JP7187269B2 - Imaging device and its control method - Google Patents

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本発明は、停止の際に振動するフォーカスレンズの位置と所定範囲との関係に基づく撮像素子の露光制御技術に関する。 The present invention relates to an exposure control technique for an imaging device based on the relationship between the position of a focus lens that vibrates when stopped and a predetermined range.

撮像装置のオートフォーカス(以下、AFともいう)制御では、焦点状態の検出後にフォーカスレンズを移動させて目標位置で停止させる処理が行われる。フォーカスレンズは停止時の慣性力により光軸方向に振動する。フォーカスレンズが目標位置に到達して、駆動用モータが停止した直後から露光を開始した場合、振動によってフォーカスレンズが所定範囲を超えて目標位置から変位する可能性がある。所定範囲とは画質を保証するために決められた範囲であり、当該範囲を超えるフォーカスレンズの変位は、画質低下を招く原因となる。 In autofocus (hereinafter also referred to as AF) control of an imaging device, a process of moving a focus lens and stopping it at a target position after detection of a focus state is performed. The focus lens vibrates in the optical axis direction due to the inertial force when it stops. When exposure is started immediately after the focus lens reaches the target position and the driving motor stops, the focus lens may be displaced from the target position beyond a predetermined range due to vibration. The predetermined range is a range determined in order to guarantee image quality, and displacement of the focus lens exceeding this range causes deterioration in image quality.

駆動用モータの停止時点から、フォーカスレンズの振動による変位が所定範囲内に収束する時点までの整定時間を実験的に求めておき、整定時間の経過後に露光を開始することで画質低下を防止する方法がある。しかし、整定時間を設けることは、ユーザが撮像開始を意図してレリーズボタンを押下した時点から実際に撮像素子の露光が開始する時点までにかかる時間(以下、レリーズタイムラグという)を短縮する上で妨げとなる。 The settling time from when the driving motor stops to when the displacement due to the vibration of the focus lens converges within a predetermined range is experimentally determined, and the image quality is prevented from deteriorating by starting exposure after the settling time has elapsed. There is a way. However, providing the settling time reduces the time (hereinafter referred to as release time lag) from when the user presses the release button with the intention of starting imaging to when exposure of the image sensor actually starts. hinder.

特許文献1に開示の装置は一定間隔の連続撮影を行い、撮影画像のうち像振れ量が所定範囲内であるかどうかを判定し、像振れ量が所定範囲内であると判定された画像のデータのみを記憶して合成する。これによって、画質低下の防止とレリーズタイムラグの低減とを両立させることができる。特許文献2に開示のシステムは、光電変換部により変換された電荷を信号保持部に複数回転送し、転送された電荷をまとめて蓄積するので、露光時間、露光量、露光タイミング等の条件を高速かつ自在に変更可能である。フォーカスレンズが所定範囲内に位置する場合とそうでない場合とが切り替わるタイミングで、信号電荷を信号保持部に転送するか、または排出するかを高速で切り替えることができる。 The apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200001 performs continuous shooting at regular intervals, determines whether or not the amount of image blur in the captured image is within a predetermined range, and determines whether or not the amount of image blur is within the predetermined range. Only data is stored and synthesized. This makes it possible to achieve both prevention of image quality degradation and reduction of the release time lag. The system disclosed in Patent Document 2 transfers charges converted by the photoelectric conversion unit to the signal holding unit a plurality of times and accumulates the transferred charges collectively. It can be changed at high speed and freely. At the timing when the focus lens is positioned within the predetermined range and when it is not, it is possible to switch between transferring the signal charge to the signal holding unit and discharging it at high speed.

特開2003-101862号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-101862 特開2013-034247号公報JP 2013-034247 A

ところで、フォーカスレンズの振動周期は数ミリ秒程度であり、フォーカスレンズの変位が1回の振動の間に所定範囲内の位置にある時間はそれより短い。さらにフォーカスレンズの振動が減衰してその変位が所定範囲内に収束するまでに十数ミリ秒程度必要である。 By the way, the oscillation period of the focus lens is about several milliseconds, and the time during which the displacement of the focus lens is within a predetermined range during one oscillation is shorter than that. Furthermore, it takes about ten and several milliseconds until the vibration of the focus lens is damped and the displacement converges within a predetermined range.

特許文献1に開示の方法では、連続撮影で得た複数枚の画像を読み出し、その画像の解析と選別を行って記憶する必要がある。画像の読み出しと解析と選別には、1枚当たり数十ミリ秒程度が必要となる。レリーズタイムラグは短縮可能であるが、所望の画像を得るために必要な枚数の画像を取り込み、全撮影を終了するまでの時間が長くなるという別の課題が発生する。 In the method disclosed in Patent Document 1, it is necessary to read out a plurality of images obtained by continuous shooting, analyze and select the images, and store them. About several tens of milliseconds are required for reading, analyzing, and sorting images. Although the release time lag can be shortened, another problem arises in that it takes a long time to capture the necessary number of images to obtain a desired image and complete all the shooting.

一方、特許文献2に開示の方法では、数ミリ秒程度のフォーカスレンズの振動周期に対して十分速く信号電荷の蓄積と排出を切り替えることができる。しかし信号電荷を信号保持部に蓄積する期間に画像データを読み出すことができないので、撮影画像からは像振れ量が所定範囲内かどうかを判定することができない。
本発明の目的は、画質低下を抑制しつつ、レリーズタイムラグの短縮が可能な撮像装置を提供することである。
On the other hand, the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200320 can switch between accumulation and discharge of signal charges sufficiently quickly with respect to the vibration period of the focus lens, which is about several milliseconds. However, since the image data cannot be read out during the period in which the signal charges are accumulated in the signal holding unit, it is impossible to determine from the captured image whether the amount of image blur is within the predetermined range.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an imaging apparatus capable of shortening the release time lag while suppressing deterioration in image quality.

本発明の実施形態の装置は、光電変換部および信号保持部を有する画素部を備える撮像手段と、焦点調節を行うレンズを光軸方向に移動させる駆動手段および前記撮像手段を制御する制御手段と、を備える。前記制御手段は、前記レンズの目標位置を基準とする範囲を設定し、前記レンズが前記範囲内に位置するときに、前記光電変換部で発生した信号電荷を前記信号保持部に転送し、前記レンズが前記範囲外に位置するときに前記信号電荷を排出し、撮影期間に前記光電変換部で発生した信号電荷を、複数回にわたって前記信号保持部に転送して蓄積することにより画像信号を生成する制御を行う。 An apparatus according to an embodiment of the present invention includes imaging means including a pixel portion having a photoelectric conversion portion and a signal holding portion, driving means for moving a lens for focus adjustment in the optical axis direction, and control means for controlling the imaging means. , provided. The control means sets a range based on a target position of the lens, and transfers signal charges generated in the photoelectric conversion section to the signal holding section when the lens is positioned within the range. The signal charges are discharged when the lens is positioned outside the range, and the signal charges generated in the photoelectric conversion section during the imaging period are transferred to and accumulated in the signal holding section a plurality of times to generate an image signal. to control.

本発明によれば、画質低下を抑制しつつ、レリーズタイムラグの短縮が可能な撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus capable of shortening the release time lag while suppressing deterioration in image quality.

本発明の実施形態に係る撮像装置の外観の概略図である。1 is a schematic diagram of the appearance of an imaging device according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging device according to an embodiment of the present invention; FIG. 撮像素子の概略構成を示す回路図である。2 is a circuit diagram showing a schematic configuration of an imaging device; FIG. フォーカスレンズと撮像素子の動作を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing operations of a focus lens and an image sensor; 第1実施形態における撮像装置の動作を説明するフローチャートである。4 is a flowchart for explaining the operation of the imaging device according to the first embodiment; 比較例のフォーカスレンズと撮像素子の動作を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing operations of a focus lens and an image sensor of a comparative example; 第2実施形態に係る撮像装置の動作を説明するフローチャートである。9 is a flowchart for explaining the operation of an imaging device according to the second embodiment; 第3実施形態に係る撮像装置の動作を説明するフローチャートである。10 is a flowchart for explaining the operation of an imaging device according to the third embodiment; 第4から第6実施形態に係る撮像装置の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing the configuration of an imaging device according to fourth to sixth embodiments. 撮像素子内の1画素部の回路図(A)とタイミングチャート(B)である。3A and 3B are a circuit diagram (A) and a timing chart (B) of one pixel portion in an image sensor; 第4実施形態における露光状態の説明図である。It is explanatory drawing of the exposure state in 4th Embodiment. 第4実施形態における露光状態の別例を示す説明図である。It is an explanatory view showing another example of the exposure state in the fourth embodiment. 第4実施形態における露光制御を説明する図である。It is a figure explaining exposure control in a 4th embodiment. 第4実施形態における露光タイミングを説明する図である。It is a figure explaining the exposure timing in 4th Embodiment. 第4実施形態における露光制御のフローチャートである。10 is a flowchart of exposure control in the fourth embodiment; 第5実施形態における露光状態の説明図である。It is explanatory drawing of the exposure state in 5th Embodiment. 第5実施形態における露光状態の別例を示す説明図である。It is an explanatory view showing another example of the exposure state in the fifth embodiment. 第5実施形態における露光状態の問題点を説明する図である。It is a figure explaining the problem of the exposure state in 5th Embodiment. 第5実施形態における露光制御での解決策を説明する図である。It is a figure explaining the solution in the exposure control in 5th Embodiment. 第5実施形態における露光制御のフローチャートである。14 is a flowchart of exposure control in the fifth embodiment; 第6実施形態における露光状態の説明図である。It is explanatory drawing of the exposure state in 6th Embodiment. 第6実施形態における露光タイミングを説明する図である。It is a figure explaining the exposure timing in 6th Embodiment.

以下に、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。本発明は、例えば撮影時間の短縮が求められる分割露光制御が可能な撮像素子を備える撮像装置において、撮像素子の制御に利用可能である。なお、分割露光では、設定されたシャッタ速度に対応する露光時間内に複数回にわたり短い秒時の露光が間欠的に繰り返され、取得された画像を合成して1枚の画像を生成することができる。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of this invention is described in detail with reference to an accompanying drawing. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, for control of an image pickup device in an image pickup device having an image pickup device capable of split exposure control for which shortening of shooting time is required. Note that in split exposure, short exposures are intermittently repeated multiple times within the exposure time corresponding to the set shutter speed, and the acquired images can be combined to generate a single image. can.

[第1実施形態]
図1は本実施形態に係る撮像装置の一例としてデジタルスチルモーションカメラを示す外観図である。図1(A)は撮像装置の正面図であり、図1(B)は撮像装置の背面図である。以下、被写体側を前側と定義して各部の位置関係を説明する。
[First embodiment]
FIG. 1 is an external view showing a digital still motion camera as an example of an imaging device according to this embodiment. FIG. 1A is a front view of the imaging device, and FIG. 1B is a rear view of the imaging device. Hereinafter, the positional relationship of each part will be described with the subject side defined as the front side.

撮像装置本体部(以下、単に本体部という)151は、その内部に撮像素子やシャッタ装置を収納する。撮像光学系152はレンズや絞り等の光学部材を備える。可動式の表示部153は本体部151の背面に設けられ、撮影情報や映像を表示する。表示部153はダイナミックレンジの広い映像について、その輝度範囲を抑制することなく表示可能な表示輝度範囲を有する。 An imaging device main body (hereinafter simply referred to as a main body) 151 accommodates an imaging device and a shutter device therein. The imaging optical system 152 includes optical members such as lenses and diaphragms. A movable display unit 153 is provided on the back surface of the main body unit 151 and displays shooting information and images. The display unit 153 has a display luminance range in which an image with a wide dynamic range can be displayed without suppressing the luminance range.

操作スイッチ(以下、スイッチSTと記す)154は、主に静止画の撮影を行うためにユーザが使用する。スイッチST154は本体部151の上面に配置されている。操作スイッチ(以下、スイッチMVと記す)155は動画撮影の開始および停止に用いるスイッチである。モード選択レバ-156は撮影モードを選択するための操作部材である。メニュー釦157は撮像装置の機能設定を行う機能設定モードへ移行するための操作部材である。スイッチ158および159はそれぞれ、各種の設定値を変更するためのアップスイッチとダウンスイッチである。ダイヤル160は各種の設定値を変更するための操作部材である。再生ボタン161は、記録映像を表示部153の画面上で再生する再生モードへ移行するための操作部材である。記録映像のデータは本体部151内に収納された後述の記録媒体に記録されている。符号155から161を付して示す操作部材は本体部151の背面に配置されている。 An operation switch (hereinafter referred to as switch ST) 154 is mainly used by the user to shoot still images. The switch ST154 is arranged on the upper surface of the main body part 151 . An operation switch (hereinafter referred to as switch MV) 155 is a switch used to start and stop moving image shooting. A mode selection lever 156 is an operation member for selecting a photographing mode. A menu button 157 is an operation member for shifting to a function setting mode for setting functions of the imaging apparatus. Switches 158 and 159 are an up switch and a down switch, respectively, for changing various setting values. A dial 160 is an operating member for changing various set values. The playback button 161 is an operation member for shifting to a playback mode in which recorded video is played back on the screen of the display unit 153 . Recorded video data is recorded in a recording medium (to be described later) housed in the main unit 151 . Operation members denoted by reference numerals 155 to 161 are arranged on the rear surface of the body portion 151 .

図2は、本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成を例示するブロック図である。撮像光学系152を構成するフォーカスレンズ180は焦点調節用のレンズである。図2には撮像光学系152の光軸185を示す。フォーカスレンズ180はモータ186によって光軸方向に駆動される。絞り181は撮像光学系152を通過する光の量を調節する光学部材であり、絞り制御部182により制御される。光学フィルタ183は撮像素子184に入射する光の波長、および、撮像素子184に伝達する空間周波数を制限する。 FIG. 2 is a block diagram illustrating the schematic configuration of the imaging device according to the embodiment of the present invention. A focus lens 180 forming the imaging optical system 152 is a lens for focus adjustment. FIG. 2 shows the optical axis 185 of the imaging optical system 152 . A focus lens 180 is driven in the optical axis direction by a motor 186 . A diaphragm 181 is an optical member that adjusts the amount of light passing through the imaging optical system 152 and is controlled by a diaphragm controller 182 . The optical filter 183 limits the wavelength of light incident on the imaging device 184 and the spatial frequencies transmitted to the imaging device 184 .

撮像素子184は、撮像光学系152を介して結像された被写体の光学像を光電変換して映像信号を出力する。撮像素子184は所定の規格、例えばUltra High Definition Television規格を満たすのに十分な画素数、信号読み出し速度、色域、ダイナミックレンジを有する。 The imaging device 184 photoelectrically converts an optical image of a subject formed via the imaging optical system 152 and outputs a video signal. The imaging device 184 has a sufficient number of pixels, signal readout speed, color gamut, and dynamic range to satisfy a predetermined standard, for example, the Ultra High Definition Television standard.

デジタル信号処理部188は、撮像素子184から出力された信号を取得し、デジタル映像データに各種の補正を行った後でデータ圧縮処理を行い、システム制御部178へ出力する。タイミング発生部189は、システム制御部178からの制御指令にしたがって撮像素子184とデジタル信号処理部188に対して各種のタイミング信号を出力する。 The digital signal processing unit 188 acquires the signal output from the imaging element 184 , performs various corrections on the digital video data, performs data compression processing, and outputs the data to the system control unit 178 . The timing generation section 189 outputs various timing signals to the imaging element 184 and the digital signal processing section 188 in accordance with control commands from the system control section 178 .

システム制御部178はCPU(中央演算処理装置)を備え、各種演算を行うとともに撮像装置全体を制御する。例えばシステム制御部178はタイミング発生部189を制御し、タイミング発生部189により発生されるパルスにしたがって撮像素子184の制御が行われる。また、システム制御部178はモータ186、絞り制御部182により、焦点調節の制御、絞り182の駆動制御を行う。 A system control unit 178 includes a CPU (Central Processing Unit), performs various calculations, and controls the entire imaging apparatus. For example, the system control unit 178 controls the timing generation unit 189 and controls the imaging device 184 according to the pulses generated by the timing generation unit 189 . Further, the system control unit 178 controls focus adjustment and drive control of the diaphragm 182 by means of a motor 186 and a diaphragm control unit 182 .

スイッチ入力部179はユーザの操作を受け付けて操作指示信号をシステム制御部178へ出力する。スイッチ入力部179はスイッチST154およびスイッチMV155と、各種モードの切り替えを行うスイッチやタッチパネル等の入力操作用デバイスを備える。メモリ190はシステム制御部178の制御指令にしたがって映像データ等を一時的に記憶するための記憶部である。 A switch input unit 179 receives a user's operation and outputs an operation instruction signal to the system control unit 178 . The switch input unit 179 includes a switch ST154, a switch MV155, and an input operation device such as a switch for switching various modes and a touch panel. A memory 190 is a storage unit for temporarily storing video data and the like according to a control command from the system control unit 178 .

システム制御部178には各種のインターフェース(以下、I/Fと略記する)部が接続されている。表示I/F部191は表示部153に表示用データを出力する。表示部153は液晶ディスプレイ等の表示用デバイスを備え、撮影後の映像等を画面表示する。記録I/F部192は記録媒体193に対するデータの記録と読み出しを行う。記録媒体193は、例えば本体部151に着脱可能な半導体メモリ等であり、映像データや付加データ等を記録する。プリントI/F部194はプリンタ195へ印刷用データ(例えば、撮影後の映像に対応するデータ)を出力する。プリンタ195は、例えば小型インクジェットプリンタである。外部I/F部196はコンピュータ等の外部機器197との間で通信処理を行う。無線I/F部198は、インターネット等のコンピュータネットワーク199を介した通信処理を行う。フォーカスレンズ180の位置検出部187については後述の実施形態で説明する。 Various interface (hereinafter abbreviated as I/F) units are connected to the system control unit 178 . Display I/F unit 191 outputs display data to display unit 153 . A display unit 153 includes a display device such as a liquid crystal display, and displays an image or the like after shooting. A recording I/F unit 192 records and reads data on a recording medium 193 . The recording medium 193 is, for example, a semiconductor memory or the like that is detachable from the main body 151, and records video data, additional data, and the like. A print I/F unit 194 outputs print data (for example, data corresponding to a captured image) to a printer 195 . Printer 195 is, for example, a small inkjet printer. An external I/F unit 196 performs communication processing with an external device 197 such as a computer. A wireless I/F unit 198 performs communication processing via a computer network 199 such as the Internet. A position detection unit 187 of the focus lens 180 will be described later in an embodiment.

次に、撮像素子184の構成と画像信号の生成処理について説明する。図3は撮像素子184の構成を部分的に示す回路図である。撮像素子184は多数の画素部を備えるが、図3には1行1列目(1,1)の画素部300と任意のm行1列目(m,1)の画素部301を例示する。画素部300と画素部301は構成が同じであるで、それらの構成要素に対して同じ符号を使用する。なお、信号保持部を有する撮像素子184の基本構造については、特許文献2に開示されているので詳細な説明を省略する。 Next, the configuration of the imaging element 184 and the process of generating an image signal will be described. FIG. 3 is a circuit diagram partially showing the configuration of the imaging device 184. As shown in FIG. The imaging device 184 includes a large number of pixel units, and FIG. 3 illustrates a pixel unit 300 at the first row and first column (1, 1) and a pixel unit 301 at an arbitrary m row and first column (m, 1). . Since the pixel portion 300 and the pixel portion 301 have the same configuration, the same reference numerals are used for those components. Note that the basic structure of the imaging device 184 having a signal holding unit is disclosed in Patent Document 2, and detailed description thereof is omitted.

図3に示す画素部300は、フォトダイオード500と、第1の転送トランジスタ501Aと、信号保持部507Aと、第2の転送トランジスタ502Aを有する。フォトダイオード(以下、PDと記す)500は光電変換部を構成し、光電変換後の信号を信号保持部507Aが保持する。画素部300はさらに、第3の転送トランジスタ503と、フローティングディフュージョン(以下、FDと記す)領域508と、リセットトランジスタ504と、増幅トランジスタ505と、選択トランジスタ506を有する。 A pixel portion 300 illustrated in FIG. 3 includes a photodiode 500, a first transfer transistor 501A, a signal holding portion 507A, and a second transfer transistor 502A. A photodiode (hereinafter referred to as PD) 500 constitutes a photoelectric conversion unit, and a signal holding unit 507A holds a signal after photoelectric conversion. The pixel section 300 further has a third transfer transistor 503 , a floating diffusion (hereinafter referred to as FD) region 508 , a reset transistor 504 , an amplification transistor 505 and a selection transistor 506 .

撮像素子184は多数の画素部を2次元アレイ状に配列した構成を有する。画素部内の第1の転送トランジスタ501Aは転送パルスφTX1Aにより制御され、第2の転送トランジスタ502Aは転送パルスφTX2Aにより制御される。また、リセットトランジスタ504はリセットパルスφRESにより制御され、選択トランジスタ506は選択パルスφSELにより制御される。さらに第3の転送トランジスタ503は転送パルスφTX3により制御される。これらの制御パルスは、不図示の垂直走査回路から各トランジスタに送出される。電源線520はトランジスタ501A,502A,504に電源電圧を供給し、電源線521はトランジスタ503に電源電圧を供給する。各画素部の出力は、選択トランジスタ506から信号出力線523に取り出される。 The imaging element 184 has a configuration in which a large number of pixel portions are arranged in a two-dimensional array. A first transfer transistor 501A in the pixel portion is controlled by a transfer pulse φTX1A, and a second transfer transistor 502A is controlled by a transfer pulse φTX2A. Also, the reset transistor 504 is controlled by a reset pulse φRES, and the selection transistor 506 is controlled by a selection pulse φSEL. Furthermore, the third transfer transistor 503 is controlled by a transfer pulse φTX3. These control pulses are sent to each transistor from a vertical scanning circuit (not shown). Power supply line 520 supplies power supply voltage to transistors 501A, 502A, and 504, and power supply line 521 supplies power supply voltage to transistor 503. FIG. The output of each pixel portion is taken out from the selection transistor 506 to the signal output line 523 .

図4を参照してフォーカスレンズ180と撮像素子184の動作を詳細に説明する。図4(A)は、フォーカスレンズ180が目標位置X0で停止する際の動作を示すグラフである。横軸は時間軸であり、縦軸は、光軸方向のフォーカスレンズ位置を表す。目標位置X0は、撮影対象である被写体に対して焦点を合わせるためのフォーカスレンズ180の位置である。 Operations of the focus lens 180 and the imaging device 184 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4A is a graph showing the operation when the focus lens 180 stops at the target position X0. The horizontal axis is the time axis, and the vertical axis represents the focus lens position in the optical axis direction. The target position X0 is the position of the focus lens 180 for focusing on the subject to be photographed.

撮像装置は、撮像面から被写体までの被写体距離を測定する測距部、または被写体距離に対応する焦点位置を検出する焦点検出部を備える。ユーザがスイッチST154を操作すると測距部または焦点検出部が処理を開始する。例えば、撮像素子184が不図示の測距用の撮像画素のペアを有する構成がある。瞳分割型撮像素子は複数のマイクロレンズと、各マイクロレンズに対応する複数の光電変換部を備えている。1つのマイクロレンズに対応して2つの光電変換部を有する構成の場合、各光電変換部は視点の異なる画像信号をそれぞれ出力する。システム制御部178は対をなす画像信号を解析し、いわゆる撮像面位相差検出を行うことで焦点状態の検出を行う。ただし、これに限るものではなく、別途位相差検出を行うことが可能な測距ユニットを備える構成でもよい。 The imaging device includes a distance measuring unit that measures the subject distance from the imaging plane to the subject, or a focus detection unit that detects the focal position corresponding to the subject distance. When the user operates the switch ST154, the distance measuring section or focus detecting section starts processing. For example, there is a configuration in which the imaging device 184 has a pair of imaging pixels for distance measurement (not shown). A split-pupil imaging device includes a plurality of microlenses and a plurality of photoelectric conversion units corresponding to each microlens. In the case of a configuration having two photoelectric conversion units corresponding to one microlens, each photoelectric conversion unit outputs image signals from different viewpoints. The system control unit 178 analyzes the paired image signals and performs so-called imaging plane phase difference detection to detect the focus state. However, the configuration is not limited to this, and a configuration including a distance measuring unit capable of performing phase difference detection separately may be employed.

ユーザがスイッチST154を操作すると、撮像光学系の焦点状態の検出が行われる。その後、目標位置X0に向けてフォーカスレンズ180は、点O1で示す初期位置から移動を開始する。フォーカスレンズ180はモータ186により駆動され、加速と減速を行いながら移動し、目標位置X0で停止しようとする。この時、フォーカスレンズ180は目標位置X0でモータ186が停止しても、停止直前の減速時の加速度による慣性力を受けるため光軸方向に振動し、やがて減衰して目標位置X0に収束する。この振動の周波数や減衰はフォーカスレンズ180およびその保持機構(不図示)に固有のものである。つまり、加振力となる停止時の減速加速度(負の加速度)によって振動波形が決定されるので、減速加速度から振動波形を予測することができる。 When the user operates switch ST154, the focus state of the imaging optical system is detected. After that, the focus lens 180 starts moving from the initial position indicated by the point O1 toward the target position X0. The focus lens 180 is driven by a motor 186, moves while accelerating and decelerating, and tries to stop at the target position X0. At this time, even if the motor 186 stops at the target position X0, the focus lens 180 vibrates in the optical axis direction due to the inertial force due to the acceleration during deceleration immediately before stopping, and eventually attenuates and converges to the target position X0. The frequency and attenuation of this vibration are unique to the focus lens 180 and its holding mechanism (not shown). That is, since the vibration waveform is determined by the deceleration acceleration (negative acceleration) at the time of stopping, which is the excitation force, the vibration waveform can be predicted from the deceleration acceleration.

フォーカスレンズ180の位置が目標位置X0と異なる場合には、被写体に対してピントがぼける可能性があるので、画質を保証するためにフォーカスレンズ180の位置の許容誤差として所定範囲が目標位置X0を中心に決められている。所定範囲については図4(A)で縦軸として表された光軸方向のフォーカスレンズ180の位置において座標X1~X2の範囲が該当する。点O2,O6はフォーカスレンズ180の位置がX1に到達した点を表し、点O3はフォーカスレンズ180の位置が目標位置X0に到達した点を表す。点O4,O5はフォーカスレンズ180の位置がX2に到達した点を表す。図4(A)の例では、フォーカスレンズ180の位置が点O2から点O4までの範囲や、点O5から点O6までの範囲が所定範囲である。また、フォーカスレンズ180が点O4から所定範囲を逸脱してから点O5に戻るまでは所定範囲外である。 If the position of the focus lens 180 is different from the target position X0, the subject may be out of focus. centered. The predetermined range corresponds to the range of coordinates X1 to X2 at the position of the focus lens 180 in the optical axis direction indicated by the vertical axis in FIG. 4(A). Points O2 and O6 represent points at which the position of the focus lens 180 reaches X1, and point O3 represents a point at which the position of the focus lens 180 reaches the target position X0. Points O4 and O5 represent points at which the position of the focus lens 180 reaches X2. In the example of FIG. 4A, the predetermined range is the range from the point O2 to the point O4 and the range from the point O5 to the point O6 for the position of the focus lens 180 . Also, the period from when the focus lens 180 deviates from the point O4 to when it returns to the point O5 is out of the predetermined range.

図4(B)は、撮像素子184の駆動シーケンスを示すタイミングチャートである。垂直同期信号φV、水平同期信号φHと各信号φSEL、φRES、φTX1-3を示す。図4(B)ではφTX1AをφTX1と表記し、φTX2AをφTX2と表記する。ここでは、ユーザが任意のシャッタ速度S1で静止画撮影を行うことを想定している。タイミング発生部189はこのタイミングチャートに従うパルスを発生させ、撮像素子184が制御される。図4(B)は1撮影期間にフォーカスレンズ180が所定範囲内に位置するときに、PD500で発生した信号電荷を、信号保持部507Aに複数回転送し蓄積して加算することにより、画像信号を生成する場合を示す。なお、撮像素子184は垂直方向に多数行の画素列を有するが、図4(B)では第1行のタイミングを示す。水平同期信号にしたがう垂直方向の走査により、撮像素子184の全画素の蓄積動作が行われる。 FIG. 4B is a timing chart showing the driving sequence of the imaging element 184. As shown in FIG. A vertical synchronizing signal φV, a horizontal synchronizing signal φH, and signals φSEL, φRES, and φTX1-3 are shown. In FIG. 4B, φTX1A is written as φTX1, and φTX2A is written as φTX2. Here, it is assumed that the user shoots a still image with an arbitrary shutter speed S1. The timing generator 189 generates pulses according to this timing chart, and the imaging element 184 is controlled. FIG. 4B shows that when the focus lens 180 is positioned within a predetermined range during one imaging period, the signal charges generated by the PD 500 are transferred to the signal holding unit 507A multiple times, accumulated, and added to obtain an image signal. indicates when to generate . Note that the imaging device 184 has many rows of pixel columns in the vertical direction, and FIG. 4B shows the timing of the first row. By scanning in the vertical direction according to the horizontal synchronizing signal, the accumulation operation of all the pixels of the image sensor 184 is performed.

図4(B)において、第1行の転送パルスφTX3(1)がローレベルとなる時刻t1から垂直同期信号φVの立ち上がり時刻tn*までが1撮影期間に対応する。撮影条件としては、複数回蓄積した信号電荷の加算により任意のシャッタ速度S1と等価な露光量を得る場合を示している。 In FIG. 4B, one shooting period corresponds to time t1 when the transfer pulse φTX3(1) of the first row becomes low level to time tn * when the vertical synchronization signal φV rises. As a photographing condition, a case is shown in which an exposure amount equivalent to an arbitrary shutter speed S1 is obtained by adding signal charges accumulated multiple times.

まずモータ186の駆動により、フォーカスレンズ180が目標位置X0に向かって移動する。目標位置X0を基準として設けられる所定範囲内にフォーカスレンズ180が入る位置、つまり点O2に到達する時刻t1において、第1行の転送パルスφTX3(1)がローレベルとなる。これによって第3の転送トランジスタ503がオフとなり、第1行のPD500のリセットが解除されて信号電荷の蓄積が開始する。つまり、この時点で露光が開始される。その後、第1行の転送パルスφTX1(1)がハイレベルとなったときに、第1の転送トランジスタ501Aがオンとなる。第1行のPD500で発生して蓄積された信号電荷は、第1行の電荷を保持する信号保持部507Aへ転送される。 First, the motor 186 is driven to move the focus lens 180 toward the target position X0. At time t1 when the focus lens 180 reaches a position where the focus lens 180 falls within a predetermined range provided with the target position X0 as a reference, that is, the point O2, the transfer pulse φTX3(1) of the first row becomes low level. As a result, the third transfer transistor 503 is turned off, the reset of the PD 500 in the first row is released, and accumulation of signal charges starts. That is, exposure is started at this time. After that, when the transfer pulse φTX1(1) of the first row becomes high level, the first transfer transistor 501A is turned on. The signal charge generated and accumulated in the PD 500 of the first row is transferred to the signal holding section 507A holding the charge of the first row.

フォーカスレンズ180が目標位置X0に対応する点O3に到達してモータ186が停止した後に、そこからさらに慣性力でフォーカスレンズ180が移動する。点O4は所定範囲内と所定範囲外との境界の位置である。フォーカスレンズ180が点O4に到達する時刻t1*において、第1行の転送パルスφTX1(1)がローレベルとなる。このとき第1の転送トランジスタ501Aがオフとなり、第1行のPD500に蓄積された信号電荷を、第1行の信号保持部507Aへ転送する処理が終了する。同時に第1行の転送パルスφTX3(1)がハイレベルとなって第3の転送トランジスタ503がオンとなり、第1行のPD500で発生した信号電荷の蓄積が終了し、信号電荷が排出される。 After the focus lens 180 reaches the point O3 corresponding to the target position X0 and the motor 186 is stopped, the focus lens 180 is further moved by inertial force. A point O4 is the position of the boundary between the inside of the predetermined range and the outside of the predetermined range. At time t1 * when the focus lens 180 reaches the point O4, the transfer pulse φTX1(1) of the first row becomes low level. At this time, the first transfer transistor 501A is turned off, and the process of transferring the signal charge accumulated in the PD 500 of the first row to the signal holding section 507A of the first row is completed. At the same time, the transfer pulse φTX3(1) of the first row becomes high level to turn on the third transfer transistor 503, the accumulation of the signal charge generated in the PD 500 of the first row is completed, and the signal charge is discharged.

時刻t1から時刻t1*までの時間Δt1は1撮影期間における1回目の蓄積時間に相当し、図4(B)では右上がりの斜線を付して示す領域での蓄積時間602-1として図示されている。このような蓄積動作は1撮影期間にてフォーカスレンズ180が所定範囲内に位置するときに行われ、右上がりの斜線で示す各領域の蓄積時間602-1,602-2,602-3,…602-nとして図示されている。これらの複数回の蓄積時間を加算することで任意のシャッタ速度S1の1回分の蓄積と同等の蓄積時間が得られる。各蓄積時間602-j(j=1~n)はΔtj(=tj*-tj)に相当する。なお、蓄積時間602-2,602-3,…602-nにおける制御動作については蓄積時間602-1の場合と同様であるため、それらの説明を省略する。 The time Δt1 from time t1 to time t1 * corresponds to the first accumulation time in one imaging period, and in FIG. ing. Such an accumulation operation is performed when the focus lens 180 is positioned within a predetermined range in one imaging period, and accumulation times 602-1, 602-2, 602-3, . . . 602-n. By adding these multiple accumulation times, an accumulation time equivalent to one accumulation at an arbitrary shutter speed S1 can be obtained. Each accumulation time 602-j (j=1 to n) corresponds to Δtj (=tj * -tj). . . , 602-n are the same as in the case of the accumulation time 602-1, description thereof will be omitted.

時刻tnからΔtnが経過した時刻tn*では、タイミング発生部189にて垂直同期信号φVおよび水平同期信号φHがハイレベルになる。この信号変化に同期して、第1行のリセットパルスφRES(1)がローレベルとなると第1行のリセットトランジスタ504がオフとなって、第1行のFD領域508のリセット状態が解除される。同時に、第1行の選択パルスφSEL(1)がハイレベルとなると第1行の選択トランジスタ506がオンとなり、時刻t1からtn*までの間の蓄積時間602-1から602-nとして加算された第1行の画像信号の読み出しが可能となる。 At time tn * after .DELTA.tn has passed from time tn, the timing generator 189 causes the vertical synchronizing signal .phi.V and the horizontal synchronizing signal .phi.H to go high. In synchronization with this signal change, when the reset pulse φRES(1) of the first row becomes low level, the reset transistor 504 of the first row is turned off, and the reset state of the FD region 508 of the first row is released. . At the same time, when the selection pulse φSEL(1) of the first row goes high, the selection transistor 506 of the first row is turned on, and the accumulation times 602-1 to 602-n from time t1 to tn * are added. It becomes possible to read out the image signal of the first row.

シャッタ速度S1に対応する露光時間は、時刻tjからtj*までの時間Δtj(j=1~n)をすべて加算した、Δt1+Δt2+Δt3+…+Δtnとなる。最終の露光期間である時刻tnからtn*までの期間が経過した時刻、つまり撮影終了時刻はtn*である。 The exposure time corresponding to the shutter speed S1 is Δt1+Δt2+Δt3+ . The time when the period from time tn, which is the final exposure period, to tn * has elapsed, that is, the shooting end time is tn * .

画素部のリセットが解除され、画像信号の読み出しを可能とすると同時に、第1行の転送パルスφTX2(1)がハイレベルとなり、第1行の第2の転送トランジスタ502Aがオンとなる。これにより第1行のFD領域508の電位の変化に応じた信号が第1行の増幅トランジスタ505および選択トランジスタ506を介して信号出力線523に読み出される。この信号は不図示の読み出し回路に供給されて第1行の画像信号として外部に出力される。その後、リセットパルスφRES(1)がハイレベルになり、リセットトランジスタ504がオン状態になるので、第1行のFD領域508、第1行の信号保持部507Aがリセットされる。このとき第1行の選択パルスφSEL(1)はローレベルになっている。 At the same time that the reset of the pixel portion is released and image signals can be read out, the transfer pulse φTX2(1) of the first row becomes high level and the second transfer transistor 502A of the first row is turned on. As a result, a signal corresponding to the change in potential of the FD region 508 in the first row is read out to the signal output line 523 through the amplification transistor 505 and the selection transistor 506 in the first row. This signal is supplied to a readout circuit (not shown) and output to the outside as an image signal for the first row. After that, the reset pulse φRES(1) becomes high level and the reset transistor 504 is turned on, so that the FD region 508 in the first row and the signal holding section 507A in the first row are reset. At this time, the selection pulse φSEL(1) for the first row is at low level.

第2行の信号処理は、時刻tn*の後の水平同期信号φHに同期して実行される。例えば、時刻tmのときの水平同期信号φHによって開始される信号処理のタイミングチャートに関し、これを第m行に対応するものとする。そのスイッチ信号をφSEL(m)、φRES(m)、φTX3(m)、φTX1(m)、φTX2(m)と表すことが可能である。
以上のように、フォーカスレンズ180が所定範囲内に位置するときにのみ蓄積動作が行われ、複数回の蓄積時間を加算することにより、任意のシャッタ速度S1に対応する露光時間を得ることができる。
The signal processing of the second row is executed in synchronization with the horizontal sync signal φH after time tn * . For example, regarding the timing chart of the signal processing started by the horizontal synchronizing signal φH at time tm, this corresponds to the m-th row. The switch signals can be represented as φSEL(m), φRES(m), φTX3(m), φTX1(m), φTX2(m).
As described above, the accumulation operation is performed only when the focus lens 180 is positioned within a predetermined range, and by adding accumulation times for a plurality of times, an exposure time corresponding to an arbitrary shutter speed S1 can be obtained. .

次に図5を参照して、撮像素子184の制御方法を詳細に説明する。図5は、ユーザが撮像開始指示を行ってから前述の制御により露光および蓄積を複数回行う場合のフローチャートである。ユーザが撮像開始指示を行う際にレリーズボタンの半押し操作を行い、スイッチST154をオンにしてから、直ちに全押し操作を行う場合を想定する。 Next, with reference to FIG. 5, a method for controlling the imaging device 184 will be described in detail. FIG. 5 is a flow chart when exposure and accumulation are performed a plurality of times by the above-described control after the user issues an imaging start instruction. It is assumed that when the user issues an imaging start instruction, the user presses the release button halfway, turns on the switch ST154, and then immediately presses the release button fully.

レリーズボタンの操作後、S001で測光および測距が行われる。測光では、例えば撮像光学系152を通過した光が撮像素子184に入射した際に、その輝度情報よりシステム制御部178が被写体の輝度を算出する。あるいは測光用のセンサを別途有する構成では当該センサにより被写体の輝度が検出される。また測距では、例えば撮像面位相差検出が行われる。撮像素子184が測距用の撮像画素のペアを有する場合、システム制御部178は対をなす画像信号を解析して焦点状態の検出を行う。 After the release button is operated, photometry and distance measurement are performed in S001. In photometry, for example, when light that has passed through the imaging optical system 152 is incident on the imaging element 184, the system control unit 178 calculates the luminance of the object from the luminance information. Alternatively, in a configuration in which a sensor for photometry is provided separately, the sensor detects the brightness of the subject. In the distance measurement, for example, imaging plane phase difference detection is performed. When the imaging device 184 has a pair of imaging pixels for range finding, the system control unit 178 analyzes the paired image signals to detect the focus state.

次にS002でシステム制御部178は、S001で得られた測光結果、および測距結果に基づいて算出される合焦距離の検出結果から、シャッタ速度や絞り値等の露光量調整パラメータとフォーカスレンズ180の光軸方向の移動量を決定する。 Next, in S002, the system control unit 178 calculates exposure amount adjustment parameters such as shutter speed and aperture value, and the focus lens from the photometry result obtained in S001 and the detection result of the focal distance calculated based on the distance measurement result. 180 to determine the amount of movement in the direction of the optical axis.

S003でシステム制御部178は、S002で決定したフォーカスレンズ180の移動量から、フォーカスレンズ180の速度と加速度を決定する。メモリ190には、フォーカスレンズ180の移動量に応じてフォーカスレンズ180を駆動する際に必要な複数通りのパターンのレンズ駆動速度および加速度のデータが記憶されている。システム制御部178は必要に応じてこれらの情報をメモリ190から読み出して使用する。 In S003, the system control unit 178 determines the speed and acceleration of the focus lens 180 from the amount of movement of the focus lens 180 determined in S002. The memory 190 stores a plurality of patterns of lens drive speed and acceleration data necessary for driving the focus lens 180 according to the amount of movement of the focus lens 180 . The system control unit 178 reads out these pieces of information from the memory 190 and uses them as necessary.

S004でシステム制御部178は、S003で決定したレンズ駆動速度および加速度のデータに基づき、撮像素子184における露光、蓄積、および排出の動作タイミングを決定する。フォーカスレンズ180が停止する直前の減速加速度はレンズ駆動速度および加速度情報から決まり、上記の通りフォーカスレンズ180を加振する慣性力が作用する。よってレンズ駆動速度でフォーカスレンズ180を駆動した時のフォーカスレンズ180の振動波形を予測することができる。図4(A)で例示したフォーカスレンズ180の挙動から、フォーカスレンズ180が所定範囲内に位置する時刻を算出することができる。 In S004, the system control unit 178 determines operation timings for exposure, accumulation, and ejection in the imaging element 184 based on the lens driving speed and acceleration data determined in S003. The deceleration acceleration immediately before the focus lens 180 stops is determined by the lens drive speed and the acceleration information, and the inertial force that vibrates the focus lens 180 acts as described above. Therefore, it is possible to predict the vibration waveform of the focus lens 180 when the focus lens 180 is driven at the lens driving speed. From the behavior of the focus lens 180 illustrated in FIG. 4A, the time when the focus lens 180 is positioned within the predetermined range can be calculated.

図4(A)の例では、フォーカスレンズ180が初期位置から目標位置X0に向かって移動し、目標位置X0を基準に設けられる所定範囲内に到達する点O2の時刻がt1として求まる。その後、フォーカスレンズ180が所定範囲外に出る点O4の時刻がt1*として求まり、さらにその後、再びフォーカスレンズ180が所定範囲内に入る点O5の時刻がt2として求まる。このように時刻tjとtj*が順次に求められる。この時、フォーカスレンズ180が所定範囲内にある場合にのみ露光が行われることによって、画像のボケを許容範囲内に収め、画像劣化を防止できる。例えばフォーカスレンズ180が所定範囲内に位置する時刻t1からt1*までの間に、PD500での露光が開始して発生した信号電荷を信号保持部507Aに転送・蓄積する際の露光および蓄積タイミングを定めることで画像劣化を防止できる。さらにはフォーカスレンズ180が所定範囲外に出る時刻t1*からt2までの間に、PD500で発生した信号電荷を排出する際のタイミングを定めることができる。同様にして、システム制御部178は撮影終了時刻tn*までの露光・蓄積・排出タイミングを決定する。 In the example of FIG. 4A, the time t1 is obtained when the focus lens 180 moves from the initial position toward the target position X0 and reaches within a predetermined range based on the target position X0. After that, the time of point O4 at which the focus lens 180 goes out of the predetermined range is obtained as t1 * , and the time of point O5 at which the focus lens 180 again enters the predetermined range is obtained as t2. In this way, the times tj and tj * are obtained sequentially. At this time, by performing exposure only when the focus lens 180 is within a predetermined range, blurring of the image can be kept within the permissible range and image deterioration can be prevented. For example, between times t1 and t1 * when the focus lens 180 is positioned within a predetermined range, the exposure and accumulation timings for transferring and accumulating the signal charges generated by the start of exposure in the PD 500 to the signal holding unit 507A are set. Deterioration of the image can be prevented by setting it. Furthermore, it is possible to set the timing for discharging the signal charges generated in the PD 500 between the times t1 * and t2 when the focus lens 180 goes out of the predetermined range. Similarly, the system control unit 178 determines exposure/accumulation/ejection timings up to the photographing end time tn * .

本実施形態では、レンズ駆動速度および加速度の情報に基づいて、予め定めておいた露光・蓄積・排出タイミング情報をメモリ190に記憶する処理が行われる。システム制御部178は必要に応じて、これらの情報をメモリ190から読み出して使用する。 In the present embodiment, processing for storing predetermined exposure/accumulation/ejection timing information in the memory 190 is performed based on information on the lens drive speed and acceleration. The system control unit 178 reads out these pieces of information from the memory 190 and uses them as necessary.

S005でシステム制御部178は、S004で決定した露光・蓄積・排出タイミング情報をタイミング発生部189に伝える。タイミング発生部189は露光・蓄積・排出タイミング情報に従うパルスを発生させて撮像素子184に出力することで撮像素子184を制御する。 In S005, the system control unit 178 notifies the timing generation unit 189 of the exposure/accumulation/ejection timing information determined in S004. The timing generation unit 189 controls the imaging element 184 by generating a pulse according to the exposure/accumulation/ejection timing information and outputting it to the imaging element 184 .

S006でシステム制御部178は、モータ186の駆動を開始させるとともに経過時間(以下、Tと記す)のカウントを開始する。経過時間Tは図4(A)および(B)のタイミングチャートにおいて横軸で示す時間に相当する。図4(A)にてフォーカスレンズ180が動き始める点O1での時刻を経過時間Tの起点、つまりT=0とする。経過時間Tと、S004で決定された露光・蓄積・排出タイミング情報に従って撮像素子184の動作タイミングの制御が行われる。 In S006, the system control unit 178 starts driving the motor 186 and starts counting the elapsed time (hereinafter referred to as T). The elapsed time T corresponds to the time indicated by the horizontal axis in the timing charts of FIGS. 4(A) and 4(B). Let the time at the point O1 where the focus lens 180 starts to move in FIG. 4A be the starting point of the elapsed time T, that is, T=0. The operation timing of the imaging element 184 is controlled according to the elapsed time T and the exposure/accumulation/ejection timing information determined in S004.

S007からは、図4で説明した露光・蓄積・排出が行われる。S007にて、それまでにフォトダイオードに生じていた電荷を排出するリセット動作が行われる。次にS008でタイミング発生部189は、現時点までの経過時間Tが露光・蓄積・排出タイミングにおける露光・電荷蓄積の指示時刻に到達しているか否かを判定する。露光・電荷蓄積の指示時刻は、図4(A)に例示した時間帯t1~t1*(602-1)、t2~t2*(602-2)、t3~t3*(602-3)、…tn~tn*(602-n)の各期間内の時刻を示す。現在の時刻が露光・電荷蓄積の指示時刻である場合、S009の処理に進み、そうでなければS007の処理に戻る。 From S007, the exposure/accumulation/ejection described with reference to FIG. 4 are performed. At S007, a reset operation is performed to discharge the charge that has been generated in the photodiode up to that point. Next, in S008, the timing generator 189 determines whether or not the elapsed time T up to the present time has reached the instruction time of exposure/charge accumulation in the exposure/accumulation/discharge timing. The indicated times for exposure and charge accumulation are time periods t1 to t1 * (602-1), t2 to t2 * (602-2), t3 to t3 * (602-3), . . . It indicates the time within each period from tn to tn * (602-n). If the current time is the instruction time for exposure and charge accumulation, the process proceeds to S009; otherwise, the process returns to S007.

S009では、露光・電荷蓄積の指示時刻の時間帯で露光が行われて、PD500に電荷が生じ、電荷が信号保持部507Aに転送されて蓄積が行われる。S010でタイミング発生部189は経過時間Tに基づいて、撮影終了時刻tn*に到達したか否かを判定する。撮影終了時刻tn*の情報は、露光・蓄積・排出タイミング情報に含まれており、メモリ190に記憶されている。S005において露光・蓄積・排出タイミング情報がタイミング発生部189に伝達される際に撮影終了時刻tn*の情報も伝達される。撮影終了時刻tn*に到達したと判定された場合、S011の処理に進み、撮影終了時刻tn*に到達していないと判定された場合にはS008の処理に戻る。S011ではFD領域508を通して、信号保持部507Aに蓄積された信号電荷を画像信号として外部に出力する処理が実行され、1回分の撮影が終了する。 In S009, exposure is performed in the time zone of the instruction time for exposure and charge accumulation, charges are generated in the PD 500, and the charges are transferred to the signal holding unit 507A and accumulated. In S010, the timing generation unit 189 determines based on the elapsed time T whether or not the shooting end time tn * has been reached. Information on the shooting end time tn * is included in the exposure/accumulation/ejection timing information and stored in the memory 190 . When the exposure/accumulation/ejection timing information is transmitted to the timing generator 189 in S005, the information of the shooting end time tn * is also transmitted. If it is determined that the shooting end time tn * has been reached, the process proceeds to S011, and if it is determined that the shooting end time tn * has not been reached, the process returns to S008. In S011, a process of outputting the signal charges accumulated in the signal holding unit 507A as an image signal to the outside through the FD area 508 is executed, and one shot of imaging is completed.

図4(B)に示す例では、露光・蓄積と排出が複数回繰り返される。しかし、フォーカスレンズ180が目標位置X0に向かって移動し、所定範囲内(X1以上かつX2以下)に到達した後、所定範囲外(X1未満の範囲、またはX2を超える範囲)に出ることがない場合もあり得る。その場合には露光・蓄積動作と排出動作はそれぞれ1回ずつでもよい。 In the example shown in FIG. 4B, exposure/accumulation and discharge are repeated multiple times. However, after the focus lens 180 moves toward the target position X0 and reaches within the predetermined range (X1 or more and X2 or less), it does not go out of the predetermined range (the range less than X1 or the range exceeding X2). It is possible. In that case, the exposure/accumulation operation and the ejection operation may be performed once each.

図6に示す比較例を参照して、本実施形態の効果について説明する。図6(A)は図4(A)と同様にフォーカスレンズ180の光軸方向の振動を示す図である。図6(B)は比較例の撮像素子184の駆動シーケンスを示すタイミングチャートである。比較例では整定期間後に撮影動作が行われる。点O3で示すモータ186の停止時刻から整定時間が経過した点O7から、フォーカスレンズ180の振動が所定範囲内に収束する例を示す。つまり、点O7以降から露光が開始する。 The effect of this embodiment will be described with reference to a comparative example shown in FIG. FIG. 6A is a diagram showing vibration of the focus lens 180 in the optical axis direction, like FIG. 4A. FIG. 6B is a timing chart showing the driving sequence of the imaging element 184 of the comparative example. In the comparative example, the shooting operation is performed after the settling period. An example is shown in which the vibration of the focus lens 180 converges within a predetermined range from a point O7 after the settling time has elapsed from the stop time of the motor 186 indicated by a point O3. That is, exposure starts from point O7 onwards.

図6(B)に示すように、フォーカスレンズ180が初期位置から所定範囲に到達しても電荷蓄積を開始せず、フォーカスレンズ180が所定範囲内から逸脱しなくなるまでの時間が整定時間として設けられている。整定時間の経過後に撮像素子184は、時刻t1からPD500で信号電荷の蓄積を開始した後、信号電荷を信号保持部507Aへ転送する。時刻t1から時刻t4までの期間(602-1)に蓄積された信号電荷に基づく画像信号の読み出しが可能となり、転送パルスφTX2(1)がハイレベルとなった時刻t5から画像信号が外部に出力される。 As shown in FIG. 6B, the settling time is set to the time until the focus lens 180 does not deviate from the predetermined range without starting charge accumulation even when the focus lens 180 reaches the predetermined range from the initial position. It is After the settling time has elapsed, the imaging element 184 starts accumulating signal charges in the PD 500 from time t1, and then transfers the signal charges to the signal holding unit 507A. The image signal based on the signal charges accumulated in the period (602-1) from time t1 to time t4 can be read out, and the image signal is output to the outside at time t5 when the transfer pulse φTX2(1) becomes high level. be done.

図4(B)と図6(B)との比較から、本実施形態では整定時間の経過を待たずに露光を開始できることが分かる。本実施形態によれば、画像劣化を抑制しつつ、ユーザが撮像開始指示の操作を行った時点から撮像素子が露光を開始する時点までの時間を短縮可能である。 From a comparison between FIG. 4B and FIG. 6B, it can be seen that exposure can be started without waiting for the settling time to elapse in this embodiment. According to the present embodiment, it is possible to shorten the time from when the user performs an operation for instructing the start of imaging to when the imaging element starts exposure while suppressing image deterioration.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態の撮像装置は、フォーカスレンズ180の位置を検出する位置検出部187(図2参照)を備える。例えば、位置検出部187はモータ186によってフォーカスレンズ180が移動する位置をセンサで検出する。位置検出部187は位置検出信号をシステム制御部178に出力する。システム制御部178は、取得した位置検出信号に基づいてフォーカスレンズ180の駆動制御を行う。なお、本実施形態にて第1実施形態と同様の構成要素については、既に使用した符号を用いることによって、それらの詳細な説明を省略し、主に相違点を説明する。このような説明の省略方法は後述の実施形態でも同じである。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the invention will be described. The image pickup apparatus of this embodiment includes a position detection section 187 (see FIG. 2) that detects the position of the focus lens 180 . For example, the position detection unit 187 detects the position to which the focus lens 180 is moved by the motor 186 with a sensor. The position detector 187 outputs a position detection signal to the system controller 178 . The system control unit 178 performs drive control of the focus lens 180 based on the acquired position detection signal. In addition, in this embodiment, by using the same reference numerals as those of the first embodiment, the detailed explanation thereof will be omitted, and mainly the differences will be explained. This method of omitting description is the same in the embodiments described later.

図7は本実施形態の処理を説明するフローチャートである。本実施形態では位置検出部187により取得されるフォーカスレンズ180の位置情報に基づいて撮像素子184の制御を行う例を示す。S101からS103の処理はそれぞれ、図5のS001からS003の処理と同様であるので、詳細な説明を割愛する。 FIG. 7 is a flowchart for explaining the processing of this embodiment. In the present embodiment, an example of controlling the imaging device 184 based on the position information of the focus lens 180 acquired by the position detection unit 187 is shown. The processing from S101 to S103 is the same as the processing from S001 to S003 in FIG. 5, respectively, so detailed description is omitted.

S104において、S103で決定されたレンズ駆動速度および加速度のデータに従ってモータ186の駆動が開始する。S105では、モータ186の駆動開始直後から、撮像素子184にて、PD500で光電変換されて発生する信号電荷が排出される。 At S104, the driving of the motor 186 is started in accordance with the lens drive speed and acceleration data determined at S103. In S105, immediately after the start of driving the motor 186, signal charges generated by photoelectric conversion in the PD 500 in the imaging device 184 are discharged.

次のS106においてシステム制御部178は、フォーカスレンズ180の検出位置が所定範囲内であるかどうかを判定する。図4(A)を参照して具体的に説明すると、所定範囲はX1以上であって、かつX2以下の範囲である。つまり、光軸方向におけるフォーカスレンズ位置に対する所定範囲は下限がX1であり、上限がX2である。システム制御部178は位置検出部187から得られるフォーカスレンズ180の検出位置がX1以上、かつX2以下であるかどうかを判定する。判定条件を満たす場合、S107の処理に進み、判定条件を満たさない場合にはS105の処理に戻る。 In next S106, the system control unit 178 determines whether or not the detected position of the focus lens 180 is within a predetermined range. Specifically, referring to FIG. 4A, the predetermined range is a range of X1 or more and X2 or less. That is, the predetermined range for the focus lens position in the optical axis direction has a lower limit of X1 and an upper limit of X2. The system controller 178 determines whether the detected position of the focus lens 180 obtained from the position detector 187 is greater than or equal to X1 and less than or equal to X2. If the determination condition is satisfied, the process proceeds to S107, and if the determination condition is not satisfied, the process returns to S105.

S107においてPD500で露光が開始され、発生した信号電荷が信号保持部507Aに転送されて蓄積動作が行われる。このときにシステム制御部178は、複数回行われる露光時間の累計をメモリ190に記憶する処理を実行し、総露光時間のカウントを開始する。次のS108でシステム制御部178は、カウントされた総露光時間がS102で決定された露光量に対応するシャッタ速度に相当する露光時間より短いか否かを判定する。総露光時間がシャッタ速度に相当する露光時間より短い場合、S121の処理に進み、判定条件を満たさない場合にはS109の処理に進む。 In S107, the PD 500 starts exposure, and the generated signal charges are transferred to the signal holding unit 507A for accumulation. At this time, the system control unit 178 executes a process of storing the total exposure time performed multiple times in the memory 190, and starts counting the total exposure time. In next S108, the system control unit 178 determines whether or not the counted total exposure time is shorter than the exposure time corresponding to the shutter speed corresponding to the exposure amount determined in S102. If the total exposure time is shorter than the exposure time corresponding to the shutter speed, the process proceeds to S121, and if the determination condition is not satisfied, the process proceeds to S109.

S121でシステム制御部178は位置検出部187から取得した検出位置がX1未満であるか、またはX2を超えるかについて判定を行う。検出位置がX1未満であるか、またはX2を超えると判定された場合、S122の処理に進み、判定条件を満たさない場合にはS107の処理に戻る。 In S121, the system control unit 178 determines whether the detected position acquired from the position detection unit 187 is less than X1 or exceeds X2. If it is determined that the detected position is less than X1 or exceeds X2, the process proceeds to S122, and if the determination condition is not satisfied, the process returns to S107.

S122では、フォーカスレンズ180の検出位置が所定範囲外(X1未満の範囲、またはX2を超える範囲)であるため、信号電荷の蓄積を終了し、総露光時間のカウントを終了する。そしてS105の処理に戻り、PD500で発生した信号電荷が排出される。カウント値は総露光時間としてメモリ190の記憶値に加算して蓄積され、この後、再びS107の処理を行うときに総露光時間のカウントが再開する。 In S122, since the detection position of the focus lens 180 is out of the predetermined range (range less than X1 or range over X2), accumulation of signal charges is terminated, and counting of the total exposure time is terminated. Then, the process returns to S105, and the signal charge generated by the PD 500 is discharged. The count value is added to the value stored in the memory 190 as the total exposure time and accumulated. After that, when the process of S107 is performed again, the total exposure time is restarted.

S109においては、シャッタ速度に対応する時間での露光および蓄積が終了しているので、信号保持部507Aに蓄積された信号電荷がFD領域508を通して画像信号として外部に出力され、1回分の撮影を終了する。 In S109, since the exposure and accumulation for the time corresponding to the shutter speed have been completed, the signal charge accumulated in the signal holding unit 507A is output as an image signal to the outside through the FD area 508, and one shot of photographing is performed. finish.

本実施形態では、位置検出部187から得られるフォーカスレンズ180の検出位置情報に基づいて信号電荷の蓄積と排出が行われる。このため、モータ186の駆動開始後に何らかの外乱が加わってフォーカスレンズ180の振動波形が乱れた場合でも、より正確に、フォーカスレンズ180の位置が所定範囲内である場合の露光が可能となる。 In this embodiment, accumulation and discharge of signal charges are performed based on detection position information of the focus lens 180 obtained from the position detection unit 187 . Therefore, even if the vibration waveform of the focus lens 180 is disturbed by some disturbance after the start of driving the motor 186, more accurate exposure can be performed when the position of the focus lens 180 is within a predetermined range.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態では、経過時間Tとフォーカスレンズ180の検出位置情報を組み合わせて撮像素子184を制御する。これによって、フォーカスレンズ180の振動波形が乱れた場合でも、より正確に、フォーカスレンズ180の位置が所定範囲内である場合の露光が可能である。さらに撮像素子184の一連の動作におけるタイムラグを低減させる効果が得られる。本実施形態の撮像装置の構成は第2実施形態と同様である。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the invention will be described. In this embodiment, the image sensor 184 is controlled by combining the elapsed time T and the detection position information of the focus lens 180 . As a result, even when the vibration waveform of the focus lens 180 is disturbed, more accurate exposure can be performed when the position of the focus lens 180 is within a predetermined range. Furthermore, the effect of reducing the time lag in a series of operations of the imaging element 184 can be obtained. The configuration of the imaging apparatus of this embodiment is the same as that of the second embodiment.

図8は本実施形態の制御を説明するフローチャートである。本実施形態では経過時間Tと検出位置情報の両方を使用して撮像素子184の制御が行われる。S201からS203の処理はそれぞれ、図5のS001からS003の処理と同様であるので、詳細な説明を割愛する。 FIG. 8 is a flow chart for explaining the control of this embodiment. In this embodiment, the imaging element 184 is controlled using both the elapsed time T and the detected position information. The processing from S201 to S203 is the same as the processing from S001 to S003 in FIG. 5, respectively, so detailed description is omitted.

S204でシステム制御部178は、S203で決定されたレンズ駆動速度および加速度のデータに基づき、撮像素子184の露光・蓄積・排出の動作タイミングを決定する。基本的な処理は図5のS004と同様であるが、本実施形態では第1実施形態と異なり、図4(A)において、フォーカスレンズ180の位置が所定範囲内に入る点O2の時刻t1から経過時間Tのカウントを開始する。そのため、t1=0とし、t1以降から撮影終了時刻tn*まで、予め定めた露光・蓄積・排出のタイミング情報をメモリ190が記憶している。システム制御部178は必要に応じてこれらの情報をメモリ190から読み出して使用する。 In S204, the system control unit 178 determines operation timings for exposure, accumulation, and ejection of the imaging device 184 based on the lens drive speed and acceleration data determined in S203. Although the basic processing is the same as that of S004 in FIG. 5, in this embodiment, unlike the first embodiment, in FIG. Start counting the elapsed time T. Therefore, t1=0, and the memory 190 stores predetermined exposure/accumulation/ejection timing information from t1 onwards to the shooting end time tn*. The system control unit 178 reads out these pieces of information from the memory 190 and uses them as necessary.

S205でシステム制御部178は、メモリ190から露光・蓄積・排出のタイミング情報を読み出してタイミング発生部189に伝達する。S206でモータ186の駆動が開始する。S207においてモータ186の駆動開始直後から、撮像素子184では、PD500で光電変換されて発生する信号電荷が排出される。 In S<b>205 , the system control unit 178 reads exposure/accumulation/ejection timing information from the memory 190 and transmits it to the timing generation unit 189 . At S206, the driving of the motor 186 is started. Immediately after the start of driving the motor 186 in S207, in the imaging element 184, signal charges generated by photoelectric conversion in the PD 500 are discharged.

次にS208でシステム制御部178は、位置検出部187から得られる検出位置がX1以上であるか否かを判定する。検出位置が最初にX1以上となった場合、S209の処理に進み、検出位置がX1未満である場合にはS207の処理に戻る。 Next, in S208, the system controller 178 determines whether or not the detected position obtained from the position detector 187 is greater than or equal to X1. If the detected position is greater than or equal to X1 for the first time, the process proceeds to S209, and if the detected position is less than X1, the process returns to S207.

S209においては、位置検出部187による検出位置が所定範囲内(X1以上かつX2以下)であるので、経過時間Tのカウントが開始する。S210では、第1実施形態と同様に、経過時間Tから、露光・蓄積・排出タイミングにおける電荷蓄積の指示時刻に到達しているか否かをタイミング発生部189が判定する。判定条件を満たす場合、S211の処理に進み、判定条件を満たさない場合にはS221の処理に進む。ただし、S208において検出位置がX1以上であると判定され、S209にて経過時間Tのカウントを開始した直後におけるS210の処理においては電荷蓄積の指示時刻であるため、S211の処理に進む。 In S209, since the position detected by the position detection unit 187 is within the predetermined range (X1 or more and X2 or less), counting of the elapsed time T is started. In S210, as in the first embodiment, the timing generation unit 189 determines from the elapsed time T whether or not the instruction time for charge accumulation in the exposure/accumulation/discharge timing has been reached. If the determination condition is satisfied, the process proceeds to S211, and if the determination condition is not satisfied, the process proceeds to S221. However, in S208, it is determined that the detected position is greater than or equal to X1, and in S210 immediately after starting counting the elapsed time T in S209, it is the instruction time for charge accumulation, so the process proceeds to S211.

S211において、PD500で露光を開始し、発生した信号電荷が信号保持部507Aに転送されて蓄積動作が行われる。これより後では露光・蓄積・排出タイミング情報に従って撮像素子184が経過時間Tに基づいて制御される。次にS212でシステム制御部178は、経過時間Tに基づき、現在時刻が撮影終了時刻tn*に到達したか否かを判定する。撮影終了時刻tn*に到達したと判定された場合、S213の処理に進み、到達していないと判定された場合にはS210の処理に戻る。S210からS221に進む場合には、PD500で発生する信号電荷の排出が行われた後、再びS210の処理に戻る。S213では、FD領域508を通して、信号保持部507Aに蓄積された信号電荷が画像信号として外部に出力され、1回分の撮影を終了する。 In S211, the PD 500 starts exposure, the generated signal charges are transferred to the signal holding unit 507A, and an accumulation operation is performed. After this, the imaging element 184 is controlled based on the elapsed time T according to the exposure/accumulation/ejection timing information. Next, in S212, based on the elapsed time T, the system control unit 178 determines whether or not the current time has reached the shooting end time tn * . If it is determined that the shooting end time tn * has been reached, the process proceeds to S213, and if it is determined that the time has not been reached, the process returns to S210. If the process proceeds from S210 to S221, the signal charges generated in the PD 500 are discharged, and then the process returns to S210. In S213, the signal charge accumulated in the signal holding unit 507A is output as an image signal to the outside through the FD area 508, and one shot of imaging is completed.

本実施形態では、位置検出部187により取得される検出位置が所定範囲の下限X1に最初に到達した時刻から経過時間Tのカウントを開始し、その後に露光・蓄積・排出タイミング情報に従って、経過時間Tに応じて撮像素子184を制御する。よって、フォーカスレンズ180がモータ186の駆動前の初期位置から最初に所定範囲に到達するまでの時間にばらつきが生じる場合でも、より正確に、フォーカスレンズ180の位置が所定範囲内である場合の信号電荷を蓄積できる。 In this embodiment, the elapsed time T is counted from the time when the detection position acquired by the position detection unit 187 first reaches the lower limit X1 of the predetermined range, and then the elapsed time T is counted according to the exposure/accumulation/ejection timing information. The imaging element 184 is controlled according to T. Therefore, even if there is variation in the time taken for the focus lens 180 to first reach the predetermined range from the initial position before the motor 186 is driven, the signal when the position of the focus lens 180 is within the predetermined range can be obtained more accurately. It can store charge.

また、第2実施形態の場合、システム制御部178は常に検出位置が所定範囲内であるか所定範囲外であるかを判定するので、撮像素子184の一連の動作に新たなタイムラグが発生する可能性がある。これに対して本実施形態では、フォーカスレンズ180の位置が最初に所定範囲内に到達した後には露光・蓄積・排出タイミング情報に従って撮像素子184が制御されるので、タイムラグを低減できる。 In addition, in the case of the second embodiment, the system control unit 178 always determines whether the detection position is within the predetermined range or outside the predetermined range. have a nature. On the other hand, in this embodiment, after the position of the focus lens 180 first reaches within the predetermined range, the imaging element 184 is controlled according to the exposure/accumulation/ejection timing information, so the time lag can be reduced.

[第4実施形態]
次に本発明の第4実施形態について説明する。分割露光を行ったときの複数の画像を合成して1枚の画像を生成する場合、各分割露光の間隔が大きくなるとその間の被写体の移動量が大きくなる。合成画像には移動被写体が離散的に写り込み、画像品位が低下するという問題がある。以下の実施形態では、画像品位の低下を抑制可能な撮像装置について説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the invention will be described. In the case of synthesizing a plurality of images obtained by performing split exposures to generate one image, the longer the interval between split exposures, the greater the amount of movement of the subject between them. A problem arises in that the moving subject appears discretely in the synthesized image, degrading the image quality. In the following embodiments, an imaging device capable of suppressing degradation of image quality will be described.

図9は撮像装置11の横断面を示す概略図である。撮像装置11はレンズ12と撮像素子13を備え、撮影光軸10に沿って被写体からの光がレンズ12を通して撮像素子13に入射する。画像処理部14は、撮像素子13により取得される撮像信号に対して所定の画像処理を行う。 FIG. 9 is a schematic diagram showing a cross section of the imaging device 11. As shown in FIG. An imaging device 11 includes a lens 12 and an imaging element 13 , and light from a subject enters the imaging element 13 through the lens 12 along an imaging optical axis 10 . The image processing unit 14 performs predetermined image processing on the imaging signal acquired by the imaging element 13 .

CPU15は撮像装置11の制御を統括する。例えば、CPU15は撮像素子13の電荷蓄積を制御する。操作部16は、ユーザによる撮影タイミングの指示や露光時間の設定操作等を受け付けて、操作指示信号をCPU15に出力する。CPU15は、撮像素子13が撮影前に検出する被写体の明るさと、操作部16を用いて設定される設定露光時間に基づいて撮像素子13による電荷蓄積を制御する。図10を参照して蓄積制御について説明する。 The CPU 15 supervises control of the imaging device 11 . For example, the CPU 15 controls charge accumulation in the imaging device 13 . The operation unit 16 receives a user's instruction for photographing timing, an operation for setting an exposure time, and the like, and outputs an operation instruction signal to the CPU 15 . The CPU 15 controls charge accumulation by the image pickup device 13 based on the brightness of the subject detected by the image pickup device 13 before photographing and the set exposure time set using the operation unit 16 . Accumulation control will be described with reference to FIG.

図10(A)は、画素部が備える光電変換部を簡略化して示す回路図である。撮像素子13は2次元アレイ状に配置された複数の光電変換部を備え、そのひとつを図10(A)に示す。PD21は被写体からの光に対応する電荷を発生する。PD21で発生した電荷は、蓄積スイッチ23によりコンデンサ22に移される。コンデンサ22に移された電荷は転送スイッチ24を介して増幅回路25に入力される。増幅回路25が増幅した信号は画像処理部14に出力される。 FIG. 10A is a simplified circuit diagram of a photoelectric conversion portion included in a pixel portion. The imaging device 13 has a plurality of photoelectric conversion units arranged in a two-dimensional array, one of which is shown in FIG. 10(A). The PD 21 generates charges corresponding to the light from the subject. The charge generated by the PD 21 is transferred to the capacitor 22 by the storage switch 23 . The charges transferred to the capacitor 22 are input to the amplifier circuit 25 via the transfer switch 24 . The signal amplified by the amplifier circuit 25 is output to the image processing section 14 .

リセットスイッチ26はPD21に蓄積された電荷を所定のタイミングでリセットすることで、次回の撮影への準備を行う。リセットスイッチ26、蓄積スイッチ23、転送スイッチ24のスイッチングタイミングについて図10(B)を用いて説明する。 The reset switch 26 resets the charge accumulated in the PD 21 at a predetermined timing to prepare for the next imaging. Switching timings of the reset switch 26, the storage switch 23, and the transfer switch 24 will be described with reference to FIG. 10B.

図10(B)は、フォトダイオードの露光状態と各スイッチの状態を示すタイミングチャートである。図10(B)にて左から右へ時間経過の方向を示し、上から順に、PD21の分割露光、リセットスイッチ26、蓄積スイッチ23、転送スイッチ24の各状態を示す。 FIG. 10B is a timing chart showing the exposure state of the photodiode and the state of each switch. FIG. 10B shows the direction of time passage from left to right, and shows the states of the PD 21 divided exposure, the reset switch 26, the accumulation switch 23, and the transfer switch 24 in order from the top.

撮影時の設定露光時間はユーザの指示にしたがって操作部16により設定されるが、撮像素子13が検出する被写体の明るさから求まる適正露光時間との間に隔たりがある場合には調整が必要である。以下では、設定露光時間に対応させた適正露光時間を実露光時間と定義する。例えば滝を撮影する際に躍動感のある流れを表現する意図で設定露光時間が1秒に設定された場合を想定する。被写体の明るさから算出される実露光時間が0.2秒であった場合には光量を1/5にする必要がある。 The set exposure time at the time of shooting is set by the operation unit 16 according to the user's instruction, but if there is a gap between the set exposure time and the appropriate exposure time obtained from the brightness of the subject detected by the image sensor 13, adjustment is required. be. Below, the proper exposure time corresponding to the set exposure time is defined as the actual exposure time. For example, assume that the set exposure time is set to 1 second with the intention of expressing a dynamic flow when photographing a waterfall. If the actual exposure time calculated from the brightness of the subject is 0.2 seconds, the amount of light must be reduced to 1/5.

撮像素子13の光電変換部を制御するCPU15は、1秒間において、実露光時間に相当する合計0.2秒が得られるように、短秒時に分割した露光を間欠的に行う。間欠的に分割した露光時間を分割露光時間と呼び、図10(B)の例ではパルス31の幅で示す0.05秒とする。 The CPU 15 that controls the photoelectric conversion section of the image sensor 13 intermittently performs divided exposures in short seconds so that a total of 0.2 seconds corresponding to the actual exposure time is obtained in 1 second. The intermittently divided exposure time is called a divided exposure time, and in the example of FIG. 10B, the width of the pulse 31 is 0.05 seconds.

リセットスイッチ26は、パルス32に示すタイミングでPD21の電荷をリセットする。分割露光時間に相当する0.05秒の経過後に、PD21に蓄積された電荷は蓄積スイッチ23を介してコンデンサ22に移送される。パルス33にしたがって、蓄積スイッチ23のスイッチングが行われる。上記の動作が4回繰り返される。 Reset switch 26 resets the charge of PD 21 at the timing indicated by pulse 32 . After 0.05 seconds, which corresponds to the split exposure time, the charges accumulated in the PD 21 are transferred to the capacitor 22 via the accumulation switch 23 . According to pulse 33, storage switch 23 is switched. The above operation is repeated four times.

コンデンサ22は蓄積スイッチ23のオン動作のたびに電荷が増えていき、PD21の4回分の電荷蓄積が終了する。全電荷がコンデンサ22に移動したときには、0.05秒の4回分、つまり実露光時間0.2秒に相当する電荷がコンデンサ22に蓄えられる。実露光時間0.2秒に相当する信号電荷は、設定露光時間である1秒をかけて取得されるので、その間の被写体の移動が画像信号に反映される。 The charge in the capacitor 22 increases each time the storage switch 23 is turned on, and the charge storage of the PD 21 is completed four times. When all the charges are transferred to the capacitor 22, the capacitor 22 stores four times of 0.05 seconds, that is, charges corresponding to the actual exposure time of 0.2 seconds. Since the signal charges corresponding to the actual exposure time of 0.2 seconds are acquired over the set exposure time of 1 second, the movement of the object during that time is reflected in the image signal.

転送スイッチ24は、パルス34で示すように、コンデンサ22に実露光時間相当の電荷が蓄えられるタイミングでオンになる。増幅回路25はその電荷に相当する信号を増幅して画像処理部14に出力する。CPU15はリセットスイッチ26、蓄積スイッチ23、転送スイッチ24を制御することで露光の分割数や、分割される各露光の時間、タイミングを変化させる。光電変換部の制御によって、設定露光時間と実露光時間との差に対処できる。つまり、設定露光時間に対して短い実露光時間で撮影が行われる。 The transfer switch 24 is turned on at the timing when the capacitor 22 stores electric charge corresponding to the actual exposure time, as indicated by the pulse 34 . The amplifier circuit 25 amplifies the signal corresponding to the charge and outputs it to the image processing section 14 . The CPU 15 controls the reset switch 26, the storage switch 23, and the transfer switch 24 to change the number of divisions of the exposure and the time and timing of each divided exposure. The difference between the set exposure time and the actual exposure time can be dealt with by controlling the photoelectric conversion unit. That is, shooting is performed with an actual exposure time that is shorter than the set exposure time.

図11は、図10(B)で説明した制御に基づき撮影される画像の説明図である。横方向(図の左右方向)は撮影時間の方向に対応し、縦方向(図の上下方向)は撮影画面の垂直方向に対応する。尚、図10(B)では設定露光時間内に4回の分割露光を行う場合のスイッチングタイミングを例示したが、図11ではよりわかりやすくするために2回の分割露光を行う例で説明する。設定露光時間41内には、分割露光時間42aと42dが含まれる。分割露光時間42aと42dとの間が非露光時間43aであり、分割露光時間42dの右側に非露光時間43bを示している。 FIG. 11 is an explanatory diagram of an image captured based on the control described with reference to FIG. 10B. The horizontal direction (horizontal direction in the figure) corresponds to the direction of shooting time, and the vertical direction (vertical direction in the figure) corresponds to the vertical direction of the shooting screen. Although FIG. 10B illustrates the switching timing when performing four divided exposures within the set exposure time, FIG. 11 illustrates an example of performing two divided exposures for easier understanding. The set exposure time 41 includes divided exposure times 42a and 42d. A non-exposure time 43a is between the split exposure times 42a and 42d, and a non-exposure time 43b is shown to the right of the split exposure time 42d.

すべての光電変換部におけるPD群は、分割露光時間42aおよび42dの期間に被写体からの光を電荷に変換して蓄積する(電荷蓄積)。非露光時間43aが分割露光時間42aと42dとに挟まれているために、移動被写体の動きが離散的に画面に写り込んでしまう。そこで本実施形態では、CPU15が画面の上下方向で光電変換部の制御を異ならせ、隣接行でPD21の電荷蓄積タイミングの位相をずらす制御を行う。図12を用いて具体的に説明する。 The PD groups in all the photoelectric conversion units convert the light from the object into charges and accumulate them (charge accumulation) during the divided exposure times 42a and 42d. Since the non-exposure time 43a is sandwiched between the split exposure times 42a and 42d, the movement of the moving subject appears discretely on the screen. Therefore, in this embodiment, the CPU 15 controls the photoelectric conversion units differently in the vertical direction of the screen, and performs control to shift the phase of the charge accumulation timing of the PD 21 in adjacent rows. A specific description will be given with reference to FIG.

図12は、隣接行でPD21の電荷蓄積タイミングの位相をずらした例を示す。この例では分割露光時間42aと42b、分割露光時間42cと42d、および非露光時間43a、43b、43cの関係を示している。図11との比較から分かるように、分割露光時間42aと42bとの位相関係、分割露光時間42cと42dとの位相関係が逆相となるようにCPU15が撮像素子13を制御する。ユーザが撮影画像を鑑賞した際には、非露光時間の間隔が図11に比べて半分になるので、被写体画像の離散的な動きが気にならなくなり、画像品位の低下を抑制できる。 FIG. 12 shows an example in which the phases of the charge accumulation timings of the PDs 21 are shifted in adjacent rows. This example shows the relationship between split exposure times 42a and 42b, split exposure times 42c and 42d, and non-exposure times 43a, 43b, and 43c. As can be seen from the comparison with FIG. 11, the CPU 15 controls the image sensor 13 so that the phase relationship between the split exposure times 42a and 42b and the phase relationship between the split exposure times 42c and 42d are opposite in phase. When the user views the captured image, the interval of the non-exposure time is halved compared to that in FIG. 11, so discrete movements of the subject image are no longer noticeable, and deterioration of image quality can be suppressed.

ここで実露光時間を長くする場合を説明する。図12において分割露光時間42aは左側の時間領域51内にあり、分割露光時間42b、42cは中央の時間領域52内にあり、分割露光時間42dは右側の時間領域53内にある。時間領域51は露光開始側の領域であり、時間領域53は露光終了側の領域である。実露光時間が長くなると、分割露光時間42a、42cは紙面の右方に向かって延びていく。これは分割露光の終了タイミングを時間tだけ遅らせることに対応する。一方、分割露光時間42dでは、紙面の右方に延ばすと設定露光時間41を超えてしまう。そのため、実露光時間が長くなると、分割露光時間42dは紙面の左方に向かって延びていく。分割露光時間42bについても同様である。これは分割露光の開始タイミングを時間tだけ早めることに対応する。 A case where the actual exposure time is lengthened will now be described. In FIG. 12, the split exposure time 42a is in the left time region 51, the split exposure times 42b and 42c are in the middle time region 52, and the split exposure time 42d is in the right time region 53. FIG. A time region 51 is a region on the exposure start side, and a time region 53 is a region on the exposure end side. As the actual exposure time becomes longer, the split exposure times 42a and 42c extend toward the right side of the paper. This corresponds to delaying the end timing of the split exposure by the time t. On the other hand, the divided exposure time 42d exceeds the set exposure time 41 if it is extended to the right side of the paper. Therefore, as the actual exposure time becomes longer, the divided exposure time 42d extends leftward on the paper surface. The same applies to the split exposure time 42b. This corresponds to advancing the start timing of the split exposure by the time t.

図13は上記動作を行った場合の撮影画像を例示する。実露光時間が長くなった場合に左側の時間領域61Lにある分割露光時間42aと、右側の時間領域61Rにある分割露光時間42cは右側に延長される。左側の時間領域61Lにある分割露光時間42bと、右側の時間領域61Rにある分割露光時間42dは左側に延長される。 FIG. 13 exemplifies a photographed image when the above operation is performed. When the actual exposure time becomes longer, the divided exposure time 42a in the left time region 61L and the divided exposure time 42c in the right time region 61R are extended to the right. The divided exposure time 42b in the left time region 61L and the divided exposure time 42d in the right time region 61R are extended to the left.

実露光時間が長くなると非露光時間は短くなるが、隣接行において時間領域61Lと61Rで露光タイミングに重なりが生ずる。重なりの発生するタイミングで露光が行われたときの被写体は、重なりがないタイミングで露光が行われたときの被写体よりも濃度が高くなって画面上で見えてしまう。本実施形態では、被写体の動きが撮影画像にて離散的に写り込むことへの対策を更に講じている。図14を用いて具体例を説明する。 The longer the actual exposure time, the shorter the non-exposure time, but the exposure timing overlaps between the time regions 61L and 61R in adjacent rows. A subject exposed at the timing when overlap occurs appears to have a higher density on the screen than a subject exposed at the timing when overlap does not occur. In the present embodiment, further measures are taken to prevent the movement of the subject from appearing discretely in the captured image. A specific example will be described with reference to FIG.

図14は、設定露光時間41において分割露光時間42a,42bとそれらの間にある非露光時間43aを示す。CPU15は、図12と図13では隣接行でずらしていたPD21の電荷蓄積タイミングを揃えて同期させる制御を行う。図11との相違点は、分割露光時間42aおよび42bが長くなっているために設定露光時間41に対して非露光時間43aの占める割合が小さくなり、移動被写体が離散的に写り込まなくなっている点である。また、図13の場合、隣接行で露光タイミングが重なる部分では濃度が高くなるので、非露光時間43aは露光タイミングに重なりが生じる時間領域61Lと61Rとの間にある時間となる。これに対し、図14では露光タイミングを同期させることにより非露光時間43aを短縮できる。よって露光タイミングの重なりが部分的でないために被写体の濃度変化が目立つことはない。 FIG. 14 shows divided exposure times 42a and 42b in the set exposure time 41 and non-exposure time 43a between them. The CPU 15 performs control to align and synchronize the charge accumulation timings of the PDs 21, which are shifted in adjacent rows in FIGS. The difference from FIG. 11 is that because the divided exposure times 42a and 42b are longer, the ratio of the non-exposure time 43a to the set exposure time 41 is smaller, and the moving subject is no longer captured discretely. It is a point. In the case of FIG. 13, since the density is high in the portions where the exposure timings overlap in adjacent rows, the non-exposure time 43a is the time between the time regions 61L and 61R where the exposure timings overlap. On the other hand, in FIG. 14, the non-exposure time 43a can be shortened by synchronizing the exposure timings. Therefore, since the overlap of the exposure timings is not partial, the density change of the object is not conspicuous.

図11から図14の例において、CPU15は各分割露光の制御を一行ごとに行うが、数行ごとのゾーンに分けて分割露光の制御を行ってもよい。その場合、隣接する行(両ゾーンの境界)において電荷蓄積タイミングを異ならせる第1の制御と、電荷蓄積タイミングを揃えて同期させる第2の制御については実露光時間と設定露光時間との関係により決定される。このようにCPU15は設定露光時間に対する実露光時間の割合に基づき、撮像素子13に対して第1の制御モードと第2の制御モードとを切り替える。 In the examples of FIGS. 11 to 14, the CPU 15 controls each divided exposure for each line, but it may also control divided exposure for each zone of several lines. In that case, the first control for different charge accumulation timings in adjacent rows (boundaries of both zones) and the second control for synchronizing the charge accumulation timings are determined depending on the relationship between the actual exposure time and the set exposure time. It is determined. In this manner, the CPU 15 switches the imaging element 13 between the first control mode and the second control mode based on the ratio of the actual exposure time to the set exposure time.

図15を参照して、本実施形態の制御を説明する。図15のフローチャートに示す処理は、撮像装置11の撮影準備動作の指示(例えばレリーズボタンの半押し操作)により開始する。S81でCPU15は、操作部16からの設定露光時間および撮像素子13から得られる被写体の明るさの各情報を取得する。CPU15は撮像素子13からの被写体の明るさの情報に基づいて実露光時間を計算する。 The control of this embodiment will be described with reference to FIG. The processing shown in the flowchart of FIG. 15 is started by an instruction for a photographing preparation operation of the imaging device 11 (for example, half-pressing of the release button). In S<b>81 , the CPU 15 acquires information on the set exposure time from the operation unit 16 and the brightness of the subject from the image sensor 13 . The CPU 15 calculates the actual exposure time based on the subject brightness information from the imaging device 13 .

S82でCPU15は、設定露光時間と実露光時間との関係に基づき、隣接行ごとに露光タイミングの位相をずらす必要があるかどうかを判定する。例えば実露光時間と設定露光時間との比の値があらかじめ定められた閾値(3分の1)と比較される。比の値が閾値未満である場合、S83の処理に進み、閾値以上である場合にはS84の処理に進む。S83でCPU15は、図12で示したように第1の制御(隣接行での露光タイミングの逆相制御)を行う設定にする。またS84でCPU15は、図14で示したように第2の制御(隣接行での露光タイミングの同相制御)を行う設定にする。 In S82, the CPU 15 determines whether it is necessary to shift the phase of the exposure timing for each adjacent row based on the relationship between the set exposure time and the actual exposure time. For example, the value of the ratio between the actual exposure time and the set exposure time is compared with a predetermined threshold value (1/3). If the value of the ratio is less than the threshold, the process proceeds to S83, and if it is equal to or greater than the threshold, the process proceeds to S84. In S83, the CPU 15 is set to perform the first control (opposite phase control of the exposure timing in the adjacent row) as shown in FIG. In S84, the CPU 15 is set to perform the second control (in-phase control of exposure timings in adjacent rows) as shown in FIG.

S83、S84の後、S85でCPU15は露光開始の判定を行う。操作部16からの撮影開始指示があるまで、S85の判定処理が繰り返し実行される。操作部16からの撮影開始指示が入力された場合、S86の処理に進む。S86でCPU15はS83またはS84で設定された制御にしたがって撮像素子13の分割露光を行い、S81に処理を戻す。 After S83 and S84, the CPU 15 determines whether to start exposure in S85. The determination process of S<b>85 is repeatedly executed until an instruction to start photographing is given from the operation unit 16 . If a shooting start instruction is input from the operation unit 16, the process proceeds to S86. In S86, the CPU 15 performs divided exposure of the image sensor 13 according to the control set in S83 or S84, and returns the process to S81.

本実施形態では、複数の光電変換部を備える撮像素子13の制御において、設定露光時間内で光電変換部を間欠的に制御して複数の分割露光時間を設ける。隣接行(または隣接ゾーン)の分割露光時間に関し、隣接行(または隣接ゾーン)ごとに露光タイミングを異ならせる第1の制御と、隣接行(または隣接ゾーン)の露光タイミングを揃える第2の制御が適宜に行われる。各制御は、設定露光時間と実露光時間(複数の分割露光時間の合計)との関係に基づいて設定または変更される。本実施形態によれば、画像品位の低下を抑制可能な撮像装置を提供することができる。 In this embodiment, in controlling the image sensor 13 having a plurality of photoelectric conversion units, the photoelectric conversion units are intermittently controlled within the set exposure time to provide a plurality of divided exposure times. Regarding the divided exposure time of adjacent rows (or adjacent zones), there are two types of control: the first control for differentiating the exposure timing for each adjacent row (or adjacent zone), and the second control for aligning the exposure timing of adjacent rows (or adjacent zones). done as appropriate. Each control is set or changed based on the relationship between the set exposure time and the actual exposure time (total of multiple divided exposure times). According to this embodiment, it is possible to provide an imaging device capable of suppressing deterioration in image quality.

[第5実施形態]
次に本発明の第5実施形態について、第4実施形態との相違点を説明する。図16は図12に相当する図であり、設定露光時間41内の最後に非露光時間43dが設けられている点が図12と異なる。設定露光時間41内には、分割露光時間42a~dと、非露光時間43a~dを示す。
[Fifth embodiment]
Next, the differences between the fifth embodiment of the present invention and the fourth embodiment will be described. FIG. 16 corresponds to FIG. 12, and differs from FIG. 12 in that a non-exposure time 43d is provided at the end of the set exposure time 41. FIG. The set exposure time 41 includes divided exposure times 42a to 42d and non-exposure times 43a to 43d.

図16の時間配置において実露光時間を長くする場合を説明する。この場合、各分割露光時間42a、42b、42c、42dは紙面の右方に向かって延びていく。これは各露光終了タイミングを所定時間tだけ遅らせることに対応する。図12の説明では、時間領域53における分割露光時間42dが設定露光時間41内の右端に位置していたので、露光終了タイミングを遅らせることはできなかった。一方、図16では設定露光時間41内の最後(右端)に非露光期間43dが設けられているので、露光終了タイミングを遅らせることができる。 A case of lengthening the actual exposure time in the time arrangement of FIG. 16 will be described. In this case, each divided exposure time 42a, 42b, 42c, 42d extends rightward on the paper. This corresponds to delaying each exposure end timing by a predetermined time t. In the description of FIG. 12, since the divided exposure time 42d in the time region 53 is positioned at the right end within the set exposure time 41, the exposure end timing could not be delayed. On the other hand, in FIG. 16, since the non-exposure period 43d is provided at the end (right end) within the set exposure time 41, the exposure end timing can be delayed.

図17は、隣接行における露光タイミングの重なりについて説明図である。実露光時間と設定露光時間41との比の値が2分の1である場合を示す。図17にて市松模様で示すように、横方向において分割露光時間42aの右端位置は分割露光時間42bの左端位置と同じであり、分割露光時間42bの右端位置は分割露光時間42cの左端位置と同じである。分割露光時間42cの右端位置は分割露光時間42dの左端位置と同じである。隣接行における露光タイミングの重なりは実露光時間が設定露光時間41の半分となるまでは生じない。 FIG. 17 is an explanatory diagram of overlap of exposure timings in adjacent rows. A case where the ratio of the actual exposure time to the set exposure time 41 is 1/2 is shown. As indicated by the checkered pattern in FIG. 17, the right end position of the divided exposure time 42a is the same as the left end position of the divided exposure time 42b in the horizontal direction, and the right end position of the divided exposure time 42b is the same as the left end position of the divided exposure time 42c. are the same. The right end position of the divided exposure time 42c is the same as the left end position of the divided exposure time 42d. Overlapping of exposure timings in adjacent rows does not occur until the actual exposure time becomes half the set exposure time 41 .

更に実露光時間を延ばした場合を図18に示す。左側の時間領域110Lにおける分割露光時間42aと分割露光時間42bとの間で、隣接行における露光タイミングの重なりが発生している。また右側の時間領域110Rにおける分割露光時間42cと分割露光時間42dとの間で、隣接行における露光タイミングの重なりが発生している。その理由は分割露光時間42dが設定露光時間41の端まで到達した場合、その行(またはゾーン)の分割露光時間42bと42dに対して露光開始タイミングを時間t早めることで分割露光時間を調整する処理が行われるからである。つまり、紙面の左方に分割露光時間が延びる。この場合、被写体の動きが離散的に見えやすくなる。 FIG. 18 shows the case where the actual exposure time is further extended. Between the divided exposure time 42a and the divided exposure time 42b in the left time region 110L, the exposure timings of adjacent rows overlap. Also, between the divided exposure time 42c and the divided exposure time 42d in the right time region 110R, the exposure timings of the adjacent rows overlap. The reason for this is that when the split exposure time 42d reaches the end of the set exposure time 41, the split exposure time is adjusted by advancing the exposure start timing by the time t with respect to the split exposure times 42b and 42d of that row (or zone). This is because processing is performed. That is, the divided exposure time extends to the left of the paper. In this case, the movement of the subject is likely to appear discrete.

そこで本実施形態では、以下の制御が行われる。図19を用いて具体例を説明する。
・分割露光時間42bに対する制御
図18に示す露光開始タイミングおよび露光終了タイミングに対して時間τ遅らせる制御が行われる。
・分割露光時間42cに対する制御
図18に示す露光開始タイミングおよび露光終了タイミングに対して時間τ早める制御が行われる。
この場合、3か所の時間領域120で露光タイミングの重なりが生ずる。しかし、各時間領域120の幅は図18に示す時間領域110L,110Rと比較して小さいので、被写体の動きが離散的に見えにくくなる。
Therefore, in this embodiment, the following control is performed. A specific example will be described with reference to FIG.
• Control for divided exposure time 42b Control is performed to delay the exposure start timing and the exposure end timing shown in FIG. 18 by the time τ.
Control for split exposure time 42c Control is performed to advance the exposure start timing and the exposure end timing shown in FIG. 18 by the time τ.
In this case, exposure timings overlap in three time regions 120 . However, since the width of each time region 120 is smaller than that of the time regions 110L and 110R shown in FIG. 18, the motion of the subject is less likely to appear discrete.

第4実施形態でCPU15は、実露光時間が長くなると隣接行(または隣接ゾーン)における分割露光時間のタイミングを揃える制御を行う。これに対し、本実施形態では実露光時間が長くなると行(または隣接ゾーン)ごとに分割露光時間のタイミングをずらす制御が行われる。本実施形態においては実露光時間が長くなった場合でも、図17に示す分割露光時間になるまでは露光タイミングの重なりがないので、多くの撮影条件では分割露光の制御を変更する必要がなくなる。 In the fourth embodiment, when the actual exposure time becomes long, the CPU 15 performs control to align the timings of the divided exposure times in adjacent rows (or adjacent zones). On the other hand, in the present embodiment, when the actual exposure time becomes longer, control is performed to shift the timing of the divided exposure time for each row (or adjacent zone). In this embodiment, even if the actual exposure time is long, there is no exposure timing overlap until the split exposure time shown in FIG. 17 is reached, so there is no need to change split exposure control under many shooting conditions.

CPU15は撮像素子13に対して、隣接行ごとに露光タイミングを異ならせる制御と、隣接行ごとの露光タイミングをずらす、位相ずらし制御を行う。各制御については設定露光時間と実露光時間との関係に基づいて選択される。 The CPU 15 controls the imaging device 13 to change the exposure timing for each adjacent row, and phase shift control for shifting the exposure timing for each adjacent row. Each control is selected based on the relationship between the set exposure time and the actual exposure time.

図20のフローチャートを参照して、本実施形態の制御を説明する。図15との相違点であるS130からS132を説明する。S81の次に、S130でCPU15は設定露光時間と実露光時間との関係から、隣接行ごとに露光タイミングの位相をずらす必要があるかどうかを判定する。例えば実露光時間と設定露光時間との比の値があらかじめ定められた閾値(2分の1)と比較される。比の値が閾値未満である場合、S131の処理に進み、閾値以上である場合にはS132の処理に進む。 The control of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. S130 to S132, which are different from FIG. 15, will be described. After S81, in S130, the CPU 15 determines whether it is necessary to shift the phase of the exposure timing for each adjacent row based on the relationship between the set exposure time and the actual exposure time. For example, the value of the ratio between the actual exposure time and the set exposure time is compared with a predetermined threshold value (1/2). If the value of the ratio is less than the threshold, the process proceeds to S131, and if it is equal to or greater than the threshold, the process proceeds to S132.

S131でCPU15は図16、図17で示したように、隣接行で露光タイミングの逆相制御を行う設定にする。またS132でCPU15は図19に示したように隣接行で露光タイミングの位相ずらし制御を行う設定にする。つまり、分割露光時間42bのタイミングを遅らせ、分割露光時間42cのタイミングを早める設定となる。S131またはS132の後にS85の処理に進む。 In S131, the CPU 15 sets the exposure timings of the adjacent rows to be opposite phase control as shown in FIGS. In S132, the CPU 15 is set to perform phase shift control of exposure timings in adjacent rows as shown in FIG. In other words, the timing of the divided exposure time 42b is delayed and the timing of the divided exposure time 42c is advanced. After S131 or S132, the process proceeds to S85.

本実施形態では、隣接行(または隣接ゾーン)の分割露光時間に関し、隣接行(または隣接ゾーン)ごとに露光タイミングを異ならせる制御と、隣接行(または隣接ゾーン)ごとの露光タイミングをずらす制御が行われる。各制御は、設定露光時間と実露光時間との関係に基づいて設定または変更される。本実施形態によれば、画像品位の低下を抑制可能な撮像装置を提供することができる。 In the present embodiment, with respect to the divided exposure time of adjacent rows (or adjacent zones), control to vary the exposure timing for each adjacent row (or adjacent zone) and control to shift the exposure timing for each adjacent row (or adjacent zone) are performed. done. Each control is set or changed based on the relationship between the set exposure time and the actual exposure time. According to this embodiment, it is possible to provide an imaging device capable of suppressing deterioration in image quality.

[第6実施形態]
次に本発明の第6実施形態について、第4実施形態との相違点を説明する。図21は図12に相当する図であり、設定露光時間41の開始側および終了側にある分割露光時間42a、42eが、他の分割露光時間42b~dより短い点が図12と異なる。分割露光時間42aの左端は、設定露光時間41の開始時点であり、また分割露光時間42eの右端は設定露光時間41の終了時点である。分割露光時間42a、42eは、分割露光時間42b、42c、42dの半分に設定されている。
[Sixth Embodiment]
Next, the differences between the sixth embodiment of the present invention and the fourth embodiment will be described. FIG. 21 corresponds to FIG. 12, and differs from FIG. 12 in that the split exposure times 42a and 42e at the start and end sides of the set exposure time 41 are shorter than the other split exposure times 42b-d. The left end of the split exposure time 42a is the start point of the set exposure time 41, and the right end of the split exposure time 42e is the end point of the set exposure time 41. FIG. The split exposure times 42a and 42e are set to half the split exposure times 42b, 42c and 42d.

図22を参照して、図21の時間配置において実露光時間を長くする場合を説明する。この場合、以下の制御が行われる。時間t/2は図21の分割露光時間42a、42eの長さに相当する。
・分割露光時間42aに対する制御
時間t/2だけ露光終了タイミングを遅らせる制御が行われる。つまり分割露光時間の延長量がt/2に設定される。
・分割露光時間42b、42c、42dに対する制御
露光開始タイミングを時間t/2だけ早めると共に、露光終了タイミングを時間t/2だけ遅らせる制御が行われる。つまり分割露光時間の延長量がtに設定される。
・分割露光時間42eに対する制御
露光開始タイミングを時間t/2だけ早める制御が行われる。つまり分割露光時間の延長量がt/2に設定される。
A case of lengthening the actual exposure time in the time arrangement of FIG. 21 will be described with reference to FIG. In this case, the following controls are performed. Time t/2 corresponds to the length of divided exposure times 42a and 42e in FIG.
• Control over the split exposure time 42a Control is performed to delay the exposure end timing by time t/2. That is, the amount of extension of the split exposure time is set to t/2.
Control over split exposure times 42b, 42c, and 42d Control is performed to advance the exposure start timing by time t/2 and delay the exposure end timing by time t/2. That is, the amount of extension of the split exposure time is set to t.
• Control for split exposure time 42e Control is performed to advance the exposure start timing by time t/2. That is, the amount of extension of the split exposure time is set to t/2.

以上の制御により、分割露光時間42a、42eは時間t/2長くなり、分割露光時間42b、42c、42dは時間t長くなる。分割露光の開始と終了のタイミングを制御すると、分割露光時間42a、42c、42eを有する行またはゾーンの合計実露光時間と、分割露光時間42b、42dを有する行またはゾーンの合計実露光時間とを常に同じ長さにすることができる。 Through the above control, the split exposure times 42a and 42e are lengthened by t/2, and the split exposure times 42b, 42c and 42d are lengthened by t. Controlling the timing of the start and end of the split exposure results in the total actual exposure time of rows or zones with split exposure times 42a, 42c, 42e and the total real exposure time of rows or zones with split exposure times 42b, 42d. can always be the same length.

本実施形態では、分割露光時間の設定露光時間に対する配置に応じて、分割露光時間の延長量を制御することにより、実露光時間が増加しても露光タイミングの重なり量を一定化できる。隣接行(または隣接ゾーン)の露光タイミングの重なり箇所が多くなるので、それらの間隔が狭くなり被写体の動きが離散的に見えることはなくなる。 In this embodiment, by controlling the amount of extension of the divided exposure time according to the arrangement of the divided exposure time with respect to the set exposure time, the overlapping amount of the exposure timings can be made constant even if the actual exposure time increases. Since the exposure timings of adjacent rows (or adjacent zones) overlap in many places, the interval between them is narrowed and the movement of the subject does not appear to be discrete.

CPU15は撮像素子13に対して下記の制御および設定を行う。
・隣接行(または隣接ゾーン)ごとに露光タイミングを異ならせる制御。
・分割露光時間の設定。
設定露光時間の開始および終了タイミングで設けられる分割露光時間は、設定露光時間の開始および終了タイミング以外で設けられる分割露光時間の略半分に設定される。
・分割露光時間の延長量の設定。
設定露光時間の開始および終了タイミングで設けられる分割露光時間の延長量は、設定露光時間の開始および終了タイミング以外で設けられる分割露光時間の延長量の略半分に設定される。
The CPU 15 controls and sets the image sensor 13 as follows.
- Control to vary the exposure timing for each adjacent row (or adjacent zone).
・Setting of split exposure time.
The split exposure times provided at the start and end timings of the set exposure time are set to approximately half the split exposure times provided at times other than the start and end timings of the set exposure time.
・Set the amount of extension of split exposure time.
The amount of extension of the divided exposure time provided at the start and end timing of the set exposure time is set to approximately half the amount of extension of the divided exposure time provided at timings other than the start and end timing of the set exposure time.

本実施形態では、設定露光時間の開始および終了タイミングで設けられる分割露光時間の設定、および各分割露光時間の延長量の設定により、画像品位の低下を抑制可能な撮像装置を提供することができる。 In this embodiment, it is possible to provide an imaging apparatus capable of suppressing deterioration in image quality by setting divided exposure times provided at the start and end timings of the set exposure time and by setting the amount of extension of each divided exposure time. .

178 システム制御部
180 フォーカスレンズ
184 撮像素子
186 モータ
187 位置検出部
189 タイミング発生部
500 フォトダイオード
507A 信号保持部
178 system control unit 180 focus lens 184 image sensor 186 motor 187 position detection unit 189 timing generation unit 500 photodiode 507A signal holding unit

Claims (14)

光電変換部および信号保持部を有する画素部を備える撮像手段と、
焦点調節を行うレンズを光軸方向に移動させる駆動手段および前記撮像手段を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記レンズの目標位置を基準とする範囲を設定し、前記レンズが前記範囲内に位置するときに、前記光電変換部で発生した信号電荷を前記信号保持部に転送し、前記レンズが前記範囲外に位置するときに前記信号電荷を排出し、撮影期間に前記光電変換部で発生した信号電荷を、複数回にわたって前記信号保持部に転送して蓄積することにより画像信号を生成する制御を行う
ことを特徴とする撮像装置。
an imaging means comprising a pixel portion having a photoelectric conversion portion and a signal holding portion;
Driving means for moving a lens for focus adjustment in the optical axis direction and control means for controlling the imaging means,
The control means sets a range based on a target position of the lens, and transfers signal charges generated in the photoelectric conversion section to the signal holding section when the lens is positioned within the range. The signal charges are discharged when the lens is positioned outside the range, and the signal charges generated in the photoelectric conversion section during the imaging period are transferred to and accumulated in the signal holding section a plurality of times to generate an image signal. An imaging device characterized by performing control to
前記制御手段は、前記レンズが前記目標位置に向かって移動して前記範囲に到達した後で、前記レンズが前記範囲内に位置するときに前記光電変換部で発生した前記信号電荷を前記信号保持部に転送する制御と、前記レンズが前記範囲外に位置するときに前記信号電荷を排出する制御とを繰り返す
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
After the lens has moved toward the target position and reached the range, the control means converts the signal charges generated in the photoelectric conversion unit when the lens is positioned within the range into the signal holding unit. 2. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein control for transferring the signal charge to the unit and control for discharging the signal charge when the lens is positioned outside the range are repeated.
前記レンズが前記範囲内に位置するときに前記光電変換部での露光を開始して、発生した信号電荷を前記信号保持部に転送および蓄積するタイミングのデータと、前記レンズが前記範囲外に位置するときに前記信号電荷を排出するタイミングのデータを記憶する記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段から読み出したデータを用いて前記撮像手段の動作を制御する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。
Data of timing for starting exposure in the photoelectric conversion unit when the lens is positioned within the range and transferring and accumulating generated signal charges to the signal holding unit, and data of timing when the lens is positioned outside the range storage means for storing timing data for discharging the signal charge when the signal charge is discharged;
3. The imaging apparatus according to claim 1, wherein said control means controls the operation of said imaging means using data read from said storage means.
前記レンズの位置を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記レンズの位置が前記範囲内であるときに前記光電変換部で発生した信号電荷を前記信号保持部に転送し、前記検出手段により検出された前記レンズの位置が前記範囲外であるときに前記信号電荷を排出する制御を行う
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。
comprising detection means for detecting the position of the lens,
The control means transfers signal charges generated in the photoelectric conversion section to the signal holding section when the position of the lens detected by the detection means is within the range, and 3. The imaging apparatus according to claim 1, wherein control is performed to discharge the signal charge when the position of the lens is out of the range.
前記レンズの位置を検出する検出手段と、
前記レンズの位置が前記範囲内であるときに前記光電変換部での露光を開始して、発生した信号電荷を前記信号保持部に転送および蓄積するタイミングのデータと、前記レンズが前記範囲外に位置するときに前記信号電荷を排出するタイミングのデータを記憶する記憶手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記レンズの位置が前記範囲に到達した後、前記記憶手段から読み出したデータを用いて前記撮像手段の動作を制御する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。
detection means for detecting the position of the lens;
When the position of the lens is within the range, exposure in the photoelectric conversion unit is started, and data of timing for transferring and accumulating the generated signal charge to the signal holding unit, and when the lens is outside the range. storage means for storing timing data for discharging the signal charge when positioned;
2. After the position of the lens detected by the detection means reaches the range, the control means controls the operation of the imaging means using the data read out from the storage means. 3. The imaging device according to claim 2.
前記レンズの駆動速度および加速度のデータを記憶する記憶手段を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段から取得した駆動速度および加速度のデータから、前記撮像手段における露光、蓄積、および排出の動作タイミングを決定する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。
Storage means for storing data on the driving speed and acceleration of the lens,
3. The control device according to claim 1, wherein the control device determines operation timings of exposure, accumulation, and ejection in the imaging device from data of driving speed and acceleration acquired from the storage device. Imaging device.
前記制御手段は、前記光電変換部を間欠的に制御して分割露光を行う場合、設定された露光時間内で複数の分割露光時間を設定し、撮影画像にて隣接する行またはゾーンにおける分割露光時間での露光タイミングを変更する制御を行う
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像装置。
When performing split exposure by intermittently controlling the photoelectric conversion unit, the control means sets a plurality of split exposure times within the set exposure time, and performs split exposure in adjacent rows or zones in the captured image. 7. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein control is performed to change the exposure timing in terms of time.
前記制御手段は、前記隣接する行またはゾーンごとに露光タイミングを異ならせる第1の制御と、隣接する行またはゾーンの露光タイミングを揃える第2の制御を行う
ことを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
8. The control unit according to claim 7, wherein the control means performs a first control that makes the exposure timings different for each of the adjacent rows or zones, and a second control that makes the exposure timings of the adjacent rows or zones uniform. imaging device.
前記制御手段は、前記隣接する行またはゾーンごとに露光タイミングを異ならせる第1の制御と、隣接行ごとの露光タイミングの位相をずらす第2の制御を行う
ことを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
8. The control unit according to claim 7, wherein the control means performs a first control of varying the exposure timing for each of the adjacent rows or zones, and a second control of shifting the phase of the exposure timing for each of the adjacent rows. imaging device.
前記制御手段は、前記第1の制御にて、前記隣接する行またはゾーンごとに露光タイミングの逆相制御を行う
ことを特徴とする請求項8または請求項9に記載の撮像装置。
10. The imaging apparatus according to claim 8, wherein, in the first control, the control means performs reverse-phase control of exposure timing for each of the adjacent rows or zones.
前記制御手段は、複数の前記分割露光時間の合計である実露光時間と設定された露光時間との比の値が閾値より小さい場合、前記第1の制御を行い、前記比の値が閾値以上である場合、前記第2の制御を行う
ことを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載の撮像装置。
The control means performs the first control when the ratio of the actual exposure time, which is the sum of the plurality of divided exposure times, and the set exposure time is smaller than a threshold, and the ratio is equal to or greater than the threshold. 11. The imaging apparatus according to any one of claims 8 to 10, wherein the second control is performed when .
前記制御手段は、設定された露光時間の開始および終了タイミングで設けられる第1の分割露光時間を、前記設定された露光時間の開始および終了タイミング以外で設けられる第2の分割露光時間よりも短く設定する
ことを特徴とする請求項7から11のいずれか1項に記載の撮像装置。
The control means makes the first divided exposure time provided at the start and end timings of the set exposure time shorter than the second divided exposure time provided at timings other than the start and end timing of the set exposure time. 12. The imaging apparatus according to any one of claims 7 to 11, characterized in that:
前記制御手段は、前記第1の分割露光時間を前記第2の分割露光時間の半分に設定し、前記第1の分割露光時間の延長量を前記第2の分割露光時間の延長量の半分に設定する
ことを特徴とする請求項12に記載の撮像装置。
The control means sets the first split exposure time to half the second split exposure time, and sets the extension amount of the first split exposure time to half the extension amount of the second split exposure time. 13. The imaging device according to claim 12, characterized in that:
撮像手段の画素部が光電変換部および信号保持部を有する撮像装置にて実行される制御方法であって、
焦点調節を行うレンズを光軸方向に移動させる駆動手段を制御する第1の工程と、
前記撮像手段を制御する第2の工程と、を有し、
前記第1の工程では、前記レンズの目標位置を基準とする範囲が設定され、
前記第2の工程では、前記レンズが前記範囲内に位置するときに、前記光電変換部で発生した信号電荷を前記信号保持部に転送し、前記レンズが前記範囲外に位置するときに前記信号電荷を排出する制御が行われ、撮影期間に前記光電変換部で発生した信号電荷を、複数回にわたって前記信号保持部に転送して蓄積することにより画像信号を生成する制御が行われる
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
A control method executed in an imaging device in which a pixel portion of an imaging means has a photoelectric conversion portion and a signal holding portion,
a first step of controlling a driving means for moving a lens for focus adjustment in the optical axis direction;
a second step of controlling the imaging means;
In the first step, a range based on the target position of the lens is set,
In the second step, when the lens is positioned within the range, the signal charge generated in the photoelectric conversion section is transferred to the signal holding section, and when the lens is positioned outside the range, the signal charge is transferred to the signal holding section. Control is performed to discharge electric charges, and control is performed to generate an image signal by transferring and accumulating signal charges generated in the photoelectric conversion unit in the signal holding unit over a plurality of times during an imaging period. A control method for an image pickup apparatus.
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