JP6773206B2 - Imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device.

動画撮影中に静止画撮影が可能なデジタルカメラが知られている(特許文献1参照)。 A digital camera capable of taking a still image during moving image shooting is known (see Patent Document 1).

特開平10−200859号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-20859

従来のデジタルカメラでは、撮影画面の明るさが変化した場合に、適切な露光量の画像を得られない可能性がある。With a conventional digital camera, when the brightness of the shooting screen changes, it may not be possible to obtain an image with an appropriate exposure amount.

第1の態様によると、撮像装置は、光を光電変換して信号を出力する第1の画素と、前記第1の画素を透過した光を光電変換して信号を出力する第2の画素とを有する撮像素子と、前記第1の画素と前記第2の画素のいずれか一方の画素から出力された信号に基づいて、他方の画素の露光時間を制御する制御部と、を備える。 According to the first aspect, the image pickup device includes a first pixel that photoelectrically converts light and outputs a signal, and a second pixel that photoelectrically converts light transmitted through the first pixel and outputs a signal. The image sensor is provided with a control unit that controls the exposure time of the other pixel based on a signal output from one of the first pixel and the second pixel.

本発明によれば、静止画撮影が指示されてから実際に静止画撮影が行われるまでのタイムラグを減らすことができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the time lag between the instruction to shoot a still image and the actual shooting of a still image.

デジタルカメラの構成例を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the configuration example of a digital camera. 撮像素子の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline of an image sensor. 画素の配置例を説明する図である。It is a figure explaining the arrangement example of a pixel. 撮像素子の断面構成例を説明する図である。It is a figure explaining the cross-sectional configuration example of an image sensor. 画素の回路構成例を説明する図である。It is a figure explaining the circuit configuration example of a pixel. 動画撮影中に静止画撮影を行う場合を説明する図である。It is a figure explaining the case of performing still image shooting during moving image shooting. 長時間露光撮影を行う場合を説明する図である。It is a figure explaining the case of performing a long exposure photography.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図1は、本発明の一実施の形態によるデジタルカメラ1の構成を例示する図である。デジタルカメラ1は、制御部11、撮像部12、操作部13、画像処理部14、液晶モニタ15、およびバッファメモリ16を有する。また、デジタルカメラ1には、メモリカード17が装着されている。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a digital camera 1 according to an embodiment of the present invention. The digital camera 1 includes a control unit 11, an imaging unit 12, an operation unit 13, an image processing unit 14, a liquid crystal monitor 15, and a buffer memory 16. A memory card 17 is attached to the digital camera 1.

制御部11は、駆動制御部111、長時間露光制御部112、および表示制御部113を有する。制御部11は、マイクロプロセッサおよびその周辺回路から構成され、不図示のROMに格納された制御プログラムを実行することにより、これらの各部の機能を実現している。各部の機能の内容については、後で詳しく説明する。 The control unit 11 includes a drive control unit 111, a long exposure control unit 112, and a display control unit 113. The control unit 11 is composed of a microprocessor and its peripheral circuits, and realizes the functions of each of these units by executing a control program stored in a ROM (not shown). The contents of the functions of each part will be described in detail later.

撮像部12は、撮像素子21、増幅回路22、およびAD変換回路23を有する。撮像素子21は、複数の画素から構成され、不図示の撮影光学系を介して被写体からの光束を受光し、光電変換を行ってアナログ画像信号を出力する。増幅回路22は、撮像素子21から出力されるアナログ画像信号を所定の増幅率(ゲイン)で増幅してAD変換回路23に出力する。AD変換回路23は、アナログ画像信号をAD変換してデジタル画像信号を出力する。制御部11は、撮像部12から出力されるデジタル画像信号をバッファメモリ16に格納する。 The image pickup unit 12 includes an image pickup element 21, an amplifier circuit 22, and an AD conversion circuit 23. The image pickup device 21 is composed of a plurality of pixels, receives a light flux from a subject via a photographing optical system (not shown), performs photoelectric conversion, and outputs an analog image signal. The amplifier circuit 22 amplifies the analog image signal output from the image sensor 21 at a predetermined amplification factor (gain) and outputs the analog image signal to the AD conversion circuit 23. The AD conversion circuit 23 AD-converts an analog image signal and outputs a digital image signal. The control unit 11 stores the digital image signal output from the image pickup unit 12 in the buffer memory 16.

バッファメモリ16に格納されたデジタル画像信号は、画像処理部14において各種の画像処理が行われ、液晶モニタ15に表示されたり、メモリカード17に格納されたりする。メモリカード17は、不揮発性のフラッシュメモリなどから構成され、デジタルカメラ1に対して着脱可能である。 The digital image signal stored in the buffer memory 16 undergoes various image processing in the image processing unit 14, is displayed on the liquid crystal monitor 15, or is stored in the memory card 17. The memory card 17 is composed of a non-volatile flash memory or the like, and is removable from the digital camera 1.

操作部13は、レリーズボタンや録画ボタン、モード切り替えボタン、電源ボタンなど各種の操作ボタンから構成され、ユーザにより操作される。操作部13は、ユーザによる上記の各操作ボタンの操作に応じた操作信号を制御部11へ出力する。画像処理部14は、ASIC等により構成されている。画像処理部14は、撮像部12によって撮像された画像データに対して、補間、圧縮、ホワイトバランスなどの各種の画像処理を行う。 The operation unit 13 is composed of various operation buttons such as a release button, a recording button, a mode switching button, and a power button, and is operated by the user. The operation unit 13 outputs an operation signal corresponding to the operation of each of the above operation buttons to the control unit 11. The image processing unit 14 is composed of an ASIC or the like. The image processing unit 14 performs various image processing such as interpolation, compression, and white balance on the image data captured by the imaging unit 12.

<撮像素子の説明>
図2は、本実施形態に係る撮像素子21の概要を示す図である。なお、図2では、撮像素子21の光入射側を上側とした状態を示している。このため、以下の説明では、撮像素子21の光入射側の方向を「上方」または「上」とし、光入射側に対して反対側の方向を「下方」または「下」とする。撮像素子21は、上部光電変換層31と下部光電変換層32とを有する。上部光電変換層31と下部光電変換層32とは、同一光路上に積層配置されている。上部光電変換層31は、所定の色成分(詳しくは後述する)の光を吸収(光電変換)する有機光電膜で構成される。上部光電変換層31で吸収(光電変換)されなかった色成分の光は、上部光電変換層31を透過して下部光電変換層32に入射し、下部光電変換層32で光電変換される。下部光電変換層32は、フォトダイオードにより光電変換を行う。なお、上部光電変換層31で光電変換される色成分と、下部光電変換層32で光電変換される色成分とは、補色関係である。上部光電変換層31と下部光電変換層32とは同一の半導体基板上に形成され、各画素位置は一対一に対応する。たとえば上部光電変換層31の1行1列目の画素は、下部光電変換層32の1行1列目の画素に対応する。
<Explanation of image sensor>
FIG. 2 is a diagram showing an outline of the image pickup device 21 according to the present embodiment. Note that FIG. 2 shows a state in which the light incident side of the image sensor 21 is on the upper side. Therefore, in the following description, the direction of the image sensor 21 on the light incident side is referred to as "upward" or "up", and the direction opposite to the light incident side is referred to as "downward" or "downward". The image pickup element 21 has an upper photoelectric conversion layer 31 and a lower photoelectric conversion layer 32. The upper photoelectric conversion layer 31 and the lower photoelectric conversion layer 32 are laminated and arranged on the same optical path. The upper photoelectric conversion layer 31 is composed of an organic photoelectric film that absorbs (photoelectrically converts) light of a predetermined color component (details will be described later). Light of a color component that has not been absorbed (photoelectrically converted) by the upper photoelectric conversion layer 31 passes through the upper photoelectric conversion layer 31 and is incident on the lower photoelectric conversion layer 32, and is photoelectrically converted by the lower photoelectric conversion layer 32. The lower photoelectric conversion layer 32 performs photoelectric conversion by a photodiode. The color component photoelectrically converted by the upper photoelectric conversion layer 31 and the color component photoelectrically converted by the lower photoelectric conversion layer 32 have a complementary color relationship. The upper photoelectric conversion layer 31 and the lower photoelectric conversion layer 32 are formed on the same semiconductor substrate, and each pixel position has a one-to-one correspondence. For example, the pixels in the first row and first column of the upper photoelectric conversion layer 31 correspond to the pixels in the first row and first column of the lower photoelectric conversion layer 32.

図3(a)は、上部光電変換層31の画素配置を示す図である。図3(a)において、水平方向をx軸、垂直方向をy軸とし、画素Pの座標をP(x,y)と表記する。図3(a)に示す上部光電変換層31の例では、奇数行の各画素にMg(マジェンタ)とYe(イエロー)の光を光電変換する有機光電膜を交互に配置し、偶数行の各画素にCy(シアン)とMg(マジェンタ)の光を光電変換する有機光電膜を交互に配置している。そして、各画素で受光されない光は透過される。たとえば画素P(1,1)はMgの光を光電変換してMgの補色であるG(グリーン)の光を透過する。同様に、画素P(2,1)はYeの光を光電変換してYeの補色であるB(ブルー)の光を透過し、画素P(1,2)はCyの光を光電変換してCyの補色であるR(レッド)の光を透過する。 FIG. 3A is a diagram showing the pixel arrangement of the upper photoelectric conversion layer 31. In FIG. 3A, the horizontal direction is the x-axis, the vertical direction is the y-axis, and the coordinates of the pixel P are expressed as P (x, y). In the example of the upper photoelectric conversion layer 31 shown in FIG. 3A, organic photoelectric films that photoelectrically convert Mg (magenta) and Ye (yellow) light are alternately arranged in each pixel in the odd row, and each of the even rows. Organic photoelectric films that photoelectrically convert Cy (cyan) and Mg (magenta) light are alternately arranged on the pixels. Then, the light that is not received by each pixel is transmitted. For example, the pixels P (1,1) photoelectrically convert the light of Mg and transmit the light of G (green) which is the complementary color of Mg. Similarly, the pixels P (2,1) photoelectrically convert the light of Ye to transmit the light of B (blue), which is the complementary color of Ye, and the pixels P (1,2) photoelectrically convert the light of Cy. It transmits R (red) light, which is the complementary color of Cy.

図3(b)は、下部光電変換層32の画素配置を示す図である。なお、図3(b)に示す各画素位置は、図3(a)と同じである。たとえば下部光電変換層32の画素(1,1)は、上部光電変換層31の画素(1,1)に対応する。図3(b)において、下部光電変換層32には、カラーフィルターなどは設けられておらず、上部光電変換層31を透過する色成分(すなわち有機光電膜で吸収されて光電変換される色成分の補色)の光を光電変換する。従って、図3(c)に示すように、下部光電変換層32において、奇数行の画素ではGとBの色成分の画像信号、偶数行の各画素ではRとGの色成分の画像信号が得られる。たとえば画素P(1,1)ではMgの補色のG成分の画像信号が得られる。同様に、画素P(2,1)ではYeの補色のB成分の画像信号、画素P(1,2)ではCyの補色のR成分の画像信号がそれぞれ得られる。 FIG. 3B is a diagram showing the pixel arrangement of the lower photoelectric conversion layer 32. The pixel positions shown in FIG. 3B are the same as those in FIG. 3A. For example, the pixels (1,1) of the lower photoelectric conversion layer 32 correspond to the pixels (1,1) of the upper photoelectric conversion layer 31. In FIG. 3B, the lower photoelectric conversion layer 32 is not provided with a color filter or the like, and the color component transmitted through the upper photoelectric conversion layer 31 (that is, the color component absorbed by the organic photoelectric film and converted to photoelectric). The light of the complementary color) is photoelectrically converted. Therefore, as shown in FIG. 3C, in the lower photoelectric conversion layer 32, the image signals of the G and B color components are displayed in the odd-numbered pixels, and the R and G color component image signals are displayed in the even-numbered pixels. can get. For example, in pixels P (1,1), an image signal of the G component of the complementary color of Mg can be obtained. Similarly, the pixel P (2, 1) obtains the image signal of the complementary color B component of Ye, and the pixel P (1, 2) obtains the image signal of the complementary color R component of Cy.

このように、本実施形態に係る撮像素子21では、有機光電膜で構成される上部光電変換層31が下部光電変換層32に対してカラーフィルターの役割を果たし、下部光電変換層32から上部光電変換層31の補色画像(図3の例ではベイヤー配列の画像)が得られる。したがって、本実施形態に係る撮像素子21では、上部光電変換層31からはCy、Mg、Yeの3色からなるCMY画像を取得することができ、下部光電変換層32からはR、G、Bの3色からなるRGB画像を取得することができる。 As described above, in the image pickup device 21 according to the present embodiment, the upper photoelectric conversion layer 31 composed of the organic photoelectric film acts as a color filter for the lower photoelectric conversion layer 32, and the lower photoelectric conversion layer 32 to the upper photoelectric conversion layer 32 to the upper photoelectric conversion layer 32. A complementary color image of the conversion layer 31 (an image of the Bayer array in the example of FIG. 3) is obtained. Therefore, in the image sensor 21 according to the present embodiment, a CMY image composed of three colors of Cy, Mg, and Ye can be acquired from the upper photoelectric conversion layer 31, and R, G, and B are obtained from the lower photoelectric conversion layer 32. It is possible to acquire an RGB image composed of the three colors of.

図4は、撮像素子21の断面の一部を例示する図である。図4に示すように、撮像素子21では、シリコン基板上に形成された下部光電変換層32と、有機光電膜を用いた上部光電変換層31とが配線層40を介して積層されている。上部光電変換層31の上方には、1つの画素に対して1つのマイクロレンズMLが形成されている。たとえば、上部光電変換層31において、画素P(1,1)の光電変換部を構成する有機光電膜による受光部PC(1,1)は、マイクロレンズML(1,1)から入射された被写体光におけるMgの光を光電変換して補色であるGの光を透過する。下部光電変換層32において、画素P(1,1)を構成するフォトダイオードPD(1,1)は、上部光電変換層31の受光部PC(1,1)を透過したGの光を受光して光電変換する。 FIG. 4 is a diagram illustrating a part of a cross section of the image sensor 21. As shown in FIG. 4, in the image pickup element 21, the lower photoelectric conversion layer 32 formed on the silicon substrate and the upper photoelectric conversion layer 31 using the organic photoelectric film are laminated via the wiring layer 40. Above the upper photoelectric conversion layer 31, one microlens ML is formed for one pixel. For example, in the upper photoelectric conversion layer 31, the light receiving portion PC (1,1) formed by the organic photoelectric film constituting the photoelectric conversion portion of the pixel P (1,1) is a subject incident from the microlens ML (1,1). The light of Mg in the light is photoelectrically converted to transmit the light of G which is a complementary color. In the lower photoelectric conversion layer 32, the photodiode PD (1,1) constituting the pixel P (1,1) receives the light of G transmitted through the light receiving portion PC (1,1) of the upper photoelectric conversion layer 31. Photodiode conversion.

図5は、撮像素子21における1つの画素P(x,y)の回路構成を例示する図である。画素P(x,y)は、下部光電変換層32を構成するための回路として、フォトダイオードPDと、転送トランジスタTxと、リセットトランジスタR2と、出力トランジスタSF2と、選択トランジスタSEL2とを有する。フォトダイオードPDは、入射光の光量に応じた電荷を蓄積する。転送トランジスタTxは、フォトダイオードPDに蓄積された電荷を出力トランジスタSF2側の浮遊拡散領域(FD部)に転送する。出力トランジスタSF2は選択トランジスタSEL2を介して電流源PW2とソースホロワを構成し、FD部に蓄積された電荷に応じた電気信号を出力信号OUT2として垂直信号線VLINE2に出力する。なお、リセットトランジスタR2は、FD部の電荷を電源電圧Vccにリセットする。 FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration of one pixel P (x, y) in the image sensor 21. The pixel P (x, y) has a photodiode PD, a transfer transistor Tx, a reset transistor R2, an output transistor SF2, and a selection transistor SEL2 as circuits for forming the lower photoelectric conversion layer 32. The photodiode PD accumulates an electric charge according to the amount of incident light. The transfer transistor Tx transfers the electric charge accumulated in the photodiode PD to the floating diffusion region (FD unit) on the output transistor SF2 side. The output transistor SF2 constitutes a current source PW2 and a source hollower via the selection transistor SEL2, and outputs an electric signal corresponding to the electric charge accumulated in the FD section to the vertical signal line VLINE2 as an output signal OUT2. The reset transistor R2 resets the electric charge of the FD portion to the power supply voltage Vcc.

また、画素P(x,y)は、上部光電変換層31を構成するための回路として、有機光電膜による受光部PCと、リセットトランジスタR1と、出力トランジスタSF1と、選択トランジスタSEL1とを有する。有機光電膜による受光部PCは、非透過光を光量に応じた電気信号に変換し、選択トランジスタSEL1を介して電流源PW1とソースホロワを構成する出力トランジスタSF1を介して出力信号OUT1として垂直信号線VLINE1に出力する。なお、リセットトランジスタR1は、受光部PCの出力信号をリファレンス電圧Vrefにリセットする。また、有機光電膜の動作用として高電圧Vpcが与えられている。各トランジスタはMOS_FETで構成される。 Further, the pixel P (x, y) has a light receiving unit PC made of an organic photoelectric film, a reset transistor R1, an output transistor SF1, and a selection transistor SEL1 as a circuit for forming the upper photoelectric conversion layer 31. The light receiving unit PC using the organic photoelectric film converts non-transmitted light into an electric signal according to the amount of light, and as an output signal OUT1 via the current source PW1 via the selection transistor SEL1 and the output transistor SF1 constituting the source holower Output to VLINE1. The reset transistor R1 resets the output signal of the light receiving unit PC to the reference voltage Vref. Further, a high voltage Vpc is given for the operation of the organic photoelectric film. Each transistor is composed of MOS_FET.

ここで、下部光電変換層32に係る回路の動作について説明する。まず、選択信号φSEL2が”High”になると、選択トランジスタSEL2がオンする。次に、リセット信号φR2が”High”になると、FD部が電源電圧Vccにリセットされ、出力信号OUT2もリセットレベルになる。そして、リセット信号φR2が”Low”になった後、転送信号φTxが”High”になり、フォトダイオードPDに蓄積された電荷がFD部に転送され、出力信号OUT2が電荷量に応じて変化し始め、安定する。そして、転送信号φTxが”Low”になり、画素から垂直信号線VLINE2に読み出される出力信号OUT2の信号レベルが確定する。そして、垂直信号線VLINE2に読み出された各画素の出力信号OUT2は、不図示の水平出力回路に行毎に一時的に保持された後、撮像素子21から出力される。このようにして、撮像素子21の下部光電変換層32の各画素から信号が読み出される。 Here, the operation of the circuit related to the lower photoelectric conversion layer 32 will be described. First, when the selection signal φSEL2 becomes “High”, the selection transistor SEL2 is turned on. Next, when the reset signal φR2 becomes “High”, the FD unit is reset to the power supply voltage Vcc, and the output signal OUT2 also reaches the reset level. Then, after the reset signal φR2 becomes “Low”, the transfer signal φTx becomes “High”, the charge accumulated in the photodiode PD is transferred to the FD unit, and the output signal OUT2 changes according to the amount of charge. Start and stabilize. Then, the transfer signal φTx becomes “Low”, and the signal level of the output signal OUT2 read from the pixels to the vertical signal line VLINE2 is determined. Then, the output signal OUT2 of each pixel read by the vertical signal line VLINE2 is temporarily held for each line in a horizontal output circuit (not shown), and then output from the image sensor 21. In this way, signals are read from each pixel of the lower photoelectric conversion layer 32 of the image sensor 21.

また、上部光電変換層31に係る回路の動作について説明する。まず、選択信号φSEL1が”High”になると、選択トランジスタSEL1がオンする。次にリセット信号φR1が”High”になり、出力信号OUT1もリセットレベルになる。そして、リセット信号φR1が”Low”になった直後から有機光電膜による受光部PCの電荷蓄積が開始され、電荷量に応じて出力信号OUT1が変化する。そして、出力信号OUT1が不図示の水平出力回路に行毎に一時的に保持された後、撮像素子21から出力される。このようにして、撮像素子21の上部光電変換層31の各画素から信号が読み出される。 Further, the operation of the circuit related to the upper photoelectric conversion layer 31 will be described. First, when the selection signal φSEL1 becomes “High”, the selection transistor SEL1 is turned on. Next, the reset signal φR1 becomes “High”, and the output signal OUT1 also becomes the reset level. Immediately after the reset signal φR1 becomes “Low”, the charge accumulation of the light receiving unit PC by the organic photoelectric film is started, and the output signal OUT1 changes according to the amount of charge. Then, the output signal OUT1 is temporarily held for each line in a horizontal output circuit (not shown), and then output from the image sensor 21. In this way, signals are read from each pixel of the upper photoelectric conversion layer 31 of the image sensor 21.

<動画モードおよび静止画モード>
本実施形態のデジタルカメラ1には、撮像素子21の上部光電変換層31および下部光電変換層32の駆動モードとして、動画用の画像信号を出力する動画モードと静止画用の画像信号を出力する静止画モードとが設けられている。動画モードは、設定されたフレームレートで光電変換を行い、所定の画素数となるように画素加算および間引きを行って画像信号を出力するように駆動制御されるモードである。一方、静止画モードは、設定された露光時間で光電変換を行い、たとえば画素加算および間引きを行わずに全画素から読み出しを行って画像信号を出力するように駆動制御されるモードである。すなわち、動画よりも静止画の画素数が多くなるように駆動制御される。なお、動画モードは、メモリカード17に記録する記録用の動画を生成する際にも、液晶モニタ15にスルー画として表示する表示用画像を生成する際にも使用されるモードである。
<Video mode and still image mode>
The digital camera 1 of the present embodiment outputs a moving image mode for outputting a moving image signal and an image signal for a still image as drive modes for the upper photoelectric conversion layer 31 and the lower photoelectric conversion layer 32 of the image pickup element 21. A still image mode is provided. The moving image mode is a mode in which photoelectric conversion is performed at a set frame rate, pixels are added and thinned out so as to have a predetermined number of pixels, and drive control is performed so as to output an image signal. On the other hand, the still image mode is a mode in which photoelectric conversion is performed at a set exposure time, and for example, all pixels are read out and an image signal is output without performing pixel addition and thinning. That is, the drive is controlled so that the number of pixels of the still image is larger than that of the moving image. The moving image mode is a mode used both when generating a moving image for recording to be recorded on the memory card 17 and when generating a display image to be displayed as a through image on the liquid crystal monitor 15.

<動画撮影中に静止画撮影を行う撮影モード>
本実施形態のデジタルカメラ1には、撮影モードとして、通常の静止画撮影モード、および通常の動画撮影モードの他に、動画撮影中に静止画撮影を行うことができる動画静止画撮影モードが設けられている。デジタルカメラ1は、動画静止画撮影モードにおいて、録画ボタンが押下されると動画撮影を開始し、再度録画ボタンが押下されると動画撮影を終了して、撮影された動画をメモリカード17に記録する。この動画撮影中にレリーズボタンが押下されると、デジタルカメラ1は静止画撮影を行って撮影された静止画をメモリカード17に記録する。
<Shooting mode for shooting still images during movie shooting>
In addition to the normal still image shooting mode and the normal moving image shooting mode, the digital camera 1 of the present embodiment is provided with a moving image still image shooting mode capable of shooting a still image during movie shooting. Has been done. In the moving image still image shooting mode, the digital camera 1 starts movie shooting when the record button is pressed, ends movie shooting when the record button is pressed again, and records the shot movie on the memory card 17. To do. When the release button is pressed during the moving image shooting, the digital camera 1 takes a still image and records the shot still image on the memory card 17.

ここで、本実施形態との比較のため、従来のデジタルカメラにおいて動画撮影中に静止画撮影を行う場合の一例について、図6(a)を用いて説明する。図6(a)に示すように、従来のデジタルカメラは、録画ボタンが押下されることにより動画撮影が指示されると、撮像素子を動画モードで駆動させて動画撮影を行う。 Here, for comparison with the present embodiment, an example in which a still image is taken during moving image shooting with a conventional digital camera will be described with reference to FIG. 6A. As shown in FIG. 6A, in the conventional digital camera, when a moving image shooting is instructed by pressing the recording button, the image pickup element is driven in the moving image mode to perform the moving image shooting.

そして、レリーズボタンが押下されることにより静止画撮影が指示されると、従来のデジタルカメラは、撮像素子の駆動モードを動画モードから静止画モードに変更して、静止画撮影を行う。この静止画撮影が終了すると、従来のデジタルカメラは、撮像素子の駆動モードを静止画モードから再び動画モードに変更し、動画撮影を再開する。 Then, when a still image shooting is instructed by pressing the release button, the conventional digital camera changes the drive mode of the image sensor from the moving mode to the still image mode and performs the still image shooting. When the still image shooting is completed, the conventional digital camera changes the drive mode of the image sensor from the still image mode to the moving image mode again, and resumes the moving image shooting.

このように従来のデジタルカメラでは、動画撮影中に静止画撮影を行う際、撮像素子の駆動モードを動画モードから静止画モードに変更するので、そのための時間(モード変更時間)が必要となる。したがって、静止画撮影が指示されてから静止画撮影が行われるまでにタイムラグが生じてしまう。また、静止画撮影中は動画撮影を行うことができないため、動画のコマ落ちが生じてしまう。 As described above, in the conventional digital camera, when the still image is taken during the moving image shooting, the drive mode of the image sensor is changed from the moving image mode to the still image mode, so that time (mode change time) is required. Therefore, there is a time lag between the instruction to shoot the still image and the shooting of the still image. In addition, since it is not possible to shoot a moving image while shooting a still image, frames of the moving image are dropped.

以上のような従来のデジタルカメラの問題点をふまえ、本実施形態のデジタルカメラ1は、静止画撮影が指示されてから実際に静止画撮影を行うまでのタイムラグや動画のコマ落ちが生じないように撮影処理を行うようになっている。 Based on the above-mentioned problems of the conventional digital camera, the digital camera 1 of the present embodiment does not cause a time lag between the instruction to shoot a still image and the actual shooting of a still image and the frame dropping of a moving image. It is designed to perform shooting processing.

図6(b)は、本実施形態のデジタルカメラ1における動画静止画撮影モードでの駆動モードを説明する図である。駆動制御部111は、録画ボタンが押下されることにより動画撮影が指示されると、撮像素子21の上部光電変換層31を動画モードで駆動させて、動画撮影を行う。画像処理部14は、上部光電変換層31から出力された画像信号に基づいて動画データを生成し、メモリカード17に記録していく。 FIG. 6B is a diagram illustrating a drive mode in the moving image still image shooting mode in the digital camera 1 of the present embodiment. When the drive control unit 111 is instructed to shoot a moving image by pressing the recording button, the drive control unit 111 drives the upper photoelectric conversion layer 31 of the image sensor 21 in the moving image mode to shoot the moving image. The image processing unit 14 generates moving image data based on the image signal output from the upper photoelectric conversion layer 31 and records it on the memory card 17.

そして、レリーズボタンが押下されることにより静止画撮影が指示されると、駆動制御部111は、下部光電変換層32を静止画モードで駆動させて、静止画撮影を行う。画像処理部14は、下部光電変換層32から出力された画像信号に基づいて静止画データを生成し、メモリカード17に記録する。 Then, when a still image shooting is instructed by pressing the release button, the drive control unit 111 drives the lower photoelectric conversion layer 32 in the still image mode to perform the still image shooting. The image processing unit 14 generates still image data based on the image signal output from the lower photoelectric conversion layer 32 and records it on the memory card 17.

このようにデジタルカメラ1は、動画静止画撮影モードにおいて、動画撮影が指示されると上部光電変換層31を動画モードで駆動し、動画撮影中に静止画撮影が指示されると下部光電変換層32を静止画モードで駆動する。したがって、本実施形態のデジタルカメラ1では、従来のデジタルカメラのように、動画モードから静止画モードへのモード変更時間が必要なく、静止画撮影が指示されてからのタイムラグを生じさせずに静止画撮影を行うことができる。 As described above, in the moving image still image shooting mode, the digital camera 1 drives the upper photoelectric conversion layer 31 in the moving image mode when the moving image shooting is instructed, and the lower photoelectric conversion layer when the still image shooting is instructed during the moving image shooting. 32 is driven in the still image mode. Therefore, unlike the conventional digital camera, the digital camera 1 of the present embodiment does not require a mode change time from the moving image mode to the still image mode, and is stationary without causing a time lag after the still image shooting is instructed. You can take pictures.

なお、駆動制御部111は、下部光電変換層32を静止画モードで駆動させている間も、上部光電変換層31の動画モードでの駆動を継続させ、動画撮影を継続させる。したがって、本実施形態のデジタルカメラ1では、静止画撮影を行っている間において動画のコマ落ちを生じさせないようにできる。 The drive control unit 111 continues driving the upper photoelectric conversion layer 31 in the moving image mode while driving the lower photoelectric conversion layer 32 in the still image mode, and continues moving image shooting. Therefore, in the digital camera 1 of the present embodiment, it is possible to prevent frame dropping of a moving image during still image shooting.

<長時間露光撮影モード>
また、本実施形態のデジタルカメラ1には、長い露光時間で静止画を撮影する長時間露光撮影モードが設けられている。デジタルカメラ1は、モード切り替えボタンによって長時間露光撮影モードに切り替えられると、スルー画の表示を開始する。そして、レリーズボタンが押下されると、デジタルカメラ1は、長時間露光撮影を行い、撮影された長時間露光画像をメモリカード17に記録する。なお、長時間露光撮影における露光時間は、たとえば、数十秒〜1分以上の長時間である。
<Long exposure shooting mode>
Further, the digital camera 1 of the present embodiment is provided with a long exposure shooting mode for shooting a still image with a long exposure time. When the digital camera 1 is switched to the long exposure shooting mode by the mode switching button, the digital camera 1 starts displaying the through image. Then, when the release button is pressed, the digital camera 1 performs long-exposure photography and records the photographed long-exposure image on the memory card 17. The exposure time in long-exposure photography is, for example, a long time of several tens of seconds to one minute or more.

ここで、本実施形態との比較のため、従来のデジタルカメラにおいて長時間露光撮影を行う場合の一例について、図7(a)を用いて説明する。図7(a)に示すように、従来のデジタルカメラは、モード切り替えボタンによって長時間露光撮影モードに切り替えられると、撮像素子を動画モードで駆動させ、撮像素子により撮像された画像信号に基づくスルー画を表示させる。 Here, for comparison with the present embodiment, an example of a case where long-exposure photography is performed with a conventional digital camera will be described with reference to FIG. 7A. As shown in FIG. 7A, when the conventional digital camera is switched to the long exposure shooting mode by the mode switching button, the image sensor is driven in the moving image mode, and the through image sensor is based on the image signal captured by the image sensor. Display the image.

そして、レリーズボタンが押下されることにより静止画撮影が指示されると、従来のデジタルカメラは、この直前に撮像素子により撮像された画像に基づいて所定の露出演算処理を行い、長時間露光撮影における露光時間を決定する。また、従来のデジタルカメラは、撮像素子の駆動モードを動画モードから静止画モードに変更し、上記決定された所定の露光時間で長時間露光撮影を行う。 Then, when a still image shooting is instructed by pressing the release button, the conventional digital camera performs a predetermined exposure calculation process based on the image captured by the image sensor immediately before this, and performs a long-exposure shooting. Determines the exposure time in. Further, in the conventional digital camera, the drive mode of the image sensor is changed from the moving image mode to the still image mode, and long-exposure photography is performed with the predetermined exposure time determined above.

このような従来のデジタルカメラでは、長時間露光撮影中はスルー画の表示を行うことができないので、ユーザに撮影範囲(撮影画角)を確認させることができない。また、従来のデジタルカメラでは、長時間露光撮影を行う前の撮影画面の明るさに基づいて予め所定の露光時間を決定するので、長時間露光中に撮影画面の明るさが変化した場合に、適切な露光量の画像を得られない可能性がある。たとえば、長時間露光中に急に撮影画面が明るくなって、露光終了前に画像信号が飽和レベルに達してしまい、画像信号に白飛びが生じる場合などが考えられる。 With such a conventional digital camera, it is not possible to display a through image during long-exposure photography, so that the user cannot confirm the shooting range (shooting angle of view). Further, in a conventional digital camera, a predetermined exposure time is determined in advance based on the brightness of the shooting screen before long-exposure shooting, so that when the brightness of the shooting screen changes during long-exposure shooting, It may not be possible to obtain an image with an appropriate exposure. For example, it is conceivable that the shooting screen suddenly becomes bright during long exposure, the image signal reaches the saturation level before the end of exposure, and the image signal is overexposed.

以上のような従来のデジタルカメラの問題点をふまえ、本実施形態のデジタルカメラ1は、長時間露光撮影中でも撮影範囲を確認することができ、且つ長時間露光中に撮影画面の明るさが変化した場合にも適切な露光量の画像が得られるように撮影処理を行うようになっている。 Based on the above-mentioned problems of the conventional digital camera, the digital camera 1 of the present embodiment can confirm the shooting range even during long-exposure shooting, and the brightness of the shooting screen changes during long-exposure shooting. Even if this is the case, the shooting process is performed so that an image with an appropriate exposure amount can be obtained.

図7(b)は、本実施形態のデジタルカメラ1における長時間露光撮影モードでの駆動モードを説明する図である。駆動制御部111は、モード切り替えボタンによって長時間露光撮影モードに切り替えられると、撮像素子21の上部光電変換層31を動画モードで駆動させる。画像処理部14は、上部光電変換層31から出力された画像信号に基づいて表示用の画像を生成する。表示制御部113は、画像処理部14により生成された表示用の画像をスルー画として液晶モニタ15に表示させる。 FIG. 7B is a diagram illustrating a drive mode in the long exposure shooting mode of the digital camera 1 of the present embodiment. When the drive control unit 111 is switched to the long-exposure photography mode by the mode switching button, the drive control unit 111 drives the upper photoelectric conversion layer 31 of the image pickup element 21 in the moving image mode. The image processing unit 14 generates an image for display based on the image signal output from the upper photoelectric conversion layer 31. The display control unit 113 causes the liquid crystal monitor 15 to display the display image generated by the image processing unit 14 as a through image.

そして、レリーズボタンが押下されることにより静止画撮影が指示されると、駆動制御部111は、下部光電変換層32を静止画モードで駆動させ、長時間露光の静止画撮影を開始させる。下部光電変換層32では、後述する露光終了のトリガがあるまで電荷の蓄積が継続される。 Then, when a still image shooting is instructed by pressing the release button, the drive control unit 111 drives the lower photoelectric conversion layer 32 in the still image mode to start long-exposure still image shooting. In the lower photoelectric conversion layer 32, electric charge accumulation continues until there is a trigger for the end of exposure, which will be described later.

駆動制御部111は、長時間露光撮影中も上部光電変換層31の動画モードでの駆動を継続させる。表示制御部113は、上部光電変換層31から出力された画像信号に基づくスルー画の表示を継続する。これにより、デジタルカメラ1は、長時間露光撮影中であっても、スルー画によってユーザに撮影範囲(撮影画角)を確認させることができる。 The drive control unit 111 continues to drive the upper photoelectric conversion layer 31 in the moving image mode even during long-exposure photography. The display control unit 113 continues to display the through image based on the image signal output from the upper photoelectric conversion layer 31. As a result, the digital camera 1 allows the user to confirm the shooting range (shooting angle of view) by the through image even during long-exposure shooting.

また、長時間露光制御部112は、長時間露光撮影中において、上部光電変換層31から出力される画像信号を監視して、下部光電変換層32の露光終了のタイミングを決定する。具体的に、下部光電変換層32の露光が開始されると、画像処理部14は、上部光電変換層31から所定フレームレートで出力される画像信号を積算していく。長時間露光制御部112は、画像処理部14により積算された画像信号が飽和する直前のレベルに達すると露光終了のトリガとして、下部光電変換層32の露光を終了させる。これにより、デジタルカメラ1は、撮影画面の明るさの変化によらず、下部光電変換層32から出力される画像信号の飽和を防止し、白飛びを抑えた長時間露光画像を得ることができる。 Further, the long-exposure control unit 112 monitors the image signal output from the upper photoelectric conversion layer 31 during the long-exposure shooting, and determines the timing of the end of exposure of the lower photoelectric conversion layer 32. Specifically, when the exposure of the lower photoelectric conversion layer 32 is started, the image processing unit 14 integrates the image signals output from the upper photoelectric conversion layer 31 at a predetermined frame rate. When the long-time exposure control unit 112 reaches the level immediately before the image signal integrated by the image processing unit 14 is saturated, the exposure of the lower photoelectric conversion layer 32 is terminated as a trigger for the end of exposure. As a result, the digital camera 1 can prevent saturation of the image signal output from the lower photoelectric conversion layer 32 and obtain a long-exposure image with suppressed overexposure regardless of the change in the brightness of the shooting screen. ..

このようにして下部光電変換層32の露光が終了されると、画像処理部14は、下部光電変換層32から出力された画像信号に基づいて静止画データを生成し、メモリカード17に記録する。 When the exposure of the lower photoelectric conversion layer 32 is completed in this way, the image processing unit 14 generates still image data based on the image signal output from the lower photoelectric conversion layer 32 and records it on the memory card 17. ..

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)デジタルカメラ1において、駆動制御部111は、上部光電変換層31を動画モードで駆動させて動画撮影を行い、動画撮影中にレリーズボタンが押下されて静止画撮影が指示されると、上部光電変換層31を動画モードで駆動させたまま、下部光電変換層32を静止画モードで駆動させて静止画撮影を行うようにした。これにより、本実施形態のデジタルカメラ1は、従来のデジタルカメラと比較して、静止画撮影が指示されてから実際に静止画撮影が行われるまでのタイムラグを減らすことができる。また、静止画撮影を行っている間における動画のコマ落ちを生じさせないようにできる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) In the digital camera 1, the drive control unit 111 drives the upper photoelectric conversion layer 31 in the moving image mode to shoot a moving image, and when the release button is pressed during the moving image shooting and the still image shooting is instructed, While the upper photoelectric conversion layer 31 is driven in the moving image mode, the lower photoelectric conversion layer 32 is driven in the still image mode to take a still image. As a result, the digital camera 1 of the present embodiment can reduce the time lag from the instruction for still image shooting to the actual still image shooting as compared with the conventional digital camera. In addition, it is possible to prevent frame dropping of a moving image during still image shooting.

(2)デジタルカメラ1において、上部光電変換層31は有機光電膜で構成され、下部光電変換層32はフォトダイオードで構成され、上部光電変換層31を動画モードで駆動させ、下部光電変換層32を静止画モードで駆動させるようにした。フォトダイオードで構成された光電変換層では有機光電膜で構成された光電変換層に対して比較的ノイズが小さいため、このように下部光電変換層32からの出力信号を静止画に利用することで、静止画のノイズを減らすことができる。また、動画は静止画よりもノイズが目立ちにくいので、このように上部光電変換層31からの出力信号を動画に利用する方が好ましい。また、RGB画像信号は色再現性がよいので、このように下部光電変換層32から出力されたRGB画像信号を静止画に利用することで、静止画の色再現性をよくすることができる。 (2) In the digital camera 1, the upper photoelectric conversion layer 31 is composed of an organic photoelectric film, the lower photoelectric conversion layer 32 is composed of a photodiode, the upper photoelectric conversion layer 31 is driven in the moving image mode, and the lower photoelectric conversion layer 32 is driven. Was driven in still image mode. Since the photoelectric conversion layer made of a photodiode has relatively less noise than the photoelectric conversion layer made of an organic photoelectric film, the output signal from the lower photoelectric conversion layer 32 can be used for a still image in this way. , Still image noise can be reduced. Further, since noise is less noticeable in moving images than in still images, it is preferable to use the output signal from the upper photoelectric conversion layer 31 for moving images in this way. Further, since the RGB image signal has good color reproducibility, the color reproducibility of the still image can be improved by using the RGB image signal output from the lower photoelectric conversion layer 32 for the still image.

(3)デジタルカメラ1において、長時間露光制御部112は、下部光電変換層32の長時間露光の際、上部光電変換層31からの出力信号に基づいて、下部光電変換層32の長時間露光の終了タイミングを決定するようにした。これにより、長時間露光中に撮影画面の明るさが変化しても、適切な露光量の長時間露光画像を得ることができる。 (3) In the digital camera 1, when the lower photoelectric conversion layer 32 is exposed for a long time, the long exposure control unit 112 exposes the lower photoelectric conversion layer 32 for a long time based on the output signal from the upper photoelectric conversion layer 31. Changed to determine the end timing of. As a result, even if the brightness of the shooting screen changes during long-time exposure, a long-exposure image with an appropriate exposure amount can be obtained.

(4)デジタルカメラ1において、表示制御部113は、下部光電変換層32の長時間露光の際、上部光電変換層31からの出力信号に基づく表示用の画像を、スルー画として液晶モニタ15に表示させるようにした。これにより、長時間露光撮影中であっても、ユーザに撮影範囲を確認させることができる。 (4) In the digital camera 1, the display control unit 113 displays an image for display based on the output signal from the upper photoelectric conversion layer 31 on the liquid crystal monitor 15 as a through image during long-time exposure of the lower photoelectric conversion layer 32. I made it display. As a result, the user can confirm the shooting range even during long-exposure shooting.

(変形例1)
長時間露光撮影を行う状況では、撮影画面が暗い場合がある。このような場合、上述した長時間露光撮影モードにおいて、動画モードで駆動される上部光電変換層31からの画像信号に基づくスルー画が暗くなってしまい、ユーザにとって見難くなる可能性がある。そこで、このような場合には、上部光電変換層31から出力される画像信号のゲインを上げて画像信号の出力値を上げることで、当該画像信号に基づくスルー画が見やすくなるようにしてもよい。
(Modification example 1)
In a situation where long-exposure photography is performed, the shooting screen may be dark. In such a case, in the long-exposure photography mode described above, the through image based on the image signal from the upper photoelectric conversion layer 31 driven in the moving image mode becomes dark, which may be difficult for the user to see. Therefore, in such a case, the gain of the image signal output from the upper photoelectric conversion layer 31 may be increased to increase the output value of the image signal so that the through image based on the image signal can be easily seen. ..

(変形例2)
デジタルカメラ1は、通常の静止画撮影モードにおいて、上部光電変換層31を動画モードで駆動させ、上部光電変換層31からの出力信号に基づいてスルー画を液晶モニタ15に表示するようにしてもよい。そして、レリーズボタンが押下されたら、下部光電変換層32を静止画モードで駆動させ、下部光電変換層32からの出力信号に基づく静止画データをメモリカード17に記録するようにしてもよい。
(Modification 2)
Even if the digital camera 1 drives the upper photoelectric conversion layer 31 in the moving image mode in the normal still image shooting mode and displays the through image on the liquid crystal monitor 15 based on the output signal from the upper photoelectric conversion layer 31. Good. Then, when the release button is pressed, the lower photoelectric conversion layer 32 may be driven in the still image mode, and the still image data based on the output signal from the lower photoelectric conversion layer 32 may be recorded on the memory card 17.

(変形例3)
上述した実施形態では、長時間露光撮影において下部光電変換層32の露光を自動で終了させるようにしたが、これに限らなくてよく、ユーザの操作部13に対する操作に応じて終了させてもよいし、予め設定された露光時間が経過したら終了してもよい。
(Modification 3)
In the above-described embodiment, the exposure of the lower photoelectric conversion layer 32 is automatically terminated in the long-exposure photography, but the present invention is not limited to this, and the exposure may be terminated according to the operation of the user's operation unit 13. However, it may end when the preset exposure time has elapsed.

(変形例4)
上述した実施形態では、上部光電変換層31を動画モードで駆動させ、下部光電変換層32を静止画モードで駆動させたが、これに限らなくてよく、上部光電変換層31を静止画モードで駆動させ、下部光電変換層32を動画モードで駆動させてもよい。
(Modification example 4)
In the above-described embodiment, the upper photoelectric conversion layer 31 is driven in the moving image mode and the lower photoelectric conversion layer 32 is driven in the still image mode, but the present invention is not limited to this, and the upper photoelectric conversion layer 31 is driven in the still image mode. It may be driven and the lower photoelectric conversion layer 32 may be driven in the moving image mode.

(変形例5)
上述した実施の形態では、2層の光電変換層(上部光電変換層31および下部光電変換層32)が積層された撮像素子21を用いる例について説明したが、2層に限らず、3層以上の光電変換層が積層された撮像素子を用いるようにしてもよい。
(Modification 5)
In the above-described embodiment, an example of using the image pickup device 21 in which two photoelectric conversion layers (upper photoelectric conversion layer 31 and lower photoelectric conversion layer 32) are laminated has been described, but the present invention is not limited to two layers, but three or more layers. An image pickup element in which the photoelectric conversion layers of the above are laminated may be used.

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other aspects conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.

1…デジタルカメラ、11…制御部、14…画像処理部、21…撮像素子、31…上部光電変換層、32…下部光電変換層、111…駆動制御部、112…長時間露光制御部、113…表示制御部 1 ... Digital camera, 11 ... Control unit, 14 ... Image processing unit, 21 ... Image sensor, 31 ... Upper photoelectric conversion layer, 32 ... Lower photoelectric conversion layer, 111 ... Drive control unit, 112 ... Long exposure control unit, 113 … Display control unit

Claims (5)

光を光電変換して信号を出力する第1の画素と、前記第1の画素を透過した光を光電変換して信号を出力する第2の画素とを有する撮像素子と、
前記第1の画素と前記第2の画素のいずれか一方の画素から出力された信号に基づいて、他方の画素の露光時間を制御する制御部と、
を備える撮像装置。
An image sensor having a first pixel that photoelectrically converts light and outputs a signal, and a second pixel that photoelectrically converts light transmitted through the first pixel and outputs a signal.
A control unit that controls the exposure time of the other pixel based on a signal output from one of the first pixel and the second pixel.
An imaging device comprising.
請求項1に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第1の画素と前記第2の画素のいずれか一方の画素が露光している間に、一方の画素から出力された信号に基づいて他方の画素の露光時間を制御する撮像装置。
In the imaging device according to claim 1,
The control unit controls the exposure time of the other pixel based on the signal output from one pixel while one of the first pixel and the second pixel is exposed. Imaging device.
請求項1または2に記載の撮像装置において、
前記第1の画素と前記第2の画素のいずれか一方の画素から出力された信号から動画像データを生成し、他方の画素から出力された信号から静止画像データを生成する生成部と、
を備える撮像装置。
In the imaging device according to claim 1 or 2.
A generator that generates moving image data from a signal output from one of the first pixel and the second pixel, and still image data from a signal output from the other pixel.
An imaging device comprising.
請求項3に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記動画像データに基づいて、前記静止画像データを生成するための画素の露光時間を制御する撮像装置。
In the imaging device according to claim 3,
The control unit is an imaging device that controls the exposure time of pixels for generating the still image data based on the moving image data.
請求項3または4に記載の撮像装置において、
前記制御部は、静止画像データを生成するための信号を出力している前記第1の画素と前記第2の画素のいずれか一方の画素が露光している間に、前記動画像データに基づいて前記静止画像データを生成する画素の露光時間を制御する撮像装置。
In the imaging device according to claim 3 or 4.
The control unit is based on the moving image data while one of the first pixel and the second pixel, which is outputting a signal for generating still image data, is exposed. An imaging device that controls the exposure time of pixels that generate still image data.
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