時刻t1の間)、初期化801と読み出し802が並行して行われている期間(時刻t1と時刻t2の間)、読み出し802のみが行われている期間(時刻t2と時刻t3の間)、初期化801も読み出し802も行われていない期間(時刻t3と時刻t4の間)が存在する。   As can be seen from FIG. 8, during the driving of the XY address type image sensor, the initialization 801 and the reading 802 are performed in parallel during the period in which only the initialization 801 is performed (between time t0 and time t1). Period (between time t1 and time t2), period during which only reading 802 is performed (between time t2 and time t3), period during which neither initialization 801 nor reading 802 is performed (time t3 and time t4) Between).

すると、初期化801と読み出し802が並行して行われている期間では、初期化801と読み出し802のどちらかのみが行われている期間や初期化801も読み出し802も行われていない期間と比較して、電源に対する負荷が大きくなる。そのため、電源の電位が低下して、初期化801と読み出し802が並行して行われている期間のみ、得られた画像に帯状のいわゆる電子シャッタノイズが発生することが知られている。   Then, the period in which the initialization 801 and the reading 802 are performed in parallel is compared with the period in which only the initialization 801 and the reading 802 are performed or the period in which neither the initialization 801 nor the reading 802 is performed. As a result, the load on the power supply increases. For this reason, it is known that a band-shaped so-called electronic shutter noise is generated in the obtained image only during a period in which the potential of the power source is lowered and the initialization 801 and the reading 802 are performed in parallel.

この課題を解決するために、撮像素子に撮像領域とは別にダミー領域を設けて、例えば、初期化のみが行われている期間にはダミー領域の読み出しを並行して行うようにして、電源の負荷を均一化した撮像装置が提案されている(特許文献1参照)。
特開2001−8109号公報
In order to solve this problem, a dummy area is provided in the image sensor separately from the imaging area. For example, during the period in which only the initialization is performed, the dummy area is read in parallel, An imaging apparatus with a uniform load has been proposed (see Patent Document 1).
JP 2001-8109 A

しかしながら、特許文献1に開示された撮像装置では、撮像装置が環境光源の照度の変化を検知して露光時間を変更すると、得られた画像に輝度段差が生じる場合がある。   However, in the imaging apparatus disclosed in Patent Document 1, when the imaging apparatus detects a change in the illuminance of the environmental light source and changes the exposure time, there may be a luminance step in the obtained image.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ローリングシャッタ時に露光時間が変更されても、得られた画像に輝度段差を生じることのない撮像装置および露光時間制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides an imaging apparatus and an exposure time control method that do not cause a luminance step in an obtained image even when the exposure time is changed during a rolling shutter. Objective.

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、行アドレスと列アドレスで指定される複数の画素を有し、有効画素領域と無効画素領域を含む撮像素子と、前記行アドレスを走査して当該行アドレスに属する画素を初期化する初期化手段と、前記行アドレスを走査して当該行アドレスに属する画素を読み出す読み出し手段と、前記初期化手段が画素の初期化を行ってから前記読み出し手段が画素を読み出すまでの露光時間の切り換えを、前記初期化手段が前記無効画素領域を走査している期間に行うように制御する露光時間制御手段と、を有する。   In order to achieve the above object, an imaging apparatus of the present invention scans the row address, an imaging device having a plurality of pixels specified by a row address and a column address, and including an effective pixel region and an invalid pixel region. Initialization means for initializing pixels belonging to the row address, reading means for scanning the row address to read out pixels belonging to the row address, and reading out after the initialization means initializes the pixels. Exposure time control means for controlling the initialization time until the initialization means scans the invalid pixel area until the means reads out the pixels.

本発明によれば、初期化手段が無効画素領域を走査している期間に露光時間の変更を行うので、得られた画像に露光時間の変更による輝度段差が生じることのない撮像装置および露光時間制御方法を提供することができる。   According to the present invention, since the exposure unit is changed during the period in which the initialization unit scans the invalid pixel region, the imaging apparatus and the exposure time in which a luminance difference due to the change of the exposure time does not occur in the obtained image. A control method can be provided.

(1.構成)
(1.1 デジタルスチルカメラの構成)
本発明の実施の形態について、デジタルスチルカメラを例に説明する。図2は、本発明の実施例であるデジタルスチルカメラのブロック図である。レンズ201で集められた光は、CMOSイメージセンサ駆動回路203によって駆動されるCMOSイメージセンサ202に入射する。CMOSイメージセンサ202は、入射した光量に応じた電気信号を生成する。CMOSイメージセンサ202で生成された電気信号は、A/D変換回路204によって、デジタル信号に変換される。A/D変換回路204によって変換されたデジタル信号は、SDRAM205に格納される。
(1. Configuration)
(1.1 Digital still camera configuration)
An embodiment of the present invention will be described using a digital still camera as an example. FIG. 2 is a block diagram of a digital still camera which is an embodiment of the present invention. The light collected by the lens 201 is incident on the CMOS image sensor 202 driven by the CMOS image sensor driving circuit 203. The CMOS image sensor 202 generates an electrical signal corresponding to the amount of incident light. The electrical signal generated by the CMOS image sensor 202 is converted into a digital signal by the A / D conversion circuit 204. The digital signal converted by the A / D conversion circuit 204 is stored in the SDRAM 205.

使用者が、撮影準備のために被写体の画像をLCD208に表示している時には、以下の処理が行われている。すなわち、画像信号処理部206は、SDRAM205に格納されたデジタル信号から、LCD208に表示するための表示画像データを生成して、LCD208に出力する。CMOSイメージセンサ202による電気信号の生成と、LCD208による表示画像データの表示は、30fps(毎秒30フレーム)の周期で連続的に行われている。   When the user is displaying an image of a subject on the LCD 208 in preparation for shooting, the following processing is performed. That is, the image signal processing unit 206 generates display image data to be displayed on the LCD 208 from the digital signal stored in the SDRAM 205 and outputs the display image data to the LCD 208. The generation of electrical signals by the CMOS image sensor 202 and the display of display image data by the LCD 208 are continuously performed at a cycle of 30 fps (30 frames per second).

露出計211は、被写体の照度を測定する。露出計211で測定された被写体の照度は、CPU207に入力される。CPU207は、露出計211で測定された被写体の照度に従って、CMOSイメージセンサ駆動回路203の露光時間制御手段203aに露光時間の変更を指示する。露光時間制御手段203aは、初期化手段203bが初期化を行ってから、読み出し手段203cが読み出しを行うまでの時間を変更する。   The exposure meter 211 measures the illuminance of the subject. The illuminance of the subject measured by the exposure meter 211 is input to the CPU 207. The CPU 207 instructs the exposure time control means 203a of the CMOS image sensor drive circuit 203 to change the exposure time according to the illuminance of the subject measured by the exposure meter 211. The exposure time control unit 203a changes the time from when the initialization unit 203b performs initialization until the reading unit 203c performs reading.

使用者がシャッタ釦209を押下すると、CPU207が検知して、CMOSイメージセンサ駆動回路203に撮影動作を指示する。画像信号処理部206は、撮影動作によってSDRAM205に格納されたデジタル信号から、記録のための記録画像データを生成して、メモリカード210に記録する。
(1.2 CMOSイメージセンサの構成)
図1は、CMOSイメージセンサ202の概略図である。図6と同じ構成要素については、図6と同じ符号を付して説明を省略する。本CMOSイメージセンサ202では、説明が煩雑になるのを避けるため、撮像領域602の下部に無効画素領域101が存するものとする。行アドレス選択部603から初期化信号線と読み出し信号線が接続されている。列アドレス選択部604には出力信号線が接続されている。
When the user presses the shutter button 209, the CPU 207 detects it and instructs the CMOS image sensor driving circuit 203 to perform a photographing operation. The image signal processing unit 206 generates recording image data for recording from the digital signal stored in the SDRAM 205 by the photographing operation, and records it in the memory card 210.
(1.2 Configuration of CMOS image sensor)
FIG. 1 is a schematic diagram of a CMOS image sensor 202. The same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. In this CMOS image sensor 202, it is assumed that the invalid pixel area 101 exists below the imaging area 602 in order to avoid complicated explanation. An initialization signal line and a read signal line are connected from the row address selection unit 603. An output signal line is connected to the column address selection unit 604.

なお、撮像領域602は、6行5列、すなわち30画素で構成されているが、これは図が煩雑になるのを避けるためであり、実際には、数十万から一千万程度の画素を有する撮像素子が実用化されている。また、無効画素領域101は、OB領域を含んでいてもよい。
(2.動作)
(2.1 輝度段差の発生)
図3(a)は、輝度段差が発生する場合の初期化と読み出しのタイミングチャートである。横軸は時間、縦軸は行番号である。点線は初期化の進行を示し、実線は読み出しの進行を示す。図3(b)は、垂直同期信号VDの波形図である。B1からB4は、垂直帰線消去期間である。F1からF4の4フレーム期間を示している。図3(c)は、均一の環境光源下で、反射率18%のグレーカードを撮影し、LCD208に表示した時の画面イメージである。
Note that the imaging region 602 is composed of 6 rows and 5 columns, that is, 30 pixels, but this is for avoiding the complexity of the figure. In practice, pixels of about several hundred thousand to ten million are used. An image pickup device having the above has been put into practical use. The invalid pixel area 101 may include an OB area.
(2. Operation)
(2.1 Generation of luminance step)
FIG. 3A is a timing chart of initialization and reading when a luminance step occurs. The horizontal axis is time, and the vertical axis is row number. The dotted line indicates the progress of initialization, and the solid line indicates the progress of reading. FIG. 3B is a waveform diagram of the vertical synchronization signal VD. B1 to B4 are vertical blanking periods. Four frame periods from F1 to F4 are shown. FIG. 3C is a screen image when a gray card with a reflectance of 18% is photographed and displayed on the LCD 208 under a uniform environmental light source.

今、時刻t5で、露光時間をE1からE3に変更する指示が、CPU207から露光時間制御手段203aに与えられたとする。ただし、環境光源の照度は、変化していないものとする。   Assume that an instruction to change the exposure time from E1 to E3 is given from the CPU 207 to the exposure time control means 203a at time t5. However, the illuminance of the environmental light source is not changed.

露光時間制御手段203aは、初期化手段203bに、初期化の中止を指示する。フレームF3を全領域表示するために、読み出し手段203cは、読み出しを継続する。その結果、CMOSイメージセンサ202の有効画素領域607がm2行で構成されるとすると、第1行から第m1行までのx行は、露光時間E1で露光され、第(m1+1)行から第m2行までのy行は、露光時間E2で露光される。   The exposure time control unit 203a instructs the initialization unit 203b to stop initialization. In order to display the entire region of the frame F3, the reading unit 203c continues reading. As a result, assuming that the effective pixel region 607 of the CMOS image sensor 202 is composed of m2 rows, the x rows from the first row to the m1th row are exposed at the exposure time E1, and the (m1 + 1) th row to the m2th row are exposed. The y rows up to the row are exposed with the exposure time E2.

フレームF4からは、垂直同期信号VDの垂直帰線消去期間B3の立ち上がりに対して、初期化手段203bによる初期化が、フレームF1からF3よりも早く開始され、CMOSイメージセンサ202のすべての行は、露光時間E3で露光される。   From the frame F4, initialization by the initialization unit 203b is started earlier than the frames F1 to F3 with respect to the rising edge of the vertical blanking period B3 of the vertical synchronization signal VD, and all the rows of the CMOS image sensor 202 are The exposure is performed with an exposure time E3.

ここで、図3(c)に示したLCD208の画面イメージに注目すると、フレームF1、F2では、露光時間E1に対応して、画面全体にやや暗い画像が表示される。フレームF2では、画面の上部x行は、フレームF1、F2と同様にやや暗い画像が表示されるが、画面の下部y行は、露光時間E2に対応して、非常に明るい画像が表示される。そして、フレームF4では、露光時間E3に対応して、画面全体にやや明るい画像が表示される。なお、露光時間E1からE3には、E1<E3<<E2なる関係が存在する。   Here, paying attention to the screen image of the LCD 208 shown in FIG. 3C, in the frames F1 and F2, a slightly dark image is displayed on the entire screen corresponding to the exposure time E1. In the frame F2, a slightly dark image is displayed in the upper x row of the screen as in the frames F1 and F2, but a very bright image is displayed in the lower y row of the screen corresponding to the exposure time E2. . In the frame F4, a slightly bright image is displayed on the entire screen corresponding to the exposure time E3. Note that a relationship of E1 << E3 << E2 exists between the exposure times E1 to E3.

そこで、フレームF3では、やや暗い画面の上部x行と、非常に明るい画面の下部y行の境界に、輝度段差が確認されることとなる。この輝度段差は、画面が30fpsで更新されている場合、1/30秒しか表示されないが、画面の一部の輝度が非常に高くなるため目立ちやすく、表示画像の品位を大きく損なうものである。
(2.2 輝度段差の解消)
図4(a)は、本発明の撮像装置または露光時間制御方法によって、輝度段差が解消した場合の初期化と読み出しのタイミングチャートである。横軸は時間、縦軸は行番号である。点線は初期化の進行を示し、実線は読み出しの進行を示す。図4(b)は、垂直同期信号VDの波形図である。B1からB4は、垂直帰線消去期間である。F1からF4の4フレーム期間を示している。図4(c)は、均一の環境光源下で、反射率18%のグレーカードを撮影し、LCD208に表示した時の画面イメージである。
Therefore, in the frame F3, a luminance step is confirmed at the boundary between the upper x row of the slightly dark screen and the lower y row of the very bright screen. When the screen is updated at 30 fps, this brightness step is displayed only for 1/30 second, but the brightness of a part of the screen is very high, so that it is noticeable and the quality of the display image is greatly impaired.
(2.2 Resolution of brightness difference)
FIG. 4A is a timing chart of initialization and reading when the luminance step is eliminated by the imaging apparatus or the exposure time control method of the present invention. The horizontal axis is time, and the vertical axis is row number. The dotted line indicates the progress of initialization, and the solid line indicates the progress of reading. FIG. 4B is a waveform diagram of the vertical synchronization signal VD. B1 to B4 are vertical blanking periods. Four frame periods from F1 to F4 are shown. FIG. 4C is a screen image when a gray card with a reflectance of 18% is photographed and displayed on the LCD 208 under a uniform environmental light source.

今、時刻t5で、露光時間をE1からE3に変更する指示が、CPU207から露光時間制御手段203aに与えられたとする。ただし、環境光源の照度は、変化していないものとする。   Assume that an instruction to change the exposure time from E1 to E3 is given from the CPU 207 to the exposure time control means 203a at time t5. However, the illuminance of the environmental light source is not changed.

図5は、CPU207から露光時間制御手段203aに、露光時間を変更する指示が与えられた時の、露光時間制御手段203aの処理を示すフローチャートである。露光時間制御手段203aは、初期化手段203bが、現在、初期化中の行番号m1を取得する(S501)。図4(a)を参照すると、m1は有効画素領域607の最大行であるm2よりも小さいので(S502)、再度、S501に戻って、現在、初期化中の行番号を取得する。   FIG. 5 is a flowchart showing processing of the exposure time control unit 203a when an instruction to change the exposure time is given from the CPU 207 to the exposure time control unit 203a. In the exposure time control unit 203a, the initialization unit 203b acquires the line number m1 currently being initialized (S501). Referring to FIG. 4A, since m1 is smaller than m2 which is the maximum row of the effective pixel area 607 (S502), the process returns to S501 again to acquire the currently initialized row number.

初期化手段203bによる初期化が進行し、図4(a)の時刻t6で、初期化中の行番号が有効画素領域607の最大行であるm2より大きくなると(S502)、露光時間制御手段203aは、初期化手段203bに初期化の中止を指示する(S503)。読み出し手段203cは、時刻t6以降も読み出しを継続し、時刻t7で有効画素領域607の読み出しを完了し、時刻t8でz行相当の無効画素領域101の読み出しを完了する。ここで、CMOSイメージセンサ202は、m2行の有効画素領域607とz行の無効画素領域101を有するものとする。   When initialization by the initialization unit 203b proceeds and the row number being initialized becomes larger than m2, which is the maximum row of the effective pixel region 607, at time t6 in FIG. 4A (S502), the exposure time control unit 203a. Instructs the initialization unit 203b to cancel initialization (S503). The reading unit 203c continues reading after time t6, completes reading of the effective pixel area 607 at time t7, and completes reading of the invalid pixel area 101 corresponding to the z row at time t8. Here, the CMOS image sensor 202 has m2 rows of effective pixel regions 607 and z rows of invalid pixel regions 101.

次に、露光時間制御手段203aは、変更後の露光時間E3に対応する初期化開始時刻を算出する(S504)。そして、算出した初期化開始時刻になると、初期化手段203bに初期化の開始を指示する(S505)。   Next, the exposure time control unit 203a calculates an initialization start time corresponding to the changed exposure time E3 (S504). When the calculated initialization start time is reached, the initialization unit 203b is instructed to start initialization (S505).

以上のように、フレームF3では、初期化手段203bによる初期化が、有効画素領域607を構成するすべての行について行われるので、すべての行の露光時間はE1となり、図3(c)に示すような輝度段差は現れない。そして、フレームF4以降は、露光時間E3に対応したやや明るい画像が表示される。   As described above, in the frame F3, the initialization by the initialization unit 203b is performed for all the rows constituting the effective pixel region 607. Therefore, the exposure time for all the rows is E1, which is shown in FIG. Such a luminance step does not appear. After the frame F4, a slightly bright image corresponding to the exposure time E3 is displayed.

なお、S503において、初期化手段203bに初期化の中止を指示するのではなく、初期化が無効画素領域101の最大行である第m3行に達したら、再度、無効画素領域101の最初の行である第(m2+1)行から初期化を継続するようにしてもよい。これによって、初期化と読み出しが並行して行われるので、電源の負荷変動が少なくなる。   In step S503, instead of instructing the initialization unit 203b to cancel the initialization, when the initialization reaches the m3rd row, which is the maximum row of the invalid pixel region 101, the first row of the invalid pixel region 101 is again displayed. The initialization may be continued from the (m2 + 1) th row. As a result, initialization and reading are performed in parallel, so that the load fluctuation of the power source is reduced.

また、撮像領域602とは別に、ダミー領域が設けられていてもよい。無効画素領域101が少ない場合には、自由な大きさで設けられるダミー領域を使用することができる。ダミー領域は、撮像領域602と同様に画素601が設けられていてもよいし、画素601と同程度の負荷を有するダミー負荷で構成されていてもよい。   In addition to the imaging area 602, a dummy area may be provided. When the number of invalid pixel areas 101 is small, a dummy area provided with a free size can be used. The dummy area may be provided with the pixel 601 similarly to the imaging area 602, or may be configured with a dummy load having a load similar to that of the pixel 601.

本発明によれば、ローリングシャッタ時に露光時間が変更されても、得られた画像に輝度段差を生じることのない撮像装置および露光時間制御方法を提供することができるので、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付携帯電話などの撮像装置とその露光時間制御方法として好適である。   According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus and an exposure time control method that do not cause a luminance difference in the obtained image even if the exposure time is changed during the rolling shutter. It is suitable as an imaging apparatus such as a camera or a camera-equipped mobile phone and its exposure time control method.

CMOSイメージセンサの概略図Schematic diagram of CMOS image sensor デジタルスチルカメラのブロック図Digital still camera block diagram 輝度段差が発生する場合の初期化と読み出しの説明図Explanatory diagram of initialization and readout when a luminance step occurs 輝度段差が解消した場合の初期化と読み出しの説明図Explanatory diagram of initialization and reading when the brightness difference is resolved 露光時間制御手段の処理を示すフローチャートFlow chart showing processing of exposure time control means XYアドレス型撮像素子の概略図Schematic of XY address type image sensor 画素の構成を示す回路図Circuit diagram showing pixel configuration 初期化と読み出しのタイミングチャートInitialization and readout timing chart

符号の説明Explanation of symbols

101 無効画素領域
601 画素
602 撮像領域
603 行アドレス選択部
604 列アドレス選択部
605 出力バッファ
606 画素データ出力端子
607 有効画素領域
101 Invalid pixel region 601 Pixel 602 Imaging region 603 Row address selection unit 604 Column address selection unit 605 Output buffer 606 Pixel data output terminal 607 Effective pixel region

Claims (10)

行アドレスと列アドレスで指定される複数の画素を有し、有効画素領域と無効画素領域を含む撮像素子と、
前記行アドレスを走査して当該行アドレスに属する画素を初期化する初期化手段と、
前記行アドレスを走査して当該行アドレスに属する画素を読み出す読み出し手段と、
前記初期化手段が画素の初期化を行ってから前記読み出し手段が画素を読み出すまでの露光時間の切り換えを、前記初期化手段が前記無効画素領域を走査している期間に行うように制御する露光時間制御手段と、
を有する撮像装置。
An image sensor having a plurality of pixels specified by a row address and a column address, and including an effective pixel area and an invalid pixel area;
Initialization means for scanning the row address to initialize pixels belonging to the row address;
Reading means for scanning the row address and reading out pixels belonging to the row address;
Exposure for controlling the switching of the exposure time from when the initialization unit initializes the pixel to when the reading unit reads out the pixel during the period during which the initialization unit scans the invalid pixel area. A time control means;
An imaging apparatus having
前記無効画素領域は、OB(Optical Black)領域を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The invalid pixel area includes an OB (Optical Black) area.
The imaging apparatus according to claim 1.
前記初期化手段は、1フレームの読み出し期間中に前記無効画素領域に属する画素を複数回初期化する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
The initialization means initializes the pixels belonging to the invalid pixel region a plurality of times during a readout period of one frame;
The imaging apparatus according to claim 1 or 2, wherein
行アドレスと列アドレスで指定される複数の画素を有し、撮像領域とダミー領域を含む撮像素子と、
前記行アドレスを走査して当該行アドレスに属する画素を初期化する初期化手段と、
前記行アドレスを走査して当該行アドレスに属する画素を読み出す読み出し手段と、
前記初期化手段が画素の初期化を行ってから前記読み出し手段が画素を読み出すまでの露光時間の切り換えを、前記初期化手段が前記ダミー領域を走査している期間に行うように制御する露光時間制御手段と、
を有する撮像装置。
An image sensor having a plurality of pixels specified by a row address and a column address, and including an imaging region and a dummy region;
Initialization means for scanning the row address to initialize pixels belonging to the row address;
Reading means for scanning the row address and reading out pixels belonging to the row address;
An exposure time for controlling the switching of the exposure time from when the initialization unit initializes the pixel to when the readout unit reads out the pixel during the period during which the initialization unit scans the dummy area. Control means;
An imaging apparatus having
前記初期化手段は、1フレームの読み出し期間中に前記ダミー領域に属する画素を複数回初期化する、
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
The initialization means initializes the pixels belonging to the dummy region a plurality of times during a readout period of one frame;
The imaging apparatus according to claim 4.
行アドレスと列アドレスで指定される複数の画素を有し、有効画素領域と無効画素領域を含む撮像素子の、
前記行アドレスを走査して当該行アドレスに属する画素を初期化する初期化工程と、
前記行アドレスを走査して当該行アドレスに属する画素を読み出す読み出し工程と、
前記初期化工程が画素の初期化を行ってから前記読み出し工程が画素を読み出すまでの露光時間の切り換えを、前記初期化工程が前記無効画素領域を走査している期間に行うように制御する露光時間制御方法。
An image sensor having a plurality of pixels specified by a row address and a column address and including an effective pixel region and an invalid pixel region,
An initialization step of scanning the row address to initialize pixels belonging to the row address;
A reading step of scanning the row address and reading out pixels belonging to the row address;
Exposure for controlling the switching of the exposure time from the initialization process to pixel initialization until the readout process to read out pixels during the period during which the initialization process scans the invalid pixel area. Time control method.
前記無効画素領域は、OB(Optical Black)領域を含む、
ことを特徴とする請求項6に記載の露光時間制御方法。
The invalid pixel area includes an OB (Optical Black) area.
The exposure time control method according to claim 6.
前記初期化工程は、1フレームの読み出し期間中に前記無効画素領域に属する画素を複数回初期化する、
ことを特徴とする請求項6または7に記載の露光時間制御方法。
The initialization step initializes the pixels belonging to the invalid pixel region a plurality of times during a reading period of one frame.
8. The exposure time control method according to claim 6, wherein the exposure time is controlled.
行アドレスと列アドレスで指定される複数の画素を有し、撮像領域とダミー領域を含む撮像素子の、
前記行アドレスを走査して当該行アドレスに属する画素を初期化する初期化工程と、
前記行アドレスを走査して当該行アドレスに属する画素を読み出す読み出し工程と、
前記初期化工程が画素の初期化を行ってから前記読み出し工程が画素を読み出すまでの露光時間の切り換えを、前記初期化工程が前記ダミー領域を走査している期間に行うように制御する露光時間制御方法。
An image sensor having a plurality of pixels specified by a row address and a column address, and including an imaging area and a dummy area,
An initialization step of scanning the row address to initialize pixels belonging to the row address;
A reading step of scanning the row address and reading out pixels belonging to the row address;
Exposure time for controlling the switching of the exposure time from the initialization process to pixel initialization until the readout process reads out the pixels during the period during which the initialization process scans the dummy area. Control method.
前記初期化工程は、1フレームの読み出し期間中に前記ダミー領域に属する画素を複数回初期化する、
ことを特徴とする請求項9に記載の露光時間制御方法。
The initialization step initializes the pixels belonging to the dummy region a plurality of times during a reading period of one frame.
The exposure time control method according to claim 9.
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