JP5004843B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態において、撮像素子であるCMOSイメージセンサの詳細な構成例を示す図である。
図1において、R00〜B77は、撮像素子の画素を示しており、アルファベット記号のR、G、Bは、半導体画素面上に形成されたカラーフィルタの色を示している。そして、カラーフィルタの各色はベイヤ配列に構成されている。また、アルファベット記号の右側の数字の上位は行番号を示し、下位は列番号を示しており、行方向が8画素で列方向が8画素の8×8画素で2次元に構成されている。
図2は、8×8画素を全画素読み出すときの駆動条件と、その映像信号と、写像した1次元の値の形状とを示す図である。
図2(a)に示す例では、まず、VSR101のv0信号をハイレベルにすることにより0行目の画素を選択する。そして、第1のHSR102及び第2のHSR103によって、まず、h10信号及びh20信号をハイレベルにする。そして、次にh11信号及びh21信号という順序で順次ハイレベルにする。これにより、0行目の画素信号を第1のAMP104、及び第2のAMP105に読み出すことができる。
図3(a)に示す例では、図2(a)に示した例との違いは、VSR101によって0,1,4,5行目を順次選択する。さらに、第1のHSR102及び第2のHSR103によって0,1,4,5列目を順次選択する。つまり、2,3,6,7行目の2,3,6,7列目の画素は読み出さない(間引く)ことになる。
図4(a)に示す例では、VSR101によって0,1,4,5行目を順次選択する。そして、第1のHSR102及び第2のHSR103によってVOB領域では全列を順次選択し、HOB領域及び有効画素領域では0,1,4,5列目を順次選択する。
図5(a)に示す例では、VSR101によって0,1,2,3,4,5行目を順次選択する。そして、第1のHSR102及び第2のHSR103によってVOB領域では全列を順次選択し、HOB領域及び有効画素領域では0,1,4,5列目を順次選択する。
図6(a)に示す例では、VSR101によって0,1,2,3,4,5行目を順次選択する。そして、第1のHSR102及び第2のHSR103によってVOB領域は全列を順次選択し、HOB領域及び有効画素領域では2行分だけ読み出し、2行分の読み出しが終わったところで動作を終了する。
図7(a)に示す例では、VSR101によって0,1,4,5行目を順次選択する。ところが、偶数フレームのVOB領域では0,1,4,5列を読み出し、奇数フレームのVOB領域では2,3,6,7列を読み出す。そして、HOB領域及び有効画素(非遮光画素)領域では、0,1,4,5列を読み出す。つまり、VOB領域の水平方向の間引き画素を奇数フレームと偶数フレームとで変えている。
図8において、撮像素子801は、図1に示したCMOSイメージセンサが用いられている。本実施形態では、図1で示した部分をまとめて撮像素子801としている。
まず、ステップS901において、CPU805は、電源スイッチ809がONにされたか否かを判定する。この判定の結果、OFFのままである場合はそのまま待機する。一方、ステップS901の判定の結果、ONにされた場合は、ステップS902に移行し、CPU805は、撮影準備動作を開始させる第1のシャッタースイッチ(SW1)810がONにされたかどうかを判定する。この判定の結果、OFFである場合はステップS901に戻る。一方、ステップS902の判定の結果、ONにされた場合は、ステップS903へ移行する。
まず、ステップS1001において、図3(a)に示した第2の駆動条件で、撮像素子801において映像信号の間引き読み出しを行う。次に、ステップS1002において、DSP803は算出手段として機能し、VOB領域の写像を得るとともに補間して1次元の補正値を算出する。そして、例えば、ステップS906など、これまでに取得した1次元の補正値との平均化処理を行う。
次に、動画撮影中に間引き読み出しを行った映像信号と全画素読み出しを行った映像信号とを交互に出力させた場合の撮像装置の動作について説明する。本実施形態の撮像装置の構成、及び撮像素子の駆動条件については第1の実施形態と同様であるため、説明は省略する。また、一連の動作については図9に示した手順と同一であるが、ステップS911におけるサブルーチンの動作のみ異なる。そこで本実施形態では、図11を参照しながらステップS911におけるサブルーチンの動作についてのみ説明する。
次に、動画撮影中に全画面に対する間引き読み出しを行った映像信号と、VOB領域の水平方向の間引きは行わずにHOB領域及び有効画素領域で水平方向に間引き読み出しを行った映像信号とを交互に出力させた場合の撮像装置の動作について説明する。本実施形態の撮像装置の構成、及び撮像素子の駆動条件については第1の実施形態と同様であるため、説明は省略する。また、一連の動作については図9に示した手順と同一であるが、ステップS911におけるサブルーチンの動作のみ異なる。そこで本実施形態では、図12を参照しながらステップS911におけるサブルーチンの動作についてのみ説明する。
次に、動画撮影中に全画面に対する間引き読み出しを行った映像信号と、VOB領域では間引き読み出しを行わず、HOB領域及び有効画素領域を2行のみ読み出して垂直方向画素を減らした映像信号とを交互に出力させた場合の撮像装置の動作について説明する。本実施形態の撮像装置の構成、及び撮像素子の駆動条件については第1の実施形態と同様であるため、説明は省略する。また、一連の動作については図9に示した手順と同一であるが、ステップS911におけるサブルーチンの動作のみ異なる。そこで本実施形態では、図13を参照しながらステップS911におけるサブルーチンの動作についてのみ説明する。
次に、動画撮影中に全画面に対する間引き読み出しを行うが、VOB領域の水平方向の間引き画素を偶数フレームと奇数フレームとで変えた映像信号を出力させた場合の撮像装置の動作について説明する。本実施形態の撮像装置の構成、及び撮像素子の駆動条件については第1の実施形態と同様であるため、説明は省略する。また、一連の動作については図9に示した手順と同一であるがステップS911におけるサブルーチンの動作のみ異なる。そこで本実施形態では、図14を参照しながらステップS911におけるサブルーチンの動作についてのみ説明する。
本実施形態では、動画撮影中に全画面に対する間引き読み出しを行うとともに、撮像装置本体の温度を測定する。そして、温度変化があった場合にのみ、VOB領域の水平方向の間引きは行わずHOB領域及び有効画素領域で水平方向に間引き読み出しを行った映像信号を出力させる。本実施形態の撮像装置の構成、及び撮像素子の駆動条件については第1の実施形態と同様であるため、説明は省略する。また、一連の動作については図9に示した手順と同一であるが、ステップS911におけるサブルーチンの動作のみ異なる。そこで本実施形態では、図15を参照しながらステップS911におけるサブルーチンの動作についてのみ説明する。
前述した本発明の実施形態では、低解像度の動画映像信号においては、ベイヤ画素単位(2×2画素単位)で間引き動作を行って高解像度の静止画に対して少ない画素数の読み出しを行っている。ところが、高解像度の静止画映像信号に対して少ない画素数で読み出しを行う方法は、例えば、所定の行または列を読み飛ばした後に全画素を読み出すなど、前述した駆動条件に限定されるものではない。
801 撮像素子
802 AFE
803 DSP
804 TG
805 CPU
806 ROM
807 RAM
808 記録媒体
809 電源スイッチ
810 第1のシャッタースイッチ(SW1)
811 第2のシャッタースイッチ(SW2)
812 モードダイアルスイッチ
813 温度計
814 表示装置
Claims (12)
- 被写体からの光を受光する有効画素と、前記被写体からの光が遮光されるオプティカルブラック画素とを含む複数の画素が、行方向と列方向とで2次元に配列され、前記有効画素と前記オプティカルブラック画素とから所定の画素数の映像信号を生成する第1の駆動モード、または前記オプティカルブラック画素に基づく信号を含み前記所定の画素数より少ない画素数の映像信号を生成する第2の駆動モードで前記映像信号を生成する撮像素子と、
前記第2の駆動モードで生成された映像信号のうち、前記オプティカルブラック画素の映像信号に基づいて、前記第1の駆動モードで生成された映像信号を補正するための1次元補正値を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された1次元補正値を用いて、前記第1の駆動モードで生成された映像信号を補正する補正手段とを有することを特徴とする撮像装置。 - 前記第2の駆動モードは、前記オプティカルブラック画素が前記2次元の行方向または列方向において前記第1の駆動モードと同じ画素数で映像信号を生成する第3の駆動モードを含み、
前記算出手段は、前記第3の駆動モードで生成された映像信号のうち、前記オプティカルブラック画素の映像信号に基づいて、前記1次元補正値を算出することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記算出手段は、前記第2の駆動モードで生成された前記オプティカルブラック画素の映像信号を補間した映像信号に基づいて、前記1次元補正値を算出するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記第2の駆動モードは、列方向の画素数が前記第1の駆動モードよりも少ない映像信号を生成するモードであることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記算出手段は、少なくとも2つのフレームにおいて前記1次元補正値をそれぞれ算出し、
前記補正手段は、前記算出手段によって算出された少なくとも2つの1次元補正値を平均化処理して前記第1の駆動モードで生成された映像信号を補正することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記撮像素子の温度または温度変化を検出する温度検出手段と、
前記駆動モードの切り替えを制御する制御手段とを有し、
前記第2の駆動モードは、前記オプティカルブラック画素が前記2次元の行方向及び列方向において前記第1の駆動モードよりも少ない画素数で映像信号を生成する第4の駆動モードを含み、
前記制御手段は、前記第4の駆動モードにおいて前記温度検出手段により前記撮像素子の温度変化を検出された場合に、前記第3の駆動モードで駆動するように制御することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記駆動モードの切り替えを制御する制御手段を有し、
前記第2の駆動モードは、前記オプティカルブラック画素が前記2次元の行方向及び列方向において前記第1の駆動モードよりも少ない画素数で映像信号を生成する第4の駆動モードを含み、
前記制御手段は、前記第4の駆動モードと前記第3の駆動モードとで交互に駆動するように制御することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記第1の駆動モードは静止画撮影で駆動されるモードであり、前記第2の駆動モードは動画撮影で駆動されるモードであることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子は、前記第2の駆動モードに続けて、前記第1の駆動モードで映像信号を生成することを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の撮像装置。
- 被写体からの光を受光する有効画素と、前記被写体からの光が遮光されるオプティカルブラック画素とを含む複数の画素が、行方向と列方向とで2次元に配列された撮像素子において、前記有効画素と前記オプティカルブラック画素とから所定の画素数の映像信号を生成する第1の駆動モード、または前記オプティカルブラック画素に基づく信号を含み前記所定の画素数より少ない画素数の映像信号を生成する第2の駆動モードで前記映像信号を生成する撮像工程と、
前記第2の駆動モードで生成された映像信号のうち、前記オプティカルブラック画素の映像信号に基づいて、前記第1の駆動モードで生成された映像信号を補正するための1次元補正値を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出した1次元補正値を用いて、前記第1の駆動モードで生成された映像信号を補正する補正工程とを有することを特徴とする撮像方法。 - 被写体からの光を受光する有効画素と、前記被写体からの光が遮光されるオプティカルブラック画素とを含む複数の画素が、行方向と列方向とで2次元に配列された撮像素子において、前記有効画素と前記オプティカルブラック画素とから所定の画素数の映像信号を生成する第1の駆動モード、または前記オプティカルブラック画素に基づく信号を含み前記所定の画素数より少ない画素数の映像信号を生成する第2の駆動モードで前記映像信号を生成する撮像工程と、
前記第2の駆動モードで生成された映像信号のうち、前記オプティカルブラック画素の映像信号に基づいて、前記第1の駆動モードで生成された映像信号を補正するための1次元補正値を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出した1次元補正値を用いて、前記第1の駆動モードで生成された映像信号を補正する補正工程とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 - 請求項11に記載のプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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