JP6244824B2 - Imaging apparatus and imaging method - Google Patents
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Description
本発明は、デジタルカメラなどに適用可能な撮像装置に関し、特に、撮像素子からの画素信号読み出し処理に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus applicable to a digital camera or the like, and more particularly to a pixel signal readout process from an imaging element.
デジタルカメラなどでは、撮影レンズによって捉えられる被写体の光を撮像素子に結像させて、画像データを生成、記録するとともに、被写体の明るさを検出する測光用撮像素子、焦点調整用の撮像素子など、撮影用の撮像素子以外にも様々な撮像素子が用途に応じて備えられている。 In digital cameras and the like, the light of the subject captured by the photographic lens is imaged on the image sensor to generate and record image data, and the photometric image sensor that detects the brightness of the subject, the image sensor for focus adjustment, etc. In addition to the image sensor for photographing, various image sensors are provided depending on the application.
例えば、一眼レフ型デジタルカメラの場合、測光センサが光学ファインダ傍に配置され、撮影レンズを通った光は、可動ミラーによって光学ファインダへ導かれ、測光センサに結像される。測光センサから読み出される画素信号は、画像信号処理部に入力され、これによって被写体の明るさが検出される。 For example, in the case of a single-lens reflex digital camera, a photometric sensor is arranged near the optical viewfinder, and light passing through the photographing lens is guided to the optical viewfinder by a movable mirror and imaged on the photometric sensor. The pixel signal read from the photometric sensor is input to the image signal processing unit, and thereby the brightness of the subject is detected.
そして、レリーズボタンに対する記録操作が行われると、可動ミラーがアップし、被写体の光が後方の撮像素子に形成される。露光が終了すると、可動ミラーがダウンし、撮像素子から画素信号が読み出される。読み出された画素信号は、画像信号処理部に入力し、これによって画像データが生成される。 When a recording operation is performed on the release button, the movable mirror is raised, and the light of the subject is formed on the rear image sensor. When the exposure is completed, the movable mirror is lowered and the pixel signal is read from the image sensor. The read pixel signal is input to the image signal processing unit, thereby generating image data.
このようなTTL測光に基づくカメラでは、連写撮影を行う場合、測光センサによって再び被写体の明るさを検出するため、可動ミラーを再び駆動(アップ)して測光処理を行い、再び可動ミラーを駆動(ダウン)する。したがって、連写撮影においては、撮像素子による撮像、可動ミラーの駆動、測光センサによる撮像という一連の動作が繰り返される(例えば、特許文献1参照)。 In such a camera based on TTL photometry, when continuous shooting is performed, in order to detect the brightness of the subject again by the photometric sensor, the movable mirror is driven (up) again to perform photometric processing, and the movable mirror is driven again. (Down). Therefore, in continuous shooting, a series of operations including imaging by an image sensor, driving of a movable mirror, and imaging by a photometric sensor are repeated (see, for example, Patent Document 1).
撮影用の撮像素子の画素数が大きくなると、撮像素子から画素信号を読み出すまでの時間が長くなる。一方、連写撮影など撮影状況によっては、被写体の動きなどに起因する被写体輝度変化に対して迅速に追従しなければならず、1つの撮像素子からの画素信号読み出しが完了する前に、もう1つの撮像素子の露光を開始させなければない状況が生じる。 When the number of pixels of the imaging element for photographing increases, the time until the pixel signal is read from the imaging element becomes longer. On the other hand, depending on the shooting situation such as continuous shooting, it is necessary to quickly follow the subject luminance change caused by the movement of the subject, and so on before the pixel signal reading from one image sensor is completed. A situation arises in which exposure of two image sensors must be started.
しかしながら、2つの撮像素子から出力される画素信号を1つの画像信号処理部で取り込む場合、通常、1つの撮像素子からの画素信号しか取り込むことができず、同時に入力させることはできない。したがって、一方の画素信号読み出しが完了するまで、他方の撮像素子において画素信号の読み出しを待機させなければならない。 However, when pixel signals output from two image sensors are captured by one image signal processing unit, usually only pixel signals from one image sensor can be captured and cannot be input simultaneously. Therefore, until the reading of one pixel signal is completed, it is necessary to wait for reading of the pixel signal in the other image sensor.
これは、画素信号読み出し待機状態の撮像素子において、適正な露出を実現できない状況を招く恐れがある。例えば、測光用撮像素子では、低輝度レベル〜高輝度レベルに渡る被写体の輝度レベルを適切に検出するため、露光時間露出調整が行われる。しかしながら、撮影、記録用の撮像素子の画素信号読み出し完了に合わせて画素信号を読み出すと、露光時間をその読み出し完了するまで続けなければならず、適切な露出調整を行うことができない。 This may lead to a situation in which proper exposure cannot be realized in an image sensor in a pixel signal readout standby state. For example, in an image sensor for photometry, exposure time exposure adjustment is performed in order to appropriately detect the luminance level of a subject ranging from a low luminance level to a high luminance level. However, when the pixel signal is read out in accordance with the completion of reading of the pixel signal of the imaging element for photographing and recording, the exposure time must be continued until the reading is completed, and appropriate exposure adjustment cannot be performed.
したがって、2つの撮像素子から出力される画素信号を選択的に画像処理部へ送信する撮像装置において、撮像素子の露光時間、画素信号出力タイミングをそれぞれ任意に設定できることが必要とされる。 Therefore, in an imaging apparatus that selectively transmits pixel signals output from two imaging elements to an image processing unit, it is necessary to be able to arbitrarily set the exposure time and pixel signal output timing of the imaging element.
本発明の撮像装置は、第1の撮像素子と、第2の撮像素子と、第1の撮像素子から読み出される第1の画素信号と、第2の撮像素子から読み出される第2の画素信号のいずれかを選択的に読み込み、画像信号処理を実行する画像信号処理部と、第1、第2の撮像素子の露光および画素信号読み出しを制御する制御部とを備える。なお、第1の画素信号は、第1の撮像素子から読み出される1フレーム/フィールド相当の画素信号あるいはその一部の画素信号であり、第2の画素信号は、第1の撮像素子から読み出される1フレーム/フィールド相当の画素信号あるいはその一部の画素信号を表す。 The imaging device of the present invention includes a first imaging element, a second imaging element, a first pixel signal read from the first imaging element, and a second pixel signal read from the second imaging element. An image signal processing unit that selectively reads one and executes image signal processing, and a control unit that controls exposure of the first and second imaging elements and pixel signal reading. Note that the first pixel signal is a pixel signal corresponding to one frame / field read from the first image sensor or a part of the pixel signal, and the second pixel signal is read from the first image sensor. It represents a pixel signal corresponding to one frame / field or a part of the pixel signal.
そして、制御部が、第2の撮像素子の露光を開始させた後、第2の画素信号の読み出し完了前に第1の撮像素子の露光を開始させ、定められた露光期間が経過すると、蓄積電荷を第1の撮像素子の電荷保持可能な部分に移動させ、移動した後そこに保持させる。そして、制御部は、第2の画素信号の読み出し完了に応じて、第1の撮像素子から第1の画素信号を読み出し可能にし、第1の画素信号が読み出されるようにする。 Then, the controller starts exposure of the second image sensor and then starts exposure of the first image sensor before the completion of reading the second pixel signal. When a predetermined exposure period has elapsed, accumulation is performed. The charge is moved to the charge holding portion of the first image sensor, and held there after the movement. Then, in response to the completion of the reading of the second pixel signal, the control unit makes it possible to read the first pixel signal from the first image sensor and read the first pixel signal.
制御部は、第1の撮像素子の露光終了後、第2の画素信号読み出し期間よりも短い周期であって、第1の画素信号読み出しを可能にするパルス信号を発生させることが可能であり、第2の画素信号読み出し完了後最初に発生したパルス信号によって、第1の画素信号の読み出しが開始される。 The control unit is capable of generating a pulse signal having a cycle shorter than the second pixel signal readout period after the exposure of the first image sensor and enabling the first pixel signal readout, Reading of the first pixel signal is started by the first pulse signal generated after the completion of reading of the second pixel signal.
例えば、第1の撮像素子は、電荷転送型撮像素子であり、蓄積電荷が、第1の撮像素子の垂直転送部において一時的に保持される。 For example, the first image sensor is a charge transfer type image sensor, and the accumulated charge is temporarily held in the vertical transfer unit of the first image sensor.
制御部は、第1の撮像素子における露光動作、蓄積電荷の移動および保持動作、そして第1の画素信号読み出し動作を、1つの信号ラインを通じて第1の撮像素子に送られる動作切り替えパルス信号によって切り替えさせることが可能である。例えば、動作切り替えパルス信号は、垂直同期信号である。 The control unit switches the exposure operation, the movement and holding operation of the accumulated charge, and the first pixel signal readout operation in the first image sensor by an operation switching pulse signal sent to the first image sensor through one signal line. It is possible to make it. For example, the operation switching pulse signal is a vertical synchronization signal.
制御部は、第2の撮像素子の露光終了から第2の画素信号読み出し完了までの間において、第2の撮像素子の露光終了前の垂直同期信号の周期よりも短い周期で、垂直同期信号を発生させることができる。 The control unit outputs the vertical synchronization signal at a cycle shorter than the cycle of the vertical synchronization signal before the end of exposure of the second image sensor between the end of exposure of the second image sensor and the completion of reading of the second pixel signal. Can be generated.
例えば、制御部が、第2の撮像素子の画素信号読み出しを第1の撮像素子の画素信号読み出しよりも優先させるように、第1、第2の撮像素子を制御する。 For example, the control unit controls the first and second imaging elements so that the pixel signal readout of the second imaging element is prioritized over the pixel signal readout of the first imaging element.
上記撮像装置は、撮影光学系を備えたカメラに適用可能であり、例えば、第1の撮像素子から読み出される第1の画素信号に基づいて、第2の撮像素子に対する露出制御が行われる。 The imaging apparatus can be applied to a camera including a photographic optical system. For example, exposure control for the second imaging element is performed based on a first pixel signal read from the first imaging element.
カメラの連写撮影の場合、制御部は、連写撮影モード設定状態においてレリーズボタンに対する記録操作が行われると、第2の撮像素子の露光開始から、第2の画素信号読み出し終了後の第1の画素信号の読み出しまでの動作を繰り返し実行させることが可能である。 In the case of continuous shooting by the camera, the control unit performs a first operation after the second pixel signal is read out from the start of exposure of the second image sensor when a recording operation is performed on the release button in the continuous shooting mode setting state. It is possible to repeatedly execute the operation up to reading of the pixel signal.
例えば、一眼レフカメラのように、撮影光学系を通った被写体からの光を第1の撮像素子に結像させる光学ファインダを設け、撮影光学系を通った被写体からの光を、光学ファインダおよび第2の撮像素子いずれか一方へ導く可動ミラーを備えている。あるいは、コンパクト型カメラなどのように、撮影光学系を経由しない被写体からの光を第1の撮像素子に結像させる測光用光学系を備えている。 For example, like a single-lens reflex camera, an optical finder that forms an image of light from a subject that has passed through the photographing optical system on a first image sensor is provided, and light from the subject that has passed through the photographing optical system is A movable mirror that leads to either one of the two image sensors is provided. Alternatively, a photometric optical system that forms an image of light from a subject not passing through the photographing optical system on the first image sensor, such as a compact camera, is provided.
本発明の他の態様における撮像方法は、第1の撮像素子から読み出される第1の画素信号と、第2の撮像素子から読み出される第2の画素信号のいずれかを選択的に読み込み、画像信号処理を実行し、第1、第2の撮像素子の露光および画素信号読み出しを制御する撮像方法であって、第2の撮像素子の露光を開始させた後、第2の画素信号の読み出し完了前に第1の撮像素子の露光を開始させ、定められた露光期間が経過すると、蓄積電荷を第1の撮像素子の電荷保持可能な部分に移動させ、そして保持させ、第2の画素信号の読み出し完了に応じて、第1の撮像素子から第1の画素信号を読み出し可能にすることを特徴とする。 An imaging method according to another aspect of the present invention selectively reads either a first pixel signal read from a first image sensor or a second pixel signal read from a second image sensor, and outputs an image signal. An imaging method for executing processing and controlling exposure and pixel signal readout of the first and second imaging elements, after starting exposure of the second imaging element and before completion of readout of the second pixel signal When the exposure of the first image sensor is started and a predetermined exposure period elapses, the accumulated charge is moved to and held in the charge holdable portion of the first image sensor, and the second pixel signal is read out. Upon completion, the first pixel signal can be read from the first image sensor.
本発明によれば、2つの撮像素子から画素信号を交互に読み出すとき、各撮像素子に対する適切な露光時間設定など、適切な露出を行うことができる。 According to the present invention, when pixel signals are alternately read from two image sensors, appropriate exposure such as setting an appropriate exposure time for each image sensor can be performed.
以下では、図面を参照して本実施形態であるデジタルカメラについて説明する。 Below, the digital camera which is this embodiment is demonstrated with reference to drawings.
図1は、本実施形態であるデジタルカメラのブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of a digital camera according to the present embodiment.
デジタルカメラ10は、撮影レンズ20を本体15へ着脱自在に装着可能な一眼レフ型カメラであり、撮影モード、再生モードなどがモードダイヤル/ボタン(図示せず)の操作によって設定可能である。また、撮影モードについては、1枚の画像を記録する通常の撮影モードと、連続して撮影動作を行う連写撮影モードが設定可能である。
The
通常の撮影モードでは、被写体からの反射光が、絞り22、撮影レンズ20を通過し、その一部がクイックリターンミラー24によって光学ファインダ12の方向へ導かれる。また、反射光の一部は、クイックリターンミラー24を透過し、ハーフミラー26によってAFセンサ32へ導かれる。
In the normal photographing mode, the reflected light from the subject passes through the
光学ファインダ12に入射した光が結像されることにより、ユーザは接眼レンズ17を通じて被写体像を確認することができる。また、光学ファインダ12の傍に配置されたAEセンサ(第1の撮像素子)34の受光面にも、被写体の光が結像される。
When the light incident on the
DSPなどによって構成される信号処理装置40は、シャッタ27、イメージセンサ駆動部28、AEセンサ駆動部29、LCD48、タイミングジェネレータ(図示せず)などに制御信号を出力し、ボタンスイッチ45によって検出される入力操作等に基づき、撮影画像の記録動作、再生表示、合焦動作などカメラ全体の動作制御を行う。カメラ動作制御のプログラムは、不揮発性メモリ44に記憶されている。
The
レリーズボタン19が半押しされると、合焦動作、露出演算処理が実行される。合焦動作では、AFセンサ32によって検出される位相差に基づき、撮影レンズ20がAFドライバ(図示せず)によって駆動される。信号処理装置40に設けられた露出制御部50では、AEセンサ34からAFE(Analog Front End)を経由して送られてくる輝度信号に基づき、被写体の明るさが検出される。そして、シャッタースピード、絞り値算出などの露出演算処理が実行される。AEセンサ34は、ここでは電荷転送型固体撮像素子のCCDによって構成されている。
When the
さらにレリーズボタン19が全押しされると、一連の記録動作処理が実行される。すなわち、クイックリターンミラー(可動ミラー)24、ハーフミラー26が撮影レンズ20とイメージセンサ30との間を結ぶ光路から退避するとともに、絞り22、シャッタ27が設定された露出値に基づいて駆動される。このような露出制御により、被写体像がイメージセンサ(第2の撮像素子)30の受光面に形成され、被写体像に応じた電荷(画素信号)が生じる。
Further, when the
撮影/記録用の被写体像が形成されるイメージセンサ30は、ここではX−Yアドレス型撮像素子のCMOSセンサが適用されており、高画素数(例えば1千万画素以上)で構成されている。また、イメージセンサ30の受光面上にはカラーフィルタ(ここでは図示せず)が配置されている。イメージセンサ30において生じた一連の画素信号は、イメージセンサ駆動部28によって信号処理装置40へ送られる。
The
信号処理装置40は、画像信号処理部41において、イメージセンサ30から出力される1フレーム分の画素信号に対してホワイトバランス調整、色変換処理などの画像信号処理などを施し、画像データを生成する。生成された静止画像データは、内部メモリ42へ一時的に格納された後、圧縮/非圧縮状態でメモリカードなどの外部メモリ46に記録される。
The
露出制御部50は、イメージセンサ駆動部28、AEセンサ駆動部29に対しそれぞれ制御信号を出力し、イメージセンサ30、AEセンサ34に対する駆動信号の出力タイミング等を調整可能である。これにより、イメージセンサ30、AEセンサ34の露光動作、画素信号読み出し動作などが制御される。
The
露出制御部50は、AEセンサ34の露光量が被写体の明るさに適正な露光量となるように露出制御し、露出値を調整可能である。AEセンサ34から出力された画素信号が画像信号処理部41に送られると、被写体像の明るさ(輝度値)が検出される。検出された明るさに基づき、電子シャッタ機能による露光時間が調整される。
The
図2は、イメージセンサ30、AEセンサ34と信号処理装置40との間の概略的ブロック図である。図3は、AEセンサ34の一部回路構成を示した図である。
FIG. 2 is a schematic block diagram between the
AFE39は、通信部37、タイミングジェネレータ38、信号変換部36を備え、信号変換部36は、CDS回路、AGC回路、A/D変換回路(いずれも図示せず)を備えている。通信部37は、信号処理装置40との間で通信可能である。
The
信号処理装置40では、AEセンサ34から読み出される1フレーム分の画素信号(以下、必要に応じて第1の画素信号という)と、イメージセンサ30から読み出される1フレーム分の画素信号(以下、必要に応じて第2の画素信号という)が、ともに画像信号処理部41において処理される。
In the
回路特性などに起因して第1の画素信号、第2の画素信号を同時に取り込むことができないため、ここでは、第1の画素信号、第2の画素信号が交互に読み込まれるように構成されている。具体的には、イメージセンサ30から出力される第2の画素信号を優先的に読み込むように、AEセンサ34、イメージセンサ30、AFE39が制御される。
Since the first pixel signal and the second pixel signal cannot be simultaneously captured due to circuit characteristics or the like, here, the first pixel signal and the second pixel signal are alternately read. Yes. Specifically, the
上述したように、AEセンサ34はCCDで構成されており、複数のフォトダイオード(画素)PDが垂直方向/列方向、水平方向/行方向に沿ってマトリクス状に配置されている。図3では、6行4列から成る24個の画素PDが図示されている。
As described above, the
また、フォトダイオードの隣には列方向に沿って垂直転送部VTが設けられており、光電変換によって各フォトダイオードPDに生じた電荷は、定められた露光期間が経過すると、垂直転送部VTに移動される。垂直転送部VTにシフトされた蓄積電荷は、水平転送部HTに転送され、水平転送部HTからアンプAPを経由して出力される。 In addition, a vertical transfer unit VT is provided along the column direction next to the photodiode, and the charge generated in each photodiode PD due to photoelectric conversion is transferred to the vertical transfer unit VT after a predetermined exposure period elapses. Moved. The accumulated charges shifted to the vertical transfer unit VT are transferred to the horizontal transfer unit HT and output from the horizontal transfer unit HT via the amplifier AP.
このような露光(電荷蓄積)、電荷移動、電荷転送、電荷出力が行われることによって、第2の画素信号がAEセンサ34から読み出される。電荷移動、電荷転送、そして電荷出力のシーケンス動作は、それぞれ、タイミングジェネレータ38から出力される垂直同期信号(VD)によって切り替え可能となる。具体的には、垂直同期信号の立下りパルスに同期してシーケンス動作が切り替え可能となる。垂直同期信号は、1つの信号ラインによってAEセンサ34に送られている。
The second pixel signal is read from the
イメージセンサ30に対する第2の画素信号読み出しが完了すると、信号処理装置40から通信部37へ読み出し終了を伝えるデータが送信される。データが通信部37において受信されると、AEセンサ34に対する電荷転送、第1の画素信号読み出しのシーケンス動作が順次実行される。
When the reading of the second pixel signal to the
本実施形態では、連写撮影モードにおいて記録動作が行われた場合、後述するように、電荷移動、電荷転送を続けて一度に実行せず、蓄積電荷を垂直転送部VTにおいて一時的に保持、格納する。垂直転送部VTは、本来蓄積電荷を保存するための回路ではないが、一時的に保持することが可能である。 In the present embodiment, when the recording operation is performed in the continuous shooting mode, as described later, the charge transfer and the charge transfer are not continuously performed at a time, and the accumulated charge is temporarily held in the vertical transfer unit VT. Store. Although the vertical transfer unit VT is not originally a circuit for storing accumulated charges, it can be temporarily held.
図4は、一連の記録動作処理を示したフローチャートである。図5は、AEセンサ34、イメージセンサ30に対する露光および画素信号読み出し処理のタイミングチャートである。図4、5を用いて、連写撮影時のイメージセンサ30、AEセンサ34に対する露光および画素信号読み出し処理について説明する。
FIG. 4 is a flowchart showing a series of recording operation processing. FIG. 5 is a timing chart of exposure and pixel signal readout processing for the
レリーズボタン19が半押しされると、AF動作処理にとともに、被写体像の明るさが検出される(S101〜S103)。そして、シャッタースピード、絞り値など、イメージセンサ30に対する露出値が決定される(S104)。
When the
さらにレリーズボタン19が全押しされると、シャッタ開閉などの露出制御、画像データ生成といった一連の記録動作処理が実行される。まず、レリーズ半押し時に設定されたイメージセンサ30に対する露出値に基づいて、1回目の記録動作が行われる。シャッタ27が所定時間開くことにより、イメージセンサ30において電荷が蓄積され、露光時間が終了すると、第2の画素信号が画像信号処理部41へ読み出される(S105〜S107)。また、露光終了後、クイックリターンミラー24が元の位置へ移動する。
When the
そして、第2の画素信号読み出し途中で、AEセンサ34の露光を開始させる(S108)。図5に示すように、イメージセンサ30から第2の画素信号をすべて読み出すための読み出し期間RTは、高画素のため非常に長い(例えば、100ms以上)。連写撮影中に被写体の移動、照明変化などによって被写体の明るさが変化すると、それに追従した露出調整を迅速に行うことができない。そのため、第2の画素信号読み出し開始前にAEセンサ34の露光を開始させる。
Then, exposure of the
そして、露光開始から所定の露光期間Eが経過すると、AEセンサ34の露光が終了し、蓄積電荷シフトのシーケンス動作により、AEセンサ34に蓄積された電荷が垂直転送部VTにシフトされる(S109)。そして、電荷保持シーケンス動作により、垂直転送部VTから水平転送部HTへそのまま転送されず、電荷が垂直転送部VTにおいて保持される(S109)。
Then, when a predetermined exposure period E elapses from the start of exposure, the exposure of the
さらにステップS109では、AEセンサ34の露光が終了するのに合わせて、周期T0の垂直同期信号CLKがシーケンス動作切り替えパルス信号として出力される。周期T0は、読み出し期間RTと比べて十分に短い(例えば、2ms)。上述したように、垂直同期信号CLKによって電荷保持から電荷転送へのシーケンス動作切り替えが可能となる。
Further, in step S109, the vertical synchronization signal CLK having the period T0 is output as a sequence operation switching pulse signal in accordance with the end of the exposure of the
ステップS110では、イメージセンサ30からの第2の画素信号読み出しが完了したか否かが判断される。第2の画素信号読み出し完了と判断されると、次の垂直同期信号を受け取った後、図2に示すAFE39の通信部37に対し、読み出し終了を知らせるデータが送られる。これにより、その直後の垂直同期信号の立下りに同期して、AEセンサ34からの第1の画素信号読み出し開始が可能となり、第1の画素信号が読み出される(S111)。
In step S110, it is determined whether or not the second pixel signal readout from the
そして、クイックリターンミラー24がアップし、2回目の記録動作が実行開始される(図5参照)。第1の画素信号読み出し期間STは、画素数の相対的少なさなどにより、第2の画素信号読み出し期間RTに比べて非常に短い。したがって、2回目の記録動作への移行が迅速に進む。レリーズボタン19が全押し状態である間、同様の記録動作が繰り返される(S112)。
Then, the
このように本実施形態によれば、AEセンサ34とイメージセンサ30を備え、AEセンサ34から読み出される1フレーム分の画素信号(第1の画素信号)と、イメージセンサ30から読み出される1フレーム分の画素信号(第2の画素信号)の一方を信号処理装置40において選択的に読み込むように構成された一眼レフ型カメラにおいて、連写撮影のとき、イメージセンサ30からの画素信号読み出し完了前にAEセンサに対する露光を開始させる。そして、AEセンサ34の露光期間Eが終了すると、蓄積電荷を垂直転送部VTに移動させ、そして、蓄積電荷を垂直転送部VTにおいて一時的に保持させるシーケンス動作が行われる。
As described above, according to this embodiment, the
垂直転送部は本来電荷を保持する回路部分ではないが、転送タイミングを遅らせることにより、電荷を保持することができる。そして、第2の画素信号読み出し期間RTが経過して第2の画素信号読み出しが完了すると、AEセンサ34から第1の画素信号が読み出し可能となり、電荷転送、画素信号読み出しのシーケンス動作によって、第1の画素信号が信号処理装置40へ取り込まれる。
The vertical transfer unit is not a circuit part that originally holds charges, but can hold charges by delaying the transfer timing. When the second pixel signal readout period RT elapses and the second pixel signal readout is completed, the first pixel signal can be read from the
イメージセンサ30から読み出される記録用画素信号がすべて読み出される前にAEセンサ34の露光を開始させることによって、連写撮影時における測光処理と、イメージセンサに対する露出および記録動作を時系列的にオーバラップさせることが可能となる。これは、連写撮影の時間間隔を短くするとともに、被写体の輝度変化にも素早く追従しながら、記録動作の度に、適切な露出で撮影を行うことができる。
The exposure of the
また、蓄積電荷のシフト、蓄積電荷の保持、画素信号読み出し(出力)の3つのシーケンス動作を設けることよって、蓄積電荷を保持する期間を任意に設定することができる。そのため、AEセンサ34の露光期間Eが、第2の画素信号読み出し期間RTに影響されず、AEセンサ34に対する露光量を適切に維持することが可能となり、連写撮影においても、被写体の明るさを精度よく検出することができる。
In addition, by providing three sequence operations of accumulated charge shift, accumulated charge retention, and pixel signal readout (output), a period for retaining the accumulated charge can be arbitrarily set. For this reason, the exposure period E of the
さらに、非常に短い周期の垂直同期信号CLKを第2の画素信号の読み出し完了前に出力させることにより、第2の画素信号読み出し完了直後、時間間隔を設けずに第1の画素信号読み出し処理が開始される。AEセンサ34の垂直転送部に保持された電荷は、時間経過に伴って発生する暗電流成分などにより劣化していくが、垂直同期信号CLKを出力することによって、電荷保持期間を短くし、信号劣化を抑えることができる。
Further, by outputting the vertical synchronization signal CLK having a very short cycle before the completion of the reading of the second pixel signal, the first pixel signal reading process can be performed without providing a time interval immediately after the completion of the reading of the second pixel signal. Be started. The charge held in the vertical transfer unit of the
また、1つの信号ラインを経由して送られる垂直同期信号に基づいてシーケンス動作切り替えを実行することにより、複雑な信号受信、送信することなく、露光、転送、保持、読み出し処理を適切に行うことができる。 In addition, by performing sequence operation switching based on a vertical synchronization signal sent via one signal line, exposure, transfer, holding, and readout processing can be appropriately performed without complicated signal reception and transmission. Can do.
本実施形態では、AEセンサ34がCCD、イメージセンサ30がCMOSセンサとして構成されているが、AEセンサ34をCMOSセンサなどのX−Yアドレス型撮像素子、イメージセンサ30をCCDなどの電荷転送型撮像素子として構成してもよい。2つの撮像素子をCCDで構成する場合、AFEへの入力切替部を設けるか、専用AFEが設けられる。いずれにおいても、蓄積電荷を受光部から移動、シフトさせ、一時的に保持可能な回路、メモリなどのデバイスに保持させればよい。
In this embodiment, the
なお、第2の画素信号読み出し完了の検知、およびAEセンサにおける電荷保持シーケンスから画素信号読み出しシーケンスへの切り替え動作、およびそれらの制御は、上述した構成に限定されない。垂直同期信号以外の別途専用のパルス信号によってシーケンス動作を切り替えてもよい。また、パルス信号は、イメージセンサの露光終了から画素信号読み出し完了までの全期間において出力させてもよく、あるいは、途中から部分的に出力してもよい。 The detection of the completion of the second pixel signal readout, the switching operation from the charge holding sequence to the pixel signal readout sequence in the AE sensor, and the control thereof are not limited to the above-described configuration. The sequence operation may be switched by a dedicated pulse signal other than the vertical synchronization signal. Further, the pulse signal may be output during the entire period from the end of exposure of the image sensor to the completion of pixel signal reading, or may be output partially from the middle.
連写撮影モード以外の撮影状況においても、上述した第1の画素信号、第2の画素信号の読み出し切り替え制御を行ってもよい。また、一眼レフ型カメラ以外の専用のAEセンサを設けたデジタルカメラ(コンパクト型カメラ、ミラーレスカメラなど)にも適用可能である。 Even in a shooting situation other than the continuous shooting mode, the above-described readout switching control of the first pixel signal and the second pixel signal may be performed. Further, the present invention can be applied to a digital camera (compact camera, mirrorless camera, etc.) provided with a dedicated AE sensor other than a single-lens reflex camera.
さらには、イメージセンサ、測光センサとの間での画素信号読み出し制御に限定されず、カメラ、あるいはそれ以外の撮影装置であって、2つの撮像素子間で露光、画素信号読み出し動作が時系列にオーバラップするような撮像装置において、上述した電荷保持をさせる構成にしてもよい。 Furthermore, the present invention is not limited to pixel signal readout control between the image sensor and the photometric sensor, and is a camera or other imaging device in which exposure and pixel signal readout operations are performed in time series between two imaging devices. An overlapping imaging device may be configured to hold the above-described charge.
10 デジタルカメラ
12 光学ファインダ
20 撮影レンズ
24 クイックリターンミラー(可動ミラー)
28 イメージセンサ駆動部
29 AEセンサ駆動部
30 イメージセンサ(第2の撮像素子)
34 AEセンサ(第1の撮像素子)
40 信号処理装置
50 露出制御部
10
28 Image
34 AE sensor (first image sensor)
40
Claims (12)
第2の撮像素子と、
前記第1の撮像素子から読み出される第1の画素信号と、前記第2の撮像素子から読み出される第2の画素信号のいずれかを選択的に読み込み、画像信号処理を実行する画像信号処理部と、
前記第1、第2の撮像素子の露光および画素信号読み出しを制御する制御部とを備え、
前記制御部が、前記第2の撮像素子の露光を開始させた後、第2の画素信号の読み出し完了前に前記第1の撮像素子の露光を開始させ、定められた露光期間が経過すると、蓄積電荷を前記第1の撮像素子の電荷保持可能な部分に移動させ、そして保持させ、
前記制御部が、第2の画素信号の読み出し完了に応じて、前記第1の撮像素子から第1の画素信号を読み出し可能にすることを特徴とする撮像装置。 A first image sensor;
A second imaging device;
An image signal processing unit that selectively reads either the first pixel signal read from the first image sensor or the second pixel signal read from the second image sensor, and executes image signal processing; ,
A controller that controls exposure and pixel signal readout of the first and second image sensors,
After the controller starts exposure of the second image sensor, the controller starts exposure of the first image sensor before reading of the second pixel signal, and when a predetermined exposure period has elapsed, Moving the accumulated charge to the charge retaining portion of the first image sensor and holding it;
The image pickup apparatus, wherein the control unit enables reading out the first pixel signal from the first image pickup device in response to completion of reading out the second pixel signal.
前記第2の画素信号読み出し完了後最初に発生したパルス信号によって、前記第1の画素信号の読み出しが開始されることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The controller generates a pulse signal that is shorter than the second pixel signal readout period after the exposure of the first image sensor and enables the first pixel signal readout,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein reading of the first pixel signal is started by a pulse signal generated first after completion of reading of the second pixel signal.
蓄積電荷が、前記第1の撮像素子の垂直転送部において一時的に保持されることを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載の撮像装置。 The first image sensor is a charge transfer type image sensor;
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the accumulated charge is temporarily held in a vertical transfer unit of the first image pickup element.
前記第1の撮像素子から読み出される第1の画素信号に基づいて、前記第2の撮像素子に対する露出制御が行われることを特徴とするカメラ。 A camera comprising a photographing optical system and the imaging device according to any one of claims 1 to 7,
An exposure control for the second image sensor is performed based on a first pixel signal read from the first image sensor.
前記撮影光学系を通った被写体からの光を、前記光学ファインダおよび前記第2の撮像素子いずれか一方へ導く可動ミラーと
を備えたことを特徴とする請求項8および9のいずれかに記載のカメラ。 An optical viewfinder that forms an image of light from a subject passing through the photographing optical system on the first image sensor;
10. The movable mirror according to claim 8, further comprising: a movable mirror that guides light from a subject that has passed through the photographing optical system to one of the optical finder and the second image sensor. 10. camera.
前記第1、第2の撮像素子の露光および画素信号読み出しを制御する撮像方法であって、
前記第2の撮像素子の露光を開始させた後、第2の画素信号の読み出し完了前に前記第1の撮像素子の露光を開始させ、定められた露光期間が経過すると、蓄積電荷を前記第1の撮像素子の電荷保持可能な部分に移動させ、そして保持させ、
第2の画素信号の読み出し完了に応じて、前記第1の撮像素子から第1の画素信号を読み出し可能にすることを特徴とする撮像方法。
Selectively reading either the first pixel signal read from the first image sensor or the second pixel signal read from the second image sensor, and performing image signal processing;
An imaging method for controlling exposure and pixel signal readout of the first and second imaging elements,
After the exposure of the second image sensor is started, the exposure of the first image sensor is started before the reading of the second pixel signal is completed. Move to and hold the charge-holding portion of one image sensor,
An imaging method comprising: reading out a first pixel signal from the first imaging element in response to completion of reading out a second pixel signal.
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