JP2024062765A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2024062765A
JP2024062765A JP2022170829A JP2022170829A JP2024062765A JP 2024062765 A JP2024062765 A JP 2024062765A JP 2022170829 A JP2022170829 A JP 2022170829A JP 2022170829 A JP2022170829 A JP 2022170829A JP 2024062765 A JP2024062765 A JP 2024062765A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
readout
focus detection
signal
correction data
imaging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022170829A
Other languages
English (en)
Inventor
克記 清水
Katsuki Shimizu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2022170829A priority Critical patent/JP2024062765A/ja
Publication of JP2024062765A publication Critical patent/JP2024062765A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

【課題】 撮像信号と焦点検出用信号のそれぞれに適した補正データを生成するのに要する時間を削減する。【解決手段】 補正データ生成における基準画素領域の第1の読み出し制御の回数と第2の読み出し制御の回数の各々の割合と、補正データ生成ではない基準画素領域の第1の読み出し制御の回数と第2の読み出し制御の回数の各々の割合を変更する。【選択図】 図5c

Description

本発明は、デジタルカメラなどの撮像装置に関する。
特許文献1では、デジタルカメラなどの撮像装置において撮影条件が変化した際に、垂直オプティカルブラック(VOB)領域を読み出すことで、画像データの各列の黒レベルを基準レベルに補正するための補正データを生成する撮像装置が提案されている。
ところで、オートフォーカス(AF)方式の一種である撮像面位相差AFは、それぞれの単位画素に複数の光電変換素子を備える撮像素子において、それぞれの光電変換素子からの信号の位相差からデフォーカス量を求める。例えば、撮像素子のそれぞれの単位画素に光電変換素子Aと光電変換素子Bを設け、光電変換素子Aからの信号(A信号)と、A信号と光電変換素子Bからの信号(B信号)を加算した信号(A+B信号)を読み出す。このとき、A+B信号からA信号を減算することによりB信号を求められるので、A信号とB信号の位相差からデフォーカス量を求めることができる。
しかしながら、A+B信号とA信号は、リセットから読み出しまでの時間差や読み出しの際に経由する転送スイッチの個数の差などを原因として、一般的に同じ特性にならない。したがって、それぞれの信号に対して個別の補正データが必要になる。
特開2021-97384号
撮像面位相差方式AFを備えた撮像装置に特許文献1で開示された従来技術を適用する場合、A+B信号、A信号の補正データをそれぞれ生成する必要があり、生成が完了するまでの時間が長くなってしまう。
本発明の目的は、撮像信号と焦点検出用信号のどちらも読み出すように撮像素子を駆動する場合に、焦点検出信号の読み出し時間を短縮するとともに、各信号に適した補正データの生成時間を削減した撮像装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、各々が複数の光電変換素子を含む複数の単位画素が行列状に配置され、基準画素領域および有効画素領域を備えた画素配列と、前記基準画素領域および前記有効画素領域から信号を読み出す第1の読み出しと、前記基準画素領域の信号を巡回して読み出す第2の読み出しとを行うように前記画素配列を駆動する駆動手段と、前記第2の読み出しで読み出された信号に基づいて補正データを生成する生成手段と、前記補正データを用いて前記有効画素領域から読み出された信号に基づく画像データを補正する補正手段と、前記画素配列において、前記複数の単位画素の各々における全ての光電変換素子の信号を加算した信号を読み出す撮像行と、前記複数の単位画素の各々における一部の光電変換素子の信号および前記複数の単位画素の各々における全ての光電変換素子の信号を加算した信号を読み出す焦点検出行とをそれぞれ設定する場合に、前記第1の読み出しを行う場合に前記画素配列に設定する前記撮像行と前記焦点検出行の割合と、前記第2の読み出しを行う場合に前記画素配列に設定する前記撮像行と前記焦点検出行の割合とを異ならせるように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、撮像信号と焦点検出用信号のどちらも読み出すように撮像素子を駆動する場合において、焦点検出信号の読み出し時間を短縮するとともに、各信号に適した補正データの生成時間を削減した撮像装置を提供することができる。
実施形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。 実施形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。 実施形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。 実施形態に係る撮像素子の構成例を示す図である。 実施形態に係る焦点調整の原理を示す図である。 実施形態に係る焦点調整の原理を示す図である。 実施形態に係る焦点調整の原理を示す図である。 従来例に係る撮像動作のタイミングを示す図である。 従来例に係る撮像動作のタイミングを示す図である。 従来例に係る撮像動作のタイミングを示す図である。 第1の実施形態の実施例に係る撮像動作のタイミングを示す図である。 第1の実施形態の実施例に係る撮像動作のタイミングを示す図である。 第1の実施形態の実施例に係る撮像動作のタイミングを示す図である。 第2の実施形態の実施例に係る撮像動作のタイミングを示す図である。 第3の実施形態の実施例に係る撮像動作のタイミングを示す図である。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。
図1において、撮影光学系104は、第1レンズ100、絞り101、第2レンズ102、第3レンズ103を備えている。第1レンズ100は、撮影光学系104の先端に配置され、絞り101は、その開口径を調整することで撮影時の光量調節を行う。
第2レンズ102、第3レンズ103は、後述のフォーカスアクチュエータ120によって駆動され、光軸方向に進退することにより、撮影光学系104の焦点を調節する。フォーカルプレーンシャッタ105は、静止画撮影時に露光秒時を調整する機能を持つ。光学的ローパスフィルタ106は撮影画像の偽色やモアレを低減するために用いられる。
撮像素子107は、撮影光学系104で形成された被写体の光学像を電気信号に光電変換する。また、撮像素子107は電子シャッター機能を備え、画像をスリットローリング読み出しによって取得することができる。スロットローリング読み出しで電子シャッターを露光秒時の調節に用いる場合は、フォーカルプレーンシャッタ105による露光秒時の調節を行わなくても良い。
DSP108は、画像信号の受信と画像処理を行う。また、画像処理以外にも、撮像素子107からの情報に基づいて、フォーカスレンズ(第2レンズ102、第3レンズ103)の駆動に用いる情報の演算を行う。
RAM109は、DSP108で処理された画像データを記憶する画像データ記憶手段の機能と、後述のCPU110が動作を行う際のワークメモリの機能を兼備する。なお、本実施形態では、RAM109を用いてこれらの機能を実現する構成であるが、アクセス速度が十分に早くて動作上問題のないレベルのメモリであれば、他の種類のメモリを用いることも可能である。
また、本実施形態では、RAM109は、DSP108、CPU110の外部に配置されているが、その一部または全部の機能をDSP108やCPU110に内蔵する構成であってもよい。
CPU110は、撮像装置の動作を統括的に制御し、撮像装置の各部を制御するためにプログラムを実行する。CPU110は、撮像素子107に各種設定を行うことによって、撮像素子からの読み出しを制御することができる。また、CPU110は、タイミングパルス生成回路111と通信を行い、各モジュールの動作を制御するための各種タイミングパルスの発生タイミングの制御を行う。
CPU110は、撮像素子107に対しては撮像系垂直同期信号(VD)と撮像系水平同期信号(HD)を供給し、後述の表示部114に対しては表示系垂直同期信号を供給する。供給するVD間を1VD期間(垂直期間)とし、同様に、供給するHD間を1HD期間(水平期間)とする。CPU110は、DSP108から出力される演算結果を用いて、後述のフォーカス駆動回路119を通してフォーカスアクチュエータ120を制御し、撮影光学系104の焦点を調節する機能も有する。
表示部114は、DSP108によって処理された静止画や動画およびメニュー等の表示を行う。表示動画をファインダーとして用いることにより、ユーザーは静止画撮影や動画撮影の撮影範囲を調整するフレーミングを行うことができる。表示部114としては、背面ディスプレイの他に電子ビューファインダー(EVF)などが知られている。本ブロック図では表示部114が一つしかない構成であるが、背面ディスプレイとEVFの両方を具備する構成でもよい。
記録媒体115は、静止画の画像データおよび動画の画像データを記録する着脱可能な記録媒体である。操作部116は、ボタンやレバーなどの操作部材である。ユーザーは操作部116を通じてCPU110を制御し、撮影指示を行う。この操作部116には、静止画撮影開始釦とメニュー操作釦が含まれている。
ユーザーが静止画撮影開始釦を半押しすると、一定時間が経過した後に測距のための動画の撮影を行う。また、ユーザーが静止画撮影開始釦を押下すると、一定時間が経過した後に静止画の撮影を行う。さらに、静止画の撮影開始後も同釦の押下を継続することによって、静止画の連写撮影を行う。また、メニュー操作釦を操作することにより、表示部114に表示したメニューから撮影条件の変更を行うことができる。
ROM117は、CPU110が各部の動作を制御するためにロードして実行するプログラムを格納する。シャッター駆動回路118は、フォーカルプレーンシャッタ105を駆動制御する。
フォーカス駆動回路119は、撮影光学系104の焦点位置を変更する焦点位置変更手段であり、CPU110の出力に基づいてフォーカスアクチュエータ120を制御する。そして、フォーカスレンズ(第2レンズ102、第3レンズ103)を光軸方向に進退駆動して焦点調整を行う。絞り駆動回路121は、絞りアクチュエータ122を制御して絞り101の開口を制御する。
図2a、図2b、図2cを参照して、本実施形態における撮像素子107について説明する。
図2aに示すように、単位画素206は、光電変換素子200aおよび光電変換素子200bを内部に含む。転送スイッチ201aおよび転送スイッチ201bは、信号φtxaおよび信号φtxbによって、それぞれオンオフ制御されるスイッチである。リセットスイッチ203は、フローティングディフュージョン部202を初期化するように信号φresによって制御されるスイッチである。
光電変換素子200aのリセット動作は、信号φtxaと信号φresを両方ともHighにすることによって、光電変換素子200aとフローティングディフュージョン部202をどちらも電源電圧VDDにすることによって実現する。同様に、光電変換素子200bのリセット動作は、信号φtxbと信号φresを両方ともHighにすることによって、光電変換素子200bとフローティングディフュージョン部202をどちらも電源電圧VDDにすることによって実現する。
画素アンプ用トランジスタ204は、セレクトスイッチ205、および後述の垂直出力線208を介して後述の定電流源209に接続されている。セレクトスイッチ205の入力信号φselの値がHighになると、画素アンプ用トランジスタ204は定電流源209に接続され、画素アンプを形成する。フローティングディフュージョン部202はこの画素アンプに接続されている。そのため、光電変換素子200aと光電変換素子200bからフローティングディフュージョン部202に転送された光電荷は、画素アンプによって光電荷量に応じた電圧値に変換され、垂直出力線208に画素信号として出力される。
信号φtxaの値をHighにすることによって転送スイッチ201aがオンになり、光電変換素子200aに蓄積された光電荷がフローティングディフュージョン部202に転送される。光電変換素子200aからフローティングディフュージョン部202に転送された光電荷は、画素アンプによって光電荷量に応じた電圧値に変換され、垂直出力線208に画素信号(A信号)として出力される。
その後、信号φtxbの値をHighにすることによって転送スイッチ201bがオンになり、光電変換素子200bに蓄積された光電荷もフローティングディフュージョン部202に転送される。このとき、光電変換素子200aおよび光電変換素子200bからそれぞれ転送された光電荷は、フローティングディフュージョン部202において加算される。
光電変換素子200aおよび光電変換素子200bからそれぞれ転送され、フローティングディフュージョン部202において加算された光電荷は、画素アンプによって光電荷量に応じた電圧値に変換される。そして、垂直出力線208に画素信号(A+B信号)として出力される。
図2bに示すように、画素配列207には、水平方向にm列、垂直方向にn行の単位画素206が行列状に配置されている。また、図2cに示すように、画素配列207の上部l行の単位画素206によりVOB領域(基準画素領域)222が構成される。VOB領域222においては、単位画素206に含まれる光電変換素子200aと光電変換素子200bのどちらも遮光(光学的に遮蔽)されており、入射した光量に応じた光電荷を発生しない。VOB領域222から読み出した信号は、画像データを補正するための基準データとして用いられる。
また、画素配列207の上部l行を除く、残りのn-l行の単位画素206により開口領域(有効画素領域)221が構成される。開口領域221においては、単位画素206に含まれる光電変換素子200aと光電変換素子200bのどちらも遮光(光学的に遮蔽)されておらず、入射した光量に応じた光電荷を発生する。開口領域221から読み出した信号は、画像データとして用いられる。
図2bにおいて、駆動パルス生成回路210は、単位画素206のリセット動作や読み出し動作を行うためのパルスを生成する。生成されたパルスは、画素駆動回路212に供給される。垂直走査回路211は、駆動パルス生成回路210によって生成されたパルスを供給する行を選択し、画素駆動回路212に選択した行を設定する。
画素駆動回路212は、垂直走査回路211によって設定された行に、駆動パルス生成回路210によって生成されたパルスを供給する。ここで、本実施例では、全ての行においてA+B信号とA信号を読み出すのではなく、特定の行(焦点検出行)においてのみA+B信号とA信号を読み出すように制御する。そして、それ以外の行(撮像行)ではA+B信号のみを読み出すように制御することで、読み出し時間の増大を抑制することができる。
画素配列207の各行は、画素駆動回路212から供給されるパルスに応じて、撮像行として画素信号を読み出すか、焦点検出行として画素信号を読み出すかが選択される。そして、選択状況に応じた画素信号が垂直出力線208に行ごとに出力される。
撮像行においては、信号φtxaと信号φtxbを両方Highにすることで、光電変換素子200aと光電変換素子200bの光電荷が電圧値に変換された信号(撮像行のA+B信号)が垂直出力線208に出力される。なお、撮像行では、光電変換素子200aの光電荷が電圧値に変換された信号(A信号)は出力されない。
一方、焦点検出行においては、先ず信号φtxaをHighにすることで、光電変換素子200aの光電荷が電圧値に変換された信号(焦点検出行のA信号)が垂直出力線208に出力される。その後、信号φtxbをHighにすることで、光電変換素子200aと光電変換素子200bの光電荷が電圧値に変換された信号(焦点検出行のA+B信号)が垂直出力線208に出力される。
定電流源209は、画素アンプ用トランジスタ204と組み合わさってソースフォロワ回路を形成する。AD変換回路213は、垂直出力線208に出力されたアナログ値を、その出力に応じたデジタル値に変換する。AD変換回路213によってデジタル値に変換された画素信号は、水平走査回路214によって順に選択され、後段に出力される。
以上説明した構成によれば、撮像素子107は、画素駆動回路212による駆動制御により複数の読み出し方法を実施することができる。本実施形態では、VOB領域222と開口領域221の信号を読み出す第1の読み出しと、VOB領域222の信号を巡回して読み出す第2の読み出しとを行うことが可能であるものとする。
列回路216は、垂直出力線208と定電流源209と当該列のAD変換回路213により構成される。ここで、各列にそれぞれ設けられた列回路216の特性は、定電流源209のドライブ能力の製造ばらつきなどを原因として、一般的に同じにならない。したがって、列毎のばらつきの少ない画像信号を得るためには、列回路216の数に応じた補正データが必要になる。
ここで、上述した撮像行のA+B信号、焦点検出行のA+B信号、焦点検出行のA信号は、リセットから読み出しまでの時間差や、読み出しの際に経由する転送スイッチの個数の差などに起因して、一般的に同じ特性にならない。ゆえに、撮像行と焦点検出行のどちらも読み出すように撮像素子107を駆動する場合において、列毎のばらつきが少ない画像信号を得るためには、それぞれの信号に対して個別の補正データを用意する必要がある。
本実施形態の撮像素子107は、内部に補正データ生成回路218と補正回路220を備えている。そして、撮影を開始した場合や、撮影中に撮影条件が変わった場合に、列回路216の列シェーディング補正データをリアルタイムに生成して、画像データを補正する機能を有する。
デマルチプレクサ217は、第1の読み出しによって読み出された信号を出力端子aから出力し、第2の読み出しによって読み出された信号を出力端子bから出力する。
補正データ生成回路218においては、第2の読み出しによって読み出された、それぞれの信号を予め設定した積算回数で除算した後に列毎に加算する積算処理を繰り返す。1HD期間(水平期間)における積算処理を完了したら、積算したデータを補正データ用RAM219に書き込む。次の1HD期間において積算処理を開始するときは、補正データ用RAM219から前の1HD期間で積算したデータを読み出してから行う。
1VD期間(垂直期間)において補正データの生成が完了しない場合は、現在の1VD期間で積算したデータを補正データ用RAM219に一旦書き込む。そして、次の1VD期間において、補正データ用RAM219から前の1VD期間で積算したデータを読み出すことで、補正データの生成を継続する。積算処理を上記の積算回数だけ繰り返すことで補正データの生成が完了する。
補正データの生成が完了したら、生成された補正データを補正データ用RAM219に書き込む。補正回路220においては、第1の読み出しによって読み出した画像データから補正データ用RAM219から読み出した補正データを減算することで、第1の読み出しによって読み出した画像データを補正することができる。補正された画像データはI/F221を介して撮像素子107から出力される。
図3a、図3b、図3cを参照して、本実施形態における焦点調節の原理について説明する。図3aに示すように、各々の単位画素206上には、カラーフィルタ300とマイクロレンズ301とが形成されている。
撮影レンズの射出瞳302を通過した光は、光軸303を中心として単位画素200に入射する。撮影レンズの射出瞳302の一部の領域である瞳領域304aを通過する光束は、マイクロレンズ301を通って光電変換素子200aで受光される。一方、射出瞳302の他の一部の領域である瞳領域304bを通過する光束は、マイクロレンズ301を通って光電変換素子200bで受光される。
したがって、光電変換素子200aと光電変換素子200bは、それぞれ、撮影レンズの射出瞳302の別々の瞳領域304a、304bの光を受光している。このため、光電変換素子200aと光電変換素子200bの出力信号を比較することで、位相差方式の焦点検出が可能となる。
図3bは、光電変換素子200aから得られる像信号波形305aと光電変換素子200bから得られる像信号波形305bとの相関関係を、異なる焦点状態について示す図である。
図3bに示すように合焦状態から外れている場合には、光電変換素子200a、200bのそれぞれから得られる像信号波形305aと像信号波形305bとは一致せず、大きくずれた状態となる。
図3cに示すように合焦状態に近づくと、それぞれの像信号波形305aと像信号波形305bとのずれは小さくなり、合焦状態では像信号波形305aと305bとが重なり合うことになる。
このように光電変換素子200a、200bから得られる像信号波形305aと像信号波形305bのずれ量からデフォーカス量を検出し、焦点調節を行うことができる。
本実施形態との比較を目的として、図4a、図4b、図4cを参照して、補正データ生成とその適用に関する従来例について説明する。
従来例においては、VOB領域222と開口領域221を読み出す第1の読み出しにおいて設定する焦点検出行の割合は20%であり、VOB領域222の信号を巡回して読み出す第2の読み出しにおいて設定する焦点検出行の割合も20%であるとする。
図4aは、従来例における各HD期間(水平期間)に対して各行から読み出される信号を示す図である。5行周期で5行のうち1行が焦点検出行、残る4行が撮像行となっている。焦点検出行においては、1HD期間をかけて焦点検出行のA信号が読み出され、次の1HD期間をかけて焦点検出行のA+B信号が読み出される。また、撮像行においては、1HD期間をかけて撮像行のA+B信号が読み出される。
ここで、第2の読み出しでは、24HD期間をかけてVOB領域222における20行の読み出しが行われるものとし、同じ20行に対して、第2の読み出しを繰り返すことができるものとする。
第2の読み出しを1巡行うことで、撮像行のA+B信号は16回、焦点検出行のA+B信号は4回、焦点検出行のA信号は4回読み出される。それぞれの信号の補正データの積算回数を32回と定めると、補正データの生成が完了するまでに必要な第2の読み出しの繰り返し回数は、撮像行のA+B信号について2巡、焦点検出行のA+B信号について8巡、焦点検出行のA信号について8巡となる。
図4bは、従来例における撮影開始に伴う補正データ生成とその適用についての動作タイミングを示す図である。
時刻T400において、垂直同期信号VDと水平同期信号HDの発行が開始され、VOB領域222と開口領域221に対する第1の読み出しが開始される。ただし、この読み出しに先立って各単位画素のリセットを実施していないので、この読み出しで得られる信号は画像データに使用しない。
この読み出しのISO感度はISO100であり、焦点検出行の割合は20%であるものとする。補正データ用RAM219はA面、B面の2面構成であり、各面に撮像行のA+B信号用補正データ、焦点検出行のA+B信号用補正データ、焦点検出行のA信号用補正データをそれぞれ格納することができるものとする。
時刻T400においては、補正データ用RAM219のA面を初期化する。また、補正回路220における補正は行わない。
時刻T401において、第2の読み出しに対応するリセットを開始し、時刻T402において、第2の読み出しを開始する。この読み出しのISO感度はISO100であり、焦点検出行の割合は20%であるものとする。第2の読み出しとそれに対応するリセットは、この1VD期間で補正データの生成を完了するために8巡繰り返すものとする。
また、第2の読み出しで読み出されるVOB領域222と第1の読み出しで読み出されるVOB領域222は重複しないものとする。第2の読み出しに伴って補正データの生成が開始される。補正データは、補正データ用RAM219のA面を作業領域として生成される。
時刻T403までに、第2の読み出しは2巡繰り返され、撮像行のA+B信号は32回読み出されるので、撮像行のA+B信号の補正データの生成が完了する。
時刻T405までに、第2の読み出しは8巡繰り返され、焦点検出行のA+B信号および焦点検出行のA信号は32回読み出され、焦点検出行のA+B信号および焦点検出行のA信号の補正データの生成が完了する。
時刻T404において、第1の読み出しに対応するリセットを開始し、時刻T406において、第1の読み出しを開始する。このとき、補正データ用RAM219のA面を作業領域として生成された補正データを使用して補正回路220で補正を行う。
図4cは、従来例における撮影中の撮影条件の変更に伴う補正データ生成とその適用についての動作タイミングを示す。
時刻T407において、VOB領域222と開口領域221に対する第1の読み出しが開始される。この読み出しのISO感度はISO100であり、焦点検出行の割合は20%であるものとする。
時刻T407においては、補正データ用RAM219のA面にISO100の補正データが格納されているものとし、補正データ用RAM219のB面を初期化する。また、補正回路220における補正は、補正データ用RAM219のA面の補正データを使用する。
時刻T409において、第2の読み出しに対応するリセットを開始し、時刻T410において、第2の読み出しを開始する。この読み出しのISO感度はISO1600であり、焦点検出行の割合は20%であるものとする。第2の読み出しとそれに対応するリセットは、1VD期間の残りの長さを鑑みて4巡繰り返すものとする。
また、第2の読み出しで信号が読み出されるVOB領域222と第1の読み出しで信号が読み出されるVOB領域222は重複しないものとする。第2の読み出しに伴って補正データの生成が開始される。補正データは、補正データ用RAM219のB面を作業領域として生成される。
時刻T411までに、第2の読み出しは2巡繰り返され、撮像行のA+B信号は32回読み出されるので、撮像行のA+B信号の補正データの生成が完了する。
時刻T412までに、第2の読み出しは4巡繰り返され、焦点検出行のA+B信号および焦点検出行のA信号は16回読み出されるが、32回に達しないために焦点検出行のA+B信号および焦点検出行のA信号の補正データの生成は完了しない。このとき、補正データを補正データ用RAM219のB面に格納しておく。
時刻T408において、第1の読み出しに対応するリセットを開始し、時刻T413~時刻T417において、補正データ用RAM219のB面の補正データを初期化せずに、時刻T407~時刻T412の動作を繰り返す。
時刻T417までに、第2の読み出しは更に4巡繰り返され、焦点検出行のA+B信号および焦点検出行のA信号は合計32回読み出されることにより、焦点検出行のA+B信号および焦点検出行のA信号の補正データの生成が完了する。
時刻T418において、第1の読み出しを開始する。この読み出しのISO感度はISO1600であり、焦点検出行の割合は20%であるものとする。このとき、補正データ用RAM219のB面を作業領域として生成された補正データを使用して補正回路220で補正を行う。
図5a、図5b、図5cを参照して、本実施形態における補正データ生成とその適用に関する実施例について説明する。
本実施例においては、VOB領域222と開口領域221から信号を読み出す第1の読み出しにおいて設定する焦点検出行の割合は20%である。また、VOB領域222の信号を巡回して読み出す第2の読み出しにおいて設定する焦点検出行の割合は50%であるものとする。
図5aは、本実施例における各HD期間(水平期間)に対して各行から読み出される信号を示す図である。2行周期で2行のうち1行が焦点検出行、もう1行が撮像行となっている。焦点検出行においては、1HD期間をかけて焦点検出行のA信号が読み出され、次の1HD期間をかけて焦点検出行のA+B信号が読み出される。撮像行においては、1HD期間をかけて撮像行のA+B信号が読み出される。
ここで、第2の読み出しでは、24HD期間をかけてVOB領域222における16行の読み出しが行われるものとし、同じ16行に対して、第2の読み出しを繰り返すことができるとする。
第2の読み出しを1巡行うことで、撮像行のA+B信号は8回、焦点検出行のA+B信号は8回、焦点検出行のA信号は8回読み出される。それぞれの信号の補正データの積算回数を32回と定めると、補正データの生成が完了するまでに必要な第2の読み出しの繰り返し回数は、焦点検出行のA信号について4巡、焦点検出行のA+B信号について4巡、撮像行のA+B信号について4巡となる。
図5bは、本実施例における撮影開始に伴う補正データ生成とその適用についての動作タイミングを示す図である。
時刻T500において、垂直同期信号VDと水平同期信号HDの発行が開始され、VOB領域222と開口領域221に対する第1の読み出しが開始される。ただし、この読み出しに先立って各単位画素のリセットを実施していないので、この読み出しで得られる信号は画像データには使用しない。
この読み出しのISO感度はISO100であり、焦点検出行の割合は20%であるものとする。補正データ用RAM219はA面、B面の2面構成であり、各面に撮像行のA+B信号用補正データ、焦点検出行のA+B信号用補正データ、焦点検出行のA信号用補正データをそれぞれ格納することができるとする。
時刻T500においては、補正データ用RAM219のA面を初期化する。また、補正回路220における補正は行わない。
時刻T502において、第2の読み出しに対応するリセットを開始し、時刻T503において、第2の読み出しを開始する。この読み出しのISO感度はISO100であり、焦点検出行の割合は50%であるとする。第2の読み出しとそれに対応するリセットは、この1VD期間で補正データの生成を完了するために4巡繰り返すことにする。
また、第2の読み出しで信号が読み出されるVOB領域222と第1の読み出しで信号が読み出されるVOB領域222は重複しないものとする。第2の読み出しに伴って補正データの生成が開始される。補正データは補正データ用RAM219のA面を作業領域として生成される。
時刻T504までに、第2の読み出しは4巡繰り返され、撮像行のA+B信号と焦点検出行のA+B信号と焦点検出行のA信号は32回読み出されるので、これらの信号の補正データの生成が完了する。
時刻T504において、第1の読み出しに対応するリセットを開始し、時刻T505において、第1の読み出しを開始する。このとき、補正データ用RAM219のA面を作業領域として生成された補正データを使用して補正回路220で補正を行う。
図4bと図5bを比較することで明らかなように、第2の読み出しの焦点検出行の割合を変更することで、撮像行と焦点検出行のそれぞれの信号に適した補正データ生成に要する時間を削減し、画像データへの補正を開始するタイミングを早めることができる。
図5cは、本実施例における撮影中の撮影条件の変更に伴う補正データ生成とその適用についての動作タイミングを示す。
時刻T506において、VOB領域222と開口領域221に対する第1の読み出しが開始される。この読み出しのISO感度はISO100であり、焦点検出行の割合は20%であるものとする。
時刻T506においては、補正データ用RAM219のA面にISO100の補正データ格納されているものとし、補正データ用RAM219のB面を初期化する。また、補正回路220における補正は、補正データ用RAM219のA面の補正データを使用する。
時刻T508において、第2の読み出しに対応するリセットを開始し、時刻T509において、第2の読み出しを開始する。この読み出しのISO感度はISO1600であり、焦点検出行の割合は50%であるものとする。第2の読み出しとそれに対応するリセットは、1VD期間の残りの長さを鑑みて4巡繰り返すものとする。
また、第2の読み出しで信号が読み出されるVOB領域222と第1の読み出しで信号が読み出されるVOB領域222は重複しないものとする。第2の読み出しに伴って補正データの生成が開始される。補正データは、補正データ用RAM219のB面を作業領域として生成される。
時刻T510までに、第2の読み出しは4巡繰り返され、撮像行のA+B信号と焦点検出行のA+B信号と焦点検出行のA信号はそれぞれ32回読み出されるので、これらの信号の補正データの生成が完了する。
時刻T507において、第1の読み出しに対応するリセットを開始し、時刻T511において、第1の読み出しを開始する。この読み出しのISO感度はISO1600であり、焦点検出行の割合は20%であるものとする。このとき、補正データ用RAM219のB面を作業領域として生成された補正データを使用して補正回路220で補正を行う。
図4cと図5cを比較することで明らかなように、第2の読み出しにおいて設定する焦点検出行の割合を変更することで、撮像行と焦点検出行のそれぞれの信号に適した補正データの生成に要する時間を削減する。そして、画像データへの補正を開始するタイミングを早めることができる。
本実施形態によれば、撮像行と焦点検出行のどちらも信号を読み出すように撮像素子を駆動したときの画像データを補正する場合において、撮像行と焦点検出行のそれぞれの信号に適した補正データ生成に要する時間を削減可能な撮像装置を提供することができる。
なお、本実施形態においては、補正データ生成回路218と補正回路220を撮像素子の内部に含む構成としたが、どちらか一つ、あるいは両方を撮像素子の外部に備えた構成としてもよい。
また、本実施形態においては、第1の読み出しの後に第2の読み出しを行う構成としたが、第1の読み出しの前に第2の読み出しを行う構成としてもよい。
また、本実施形態においては、焦点検出行においてA信号とA+B信号を読み出す構成としたが、A信号とB信号を読み出す構成としてもよい。その場合、焦点検出行のA+B信号は、A信号とB信号を加算することにより得ることができる。
また、本実施形態においては、単位画素206に含まれる光電変換素子が200aと200bの2つの構成としたが、2つより多い構成であってもよい。
また、本実施形態では、基準画素領域222において光電変換素子200が遮光(光学的に遮蔽)された構成としたが、基準画素領域222において光電変換素子200aと光電変換素子200bが後段の列回路216に電気的に接続されないように構成してもよい。例えば、信号φtxaと信号φtxbを常にLowにしてもよいし、単位画素206に光電変換素子200aと光電変換素子200bを形成しないように構成してもよい。
また、本実施形態においては、第2の読み出しにおける焦点検出行の割合を一定としたが、焦点検出行の割合を読み出しの途中で変更してもよい。例えば、先に撮像行のA+B信号用の補正データを生成するために、焦点検出行の割合を0%として、その後に焦点検出行のA信号とA+B信号の補正データを生成するために、焦点検出行の割合を100%にしてもよい。
また、本実施形態においては、撮影条件の変更に伴って第2の読み出しにおける焦点検出行の割合を変更する構成としたが、撮影条件の変更内容によっては、第2の読み出しにおける焦点検出行の割合を変更しない構成としてもよい。
例えば、低ISO用の補正データを生成するときは、第2の読み出しにより読み出す信号に含まれるノイズが少ないから、積算回数は少なくてよい。この場合は、補正データの生成に要する時間はもともと短いので、第2の読み出しにおける焦点検出行の割合を変更しないようにしてもよい。
(第2の実施形態)
第1の実施形態によれば、撮像行と焦点検出行のどちらも信号を読み出すように撮像素子を駆動したときの画像データを補正する場合において、撮像行と焦点検出行のそれぞれの信号に適した補正データを生成するのに要する時間を削減することができる。
ただし、第1の実施形態では、第2の読み出しで信号を読み出すVOB領域222と第1の読み出しで信号を読み出すVOB領域222を重複しないように割り当てるため、第2の読み出しのために追加のVOB領域222が必要となり、チップサイズが増大する。
そこで、第2の実施形態では、第2の読み出しで信号を読み出すVOB領域222と第1の読み出しで信号を読み出すVOB領域222を重複するように割り当てることで、第1の実施形態の効果に加えて、チップサイズの増大を抑制可能な構成について説明する。第2の実施形態において、図1、図2a、図2b、図2c、図3a、図3b、図3cについては第1の実施形態と同じ構成であるものとする。
ただし、第2の読み出しにおいては、信号Φtxaおよび信号Φtxbを常にLowとして、光電変換素子200aおよび光電変換素子200bを列回路216と電気的に接続しないことにする。また、第2の読み出しに対応するリセットを行わないことにする。
そして、第2の読み出しで信号を読み出すVOB領域222と第1の読み出しで信号を読み出すVOB領域222を重複するように割り当てた際に、第1の読み出しで蓄積される光電荷が、第2の読み出しのリセットにより破壊されることを防ぐことができる。
図6を参照して、本実施形態おける補正データ生成とその適用について説明する。本実施例において、第1の読み出しにおいて設定する焦点検出行の割合はVOB領域222でも開口領域221でも20%であり、第2の読み出しにおいて設定する焦点検出行の割合は50%であるものとする。
時刻T600において、垂直同期信号VDと水平同期信号HDの発行が開始され、VOB領域222と開口領域221に対する第1の読み出しが開始される。この読み出しの焦点検出行の割合は、VOB領域222でも開口領域221でも20%であるものとする。
時刻T601において、VOB領域222に対する第2の読み出しが開始される。この読み出しの焦点検出行の割合は50%であるものとする。また、第2の読み出しで信号が読み出されるVOB領域222と第1の読み出しで信号が読み出されるVOB領域222は重複するものとする。
第1の実施形態と同様に、本実施形態においても、第2の読み出しに伴って補正データの生成が開始され、生成された補正データは、第1の読み出しで読み出された画像データの補正に用いられるものとする。
時刻T602において、VOB領域222と開口領域221に対する第1の読み出しに対応するリセットを開始し、時刻T603において、VOB領域222と開口領域221に対する第1の読み出しが開始される。この読み出しの焦点検出行の割合は、VOB領域222でも開口領域221でも20%であるものとする。
本実施形態によれば、撮像行と焦点検出行のどちらも信号を読み出すように撮像素子を駆動したときの画像データを補正する場合において、撮像行と焦点検出行のそれぞれの信号に適した補正データを生成するのに要する時間を削減可能な撮像装置を提供する。さらに、チップサイズの増大を抑制可能な撮像装置を提供することができる。
(第3の実施形態)
第2の実施形態において、第1の読み出しに対応するリセットは、焦点検出行の割合が20%である第1の読み出しに対応して行う。そのため、このリセットは、焦点検出行の割合が50%である第2の読み出しとは異なる速度で実施しなければならない。
ここで、第1の読み出しに対応するリセットの速度が第2の読み出しの速度と同じであるとする。第1の読み出しに対応するリセットの開始タイミングに対して、その近傍の第2の読み出しの開始タイミングを1HD期間でもずらせば、第1の読み出しに対応するリセットと第2の読み出しのVOB領域222における重複を避けることができる。
しかし、第2の実施形態では、第1の読み出しに対応するリセットの速度が第2の読み出しの速度と異なる。その場合、第1の読み出しに対応するリセットの開始タイミングに対して、その近傍の第2の読み出しの開始タイミングをずらしても、第1の読み出しに対応するリセットと第2の読み出しがVOB領域222の途中で重複することがある。
したがって、第2の実施形態では、第2の読み出しの開始タイミングについて、重複が発生しないようにしなければならない制約が厳しくなる。特にフレームレートが高く、第2の読み出しを1VD期間の終了間際まで行う必要がある場合、第2の読み出しが1VD期間内に完了できなくなることも考えられる。
そこで、第3の実施形態では、VOB領域222に対する第1の読み出しで設定する焦点検出行の割合を、開口領域221に対する第1の読み出しで設定する焦点検出行の割合から変更する。そして、第2の実施形態の効果に加えて、補正データをリアルタイムに生成する際の駆動上の制約を緩和可能な構成について説明する。
第3の実施形態において、図1、図2a、図2b、図2c、図3a、図3b、図3cについては第2の実施形態と同じ構成であるものとする。すなわち、第2の実施形態と同様に、第2の読み出しにおいては、信号Φtxaおよび信号Φtxbを常にLowとして、光電変換素子200aおよび光電変換素子200bを列回路216と電気的に接続しないことにする。また、第2の読み出しに対応するリセットを行わないことにする。
そして、第2の読み出しで信号を読み出すVOB領域222と第1の読み出しで信号を読み出すVOB領域222を重複するように割り当てた際に、第1の読み出しの光電荷の蓄積が、第2の読み出しに対応するリセットにより破壊されることを防ぐことができる。
図7を参照して、本実施形態における補正データ生成とその適用について説明する。本実施例において、第1の読み出しで設定する焦点検出行の割合はVOB領域222で50%、開口領域221で20%であり、第2の読み出しで設定する焦点検出行の割合は50%であるものとする。
時刻T700において、垂直同期信号VDと水平同期信号HDの発行が開始され、VOB領域222に対する第1の読み出しが開始される。この読み出しの焦点検出行の割合は50%であるものとする。
時刻T701において、開口領域221に対する第1の読み出しが開始される。この読み出しの焦点検出行の割合は20%であるものとする。
時刻T702において、VOB領域222に対する第2の読み出しが開始される。この読み出しの焦点検出行の割合は50%であるものとする。また、第2の読み出しで読み出されるVOB領域222と第1の読み出しで読み出されるVOB領域222は重複するものとする。
第1の実施形態と同様に、本実施形態においても、第2の読み出しに伴って補正データの生成が開始され、生成された補正データは、第1の読み出しで読み出された画像データの補正に用いられるものとする。
時刻T703において、VOB領域222に対する第1の読み出しに対応するリセットを開始し、時刻T704において、開口領域221に対する第1の読み出しに対応するリセットを開始する。
時刻T705において、VOB領域222に対する第1の読み出しが開始される。この読み出しの焦点検出行の割合は50%であるものとする。
時刻T706において、開口領域221に対する第1の読み出しが開始される。この読み出しの焦点検出行の割合は20%であるものとする。
本実施例において、VOB領域222に対する第1の読み出しで設定する焦点検出行の割合を、開口領域221に対する第1の読み出しで設定する焦点検出行の割合から変更する。そして、VOB領域222に対する第2の読み出しで設定する焦点検出行の割合と同じにしている。これにより、VOB領域222に対する第1の読み出しに対応するリセットの速度は、VOB領域222に対する第2の読み出しの速度と等しくなる。
そのため、第1の読み出しに対応するリセットの開始タイミングに対して、その近傍の第2の読み出しの開始タイミングを1HD期間でもずらせば、第1の読み出しに対応するリセットと第2の読み出しがVOB領域222において重複することを避けられる。すなわち、第2の読み出しの開始タイミングについて、重複が発生しないようにしなければならないという制約が緩和される。
本実施形態によれば、撮像行と焦点検出行のどちらも信号を読み出すように撮像素子を駆動したときの画像データを補正する場合において、撮像行と焦点検出行のそれぞれの信号に適した補正データを生成するのに要する時間を削減可能である。それに加えて、チップサイズの増大を抑制し、かつ、補正データをリアルタイムに生成する際の駆動上の制約を緩和可能な撮像装置を提供することができる。
また、本実施形態においては、撮影条件の変更に伴って、第2の読み出しで設定する基準画素領域222における焦点検出行の割合を第1の読み出しにおいて設定する焦点検出行の割合から変更する。その上で、第1の読み出しで設定する基準画素領域222における焦点検出行の割合を第1の読み出しで設定する有効画素領域221における焦点検出行の割合から変更する構成とした。
撮影条件の変更内容によっては、そもそも第2の読み出しにおいて設定する焦点検出行の割合を第1の読み出しにおいて設定する焦点検出行の割合から変更しない構成としてもよい。例えば、1巡目の第2の読み出しの開始タイミングを制限し、第1の読み出しの完了から第2の読み出しの開始までに一定の待機時間を設けることにする。
このとき、基準画素領域222において、待機時間内に第1の読み出しに対応するリセットが完了する場合は、第1の読み出しに対応するリセットと第2の読み出しが基準画素領域222において重複することはない。そのため、第2の読み出しにおいて設定する焦点検出行の割合を変更する。
また、基準画素領域222において、待機時間内に第1の読み出しに対応するリセットが完了しない場合は、第2の読み出しの開始タイミングの算出が複雑化しないように、第2の読み出しにおいて設定する焦点検出行の割合を変更しないことする。
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。
(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。
200a、200b 光電変換素子
206 単位画素
207 画素配列
212 画素駆動回路
216 列回路
221 有効画素領域
222 基準画素領域
107 撮像素子
218 補正データ生成回路
220 補正回路

Claims (6)

  1. 各々が複数の光電変換素子を含む複数の単位画素が行列状に配置され、基準画素領域および有効画素領域を備えた画素配列と、
    前記基準画素領域および前記有効画素領域から信号を読み出す第1の読み出しと、前記基準画素領域の信号を巡回して読み出す第2の読み出しとを行うように前記画素配列を駆動する駆動手段と、
    前記第2の読み出しで読み出された信号に基づいて補正データを生成する生成手段と、
    前記補正データを用いて前記有効画素領域から読み出された信号に基づく画像データを補正する補正手段と、
    前記画素配列において、前記複数の単位画素の各々における全ての光電変換素子の信号を加算した信号を読み出す撮像行と、前記複数の単位画素の各々における一部の光電変換素子の信号および前記複数の単位画素の各々における全ての光電変換素子の信号を加算した信号を読み出す焦点検出行とをそれぞれ設定する場合に、前記第1の読み出しを行う場合に前記画素配列に設定する前記撮像行と前記焦点検出行の割合と、前記第2の読み出しを行う場合に前記画素配列に設定する前記撮像行と前記焦点検出行の割合とを異ならせる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。
  2. 前記基準画素領域において、前記複数の単位画素の各々における前記複数の光電変換素子が光学的に遮蔽されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記基準画素領域において、前記複数の単位画素の各々は、前記複数の光電変換素子が列毎に設けられた列回路と電気的に接続されないことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  4. 前記制御手段は、前記第1の読み出しを行う場合に前記画素配列に設定する前記撮像行と前記焦点検出行の割合と、前記第2の読み出しを行う場合に前記画素配列に設定する前記撮像行と前記焦点検出行の割合とを、撮影条件に応じて変更することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  5. 前記制御手段は、前記第1の読み出しを行う場合に前記画素配列に設定する前記撮像行と前記焦点検出行の割合と、前記第2の読み出しを行う場合に前記画素配列に設定する前記撮像行と前記焦点検出行の割合とを、読み出しの途中で変更することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  6. 前記補正データは、シェーディング補正データを含むことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置
JP2022170829A 2022-10-25 2022-10-25 撮像装置 Pending JP2024062765A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022170829A JP2024062765A (ja) 2022-10-25 2022-10-25 撮像装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022170829A JP2024062765A (ja) 2022-10-25 2022-10-25 撮像装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024062765A true JP2024062765A (ja) 2024-05-10

Family

ID=90971058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022170829A Pending JP2024062765A (ja) 2022-10-25 2022-10-25 撮像装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2024062765A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5400406B2 (ja) 撮像装置
RU2609540C2 (ru) Устройство захвата изображения и способ управления устройством захвата изображения
US9277113B2 (en) Image pickup apparatus and driving method therefor
JP6588702B2 (ja) 撮像装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体
JP6595839B2 (ja) 撮像素子およびその制御方法、ならびに撮像装置
US11736824B2 (en) Image capture apparatus and control method thereof
US9667878B2 (en) Image capturing apparatus and control method for image capturing apparatus
US20180220058A1 (en) Image capture apparatus, control method therefor, and computer-readable medium
JP2013183380A (ja) 撮像素子、撮像素子の駆動方法及び撮像システム
JP6815777B2 (ja) 撮像装置及び撮像装置の制御方法
JP4637029B2 (ja) 撮像装置及びその制御方法
JP7551671B2 (ja) 撮像用回路およびその制御方法
US9942493B2 (en) Image pickup apparatus and reading method for outputting signals based on light flux passing through an entire area of an exit pupil and light flux passing through part of the exit pupil
JP6700751B2 (ja) 撮像装置、撮像装置の制御方法およびプログラム
JP2024062765A (ja) 撮像装置
JP6444254B2 (ja) 焦点検出装置、撮像装置、焦点検出方法、プログラム、及び記憶媒体
US10203206B2 (en) Image capture apparatus having signal readouts using distance measurement region
JP2019186792A (ja) 撮像装置
JP7148265B2 (ja) 撮像装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体
US11539903B2 (en) Imaging apparatus and method of controlling the same and non-transitory computer-readable storage medium
JP6980859B2 (ja) 撮像素子
JP2023056321A (ja) 撮像装置
JP2020141347A (ja) 撮像装置
JP2024121908A (ja) 撮像装置、撮像方法、及びコンピュータプログラム
JP2023059696A (ja) 撮像装置及びその制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20231213