JP2009177344A - Imaging element driving unit, and imaging element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フレームレートを確保しつつ解像度の高い動画像を撮像素子に撮像させる撮像素子駆動装置に関する。 The present invention relates to an image sensor driving apparatus that causes an image sensor to capture a high-resolution moving image while ensuring a frame rate.
画素数の大きな撮像素子を有し、静止画および動画を撮影可能なデジタルカメラが知られている。このようなデジタルカメラによって動画を撮影するときは、撮像素子から信号を出力させる画素を間引くことが知られている。なお、画素の間引きとは、撮像素子から画像信号を出力させるときに、画像全体の読出し期間中に一部の画素から信号を読出すことである。 A digital camera that has an image sensor with a large number of pixels and can capture still images and moving images is known. When shooting a moving image with such a digital camera, it is known to thin out pixels for outputting signals from the image sensor. Note that pixel thinning refers to reading out signals from some pixels during the reading period of the entire image when outputting image signals from the image sensor.
出力する画素を間引くことにより、フレームレートの低下が防止されている。すなわち、単一の画素による画素信号の生成と出力とにかかる時間を一定に保ったまま、受光面全体の読出し動作の高速化が図られている。しかし、フレームレートの低下を防ぐために必要な画素の間引きを行なうことにより、実際の情報が欠落するために偽の模様や、モアレが発生する問題が生じていた。 Decreasing the frame rate is prevented by thinning out the output pixels. That is, the reading operation on the entire light receiving surface is speeded up while keeping the time required for generating and outputting the pixel signal by a single pixel constant. However, by performing pixel thinning necessary to prevent a decrease in the frame rate, there is a problem that a false pattern or moire occurs because actual information is lost.
そこで、撮像素子の全画素から信号を出力させ、後段の画像処理において画素加算することにより、間引き出力を行ったときと同じデータサイズの画像信号を得ることが提案されている(特許文献1参照)。画素加算することによりモアレの発生を防ぐことが可能であるが、撮像素子の全画素から信号を出力させる必要があるため撮像素子における出力の速度を高速化することは困難だった。 In view of this, it has been proposed to obtain an image signal having the same data size as that obtained when thinning output is performed by outputting signals from all pixels of the image sensor and performing pixel addition in subsequent image processing (see Patent Document 1). ). Although it is possible to prevent the occurrence of moire by adding pixels, it is difficult to increase the output speed of the image sensor because it is necessary to output signals from all pixels of the image sensor.
また、撮像素子において画素加算をさせながら間引き出力を行なうことが提案されている(特許文献2参照)。間引き出力によりフレームレートの低下を防ぎながら、画素加算により偽の模様やモアレの低減化が可能である。しかし、受光面全面において動画像用の画素数に合わせて、画素加算させる画素数が均一に定められるため、画像の特徴に応じて得られる画素信号を有効に生かして、高い解像度が維持されていないことが問題であった。
したがって、フレームレートを確保しながら、本発明では撮像する画像に応じて画像劣化の少ない動画像を撮像させる撮像素子駆動装置の提供を目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image sensor driving apparatus that captures a moving image with little image degradation according to an image to be captured while ensuring a frame rate.
本発明の撮像素子駆動装置は、受光面上の第1、第2の方向に沿って画素が配置され各前記画素が受光量に応じて生成する画素信号を個別にまたは第1の方向および/あるいは第2の方向に沿った複数の画素が生成する画素信号を同時に出力可能なXYアドレス方式の撮像素子を駆動する撮像素子駆動装置であって、受光面を分割した複数の部分領域それぞれを第1の領域または前記第1の領域より低い解像度で撮像する第2の領域に設定する設定部と、第1の領域に設定された部分領域においては第1の方向に沿って並ぶ画素から個別の画素信号の出力またはm1個(m1は正の整数)の画素信号の同時出力を撮像素子に実行させ第2の領域に設定された部分領域においては第1の方向に沿って並ぶ画素からn1個(n1>m1)の画素信号の同時出力を撮像素子に実行させる制御部とを備えることを特徴としている。 In the image pickup device driving apparatus according to the present invention, pixels are arranged along the first and second directions on the light receiving surface, and each pixel generates a pixel signal according to the amount of received light individually or in the first direction and / or Alternatively, an image sensor driving apparatus for driving an XY address type image sensor capable of simultaneously outputting pixel signals generated by a plurality of pixels along the second direction, wherein each of the plurality of partial regions obtained by dividing the light receiving surface A setting unit configured to set a first region or a second region to be imaged at a lower resolution than the first region, and a partial region set to the first region individually from pixels arranged along the first direction. In the partial region set as the second region by outputting the pixel signal or simultaneously outputting m1 (m1 is a positive integer) pixel signal to the image sensor, n1 pixels are arranged in the first direction. Pixel signal of (n1> m1) It is characterized by a control unit to be executed by the image pickup element simultaneously output.
さらに、m1として定められる数が小さくなるほどn1として定められる数が大きくなることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the number determined as n1 increases as the number determined as m1 decreases.
また、設定部は複数の部分領域を第1、第2の領域または第2の領域より低い解像度で撮像する第3の領域に設定し、制御部は第3の領域に設定された部分領域においては第1の方向に沿って並ぶ画素からs1個(s1>n1)の画素信号の同時出力を撮像素子に実行させることが好ましい。 In addition, the setting unit sets the plurality of partial areas as the first area, the second area, or the third area that captures an image with a lower resolution than the second area, and the control section sets the third area as the third area. It is preferable to cause the image sensor to simultaneously output s1 (s1> n1) pixel signals from the pixels arranged in the first direction.
また、制御部は、第1の領域に設定された部分領域においては第2の方向に沿って並ぶ画素から個別の画素信号の出力またはm2個の画素信号の同時出力を撮像素子に実行させ、第2の領域に設定された部分領域においては第2の方向に沿って並ぶ画素からn2個(n2>m2)の画素信号の同時出力を撮像素子に実行させることが好ましい。 In addition, the control unit causes the imaging device to execute output of individual pixel signals or simultaneous output of m2 pixel signals from the pixels arranged in the second direction in the partial region set as the first region, In the partial region set as the second region, it is preferable to cause the imaging device to simultaneously output n2 (n2> m2) pixel signals from the pixels arranged in the second direction.
また、設定部は、以前に撮像素子が撮像した画像全体の中の主被写体を推定し、主被写体を撮像した部分領域を第1の領域として設定し、主被写体を撮像した部分領域以外の部分領域を第2の領域として設定することが好ましい。 The setting unit estimates a main subject in the entire image previously captured by the image sensor, sets a partial region where the main subject is captured as a first region, and a portion other than the partial region where the main subject is captured It is preferable to set the area as the second area.
または、設定部は、撮像素子が以前に撮像した複数の画像全体の中において移動している移動体を推定し、移動体を撮像した部分領域を第1の領域として設定し、移動体が撮像した部分領域以外の部分領域を第2の領域として設定することが好ましい。 Alternatively, the setting unit estimates a moving body that is moving in the whole of a plurality of images previously captured by the image sensor, sets a partial region in which the moving body is captured as a first region, and the mobile body captures an image. It is preferable to set the partial area other than the partial area as the second area.
または、設定部は、撮像素子が以前に撮像した複数の画像全体の中において移動している移動体を推定し、移動体の移動方向を算出し、移動体を撮像した部分領域および移動体を撮像した部分領域から移動方向に向かった位置の部分領域を第1の領域として設定し、移動体を撮像した部分領域および移動体を撮像した部分領域から移動方向に向かった位置の部分領域以外の部分領域を第2の領域として設定することが好ましい。 Alternatively, the setting unit estimates a moving body that is moving in the whole of the plurality of images previously captured by the image sensor, calculates a moving direction of the moving body, and determines a partial region and the moving body that captured the moving body. The partial area at the position in the moving direction from the captured partial area is set as the first area, and the partial area other than the partial area at the position in the moving direction from the partial area where the moving body is imaged It is preferable to set the partial region as the second region.
また、各画素は複数の種類のいずれか一種のカラーフィルタによって覆われており、制御部は同じ色のカラーフィルタに覆われる画素に画素信号の同時出力を行なわせることが好ましい。 Each pixel is covered with any one of a plurality of types of color filters, and the control unit preferably causes the pixels covered with the same color filter to simultaneously output pixel signals.
本発明の撮像素子は、受光面上の第1、第2の方向に沿って画素が配置され各画素が受光量に応じて生成する画素信号を個別にまたは第1の方向および/あるいは第2の方向に沿った複数の画素が生成する画素信号を同時に出力可能なXYアドレス方式の撮像素子本体部と、受光面を分割した複数の部分領域それぞれを第1の領域または第1の領域より低い解像度で撮像する第2の領域に設定する設定部と、第1の領域に設定された部分領域においては第1の方向に沿って並ぶ画素から個別の画素信号の出力またはm1個(m1は正の整数)の画素信号の同時出力を撮像素子に実行させ第2の領域に設定された部分領域においては第1の方向に沿って並ぶ画素からn1個(n1>m1)の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させる制御部とを備えることを特徴としている。 In the image pickup device of the present invention, pixels are arranged along the first and second directions on the light receiving surface, and each pixel generates pixel signals generated according to the amount of received light individually or in the first direction and / or the second direction. An XY addressing imaging device main body that can simultaneously output pixel signals generated by a plurality of pixels along the direction of the first and second partial regions obtained by dividing the light receiving surface are lower than the first region or the first region. In the setting unit for setting the second area to be imaged at the resolution and the partial area set to the first area, the output of individual pixel signals from the pixels arranged in the first direction or m1 (m1 is positive) In the partial area set as the second area by causing the image sensor to execute simultaneous output of pixel signals of n), simultaneous output of n1 (n1> m1) pixel signals from the pixels arranged in the first direction. That causes the image sensor to execute It is characterized in that it comprises and.
本発明によれば、受光面の一部において高い解像度で光学像を撮像すること、およびそれ以外の領域において同時読出しの画素数を増やすためフレームレートを高く保つことが可能になる。 According to the present invention, it is possible to capture an optical image with a high resolution at a part of the light receiving surface and to keep the frame rate high in order to increase the number of pixels for simultaneous readout in other areas.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態を適用した撮像素子駆動装置を有するデジタルカメラの内部構成を概略的に示すブロック図である。デジタルカメラ10は、レンズ11、撮像素子20、デジタル信号処理回路(DSP)12、システムコントローラ13、およびタイミングジェネレータ14などによって構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an internal configuration of a digital camera having an image sensor driving device to which an embodiment of the present invention is applied. The
レンズ11は、撮像素子20に光学的に接続される。レンズ11を透過する被写体の光学像が撮像素子20の受光面に入射する。撮像素子20は、例えばCMOSイメージセンサである。受光面において被写体の光学像が受光されることにより、光学像に対応する画像信号が生成される。
The
撮像素子20において生成された画像信号は、A/Dコンバータ15においてアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された画像信号はDSP12に送られる。
The image signal generated by the
DSP12に送られた画像信号は、信号処理の作業用メモリであるDRAM16に格納される。DRAM16に格納された画像信号は、DSP12において、所定の信号処理が施される。
The image signal sent to the DSP 12 is stored in the
所定の信号処理が施された画像信号は、モニタ17に送られる。モニタ17において、送られた画像信号に対応する画像が表示される。また、所定の信号処理が施された画像信号は、コネクタ(図示せず)を介して接続される外部メモリ18に格納可能である。
The image signal that has undergone predetermined signal processing is sent to the
デジタルカメラ10の各部位は、システムコントローラ13によって制御される。タイミングジェネレータ14により撮像素子20およびシャッタ19が駆動される。撮像素子20およびシャッタ19が駆動されることにより、画像信号を生成させる。
Each part of the
次に撮像素子20の構成について、図2を用いて説明する。図2は、撮像素子の構成を示すブロック図である。
Next, the configuration of the
撮像素子20はCMOS撮像素子であり、撮像素子本体21、タイミング制御部22、レジスタ(制御部)23、および画像特徴決定部(設定部)24などによって構成される。
The
被写体の光学像は撮像素子本体21において受光され、画像信号が生成される。画像特徴決定部24は画像信号に基づいて、撮像した画像全体の中において、主要な撮像対象と推定される被写体を決定する。レジスタ23は、決定した被写体に基づいて、画像信号を構成する画素信号の読出し方法を決定する。タイミング制御部22は、レジスタ23に決定された読出し方法およびタイミングジェネレータ14から送信されるクロック信号およびフィールド信号などに基づいて、撮像素子本体21を駆動する。
The optical image of the subject is received by the
撮像素子本体21には、受光部25、行選択回路26、列選択回路27、水平読出し線28、および列選択トランジスタ29などによって構成される。受光部25と行選択回路26とが直接接続される。水平読出し線28は列選択トランジスタ29を介して受光部25と接続される。列選択回路27と列選択トランジスタ29とが接続される。
The
受光部25の撮像面には複数の画素Pがマトリックス状、すなわち列方向(第1の方向)および行方向(第2の方向)に沿って配置される。各画素PはR(ed)カラーフィルタ、G(reen)カラーフィルタ、およびB(lue)カラーフィルタのいずれかのカラーフィルタによって覆われる。カラーフィルタはベイヤー方式に従って配置される。
A plurality of pixels P are arranged on the imaging surface of the
したがって、行方向にはRカラーフィルタおよびGカラーフィルタの2種類のカラーフィルタが交互に繰返し配置される。またはGカラーフィルタおよびBカラーフィルタの2種類のカラーフィルタが交互に繰返し配置される。 Therefore, two types of color filters, an R color filter and a G color filter, are alternately and repeatedly arranged in the row direction. Alternatively, two types of color filters, the G color filter and the B color filter, are alternately and repeatedly arranged.
また、列方向にもRカラーフィルタおよびGカラーフィルタの2種類ンカラーフィルタが交互に繰返し配置される。またはGカラーフィルタおよびBカラーフィルタが交互に繰返し配置される。 Also, two types of color filters, an R color filter and a G color filter, are alternately and repeatedly arranged in the column direction. Alternatively, the G color filter and the B color filter are alternately and repeatedly arranged.
Rカラーフィルタに覆われた画素Pは、赤色成分の受光量に応じた画素信号を生成する。Gカラーフィルタに覆われた画素Pは、緑色成分の受光量に応じた画素信号を生成する。Bカラーフィルタに覆われた画素Pは、青色成分の受光量に応じた画素信号を生成する。被写体像全体の画像信号は複数の画素信号によって構成される。 The pixel P covered with the R color filter generates a pixel signal corresponding to the amount of received light of the red component. The pixel P covered with the G color filter generates a pixel signal corresponding to the amount of received light of the green component. The pixel P covered with the B color filter generates a pixel signal corresponding to the amount of received light of the blue component. The image signal of the entire subject image is composed of a plurality of pixel signals.
生成した画素信号は、各画素Pから個別に、または複数の画素Pから同時に出力される。複数の画素Pから同時に出力されるときには、同時出力させる各画素Pの信号成分が平均化されて出力される。画素信号を出力させる画素Pは行選択回路26および列選択回路27により直接的あるいは間接的に選択される。
The generated pixel signal is output individually from each pixel P or simultaneously from a plurality of pixels P. When signals are output simultaneously from a plurality of pixels P, the signal components of the pixels P to be output simultaneously are averaged and output. The pixel P that outputs the pixel signal is selected directly or indirectly by the
行選択回路26により読出しを行う画素Pの行が選択される。選択された画素Pから出力される画素信号が、列選択トランジスタ29に出力される。列選択トランジスタ29に出力された画素信号は、列選択回路27に選択され、水平読出し線28に出力される。
A row of pixels P to be read is selected by the
水平読出し線28に出力された画素信号は、出力部30およびA/Dコンバータ15を介してDSP23に送られる。画素信号はDSP12において所定の信号処理が行われ、画像信号としてモニタ17や外部メモリ18などに送られる。
The pixel signal output to the
行選択回路26および列選択回路27は、タイミング制御部22に接続される。タイミング制御部22により行選択回路26および列選択回路27が駆動され、画素信号を出力させる画素Pが選択される。
The
画素信号は、列方向および行方向における画素信号の個別読出し、第1、第2の固定式同時読出し、第1、第2の可変式同時読出しを組合わせた方式により、撮像素子本体21から読出される。
The pixel signal is read out from the
4行24列に並ぶ画素Pからの列方向における個別読出し、第1、第2の固定式同時読出し、および第1、第2の可変式同時読出しを例として、それぞれの読出し方式について以下に説明する。なお、以後の説明において、画素Pの行番号は上から下方向に向かって数えられる。また、画素Pの列番号は左から右方向に向かって数えられる。 The individual readout methods in the column direction from the pixels P arranged in 4 rows and 24 columns, the first and second fixed simultaneous readouts, and the first and second variable simultaneous readouts will be described below as examples. To do. In the following description, the row numbers of the pixels P are counted from top to bottom. The column number of the pixel P is counted from the left to the right.
個別読出し方式においては、行選択回路26から1行目の画素Pに送信される1行目選択信号ΦSL1がHIGHに切替えられ(図3ΦSL1欄参照)、1行目の画素Pが選択される。1行目の画素Pの選択により、1行目に配置されたすべての画素Pから画素信号が出力可能になる。
In the individual readout method, the first row selection signal ΦSL1 transmitted from the
1行目の画素Pが選択されている状態で、列選択回路27からすべての列選択トランジスタ29に別々に送信される列選択信号ΦSR1〜ΦSR24が順番にHIGHに切替えられ、1列目から最終列である24列目までの列選択トランジスタ29が順番に、列選択回路27により選択される(図3符号P1参照)。
In a state where the pixels P in the first row are selected, the column selection signals ΦSR1 to ΦSR24 that are separately transmitted from the
列選択トランジスタ29の選択は、列選択トランジスタ29の導通/非導通により実行される。列選択トランジスタ29を導通することにより、1行目における1列目から24列目までの画素Pの画素信号が順番に撮像素子20から出力される。
The selection of the
1行目の画素Pからの画素信号の出力が終わると、1行目の画素Pの選択が解除され、2行目の画素Pが行選択回路26により選択される(図3ΦSL2参照)。1行目と同様に列選択回路27による列選択トランジスタ29の選択により、2行目における1列目から24列目までの画素Pの画素信号が順番に撮像素子20から出力される(図3符号P2参照)。
When the output of the pixel signal from the pixel P in the first row is completed, the selection of the pixel P in the first row is canceled and the pixel P in the second row is selected by the row selection circuit 26 (see FIG. 3ΦSL2). As in the first row, the
以後、3行目、4行目の画素Pについても1、2行目と同様に、順番に画素信号が個別に出力される。上述のように個別読出し方式では、すべての画素Pから画素信号が個別に読出される(図4参照)。 Thereafter, pixel signals are output individually for the pixels P in the third and fourth rows in the same manner as in the first and second rows. As described above, in the individual readout method, pixel signals are individually read out from all the pixels P (see FIG. 4).
第1の固定式同時読出し方式においては、行選択回路26から1行目選択信号ΦSL1がHIGHに切替えられ(図5ΦSL1欄参照)、1行目の画素Pが選択される。1行目の画素Pが選択されている状態で、2列おきの3つの列選択信号、すなわち同じ色のカラーフィルタに覆われる3つの列の列選択信号が同時にHIGHに切替えられる。3つの列選択信号のHIGHへの切替えが順番に行なわれ、各列の列選択トランジスタ29が選択される。
In the first fixed simultaneous readout method, the first row selection signal ΦSL1 is switched to HIGH from the row selection circuit 26 (see the column ΦSL1 in FIG. 5), and the pixels P in the first row are selected. In a state where the pixels P in the first row are selected, three column selection signals every two columns, that is, column selection signals of three columns covered by the same color filter are simultaneously switched to HIGH. The three column selection signals are switched to HIGH in order, and the
例えば、1、3、5列目の列選択トランジスタ29が先ず選択され(図5タイミングT1参照)、次に、2、4、6列目の列選択トランジスタ29、…、20、22、24列目の3列の列選択トランジスタ29が順番に選択される(図5符号P1参照)。
For example, the first, third, and fifth
3個の列選択トランジスタ29を同時に選択して導通することにより、選択された列の3つの画素信号が平均化され出力される。例えば、1、3、5列目の画素信号が平均化されて、撮像素子20の画素配置を列方向に1/3に圧縮した読出し画素配置の1’列における画素信号として出力される(図6読出し画素配置欄1’列参照)。
By selecting and conducting the three
同様に、2、4、6列目の画素信号が平均化され、読出し画素配置の2’列における画素信号として出力される。同様に、以後の列において、2列おきの3つの画素信号が平均化され出力される。 Similarly, the pixel signals in the second, fourth, and sixth columns are averaged and output as the pixel signal in the 2 'column of the readout pixel arrangement. Similarly, in the subsequent columns, three pixel signals every two columns are averaged and output.
1行目の画素Pからの画素信号の出力が終わると、1行目の画素Pの選択が解除される。以後、同様に2行目〜4行目の画素Pについても、1行目と同様に、各行において2列おきの3つの画素信号が平均化され、読出される(図6参照)。 When the output of the pixel signal from the pixel P in the first row is completed, the selection of the pixel P in the first row is cancelled. Thereafter, similarly for the pixels P in the second row to the fourth row, three pixel signals every two columns in each row are averaged and read out as in the first row (see FIG. 6).
第2の固定式同時読出し方式においては、行選択回路26から1行目選択信号ΦSL1がHIGHに切替えられ(図7ΦSL1欄参照)、1行目の画素Pが選択される。1行目の画素Pが選択されている状態で、2列おきに連続して並ぶ3つの列選択信号の中で両端の列選択信号が同時にHIGHに切替えられる。両端の列選択信号のHIGHへの切替えが順番に行なわれ、全体の2/3の列選択トランジスタ29が選択される。
In the second fixed simultaneous readout method, the first row selection signal ΦSL1 is switched to HIGH from the row selection circuit 26 (see the column ΦSL1 in FIG. 7), and the pixel P in the first row is selected. In a state where the pixels P in the first row are selected, the column selection signals at both ends among the three column selection signals arranged continuously every two columns are simultaneously switched to HIGH. The column selection signals at both ends are switched to HIGH in order, and the entire 2/3
例えば、1、5列目の列選択トランジスタ29が先ず選択され(図7タイミングT1参照)、次に2、6列目の列選択トランジスタ29、…、20、24列目の列選択トランジスタ29が順番に選択される(図7符号P1参照)。
For example, the
2個の列選択トランジスタ29を同時に選択して導通することにより、選択された列の2つの画素信号が平均化され出力される。例えば、1、5列目の画素信号が平均化されて、撮像素子20の画素配置を列方向に1/3に圧縮した読出し画素配置の1’列における画素信号として出力される(図8読出し画素配置欄1’列参照)。同様に、2、6列目の画素信号が平均化され、読出し画素配置の2’列における画素信号として出力される。同様に、2つの画素信号が平均化され出力される。
By selecting and conducting two
1行目の画素Pからの画素信号の出力が終わると、1行目の画素Pの選択が解除される。以後、同様に2行目〜4行目の画素Pについても、1行目と同様に、2つの画素信号が平均化され出力される(図8参照)。 When the output of the pixel signal from the pixel P in the first row is completed, the selection of the pixel P in the first row is cancelled. Thereafter, similarly for the pixels P in the second to fourth rows, the two pixel signals are averaged and output as in the first row (see FIG. 8).
次に、第1、第2の可変式同時読出し方式について説明する。後述するように、第1、第2の可変式同時読出しを行うときには、任意の行および/または列によって定められる領域が第1の領域に分類され、その他の領域が第2の領域に分類される。なお、第1の領域とは高い解像度で受光する領域であり、第2の領域とは第1の領域より低い解像度で受光する領域である。 Next, the first and second variable simultaneous readout systems will be described. As will be described later, when performing the first and second variable simultaneous reading, an area defined by an arbitrary row and / or column is classified as the first area, and the other areas are classified as the second area. The Note that the first region is a region that receives light with a high resolution, and the second region is a region that receives light with a lower resolution than the first region.
以下の第1の可変式同時読出し方式の説明では、9〜16列目の画素Pによって形成される領域が第1の領域として分類されていると仮定する。また以下の第2の可変式同時読出し方式の説明では、11〜14列目の画素Pによって形成される領域が第1の領域として分類されていると仮定する。 In the following description of the first variable simultaneous readout method, it is assumed that the region formed by the pixels P in the 9th to 16th columns is classified as the first region. In the following description of the second variable simultaneous readout method, it is assumed that the region formed by the pixels P in the 11th to 14th columns is classified as the first region.
第1の可変式同時読出し方式においては、行選択回路26から1行目選択信号ΦSL1がHIGHに切替えられ(図9ΦSL1欄参照)、1行目の画素Pが選択される。1行目の画素Pが選択されている状態で、第2の領域に属する列、すなわち1〜8列目および17〜24列目に関しては2列おきの4つの列選択信号が同時にHIGHに切替えられ、第1の領域に属する列、すなわち9〜16列目に関しては、2列おきの2つの列選択信号が同時にHIGHに切替えられ、それぞれの列選択トランジスタ29が選択される。
In the first variable simultaneous readout method, the
例えば、第2の領域である1〜8列目においては、1、3、5、7列目の列選択トランジスタ29が先ず選択され(図9符号T1参照)、次に2、4、6、8列目の列選択トランジスタ29が選択される。
For example, in the first to eighth columns as the second region, the
8列目の次の列以降の第1の領域である9〜16列目においては、9、11列目の列選択トランジスタ29、10、12列目の列選択トランジスタ29、13、15列目の列選択トランジスタ29、および14、16列目の列選択トランジスタ29の組が順番に同時に選択される(図9符号P1参照)。
In the 9th to 16th columns, which are the first region after the 8th column, the 9th and 11th
同時に2または4個の列選択トランジスタ29を選択することにより、選択された列の2または4つの画素信号が平均化され出力される。
By simultaneously selecting 2 or 4
例えば、1、3、5、7列目の画素信号が平均化されて、読出し画素配置の1’列における画素信号として出力される(図10読出し画素配置欄1’列参照)。同様に、2、4、6、8列目の画素信号が平均化され、読出し画素配置の2’列における画素信号として出力される(図10読出し画素配置欄2’列参照)。17〜24列目も同様に4つの画素信号が平均化され、出力される。 For example, the pixel signals in the first, third, fifth, and seventh columns are averaged and output as the pixel signal in the 1 'column of the readout pixel arrangement (see readout pixel arrangement column 1' in FIG. 10). Similarly, the pixel signals in the second, fourth, sixth, and eighth columns are averaged and output as the pixel signal in the 2 'column of the readout pixel arrangement (see the readout pixel arrangement column 2' column in FIG. 10). Similarly, in the 17th to 24th columns, the four pixel signals are averaged and output.
また、9、11列目の画素信号が平均化されて、読出し画素配置の3’列における画素信号として出力される(図10読出し画素配置欄3’列参照)。同様に、10、12列目の画素信号が平均化され、読出し画素配置の4’列における画素信号として出力される(図10読出し画素配置欄4’列参照)。13〜16列目も同様に2つの画素信号が平均化され、出力される。 In addition, the pixel signals in the ninth and eleventh columns are averaged and output as pixel signals in the 3 'column of the readout pixel arrangement (see readout pixel arrangement column 3' in FIG. 10). Similarly, the pixel signals in the 10th and 12th columns are averaged and output as pixel signals in the 4 'column of the readout pixel arrangement (see readout pixel arrangement column 4' in FIG. 10). Similarly, in the 13th to 16th columns, the two pixel signals are averaged and output.
1行目の画素Pからの画素信号の出力が終わると、1行目の画素Pの選択が解除される。以後、同様に2行目〜4行目の画素Pについても、1行目と同様に、第2の領域に属する列(1〜8列、17〜24列)において2列おきの4つの画素信号が平均化され、第1の領域に属する列(9〜16列)において2列おきの2つの画素信号が平均化され、それぞれ出力される(図10参照)。 When the output of the pixel signal from the pixel P in the first row is completed, the selection of the pixel P in the first row is cancelled. Thereafter, similarly for the pixels P in the second row to the fourth row, similarly to the first row, four pixels in every second column in the columns belonging to the second region (1-8 columns, 17-24 columns). The signals are averaged, and two pixel signals every two columns in the columns (9 to 16 columns) belonging to the first region are averaged and output (see FIG. 10).
第2の可変式同時読出し方式においては、行選択回路26から1行目選択信号ΦSL1がHIGHに切替えられ(図11ΦSL1欄参照)、1行目の画素Pが選択される。1行目の画素Pが選択されている状態で、第2の領域に属する列、すなわち1〜10列および15〜24列に関しては2列おきの5つの列選択信号が同時にHIGHに切替えられ、第1の領域に属する列、すなわち11〜14列目に関しては、個別に列選択信号がHIGHに切替えられ、それぞれの列選択トランジスタ29が選択される。
In the second variable simultaneous readout method, the
例えば、第2の領域である1〜10列目においては、1、3、5、7、9列目の列選択トランジスタ29が先ず選択され(図11符号T1参照)、次に2、4、6、8、10列目の列選択トランジスタ29が選択される。
For example, in the 1st to 10th columns that are the second region, the
10列目の次の列以降の第1の領域である11〜14列目においては、10〜14列目の列選択トランジスタ29が順番に個別に選択される(図11符号P1参照)。
In the 11th to 14th columns, which are the first area after the 10th column, the
上述の列選択トランジスタ29の選択により、第1の可変式同時読出し方式と同様に、1、3、5、7、9列目の画素信号が平均化されて、読出し画素配置の1’列における画素信号として出力される(図12読出し画素配置欄1’列参照)。同様に、2、4、6、8、10列目の画素信号が平均化され、読出し画素配置の2’列における画素信号として出力される(図12読出し画素配置欄2’列参照)。15〜24列目も同様に5つの画素信号が平均化され、出力される。
By the selection of the
また、11〜14列目の画素信号が個別に順番に、読出し画素配置の3’〜6’列における画素信号として出力される(図12読出し画素配置欄3’〜6’列参照)。 In addition, the pixel signals in the 11th to 14th columns are output individually and sequentially as pixel signals in the 3 'to 6' columns of the readout pixel arrangement (see the readout pixel arrangement columns 3 'to 6' in FIG. 12).
1行目の画素Pからの画素信号の出力が終わると、1行目の画素Pの選択が解除される。以後、同様に2行目〜4行目の画素Pについても、1行目と同様に、第2の領域に属する列(1〜10列、15〜24列)において2列おきの5つの画素信号が平均化され、第1の領域に属する列(11〜14列)において各画素信号が個別に順便に出力される(図12参照)。 When the output of the pixel signal from the pixel P in the first row is completed, the selection of the pixel P in the first row is cancelled. Thereafter, similarly for the pixels P in the second row to the fourth row, five pixels in every second column in the columns belonging to the second region (1 to 10 columns, 15 to 24 columns) as in the first row. The signals are averaged, and each pixel signal is individually and conveniently output in columns (11 to 14 columns) belonging to the first region (see FIG. 12).
デジタルカメラ10により、静止画および動画を撮像可能である。静止画撮影および動画撮影は、デジタルカメラ10に設けられるスイッチ(図示せず)への入力により切替えられる。
The
静止画を撮像するときには、行方向および列方向に個別読出し方式で画素信号が出力されるように、撮像素子本体21は駆動される。
When capturing a still image, the
動画を撮像するときには、使用者により設定される第1、第2の固定式同時読出し方式および第1、第2の可変式同時読出し方式を組合わせた方式のいずれかの方式によって画素信号が出力されるように、撮像素子本体21が駆動される。
When capturing a moving image, a pixel signal is output by any one of a combination of the first and second fixed simultaneous readout methods set by the user and the first and second variable simultaneous readout methods. As described above, the
なお、第1、第2の固定式同時読出し方式は、対象を全体的に同じ解像度で撮像する場合に適している。また、第1の可変式同時読出し方式は、主要な被写体を全体の中で高い解像度で撮像する場合に適している。さらに、第2の可変式同時読出し方式は、主要な被写体をさらに高い解像度で撮像する場合に適している。 Note that the first and second fixed simultaneous readout methods are suitable for imaging an object with the same resolution as a whole. Further, the first variable simultaneous readout method is suitable for imaging a main subject with high resolution in the whole. Further, the second variable simultaneous readout method is suitable for imaging a main subject with higher resolution.
第1、第2の可変式同時読出し方式を実行するときには、画像特徴決定部24およびレジスタ23により、受光面上の画素Pが第1、第2の領域のいずれの領域に属するのかが分類される。なお、静止画撮像時および第1、第2の固定式同時読出し方式の実行時には、画像特徴決定部24は休止する。
When the first and second variable simultaneous readout methods are executed, the image
前述のように、画像特徴決定部24は出力部30から時系列で出力される複数の画像信号を受信する。画像特徴決定部24は、複数の画像信号に基づいて、画像全体の中で移動している被写体(移動体)を検出する。なお、移動している被写体は、複数の画像信号から求められる差分や動きベクトルに基づいて、検出される。また、画像特徴決定部24は移動している被写体の移動方向を算出する。
As described above, the image
検出された被写体および移動方向に基づいて、レジスタ23は移動する被写体を受光する領域と、被写体を受光する領域を移動方向に沿って移動させた領域とを第1の領域、それ以外の領域を第2の領域として分類する。なお、レジスタ23は分類結果に基づいて、行方向および/または列方向における第1の領域と第2の領域とを指定して、タイミング制御部22を駆動して、可変式同時読出し方式を実行させる。
Based on the detected subject and the moving direction, the
例えば、検出した被写体の位置が受光面の中央付近であって、移動量が微小である場合や小さな振幅で振動している場合などは、図13に示すように、受光体25の受光面における行方向の中央付近が行方向における第1の領域に分類される。さらに、列方向の中央付近も列方向における第1の領域に分類される。 For example, when the detected position of the subject is near the center of the light receiving surface and the amount of movement is very small, or when it vibrates with a small amplitude, as shown in FIG. The vicinity of the center in the row direction is classified as a first region in the row direction. Furthermore, the vicinity of the center in the column direction is also classified as the first region in the column direction.
したがって、行方向および列方向ともに第1の領域に分類される中央付近(網状斜線部参照)は、高い解像度となるように撮像される。また、行方向および列方向のいずれか一方のみが第1の領域に分類される中央付近から上下方向および左右方向に延びる領域(単斜線部参照)が、中程度の解像度となり、それ以外の領域において、解像度が低くなるように撮像される。 Therefore, the vicinity of the center (see the shaded area in the mesh) classified in the first region in both the row direction and the column direction is imaged so as to have a high resolution. In addition, a region extending in the vertical direction and the horizontal direction from the vicinity of the center where only one of the row direction and the column direction is classified as the first region (see the single hatched portion) has a medium resolution, and the other regions The image is taken so that the resolution is low.
また、検出した被写体の位置が受光面の中央付近であって、左右に移動している場合には、図14に示すように、受光面における列方向の中央付近が列方向における第1の領域に分類される。したがって、列方向に第1の領域に分類される中央付近(単斜線部参照)は、中程度の解像度となり、それ以外の領域において解像度が低くなるように撮像される。 Further, when the detected position of the subject is near the center of the light receiving surface and is moving to the left and right, as shown in FIG. 14, the vicinity of the center in the column direction on the light receiving surface is the first region in the column direction. are categorized. Accordingly, the vicinity of the center (see the single oblique line) classified as the first area in the column direction is imaged so that the resolution is medium and the resolution is low in other areas.
また、検出した被写体の位置が受光面の中央付近であって、上下に移動している場合には、図15に示すように、受光面における行方向の中央付近が行方向における第1の領域に分類される。したがって、行方向に第1の領域に分類される中央付近(単斜線部参照)は、中程度の解像度となり、それ以外の領域において解像度が低くなるように撮像される。 Further, when the detected position of the subject is near the center of the light receiving surface and moves up and down, as shown in FIG. 15, the center of the light receiving surface near the center in the row direction is the first region in the row direction. are categorized. Therefore, the vicinity of the center (see the single hatched portion) classified as the first region in the row direction is imaged so that the resolution is medium and the resolution is low in other regions.
以上のような構成の撮像素子駆動装置によれば、必要な領域のみにおいて解像度を高く、それ以外の領域において複数の画素信号を平均化して出力させることが可能である。したがって、フレームレートを高く維持しながら、主要な被写体の鮮明な動画像を撮像することが可能である。 According to the imaging device driving apparatus having the above-described configuration, it is possible to increase the resolution only in a necessary region and average and output a plurality of pixel signals in other regions. Therefore, it is possible to capture a clear moving image of the main subject while maintaining a high frame rate.
なお、本実施形態では、第1の可変式同時読出し方式において第1の領域に対して2つの画素信号の同時読出し、第2の領域に対して4つの画素信号の同時読出しを行ない、第2の可変式同時読出し方式において第1の領域に対して各画素信号の個別読出し、第2の領域に対して5つの画素信号の同時読み出しを行なっているが、第1の領域に対して同時に読出す画素信号数m1より第2の領域に対して同時に読出す画素信号数n1が多ければ、どのような数に定められてもよい。 In the present embodiment, in the first variable simultaneous readout method, two pixel signals are simultaneously read out from the first area, and four pixel signals are simultaneously read out from the second area. In the variable simultaneous readout method, each pixel signal is individually read from the first area and five pixel signals are simultaneously read from the second area. Any number may be determined as long as the number n1 of pixel signals to be simultaneously read out for the second region is larger than the number m1 of pixel signals to be output.
また、本実施形態では、第1、第2の可変式同時読出し方式において任意の行および/または列によって定められる領域が第1、第2の領域のいずれかに分類される構成であるが、さらに第2の領域より低い解像度で受光させる第3の領域に分類されてもよい。さらには、第3の領域より低い解像度で受光させる第4、・・・第zの領域に分類されてもよい。なお、第3の領域に分類する場合には、第2の領域に対して同時に読出す画素信号数n1より第3の領域に対して同時に読出す画素信号数s1を多くすることにより、第2の領域より低い解像度で第3の領域に受光する像を撮像可能である。 In the present embodiment, the area defined by any row and / or column in the first and second variable simultaneous readout systems is classified as either the first or second area. Further, it may be classified into a third region that receives light at a lower resolution than the second region. Furthermore, it may be classified into fourth,..., Zth regions that receive light at a lower resolution than the third region. In the case of classifying into the third area, the second signal area can be obtained by increasing the number of pixel signals s1 to be read simultaneously to the third area from the number n1 of pixel signals to be simultaneously read to the second area. It is possible to capture an image received in the third region with a resolution lower than that of the first region.
また、本実施形態では、複数の画像信号から求められる差分や動きベクトルに基づいて画像全体の中で移動している被写体が検出される構成であるが、他の方法により高い解像度で撮像されるべき主要な被写体が検出されてもよい。 In this embodiment, the moving object is detected in the entire image based on differences and motion vectors obtained from a plurality of image signals. However, the image is picked up with high resolution by another method. The main subject to be detected may be detected.
例えば、単一の画像信号において周波数成分の解析や濃度ヒストグラムの解析に基づいて主要な被写体が検出されてもよい。検出した被写体の移動方向は、以後の画像信号に対して従来公知の追尾処理を行なうことにより、検出可能である。 For example, a main subject may be detected based on frequency component analysis or density histogram analysis in a single image signal. The detected moving direction of the subject can be detected by performing a conventionally known tracking process on subsequent image signals.
また、本実施形態では、被写体の移動方向を検出し、被写体の位置から移動方向にずれた領域までも第1の領域に分類する構成であるが、移動方向を検出しなくてもよい。単に被写体の位置を検出し、被写体周辺のみを第1の領域、すなわち行方向および列方向にも第1の領域を設定するように撮像素子20を駆動してもよい。
In the present embodiment, the moving direction of the subject is detected, and even the region shifted from the position of the subject in the moving direction is classified as the first region, but the moving direction may not be detected. The
また、本実施形態ではタイミング制御部22、レジスタ23、および画像特徴決定部24は、撮像素子20に設けられる構成であるが、撮像素子20の外部に設けられてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態ではカラーフィルタはベイヤー方式に従って配置されるが、他の方式に従って配置されてもよい。また、本実施形態では原色フィルタが用いられる構成であるが、他の色のフィルタが用いられてもよい。例えば、補色フィルタが用いられてもよい。ただし、他の方式に従った配置や他の色のフィルタが用いられた場合において、同じ色のフィルタに覆われた画素同士で同時読出しをする必要がある。なお、カラーフィルタによって覆われないモノクロの撮像素子に対しても本実施形態を適用することは可能である。 In this embodiment, the color filter is arranged according to the Bayer method, but may be arranged according to another method. In this embodiment, the primary color filter is used, but filters of other colors may be used. For example, a complementary color filter may be used. However, when an arrangement according to another method or a filter of another color is used, it is necessary to simultaneously read out pixels covered by the same color filter. Note that the present embodiment can also be applied to a monochrome image sensor that is not covered with a color filter.
また、本実施形態では撮像素子はCMOS撮像素子であるが、XYアドレス型のいかなる撮像素子を用いても本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。 In this embodiment, the image pickup device is a CMOS image pickup device. However, the same effect as in this embodiment can be obtained by using any image pickup device of the XY address type.
10 デジタルカメラ
14 タイミングジェネレータ
20 撮像素子
21 撮像素子本体
22 タイミング制御部
23 レジスタ
24 画像特徴決定部
26 行選択回路
27 列選択回路
ΦSL1、ΦSL2 1、2行目選択信号
ΦSR1〜ΦSR24 列選択信号
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記受光面を分割した複数の部分領域それぞれを、第1の領域または前記第1の領域より低い解像度で撮像する第2の領域に設定する設定部と、
前記第1の領域に設定された部分領域においては前記第1の方向に沿って並ぶ前記画素から個別の画素信号の出力、またはm1個(m1は正の整数)の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させ、前記第2の領域に設定された部分領域においては前記第1の方向に沿って並ぶ前記画素からn1個(n1>m1)の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させる制御部とを備える
ことを特徴とする撮像素子駆動装置。 Pixels are arranged along the first and second directions on the light receiving surface, and pixel signals generated by the respective pixels according to the amount of received light are individually or along the first direction and / or the second direction. An image sensor driving apparatus for driving an XY address type image sensor capable of simultaneously outputting the pixel signals generated by a plurality of the pixels,
A setting unit that sets each of the plurality of partial areas obtained by dividing the light receiving surface to a first area or a second area that images at a lower resolution than the first area;
In the partial region set as the first region, output of individual pixel signals from the pixels arranged along the first direction or simultaneous output of m1 (m1 is a positive integer) pixel signals is performed. In the partial area set as the second area, n1 (n1> m1) pixel signals are simultaneously output from the pixels arranged in the first direction to the image sensor. An image sensor driving device comprising: a control unit that controls the image sensor.
前記制御部は、前記第3の領域に設定された部分領域においては前記第1の方向に沿って並ぶ前記画素からs1個(s1>n1)の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像素子駆動装置。 The setting unit sets the plurality of partial areas as the first area, the second area, or a third area that captures images with a lower resolution than the second area,
The control unit causes the image sensor to simultaneously output s1 (s1> n1) pixel signals from the pixels arranged along the first direction in the partial region set as the third region. The image sensor driving apparatus according to claim 1 or 2, wherein
前記第1の領域に設定された部分領域においては前記第2の方向に沿って並ぶ前記画素から個別の画素信号の出力、またはm2個の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させ、
前記第2の領域に設定された部分領域においては前記第2の方向に沿って並ぶ前記画素からn2個(n2>m2)の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させる
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の撮像素子駆動装置。 The controller is
In the partial region set as the first region, the imaging device executes the output of individual pixel signals from the pixels arranged in the second direction or the simultaneous output of m2 pixel signals,
In the partial region set as the second region, the image sensor is configured to simultaneously output n2 (n2> m2) pixel signals from the pixels arranged in the second direction. The image sensor driving apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記撮像素子が以前に撮像した複数の画像全体の中において移動している移動体を推定し、
前記移動体の移動方向を算出し、
前記移動体を撮像した前記部分領域、および前記移動体を撮像した前記部分領域から前記移動方向に向かった位置の前記部分領域を前記第1の領域として設定し、
前記移動体を撮像した前記部分領域、および前記移動体を撮像した前記部分領域から前記移動方向に向かった位置の前記部分領域以外の前記部分領域を前記第2の領域として設定する
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の撮像素子駆動装置。 The setting unit
Estimating a moving body that is moving in the whole of a plurality of images previously captured by the image sensor,
Calculating the moving direction of the moving body;
The partial area that images the moving body and the partial area that is located in the moving direction from the partial area that images the moving body are set as the first area,
The partial area other than the partial area in the moving direction from the partial area where the moving body is imaged and the partial area where the moving body is imaged is set as the second area. The imaging element driving device according to any one of claims 1 to 4.
前記受光面を分割した複数の部分領域それぞれを、第1の領域または前記第1の領域より低い解像度で撮像する第2の領域に設定する設定部と、
前記第1の領域に設定された部分領域においては前記第1の方向に沿って並ぶ前記画素から個別の画素信号の出力、またはm1個(m1は正の整数)の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させ、前記第2の領域に設定された部分領域においては前記第1の方向に沿って並ぶ前記画素からn1個(n1>m1)の画素信号の同時出力を前記撮像素子に実行させる制御部とを備える
ことを特徴とする撮像素子。 Pixels are arranged along the first and second directions on the light receiving surface, and pixel signals generated by the respective pixels according to the amount of received light are individually or along the first direction and / or the second direction. An XY addressing imaging device main body capable of simultaneously outputting the pixel signals generated by the plurality of pixels;
A setting unit that sets each of the plurality of partial areas obtained by dividing the light receiving surface to a first area or a second area that images at a lower resolution than the first area;
In the partial region set as the first region, output of individual pixel signals from the pixels arranged along the first direction or simultaneous output of m1 (m1 is a positive integer) pixel signals is performed. In the partial area set as the second area, n1 (n1> m1) pixel signals are simultaneously output from the pixels arranged in the first direction to the image sensor. An image pickup device comprising: a control unit that controls the image pickup device.
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Cited By (1)
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JP2012019491A (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-26 | Sony Corp | Solid-state image pickup device and camera system |
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2008
- 2008-01-22 JP JP2008011854A patent/JP2009177344A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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