JP2008160513A - Imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ダイレクト測光により露光制御を行なう撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus that performs exposure control by direct photometry.
従来、特開平5−316411号公報には、撮像光を固体イメージセンサにより受光して被写体像のスチル撮像を行なう電子スチルカメラにおいて、上記固体イメージセンサの撮像面より撮像光の反射光を集光して検出する測光素子を設け、該測光素子による測光出力に基づいて露出制御を行なう電子スチルカメラに関して開示がなされている。 Conventionally, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-316411, in an electronic still camera that receives imaging light by a solid-state image sensor and performs still imaging of a subject image, reflected light of the imaging light is collected from the imaging surface of the solid-state image sensor. Thus, there is disclosed an electronic still camera that includes a photometric element to be detected and controls exposure based on a photometric output from the photometric element.
また、特開2003−15181号公報には、撮影レンズとCCDイメージセンサの間に、透明なガラス基板上に透明な受光素子が薄膜状に複数設けられた透明な測光部を結像面の直前に配置し、この受光素子の出力信号に基づいてダイレクト測光によるストロボの発光量制御を実現するカメラに関して開示がなされている。
ところで、上記特開平5−316411号公報開示の電子スチルカメラにおいては、固体イメージセンサの反射面は鏡面に近いため撮像光の反射光が拡散せず、撮影レンズの焦点距離や絞り値に応じて変化する光線の入射角や入射位置に依存した正反射をする。したがって、反射光の測光精度が低くなるという問題点がある。また、特開2003−15181号公報開示のカメラにおいては、撮像面の前に受光素子を配置するのでCCDイメージセンサの感度が低下する。また、結像面の前面に受光素子を配置するので、受光素子の配線などによる透過率のムラがそのまま撮像され画質の低下につながるという問題がある。 By the way, in the electronic still camera disclosed in JP-A-5-316411, the reflecting surface of the solid-state image sensor is close to a mirror surface, so that the reflected light of the imaging light does not diffuse and depends on the focal length and aperture value of the photographing lens. It performs regular reflection depending on the incident angle and position of the changing light beam. Therefore, there is a problem that the photometric accuracy of the reflected light is lowered. In the camera disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-15181, since the light receiving element is arranged in front of the imaging surface, the sensitivity of the CCD image sensor is lowered. In addition, since the light receiving element is disposed in front of the imaging surface, there is a problem that unevenness in transmittance due to the wiring of the light receiving element is picked up as it is and the image quality is deteriorated.
本発明は、従来の電子カメラ又はカメラにおける上記問題点を解消するためになされたもので、撮像素子の画素信号そのものの出力信号に基づいてダイレクト測光し補助光の発光量を制御できるようにした撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in conventional electronic cameras or cameras, and can directly control light emission based on the output signal of the pixel signal itself of the image sensor to control the amount of auxiliary light emitted. An object is to provide an imaging device.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、被写体に補助光を発光する補助光発光部と、マトリクス状に多数の画素が配置された固体撮像素子と、前記固体撮像素子の受光量に応じた画素の電位を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位に基づいて前記補助光の発光量を制御する発光量制御部とを備えて撮像装置を構成するものである。 In order to solve the above-described problems, an invention according to claim 1 is directed to an auxiliary light emitting unit that emits auxiliary light to a subject, a solid-state imaging device in which a large number of pixels are arranged in a matrix, and an amount of light received by the solid-state imaging device. The imaging device is configured to include a light emission amount control unit that detects the potential of the pixel in accordance with the non-destructive and controls the light emission amount of the auxiliary light based on the non-destructive detected potential.
請求項2に係る発明は、請求項1に係る撮像装置において、前記発光量制御部は、前記固体撮像素子の複数の画素の電位を非破壊で検出し、この非破壊で検出した電位の加重平均値に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the light emission amount control unit detects potentials of a plurality of pixels of the solid-state imaging device in a nondestructive manner, and weights the potentials detected in the nondestructive manner. The light emission amount of the auxiliary light is controlled based on an average value.
請求項3に係る発明は、請求項1に係る撮像装置において、前記固体撮像素子は、緑(G)、赤(R)、青(B)のフィルタセグメントが該固体撮像素子の撮像面に規則的に配列された色フィルタを備え、前記発光量制御部は、前記R(赤)、G(緑)、B(青)のフィルタセグメントに対応する画素の電位を非破壊で検出し、この非破壊で検出した電位の加重平均値に基づいて輝度信号を生成し、この輝度信号に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the imaging device according to the first aspect, the solid-state image sensor has green (G), red (R), and blue (B) filter segments on the imaging surface of the solid-state image sensor. The light emission amount control unit detects the potential of the pixels corresponding to the filter segments of R (red), G (green), and B (blue) in a nondestructive manner. A luminance signal is generated based on a weighted average value of potential detected by destruction, and a light emission amount of the auxiliary light is controlled based on the luminance signal.
請求項4に係る発明は、請求項1に係る撮像装置において、前記固体撮像素子は、緑(G)、赤(R)、青(B)、無色(W)のフィルタセグメントがその撮像面に規則的に配列された色フィルタを備え、前記発光量制御部は前記無色(W)のフィルタセグメントに対応する画素の電位を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the solid-state imaging device has green (G), red (R), blue (B), and colorless (W) filter segments on the imaging surface. The light emission amount control unit includes a regularly arranged color filter, and detects the potential of a pixel corresponding to the colorless (W) filter segment in a nondestructive manner, and based on the potential detected in the nondestructive manner, The light emission amount is controlled.
請求項5に係る発明は、請求項1に係る撮像装置において、前記発光量制御部は、前記固体撮像素子の画素のうちオートフォーカスの対象となる被写体領域(フォーカスエリア)内の画素の電位を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the light emission amount control unit determines a potential of a pixel in a subject area (focus area) to be autofocused among the pixels of the solid-state imaging element. The non-destructive detection is performed, and the emission amount of the auxiliary light is controlled based on the non-destructive detected potential.
請求項6に係る発明は、請求項5に係る撮像装置において、前記撮像装置は、複数のフォーカスエリアの被写体の焦点検出が可能となっており、前記発光量制御部はそれぞれのフォーカスエリアに対応する前記固体撮像素子の部分領域ごとに前記加重平均値を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位の加重平均値に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the imaging device according to the fifth aspect, the imaging device can detect the focus of a subject in a plurality of focus areas, and the light emission amount control unit corresponds to each focus area. The weighted average value is detected nondestructively for each partial region of the solid-state imaging device, and the light emission amount of the auxiliary light is controlled based on the weighted average value of the potential detected nondestructively. It is.
請求項7に係る発明は、請求項1に係る撮像装置において、前記発光量制御部は、ソースフォロア回路により前記固体撮像素子の画素の電位を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the light emission amount control unit detects the potential of the pixel of the solid-state imaging element nondestructively by a source follower circuit, and the potential detected nondestructively. The amount of the auxiliary light emitted is controlled based on the above.
請求項8に係る発明は、請求項1に係る撮像装置において、前記発光量制御部は、前記固体撮像素子の所定の部分領域の複数の画素の電位を非破壊で検出し、この非破壊で検出した複数の画素の電位をνMOSトランジスタの入力部に受けて加重平均値を演算し、前記加重平均値に基づいて前記補助光の発光量を制御することを特徴とするものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the light emission amount control unit detects potentials of a plurality of pixels in a predetermined partial region of the solid-state imaging element in a nondestructive manner. The weighted average value is calculated by receiving the detected potentials of the plurality of pixels at the input portion of the νMOS transistor, and the light emission amount of the auxiliary light is controlled based on the weighted average value.
本発明によれば、撮像素子の受光する露光量を直接読み出し補助光の発光量を制御するので、ハーフミラーなどの光線を妨げる部材を設けることなく小型でシンプルな構成のダイレクト測光によって補助光による露光量の制御ができる。また、所望の被写体領域の明るさの制御を極めて正確に行なうことができる。また、簡単な構成で加重平均を求めて、補助光の発光量を制御することができる。 According to the present invention, since the exposure amount received by the image sensor is directly read out and the light emission amount of the auxiliary light is controlled, the direct light metering of the small and simple configuration is performed by the auxiliary light without providing a member such as a half mirror to block the light beam. The amount of exposure can be controlled. In addition, the brightness of the desired subject area can be controlled very accurately. Further, the weighted average can be obtained with a simple configuration, and the emission amount of the auxiliary light can be controlled.
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described.
(実施例1)
まず、本発明に係る撮像装置の実施例1について説明する。図1は、実施例1に係る撮像装置( カメラ) の全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、このカメラは、レンズ系101 と、レンズ駆動機構102 と、露出制御機構103 と、メカニカルシャッタ104 と、シャッタ駆動回路121 と、撮像素子105 と、TGブロック(図中では単にTGと略記する。)106 と、プリプロセス回路107 と、A/D変換器108 と、デジタルプロセス回路109 と、カードインタフェース(図中ではカードI/Fと略記する。)110 と、メモリカード111 と、LCD表示部112 と、システムコントローラ113 と、操作スイッチ114 と、レンズドライバ115 と、補助光発光部116 と、露出制御ドライバ117 と、AF(オートフォーカス)機構118 と、EEPROM119 と、通信インタフェース120 と、シャッタ駆動回路121 とを有している。
(Example 1)
First, a first embodiment of the imaging apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating the overall configuration of the imaging apparatus (camera) according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, this camera includes a
レンズ系101 は、焦点位置を調節するためのフォーカスレンズや、あるいは例えば焦点距離を調節するためのズームレンズ等の各種レンズを含んで構成されたものである。レンズ駆動機構102 は、レンズ系101 を駆動して、例えばフォーカス調節を行うためのものである。また、レンズ系101 がパワーズーム可能なズームレンズ系である場合には、このレンズ駆動機構102 がズーム調節を更に行うようにしてもよい。露出制御機構103 は、レンズ系101 の光路上に設けられた絞りと、この絞りを制御するための制御機構とを含むものである。メカニカルシャッタ104 は、レンズ系101 から露出制御機構103 を介して入射する光束を、撮像素子105 へ到達させる時間を機械的に制御するためのものである。シャッタ駆動回路121 はシステムコントローラ113 の制御のもとにメカニカルシャッタ104 を駆動するためのものである。撮像素子105 は、被写体像を撮像するものであり、ダイレクト測光用の受光素子を兼用している。この撮像素子105 としては、例えば、CMOS撮像素子などの固体撮像素子が用いられる。TGブロック106 は、撮像素子105 を駆動するためのタイミングジェネレータである。このTGブロック106 は、撮像素子105 の駆動タイミングと、プリプロセス回路107 とA/D変換器108 及びデジタルプロセス回路109 の動作タイミングと、を同期させるようになっている。
The
プリプロセス回路107 は、撮像素子105 から出力される信号を事前処理するための回路であり、例えば、アンプやクランプ回路等を含んで構成されている。A/D変換器108 は、プリプロセス回路107 により処理されたアナログの画像信号をデジタルデータに変換する回路である。デジタルプロセス回路109 は、色信号生成処理,マトリックス変換処理,プレビュー処理を含む各種のデジタル処理を行うためのものである。このデジタルプロセス回路109 は、画像データを記憶するためのバッファメモリ109a,及びAF処理回路109bを備えて構成されている。AF処理回路109bは、バッファメモリ109aに記憶された1フレーム分の画像データの輝度成分から、ハイパスフィルタ等により高周波成分を抽出して累積加算値を算出する回路である。
The
カードインタフェース110 は、デジタルプロセス回路109 により処理された画像データをメモリカード111 に記録する制御(記録制御)を行い、あるいはメモリカード111 に既に記録されている画像データを読み出す制御(読み出し制御)を行うインタフェースである。メモリカード111 は、画像データや、画像データに関連する各種の情報等を記録するための不揮発性記録媒体であり、このカメラに例えば着脱自在となるように構成されている。LCD表示部112 は、撮影直後の画像を表示したり、メモリカード111 に記録されている撮影済みの画像を表示したり、カメラに係る各種の情報を表示したりするための表示手段である。システムコントローラ113 は、このカメラ内の各部を統括的に制御するための制御手段であり、例えばCPU等を含んで構成されている。このシステムコントローラ113 は、図示しない内部メモリ等を有している。操作スイッチ114 は、このカメラに設けられた各種の操作ボタン類を全て含む操作手段である。この操作スイッチ114 には、例えば、撮影モードの切替えスイッチやレリーズスイッチ等が含まれている。
The
レンズドライバ115 は、上述したレンズ駆動機構102 を制御するためのドライバである。補助光発光部116 は、被写体に照明光を照射するための発光手段である。この補助光発光部としてストロボや高輝度LEDなどが用いられる。露出制御ドライバ117 は、上述した露出制御機構103 を制御するための露出制御手段である。AF機構118 は、レンズ系101 を構成するフォーカスレンズの焦点合致位置からのずれ量を検出するためのものである。EEPROM119 は、このカメラに係る各種の設定情報等を記憶するための不揮発性メモリである。通信インタフェース120 は、外部機器との通信の制御を行うインタフェースである。
The
図2は、撮像素子105 の構成を示すブロック図である。撮像素子105 は、撮像エリア201 と垂直シフトレジスタ202 とCDS回路(相関二重サンプリング回路)203 及び水平シフトレジスタ204 を有している。撮像エリア201 は、複数の単位画素がマトリクス状に配置され、その前面にモザイク状の色フィルタが配置されている。垂直シフトレジスタ202 は、撮像エリア201 に配列された画素行を順次選択するためのレジスタである。CDS回路203 は、撮像エリア201 から出力される画素信号からリセットノイズを除去するためのものである。水平シフトレジスタ204 は、垂直シフトレジスタ202 によって選択される行毎に順次水平方向の画素信号を読み出すための信号を出力するものである。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
図3は、撮像エリア201 を構成する単位画素の詳細な構成を示す回路構成図である。図3は、撮像素子105 の一例であるCMOS撮像素子を構成する単位画素305 の構成を示したものである。図3に示すように、光電変換素子となるフォトダイオード(PD)301 と複数のMOSトランジスタ(302 ,303 ,304 )からなる単位画素305 がマトリクス状に2次元配列され、それらの出力が接続された列信号線306 が図2に示すCDS回路203 に接続されるようになっている。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a detailed configuration of the unit pixels constituting the
単位画素305 は、1つのPD301 と、リセットトランジスタ302 と増幅トランジスタ303 の3つのMOSトランジスタで構成される。PD301 のカソードがリセット用とトランジスタ302 のソースに接続され、そのゲートは行リセット線307 に、ドレインは電源配線310 に接続される。PD301 のカソードは電荷読み出しトランジスタ303 のゲートにも接続され、電荷読み出しトランジスタ303 のソースは行選択用トランジスタ304 のドレイン及びモニタ信号線309 に接続される。また電荷読み出しトランジスタ303 のドレインは電源配線310 に接続される。モニタ信号線309 は、ダイレクト測光のための単位画素305 で生成される電荷量の非破壊読み出し信号線として後述のニューロMOS(νMOS)トランジスタのゲートに接続するものである。これについては後で詳細に説明する。行選択用トランジスタ304 のソースは列信号線306 に接続される。
The unit pixel 305 includes one
上記単位画素305 の動作は、概略次のようなものである。行リセット線307 にパルスφRSを印加するとリセット用トランジスタ302 がオンし、PD301 の接合容量に蓄積される電荷がリセットされる。リセット直後からPD301 は接合部の容量に光信号を蓄積する。所定時間の光信号の蓄積が終了すると、行選択線308 に印加されるパルスφSELにより行選択用トランジスタ304 がオンし、PD301 に蓄積された電荷のレベルが列信号線306 ,CDS回路203 を介して読み出される。なお、上記単位画素305 の構成及びその動作は、モニタ信号線309 を除き公知のものである。
The operation of the unit pixel 305 is roughly as follows. When the pulse φRS is applied to the row reset line 307, the
図4に示す画素信号加重平均回路B1は、複数の画素305 で生成され非破壊でモニタ信号線309 に読み出された電荷量の加重平均値(以下重み係数が全て等しい場合の平均値も含めて「加重平均値」と称するものとする)を求め、この平均値と所定の閾値Vref とを比較して補助光の発光量を制御する信号を出力する回路である。 The pixel signal weighted average circuit B1 shown in FIG. 4 includes a weighted average value of the amount of charge generated by the plurality of pixels 305 and read to the monitor signal line 309 in a nondestructive manner (hereinafter also including an average value when all the weighting coefficients are equal). And a signal that controls the light emission amount of the auxiliary light by comparing the average value with a predetermined threshold value Vref.
次に、図4に示す補助光の発光量制御信号の出力回路の構成と、その動作について説明する。本実施例における撮像素子105 の撮像面前面には、図5に示すようなベイヤー配列の色フィルタが配置されている。図4において、画素1〜27は、それぞれ図3に示した単位画素305 と同じ構成の画素である。このうち、画素(3n−2)(n=1〜9)は上記色フィルタのR(赤)のフィルタセグメントに対応する画素、画素(3n−1)(n=1〜9)は上記色フィルタのG(緑)のフィルタセグメントに対応する画素、画素3n(n=1〜9)は上記色フィルタのB(青))のフィルタセグメントに対応する画素である。そして画素(3n−2),(3n−1),3n(n=1〜9)の9組の画素は、それぞれ隣接する位置に配置されているものとする。そして、図4に示すR,G,Bの画素からなる9組の画素の電荷読み出し用トランジスタ303-1〜303-27のソースに、それぞれモニタ信号線309-1〜309-27が接続されている。なお上記9組のRGBの画素は、図6に示すように画面701 の5つのオートフォーカス領域A1〜A5のうち、領域A1の拡大図702 の9点の位置の画素である。
Next, the configuration and operation of the auxiliary light emission amount control signal output circuit shown in FIG. 4 will be described. A Bayer color filter as shown in FIG. 5 is arranged in front of the imaging surface of the
各画素の電荷読み出し用トランジスタ303-1〜303-27のソース、すなわちモニタ信号 線309-1〜309-27に、それぞれドレインを接続した負荷トランジスタ403-1〜403-27のゲートには、共通の制御信号線404 に接続されており、ソースは接地されている。このように、電荷読み出し用トランジスタ303-1〜303-27は、それぞれ負荷トランジスタ403-1〜403-27を介して接地され、それぞれn型MOSトランジスタを用いたソースフォロアの回路を構成している。したがって、制御信号線404 からゲート電圧φLD1の印加により負荷トランジスタ403-1〜403-27がオンしているとき、モニタ信号線309-1〜309-27の電位は、ほぼ各画素のフォトダイオードのカソードの電位、すなわち各画素に蓄積された光信号の量に比例した電位になっている。モニタ信号線309-1〜309-27は、それぞれn型νMOSトランジスタ401 のゲートG1〜G27に接続されている。
Common to the sources of the charge readout transistors 303-1 to 303-27 of each pixel, that is, the gates of the load transistors 403-1 to 403-27, each having a drain connected to the monitor signal lines 309-1 to 309-27. The
次に、このn型νMOSトランジスタ401 について説明する。νMOSトランジスタについては、特開平2000−222386号公報などに詳しく記載されている。n型νMOSトランジスタ401 は、複数のゲート電極G1〜G27とフローティングゲートFLT1を有している。モニタ信号線309-1〜309-27の電位、すなわちゲート電極G1〜G27の電位をそれぞれV1〜V27,フローティングゲートFLT1の電位をVf,基板の電位をV0,ゲート電極G1〜G27とフローティングゲートFLT1との間の容量をそれぞれC1〜C27,フローティングゲートと基板間の容量をC0とすると、フローティングゲートFLT1の電位Vfは、
Vf=(C1V1+C2V2+・・・+C27V27)/(C0+C1+C2+・・・C27) = ΣCiVi/ΣCj(i=1〜27,j=0〜27) ・・・・・・・・・(1)
となる。
Next, the n-
Vf = (C1V1 + C2V2 +... + C27V27) / (C0 + C1 + C2 +... C27) = ΣCiVi / ΣCj (i = 1 to 27, j = 0 to 27) (1)
It becomes.
ゲート電極G1〜G27とフローティングゲートFLT1との間の容量C1〜C27は、ゲート電極G1〜G27の面積に比例するので、式(1)は、ゲート電極G1〜G27の面積を適宜選択することにより、モニタ信号線309-1〜309-27の電位V1〜V27の加重平均値に相応したフローティングゲートFLT1の電位Vfを得ることができることを示している。すなわち、輝度信号Yは、Y=0.299 ×R+0.587 ×G+0.114 ×Bで示されるので、R,G,Bに対応するゲート電極の面積を0.299 :0.587 :0.114 にすれば、輝度信号に相応したフローティングゲートFLT1の電位Vfを得ることができる。 Since the capacitances C1 to C27 between the gate electrodes G1 to G27 and the floating gate FLT1 are proportional to the area of the gate electrodes G1 to G27, the expression (1) can be obtained by appropriately selecting the areas of the gate electrodes G1 to G27. This shows that the potential Vf of the floating gate FLT1 corresponding to the weighted average value of the potentials V1 to V27 of the monitor signal lines 309-1 to 309-27 can be obtained. That is, the luminance signal Y is represented by Y = 0.299 × R + 0.587 × G + 0.114 × B. Therefore, if the area of the gate electrode corresponding to R, G, B is 0.299: 0.587: 0.114, A corresponding potential Vf of the floating gate FLT1 can be obtained.
そしてn型νMOSトランジスタ401 のフローティングゲートFLT1をゲート電極とするMOSトランジスタとみなせば、n型νMOSトランジスタ401 は、ゲート電極に画素1〜27のモニター信号線309-1〜309-27の電位V1〜V27,すなわち各画素1〜27で生成される光信号の加重平均値に相応した電圧が印加されたMOSトランジスタとみなすことができる。
Assuming that the floating gate FLT1 of the n-
n型νMOSトランジスタ401 のドレインは電源端子310 に接続され、そのソースは負荷トランジスタ402 のドレイン及びコンパレータC1の入力に接続される。負荷トランジスタ402 のソースは接地され、そのゲートは制御信号線404 に接続される。このようにn型νMOSトランジスタ401 と負荷トランジスタ402 は、n型MOSトランジスタを用いたソースフォロア回路を構成している。したがって、制御信号線405 からゲート電圧φLD1の印加により負荷トランジスタ402 がオンしているときn型νMOSトランジスタ401 のソースには、画素1〜27で生成される光信号の加重平均値に相応した電位が現れる。そして、この電位をコンパレータC1により所定の閾値電圧Vref と比較して、その比較した信号により補助光の発光量を制御する。
The drain of the n-
以上、図6の焦点検出領域A1の中の9つの画素の光信号の加重平均値に相応した信号に基づいて、補助光の光量を制御する回路構成とその動作について説明したが、焦点検出領域A2〜A5についても、図4のB1と同様に画素信号加重平均回路B2〜B5が構成される。そして、その出力信号がそれぞれ図4のコンパレータC2〜C5に接続される。コンパレータC2〜C5の他方の入力部には、同様に所定の閾値電圧Vref が与えられる。コンパレータC1〜C5の出力線S1〜S5は、選択回路405 に接続される。選択回路405 の選択信号線406 には、システムコントローラ113 による制御に基づいて、撮影者により選択された焦点検出領域A1〜A5のうちの1つと同じ領域の画素の光電荷に基づくコンパレータC1〜C5の内の1つの出力信号を選択するような選択信号が入力される。そして、選択回路405 は上記選択信号に基づいて、コンパレータC1〜C5の出力信号線S1〜S5の1つを補助光制御信号線407 に接続する。
The circuit configuration and operation for controlling the amount of auxiliary light based on the signal corresponding to the weighted average value of the optical signals of the nine pixels in the focus detection area A1 in FIG. 6 have been described. Also for A2 to A5, pixel signal weighted averaging circuits B2 to B5 are configured similarly to B1 of FIG. The output signals are connected to the comparators C2 to C5 in FIG. Similarly, a predetermined threshold voltage Vref is applied to the other inputs of the comparators C2 to C5. Output lines S1 to S5 of the comparators C1 to C5 are connected to the
次に、図7を用いて本実施例に係る撮像装置の全体の動作の流れを説明する。まず撮影者は、操作スイッチ114 の所定の選択部を操作して、図6の焦点検出領域A1〜A5の中から1つの領域を選択する。いま焦点検出領域A1が選択されたものとする。次に、撮影者が操作スイッチ114 のレリーズ操作ボタンを軽い力で押すと(1stレリーズ)、システムコントローラ113 の制御のもとに露出制御ドライバ117 を介して撮影レンズの絞りが制御される。
Next, the overall operation flow of the imaging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. First, the photographer operates a predetermined selection unit of the operation switch 114 to select one area from the focus detection areas A1 to A5 in FIG. Assume that the focus detection area A1 is selected. Next, when the photographer presses the release operation button of the operation switch 114 with a light force (1st release), the aperture of the taking lens is controlled via the
また、システムコントローラ113 は、レンズドライバ115 及びレンズ駆動機構102 を介してレンズ系101 を駆動しながら、AF処理回路109bにおいて演算された焦点検出領域A1の画像信号の高周波成分の累積値を逐次比較しながらその累積値のピーク位置にレンズ系101 を駆動する。また、図4の各ソースフォロア回路の負荷トランジスタ402 ,403-1〜403-27にゲート電圧φLD1を印加して全ての負荷トランジスタをオンさせる。
The
次に、撮影者が操作スイッチ114 のレリーズ操作ボタンを比較的強い力で押すと(2ndレリーズ)、システムコントローラ113 はシャッタ駆動回路121 を介して、メカニカルシャッタ104 のうちシャッタ先幕の走行により露光を開始させる。シャッタ先幕の走行が完了しシャッタが全開になると、次に、システムコントローラ113 は補助光の発光を開始させる信号を補助光発光部116 に出力する。
Next, when the photographer presses the release operation button of the operation switch 114 with a relatively strong force (2nd release), the
図4の信号加重平均回路B1〜B5では、対応する焦点検出領域A1〜A5の中の9点のRGB画素の光信号量の加重平均に相応した値が演算され、その値と所定の閾値電圧Vref がコンパレータC1〜C5で比較される。選択回路405 においては選択信号線406 の選択信号に基づいてコンパレータC1〜C5の出力の1つが選択される。この例では焦点検出領域としてA1が選択されているので、選択回路405 はコンパレータC1の出力を選択する。
In the signal weighted average circuits B1 to B5 in FIG. 4, a value corresponding to the weighted average of the optical signal amounts of nine RGB pixels in the corresponding focus detection areas A1 to A5 is calculated, and the value and a predetermined threshold voltage are calculated. Vref is compared by comparators C1-C5. In the
補助光発光部116 が発光し、その発光量が所定値に達すると、補助光制御信号の出力信号(補助光発光停止信号)が反転し補助光の発光が停止される。補助光発光停止信号を出力すると、次に、システムコントローラ113 はシャッタ駆動回路121 を介して、メカニカルシャッタ104 のうちシャッタ後幕の走行を開始する。シャッタ後幕の走行が完了すると、撮像素子105 から画像信号の読み出しを開始する。
When the auxiliary
なお、本実施例においては、各焦点検出領域の中の9点のRGBの画素出力の加重平均値に基づいて補助光の発光量を制御したが、この数は焦点検出領域の大きさや要求する測光精度に応じて適宜選択できることは勿論である。 In the present embodiment, the light emission amount of the auxiliary light is controlled based on the weighted average value of the nine RGB pixel outputs in each focus detection region. This number is required depending on the size of the focus detection region and the requirement. Of course, it can be appropriately selected according to the photometric accuracy.
(実施例2)
実施例1においては、色フィルタとしてベイヤー配列のものについて説明したが、この実施例2においては、図8に示すような4種類、すなわちG(緑)、W(無色)、R(赤)、B(青)のフィルタセグメントを採用した色フィルタを用いたものである。その他の主要な構成については実施例1と同じである。この色フィルタは、Gを中心にして上下左右にWのフィルタセグメントを配置して、このWのフィルタセグメントに対応する画素出力を輝度信号として用いる。このような色フィルタを用いれば、n型νMOSトランジスタ401 のゲート電極は全て同じ大きさでよい。また信号加重平均回路B1〜B5では、ベイヤー配列の色フィルタに比べて1/3の画素数で同等の輝度を算出できる。
(Example 2)
In the first embodiment, the Bayer arrangement is described as the color filter, but in this second embodiment, four types as shown in FIG. 8, that is, G (green), W (colorless), R (red), A color filter employing a B (blue) filter segment is used. Other main configurations are the same as those in the first embodiment. In this color filter, W filter segments are arranged vertically and horizontally with G as the center, and pixel outputs corresponding to the W filter segments are used as luminance signals. If such a color filter is used, the gate electrodes of the n-
(実施例3)
実施例1及び2においては、焦点検出領域A1〜A5の中から選択された領域の画素の加重平均値に基づいて補助光の発光量を制御するようにしたが、実施例3では焦点検出領域A1〜A5の全ての領域の画素の光信号の加重平均値に基づいて補助光の発光量を制御するものである。この場合、n型νMOSトランジスタのゲート数が多くなりすぎたりn型νMOSトランジスタの配置が難しくなるなどの問題が生ずる。
(Example 3)
In the first and second embodiments, the light emission amount of the auxiliary light is controlled based on the weighted average value of the pixels in the region selected from the focus detection regions A1 to A5. The light emission amount of the auxiliary light is controlled based on the weighted average value of the optical signals of the pixels in all areas A1 to A5. In this case, problems such as an excessive increase in the number of gates of the n-type νMOS transistor and difficulty in arranging the n-type νMOS transistor occur.
これを解消するため、本実施例3においては、次のような構成を採用するものである。すなわち、実施例1では、RGB画素に対するn型νMOSトランジスタのゲート電極の面積を調整することにより適正な輝度信号を得ていたが、本実施例3においてはR,G,Bの色毎に分離して平均値を求め、それぞれの平均値の加重平均値を各焦点検出領域の複数画素の平均的な輝度信号とした。このようにすることにより、n型νMOSトランジスタの構成を簡単にすることができる。 In order to solve this problem, the following configuration is adopted in the third embodiment. That is, in the first embodiment, an appropriate luminance signal is obtained by adjusting the area of the gate electrode of the n-type νMOS transistor with respect to the RGB pixels, but in this third embodiment, separation is performed for each of R, G, and B colors. Then, an average value was obtained, and a weighted average value of each average value was used as an average luminance signal of a plurality of pixels in each focus detection region. By doing so, the configuration of the n-type νMOS transistor can be simplified.
図9に、本実施例3の画素信号加重平均回路を示す。n型νMOSトランジスタ501 の各ゲートは図6の焦点検出領域A1の所定数のRのフィルタセグメントの画素(R画素)のモニタ信号線に接続されている。なお、画素からモニタ信号線を導出する回路の構成は、図4に示した実施例1の構成と同様である。n型νMOSトランジスタ501 のソースは負荷トランジスタ504 のドレインに接続され、そのドレインは電源端子511 に接続される。負荷トランジスタ504 のソースは接地され、そのゲートは制御信号線512 に接続される。また、n型νMOSトランジスタ501 のソースは、n型νMOSトランジスタ507 のゲートGrに接続される。
FIG. 9 shows a pixel signal weighted average circuit of the third embodiment. Each gate of the n-
このような構成により、n型νMOSトランジスタ501 のソースの電位は、そのゲートに接続されるR画素の信号出力の平均的な値になる。同様な構成により、G画素、及びB画素の平均的な値が、それぞれn型νMOSトランジスタ507 のゲートGg,及びGbに印加される。n型νMOSトランジスタ507 のソースは負荷トランジスタ508 のドレインに接続され、そのドレインは電源端子511 に接続される。負荷トランジスタ508 のソースは接地され、そのゲートは制御信号線512 に接続される。n型νMOSトランジスタ507 のゲートGr,Gb,Gbの電極の大きさは、0.299 :0.587 :0.114 になっており、このためn型νMOSトランジスタ507 のソースの電位は焦点検出領域A1の所定の画素の平均的な輝度信号に相応した値になる。そして、n型νMOSトランジスタ507 のソースはn型νMOSトランジスタ509 のゲートに接続される。
With such a configuration, the source potential of the n-
以上述べたのと同様な構成により、焦点検出領域A2〜A5の所定数の画素の平均的な輝度信号がそれぞれn型νMOSトランジスタ509 のゲートに印加される。n型νMOSトランジスタ509 のソースは負荷トランジスタ510 のドレインに接続され、そのドレインは電源端子511 に接続される。負荷トランジスタ510 ソースは接地され、そのゲートは制御信号線512 に接続される。またn型νMOSトランジスタ509 のソースは、コンパレータ513 の一方の入力部に接続される。コンパレータ513 の他方の入力部には閾値電圧Vref が印加され、その出力信号は補助光制御信号線514 に接続される。
With the same configuration as described above, an average luminance signal of a predetermined number of pixels in the focus detection areas A2 to A5 is applied to the gate of the n-
以上のような構成により、n型νMOSトランジスタのソース電位は焦点検出領域A1〜A5の全ての領域の所定数の画素の平均的な輝度信号に等しくなる。そして、この信号と閾値電圧Vref とをコンパレータ512 により比較することにより、コンパレータ512 の出力信号により補助光の発光量を制御することができる。
With the configuration as described above, the source potential of the n-type νMOS transistor becomes equal to the average luminance signal of a predetermined number of pixels in all the focus detection areas A1 to A5. Then, by comparing this signal with the threshold voltage Vref by the
上記実施例3によれば、νMOSトランジスタの役割をを各色信号毎に分散させたので設計の自由度が増すと共に、νMOSトランジスタの設計が容易になる。実施例3においては、焦点検出領域の画素の加重平均値に基づいて補助光の露光量を制御したが、必ずしも焦点検出領域に対応させる必要がなく、例えば図10に示すように測光領域を自由に選択できることは勿論である。また、実施例1〜3においては、輝度信号Yを得るためにのみ加重平均の重みを変えたが、画面中央から周辺にいくにしたがって画素出力の重みを小さくするようにn型MOSトランジスタのゲート電極の大きさを調整するようにしてもよい。このようにすることにより、中央重点測光などが容易に行なえる。 According to the third embodiment, since the role of the νMOS transistor is distributed for each color signal, the degree of freedom in design is increased and the design of the νMOS transistor is facilitated. In the third embodiment, the exposure amount of the auxiliary light is controlled based on the weighted average value of the pixels in the focus detection area. However, it is not always necessary to correspond to the focus detection area. For example, as shown in FIG. Of course, it can be selected. In the first to third embodiments, the weighted average weight is changed only to obtain the luminance signal Y. However, the gate of the n-type MOS transistor reduces the pixel output weight from the center of the screen to the periphery. You may make it adjust the magnitude | size of an electrode. By doing so, center-weighted metering can be easily performed.
101 レンズ系
102 レンズ駆動機構
103 露出制御機構
104 メカニカルシャッタ
105 撮像素子
106 TGブロック
107 プリプロセス回路
108 A/D変換器
109 デジタルプロセス回路
109a バッファメモリ
109b AF処理回路
110 カードインタフェース
111 メモリカード
112 LCD表示部
113 システムコントローラ
114 操作スイッチ
115 レンズドライバ
116 補助光発光部
117 露光制御ドライバ
118 AF機構
119 EEPROM
120 通信インタフェース
121 シャッタ駆動回路
201 撮像エリア
202 垂直シフトレジスタ
203 CDS回路
204 水平シフトレジスタ
301 フォトダイオード
302 リセットトランジスタ
303 ,303-1〜303-27 増幅トランジスタ
304 行選択用トランジスタ
305 単位画素
306 列信号線
307 行リセット線
308 行選択線
309 ,309-1〜309-27 モニタ信号線
310 電源配線
401 n型νMOSトランジスタ
402 負荷トランジスタ
403-1〜403-27 負荷トランジスタ
404 ゲート制御信号線
405 選択回路
406 選択信号線
407 補助光制御信号線
501 ,502 ,503 ,507 ,509 n型νMOSトランジスタ
504 ,505 ,506 ,508 ,510 負荷トランジスタ
511 電源端子
512 ゲート制御信号線
513 コンパレータ
514 補助光制御信号線
701 画面
702 領域A1の拡大図
101 Lens system
102 Lens drive mechanism
103 Exposure control mechanism
104 Mechanical shutter
105 Image sensor
106 TG block
107 Preprocess circuit
108 A / D converter
109 Digital process circuit
109a Buffer memory
109b AF processing circuit
110 card interface
111 Memory card
112 LCD display
113 System controller
114 Operation switch
115 Lens driver
116 Auxiliary light emitter
117 Exposure control driver
118 AF mechanism
119 EEPROM
120 Communication interface
121 Shutter drive circuit
201 Imaging area
202 Vertical shift register
203 CDS circuit
204 Horizontal shift register
301 photodiode
302 Reset transistor
303, 303-1 to 303-27 Amplifying transistor
304 Row selection transistor
305 unit pixel
306 column signal line
307 line reset line
308 row selection line
309,309-1 to 309-27 Monitor signal line
310 Power supply wiring
401 n-type νMOS transistor
402 Load transistor
403-1 to 403-27 Load transistor
404 Gate control signal line
405 selection circuit
406 Selection signal line
407 Auxiliary light control signal line
501, 502, 503, 507, 509 n-type νMOS transistor
504, 505, 506, 508, 510 load transistors
511 Power supply terminal
512 Gate control signal line
513 Comparator
514 Auxiliary light control signal line
701 screen
702 Enlarged view of area A1
Claims (8)
マトリクス状に多数の画素が配置された固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の受光量に応じた画素の電位を非破壊で検出し、前記非破壊で検出した電位に基づいて前記補助光の発光量を制御する発光量制御部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 An auxiliary light emitting unit for emitting auxiliary light to the subject;
A solid-state imaging device in which a large number of pixels are arranged in a matrix, and
A light emission amount control unit that detects non-destructively the pixel potential according to the amount of light received by the solid-state imaging device, and controls the light emission amount of the auxiliary light based on the non-destructive potential detected;
An imaging apparatus comprising:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2006347225A JP2008160513A (en) | 2006-12-25 | 2006-12-25 | Imaging device |
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-
2006
- 2006-12-25 JP JP2006347225A patent/JP2008160513A/en active Pending
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