JP4437503B2 - Imaging device - Google Patents

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Description

本発明はCCDイメージセンサなどの固体撮像素子を用いた撮像装置に関するものであり、静止画におけるぶれ補正機能を有する静止画撮像装置に関する。   The present invention relates to an image pickup apparatus using a solid-state image pickup device such as a CCD image sensor, and relates to a still image pickup apparatus having a blur correction function for a still image.

被写体を撮像しようとするとき、被写体が静止していても、撮影者がシャッタボタンを押す際に撮像装置を動かしてしまうことで撮像画像がぶれてしまうことは良く知られた現象であり、これは一般に「手ぶれ」と表現される。「手ぶれ」の発生は被写体が撮像される環境の照度が低く、シャッタスピードが遅くなる(電荷蓄積期間が長くなる)ほど多くなる。   It is a well-known phenomenon that when taking an image of a subject, even if the subject is stationary, the captured image is blurred by moving the imaging device when the photographer presses the shutter button. Is generally expressed as “camera shake”. The occurrence of “camera shake” increases as the illuminance of the environment in which the subject is imaged decreases and the shutter speed decreases (the charge accumulation period increases).

この手ぶれによる撮像画像に対し、機構的に、あるいは画像処理により補正を加え、手ぶれによる画像の劣化を減少させ、撮像画像の品質を向上しようとする技術が広く検討されている。例えば、角速度や角加速度を検出するセンサを用いて撮像装置の変位(角度)を検出し、この変位を打ち消す方向に、光学レンズや固体撮像素子自体を移動させることにより手ぶれを補正する技術がある。   A technique for improving the quality of a captured image by correcting the captured image due to camera shake mechanically or by image processing to reduce image degradation due to camera shake has been widely studied. For example, there is a technique that detects a displacement (angle) of an imaging apparatus using a sensor that detects angular velocity or angular acceleration, and corrects camera shake by moving an optical lens or a solid-state imaging device itself in a direction to cancel the displacement. .

例えば、角速度センサによる手ぶれ検出手段を設け、手ぶれ検出結果ならびに補正光学系の位置検出結果に応じて、像のぶれを低減または消滅させる方向に前記補正光学系を駆動制御する手段を設けた像ぶれ補正装置を備えた撮像装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。   For example, an image blur detection unit using an angular velocity sensor is provided, and a unit for driving and controlling the correction optical system in a direction to reduce or eliminate the image blur according to the camera shake detection result and the position detection result of the correction optical system is provided. An imaging device including a correction device is known (see, for example, Patent Document 1).

従来の別の撮像装置では、画像処理による手ぶれ補正処理を行っている。例えば、電荷蓄積期間を制御して複数回の連続した露光を与え、得られた複数の撮像画像を加算して一つの画像を生成することとし、加算に際しては各露光において得られる画像間で相対的な動き補償を行い、画像間の被写体ずれを補正した後に行う画像処理手段を備えた撮像装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。   In another conventional imaging apparatus, camera shake correction processing by image processing is performed. For example, the charge accumulation period is controlled to give a plurality of consecutive exposures, and a plurality of obtained captured images are added to generate one image. There is known an imaging apparatus provided with an image processing means that performs an automatic motion compensation and corrects a subject shift between images (see, for example, Patent Document 2).

また、同じ画像処理による手ぶれ補正処理手段を有する撮像装置であるが、手ぶれによって発生した連続するフィールド間画像の動きベクトルをもとに動き予測ならびに動き検出を行い、画像の切り出し位置(画像メモリからの読み出し位置)を変えることで手ぶれの補正を行なうものも知られている(例えば、非特許文献1参照)。   In addition, the image pickup apparatus includes a camera shake correction processing unit based on the same image processing, and performs motion prediction and motion detection based on a motion vector of continuous inter-field images generated by camera shake, and extracts an image clipping position (from an image memory). There is also known one that corrects camera shake by changing the reading position (see, for example, Non-Patent Document 1).

特開平7−98466号公報(第1−8頁、第1図)JP-A-7-98466 (pages 1-8, FIG. 1) 特開2001−86398号公報(第1−9頁、第1図)JP 2001-86398 A (page 1-9, FIG. 1) 日下博也、岸靖典、“高解像度純電子手振れ補正システム”、映像情報メディア学会誌、2002年、Vol.56、No.10、p.1663−1668Hiroya Kusaka, Yasunori Kishi, “High Resolution Pure Electronic Image Stabilization System”, Journal of the Institute of Image Information and Television Engineers, 2002, Vol. 56, no. 10, p. 1663-1668

しかしながら、上記特許文献1に記載された従来の撮像装置では、手ぶれによる振動を相殺するための機構部品が必要であり、またその装置を駆動するためのアクチュエータやモーターが必要であり、撮像装置が大型化するとともに消費電力、コストも増大するという問題がある。さらに機構部品が落下衝撃の影響を受けるために、対衝撃設計を行う必要がある。   However, the conventional imaging device described in Patent Document 1 requires a mechanical component for canceling vibration caused by camera shake, and also requires an actuator and a motor for driving the device. There is a problem that power consumption and cost increase as the size increases. Furthermore, since the mechanical parts are affected by the drop impact, it is necessary to design for impact.

また、上記特許文献2に記載された従来の別の撮像装置では、複数回の連続した露光を与えることによって得られた複数の撮像画像を加算するため、これら複数の撮像画像数すべてを記憶するための別途フレームメモリが必要となる。   Further, in another conventional imaging device described in Patent Document 2, a plurality of captured images obtained by giving a plurality of consecutive exposures are added, and thus all of the plurality of captured images are stored. A separate frame memory is required.

さらに、上記非特許文献1に記載されたように、連続するフィールド間画像の動きベクトルをもとに手ぶれ補正を実施した場合、動画には有効であるが、1枚の画像内に発生している手ぶれについては補正できないため、静止画の手ぶれ補正には使用できない。また、画像メモリから画像を切り出すため、必要なメモリ容量も増大する。   Furthermore, as described in Non-Patent Document 1, when camera shake correction is performed based on the motion vectors of continuous inter-field images, it is effective for moving images, but occurs in one image. It cannot be used to correct camera shake on a still image. Further, since an image is cut out from the image memory, a necessary memory capacity is also increased.

なお、手振れ以外の理由で発生する画像のぶれ、例えば撮像装置が車両などの移動体に搭載され、移動しながら撮像を行う場合の、被写体に対する撮像装置の相対的な動きによって生じる画像のぶれについても同じような問題がある。   Note that image blur caused by reasons other than camera shake, such as image blur caused by relative movement of the imaging device with respect to the subject when the imaging device is mounted on a moving body such as a vehicle and imaging is performed while moving, is performed. There is a similar problem.

本発明は上述したような課題を解決するためになされたもので、特殊な機構部品や大容量のメモリを必要とせず、固体撮像素子内でぶれ補正を実施することにより、小型で低コストの撮像装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and does not require a special mechanism component or a large-capacity memory, and is small and low-cost by performing blur correction in a solid-state imaging device. An object is to provide an imaging device.

本発明は、
撮像画面上の第1の方向に整列した複数の画素位置に配置され、被写体からの光を受けて光電変換を行なう光電変換素子を備えた光電変換部と、前記第1の方向に整列した画素位置の光電変換素子にそれぞれ対応して設けられ、対応する光電変換素子で蓄積された電荷が転送され、かつ相互間で電荷の転送を行う複数の転送素子を有する転送部とを有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の、前記第1の方向の動きを検出する動き検出手段と、
前記動き検出手段で検出された動きの量に応じて、前記固体撮像素子上に結像した光像に対応する、所定のフレーム期間の中の第1乃至第N(Nは2以上の整数)の画像信号を読み出して、該読み出された前記第1乃至第(N−1)の画像信号を、前記検出された前記動きの量に応じた画素数分シフトさせて合成する合成手段とを有し、
前記合成手段は、
前記動き検出手段で検出された所定時間当たりの動きの量に応じて、相前後する第1乃至第Nの画像生成期間に前記光電変換素子で電荷を蓄積させ、
第1の画像生成期間中に前記光電変換素子で蓄積された電荷を、前記光電変換素子から対応する転送素子に読み出し、前記動きの量に関係付けられた第1の移動量だけ前記転送素子間で転送し、
Nが2よりも大きい場合には、さらに第n(nは2乃至(N−1)の整数)の画像生成期間中に前記光電変換素子で蓄積された電荷を、前記光電変換素子から対応する転送素子に読み出し、該読み出された電荷を、前記動きの量に関係付けられた第(n−1)の移動量だけ転送された電荷に加算し、加算の結果得られた電荷を、前記動きの量に関係付けられた第nの移動量だけ前記転送素子間で転送する処理をnが2から(N−1)まで順に実行し、
第Nの画像生成期間中に前記光電変換素子で蓄積された電荷を、前記光電変換素子から対応する転送素子に読み出し、該読み出された電荷を、前記動きの量に関係付けられた第(N−1)の移動量だけ転送された電荷に加算し、加算の結果得られた電荷を、合成された画像信号として前記固体撮像素子から出力し、
前記合成手段は、各フレーム期間において前記画像信号をシフトさせる画素数を、当該フレーム期間よりも前のフレームにおいて、前記動き検出手段で検出された動きの量に応じた値に定める
ことを特徴とする撮像装置を提供する。
The present invention
A photoelectric conversion unit that is arranged at a plurality of pixel positions aligned in the first direction on the imaging screen and includes photoelectric conversion elements that perform photoelectric conversion by receiving light from a subject, and pixels aligned in the first direction A solid-state imaging device having a transfer unit provided corresponding to each of the photoelectric conversion elements at the position, and having a plurality of transfer elements that transfer charges stored in the corresponding photoelectric conversion elements and transfer charges between them When,
Movement detecting means for detecting movement of the solid-state imaging device in the first direction;
First to Nth (N is an integer of 2 or more) in a predetermined frame period corresponding to an optical image formed on the solid-state imaging device according to the amount of motion detected by the motion detection means. Combining means for reading out the first image signal and shifting the read-out first to (N-1) th image signals by the number of pixels corresponding to the detected amount of motion. Have
The synthesis means includes
In accordance with the amount of motion per predetermined time detected by the motion detection means, electric charge is accumulated in the photoelectric conversion element in the first to Nth image generation periods that follow each other,
The charge accumulated in the photoelectric conversion element during the first image generation period is read from the photoelectric conversion element to the corresponding transfer element, and the transfer element is transferred between the transfer elements by a first movement amount related to the amount of movement. Forward with
When N is larger than 2, the electric charge accumulated in the photoelectric conversion element during the n-th (n is an integer of 2 to (N−1)) image corresponds to the charge from the photoelectric conversion element. Read to the transfer element, add the read charge to the charge transferred by the (n-1) th movement amount related to the amount of movement, and add the charge obtained as a result of the addition The process of transferring between the transfer elements by the nth movement amount related to the amount of movement is sequentially executed from 2 to (N−1),
The charge accumulated in the photoelectric conversion element during the N-th image generation period is read from the photoelectric conversion element to the corresponding transfer element, and the read charge is related to the amount of motion. N-1) is added to the transferred charge, and the resulting charge is output from the solid-state imaging device as a combined image signal,
The synthesizing unit determines the number of pixels to shift the image signal in each frame period to a value corresponding to the amount of motion detected by the motion detecting unit in a frame before the frame period. An imaging device is provided.

本発明によれば、特殊な機構装置やメモリを必要とせずに固体撮像素子内でぶれ補正を実施することにより小型で低コストの撮像装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a small-sized and low-cost imaging device by performing blur correction in a solid-state imaging device without requiring a special mechanism device or memory.

以下、画像のぶれが手ぶれによるものである場合について、説明するが、本発明は、手ぶれ以外の理由で発生する画像のぶれにも適用可能である。例えば、自動車やその他の移動体に搭載され、移動しながら撮影を行うカメラであって、あらかじめ主たる動きの方向が分っている場合に適用できる。   Hereinafter, the case where the image blur is caused by camera shake will be described. However, the present invention is also applicable to image blur that occurs for reasons other than camera shake. For example, the present invention can be applied to a camera that is mounted on an automobile or other moving body and performs shooting while moving and the direction of the main movement is known in advance.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1の撮像装置の構成を示す図である。図示のようにこの撮像装置は、レンズ1と、固体撮像素子2と、アナログ信号処理部3と、画素信号A/D変換部4と、信号処理部5と、表示手段6と、CPU7と、タイミングジェネレータ8と、手ぶれセンサ9と、動き信号A/D変換部10と、積算部11と、レンズ駆動部12とを有する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in the figure, the imaging apparatus includes a lens 1, a solid-state imaging device 2, an analog signal processing unit 3, a pixel signal A / D conversion unit 4, a signal processing unit 5, a display unit 6, a CPU 7, The timing generator 8, the camera shake sensor 9, the motion signal A / D conversion unit 10, the integrating unit 11, and the lens driving unit 12 are included.

レンズ1を通して入射した被写体像を固体撮像素子2で光電変換する。このレンズ1は焦点距離が可変のズームレンズとして機能する。レンズ駆動部12からの制御信号によって、レンズ1は光軸上で前後へ移動し、焦点距離を連続的に変えることができる。この制御信号はCPU7から出力される。   A subject image incident through the lens 1 is photoelectrically converted by the solid-state imaging device 2. This lens 1 functions as a zoom lens having a variable focal length. By the control signal from the lens driving unit 12, the lens 1 can move back and forth on the optical axis, and the focal length can be continuously changed. This control signal is output from the CPU 7.

固体撮像素子2は、図2に示すように、複数の光電変換素子列20を有する光電変換部19と、それぞれ光電変換素子列20に対応し、隣接して設けられた複数の垂直転送部22と、光電変換素子列20と垂直転送部22の間に位置する読み出しゲート部24と、水平転送部27と、出力増幅器28とを有する。   As shown in FIG. 2, the solid-state imaging device 2 includes a photoelectric conversion unit 19 having a plurality of photoelectric conversion element arrays 20 and a plurality of vertical transfer units 22 provided adjacent to each other corresponding to the photoelectric conversion element arrays 20. A readout gate unit 24 positioned between the photoelectric conversion element array 20 and the vertical transfer unit 22, a horizontal transfer unit 27, and an output amplifier 28.

各光電変換素子列20は、撮像画面上の第1の方向、例えば垂直方向に列をなす複数の画素位置に配置され、被写体(図示しない)からの光をレンズ1を介して受けて光電変換を行なう複数の光電変換素子21を有する。
各垂直転送部22は、対応する光電変換素子列20の光電変換素子21にそれぞれ対応して設けられ、対応する光電変換素子21で蓄積された電荷が、読み出しゲート部24のそれぞれの読み出しゲート25を介して転送され、かつ相互間で垂直方向に電荷の転送を行う複数の転送素子23から成る。
水平転送部27は、垂直転送部22で転送され、垂直転送部22から出力された電荷を受けて、第1の方向と直交する第2の方向、例えば水平方向に転送する。
出力増幅器28は、水平転送部27を転送され、水平転送部27から出力された電荷を増幅して出力する。
Each photoelectric conversion element array 20 is arranged at a plurality of pixel positions in a first direction on the imaging screen, for example, the vertical direction, and receives light from a subject (not shown) via the lens 1 to perform photoelectric conversion. It has a plurality of photoelectric conversion elements 21 for performing.
Each vertical transfer unit 22 is provided corresponding to each photoelectric conversion element 21 of the corresponding photoelectric conversion element array 20, and the electric charge accumulated in the corresponding photoelectric conversion element 21 is read by each read gate 25 of the read gate unit 24. And a plurality of transfer elements 23 that transfer charges between each other in the vertical direction.
The horizontal transfer unit 27 receives the electric charge transferred from the vertical transfer unit 22 and output from the vertical transfer unit 22, and transfers the charge in a second direction orthogonal to the first direction, for example, the horizontal direction.
The output amplifier 28 amplifies the charge transferred from the horizontal transfer unit 27 and output from the horizontal transfer unit 27 and outputs the amplified charge.

光電変換部19の光電変換素子23における光電変換によって、光の強さに応じた量の電荷が蓄積され、読み出しパルスTGによって、電荷が読み出しゲート部24を介して垂直転送部22に取り出され、4相のパルスφV1、φV2、φV3、φV4から成る垂直転送パルスVDPによって水平転送部27方向へ逐次転送される。水平転送部27では1ライン分の画素が入るたびに2相のパルスφH1、φH2から成る水平転送パルスHDPによって水平方向に電荷の転送を行ない、出力増幅器28で信号電圧に変換して信号を出力する。   The photoelectric conversion in the photoelectric conversion element 23 of the photoelectric conversion unit 19 accumulates an amount of charge corresponding to the intensity of light, and the read pulse TG extracts the charge to the vertical transfer unit 22 via the read gate unit 24, The signals are sequentially transferred in the direction of the horizontal transfer unit 27 by a vertical transfer pulse VDP including four-phase pulses φV1, φV2, φV3, and φV4. The horizontal transfer unit 27 transfers charges in the horizontal direction by a horizontal transfer pulse HDP composed of two-phase pulses φH1 and φH2 every time a pixel for one line enters, and converts the signal into a signal voltage by an output amplifier 28 to output a signal. To do.

本願では簡単のため、垂直転送部22内の転送を単に「垂直転送」と言い、水平転送部27内の転送を単に「水平転送」と言うことがある。   In the present application, for simplicity, the transfer in the vertical transfer unit 22 may be simply referred to as “vertical transfer”, and the transfer in the horizontal transfer unit 27 may be simply referred to as “horizontal transfer”.

上記の垂直転送パルスVDPによって、垂直転送部22内の電荷を水平転送部27の方向(図2の垂直転送部22内の矢印FWの方向。以下「順方向」と呼ぶことがある)へ転送するだけではなく、水平転送部27から離れる方向(図2の垂直転送部22内の矢印FWと反対方向。以下「逆方向」と呼ぶことがある)へ転送することも可能である。また、垂直転送パルスVDPを印加しない時は、垂直転送部22は画像保持手段としての働きを有し、読み出しゲート部24を介して垂直転送部22に取り出された電荷を、垂直転送部22内で順方向にも逆方向にも移動させず、取り出された位置に保持することができる。
垂直転送部22の各転送素子23は、内部に保持されている電荷と、対応する光電変換素子21から転送される電荷とを加算する画像加算手段としても機能する。
With the above-described vertical transfer pulse VDP, charges in the vertical transfer unit 22 are transferred in the direction of the horizontal transfer unit 27 (the direction of the arrow FW in the vertical transfer unit 22 in FIG. 2, hereinafter referred to as “forward direction”). In addition to this, it is also possible to transfer in a direction away from the horizontal transfer unit 27 (a direction opposite to the arrow FW in the vertical transfer unit 22 in FIG. 2, hereinafter referred to as “reverse direction”). When the vertical transfer pulse VDP is not applied, the vertical transfer unit 22 functions as an image holding unit, and charges taken out to the vertical transfer unit 22 through the read gate unit 24 are transferred to the vertical transfer unit 22. Thus, it can be held in the taken-out position without being moved in either the forward direction or the reverse direction.
Each transfer element 23 of the vertical transfer unit 22 also functions as an image addition unit that adds the charge held inside and the charge transferred from the corresponding photoelectric conversion element 21.

図3は、図2における縦方向に並んだ4画素を拡大して示す図である。符号PXは一つの画素を示す。各画素は、光電変換素子21、読み出しゲート25ならびに転送素子23を備える。本実施の形態では4相の垂直転送パルスVDPを用いており、1画素あたり4個の電極26a〜26dが存在する。光電変換素子21にて光電変換されて蓄積された電荷は、読み出しゲート25を介して転送素子23に読み出される。以下に述べるように、4相の垂直転送パルスVDPの電圧を所定の時系列で変化させることにより、垂直転送部22内の電荷を所望の画素数分だけ順方向にも、逆方向にも転送することができる。   FIG. 3 is an enlarged view showing four pixels arranged in the vertical direction in FIG. A symbol PX indicates one pixel. Each pixel includes a photoelectric conversion element 21, a read gate 25, and a transfer element 23. In the present embodiment, a four-phase vertical transfer pulse VDP is used, and there are four electrodes 26a to 26d per pixel. The electric charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element 21 is read out to the transfer element 23 via the read gate 25. As described below, by changing the voltage of the four-phase vertical transfer pulse VDP in a predetermined time series, the charge in the vertical transfer unit 22 is transferred in the forward direction and the reverse direction by the desired number of pixels. can do.

固体撮像素子の光電変換部19の光電変換素子21は、それぞれ異なる色の色フィルタで覆われ、該色フィルタが所定の繰り返しパターンで周期的に配列されている。この周期的配列は、図4に示すようにベイヤ型であっても良い。色フィルタは、例えば赤(R),緑(G),青(B)の色フィルタであり、R,G,Bの色フィルタで覆われた光電変換素子からは、R,G,Bの画素信号が得られる。図4で、符号Hは、撮像画面上の横軸、即ち水平方向軸を示し、水平方向軸に沿う1、2、…mは水平方向軸上の座標値を表し、符号Vは、撮像画面上の縦軸、即ち垂直方向軸を示し、垂直方向軸に沿う1、2、…nは垂直方向軸上の座標値を表す。   The photoelectric conversion elements 21 of the photoelectric conversion unit 19 of the solid-state imaging element are covered with color filters of different colors, and the color filters are periodically arranged in a predetermined repeating pattern. This periodic arrangement may be a Bayer type as shown in FIG. The color filters are, for example, red (R), green (G), and blue (B) color filters. From the photoelectric conversion elements covered with the R, G, and B color filters, R, G, and B pixels are used. A signal is obtained. In FIG. 4, symbol H indicates the horizontal axis on the imaging screen, that is, the horizontal axis, 1, 2,... M along the horizontal axis indicate coordinate values on the horizontal axis, and symbol V indicates the imaging screen. The upper vertical axis, that is, the vertical axis is shown, and 1, 2,..., N along the vertical axis represent coordinate values on the vertical axis.

なおまた、図4に示すベイヤ配列の代わりに、図5に示すハニカム配列のものを用いても良い。ハニカム配列は、ベイヤ配列を45度回転させたものであり、ハニカム配列においては、撮像素子は各々略正八角形の各画素の光電変換素子を有し、垂直転送部22は画素列に沿って(隣接する画素列間を)蛇行する形状をしている。   In addition, instead of the Bayer array shown in FIG. 4, the honeycomb array shown in FIG. 5 may be used. The honeycomb array is obtained by rotating the Bayer array by 45 degrees, and in the honeycomb array, the imaging elements each include photoelectric conversion elements of pixels that are substantially regular octagons, and the vertical transfer unit 22 extends along the pixel columns ( The shape meanders between adjacent pixel columns.

再び図1を参照し、固体撮像素子2から得られるR、G、Bの画素信号は、アナログ信号処理部3において、相関二重サンプリング処理(CDS)ならびに自動利得制御増幅処理(AGC)が施される。
固体撮像素子2に供給される、読み出しパルスTG、垂直転送パルスVDP、及び水平転送パルスHDP、並びに後述のオーバーフロードレインパルスOFD(これらを総称して「固体撮像素子の駆動用パルス」と呼ぶことがある)、並びにアナログ信号処理部3に供給されるCDSのためのサンプリングパルスDSPは、タイミングジェネレータ8によって供給される。これらのパルスの発生のタイミングは、CPU7によって制御される。また、アナログ信号処理部3におけるAGCも、CPU7からの制御信号によって行われる。
Referring to FIG. 1 again, the R, G, B pixel signals obtained from the solid-state imaging device 2 are subjected to correlated double sampling processing (CDS) and automatic gain control amplification processing (AGC) in the analog signal processing unit 3. Is done.
A readout pulse TG, a vertical transfer pulse VDP, a horizontal transfer pulse HDP, and an overflow drain pulse OFD (to be described later) supplied to the solid-state imaging device 2 (collectively referred to as “a solid-state imaging device driving pulse”). The sampling pulse DSP for CDS supplied to the analog signal processing unit 3 is supplied by the timing generator 8. The generation timing of these pulses is controlled by the CPU 7. The AGC in the analog signal processing unit 3 is also performed by a control signal from the CPU 7.

アナログ信号処理部3の出力信号は、画素信号A/D変換部4にてデジタル信号に変換された後、信号処理部5にて映像信号処理され、表示手段6において表示可能な映像信号になる。信号処理部5では、RGB信号から輝度色差信号(YCbCr)への変換、ホワイトバランス補正、γ(ガンマ)補正、色補間処理および輪郭強調補正等の画像処理が行われる。LCDなどで構成された表示手段6は、信号処理部5から出力された映像信号を表示する。静止画を撮影する際、撮影者は表示手段6に映る被写体の画像を見ながら構図を決める。   The output signal of the analog signal processing unit 3 is converted into a digital signal by the pixel signal A / D conversion unit 4 and then processed by the signal processing unit 5 to become a video signal that can be displayed on the display means 6. . The signal processing unit 5 performs image processing such as conversion from RGB signals to luminance color difference signals (YCbCr), white balance correction, γ (gamma) correction, color interpolation processing, and contour enhancement correction. The display means 6 constituted by an LCD or the like displays the video signal output from the signal processing unit 5. When shooting a still image, the photographer determines the composition while viewing the image of the subject on the display means 6.

手ぶれセンサ9は、撮影者が被写体を撮像する際の撮像装置本体、特にその固体撮像素子2の上記第1の方向(垂直方向)の動きを感知する動き検出手段として用いられている。ここで、第1の方向の動きを感知する動き検出手段としては、第1の方向の動きのみを感知するものでもよく、他の方向の動きをも感知するが、動きの第1の方向の成分に対応した信号を生成するものでもよい。手ぶれセンサ9は例えば角速度を検知する素子であり、得られた角速度を時間積分することで、振動による変位量および変位方向を得ることができる。この手ぶれセンサ9によって検出した角速度信号は動き信号A/D変換部10にてデジタル信号に変換された後、CPU7に出力される。なお、手ぶれセンサ9としては、角速度センサに限られず、代わりに角加速度センサ、加速度センサまたは地磁気センサ等を用いることも可能であり、それぞれのセンサ信号に応じた適正な信号処理を行なうことで、角速度センサを用いた場合と同様の効果を得ることができる。   The camera shake sensor 9 is used as a motion detection unit that senses the movement of the imaging apparatus body, particularly the solid-state imaging device 2 in the first direction (vertical direction) when the photographer images a subject. Here, the motion detection means for sensing the movement in the first direction may be one that senses only the movement in the first direction and senses the movement in the other direction. It may be one that generates a signal corresponding to the component. The camera shake sensor 9 is, for example, an element that detects an angular velocity, and a displacement amount and a displacement direction due to vibration can be obtained by time-integrating the obtained angular velocity. The angular velocity signal detected by the camera shake sensor 9 is converted into a digital signal by the motion signal A / D converter 10 and then output to the CPU 7. The camera shake sensor 9 is not limited to an angular velocity sensor, and instead, an angular acceleration sensor, an acceleration sensor, a geomagnetic sensor, or the like can be used, and by performing appropriate signal processing according to each sensor signal, The same effect as when the angular velocity sensor is used can be obtained.

CPU7は本撮像システムを総括して制御を行うとともに、各種演算を実施する手段として機能している。信号処理部5からの映像信号データに基づき、自動露光制御(AE)/自動ホワイトバランス制御(AWB)を行うとともに、アナログ信号処理部3に対する増幅利得の設定、タイミングジェネレータ8で生成される固体撮像素子2の駆動用パルスの発生の制御、ならびにレンズ駆動部12の制御信号の生成を行う。
積算部11は、信号処理部5から入力される1画面分の映像信号の積算を行う。積算結果は、撮像画像の明るさを表すものであり、CPU7はこれに基づいて、オーバーフロードレインパルスOFDの生成を制御し、これにより電荷蓄積時間の制御を行う。
The CPU 7 performs overall control of the imaging system and functions as means for performing various calculations. Based on the video signal data from the signal processing unit 5, automatic exposure control (AE) / automatic white balance control (AWB) is performed, amplification gain setting for the analog signal processing unit 3, and solid-state imaging generated by the timing generator 8 Control of generation of driving pulses for the element 2 and generation of control signals for the lens driving unit 12 are performed.
The integrating unit 11 integrates video signals for one screen input from the signal processing unit 5. The integration result represents the brightness of the captured image. Based on this, the CPU 7 controls the generation of the overflow drain pulse OFD, thereby controlling the charge accumulation time.

さらにCPU7は、動き信号A/D変換部10にてデジタル信号に変換された角速度信号を積分し、撮像装置に生じたぶれの角度と方向を計算し、さらにこの計算値をもとに手ぶれ量を画像のぶれの画素数に換算する機能も有する。   Further, the CPU 7 integrates the angular velocity signal converted into the digital signal by the motion signal A / D conversion unit 10 to calculate the angle and direction of the shake generated in the imaging apparatus, and further, the amount of camera shake based on the calculated value. It also has a function of converting to the number of pixels of image blur.

また、後に詳しく述べるように、垂直転送部22(図2参照)内で電荷を移動させるための垂直転送パルスVDPの波形、ならびにこの垂直転送パルスVDPの発生タイミングを決定する。この決定された垂直転送パルスVDPの波形及び発生タイミングに基づいてタイミングジェネレータ8へ制御信号を出力し、この制御信号に基づいて、タイミングジェネレータ8は固体撮像素子2の駆動用パルス信号の発生を行う。このように、CPU7が算出する制御信号を受け取ったタイミングジェネレータ8は、後述する垂直転送部22内で電荷を移動させる垂直転送信号発生手段として機能する。   Further, as will be described in detail later, the waveform of the vertical transfer pulse VDP for moving charges in the vertical transfer unit 22 (see FIG. 2) and the generation timing of the vertical transfer pulse VDP are determined. A control signal is output to the timing generator 8 based on the determined waveform and generation timing of the vertical transfer pulse VDP, and the timing generator 8 generates a driving pulse signal for the solid-state imaging device 2 based on the control signal. . As described above, the timing generator 8 that has received the control signal calculated by the CPU 7 functions as a vertical transfer signal generating means for moving charges in the vertical transfer unit 22 described later.

さらに、CPU7とタイミングジェネレータ8は、手ぶれセンサ9で動きが検出されたときに、光電変換素子から転送素子への転送(読み出し)のための読み出しパルスのタイミングを制御し、所定のフレーム期間の間に複数回画像を読み出すための制御も行う。   Further, the CPU 7 and the timing generator 8 control the timing of the readout pulse for transfer (reading) from the photoelectric conversion element to the transfer element when motion is detected by the camera shake sensor 9, and during a predetermined frame period. In addition, control for reading the image a plurality of times is also performed.

図6は、本実施の形態において手ぶれ補正を行うための構成要素を機能ブロック図で表したものである。レンズ1を通して入射する光像は電荷蓄積手段31にて光電変換され、電荷が蓄積される。   FIG. 6 is a functional block diagram showing components for performing camera shake correction in the present embodiment. The light image incident through the lens 1 is photoelectrically converted by the charge accumulating means 31, and charges are accumulated.

電荷蓄積手段31は、本実施の形態では図2における、光電変換部19で構成される。動き検出手段32は撮像装置の動きを検出する手段であり、図1の手振れセンサ9で構成される。合成手段33は、動き検出手段32で検出された動きの量(BL)に応じて、固体撮像素子2上に結像した光像に対応する、所定のフレーム期間の中の第1乃至第N(Nは2以上の整数)の画像信号を読み出して、該読み出された第1乃至第(N−1)の画像信号を、それぞれ検出された動きの量に応じた画素数分シフトさせて合成する。
なお、このような合成処理を、動き検出手段32で検出された所定時間当たりの動きの量が所定値以上のときにのみ行うようにしても良い。
In this embodiment, the charge storage unit 31 is configured by the photoelectric conversion unit 19 in FIG. The motion detection means 32 is a means for detecting the motion of the imaging apparatus, and is constituted by the hand movement sensor 9 of FIG. The synthesizing unit 33 includes first to Nth frames in a predetermined frame period corresponding to the optical image formed on the solid-state imaging device 2 according to the amount of motion (BL) detected by the motion detecting unit 32. (N is an integer of 2 or more) image signals are read, and the read first to (N-1) th image signals are shifted by the number of pixels corresponding to the detected amount of motion. Synthesize.
Note that such a synthesis process may be performed only when the amount of motion per predetermined time detected by the motion detection means 32 is greater than or equal to a predetermined value.

合成手段33は、図示のように、画像シフト手段34と、画像保持手段35と、画像加算手段36と、制御手段37とを有する。
実施の形態1では、画像シフト手段34、画像保持手段35及び画像加算手段36はともに垂直転送部22で構成される。
As shown in the figure, the synthesizing unit 33 includes an image shift unit 34, an image holding unit 35, an image adding unit 36, and a control unit 37.
In the first embodiment, the image shift unit 34, the image holding unit 35, and the image addition unit 36 are all configured by the vertical transfer unit 22.

以下に詳しく述べるように、合成手段33は、動き検出手段32で検出された所定時間当たりの動きの量(BL)に応じて、それぞれ同じフレーム期間の一部をなし、相前後する第1乃至第N(Nは2以上の整数)の画像生成期間に光電変換素子21で電荷を蓄積させ、第1の画像生成期間中に光電変換素子21で蓄積された電荷を、該第1の画像生成期間の経過後に、光電変換素子21から対応する転送素子23に読み出し、動きの量BLに関係付けられた第1の移動量だけ転送素子23間で転送する。Nが2よりも大きいときは、合成手段33はさらに、第n(nは2乃至(N−1)の整数)の画像生成期間中に光電変換素子21で蓄積された電荷を、光電変換素子21から対応する読み出し、該読み出された電荷を、動きの量に関係付けられた第(n−1)の移動量だけ転送された電荷に加算し、加算の結果得られた電荷を、動きの量に関係付けられた第nの移動量だけ転送素子23間で転送する処理をnが2から(N−1)まで順に実行する。合成手段33はさらに、第Nの画像生成期間中に光電変換素子21で蓄積された電荷を、光電変換素子21から対応する転送素子23に読み出し、該読み出された電荷を、動きの量に関係付けられた第(N−1)の移動量だけ転送された電荷に加算し、加算の結果得られた電荷を、合成された画像信号として固体撮像素子から出力する。   As will be described in detail below, the synthesizing unit 33 forms a part of the same frame period in accordance with the amount of motion per predetermined time (BL) detected by the motion detecting unit 32, and the first to the next Charges are accumulated in the photoelectric conversion element 21 during the Nth (N is an integer of 2 or more) image generation period, and the charges accumulated in the photoelectric conversion element 21 during the first image generation period are converted into the first image generation period. After the elapse of the period, data is read from the photoelectric conversion element 21 to the corresponding transfer element 23 and transferred between the transfer elements 23 by the first movement amount related to the movement amount BL. When N is larger than 2, the synthesizing unit 33 further converts the electric charge accumulated in the photoelectric conversion element 21 during the n-th (n is an integer from 2 to (N−1)) photoelectric conversion element 21. The corresponding readout from 21, the read charge is added to the transferred charge by the (n−1) th movement amount related to the amount of movement, and the charge obtained as a result of the addition is added to the movement The process of transferring between the transfer elements 23 by the n-th movement amount related to the amount of n is sequentially executed from 2 to (N−1). The synthesizing unit 33 further reads out the electric charge accumulated in the photoelectric conversion element 21 during the Nth image generation period from the photoelectric conversion element 21 to the corresponding transfer element 23, and uses the read electric charge as the amount of movement. The added (N-1) th movement amount is added to the transferred charge, and the charge obtained as a result of the addition is output from the solid-state imaging device as a combined image signal.

例えば、第1乃至第Nの画像生成期間は互いに略同じ長さを有し、所定時間当たりの動きの量BLは、第1乃至第Nの画像生成期間の合計の時間当たりの、固体撮像素子2の画素の数で表された動きの量であり、動きの量に関係付けられた量は、所定時間当たりの動きの量を、Nで割ることにより得られる、固体撮像素子2の画素の数(BL/N)で表される動きの量である。   For example, the first to Nth image generation periods have substantially the same length, and the amount of motion BL per predetermined time is a solid-state imaging device per total time of the first to Nth image generation periods. 2 is the amount of motion represented by the number of pixels of 2. The amount related to the amount of motion is the amount of motion per predetermined time divided by N, and the amount of motion of the pixels of the solid-state imaging device 2 It is the amount of motion represented by a number (BL / N).

本実施の形態の固体撮像素子2は、例えばインターライン型のCCD撮像素子であって、線順次走査により水平方向に1ラインずつ順番にすべての画素信号を読み出す「全画素読み出し」方式のものである。   The solid-state imaging device 2 according to the present embodiment is, for example, an interline type CCD imaging device, and is of an “all pixel readout” method in which all pixel signals are read out in order in a line in the horizontal direction by line sequential scanning. is there.

図7は合成手段33の動作を経時的に示した模式図である。所定のフレーム期間の一部をなす、電荷蓄積期間(被写体の明るさによって定められる)をN分割した画像生成期間の各々に生成された画像を表す画像信号に、本実施の形態の手ぶれ補正のため、シフトを行なった後合成する動作を示している。第1の画像生成期間GC1は、1番目の画像(第1の画像)を得るために光電変換部19にて電荷蓄積を行う期間を示しており、以下第2の画像生成期間GC2乃至第Nの画像生成期間GCNは同様の意味をもつ。第1の画像生成期間GC1における電荷蓄積で形成された第1の画像を表す画像信号を垂直転送部22に読み出し(RD1)た後、第2の画像の表す画像信号を得るために光電変換部19にて電荷蓄積(GC2)を行う間に、該第1画像を表す画像信号を画像シフト手段34により動き量の1/Nに応じた画素数だけシフトし(SH1)、第2画像の読み出しまで画像保持手段35によりシフト後の画素位置に保持する(HL1)。   FIG. 7 is a schematic diagram showing the operation of the synthesizing means 33 over time. An image signal representing an image generated in each of the image generation periods that are part of a predetermined frame period and divided into N divided charge accumulation periods (determined by the brightness of the subject) is used for image stabilization according to the present embodiment. Therefore, an operation of combining after performing the shift is shown. The first image generation period GC1 indicates a period during which charge is accumulated in the photoelectric conversion unit 19 in order to obtain the first image (first image). Hereinafter, the second image generation period GC2 to Nth The image generation period GCN has the same meaning. After the image signal representing the first image formed by the charge accumulation in the first image generation period GC1 is read (RD1) to the vertical transfer unit 22, the photoelectric conversion unit obtains the image signal representing the second image During charge accumulation (GC2) at 19, the image signal representing the first image is shifted by the image shift means 34 by the number of pixels corresponding to 1 / N of the amount of movement (SH1), and the second image is read out. Until the pixel position after the shift is held by the image holding means 35 (HL1).

その後、該画像保持手段35により画素位置に保持した状態の画像信号を、第2の画像を表す画像信号と画像加算手段36により加算し(AD1)、該加算した画像を画像シフト手段34により、動き量の1/Nに応じた画素数だけシフトし(SH2)、第3の画像の読み出しまで画像保持手段35によりシフト後の画素位置に保持する(HL2)。その後、該画像保持手段35により画素位置に保持した状態の画像信号を、第3の画像を表す画像信号と画像加算手段36により加算する(AD2)。以下、第Nの画像を表す画像信号を加算するまで同様の動作繰り返して、合成された画像信号を得る。   Thereafter, the image signal held at the pixel position by the image holding means 35 is added by the image addition means 36 with the image signal representing the second image (AD1), and the added image is obtained by the image shift means 34. The pixel is shifted by the number of pixels corresponding to 1 / N of the amount of movement (SH2), and is held at the pixel position after the shift by the image holding unit 35 until the third image is read (HL2). Thereafter, the image signal held at the pixel position by the image holding means 35 is added by the image adding means 36 to the image signal representing the third image (AD2). Thereafter, the same operation is repeated until the image signals representing the Nth image are added to obtain a synthesized image signal.

図2及び図3に示される、固体撮像素子2の垂直転送部22内の電荷を順方向に転送する具体的な手法を、垂直転送パルスVDPの電位変化のタイミングチャートである図8および図9を用いて説明する。図8は、各電極の垂直転送パルスVDPの4相のパルスφVi(i=1、2、3、4)のタイミングチャートであり、横軸に時刻を、縦軸に4つの電極26a〜26dに与えられる電位を並べて示している。図9は、図8に示す垂直転送パルスVDPを各電極に与えた時の、電荷移動の様子を示す図である。図9において、横軸は垂直転送部22の転送素子23の電極26a〜26dの位置を示し、縦軸には各電極の電子のポテンシャルエネルギーφi(=−eφVi)と電荷QCの分布の経時変化(異なる時刻t=a1乃至a9における電荷分布)が示してある。   FIGS. 8 and 9 are timing charts of potential change of the vertical transfer pulse VDP, as a specific method for transferring the charge in the vertical transfer unit 22 of the solid-state imaging device 2 in the forward direction shown in FIGS. Will be described. FIG. 8 is a timing chart of the four-phase pulse φVi (i = 1, 2, 3, 4) of the vertical transfer pulse VDP of each electrode, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing four electrodes 26a to 26d. The applied potentials are shown side by side. FIG. 9 is a diagram showing the state of charge transfer when the vertical transfer pulse VDP shown in FIG. 8 is applied to each electrode. In FIG. 9, the horizontal axis indicates the positions of the electrodes 26 a to 26 d of the transfer element 23 of the vertical transfer unit 22, and the vertical axis indicates the time-dependent change of the potential energy φi (= −eφVi) and the charge QC distribution of each electrode. (Charge distributions at different times t = a1 to a9) are shown.

次に動作を説明する。図8において、時刻a1では電極26bの電位φV2と電極26cの電位φV3が+Vであり、電極26aの電位φV1と電極26dの電位φV4が0Vであるため、図9に示すように、電極26bと電極26cに電位井戸が形成されて電荷QCが蓄積される。次に時刻a2にて電極26dにバイアス電圧+Vを印加すると、電極26bと電極26cにあった電荷QCは、電極26bから電極26dに拡散する。次に時刻a3にて電極26bを無バイアスにすると、電荷QCは電極26cから電極26dに収束し、結果として、時刻a1からa3において、電荷QCは順方向(図9において右方向)へ1電極分だけ移動したことになる。   Next, the operation will be described. In FIG. 8, since the potential φV2 of the electrode 26b and the potential φV3 of the electrode 26c are + V and the potential φV1 of the electrode 26a and the potential φV4 of the electrode 26d are 0 V at time a1, as shown in FIG. A potential well is formed in the electrode 26c, and charge QC is accumulated. Next, when a bias voltage + V is applied to the electrode 26d at time a2, the charge QC that has been in the electrodes 26b and 26c is diffused from the electrode 26b to the electrode 26d. Next, when the electrode 26b is unbiased at time a3, the charge QC converges from the electrode 26c to the electrode 26d, and as a result, from time a1 to a3, the charge QC is one electrode in the forward direction (rightward in FIG. 9). It ’s moved by the minute.

時刻a4では電極26aにバイアス電圧+Vを印加し、時刻a5で電極26cを無バイアスにすることにより、電荷QCはさらに1つの電極分だけ順方向に移動する。時刻a6では電極26bにバイアス電圧+Vを印加し、時刻a7で電極26dを無バイアスにすることにより、電荷QCはさらに1つの電極分だけ順方向へ移動する。時刻a8では電極26cにバイアス電圧+Vを印加し、時刻a9で電極26aを無バイアスにすることにより時刻a1の状態と同じになる。すなわち、時刻a1から時刻a9において、1画素分電荷QCを順方向へ移動したことになる。   By applying a bias voltage + V to the electrode 26a at time a4 and making the electrode 26c non-biased at time a5, the charge QC further moves forward by one electrode. By applying a bias voltage + V to the electrode 26b at time a6 and making the electrode 26d non-biased at time a7, the charge QC further moves forward by one electrode. At time a8, a bias voltage + V is applied to the electrode 26c, and at time a9, the electrode 26a is made non-biased, so that the state becomes the same as at time a1. That is, from time a1 to time a9, the charge QC for one pixel is moved in the forward direction.

他方、垂直転送部内の電荷QCを逆方向に転送する場合に関して、図10および図11を用いて説明する。電荷QCを順方向に転送する場合の説明に用いた図8が図10に、図9が図11にそれぞれ対応している。また、時刻a1からa9は、b1からb9にそれぞれ対応している。   On the other hand, a case where the charge QC in the vertical transfer unit is transferred in the reverse direction will be described with reference to FIGS. 8 used for the description of the case where the charge QC is transferred in the forward direction corresponds to FIG. 10, and FIG. 9 corresponds to FIG. Times a1 to a9 correspond to b1 to b9, respectively.

次に動作を説明する。図10において、時刻b1では電極26bと電極26cにバイアス電圧+Vが掛かり、電極26aと電極26dは無バイアスで0Vであるため、図11に示すように、電極26bと電極26cに電位井戸が形成されて電荷QCが蓄積されている。次に時刻b2にて電極26aにバイアス電圧+Vを印加すると、電極26bと電極26cにあった電荷QCは、電極26aから電極26cに拡散する。次に時刻b3にて電極26cを無バイアスにすると、電荷QCは電極26aから電極26bに収束し、結果として、時刻b1からb3において、電荷QCは逆方向(図11において左方向)へ1電極分だけ移動したことになる。   Next, the operation will be described. In FIG. 10, at time b1, the bias voltage + V is applied to the electrode 26b and the electrode 26c, and the electrode 26a and the electrode 26d are 0 V with no bias. Therefore, as shown in FIG. 11, potential wells are formed in the electrode 26b and the electrode 26c. The charge QC is accumulated. Next, when a bias voltage + V is applied to the electrode 26a at time b2, the charge QC that was in the electrodes 26b and 26c diffuses from the electrode 26a to the electrode 26c. Next, when the electrode 26c is unbiased at time b3, the charge QC converges from the electrode 26a to the electrode 26b, and as a result, the charge QC is one electrode in the reverse direction (leftward in FIG. 11) from time b1 to b3. It ’s moved by the minute.

時刻b4では電極26dにバイアス電圧+Vを印加し、時刻b5で電極26bを無バイアスにすることにより、電荷QCはさらに1つの電極分だけ逆方向に移動する。時刻b6では電極26cにバイアス電圧+Vを印加し、時刻b7で電極26aを無バイアスにすることにより、電荷QCはさらに1つの電極分だけ逆方向へ移動する。時刻b8では電極26bにバイアス電圧+Vを印加し、時刻b9で電極26dを無バイアスにすることにより時刻b1の状態と同じになる。すなわち、時刻b1から時刻b9において、1画素分電荷を逆方向へ移動したことになる。   By applying a bias voltage + V to the electrode 26d at time b4 and making the electrode 26b non-biased at time b5, the charge QC further moves in the reverse direction by one electrode. By applying a bias voltage + V to the electrode 26c at time b6 and making the electrode 26a unbiased at time b7, the charge QC further moves in the reverse direction by one electrode. At time b8, a bias voltage + V is applied to the electrode 26b, and at time b9, the electrode 26d is made non-biased, so that the state is the same as at time b1. That is, the charge for one pixel is moved in the reverse direction from time b1 to time b9.

本実施の形態においては、上述したように、電荷の拡散ステップ後に収束ステップを行ない、これを繰り返すことで電荷の転送を実現しているが、拡散と収束のステップを同時に行なっても電荷の転送は可能である。例えば、図9の時刻a2の拡散と時刻a3の収束を同時に行なう、すなわち電極26dへのバイアス電圧印加と電極26bの無バイアス化を同時に行なうことによっても同様の電荷の転送は達成できる。あるいは、図9において時刻a3の収束と時刻a4の拡散を同時に行なっても、同様に電荷の転送が可能である。   In the present embodiment, as described above, the convergence step is performed after the charge diffusion step and the charge transfer is realized by repeating this. However, the charge transfer is performed even if the diffusion and convergence steps are performed simultaneously. Is possible. For example, similar charge transfer can be achieved by simultaneously performing diffusion at time a2 and convergence at time a3 in FIG. 9, that is, by simultaneously applying a bias voltage to the electrode 26d and making the electrode 26b non-biased. Alternatively, even if convergence at time a3 and diffusion at time a4 are performed at the same time in FIG. 9, charge transfer is possible.

さらに、本実施の形態では4相の垂直転送パルスVDPによって電荷を転送しているが、4相に限るものではなく、3相以上であれば、同様の方法により電荷の転送は可能である。同様に水平転送パルスHDPについても2相のものを用いているがこれに限るものではない。   Furthermore, in this embodiment, charges are transferred by a four-phase vertical transfer pulse VDP. However, the transfer is not limited to four phases, and charges can be transferred by the same method as long as there are three or more phases. Similarly, the horizontal transfer pulse HDP is a two-phase one, but is not limited thereto.

また、本実施の形態では撮像素子としてCCD撮像素子を用いたが、これに限るものではなく、例えば前述の合成手段33と同等の手段を有するCMOS(Complementary metal oxide semiconductor)型撮像素子であっても良い。   In this embodiment, a CCD image sensor is used as the image sensor. However, the present invention is not limited to this. For example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensor having means equivalent to the above-described combining means 33 is provided. Also good.

次に本発明で補正の対象となる「手ぶれ」の概念について説明する。図12(a)は撮像者が被写体を撮像する際に、上下(ピッチング)方向に手ぶれをしたときの手ぶれ方向と撮像画像との関係を示した図である。ここで被写体は円形の光源LSであり、手ぶれをおこさずに撮像したときの撮像画像を図12(c)に示す。丸い被写体形状を保持した画像LSbが撮像される。   Next, the concept of “camera shake” to be corrected in the present invention will be described. FIG. 12A is a diagram illustrating a relationship between a camera shake direction and a captured image when the camera operator shakes a camera shake in the vertical (pitching) direction when imaging a subject. Here, the subject is a circular light source LS, and a captured image when captured without causing camera shake is illustrated in FIG. An image LSb holding a round subject shape is captured.

撮像者HYは、最初に光軸が地面GLと線HLに一致するように撮像装置PGを構え、シャッタボタンSBを押す。手ぶれはこのときに生じ、手ぶれによって撮像装置PGの光軸OXが上向きになる方向((+)方向)に動いた場合、図12(b)に示すように撮像画像Laには、符号TRaで示すように下方向に尾引きが生じ、一方撮像装置PGの光軸OXが下向きになる方向((−)方向)に動いた場合、図12(d)に示すように撮像画像Lcには、符号TRcで示すように上方向に尾引きが生じる。   The photographer HY first holds the imaging device PG so that the optical axis coincides with the ground GL and the line HL, and presses the shutter button SB. Camera shake occurs at this time, and when the optical axis OX of the imaging device PG moves upward ((+) direction) due to camera shake, the captured image La is represented by the symbol TR as shown in FIG. As shown in FIG. 12D, when tailing occurs in the downward direction and the optical axis OX of the imaging device PG moves in the downward direction ((−) direction), the captured image Lc has As indicated by the symbol TRc, tailing occurs in the upward direction.

本発明は図12(b)、(d)に再現される被写体像LSa、LScの尾引きTRa、TRbを低減した高品質な撮像画像を実現することを目的としている。なお、手ぶれによる画質劣化はほとんどの場合、撮像者HYがシャッタボタンSBを押す動作に起因した撮像装置の回転等により生じる。この回転方向はシャッタボタンSBの押し下げ方向とほぼ一致するため、押し下げ方向に対応する一次元的な補正により、実用上十分な補正が可能である。本実施の形態においては、垂直転送部22において電荷を転送する方向(撮像画面上の垂直方向)を、上記した手ぶれが生じ易い方向を対応させる(撮像画面が垂直に設けられている場合には、垂直転送部22において電荷を転送する方向(撮像画面上の垂直方向)を、手ぶれが生じ易い方向に略平行とする)ことで良好な手ぶれ動作を達成している。   An object of the present invention is to realize a high-quality captured image in which the tails TRa and TRb of the subject images LSa and LSc reproduced in FIGS. 12B and 12D are reduced. In most cases, the image quality degradation due to camera shake is caused by rotation of the imaging device or the like caused by the operation of the photographer HY pressing the shutter button SB. Since this rotation direction substantially coincides with the pressing direction of the shutter button SB, a practically sufficient correction is possible by one-dimensional correction corresponding to the pressing direction. In the present embodiment, the direction in which charges are transferred in the vertical transfer unit 22 (vertical direction on the imaging screen) corresponds to the direction in which camera shake is likely to occur (when the imaging screen is provided vertically). In the vertical transfer unit 22, the direction in which charges are transferred (the vertical direction on the imaging screen) is made substantially parallel to the direction in which camera shake is likely to occur.

図13(a)〜(i)は本実施の形態における撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。図13(a)はシャッタ信号BPであり、シャッタの押下が検出された時点Tonで高レベルから低レベルへの遷移が起きる。
図13(b)は垂直同期信号VDであり、原則として所定の周期、例えば垂直周期に1回発生する。図13(c)のオーバーフロードレインパルスは水平同期信号に同期してタイミングジェネレータ8から固体撮像素子2のオーバーフロードレイン電極に印加されるものであり、AE制御において電荷蓄積期間を調整するために光電変換素子21に蓄積された電荷を固体撮像素子2内の基板上に排出することにより電子シャッタ機能を実現するものである。なお、図13(c)のオーバーフロードレインパルスOFDのうち、最初のパルスOFD1(垂直同期信号VDの立ち上がりと同時又はその直後に(立ち上がりの後最初に)発生されるもの)以外のパルスを、電子シャッタパルスと呼ぶこともある。
FIGS. 13A to 13I are timing charts showing the operation of the imaging apparatus in the present embodiment. FIG. 13A shows the shutter signal BP, and the transition from the high level to the low level occurs at the time Ton when the pressing of the shutter is detected.
FIG. 13B shows a vertical synchronization signal VD, which is generated once in a predetermined cycle, for example, a vertical cycle in principle. The overflow drain pulse in FIG. 13C is applied from the timing generator 8 to the overflow drain electrode of the solid-state imaging device 2 in synchronization with the horizontal synchronizing signal, and is subjected to photoelectric conversion to adjust the charge accumulation period in AE control. The electronic shutter function is realized by discharging the electric charge accumulated in the element 21 onto the substrate in the solid-state imaging element 2. Of the overflow drain pulse OFD in FIG. 13C, pulses other than the first pulse OFD1 (generated simultaneously with or immediately after the rising of the vertical synchronization signal VD (first after the rising)) Sometimes called a shutter pulse.

図13(d)は光電変換素子21において光電変換ならびに電荷蓄積を行う期間PDを示している。この期間PD(それぞれ符号SS1,SS2などで示されている)は、各フレーム期間において、オーバーフロードレインパルスOFDの発生が終わった後に開始され、次の垂直同期信号VDの立ち上がりまで続く。言い換えると、電荷蓄積期間が与えられた長さとなるように、オーバーフロードレインパルスOFDの列の発生を終了する時点が決められる。図13(e)は読み出しパルスTGであり、光電変換素子21で蓄積した電荷を垂直転送部22の対応する転送素子23へ読み出す(転送する)ため、読み出しゲート25を制御する。図13(f)〜(h)は垂直転送パルスVDP(φV1〜φV4)、図13(i)は水平転送パルスHDP(φH1、φH2)を示している。   FIG. 13D shows a period PD in which photoelectric conversion and charge accumulation are performed in the photoelectric conversion element 21. This period PD (indicated by symbols SS1, SS2, etc., respectively) starts after the generation of the overflow drain pulse OFD in each frame period and continues until the next rising edge of the vertical synchronization signal VD. In other words, the time point at which the generation of the column of the overflow drain pulse OFD is finished is determined so that the charge accumulation period has a given length. FIG. 13E shows a read pulse TG, which controls the read gate 25 in order to read (transfer) the charge accumulated in the photoelectric conversion element 21 to the corresponding transfer element 23 of the vertical transfer unit 22. FIGS. 13F to 13H show vertical transfer pulses VDP (φV1 to φV4), and FIG. 13I shows horizontal transfer pulses HDP (φH1, φH2).

シャッタボタンSBを押す前は、被写体の明るさに基づいて、露出条件の一つとして定められる電荷蓄積期間SSi(i=1、2、…)を設定して、撮像を行う。例えばある垂直同期信号VDが発生される第1の垂直ブランキング期間VB(1)で始まるフレーム(第1のフレームFP(1))内の電荷蓄積期間SS1で蓄積した電荷は、当該第1のフレームFP(1)の次のフレーム(第2のフレームFP(2))の先頭の垂直ブランキング期間VB(2)内に発生される読み出しパルスTG10によって垂直転送部22へ読み出され、上記第2のフレームFP(2)内の期間100bに垂直転送部22内で水平転送部27に向けて転送される。複数の垂直転送部22内で同時に水平転送部27に向けた転送が行われる。同時に転送される画素信号は、撮像面上の水平方向に整列した複数の画素、即ち同じライン上の複数の画素をそれぞれ構成する複数の光電変換素子21から読み出された信号電荷が同時に、それぞれの垂直転送部22により転送される。言換えると、光電変換部19のそれぞれの光電変換素子列20から垂直転送部22に転送された信号電荷は水平転送部27に向けて1ラインずつ順々に転送される。そして、同じ第2のフレーム期間FP(2)内の期間101bにおいて、垂直転送部22から水平転送部27に転送された電荷が、水平転送部27内を出力増幅器28に向けて転送され、出力増幅器28で増幅されて出力される。   Prior to pressing the shutter button SB, a charge accumulation period SSi (i = 1, 2,...) Defined as one of the exposure conditions is set based on the brightness of the subject and imaging is performed. For example, the charge accumulated in the charge accumulation period SS1 in the frame (first frame FP (1)) starting in the first vertical blanking period VB (1) in which a certain vertical synchronization signal VD is generated is the first The frame is read out to the vertical transfer unit 22 by the read pulse TG10 generated in the first vertical blanking period VB (2) of the frame following the frame FP (1) (second frame FP (2)). The data is transferred toward the horizontal transfer unit 27 in the vertical transfer unit 22 in the period 100b in the second frame FP (2). Transfer to the horizontal transfer unit 27 is simultaneously performed in the plurality of vertical transfer units 22. The pixel signals transferred at the same time are a plurality of pixels aligned in the horizontal direction on the imaging surface, that is, signal charges read from the plurality of photoelectric conversion elements 21 respectively constituting the plurality of pixels on the same line, Are transferred by the vertical transfer unit 22. In other words, the signal charges transferred from the respective photoelectric conversion element arrays 20 of the photoelectric conversion unit 19 to the vertical transfer unit 22 are sequentially transferred to the horizontal transfer unit 27 line by line. Then, in the period 101b in the same second frame period FP (2), the charges transferred from the vertical transfer unit 22 to the horizontal transfer unit 27 are transferred to the output amplifier 28 in the horizontal transfer unit 27 and output. Amplified by the amplifier 28 and output.

第2のフレーム期間FP(2)内の電荷蓄積期間SS2内のある時点TonにシャッタボタンSBが押され、シャッタ信号BPが高レベルから低レベルに遷移したとすると、第2のフレームFP(2)内の電荷蓄積期間SS2に蓄積された電荷は、次の垂直ブランキング期間VB(3)の最初(垂直同期信号VDの立ち上がりと略同時)にオーバーフロードレインパルスOFD1を固体撮像素子2へ印加することにより垂直転送部22へ転送されることなく基板上に排出される。なお、垂直ブランキング期間内において、AE制御により電子シャッタパルス(OFD1以外のオーバーフロードレインパルスOFD)が発生される場合は、オーバーフロードレインパルスOFD1は必ずしも必要ではない。読み出しパルス(VB(2)内のTG10のごときもの)の発生を禁止すれば垂直転送部22への信号電荷の読み出しが禁止されるので、AE制御による電子シャッタパルスの発生の時点で、蓄積された電荷が基板上に排出されるためである。   If the shutter button SB is pressed at a certain time Ton in the charge accumulation period SS2 in the second frame period FP (2) and the shutter signal BP transitions from a high level to a low level, the second frame FP (2 The charge accumulated in the charge accumulation period SS2 is applied with the overflow drain pulse OFD1 to the solid-state imaging device 2 at the beginning of the next vertical blanking period VB (3) (substantially simultaneously with the rise of the vertical synchronization signal VD). As a result, the sheet is discharged onto the substrate without being transferred to the vertical transfer unit 22. Note that the overflow drain pulse OFD1 is not necessarily required when an electronic shutter pulse (overflow drain pulse OFD other than OFD1) is generated by AE control within the vertical blanking period. If the generation of the readout pulse (such as TG10 in VB (2)) is prohibited, the reading of the signal charge to the vertical transfer unit 22 is prohibited, so that it is accumulated when the electronic shutter pulse is generated by the AE control. This is because the charged charges are discharged onto the substrate.

シャッタボタンSBの押下が検知された時点Tonの次のフレーム期間FP(3)は、静止画像として記録する画像用の映像信号を得るための電荷蓄積を行う期間である。このフレーム期間FP(3)において電荷蓄積期間を複数個の画像生成期間(図7参照)に分割して画像生成期間ごとに垂直転送部22への電荷読み出しを行うことにより複数の画像を得る。   The frame period FP (3) next to the time point Ton when the pressing of the shutter button SB is detected is a period in which charge accumulation is performed to obtain a video signal for an image to be recorded as a still image. In this frame period FP (3), the charge accumulation period is divided into a plurality of image generation periods (see FIG. 7), and a plurality of images are obtained by reading out charges to the vertical transfer unit 22 for each image generation period.

該複数の画像は最終的に1枚の画像に合成されて固体撮像素子から出力されるが、それまでは前記複数の画像を構成する画像のうち、第1の画像生成期間に読み出した画像(1画像分の全電荷であり、以下「第1の画像」と呼ぶことがある)を垂直転送部22内に一時保持した後、第2の画像生成期間に読み出した画像(第2の画像)を垂直転送部22に読み出すまでの間に、前記第1の画像を動き検出手段で検出した動き量を前記複数の画像数で除算した画像位置だけ移動させ、その後該画像に前記第2の画像生成期間に読み出した画像(第2の画像)を加算した後一時保持するという動作を最後に読み出す画像(図示の例では「第4の画像」)を加算するまで繰り返す。   The plurality of images are finally combined into one image and output from the solid-state imaging device. Until then, among the images constituting the plurality of images, the images read during the first image generation period ( An image read out during the second image generation period (second image) after temporarily holding in the vertical transfer unit 22 (which may be referred to as “first image” hereinafter). Until the first image is read by the vertical transfer unit 22, the first image is moved by the image position obtained by dividing the amount of motion detected by the motion detection means by the number of the plurality of images, and then the second image is moved to the image. The operation of adding the image read during the generation period (second image) and temporarily holding it is repeated until the image read last (“fourth image” in the example shown) is added.

4枚の画像を読み出すべく電荷蓄積期間の分割数を4に設定して、1つの電荷蓄積期間を等分に分割した後の画像生成期間(分割後の電荷蓄積期間)をそれぞれS1、S2、S3、S4とする。この場合画像生成期間S1で蓄積した電荷を読み出しパルスTG1、画像生成期間S2で蓄積した電荷を読み出しパルスTG2、画像生成期間S3で蓄積した電荷を読み出しパルスTG3、画像生成期間S4で蓄積した電荷を読み出しパルスTG4にてそれぞれ垂直転送部22へ読み出している。102aは読み出しパルスTG1にて読み出した電荷を、102bは読み出しパルスTG2にて読み出した電荷を、102cは読み出しパルスTG3にて読み出した電荷をそれぞれ垂直転送部22内で順方向または逆方向へ所定の画素数分だけ転送する期間である。   In order to read out four images, the number of divisions of the charge accumulation period is set to 4, and the image generation periods (charge accumulation periods after division) after dividing one charge accumulation period into equal parts are respectively S1, S2, Let S3 and S4. In this case, the charge accumulated in the image generation period S1 is read pulse TG1, the charge accumulated in the image generation period S2 is read pulse TG2, the charge accumulated in the image generation period S3 is read pulse TG3, and the charge accumulated in the image generation period S4 is read. The data is read to the vertical transfer unit 22 by the read pulse TG4. 102a is a charge read by the read pulse TG1, 102b is a charge read by the read pulse TG2, and 102c is a charge read by the read pulse TG3. This is a period in which only the number of pixels is transferred.

また、電荷蓄積期間の分割数を4とした場合は、動き検出手段で検出した動き量の1/4に比例して、即ち動き量に対応する画素数の1/4の画素数だけ、垂直転送部22内で電荷を転送する。例えば図のように符号102a、102b、102cで表される3つの電荷転送期間がある場合、それぞれの期間において全手ぶれ量の1/4に比例して電荷転送を行うため、該3つの電荷転送期間の合計として全手ぶれ量の3/4を補正する。ただし全手ぶれ量の1/4はそのまま残るため、結果として手ぶれが1/4に軽減されたことになる。
一般化して、電荷蓄積期間の分割数をNとすれば、手ぶれが1/Nに軽減される。
Further, when the number of divisions in the charge accumulation period is 4, the vertical number is proportional to 1/4 of the amount of motion detected by the motion detecting means, that is, the number of pixels corresponding to 1/4 of the number of pixels corresponding to the amount of motion. Charge is transferred in the transfer unit 22. For example, when there are three charge transfer periods represented by reference numerals 102a, 102b, and 102c as shown in the figure, the charge transfer is performed in proportion to ¼ of the total camera shake amount in each period. 3/4 of the total amount of camera shake is corrected as the total period. However, ¼ of the total camera shake amount remains as it is, and as a result, camera shake is reduced to ¼.
Generally speaking, if the number of divisions in the charge accumulation period is N, camera shake is reduced to 1 / N.

通常、本実施の形態のような手ぶれ補正によらずに記録画像の手ぶれによる像ぶれを1/4に軽減するためには、露光の絞りを2段開く(F値を2段階大きな値に設定する)、言い換えれば固体撮像素子に取り込む光量を4倍にして電荷蓄積期間(シャッタースピード)を1/4にすることで可能となるが、本実施の形態は露光の絞りを2段開くことなしに手ぶれが1/4に軽減できる。すなわち電荷蓄積期間の分割数をNとした場合は、N回の画像の読み出しを行い、N枚の画像合成を行うことにより、露光の絞りをlogN段大きくしたのと同等の補正効果を期待できる。 Normally, in order to reduce the image blur due to camera shake of the recorded image to 1/4 without using the camera shake correction as in the present embodiment, the exposure aperture is opened by two stages (the F value is set to a large value by two stages). In other words, this can be achieved by quadrupling the amount of light taken into the solid-state imaging device and reducing the charge accumulation period (shutter speed) to 1/4, but this embodiment does not open the aperture stop by two stages. The camera shake can be reduced to 1/4. In other words, when the number of divisions in the charge accumulation period is N, the same correction effect as when the exposure aperture is increased by log 2 N stages by reading out N images and synthesizing N images. I can expect.

上記のように電荷蓄積期間の分割数を4に固定した場合、異なる手ぶれ量の画像を補正する場合はそれぞれの画像生成期間において固体撮像素子に印加する垂直転送パルスVDP数を手ぶれ量に応じて増減する。例えば手ぶれがまったくない(所定の閾値以下である)場合は図13(f)に示すように、画像生成期間S1、S2,S3が終わるごとに垂直転送を行う必要がないため、垂直転送パルスVDPは印加されず、垂直転送のための期間も存在しない。この場合は読み出した4枚の画像をそれぞれ移動することなく、読み出した状態のまま加算して最終的に一枚の画像を得る。   As described above, when the number of divisions of the charge accumulation period is fixed to 4, when correcting an image with a different amount of camera shake, the number of vertical transfer pulses VDP applied to the solid-state image sensor during each image generation period is determined according to the amount of camera shake. Increase or decrease. For example, when there is no camera shake (below a predetermined threshold value), as shown in FIG. 13 (f), it is not necessary to perform vertical transfer every time the image generation periods S1, S2, and S3 are finished. Is not applied and there is no period for vertical transfer. In this case, the four read images are not moved, but are added in the read state to finally obtain one image.

なお、手振れがまったくない場合には、電荷蓄積期間の分割を行わず、即ち、図13(e)の読み出しパルスTG1〜TG4を発生せず、シャッターオンが検知されない場合と同様垂直ブランキング期間VB(4)中に読み出しパルス(TG10と同様のもの)を発生するようにしても良い。   When there is no camera shake, the charge accumulation period is not divided, that is, the readout pulses TG1 to TG4 in FIG. 13E are not generated, and the vertical blanking period VB is the same as when the shutter-on is not detected. A read pulse (same as TG10) may be generated during (4).

動き検出手段32より手ぶれを検出した場合は、図13(g)及び(h)に示すように、手ぶれ量に応じた距離(画素数)だけ、垂直転送部22内で電荷の転送を行う。この場合の電荷移動量は手ぶれ量に比例し、ぶれ量が大きい場合は各画像生成期間における電荷移動量も長くなり、ぶれ量が小さいと電荷移動量も短くなる。例えば、図13(g)よりも図13(h)の方が、手ぶれ量が大きい場合を想定している。即ち、図13(g)に示される垂直転送期間102a、102b、102cよりも、図13(h)に示される垂直転送期間104a、104b、104cの方が長い。   When camera shake is detected by the motion detection means 32, as shown in FIGS. 13G and 13H, charges are transferred within the vertical transfer unit 22 by a distance (number of pixels) corresponding to the amount of camera shake. In this case, the amount of charge transfer is proportional to the amount of camera shake. When the amount of shake is large, the amount of charge transfer during each image generation period is long. When the amount of blur is small, the amount of charge transfer is also short. For example, it is assumed that the amount of camera shake is larger in FIG. 13H than in FIG. That is, the vertical transfer periods 104a, 104b, and 104c shown in FIG. 13 (h) are longer than the vertical transfer periods 102a, 102b, and 102c shown in FIG. 13 (g).

符号103は、垂直転送期間102a、102b、102cにおいて垂直転送部22内の電荷を水平転送部27方向に転送することによって水平転送部27に押し出された後、水平転送部27に蓄積された余分な電荷を掃き捨てる、即ち、水平転送部27内の蓄積電荷を(次の垂直転送に先立って)ゼロにするための期間である。   Reference numeral 103 denotes an extra stored in the horizontal transfer unit 27 after being pushed out to the horizontal transfer unit 27 by transferring the charges in the vertical transfer unit 22 toward the horizontal transfer unit 27 in the vertical transfer periods 102a, 102b, and 102c. This is a period for sweeping away unnecessary charges, that is, to make the accumulated charges in the horizontal transfer section 27 zero (prior to the next vertical transfer).

なお、図13では、垂直ブランキング期間VB(3)に読み出しパルスTGを読み出しゲート25に印加することにより、電荷蓄積期間SS2で蓄積された全電荷を垂直転送部22に読み出した後、水平転送部27への高速転送し、さらに水平転送部27で高速転送することによって掃き捨てを行うこととし、これによりオーバーフロードレインパルスOFD1を不要とすることも可能である。   In FIG. 13, by applying a read pulse TG to the read gate 25 during the vertical blanking period VB (3), all charges accumulated in the charge accumulation period SS2 are read out to the vertical transfer unit 22 and then transferred horizontally. It is possible to eliminate the overflow drain pulse OFD1 by performing high-speed transfer to the unit 27 and further sweeping away by high-speed transfer by the horizontal transfer unit 27.

また、フレーム期間FP(4)における水平転送期間101cで電荷転送を行う際の最初の1ライン分を破棄するようにすれば、ブランキング期間VB(4)の水平転送期間103を不要とすることができる。   Further, if the first line for the charge transfer in the horizontal transfer period 101c in the frame period FP (4) is discarded, the horizontal transfer period 103 in the blanking period VB (4) becomes unnecessary. Can do.

さらに本実施の形態では電子シャッタパルスによる電荷蓄積期間調節を行っているが、機構式のシャッタを設けることにより、シャッタが開いている間だけ電荷蓄積を行うようにすることもできる。   Further, in this embodiment, the charge accumulation period is adjusted by the electronic shutter pulse. However, by providing a mechanical shutter, the charge accumulation can be performed only while the shutter is open.

図13に示す例では、1つのフレーム期間から固体撮像素子2に対してオーバーフロードレインパルスOFDを印加し続ける期間を差し引いた残りの期間を電荷蓄積期間とし、該電荷蓄積期間を4つに分割している。言い換えると、被写体の明るさに応じて決まる電荷蓄積期間(分割しない場合の電荷蓄積期間と等しい長さの期間)を4つの画像生成期間に分割している。   In the example shown in FIG. 13, the remaining period obtained by subtracting the period during which the overflow drain pulse OFD is continuously applied to the solid-state imaging device 2 from one frame period is defined as a charge accumulation period, and the charge accumulation period is divided into four. ing. In other words, the charge accumulation period determined according to the brightness of the subject (a period having the same length as the charge accumulation period when not divided) is divided into four image generation periods.

このようにする代わりに、オーバーフロードレインパルスOFDを印加しないこととし、1フレーム期間中の電荷蓄積に利用し得る最大の期間に亘って電荷蓄積を行うこととしても良い。さらに、垂直同期信号VDの発生を1回抑制し、フレーム期間の長さを2倍にして、この2場合の長さを有するフレーム期間のうちの電荷蓄積に利用し得る最大の期間を分割して複数の画像生成期間に電荷蓄積を行うこととしても良い。図14(d)は、垂直同期信号VDの発生を1回抑制し、フレーム期間の長さを2倍にして、この2倍の長さを有するフレーム期間のうちの電荷蓄積に利用し得る最大の期間を4つの画像生成期間に分割した場合を示す。このようにすれば、被写体の照度が低い場合に比較的多くの電荷を蓄積することができ、比較的高いレベルの信号を得ることができる。   Instead of doing this, the overflow drain pulse OFD may not be applied, and charge accumulation may be performed over the maximum period that can be used for charge accumulation in one frame period. Further, the generation of the vertical synchronization signal VD is suppressed once, the length of the frame period is doubled, and the maximum period that can be used for charge accumulation in the frame period having the length of these two cases is divided. Thus, charge accumulation may be performed during a plurality of image generation periods. FIG. 14 (d) shows the maximum that can be used for charge accumulation in the frame period having twice the length of the frame period by suppressing the generation of the vertical synchronization signal VD once and doubling the length of the frame period. This is a case where the period is divided into four image generation periods. In this way, a relatively large amount of charge can be accumulated when the illuminance of the subject is low, and a relatively high level signal can be obtained.

図15は、実施の形態1における手ぶれ補正の動作を示すフローチャートである。まずシャッタボタンSBが押されたかどうかを監視し(ステップSt1)、シャッタボタンSBが押された場合は、AE処理により算出した電荷蓄積期間(即ち被写体の明るさに基づいて定められた電荷蓄積期間)に応じて電荷蓄積期間の分割数N、すなわち読み出す画像数Nを決定する(ステップSt2)。   FIG. 15 is a flowchart illustrating an image stabilization operation according to the first embodiment. First, it is monitored whether or not the shutter button SB has been pressed (step St1). If the shutter button SB has been pressed, the charge storage period calculated by the AE process (that is, the charge storage period determined based on the brightness of the subject). ), The division number N of the charge accumulation period, that is, the number N of images to be read is determined (step St2).

次に分割数Nが1か否かを判定する(ステップSt3)。N=1であれば画像を読み出し(光電変換素子列20の電荷を垂直転送部22に転送し(ステップSt4)、次のフレーム期間に垂直転送部22内の全電荷を水平転送部27へ転送して(ステップSt14)、終了する。   Next, it is determined whether or not the division number N is 1 (step St3). If N = 1, the image is read out (charges in the photoelectric conversion element array 20 are transferred to the vertical transfer unit 22 (step St4), and all charges in the vertical transfer unit 22 are transferred to the horizontal transfer unit 27 in the next frame period. (Step St14) and the process is terminated.

ステップSt3においてN=1でない場合は、ステップSt5に進み、手ぶれセンサ9により手ぶれ量BLを検出する。本実施の形態では、手ぶれセンサ9として角速度センサを用いており、撮像者がシャッタボタンSBを押した際の撮像装置に発生する振動の角速度を検出するとともに、CPU7によってズーム倍率を決めるレンズ1の位置と角速度の積分値から、ぶれ量を対応する画素数BLに換算することで、画素数で表したぶれ量を得る。   If N = 1 is not satisfied in step St3, the process proceeds to step St5, and the camera shake amount BL is detected by the camera shake sensor 9. In the present embodiment, an angular velocity sensor is used as the camera shake sensor 9, and the angular velocity of vibration generated in the imaging device when the photographer presses the shutter button SB is detected, and the CPU 1 determines the zoom magnification of the lens 1. From the integral value of the position and the angular velocity, the blur amount is converted into the corresponding pixel number BL to obtain the blur amount represented by the number of pixels.

なお、上記の例では、電荷蓄積時間の分割数の決定(St2)の後で、手ぶれ量の検出を行っているが、手ぶれ量の検出(St5)を行った後で、手ぶれ量を考慮に入れて、電荷蓄積時間の分割数の決定(St2)を行う(例えば手ぶれ量が大きいほど、分割数を多くする)こととしても良い。その場合、フローチャート上では、ステップSt5がステップSt2の前に移される。   In the above example, the camera shake amount is detected after the determination of the number of charge accumulation time divisions (St2). However, after the camera shake amount detection (St5), the camera shake amount is taken into consideration. It is also possible to determine the number of divisions of the charge accumulation time (St2) (for example, increase the number of divisions as the amount of camera shake increases). In that case, step St5 is moved before step St2 on the flowchart.

分割したN画像のうち第1番目の画像から読み出す目的にてn=1を与える(ステップSt6)。次に第n番目の画像を読み出す。初期状態ではステップステップSt6によりn=1であるため、第1の画像を読み出すことになる(ステップSt7)。   For the purpose of reading from the first image among the divided N images, n = 1 is given (step St6). Next, the nth image is read out. In the initial state, since n = 1 in step St6, the first image is read (step St7).

次に、動き量を表す画素数BLを電荷蓄積期間の分割数、即ち画像生成期間の数Nで除算した画像位置(画素数)だけ画像をシフトさせた後(ステップSt8)、垂直転送部22内に保持する(ステップSt9)。このとき保持した画像を画像(A)とする。次に第(n+1)番目の画像を読み出し、該読み出した画像を画像(B)とする(ステップSt10)。   Next, the image is shifted by the image position (number of pixels) obtained by dividing the number of pixels BL representing the amount of motion by the number of divisions of the charge accumulation period, that is, the number N of image generation periods (step St8), and then the vertical transfer unit 22 (Step St9). The image held at this time is referred to as an image (A). Next, the (n + 1) -th image is read out, and the read-out image is set as an image (B) (step St10).

初期状態では(即ち、ステップSt10を最初に実行するときは)該第(n+1)番目の画像とは第2の画像のことを指す。そして画像(A)と画像(B)を加算する(ステップSt11)。この加算は、画像(A)、即ち画像(A)に対応する電荷を保持している垂直転送部22のそれぞれの転送素子23に、光電変換素子列20のそれぞれの光電変換素子21から画像(B)、即ち画像(B)に対応する電荷を読み出すことにより、行われる。   In the initial state (that is, when step St10 is executed for the first time), the (n + 1) th image refers to the second image. Then, the image (A) and the image (B) are added (step St11). This addition is applied to each transfer element 23 of the vertical transfer unit 22 holding the charge corresponding to the image (A), that is, the image (A), from the respective photoelectric conversion elements 21 of the photoelectric conversion element array 20. B), that is, by reading the charge corresponding to the image (B).

次にn=N−1か否かを判定する(ステップSt12)。n=N−1でない場合は、nに1を足して(ステップSt13),ステップSt8に戻り、ステップSt8からステップSt12の処理を繰り返す。この繰り返しは、ステップSt12でn=N−1となるまで続けられる。n=N−1となれば次のフレーム期間に垂直転送部22内の全電荷を水平転送部27へ転送して(ステップSt14)、終了する。   Next, it is determined whether or not n = N−1 (step St12). If n = N−1 is not satisfied, 1 is added to n (step St13), the process returns to step St8, and the processes from step St8 to step St12 are repeated. This repetition is continued until n = N−1 in Step St12. If n = N−1, all charges in the vertical transfer unit 22 are transferred to the horizontal transfer unit 27 in the next frame period (step St14), and the process ends.

上記の例で、レンズ1の位置と角速度の積分値からぶれ量を画素数BLに換算する方法は、レンズ1の位置と角速度の積分値を変数としたテーブルを用いても良いし、予め与えておいた計算式より算出しても良い。例えば画像生成期間数を4とした図13において、手ぶれ画素数BL=16であるとき、垂直転送期間102a、102b、102cではそれぞれBL/4=4画素分だけ電荷を転送することになる。   In the above example, the method of converting the blur amount from the integrated value of the position of the lens 1 and the angular velocity into the number of pixels BL may use a table with the integrated value of the position of the lens 1 and the angular velocity as a variable, or may be given in advance. It may be calculated from the previously calculated formula. For example, in FIG. 13 where the number of image generation periods is 4, when the number of blur pixels BL is 16, charges are transferred by BL / 4 = 4 pixels in the vertical transfer periods 102a, 102b, and 102c, respectively.

撮像時に手ぶれをおこしたときの撮像画像、ならびに固体撮像素子2の撮像面上における被写体像の詳細を図16(a)乃至(i)に示す。本例では撮像者が撮像装置のシャッタボタンSBを押す瞬間に上方向に手ぶれをおこした(撮像装置が上方向に動き、そのため撮像画像が次第に下方向に移動した)場合であり、画像生成期間数が4、垂直方向の手ぶれの画素換算数が16である場合を示している。図16(a)は手ぶれが全くない場合の撮像画像である。図16(b)は、図13における符号SS1、SS2で示す場合と同様に、電荷蓄積期間を分割せず、且つ手ぶれ補正を行なわない場合の撮像画像であり、垂直方向に16画素分の手ぶれが発生している。   FIGS. 16A to 16I show details of a captured image when camera shake occurs during imaging and a subject image on the imaging surface of the solid-state imaging device 2. In this example, the camera shake occurs in the upward direction at the moment the photographer presses the shutter button SB of the image pickup device (the image pickup device moves upward, so that the picked-up image gradually moves downward), and the image generation period This shows a case where the number is 4 and the pixel conversion number of camera shake in the vertical direction is 16. FIG. 16A shows a captured image when there is no camera shake. FIG. 16B is a captured image in the case where the charge accumulation period is not divided and the camera shake correction is not performed, as in the case indicated by the symbols SS1 and SS2 in FIG. 13, and the camera shake of 16 pixels in the vertical direction. Has occurred.

図16(c)〜(f)は、図16(b)の画像を4つの画像生成期間に分割して取得したそれぞれの画像であり、それぞれ画像生成期間S1、S2、S3、S4において電荷蓄積を行うとともに、画像生成期間ごとに全画素を読み出すと仮定した場合に得られる撮像画像を示している(実際には、画像生成期間ごとの画像が固体撮像素子から外部に読み出されるわけではなく、垂直加算部で加算された後外部に読み出される)。画像生成期間S1〜S4は互いに同じ長さであり、図16(c)〜(f)の撮像画像の輝度は、いずれも図16(b)の撮像画像の輝度の1/4となる。   FIGS. 16C to 16F are images obtained by dividing the image of FIG. 16B into four image generation periods, and charge accumulation is performed in the image generation periods S1, S2, S3, and S4, respectively. And shows a captured image obtained when it is assumed that all pixels are read for each image generation period (in practice, an image for each image generation period is not read out from the solid-state imaging device, After being added by the vertical adder, it is read outside). The image generation periods S1 to S4 have the same length, and the brightness of the captured images in FIGS. 16C to 16F is ¼ of the brightness of the captured image in FIG.

図16(c)〜(f)の各々において、点線と実線の差は各画像生成期間中のぶれを表す。   In each of FIGS. 16C to 16F, the difference between the dotted line and the solid line represents a shake during each image generation period.

図16(b)の画像で発生している16画素分の被写体像のずれBLは、図16(c)〜(f)でそれぞれ4画素分のずれ(DBL=BL/4)に等配分できるとする。図16(c)〜(f)の画像の画像生成期間内で、手ぶれの角速度が一定と仮定すれば、近似的にそのような扱いが可能である。本実施の形態1は、相前後して得られる画像間に存在する4画素分のずれを逐次補正して加算(合成)するものであり、即ち、図16(c)の画像を4画素分のずれDBLだけシフトして図16(d)の画像と合成して第1の合成画像を形成し、この第1の合成画像をさらに4画素分のずれDBLだけシフトして図16(e)の画像と合成して第2の合成画像を形成し、この第2の合成画像をさらに4画素分のずれDBLだけシフトして図16(f)の画像と合成して第3の合成画像(最終的な合成画像)を形成するものであり、これにより、図16(f)の撮像画像と略同位置に被写体像が位置する画像(図16(f)の被写体像に、図16(c)〜(e)の被写体像をそれぞれシフトした上で合成した(重ね合わせた)のと同じ画像)を最終的な撮像画像として固体撮像素子2から出力するものである。   The deviation BL of the subject image for 16 pixels generated in the image of FIG. 16B can be equally distributed to the deviation of 4 pixels (DBL = BL / 4) in FIGS. 16C to 16F. And If it is assumed that the angular velocity of camera shake is constant within the image generation period of the images in FIGS. 16C to 16F, such a treatment can be approximately performed. The first embodiment sequentially corrects and adds (synthesizes) a shift of 4 pixels existing between images obtained one after the other. That is, the image of FIG. Is shifted by the shift DBL and synthesized with the image of FIG. 16D to form a first composite image, and this first composite image is further shifted by the shift DBL of 4 pixels, and FIG. Is combined with the image of FIG. 16 to form a second composite image, and this second composite image is further shifted by a shift DBL of four pixels and combined with the image of FIG. As a result, a final composite image is formed. As a result, an image in which the subject image is positioned substantially at the same position as the captured image of FIG. 16F (the subject image of FIG. )-(E) subject image is shifted and combined (superimposed) same image) And outputs as a final specific captured image from the solid-state image pickup element 2.

図16(g)〜(j)はレンズを通して被写体を固体撮像素子2の撮像面上に投影したときの像を示しており、それぞれ対応する図16(c)〜(f)の画像とは、上下が反対の関係にある。   FIGS. 16G to 16J show images when a subject is projected on the imaging surface of the solid-state imaging device 2 through a lens. The corresponding images in FIGS. There is an upside down relationship.

図16(g)〜(j)の被写体像について、便宜上手ぶれによる尾引き部分を描画していないが、実際には図16(c)〜(f)の被写体像と同様の手ぶれによる尾引き部分が存在する。画像生成期間の数が4であれば、総手ぶれ量の1/4の手ぶれが各画像生成期間の画像ごとに発生する。   For the subject images in FIGS. 16 (g) to (j), the tail portion due to camera shake is not drawn for convenience, but actually the tail portion due to camera shake similar to the subject image in FIGS. 16 (c) to (f). Exists. If the number of image generation periods is 4, camera shake that is 1/4 of the total camera shake amount occurs for each image in each image generation period.

なお、画像生成期間の数が8であれば各画像生成期間の画像には総動き量の1/8の手ぶれが発生することになる。   Note that if the number of image generation periods is 8, camera shake of 1/8 of the total amount of motion occurs in the images in each image generation period.

図12(a)に示すように、手ぶれにより撮像装置の向きが上方に変化した場合、図16(g)、(h)、(i)、(j)の、上下反転した撮像面上の被写体像は上方向に移動する。図16(g)、(h)、(i)、(j)中の符号d1、d2、d3、d4で示す「*」印は被写体(人物の顔)上の同じ箇所における1画素を示しており、以下この画素に注目して垂直転送部22内における電荷転送の詳細を図17および図18を用いて説明する。   As shown in FIG. 12 (a), when the orientation of the imaging device changes upward due to camera shake, the subject on the imaging surface upside down in FIGS. 16 (g), (h), (i), and (j). The image moves upward. In FIG. 16 (g), (h), (i), and (j), “*” marks indicated by reference signs d1, d2, d3, and d4 indicate one pixel at the same location on the subject (person's face). The details of the charge transfer in the vertical transfer unit 22 will be described below with reference to FIGS. 17 and 18 while paying attention to this pixel.

図17は、図13において電荷蓄積期間の分割を行った期間を時間軸方向に拡大した図であり、それぞれの動作に対し、時系列に、符号TSaからTSkを割り当てる。これら動作TSa〜TSkが行われる時点における垂直転送部22内の電荷転送の様子を、図18(a)〜(h)を参照して説明する。   FIG. 17 is a diagram in which the period in which the charge accumulation period is divided in FIG. 13 is enlarged in the time axis direction, and codes TSa to TSk are assigned to each operation in time series. The state of charge transfer in the vertical transfer unit 22 at the time when these operations TSa to TSk are performed will be described with reference to FIGS.

図18(a)〜(h)は、図16(g)〜(j)に示すように、固体撮像素子2の撮像面上で被写体が上方向に移動した際の垂直転送部22内における電荷転送による手ぶれ補正の方法を示している。図2および図3と同様に、図18(a)〜(j)において、各光電変換素子列20は複数の光電変換素子21を含み、垂直転送部22は複数の転送素子23を含む。各転送素子23は画素に対応するものであり、4つの転送電極を備えているが、図18(a)〜(h)ではこの点の図示を省略している。   FIGS. 18A to 18H show the charges in the vertical transfer unit 22 when the subject moves upward on the imaging surface of the solid-state imaging device 2, as shown in FIGS. 16G to 16J. It shows a method for correcting camera shake by transfer. Similarly to FIGS. 2 and 3, in FIGS. 18A to 18J, each photoelectric conversion element array 20 includes a plurality of photoelectric conversion elements 21, and the vertical transfer unit 22 includes a plurality of transfer elements 23. Each transfer element 23 corresponds to a pixel and includes four transfer electrodes, but this point is not shown in FIGS. 18A to 18H.

読み出しゲート部24の読み出しゲート25の各々は、各光電変換素子21と対応する転送素子23の間に設けられている。   Each of the read gates 25 of the read gate unit 24 is provided between each photoelectric conversion element 21 and the corresponding transfer element 23.

まず図18(a)に示すように、最初の画像生成期間S1(TSa)において、注目画素(図16(g)のd1)に対応する光電変換素子21(1)で光電変換を行って電荷d1を蓄積する。   First, as shown in FIG. 18A, in the first image generation period S1 (TSa), the photoelectric conversion is performed by the photoelectric conversion element 21 (1) corresponding to the target pixel (d1 in FIG. 16G). Accumulate d1.

次に図18(b)に示すように、読み出しパルスTG1により画像生成期間S1中に光電変換素子21(1)に蓄積された電荷d1を垂直転送部22の対応する転送素子23(1)に読み出す(TSb)。   Next, as shown in FIG. 18B, the charge d1 accumulated in the photoelectric conversion element 21 (1) during the image generation period S1 by the readout pulse TG1 is transferred to the corresponding transfer element 23 (1) of the vertical transfer unit 22. Read (TSb).

この電荷読み出しが終了した直後から図18(c)に示すように、2番目の画像生成期間S2において注目画素の光電変換素子21(2)における電荷d2の蓄積(TSc)を開始し、この電荷蓄積(TSc)中に、動作TSbにより垂直転送部22に読み出され電荷を転送素子23(1)から4画素分上方向に、即ち転送素子23(2)に移動させる(TSd)。   Immediately after the end of this charge reading, as shown in FIG. 18C, the charge d2 accumulation (TSc) in the photoelectric conversion element 21 (2) of the target pixel is started in the second image generation period S2, and this charge During the accumulation (TSc), the charge read out to the vertical transfer unit 22 by the operation TSb is moved upward by four pixels from the transfer element 23 (1), that is, moved to the transfer element 23 (2) (TSd).

次に図18(d)に示すように、読み出しパルスTG2により光電変換素子21(2)の電荷d2(画像生成期間S2中に光電変換素子21(2)に蓄積された電荷d2)を垂直転送部22の対応する転送素子23(2)に読み出し、垂直転送部22内で、転送素子23(1)から転送素子23(2)に移動した電荷d1と加算する(TSe)。   Next, as shown in FIG. 18D, the charge d2 of the photoelectric conversion element 21 (2) (charge d2 accumulated in the photoelectric conversion element 21 (2) during the image generation period S2) is vertically transferred by the readout pulse TG2. The data is read to the corresponding transfer element 23 (2) of the unit 22 and added to the charge d1 moved from the transfer element 23 (1) to the transfer element 23 (2) in the vertical transfer unit 22 (TSe).

この電荷読み出し及び加算が終了した直後から図18(e)に示すように、3番目の画像生成期間S3において注目画素の光電変換素子21(3)における電荷d3の蓄積(TSf)を開始し、この電荷蓄積(TSf)中に、動作Tseにおいて垂直転送部22の転送素子23(2)内で加算した電荷(d1+d2)を転送素子23(2)から4画素分上方向に、即ち転送素子23(3)に移動させる(TSg)。   Immediately after the completion of the charge reading and addition, as shown in FIG. 18E, in the third image generation period S3, the accumulation (TSf) of the charge d3 in the photoelectric conversion element 21 (3) of the target pixel is started. During this charge accumulation (TSf), the charge (d1 + d2) added in the transfer element 23 (2) of the vertical transfer unit 22 in the operation Tse is upward by four pixels from the transfer element 23 (2), that is, the transfer element 23. Move to (3) (TSg).

次に図18(f)に示すように、読み出しパルスTG3により光電変換素子21(3)の電荷d3(画像生成期間S3中に光電変換素子21(3)に蓄積された電荷d3)を垂直転送部22の対応する転送素子23(3)に読み出し、垂直転送部22内で、転送素子23(2)から転送素子23(3)に移動した電荷(d1+d2)と加算する(TSh)。   Next, as shown in FIG. 18F, the charge d3 of the photoelectric conversion element 21 (3) (charge d3 accumulated in the photoelectric conversion element 21 (3) during the image generation period S3) is vertically transferred by the readout pulse TG3. The data is read to the corresponding transfer element 23 (3) of the unit 22 and added to the charge (d1 + d2) transferred from the transfer element 23 (2) to the transfer element 23 (3) in the vertical transfer unit 22 (TSh).

この電荷の読み出し及び加算が終了した直後から図18(g)に示すように、4番目の画像生成期間S4において注目画素の光電変換素子21(4)における電荷d4の蓄積(TSi)を開始し、この電荷蓄積(TSi)中に、動作TShにおいて垂直転送部22の転送素子23(3)内で加算した電荷(d1+d2+d3)を転送素子23(3)から4画素分上方向に、即ち転送素子23(4)に移動させる(TSj)。   Immediately after the completion of the reading and addition of the charge, as shown in FIG. 18G, the accumulation (TSi) of the charge d4 in the photoelectric conversion element 21 (4) of the target pixel is started in the fourth image generation period S4. During the charge accumulation (TSi), the charge (d1 + d2 + d3) added in the transfer element 23 (3) of the vertical transfer unit 22 in the operation TSh is upward by four pixels from the transfer element 23 (3), that is, the transfer element. 23 (4) (TSj).

次に図18(h)に示すように、読み出しパルスTG4により光電変換素子21(4)の電荷d4(画像生成期間S4中に光電変換素子21(4)に蓄積された電荷d4)を垂直転送部22の対応する転送素子23(4)に読み出し、垂直転送部22内で、転送素子23(3)から転送素子23(4)に移動した電荷(d1+d2+d3)と加算する(TSk)。   Next, as shown in FIG. 18 (h), the charge d4 of the photoelectric conversion element 21 (4) (charge d4 accumulated in the photoelectric conversion element 21 (4) during the image generation period S4) is vertically transferred by the readout pulse TG4. The data is read to the corresponding transfer element 23 (4) of the unit 22 and added to the charge (d1 + d2 + d3) transferred from the transfer element 23 (3) to the transfer element 23 (4) in the vertical transfer unit 22 (TSk).

その後全画素のデータを矢印Ymで示すように、水平転送部27へ転送する(図13、図17の100c)と同時に、水平転送部27内で出力増幅器部28へ向けて、信号電荷の転送を行う(図13、図17の101c)。
以上の動作により、像ぶれの低減された画像データを得ることが可能となる。
Thereafter, as indicated by the arrow Ym, the data of all pixels is transferred to the horizontal transfer unit 27 (100c in FIGS. 13 and 17), and at the same time, the signal charge is transferred to the output amplifier unit 28 in the horizontal transfer unit 27. (101c in FIGS. 13 and 17).
With the above operation, image data with reduced image blur can be obtained.

なお、上記のように、固体撮像素子2の光電変換部19の光電変換素子23が、それぞれ異なる色の色フィルタで覆われ、該色フィルタが所定の繰り返しパターンで周期的に配列されている場合、各画像生成期間に対応する、垂直転送の量(画素数)は、色フィルタの繰り返しパターンの周期に対応する画素数の整数倍とするのが望ましい。   Note that, as described above, the photoelectric conversion elements 23 of the photoelectric conversion unit 19 of the solid-state imaging device 2 are covered with different color filters, and the color filters are periodically arranged in a predetermined repeating pattern. The amount of vertical transfer (number of pixels) corresponding to each image generation period is desirably an integer multiple of the number of pixels corresponding to the period of the repetitive pattern of the color filter.

この点につき色フィルタの周期的配列がベイヤ型である場合について図4を参照して説明する。ベイヤ型配列の場合には、図4に示すように、緑Gが市松状に配置され、その他の部分に赤R及び青Bが線順次に配置されている。例えば図4の3列目(H=3)に注目すると、その画素の並びは上から下に向かってR、G、R、G、…、Gのようになっており、R画素、G画素ともに1画素おきに並んでいる。   With respect to this point, a case where the periodic arrangement of the color filters is a Bayer type will be described with reference to FIG. In the case of the Bayer type arrangement, as shown in FIG. 4, green G is arranged in a checkered pattern, and red R and blue B are arranged in a line sequence in the other portions. For example, when attention is paid to the third column (H = 3) in FIG. 4, the arrangement of the pixels is R, G, R, G,..., G from the top to the bottom. Both are arranged every other pixel.

そのため、画像生成期間ごとに垂直転送部22内で電荷を移動する際の移動量が順方向または逆方向に奇数画素分である場合、例えば移動させたR画素にG画素を加算することになったり、移動させたG画素にR画素を加算することになり、適切ではない。同じ色の画素の信号電荷同士を加算するためには、電荷の移動量を偶数画素分とする必要がある。図18では動作TSd、TSg、TSjにおいて垂直転送部内で電荷を移動させる際に4画素分移動させており、同色画素同士を加算するようにしている。例えば、第1の画像生成期間の手ぶれ換算画素数BLが5画素である場合、電荷移動量は4画素または6画素のどちらかとすることが必要である。この具体的な手法としては、電荷移動量として、(BL+1)/2を超えない最大の自然数に2を乗じたものとするのが一法である。例えば、BL=5の時は電荷移動量は6となる。また、BL=4.9の時は電荷移動量は4となる。   Therefore, if the amount of movement when moving charges in the vertical transfer unit 22 in each image generation period is an odd number of pixels in the forward or backward direction, for example, G pixels are added to the moved R pixels. Or the R pixel is added to the moved G pixel, which is not appropriate. In order to add signal charges of pixels of the same color, it is necessary to make the amount of charge movement equal to even pixels. In FIG. 18, when charges are moved in the vertical transfer unit in the operations TSd, TSg, and TSj, they are moved by 4 pixels, and the same color pixels are added together. For example, when the camera shake conversion pixel number BL in the first image generation period is 5 pixels, the charge transfer amount needs to be either 4 pixels or 6 pixels. As a specific method, one method is to multiply the maximum natural number not exceeding (BL + 1) / 2 by 2 as the amount of charge transfer. For example, when BL = 5, the amount of charge transfer is 6. Further, when BL = 4.9, the charge transfer amount is 4.

また、画像生成期間ごとに垂直転送部22内で電荷を移動する際、順方向すなわち水平転送部27の方向に電荷を移動させる場合は、最下位ラインの垂直転送部22内に電荷が蓄積されずに水平転送部27内に排出される。一方、垂直転送部22内で電荷を逆方向に移動する場合は、固体撮像素子2の構造上、最上位ラインより上部に水平転送部27がないため、図19のごとく電荷排出溝(ドレイン)40を設ける。これにより垂直転送部22内で電荷を上方向に移動する際にも、最上位ラインにて電荷が溢れずに電荷排出溝40内に排出することができる。   In addition, when moving charges in the vertical transfer unit 22 in each image generation period, if the charges are moved in the forward direction, that is, in the direction of the horizontal transfer unit 27, the charge is accumulated in the vertical transfer unit 22 in the lowest line. Without being discharged into the horizontal transfer unit 27. On the other hand, when the charge is moved in the reverse direction in the vertical transfer unit 22, there is no horizontal transfer unit 27 above the uppermost line due to the structure of the solid-state imaging device 2, so that the charge discharge groove (drain) as shown in FIG. 40 is provided. As a result, even when the charge is moved upward in the vertical transfer unit 22, the charge can be discharged into the charge discharge groove 40 without overflowing the uppermost line.

また、図19のように固体撮像素子2の上部に電荷排出溝40を設けるのではなく、撮像面上部の光電変換可能な領域を一部遮光することにより垂直転送部22内で電荷を上方向に移動する際に最上位ラインにて電荷が溢れないようにすることも可能である。この場合の模式図を図20に示す。斜線で示す部分が遮光領域42である。遮光領域42の大きさについては手ぶれ補正時に必要な電荷移動量にもよるが、(図19において電荷排出溝40に排出される電荷量)が(遮光領域で光電変換したと想定した場合の蓄積電荷量)に略等しくなるように、手ぶれ補正により補正したいぶれ量に比例した大きさの領域を確保する必要がある。   Further, instead of providing the charge discharge groove 40 in the upper part of the solid-state image pickup device 2 as shown in FIG. It is also possible to prevent the electric charge from overflowing at the uppermost line when moving to. A schematic diagram in this case is shown in FIG. The shaded area is the light shielding area 42. Although the size of the light-shielding region 42 depends on the amount of charge movement required at the time of camera shake correction, (the amount of charge discharged to the charge discharge groove 40 in FIG. 19) is stored when it is assumed that photoelectric conversion is performed in the light-shielding region. It is necessary to secure an area having a size proportional to the shake amount to be corrected by the camera shake correction so as to be approximately equal to the (charge amount).

N枚の画像を読み出す場合、本実施の形態における手ぶれ補正を実施することにより最終的に1枚に合成した画像における像ぶれは、本実施の形態による手ぶれ補正を実施しない場合に比べて1/Nに軽減できる。そのため、本実施の形態では電荷蓄積期間の分割数(読み出す画像数)を4としたが、さらに精度の高い手ぶれ補正を行ないたい場合には、分割数を増加させれば良いし、逆に簡素な構成の装置においては、分割数を減らしても良い。   When N images are read out, image blur in an image that is finally combined into one by performing camera shake correction in the present embodiment is 1 / compared to a case in which camera shake correction according to the present embodiment is not performed. N can be reduced. For this reason, in this embodiment, the number of divisions of the charge accumulation period (the number of images to be read) is set to 4. However, if more accurate camera shake correction is desired, the number of divisions may be increased. In an apparatus with a simple configuration, the number of divisions may be reduced.

本実施の形態では、レンズ1が光軸方向に駆動可能なズーム機構を用いているが、単焦点レンズでも同様の効果を得ることが出来る。また、垂直転送パルスVDPについては4相の場合を説明したが、3相でも同様の動作が可能であり、5相、6相等でももちろん同様の動作が可能である。   In the present embodiment, a zoom mechanism is used in which the lens 1 can be driven in the optical axis direction, but a similar effect can be obtained even with a single focus lens. Although the vertical transfer pulse VDP has been described for the case of four phases, the same operation is possible for three phases, and of course the same operation is possible for five phases, six phases, and the like.

以上説明したように第1の実施の形態によれば、アクチュエータ等の複雑な機構部品を必要とせず、固体撮像素子内部の電荷移動のみで手ぶれを低減、補正する撮像装置を提供できる。また、電荷蓄積期間の分割を行なうことでぶれを補正するにもかかわらず、フレームメモリ等も不要であり、携帯機器用のカメラのように構成上の制約がある場合にも高精度の手ぶれ補正が可能である。   As described above, according to the first embodiment, it is possible to provide an imaging device that reduces and corrects camera shake only by charge movement inside the solid-state imaging device without requiring complicated mechanism parts such as an actuator. In addition, even if camera shake is corrected by dividing the charge accumulation period, frame memory or the like is not necessary, and high-precision camera shake correction is possible even when there are structural restrictions such as cameras for portable devices. Is possible.

以上実施の形態1で、シャッタボタンSBの押下の検出Tonからの後、動きの量が直ちに、即ちTonから次のVD信号の立ち上がりまでの間に、検出できるものとして説明した。以下、動きの量の検出が、Ton後の最初のVD信号の立ち上がりまでの間に終わらない場合について説明する。   In the first embodiment, it has been described that the amount of movement can be detected immediately after the detection Ton of pressing the shutter button SB, that is, between the time Ton and the next rise of the VD signal. Hereinafter, a case will be described in which the detection of the amount of motion does not end before the rise of the first VD signal after Ton.

図21(a)〜(i)は、その場合のタイムチャートを示す。このタイムチャートは図13に対応する。図21(a)〜(e)、(h)、(i)は、それぞれ図13(a)〜(e)、(h)、(i)と同様のものを示す。図21(a)では、シャッタボタン押下の検出による信号BPの高レベルから低レベルへの遷移(Ton)が第1のフレーム期間FP(1)で発生している。図21(f)は、手ぶれセンサ(角速度センサ)9の出力GYを示す。図示の例では、信号BPの立ち下がりと略同時に出力GYが立ち上がり、その後略一定の値を保つ場合を示している。図21(g)は、CPU7における、動作のタイミング、即ち、手ぶれセンサ9の出力GY(を動き信号A/D変換部10で変換したもの)をCPU7で積算する期間SGb及び積算値に基づいて動きの量を計算する期間SKbを示す。   FIGS. 21A to 21I show time charts in that case. This time chart corresponds to FIG. FIGS. 21 (a) to (e), (h), and (i) show the same as FIGS. 13 (a) to (e), (h), and (i), respectively. In FIG. 21A, the transition (Ton) of the signal BP from the high level to the low level due to the detection of pressing the shutter button occurs in the first frame period FP (1). FIG. 21F shows the output GY of the camera shake sensor (angular velocity sensor) 9. In the example shown in the figure, the output GY rises substantially simultaneously with the fall of the signal BP and thereafter maintains a substantially constant value. FIG. 21G shows the operation timing in the CPU 7, that is, based on the period SGb in which the CPU 7 integrates the output GY of the camera shake sensor 9 (converted by the motion signal A / D converter 10) and the integrated value. A period SKb for calculating the amount of movement is shown.

図示の例では、シャッタボタンSBの押下が検出されたフレーム期間FP(1)の次のフレーム期間FP(2)に、動きの量を検出し、その次のフレーム期間FP(3)に、電荷蓄積時間SS3を4分割して手ぶれ補正撮像を行うこととしている。以下この点についてより詳しく説明する。   In the illustrated example, the amount of movement is detected in the frame period FP (2) next to the frame period FP (1) in which the pressing of the shutter button SB is detected, and the charge is detected in the next frame period FP (3). The accumulation time SS3 is divided into four to perform camera shake correction imaging. This point will be described in more detail below.

手ぶれセンサ9は、撮像装置の動きに応じて信号を出力するものであり、例えば、シャッタボタンSBが押されて撮像装置が動くと、その動きに応じて出力を開始する。手ぶれセンサ9の出力の開始は、シャッタボタン押下の検出のタイミングTonと一致するとは限らず、それより少し前である可能性もあり、逆に少し後である可能性もある。手ぶれセンサの出力の開始後、撮像装置の動きは、通常はすぐには止まらず、数フレーム間動きが続く。   The camera shake sensor 9 outputs a signal in accordance with the movement of the imaging apparatus. For example, when the shutter button SB is pressed and the imaging apparatus moves, output is started in accordance with the movement. The start of the output of the camera shake sensor 9 does not always coincide with the detection timing Ton of pressing the shutter button, and may be a little earlier than that, or may be a little later. After the start of the output of the camera shake sensor, the movement of the imaging device usually does not stop immediately, and continues to move for several frames.

図示の例では、シャッタボタン押下の検出Tonの次のフレーム期間FP(2)の垂直同期信号VDが立ち上がった後、オーバーフロードレインパルスOFDの列の発生が終了した時点から、手ぶれセンサ9の出力GYの積算が開始される。この積算は、被写体の明るさに基づいて定められる電荷蓄積時間SS2と同じ長さの時間SGb続けられる。第2のフレームFP(2)の電荷蓄積時間SS2と第3のフレームの電荷蓄積時間SS3(=S1+S2+S3+S4)はともに、第1のフレームFP(1)或いはそれよりも一つ前のフレームの撮像結果(積算手段11による積算の結果)に基づいて定められるものであり、互いに同じである。   In the illustrated example, the output GY of the camera shake sensor 9 starts from the point in time when the generation of the column of the overflow drain pulse OFD ends after the vertical synchronization signal VD rises in the frame period FP (2) following the detection Ton of the shutter button press. Integration is started. This integration is continued for a time SGb having the same length as the charge accumulation time SS2 determined based on the brightness of the subject. The charge accumulation time SS2 of the second frame FP (2) and the charge accumulation time SS3 (= S1 + S2 + S3 + S4) of the third frame are both the imaging results of the first frame FP (1) or the previous frame. It is determined based on (the result of integration by the integration means 11) and is the same as each other.

積算が終わると、そのときから、積算結果に基づいて、同じくCPU7で、動きの量が計算される。この計算のための期間が符号SKbで示されている。   When the integration is completed, the amount of movement is calculated by the CPU 7 based on the integration result. The period for this calculation is indicated by the symbol SKb.

第3のフレームFP(3)において、電荷蓄積時間SS3を4分割した画像生成を行って手ぶれ補正撮像を行うに当たり、第2のフレームFP(2)に計算された動きの量が用いられる。従って、第2フレームFP(2)と第3フレームFP(3)とで、撮像装置の動きの速さが変わらないとすれば、積算時間SGbにおける積算によって求められた動きの量と電荷蓄積時間SS3における動きの量が全く同じで、補正を正確に行うことができる。手ぶれによる撮像装置の動きは通常数フレームにわたって続き、第2のフレームにおける動きの速さと第3のフレームにおける動きの速さの差は小さい。   In the third frame FP (3), the amount of motion calculated in the second frame FP (2) is used to perform image stabilization imaging by dividing the charge accumulation time SS3 into four parts. Therefore, if the speed of movement of the imaging device does not change between the second frame FP (2) and the third frame FP (3), the amount of movement and the charge accumulation time obtained by integration in the integration time SGb. The amount of motion in SS3 is exactly the same, and correction can be performed accurately. The movement of the imaging device due to camera shake usually continues over several frames, and the difference between the speed of movement in the second frame and the speed of movement in the third frame is small.

なお、図21に示すように、シャッタボタン押下の検出Tonの次のフレーム期間FP(2)の垂直同期信号VDが立ち上がった後に、オーバーフロードレインパルスOFDの列の発生が終了した時点から、手ぶれセンサ9の出力の積算を開始する代わりに、シャッタボタンの押下の検出Tonの次のフレーム期間FP(2)の垂直同期信号VDの立ち上がりと同時に手ぶれセンサ9の出力の積算を開始することとしても良い。また、シャッタボタンの押下の検出Tonと同時に手ぶれセンサ9の出力の積算を開始することとして、シャッタボタン押下が検出されたフレームの前のフレームにおける撮像結果(被写体の明るさ、即ち積算手段11の出力)に基づいて積算時間SGb及び手ぶれ補正撮像のための電荷蓄積時間を決めることとしても良い。   As shown in FIG. 21, the camera shake sensor is detected from the time when the generation of the column of the overflow drain pulse OFD ends after the vertical synchronizing signal VD rises in the frame period FP (2) next to the detection Ton of the shutter button press. Instead of starting the integration of the output of 9, the integration of the output of the camera shake sensor 9 may be started simultaneously with the rise of the vertical synchronization signal VD in the frame period FP (2) following the detection Ton of pressing the shutter button. . Also, the integration of the output of the camera shake sensor 9 is started simultaneously with the detection Ton of the shutter button press, and the imaging result (the subject brightness, that is, the integration means 11 of the integration unit 11) is started before the frame where the shutter button press is detected. Based on the output, the integration time SGb and the charge accumulation time for camera shake correction imaging may be determined.

この場合、シャッタボタン押下の検出されたフレームの前のフレームにおける撮像結果(被写体の明るさ、即ち積算手段11の出力)に基づいて積算時間SGb及び手ぶれ補正撮像のための電荷蓄積時間を決めることとしても良い。   In this case, the integration time SGb and the charge accumulation time for camera shake correction imaging are determined based on the imaging result (brightness of the subject, that is, the output of the integration unit 11) in the frame before the frame where the shutter button press is detected. It is also good.

代わりに、シャッタボタン押下の検出されたフレームの前のフレームにおける撮像結果(被写体の明るさ、即ち積算手段11の出力)に基づいて決められる手ぶれ補正撮像のための電荷蓄積時間よりも短い時間の間、積算することとしても良い。この場合、積算により求めた動きの量に対し、積算時間SGに対する電荷蓄積時間の比(SS/SG)を掛けたものを、電荷蓄積時間当たりの動きの量を求める(動きの量と推定する)ことができる。   Instead, the time is shorter than the charge accumulation time for camera shake correction imaging determined based on the imaging result (brightness of the object, that is, the output of the integrating unit 11) in the frame before the frame where the shutter button press is detected. It is good also as integrating during this time. In this case, the amount of movement obtained by integration multiplied by the ratio (SS / SG) of the charge accumulation time to the accumulation time SG is obtained as the amount of movement per charge accumulation time (estimated as the amount of movement). )be able to.

シャッタボタンの押下の検出Tonと同時に手ぶれセンサの出力の積算を開始し、電荷蓄積時間よりも短い時間を掛けて積算することとすれば、シャッタボタンの押下が検出されたフレーム(FP(1))の次のフレーム(FP(2))で、手ぶれ補正撮像を行うことができる。   At the same time as the detection Ton of pressing the shutter button, the integration of the output of the camera shake sensor is started, and if the integration is performed over a time shorter than the charge accumulation time, the frame (FP (1)) in which the pressing of the shutter button is detected. ) In the next frame (FP (2)).

実施の形態2.
図22は本発明の実施の形態2の撮像装置の構成を示す図である。実施の形態2の撮像装置は、概して図1に示す実施の形態1の撮像装置と同じであるが、フレームメモリ48(以下、単に「メモリ」と呼ぶ場合がある)、加算部44、及び選択器46が追加されている点で異なる。また図1の信号処理部5は、画素信号A/D変換部4からではなく、フレームメモリ48から画素信号を受け、CPU7は、加算器44,及び選択器46の制御をも行う。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 22 is a diagram illustrating the configuration of the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention. The image pickup apparatus according to the second embodiment is generally the same as the image pickup apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1, but includes a frame memory 48 (hereinafter may be simply referred to as “memory”), an adder 44, and a selection unit. The difference is that a device 46 is added. 1 receives the pixel signal from the frame memory 48 instead of the pixel signal A / D conversion unit 4, and the CPU 7 also controls the adder 44 and the selector 46.

また、実施の形態2において手ぶれ補正を行うための構成要素を表す機能ブロック図は実施の形態1の図6と同一であるが、合成手段33が実施の形態1とは異なる。即ち、画像シフト手段34が、メモリ48のアドレスを指定するCPU7で構成され、画像保持手段35が、フレームメモリ48で構成され、画像加算手段36が加算器44で構成される。制御手段37は、実施の形態1と同様CPU7で構成される。   In addition, the functional block diagram showing the components for performing camera shake correction in the second embodiment is the same as that in FIG. 6 of the first embodiment, but the synthesizing means 33 is different from the first embodiment. That is, the image shift means 34 is constituted by the CPU 7 for designating the address of the memory 48, the image holding means 35 is constituted by the frame memory 48, and the image addition means 36 is constituted by the adder 44. The control means 37 is composed of the CPU 7 as in the first embodiment.

合成手段33は、動き検出手段32で検出された所定時間当たりの動きの量(BL)に応じて、それぞれ同じフレーム期間の一部をなし、相前後する第1乃至第N(Nは2以上の整数)の画像生成期間に光電変換素子21で電荷を蓄積させ、第1の画像生成期間中に蓄積された電荷を、該第1の画像生成期間の経過後に、固体撮像素子2から出力させて、アナログ信号処理部3、画素信号A/D変換部4及び選択器46を介してフレームメモリ48に供給し、固体撮像素子2から出力された電荷に応じた画素データを、フレームメモリ48内の、上記動きの量に関係付けられた第1の量だけシフトしたアドレス(撮像素子の画素に対応するアドレスから上記の量だけシフトしたアドレス)に記憶させる。Nが2よりも大きいときは、合成手段33はさらに、第n(nは2乃至(N−1))の画像生成期間中に蓄積された電荷を、該第nの画像生成期間の経過後に、固体撮像素子2から出力させて、アナログ信号処理部3及び画素信号A/D変換部4を介して加算器44に供給し、これと同時、フレームメモリ48内の、動きの量に関係付けられた上記第nの量だけシフトしたアドレス(第1の画像生成期間中に蓄積された撮像素子の各画素からの電荷に対応する画素データについて、上記第1の量だけシフトしたアドレスに一致する)に記憶されている画素データを読み出して加算器44に供給し、加算器44で入力されている画素データ同士を加算して、加算結果をフレームメモリ48内の、前記第nの量だけシフトしたアドレスに記憶させる処理をnが2から(N−1)まで順に実行する。合成手段33はさらに、第Nの画像生成期間中に蓄積された電荷を、該第Nの画像生成期間の経過後に、固体撮像素子2から出力させて、アナログ信号処理部3、及び画素信号A/D変換部4を介して加算器44に供給し、これと同時、フレームメモリ48内の、動きの量に関係付けられた第Nの量だけシフトしたアドレス(第1の画像生成期間中に蓄積された、撮像素子の各画素からの電荷に対応する画素データについて、上記第1の量だけシフトしたアドレスに一致する)に記憶されている画素データを読み出して加算器44に供給し、加算器44で入力されている画素データ同士を加算して、加算結果をフレームメモリ48内の、前記第Nの量だけシフトしたアドレスに記憶させた後、合成した画素データとして出力させて信号処理部5に供給する。   The synthesizing unit 33 forms a part of the same frame period according to the amount of motion per predetermined time (BL) detected by the motion detecting unit 32, and the first through Nth (N is 2 or more) The charge is accumulated in the photoelectric conversion element 21 during the image generation period, and the charge accumulated during the first image generation period is output from the solid-state imaging element 2 after the first image generation period. Then, the pixel data corresponding to the charges output from the solid-state imaging device 2 is supplied to the frame memory 48 via the analog signal processing unit 3, the pixel signal A / D conversion unit 4, and the selector 46. Are stored in an address shifted by a first amount related to the amount of movement (an address shifted by the above amount from an address corresponding to a pixel of the image sensor). When N is larger than 2, the synthesizing unit 33 further stores the charge accumulated during the nth image generation period (n is 2 to (N-1)) after the elapse of the nth image generation period. , Output from the solid-state imaging device 2 and supplied to the adder 44 via the analog signal processing unit 3 and the pixel signal A / D conversion unit 4, and at the same time, relate to the amount of motion in the frame memory 48. The address shifted by the nth amount (the pixel data corresponding to the charge from each pixel of the image sensor accumulated during the first image generation period matches the address shifted by the first amount). ) Is read out and supplied to the adder 44. The pixel data input by the adder 44 are added together, and the addition result is shifted by the nth amount in the frame memory 48. Stored at the address Processing n is executed in order from 2 to (N-1). The synthesizing unit 33 further causes the charge accumulated during the Nth image generation period to be output from the solid-state imaging device 2 after the Nth image generation period, and outputs the analog signal processing unit 3 and the pixel signal A. The address is supplied to the adder 44 via the / D conversion unit 4 and at the same time, the address in the frame memory 48 shifted by the Nth amount related to the amount of motion (during the first image generation period) The pixel data stored in the accumulated pixel data corresponding to the charges from each pixel of the image sensor is coincident with the address shifted by the first amount) and supplied to the adder 44 for addition. The pixel data input by the unit 44 are added together, and the addition result is stored in the address shifted by the Nth amount in the frame memory 48, and then output as synthesized pixel data to be a signal processing unit. Supplied to.

なお、第Nの画像生成期間中に蓄積された電荷に応じた画素データを加算した後の画素データを、一旦フレームメモリ48に記憶させることなく、信号処理部5に供給するようにしても良い。   Note that pixel data after adding pixel data corresponding to charges accumulated during the Nth image generation period may be supplied to the signal processing unit 5 without being temporarily stored in the frame memory 48. .

また、第1の画像生成期間中に蓄積された電荷に応じた画素データを、加算器44を介することなく、フレームメモリ48に供給しているが、こうする代わりに、加算器44に供給し、これと同時、フレームメモリ48内の、動きの量に関係付けられた上記第1の量だけシフトしたアドレスに記憶されている画素データを読み出して加算器44に供給し、加算器44で入力されている画素データ同士を加算して、加算結果をフレームメモリ48内の、前記第1の量だけシフトしたアドレスに記憶させ、信号処理部5に供給するようにしても良い。この場合、フレームメモリ48の読み出し前に上記アドレスにゼロを記憶させておけば、同じ結果が得られる。この場合、選択器46が不要となり、また選択器46の制御のための処理(CPU7の動作)が不要となり、第1の画像生成期間中に蓄積された電荷を読み出したときの処理を、第n(nは2乃至(N−1)の画像生成期間中に蓄積された電荷を読み出したときの処理と同じにすることができる。   Further, pixel data corresponding to the electric charge accumulated during the first image generation period is supplied to the frame memory 48 without going through the adder 44. Instead, it is supplied to the adder 44. At the same time, the pixel data stored at the address shifted by the first amount related to the amount of motion in the frame memory 48 is read out, supplied to the adder 44, and input by the adder 44. The added pixel data may be added, and the addition result may be stored in the address shifted by the first amount in the frame memory 48 and supplied to the signal processing unit 5. In this case, the same result can be obtained if zero is stored in the address before reading from the frame memory 48. In this case, the selector 46 becomes unnecessary, and the processing for controlling the selector 46 (operation of the CPU 7) becomes unnecessary, and the processing when the charge accumulated during the first image generation period is read out n (where n is 2 to (N−1)) can be the same as the processing when reading out the electric charge accumulated during the image generation period.

例えば、第1乃至第Nの画像生成期間が互いに略同じ長さを有し、
所定時間当たりの動きの量(BL)が、第1乃至第Nの画像生成期間の合計の時間当たりの、撮像素子の画素の数で表された動きの量であり、
動きの量に関係付けられた第1の量が、
BL・(N−1)/N
であり、
動きの量に関係付けられた第nの量が、
BL・(N−n)/N
であることとしても良い。
For example, the first to Nth image generation periods have substantially the same length,
The amount of motion per predetermined time (BL) is the amount of motion represented by the number of pixels of the image sensor per total time of the first to Nth image generation periods,
The first amount related to the amount of movement is
BL · (N-1) / N
And
The nth amount related to the amount of movement is
BL · (N−n) / N
It is good to be.

また、フレームメモリ48が、合成画像の画素のためのアドレス(記憶位置)を有し、
前記シフトされた画素データが、それぞれ合成画像の、それぞれの画素のためのアドレスに記憶されるようにしても良い。
Further, the frame memory 48 has an address (storage position) for the pixel of the composite image,
The shifted pixel data may be stored in an address for each pixel in each composite image.

図23は、実施の形態2の合成手段33の動作を経時的に示した模式図である。所定のフレーム期間の一部をなす、電荷蓄積期間(被写体の明るさによって定められる)をN分割した画像生成期間の各々に生成された画像を表す画像信号に、本実施の形態の手ぶれ補正のための、シフトを行なったのち、合成する動作を示している。第1の画像生成期間GC1は、1番目の画像を得るために光電変換部19にて電荷蓄積を行う期間を示しており、以下第2の画像生成期間GC2乃至第Nの画像生成期間GCNは同様の意味をもつ。   FIG. 23 is a schematic diagram showing the operation of the synthesizing unit 33 of the second embodiment over time. An image signal representing an image generated in each of the image generation periods that are part of a predetermined frame period and divided into N divided charge accumulation periods (determined by the brightness of the subject) is used for image stabilization according to the present embodiment. For this reason, an operation of synthesizing after shifting is shown. The first image generation period GC1 indicates a period in which charge is accumulated in the photoelectric conversion unit 19 in order to obtain the first image. Hereinafter, the second image generation period GC2 to the Nth image generation period GCN are Has the same meaning.

第1の画像は電荷蓄積(GC1)が終了した後、第1の画像を表す電荷信号が垂直転送部22に読み出され、水平転送部27の方向に高速転送され、同時に水平転送部27内で水平方向に電荷の高速転送が行われ、電荷信号が出力増幅器28で信号電圧に変換されて画像信号として出力される(VE1)。該画像信号はアナログ処理部3、画素信号A/D変換部4及び選択器46を経由してからフレームメモリ48(画像保持手段35)に供給され、フレームメモリ48内の、BL・(N−1)/Nに応じた画像位置だけシフトしたアドレス(記憶位置)に書込まれ(SD1)。このアドレス(記憶位置)を合成画像記憶アドレス(記憶位置)と呼ぶ。   After the charge accumulation (GC1) of the first image is completed, the charge signal representing the first image is read out to the vertical transfer unit 22 and transferred at high speed in the direction of the horizontal transfer unit 27, and at the same time in the horizontal transfer unit 27 Thus, high-speed transfer of charges is performed in the horizontal direction, and the charge signal is converted into a signal voltage by the output amplifier 28 and output as an image signal (VE1). The image signal is supplied to the frame memory 48 (image holding means 35) after passing through the analog processing unit 3, the pixel signal A / D conversion unit 4 and the selector 46, and BL · (N− 1) It is written to an address (storage position) shifted by an image position corresponding to / N (SD1). This address (storage position) is called a composite image storage address (storage position).

その後、第2画像生成期間(GC2)における電荷蓄積が終了するまでフレームメモリ48(画像保持手段35)に保持される(ST1)。   Thereafter, it is held in the frame memory 48 (image holding means 35) until the charge accumulation in the second image generation period (GC2) ends (ST1).

第2の画像は電荷蓄積(GC2)が終了した後、第2の画像を表す電荷信号が垂直転送部22に読み出され、水平転送部27の方向に高速転送され、同時に水平転送部27内で水平方向に電荷の高速転送が行われ、電荷信号が出力増幅器28で信号電圧に変換されて画像信号として出力される(VE2)。該画像信号はアナログ処理部3、画素信号A/D変換部4を経由して加算器44に供給される。これと同時、フレームメモリ48内の、動きの量に関係付けられた上記第2の量だけシフトしたアドレス(第1の画像生成期間(GC1)中に蓄積された各画素の電荷に対応する画素データについて、撮像素子の画素に対応するアドレスに対し上記第1の量だけシフトしたアドレス、即ち合成画像記憶位置に一致するアドレス)に記憶されている画素データを読み出して加算器44に供給し、加算器44で入力されている画素データ同士を加算する(AD2)。このことは、第2の画像生成期間中に各画素(光電変換素子21)で蓄積された電荷に対応する画素データは、(BL・(N−2)/Nに対応する画素数だけシフトされ、第1の画像生成期間中に各画素(光電変換素子21)で蓄積された電荷に対応する画素データは、(BL・(N−1)/Nに対応する画素数だけシフトした画素データと加算されることを意味する。   In the second image, after the charge accumulation (GC2) is completed, the charge signal representing the second image is read out to the vertical transfer unit 22 and transferred at high speed in the direction of the horizontal transfer unit 27. Then, high-speed transfer of charges is performed in the horizontal direction, and the charge signal is converted into a signal voltage by the output amplifier 28 and output as an image signal (VE2). The image signal is supplied to the adder 44 via the analog processing unit 3 and the pixel signal A / D conversion unit 4. At the same time, the pixel in the frame memory 48 corresponding to the charge of each pixel accumulated during the first image generation period (GC1) shifted by the second amount related to the amount of motion. For the data, pixel data stored in the address shifted by the first amount with respect to the address corresponding to the pixel of the image sensor, that is, the address matching the composite image storage position) is read and supplied to the adder 44, The pixel data input by the adder 44 are added together (AD2). This means that the pixel data corresponding to the charge accumulated in each pixel (photoelectric conversion element 21) during the second image generation period is shifted by the number of pixels corresponding to (BL · (N−2) / N). The pixel data corresponding to the charge accumulated in each pixel (photoelectric conversion element 21) during the first image generation period is the pixel data shifted by the number of pixels corresponding to (BL · (N−1) / N). Means to be added.

加算の結果得られる画素データは、上記の(各画素についての)合成画像記憶アドレスに書込まれ(SD2)、第3の画像生成期間における電荷蓄積が終了するまでフレームメモリ48(画像保持手段35)に保持される(ST2)。
以下、同様に、第nの画像生成期間中に各画素(光電変換素子21)で蓄積された電荷に対応する画素データは、(BL・(N−n)/Nに対応する画素数だけシフトされ、対応する合成画像記憶アドレスに記憶されている画素データと加算され、同じ合成画像記憶アドレスに記憶される。このような動作を第N画像まで順次繰り返すことで、合成画像記録アドレスの合成画像の各画素の画素データが得られる。
The pixel data obtained as a result of the addition is written into the composite image storage address (for each pixel) (SD2), and the frame memory 48 (image holding means 35) until the charge accumulation in the third image generation period is completed. (ST2).
Similarly, pixel data corresponding to charges accumulated in each pixel (photoelectric conversion element 21) during the n-th image generation period is shifted by the number of pixels corresponding to (BL · (N−n) / N). This is added to the pixel data stored in the corresponding composite image storage address and stored in the same composite image storage address.By repeating such an operation up to the Nth image in sequence, the composite image at the composite image storage address is stored. Pixel data of each pixel is obtained.

撮像時に手ぶれをおこしたときの撮像画像、ならびにフレームメモリ48への書き込み画像の詳細を図24(a)〜(j)に示す。本例では撮像者が撮像装置のシャッタボタンSBを押す瞬間に上方向に手ぶれをおこした(撮像装置が上方向に動き、そのため撮像画像が次第に下方向に移動した)場合であり、画像生成期間数が4、垂直方向の手ぶれの画素換算数が4である場合を示している。なお、撮像面上での上下反転はないものとして図示している。図24(a)は、手ぶれが全くない場合の撮像画像である。図24(b)は、電荷蓄積期間を分割せず、且つ手ぶれ補正を行なわない場合の撮像画像であり、垂直方向に4画素分の手ぶれが発生している。   The details of the captured image when camera shake occurs during imaging and the image written to the frame memory 48 are shown in FIGS. In this example, the camera shake occurs in the upward direction at the moment the photographer presses the shutter button SB of the image pickup device (the image pickup device moves upward, so that the picked-up image gradually moves downward), and the image generation period This shows a case where the number is 4 and the pixel-converted number of camera shake in the vertical direction is 4. It is shown that there is no upside down on the imaging surface. FIG. 24A shows a captured image when there is no camera shake. FIG. 24B shows a captured image when the charge accumulation period is not divided and no camera shake correction is performed, and camera shake of four pixels occurs in the vertical direction.

図24(c)〜(f)は、図24(b)の画像を4つの画像生成期間に分割して読み出したそれぞれの画像である。4つの画像生成期間S1〜S4は互いに同じ長さであり、図24(c)〜(f)の撮像画像の輝度は、いずれも図24(b)の撮像画像の輝度の1/4となる。   FIGS. 24C to 24F are images read by dividing the image of FIG. 24B into four image generation periods. The four image generation periods S1 to S4 have the same length, and the brightness of the picked-up images in FIGS. 24C to 24F is 1/4 of the brightness of the picked-up image in FIG. .

図24(c)〜(f)の各々において、点線は、各画像生成期間の開始時の被写体像の一部を示し、実線は、各画像生成期間の終了時の被写体像を示し、点線と、実線の差が各画像生成期間中のぶれを表す。また、図24(c)〜(e)の各々において、鎖線は、最後の画像生成期間で生成される被写体像と最後の画像生成期間で生成される被写体像の位置の差SFT1〜SFT3を表す。   In each of FIGS. 24C to 24F, a dotted line indicates a part of the subject image at the start of each image generation period, and a solid line indicates a subject image at the end of each image generation period. The solid line difference represents the blur during each image generation period. In each of FIGS. 24C to 24E, the chain line represents the difference SFT1 to SFT3 between the positions of the subject image generated in the last image generation period and the subject image generated in the last image generation period. .

図24(b)の画像で発生している4画素分の被写体像のずれBLは、図24(c)〜(d)でそれぞれ1画素分のずれ(DBL=BL/4)に等配分できるとする。図24(c)〜(f)の画像の画像生成期間内で、手ぶれの角速度が一定と仮定すれば、近似的にそのような扱いが可能である。 The subject image shift BL generated in the image of FIG. 24B can be equally distributed to the shift of one pixel (DBL = BL / 4) in FIGS. 24C to 24D. And If it is assumed that the angular velocity of camera shake is constant within the image generation period of the images of FIGS. 24C to 24F, such a treatment can be approximately performed.

本実施の形態2は、図24(c)〜(e)に示される1番目乃至3番目の画像と図24(f)に示される最後の画像の間に存在する位置の差を補正してフレームメモリ48内の同じアドレスに書込むものであり、即ち、図24(c)の画像を、フレームメモリ48内の3画素分の位置の差SFT1だけシフトしたアドレス(撮像素子内の画素に対応するアドレスに対してシフトした位置のアドレス)に書込んで第1の書き込み画像を形成し、図24(d)の画像を、フレームメモリ48内の2画素分の位置の差SFT2だけシフトしたアドレスに書込まれている第1の書き込み画像と加算(合成)して、加算結果をフレームメモリ48の同じアドレス(第1の書き込み画像が書込まれていたのと同じアドレス)に書込んで第2の書き込み画像を形成し、図24(e)の画像を、フレームメモリ48内の1画素分の位置の差SFT3だけシフトしたアドレスに書込まれている第2の書き込み画像と加算(合成)して、加算結果をフレームメモリ48の同じアドレス(第2の書き込み画像が書込まれていたのと同じアドレス)に書込んで第3の書き込み画像を形成し、図24(f)の画像を、フレームメモリ48内の対応するアドレスに書込まれている第3の書き込み画像と加算(合成)して、加算結果をフレームメモリ48の同じアドレス(第2の書き込み画像が書込まれていたのと同じアドレス)に書込んで第4の書き込み画像、即ち最終的な書き込み画像を形成するものであり、これにより、図24(f)の撮像画像と略同位置に被写体像が位置する画像(図24(f)の被写体像に、図24(c)〜(e)の被写体像をそれぞれシフトした上で合成した(重ね合わせた)のと同じ画像)を最終的な書き込み画像としてフレームメモリ48内に形成するものである。   In the second embodiment, the position difference existing between the first to third images shown in FIGS. 24C to 24E and the last image shown in FIG. 24F is corrected. In other words, the image is written at the same address in the frame memory 48, that is, the address (corresponding to the pixel in the image sensor) obtained by shifting the image of FIG. The first written image is formed by writing to the address shifted from the address to be addressed), and the image of FIG. 24D is shifted by the difference SFT2 of the position of two pixels in the frame memory 48. Is added (synthesized) with the first written image written in the memory, and the addition result is written to the same address in the frame memory 48 (the same address where the first written image was written). 2 written images And adding (synthesizing) the image of FIG. 24E with the second written image written at the address shifted by the difference SFT3 of the position of one pixel in the frame memory 48, and the addition result To the same address of the frame memory 48 (the same address as the second written image was written) to form a third written image, and the image of FIG. Is added (synthesized) with the third written image written at the corresponding address of the frame, and the addition result is added to the same address of the frame memory 48 (the same address as the second written image is written). A fourth written image, that is, a final written image is formed by writing, and an image in which the subject image is located at substantially the same position as the captured image of FIG. 24 (f) (FIG. 24 (f)). Subject To and forms in FIG. 24 (c) ~ frame memory 48 in the object image were synthesized on shifted respectively (superimposed) the same image as) as the final writing image (e).

図24(g)〜(j)の被写体像について、便宜上手ぶれによる尾引き部分を描画していないが、実際には図24(c)〜(f)の被写体像と同様の手ぶれによる尾引き部分が存在する。画像生成期間数が4であれば、総手ぶれ量の1/4の手ぶれが各画像生成期間の画像ごとに発生する。   For the subject images in FIGS. 24G to 24J, the tail portion due to camera shake is not drawn for the sake of convenience, but actually the tail portion due to camera shake similar to the subject image in FIGS. Exists. If the number of image generation periods is 4, camera shake that is ¼ of the total camera shake amount occurs for each image in each image generation period.

図示を簡単にするため、撮像素子2の撮像画面上の画像における垂直方向の画素数は13として、水平方向のラインを13ライン読み出すことにより1枚の画像が得られるとする。また、図示の例では、ライン番号は下から順に付与してある。   In order to simplify the illustration, it is assumed that the number of pixels in the vertical direction in the image on the imaging screen of the imaging device 2 is 13, and one image is obtained by reading out 13 horizontal lines. In the illustrated example, line numbers are given in order from the bottom.

このとき読み出した4枚の画像のうち最初の画像(図24(c))については、図24(g)に示すように、フレームメモリ48に書き込む際に撮像素子2の第1、2、3ラインの画素データを廃棄して、撮像素子2の第4〜第13ラインの画素データを、フレームメモリ48内の、位置の差SFT1(=3画素)に相当するライン数だけシフトしたアドレス、即ち、第1から第10ラインに対応するアドレスに書きこむ。即ち3ラインシフトしたアドレス、言換えると垂直方向に3画素分シフトしたアドレスに書込む。フレームメモリ48の第11〜第13ラインには、ダミー画像信号(例えば値ゼロの信号)を書き込む。そして、フレームメモリ48に書き込みが終了した状態をそのまま保持する。   Of the four images read out at this time, the first image (FIG. 24C) is written in the frame memory 48 as shown in FIG. The pixel data of the line is discarded, and the pixel data of the fourth to thirteenth lines of the image sensor 2 are shifted by the number of lines corresponding to the position difference SFT1 (= 3 pixels) in the frame memory 48, that is, Write to addresses corresponding to the first to tenth lines. That is, writing is performed at an address shifted by 3 lines, in other words, an address shifted by 3 pixels in the vertical direction. In the 11th to 13th lines of the frame memory 48, a dummy image signal (for example, a signal having a value of zero) is written. Then, the state where the writing is completed is held in the frame memory 48 as it is.

続いて2枚目の画像(図24(d))については、図24(h)に示すように、フレームメモリ48に書き込む際に撮像素子2の第1、2ラインの画素データを廃棄して、撮像素子2の第3〜13ラインの画素データを、フレームメモリ48内の、位置の差SFT2(=2画素)に相当するライン数だけシフトしたアドレス、即ち、第1から第11ライン(即ち2ラインシフトしたアドレス、言換えると垂直方向に2画素分シフトしたアドレス)に保持されているデータとそれぞれ加算した上で、同じ第1から第11ラインまでに書きこむ。フレームメモリ48の第12〜第13ラインには、ダミー画像信号(例えば値ゼロの信号)を書き込む。そして、フレームメモリ48に書き込みが終了した状態をそのまま保持する。   Subsequently, for the second image (FIG. 24D), as shown in FIG. 24H, the pixel data of the first and second lines of the image sensor 2 are discarded when writing to the frame memory 48. The pixel data of the third to thirteenth lines of the image sensor 2 are shifted by the number of lines corresponding to the position difference SFT2 (= 2 pixels) in the frame memory 48, that is, the first to eleventh lines (ie, The data is added to the data held at the address shifted by two lines, in other words, the address shifted by two pixels in the vertical direction), and then written to the same first to eleventh lines. In the 12th to 13th lines of the frame memory 48, a dummy image signal (for example, a signal having a value of zero) is written. Then, the state where the writing is completed is held in the frame memory 48 as it is.

3枚目の画像(図24(e))については、図24(i)に示すように、フレームメモリ48に書き込む際に撮像素子2の第1ラインの画素データを廃棄して、撮像素子2の第2〜13ラインの画素データを、フレームメモリ48内の、位置の差SFT3(=1画素)に相当するライン数だけシフトしたアドレス、即ち、第1から第12ライン(即ち1ラインシフトしたアドレス、言換えると垂直方向に1画素分シフトしたアドレス)に保持されているデータとそれぞれ加算した上で、同じ第1から第12ラインまでに書きこむ。フレームメモリ48の第13ラインには、ダミー画像信号(例えば値ゼロの信号)を書き込む。そして、フレームメモリ48に書き込みが終了した状態をそのまま保持する。
4枚目の画像(図24(f))については、図24(j)に示すように、フレームメモリ48に書き込む際に撮像素子2の第1〜13ラインの画素データを、フレームメモリ48内の対応するアドレス、即ち、第1から第13ラインに保持されているデータとそれぞれ加算した上で、同じ第1から第13ラインまでに書きこむ。
For the third image (FIG. 24E), as shown in FIG. 24I, when writing to the frame memory 48, the pixel data of the first line of the image sensor 2 is discarded, and the image sensor 2 The pixel data of the second to thirteenth lines are shifted by the number of lines corresponding to the position difference SFT3 (= 1 pixel) in the frame memory 48, that is, the first to twelfth lines (that is, one line are shifted). After adding each of the data held at the address (in other words, the address shifted by one pixel in the vertical direction), the same first to twelfth lines are written. In the 13th line of the frame memory 48, a dummy image signal (for example, a signal having a value of zero) is written. Then, the state where the writing is completed is held in the frame memory 48 as it is.
As for the fourth image (FIG. 24F), as shown in FIG. 24J, the pixel data of the first to thirteenth lines of the image sensor 2 are stored in the frame memory 48 when writing to the frame memory 48. Are added to the corresponding addresses, that is, the data held in the first to thirteenth lines, respectively, and then written to the same first to thirteenth lines.

これによりフレームメモリ48内に合成画像が形成される。フレームメモリ48内の第1〜第10ラインには、4枚の撮像画像のそれぞれで得られた画素データを合計したものが記憶されている。第11ラインには、第2〜第4の撮像画像の画素データ及びダミーデータを合計したもの、第12ラインには、第3〜第4の撮像画像の画素データ及びダミーデータを合計したもの、第13ラインには、第4の撮像画像の画素データ及びダミーデータを合計したものが記憶されている。   As a result, a composite image is formed in the frame memory 48. The first to tenth lines in the frame memory 48 store the sum of the pixel data obtained from each of the four captured images. The eleventh line is the sum of the pixel data and dummy data of the second to fourth captured images, the twelfth line is the sum of the pixel data and dummy data of the third to fourth captured images, The thirteenth line stores the sum of the pixel data and dummy data of the fourth captured image.

フレームメモリ48から信号処理部に画素データを供給する際には、第1乃至第10ラインの画素データのみを供給する(書き込み時にダミーの画像信号を書き込んだ領域DMを除いた残りの画像領域RRを切り出して供給する)こととしても良く、第1乃至第13ラインの画素データをすべて供給することしても良い。   When supplying pixel data from the frame memory 48 to the signal processing unit, only pixel data of the first to tenth lines are supplied (the remaining image region RR excluding the region DM in which the dummy image signal was written at the time of writing). Or all the pixel data of the first to thirteenth lines may be supplied.

図24は撮像者が撮像装置のシャッタボタンSBを押す瞬間に上方向に手ぶれをおこした場合であるが、下方向に手ぶれをおこした場合でもn番目に読み出した画像を撮像装置の動き量の(N−n)/Nだけ画像位置を上方向にシフトした上でフレームメモリ48への書き込み或いは加算器44での加算をすることにより最終的に手ぶれが1/Nに軽減された画像を得ることができる。   FIG. 24 shows a case where the camera shakes upward at the moment when the photographer presses the shutter button SB of the imaging device. The image position is shifted upward by (N−n) / N and then written to the frame memory 48 or added by the adder 44 to finally obtain an image with reduced hand shake of 1 / N. be able to.

図25は、実施の形態2における手ぶれ補正の動作を示すフローチャートである。ステップSt1、St2及びSt5〜St7の動作は図15と同じである。ステップSt3においてN=1である場合は、ステップSt21に進み、第n画像(n=1)を読み出し、次にステップSt22で第n画像の画素データ(固体撮像素子2から出力された信号電荷に対応するデータ)フレームメモリ48に書込む。(固体撮像素子2から読み出された画像は、アナログ信号処理部3及び画素信号A/D変換部4を経て加算器44を経ることなく(選択器46を経て、フレームメモリ48に供給されて、書込まれる)。   FIG. 25 is a flowchart illustrating an image stabilization operation according to the second embodiment. The operations of steps St1, St2, and St5 to St7 are the same as those in FIG. If N = 1 in step St3, the process proceeds to step St21, where the nth image (n = 1) is read, and then in step St22, the pixel data of the nth image (the signal charge output from the solid-state imaging device 2). Corresponding data) is written in the frame memory 48. (The image read from the solid-state imaging device 2 passes through the analog signal processing unit 3 and the pixel signal A / D conversion unit 4 and does not pass through the adder 44 (the selector 46 is supplied to the frame memory 48). , Written).

ステップSt7の次には、ステップSt23に進み、第nの画像(n=1)を読み出し、読み出した画像の画素データをフレームメモリ48に書込む。(読み出された画像は、アナログ信号処理部3及び画素信号A/D変換部4を経て加算器44を経ることなく(選択器46を経て、フレームメモリ48に供給されて、書込まれる)このとき動き量の(N−1)/Nに対応する画素数分だけシフトしたアドレスに書込む。
その後、ステップSt24に進み、ステップSt24でnに1を加え、次にステップSt25に進み、第n画像を読み出す。読み出された画像は、アナログ信号処理部3及び画素信号A/D変換部4を経て加算器44に供給される。そして、ステップSt26において、フレームメモリ48内のシフトしたアドレスからデータを読み出し、A/D変換器44からのデータとの加算が行われる。そして、加算の結果得られる画素データが、フレームメモリ48内の上記と同じアドレス(ステップSt26でデータが読み出されたのと同じアドレス)に書込む(St27)。
After step St7, the process proceeds to step St23, where the nth image (n = 1) is read, and the pixel data of the read image is written into the frame memory 48. (The read image passes through the analog signal processing unit 3 and the pixel signal A / D conversion unit 4 and does not pass through the adder 44 (via the selector 46, supplied to the frame memory 48 and written). At this time, writing is performed at an address shifted by the number of pixels corresponding to the motion amount (N-1) / N.
Thereafter, the process proceeds to step St24, 1 is added to n in step St24, and then the process proceeds to step St25 to read the nth image. The read image is supplied to the adder 44 through the analog signal processing unit 3 and the pixel signal A / D conversion unit 4. In step St26, data is read from the shifted address in the frame memory 48 and added with the data from the A / D converter 44. Then, the pixel data obtained as a result of the addition is written to the same address (the same address from which the data was read in step St26) in the frame memory 48 (St27).

その後、ステップSt28に進み、n=Nかどうかの判定を行う。ステップSt28でn=Nでなければ、ステップSt24に進む。
ステップSt24、St25、St26、St27、St28の処理は、ステップSt28でn=Nと判定されるまで繰り返される。
ステップSt28でn=Nと判定されたときは、処理を終了する。
この時点で、フレームメモリ48には、第1から第Nまでの画像の合成画像に対応する画素データが記憶されている。
Thereafter, the process proceeds to step St28, where it is determined whether n = N. If n = N is not satisfied in step St28, the process proceeds to step St24.
The processes in steps St24, St25, St26, St27, and St28 are repeated until it is determined that n = N in step St28.
If it is determined in step St28 that n = N, the process ends.
At this time, the frame memory 48 stores pixel data corresponding to a composite image of the first to Nth images.

以上説明したように実施の形態2によれば、アクチュエータ等の複雑な機構部品を必要とせず、フレームメモリ48へのデータの書きこみ方式を制御することによりで手ぶれを低減、補正することができる撮像装置が得られる。   As described above, according to the second embodiment, camera shake can be reduced and corrected by controlling the method of writing data to the frame memory 48 without requiring complicated mechanism parts such as actuators. An imaging device is obtained.

本発明の実施の形態1の撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the imaging device of Embodiment 1 of this invention. 本発明で用いられる固体撮像素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the solid-state image sensor used by this invention. 図2における縦方向に並んだ4画素を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows 4 pixels located in a line in the vertical direction in FIG. ベイヤ型色フィルタ配列を示す図である。It is a figure which shows a Bayer type color filter arrangement | sequence. ハニカム型色フィルタ配列を示す図である。It is a figure which shows a honeycomb type color filter arrangement | sequence. 実施の形態1において手ぶれ補正を行うための構成要素を示す機能ブロック図である。3 is a functional block diagram illustrating components for performing camera shake correction in the first embodiment. FIG. 実施の形態1における合成手段を構成する固体撮像素子の動作を示す図である。6 is a diagram illustrating an operation of a solid-state imaging device that constitutes a combining unit according to Embodiment 1. FIG. 垂直転送部内で順方向に電荷を転送する場合に印加される垂直転送パルスVDPを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the vertical transfer pulse VDP applied when transferring an electric charge in the forward direction in a vertical transfer part. 垂直転送部内で順方向に電荷を転送する場合の固体撮像素子の転送素子の電極の電位分布を示す図である。It is a figure which shows the electric potential distribution of the electrode of the transfer element of a solid-state image sensor in the case of transferring an electric charge in a forward direction within a vertical transfer part. 垂直転送部内で逆方向に電荷を転送する場合に印加される垂直転送パルスVDPを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the vertical transfer pulse VDP applied when an electric charge is transferred in the reverse direction in a vertical transfer part. 垂直転送部内で逆方向に電荷を転送する場合の固体撮像素子の転送素子の電極の電位分布を示す図である。It is a figure which shows the electric potential distribution of the electrode of the transfer element of a solid-state image sensor in the case of transferring an electric charge in the reverse direction within a vertical transfer part. (a)〜(d) は、撮像装置の手ぶれの方向及び角度とぶれを含む撮像画像の例を示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the example of the captured image containing the direction and angle of camera shake of an imaging device, and camera shake. (a)〜(i)は実施の形態1における撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。(A)-(i) is a timing chart which shows operation | movement of the imaging device in Embodiment 1. FIG. (a)〜(i)は実施の形態1の変形例における撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。(A)-(i) is a timing chart which shows operation | movement of the imaging device in the modification of Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における手ぶれ補正の動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an operation of correcting camera shake in the first embodiment. 実施の形態1の撮像画像と固体撮像素子の撮像面の被写体像の変位を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating displacement of a captured image and a subject image on an imaging surface of a solid-state imaging device according to the first embodiment. (a)〜(f)は、図13において電荷蓄積期間の分割を行った期間を時間軸方向に拡大した図である。(A)-(f) is the figure which expanded the period which divided | segmented the electric charge accumulation period in FIG. 13 in the time-axis direction. 実施の形態1における垂直転送部内の電荷転送ならびに電荷加算方法を示す図である。6 is a diagram illustrating a charge transfer and charge addition method in a vertical transfer unit according to the first embodiment. FIG. 電荷排出溝を備えた固体撮像素子を示す図である。It is a figure which shows the solid-state image sensor provided with the electric charge discharge groove. 遮光領域を備えた固体撮像素子を示す図である。It is a figure which shows the solid-state image sensor provided with the light-shielding area | region. (z)〜(f)は実施の形態1の変形例における撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。(Z)-(f) is a timing chart which shows operation | movement of the imaging device in the modification of Embodiment 1. FIG. 本発明の実施の形態2の撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the imaging device of Embodiment 2 of this invention. 実施の形態2における合成手段を構成する固体撮像素子の動作を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an operation of a solid-state imaging device that constitutes a combining unit in the second embodiment. 実施の形態2の撮像画像と固体撮像素子の撮像面の被写体像とフレームメモリの画像の関係を示す図である。6 is a diagram illustrating a relationship between a captured image, a subject image on an imaging surface of a solid-state imaging device, and an image in a frame memory according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における手ぶれ補正の動作を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an operation of correcting camera shake in the second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 レンズ、 2 固体撮像素子、 3 アナログ信号処理部、 4 画素信号A/D変換部、 5 信号処理部、 6 表示手段、 7 CPU、 8 タイミングジェネレータ、 9 手ぶれセンサ、 10 動き信号A/D変換部、 11 積算部、 12 レンズ駆動部、 21 光電変換素子(PD)、 22 垂直転送部、 24 読み出しゲート部、 27 水平転送部、 28 出力増幅器、 31 電荷蓄積手段、 32 動き検出手段、 33 合成手段、 34 画像シフト手段、 35 画像保持手段、 36 画像加算手段、 37 制御手段、 40 電荷排出溝、 42 遮光領域、 48 フレームメモリ、 PX 画素。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens, 2 Solid-state image sensor, 3 Analog signal processing part, 4 Pixel signal A / D conversion part, 5 Signal processing part, 6 Display means, 7 CPU, 8 Timing generator, 9 Shake sensor, 10 Motion signal A / D conversion Unit, 11 integrating unit, 12 lens driving unit, 21 photoelectric conversion element (PD), 22 vertical transfer unit, 24 readout gate unit, 27 horizontal transfer unit, 28 output amplifier, 31 charge storage unit, 32 motion detection unit, 33 synthesis Means, 34 image shift means, 35 image holding means, 36 image addition means, 37 control means, 40 charge discharge groove, 42 light shielding area, 48 frame memory, PX pixel.

Claims (4)

撮像画面上の第1の方向に整列した複数の画素位置に配置され、被写体からの光を受けて光電変換を行なう光電変換素子を備えた光電変換部と、前記第1の方向に整列した画素位置の光電変換素子にそれぞれ対応して設けられ、対応する光電変換素子で蓄積された電荷が転送され、かつ相互間で電荷の転送を行う複数の転送素子を有する転送部とを有する固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の、前記第1の方向の動きを検出する動き検出手段と、
前記動き検出手段で検出された動きの量に応じて、前記固体撮像素子上に結像した光像に対応する、所定のフレーム期間の中の第1乃至第N(Nは2以上の整数)の画像信号を読み出して、該読み出された前記第1乃至第(N−1)の画像信号を、前記検出された前記動きの量に応じた画素数分シフトさせて合成する合成手段とを有し、
前記合成手段は、
前記動き検出手段で検出された所定時間当たりの動きの量に応じて、相前後する第1乃至第Nの画像生成期間に前記光電変換素子で電荷を蓄積させ、
第1の画像生成期間中に前記光電変換素子で蓄積された電荷を、前記光電変換素子から対応する転送素子に読み出し、前記動きの量に関係付けられた第1の移動量だけ前記転送素子間で転送し、
Nが2よりも大きい場合には、さらに第n(nは2乃至(N−1)の整数)の画像生成期間中に前記光電変換素子で蓄積された電荷を、前記光電変換素子から対応する転送素子に読み出し、該読み出された電荷を、前記動きの量に関係付けられた第(n−1)の移動量だけ転送された電荷に加算し、加算の結果得られた電荷を、前記動きの量に関係付けられた第nの移動量だけ前記転送素子間で転送する処理をnが2から(N−1)まで順に実行し、
第Nの画像生成期間中に前記光電変換素子で蓄積された電荷を、前記光電変換素子から対応する転送素子に読み出し、該読み出された電荷を、前記動きの量に関係付けられた第(N−1)の移動量だけ転送された電荷に加算し、加算の結果得られた電荷を、合成された画像信号として前記固体撮像素子から出力し、
前記合成手段は、各フレーム期間において前記画像信号をシフトさせる画素数を、当該フレーム期間よりも前のフレームにおいて、前記動き検出手段で検出された動きの量に応じた値に定める
ことを特徴とする撮像装置。
A photoelectric conversion unit that is arranged at a plurality of pixel positions aligned in the first direction on the imaging screen and includes photoelectric conversion elements that perform photoelectric conversion by receiving light from a subject, and pixels aligned in the first direction A solid-state imaging device having a transfer unit provided corresponding to each of the photoelectric conversion elements at the position, and having a plurality of transfer elements that transfer charges stored in the corresponding photoelectric conversion elements and transfer charges between them When,
Movement detecting means for detecting movement of the solid-state imaging device in the first direction;
First to Nth (N is an integer of 2 or more) in a predetermined frame period corresponding to an optical image formed on the solid-state imaging device according to the amount of motion detected by the motion detection means. Combining means for reading out the first image signal and shifting the read-out first to (N-1) th image signals by the number of pixels corresponding to the detected amount of motion. Have
The synthesis means includes
In accordance with the amount of motion per predetermined time detected by the motion detection means, electric charge is accumulated in the photoelectric conversion element in the first to Nth image generation periods that follow each other,
The charge accumulated in the photoelectric conversion element during the first image generation period is read from the photoelectric conversion element to the corresponding transfer element, and the transfer element is transferred between the transfer elements by a first movement amount related to the amount of movement. Forward with
When N is larger than 2, the electric charge accumulated in the photoelectric conversion element during the n-th (n is an integer of 2 to (N−1)) image corresponds to the charge from the photoelectric conversion element. Read to the transfer element, add the read charge to the charge transferred by the (n-1) th movement amount related to the amount of movement, and add the charge obtained as a result of the addition The process of transferring between the transfer elements by the nth movement amount related to the amount of movement is sequentially executed from 2 to (N−1),
The charge accumulated in the photoelectric conversion element during the N-th image generation period is read from the photoelectric conversion element to the corresponding transfer element, and the read charge is related to the amount of motion. N-1) is added to the transferred charge, and the resulting charge is output from the solid-state imaging device as a combined image signal,
The synthesizing unit determines the number of pixels to shift the image signal in each frame period to a value corresponding to the amount of motion detected by the motion detecting unit in a frame before the frame period. An imaging device.
前記第1乃至第(N−1)の移動量が、前記所定時間当たりの動きの量に比例することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1, wherein the first to (N−1) th moving amount is proportional to the amount of movement per predetermined time. 前記光電変換部が、それぞれ異なる色の色フィルタで覆われた光電変換素子を含み、前記色フィルタが所定の繰り返しパターンで周期的に配列され、
前記転送部での電荷転送の量は、色フィルタの繰り返しパターンの周期に対応する画素数の整数倍であることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
The photoelectric conversion unit includes photoelectric conversion elements covered with color filters of different colors, and the color filters are periodically arranged in a predetermined repeating pattern,
3. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the amount of charge transfer in the transfer unit is an integer multiple of the number of pixels corresponding to a cycle of a color filter repetition pattern.
前記第1乃至第Nの画像生成期間の合計の時間が、前記被写体の明るさに基づいて決められるものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein a total time of the first to Nth image generation periods is determined based on brightness of the subject.
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