JP2015053625A - 撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体 - Google Patents
撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】撮影タイミングが難しい撮影シーンにおいても所望の画像を容易に取得可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、一つのマイクロレンズを共有する複数の光電変換部と、複数の光電変換部に対応して設けられ、複数の光電変換部で蓄積された電荷を保存する複数の記憶部と、複数の光電変換部をそれぞれ独立に制御する制御部とを有し、制御部は、複数の光電変換部による電荷の蓄積時間を互いに同一に設定し、かつ、複数の光電変換部による電荷の蓄積開始時間を互いに異なるように設定する。
【選択図】図11
【解決手段】撮像装置は、一つのマイクロレンズを共有する複数の光電変換部と、複数の光電変換部に対応して設けられ、複数の光電変換部で蓄積された電荷を保存する複数の記憶部と、複数の光電変換部をそれぞれ独立に制御する制御部とを有し、制御部は、複数の光電変換部による電荷の蓄積時間を互いに同一に設定し、かつ、複数の光電変換部による電荷の蓄積開始時間を互いに異なるように設定する。
【選択図】図11
Description
本発明は、撮像とともに焦点検出可能な撮像素子を備えた撮像装置に関する。
銀塩カメラの時代から夏の風物詩である打ち上げ花火の撮影が毎年多く行われている。一方、撮像素子の画素をレンズの異なる瞳面の光を受光するように構成することにより、撮像と同時に位相差方式の焦点検出を行う撮像素子が知られている。
特許文献1および特許文献2には、1つのマイクロレンズに対応するフォトダイオードを分割することにより、レンズの異なる瞳面の光を受光するように構成された複数のフォトダイオードが開示されている。2つのフォトダイオードの出力信号を比較することにより、焦点検出を行うことが可能である。特許文献3には、同一のマイクロレンズを共有する複数のフォトダイオードの蓄積時間を互いに異ならせることにより、ダイナミックレンジを拡大する構成が開示されている。
例えば打ち上げ花火を撮影する際、火薬玉が打ち上がる軌跡から花火が開くまでを撮影するため、長秒蓄積を行うことが一般的である。このとき、いつ火薬玉が打ち上げられ、どの高さ、どのタイミングで花火が開くかユーザは分からないことが多いため、撮影に失敗する可能性が高い。また、一度レリーズボタンを押すと、その撮影が終了するまで次の撮影を行うことができないため、撮影のタイミングが難しい。また、その他の手法として、バルブ撮影によって打ち上げられてから花火が開くまでの期間に露光する手法が考えられるが、この手法では熟練していないと花火の露光がオーバーとなってしまう。
そこで本発明は、撮影タイミングが難しい撮影シーンにおいても所望の画像を容易に取得可能な撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供する。
本発明の一側面としての撮像装置は、一つのマイクロレンズを共有する複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対応して設けられ、該複数の光電変換部で蓄積された電荷を保存する複数の記憶部と、前記複数の光電変換部をそれぞれ独立に制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記複数の光電変換部による前記電荷の蓄積時間を互いに同一に設定し、かつ、該複数の光電変換部による該電荷の蓄積開始時間を互いに異なるように設定する。
本発明の他の側面としての撮像システムは、撮影光学系を備えたレンズ装置と、前記撮像装置とを有する。
本発明の他の側面としての撮像装置の制御方法は、一つのマイクロレンズを共有する複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対応して設けられ、該複数の光電変換部で蓄積された電荷を保存する複数の記憶部と、前記複数の光電変換部をそれぞれ独立に制御する制御部とを有する撮像装置の制御方法であって、前記複数の光電変換部による前記電荷の蓄積時間を互いに同一に設定し、かつ、該複数の光電変換部による該電荷の蓄積開始時間を互いに異なるように設定するステップと、前記複数の光電変換部に蓄積された前記電荷のそれぞれを読み出すステップと、読み出された前記電荷を保存するステップとを有する。
本発明の他の側面としてのプログラムは、コンピュータに、前記撮像装置の制御方法を実行させるように構成されている。
本発明の他の側面としての記憶媒体は、前記プログラムを記憶している。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
本発明によれば、撮影タイミングが難しい撮影シーンにおいても所望の画像を容易に取得可能な撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図1を参照して、本発明の実施例1における撮像装置について説明する。図1は、本実施例における撮像装置100のブロック図である。図1に示されるように、撮像装置100は、レンズや絞りを含む光学系1(撮影光学系)および撮像素子2を備えている。なお本実施例の撮像装置100は、光学系1と、撮像素子2を備えた撮像装置本体とが一体的に構成されているが、これに限定されるものではない。本実施例は、撮像装置本体と、撮像装置本体に着脱可能な光学系(撮影光学系を有するレンズ装置)とを備えて構成される撮像システムにも適用可能である。
CDS回路3は、撮像素子2からのアナログ信号(画像信号)の処理を行う。A/D変換器4は、アナログ信号の画像データをデジタル信号に変換する。タイミング信号発生回路6は、CDS回路3、A/D変換器4、および、駆動回路5を動作させる信号を発生する。駆動回路5は、光学系1および撮像素子2を駆動する。
画像メモリ8は、撮影した画像データ(画像信号)を一時的に記憶する。信号処理回路7は、ホワイトバランス補正やガンマ補正などの各種信号処理を行う。記憶媒体9は、信号処理回路7により処理された画像データを、記録回路10を介して保存する。画像表示装置11(画像表示部)は、信号処理された画像データを、表示回路12を介して表示する。すなわち画像表示装置11は、複数の単位光電変換部32から得られた複数の画像データを表示する。
システム制御部13(制御部)は、撮像装置100の全体を制御するCPUなどを備えて構成される。またシステム制御部13は、複数の単位光電変換部32を独立に制御可能である。後述のように、システム制御部13は、複数の単位光電変換部32から独立して得られた信号に基づいて焦点検出処理を行う。またシステム制御部13は、複数の単位光電変換部32の加算信号に基づいて撮影画像を生成するように制御する。
ROM14は、システム制御部13により実行される制御方法をシステム制御部13(コンピュータ)に実行させるプログラムや、プログラムを実行する際に使用されるパラメータやテーブルなどの制御データを記憶する。RAM15は、ROM14に記憶されたプログラム、制御データおよび補正データを転送して記憶する。これらは、システム制御部13が撮像装置100を制御する際に用いられる。
続いて、図2を参照して、撮像素子2の画素構成について説明する。図2は、撮像素子2の画素構成図である。図2において、実線で区切られた四角形と円は、単位画素30とマイクロレンズMLをそれぞれ示している。図2において、4行×4列の単位画素30が示されているが、実際には数千行×数千列の単位画素30を設けて実用的な解像度を得る。
撮像素子2は、画素上にR(Red)、G(Green)およびB(Blue)のそれぞれの波長帯域を透過するカラーフィルタが設けられたR画素、G画素、B画素を有する。そして図2に示されるように、R画素、G画素、B画素をベイヤー状に配置する。また単位画素30ごとに1つのマイクロレンズMLが設けられている。各画素は、点線で示されるように、2×2の4つの単位光電変換部32(光電変換部)に分割されている。すなわち本実施例において、4つの単位光電変換部32は、1つのマイクロレンズMLを共有するように設けられている。本実施例では、4つに分割された単位光電変換部32を含む1つのマイクロレンズML単位の画素を単位画素30という。また、1つのマイクロレンズML内の分割された単位光電変換部32を、左上、右上、左下、右下と数えて、それぞれ、A画素、B画素、C画素、D画素という。また、それぞれの単位光電変換部を区別しない場合、そのまま単位光電変換部32という。なお本実施例では、1画素当たりの分割数は4つであるが、これに限定されるものではなく、他の分割数であってもよい。
続いて、図3を参照して、撮像素子2の単位画素30の回路について説明する。図3は、撮像素子2の単位画素30の等価回路図である。図2に示されるように、撮像素子2の単位画素30は、フォトダイオード301(PD301)、画素メモリ303(MEM303)、転送スイッチ302、および、読み出しスイッチ304を有する4つの単位光電変換部32を備えている。また単位画素30は、4つの単位光電変換部32で共通に有するリセットスイッチ305、フローティングデフュージョン306(FD306)、ソースフォロワトランジスタ307(SF307)、および、セレクトスイッチ308を備えている。
PD301は、撮像レンズ(光学系1)により結像された光を受け、電荷を発生させて蓄積する。転送スイッチ302は、MOSトランジスタで構成されており、ゲートに入力される転送信号PTXによりスイッチング動作を行う。MEM303は、転送スイッチ302を介して、PD301に蓄積された電荷を記憶する。すなわちMEM303(複数の記憶部)は、複数の単位光電変換部32に対応して設けられ、複数の単位光電変換部32で蓄積された電荷を保存する。読み出しスイッチ304は、転送スイッチ302と同様に、MOSトランジスタで構成されており、ゲートに入力される読み出し信号PREADによりスイッチング動作を行う。
FD306は、MEM303に記憶された電荷を、読み出しスイッチ304を介してFD306に転送して、電荷を電圧に変換する。変換された電圧は、SF307と垂直信号線309に接続されている定電流源(不図示)とで形成されるソースフォロワ回路によって増幅され、垂直信号線309に出力される。セレクトスイッチ308は、ゲートに接続されたセレクト信号PSELによりスイッチング動作を行う。セレクト信号PSELによりセレクトスイッチ308がオン状態になると、一行分の単位画素30を一括して垂直信号線309に信号(画素信号)を出力する。リセットスイッチ305は、FD306、MEM303、および、PD301を電圧VDDにリセットする。
続いて、図4を参照して、撮像素子2の全体構成について説明する。図4は、撮像素子2の全体構成を示すブロック図である。図4において、点線で示される402は単位画素(単位画素30に相当)であり、4×3単位画素分が示されている。ただし前述のように、撮像素子2は、実際には数千×数千単位画素で構成されている。
垂直シフトレジスタ401(VSR401)は、リセット信号PRES、転送信号PTX、読み出し信号PREAD、および、セレクト信号PSELなどの信号を各単位画素402に入力する。単位画素402の構成は、図3を参照して説明したとおりである。電流源404は、各列の垂直信号線403(図3中の垂直信号線309に相当)に接続される。列回路405は、各列に接続されている垂直信号線403上の画素信号を入力し、画素信号をS水平転送スイッチ406およびSチャンネル線413を介して、差動増幅器408へ出力する。また列回路405は、ノイズ信号をN水平転送スイッチ407およびNチャンネル線412を介して、差動増幅器408へ出力する。
水平シフトレジスタ411(HSR411)は、水平転送信号PHにより、S水平転送スイッチ406およびN水平転送スイッチ407のオン/オフを制御する。差動増幅器408は、画素信号とノイズ信号との差分を出力する。チャンネルリセットスイッチ409、410は、ゲートに接続されているチャンネルリセット信号PCHRによって動作する。チャンネルリセットスイッチ409、410がオン状態である場合、Sチャンネル線413およびNチャンネル線412は、電圧VCHRにリセットされる。
図3に示される転送スイッチ302のゲートは、横方向に延長して配置される転送信号PTXに接続される。ここで、PTXは行ごとに4つあり、単位光電変換部ごとに、A画素はPTX_A、B画素はPTX_B、C画素はPTX_C、D画素はPTX_Dに接続され、それぞれ独立に制御可能である。同じ行に配置された転送スイッチ302のゲートは、対応する単位光電変換部ごとにそれぞれ共通に接続される。なお、単位光電変換部に独立に制御を行うその他の信号名やスイッチなどにおいても、語尾に「_A」と付されている要素は、A画素に関連する要素を示している。また、単位光電変換部ごとに区別しない信号やスイッチなどの場合、語尾の「_A」などは省略される。
図3に示される読み出しスイッチ304のゲートは、横方向に延長して配置される読み出し信号PREADに接続される。読み出し信号PREADも、転送信号PTXと同様に、各行に4つあり、単位光電変換部ごとに接続されており、それぞれ独立に制御可能である。同じ行に配置された他の同様な読み出しスイッチ304のゲートも、対応する単位光電変換部ごとにそれぞれ共通に接続される。
図3に示されるリセットスイッチ305のゲートは、横方向に延長して配置されるリセット信号PRESに接続される。リセット信号PRESは、単位画素ごとに1つ接続され、同じ行に配置された他の同様のリセットスイッチ305のゲートもそれぞれ共通に接続される。図3に示されるセレクトスイッチ308のゲートは、横方向に延長して配置されるセレクト信号PSELに接続される。セレクト信号PSELは、単位画素ごとに1つ接続され、同じ行に配置された他の同様のセレクトスイッチ308のゲートもそれぞれ共通に接続される。
各信号PTX、PREAD、PRES、PSELは、垂直シフトレジスタ401に接続されて駆動される。図4に示されている残りの行においても、同様に構成される。なお、図4のVSRブロックに示される各信号名の後の括弧内の文字は行番号を示し、VSRブロックに示す信号名の後の括弧内の文字は列番号を示す。例えば、PTX_A(n)はn行目のA画素の転送信号である。セレクトスイッチ308のソースには、縦方向に延長して配置される垂直信号線309(図4中の403)に接続される。同じ列に配置される光電変換部の同様のセレクトスイッチ308のソースも、同様に接続される。
続いて、図5を参照して、撮像素子2の列回路405の回路について説明する。図5は、列回路405の1列分の等価回路図である。図5に示される回路は、列数分(水平方向の単位画素数分)だけあり、図4における各垂直信号線403には端子Cinが接続される。列回路405は、列アンプ501、列アンプリセットスイッチ502、N読みスイッチ503、S読みスイッチ504、クランプ容量505、ゲイン容量506、N容量507、および、S容量508を備えて構成されている。
列アンプ501は、クランプ容量505とゲイン容量506の比に応じた増幅率で、垂直出力線より読み出された信号を増幅する。列アンプリセットスイッチ502は、列アンプ501の入出力間をショートさせ、列アンプ501およびクランプ容量505をリセットするためのスイッチとして機能し、列アンプリセット信号PC0Rにより駆動される。N容量507は画素のノイズ信号を記憶し、S容量508は画素信号を記憶する。画素のノイズ信号を出力する端子CNoutは、図4に示されるN水平転送スイッチ407に接続され、端子CSoutはS水平転送スイッチ406に接続される。
続いて、図6を参照して、撮像装置100の通常動作(通常撮影時および焦点検出時)について説明する。図6は、通常撮影時および焦点検出時(通常動作時)における画素部の一括リセット、蓄積、画素メモリ転送までのタイミングチャートである。まず、蓄積に先立ち、全単位光電変換部に対応する転送信号PTXおよび読み出し信号PREADをハイにして、図3に示される転送スイッチ302および読み出しスイッチ304をオンにする。その状態でリセット信号PRESをハイにして、PD301、MEM303、および、FD306をリセットする。次いで、転送信号PTXを立ち下げ、PD301にて蓄積を開始する。所望の蓄積期間が経って読み出し信号PREADを立ち下げた後、転送信号PTXを立ち上げ、PD301で光電変換により蓄積された電荷をMEM303に転送する。
続いて、図7を参照して、画素メモリ(MEM303)に記憶された各単位光電変換部の信号の読み出し動作について説明する。図7は、画素メモリ(MEM303)の電荷を撮像素子2から外部へ出力するまでの読み出し駆動のタイミングチャートである。全体の流れとして、全A画素の1行目から最終行まで順次読み出した後、全B画素の1行目から最終行まで順次読み出し、同様に全C画素、全D画素という順で読みしていく。
まず、MEM_A303に記憶された光信号電荷の読み出しに先立って、VSR401の制御によりPRESがハイとなる。これにより、SF307のゲートがリセット電圧VDDにリセットされる。そして、PRESがローに復帰すると同時に列アンプリセットスイッチ502に接続されるPC0Rがハイになった後、PSELがハイとなる。これにより、リセット時に生じるノイズが重畳された信号(ノイズ信号)が垂直信号線403に読み出され、各列のクランプ容量505にクランプされる。次に、PC0Rがローに復帰した後、N読みスイッチ503に接続されたPTNがハイとなり、各列に設けられたN容量507にノイズ信号が保持される。
次に、S読みスイッチ504に接続されたPTSをハイにした後、PREAD_Aがハイとなり、MEM_A303の光信号電荷が、SF307のゲートに転送されると同時に光信号が垂直信号線403に読み出される。続いてPREAD_Aがローに復帰した後、PTSがローとなる。これによって、ノイズ信号からの変化分(光信号)が各列に設けられたS容量508に読み出される。ここまでの動作で、第1行目のA画素の光信号がそれぞれの列に接続されたN容量507、S容量508に保持される。
その後、HSR411から供給される水平転送信号PHにより、各列のS水平転送スイッチ406およびN水平転送スイッチ407のゲート部に接続される水平転送信号PH(PH(1)、PH(2)、PH(3)、…)が順次ハイレベルとなる。N容量507およびS容量508に保持された電圧は、順次、各チャンネル線に読み出され、差動増幅器408(出力アンプ)で差分処理されて出力端子OUTに順次出力される。各列の信号読み出しの合間でリセットスイッチによって各チャンネル線がリセット電圧VCHRにリセットされる。以上により、A画素の第1行目に接続された画素の読み出しが完了する。以下同様に、垂直シフトレジスタ401からの信号により第2行目以降に接続された光電変換部の信号が順次読み出され、全A画素の信号の読み出しが完了する。次いで、同様にB画素、C画素、D画素と読み出していく。
以上が、本実施例における撮像素子2を備えた撮像装置100の基本的な動作である。本実施例の撮像素子2は、1単位画素当たり2×2の単位光電変換部を配する構成になっている。各単位光電変換部で蓄積された電荷をそれぞれ読み出しており、1単位画素当たり4つの信号データを保持する。4つの単位光電変換部からの出力信号の比較を行うことにより、撮影素子2での焦点検出が可能となる。また、4つの光電変換部からの出力信号を加算することにより、撮影画像の信号(撮像信号)を得ることもできる。この信号(信号データ)は、信号処理回路7で処理され、画像として表示回路12で表示され、または、記憶媒体9に書き込まれる。信号データを全て記憶媒体9に書き込み、PCなどで画像処理を行ってもよい。
図8は、図6および図7を参照して説明した通常撮影時および焦点検出時の撮像素子2の駆動タイミングチャートの模式図である。大まかな流れとして、全単位光電変換部を一括リセットし、蓄積を行い、一括画素メモリ転送を行った後、A画素、B画素、C画素、D画素と読み出していく。
次に、本実施例における撮像素子2の駆動方法(撮像装置100の制御方法)について具体的に説明する。本実施例において、打ち上げ花火などの撮影タイミングがシビアな撮影において使用するモードを花火モード、通常使用するモードを通常撮影モード、焦点検出に使用するモードを焦点検出モードとする。図9は、撮像装置100の各モードにおける動作を示すフローチャートである。図9の各ステップは、主に、システム制御部13の指令に基づいて実行される。
まずステップS10において、システム制御部13は、設定されているモードが花火モード、通常撮影モード、焦点検出モードのいずれであるかを判定する。通常撮影モードが設定されている場合、ステップS21に進み、システム制御部13は、ISO感度、レンズの絞り値、露光時間T(sec)などを設定する。
続いてステップS22において、システム制御部13は、レリーズボタンが押下されたか否かを判定する。レリーズボタンが押下されていない場合、ステップS22を繰り返す。一方、レリーズボタンが押下されると、ステップS23に進み、図6を参照して説明したように蓄積を開始する。そして、設定された露光時間Tが経過すると、ステップS24において、図7を参照して説明したように読み出し動作を行う。読み出された4つの画像信号(画素信号)は、CDS回路3およびA/D変換器4を介して、信号処理回路7に入力される。そしてステップS25において、信号処理回路7は、加算処理を含む画像処理を行う。続いてステップS26において、信号処理回路7により処理された信号は、記録回路10を介して記憶媒体9に保存され、本フローを終了する。
ステップS10にて焦点検出モードが設定されている場合、通常撮影モードと同様に、ステップS31、S32において、図6および図7を参照して説明したように蓄積動作および読み出し動作を行う。撮像素子2により読み出された4つの画像信号(画素信号)は、CDS回路3およびA/D変換器4を介して、信号処理回路7に入力される。続いてステップS33において、信号処理回路7は入力された画像信号を比較することにより、焦点検出処理を行う。そしてステップS34において、画像信号の比較の結果、合焦状態にあるか否かを判定する。合焦状態にない場合、ステップS31に戻り、システム制御部13はステップS31〜S34を繰り返す。一方、合焦状態である場合、本フローを終了する。なお、焦点検出処理の詳細に関しては従来技術と同様であるため、ここでの説明は省略する。
ステップS10にて花火モードが設定されている場合、ステップS11において、システム制御部13は、ISO感度、レンズの絞り値、露光時間T(sec)、撮影間隔t(sec)、撮影枚数N(枚)などを設定する。本実施例において、露光時間T、撮影間隔t、および、撮影枚数Nは、以下の式(1)で表される関係が成り立つように設定される。また撮影枚数Nは、PD(フォトダイオード)の分割数が上限となる。そしてステップS12において、撮影枚数Nが1のとき、システム制御部13は、花火モードを通常撮影モードに変更する。
式(1)の関係を満たす各パラメータに関して、例えば、以下の例のように、露光時間に応じて式(1)に対応する値をユーザが選択できるようにするとよい。または、式(1)の関係を満たすように、自動的に設定されるように構成してもよい。
図10は、各パラメータ(露光時間T、撮影間隔t、撮影枚数N)の設定画面の一例であり、T=5、t=1、N=4に設定するまでの画面の遷移を(A)〜(C)の順に示している。まず、(A)に示されるように露光時間Tを設定する。次いで、(B)に示されるように撮影間隔tを設定する。本実施例では、(A)にて設定された露光時間Tに応じて、式(1)に当てはまる候補を表示し、その中から撮影間隔tを選択するように構成される。次いで、(C)に示されるように撮影枚数Nを設定する。ここでも同様に、(A)、(B)で設定された露光時間Tおよび撮影間隔tに応じて、式(1)に当てはまる候補から撮影枚数Nを設定する。続いてステップS13にてレリーズボタンが押下されると、ステップS14において、システム制御部13は、撮影間隔tでN枚の画像を蓄積する駆動を行う。
図11は、ステップS14にて実行される、一括リセットから蓄積、画素メモリ転送までのタイミングチャートである。ここでは、露光時間Tを5、撮影間隔tを1、撮影枚数Nを4と設定している。レリーズボタンが押下されると、蓄積に先立ち、全単位光電変換部に対応する転送信号PTXおよび読み出し信号PREADをハイにして、図3における転送スイッチ302および読み出しスイッチ304をオンにする。その状態で、リセット信号PRESをハイにして、PD301、MEM303、および、FD306をリセットする。
次いで、転送信号PTX_Aを立ち下げPD_Aにおいて蓄積を開始する。PD_Aが蓄積を開始してから1secが経過するタイミングで、PTX_Bが立ち下がりPD_Bが蓄積を開始する。同様に、PD_Bが蓄積を開始してから1sec経過するタイミングで、PD_Cが蓄積を開始し、PD_Cが蓄積を開始してから1sec経過するタイミングで、PD_Dが蓄積を開始する。A画素、B画素、C画素、D画素の蓄積時間がそれぞれ5sec経過すると、順次、対応する読み出し信号PREADを立ち下げた後、PTXを立ち上げることで、光電変換によりそれぞれPD301で蓄積された電荷をMEM303に転送する。
このように、システム制御部13は、複数の単位光電変換部32による電荷の蓄積時間を互いに同一に設定し、かつ、複数の単位光電変換部32による電荷の蓄積開始時間を互いに異なるように設定する。なお、同一とは、厳密に同一な場合だけでなく、実質的に同一の場合(略同一の場合)も含む意味である。好ましくは、システム制御部13は、複数の単位光電変換部32のうち第1の光電変換部による蓄積時間中に第2の光電変換部による電荷蓄積を開始する。第1の光電変換部は、単位光電変換部32を構成するA画素、B画素、C画素、D画素のうち一つである。第2の光電変換部は、A画素、B画素、C画素、D画素のうち他の一つである。また好ましくは、システム制御部13は、所定の撮影モード(例えば花火モード)に設定されている場合、電荷の蓄積時間を互いに同一に設定し、かつ、電荷の蓄積開始時間を互いに異なるように設定する。
次いで、図9のステップS15において、システム制御部13は、読み出し動作を行う。すなわちシステム制御部13は、複数の単位光電変換部32による電荷の蓄積終了後に、複数の単位光電変換部32のそれぞれから電荷を読み出す。読み出し動作は、通常撮影モードのステップS24と同様に、図7を参照して説明したとおりである。読み出された4つの画像信号は、図1に示されるCDS3およびA/D変換器4を介して、信号処理回路7に入力される。そしてステップS16において、信号処理回路7は画像処理を行い、処理後の画像信号は、記録回路10を介して記憶媒体9に保存され、本フローは終了する。
本実施例のように撮像素子2の構成および駆動を行うことにより、通常の撮影や焦点検出を可能とする。また、露光開始時刻を露光時間より短い時間ずらしながら複数フレームの撮影を可能とすることにより、打ち上げ花火に代表される撮影タイミングがシビアなシーンにおいても、撮影が終わるのを待たずに、複数枚を記録することができる。そして、その中から好適な画像を選択することができるため、撮影の失敗を少なくすることが可能である。また、全ての画像の蓄積を終えてから信号の読み出しを開始することにより、読み出し駆動において生じる熱ノイズや駆動ノイズを低減することが可能となる。
また本実施例では、記憶媒体9に全ての画像を保存するように構成しているが、これに限定されるものではなく、画像メモリに一時的に記憶し、選択した画像を保存するように構成してもよい。このとき、システム制御部13は、複数の画像データのうち、ユーザにより選択された画像データを記憶媒体9に記憶させる。またその際、画像の明るい順や暗い順などで表示できるようにし、選択する手間を省くように工夫してもよい。このときシステム制御部13は、複数の単位光電変換部32から得られた複数の画像データの輝度値に応じて、画像表示装置11に表示する順番を変更する。
次に、本発明の実施例2について説明する。実施例1では、読み出し動作において、A画素による画像信号の全てを読み出した後、すぐにB画素の画像信号、C画素の画像信号、D画素の画像信号の順に読み出しを行っている。このような読み出し動作では、素早く読み出し動作を終えることができるが、画素メモリに記憶されている時間が単位光電変換部毎に変わってしまう。このため、画像ごとに暗電流ノイズが変わり、ユーザに違和感を与えてしまう可能性がある。また、暗電流ノイズを低減させるために同様の設定で遮光画像を減算する処理を行う場合でも、4枚の画像を取得しそれぞれ減算しなければならないため、処理が複雑になる。そこで本実施例では、全ての単位光電変換部で暗電流ノイズが同じになるように構成される。
図12は、本実施例における花火モードの駆動タイミングチャートの模式図であり、実施例1における花火モードの駆動タイミングチャートと比較して示している。なお、読み出しに要する時間をaとしている。また、N、tはそれぞれ、実施例1と同様に、撮影枚数および撮影間隔である。図12の上部に示されるように、実施例1の花火モードでは、早く蓄積を開始する画像ほど、画素メモリに記憶しておく時間が長いため、暗電流ノイズが大きくなる。
一方、本実施例では、全ての画像において、画素メモリに記憶しておく時間が同じになるように駆動させる。すなわちシステム制御部13は、複数の単位光電変換部32による電荷蓄積が終了してから電荷の読み出しを開始するまでの時間が複数の単位光電変換部32において同一であるように設定する。なお、同一とは、厳密に同一な場合だけでなく、実質的に同一と評価できる場合(略同一の場合)も含む意味である。これにより、画像ごとに暗電流ノイズが変わることを回避することができる。このような駆動を行うことにより、ユーザに与える違和感を低減させることだけでなく、前述した遮光画像で減算する処理も1枚の遮光画像で一律に処理を行えることができるため、処理の簡略化が可能である。
[その他の実施形態]
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。すなわち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウエア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、撮像装置の制御方法の手順が記述されたコンピュータで実行可能なプログラムおよびそのプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。すなわち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウエア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、撮像装置の制御方法の手順が記述されたコンピュータで実行可能なプログラムおよびそのプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。
各実施例によれば、撮影タイミングが難しい撮影シーンにおいても所望の画像を容易に取得可能な撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
13 システム制御部
301 フォトダイオード(PD)
303 画素メモリ(MEM)
301 フォトダイオード(PD)
303 画素メモリ(MEM)
Claims (14)
- 一つのマイクロレンズを共有する複数の光電変換部と、
前記複数の光電変換部に対応して設けられ、該複数の光電変換部で蓄積された電荷を保存する複数の記憶部と、
前記複数の光電変換部をそれぞれ独立に制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記複数の光電変換部による前記電荷の蓄積時間を互いに同一に設定し、かつ、該複数の光電変換部による該電荷の蓄積開始時間を互いに異なるように設定することを特徴とする撮像装置。 - 前記制御部は、前記複数の光電変換部のうち第1の光電変換部による蓄積時間中に第2の光電変換部による電荷蓄積を開始することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記制御部は、前記複数の光電変換部による前記電荷の蓄積終了後に、該複数の光電変換部のそれぞれから該電荷を読み出すことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
- 前記制御部は、前記複数の光電変換部による電荷蓄積が終了してから電荷の読み出しを開始するまでの時間が複数の光電変換部において同一であるように設定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記複数の光電変換部から得られた複数の画像データを表示する画像表示部を更に有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記制御部は、前記複数の画像データのうち、ユーザにより選択された画像データを記憶媒体に記憶させることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
- 前記制御部は、前記複数の光電変換部から得られた前記複数の画像データの輝度値に応じて、前記画像表示部に表示する順番を変更することを特徴とする請求項5または6に記載の撮像装置。
- 前記制御部は、
前記複数の光電変換部から独立して得られた信号に基づいて焦点検出処理を行い、
前記複数の光電変換部の加算信号に基づいて撮影画像を生成するように制御することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記制御部は、所定の撮影モードにおいて、前記複数の光電変換部による前記電荷の蓄積時間を互いに同一に設定し、かつ、該複数の光電変換部による該電荷の蓄積開始時間を互いに異なるように設定することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置。
- 前記所定の撮影モードは、花火モードであることを特徴とする請求項9に記載の撮像装置。
- 撮影光学系を備えたレンズ装置と、
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の撮像装置と、を有することを特徴とする撮像システム。 - 一つのマイクロレンズを共有する複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部に対応して設けられ、該複数の光電変換部で蓄積された電荷を保存する複数の記憶部と、前記複数の光電変換部をそれぞれ独立に制御する制御部とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記複数の光電変換部による前記電荷の蓄積時間を互いに同一に設定し、かつ、該複数の光電変換部による該電荷の蓄積開始時間を互いに異なるように設定するステップと、
前記複数の光電変換部に蓄積された前記電荷のそれぞれを読み出すステップと、
読み出された前記電荷を保存するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 - コンピュータに、請求項12に記載の撮像装置の制御方法を実行させるように構成されていることを特徴とするプログラム。
- 請求項13に記載のプログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013185968A JP2015053625A (ja) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | 撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体 |
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ID=52702334
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JP (1) | JP2015053625A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019026429A1 (ja) * | 2017-08-01 | 2019-02-07 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子、撮像装置、および、固体撮像素子の制御方法 |
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2013
- 2013-09-09 JP JP2013185968A patent/JP2015053625A/ja active Pending
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WO2019026429A1 (ja) * | 2017-08-01 | 2019-02-07 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子、撮像装置、および、固体撮像素子の制御方法 |
US11252367B2 (en) | 2017-08-01 | 2022-02-15 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Solid-stage image sensor, imaging device, and method of controlling solid-state image sensor |
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