JP2012004819A - Reading control device, reading control method, imaging device, solid state imaging device, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、読出制御装置、読出制御方法、撮像装置、固体撮像装置およびプログラムに関する。 The present invention relates to a readout control device, a readout control method, an imaging device, a solid-state imaging device, and a program.
近年、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、内視鏡などの撮像装置においては、例えば、撮像装置において撮影する被写体を確認するために撮像装置の表示画面に動画を表示する、いわゆる、ライブビューの機能が実現されており、ライブビューの表示中に静止画の撮影を行う機能が、実際の製品に組み込まれている。そして、ライブビューの表示中に静止画の撮影を行ったことによって途切れてしまうライブビュー表示のフレームを、画像処理によって補う機能などの、各種の技術提案がなされている。 In recent years, an imaging apparatus such as a digital camera, a digital video camera, or an endoscope has a so-called live view function of displaying a moving image on a display screen of an imaging apparatus in order to confirm a subject to be photographed by the imaging apparatus, for example. This function is implemented, and a function for taking a still image while live view is displayed is incorporated in an actual product. Various technical proposals have been made, such as a function for compensating for a frame of a live view display, which is interrupted by taking a still image during live view display, by image processing.
また、このような撮像装置に搭載されている撮像素子は、近年、その画素数が増加し、全ての画素信号を読み出す動作に要する時間が長くなる傾向にある。そのため、ライブビュー用の画像信号を取得することができない期間が長くなってしまうという、より重要な課題になりつつある。 Moreover, in recent years, the number of pixels of an image sensor mounted on such an image pickup apparatus tends to increase, and the time required to read out all pixel signals tends to increase. Therefore, it is becoming a more important problem that a period during which an image signal for live view cannot be acquired becomes long.
このような課題を解決するための一つの方法として、撮像素子を動画(ライブビュー)モードで駆動させながら、その垂直ブランキング期間を用いて静止画用の画像信号を取得するという技術がある(特許文献1参照)。特許文献1に開示された技術では、動画と静止画との画像信号の取得を時分割で処理することによって、動画を途切れさせることなく、静止画を撮影するようにしている。
As one method for solving such a problem, there is a technique of acquiring an image signal for a still image using the vertical blanking period while driving the imaging device in a moving image (live view) mode ( Patent Document 1). In the technology disclosed in
また、上記の課題を解決するための他の方法として、ライブビュー表示のときには、撮像素子からの画像信号を間引いて読み出し、1回のライブビュー用の画像信号の読み出し期間を短くすることによって、コマ(フレーム)落ちがないライブビューを表示させる技術もある(特許文献2参照)。特許文献2に開示された技術では、レリーズ操作を受けて静止画を記録するとき、ライブビューの表示を固定(フリーズ)させた状態にして、全ての画素からの静止画用の画像信号の読み出しを行う。そして、静止画用の画像信号の読み出しが終了した後に、ライブビュー表示を再開するようにしている。さらに、特許文献2に開示された技術では、静止画の連続撮影(連写)のとき、最初に記録される静止画と、次に記録される静止画との間に、ライブビューの表示をさせるようにしている。
In addition, as another method for solving the above-described problem, in live view display, the image signal from the image sensor is thinned out and read out, and the readout period of one live view image signal is shortened. There is also a technique for displaying a live view without frame (frame) dropping (see Patent Document 2). In the technique disclosed in
そして、このような現在の撮像装置の多くは、ライブビュー用の画像を表示部に表示させるのみではなく、ライブビュー用の画像を、撮像装置における自動焦点(オートフォーカス:AF)や自動露光制御(AE)などの処理にも利用している。従って、撮像装置においては、静止画を取得するための露光期間の直前まで、ライブビュー用の画像を取得できることが望ましい。 Many of such current imaging apparatuses not only display live view images on a display unit, but also display live view images with autofocus (autofocus: AF) and automatic exposure control in the imaging apparatus. It is also used for processing such as (AE). Therefore, it is desirable for the imaging apparatus to be able to acquire an image for live view until just before the exposure period for acquiring a still image.
しかしながら、特許文献1に開示されている技術では、静止画用の画像信号を取得している途中でライブビュー表示が途切れることはないが、動画(ライブビュー)モードの限られた垂直ブランキング期間に少しずつ静止画用の画像信号の読み出しを行うこととなる。このため、1枚の静止画を記録するために長い時間を要してしまうという問題がある。さらに、読み出す静止画用の画像信号に時間的なずれが生じてしまうため、静止画として記録しようとする被写体が動いているときなどでは、記録する静止画が非常に歪んだものとなったり、ボケたものとなったりするという問題もある。
However, in the technique disclosed in
また、特許文献2に開示されている技術では、静止画用の画像信号を取得している期間は、ライブビューの表示が黒表示の状態(ブラックアウト)や、同じ画面が続けて表示される状態(フリーズ)となってしまう。このように、ライブビュー表示の更新速度が大きく変化してしまうと、例えば、被写体が速く動いているような場面では、表示されているライブビューの画像を確認しながら被写体の動きに追従することができず、ライブビュー表示の画像と実際に撮影される静止画との相違が非常に大きくなってしまうという問題もある。その結果、表示画面を視認して撮影を行っている撮像装置の使用者(撮影者)に、違和感や不快感を与えてしまうこととなる。
In the technique disclosed in
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、撮像装置が、撮像動作を行っている期間内であっても、動画表示の更新速度が大きく変化することなく、静止画の撮像シーケンスを確実に行うことができる読出制御装置、読出制御方法、撮像装置、固体撮像装置およびプログラムを提供することを目的としている。 The present invention has been made on the basis of the above-described problem recognition, and even when the imaging apparatus is performing an imaging operation, still image capturing is performed without greatly changing the update speed of the moving image display. An object of the present invention is to provide a readout control device, a readout control method, an imaging device, a solid-state imaging device, and a program capable of reliably performing a sequence.
上記の課題を解決するため、本発明のある態様に係る読出制御装置は、撮像素子上に配置された複数の画素からn回(nは2以上の整数)に分けて、1枚の静止画像を生成するための静止画用信号を読み出し、さらに、前記静止画用信号を分けて読み出す期間の合間において、前記画素から動画用信号を読み出す撮像制御部と、第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御部と、を備える。 In order to solve the above-described problem, a readout control device according to an aspect of the present invention divides n times (n is an integer of 2 or more) from a plurality of pixels arranged on an image sensor, and displays one still image. An imaging control unit that reads out a video signal from the pixel during a period during which the still image signal is read out, and the still image signal is read out separately, and the first to nth times A readout pixel control unit that controls the number of pixels to be read out as a still image signal.
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、入射光量に応じた信号電荷を発生させる光電変換部と、前記光電変換部が発生した信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、を具備した画素を2次元状に複数配列した画素部と、前記画素部上に配置された複数の画素からn回(nは2以上の整数)に分けて、1枚の静止画像を生成するための静止画用信号を読み出し、さらに、前記静止画用信号を分けて読み出す期間の合間において、前記画素から動画用信号を読み出す撮像制御部と、第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御部と、を備える。 In addition, a solid-state imaging device according to an aspect of the present invention includes a pixel including a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to an incident light amount, and a charge storage unit that stores a signal charge generated by the photoelectric conversion unit. A two-dimensional array of pixels, and a still image for generating one still image by dividing n times (n is an integer of 2 or more) from a plurality of pixels arranged on the pixel portion An image pickup control unit that reads out a moving image signal from the pixel and a first to n-th still image signal during a period in which the image signal is read and the still image signal is read separately. A readout pixel control unit that controls the number of target pixels.
また、本発明のある態様に係る読出制御方法は、撮像素子上に配置された複数の画素からn回(nは2以上の整数)に分けて、1枚の静止画像を生成するための静止画用信号を読み出し、さらに、前記静止画用信号を分けて読み出す期間の合間において、前記画素から動画用信号を読み出す撮像制御ステップと、第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御ステップと、を含む。 In addition, the readout control method according to an aspect of the present invention divides n times (n is an integer of 2 or more) from a plurality of pixels arranged on the image sensor, and generates a still image for generating one still image. The image signal is read out, and further, the imaging control step of reading out the moving image signal from the pixel and the first to n-th still image signals are read between the periods in which the still image signals are read out separately. And a readout pixel control step for controlling the number of pixels to be processed.
また、本発明のある態様に係るプログラムは、撮像素子上に配置された複数の画素からn回(nは2以上の整数)に分けて、1枚の静止画像を生成するための静止画用信号を読み出し、さらに、前記静止画用信号を分けて読み出す期間の合間において、前記画素から動画用信号を読み出す撮像制御ステップと、第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御ステップと、をコンピュータに実行させる。 A program according to an aspect of the present invention is for a still image for generating a single still image by dividing n times (n is an integer of 2 or more) from a plurality of pixels arranged on an image sensor. An imaging control step of reading out a signal and further reading out a moving image signal from the pixel during a period of reading out the still image signal separately, and a target to be read out as the first to nth still image signals And a readout pixel control step for controlling the number of pixels to be executed.
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、入射光量に応じた信号電荷を発生させる光電変換部と、前記光電変換部が発生した信号電荷を蓄積する電荷蓄積部と、を具備した画素を2次元状に複数配列した画素部を有する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の前記画素部の全ての画素の露光開始タイミングと露光期間とを同一とするグローバルシャッター動作を行うとともに、前記固体撮像素子上に配置された複数の画素からn回(nは2以上の整数)に分けて、1枚の静止画像を生成するための静止画用信号を読み出し、さらに、前記静止画用信号を分けて読み出す期間の合間において、前記画素から動画用信号を読み出す撮像制御部と、第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御部と、を備える。 Further, an imaging apparatus according to an aspect of the present invention includes a pixel including a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to an incident light amount, and a charge storage unit that stores the signal charge generated by the photoelectric conversion unit. A solid-state imaging device having a plurality of two-dimensionally arranged pixel units, and a global shutter operation in which the exposure start timing and the exposure period of all the pixels of the pixel unit of the solid-state imaging device are the same, and the solid-state imaging A still image signal for generating one still image is read out from a plurality of pixels arranged on the element n times (n is an integer of 2 or more), and the still image signal is further divided. In the interval between the readout periods, the imaging control unit that reads out the moving image signal from the pixel, and the readout pixel that controls the number of pixels to be read out as the first to n-th still image signals It includes a control unit, a.
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。なお、以下の説明は、例示のために特定の詳細な内容が含まれている。しかし、当業者であれば、以下に説明する詳細な内容に様々な変更を加えた場合であっても、本発明の範囲を超えないことは理解できるであろう。従って、以下に説明する本発明の例示的な実施形態は、権利を請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description includes specific details for illustrative purposes. However, those skilled in the art will understand that even if various modifications are made to the detailed contents described below, the scope of the present invention is not exceeded. Accordingly, the exemplary embodiments of the invention described below are set forth without loss of generality or limitation to the claimed invention. .
図1は、本実施形態における撮像装置の構成を示したブロック図である。ここに示した各構成要素は、ハードウェア的には、コンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子で実現することができ、ソフトウェア的にはコンピュータプログラムなどによって実現されるものであるが、ここでは、これらの連携によって実現される機能ブロックとして示している。従って、これらの機能ブロックは、ハードウェア、ソフトウェアの組合せによって、様々な形式で実現できるということは、当業者には理解できるであろう。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to the present embodiment. Each component shown here can be realized in terms of hardware by elements such as a CPU and a memory of a computer, and in terms of software, it can be realized by a computer program. These are shown as functional blocks realized by these linkages. Therefore, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by a combination of hardware and software.
図1に示した撮像装置100は、レンズ1と、撮像部2と、画像処理部3と、表示部4と、メモリーカード5と、撮像・露光制御部6と、レンズ制御部7と、カメラ操作部8と、カメラ制御部9と、を備えている。また、撮像・露光制御部6は、読出画素制御部61を備え、読出画素制御部61は、さらに、画素数取得部611と、解像度取得部612と、を備えている。なお、図1に示した撮像装置100の構成要素であるメモリーカード5は、撮像装置100に対して着脱可能に構成されており、撮像装置100に固有の構成でなくてもよい。
An
レンズ1は、レンズ制御部7によってレンズ1内に備えるフォーカスレンズの駆動、絞り機構の駆動、シャッター機構の駆動などが制御され、被写体の光学像を撮像部2の撮像面に結像するための撮影レンズである。
The
撮像部2は、レンズ1によって結像された被写体の光学像を光電変換する固体撮像素子を備え、被写体光に応じた画像信号(デジタル信号)を出力する。また、撮像部2は、少なくとも、全画素の露光開始時刻および露光終了時刻を同一とするグローバルシャッター機能を有しており、撮像・露光制御部6による駆動制御によって、グローバルシャッター動作を行う。また、撮像部2は、例えば、画素の行単位または画素単位で、露光および画素信号の読み出しを順次行うローリングシャッター機能も有しており、撮像・露光制御部6による駆動制御によって、ローリングシャッター動作を行う。そして、撮像部2は、グローバルシャッター動作またはローリングシャッター動作によって得た画像信号を、画像処理部3に出力する。
The
画像処理部3は、撮像部2から出力された画像信号に種々のデジタル的な画像処理を行う。画像処理部3による画像処理には、例えば、画像信号を記録するための記録用の画像処理や、被写体の画像を表示部4に表示させるための表示用の画像処理が含まれる。そして、記録用の画像処理を行った画像信号をカメラ制御部9に、表示用の画像処理を行った画像信号を表示部4とカメラ制御部9とに出力する。
The
表示部4は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)などの表示装置を備え、画像処理部3によって表示用の画像処理がされた画像信号に基づいた画像を表示する。表示部4は、撮像装置100が撮影した静止画像や、メモリーカード5に保存されている画像の再生表示をすることができる共に、撮像装置100が撮影する被撮像範囲をリアルタイムに表示するライブビュー画像の表示を行うことができる。
The
メモリーカード5は、撮像装置100によって撮影された静止画像を保存するための記録媒体である。メモリーカード5には、画像処理部3によって記録用の画像処理がされた画像信号に基づいて、カメラ制御部9が、例えば、圧縮処理などの画像処理を行った静止画像のデータが記録される。
The
撮像・露光制御部6は、カメラ制御部9から入力された撮像・露光指令に基づいて、撮像部2を駆動し、撮像部2による撮像および露光を制御する。また、撮像・露光制御部6内の読出画素制御部61は、撮像部2から読み出す画像信号(デジタル信号)の数を、例えば、画素の行単位または画素単位で制御する。また、読出画素制御部61内の画素数取得部611は、撮像装置100に設定されたライブビュー画像の基準となる画素数(基準画素数)の情報を取得する。また、読出画素制御部61内の解像度取得部612は、表示部4に表示することができるライブビュー画像の解像度の情報を取得する。なお、撮像・露光制御部6による撮像部2の駆動制御に関する詳細な説明は、後述する。
The imaging /
レンズ制御部7は、カメラ制御部9から入力されたレンズ制御指令に基づいて、レンズ1の絞りや焦点位置を制御する。より具体的には、レンズ制御部7は、カメラ制御部9から入力されたフォーカス制御指令に基づいて、レンズ1に備えるフォーカスレンズを駆動し、撮像部2に結像される被写体像を合焦させる。また、レンズ制御部7は、カメラ制御部9から入力された露出制御指令に基づいて、レンズ1に備える絞り機構を駆動し、撮像部2に結像される被写体像の明るさを変化させる。また、レンズ制御部7は、カメラ制御部9から入力されたシャッター制御指令に基づいて、レンズ1に備えるシャッター機構を駆動し、撮像部2に被写体像を結像させる。
The
カメラ操作部8は、撮像装置100の使用者が、撮像装置100に対して各種の操作を入力するための操作部である。このカメラ操作部8に含まれる操作部材の例としては、撮像装置100の電源をオン/オフするための電源スイッチ、撮像装置100に静止画(被写体)の撮影を指示入力するための2段式押圧ボタンであるレリーズボタン、撮像装置100の撮影モードを単写モードと連写モードとに切り替えるための静止画撮影モードスイッチなどがある。カメラ操作部8は、これらの操作部材によって設定されたカメラの操作情報を、カメラ制御部9に出力する。
The
カメラ制御部9は、撮像装置100の全体を制御する。カメラ制御部9は、画像処理部3から入力された記録用の画像処理を行った画像信号、表示用の画像処理を行った画像信号、カメラ操作部8からの操作入力などに基づいて、撮像装置100における撮像動作や記録動作に関する制御指令を、撮像・露光制御部6、レンズ制御部7、メモリーカード5に出力する。
The
次に、本実施形態の撮像装置に備えた撮像部について説明する。図2は、本実施形態の撮像装置100における撮像部2のより詳細な構成を示したブロック図である。図2において、撮像部2は、グローバルシャッター機能を持った、例えば、MOS(Metal Oxide Semiconductor:金属酸化膜半導体)型の固体撮像素子21と、A/D(アナログ/デジタル)変換部22と、KTCノイズ除去部23と、を備えている。また、固体撮像素子21は、画素部24と、CDS(Correlated Double Sampling)部25と、垂直制御回路26と、水平走査回路27と、を備えている。
Next, an imaging unit provided in the imaging apparatus of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram illustrating a more detailed configuration of the
画素部24は、複数の画素28が、行方向および列方向(図2においては、9行9列)の2次元状に配列されている。なお、画素28の構成については後述する。
In the pixel portion 24, a plurality of
垂直制御回路26は、画素部24に配列された画素28を行(ライン)単位で制御するための制御信号を画素28の行毎に出力する垂直走査回路である。また、垂直制御回路26は、垂直走査回路の他に、画素28をリセットするためのリセット制御部、画素28から信号を読み出すための信号読出制御部を含んでいる。この垂直制御回路26によって選択された行の画素28から出力された信号は、列毎に設けられている画素28の出力信号線(後述する図3の垂直転送線VTL)に出力される。
The
CDS部25は、撮像・露光制御部6による駆動制御によって、撮像部2がローリングシャッター動作を行うときに、垂直転送線VTLを介して転送されてくる画素信号に、相関二重サンプリングの処理を行う。
The
水平走査回路27は、垂直制御回路26に選択され、垂直転送線VTLおよびCDS部25を介して転送されてきた1行分の画素信号を取り込む。そして、水平走査回路27は、画素28の水平方向の並び順で取り込んだ画素信号(アナログ画素信号)を、時系列にA/D変換部22に出力する。
The
A/D変換部22は、固体撮像素子21から出力されたアナログ画素信号を、デジタルの画素信号(デジタル画素信号)に変換する。そして、A/D変換部22は、変換したデジタル画像信号をKTCノイズ除去部23に出力する。
The A /
KTCノイズ除去部23は、撮像部2がグローバルシャッター動作を行うときに、A/D変換部22から出力されたデジタル画像信号に、KTCノイズ除去の処理を行う。このKTCノイズ除去の処理が行われたデジタル画像信号が、撮像部2から出力される被写体光に応じた画像信号として、画像処理部3に出力される。
The KTC
<第1の画素構成>
次に、本実施形態の撮像装置に備えた撮像部における画素の構成例について説明する。図3は、本実施形態の撮像部2内の画素部24における画素28の第1の構成例をより詳細に示した回路図である。なお、図3では、2つの画素28を表している。図3に示した画素28は、フォトダイオードPD、電荷蓄積部FD、転送トランジスタMtx1、リセットトランジスタMtx2、増幅トランジスタMa、選択トランジスタMb、リセットトランジスタMrから構成される。図3に示した画素28では、電荷蓄積部FDを画素内メモリとして用いることにより、グローバルシャッター機能を可能としている。
<First pixel configuration>
Next, a configuration example of pixels in the imaging unit provided in the imaging apparatus of the present embodiment will be described. FIG. 3 is a circuit diagram illustrating in more detail the first configuration example of the
フォトダイオードPDは、被写体光を光電変換して信号電荷を発生する光電変換部である。電荷蓄積部FDは、フォトダイオードPDで発生した信号電荷を一時的に保持する電荷蓄積部(フローティングディフュージョン)である。リセットトランジスタMtx2は、PDリセットパルスTX2に応じて、フォトダイオードPDで発生した信号電荷を、電圧源VDDのレベルにリセットする。転送トランジスタMtx1は、行転送パルスTX1に応じて、フォトダイオードPDで発生した信号電荷を電荷蓄積部FDに転送する。増幅トランジスタMaは、電荷蓄積部FDに保持された信号電荷を増幅して出力する。この増幅トランジスタMaは、電圧源VDDとでソースフォロアアンプが構成されている。選択トランジスタMbは、行選択パルスSELに応じて、増幅トランジスタMaによって増幅された信号電荷を選択し、画素28の出力信号線である垂直転送線VTLに出力する。リセットトランジスタMrは、FDリセットパルスRESに応じて、電荷蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部を、電圧源VDDのレベルにリセットする。
The photodiode PD is a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts subject light to generate signal charges. The charge accumulation unit FD is a charge accumulation unit (floating diffusion) that temporarily holds signal charges generated in the photodiode PD. The reset transistor Mtx2 resets the signal charge generated in the photodiode PD to the level of the voltage source VDD in response to the PD reset pulse TX2. The transfer transistor Mtx1 transfers the signal charge generated by the photodiode PD to the charge storage unit FD in response to the row transfer pulse TX1. The amplification transistor Ma amplifies and outputs the signal charge held in the charge storage unit FD. The amplification transistor Ma constitutes a source follower amplifier with the voltage source VDD. The selection transistor Mb selects the signal charge amplified by the amplification transistor Ma according to the row selection pulse SEL, and outputs it to the vertical transfer line VTL that is the output signal line of the
なお、図3に示した画素28の構成例において、行転送パルスTX1とFDリセットパルスRESとを同時に印加し、転送トランジスタMtx1とリセットトランジスタMrとを同時にオンすることによって、電荷蓄積部FDをリセットするのみではなく、同時にフォトダイオードPDもリセットすることができる。このように、転送トランジスタMtx1とリセットトランジスタMrとの組み合わせによって、リセットトランジスタMtx2と同様に、フォトダイオードPDをリセットすることもできる。
In the configuration example of the
<グローバルシャッター動作>
次に、本実施形態の撮像装置におけるグローバルシャッター動作について説明する。図4は、本実施形態の撮像装置100の第1の画素構成によるグローバルシャッター動作のタイミングを示したタイミングチャートである。図4に示したグローバルシャッター動作のタイミングは、撮像装置100が静止画像を撮影する際に、撮像・露光制御部6が、撮像部2内の固体撮像素子21に備えた画素部24の全ての画素28を順次駆動して読み出すプログレッシブモードの駆動制御を示している。
<Global shutter operation>
Next, the global shutter operation in the imaging apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is a timing chart showing the timing of the global shutter operation by the first pixel configuration of the
なお、撮像部2は、撮像・露光制御部6によってその駆動が制御されるが、図4に示したグローバルシャッター動作のタイミングにおいては、撮像・露光制御部6による駆動制御に応じて垂直制御回路26から出力される画素部24の制御パルス(行選択パルスSEL、FDリセットパルスRES、行転送パルスTX1、PDリセットパルスTX2)を示す。
The drive of the
グローバルシャッター動作によって静止画像の露光を行う前に、まず、リセットデータ読出期間において、電荷蓄積部FDのリセット信号(リセットノイズ)の読み出しを行う。より具体的には、まず、画素部24の第1行目に配列された各画素28のリセットトランジスタMrに、“H”レベルのFDリセットパルスRESを印加して、第1行目の電荷蓄積部FDのリセットを行う。さらに、画素部24の第1行目に配列された各画素28の選択トランジスタMbに、“H”レベルの行選択パルスSELを印加する。これにより、画素部24の第1行目の各画素28に備えた電荷蓄積部FDのリセットレベルの信号が、増幅トランジスタMaによって増幅されたリセットノイズ(アナログリセットノイズ信号)として、垂直転送線VTLに読み出される。
Before a still image is exposed by the global shutter operation, first, a reset signal (reset noise) of the charge storage unit FD is read in a reset data reading period. More specifically, first, an “H” level FD reset pulse RES is applied to the reset transistor Mr of each
同様に、画素部24の第2行目〜最終行目(図2に示した撮像部2においては、第9行目)の各画素28を駆動し、全ての画素28に備えた電荷蓄積部FDのリセットノイズを読み出す。このリセットノイズの読み出し動作によって読み出されたアナログリセットノイズ信号は、CDS部25、水平走査回路27を介してA/D変換部22に出力にされ、A/D変換部22によってデジタルのリセットノイズ(以下、「リセットデータ」という)に変換された後に、KTCノイズ除去部23に記憶される。なお、グローバルシャッター動作によるリセットノイズの読み出し動作においては、CDS部25による相関二重サンプリングの処理は行わない。
Similarly, each
なお、リセットデータ読出期間において、行転送パルスTX1は“L”レベル、PDリセットパルスTX2は“H”レベルである。従って、画素部24の全ての画素28に備えたフォトダイオードPDはリセットされており、フォトダイオードPDのリセットされた信号電荷は、電荷蓄積部FDに転送されていない状態である。
In the reset data reading period, the row transfer pulse TX1 is at the “L” level, and the PD reset pulse TX2 is at the “H” level. Therefore, the photodiodes PD provided in all the
続いて、露光期間において、グローバルシャッター動作による静止画像の露光を行う。より具体的には、まず、画素部24の全ての画素28のPDリセットパルスTX2を“L”レベルとする。これにより、全ての画素28に備えたリセットトランジスタMtx2がオフ状態(フォトダイオードPDのリセットが解除)となり、全ての画素28のフォトダイオードPDへの信号電荷の蓄積が開始される。つまり、全ての画素28の露光を同時に開始する。
Subsequently, the still image is exposed by the global shutter operation in the exposure period. More specifically, first, the PD reset pulse TX2 of all the
その後、所定の露光時間が経過した後に、画素部24の全ての画素28に、“H”レベルの行転送パルスTX1を印加して、フォトダイオードPDに蓄積された信号電荷を、電荷蓄積部FDに転送する。つまり、全ての画素28の露光を同時に終了する。なお、露光の開始から終了までの露光期間は、画像処理部3またはカメラ制御部9によって演算されたAE演算の結果に基づいて、カメラ制御部9が撮像装置100のシャッター速度を決定し、決定されたシャッター速度に応じて、撮像部2における露光時間が制御される。より具体的には、カメラ制御部9が決定したシャッター速度に基づいて、撮像・露光制御部6に撮像・露光指令を出力する。そして、撮像・露光制御部6は、カメラ制御部9から入力された撮像・露光指令に基づいて、撮像部2を駆動する。
Thereafter, after a predetermined exposure time has elapsed, the row transfer pulse TX1 of “H” level is applied to all the
続いて、画素データ読出期間において、露光した画素信号を読み出す。より具体的には、まず、画素部24の第1行目に配列された各画素28の選択トランジスタMbに、“H”レベルの行選択パルスSELを印加する。これにより、画素部24の第1行目の各画素28に備えた電荷蓄積部FDに転送された信号電荷が、増幅トランジスタMaによって増幅された画素信号(アナログ画素信号)として、選択トランジスタMbを介して垂直転送線VTLに読み出される。
Subsequently, the exposed pixel signal is read in the pixel data reading period. More specifically, first, the row selection pulse SEL of “H” level is applied to the selection transistor Mb of each
同様に、画素部24の第2行目〜最終行目(図2に示した撮像部2においては、第9行目)の各画素28を駆動し、全ての画素28に備えた電荷蓄積部FDの信号電荷を、行(ライン)単位で、垂直転送線VTLへ順次読み出す。この画素信号の読み出し動作によって読み出されたアナログ画素信号は、CDS部25、水平走査回路27を介してA/D変換部22に出力にされ、A/D変換部22によってデジタルの画素信号(デジタル画素信号)に変換された後に、KTCノイズ除去部23に出力される。そして、KTCノイズ除去部23において、リセットデータ読出期間に記憶したリセットデータと、画素データ読出期間に読み出されたデジタル画素信号との差分処理を行う。このKTCノイズが除去されたデジタル画素信号を、撮像部2から出力する画素データとして、画像処理部3に出力する。なお、グローバルシャッター動作による画素信号の読み出し動作においても、CDS部25による相関二重サンプリングの処理は行わない。
Similarly, each
<ライブビュー動作>
次に、本実施形態の撮像装置におけるライブビュー動作について説明する。ライブビュー動作は、画素28を行単位での露光および行単位での画素信号の読み出しを順次行う、ローリングシャッター動作によって、撮像部2からの画素データを取得する。図5は、本実施形態の撮像装置100の第1の画素構成においてライブビューのときに読み出される画素部24の行(ライン)の例を示した図である。図5においては、画素部24に備えられた画素28の全ての行(ライン)数が、3000ラインである場合を示している。また、図5では、全ラインの内、3ラインに1ラインの割合で、ライブビュー用の画素データの読み出しを行う例を示している。なお、図5においては、3Nライン(Nは0以上の整数)を、ライブビュー用の画素データを読み出すライン(以下、「LVライン」という)として選択している例を示しているが、LVラインとして、3Nライン、(3N+1)ライン、または(3N+2)ラインのいずれかを選択して読み出すようにすることもできる。
<Live view operation>
Next, a live view operation in the imaging apparatus according to the present embodiment will be described. In the live view operation, the pixel data from the
図5に示したようなライン数が3000ラインの画素部24から、ローリングシャッター動作の読み出し動作によって、全てのラインの画素データを読み出すのに要する時間が、例えば、100msである場合を考える。この場合、読み出した全てのラインの画素データに基づいて表示用の画像処理を行い、表示部4にライブビュー表示(以下、「LV表示」という)をすると、LV表示の更新は、1秒間に10回となる。このとき、図5に示したように、3ラインに1ラインの割合で画素部24のラインを間引きして、1000ラインのライブビュー用の画素データ(以下、「LVデータ」という)を読み出すようにすると、画素データの読み出しに要する時間が短縮(図5の例では、1/3に短縮)され、例えば、33.33msとなる。これは、LV表示の更新が、1秒間に30回、すなわち、毎秒30フレームとなることを表している。なお、画素部24のラインを間引きすることによって、LVデータは、全てのラインの画素データに比べて少なくなる。しかし、画素部24に備えた画素28の総数に対して、表示部4に備えた表示素子の総数は少ないため、表示部4への表示のみの目的であれば、画素部24のラインを間引きしてLVデータを取得しても問題とはならない。
Consider a case where the time required to read out pixel data of all lines from the pixel unit 24 having 3000 lines as shown in FIG. 5 by the reading operation of the rolling shutter operation is, for example, 100 ms. In this case, when image processing for display is performed based on the pixel data of all the read lines and live view display (hereinafter referred to as “LV display”) is performed on the
<第1の駆動方法>
次に、本実施形態の撮像装置におけるライブビュー動作とグローバルシャッター動作との関係について説明する。図6は、本実施形態の撮像装置100の第1の画素構成においてライブビュー中に静止画像を撮像するための第1の駆動方法の例を示した図である。
<First driving method>
Next, the relationship between the live view operation and the global shutter operation in the imaging apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a first driving method for capturing a still image during live view in the first pixel configuration of the
本第1の駆動方法においては、LV表示を行う際に、画素部24のラインを間引いて、例えば、毎秒30フレームでLVデータを取得し、取得したLVデータに基づいて表示用の画像処理をした後に、表示部4にLV表示を行う。そして、静止画(被写体)の撮影を行う際に、撮像・露光制御部6が、画素部24内の画素28をフィールド毎に駆動して読み出すインターレース駆動を行い、静止画用の画素データを複数フィールドに分割して取得する。なお、撮像・露光制御部6が、それぞれインターレース駆動するフィールドは、例えば、図5に示したような画素部24のラインを分割したフィールド(図5においては、3つのフィールド)である。また、静止画用の画素データを取得している期間中は、静止画用の画素データを取得するフィールドの合間にLVデータを取得することによって、LV表示を更新する。
In the first driving method, when performing LV display, the lines of the pixel unit 24 are thinned out, for example, LV data is acquired at 30 frames per second, and image processing for display is performed based on the acquired LV data. After that, LV display is performed on the
なお、本第1の駆動方法においては、図5に示したように、画素部24のラインを3つのフィールドに分割した撮像部2を駆動する場合について説明する。また、静止画用の画素データのそれぞれのフィールドは、例えば、図5に示した3Nラインをフィールド_1、(3N+1)ラインをフィールド_2、(3N+2)ラインをフィールド_3とする。
In the first driving method, a case will be described in which the
より具体的には、図6に示すように、撮像装置100に静止画の撮影を指示入力するレリーズボタンの押圧(例えば、2段式押圧ボタンの2段目の押圧)がされるまで、LV表示を繰り返し行う。図6では、LVデータLV_A〜LV_Fを取得し、取得したLV_A〜LV_Fに基づいて表示用の画像処理を行い、次のフレームで表示部4にLV表示(A〜F)をする例を示している。
More specifically, as shown in FIG. 6, the LV is pressed until the release button for inputting an instruction to take a still image to the
そして、ライブビューの表示を行っている最中に、レリーズボタンによって、静止画の撮影が指示されると、リセットデータの読み出しが行われるが、本第1の駆動方法では、最初に、フィールド_1のリセットデータの読み出しを行う。そして、フィールド_1のリセットデータの読み出しが終了した後に、リセットデータの読み出しを行っていない、例えば、フィールド_3を用いてLVデータLV_Gを取得し、取得したLV_Gに基づいて表示用の画像処理をしたLV表示(G)を、表示部4に表示する。続いて、フィールド_2のリセットデータの読み出しを行う。フィールド_2のリセットデータの読み出しが終了した後に、リセットデータの読み出しを行っていない、例えば、フィールド_3を用いてLVデータLV_Hを取得し、取得したLV_Hに基づいて表示用の画像処理をしたLV表示(H)を、表示部4に表示する。そして、最後に、フィールド_3のリセットデータの読み出しを行う。
Then, while the live view is being displayed, the reset data is read out when the release button is instructed to capture a still image. In the first driving method, first, the field_1 is read. Read the reset data. Then, after the reading of the reset data of the field_1 is completed, the reset data is not read, for example, the LV data LV_G is acquired using the field_3, and the display image processing is performed based on the acquired LV_G. The LV display (G) is displayed on the
このように、静止画像の撮像動作において、画素部24の全てのラインのリセットデータの読み出しが終了するまでの間に、LVデータの取得を、1回以上行うことができる。そして、LVデータの取得に用いたフィールドの各ラインのリセットデータは、リセットデータ読出期間の最後に取得するようにする。また、図6に示したように、リセットデータ読出期間中に2回以上のLVデータの取得を行う場合には、リセットデータの読み出しの間に、LVデータを取得する。このようにすることによって、通常のLV表示に比べて表示されるライブビュー画像のフレームレートは低くなるが、従来の撮像装置では、リセットデータ読出期間中に同一のライブビュー画像を複数の表示フレームに渡って表示し続けることによって固定(フリーズ)、または黒の表示(ブラックアウト)となっていたLV表示を更新することができる。 As described above, in the still image capturing operation, LV data can be acquired once or more before the reading of the reset data of all the lines of the pixel unit 24 is completed. The reset data of each line in the field used for acquiring the LV data is acquired at the end of the reset data reading period. Further, as shown in FIG. 6, when acquiring LV data twice or more during the reset data reading period, the LV data is acquired during the reading of the reset data. By doing so, the frame rate of the live view image displayed is lower than that of the normal LV display. However, in the conventional imaging apparatus, the same live view image is displayed in a plurality of display frames during the reset data reading period. The LV display that has been fixed (freeze) or black (blackout) can be updated by continuing the display over a period of time.
その後、静止画像の露光期間において、図4に示したグローバルシャッター動作と同様に、画素部24内の全ての画素28の露光を同時に開始する。
Thereafter, in the exposure period of the still image, exposure of all the
続いて、静止画像の露光期間が終了すると、静止画用の画素データの読み出しが行われるが、本第1の駆動方法では、最初に、フィールド_1の画素データの読み出しを行う。そして、フィールド_1の画素データの読み出しが終了した後に、画素データの読み出しが終了した、例えば、フィールド_1を用いてLVデータLV_Iを取得し、取得したLV_Iに基づいて表示用の画像処理をしたLV表示(I)を、表示部4に表示する。続いて、フィールド_2の画素データの読み出しを行う。フィールド_2の画素データの読み出しが終了した後に、画素データの読み出しが終了した、例えば、フィールド_1を用いてLVデータLV_Jを取得し、取得したLV_Jに基づいて表示用の画像処理をしたLV表示(J)を、表示部4に表示する。そして、最後に、フィールド_3の画素データの読み出しを行う。なお、図6においては、LV表示が固定される期間を少なくする、すなわち、LV表示の更新回数を臆するために、静止画像の露光期間が終了した次のフレームで、フィールド_1の画素データに基づいて表示用の画像処理をしたLV表示(α)を、表示部4に表示する例を示している。
Subsequently, when the exposure period of the still image ends, the pixel data for the still image is read out. In the first driving method, first, the pixel data in the field_1 is read out. Then, after the reading of the pixel data in the field_1 is finished, the reading of the pixel data is finished. For example, the LV data LV_I is acquired using the field_1, and the image processing for display is performed based on the acquired LV_I. The display (I) is displayed on the
このように、静止画像の撮像動作において、画素部24の全てのラインの画素データの読み出しが終了するまでの間に、LVデータの取得を、1回以上行うことができる。なお、LVデータの取得は、画素データ読出期間の最初に静止画用の画素データを読み出したフィールドを用いて行うようにする。また、図6に示したように、画素データ読出期間中に2回以上のLVデータの取得を行う場合には、画素データの読み出しの間に、LVデータを取得する。このようにすることによって、通常のLV表示に比べて表示されるライブビュー画像のフレームレートは低くなるが、従来の撮像装置では、画素データ読出期間中に同一のライブビュー画像を複数の表示フレームに渡って表示し続けることによって固定(フリーズ)、または黒の表示(ブラックアウト)となっていたLV表示を少しでも多く更新することができる。 As described above, in the still image capturing operation, LV data can be acquired once or more before the reading of the pixel data of all the lines of the pixel unit 24 is completed. The acquisition of LV data is performed using the field from which the pixel data for the still image is read out at the beginning of the pixel data reading period. Further, as shown in FIG. 6, when acquiring LV data twice or more during the pixel data reading period, the LV data is acquired during the reading of the pixel data. By doing so, the frame rate of the live view image displayed is lower than that of the normal LV display. However, in the conventional imaging device, the same live view image is displayed in a plurality of display frames during the pixel data reading period. By continuing the display over a period of time, the LV display that has been fixed (freeze) or black (blackout) can be updated as much as possible.
その後、静止画像の撮像動作が終了すると、再びLVデータを取得し、次のフレームから、取得したLVデータに基づいた表示部4のLV表示を再開する。
Thereafter, when the still image capturing operation ends, LV data is acquired again, and LV display on the
上記に述べたように、本実施形態の第1の駆動方法では、静止画用の画素データを等間隔のライン数で分割したフィールド毎のインターレース駆動によって、レリーズボタンが押されてから、一連の静止画用の画素データの取得が終了するまでの間で、ライブビュー画像の更新を行うことができる。ただし、図6を見てわかるように、本第1の駆動方法においては、特に、静止画像の露光期間の前後におけるLV表示の更新速度が若干低下している。これは、静止画像の露光期間とその前後の、フィールド_3によるリセットデータの読み出し期間、およびフィールド_1による画素データの読み出し期間では、LVデータを取得する期間を設けることができず、LVデータを取得する間隔が長くなっているためである。 As described above, in the first driving method of the present embodiment, a series of operations after a release button is pressed by interlaced driving for each field obtained by dividing pixel data for still images by the number of equally spaced lines. The live view image can be updated until the acquisition of the still image pixel data is completed. However, as can be seen from FIG. 6, in the first driving method, the update speed of the LV display before and after the still image exposure period is slightly reduced. This is because the LV data acquisition period cannot be provided in the reset data readout period in the field_3 and the pixel data readout period in the field_1 before and after the still image exposure period. This is because the interval to be performed is long.
しかし、上記に述べたように、ライブビュー画像は、表示部4に表示させるのみではなく、撮像装置100におけるオートフォーカス(AF)や自動露光制御(AE)などの処理にも利用しているため、静止画像の露光期間の直前まで、LVデータを取得できることが望ましい。ところが、静止画像の露光期間と、静止画像の露光期間の前後のリセットデータの読み出し期間および画素データの読み出し期間とは、本第1の駆動方法においては必要な期間である。そして、静止画像の撮像動作においては、静止画像の露光期間を短くすることができない。
However, as described above, the live view image is not only displayed on the
<第2の駆動方法>
図7は、本実施形態の撮像装置100の第1の画素構成においてライブビュー中に静止画像を撮像するための第2の駆動方法の例を示した図である。
<Second Driving Method>
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a second driving method for capturing a still image during live view in the first pixel configuration of the
本第2の駆動方法においては、図6に示した第1の駆動方法と同様に、静止画(被写体)の撮影を行う際に、撮像・露光制御部6が、画素部24内の画素28をフィールド毎に駆動して読み出すインターレース駆動を行い、静止画用の画素データを複数フィールドに分割して取得する。ただし、本第2の駆動方法においては、撮像・露光制御部6が、それぞれインターレース駆動するフィールドに含まれる画素部24のライン数が、図6に示した第1の駆動方法と異なる。より具体的には、図6に示した第1の駆動方法では、画素部24を等間隔のライン数で分割したフィールド毎に静止画用の画素データを取得していたのに対し、本第2の駆動方法では、画素部24を不等間隔のライン数で分割したフィールド毎に静止画用の画素データを取得している。これにより、静止画像の露光期間の前後のリセットデータの読み出し期間および画素データの読み出し期間を短くしている。その結果、LVデータの取得を静止画像の露光期間に近づけるとともに、静止画像の撮像動作中におけるLV表示の更新速度(周期)の変化を少なくすることができる。
In the second driving method, as in the first driving method shown in FIG. 6, when shooting a still image (subject), the imaging /
本第2の駆動方法は、上記に述べたインターレース駆動において画素部24を分割するライン数が異なる以外は、図6に示した第1の駆動方法と同様であるため、以下の説明においては、第2の駆動方法の動作に関する詳細な説明は省略し、画素部24を分割するライン数の決定方法に関しての説明をする。 The second driving method is the same as the first driving method shown in FIG. 6 except that the number of lines for dividing the pixel portion 24 in the interlace driving described above is different. Therefore, in the following description, A detailed description of the operation of the second driving method will be omitted, and a method of determining the number of lines for dividing the pixel unit 24 will be described.
静止画像の露光期間の直前にリセットデータの読み出しを行うフィールド_3(以下「リセットフィールド_3」という)と、静止画像の露光期間の直後に画素データの読み出しを行うフィールド_1(以下、「画素フィールド_1」という)のライン数は、読出画素制御部61によって決定される。読出画素制御部61によるリセットフィールド_3と画素フィールド_1とのライン数の決定は、例えば、画素数取得部611が取得した、撮像装置100の使用者がカメラ操作部8によって設定した表示部4に表示するライブビュー画像の画素数(基準画素数)の情報に基づいて決定される。また、例えば、解像度取得部612が取得した、撮像装置100に搭載された表示部4に表示することができるライブビュー画像の解像度の情報に基づいて決定される。なお、リセットフィールド_3と画素フィールド_1とのライン数は、最低でもライブビュー画像を得るためのLVデータのライン数と同等以上のライン数である。
A field_3 (hereinafter referred to as “reset field_3”) in which reset data is read out immediately before the exposure period of the still image, and a field_1 (hereinafter referred to as “pixel field_1” in which pixel data is read out immediately after the exposure period of the still image). )) Is determined by the readout
また、読出画素制御部61は、リセットフィールド_3および画素フィールド_1以外のフィールドのライン数を、決定したリセットフィールド_3および画素フィールド_1のライン数に基づいて決定する。読出画素制御部61によるリセットフィールド_3および画素フィールド_1以外のフィールドのライン数の決定は、まず、画素部24の全てのライン数から、リセットフィールド_3または画素フィールド_1のライン数を除いたライン数を算出する。そして、算出したライン数を、フィールド数で分割し、この分割したときのライン数を、リセットフィールド_3および画素フィールド_1以外の各フィールドのライン数とする。より具体的には、例えば、静止画像の露光期間の直前以外のタイミングでリセットデータの読み出しを行うフィールド_1とフィールド_2のライン数は、画素部24の全てのライン数からリセットフィールド_3のライン数を減算したライン数を、フィールド数(図7に示した第2の駆動方法においては、フィールド数=2)で除算したライン数となる。また、例えば、静止画像の露光期間の直後以外のタイミングで画素データの読み出しを行うフィールド_2およびフィールド_3のライン数は、画素部24の全てのライン数から画素フィールド_1のライン数を減算したライン数を、フィールド数(図7に示した第2の駆動方法においては、フィールド数=2)で除算したライン数となる。
Further, the readout
図7に示した第2の駆動方法は、リセットフィールド_3および画素フィールド_1の読み出しライン数を、LVデータのライン数程度にした場合の一例を示している。図7に示した第2の駆動方法においては、リセットフィールド_3および画素フィールド_1の読み出しライン数が少なくなっているため、他のフィールドのライン数が増加している。これにより、静止画像の露光期間の前後におけるLV表示の更新周期が短くなっている。 The second driving method shown in FIG. 7 shows an example in which the number of readout lines in the reset field_3 and the pixel field_1 is about the number of lines of LV data. In the second driving method shown in FIG. 7, since the number of readout lines in the reset field_3 and the pixel field_1 is reduced, the number of lines in other fields is increased. This shortens the LV display update cycle before and after the still image exposure period.
上記に述べたように、本実施形態の第2の駆動方法では、静止画用の画素データを不等間隔のライン数で分割したフィールド毎のインターレース駆動によって、レリーズボタンが押されてから、一連の静止画用の画素データの取得が終了するまでの間におけるLV表示の更新周期を平均化することができる。その結果、撮像装置100の使用者(撮影者)は、LV表示を視認しながら撮影を行う際に、LV表示に違和感を覚えることなく撮影をすることができる。
As described above, in the second driving method of the present embodiment, a series of operations after the release button is pressed by interlaced driving for each field obtained by dividing pixel data for still images by the number of lines at unequal intervals. The update cycle of the LV display until the acquisition of the still image pixel data can be averaged. As a result, the user (photographer) of the
なお、フィールドの分割数を変えない範囲であれば、不等間隔のライン数で分割したフィールド毎のインターレース駆動においても、1枚の静止画像を生成するためのリセットデータの読み出しに要する時間と、画素データの読み出しに要する時間との合計時間は不変である。従って、撮像部2内の固体撮像素子21に備えた画素部24の画素数や、撮像部2から出力される画像信号のフレームレートなどの特性に合わせて、撮像装置100の撮像シーケンスを決定することによって、使い勝手の良い撮像装置100を実現することが可能となる。
As long as the number of divisions of the field is not changed, the time required to read out the reset data for generating one still image even in interlaced driving for each field divided by the number of lines at unequal intervals, The total time with the time required for reading out the pixel data is unchanged. Therefore, the imaging sequence of the
<第2の画素構成>
次に、本実施形態の撮像装置に備えた撮像部における画素の第2の構成例について説明する。図8は、本実施形態の撮像部2内の画素部24における画素28の第2の構成例をより詳細に示した回路図である。なお、図8では、2画素分の領域の画素28を表している。そして、図2に示した固体撮像素子21は、例えば、上下に隣接する2画素毎に、図8に示した画素28の構成をとなっている。以下の説明においては、第2の構成例の画素28を、「画素29」という。また、画素29の画素構成を備えた撮像装置100を、「撮像装置200」という。なお、本実施形態の撮像装置200の構成および撮像部2の構成は、図1および図2に示した撮像装置100のブロック図と同様であり、画素部24内の画素28に代わって、図8に示した画素29となっていることのみが異なる。従って、撮像装置200において撮像装置100と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、詳細な説明は省略する。
<Second pixel configuration>
Next, a second configuration example of the pixels in the imaging unit provided in the imaging apparatus of the present embodiment will be described. FIG. 8 is a circuit diagram illustrating the second configuration example of the
図8に示した画素29は、フォトダイオードPD1およびPD2、転送トランジスタMtx1aおよびMtx1b、リセットトランジスタMtx2aおよびMtx2b、電荷蓄積部C1およびC2、PD転送トランジスタMtx3およびMtx4、電荷蓄積部FD、増幅トランジスタMa、選択トランジスタMb、リセットトランジスタMrから構成される。図8に示した画素29では、電荷蓄積部C1、C2および電荷蓄積部FDを画素内メモリとして用いることにより、グローバルシャッター機能を可能としている。
8 includes photodiodes PD1 and PD2, transfer transistors Mtx1a and Mtx1b, reset transistors Mtx2a and Mtx2b, charge storage units C1 and C2, PD transfer transistors Mtx3 and Mtx4, charge storage unit FD, amplification transistor Ma, It consists of a selection transistor Mb and a reset transistor Mr. In the
フォトダイオードPD1、PD2は、被写体光を光電変換して信号電荷を発生する光電変換部である。リセットトランジスタMtx2a、Mtx2bは、PDリセットパルスTX2に応じて、フォトダイオードPD1、PD2で発生した信号電荷を、それぞれ電圧源VDDのレベルにリセットする。転送トランジスタMtx1a、Mtx1bは、行転送パルスTX1に応じて、フォトダイオードPD1、PD2で発生した信号電荷を、それぞれ電荷蓄積部C1、C2に転送する。電荷蓄積部C1、C2は、フォトダイオードPD1、PD2のそれぞれで発生した信号電荷を、それぞれ一時的に保持する電荷蓄積部である。PD転送トランジスタMtx3は、PD転送パルスTX3に応じて、電荷蓄積部C1に保持しているフォトダイオードPD1が発生した信号電荷を電荷蓄積部FDに転送する。PD転送トランジスタMtx4は、PD転送パルスTX4に応じて、電荷蓄積部C2に保持しているフォトダイオードPD2が発生した信号電荷を電荷蓄積部FDに転送する。電荷蓄積部FD、増幅トランジスタMa、選択トランジスタMb、リセットトランジスタMrのそれぞれは、図3に示した第1の構成の画素28と同様であるため、詳細な説明は省略する。
The photodiodes PD1 and PD2 are photoelectric conversion units that photoelectrically convert subject light to generate signal charges. The reset transistors Mtx2a and Mtx2b reset the signal charges generated in the photodiodes PD1 and PD2 to the level of the voltage source VDD, respectively, in response to the PD reset pulse TX2. The transfer transistors Mtx1a and Mtx1b transfer the signal charges generated in the photodiodes PD1 and PD2 to the charge storage units C1 and C2, respectively, according to the row transfer pulse TX1. The charge storage units C1 and C2 are charge storage units that temporarily hold signal charges generated in the photodiodes PD1 and PD2, respectively. The PD transfer transistor Mtx3 transfers the signal charge generated by the photodiode PD1 held in the charge storage unit C1 to the charge storage unit FD in response to the PD transfer pulse TX3. The PD transfer transistor Mtx4 transfers the signal charge generated by the photodiode PD2 held in the charge storage unit C2 to the charge storage unit FD in response to the PD transfer pulse TX4. Since each of the charge storage unit FD, the amplification transistor Ma, the selection transistor Mb, and the reset transistor Mr is the same as the
<第2のグローバルシャッター動作>
次に、本実施形態の撮像装置において、第2の構成の画素29におけるグローバルシャッター動作について説明する。図9は、本実施形態の撮像装置200の第2の画素構成によるグローバルシャッター動作のタイミングを示したタイミングチャートである。図9に示したグローバルシャッター動作のタイミングは、撮像装置200が静止画像を撮影する際に、撮像・露光制御部6によって行われる撮像部2の駆動制御を示している。そして、図8に示した画素29の画素構成である固体撮像素子21は、グローバルシャッター動作が開始されると、最初に露光を行い、その後にリセットデータと画素データとを読み出すように制御される。
<Second global shutter operation>
Next, a global shutter operation in the
なお、撮像部2は、撮像・露光制御部6によってその駆動が制御されるが、図9に示したグローバルシャッター動作のタイミングにおいては、撮像・露光制御部6による駆動制御に応じて垂直制御回路26から出力される画素部24の制御パルス(FDリセットパルスRES、行転送パルスTX1、PDリセットパルスTX2、PD転送パルスTX3、PD転送パルスTX4)を示す。
The driving of the
カメラ操作部8のレリーズボタンが押圧され、グローバルシャッター動作が開始されると、露光期間において、グローバルシャッター動作による静止画像の露光を行う。より具体的には、まず、画素部24の全ての画素29のPDリセットパルスTX2を“L”レベルとする。これにより、全ての画素29に備えたリセットトランジスタMtx2a、Mtx2bが同時にオフ状態(フォトダイオードPD1およびPD2のリセットが解除)となり、全ての画素29のフォトダイオードPD1、PD2への信号電荷の蓄積が開始される。つまり、全ての画素29の露光を同時に開始する。
When the release button of the
その後、所定の露光時間が経過した後に、画素部24の全ての画素29に、“H”レベルの行転送パルスTX1を印加して、フォトダイオードPD1、PD2にそれぞれ蓄積された信号電荷を、電荷蓄積部C1、C2にそれぞれ転送する。つまり、全ての画素29の露光を同時に終了する。なお、露光の開始から終了までの露光期間は、第1の構成の画素28を備えた撮像装置100と同様に、画像処理部3またはカメラ制御部9によって演算されたAE演算の結果に基づいて決定されたシャッター速度に応じて、撮像部2における露光時間が制御される。
Thereafter, after a predetermined exposure time has elapsed, the row transfer pulse TX1 of “H” level is applied to all the
続いて、リセットデータおよび画素データ読出期間において、リセットデータおよび露光した画素信号を読み出す。より具体的には、まず、画素部24の第1行目および第2行目となる各画素29のリセットトランジスタMrに、“H”レベルのFDリセットパルスRESを印加して、第1行目および第2行目に共通の電荷蓄積部FDのリセットを行う。さらに、選択トランジスタMbに、“H”レベルの行選択パルスSELを印加する。これにより、画素部24の第1行目および第2行目の各画素29で共通に備えた電荷蓄積部FDのリセットレベルの信号が、増幅トランジスタMaによって増幅されたアナログリセットノイズ信号として、垂直転送線VTLに読み出される。
Subsequently, the reset data and the exposed pixel signal are read in the reset data and pixel data reading period. More specifically, first, an “H” level FD reset pulse RES is applied to the reset transistor Mr of each
その直後に、画素部24の第1行目となる各画素29のPD転送トランジスタMtx3に“H”レベルのPD転送パルスTX3を印加する。これにより、画素部24の第1行目となる各画素29に備えた電荷蓄積部C1に蓄積されたフォトダイオードPD1の信号電荷を電荷蓄積部FDに転送する。さらに、画素部24の第1行目および第2行目の各画素29に共通に備えた選択トランジスタMbに、“H”レベルの行選択パルスSELを印加する。これにより、画素部24の第1行目となる各画素29に備えた電荷蓄積部FDに転送された信号電荷が、増幅トランジスタMaによって増幅されたアナログ画素信号として、選択トランジスタMbを介して垂直転送線VTLに読み出される。
Immediately thereafter, the PD transfer pulse TX3 of “H” level is applied to the PD transfer transistor Mtx3 of each
このように、画素29においては、アナログリセットノイズ信号に続いてアナログ画素信号が垂直転送線VTLに読み出される。そして、CDS部25によって、アナログリセットノイズ信号が減算されたアナログ画素信号が、水平走査回路27を介してA/D変換部22に出力にされる。従って、図8に示した画素構成の画素29を備えた撮像部2においては、図2に示した撮像部2の構成要素であるKTCノイズ除去部23は、必ずしも必要な構成要素ではない。そして、図8に示した画素構成の画素29を備えた撮像部2は、A/D変換部22によって変換されたデジタル画素信号を、撮像部2から出力する画素データとして、画像処理部3に出力する。
Thus, in the
同様に、画素部24の奇数行(第3行目〜最終行の1行前)の各画素29を駆動し、リセットノイズが除去された、全ての奇数行の画素データを画像処理部3に出力する。
Similarly, each
その後、画素部24の偶数行(第2行目〜最終行目)の画素データを画像処理部3に出力する。より具体的には、まず、画素部24の第1行目および第2行目となる各画素29のリセットトランジスタMrに、“H”レベルのFDリセットパルスRESを印加して、第1行目および第2行目に共通の電荷蓄積部FDのリセットを行う。さらに、選択トランジスタMbに、“H”レベルの行選択パルスSELを印加する。これにより、画素部24の第1行目および第2行目の各画素29で共通に備えた電荷蓄積部FDのリセットレベルの信号が、増幅トランジスタMaによって増幅されたアナログリセットノイズ信号として、再度、垂直転送線VTLに読み出される。
Thereafter, the pixel data of the even-numbered rows (second row to last row) of the pixel unit 24 is output to the
その直後に、画素部24の第2行目となる各画素29のPD転送トランジスタMtx4に“H”レベルのPD転送パルスTX4を印加する。これにより、画素部24の第2行目となる各画素29に備えた電荷蓄積部C2に蓄積されたフォトダイオードPD2の信号電荷を電荷蓄積部FDに転送する。さらに、画素部24の第1行目および第2行目の各画素29に共通に備えた選択トランジスタMbに、“H”レベルの行選択パルスSELを印加する。これにより、画素部24の第2行目となる各画素29に備えた電荷蓄積部FDに転送された信号電荷が、増幅トランジスタMaによって増幅された2行目のアナログ画素信号として、選択トランジスタMbを介して垂直転送線VTLに読み出される。
Immediately thereafter, the PD transfer pulse TX4 of “H” level is applied to the PD transfer transistor Mtx4 of each
そして、CDS部25によって、アナログリセットノイズ信号が減算された2行目のアナログ画素信号が、水平走査回路27を介してA/D変換部22に出力にされる。そして、A/D変換部22によって変換された2行目のデジタル画素信号が、撮像部2から出力する2行目の画素データとして、画像処理部3に出力される。
Then, the analog pixel signal in the second row from which the analog reset noise signal has been subtracted by the
同様に、画素部24の偶数行(第2行目〜最終行目)の各画素29を駆動し、リセットノイズが除去された、全ての偶数行の画素データを画像処理部3に出力する。
Similarly, the
<第3の駆動方法>
次に、本実施形態の撮像装置におけるライブビュー動作とグローバルシャッター動作との関係について説明する。図10は、本実施形態の撮像装置200の第2の画素構成においてライブビュー中に静止画像を撮像するための第3の駆動方法の例を示した図である。
<Third driving method>
Next, the relationship between the live view operation and the global shutter operation in the imaging apparatus according to the present embodiment will be described. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a third driving method for capturing a still image during live view in the second pixel configuration of the imaging apparatus 200 of the present embodiment.
第3の駆動方法においては、図6に示した第1の駆動方法と同様に、等間隔のライン数で複数のフィールドに分割した画素部24から、静止画用の画素データを、分割したフィールド毎に取得する。なお、画素29の画素構成は、上述したように、例えば、上下に隣接する2画素が組となっている構成であるため、図6に示した第1の駆動方法と同様に画素部24のライン毎にフィールドを分割することができない。しかし、以下の説明においては、説明を容易にすること、および図6に示した第1の駆動方法との比較を容易に行えること、を考慮して、図6に示した第1の駆動方法と同様に画素部24を3つのフィールドに分割した撮像部2を駆動する場合について説明する。そして、分割したそれぞれのフィールドは、第1フィールドをフィールド_1、第2フィールドをフィールド_2、第3フィールドをフィールド_3とする。なお、上述したように、フィールド_1〜フィールド_3には、リセットデータと画素データとが含まれている。
In the third driving method, as in the first driving method shown in FIG. 6, the pixel data for still image is divided into a plurality of fields from the pixel unit 24 divided into a plurality of fields with the number of lines at equal intervals. Get every time. Note that the pixel configuration of the
また、第3の駆動方法においては、静止画用のリセットデータと画素データと(以下「静止画用データ」という)を取得するフィールドの合間に、図6に示した第1の駆動方法と同様に、LVデータの取得を行うことによって、LV表示を更新する。 In the third driving method, the same as the first driving method shown in FIG. 6 is performed between fields for acquiring still image reset data and pixel data (hereinafter referred to as “still image data”). In addition, the LV display is updated by acquiring the LV data.
より具体的には、図10に示すように、撮像装置200に静止画の撮影を指示入力するレリーズボタンの押圧がされるまで、LV表示を繰り返し行う。図10では、図6に示した第1の駆動方法と同様に、LVデータLV_A〜LV_Hを取得し、次のフレームで表示部4にLV表示(A〜H)をする例を示している。
More specifically, as shown in FIG. 10, the LV display is repeatedly performed until the release button for inputting an instruction to capture a still image to the imaging apparatus 200 is pressed. FIG. 10 illustrates an example in which LV data LV_A to LV_H are acquired and LV display (A to H) is displayed on the
そして、ライブビューの表示を行っている最中に、レリーズボタンによって、静止画の撮影が指示されると、まず、静止画像の露光期間において、画素部24内の全ての画素29のフォトダイオードPD1およびPD2をリセットすることによって、全ての画素29の露光を同時に開始する。そして、全ての画素29のフォトダイオードPD1、PD2にそれぞれ蓄積された信号電荷を、電荷蓄積部C1、C2にそれぞれ同時に転送して、全ての画素29の露光を同時に終了する。
When a still image is instructed by the release button during live view display, first, the photodiodes PD1 of all the
続いて、リセットデータおよび画素データ読出期間において、上述したように、リセットデータの読み出しと画素データの読み出しとの連続した読み出しを、フィールド_1に対して、最初に行う。このフィールド_1は、LV表示において、LVデータを取得していたフィールドである。そして、フィールド_1から読み出した静止画用データ内の画素データに基づいて表示用の画像処理をしたLV表示(α)を、直後の表示フレームで表示部4に表示する。
Subsequently, in the reset data and pixel data reading period, as described above, the reading of the reset data and the reading of the pixel data are first performed on the field_1. This field_1 is a field from which LV data has been acquired in LV display. Then, the LV display (α) subjected to the display image processing based on the pixel data in the still image data read from the field_1 is displayed on the
以降、図6に示した第1の駆動方法と同様に、フィールド_1を用いたLVデータの取得を、例えば、複数のライブビューの表示フレームに1回の割合で行う。ただし、上述したように、リセットデータおよび画素データ読出期間においては、LVデータの取得をライブビューの表示フレームに同期したタイミングで行う必要があるわけではない。このようにすることによって、通常のLV表示に比べて表示されるライブビュー画像のフレームレートは低くなるが、従来の撮像装置では、リセットデータおよび画素データ読出期間中に同一のライブビュー画像を複数の表示フレームに渡って表示し続けることによって固定(フリーズ)、または黒の表示(ブラックアウト)となっていたLV表示を更新することができる。 Thereafter, similarly to the first driving method shown in FIG. 6, acquisition of LV data using the field_1 is performed at a rate of once per display frame of a plurality of live views, for example. However, as described above, it is not necessary to acquire LV data at a timing synchronized with the display frame of the live view in the reset data and pixel data reading period. By doing so, the frame rate of the live view image displayed is lower than that of the normal LV display. However, in the conventional imaging device, a plurality of the same live view images are read during the reset data and pixel data reading period. The LV display that has been fixed (freeze) or black (blackout) can be updated by continuing to display over the display frame.
続いて、LVデータを取得していない期間に、図6に示した第1の駆動方法と同様に、各フィールド(非ライブビュー用フィールド)の静止画用データの読み出しを、所定の順序(例えば、ライン番号が若い順、奇数ラインを先に偶数ラインを後に、など)で行う。 Subsequently, during the period when the LV data is not acquired, the readout of the still image data of each field (non-live view field) is performed in a predetermined order (for example, as in the first driving method shown in FIG. 6). In this order, the line numbers are in ascending order, odd lines are first, even lines are later, and so on.
その後、静止画像の撮像動作が終了すると、図6に示した第1の駆動方法と同様に、再びLVデータを取得し、次のフレームから、取得したLVデータに基づいた表示部4のLV表示を再開する。
Thereafter, when the still image capturing operation is completed, the LV data is acquired again in the same manner as in the first driving method shown in FIG. 6, and the LV display of the
上記に述べたように、本実施形態の第3の駆動方法では、静止画用の画素データを等間隔のライン数で分割したフィールド毎のインターレース駆動によって、図8に示した第2の画素構成においても、図6に示した第1の駆動方法とほぼ同様の効果を得ることができる。 As described above, in the third driving method of the present embodiment, the second pixel configuration shown in FIG. 8 is performed by interlaced driving for each field in which pixel data for still images is divided by the number of equally spaced lines. In this case, substantially the same effect as that of the first driving method shown in FIG. 6 can be obtained.
<第4の駆動方法>
図11は、本実施形態の撮像装置200の第2の画素構成においてライブビュー中に静止画像を撮像するための第4の駆動方法の例を示した図である。
<Fourth driving method>
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a fourth driving method for capturing a still image during live view in the second pixel configuration of the imaging apparatus 200 of the present embodiment.
第4の駆動方法においては、図7に示した第2の駆動方法と同様に、不等間隔のライン数で複数のフィールドに分割した画素部24から、静止画用の画素データを、分割したフィールド毎に取得する。本第4の駆動方法は、画素部24を分割するライン数が異なる以外は、図10に示した第3の駆動方法と同様である。また、画素部24を分割するライン数の決定方法も同様である。従って、以下の説明においては、図10に示した第3の駆動方法と本第4の駆動方法とにおいて異なる動作に関しての説明をする。なお、本第4の駆動方法においても、静止画用のリセットデータと画素データとを合わせて「静止画用データ」という。 In the fourth driving method, as in the second driving method shown in FIG. 7, the pixel data for still images is divided from the pixel unit 24 divided into a plurality of fields with the number of lines having unequal intervals. Get for each field. The fourth driving method is the same as the third driving method shown in FIG. 10 except that the number of lines dividing the pixel unit 24 is different. The method for determining the number of lines dividing the pixel unit 24 is also the same. Therefore, in the following description, operations that are different between the third driving method shown in FIG. 10 and the fourth driving method will be described. In the fourth driving method, the still image reset data and the pixel data are collectively referred to as “still image data”.
静止画像の露光期間の直前に静止画用データの読み出しを行うフィールド_1(以下「データフィールド_1」という)のライン数は、読出画素制御部61によって決定される。読出画素制御部61によるデータフィールド_1のライン数の決定は、例えば、画素数取得部611が取得した、撮像装置100の使用者がカメラ操作部8によって設定した表示部4に表示するライブビュー画像の画素数(基準画素数)の情報に基づいて決定される。また、例えば、解像度取得部612が取得した、撮像装置100に搭載された表示部4に表示することができるライブビュー画像の解像度の情報に基づいて決定される。なお、データフィールド_1のライン数は、最低でもライブビュー画像を得るためのLVデータのライン数と同等以上のライン数である。
The number of lines in the field_1 (hereinafter referred to as “data field_1”) from which the still image data is read out immediately before the still image exposure period is determined by the readout
また、読出画素制御部61は、データフィールド_1以外のフィールドのライン数を、決定したデータフィールド_1のライン数に基づいて決定する。読出画素制御部61によるデータフィールド_1以外のフィールドのライン数の決定は、まず、画素部24の全てのライン数から、データフィールド_1のライン数を除いたライン数を算出する。そして、算出したライン数を、フィールド数で分割し、この分割したときのライン数を、データフィールド_1以外の各フィールドのライン数とする。より具体的には、例えば、静止画像の露光期間の直後以外のタイミングで画素データの読み出しを行うフィールド_2およびフィールド_3のライン数は、画素部24の全てのライン数からデータフィールド_1のライン数を減算したライン数を、フィールド数(図11に示した第4の駆動方法においては、フィールド数=2)で除算したライン数となる。
Further, the readout
図11に示した第4の駆動方法は、データフィールド_1の読み出しライン数を、LVデータのライン数程度にした場合の一例を示している。図11に示した第4の駆動方法においては、データフィールド_1の読み出しライン数が少なくなっているため、他のフィールドのライン数が増加している。これにより、静止画像の露光期間の後におけるLV表示の更新周期が平均化されている。 The fourth driving method shown in FIG. 11 shows an example in which the number of read lines in the data field_1 is about the number of lines of LV data. In the fourth driving method shown in FIG. 11, since the number of read lines in the data field_1 is reduced, the number of lines in other fields is increased. Thereby, the update cycle of the LV display after the exposure period of the still image is averaged.
上記に述べたように、本実施形態の第4の駆動方法では、静止画用の画素データを不等間隔のライン数で分割したフィールド毎のインターレース駆動によって、図8に示した第2の画素構成においても、図7に示した第2の駆動方法とほぼ同様の効果を得ることができる。このように、本実施形態の撮像装置200における駆動方法では、本実施形態の撮像装置100における駆動方法と同様に、撮像装置100の使用者(撮影者)は、LV表示を視認しながら撮影を行う際に、LV表示に違和感を覚えることなく撮影をすることができる。
As described above, in the fourth driving method of the present embodiment, the second pixel shown in FIG. 8 is obtained by interlaced driving for each field obtained by dividing still image pixel data by the number of lines at unequal intervals. Also in the configuration, substantially the same effect as the second driving method shown in FIG. 7 can be obtained. As described above, in the driving method in the imaging apparatus 200 of the present embodiment, the user (photographer) of the
なお、フィールドの分割数を変えない範囲であれば、不等間隔のライン数で分割したフィールド毎のインターレース駆動においても、1枚の静止画像を生成するためのリセットデータと画素データの読み出しに要する時間は不変である。従って、図7に示した第2の駆動方法と同様に、撮像部2内の固体撮像素子21に備えた画素部24の画素数や、撮像部2から出力される画像信号のフレームレートなどの特性に合わせて、撮像装置100の撮像シーケンスを決定することによって、使い勝手の良い撮像装置100を実現することが可能となる。
It should be noted that, as long as the number of field divisions is not changed, it is necessary to read reset data and pixel data for generating one still image even in interlaced driving for each field divided by the number of unequal intervals. Time is unchanged. Accordingly, as in the second driving method shown in FIG. 7, the number of pixels of the pixel unit 24 provided in the solid-
上記に述べたように、本発明を実施するための形態によれば、撮像装置が、撮像動作を行っている期間内であっても、動画表示の更新速度が大きく変化することなく、静止画の撮像シーケンスを確実に行うことができる。 As described above, according to the embodiment for carrying out the present invention, even when the imaging device is performing the imaging operation, the update speed of the moving image display does not change greatly, and the still image The imaging sequence can be reliably performed.
なお、本発明のある態様に係る読出制御装置は、本実施形態においては、例えば、撮像部2の一部と、撮像・露光制御部6と、カメラ制御部9とに対応し、撮像制御部は、例えば、撮像・露光制御部6と、垂直制御回路26と、水平走査回路27とに対応する。
In the present embodiment, the readout control device according to an aspect of the present invention corresponds to, for example, a part of the
なお、本発明を実施するための形態では、静止画像を3つのフィールドに分割して読み出したときの例について説明したが、静止画像を分割するフィールドの数は、本発明を実施するための形態に限定されるものではない。例えば、フィールドの分割数は、静止画およびライブビューの解像度、さらにはライブビューのフレームレートを鑑みて決定することができる。 In the embodiment for carrying out the present invention, an example in which a still image is divided into three fields and read has been described. However, the number of fields into which a still image is divided is the form for carrying out the present invention. It is not limited to. For example, the number of field divisions can be determined in consideration of the resolution of still images and live views, and also the frame rate of live views.
また、本発明を実施するための形態では、静止画像の撮像動作中のリセットデータ、画素データ、または静止画用データの読み出しを、ライン単位で分割したフィールド毎に行う場合の例について説明したが、静止画像の撮像動作中に読み出すデータを分割して読み出す方法は、本発明を実施するための形態に限定されるものではない。例えば、静止画像の撮像動作中に読み出すデータを、グループ単位または画素単位でそれぞれ分割して読み出すこともできる。 In the embodiment for carrying out the present invention, an example in which reset data, pixel data, or still image data during still image capturing operation is read out for each field divided in units of lines has been described. The method of dividing and reading out the data to be read during the still image capturing operation is not limited to the mode for carrying out the present invention. For example, data read during a still image capturing operation can be divided and read in units of groups or pixels.
なお、撮像装置においては、図6に示した第1の駆動方法により撮像部2を駆動するか、図7に示した第2の駆動方法により撮像部2を駆動するかの選択、または図10に示した第3の駆動方法により撮像部2を駆動するか、図11に示した第4の駆動方法により撮像部2を駆動するかの選択を、例えば、撮像装置の撮影モードやAFモードなどのモード設定、あるいはその他の要因に応じて選択する構成とすることもできる。
In the imaging apparatus, the selection of whether to drive the
なお、本発明における回路構成および駆動方式の具体的な構成は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更をすることができる。例えば、分割するフィールド数を増やすこともできる。また、画素の構成要素および駆動方法が変わった場合においても、例えば、撮像部2や固体撮像素子21内の構成要素や回路構成に応じて駆動方法を変更することによって対応することができる。
In addition, the specific configuration of the circuit configuration and the driving method in the present invention is not limited to the mode for carrying out the present invention, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. . For example, the number of fields to be divided can be increased. In addition, even when the pixel components and the driving method are changed, for example, the driving method can be changed according to the components and circuit configuration in the
また、画素の行方向および列方向の配置は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において画素を配置する行方向および列方向の数を変更することができる。 Further, the arrangement of the pixels in the row direction and the column direction is not limited to the mode for carrying out the present invention, and the number of pixels in the row direction and the column direction in which the pixels are arranged without departing from the gist of the present invention. Can be changed.
以上、本発明を実施するための形態をもとに説明したが、各構成要素や各処理プロセスの任意の組み合わせ、本発明の表現をコンピュータプログラムプロダクトなどに変換したものもまた、本発明の態様として有効である。ここで、コンピュータプログラムプロダクトとは、プログラムコードが記録された記録媒体(DVD媒体、ハードディスク媒体、メモリ媒体など)、プログラムコードが記録されたコンピュータ、プログラムコードが記録されたインターネットシステム(例えば、サーバとクライアント端末を含むシステム)など、プログラムコードが記録された記録媒体、装置、機器やシステムをいう。この場合、上述した各構成要素や各処理プロセスは各モジュールで実装され、その実装されたモジュールからなるプログラムコードはコンピュータプログラムプロダクト内に記録される。 As described above, the description has been given based on the embodiment for carrying out the present invention. However, any combination of each component, each processing process, and the expression of the present invention converted into a computer program product or the like is also an aspect of the present invention. It is effective as Here, the computer program product includes a recording medium (DVD medium, hard disk medium, memory medium, etc.) on which a program code is recorded, a computer on which the program code is recorded, and an Internet system (for example, a server and the like) on which the program code is recorded. A recording medium, apparatus, device or system in which a program code is recorded, such as a system including a client terminal. In this case, each component and each processing process described above are mounted in each module, and a program code including the mounted module is recorded in a computer program product.
例えば、本発明のある態様に係るコンピュータプログラムプロダクトは、撮像素子上に配置された複数の画素からn回(nは2以上の整数)に分けて、1枚の静止画像を生成するための静止画用信号を読み出し、さらに、前記静止画用信号を分けて読み出す期間の合間において、前記画素から動画用信号を読み出す撮像制御モジュールと、第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御モジュールと、をコンピュータに実行させるためのプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトである。 For example, a computer program product according to an aspect of the present invention divides n times (n is an integer of 2 or more) from a plurality of pixels arranged on an image sensor, and generates a still image for generating one still image. An image pickup control module that reads out the image signal, and further reads out the moving image signal from the pixel during the period in which the still image signal is read out separately, and is read out as the first to n-th still image signals. A computer program product in which a program code for causing a computer to execute a readout pixel control module that controls the number of target pixels is recorded.
また、例えば、図1に示した撮像装置100の各構成要素による処理を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、撮像装置100に係る上述した種々の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
Further, for example, a program for realizing processing by each component of the
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic) in a computer system serving as a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)) that holds a program for a certain period of time is also included. The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes various modifications within the scope of the present invention. It is.
また、本発明のある態様に係る読出制御装置は、撮像素子上に配置された複数の画素からn回(nは2以上の整数)に分けて、1枚の静止画像を生成するための静止画用信号を読み出し、さらに、前記静止画用信号を分けて読み出す期間の合間において、前記画素から動画用信号を読み出す撮像制御手段と、第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御手段と、を備えることを特徴とする読出制御装置であってもよい。 In addition, a readout control device according to an aspect of the present invention divides n times (n is an integer of 2 or more) from a plurality of pixels arranged on an image sensor, and generates a still image for generating one still image. The image signal is read out, and further, the imaging control means for reading out the moving image signal from the pixel and the first to n-th still image signals are read during the period in which the still image signals are read separately. And a read pixel control means for controlling the number of pixels to be read.
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、入射光量に応じた信号電荷を発生させる光電変換手段と、前記光電変換手段が発生した信号電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、を具備した画素を2次元状に複数配列した画素手段と、前記画素手段上に配置された複数の画素からn回(nは2以上の整数)に分けて、1枚の静止画像を生成するための静止画用信号を読み出し、さらに、前記静止画用信号を分けて読み出す期間の合間において、前記画素から動画用信号を読み出す撮像制御手段と、第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御手段と、を備える、ことを特徴とする固体撮像装置であってもよい。 In addition, a solid-state imaging device according to an aspect of the present invention includes a pixel including a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to an incident light amount, and a charge storage unit that stores a signal charge generated by the photoelectric conversion unit. A plurality of pixels arranged in a two-dimensional manner, and a still image for generating one still image by dividing the plurality of pixels arranged on the pixel means n times (n is an integer of 2 or more) In addition, the image pickup control means for reading out the moving image signal from the pixel and the first through nth still image signals are read out during the period in which the still image signals are read out separately. It may be a solid-state imaging device characterized by comprising reading pixel control means for controlling the number of target pixels.
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、入射光量に応じた信号電荷を発生させる光電変換手段と、前記光電変換手段が発生した信号電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、を具備した画素を2次元状に複数配列した画素手段を有する固体撮像手段と、前記固体撮像手段の前記画素手段の全ての画素の露光開始タイミングと露光期間とを同一とするグローバルシャッター動作を行うとともに、前記固体撮像手段上に配置された複数の画素からn回(nは2以上の整数)に分けて、1枚の静止画像を生成するための静止画用信号を読み出し、さらに、前記静止画用信号を分けて読み出す期間の合間において、前記画素から動画用信号を読み出す撮像制御手段と、第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御手段と、を備えることを特徴とする撮像装置であってもよい。 In addition, an imaging apparatus according to an aspect of the present invention includes a pixel including a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to an incident light amount, and a charge storage unit that stores a signal charge generated by the photoelectric conversion unit. A solid-state imaging unit having a plurality of two-dimensionally arranged pixel units, and a global shutter operation in which the exposure start timing and the exposure period of all the pixels of the pixel unit of the solid-state imaging unit are the same, and the solid-state imaging A still image signal for generating one still image is read out from a plurality of pixels arranged on the means n times (n is an integer of 2 or more), and the still image signal is further divided. In this period, the imaging control means for reading the moving image signal from the pixels and the number of pixels to be read as the first to n-th still image signals are controlled. A read pixel control unit that may be an imaging device characterized by comprising a.
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の代替物、変形、等価物による変更を行うこともできる。従って、本発明の範囲は、上記の説明を参照して決められるものではなく、請求項によって決められるべきであり、均等物の全ての範囲も含まれる。また、上述した特徴は、いずれも、好ましいか否かを問わず、他の特徴と組み合わせてもよい。また、請求項において、明示的に断らない限り、各構成要素は1またはそれ以上の数量である。また、請求項において「〜のための手段」のような語句を用いて明示的に記載する場合を除いて、請求項が、ミーンズ・プラス・ファンクションの限定を含むものと解してはならない。 The embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and various alternatives and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The equivalent can also be changed. Accordingly, the scope of the invention should not be determined with reference to the above description, but should be determined by the claims, including the full scope of equivalents. In addition, any of the features described above may be combined with other features regardless of whether or not they are preferable. Also, in the claims, each component is one or more quantities unless explicitly stated otherwise. In addition, the claims should not be construed as including means-plus-function limitations unless explicitly stated in the claims using words such as “means for”.
100・・・撮像装置
1・・・レンズ
2・・・撮像部
3・・・画像処理部
4・・・表示部
5・・・メモリーカード
6・・・撮像・露光制御部
7・・・レンズ制御部
8・・・カメラ操作部
9・・・カメラ制御部
61・・・読出画素制御部
611・・・画素数取得部
612・・・解像度取得部
21・・・固体撮像素子
22・・・A/D変換部
23・・・KTCノイズ除去部
24・・・画素部
25・・・CDS部
26・・・垂直制御回路
27・・・水平走査回路
28,29・・・画素
PD,PD1,PD2・・・フォトダイオード
FD・・・電荷蓄積部
C1,C2・・・電荷蓄積部
Ma・・・増幅トランジスタ
Mb・・・選択トランジスタ
Mr・・・リセットトランジスタ
Mtx1,Mtx1a,Mtx1b・・・転送トランジスタ
Mtx2,Mtx2a,Mtx2b・・・リセットトランジスタ
Mtx3,Mtx4・・・PD転送トランジスタ
DESCRIPTION OF
Claims (14)
第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御部と、
を備えることを特徴とする読出制御装置。 A still image signal for generating one still image is read out from a plurality of pixels arranged on the image sensor n times (n is an integer of 2 or more), and the still image signal is An imaging control unit that reads out a moving image signal from the pixel in a period of reading separately.
A readout pixel control unit that controls the number of pixels to be read out as the first to n-th still image signals;
A reading control apparatus comprising:
第s回目(sは、1〜nの整数)の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数と、第t(tは、s以外の1〜nの整数)回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数とを、異なる数にする、
ことを特徴とする請求項1に記載の読出制御装置。 The readout pixel control unit includes:
The number of pixels to be read out as the still image signal for the sth time (s is an integer from 1 to n) and the still image for the tth time (t is an integer from 1 to n other than s) The number of pixels to be read as a signal for use is set to a different number.
The reading control apparatus according to claim 1.
静止画の露光期間が終了した後の最初の回に前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数、または静止画の露光期間を開始する前の最後の回に前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を、他の回に前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数よりも小さな数にする、
ことを特徴とする請求項1に記載の読出制御装置。 The readout pixel control unit includes:
The number of pixels to be read out as the still image signal in the first round after the still picture exposure period ends, or as the still picture signal in the last round before starting the still picture exposure period The number of pixels to be read is set to be smaller than the number of pixels to be read as the still image signal at other times.
The reading control apparatus according to claim 1.
静止画用のリセット信号と静止画用の光信号とを含むものであり、
前記読出画素制御部は、
静止画の露光期間が終了した後の最初の回に前記静止画用の光信号として読み出される対象となる画素の数、または静止画の露光期間を開始する前の最後の回に前記静止画用のリセット信号として読み出される対象となる画素の数を、他の回に前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数よりも小さな数にする、
ことを特徴とする請求項3に記載の読出制御装置。 The still image signal is:
It includes a reset signal for still images and an optical signal for still images,
The readout pixel control unit includes:
The number of pixels to be read out as the optical signal for the still image in the first round after the exposure period of the still picture ends, or for the still picture in the last round before starting the still picture exposure period The number of pixels to be read as the reset signal is set to a number smaller than the number of pixels to be read as the still image signal at other times.
4. The read control apparatus according to claim 3, wherein
静止画の露光期間が終了した後の最初の回に前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数、または静止画の露光期間を開始する前の最後の回に前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を、他の回に前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数よりも小さな数にすることによって、静止画の露光期間が終了した後の最初の回、または静止画の露光期間を開始する前の最後の回に読み出される対象外となった画素の前記静止画用信号を、他の回において前記静止画用信号が読み出される対象に含める、
ことを特徴とする請求項3に記載の読出制御装置。 The readout pixel control unit includes:
The number of pixels to be read out as the still image signal in the first round after the still picture exposure period ends, or as the still picture signal in the last round before starting the still picture exposure period By making the number of pixels to be read out smaller than the number of pixels to be read out as the still image signal at other times, the first round after the exposure period of the still picture ends. Or including the still image signal of the pixel that has been excluded from being read in the last round before the exposure period of the still picture is included in the target from which the still picture signal is read in other rounds.
4. The read control apparatus according to claim 3, wherein
動画として出力する画素数として設定された基準画素数を取得する画素数取得部、
をさらに備え、
静止画の露光期間が終了した後の最初の回に前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数、または静止画の露光期間を開始する前の最後の回に前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を、少なくとも前記画素数取得部が取得した前記基準画素数以上の数にする、
ことを特徴とする請求項3に記載の読出制御装置。 The readout pixel control unit includes:
A pixel number acquisition unit for acquiring a reference pixel number set as the number of pixels to be output as a moving image;
Further comprising
The number of pixels to be read out as the still image signal in the first round after the still picture exposure period ends, or as the still picture signal in the last round before starting the still picture exposure period The number of pixels to be read is set to a number that is at least the reference pixel number acquired by the pixel number acquisition unit,
4. The read control apparatus according to claim 3, wherein
前記動画用信号に基づいて生成された動画を表示する表示部の解像度を取得する解像度取得部、
をさらに備え、
静止画の露光期間が終了した後の最初の回に前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数、または静止画の露光期間を開始する前の最後の回に前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を、少なくとも前記解像度取得部が取得した前記表示部の解像度以上の数にする、
ことを特徴とする請求項3に記載の読出制御装置。 The readout pixel control unit includes:
A resolution acquisition unit that acquires a resolution of a display unit that displays a video generated based on the video signal;
Further comprising
The number of pixels to be read out as the still image signal in the first round after the still picture exposure period ends, or as the still picture signal in the last round before starting the still picture exposure period The number of pixels to be read out is at least equal to or greater than the resolution of the display unit acquired by the resolution acquisition unit,
4. The read control apparatus according to claim 3, wherein
前記撮像素子上に配置された複数の画素をn個のグループに区分し、前記区分したn個のグループ単位でそれぞれの回に分けて、それぞれのグループに属する画素から前記静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したn個のグループ単位で前記静止画用信号を分けて読み出す期間の合間において、前記区分したn個のグループ単位で前記静止画用信号を読み出したグループに属する画素から前記動画用信号を読み出し、
前記読出画素制御部は、
第1回目〜第n回目に読み出すグループ内で前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の読出制御装置。 The imaging control unit
A plurality of pixels arranged on the image sensor are divided into n groups, and divided into n groups, and the still image signal is read out from the pixels belonging to each group. Furthermore, the moving image is generated from pixels belonging to the group from which the still image signal is read out in the divided n group units during a period in which the still image signal is read out separately in the divided n group units. Read out the signal for
The readout pixel control unit includes:
Controlling the number of pixels to be read as the still image signal in the first to n-th groups to be read;
The reading control apparatus according to claim 1.
前記撮像素子上に配置された複数の画素を、ライン単位でn個のグループに区分し、
前記読出画素制御部は、
第1回目〜第n回目に読み出すグループ内で前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を、前記ライン単位で制御する、
ことを特徴とする請求項8に記載の読出制御装置。 The imaging control unit
Dividing the plurality of pixels arranged on the image sensor into n groups in units of lines;
The readout pixel control unit includes:
Controlling the number of pixels to be read out as the still image signal in the first to n-th groups in units of lines.
The read control apparatus according to claim 8, wherein:
前記画素部上に配置された複数の画素からn回(nは2以上の整数)に分けて、1枚の静止画像を生成するための静止画用信号を読み出し、さらに、前記静止画用信号を分けて読み出す期間の合間において、前記画素から動画用信号を読み出す撮像制御部と、
第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御部と、
を備える、
ことを特徴とする固体撮像装置。 A pixel unit in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional manner, each including a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to an incident light amount, and a charge storage unit that stores a signal charge generated by the photoelectric conversion unit;
A still image signal for generating one still image is read out n times (n is an integer of 2 or more) from a plurality of pixels arranged on the pixel portion, and the still image signal An imaging control unit that reads out a moving image signal from the pixel during a period of separately reading,
A readout pixel control unit that controls the number of pixels to be read out as the first to n-th still image signals;
Comprising
A solid-state imaging device.
前記静止画の露光を行うとき、
全ての前記画素の露光開始タイミングと露光期間とを同一とするグローバルシャッター動作を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の読出制御装置。 The imaging control unit
When exposing the still image,
A global shutter operation is performed so that the exposure start timing and the exposure period of all the pixels are the same.
The reading control apparatus according to claim 1.
第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御ステップと、
を含むことを特徴とする読出制御方法。 A still image signal for generating one still image is read out from a plurality of pixels arranged on the image sensor n times (n is an integer of 2 or more), and the still image signal is An imaging control step of reading out a moving image signal from the pixel during a period of reading separately.
A read pixel control step for controlling the number of pixels to be read as the first to n-th still image signals;
A read control method comprising:
第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 A still image signal for generating one still image is read out from a plurality of pixels arranged on the image sensor n times (n is an integer of 2 or more), and the still image signal is An imaging control step of reading out a moving image signal from the pixel during a period of reading separately.
A read pixel control step for controlling the number of pixels to be read as the first to n-th still image signals;
A program that causes a computer to execute.
前記固体撮像素子の前記画素部の全ての画素の露光開始タイミングと露光期間とを同一とするグローバルシャッター動作を行うとともに、前記固体撮像素子上に配置された複数の画素からn回(nは2以上の整数)に分けて、1枚の静止画像を生成するための静止画用信号を読み出し、さらに、前記静止画用信号を分けて読み出す期間の合間において、前記画素から動画用信号を読み出す撮像制御部と、
第1回目〜第n回目の前記静止画用信号として読み出される対象となる画素の数を制御する読出画素制御部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 Solid-state imaging having a pixel unit in which a plurality of pixels are arranged two-dimensionally, each of which includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge corresponding to the amount of incident light and a charge storage unit that stores the signal charge generated by the photoelectric conversion unit. Elements,
A global shutter operation is performed so that the exposure start timing and exposure period of all the pixels in the pixel portion of the solid-state image sensor are the same, and n times (n is 2) from a plurality of pixels arranged on the solid-state image sensor. Imaging that reads out a still image signal for generating one still image and reads out a moving image signal from the pixels during a period in which the still image signal is read out separately. A control unit;
A readout pixel control unit that controls the number of pixels to be read out as the first to n-th still image signals;
An imaging apparatus comprising:
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