JP3810014B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、ビデオカメラ等の撮像装置に係り、特に静止画の映像信号を生成するときの露光制御に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus such as a video camera, and more particularly to exposure control when generating a video signal of a still image.
ビデオカメラは、信号処理のディジタル化に伴ない、多種多様な機能が開発されている一方で、ディジタルの映像信号を容易に出力できることから、コンピュ−タなどの映像入力手段として注目されつつある。コンピュ−タなどの取り扱う映像は、静止画が一般的であり静止画の映像信号を得るために、現在では民生用のカメラ一体型VTRを用いてカメラ一体型VTRから出力される動画像のうちの任意の1フィ−ルドないし1フレ−ム分の映像信号をメモリ等に記録する。メモリ等に記録された映像信号は、静止画としてコンピュ−タに入力される。なお、ビデオカメラにおいて、適正露出の静止画を出力する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、以下に示す問題から上記画像入力方法は好ましい方法ではない。 However, the image input method is not a preferable method because of the following problems.
(1)自動制御系を静止画にも対応できるようにする…一般的なビデオカメラでは映像信号を用いて露光制御を行なっている。すなわち、被写体の照度を検出する検出器を別個には有しておらず、映像信号から検出してそれぞれの制御部にフィ−ドバックしている。しかしながら、静止画の映像信号から検出しても、検出した静止画にフィ−ドバックできない。 (1) Making an automatic control system compatible with still images. In general video cameras, exposure control is performed using video signals. That is, it does not have a separate detector for detecting the illuminance of the subject, but is detected from the video signal and fed back to each control unit. However, even if it detects from the video signal of a still picture, it cannot feed back to the detected still picture.
(2)一般的な撮像素子を用いてフレ−ムの静止画を生成できるようにする…一般的な撮像素子は、画素の信号を一度しか読み出せない破壊読み出しであり、しかも垂直方向に隣接する2つの画素の信号を混合して読みだす画素混合方式である。上記読み出し方式のままで信号処理を行なうと、画素数に見合った解像度の静止画は生成できない。 (2) A still image of a frame can be generated using a general imaging device. A general imaging device is a destructive readout in which a pixel signal can be read only once and is adjacent in the vertical direction. This is a pixel mixing method in which signals from two pixels are mixed and read out. If signal processing is performed in the above readout method, a still image having a resolution corresponding to the number of pixels cannot be generated.
本発明は、これらの問題を解決し、通常のビデオカメラ(アイリス及び信号処理)で、フルフレームの静止画を撮像することを目的とする。 An object of the present invention is to solve these problems and to capture a full frame still image with a normal video camera (iris and signal processing).
上記目的を達成するために、本発明は、入射光を光電変換する固体撮像素子と、固体撮像素子で光電変換された信号を増幅し、信号処理し、映像信号として出力する信号処理手段と、静止画撮像時の露光量を動画撮像時の露光量よりも多くなるように制御する露光制御手段とを備え、信号処理手段は、静止画撮像時の信号増幅量を動画撮像時の信号増幅量よりも少なくするものである。 To achieve the above object, the present invention provides a solid-state imaging device that photoelectrically converts incident light, a signal processing unit that amplifies a signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device, performs signal processing, and outputs the signal as a video signal; Exposure control means for controlling the exposure amount at the time of still image capturing to be larger than the exposure amount at the time of moving image capturing, and the signal processing means converts the signal amplification amount at the time of still image capturing to the signal amplification amount at the time of moving image capturing. Less than.
本発明によれば、静止画撮像時に正確な露光制御を行なうことができ、高画質な静止画を撮像することが出来る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 that can perform accurate exposure control when capturing a still image and can capture a high-quality still image.
以下、本発明を図を用いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の構成図である。同図において、101はレンズ、102はメカシャッタ、103は撮像素子、104はアンプ、105はA/D変換器、106は映像信号処理回路、107はカメラ制御回路、108はメカシャッタ制御回路、109は撮像素子駆動回路、110はシャッタボタンである。撮像素子103の具体例を図2に示す。図2において、201はホトダイオ−ド、202は垂直CCD、203は水平CCDであり、gr、mg、cy、yeはホトダイオ−ド201の各々の表面に配された色フィルタで、grはグリ−ン、mgはマゼンタ、cyはシアン、yeはイエロ−の色フィルタであることを示す。このような色フィルタが配されたホトダイオ−ドは一般に画素と呼ばれている。レンズ101を通して入力された光は、メカシャッタ制御回路108により絞り値Fが制御されたメカシャッタ102を通して撮像素子103に入力され、撮像素子103の表面に配されたホトダイオ−ド201で光電変換され、垂直CCD202内で画素混合され、水平CCD203を経由して出力される。撮像素子103の出力信号は、アンプ104で増幅され、A/D変換器105でディジタル信号に変換され、映像信号処理回路106に入力される。映像信号処理回路106は、入力された信号をNTSC等の映像信号に変換して出力すると共に被写体の輝度情報等をカメラ制御回路107に出力する。カメラ制御回路107は、被写体の輝度情報をもとに映像信号処理回路106の出力が所望の輝度レベルになるようにメカシャッタ制御回路108を制御し、メカシャッタ102の絞り値を変化させ、また、必要に応じて撮像素子駆動回路109を制御し、撮像素子103が有する電子シャッタスピ−ドを制御する。
FIG. 1 is a configuration diagram of an imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the figure, 101 is a lens, 102 is a mechanical shutter, 103 is an image sensor, 104 is an amplifier, 105 is an A / D converter, 106 is a video signal processing circuit, 107 is a camera control circuit, 108 is a mechanical shutter control circuit, 109 is An image
次に、電子シャッタについて簡単に説明する。図3は、撮像素子103のポテンシャルを模式的に表した図である。同図において、301は撮像素子103に蓄えられた電荷、302は読み出しゲ−ト、303は基板電圧、304はwell、305はチャネルストッパである。ホトダイオ−ド201により光電変換された電荷は、読み出しゲ−ト302とwell304の間に図に示すように蓄えられる。撮像素子103に撮像素子駆動回路109から電荷掃き出しパルスが供給されると、基板電圧303のポテンシャルが下がる。すると、図4に示すように基板電圧303に引き込まれる形でwell304のポテンシャルが下がる。すると、電荷301は、基板電圧303の部分に掃き捨てられる。チャネルストッパ305は、隣の画素に対応する垂直CCD202からの電荷の漏れ込みを阻止するためのものである。
Next, the electronic shutter will be briefly described. FIG. 3 is a diagram schematically showing the potential of the image sensor 103. In this figure, 301 is a charge stored in the image sensor 103, 302 is a readout gate, 303 is a substrate voltage, 304 is a well, and 305 is a channel stopper. The charge photoelectrically converted by the photodiode 201 is stored between the read gate 302 and the well 304 as shown in the figure. When a charge sweeping pulse is supplied from the image
この構成において、シャッタボタン110を押すことによりカメラ制御回路107からシャッタクロ−ズの制御信号がメカシャッタ制御回路108に入力され、メカシャッタ制御回路108によってメカシャッタ102は、所定の時間後にクロ−ズ状態となる。メカシャッタ102がクロ−ズ状態となるまでに撮像素子103に入力された光は、上記動作と同様に撮像素子103に配されたホトダイオ−ド201によって光電変換され、メカシャッタ102がクロ−ズ状態の間に垂直CCD202を経由して水平CCD203へ転送し、撮像素子駆動回路109より供給される水平走査パルスに同期して電圧変換されて出力される。この時、撮像素子103は、ホトダイオ−ド201から1度信号を読み出すと、ホトダイオ−ド201に信号が残らない、いわゆる破壊読み出しであるので、一般的な読み出し方法である画素混合読み出しをすると、フレ−ムの情報が失われてしまう。
In this configuration, when the
以下、画素混合読み出しの説明をする。撮像素子103は、シャッタボタン110が押されるまで、特開昭63−114487号公報に記載されているように、垂直方向に隣接する2つの画素信号を混合して読み出す、いわゆる画素混合方式で信号を読み出す。
Hereinafter, pixel mixed readout will be described. The image sensor 103 is a so-called pixel mixing method that reads and mixes two adjacent pixel signals in the vertical direction as described in JP-A-63-114487 until the
図5は、画素混合読み出し時における垂直転送パルスと、垂直CCD202における信号電荷の転送のタイミングチャ−トを示したものである。同図において垂直転送パルス1の3値パルスが高レベルになることでgr、mgの行のホトダイオ−ド201から、垂直転送パルス3の3値パルスが高レベルになることでcy、yeの行のホトダイオ−ド201からそれぞれ垂直CCD202に信号電荷が転送される。垂直CCD202に転送された信号電荷は、図5に示す通りに垂直CCD202内で混合され、水平CCD203に転送され、撮像素子103から出力される。
FIG. 5 shows a vertical transfer pulse at the time of pixel mixed readout and a signal charge transfer timing chart in the
ところが、静止画撮像時において上記した画素混合読み出しを行なうと、撮像素子103の垂直方向の画素数に見合った解像度を得ることが出来ないので、静止画撮像時には、以下に示す独立読み出しを行なう。図6は、独立読み出し時における垂直転送パルスと、垂直CCD202における信号電荷の転送のタイミングチャ−トを示したものである。同図において垂直転送パルス1、及び垂直転送パルス3の3値パルスが高レベルになる周期は、図6に示す通り1フィ−ルドおきである。よって垂直転送パルス1の3値パルスが高レベルになるフィ−ルドでは、gr、mgの行のホトダイオ−ド201からのみ信号電荷が垂直CCD202に転送され、次の1フィ−ルドでは、垂直転送パルス3の3値パルスが高レベルになることで、cy、mgの行のホトダイオ−ド201からのみ垂直CCD202に信号電荷が転送される。垂直CCD202に転送された信号電荷は、1フィ−ルド期間ですべて水平CCD203に転送されてしまうので、上記した画素混合読み出し方式の様に、隣りあったホトダイオ−ド201の信号電荷が混合されることはなく、1つのホトダイオ−ドに対して1つの信号を得ることができる。以下、水平CCD203に転送された信号電荷は、撮像素子駆動回路109より供給される水平走査パルスに同期して撮像素子103から出力される。撮像素子103の出力信号は、アンプ104で増幅され、A/D変換器105でディジタル信号に変換され、映像信号処理回路106に入力される。映像信号処理回路106は、入力された信号を映像信号に変換して出力する。ただし、上記独立読み出しをするにあたり、上記gr、mgの行のホトダイオ−ドの露光量と、cy、yeの行のホトダイオ−ドの露光量を等しくするために、静止画撮像のための露光を開始した時から、少なくとも上記信号を読み出し終えるまでの期間は、メカシャッタ102を全閉状態にしなければならない。さらに、撮像素子103に対する露光量は、前フィ−ルドに撮像素子103が有するホトダイオ−ド201が光電変換した信号電荷を垂直CCD202に転送した直後からメカシャッタ102が全閉状態になるまでに撮像素子103に入射した光量である。
However, if the above-described pixel mixture readout is performed at the time of still image capturing, the resolution corresponding to the number of pixels in the vertical direction of the image sensor 103 cannot be obtained. Therefore, the following independent readout is performed at the time of still image capturing. FIG. 6 shows a vertical transfer pulse at the time of independent reading and a timing chart of signal charge transfer in the
図7は、メカシャッタ102の絞り値に対する撮像素子103への露光量を示したグラフである。本実施形態のビデオカメラの露光制御ではシャッタボタン110が押されるまでは通常のビデオカメラと同様の動作を行っている。すなわち1フィールド期間撮像素子103に蓄積した電荷を毎フィールド読出し、信号処理回路で生成した輝度信号から露光量を計算して所定の露光量となるようにメカシャッタ制御回路108でメカシャッタ102の絞りを制御する。撮像素子103の露光は、電子シャッタを使用しない場合、ホトダイオード201から垂直CCD202への電荷転送を行う時刻t1〜t4からそれぞれ開始されるので、時刻t3〜t4の間でシャッタボタン110が押されたとすると、時刻t4から静止画生成のための露光が開始される。この時、Aで示した面積(露光量)が、現在撮像している被写体に対する適正な露光量であったとする。静止画撮像時に適正な露光量を得るためには、時刻t4〜t5期間の露光量であるBで示した面積とAで示した面積が等しくなるようにメカシャッタ102を動作させれば、静止画撮像時においても適正な露光量を得ることが出来る。
FIG. 7 is a graph showing the exposure amount to the image sensor 103 with respect to the aperture value of the mechanical shutter 102. In the exposure control of the video camera of this embodiment, the same operation as that of a normal video camera is performed until the
次に、本発明の第2の実施形態を図を用いて説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
前述の第1の実施形態で図1に示した撮像装置において、動画撮像時信号中の雑音成分は、毎フィ−ルド毎に位相が異なり、人間の目で平滑化されるため、信号中の雑音成分は、あまり気にならなかった。しかし、静止画の場合、上記平滑化が行なわれないので、静止画撮像時においては、従来の動画を撮像する撮像装置よりもS/Nを向上させる必要がある。 In the imaging apparatus shown in FIG. 1 in the first embodiment described above, the noise component in the moving image imaging signal has a different phase for each field and is smoothed by the human eye. The noise component did not bother me much. However, in the case of a still image, since the above smoothing is not performed, it is necessary to improve the S / N ratio at the time of capturing a still image as compared with an imaging device that captures a conventional moving image.
上記S/Nを向上させる手段を図3を用いて以下に示す。同図においてホトダイオ−ド201により光電変換された電荷は、読み出しゲ−ト302とwell304の間に図に示すように蓄えられる。動画読み出し時においては、1フィ−ルドに1回垂直転送パルス1及び3の3値パルスが高レベルになることで読み出しゲ−ト302のポテンシャルが下がり、上記電荷301が垂直CCD202に転送される。この時、図に示した読み出しゲ−トのポテンシャルが垂直転送パルス1の3値パルスが高レベルになることで下がったとすれば、垂直方向に隣接する画素が有する読み出しゲ−トのポテンシャルは、垂直転送パルス3の3値パルスが高レベルになることによって下がるものとする。上記方法で読み出された電荷301は、上方ないし下方に隣接するホトダイオ−ドで光電変換された電荷と垂直CCD202内で混合される。静止画撮像時においては、読み出しを開始する1フィ−ルド目には、垂直転送パルス1の3値パルスのみを高レベルとして、2フィ−ルド目に垂直転送パルス3の3値パルスのみを高レベルとすることで上記画素混合を行なわずに電荷301を読みだす。この時、電荷301が読み出しゲ−ト302とwell304の間から溢れないかぎり1つの画素に対して動画撮像時よりも多くの量の電荷301を蓄積しても、垂直CCD202及び水平CCD203は、電荷の転送が可能である。上記方法に基づき撮像素子103により多くの電荷を蓄積することで、S/Nが向上する。
Means for improving the S / N will be described below with reference to FIG. In the figure, the charge photoelectrically converted by the photodiode 201 is stored between the readout gate 302 and the well 304 as shown in the figure. At the time of moving image reading, the
次に、本発明の第3の実施形態を図を用いて説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の第3の実施形態に係る撮像装置の構成は、前述の第1の実施形態と共通であるので、図1を用いて説明する。また、第1の実施形態と共通する部分については、その説明を省略する。上記実施形態に示した様に、静止画を撮像する場合、撮像素子103により多くの光を入射させ、より多くの電荷を蓄積した方がS/Nは有利である。以下、撮像素子103に蓄積させる電荷の量を動画撮像時の1.5倍として静止画撮像時の露光制御について説明する。 The configuration of the imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment, and will be described with reference to FIG. Further, description of portions common to the first embodiment is omitted. As shown in the above-described embodiment, when capturing a still image, it is more advantageous to have more light incident on the image sensor 103 and accumulate more charge. Hereinafter, exposure control during still image capturing will be described with the amount of charge accumulated in the image sensor 103 being 1.5 times that during moving image capturing.
図8は、本実施形態におけるメカシャッタ102の絞り値に対する撮像素子103への露光量とホトダイオ−ド201から垂直CCD202への電荷の転送タイミングを示す図である。上記撮像装置において、静止画撮像動作に入る前には、第1の実施形態で述べたように一般的なビデオカメラと同様の露光制御を行なう。ここでは簡単のため動画撮像の時間を3フィ−ルド分しか示さないが、動画を撮像する時間の長さは、上記露光制御が十分安定するまでの任意の長さであり、その後シャッタボタン110が押されるまでの時間である。上記動画の露光制御が安定した後、図8のtsに示す時刻にシャッタボタン110が押されたとすると、カメラ制御回路107からシャッタクロ−ズの制御信号がメカシャッタ制御回路108に入力され、メカシャッタ制御回路108によってメカシャッタ102は、次のフィ−ルドの先頭つまり時刻t4から閉鎖動作を開始する。すなわち静止画撮像のための露光は、時刻t4から開始される。この時メカシャッタ102は、慣性を持たずに一定速度で直線的に絞り値を変化し、現在の絞り量から3フィ−ルドの時間で閉鎖したとする。また、図8に示すように時刻t4以降メカシャッタ102が閉鎖するまで垂直転送パルス1及び3の3値パルスを停止し、ホトダイオ−ド201からの電荷の読み出しを停止する。上記条件によれば、前述の第1の実施形態と同様に静止画撮像時の露光量すなわちBで示した面積は、動画撮像時の露光量、すなわちAで示した面積の1.5倍となり、図8に示す時刻t3からt4期間の露光量の1.5倍の露光量を撮像素子103に与えることができる。上記方法でt4〜t7期間に撮像素子103に入射した光は、光電変換されてメカシャッタ102が閉鎖した後のt7、t8のタイミングで各々1回ずつ垂直転送パルス1、3の3値パルスを高レベルにして、上記した独立読み出しにより撮像素子103から出力される。ただし、独立読み出しをしたので、映像信号処理回路106は、信号処理を静止画用に切り替えて入力された信号を映像信号に変換して出力する。また、この時撮像素子103に蓄えられた信号電荷は、動画撮像時の1.5倍であるので以後の信号処理における信号増幅の総量は、動画撮像時の1/1.5倍にすれば良い。
FIG. 8 is a diagram showing the exposure amount to the image sensor 103 with respect to the aperture value of the mechanical shutter 102 and the transfer timing of charges from the photodiode 201 to the
また、上記t4〜t7期間に撮像された映像信号は、1度しか読み出すことが出来ないので、読み出したら図示しないメモリ等の記録手段に記録し、必要に応じてコンピュ−タ機器等に静止画として出力する。 Further, since the video signal picked up during the period from t4 to t7 can be read only once, it is recorded in a recording means such as a memory (not shown) when read, and a still image is stored in a computer device or the like as necessary. Output as.
次に、本発明の第4の実施形態を図を用いて説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の第4の実施形態に係る撮像装置の構成は、前述の第1及び3の実施形態と共通であるので、図1を用いて説明する。また、第1及び3の実施形態と共通する部分については、説明を省略する。本実施形態においても、撮像素子103に蓄積させる電荷の量を動画撮像時の1.5倍として静止画撮像時の露光制御について説明する。 The configuration of the imaging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention is the same as that of the first and third embodiments described above, and will be described with reference to FIG. Further, description of portions common to the first and third embodiments is omitted. Also in the present embodiment, the exposure control during still image capturing will be described with the amount of charge accumulated in the image sensor 103 being 1.5 times that during moving image capturing.
図9は、本実施形態におけるメカシャッタ102の絞り値に対する撮像素子103への露光量と、ホトダイオ−ド201から垂直CCD202への電荷の転送タイミングを示す図である。本実施形態において、前述の第3の実施形態と異なる点は、被写体の照度がより高く、撮像素子103への露光量が前述の第3の実施形態の半分であることである。上記撮像装置において、静止画撮像動作に入る前には、第1の実施形態で述べたように一般的なビデオカメラと同様の露光制御を行なう。動画の露光制御が安定した後、図9のtsに示す時刻にシャッタボタン110が押されたとすると、静止画撮像のための露光は、時刻t4から開始される。この時メカシャッタ102は、前述の第3の実施形態と同様に慣性を持たずに一定速度で直線的に絞り値を変化する。すなわち、メカシャッタ102が閉鎖するまでに要する時間も半分となり、1.5フィ−ルドとなる。この時、前述の第1の実施形態と同様に、シャッタボタン110が押された次のフィ−ルドすなわち時刻t4からメカシャッタ102を閉鎖させたとすると、静止画撮像のための露光量を時刻t3〜時刻t4の動画撮像時に行なっていた露光制御による露光量の1.5倍にすることが出来ない。そこで、シャッタボタン110が押されても、カメラ制御回路107は、以下に示す方法で決まる一定の時間シャッタクロ−ズの制御信号をメカシャッタ制御回路108に出力しない。
FIG. 9 is a diagram showing the exposure amount to the image sensor 103 with respect to the aperture value of the mechanical shutter 102 and the transfer timing of charges from the photodiode 201 to the
図10は、シャッタボタン110が押されてから、カメラ制御回路107が上記一定時間を計算し、シャッタクロ−ズの制御信号をメカシャッタ制御回路108に出力するまでの一連の動作を示す流れ図である。シャッタボタン110が押されると、シャッタクロ−ズの制御信号がカメラ制御回路107に入力され、カメラ制御回路107は、メカシャッタ102の現在の絞り値を判定し、現在のメカシャッタ102の絞り値から、メカシャッタ102が閉鎖するまでに要する時間を計算する。そして、動画撮像時に行っていた露光制御による露光量の1.5倍の露光量を静止画撮像時に与えるためにメカシャッタ102の閉鎖動作をどれだけ遅らせれば良いかを計算する。カメラ制御回路107は、シャッタボタン110が押されてから、上記計算で得られた時間後にメカシャッタ制御回路108にシャッタクロ−ズの制御信号を出力し、メカシャッタ102を閉鎖させる。なお、図示しないが、カメラ制御回路107は、メカシャッタ102の絞り値を認識する手段を有し、現在の露光量と、メカシャッタ102が閉鎖するまでに要する時間から、撮像素子103への露光量を静止画撮像時に動画撮像時の1.5倍の露光量を与えるために必要な上記一定時間を計算する手段を有する。本実施形態においては、上記一定時間を1フィ−ルドとすることで、前述の第1の実施形態と同様に図9に示す静止画撮像時の露光量すなわちBで示した面積は、動画撮像時の露光量、すなわちAで示した面積の1.5倍となり、時刻t3からt4期間の露光量の1.5倍の露光量を撮像素子103に与えることができる。上記方法でt4〜メカシャッタ102が閉鎖するまでに撮像素子103に入射した光は、光電変換されてメカシャッタ102が閉鎖した後のt7、t8のタイミングで各々1回ずつ垂直転送パルス1、3の3値パルスを高レベルにして、上記した独立読み出しにより撮像素子103から出力される。ただし、独立読み出しをしたので、映像信号処理回路106は、信号処理を静止画用に切り替えて入力された信号を映像信号に変換して出力する。また、この時撮像素子103に蓄えられた信号電荷は、動画撮像時の1.5倍であるので以後の信号処理における信号増幅の総量は、動画撮像時の1/1.5倍にすれば良い。
FIG. 10 is a flowchart showing a series of operations from when the
また、上記t4〜メカシャッタ102が閉鎖するまでに撮像された映像信号は、1度しか読み出すことが出来ないので、読み出したら図示しないメモリ等の記録手段に記録し、必要に応じてコンピュ−タ機器等に静止画として出力する。 Since the video signal picked up from the time t4 to the time when the mechanical shutter 102 is closed can be read only once, it is recorded in a recording means such as a memory (not shown) when read, and a computer device if necessary. Etc. as a still image.
静止画撮像時において動画撮像時の露光量の1.5倍の露光量を得ることが出来る。なお、上記一定時間は、さらに被写体が明るく、さらに露光量が少ない場合は、上記一定時間がそれに応じて長くなることは、言うまでもない。なお、前述の第3の実施形態同様、図9に示すように時刻t4以降メカシャッタ102が閉鎖するまで垂直転送パルス1及び3の3値パルスを停止し、ホトダイオ−ド201からの電荷の読み出しを停止する。
At the time of still image capturing, an exposure amount that is 1.5 times the exposure amount at the time of moving image capturing can be obtained. Needless to say, when the subject is brighter and the amount of exposure is smaller, the predetermined time becomes longer accordingly. As in the third embodiment described above, as shown in FIG. 9, the ternary pulses of the
次に、本発明の第5の実施形態を図を用いて説明する。 Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態は、前述の第3の実施形態と共通する部分があり、異なる部分について説明する。本実施形態においても、撮像素子103に蓄積させる電荷の量を動画撮像時の1.5倍として静止画撮像時の露光制御について説明する。 The present embodiment has parts in common with the third embodiment described above, and different parts will be described. Also in the present embodiment, the exposure control during still image capturing will be described with the amount of charge accumulated in the image sensor 103 being 1.5 times that during moving image capturing.
図11は、本実施形態におけるメカシャッタ102の絞り値に対する撮像素子103への露光量と、ホトダイオ−ド201から垂直CCD202への電荷の転送タイミング及び撮像素子駆動回路109から供給される電荷掃き捨てパルスのタイミングを示す図である。本実施形態において、前述の第3の実施形態と異なる点は、被写体の照度がより低く、撮像素子103への露光量が前述の第3の実施形態の2倍であることである。上記撮像装置において、静止画撮像動作に入る前には、第1の実施形態で述べたように一般的なビデオカメラと同様の露光制御を行なう。動画の露光制御が安定した後、図11のtsに示す時刻にシャッタボタン110が押されたとすと、静止画撮像のための露光は、時刻t4から開始される。この時メカシャッタ102は、前述の第3の実施形態と同様に慣性を持たずに一定速度で直線的に絞り値を変化する。すなわち、メカシャッタ102が閉鎖するまでに要する時間も2倍となり、6フィ−ルドとなる。この時、シャッタボタン110が押された次のフィ−ルドすなわち時刻t4からメカシャッタ102を閉鎖させたとすると、静止画撮像のための露光量は、時刻t3〜時刻t4の動画撮像時に行なっていた露光制御による露光量の3倍になってしまう。そこで、シャッタボタン110が押されて、時刻t4からメカシャッタ102が閉鎖動作を行なっている最中に、カメラ制御回路107は、以下に示す方法で決まる一定の時間撮像素子103が有する電子シャッタ機能によりホトダイオ−ド201に蓄積した電荷を掃き捨てる。
FIG. 11 shows the exposure amount to the image sensor 103 with respect to the aperture value of the mechanical shutter 102 in this embodiment, the charge transfer timing from the photodiode 201 to the
図12は、シャッタボタン110が押されてから、カメラ制御回路107が上記一定時間を計算し、シャッタクロ−ズの制御信号をメカシャッタ制御回路108に出力するまでの一連の動作を示す流れ図である。シャッタボタン110が押されると、シャッタクロ−ズの制御信号がカメラ制御回路107に入力され、カメラ制御回路107は、メカシャッタ102の現在の絞り値を判定し、現在のメカシャッタ102の絞り値から、メカシャッタ102が閉鎖するまでに要する時間を計算する。そして、動画撮像時に行っていた露光制御による露光量の1.5倍の露光量を静止画撮像時に与えるために上記電子シャッタ機能による電荷の掃き出しを時刻t4からどれだけ行なえば良いかを計算する。カメラ制御回路107は、シャッタボタン110が押されてから、時刻t4からメカシャッタ102を閉鎖させるためにメカシャッタ制御回路108にシャッタクロ−ズの制御信号を出力し、同時に上記計算で得られた時間、撮像素子駆動回路109を制御し、撮像素子103に電荷掃き捨てパルスを供給させる。なお、図示しないが、カメラ制御回路107は、メカシャッタ102の絞り値を認識する手段を有し、現在の露光量と、メカシャッタ102が閉鎖するまでに要する時間から、撮像素子103への露光量を静止画撮像時に動画撮像時の1.5倍の露光量を与えるために必要な上記一定時間を計算する手段を有する。本実施形態においては、上記一定時間を略2フィ−ルドとすることで、静止画撮像時において動画撮像時の露光量の1.5倍の露光量を得ることが出来る。なお、上記一定時間は、さらに被写体が暗く、さらに露光量が多い場合は、上記一定時間がそれに応じて長くなることは、言うまでもない。
FIG. 12 is a flowchart showing a series of operations from when the
また、上記t4〜メカシャッタ102が閉鎖するまでに撮像された映像信号は、1度しか読み出すことが出来ないので、読み出したら図示しないメモリ等の記録手段に記録し、必要に応じてコンピュ−タ機器等に静止画として出力される。なお、前述の第3の実施形態同様、図11に示すように時刻t4以降メカシャッタ102が閉鎖するまで垂直転送パルス1及び3の3値パルスを停止し、ホトダイオ−ド201からの電荷の読み出しを停止する。
Since the video signal picked up from the time t4 to the time when the mechanical shutter 102 is closed can be read only once, it is recorded in a recording means such as a memory (not shown) when read, and a computer device if necessary. Etc. as a still image. As in the third embodiment described above, as shown in FIG. 11, the ternary pulses of the
次に、本発明の第6の実施形態を図を用いて説明する。 Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図13は本発明の第6の実施形態に係る撮像装置の構成図であり、前述の第1の実施形態と共通する部分には同じ番号を付け、説明を省略する。同図において、1301はメカシャッタ、1302はEEPROM(電気的に書き替え可能なROM)であり、前述の第3、4及び5の実施形態においてメカシャッタ102は、慣性を持たずに一定速度で直線的に絞り値が変化するものとしていたが、上記メカシャッタ1301は、慣性を持っている。すなわち、シャッタボタン110が押されてシャッタクロ−ズの制御信号がメカシャッタ制御回路108に入力された後にメカシャッタ1301が行なうシャッタ閉鎖動作は、図14に示す軌跡をたどる。図14に示す軌跡は、メカシャッタ1301の種類によって異なり、また同一の種類のメカシャッタでも、個々のバラツキ等で、必ずしも同一ではない。そこで、用いたメカシャッタ1301の閉鎖動作時の軌跡をEEPROM1302に予め記録しておく。図14には、メカシャッタ1301の絞り値が3種類の場合しか示していないが、必要に応じて任意の各絞り値におけるメカシャッタ1301の閉鎖動作の軌跡をEEPROM1302に記録する。上記EEPROM1302に記録するデ−タは、生産工程における自動調整時に記録してもよい。
FIG. 13 is a configuration diagram of an imaging apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment, and the description will be omitted. In the figure, 1301 is a mechanical shutter, 1302 is an EEPROM (electrically rewritable ROM), and in the third, fourth and fifth embodiments described above, the mechanical shutter 102 is linear at a constant speed without inertia. However, the mechanical shutter 1301 has inertia. That is, the shutter closing operation performed by the mechanical shutter 1301 after the
なお、上記任意の各絞り値におけるメカシャッタ1301の閉鎖動作の軌跡は、その他の記録手段に記録してもよい。 Note that the locus of the closing operation of the mechanical shutter 1301 at each arbitrary aperture value may be recorded in other recording means.
以下、本実施形態においての静止画撮像時の露光制御を説明する。前述の第1、3、4及び5の実施形態と同様に静止画撮像動作をする前には、一般的なビデオカメラと同様の動画を撮像し、一般的なビデオカメラが行なっている露光制御を行なう。図15,16,17は、本実施形態において静止画撮像を行なう場合の各メカシャッタ1301の絞り値に対する撮像素子103への露光量と、ホトダイオ−ド201から垂直CCD202への電荷の転送タイミングを示す図であり、図18は、シャッタボタン110が押されてからの静止画撮像時における露光制御動作を示す流れ図である。
Hereinafter, exposure control during still image capturing in the present embodiment will be described. Similar to the first, third, fourth, and fifth embodiments described above, before performing a still image capturing operation, a moving image similar to a general video camera is captured and exposure control performed by the general video camera is performed. To do. 15, 16, and 17 show the exposure amount to the image sensor 103 with respect to the aperture value of each mechanical shutter 1301 and the transfer timing of charges from the photodiode 201 to the
図18に示すように、動画の露光制御が安定した後、任意のタイミングtsでシャッタボタン110が押されると、カメラ制御装置107は現在のメカシャッタ1301の絞り値に対応する閉鎖動作の軌跡をEEPROM1302から読み出す。そして、EEPROM1302からのデ−タをもとに、静止画撮像時において、動画撮像時に行なった露光制御による露光量の1.5倍の露光量を与えるために、図15に示すように前述の第4の実施形態で行なったシャッタ閉鎖動作を遅らせる方法を用いるか、また、図16に示すように前述の第5の実施形態で行なった電子シャッタによる電荷の掃き出しを行なうか、図17に示すようにまた前述の第3の実施形態で行なったように時刻t4からシャッタ閉鎖動作を行なうかを判定する。上記判定結果が前述の第4の実施形態と同様にシャッタ閉鎖動作を遅らせるであったなら、カメラ制御回路107は図18で示すaを選択し、時刻t4からシャッタ閉鎖動作をどれだけ遅らせるかを計算し、時刻t4から得られた計算時間後すなわち図15に示す時刻tssにシャッタクロ−ズの制御信号をメカシャッタ制御回路に出力する。また、上記判定結果が前述の第5の実施形態と同様に電子シャッタによる電荷の掃き出しを行なうであったら、図18で示すbを選択し、カメラ制御回路107は、静止画撮像のための露光開始時間である時刻t4から電子シャッタによる電荷の掃き出しを行なう時間を計算し、時刻t4にシャッタクロ−ズの制御信号をメカシャッタ制御回路108に出力し、同時に上記計算で得られた時間だけ撮像素子駆動回路109を制御し、撮像素子103に蓄積した電荷の掃き出しを行なわせる。また、上記した2つ以外、すなわちシャッタ閉鎖動作を遅らせる必要も、電子シャッタによる電荷の掃き出しも行なう必要が無い場合には、図18で示すcを選択し、前述の第3の実施形態のように時刻t4からシャッタクロ−ズの制御信号をメカシャッタ制御回路108に出力し、メカシャッタ1301を閉鎖させる。
As shown in FIG. 18, after the exposure control of the moving image is stabilized, when the
なお、図示しないが、カメラ制御回路107は、メカシャッタ1301の絞り値を認識する手段を有し、現在の露光量と、EEPROM1302より与えられるデ−タから、撮像素子103への露光量を静止画撮像時に動画撮像時の1.5倍とするために、上記方法のいづれかの方法を用いれば良いかを判定する手段と、シャッタ閉鎖動作を遅らせる時間の計算手段及び電子シャッタによる電荷の掃き出し時間を計算する手段を有する。また、上記t4〜メカシャッタ1301が閉鎖するまでに撮像された映像信号は、1度しか読み出すことが出来ないので、読み出したら図示しないメモリ等の記録手段に記録し、必要に応じてコンピュ−タ機器等に静止画として出力する。なお、前述の第3、4、5の実施形態同様、図15、16、17に示すように時刻t4以降メカシャッタ102が閉鎖するまで垂直転送パルス1及び3の3値パルスを停止し、ホトダイオ−ド201からの電荷の読み出しを停止する。
Although not shown, the
101 レンズ
102 メカシャッタ
103 撮像素子
104 アンプ
105 A/D変換器
106 映像信号処理回路
107 カメラ制御回路
108 メカシャッタ制御回路
109 撮像素子駆動回路
110 シャッタボタン
201 ホトダイオード
202 垂直CCD
203 水平CCD
301 電荷
302 読み出しカード
303 基板電圧
304 well
305 チャネルストッパ
1301 メカシャッタ
1302 EEPROM
DESCRIPTION OF
203 Horizontal CCD
301 Charge 302
305 Channel stopper 1301
Claims (1)
該固体撮像素子で光電変換された信号を増幅し、信号処理し、映像信号として出力する信号処理手段と、
静止画撮像時の露光量を動画撮像時の露光量よりも多くなるように制御する露光制御手段と
を備え、
該信号処理手段は、静止画撮像時の信号増幅量を動画撮像時の信号増幅量よりも少なくすることを特徴とする撮像装置。 A solid-state imaging device that photoelectrically converts incident light; and
A signal processing means for amplifying the signal photoelectrically converted by the solid-state imaging device, processing the signal, and outputting it as a video signal;
Exposure control means for controlling the exposure amount at the time of still image capturing to be larger than the exposure amount at the time of moving image capturing;
With
The signal processing means makes the signal amplification amount at the time of still image capturing smaller than the signal amplification amount at the time of moving image capturing.
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