JP2010081422A

JP2010081422A - 撮影装置

Info

Publication number: JP2010081422A
Application number: JP2008249011A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kido; 兼一木戸
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】モニタモードの如き画像表示モードにおいて、良好な画質の表示画像が得られ、且つ、高い精度で合焦動作を行なうことが出来る撮影装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る撮影装置は、画像表示モードでは、撮像素子を水平画素加算モードと水平画素非加算モードとの間で切り換えて駆動し、少なくとも水平画素加算モードにて読み出された複数の画素の情報に基づいて表示装置への表示処理を実行する一方、水平画素非加算モードにて読み出された複数の画素の情報に基づいてオートフォーカス処理を実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＣＣＤ等から構成される撮像素子を具えたデジタルスチルカメラ等の撮影装置に関するものである。

近年、ＣＣＤ等から構成される固体撮像素子を具えたデジタルスチルカメラが普及している。
図２は、デジタルスチルカメラに用いられるインターライン転送方式の固体撮像素子(１)の構成を表わしている。該固体撮像素子(１)においては、マトリクス状に配列された複数のフォトセンサ上に色フィルタアレイを設けて複数の画素(11)からなる撮像面を形成すると共に、垂直方向に配列された複数列の画素(11)の電荷を垂直方向に転送する複数の垂直レジスタ(12)と、これらの垂直レジスタ(12)によって転送された電荷を１水平期間(１Ｈ)の周期で出力する水平レジスタ(13)とが設けられている。

上記固体撮像素子(１)には、垂直レジスタ(12)から水平レジスタ(13)に電荷の転送を行なうための１０相の垂直転送パルスＶ１〜Ｖ１０、水平レジスタ(13)から外部に電荷の転送を行なうための２相の水平転送パルスＨ１、Ｈ２、撮像面の露光前に画素に蓄積された電荷を外部へ掃き捨てる(グランドレベルにリセットする)電子シャッター動作を実行させるためのサブパルスSUBを含む種々の駆動パルスの入力端子１〜28が設けられている。

ところで、固体撮像素子の読出しモードとして、撮像面を構成する複数の画素の全て或いは一部の画素の電荷を同じ水平ライン上の同色の複数の画素の電荷どうしで加算すると共に同じ垂直ライン上の同色の複数の画素の電荷どうしで加算して、その結果を読み出す水平・垂直画素加算モード、同じ水平ライン上の同色の複数の画素の電荷どうしで加算して、その結果を読み出す水平画素加算・垂直画素非加算モード、同じ垂直ライン上の同色の複数の画素の電荷どうしで加算して、その結果を読み出す水平画素非加算・垂直画素加算モード、撮像面を構成する複数の画素の全て或いは一部の画素の電荷を水平ライン上の電荷の加算及び垂直ライン上の電荷の加算を行なうことなく読み出す水平・垂直画素非加算モード等、種々の読出しモードが知られている(例えば、特許文献１乃至４参照)。

従来のデジタルスチルカメラにおいては、固体撮像素子によって撮影される動画をスルー画としてディスプレイに表示するモニタモードの設定が可能であり、図７は、モニタモードにおいて固体撮像素子を水平・垂直画素非加算モードで駆動した場合の動作を表わしている。
図示の如く、１／１５秒の周期を有する垂直同期パルスＶＤが生成されると共に、この周期で露光処理が繰り返され、各露光処理に引き続いて、画素に蓄積された電荷の転送処理及びディスプレイへの表示処理が１／１５秒の周期で繰り返される。又、転送処理及び表示処理と並行して、オートフォーカス評価値を取得するための演算処理及び合焦動作が１／１５秒の周期で繰り返される。

又、図８は、モニタモードにおいて固体撮像素子を水平・垂直画素加算モードで駆動した場合の動作を表わしている。尚、図８に示す例では、同じ水平ライン上の２つの画素の電荷を加算すると共に同じ垂直ライン上の２つの画素の電荷を加算するものとする。
この場合、４つの画素の電荷が加算されることになるので固体撮像素子(１)の感度が向上することとなって、露光時間が理論的には水平・垂直画素非加算モードの１／４になる。そこで、図示の如く、１／３０秒の周期を有する垂直同期パルスＶＤが生成されると共に、この周期で露光処理が繰り返され、各露光処理に引き続いて、画素に蓄積された電荷の転送処理及びディスプレイへの表示処理が１／３０秒の周期で繰り返される。又、転送処理及び表示処理と並行して、オートフォーカス評価値を取得するための演算処理及び合焦動作が１／３０秒の周期で繰り返される。
水平・垂直画素加算モードにおいては、同じ水平ライン上の２つの画素の電荷が加算されることになるので、１Ｈに水平・垂直画素非加算モードと同じ本数の垂直ラインについて転送を行なった場合、実質的には水平・垂直画素非加算モードの２倍の本数の垂直ラインについて転送が行なわれていることとなり、水平・垂直画素非加算モードよりも良好な画質の表示画像を得ることが出来る。水平・垂直画素加算モードにおいて、例えば１Ｈに２４０本の垂直ラインについて転送が行なわれる場合には、実質的には４８０本の垂直ラインについて転送が行なわれていることとなる。
そこで、従来のデジタルスチルカメラにおいては、モニタモードでは固体撮像素子(１)を水平・垂直画素加算モードで駆動することとしている。

特開２００４−２８９５６６号公報特開平１１−３３１７０６号公報特開２００７−１３２７２号公報特開平９−５５９５２号公報

しかしながら、従来のデジタルスチルカメラにおいては、暗い場所で点光源を撮影している際、例えば夜景を撮影している際、モニタモードにて焦点が合い難く、表示画像がぼける問題があった。
本発明の目的は、上述のモニタモードの如き画像表示モードにおいて、良好な画質の表示画像が得られ、且つ、高い精度で合焦動作を行なうことが出来る撮影装置を提供することである。

そこで本発明者は、従来のデジタルスチルカメラにおいて、モニタモードにて表示画像がぼける原因を究明し、本発明の完成に至った。
従来のデジタルスチルカメラにおいては、複数の画素の値を水平方向の配列順序に従って配列してなる水平方向の画像信号に含まれる高周波成分に基づいてオートフォーカス処理が実行されるのであるが、モニタモードでは上述の如く固体撮像素子が水平・垂直画素加算モードで駆動されて水平ライン上の２つの画素の電荷が加算されることになるため、水平方向の画像信号の高周波成分が削減されることとなって合焦動作の精度が低下すると考えられる。

本発明に係る撮影装置は、複数の画素の配列からなる撮像面を具えた撮像素子と、撮像素子によって撮影される画像を表示するための表示装置とを具え、撮像素子によって撮影される画像を表示装置に表示する画像表示モードの設定が可能である。そして、前記撮像素子は、撮像面を構成する複数の画素の全て或いは一部の画素の情報を少なくとも同じ水平ライン上の複数の画素の情報どうしで加算して、その結果を読み出す水平画素加算モードと、撮像面を構成する複数の画素の全て或いは一部の画素の情報を少なくとも水平ライン上の画素情報の加算を行なうことなく読み出す水平画素非加算モードとの間で切り換えて駆動することが可能であって、該撮影装置は、
画像表示モードでは、前記撮像素子を水平画素加算モードと水平画素非加算モードとの間で切り換えて駆動する駆動手段と、
少なくとも水平画素加算モードにて読み出された複数の画素の情報に基づいて前記表示装置への表示処理を実行する一方、水平画素非加算モードにて読み出された複数の画素の情報に基づいてオートフォーカス処理を実行する制御手段
とを具えている。

上記本発明に係る撮影装置においては、画像表示モードが設定されている状態では、撮像素子は水平画素加算モードと水平画素非加算モードとの間で切り換えて駆動され、水平画素加算モードにて読み出された複数の画素の情報に基づいて表示装置への表示処理が実行される一方、水平画素非加算モードにて読み出された画素の情報に基づいてオートフォーカス処理が実行される。
水平画素加算モードでは、少なくとも同じ水平ライン上の複数の画素の情報が加算されることになるので、実質的に水平画素非加算モードの複数倍(同じ水平ライン上の画素情報が加算される画素数と同じ倍数)の本数の垂直ラインについて転送が行なわれていることとなり、水平画素非加算モードよりも良好な画質の表示画像を得ることが出来る。又、水平画素非加算モードでは、水平ライン上の画素情報の加算は行なわれないので、水平方向の画像信号から高周波成分が削減されることはなく、高い精度で合焦動作が行なわれることになる。
尚、水平画素加算モードには、上述の水平・垂直画素加算モード及び水平画素加算・垂直画素非加算モードが含まれ、水平画素非加算モードには、上述の水平画素非加算・垂直画素加算モード及び水平・垂直画素非加算モードが含まれる。

具体的構成において、前記水平画素非加算モードは、撮像面を構成する複数の画素の全て或いは一部の画素の情報を水平ライン上の画素情報の加算及び垂直ライン上の画素情報の加算を行なうことなく読み出すモードである。

上記具体的構成においては、水平画素非加算モードでは、水平ライン上の画素情報の加算のみならず、垂直ライン上の画素情報の加算も行なわれないので、複数の画素の値を垂直方向の配列順序に配列してなる垂直方向の画像信号から高周波成分が削減されることはなく、垂直方向の画像信号に含まれる高周波成分に基づいて行なわれるオートフォーカス処理においても高い精度で合焦動作が行なわれることになる。

本発明に係る撮影装置によれば、画像表示モードにおいて、良好な画質の表示画像が得られると共に、高い精度で合焦動作を行なうことが出来る。

以下、本発明を、ＣＣＤからなる固体撮像素子を具えたデジタルスチルカメラに実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係るデジタルスチルカメラは、図２に示す固体撮像素子(１)を具えており、該固体撮像素子(１)には、垂直レジスタ(12)から水平レジスタ(13)に電荷の転送を行なうための１０相の垂直転送パルスＶ１〜Ｖ１０、水平レジスタ(13)から外部に電荷の転送を行なうための２相の水平転送パルスＨ１、Ｈ２、電子シャッター動作を実行させるためのサブパルスSUBを含む種々の駆動パルスの入力端子１〜28が設けられている。

図１は、本発明に係るデジタルスチルカメラの構成を表わしている。上記固体撮像素子(１)には、垂直転送駆動回路(２)及び水平転送駆動回路(３)が接続されており、垂直転送駆動回路(２)から上記の１０相の垂直転送パルスＶ１〜Ｖ１０及びサブパルスSUBが供給されると共に、水平転送駆動回路(３)から上記の２相の水平転送パルスＨ１、Ｈ２が供給される。尚、固体撮像素子(１)を構成する複数の画素(11)から複数の垂直レジスタ(12)に電荷を読み出すための電荷読出しパルスは、垂直転送パルスに重畳されて固体撮像素子(１)に供給される。

垂直転送駆動回路(２)及び水平転送駆動回路(３)には、タイミングジェネレータ(ＴＧ)(４)が接続されている。タイミングジェネレータ(４)では、１０相の垂直タイミングパルス、電荷読出しパルス及びサブタイミングパルスが作成され、これらのパルスが垂直転送駆動回路(２)に供給される。又、タイミングジェネレータ(４)では、２相の水平タイミングパルスが作成され、これらのパルスが水平転送駆動回路(３)に供給される。
垂直転送駆動回路(２)では、タイミングジェネレータ(４)から得られる電荷読出しパルス及び垂直タイミングパルスから垂直転送パルスＶ１〜Ｖ１０が作成されると共に、サブタイミングパルスを増幅することによってサブパルスSUBが作成され、作成されたパルスが固体撮像素子(１)に供給される。一方、水平転送駆動回路(３)では、タイミングジェネレータ(４)から得られる水平タイミングパルスを増幅することによって水平転送パルスＨ１、Ｈ２が作成され、これらのパルスが固体撮像素子(１)に供給される。

又、固体撮像素子(１)から得られるＣＣＤ出力は、サンプリング部ＣＤＳ及びゲイン制御部ＡＧＣからなるＣＤＳ／ＡＧＣ回路(５)、Ａ／Ｄコンバータ(６)、及び圧縮処理等の所定の画像処理を行なう画像処理回路(７)を経て、後段回路へ出力される。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路(５)には、タイミングジェネレータ(４)から、ＣＣＤ出力をサンプリングするためのサンプリング信号ＳＨＰ、ＳＨＤが供給され、Ａ／Ｄコンバータ(６)には、タイミングジェネレータ(４)から、Ａ／Ｄ変換のためのサンプリング信号ＡＤＣＫが供給される。

前記タイミングジェネレータ(４)及び前記画像処理回路(７)には、制御回路(８)が接続されており、制御回路(８)には、シャッターボタン(９)が接続されている。制御回路(８)は、タイミングジェネレータ(４)の垂直転送駆動回路(２)に対する電荷読出しパルス及び垂直タイミングパルスの出力動作を制御すると共に、水平転送駆動回路(３)に対する水平タイミングパルスの出力動作を制御する。
又、制御回路(８)は、画像処理回路(７)から固体撮像素子(１)の有効領域の画像信号を取得し、該画像信号の信号レベルに基づいて露光時間を算出した後、その算出結果に応じて、タイミングジェネレータ(４)の垂直転送駆動回路(２)に対するサブタイミングパルスの出力動作を制御する。
更に、制御回路(８)は、前記画像信号に含まれる高周波成分に基づいてオートフォーカス評価値を算出した後、その算出結果に基づいて、図示省略するレンズ駆動回路の動作を制御する。尚、前記画像信号は、複数の画素の値を水平方向の配列順序に従って配列してなる水平方向の画像信号であって、オートフォーカス処理は、水平方向の画像信号に含まれる高周波成分に基づいて行なわれる。

上記固体撮像素子(１)は、撮像面を構成する複数の画素の一部の画素の電荷を同じ水平ライン上の同色の２つの画素の電荷どうしで加算すると共に同じ垂直ライン上の同色の２つの画素の電荷どうしで加算して、その結果を読み出す水平・垂直画素加算モードと、水平ライン上の電荷の加算及び垂直ライン上の電荷の加算を行なうことなく読み出す水平・垂直画素非加算モードとの間で切り換えて駆動することが可能である。
本発明に係るデジタルスチルカメラにおいては、固体撮像素子(１)によって撮影される動画をスルー画としてディスプレイに表示するモニタモードの設定が可能であり、該モニタモードにおいては、固体撮像素子(１)が上記の水平・垂直画素加算モードと水平・垂直画素非加算モードとの間で交互に切り換えられて駆動され、水平・垂直画素加算モードにて得られる画像信号に基づいてディスプレイに対する表示画像が作成される。又、水平・垂直画素非加算モードにて得られる画像信号に含まれる高周波成分に基づいてオートフォーカス評価値が算出される。

図３は、モニタモードにおける動作を表わしており、モニタモードでは、図示の如く、１／３０秒の周期を有する垂直同期パルスＶＤが生成される。垂直・水平画素加算モードでは、４つの画素の電荷が加算されることとなるので固体撮像素子(１)の感度が向上することとなって、露光時間が１／３０秒より短くなる。従って、垂直・水平画素加算モードで電荷の読出しを行なう前の露光処理は１垂直期間(１／３０秒)で行なわれることになる。一方、水平・垂直画素非加算モードで電荷の読出しを行なう場合には、露光時間は１／３０秒よりも長くなるため、該モードで電荷の読出しを行なう前の露光処理は２垂直期間(１／１５秒)で行なわれることになる。１垂直期間での露光処理と２垂直期間での露光処理とが交互に行なわれ、１垂直期間での各露光処理に引き続いて、垂直・水平画素加算モードでの転送処理及びディスプレイへの表示処理が１／１０秒の周期で繰り返される。又、２垂直期間での各露光処理に引き続いて、水平・垂直画素非加算モードでの転送処理、オートフォーカス評価値を取得するための演算処理、及び合焦動作(レンズのモータ駆動)が１／１０秒の周期で繰り返される。

垂直方向の画素加算読出しの方法としては、公知の種々の方法を採用することが可能である。例えば、電荷読出しパルスの出力タイミングを制御することによって、垂直レジスタ(12)内で画素加算を行なう方法が採用される。尚、電荷読出しパルスの図示及び詳細な説明は省略する。

又、水平方向の画素加算読出しの方法としても、公知の種々の方法を採用することが可能である。例えば、垂直転送パルス及び水平転送パルスの出力タイミングを制御することによって、水平レジスタ(13)内で画素加算を行なう方法が採用される。

図４は、水平方向の画素加算を行なうことなく読出しを行なうための垂直転送パルスＶ１〜Ｖ１０及び水平転送パルスＨ１、Ｈ２を表わしており、水平ブランキング期間内に、図示の如き垂直転送パルスＶ１〜Ｖ１０が固体撮像素子に供給される。これによって、１ライン分の画素の電荷が垂直レジスタから水平レジスタに転送され、その後の水平走査期間に、それらの電荷が水平レジスタから出力されることになる。
一方、図５は、水平方向の画素加算読出しを行なうための垂直転送パルスＶ１〜Ｖ１０及び水平転送パルスＨ１、Ｈ２を表わしており、水平ブランキング期間内に、図示の如き垂直転送パルスＶ１〜Ｖ１０及び水平転送パルスＨ１、Ｈ２が固体撮像素子に供給される。これによって、同じ水平ライン上の２つの画素の電荷が水平レジスタ内で加算され、その後の水平走査期間に、それらの加算結果が水平レジスタから出力されることになる。

本発明に係るデジタルスチルカメラにおいては、モニタモードが設定されている状態では、図３に示す如く固体撮像素子が水平・垂直画素加算モードと水平・垂直画素非加算モードとの間で交互に駆動され、水平・垂直画素加算モードにて得られた画像信号に基づいて作成された画像がディスプレイに表示される一方、水平・垂直画素非加算モードにて得られた画像信号に基づいてオートフォーカス処理が実行される。水平・垂直画素加算モードでは、同じ水平ライン上の２つの画素の電荷が加算されることになるので、実質的には水平・垂直画素非加算モードの２倍の本数の垂直ラインについて転送が行なわれていることとなり、表示画像は水平・垂直画素非加算モードよりも良好な画質を有するものとなる。尚、１Ｈに転送を行なう垂直ライン数は、例えば２４０本に設定される。又、水平・垂直画素非加算モードでは画素加算は行なわれないので、画像信号から高周波成分が削減されることはなく、高い精度で合焦動作が行なわれることになる。従って、例えば夜景を撮影している際にも、焦点の合った鮮明な画像がディスプレイに表示されることになる。

更に、上記デジタルスチルカメラにおいては、モニタモードにて得られたオートフォーカス評価値とシャッターボタンの押下時に得られたオートフォーカス評価値とが比較され、その比較結果に基づいて手振れの有無及びピンボケの有無が検出されるのであるが、シャッターボタンの押下時には、水平・垂直画素非加算モードにて電荷の読出しが行なわれるので、同じ水平・垂直画素非加算モードにて得られたオートフォーカス評価値どうしが比較されることになり、手振れの有無及びピンボケの有無の検出について高い精度を得ることが出来る。

尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態においては、図３に示す如く、１／３０秒の周期を有する垂直同期パルスＶＤを生成して、水平・垂直画素加算モードにて電荷を読み出す前の露光処理、転送処理、表示処理、演算処理、及び合焦動作をそれぞれ１／３０秒で行なっているが、図６に示す如く、１／６０秒の周期を有する垂直同期パルスＶＤを生成して、水平・垂直画素加算モードにて電荷を読み出す前の露光処理、転送処理、表示処理、演算処理及び合焦動作をそれぞれ１／６０秒で行なう構成を採用することも可能である。尚、かかる構成においては、例えば１Ｈに１２０本の垂直ラインについて転送が行なわれる。

又、上記実施の形態においては、図３に示す如く、固体撮像素子を水平・垂直画素加算モードと水平・垂直画素非加算モードとの間で交互に切り換えて駆動しているが、交互に限らず、水平・垂直画素加算モードでの読出しを２回続けて行なった後、水平・垂直画素非加算モードでの読出しを１回行なう構成等、固体撮像素子を水平・垂直画素加算モードと水平・垂直画素非加算モードとの間で異なる頻度で切り換えて駆動する構成を採用することも可能である。
更に、上記実施の形態においては、水平・垂直画素加算モードでは、同じ水平ライン上の２つの画素の電荷を加算すると共に、同じ垂直ライン上の２つの画素の電荷を加算しているが、２つの画素に限らず３以上の複数の画素の電荷を加算することが可能である。
更に又、水平画素非加算モードにて得られる画像信号に基づいてオートフォーカス処理を実行すると共に、該画像信号に基づいてディスプレイに対する表示処理を実行する構成を採用することも可能である。尚、かかる構成においては、１Ｈに転送を行なう垂直ライン数は、水平画素非加算モードにて得られる画像信号に基づいて作成される表示画像の画質に問題がない本数に設定される。

本発明に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。固体撮像素子の構成を表わすブロック図である。モニタモードにおける上記デジタルカメラの動作を表わすタイムチャートである。水平方向の画素加算を行なうことなく読出しを行なうための垂直転送パルス及び水平転送パルスを表わすタイムチャートである。水平方向の画素加算読出しを行なうための垂直転送パルス及び水平転送パルスを表わすタイムチャートである。他の実施例のデジタルカメラの動作を表わすタイムチャートである。モニタモードにおいて固体撮像素子を水平・垂直画素非加算モードで駆動した場合のデジタルカメラの動作を表わすタイムチャートである。モニタモードにおいて固体撮像素子を水平・垂直画素加算モードで駆動した場合のデジタルカメラの動作を表わすタイムチャートである。

符号の説明

(１) 固体撮像素子
(２) 垂直転送駆動回路
(３) 水平転送駆動回路
(４) タイミングジェネレータ
(５) ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
(６) Ａ／Ｄコンバータ
(７) 画像処理回路
(８) 制御回路
(９) シャッターボタン

Claims

複数の画素の配列からなる撮像面を具えた撮像素子と、撮像素子によって撮影される画像を表示するための表示装置とを具え、撮像素子によって撮影される画像を表示装置に表示する画像表示モードの設定が可能な撮影装置において、前記撮像素子は、撮像面を構成する複数の画素の全て或いは一部の画素の情報を少なくとも同じ水平ライン上の複数の画素の情報どうしで加算して、その結果を読み出す水平画素加算モードと、撮像面を構成する複数の画素の全て或いは一部の画素の情報を少なくとも水平ライン上の画素情報の加算を行なうことなく読み出す水平画素非加算モードとの間で切り換えて駆動することが可能であって、
画像表示モードでは、前記撮像素子を水平画素加算モードと水平画素非加算モードとの間で切り換えて駆動する駆動手段と、
少なくとも水平画素加算モードにて読み出された複数の画素の情報に基づいて前記表示装置への表示処理を実行する一方、水平画素非加算モードにて読み出された複数の画素の情報に基づいてオートフォーカス処理を実行する制御手段
とを具えていることを特徴とする撮影装置。
前記水平画素非加算モードは、撮像面を構成する複数の画素の全て或いは一部の画素の情報を水平ライン上の画素情報の加算及び垂直ライン上の画素情報の加算を行なうことなく読み出すモードである請求項１に記載の撮影装置。