JP2020031385A - Imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide an imaging apparatus capable of reliably photographing a subject of interest while suppressing power consumption.SOLUTION: The imaging apparatus includes: a pixel region in which a plurality of pixels is arranged in a matrix; a reading unit for reading a signal from the pixel region; a detection unit for detecting a subject of interest on the basis of a signal read from a first pixel group in the pixel region by the reading unit; a control unit for controlling the reading means to read a signal from a part of a second pixel group different from the first pixel group in the pixel region according to a position of the subject of interest detected by the detection unit.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。   The present invention relates to an imaging device.

独立した2つの撮像部を備えた撮像システムが提案されている。(特許文献1参照。)このような撮像システムでは、一方の撮像部を用いて広角で撮影することで得られる画像信号を用いて注目被写体領域を判別する。そして、判別された情報に基づいて他方の撮像部を用いて注目被写体が含まれる領域を所望の画角で十分な解像度の画像を記録することができる。   An imaging system including two independent imaging units has been proposed. (See Patent Document 1.) In such an imaging system, a target subject area is determined using an image signal obtained by performing wide-angle imaging using one of the imaging units. Then, based on the determined information, it is possible to record an image having a sufficient resolution at a desired angle of view in an area including the target subject by using the other imaging unit.

特開2016−219949号公報JP-A-2006-199949

しかしながら、特許文献1のように複数の撮像部を備える撮像システムでは、単一の撮像部を備えた撮像装置と比較して消費電力が大きくなるという問題がある。そのため、例えば流星のような出現時刻が予測困難な被写体を撮影する場合、継続的に撮像装置を動作させる必要があるが、撮像装置の動作時間に懸念がある。   However, in an imaging system including a plurality of imaging units as in Patent Literature 1, there is a problem that power consumption is increased as compared with an imaging device including a single imaging unit. Therefore, when photographing a subject whose appearance time is difficult to predict, such as a meteor, it is necessary to continuously operate the imaging device, but there is a concern about the operation time of the imaging device.

本発明は、消費電力を抑えつつ、注目被写体を確実に撮影可能な撮像装置を提供することを目的としてなされたものである。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide an imaging apparatus capable of reliably photographing a target object while suppressing power consumption.

上記目的を達成するため、本発明による撮像装置は、複数の画素が行列状に配置された画素領域と、前記画素領域から信号を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段により前記画素領域における第1の画素群から読み出される信号に基づいて注目被写体を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記注目被写体の位置に応じて、前記読み出し手段により前記画素領域における前記第1の画素群と異なる第2の画素群の一部から信号を読み出すように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention includes a pixel region in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, a reading unit that reads a signal from the pixel region, and a first unit in the pixel region that is read by the reading unit. Detecting means for detecting an object of interest based on a signal read from a pixel group; and different from the first pixel group in the pixel area by the reading means according to the position of the object of interest detected by the detecting means Control means for controlling a signal to be read from a part of the second pixel group.

本発明によれば、消費電力を抑えつつ、注目被写体を確実に撮影可能な撮像装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus capable of reliably photographing a subject of interest while suppressing power consumption.

実施例の撮像装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an imaging device according to an embodiment. 実施例の撮像素子の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an image sensor according to an embodiment. 実施例の画素群の配置を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement of pixel groups according to the embodiment. 実施例のタイミングチャートである。6 is a timing chart of the embodiment. 実施例のフローチャートである。6 is a flowchart of the embodiment. 実施例の撮影画像を示す図である。It is a figure showing the photography picture of an example. 実施例の撮影画像を示す図である。It is a figure showing the photography picture of an example.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiment described below is an example as a means for realizing the present invention, and should be appropriately modified or changed depending on the configuration of an apparatus to which the present invention is applied and various conditions. It is not limited to the embodiment.

(実施例)
図1は、実施例1に係る撮像装置の構成を示す図である。撮像装置は、撮像素子101、撮像素子駆動部102、信号処理部103、画像表示部104、メモリ部105、画像記録部106、同期制御部107、操作部108、光学系109、光学駆動部110から構成されている。
(Example)
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment. The imaging device includes an imaging device 101, an imaging device driving unit 102, a signal processing unit 103, an image display unit 104, a memory unit 105, an image recording unit 106, a synchronization control unit 107, an operation unit 108, an optical system 109, and an optical driving unit 110. It is composed of

撮像素子101は、水平垂直方向に行列状に複数の画素が配置された画素領域と、画素から読み出された信号を所定の順番で出力する回路とで構成される。撮像素子駆動部102は、撮像素子101の画素信号を所定のタイミングで読み出すよう撮像素子101を駆動する。   The image sensor 101 includes a pixel region in which a plurality of pixels are arranged in a matrix in the horizontal and vertical directions, and a circuit that outputs signals read from the pixels in a predetermined order. The image sensor driving unit 102 drives the image sensor 101 to read out pixel signals of the image sensor 101 at a predetermined timing.

信号処理部103は、同期制御部107からの制御信号により制御され、撮像素子101からの出力信号を画像データに変換する。また、メモリ部105や画像記録部106との間で画像データの入出力を行なうとともに、画像表示部104に画像データを出力する。   The signal processing unit 103 is controlled by a control signal from the synchronization control unit 107, and converts an output signal from the image sensor 101 into image data. In addition, image data is input to and output from the memory unit 105 and the image recording unit 106, and the image data is output to the image display unit 104.

画像表示部104は、同期制御部107からの制御信号により制御され、信号処理部103や画像記録部106に記憶された画像データを表示する。   The image display unit 104 is controlled by a control signal from the synchronization control unit 107, and displays image data stored in the signal processing unit 103 and the image recording unit 106.

メモリ部105は、同期制御部107からの制御信号により制御され、信号処理部103からの画像データを一時的に記憶する。画像記録部106は、同期制御部107からの制御信号により制御され、信号処理部103からの画像データの記録や読み出しを行う。   The memory unit 105 is controlled by a control signal from the synchronization control unit 107, and temporarily stores image data from the signal processing unit 103. The image recording unit 106 is controlled by a control signal from the synchronization control unit 107, and records and reads image data from the signal processing unit 103.

同期制御部107は、操作部108からの指示により、撮像装置全体を制御する。操作部108は、スイッチ、押しボタン、画像表示部104に装着したタッチパネル等の入力デバイスを含む。   The synchronization control unit 107 controls the entire imaging device in accordance with an instruction from the operation unit 108. The operation unit 108 includes an input device such as a switch, a push button, and a touch panel mounted on the image display unit 104.

光学系109は、被写体像を撮像素子101に結像させる結像レンズ、光学ズームを行うズームレンズ、被写体像の明るさを調整する絞り、露光を制御するシャッタなどで構成される。光学駆動部110は、同期制御部107からの制御信号によって制御され、光学系109を駆動する。   The optical system 109 includes an imaging lens that forms a subject image on the image sensor 101, a zoom lens that performs optical zoom, a diaphragm that adjusts the brightness of the subject image, a shutter that controls exposure, and the like. The optical drive unit 110 is controlled by a control signal from the synchronization control unit 107 and drives the optical system 109.

図2は、CMOS撮像素子101の構成を示す図である。なお、図2では簡略化のために、m列〜m+3列、n行〜n+3行の4行×4列の画素配列のみ示しているが、実際にはもっと多くの画素201が行列状に配置される。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the CMOS image sensor 101. In FIG. 2, for simplification, only a pixel array of m rows to m + 3 columns and n rows to n + 3 rows of 4 rows × 4 columns is shown, but actually more pixels 201 are arranged in a matrix. Is done.

複数の画素201の各々は、フォトダイオード(PD)、転送トランジスタ、フローティングディフュージョン(FD)、増幅トランジスタ、選択トランジスタ、リセットトランジスタを備えている。   Each of the plurality of pixels 201 includes a photodiode (PD), a transfer transistor, a floating diffusion (FD), an amplification transistor, a selection transistor, and a reset transistor.

垂直走査回路203は、制御信号線RESを経由して供給するリセット信号ΦRES、制御信号線SELを経由して供給する選択信号ΦSEL、制御信号線Txを経由して供給する転送信号ΦTxnの各制御信号により読み出し行の画素201を制御する。   The vertical scanning circuit 203 controls the reset signal ΦRES supplied via the control signal line RES, the selection signal ΦSEL supplied via the control signal line SEL, and the transfer signal ΦTxn supplied via the control signal line Tx. The pixel 201 in the readout row is controlled by a signal.

複数の画素201は、垂直走査回路203から供給される上記各制御信号に応じてPDで光電変換したアナログ信号を出力する。複数の画素201は複数の画素群に分けられ、それぞれ異なるタイミングで駆動制御される。ここでは、n行にある複数の画素を第1の画素群とし、n+1〜n+3行にある複数の画素を第2の画素群とする。なお、画素群はさらに多くてもよい。   The plurality of pixels 201 output analog signals photoelectrically converted by the PD according to the control signals supplied from the vertical scanning circuit 203. The plurality of pixels 201 are divided into a plurality of pixel groups, and drive control is performed at different timings. Here, a plurality of pixels in n rows are a first pixel group, and a plurality of pixels in n + 1 to n + 3 rows are a second pixel group. Note that the number of pixel groups may be larger.

信号出力線202aは、第1の画素群の複数の画素201の信号を読み出し回路204に出力する。また、信号出力線202bは、第2の画素群の複数の画素201の信号を読み出し回路204に出力する。なお、前述のようにさらに画素群が多い場合には、各列の信号出力線の本数も増える。   The signal output line 202a outputs signals of the plurality of pixels 201 in the first pixel group to the reading circuit 204. Further, the signal output line 202 b outputs signals of the plurality of pixels 201 in the second pixel group to the reading circuit 204. If the number of pixel groups is larger as described above, the number of signal output lines in each column also increases.

読み出し回路204は、信号出力線a、bのアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換回路やサンプルホールド回路を含んでいる。読み出し回路204の動作は、水平走査回路205により制御される。   The readout circuit 204 includes an AD conversion circuit that converts analog signals on the signal output lines a and b into digital signals, and a sample and hold circuit. The operation of the reading circuit 204 is controlled by the horizontal scanning circuit 205.

信号処理回路206は、読み出し回路204から入力されたデジタル信号に対し、所定の信号処理を施して信号出力ポートa、bから出力する。ここで、信号出力ポートaは、第1の画素群の信号を出力し、信号出力ポートbは、第2の画素群の信号を出力する。   The signal processing circuit 206 performs predetermined signal processing on the digital signal input from the readout circuit 204 and outputs the digital signal from the signal output ports a and b. Here, the signal output port a outputs a signal of the first pixel group, and the signal output port b outputs a signal of the second pixel group.

なお、同一の画素行に異なる画素群が存在するように構成してもよいが、その場合、制御信号線RES、SEL、Txの各々を各画素行の画素群毎に設ける必要がある。   Note that different pixel groups may exist in the same pixel row, but in this case, it is necessary to provide each of the control signal lines RES, SEL, and Tx for each pixel group in each pixel row.

図3は、画素配列における各画素群の配置例を示す模式図である。ここでは、8行×8列の画素配列のみ示しているが、実際にはより多くの画素201が配置される。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the arrangement of each pixel group in the pixel array. Here, only a pixel array of 8 rows × 8 columns is shown, but actually more pixels 201 are arranged.

図3(a)は、8行毎に2行の第1の画素群301と6行の第2の画素群302とを交互に配置した例を示す。   FIG. 3A shows an example in which two rows of first pixel groups 301 and six rows of second pixel groups 302 are alternately arranged every eight rows.

第1の画素群は離散的に配置され、全画面に占める第1の画素群の画素数は少ないため、全画面を間引き読みした低解像度の信号が記録されることになる。   Since the first pixel group is discretely arranged and the number of pixels of the first pixel group in the entire screen is small, a low-resolution signal obtained by thinning out the entire screen is recorded.

これに対して第2の画素群は全画面に占める画素数が多いため、注目被写体が含まれるように全画面の画角の一部を読み出した高解像度の信号が記録される。   On the other hand, since the second pixel group has a large number of pixels in the entire screen, a high-resolution signal in which a part of the angle of view of the entire screen is read out so as to include the target object is recorded.

このように制御することで、全画面の画像信号と高精細の注目被写体を含む画像信号とを、それぞれ適切なフレームレートで同時に読み出して記録することができる。   By performing such control, it is possible to simultaneously read out and record the image signal of the entire screen and the image signal including the high-definition subject at an appropriate frame rate.

また、画素配列の画素201の各々には、2×2のベイヤ配列になるように、R、Gr、Gb、Bのカラーフィルタのいずれかが設けられている。この配列を考慮し、図3(b)のように4行4列中の2行2列が第1の画素群301、その他の12画素が第2の画素群302になるような配置でもよい。   Further, each of the pixels 201 in the pixel array is provided with any of R, Gr, Gb, and B color filters so as to form a 2 × 2 Bayer array. In consideration of this arrangement, the arrangement may be such that two rows and two columns of four rows and four columns are the first pixel group 301 and the other twelve pixels are the second pixel group 302 as shown in FIG. 3B. .

さらに、図3(c)のように3種以上の画素群を配置してもよい。すなわち、4行4列中の2行2列が第1の画素群301、第1の画素群の左右隣接の2行2列が第2の画素群302になる。また、第1の画素群の上下隣接の2行2列が第3の画素群303、第1の画素群の斜め隣接の2行2列が第4の画素群304になる。   Further, three or more types of pixel groups may be arranged as shown in FIG. That is, two rows and two columns of the four rows and four columns are the first pixel group 301, and two rows and two columns adjacent to the first pixel group on the left and right sides are the second pixel group 302. Two rows and two columns vertically adjacent to the first pixel group are a third pixel group 303, and two rows and two columns obliquely adjacent to the first pixel group are a fourth pixel group 304.

図3(c)の場合、第1〜第4の画素群の間引き率が同等になるため、画素群毎の解像感に優劣が生じないが、全画面画角と複数の注目被写体とを、それぞれに適切なフレームレートで同時に記録できる。   In the case of FIG. 3C, since the thinning rates of the first to fourth pixel groups are equal, the degree of resolution does not change for each pixel group. , Can be simultaneously recorded at an appropriate frame rate.

なお、以下では、図3(a)の画素群の配置に基づいて説明する。   Note that the following description is based on the arrangement of the pixel groups in FIG.

図4は、n行目の画素201からアナログ信号を読み出すタイミングチャートである。   FIG. 4 is a timing chart for reading an analog signal from the pixel 201 in the n-th row.

時刻t401において、n行目の画素201に供給する選択信号ΦSELnをHIGHレベルにして、選択トランジスタをONすることで、n行目の画素201を選択する。   At time t401, the selection signal ΦSELn supplied to the pixel 201 in the n-th row is set to the HIGH level, and the selection transistor is turned on, thereby selecting the pixel 201 in the n-th row.

時刻t402において、リセット信号ΦRESnをHIGHレベルにして、画素201のFDのリセットを開始し、時刻t403において、リセット信号ΦRESnをLOWレベルにしてFDのリセットを終了する。   At time t402, the reset signal ΦRESn is set to the HIGH level to start resetting the FD of the pixel 201. At time t403, the reset signal ΦRESn is set to the LOW level to finish resetting the FD.

時刻t404から時刻t405において、時刻t403でFDのリセットを終了した時点のn行目の画素201の信号値を、読み出し回路204内のサンプルホールド回路(不図示)を用いてサンプルホールドする。   From time t404 to time t405, the signal value of the pixel 201 in the n-th row at the time when the reset of the FD is completed at time t403 is sampled and held using the sample and hold circuit (not shown) in the readout circuit 204.

時刻t406から時刻t407において、サンプルホールド回路にサンプルホールドされたリセット終了時の信号値を、読み出し回路204内のAD変換回路(不図示)を用いてAD変換する。ここでAD変換された値を画素201の基準信号値とする。   From time t406 to time t407, the signal value at the end of the reset sampled and held by the sample and hold circuit is AD-converted by using an AD conversion circuit (not shown) in the readout circuit 204. Here, the AD-converted value is set as a reference signal value of the pixel 201.

時刻t408において、転送信号ΦTxnをHIGHレベルにして転送トランジスタをONし、PDで発生した電荷のFDへの転送を開始する。   At time t408, the transfer signal φTxn is set to the HIGH level to turn on the transfer transistor, and transfer of the charge generated in the PD to the FD is started.

時刻t409において、転送信号ΦTxnをLOWレベルにして転送トランジスタをOFFし、PDからFDへの電荷の転送を終了する。   At time t409, the transfer signal ΦTxn is set to the LOW level to turn off the transfer transistor, and the transfer of charges from the PD to the FD is completed.

時刻t410から時刻t411において、PDからFDに転送された電荷量に応じた信号値を、読み出し回路204内のサンプルホールド回路(不図示)を用いてサンプルホールドする。   From time t410 to time t411, a signal value corresponding to the amount of charge transferred from the PD to the FD is sampled and held using a sample and hold circuit (not shown) in the readout circuit 204.

時刻t412から時刻t413において、サンプルホールド回路にサンプルホールドされた電荷量に応じた信号値を、読み出し回路204内のAD変換回路(不図示)を用いてAD変換する。ここでAD変換された値を画素201の光信号値とする。   From time t412 to time t413, a signal value corresponding to the amount of charge sampled and held by the sample and hold circuit is AD-converted using an AD conversion circuit (not shown) in the readout circuit 204. Here, the value obtained by the AD conversion is set as the optical signal value of the pixel 201.

そして、光信号値と基準信号値との差分を撮像信号として、画素群に応じた信号出力ポート207a、207bに出力する。   Then, a difference between the optical signal value and the reference signal value is output as an imaging signal to the signal output ports 207a and 207b corresponding to the pixel group.

時刻t414において、n行目の画素201に供給する選択信号ΦSELnをLOWレベルにして選択トランジスタをOFFし、n行目の画素201を非選択とし、n行目の画素信号の出力を終了する。   At time t414, the selection signal ΦSELn supplied to the pixel 201 in the n-th row is set to the LOW level to turn off the selection transistor, the pixel 201 in the n-th row is deselected, and the output of the pixel signal in the n-th row is ended.

図5は、本実施例における一連の動作を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing a series of operations in this embodiment.

S501において、第1の画素群からの撮像信号を出力する。S502において、第1の画素群から出力された撮像信号に注目被写体が含まれているか否かを判定する。なお、S501で第1の画素群からの撮像信号を出力する毎に、S502で注目被写体の有無を判定する。   In step S501, an image pickup signal from the first pixel group is output. In S502, it is determined whether or not the subject of interest is included in the imaging signal output from the first pixel group. Each time an image pickup signal is output from the first pixel group in S501, the presence or absence of a subject of interest is determined in S502.

すなわち、Gのカラーフィルタが設けられたG画素(Gr画素又はGb画素)から出力される撮像信号の信号値を所定の閾値Gth[LSB]と比較する。そして、例えば20画素以上連続するG画素の出力される信号値が閾値Gth[LSB]以上であり、且つ、前フレームの同じ画素から出力される信号値が所定の閾値Gth[LSB]未満であるものとする。その場合に、その画素位置には注目被写体が存在するものと判定する。   That is, the signal value of the imaging signal output from the G pixel (Gr pixel or Gb pixel) provided with the G color filter is compared with a predetermined threshold value Gth [LSB]. For example, the signal value output from G pixels continuous for 20 pixels or more is equal to or larger than the threshold value Gth [LSB], and the signal value output from the same pixel in the previous frame is smaller than the predetermined threshold value Gth [LSB]. Shall be. In that case, it is determined that the subject of interest exists at the pixel position.

なお、本実施例では、注目被写体として、流星のような出現場所や出現時刻が不明で、出現後、数秒で消滅する被写体を想定している。そのため、第1の画素群の輝度情報から注目被写体の有無を判断する方法を例に説明するが、被写体の特徴が抽出できれば、輝度情報に限らず、色など他の情報を用いて注目被写体を判定してもよい。   In the present embodiment, it is assumed that the target subject, such as a meteor, whose appearance location and appearance time are unknown and disappears within a few seconds after appearance, is considered as the target subject. Therefore, a method of determining the presence or absence of an object of interest from the luminance information of the first pixel group will be described as an example. However, if the characteristics of the object can be extracted, the object of interest can be extracted using other information such as color, not limited to the luminance information. It may be determined.

S502において、注目被写体が存在しないと判定された場合には、S501に戻り、あらかじめ決められたフレームレートで第1の画素群から撮像信号を継続して出力する。また、S502において、図6(a)に示すように第1の画素群を用いて撮像された画像に注目被写体が表れた場合、注目被写体が存在すると判定して、S503に進む。   If it is determined in S502 that the subject of interest does not exist, the process returns to S501, and continuously outputs an imaging signal from the first pixel group at a predetermined frame rate. In step S502, when the subject of interest appears in the image captured using the first pixel group as illustrated in FIG. 6A, it is determined that the subject of interest exists, and the process proceeds to S503.

S503において、第1の画素群からの撮像信号の出力を継続しつつ、第2の画素群からも撮像信号を取得し、S504に進む。S504において、S502で第1の画素群から出力された撮像信号およびS503で第2の画素群から出力された撮像信号に基づいて、第2の画素群の読み出し仕様(撮影画角、フレームレート、解像度)を決定する。なお、注目被写体が検出された場合の撮影画角・解像度・フレームレートを予め定めておいてもかまわない。   In step S <b> 503, while continuing to output the imaging signal from the first pixel group, the imaging signal is also acquired from the second pixel group, and the process proceeds to S <b> 504. In step S504, based on the imaging signal output from the first pixel group in step S502 and the imaging signal output from the second pixel group in step S503, the readout specification of the second pixel group (imaging angle of view, frame rate, Resolution). Note that the shooting angle of view, resolution, and frame rate when the target object is detected may be determined in advance.

まず、図6(b)に示すように、第1の画素群から出力された撮像信号に基づいて、注目被写体の位置と大きさを判定し、注目被写体を含むような撮影画角に相当する領域701を設定する。さらに、図6(c)に示すように、領域701と同じ撮影画角に相当する領域702を第2の画素群に対して設定し、第2の画素群による撮像を実行する。図6(d)は、第2の画素群を用いて領域702を撮像することにより得られる撮影画像を示す図である。   First, as shown in FIG. 6B, the position and the size of the target object are determined based on the image pickup signal output from the first pixel group, and correspond to a shooting angle of view including the target object. An area 701 is set. Further, as shown in FIG. 6C, an area 702 corresponding to the same angle of view as the area 701 is set for the second pixel group, and imaging is performed by the second pixel group. FIG. 6D is a diagram illustrating a captured image obtained by capturing an image of the area 702 using the second pixel group.

図7を用いて、注目被写体が検出された場合の撮影画角の求め方について説明する。図7(a)、図7(b)は、それぞれ図6(b)、図6(c)と同じ撮影画像を示す図である。   With reference to FIG. 7, a description will be given of a method of obtaining a shooting angle of view when a subject of interest is detected. FIGS. 7A and 7B show the same captured images as FIGS. 6B and 6C, respectively.

ここでは予め定めた閾値Yth以上である輝度値の集合を注目被写体と定義する。また、注目被写体座標の平均値を注目被写体の重心と定義し、注目被写体の重心を求める。   Here, a set of luminance values that are equal to or greater than a predetermined threshold Yth is defined as a subject of interest. Further, the average value of the coordinates of the subject of interest is defined as the center of gravity of the subject of interest, and the center of gravity of the subject of interest is obtained.

例えば、画素1,画素2,…,画素nが閾値Yth以上である輝度値の信号を出力し、各画素の座標を(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)とした場合、重心(px,py)は下記のようになる。
px=(x1+x2+…+xn)/n
py=(y1+y2+…+yn)/n
For example, the pixel 1, the pixel 2,..., And the pixel n output a signal having a luminance value equal to or larger than the threshold value Yth, and the coordinates of each pixel are set to (x1, y1), (x2, y2),. , The center of gravity (px, py) is as follows.
px = (x1 + x2 + ... + xn) / n
py = (y1 + y2 +... + yn) / n

注目被写体の重心を撮影画像内における注目被写体の位置と定義すると、図7(a)に示す注目被写体の被写体位置は803となり、図7(b)に示す注目被写体の被写体位置は804となる。なお、注目被写体の各画素の輝度値を重みづけして重心位置を求めてもよい。また、注目被写体の動きベクトルの大きさに応じて注目被写体の位置を動きベクトル軸上で変位してもよい。さらに、重心位置やベクトルを用いて注目被写体の位置を設定してもよい。   If the center of gravity of the subject of interest is defined as the position of the subject of interest in the captured image, the subject position of the subject of interest shown in FIG. 7A is 803, and the subject position of the subject of interest shown in FIG. Note that the barycentric position may be obtained by weighting the luminance value of each pixel of the subject of interest. Further, the position of the subject of interest may be displaced on the motion vector axis according to the magnitude of the motion vector of the subject of interest. Further, the position of the subject of interest may be set using the position of the center of gravity or the vector.

次に、重心を中心とした注目被写体の外接円を求め、外接円の大きさが注目被写体の大きさであるものと定義する。ここで、図7(a)は、第1の画素群の出力信号に基づいて注目被写体を検出した時刻の撮影画像であるのに対し、図7(b)は、注目被写体の検出後に第2の画素群を用いた撮像により得られる撮影画像である。   Next, a circumcircle of the object of interest around the center of gravity is determined, and the size of the circumscribed circle is defined as the size of the object of interest. Here, FIG. 7A is a photographed image at a time when the target object is detected based on the output signal of the first pixel group, whereas FIG. 7B is a second image after the target object is detected. Is a captured image obtained by imaging using the pixel group of FIG.

そのため、注目被写体が移動体である場合、図7(a)に示す撮影画像における注目被写体と、図7(b)に示す撮影画像における注目被写体の位置や大きさなどは異なることになる。例えば、図7(a)に示す注目被写体の外接円801よりも図7(b)に示す外接円802の方が大きい。この場合、図7(a)、図7(b)の注目被写体のうち、図7(b)の注目被写体の外接円802から撮影画角を求める必要がある。   Therefore, when the subject of interest is a moving object, the position, size, and the like of the subject of interest in the captured image shown in FIG. 7A and the captured image shown in FIG. For example, the circumscribed circle 802 shown in FIG. 7B is larger than the circumscribed circle 801 of the target object shown in FIG. In this case, it is necessary to determine the shooting angle of view from the circumcircle 802 of the target object in FIG. 7B among the target objects in FIGS. 7A and 7B.

撮影画角は、注目被写体の外接円の直径よりも対角線が大きくなるようにして注目被写体のフレームアウトを低減するとともに、アスペクト比が表示規格に準拠するように設定する必要がある。例えば、注目被写体の外接円の直径の1.5倍以上になるように対角線の長さを設定し、HD規格の16:9に収まるサイズとすればよい。   The shooting angle of view needs to be set such that the diagonal line is larger than the diameter of the circumscribed circle of the object of interest to reduce the frame-out of the object of interest and the aspect ratio conforms to the display standard. For example, the length of the diagonal may be set so as to be 1.5 times or more the diameter of the circumscribed circle of the target subject, and the size may be set to be within 16: 9 of the HD standard.

次に、フレームレートの決め方について説明する。1フレームあたりの注目被写体の撮影画像上の変位量Dが予め定められる。変位量Dの値が小さいほど、フレーム間の注目被写体の移動量が小さくなり、見かけ上、フレーム間の注目被写体の動きが滑らかな撮影画像を得ることができる。そこで、図6(b)における領域701の撮影画像と同じ撮影画角で所定時間後に得られる図6(c)における領域702の撮影画像を用いて注目被写体の変位量を求める。   Next, how to determine the frame rate will be described. The displacement amount D in the captured image of the subject of interest per frame is determined in advance. The smaller the value of the displacement amount D, the smaller the movement amount of the object of interest between frames, and it is possible to obtain a captured image in which the movement of the object of interest between frames is apparently smooth. Therefore, the displacement of the subject of interest is obtained using the captured image of the area 702 in FIG. 6C obtained after a predetermined time at the same capturing angle of view as the captured image of the area 701 in FIG. 6B.

例えば、図6(b)と図6(c)の撮影画像における注目被写体の変位量がdであり、図6(b)の撮像信号の読み出し時刻と図6(c)の撮像信号の読み出し時刻の差がtであるものとする。予め定めた注目被写体の変位量Dと時刻差tあたりの注目被写体の変位量dから、フレームレートFは次式のように求められる。
F=d/(D×t)
For example, the displacement amount of the subject of interest in the captured images of FIGS. 6B and 6C is d, and the readout time of the imaging signal in FIG. 6B and the readout time of the imaging signal in FIG. Is t. The frame rate F is obtained from the following predetermined displacement amount D of the subject of interest and the displacement amount d of the subject of interest per time difference t as follows.
F = d / (D × t)

そして、求めたフレームレートFよりも高速で選択可能なフレームレートを注目被写体撮影時のフレームレートとして決定する。さらに、設定された撮影画角とフレームレートから実現可能な最大の解像度が選択される。   Then, a frame rate that can be selected at a higher speed than the obtained frame rate F is determined as a frame rate at the time of shooting the subject of interest. Further, the maximum achievable resolution is selected from the set shooting angle of view and frame rate.

図5のS505において、S504で決定された撮影画角、フレームレート、注目被写体の変位量dに基づいて次フレームの被写体位置を予測し、図6(c)に示すような第2の画素群の読み出し領域703を決定する。   In S505 of FIG. 5, the subject position of the next frame is predicted based on the shooting angle of view, the frame rate, and the displacement amount d of the subject of interest determined in S504, and the second pixel group as shown in FIG. Of the read area 703 is determined.

図7(c)は、注目被写体の位置の変化を示す図である。図6(b)に示す撮影画像の領域701において注目被写体が検出された最初の位置803の座標と、図6(c)に示す撮影画像の領域702において注目被写体が移動した後の位置804の座標とに基づいて、注目被写体の変位量805を求めることができる。そして、図6(c)に示すように、次フレームの第2の画素群の撮像領域703を決定する。   FIG. 7C is a diagram illustrating a change in the position of the subject of interest. The coordinates of the initial position 803 where the target object is detected in the region 701 of the captured image shown in FIG. 6B and the position 804 after the target object has moved in the region 702 of the captured image shown in FIG. The displacement amount 805 of the subject of interest can be obtained based on the coordinates. Then, as shown in FIG. 6C, the imaging area 703 of the second pixel group of the next frame is determined.

S506において、図6(e)に示すような実際の次フレームの撮影画像全体のうち、第2の画素群を用いて図6(f)に示す領域703の画像を撮影する。   In step S506, the image of the area 703 shown in FIG. 6F is photographed using the second pixel group in the entire photographed image of the actual next frame as shown in FIG.

S507において、S506で撮像された領域703の撮影画像に注目被写体が含まれているかどうかを判定する。注目被写体が含まれていると判定された場合には、S505に戻る。図7(c)において、注目被写体が位置804からさらに同じベクトルで移動することを想定すると、変位量805と同様の変位量806で注目被写体が位置807へ移動することが予測される。   In step S507, it is determined whether the captured image of the area 703 captured in step S506 includes the subject of interest. If it is determined that the subject of interest is included, the process returns to S505. In FIG. 7C, assuming that the subject of interest moves further from the position 804 with the same vector, it is predicted that the subject of interest moves to the position 807 with the same displacement 806 as the displacement 805.

すなわち、図6(c)に示す前フレームの撮影画像の領域702における注目被写体の位置803と、図6(e)に示す現フレームの撮影画像の領域703における注目被写体の位置804とから、次フレームの注目被写体の位置807を予測することができる。そして、図6(e)に示すように、次フレームの第2の画素群の読み出し領域704を決定する。   That is, from the position 803 of the subject of interest in the region 702 of the captured image of the previous frame shown in FIG. 6C and the position 804 of the subject of interest in the region 703 of the captured image of the current frame shown in FIG. The position 807 of the subject of interest in the frame can be predicted. Then, as shown in FIG. 6E, the read area 704 of the second pixel group in the next frame is determined.

S506において、図6(g)に示すような実際の次フレームの撮影画像全体のうち、第2の画素群を用いて図6(h)に示す領域704の画像を撮像する。   In step S506, an image of the area 704 shown in FIG. 6H is captured using the second pixel group in the entire captured image of the actual next frame as shown in FIG.

再びS507において、S506で撮像された領域703の撮影画像に注目被写体が含まれているかどうかを判定する。注目被写体が含まれていないと判定された場合には、S508に進んで、第2の画素群による撮像を終了する。   Again in S507, it is determined whether or not the subject of interest is included in the captured image of the area 703 captured in S506. If it is determined that the subject of interest is not included, the process proceeds to S508, and the imaging by the second pixel group ends.

以上説明したように、本実施例によれば、第1の画素群を用いて得られる撮影画像を用いて注目被写体の有無を判定する。そして、第2の画素群の撮像信号を第1の画素群よりも高いフレームレートで読み出し、注目被写体の動きを予測して第2の画素群から撮像信号を読み出す領域を変更するように制御する。このように注目被写体の位置を予測して撮影することにより、高速の被写体を逃すことなく、高いフレームレートで撮影することができる。また、注目被写体が撮影画角内に検出されない場合には、第1の画素群による低フレームレートの撮像のみを行うように制御するため、消費電力を低く抑えることができる。   As described above, according to the present embodiment, the presence / absence of a subject of interest is determined using a captured image obtained using the first pixel group. Then, the image pickup signal of the second pixel group is read at a higher frame rate than that of the first pixel group, and control is performed so as to predict the movement of the subject of interest and change the area from which the image pickup signal is read from the second pixel group. . By predicting and photographing the position of the subject of interest in this manner, it is possible to shoot at a high frame rate without missing a high-speed subject. In addition, when the target subject is not detected within the shooting angle of view, control is performed so that only the first pixel group performs imaging at a low frame rate, so that power consumption can be reduced.

なお、検出された注目被写体が消滅もフレームアウトもせず、撮影画角内に長時間とどまり続けた場合、高いフレームレートで長時間不要なデータが読み出され続け、電力消費量が大きくなってしまう可能性がある。また、その間、他の注目被写体を撮影できないことも想定される。そこで、第2の画素群による撮像開始後、所定時間経過した場合などに第2の画素群を用いた撮像動作を強制的に終了するように制御してもよい。   If the detected object of interest does not disappear or go out of the frame and stays within the shooting angle of view for a long time, unnecessary data is continuously read at a high frame rate for a long time, and the power consumption increases. there is a possibility. In the meantime, it is also assumed that another subject of interest cannot be photographed. Therefore, control may be performed such that the imaging operation using the second pixel group is forcibly terminated when a predetermined time has elapsed after the start of imaging by the second pixel group.

すなわち、図5のS507において、注目被写体の有無だけでなく、第2の画素群の撮像動作が所定時間以上継続して行われた場合や、撮影枚数が予め設定された枚数を超えた場合に、第2の画素群による撮像を終了するように制御してもかまわない。また、被写体の色が変化するなど注目被写体と誤検出しやすい被写体とを区別できる条件を複数設けてもよい。   That is, in S507 of FIG. 5, not only the presence or absence of the subject of interest, but also the case where the imaging operation of the second pixel group is continuously performed for a predetermined time or more, or the case where the number of shots exceeds a preset number Alternatively, control may be performed so as to end the imaging by the second pixel group. Further, a plurality of conditions may be provided for distinguishing a subject of interest from a subject that is likely to be erroneously detected, such as a change in the color of the subject.

そして、このような処理を加えることで、例えば流れ星を撮影したい場合に、飛行機を検出するなど被写体の誤検出が判明すると速やかに第2の画素群による撮像動作を終了でき、不要な電力消費を防止することができる。   By adding such processing, for example, when shooting a shooting star, if an erroneous detection of a subject is detected, such as detection of an airplane, the imaging operation by the second pixel group can be immediately terminated, and unnecessary power consumption can be reduced. Can be prevented.

(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other embodiments)
The present invention supplies a program for realizing one or more functions of the above-described embodiments to a system or an apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or the apparatus read and execute the program. This processing can be realized. Further, it can be realized by a circuit (for example, an ASIC) that realizes one or more functions.

201 画素
202 信号出力線
203 垂直走査回路
204 読み出し回路
205 水平走査回路
201 pixel 202 signal output line 203 vertical scanning circuit 204 readout circuit 205 horizontal scanning circuit

Claims (8)

複数の画素が行列状に配置された画素領域と、
前記画素領域から信号を読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段により前記画素領域における第1の画素群から読み出される信号に基づいて注目被写体を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記注目被写体の位置に応じて、前記読み出し手段により前記画素領域における前記第1の画素群と異なる第2の画素群の一部から信号を読み出すように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
A pixel region in which a plurality of pixels are arranged in a matrix,
Reading means for reading a signal from the pixel area;
Detecting means for detecting a subject of interest based on a signal read from a first pixel group in the pixel area by the reading means;
Control means for controlling the reading means to read a signal from a part of a second pixel group different from the first pixel group in the pixel area in accordance with the position of the target object detected by the detecting means. When,
An imaging device comprising:
前記第2の画素群から信号を読み出すフレームレートが前記第1の画素群から信号を読み出すフレームレートよりも高いことを特徴とする請求項1の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein a frame rate for reading signals from the second pixel group is higher than a frame rate for reading signals from the first pixel group. 前記第1の画素群は、前記画素領域に離散的に配置されることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, wherein the first pixel group is discretely arranged in the pixel region. 前記制御手段は、前記注目被写体が含まれるように前記第2の画素群から信号を読み出す領域を決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。   4. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control unit determines an area from which a signal is read from the second pixel group so as to include the target object. 5. 前記制御手段は、前記注目被写体の変位量に基づいて前記第2の画素群から信号を読み出す領域を決定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。   5. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control unit determines an area from which a signal is read from the second pixel group based on a displacement amount of the target subject. 6. 前記制御手段は、前記第2の画素群の撮像動作が所定時間以上継続して行われた場合に、前記第2の画素群による撮像を終了するように制御することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。   2. The control unit according to claim 1, wherein when the imaging operation of the second pixel group is continuously performed for a predetermined time or more, the control unit controls to end the imaging by the second pixel group. The imaging device according to any one of claims 1 to 5. 前記制御手段は、前記第2の画素群を用いた撮影枚数が予め設定された枚数を超えた場合に、前記第2の画素群による撮像を終了するように制御することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。   The control unit controls the imaging by the second pixel group to end when the number of images captured using the second pixel group exceeds a preset number. The imaging device according to any one of claims 1 to 5. 前記制御手段は、被写体の色が変化した場合に、前記第2の画素群による撮像を終了するように制御することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the control unit performs control to end imaging by the second pixel group when the color of the subject changes.
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