JP4433981B2 - 撮像方法および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズームを行う撮像装置および撮像方法に関する。

ビデオカメラ、デジタルカメラ、携帯電話の撮像部等のように固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズームを行う撮像装置が知られている。従来の撮像装置では、固体撮像素子により撮像された画像をメモリに記憶した後、ズーム範囲の画像を切り出し、拡大処理を行っていた（特許文献１および２参照）。
特開２００３−１７９７９９号公報 特開２００３−１５３０７８号公報

しかしながら、従来の撮像装置では、固体撮像素子により撮像された画像をメモリに記憶した後、ズーム範囲の画像を切り出し、拡大処理を行うため、メモリの記憶容量が大きくなり、これにより撮像装置のコストが高くなるといった問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、デジタルズームの動作時には、ズーム倍率に応じた撮像範囲の画像を固体撮像素子から読み出すことによりメモリの記憶容量を低減し、これにより撮像装置のコストを低減することができる撮像装置および撮像方法を提供するにある。

上記目的を達成するため、本発明の撮像方法は、行列状に配列された複数の画素を垂直方向に走査する露光開始のためのシャッタ信号および露光終了のための読み出し信号により露光時間が制御されるＸ−Ｙアドレス型の固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズーム動作モードが選択されたとき、ズーム倍率を設定し、設定されたズーム倍率で前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズームステップを含む撮像方法であって、前記デジタルズームステップで設定されたズーム倍率に応じて前記固体撮像素子の垂直方向の撮像範囲を設定する撮像範囲設定ステップと、前記撮像範囲設定ステップで設定された撮像範囲の露光を行うように前記シャッタ信号および前記読み出し信号を走査させる駆動信号を出力し、前記固体撮像素子を駆動する駆動ステップと、前記デジタルズームステップでズーム倍率が変更されたとき、前記固体撮像素子により撮像された前記ズーム倍率が変更される前後の画像を使用しないように廃棄する廃棄ステップとを含むことを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、行列状に配列された複数の画素と、蓄積された信号電荷を吐き出し露光を開始させるシャッタ信号を前記複数の画素の垂直方向に行単位に走査するシャッタ用走査回路と、露光を終了し蓄積された信号電荷を読み出す読み出し信号を前記複数の画素の垂直方向に行単位に走査する読み出し用走査回路とを有し、前記シャッタ信号および前記読み出し信号により露光時間が制御されるＸ−Ｙアドレス型の固体撮像素子と、前記固体撮像素子の露光時間を設定する露光時間設定手段と、前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズーム動作モードが選択されたとき、ズーム倍率を設定し、設定されたズーム倍率で前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズーム手段とを備えた撮像装置であって、前記デジタルズーム手段により設定されたズーム倍率に応じて前記固体撮像素子の垂直方向の撮像範囲を設定する撮像範囲設定手段と、前記撮像範囲設定手段により設定された撮像範囲の露光を前記露光時間設定手段により設定された露光時間で行うように前記シャッタ用走査回路によりシャッタ信号を走査させるシャッタ用駆動信号と前記読み出し用走査回路により読み出し信号を走査させる読み出し用駆動信号とを出力し、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、前記デジタルズーム手段によりズーム倍率が変更されたとき、前記固体撮像素子により撮像された前記ズーム倍率が変更される前後の画像を使用しないように廃棄する第１の廃棄手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。

また、本発明の撮像方法は、行列状に配列された複数の画素を垂直方向に走査する露光開始のためのシャッタ信号および露光終了のための読み出し信号により露光時間が制御されるＸ−Ｙアドレス型の固体撮像素子の露光時間を設定する露光時間設定ステップと、前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズーム動作モードが選択されたとき、ズーム倍率を設定し、設定されたズーム倍率で前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズームステップとを含む撮像方法であって、前記デジタルズームステップで設定されたズーム倍率に応じて前記固体撮像素子の垂直方向の撮像範囲を設定する撮像範囲設定ステップと、前記撮像範囲設定ステップで設定された撮像範囲の露光を前記露光時間設定ステップで設定された露光時間で行うように前記シャッタ信号および前記読み出し信号を走査させる駆動信号を出力し、前記固体撮像素子を駆動する駆動ステップと、前記デジタルズームステップでズーム倍率が変更されたとき、変更後のズーム倍率に応じた前記撮像範囲を走査するシャッタ信号が変更前のズーム倍率に応じた前記撮像範囲を走査する読み出し信号に干渉しないように変更前および変更後のズーム倍率に基づいて前記固体撮像素子の最大露光時間を演算する演算ステップと、前記演算ステップで演算された最大露光時間と前記露光時間設定ステップで設定された露光時間とを比較し、前記露光時間設定ステップで設定された露光時間が前記演算ステップで演算された最大露光時間を超えたとき、前記固体撮像素子により撮像された前記ズーム倍率が変化する前後の画像を使用しないように廃棄する廃棄ステップとを含むことを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、行列状に配列された複数の画素と、蓄積された信号電荷を吐き出し露光を開始させるシャッタ信号を前記複数の画素の垂直方向に行単位に走査するシャッタ用走査回路と、露光を終了し蓄積された信号電荷を読み出す読み出し信号を前記複数の画素の垂直方向に行単位に走査する読み出し用走査回路とを有し、前記シャッタ信号および前記読み出し信号により露光時間が制御されるＸ−Ｙアドレス型の固体撮像素子と、前記固体撮像素子の露光時間を設定する露光時間設定手段と、前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズーム動作モードが選択されたとき、ズーム倍率を設定し、設定されたズーム倍率で前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズーム手段とを備えた撮像装置であって、前記デジタルズーム手段により設定されたズーム倍率に応じて前記固体撮像素子の垂直方向の撮像範囲を設定する撮像範囲設定手段と、前記撮像範囲設定手段により設定された撮像範囲の露光を前記露光時間設定手段により設定された露光時間で行うように前記シャッタ用走査回路によりシャッタ信号を走査させるシャッタ用駆動信号と前記読み出し用走査回路により読み出し信号を走査させる読み出し用駆動信号とを出力し、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、前記デジタルズーム手段によりズーム倍率が変更されたとき、変更後のズーム倍率に応じた前記撮像範囲を走査するシャッタ信号が変更前のズーム倍率に応じた前記撮像範囲を走査する読み出し信号に干渉しないように変更前および変更後のズーム倍率に基づいて前記固体撮像素子の最大露光時間を演算する演算手段と、前記演算手段により演算された最大露光時間と前記露光時間設定手段により設定された露光時間とを比較し、前記露光時間設定手段により設定された露光時間が前記演算手段により演算された最大露光時間を超えたとき、前記固体撮像素子により撮像されたズーム倍率が変化する前後の画像を使用しないように廃棄する第１の廃棄手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の撮像方法および撮像装置によれば、デジタルズームのズーム倍率に応じて固体撮像素子の垂直方向の撮像範囲を設定し、設定された撮像範囲の露光を行うようにシャッタ信号および読み出し信号を走査させて固体撮像素子を駆動する。そして、デジタルズームのズーム倍率が変更されたとき、前記固体撮像素子により撮像されたズーム倍率が変更される前後の画像を使用しないように廃棄する。
したがって、ズーム倍率に応じた撮像範囲の画像を固体撮像素子から読み出すことができるので、読み出された画像を記憶するメモリの容量を小さくし、これにより撮像装置のコストを低減することができる。また、ズーム倍率が変更される前後の画像を使用しないように廃棄するので、後の画像の読み出し信号と前の画像のシャッタ信号との干渉により正常に撮像されない可能性のある画像を排除し、撮像装置から出力される映像の乱れを防止することが可能となる。

また、本発明の撮像方法および撮像装置によれば、デジタルズームのズーム倍率に応じて固体撮像素子の垂直方向の撮像範囲を設定し、設定された撮像範囲の露光を設定された露光時間で行うようにシャッタ信号および読み出し信号を走査させて固体撮像素子を駆動する。そして、ズーム倍率が変更されたとき、変更後のズーム倍率に応じた前記撮像範囲を走査するシャッタ信号が変更前のズーム倍率に応じた前記撮像範囲を走査する読み出し信号に干渉しないように変更前および変更後のズーム倍率に基づいて前記固体撮像素子の最大露光時間を演算し、前記設定された露光時間が演算された最大露光時間を超えたとき、固体撮像素子により撮像されたズーム倍率が変化する前後の画像を使用しないように廃棄する。
したがって、ズーム倍率に応じた撮像範囲の画像を固体撮像素子から読み出すことができるので、読み出された画像を記憶するメモリの容量を小さくし、これにより撮像装置のコストを低減することができる。また、設定された露光時間が演算された最大露光時間を超えたとき、固体撮像素子により撮像されたズーム倍率が変化する前後の画像を使用しないように廃棄するので、後の画像の読み出し信号と前の画像のシャッタ信号との干渉により正常に撮像されない画像を排除し、撮像装置から出力される映像の乱れを防止することが可能となる。

上記目的を達成するため、行列状に配列された複数の画素と、蓄積された信号電荷を吐き出し露光を開始させるシャッタ信号を前記複数の画素の垂直方向に行単位に走査するシャッタ用走査回路と、露光を終了し蓄積された信号電荷を読み出す読み出し信号を前記複数の画素の垂直方向に行単位に走査する読み出し用走査回路とを有し、前記シャッタ信号および前記読み出し信号により露光時間が制御されるＸ−Ｙアドレス型の固体撮像素子を用いる。デジタルズーム動作モードが選択されたときには、デジタルズームのズーム倍率に応じて固体撮像素子の垂直方向の撮像範囲を設定し、設定された撮像範囲の露光を設定された露光時間で行うようにシャッタ信号および読み出し信号を走査させて固体撮像素子を駆動する。そして、ズーム倍率が変更されたとき、変更後のズーム倍率に応じた前記撮像範囲を走査するシャッタ信号が変更前のズーム倍率に応じた前記撮像範囲を走査する読み出し信号に干渉しないように変更前および変更後のズーム倍率に基づいて固体撮像素子の最大露光時間を演算し、演算された最大露光時間を超えないように固体撮像素子の露光時間を設定する。

以下、本発明の実施例１の撮像装置および撮像方法について図面を参照して説明する。
図１は、実施例１の撮像装置の概略構成を示す図である。
図１に示すように、実施例１の撮像装置は、レンズ１１、アイリス１２、ＣＭＯＳイメージセンサ１３、信号処理回路１４、画像メモリ１５、操作部１６、表示部１７、記録メディア１８および制御回路１９を備える。

レンズ１１は、例えばズームレンズからなり、被写体をＣＭＯＳイメージセンサ１３に結像する。なお、レンズ１１は、ズームレンズに限るものではなく、例えば単焦点レンズでもよい。アイリス１２は、絞り量を調整するとともに、メカニカルシャッタとなる。ＣＭＯＳイメージセンサ１３は、レンズ１１により結像された被写体を撮像する。なお、固体撮像素子は、ＣＭＯＳイメージセンサに限るものではなく、Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素子であればよい。

信号処理回路１４は、ＣＭＯＳイメージセンサ１３により撮像された画像に種々の信号処理を行う。信号処理回路１４は、ＣＭＯＳイメージセンサ１３により撮像された画像を拡大するデジタルズーム処理部２１を有する。画像メモリ１５には、ＣＭＯＳイメージセンサ１３により撮像され、信号処理回路１４によりデジタル信号に変換された画像が記憶される。画像メモリ１５は、信号処理回路１４の信号処理に使用される。操作部１６は、各種の操作情報を入力する図示しない操作ボタン、操作レバー等を有する。表示部１７は、例えば液晶ディスプレイからなり、信号処理回路１４の出力画像や、この撮像装置の情報を表示する。記録メディア１８は、例えば交換可能な磁気テープ、光ディスク、メモリカードからなり、信号処理回路１４の出力画像を記録する。

制御回路１９は、操作部１６により入力された操作情報に基づいてレンズ１１、アイリス１２、ＣＭＯＳイメージセンサ１３、信号処理回路１４、画像メモリ１５および表示部１７を制御する。制御回路１９は、デジタルズーム設定部２２、撮像条件設定部２３、レンズ駆動部２４、アイリス駆動部２５およびセンサ駆動部２６を有する。

デジタルズーム設定部２２は、操作部１６により入力されたズーム情報に基づいてデジタルズーム動作モードを選択（設定および解除）し、デジタルズーム動作モードが選択（設定）されたとき、前記ズーム情報に基づいてデジタルズーム倍率を設定し、設定されたデジタルズーム倍率に基づいてＣＭＯＳイメージセンサ１３の垂直方向の撮像範囲を設定する。また、デジタルズーム設定部２２は、デジタルズーム動作モードが選択（設定）されたとき、デジタルズーム処理回路２１を制御する。デジタルズーム処理回路２１は、デジタルズーム設定部２２の制御命令に従ってＣＭＯＳイメージセンサ１３により撮像されたズーム範囲の画像を拡大する。

撮像条件設定回路２３は、操作部１６により入力された操作情報に基づいてレンズ１１の光学ズーム倍率（ズームポジション）、アイリス１２の絞り量およびＣＭＯＳイメージセンサ１３の露光時間（シャッタスピード）を設定する。

レンズ駆動部２４は、撮像条件設定回路２３により設定された光学ズーム倍率に従ってレンズ１１を駆動する。アイリス駆動部２５は、撮像条件設定回路２３により設定された絞り量に従ってアイリス１２を駆動する。センサ駆動部２６は、撮像条件設定回路２３により設定された露光時間でＣＭＯＳイメージセンサ１３を駆動する。センサ駆動部２６は、デジタルズーム設定部２２によりデジタルズーム動作モードが選択されたときには、デジタルズーム設定部２２により設定された撮像範囲を撮像するようにＣＭＯＳイメージセンサ１３を駆動する。

図２は、図１に示されるＣＭＯＳイメージセンサ１３の構成を示す図である。
図２に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ１３は、画素部３１、シャッタ用走査回路３２、読み出し用走査回路３３、ドライバ回路３４および水平読み出し回路３５を備える。
画素部３１は、行列状に配列された図示しない複数の画素からなる。各画素は、ＣＭＯＳイメージセンサ１３の入射光を信号電荷（画素信号）に変換する光電変換部と、光電変換部に蓄積された信号電荷を吐き出し露光を開始させるシャッタ用トランジスタ回路と、光電変換部に蓄積された信号電荷を増幅する増幅用トランジスタ回路と、増幅用トランジスタ回路により増幅された信号電荷を読み出す読み出し用トランジスタ回路とを有する。光電変換部は、例えばフォトダイオードからなる。フォトダイオードは、シャッタ用トランジスタ回路が駆動されたときには、蓄積された信号電荷を吐き出し画素信号を初期化し、読み出し用トランジスタ回路が駆動されたときには、蓄積された信号電荷が読み出された後、画素信号を初期化する破壊読出しを行う。

シャッタ用走査回路３２は、センサ駆動部２６からのシャッタ用駆動信号に基づいて画素部３１の複数の画素のシャッタ用のトランジスタ回路を駆動するシャッタ信号をドライバ回路３４を介して画素部３１の複数の画素の垂直方向に行単位に走査する。シャッタ用走査回路３２は、例えば前記複数の画素の任意の行を選択して走査するデコーダ回路からなる。
読み出し用走査回路３３は、センサ駆動部２６からの読み出し用駆動信号に基づいて画素部３１の複数の画素の読み出し用のトランジスタ回路を駆動する読み出し信号をドライバ回路３４を介して前記複数の画素の垂直方向に行単位に走査する。読み出し用走査回路３３は、例えば前記複数の画素の任意の行を選択して走査するデコーダ回路からなる。
ドライバ回路３４は、シャッタ用走査回路３２からのシャッタ信号および読み出し用走査回路３３からの読み出し信号により画素部３１を駆動する。水平読み出し回路３５は、読み出し用走査回路３３からの読み出し信号に基づいて選択された画素部３１の同行の画素の画素信号を一括して読み出し、読み出された１ライン分の画素信号をパラレルシリアル変換して出力する。

このように構成された撮像装置では、操作部１６の操作情報に基づく制御回路１９の制御命令に従って各部が動作される。撮像条件設定回路２３によりレンズ１１の光学ズーム倍率、アイリス１２の絞り量およびＣＭＯＳイメージセンサ１３の露光時間（シャッタスピード）が設定され、レンズ駆動部２４によりレンズ１１が駆動され、アイリス駆動部２５によりアイリス１２が駆動され、センサ駆動部２６によりＣＭＯＳイメージセンサ１３が駆動される。そして、ＣＭＯＳイメージセンサ１３により撮像された画像は、信号処理回路１４により信号処理が行われ、表示部１７に表示され、記録メディア１８に記録される。

操作部１６の操作情報（ズーム情報）に基づいてデジタルズーム設定部２２によりデジタルズーム動作モードが選択されたときには、デジタルズーム設定部２２によりデジタルズーム倍率とそのデジタルズーム倍率に応じたＣＭＯＳイメージセンサ１３の撮像範囲とが設定され、設定された撮像範囲を撮像するようにセンサ駆動回路２６によりＣＭＯＳイメージセンサ１３が駆動される。そして、ＣＭＯＳイメージセンサ１３により撮像された画像は、画像メモリ１５に記憶され、デジタルズーム処理部２１によりズーム範囲が切り出され、拡大処理が行われる。

図３は、ＣＭＯＳイメージセンサ１３の動作を示す図である。
この動作は、いわゆる１フレームシャッタを切る動作である。露光時間が１フレーム期間に設定されたときには、シャッタ用走査回路３２にシャッタ用駆動信号は与えられず、読み出し用走査回路３３に読み出し用駆動信号が与えられる。読み出し用走査回路３３により走査される読み出し信号は、１フレーム期間で画素部３１の垂直方向に行単位に走査を行う。シャッタ動作は、読み出し信号により行われる。

図４は、ＣＭＯＳイメージセンサ１３の動作を示す図である。
この動作は、シャッタ用走査回路３２を駆動して露光時間を制御する動作である。露光時間は、１Ｈから１Ｆ−１Ｈの範囲で制御される。露光時間が１フレーム期間より短い時間に設定されたときには、シャッタ用走査回路３２にシャッタ用駆動信号が与えられ、読み出し用走査回路３３に読み出し用駆動信号が与えられる。シャッタ用走査回路３２により走査されるシャッタ信号および読み出し用走査回路３３により走査される読み出し信号は、１フレーム期間で画素部３１の垂直方向に行単位に走査を行う。

図５は、ＣＭＯＳイメージセンサ１３の動作を示す図である。
図５において、Ａは、デジタルズーム設定部２２によりデジタルズーム倍率（Ｂ／Ａ）に基づいて設定された画素部３１の垂直方向の撮像範囲であり、Ｂは、デジタルズームがないときの画素部３１の垂直方向の撮像範囲である。デジタルズーム動作モードが選択されたときには、撮像範囲Ａの撮像が行われ、ＣＭＯＳイメージセンサ１３から読み出される。露光時間が１フレーム期間に設定されたときには、シャッタ用走査回路３２にシャッタ用駆動信号は与えられず、読み出し用走査回路３３に読み出し用駆動信号が与えられる。読み出し用走査回路３３により走査される読み出し信号は、１フレーム期間で撮像範囲Ａの垂直方向に行単位に走査を行う。シャッタ動作は、読み出し信号により行われる。

図６は、ＣＭＯＳイメージセンサ１３の動作を示す図である。
図６において、Ａは、デジタルズーム設定部２２によりデジタルズーム倍率（Ｂ／Ａ）に基づいて設定された画素部３１の垂直方向の撮像範囲であり、Ｂは、デジタルズームがないときの画素部３１の垂直方向の撮像範囲である。デジタルズーム動作モードが選択されたときには、撮像範囲Ａの撮像が行われ、ＣＭＯＳイメージセンサ１３から読み出される。デジタルズーム動作モードが選択されたときにも、シャッタ用走査回路３２を駆動して露光時間を制御することができる。露光時間は、１Ｈから１Ｆ−１Ｈの範囲で制御される。露光時間が１フレーム期間より短い時間に設定されたときには、シャッタ用走査回路３２にシャッタ用駆動信号が与えられ、読み出し用走査回路３３に読み出し用駆動信号が与えられる。シャッタ用走査回路３２により走査されるシャッタ信号および読み出し用走査回路３３により走査される読み出し信号は、１フレーム期間で撮像範囲Ａを垂直方向に行単位に走査を行う。

図７は、読み出し信号とシャッタ信号との干渉を示す図である。
図７に示すように、デジタルズーム倍率が変更されたときには、画素部３１の垂直方向の撮像範囲が変化し、シャッタ信号および読み出し信号の走査速度が変化する。このような場合には、一定のフレームレートで撮像される読み出し信号とシャッタ信号とが干渉する場合がある。例えば、図７において、デジタルズーム倍率が小さくなり、撮像範囲が大きくなった場合の例として、フレーム（Ｎ）のシャッタ信号は、フレーム（Ｎ−１）の読み出し信号の最終行でタイミングが一致し、これより露光時間が長くなると、前後のフレームの撮像が正常に行われなくなる。一方、デジタルズーム倍率が大きくなり、撮像範囲が小さくなった場合の例として、フレーム（Ｎ＋１）のシャッタ信号は、その開始行でフレーム（Ｎ）の読み出し信号とタイミングが一致し、これより露光時間が長くなると、前後のフレームの撮像が正常に行われなくなる。このように、デジタルズーム倍率が変更されたときには、露光時間が制限されることになる。

実施例１の撮像装置では、デジタルズーム倍率が変更されたときには、ＣＭＯＳイメージセンサ１３により撮像されたその前後の画像を使用しないように制御回路１９により廃棄し、廃棄された画像の代わりにその前の画像を使用する。

このように実施例１によれば、デジタルズーム設定部２２によりデジタルズーム倍率に基づいて設定された撮像範囲をＣＭＯＳイメージセンサ１３により撮像する。
したがって、デジタルズーム倍率に応じた撮像範囲の画像を固体撮像素子から読み出すことができるので、読み出された画像を記憶する画像メモリ１５の容量を小さくし、これにより撮像装置のコストを低減することができる。
また、デジタルズーム倍率が変更される前後の画像を使用しないように廃棄するので、後の画像の読み出し信号と前の画像のシャッタ信号との干渉により正常に撮像されない可能性のある画像を排除し、映像の乱れを防止することが可能となる。

実施例１では、デジタルズーム倍率が変更されたときには、ＣＭＯＳイメージセンサ１３により撮像されたその前後の画像を使用しないように制御回路１９により廃棄する。このため、図７に示されるような読み出し信号とシャッタ信号との干渉がない場合にも、その前後の画像が廃棄される。これに対し、実施例２の撮像装置は、読み出し信号とシャッタ信号との干渉がない場合、当該画像を廃棄しない。なお、実施例２では、実施例１と異なる部分を説明する。

実施例２の撮像装置のデジタルズーム設定部２２は、デジタルズーム倍率が変更されたとき、変更前後のデジタルズーム倍率に基づいて読み出し信号とシャッタ信号との干渉がない最大露光時間を演算し、演算された最大露光時間と撮像条件設定部２３により設定された露光時間と比較する。制御回路１９は、デジタルズーム設定部２２の比較情報が撮像条件設定部２３により設定された露光時間が演算された最大露光時間を超えたとき、ＣＭＯＳイメージセンサ１３により撮像されたデジタルズームが変更された前後の画像を使用しないように廃棄し、廃棄された画像の代わりにその前の画像を使用する。

最大露光時間は、例えば次式で表される。
最大露光時間＝１＋ＭＡＸ（Ｚ（Ｎ−１），Ｚ（Ｎ））／ＭＩＮ（Ｚ（Ｎ−１），Ｚ（Ｎ））×Ｆ／２
ここで、Ｚ（Ｎ−１）：フレーム（Ｎ−１）のデジタルズーム倍率、
Ｚ（Ｎ）：フレーム（Ｎ）のデジタルズーム倍率、
Ｆ：１フレーム期間。

図８は、デジタルズーム倍率が変更されたときの最大露光時間の一例を示す図である。
図８から理解されるように、デジタルズーム倍率が変更されないときには、最大露光時間は１フレーム期間になる。デジタルズーム倍率が変更されたときには、最大露光時間は１フレーム期間より短くなる。倍率がＭ倍に変更されたときの最大露光時間と１／Ｍ倍に変更されたときの最大露光時間とは一致する。デジタルズーム設定部２２は、上記の式により最大露光時間を演算する代わりに図８に示される最大露光時間を記憶しておき、テーブルルックアップにより演算を行ってもよい。

このように実施例２によれば、読み出し信号とシャッタ信号とが干渉しない画像を廃棄しないで、読み出し信号とシャッタ信号とが干渉する画像のみを廃棄するので、実施例１に比べ、動きの滑らかな画像を得ることができる。

実施例３では、実施例１および２と異なる部分を説明する。
実施例３の撮像装置のデジタルズーム設定部２２は、実施例２と同様に、デジタルズーム倍率が変更されたときには、最大露光時間を演算する。そして、撮像条件設定回路２３は、デジタルズーム設定部２２により演算された最大露光時間を超えないように露光時間を設定する。
このように実施例３によれば、ズーム倍率が変化した場合でも、ＣＭＯＳイメージセンサ１３により乱れのない正常な画像を撮像することが可能となり、実施例１および２のようにデジタルズーム倍率が変更された前後の画像を廃棄する必要がない。

実施例４では、実施例１〜３と異なる部分を説明する。
実施例４の撮像条件設定回路２３は、デジタルズーム設定部２２によりデジタルズーム動作モードが選択されたとき、最大露光時間を１フレーム期間の１／２に設定し、設定された最大露光時間を超えないように露光時間を設定する。また、デジタルズーム設定部２２は、撮像条件設定回路２３により設定された最大露光時間に基づいてズーム倍率の変化率を制限する。
図８に示すように、ズーム倍率が１倍から１６倍に変化した場合およびズーム倍率が１６倍から１倍に変化した場合には、最大露光時間は、０．５３となる。したがって、最大露光時間を０．５にすれば、この範囲内のズーム倍率の変化であれば、フレーム（Ｎ−１）の読み出し信号とフレーム（Ｎ）のシャッタ信号との干渉がない。
このように実施例４によれば、ズーム倍率が変化した場合でも、ＣＭＯＳイメージセンサ１３により乱れのない正常な画像を撮像することが可能となり、実施例１および２のようにデジタルズーム倍率が変更された前後の画像を廃棄する必要がない。

図９は、実施例５の撮像装置のＣＭＯＳイメージセンサの構成を示す図である。
図９に示すように、このＣＭＯＳイメージセンサは、画素部３１、シャッタ用シフトレジスタ４２、読み出し用シフトレジスタ４３、ドライバ回路４４および水平読み出し回路３５を備える。
図２に示されるＣＭＯＳイメージセンサの構成要素と同一のものには、同一符号を付し、その説明を省略する。

シャッタ用シフトレジスタ４２は、センサ駆動部２６からのシャッタ用駆動信号（シフトレジスタ入力パターン信号およびシフトクロック信号）に基づいて画素部３１の複数の画素のシャッタ用のトランジスタ回路を駆動するシャッタ信号をドライバ回路３４を介して画素部３１の複数の画素の垂直方向に行単位に順次に走査する。読み出し用シフトレジスタ４３は、センサ駆動部２６からの読み出し用駆動信号（シフトレジスタ入力パターン信号およびシフトクロック信号）に基づいて画素部３１の複数の画素の読み出し用のトランジスタ回路を駆動する読み出し信号をドライバ回路３４を介して前記複数の画素の垂直方向に行単位に順次に走査する。ドライバ回路４４は、シャッタ用走査回路４２のシャッタ信号（ビット位置情報）および読み出し用走査回路３３の読み出し信号（ビット位置情報）に基づいて画素部３１を駆動する。

実施例５のＣＭＯＳイメージセンサは、図３〜図６に示される実施例１のＣＭＯＳイメージセンサと同様の動作を行う。また、実施例５のＣＭＯＳイメージセンサは、図７に示される実施例１のＣＭＯＳイメージセンサの動作と同様に読み出し信号とシャッタ信号との干渉がある。このため、実施例５の撮像装置は、実施例３および４の撮像装置のように、読み出し信号とシャッタ信号との干渉がない条件で撮像を行うか、実施例２の撮像装置のように読み出し信号とシャッタ信号との干渉が発生する場合には、該当する画像を廃棄する、実施例１の撮像装置のようにデジタルズーム倍率が変化したとき、該当する画像を廃棄するように構成する。

図１０は、シャッタ信号間の干渉の問題を示す図である。
実施例５のＣＭＯＳイメージセンサでは、シャッタ用シフトレジスタ４２によりシャッタ信号が走査され、読み出し用シフトレジスタ４３により読み出し信号が走査される。デジタルズーム動作モードが選択された場合、シャッタ信号および読み出し信号は、画素部３１の１行目から撮像範囲の開始行まで高速にシフトされ、撮像範囲の終了行から画素部３１の最終行まで高速にシフトされる。このため、露光時間が長く変更されたときには、前のフレーム（Ｎ−１）の画像に異常が発生する。

図１０（Ａ）に示すように、露光時間が変化せずに一定の場合には、フレーム（Ｎ−１）のシャッタ信号とフレーム（Ｎ）のシャッタ信号とは、それぞれの読み出し信号と同様に干渉しない。また、図１０（Ｃ）に示すように、露光時間が小さく変更された場合にも、フレーム（Ｎ−１）のシャッタ信号とフレーム（Ｎ）のシャッタ信号とは干渉しない。
一方、図１０（Ｂ）に示すように、露光時間が小さく変更された場合には、フレーム（Ｎ）のシャッタ信号がフレーム（Ｎ−１）のシャッタ信号に干渉する。すなわち、フレーム（Ｎ）のシャッタ信号を画素部３１の１行目から撮像範囲の開始行まで高速にシフトさせると、フレーム（Ｎ−１）のシャッタ信号も同様に高速にシフトされるため、フレーム（Ｎ−１）に異常が発生する。

このため、実施例５の撮像装置の制御回路１９は、デジタルズーム時に露光時間が長く変更された場合には、変更前の画像を廃棄し、廃棄された画像の代わりにその前の画像を使用する。
このように実施例５によれば、デジタルズーム時に露光時間が長く変更された場合には、正常に撮像されない画像を排除する。したがって、映像の乱れを防止することができる。

図１１は、実施例６の撮像装置のＣＭＯＳイメージセンサの構成を示す図である。
図１１に示すように、実施例６のＣＭＯＳイメージセンサは、図１０に示される実施例５のＣＭＯＳイメージセンサのシャッタ用シフトレジスタ４２を第１シャッタ用シフトレジスタ５１および第２シャッタ用シフトレジスタ５２に置き換えたものである。
第１および第２シャッタ用シフトレジスタ５１および５２は、画素部３１の略中央で分割され、それぞれ独立のシャッタ駆動信号により駆動される。
実施例６のＣＭＯＳイメージセンサでは、第１および第２シャッタ用シフトレジスタ５１および５２がそれぞれ独立のシャッタ駆動信号により駆動されるので、第１シャッタ用シフトレジスタ５１によりフレーム（Ｎ）のシャッタ信号が高速しシフトされても、第２シャッタ用シフトレジスタ５２によりフレーム（Ｎ−１）のシャッタ信号を正常にシフトさせることができる。
このように実施例６によれば、露光時間が長く設定された場合にも、正常な撮像動作を行うことができるので、実施例５のように露光時間が長く変更された場合、変更前の画像を廃棄する必要がない。

図１２は、実施例７の撮像装置のＣＭＯＳイメージセンサの構成を示す図である。
図１２に示すように、実施例７のＣＭＯＳイメージセンサは、図１０に示される実施例５のＣＭＯＳイメージセンサをシャッタ用シフトレジスタ４２を、第１シャッタ用シフトレジスタ６１、第２シャッタ用シフトレジスタ６２、駆動信号切り替え回路６３およびシャッタ信号切り替え回路６４に置き換えたものである。
駆動信号切り替え回路６３には、シャッタ用駆動信号（シフトレジスタ入力パターン信号およびシフトクロック信号）が入力される。駆動信号切り替え回路６３は、入力されたシャッタ用駆動信号を撮像順に交互に第１および第２シャッタ用シフトレジスタ６１および６２に切り替えて出力する。これにより、第１および第２シャッタ用シフトレジスタ６１および６２によりシャッタ信号が撮像順に交互に出力される。シャッタ信号切り替え回路６４は、第１および第２シャッタ用シフトレジスタ６１および６２により撮像順に交互に出力されるシャッタ信号を交互に切り替えて入力し出力する。

実施例７のＣＭＯＳイメージセンサでも、第１シャッタ用シフトレジスタ５１によりフレーム（Ｎ）のシャッタ信号が高速しシフトされても、第２シャッタ用シフトレジスタ５２によりフレーム（Ｎ−１）のシャッタ信号を正常にシフトさせることができる。
このように実施例７によれば、露光時間が長く設定された場合にも、正常な撮像動作を行うことができるので、実施例５のように露光時間が長く変更された場合、変更前の画像を廃棄する必要がない。

実施例１の撮像装置の概略構成を示す図である。 図１に示されるＣＭＯＳイメージセンサ１３の構成を示す図である。 ＣＭＯＳイメージセンサ１３の動作を示す図である。 ＣＭＯＳイメージセンサ１３の動作を示す図である。 ＣＭＯＳイメージセンサ１３の動作を示す図である。 ＣＭＯＳイメージセンサ１３の動作を示す図である。 読み出し信号とシャッタ信号との干渉を示す図である。 デジタルズーム倍率が変更されたときの最大露光時間の一例を示す図である。 実施例５の撮像装置のＣＭＯＳイメージセンサの構成を示す図である。 シャッタ信号間の干渉の問題を示す図である。 実施例６の撮像装置のＣＭＯＳイメージセンサの構成を示す図である。 実施例７の撮像装置のＣＭＯＳイメージセンサの構成を示す図である。

符号の説明

１１……レンズ、１２……アイリス、１３……ＣＭＯＳイメージセンサ、１４……信号処理回路、１５……画像メモリ、１６……操作部、１７……表示部、１８……制御回路、２１……デジタルズーム処理部、２２……デジタルズーム設定部、２３……撮像条件設定回路２３、２４……レンズ駆動回路、２５……アイリス駆動回路、２６……センサ駆動回路。

Claims (14)

1. 行列状に配列された複数の画素を垂直方向に走査する露光開始のためのシャッタ信号および露光終了のための読み出し信号により露光時間が制御されるＸ−Ｙアドレス型の固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズーム動作モードが選択されたとき、ズーム倍率を設定し、設定されたズーム倍率で前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズームステップを含む撮像方法であって、
   前記デジタルズームステップで設定されたズーム倍率に応じて前記固体撮像素子の垂直方向の撮像範囲を設定する撮像範囲設定ステップと、
   前記撮像範囲設定ステップで設定された撮像範囲の露光を行うように前記シャッタ信号および前記読み出し信号を走査させる駆動信号を出力し、前記固体撮像素子を駆動する駆動ステップと、
   前記デジタルズームステップでズーム倍率が変更されたとき、前記固体撮像素子により撮像された前記ズーム倍率が変更される前後の画像を使用しないように廃棄する廃棄ステップとを含む、
   撮像方法。
2. 行列状に配列された複数の画素と、蓄積された信号電荷を吐き出し露光を開始させるシャッタ信号を前記複数の画素の垂直方向に行単位に走査するシャッタ用走査回路と、露光を終了し蓄積された信号電荷を読み出す読み出し信号を前記複数の画素の垂直方向に行単位に走査する読み出し用走査回路とを有し、前記シャッタ信号および前記読み出し信号により露光時間が制御されるＸ−Ｙアドレス型の固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子の露光時間を設定する露光時間設定手段と、
   前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズーム動作モードが選択されたとき、ズーム倍率を設定し、設定されたズーム倍率で前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズーム手段とを備えた撮像装置であって、
   前記デジタルズーム手段により設定されたズーム倍率に応じて前記固体撮像素子の垂直方向の撮像範囲を設定する撮像範囲設定手段と、
   前記撮像範囲設定手段により設定された撮像範囲の露光を前記露光時間設定手段により設定された露光時間で行うように前記シャッタ用走査回路によりシャッタ信号を走査させるシャッタ用駆動信号と前記読み出し用走査回路により読み出し信号を走査させる読み出し用駆動信号とを出力し、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、
   前記デジタルズーム手段によりズーム倍率が変更されたとき、前記固体撮像素子により撮像された前記ズーム倍率が変更される前後の画像を使用しないように廃棄する第１の廃棄手段とを備えた、
   撮像装置。
3. 前記シャッタ用走査回路は、前記複数の画素の任意の行を選択可能なデコーダからなる
   請求項２記載の撮像装置。
4. 前記シャッタ用走査回路は、前記複数の画素を垂直方向に行単位に順次に走査するシフトレジスタからなる
   請求項２記載の撮像装置。
5. 前記デジタルズーム動作モードが選択されたとき、かつ、前記露光時間設定手段により露光時間が増大されたとき、前記固体撮像素子により撮像された前記露光時間が増大される前の画像を使用しないように廃棄する第２の廃棄手段を備えた
   請求項４記載の撮像装置。
6. 前記シャッタ用走査回路は、前記複数の画素の垂直方向の走査範囲がその略中央で分割された第１および第２の範囲のそれぞれを独立に走査する第１および第２のシフトレジスタを有する
   請求項２記載の撮像装置。
7. 前記シャッタ用走査回路は、前記シャッタ用駆動信号が撮像順に交互に入力される第１および第２のシフトレジスタと、前記第１および第２のシフトレジスタにより走査されるシャッタ信号を前記撮像順に交互に切り替え前記複数の画素に出力する切り替え回路とを有する
   請求項２記載の撮像装置。
8. 行列状に配列された複数の画素を垂直方向に走査する露光開始のためのシャッタ信号および露光終了のための読み出し信号により露光時間が制御されるＸ−Ｙアドレス型の固体撮像素子の露光時間を設定する露光時間設定ステップと、
   前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズーム動作モードが選択されたとき、ズーム倍率を設定し、設定されたズーム倍率で前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズームステップとを含む撮像方法であって、
   前記デジタルズームステップで設定されたズーム倍率に応じて前記固体撮像素子の垂直方向の撮像範囲を設定する撮像範囲設定ステップと、
   前記撮像範囲設定ステップで設定された撮像範囲の露光を前記露光時間設定ステップで設定された露光時間で行うように前記シャッタ信号および前記読み出し信号を走査させる駆動信号を出力し、前記固体撮像素子を駆動する駆動ステップと、
   前記デジタルズームステップでズーム倍率が変更されたとき、変更後のズーム倍率に応じた前記撮像範囲を走査するシャッタ信号が変更前のズーム倍率に応じた前記撮像範囲を走査する読み出し信号に干渉しないように変更前および変更後のズーム倍率に基づいて前記固体撮像素子の最大露光時間を演算する演算ステップと、
   前記演算ステップで演算された最大露光時間と前記露光時間設定ステップで設定された露光時間とを比較し、前記露光時間設定ステップで設定された露光時間が前記演算ステップで演算された最大露光時間を超えたとき、前記固体撮像素子により撮像された前記ズーム倍率が変化する前後の画像を使用しないように廃棄する廃棄ステップとを含む、
   撮像方法。
9. 行列状に配列された複数の画素と、蓄積された信号電荷を吐き出し露光を開始させるシャッタ信号を前記複数の画素の垂直方向に行単位に走査するシャッタ用走査回路と、露光を終了し蓄積された信号電荷を読み出す読み出し信号を前記複数の画素の垂直方向に行単位に走査する読み出し用走査回路とを有し、前記シャッタ信号および前記読み出し信号により露光時間が制御されるＸ−Ｙアドレス型の固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子の露光時間を設定する露光時間設定手段と、
   前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズーム動作モードが選択されたとき、ズーム倍率を設定し、設定されたズーム倍率で前記固体撮像素子により撮像された画像を拡大するデジタルズーム手段とを備えた撮像装置であって、
   前記デジタルズーム手段により設定されたズーム倍率に応じて前記固体撮像素子の垂直方向の撮像範囲を設定する撮像範囲設定手段と、
   前記撮像範囲設定手段により設定された撮像範囲の露光を前記露光時間設定手段により設定された露光時間で行うように前記シャッタ用走査回路によりシャッタ信号を走査させるシャッタ用駆動信号と前記読み出し用走査回路により読み出し信号を走査させる読み出し用駆動信号とを出力し、前記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、
   前記デジタルズーム手段によりズーム倍率が変更されたとき、変更後のズーム倍率に応じた前記撮像範囲を走査するシャッタ信号が変更前のズーム倍率に応じた前記撮像範囲を走査する読み出し信号に干渉しないように変更前および変更後のズーム倍率に基づいて前記固体撮像素子の最大露光時間を演算する演算手段と、
   前記演算手段により演算された最大露光時間と前記露光時間設定手段により設定された露光時間とを比較し、前記露光時間設定手段により設定された露光時間が前記演算手段により演算された最大露光時間を超えたとき、前記固体撮像素子により撮像されたズーム倍率が変化する前後の画像を使用しないように廃棄する第１の廃棄手段とを備えた、
   撮像装置。
10. 前記シャッタ用走査回路は、前記複数の画素の任意の行を選択可能なデコーダからなる
    請求項９記載の撮像装置。
11. 前記シャッタ用走査回路は、前記複数の画素を垂直方向に行単位に順次に走査するシフトレジスタからなる
    請求項９記載の撮像装置。
12. 前記デジタルズーム動作モードが選択されたとき、かつ、前記露光時間設定手段により露光時間が増大されたとき、前記固体撮像素子により撮像された前記露光時間が増大される前の画像を使用しないように廃棄する第２の廃棄手段を備えた
    請求項１１記載の撮像装置。
13. 前記シャッタ用走査回路は、前記複数の画素の垂直方向の走査範囲がその略中央で分割された第１および第２の範囲のそれぞれを独立に走査する第１および第２のシフトレジスタを有する
    請求項９記載の撮像装置。
14. 前記シャッタ用走査回路は、前記シャッタ用駆動信号が撮像順に交互に入力される第１および第２のシフトレジスタと、前記第１および第２のシフトレジスタにより走査されるシャッタ信号を前記撮像順に交互に切り替え前記複数の画素に出力する切り替え回路とを有する
    請求項９記載の撮像装置。

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