JP2007013362A - Image pickup device and image pickup method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像センサによって撮影を行うデジタルカメラ等の撮像装置であって、特にこの撮像センサからの出力に対するゲインコントロールが可能な撮像装置及びこの撮像装置に適用され得る撮像方法に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus such as a digital camera that performs imaging with an imaging sensor, and more particularly to an imaging apparatus capable of gain control with respect to an output from the imaging sensor and an imaging method that can be applied to the imaging apparatus.
従来、ＣＭＯＳ型等の撮像センサ（固体撮像素子）を備えたデジタルカメラ等の撮像装置は、撮影画像の階調性能（コントラスト等）を向上させるべく、撮像センサの出力に対するオートゲインコントロール（ＡＧＣ：自動利得制御）機能を備えている。この機能は、センサ出力がアナログ出力の状態である時に、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）の入力ダイナミックレンジを可能な限り広く利用できるように、センサ出力に対して適切なゲインをかけることで実現される。ところで、このＡＧＣ用のゲインを求めるためには、撮影する１フレーム画像（撮影画像の各画素値）における最大出力値を知る必要がある。この場合、静止画撮影であれば、本撮影前のライブビュー画像や所定の測光情報などから、動画撮影であれば、連続撮影による複数のフレーム画像における或るフレーム画像の直前に撮影されたフレーム画像などから、上記ゲインを求めるための最大出力値を算出していた。
しかしながら、上記従来方法では、撮影画像を一旦画像メモリに取り込んで保存しておき、この保存した撮影画像を用いた演算処理を行うことで最大出力値を求めるため、少なくとも最大出力値を求めるための画像メモリが必要となり、また、撮像センサからの撮影画像の読み出し、画像メモリへの保存、画像メモリからの撮影画像の読み出し及びこの撮影画像に対する演算処理の実行というように、最大出力値を得る（ゲインコントロール用のゲインを求める）ための煩雑な処理、動作が必要となり、システム的に大きな負荷がかかってしまうことになる。 However, in the above-described conventional method, the captured image is temporarily captured and stored in the image memory, and the maximum output value is obtained by performing arithmetic processing using the saved captured image, so that at least the maximum output value is obtained. An image memory is required, and a maximum output value is obtained such as readout of a captured image from the image sensor, storage in the image memory, readout of the captured image from the image memory, and execution of arithmetic processing on the captured image ( Complicated processing and operation for obtaining a gain for gain control are required, and a large system load is applied.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において、容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができ、ひいては容易に且つ精度良く撮影画像に対するゲイン調整が可能な撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can easily and accurately acquire the maximum output value of a captured image with a simple configuration without imposing a large system load. It is another object of the present invention to provide an imaging apparatus and an imaging method capable of accurately adjusting a gain for a captured image.
本発明の請求項１に係る撮像装置は、被写体光の受光面をなす複数の画素からなる固体撮像素子を有し、該固体撮像素子からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行う出力手段を備える撮像装置であって、前記出力手段は、前記複数の画素に対する、前記画素出力を得るための選択を同時に行う選択手段を備え、前記選択手段により同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値を抽出することを特徴とする。 An imaging apparatus according to claim 1 of the present invention includes a solid-state imaging device including a plurality of pixels that form a light-receiving surface for subject light, and an output unit that performs pixel output from the solid-state imaging device using a source follower amplifier. In the imaging apparatus, the output unit includes a selection unit that simultaneously performs selection for obtaining the pixel output for the plurality of pixels, and from the pixel output of each pixel simultaneously selected by the selection unit, The output value of the maximum surface illuminance at a plurality of selected pixels is extracted.
上記構成によれば、出力手段は、被写体光の受光面をなす複数の画素からなる固体撮像素子からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行うものであり、この出力手段によって、選択手段により同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値が抽出される。このように複数の画素を同時に選択するという動作を行うことで、出力手段（固体撮像素子）から直接、各画素における最大面照度の出力値が得られるので、従来のように画素出力（画像データ）を一旦画像メモリに取り込み、別途この画像データを読み出して最大面照度の出力値を算出するといった動作が不要となり、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において、容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができ、ひいてはこの出力値情報に基づき算出したゲインを用いて容易に且つ精度良く撮影画像に対するゲイン調整を行うことが可能となる。 According to the above configuration, the output unit performs pixel output from the solid-state imaging device including a plurality of pixels forming the light receiving surface of the subject light by using the source follower amplifier. From the pixel output of each selected pixel, the output value of the maximum surface illuminance at the plurality of selected pixels is extracted. By performing the operation of simultaneously selecting a plurality of pixels in this way, the output value of the maximum surface illuminance at each pixel can be obtained directly from the output means (solid-state imaging device). ) Once in the image memory, and reading this image data separately to calculate the output value of the maximum surface illuminance is not necessary, and it is easy and accurate in a simple configuration without imposing a large system load. The maximum output value of the photographed image can be acquired, and as a result, the gain adjustment for the photographed image can be easily and accurately performed using the gain calculated based on the output value information.
請求項２に係る撮像装置は、請求項１において、前記ソースフォロワアンプは、前記画素出力に関する駆動を行う複数の駆動トランジスタの１つと、該複数の駆動トランジスタに対して共通に設けられた負荷としての負荷トランジスタとで構成されるものであり、前記選択手段は、各画素に対応する複数のソースフォロワアンプのうちから画素出力を行うソースフォロワアンプをオン、オフ切り替えによって選択する選択トランジスタであって、前記出力手段は、前記選択トランジスタにより同時に選択されたソースフォロワアンプによる画素出力のうちから上記最大面照度の出力値を抽出することを特徴とする。この構成によれば、ソースフォロワアンプが駆動トランジスタと負荷トランジスタとで構成され、選択手段の選択トランジスタによって、各画素に対応する複数のソースフォロワアンプのうちから画素出力を行うソースフォロワアンプがオン、オフ切り替えによって選択され、この選択トランジスタにより同時に選択されたソースフォロワアンプによる画素出力のうちから最大面照度の出力値が出力手段によって抽出されるので、駆動トランジスタや負荷トランジスタといった素子からなる従来一般的なソースフォロワアンプを用いて、最大面照度の出力値を得る構成を容易に実現することができる。 An imaging apparatus according to a second aspect is the imaging device according to the first aspect, wherein the source follower amplifier includes one of a plurality of driving transistors that perform driving related to the pixel output and a load that is provided in common to the plurality of driving transistors. The selection means is a selection transistor that selects a source follower amplifier that performs pixel output from among a plurality of source follower amplifiers corresponding to each pixel by switching on and off. The output means extracts the output value of the maximum surface illuminance from the pixel output by the source follower amplifier simultaneously selected by the selection transistor. According to this configuration, the source follower amplifier includes a drive transistor and a load transistor, and the source follower amplifier that performs pixel output from the plurality of source follower amplifiers corresponding to each pixel is turned on by the selection transistor of the selection unit. Since the output value of the maximum surface illuminance is extracted by the output means from the pixel output by the source follower amplifier that is selected by switching off and selected at the same time by this selection transistor, the conventional general configuration including elements such as a drive transistor and a load transistor A configuration for obtaining an output value of the maximum surface illuminance can be easily realized by using a simple source follower amplifier.
請求項３に係る撮像装置は、請求項２において、前記固体撮像素子は、複数の画素が行列配置されたものであり、前記選択トランジスタは、前記行列配置における行に対する画素選択を行う行選択トランジスタと、列に対する画素選択を行う列選択トランジスタとからなるものであって、前記出力手段は、当該行選択トランジスタ及び／又は列選択トランジスタによって同時に選択された、前記行列配置の複数の画素における一部又は全部の画素群における最大面照度の出力値を抽出することを特徴とする。この構成によれば、行列配置された複数の画素の一部又は全部の画素群が、行選択トランジスタ及び／又は列選択トランジスタにより同時に選択され、出力手段によって、この選択された画素群における最大面照度の出力値が抽出されるので、行選択トランジスタ及び列選択トランジスタという固体撮像素子が従来一般的に備える構成を用いて、容易に且つ確実に、所望の複数画素を選択し、この選択した複数画素の最大面照度の出力値を得ることができる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the imaging device according to the second aspect, wherein the solid-state imaging device includes a plurality of pixels arranged in a matrix, and the selection transistor performs a pixel selection for a row in the matrix arrangement. And a column selection transistor that performs pixel selection for a column, wherein the output means is a part of a plurality of pixels in the matrix arrangement selected simultaneously by the row selection transistor and / or the column selection transistor Alternatively, the output value of the maximum surface illuminance in all the pixel groups is extracted. According to this configuration, a part or all of the plurality of pixels arranged in a matrix are simultaneously selected by the row selection transistor and / or the column selection transistor, and the maximum surface in the selected pixel group is output by the output unit. Since the output value of illuminance is extracted, a desired plurality of pixels can be selected easily and reliably using a configuration generally provided in a solid-state imaging device such as a row selection transistor and a column selection transistor. An output value of the maximum surface illuminance of the pixel can be obtained.
請求項４に係る撮像装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記出力手段は、Ｎチャンネルの電界効果型トランジスタを用いて構成されており、固体撮像素子の受光面に対する面照度が高くなるほど、高い前記出力値を出力することを特徴とする。この構成によれば、出力手段がＮチャンネルの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されており、面照度が高くなるほど出力値が高くなるので、出力手段から、面照度の変化が確実に反映された最大面照度の出力値を得ることができる。 An imaging apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the imaging device according to any one of the first to third aspects, wherein the output means is configured using an N-channel field effect transistor, and the surface illuminance with respect to the light receiving surface of the solid-state imaging device is high. The higher the output value, the higher the output value. According to this configuration, the output unit is configured by using an N-channel field effect transistor (FET), and the output value increases as the surface illuminance increases. Therefore, the output unit reliably changes the surface illuminance. An output value of the reflected maximum surface illuminance can be obtained.
請求項５に係る撮像装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記出力手段は、Ｐチャンネルの電界効果型トランジスタを用いて構成されており、固体撮像素子の受光面に対する面照度が高くなるほど、低い前記出力値を出力することを特徴とする。この構成によれば、出力手段がＰチャンネルの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されており、面照度が高くなるほど出力値が低くなるので、例えばこの面照度の変化に応じた出力値の変化の極性をアクティブローとし、出力手段から、面照度の変化が確実に反映された最大面照度の出力値を得ることができる。 An imaging device according to a fifth aspect of the present invention is the imaging device according to any one of the first to third aspects, wherein the output means is configured using a P-channel field effect transistor, and the surface illumination with respect to the light receiving surface of the solid-state imaging device is high. The lower the output value is, the better. According to this configuration, the output means is configured using a P-channel field effect transistor (FET), and the output value decreases as the surface illuminance increases. For example, the output value according to the change in the surface illuminance It is possible to obtain an output value of the maximum surface illuminance in which the change in surface illuminance is reliably reflected from the output means.
請求項６に係る撮像装置は、請求項１〜５のいずれかにおいて、前記固体撮像素子からの画素出力に対するゲイン調整が可能に構成されたゲイン調整手段と、前記出力手段によって抽出された最大面照度の出力値の情報に基づいて前記ゲイン調整用のゲインを算出し、該算出したゲインに基づいてゲイン調整手段におけるゲイン調整動作を制御するゲイン制御手段とをさらに備えることを特徴とする。この構成によれば、ゲイン制御手段によって、出力手段によって抽出された最大面照度の出力値の情報に基づいてゲインが算出され、該算出されたゲインに基づいてゲイン調整手段における画像データに対するゲイン調整動作が制御されるので、最大面照度の出力値から求めたゲイン情報を基に撮影画像（固体撮像素子から読み出した画像データ）に対するオートゲインコントロールを行うといった構成を容易に実現することができる。 An imaging apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the imaging apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the gain adjustment unit is configured to be capable of gain adjustment with respect to the pixel output from the solid-state imaging device, and the maximum surface extracted by the output unit. Gain control means is further provided for calculating the gain for gain adjustment based on information on the output value of illuminance, and controlling gain adjustment operation in the gain adjustment means based on the calculated gain. According to this configuration, the gain control unit calculates the gain based on the output value information of the maximum surface illuminance extracted by the output unit, and the gain adjustment unit adjusts the gain of the image data based on the calculated gain. Since the operation is controlled, it is possible to easily realize a configuration in which automatic gain control is performed on a captured image (image data read from a solid-state imaging device) based on gain information obtained from the output value of the maximum surface illuminance.
請求項７に係る撮像装置は、請求項１〜６のいずれかにおいて、前記出力手段は、固体撮像素子の露光後に前記最大面照度の出力値の抽出を行うとともに、当該最大面照度の出力値の抽出後に、前記露光により得られた固体撮像素子の画素値を撮影画像として出力することを特徴とする。この構成によれば、出力手段によって、固体撮像素子の露光後に最大面照度の出力値の抽出が行われるとともに、この最大面照度の出力値の抽出後に、露光により得られた固体撮像素子の画素値が撮影画像として出力される。これにより、最大面照度の出力値を取得するための露光動作を別途行うといったことなく、通常の１回の露光での撮影において最大面照度の出力値を取得することができるので、当該最大面照度の出力値を取得する構成を従来の撮影システムを利用して容易に実現することが可能となる。 The imaging device according to a seventh aspect of the present invention is the imaging device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the output unit extracts the output value of the maximum surface illuminance after the exposure of the solid-state imaging device and outputs the output value of the maximum surface illuminance. After the extraction, the pixel value of the solid-state imaging device obtained by the exposure is output as a captured image. According to this configuration, the output unit extracts the output value of the maximum surface illuminance after the exposure of the solid-state image sensor, and after extracting the output value of the maximum surface illuminance, the pixel of the solid-state image sensor obtained by the exposure The value is output as a captured image. Thereby, the output value of the maximum surface illuminance can be acquired in the normal one-time exposure without separately performing an exposure operation for acquiring the output value of the maximum surface illuminance. A configuration for acquiring an output value of illuminance can be easily realized by using a conventional imaging system.
請求項８に係る撮像方法は、被写体光の受光面をなす複数の画素で構成される固体撮像素子からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行う撮像方法であって、前記複数の画素に対する、前記画素出力を得るための選択を同時に行う第１の工程と、前記同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値を抽出する第２の工程と、前記抽出された最大面照度の出力値情報に基づき、固体撮像素子からの画素出力に対するゲイン調整を行う第３の工程とを有することを特徴とする。 An imaging method according to claim 8 is an imaging method in which a pixel output from a solid-state imaging device composed of a plurality of pixels forming a light receiving surface for subject light is performed using a source follower amplifier, A first step of simultaneously performing selection for obtaining the pixel output, and a second step of extracting an output value of the maximum surface illuminance at the plurality of selected pixels from the pixel outputs of the pixels selected simultaneously. And a third step of performing gain adjustment on the pixel output from the solid-state imaging device based on the extracted output value information of the maximum surface illuminance.
上記構成によれば、被写体光の受光面をなす複数の画素で構成される固体撮像素子からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行う撮像方法において、第１の工程として、複数の画素に対する、画素出力を得るための選択が同時に行われ、第２の工程として、選択手段により同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値が抽出され、第３の工程として、抽出された最大面照度の出力値情報に基づき、固体撮像素子からの画素出力に対するゲイン調整が行われる。このように、複数の画素を同時に選択するという動作を行うことで、固体撮像素子から直接、各画素における最大面照度の出力値が得られるので、従来のように画素出力（画像データ）を一旦画像メモリに取り込み、別途この画像データを読み出して最大面照度の出力値を算出するといった動作が不要となり、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができる。また、得られた最大面照度の出力値情報に基づいて画素出力に対するゲイン調整が行われるので、前記抽出された最大出力値に基づく撮影画像に対する例えばＡＧＣ等のゲイン調整を、容易に且つ精度良く行うことが可能となる。 According to the above configuration, in the imaging method in which the pixel output from the solid-state imaging device including the plurality of pixels forming the light receiving surface of the subject light is performed using the source follower amplifier, as the first step, Selection for obtaining a pixel output is performed at the same time, and as a second step, the output value of the maximum surface illuminance at the selected plurality of pixels is extracted from the pixel output of each pixel simultaneously selected by the selection means, As a third step, gain adjustment is performed on the pixel output from the solid-state imaging device based on the extracted output value information of the maximum surface illuminance. As described above, by performing the operation of simultaneously selecting a plurality of pixels, the output value of the maximum surface illuminance at each pixel can be obtained directly from the solid-state imaging device. There is no need to load the image memory and read this image data separately to calculate the output value of the maximum surface illuminance, and the maximum captured image can be easily and accurately with a simple configuration without imposing a large system load. The output value can be acquired. Further, since gain adjustment for pixel output is performed based on the obtained output value information of the maximum surface illuminance, gain adjustment such as AGC for the captured image based on the extracted maximum output value can be performed easily and accurately. Can be done.
請求項１に係る撮像装置によれば、複数の画素を同時に選択するという動作を行うことで、出力手段（固体撮像素子）から直接、各画素における最大面照度の出力値が得られるので、従来のように画素出力（画像データ）を一旦画像メモリに取り込み、別途この画像データを読み出して最大面照度の出力値を算出するといった動作が不要となり、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において、容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができ、ひいてはこの出力値情報に基づき算出したゲインを用いて容易に且つ精度良く撮影画像に対するゲイン調整を行うことが可能となる。 According to the imaging apparatus according to claim 1, the output value of the maximum surface illuminance at each pixel can be obtained directly from the output means (solid-state imaging device) by performing the operation of simultaneously selecting a plurality of pixels. As described above, the pixel output (image data) is once taken into the image memory, and the operation of separately reading out this image data and calculating the output value of the maximum surface illuminance is not required, and it is simple without applying a large system load. In the configuration, the maximum output value of the captured image can be acquired easily and accurately, and by extension, gain adjustment for the captured image can be easily and accurately performed using the gain calculated based on the output value information. Become.
請求項２に係る撮像装置によれば、ソースフォロワアンプが駆動トランジスタと負荷トランジスタとで構成され、選択手段の選択トランジスタによって、各画素に対応する複数のソースフォロワアンプのうちから画素出力を行うソースフォロワアンプがオン、オフ切り替えによって選択され、この選択トランジスタにより同時に選択されたソースフォロワアンプによる画素出力のうちから最大面照度の出力値が出力手段によって抽出されるので、駆動トランジスタや負荷トランジスタといった素子からなる従来一般的なソースフォロワアンプを用いて、最大面照度の出力値を得る構成を容易に実現することができる。
According to the imaging apparatus according to
請求項３に係る撮像装置によれば、行列配置された複数の画像の一部又は全部の画素群が、行選択トランジスタ及び／又は列選択トランジスタにより同時に選択され、出力手段によって、この選択された画素群における最大面照度の出力値が抽出されるので、行選択トランジスタ及び列選択トランジスタという固体撮像素子が従来一般的に備える構成を用いて、容易に且つ確実に、所望の複数画素を選択し、この選択した複数画素の最大面照度の出力値を得ることができる。 According to the imaging device of the third aspect, a part or all of the pixel groups of the plurality of images arranged in a matrix are simultaneously selected by the row selection transistor and / or the column selection transistor, and this selection is performed by the output unit. Since the output value of the maximum surface illuminance in the pixel group is extracted, a desired plurality of pixels can be easily and reliably selected using a configuration generally provided in a conventional solid-state imaging device such as a row selection transistor and a column selection transistor. The output value of the maximum surface illuminance of the selected plurality of pixels can be obtained.
請求項４に係る撮像装置によれば、出力手段がＮチャンネルの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されており、面照度が高くなるほど出力値が高くなるので、出力手段から、面照度の変化が確実に反映された最大面照度の出力値を得ることができる。 According to the imaging apparatus of the fourth aspect, the output means is configured using an N-channel field effect transistor (FET), and the output value increases as the surface illuminance increases. It is possible to obtain an output value of the maximum surface illuminance that reliably reflects the change in.
請求項５に係る撮像装置によれば、出力手段がＰチャンネルの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されており、面照度が高くなるほど出力値が低くなるので、例えばこの面照度の変化に応じた出力値の変化の極性をアクティブローとし、出力手段から、面照度の変化が確実に反映された最大面照度の出力値を得ることができる。 According to the imaging device of the fifth aspect, the output means is configured using a P-channel field effect transistor (FET), and the output value decreases as the surface illuminance increases. Thus, the output value change according to the active polarity is set to active low, and the output value of the maximum surface illuminance that reliably reflects the change in surface illuminance can be obtained from the output means.
請求項６に係る撮像装置によれば、ゲイン制御手段によって、出力手段によって抽出された最大面照度の出力値の情報に基づいてゲインが算出され、該算出されたゲインに基づいてゲイン調整手段における画像データに対するゲイン調整動作が制御されるので、最大面照度の出力値から求めたゲイン情報を基に撮影画像（固体撮像素子から読み出した画像データ）に対するオートゲインコントロールを行うといった構成を容易に実現することができる。 According to the imaging device of the sixth aspect, the gain is calculated by the gain control unit based on the information of the output value of the maximum surface illuminance extracted by the output unit, and the gain adjustment unit determines the gain based on the calculated gain. Since the gain adjustment operation for the image data is controlled, it is easy to realize a configuration that performs auto gain control for the captured image (image data read from the solid-state image sensor) based on the gain information obtained from the output value of the maximum surface illuminance. can do.
請求項７に係る撮像装置によれば、最大面照度の出力値を取得するための露光動作を別途行うといったことなく、通常の１回の露光での撮影において最大面照度の出力値を取得することができるので、当該最大面照度の出力値を取得する構成を従来の撮影システムを利用して容易に実現することが可能となる。 According to the imaging device of the seventh aspect, the output value of the maximum surface illuminance is acquired in normal one-time shooting without separately performing an exposure operation for acquiring the output value of the maximum surface illuminance. Therefore, the configuration for acquiring the output value of the maximum surface illuminance can be easily realized using a conventional imaging system.
請求項８に係る撮像方法によれば、複数の画素を同時に選択するという動作を行うことで、固体撮像素子から直接、各画素における最大面照度の出力値が得られるので、従来のように画素出力（画像データ）を一旦画像メモリに取り込み、別途この画像データを読み出して最大面照度の出力値を算出するといった動作が不要となり、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができる。また、得られた最大面照度の出力値情報に基づいて画素出力に対するゲイン調整が行われるので、前記抽出された最大出力値に基づく撮影画像に対する例えばＡＧＣ等のゲイン調整を、容易に且つ精度良く行うことが可能となる。 According to the imaging method of the eighth aspect, since the output value of the maximum surface illuminance at each pixel can be obtained directly from the solid-state imaging device by performing the operation of simultaneously selecting a plurality of pixels, It is not necessary to take the output (image data) once into the image memory and read out this image data separately to calculate the output value of the maximum surface illuminance. In addition, the maximum output value of the captured image can be acquired with high accuracy. Further, since gain adjustment for pixel output is performed based on the obtained output value information of the maximum surface illuminance, gain adjustment such as AGC for the captured image based on the extracted maximum output value can be performed easily and accurately. Can be done.
図１は、本実施形態に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラを示し、このデジタルカメラの撮影処理に関する概略的なブロック構成図を示している。図１に示すようにデジタルカメラ１は、レンズ部２、撮像センサ３、シャッタ４、アンプ部５、Ａ／Ｄ変換部６、主制御部７及び画像メモリ８を備えている。レンズ部２は、被写体光（光像）を取り込むレンズ窓として機能するとともに、この被写体光をカメラ本体内部に配置されている撮像センサ３へ結像させるための光学レンズ系（フォーカスレンズやその他の固定レンズブロック）を構成するものである。
FIG. 1 shows a digital camera which is an example of an imaging apparatus according to the present embodiment, and shows a schematic block configuration diagram regarding photographing processing of the digital camera. As shown in FIG. 1, the digital camera 1 includes a
撮像センサ３は、レンズ部２から導かれた被写体光像を受光し、撮影画像を得るものである。具体的には、撮像センサ３は、例えばフォトダイオード等の光電変換素子やＰ型（又はＮ型）のＭＯＳＦＥＴ等を備える複数の画素がマトリクス状に配置され、各画素内にアンプを備えてなるＣＭＯＳ型固体撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）であり、所謂Ｘ−Ｙアドレスタイプのイメージセンサである。撮像センサ３は、例えばカラーフィルタ構造としてＧが市松状でＲ、Ｂが線順次配列された所謂ベイヤー配列が採用されており、被写体光像の光量に応じ、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色成分の画像信号に光電変換して出力する。撮像センサ３はアンプ部５とともに、撮影画像を後段のＡ／Ｄ変換部６へ出力する画像出力部１０を構成している。シャッタ４は、撮像センサ３に対する露光時間（露光量）を調節するものであり、フォーカルプレーンシャッタ等の所謂メカニカルシャッタからなる。なお、シャッタ４の他に絞りを備え、シャッタ４とともに露光量の調節を行ってもよい。
The
アンプ部５は、撮像センサ３から出力された画像信号に対する増幅を行うものであり、ＡＧＣ回路を備え、撮像センサ３からの出力信号のゲイン（増幅率）調整を行う。アンプ部５は、ＡＧＣ回路の他、アナログ値としての当該画像信号のサンプリングノイズの低減を行うＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路を備えてもよい。なお、ＡＧＣ回路に対するゲイン値は主制御部７によって設定される。
The
Ａ／Ｄ変換部６は、アンプ部５にて増幅されたアナログ値の画像信号（アナログ信号）をデジタル値の画像信号（デジタル信号）に変換するものであり、撮像センサ３の各画素からの画素出力信号をそれぞれ例えば１２ビットの画素データに変換する。
The A /
主制御部７は、各種制御プログラム等を記憶するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ及び制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）等からなり、デジタルカメラ１全体の動作制御を司るものである。主制御部７は、撮像センサ３等の装置各部からの各種信号に基づき装置各部が必要とする制御パラメータ等を算出し、これに基づいて例えばタイミングジェネレータや駆動部（いずれも図示略）を介して装置各部の動作を制御する。
The
主制御部７は、ゲイン算出部７１を備えている。ゲイン算出部７１は、画像出力部１０の出力信号からアンプ部５に対するＡＧＣ用のゲインを算出し、このゲインに基づいてアンプ部５におけるゲイン調整動作を制御するものである。ゲイン算出部７１は、最大値取得部７１１及びゲイン制御部７１２を備えている。最大値取得部７１１は、Ａ／Ｄ変換部６を経て主制御部７に入力された画像出力部１０からの最大出力値を取得（記憶）するものである。ゲイン制御部７１２は、最大値取得部７１１に取得された最大出力値情報に基づいて、アンプ部５でのＡＧＣ用のゲインを算出してこのゲイン情報を内部に備えたメモリに設定し、この設定したゲインに基づいてアンプ部５のＡＧＣ動作を制御するものである。このような最大出力値の取得及びこれに基づくゲイン制御については後に詳述する。
The
画像メモリ８は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリからなり、画像処理部６での画像処理を終えた画像データを（一時的に）保存するものである。画像メモリ８は、例えば撮影による所定フレーム分の画像データを記憶し得る容量を有したものとなっている。
The image memory 8 includes a memory such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory), and stores (temporarily) the image data that has undergone image processing in the
図２は、上記撮像センサ３（ＣＭＯＳセンサ）及びアンプ部５からなる画像出力部１０の一例を示す概略構成図である。同図において、Ｇ１１〜Ｇｍｎは、行列（マトリクス）配列された画素を示している。この画素Ｇ１１〜Ｇｍｎからなる画素部の外周縁部近傍には、垂直走査部３０１と水平走査部３０２とが配設されている。垂直走査部３０１は、行のライン（信号線）３０４−１、３０４−２、・・・３０４−ｎ（これらを纏めて行ライン３０４という）を順次走査する。水平走査部３０２は、各画素から出力信号線３０６−１、３０６−２、・・・３０６−ｍ（これらを纏めて出力信号線３０６という）に導出された光電変換信号を画素毎に水平方向に順次読み出す。なお、各画素は電源ライン３０５により電力供給がなされている。各画素には、上記各ラインや出力信号線だけでなく、他のライン（例えばクロックライン）も接続されている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of the
出力信号線３０６−１、３０６−２、・・・３０６−ｍには、それぞれ後述の駆動トランジスタＴ２と対になって増幅回路を構成する定電流負荷３０７−１、３０７−２、・・・３０７−ｍ（これらを纏めて定電流負荷３０７という）が設けられている。定電流負荷３０７は、電流が制限される定電流負荷として機能する。各画素から出力された画像データ（画素値、輝度値）は出力信号線３０６を経由して、順次、行毎に選択部３０８−１、３０８−２、・・・３０８−ｍ（これらを纏めて選択部３０８という）に出力され、選択部３０８におけるサンプルホールド回路（後述のサンプルホールド部３１０）によってサンプルホールドされる。サンプルホールドされた１行分の画像データは、選択部３０８を走査することで順次アンプ部５に出力され、アンプ部５においてゲイン調整される。アンプ部５においてゲイン調整された後に出力された画像データ（画像信号）は、画素毎にシリアルに後段のＡ／Ｄ変換部６に入力される。なお、アンプ部５に、各画素の感度バラツキによるノイズ成分を除去する機能を備えてもよい。
The output signal lines 306-1, 306-2,... 306-m are respectively paired with a driving transistor T2, which will be described later, and constant current loads 307-1, 307-2,. 307-m (these are collectively referred to as a constant current load 307) is provided. The constant
ここで、画像出力部１０についてより具体的な構成について説明する。図３は、本実施形態におけるＡＧＣ用のゲインを求めるための最大出力値取得に関する、画像出力部１０の一構成例を示す回路図である。同図に示すように画像出力部１０は、撮像センサ３及びアンプ部５の回路からなり、撮像センサ３は、画素Ｇｍｎ、定電流負荷３０７と３０９及び選択部３０８の回路からなる。ただし図３において、画素Ｇｍｎは１画素分、定電流負荷３０７及び選択部３０８は１列分のみが図示されている。
Here, a more specific configuration of the
画素Ｇｍｎは、フォトダイオードＰＤ１、駆動トランジスタＴ１、行選択トランジスタＴ２及びリセットトランジスタＴ３等から構成されている。フォトダイオードＰＤ１は、感光部（光電変換部）であり、被写体からの入射光量つまりセンサ面照度に応じた光電流Ｉ１を発生するものである。この光電流Ｉ１によって、フォトダイオードＰＤ１のアノード側すなわち後述する駆動トランジスタＴ１のゲートに電圧Ｖ１（ゲート電圧）が出力される。この場合、光電流Ｉ１によって正の電荷が当該ゲートに流入して電圧Ｖ１の電位が高くなる。このように、図３に示す画素回路は、センサ面照度が高いほど画素出力が大きくなるような構成（素子構成）となっている。なお、センサ面照度が高いほど出力が大きくなるような回路構成であれば、図３に示すものに限定されず、いずれの回路構成であってもよい。 The pixel Gmn includes a photodiode PD1, a drive transistor T1, a row selection transistor T2, a reset transistor T3, and the like. The photodiode PD1 is a photosensitive portion (photoelectric conversion portion), and generates a photocurrent I1 corresponding to the amount of incident light from the subject, that is, the sensor surface illuminance. Due to the photocurrent I1, a voltage V1 (gate voltage) is output to the anode side of the photodiode PD1, that is, to the gate of a driving transistor T1 described later. In this case, a positive charge flows into the gate due to the photocurrent I1, and the potential of the voltage V1 increases. As described above, the pixel circuit shown in FIG. 3 has a configuration (element configuration) in which the pixel output increases as the sensor surface illuminance increases. Note that the circuit configuration is not limited to that shown in FIG. 3 as long as the sensor surface illuminance increases so that the output increases. Any circuit configuration may be used.
駆動トランジスタＴ１は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であり、後述の負荷トランジスタＴ４と対（ペア）になってソースフォロワ増幅用の増幅回路（ソースフォロワアンプ）を構成し、上記電圧Ｖ１に対する増幅（電流増幅）を行うものである。駆動トランジスタＴ１は、ここではＮチャンネルＭＯＳＦＥＴが採用されている（各トランジスタＴ２〜Ｔ７も同じくＮチャンネルＭＯＳＦＥＴが採用されている）。行選択トランジスタＴ２は、行列配列された画素Ｇｍｎにおける或る行画素の出力信号を選択的に読み出すべく、ゲートに印加される信号φｒｏｗ（信号電圧）に応じてＯＮ（オン）、ＯＦＦ（オフ）されるスイッチとして機能するものである。この信号φｒｏｗは垂直走査部３０１から垂直走査に応じて出力される。行選択トランジスタＴ２がＯＮされると、電圧Ｖ１に応じた駆動トランジスタＴ１からの出力信号が選択部３０８に入力される。リセットトランジスタＴ３は、露光（電荷蓄積）動作に対するリセットを行うべく、ゲートに印加される信号φＲＳＴに応じてＯＮ、ＯＦＦされるスイッチとして機能するものである。リセットトランジスタＴ３は、リセット時以外にはＯＦＦ状態とされており、これがＯＮされると、リセットバイアスとしての信号ＲＳＢ（リセット電圧）が印加され、電圧Ｖ１（ゲートに蓄積された電荷）のリセットが行われる。
The drive transistor T1 is a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), for example, and forms a source follower amplification circuit (source follower amplifier) paired with a load transistor T4 described later to form the voltage V1. Is amplified (current amplification). The driving transistor T1 is an N-channel MOSFET here (the transistors T2 to T7 are also N-channel MOSFETs). The row selection transistor T2 is turned on (ON) and turned off (OFF) in accordance with a signal φrow (signal voltage) applied to the gate in order to selectively read out an output signal of a certain row pixel in the pixels Gmn arranged in a matrix. It functions as a switch. This signal φrow is output from the
定電流負荷３０７は、ゲートに負荷電圧が印加されて所謂電子負荷として機能する負荷トランジスタＴ４（負荷ＭＯＳ）からなり、行選択トランジスタＴ２（各画素Ｇｍｎ）の出力インピーダンスを一定にして該行選択トランジスタＴ２からの出力を安定させるものである。
The constant
選択部３０８は、サンプルホールド部（サンプルホールド回路）３１０、駆動トランジスタＴ５及び列選択トランジスタＴ６を備えている。サンプルホールド部３１０は、入力されたアナログ信号をサンプリング（標本化）し、この値を一時的にホールド（保持）するものである。サンプルホールド部３１０は、サンプルホールドスイッチＳＨ１、キャパシタＣＳＨ等からなり、サンプルホールドスイッチＳＨ１のＯＮ、ＯＦＦに応じて、キャパシタＣＳＨの充電、充電電位の保持、放電を行うことで上記サンプルホールド機能を実現する。なお、このサンプルホールド機能によって、後段のＡ／Ｄ変換部６におけるＡ／Ｄ変換動作中に入力信号が変化するのを防ぎ、Ａ／Ｄ変換誤差を防止することができる。
The
駆動トランジスタＴ５は、後述の負荷トランジスタＴ７と対になってソースフォロワ増幅用の増幅回路（ソースフォロワアンプ）を構成し、上記キャパシタＣＳＨの充電電位に応じて印加されるゲートの電圧Ｖ２に対する増幅を行うものである。列選択トランジスタＴ６は、行列配列された画素Ｇｍｎにおける或る列画素の出力信号を選択的に読み出すべく、ゲートに印加される信号φｃｏｌｕｍｎに応じてＯＮ、ＯＦＦされるスイッチとして機能するものである。この信号φｃｏｌｕｍｎは水平走査部３０２から水平走査に応じて出力される。列選択トランジスタＴ６がＯＮされると、電圧Ｖ２に応じた駆動トランジスタＴ５からの出力信号がアンプ部５に入力される。
Driving transistor T5 constitutes the amplifying circuit for a source follower amplifier (source follower amplifier) paired with the load transistors T7 described later, the amplification for the voltage V2 of the gate to be applied in accordance with the charge potential of the capacitor C SH Is to do. The column selection transistor T6 functions as a switch that is turned on and off in response to a signal φcolumn applied to the gate in order to selectively read out an output signal of a certain column pixel in the matrix-arranged pixel Gmn. This signal φcolumn is output from the
定電流負荷３０９は、上記負荷トランジスタＴ４と同様、電子負荷として機能する負荷トランジスタＴ７からなり、列選択トランジスタＴ６（選択部３０８）の出力インピーダンスを一定にするものである。
Similar to the load transistor T4, the constant
アンプ部５は、可変ゲインアンプ５１を備えている。可変ゲインアンプ５１は、入力信号のゲインをデジタル制御により変化させることで出力電圧を調整するものである。アンプ部５によってゲイン調整された画像信号は、信号ＶＯＵＴとしてＡ／Ｄ変換部６へ出力される。なお、同図中に示す各Ｖｄｄは、上記ソースフォロワアンプ（駆動トランジスタＴ１及び負荷トランジスタＴ４、並びに駆動トランジスタＴ５及び負荷トランジスタＴ７）の動作範囲に合わせ込むべく、或いは映像信号やノイズ信号に発生するオフセットを調整するべく電位操作を行うための信号を示している。また、ＧＮＤは接地を示している。
The
このような回路を有する画像出力部１０において、画素Ｇｍｎにおける列画素例えばＧ１１、Ｇ１２・・・Ｇ１ｎの行選択トランジスタＴ２・・・と、行画素例えばＧ１１、Ｇ２１・・・Ｇｍ１の列選択トランジスタＴ６・・・との複数の選択トランジスタを同時にＯＮすることで、当該選択された画素Ｇｍｎつまり１フレーム画像における最大出力値（最大輝度値、最大画素値）と略等しい値がアンプ出力（信号ＶＯＵＴ）として出力される。このことを図４を用いて説明する。図４は、最大出力値の取得動作に関して上記図２を概略的に示すものである。ここでは画素Ｇｍｎを、説明上、例えば（Ａ）〜（Ｃ）の３行画素×（Ｄ）〜（Ｆ）の３列画素からなる９画素構成とする。
In the
図４において、（Ａ）行、（Ｂ）行、（Ｃ）行に接続された行選択トランジスタＴ２・・・のセレクタＡ〜Ｃを同時にＯＮ（選択）すると、（Ｄ）列の３個の画素ａ、ｄ、ｇの中で一番高い画素値（輝度値）としての最大出力値（Ｄ列最大出力値）が出力されてサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ−Ｄ）にてサンプルホールドされる。同様に、（Ｅ）列の画素ｂ、ｅ、ｈにおける最大出力値（Ｅ列最大出力値）が出力されてＳ／Ｈ−Ｅにてサンプルホールドされ、また、（Ｆ）列の画素ｃ、ｆ、ｉにおける最大出力値（Ｆ列最大出力値）が出力されてＳ／Ｈ−Ｆにてサンプルホールドされる。さらに、（Ｄ）〜（Ｆ）列に接続された列選択トランジスタＴ６・・・のセレクタＤ〜Ｆを同時にＯＮすると、各Ｓ／Ｈ−Ｄ〜ＦでサンプルホールドされたＤ列〜Ｆ列最大出力値の中での一番高い値としての最大出力値がアンプ（アンプ部５）へ出力され、この最大出力値が該アンプでゲイン調整されずにそのままの値として（又はアンプでこの最大出力値に対する所定のゲイン調整を行ってもよい）出力される。なお、このアンプから出力された最大出力値は、後段のＡ／Ｄ変換部６によりＡ／Ｄ変換された後、主制御部７に入力される。このように画素Ｇｍｎにおける列画素、又は行画素を同時に選択する、或いは列画素と行画素とを同時に選択することで、この選択した画素における最大出力値が得られる。
In FIG. 4, when the selectors A to C of the row selection transistors T2... Connected to the rows (A), (B), and (C) are simultaneously turned on (selected), three (D) columns The maximum output value (D column maximum output value) as the highest pixel value (luminance value) among the pixels a, d, and g is output, and is sampled and held by the sample hold circuit (S / HD). . Similarly, the maximum output value (E column maximum output value) at the pixels b, e, and h in the (E) column is output and sampled and held at S / H-E, and the pixel c, The maximum output value (F-sequence maximum output value) at f and i is output and sampled and held at S / HF. Further, when the selectors D to F of the column selection transistors T6... Connected to the columns (D) to (F) are simultaneously turned ON, the D column to the F column that are sampled and held by the respective S / H-D to F are maximum. The maximum output value as the highest value among the output values is output to the amplifier (amplifier unit 5), and this maximum output value is not adjusted by the amplifier as it is (or this maximum output by the amplifier). A predetermined gain adjustment for the value may be performed). The maximum output value output from the amplifier is A / D converted by the A /
ただし、画素Ｇｍｎにおける画素の選択は、必ずしも上述のように全画素（図４では全ての行及び列画素）に対して行わずともよく、部分（画素Ｇｍｎの部分画素）に対して行ってもよい。例えば、画素ａ、ｂ、ｄ、ｅを選択して（セレクタＡ、Ｂ及びＤ、ＥをＯＮする）これら４画素から最大出力値を得てもよいし、このように連続した領域の画素でなく、例えば互いに離間した位置にある画素ａ、ｇ、ｉを選択して（セレクタＡ、Ｃ及びＤ、ＦをＯＮする）これら３画素から最大出力値を得てもよい。ただし、この場合の画素ｉのように、各行又は列に対して１つだけの画素が選択された場合には、その画素自体の出力値が最大出力値となる。いずれにしても、要は、画素Ｇｍｎにおける任意な複数画素を同時に選択することで、この選択した画素における最大出力値が得られるものとなる。ただし、当該任意な複数画素の選択は、行・列を選択するパルスつまり信号φｒｏｗ及び信号φｃｏｌｕｍｎを制御することで行われる。 However, the selection of the pixel in the pixel Gmn does not necessarily have to be performed on all the pixels (all rows and column pixels in FIG. 4) as described above, but may be performed on a portion (a partial pixel of the pixel Gmn). Good. For example, the pixels a, b, d, and e are selected (selectors A, B, D, and E are turned on), and the maximum output value may be obtained from these four pixels. Alternatively, for example, the pixels a, g, and i located at positions separated from each other may be selected (selectors A, C, D, and F are turned on) to obtain the maximum output value from these three pixels. However, when only one pixel is selected for each row or column like the pixel i in this case, the output value of the pixel itself becomes the maximum output value. In any case, in essence, the maximum output value of the selected pixel can be obtained by simultaneously selecting an arbitrary plurality of pixels in the pixel Gmn. However, the selection of arbitrary plural pixels is performed by controlling a pulse for selecting a row / column, that is, a signal φrow and a signal φcolumn.
ところで、上記複数画素の同時選択によって最大出力値が出力されることは、駆動トランジスタ及び負荷トランジスタから構成されるソースフォロワアンプを備え、このソースフォロワアンプ（駆動トランジスタ）から画像信号を取り出すという回路構成に特有な性質であると言える。図３における、このソースフォロワアンプを構成する駆動トランジスタ及び負荷トランジスタは、行の画素選択に基づく最大出力値の取得という観点では、駆動トランジスタＴ１及び負荷トランジスタＴ４が該当し、列の画素選択に基づく最大出力値の取得という観点では、駆動トランジスタＴ５及び負荷トランジスタＴ７が該当する。また、行及び列の画素選択に基づく最大出力値の取得という観点では、駆動トランジスタＴ１及び負荷トランジスタＴ４、並びに駆動トランジスタＴ５及び負荷トランジスタＴ７の謂わば２段構成からなるものが該当する。なお、これら駆動及び負荷トランジスタはＮ型のＭＯＳＦＥＴ（ｎ−ｃｈ（チャンネル）のＦＥＴ）であることから、このｎ−ｃｈのＦＥＴで構成される図３に示す画像出力部１０の回路のことを、ｎ−ｃｈの画像出力回路と表現する。また、上述のように画素内アンプがソースフォロワ用のトランジスタを備えた撮像センサのことをアクティブピクセルセンサ（ＡＰＳ）といい、当該最大出力値を得るための撮像センサはこのＡＰＳであると言える。
By the way, a circuit configuration in which a maximum output value is output by simultaneous selection of the plurality of pixels includes a source follower amplifier including a drive transistor and a load transistor, and an image signal is extracted from the source follower amplifier (drive transistor). It can be said that this is a unique property. The drive transistor and load transistor constituting the source follower amplifier in FIG. 3 correspond to the drive transistor T1 and the load transistor T4 from the viewpoint of obtaining the maximum output value based on the pixel selection of the row, and are based on the pixel selection of the column. In terms of obtaining the maximum output value, the drive transistor T5 and the load transistor T7 are applicable. Further, from the viewpoint of obtaining the maximum output value based on the pixel selection of the row and column, the so-called two-stage configuration of the driving transistor T1 and the load transistor T4, and the driving transistor T5 and the load transistor T7 is applicable. Since these drive and load transistors are N-type MOSFETs (n-ch (channel) FETs), the circuit of the
図５は、図３に示す回路構成を上記最大出力値の取得に関して概念的に纏めた回路構成図である。図５に示すように、本実施形態における最大出力値の取得に関して、画像出力部１０は、駆動トランジスタ４０１及び選択トランジスタ４０２からなる入力チャンネル４１０（入力部）と（この入力チャンネル４１０を複数個備えている）、各駆動トランジスタ４０１又は各入力チャンネル４１０に対して共通化された（１個設けられた）、駆動トランジスタ４０１と対になってソースフォロワアンプを構成する負荷トランジスタ４０３とから構成されるものであると言える。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram conceptually summarizing the circuit configuration shown in FIG. 3 for obtaining the maximum output value. As shown in FIG. 5, regarding the acquisition of the maximum output value in the present embodiment, the
この構成は、図３の回路における、「行」の画素選択に拘わる側の、駆動トランジスタＴ１、行選択トランジスタＴ２及び負荷トランジスタＴ４の組、或いは、「列」の画素選択に拘わる側の、駆動トランジスタＴ５、列選択トランジスタＴ６及び負荷トランジスタＴ７の組、或いはこれらの組を併せたものに対応する。図４に示す構成に当て嵌めると、セレクタＡ〜Ｃが同時にＯＮすることによって選択トランジスタ４０２・・・がＯＮした例えば画素ａ、ｄ、ｇに相当する入力チャンネル４１０・・・の最大出力値（上記Ｄ列最大出力値に相当）が出力部４０４に出力される。これは「行」の場合であるが、「列」の場合も同様、セレクタＤ〜Ｆが同時にＯＮすることによって選択トランジスタ４０２・・・がＯＮしたＳ／Ｈ−Ｄ〜Ｆに相当する入力チャンネル４１０・・・の各最大出力値（Ｄ列最大出力値〜Ｆ列最大出力値）におけるさらに最大出力値が出力部４０４に出力される。
In this configuration, in the circuit shown in FIG. 3, the driving transistor T1, the row selecting transistor T2, and the load transistor T4 on the side related to the pixel selection of the “row” or the driving side on the side related to the pixel selection of the “column” are selected. This corresponds to a set of the transistor T5, the column selection transistor T6, and the load transistor T7, or a combination of these sets. 4, when the selectors A to C are simultaneously turned on, the
通常、このような出力回路（図２、５参照）における画像データの出力動作としては、選択トランジスタ４０２を順次切り替えてＯＮ状態とすることで、入力チャンネルを１個づつ選択して出力する方法をとるが、本実施形態における最大出力値取得方法では、複数の入力チャンネルを同時に選択する方法をとる。そして、このときの出力値は、同時に選択された入力チャンネルのうち、最大入力値をもつ入力チャンネルの出力値と略等しい値となる。これは、最大面照度（最大のセンサ面照度）を有する画素の出力が、選択的に読み出されたことと等しいことになる。
Usually, as an output operation of image data in such an output circuit (see FIGS. 2 and 5), a method of selecting and outputting one input channel at a time by sequentially switching the
実際には、選択する入力チャンネル数（画素数）によって、出力部４０４に出力される最大出力値にオフセットが生じる、つまり、出力部４０４に出力される値は、入力チャンネルにおける最大の出力（最大出力チャンネルの出力）に対して或るオフセット値（量）が足された値となる。このオフセット値は、同時に選択する入力チャンネル数に依存しており既知であるため、例えば、予めこの入力チャンネル数に応じたオフセット値の情報を記憶しておき、必要に応じてこれを用いることで容易に補正可能である。本実施形態におけるｎ−ｃｈの画像出力回路に対しては、上述のように出力部４０４に出力される最大出力値は“最大出力チャンネルの出力”に対してオフセット値が足された値となるが、後述の変形態様におけるｐ−ｃｈの画像出力回路に対しては、“最小出力チャンネルの出力”に対してオフセット値が足された値となる。なお、上述したように画素Ｇｍｎからは任意の画素が選択可能である、すなわち図５において任意の箇所の入力チャンネルが選択可能であるが、この場合も、上記のようにオフセット値の補正を行うことができる。
Actually, an offset occurs in the maximum output value output to the
また、本実施形態では、画素Ｇｍｎはベイヤー配列を有し、Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂの４つの色要素で構成されているが、画像出力部１０をこの４色要素に対応した４線出力構成としてもよい。この場合、図５に示す回路構成を色要素毎に備えることになり、それぞれの色要素の画素に対応する入力チャンネル４１０・・・の選択トランジスタ４０２・・・を同時にＯＮすることで、４線出力における各出力部４０４には、色画像データ（Ｒ画像、Ｇｒ画像、Ｇｂ画像及びＢ画像）毎の最大出力値が出力される。なお、この場合、各出力部４０４毎にＡ／Ｄ変換部６を備えてもよい。
In this embodiment, the pixel Gmn has a Bayer array and is composed of four color elements R, Gr, Gb, and B. The
図６は、本実施形態における最大出力値の取得に関する動作の一例を示すタイミングチャートである。ただし、ここでは画素Ｇｍｎの全画素から最大出力値を取得する、つまり全画素同時に選択するものとする。同図に示すように、デジタルカメラ１の撮影動作における垂直ブランク期間（Ｖブランク）において、先ず全画素Ｇｍｎに対する信号φＲＳＴが同時にＯＮされて全画素同時にリセットされる。リセット動作が終了すると、例えばシャッタ４が所定時間「開」状態とされて撮像センサ３の画素Ｇｍｎに対する露光が行われる。この際、全画素におけるフォトダイオードＰＤ１の光電流Ｉ１が積分される。露光が終了した後、行選択トランジスタＴ２（信号φｒｏｗ）及び列選択トランジスタＴ６（信号φｃｏｌｕｍｎ）が同時にＯＮされて（このとき、サンプルホールドスイッチＳＨ１も同時にＯＮされる）、画素Ｇｍｎにおける最大出力値がアンプ部５のアンプ出力（信号ＶＯＵＴ）として出力される。このように、Ｖブランクにおける符号Ａに示すタイミングチャートに対応する各動作（動作Ａ）に基づいて最大出力値の検出が行われる。
FIG. 6 is a timing chart showing an example of an operation related to acquisition of the maximum output value in the present embodiment. However, here, the maximum output value is acquired from all the pixels of the pixel Gmn, that is, all the pixels are selected simultaneously. As shown in the figure, in the vertical blanking period (V blank) in the photographing operation of the digital camera 1, first, the signal φRST for all the pixels Gmn is simultaneously turned ON and all the pixels are simultaneously reset. When the reset operation is completed, for example, the shutter 4 is kept in an “open” state for a predetermined time, and the pixel Gmn of the
なお、この最大出力値の情報に基づいて、アンプ部５に対するＡＧＣ用のアナログゲインが決定される。また、上記行選択トランジスタＴ２及び列選択トランジスタＴ６並びにサンプルホールドスイッチＳＨ１をＯＮするタイミング、すなわち、それぞれの符号Ｓに示すＯＦＦからＯＮに切り替えるタイミング、及び符号Ｆに示すＯＮからＯＦＦに切り替えるタイミングは必ずしも一致してなくともよく、それぞれＯＮ状態となる期間（ＯＮ期間）に互いに重なりが存在するような切り替えタイミングであればよい。換言すれば、行選択トランジスタＴ２及び列選択トランジスタＴ６の各ＯＮ期間の重なり区間における任意の位置（区間）で、サンプルホールドスイッチＳＨ１をＯＮして画素信号のサンプルホールドを行えばよい。
Note that the AGC analog gain for the
上記最大出力値の検出動作が終了した後は、従来通りの読み出し方法で順次１画素づつ画像データが読み出される。すなわち、画素Ｇｍｎに対する垂直走査によって順に行画素群の行選択トランジスタＴ２がＯＮされ（同図の水平ブランク期間（Ｈブランク）における信号φｒｏｗのタイミングチャート参照）、これと同時に、サンプルホールドスイッチＳＨ１がＯＮされて当該行画素群の画像データ（輝度値、画素値）がサンプルホールド部３１０にサンプルホールドされる（ＨブランクにおけるサンプルホールドスイッチＳＨ１のタイミングチャート参照）。そして、水平走査によって順に列選択トランジスタＴ６がＯＮされ、サンプルホールド部３１０にサンプルホールドされた画像データが１画素づつシリアルにアンプ部５を経て出力される。ただし、このアンプ部５を経た画像データの出力においては、上記取得した最大出力値から決定されたＡＧＣ用のゲイン情報を基に可変ゲインアンプ５１によってゲイン調整された画像データが出力される。このような垂直走査及び水平走査による読み出し動作が順次繰り返され、全画素Ｇｍｎの画像データ（１フレーム画像）が読み出される。この読み出された画像データは、Ａ／Ｄ変換部６でＡ／Ｄ変換した後、例えば画像メモリ８に記憶しておき、必要に応じて画像処理等を施すなど、従来の撮影動作における取り扱いとなる。
After the maximum output value detection operation is completed, image data is sequentially read out pixel by pixel by a conventional reading method. That is, the row selection transistor T2 of the row pixel group is sequentially turned on by vertical scanning with respect to the pixel Gmn (refer to the timing chart of the signal φrow in the horizontal blank period (H blank) in the same figure), and at the same time, the sample hold switch SH1 is turned on. Then, the image data (luminance value, pixel value) of the row pixel group is sampled and held in the sample hold unit 310 (see the timing chart of the sample hold switch SH1 in H blank). Then, the column selection transistor T6 is sequentially turned on by horizontal scanning, and the image data sampled and held in the
なお、図６に示すように、本実施形態の撮影動作は、最大出力値検出用の上記動作Ａを行う以外は、基本的には従来の撮影動作すなわち露光（撮像）及び画像データ読み出し動作と同じである。また、動作Ａにおける最大出力値検出用の画像データの読み出しが非破壊読み出しで行われることなどから、最大出力値を取得するための特別な装置を備えることなく、また最大出力値検出専用の露光を行うといった必要もなく、従来の撮影における１回の露光により得られる画像データを利用して最大出力値を検出することができる。 As shown in FIG. 6, the photographing operation of the present embodiment is basically a conventional photographing operation, that is, exposure (imaging) and image data reading operation, except that the operation A for maximum output value detection is performed. The same. Further, since the reading of the image data for detecting the maximum output value in the operation A is performed by nondestructive reading, an exposure dedicated for detecting the maximum output value is provided without providing a special device for acquiring the maximum output value. The maximum output value can be detected using image data obtained by a single exposure in conventional photography.
図７は、本実施形態における最大出力値の取得に関するデジタルカメラ１の撮影動作の一例を示すフローチャートである。先ず、例えばシャッタ４が所定時間「開」状態とされて撮像センサ３の画素Ｇｍｎに対する露光（電荷蓄積）が行われる（ステップＳ１）。露光終了後、各画素の行選択トランジスタＴ２・・・及び列選択トランジスタＴ６・・・が同時にＯＮされることで、画素Ｇｍｎにおける最大出力値がアンプ部５へ出力され、アンプ部５からＡ／Ｄ変換部６を経て主制御部７（最大値取得部７１１）に入力（取得）される（ステップＳ２）。そして、この入力された最大出力値の情報に基づいて、ゲイン制御部７１２によってＡＧＣ用のゲインが算出されるとともに（ステップＳ３）、ゲイン制御部７１２にこの算出されたゲインが設定される（ステップＳ４）。このようにゲイン制御部７１２にゲインが設定されることで、このゲインがアンプ部５（可変ゲインアンプ５１）にフィードバックされる、すなわち、後述のステップＳ５における画像データの読み出し時にこのゲインに基づくＡＧＣが実行されることになる。次に、従来の画像読み出し動作と同様にして、画素Ｇｍｎに対する垂直走査及び水平走査が繰り返されて画素Ｇｍｎの画像データが順次読み出される（ステップＳ５）。この読み出しの際には、ゲイン制御部７１２の制御の下、アンプ部５において上記設定されたゲインに基づくＡＧＣが行われ、ゲイン調整された画像データが出力される。アンプ部５から出力されたこの画像データは、Ａ／Ｄ変換部６においてＡ／Ｄ変換された後、画像メモリ８等に保存されるなどして、以降、通常の処理が施される（ステップＳ７）。
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of the photographing operation of the digital camera 1 regarding the acquisition of the maximum output value in the present embodiment. First, for example, the shutter 4 is kept in an “open” state for a predetermined time, and exposure (charge accumulation) is performed on the pixel Gmn of the image sensor 3 (step S1). After the exposure is completed, the row selection transistors T2... And the column selection transistors T6... Of each pixel are simultaneously turned on, so that the maximum output value in the pixel Gmn is output to the
以上のように、本実施形態における撮像装置（デジタルカメラ１）は、被写体光の受光面をなす複数の画素からなる撮像センサ３（３’）（固体撮像素子）を有し（この「３’」或いは以下に示す「１０’」、「Ｇｍｎ’」等の符号は、後述の変形態様における図８に示すものである）、この撮像センサ３（３’）からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行う画像出力部１０（１０’）を備える撮像装置であって、画像出力部１０（１０’）は、複数の画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）に対する、画素出力を得るための選択（各選択トランジスタのＯＮ動作）を同時に行う選択トランジスタ４０２（行選択トランジスタＴ２及び列選択トランジスタＴ６、又は後述の行選択トランジスタＴ１０及び列選択トランジスタＴ１３）を備え、この選択トランジスタ４０２により同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値（最大輝度値、最大画素値）を抽出する。このように複数の画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）を同時に選択するという動作を行うことで、画像出力部１０（１０’）（撮像センサ３（３’））から直接、各画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）における最大面照度の出力値が得られるので、従来のように画素出力（画像データ）を一旦画像メモリ８に取り込み、別途この画像データを読み出して最大面照度の出力値を算出するといった動作が不要となり、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において、容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができ、ひいてはこの出力値情報に基づき算出したゲインを用いて容易に且つ精度良く撮影画像に対するゲイン調整（例えばＡＧＣ）を行うことが可能となる。
As described above, the imaging apparatus (digital camera 1) according to the present embodiment includes the imaging sensor 3 (3 ′) (solid-state imaging device) including a plurality of pixels that form a light receiving surface for subject light (this “3 ′”). ”Or“ 10 ′ ”,“ Gmn ′ ”and the like shown below are those shown in FIG. 8 in the modified embodiment described later), and the pixel output from the image sensor 3 (3 ′) is converted to the source follower amplifier. The image output unit 10 (10 ′) includes an image output unit 10 (10 ′) to be used. The image output unit 10 (10 ′) selects a plurality of pixels Gmn (Gmn ′) for obtaining pixel outputs (respective selection transistors). Selection transistor 402 (row selection transistor T2 and column selection transistor T6, or row selection transistor T10 and column selection transistor T13, which will be described later). From the pixel outputs of each pixel are selected simultaneously by the
また、上記ソースフォロワアンプは、画素出力に関する駆動を行う複数の駆動トランジスタ４０１の１つと、該複数の駆動トランジスタ４０１に対して共通に設けられた負荷（電子負荷）としての負荷トランジスタ４０３とで構成されるものであり、画像出力部１０（１０’）は、各画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）に対応する複数のソースフォロワアンプのうちから画素出力を行うソースフォロワアンプをオン、オフ切り替えによって選択する選択トランジスタ４０２（行選択トランジスタＴ２及び列選択トランジスタＴ６、又は行選択トランジスタＴ１０及び列選択トランジスタＴ１３）であって、この選択トランジスタ４０２により同時に選択されたソースフォロワアンプによる画素出力のうちから上記最大面照度の出力値を抽出する。これによれば、ソースフォロワアンプが駆動トランジスタ４０１と負荷トランジスタ４０３とのペアで構成され、選択トランジスタ４０２によって、各画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）に対応する複数のソースフォロワアンプのうちから画素出力を行うソースフォロワアンプがオン、オフ切り替えによって選択され、この選択トランジスタ４０２により同時に選択されたソースフォロワアンプによる画素出力のうちから最大面照度の出力値が画像出力部１０（１０’）によって抽出されるので、駆動トランジスタや負荷トランジスタといった素子からなる従来一般的なソースフォロワアンプを用いて、最大面照度の出力値を得る構成を容易に実現することができる。
The source follower amplifier includes one of a plurality of driving
また、撮像センサ３（３’）は、複数の画素が行列配置されたものであり、選択トランジスタ４０２は、行列配置における行に対する画素選択を行う行選択トランジスタＴ２（行選択トランジスタＴ１０）と、列に対する画素選択を行う列選択トランジスタＴ６（列選択トランジスタＴ１３）とからなるものであって、この撮像センサ３（３’）は、当該行選択トランジスタ及び／又は列選択トランジスタによって同時に選択された複数の画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）における一部又は全部の画素群における最大面照度の出力値を抽出する。これによれば、行列配置された複数の画素の一部又は全部の画素群が、行選択トランジスタ及び／又は列選択トランジスタにより同時に選択され、画像出力部１０（１０’）によって、この選択された画素群における最大面照度の出力値が抽出されるので、行選択トランジスタ及び列選択トランジスタという撮像センサ３（３’）が従来一般的に備える構成を用いて、容易に且つ確実に、所望の複数画素を選択し、この選択した複数画素の最大面照度の出力値を得ることができる。
The imaging sensor 3 (3 ′) has a plurality of pixels arranged in a matrix, and the
また、画像出力部１０は、ｎ−ｃｈの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されており、面照度が高くなるほど出力値が高くなるので、画像出力部１０から、面照度の変化が確実に反映された最大面照度の出力値を得ることができる。
Further, the
また、画像出力部１０（１０’）によって抽出された最大面照度の出力値の情報に基づいてゲイン調整用のゲインが算出され、ゲイン算出部７１（ゲイン制御部７１２）によって、この算出されたゲインに基づいて、撮像センサ３（３’）からの画素出力に対するゲイン調整が可能に構成されたアンプ部５（５’）でのゲイン調整動作が制御されるので、最大面照度の出力値から求めたゲイン情報を基に撮影画像（固体撮像素子から読み出した画像データ）に対するＡＧＣを行うといった構成を容易に実現することができる。 Further, a gain for gain adjustment is calculated based on the output value information of the maximum surface illuminance extracted by the image output unit 10 (10 ′), and the gain calculation unit 71 (gain control unit 712) calculates this gain. Based on the gain, the gain adjustment operation in the amplifier unit 5 (5 ′) configured to be able to adjust the gain for the pixel output from the imaging sensor 3 (3 ′) is controlled. A configuration in which AGC is performed on a captured image (image data read from a solid-state imaging device) based on the obtained gain information can be easily realized.
さらに、本実施形態における撮像方法によれば、被写体光の受光面をなす複数の画素で構成される撮像センサ３（３’）からの画素出力をソースフォロワアンプを用いて行う撮像方法において、第１の工程として、複数の画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）に対する、画素出力を得るための選択が同時に行われ、第２の工程として、選択トランジスタ４０２（行選択トランジスタＴ２及び列選択トランジスタＴ６、又は行選択トランジスタＴ１０及び列選択トランジスタＴ１３）により同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値が抽出され、第３の工程として、抽出された最大面照度の出力値情報に基づき、撮像センサ３（３’）からの画素出力に対するゲイン調整が行われる。このように複数の画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）を同時に選択するという動作を行うことで、画像出力部１０（１０’）（撮像センサ３（３’））から直接、各画素Ｇｍｎ（Ｇｍｎ’）における最大面照度の出力値が得られるので、従来のように画素出力（画像データ）を一旦画像メモリ８に取り込み、別途この画像データを読み出して最大面照度の出力値を算出するといった動作が不要となり、システム的に大きな負荷をかけることなく、簡易な構成において容易に且つ精度良く撮影画像の最大出力値を取得することができる。また、得られた最大面照度の出力値情報に基づいて画素出力に対するゲイン調整が行われるので、上記抽出された最大出力値に基づく撮影画像に対する例えばＡＧＣ等のゲイン調整を、容易に且つ精度良く行うことが可能となる。 Furthermore, according to the imaging method of the present embodiment, in the imaging method in which the pixel output from the imaging sensor 3 (3 ′) composed of a plurality of pixels forming the light receiving surface of the subject light is performed using the source follower amplifier. As a first step, selection for obtaining a pixel output for a plurality of pixels Gmn (Gmn ′) is simultaneously performed, and as a second step, a selection transistor 402 (row selection transistor T2 and column selection transistor T6, or row selection) is selected. The output value of the maximum surface illuminance at the selected plurality of pixels is extracted from the pixel outputs of the respective pixels simultaneously selected by the transistor T10 and the column selection transistor T13). As the third step, the extracted maximum surface illuminance is extracted. On the basis of the output value information, gain adjustment is performed on the pixel output from the image sensor 3 (3 ′). By performing the operation of simultaneously selecting a plurality of pixels Gmn (Gmn ′) in this way, each pixel Gmn (Gmn ′) directly from the image output unit 10 (10 ′) (imaging sensor 3 (3 ′)). Since the output value of the maximum surface illuminance can be obtained, it is not necessary to take the pixel output (image data) once into the image memory 8 and read the image data separately to calculate the output value of the maximum surface illuminance as in the prior art. The maximum output value of the captured image can be obtained easily and accurately with a simple configuration without imposing a large system load. Further, since gain adjustment for pixel output is performed based on the obtained output value information of the maximum surface illuminance, gain adjustment such as AGC for the captured image based on the extracted maximum output value can be easily and accurately performed. Can be done.
なお、本発明は、以下の態様をとることができる。
（Ａ）上記実施形態においては、画像出力部１０は、図３で説明したようにｎ−ｃｈの画像出力回路（Ｎ型のＭＯＳＦＥＴである駆動トランジスタ及び負荷トランジスタからなるソースフォロワアンプを備える回路）としているが、これに限定されず、例えば図８に示す回路構成を有する画像出力部１０’を採用してもよい。すなわち、画像出力部１０’は、フォトダイオードＰＤ２、駆動トランジスタＴ９、行選択トランジスタＴ１０及びリセットトランジスタＴ８等からなる画素Ｇｍｎ’と、負荷トランジスタＴ１１からなる定電流負荷３０７’と、サンプルホールド部３１０’、駆動トランジスタＴ１２及び列選択トランジスタＴ１３等からなる選択部３０８’と、負荷トランジスタＴ１４からなる定電流負荷３０９’と、可変ゲインアンプ５１’からなるアンプ部５’とを備え、基本的には画像出力部１０と同じであるが、各トランジスタがＰ型のＭＯＳＦＥＴ（ｐ−ｃｈ（チャンネル）のＦＥＴ）で構成されてなるｐ−ｃｈの画像出力回路となっている。この場合も図５での説明と同様、負荷トランジスタが共通化された複数入力のソースフォロワアンプとなっている。すなわち、行選択側の駆動トランジスタＴ９と負荷トランジスタＴ１１とが対になって、列選択側の駆動トランジスタＴ１２と負荷トランジスタＴ１４とが対になってそれぞれソースフォロワアンプを構成している。このようなｐ−ｃｈの画像出力回路では、光電流Ｉ２によってフォトダイオードＰＤ２のカソード側つまり駆動トランジスタＴ９のゲートに電圧Ｖ３（ゲート電圧）が出力される。この場合、光電流Ｉ２により負の電荷が当該ゲートに流入して電圧Ｖ３の電位は低くなることから、上記実施形態とは逆に、センサ面照度が高いほど画素出力が小さくなる構成となっている。なお、このようにセンサ面照度が高いほど出力が小さくなるような回路であれば、図８に示す回路構成に限定されない。
In addition, this invention can take the following aspects.
(A) In the above embodiment, the
上記画像出力部１０’の場合も同様、最大出力値検出時においては、複数の入力チャンネルを同時に選択する（複数の選択トランジスタを同時にＯＮする）。このときの出力値は、同時に選択された入力チャンネルのうち、最小入力値をもつ入力チャンネルの出力値と略等しい値となる。これも最大面照度を有する画素の出力が、選択的に読み出されたことと等しいことになる。ただし、この場合の各選択信号は、極性がアクティブ・ロー（active low）となっている。このようにして得られた出力値に基づいて上記と同様にＡＧＣ用のゲインを算出し、これをアンプ部５’（可変ゲインアンプ５１’）にフィードバックして、本番の読み出し時における画像データに対するゲイン調整を行う。
Similarly, in the case of the image output unit 10 ', when the maximum output value is detected, a plurality of input channels are simultaneously selected (a plurality of selection transistors are simultaneously turned ON). The output value at this time is substantially equal to the output value of the input channel having the minimum input value among the simultaneously selected input channels. This also means that the output of the pixel having the maximum surface illuminance is selectively read out. However, the polarity of each selection signal in this case is active low. Based on the output value obtained in this way, the gain for AGC is calculated in the same manner as described above, and this gain is fed back to the
この変形態様（Ａ）に示すように、画像出力部１０’は、ｐ−ｃｈの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて構成されており、面照度が高くなるほど出力値が低くなるので、この面照度の変化に応じた出力値の変化の極性を上述のようにアクティブ・ローとし、画像出力部１０’から、面照度の変化が確実に反映された最大面照度の出力値を得ることができる。
As shown in this modification (A), the
（Ｂ）撮像センサ３（３’）（画素Ｇｍｎ）からの当該最大出力値の検出（ＡＧＣ用ゲイン算出動作）は、１フレーム画像毎に行ってもよいし、所定フレーム画像数毎に行ってもよい。すなわち、通常の撮影動作において、必要に応じて（例えばユーザによるデジタルカメラ操作部からの指示入力に基づいて）図６の動作Ａを行うことが可能に構成してもよい。この場合、前回算出したゲインを例えばゲイン制御部７１２に記憶しておき、新たなゲインが算出される毎に当該ゲインを更新してＡＧＣ用に用いるようにしてもよい。 (B) The detection of the maximum output value from the image sensor 3 (3 ′) (pixel Gmn) (AGC gain calculation operation) may be performed for each frame image or for each predetermined number of frame images. Also good. That is, in a normal photographing operation, the operation A in FIG. 6 may be performed as necessary (for example, based on an instruction input from the digital camera operation unit by the user). In this case, the previously calculated gain may be stored in the gain control unit 712, for example, and the gain may be updated and used for AGC each time a new gain is calculated.
（Ｃ）撮像センサ３（３’）の露光量又は露光時間調整については、撮像面に届く光の総量を調整する方法と光電変換後の光電変換電流の積分時間を調整する方法とがある。前者は絞りの開口量やメカニカルシャッタのシャッタスピード（シャッタ開閉動作）の制御、後者は、撮像センサ３（３’）に対するリセット動作の制御による電荷の積分時間制御により実行される。本実施形態では前者の場合のシャッタ４による制御を採用しているが、これに限定されず、後者による制御（この場合、シャッタ４を備えずともよい）、或いは前者及び後者を併せた制御を採用してもよい。 (C) Regarding the exposure amount or exposure time adjustment of the imaging sensor 3 (3 '), there are a method of adjusting the total amount of light reaching the imaging surface and a method of adjusting the integration time of the photoelectric conversion current after photoelectric conversion. The former is executed by controlling the aperture amount of the diaphragm and the shutter speed (shutter opening / closing operation) of the mechanical shutter, and the latter by controlling the integration time of the charge by controlling the reset operation for the image sensor 3 (3 '). In this embodiment, the control by the shutter 4 in the former case is adopted, but the present invention is not limited to this, and the control by the latter (in this case, the shutter 4 may not be provided) or the control in which the former and the latter are combined. It may be adopted.
１ デジタルカメラ（撮像装置）
３、３’ 撮像センサ（固体撮像素子）
４ シャッタ
５、５’ アンプ部（ゲイン調整手段）
１０、１０’ 画像出力部（出力手段）
７１ ゲイン算出部（ゲイン制御手段）
７１２ ゲイン制御部（ゲイン制御手段）
４０１ 駆動トランジスタ
４０２ 選択トランジスタ（選択手段）
４０３ 負荷トランジスタ
４１０ 入力チャンネル
1 Digital camera (imaging device)
3, 3 'image sensor (solid-state image sensor)
4
10, 10 'image output unit (output means)
71 Gain calculation section (gain control means)
712 Gain control unit (gain control means)
401
403
Claims (8)
前記出力手段は、
前記複数の画素に対する、前記画素出力を得るための選択を同時に行う選択手段を備え、前記選択手段により同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値を抽出することを特徴とする撮像装置。 An imaging apparatus having a solid-state imaging device composed of a plurality of pixels forming a light-receiving surface of subject light, and comprising an output means for performing pixel output from the solid-state imaging device using a source follower amplifier,
The output means includes
A selection unit that simultaneously performs selection to obtain the pixel output for the plurality of pixels, and outputs the maximum surface illuminance at the selected plurality of pixels from the pixel output of each pixel simultaneously selected by the selection unit An imaging device characterized by extracting a value.
前記選択手段は、各画素に対応する複数のソースフォロワアンプのうちから画素出力を行うソースフォロワアンプをオン、オフ切り替えによって選択する選択トランジスタであって、
前記出力手段は、前記選択トランジスタにより同時に選択されたソースフォロワアンプによる画素出力のうちから上記最大面照度の出力値を抽出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 The source follower amplifier is composed of one of a plurality of driving transistors for driving the pixel output and a load transistor as a load provided in common to the plurality of driving transistors,
The selection means is a selection transistor that selects a source follower amplifier that performs pixel output from among a plurality of source follower amplifiers corresponding to each pixel by switching on and off,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the output unit extracts an output value of the maximum surface illuminance from pixel outputs of a source follower amplifier selected simultaneously by the selection transistor.
前記選択トランジスタは、前記行列配置における行に対する画素選択を行う行選択トランジスタと、列に対する画素選択を行う列選択トランジスタとからなるものであって、
前記出力手段は、当該行選択トランジスタ及び／又は列選択トランジスタによって同時に選択された、前記行列配置の複数の画素における一部又は全部の画素群における最大面照度の出力値を抽出することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。 The solid-state imaging device is a plurality of pixels arranged in a matrix.
The selection transistor includes a row selection transistor that performs pixel selection for a row in the matrix arrangement, and a column selection transistor that performs pixel selection for a column,
The output means extracts an output value of the maximum surface illuminance in a part or all of the pixel groups in the plurality of pixels of the matrix arrangement, which are simultaneously selected by the row selection transistor and / or the column selection transistor. The imaging device according to claim 2.
前記出力手段によって抽出された最大面照度の出力値の情報に基づいて前記ゲイン調整用のゲインを算出し、該算出したゲインに基づいてゲイン調整手段におけるゲイン調整動作を制御するゲイン制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。 Gain adjusting means configured to be capable of gain adjustment for pixel output from the solid-state imaging device;
Gain control means for calculating the gain for gain adjustment based on the output value information of the maximum surface illuminance extracted by the output means, and for controlling the gain adjustment operation in the gain adjustment means based on the calculated gain. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising:
前記複数の画素に対する、前記画素出力を得るための選択を同時に行う第１の工程と、
前記同時に選択された各画素の画素出力から、該選択された複数の画素における最大面照度の出力値を抽出する第２の工程と、
前記抽出された最大面照度の出力値情報に基づき、固体撮像素子からの画素出力に対するゲイン調整を行う第３の工程とを有することを特徴とする撮像方法。 An imaging method for performing pixel output from a solid-state imaging device composed of a plurality of pixels forming a light receiving surface of subject light using a source follower amplifier,
A first step of simultaneously performing selection for obtaining the pixel output for the plurality of pixels;
A second step of extracting an output value of the maximum surface illuminance at the plurality of selected pixels from the pixel output of each of the simultaneously selected pixels;
And a third step of performing gain adjustment for pixel output from the solid-state imaging device based on the extracted output value information of the maximum surface illuminance.
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