JP2015091005A

JP2015091005A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2015091005A
Application number: JP2013229582A
Authority: JP
Inventors: 洋藤木; Hiroshi Fujiki
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2015-05-11
Also published as: EP2869552A1; US20150122972A1

Abstract

【課題】複数の出力部を備えた撮像素子の各出力部における出力信号間の差異を抑えながら部分読み出しを行い、高フレームレートかつ高品位の画像を出力する。【解決手段】被写体像を撮像信号に変換する複数の画素を含む単位領域を複数隣接した有効画素領域と、前記単位領域毎に設けられ該単位領域に含まれる各前記画素において変換された前記撮像信号を出力する複数の出力部とを有する撮像素子１１と、前記被写体像に対して注目領域を設定する注目領域設定部２５と、前記有効画素領域のうち、前記注目領域を含み前記単位領域同士の境界に対して線対称となる領域を読出領域として設定する読出領域設定部２６と、前記読出領域に含まれる前記画素の撮像信号を読み出すと共に、前記読出領域以外の画素の撮像信号を掃き出すように前記撮像素子１１を駆動する駆動制御部１８と、を備える撮像装置を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置、特に、受光素子から得られた撮像信号を複数の出力部から同時に出力して撮像データを高速に読み出す撮像素子を備えた撮像装置に関するものである。

デジタルカメラ等の高画素化、高フレームレート化に伴って、撮像素子を垂直又は水平の複数の領域に分割し、分割した各領域に出力部を設け、並列に撮像データを領域毎に各出力部から読み出すことで撮像データの読み出し速度を高速化した撮像素子が提案されている。
このような複数の出力部を備えた撮像素子では、各出力部の特性が異なるために、同じ条件で撮像した撮像データであっても、出力部毎の撮像データに差異が生じ、得られた画像上に出力部間の段差が目立ってしまう場合がある。このため、例えば、特許文献１には、出力部であるアンプ回路の後段に補正回路を設け、補正回路によって出力部間の差異を補正することが開示されている。

ところで、生理学の分野において、標本の動態や光学的あるいは電気的刺激を与えた時の反応などを顕微鏡用の撮像装置を用いて観察し、その画像を記録する際に、標本の高速な経時変化を捉えたいという要求がある。このような要求に応えるために、撮像素子で光電変換によって発生する電荷を、その受光面の全領域の画素に亘って読み出すのではなく、一部の領域のみの画素について読み出す部分読み出し機能を備え、高フレームレート化を実現させた撮像装置がある。この部分読み出し機能は、パーシャルスキャンサブアレイ読み出し、ＲＯＩ（ＲｅｇｉｏｎＯｆＩｎｔｅｒｅｓｔ：興味領域）読み出しなどとも呼ばれている。

例えば、特許文献２には、高速掃き出しを行う撮像素子の部分読み出し技術について開示されている。すなわち、特許文献２では、通常読み出しの際には、撮像素子の水平方向１ライン分の電荷転送が終了したときに、撮像素子を垂直方向に１ライン分シフトする。一方、高速掃き出しの際には、水平方向１ライン分の電荷転送が終了したときに、複数ライン分のシフトを行い、当該複数ライン分の電荷を混合して掃き出す。そして、例えば、注目領域の部分読み出しを行う場合には、通常読み出しを行い、それ以外の領域では高速掃き出しを行うことで、注目領域ではない領域の読み出し時間を短縮してフレームレートを向上させることができる。

特開２００４−１４６８９７号公報特開２００４−１０４５６１号公報

しかしながら、上述のような部分読み出しを行う場合に、読み出すべき注目領域が特定の出力部の画素に偏った位置にあると、各出力部の読み出しパターンに差異が生じる。すなわち、注目領域の位置によっては、高速掃き出しの対象となる画素が少ない出力部と、画素が高速掃き出しの対象となる画素が多い出力部とが生じるなど、各出力部における高速掃き出し対象のデータ量に差異が生じる場合がある。このような読み出しパターンでは、出力部毎に発熱量が異なるために、撮像素子の温度分布に偏りが生じ、この偏りに起因して各出力部の温度に差異が生じ、延いては出力信号に差異を生じてしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、複数の出力部を備えた撮像素子の各出力部における出力信号間の差異を抑えながら部分読み出しを行い、高フレームレートかつ高品位の画像を出力することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、被写体像を撮像信号に変換する複数の画素を含む単位領域を複数隣接した有効画素領域と、前記単位領域毎に設けられ該単位領域に含まれる各前記画素において変換された前記撮像信号を出力する複数の出力部とを有する撮像素子と、前記被写体像に対して注目領域を設定する注目領域設定部と、前記有効画素領域のうち、前記注目領域を含み前記単位領域同士の境界に対して線対称となる領域を読出領域として設定する読出領域設定部と、前記読出領域に含まれる前記画素の撮像信号を読み出すと共に、前記読出領域以外の画素の撮像信号を掃き出すように前記撮像素子を駆動する駆動制御部と、を備える撮像装置を提供する。

本態様によれば、複数の単位領域と、単位領域毎の出力部とを有する撮像素子により被写体像を撮像する撮像装置において、被写体像の注目領域を部分的に読み出す場合、読み出すべき注目領域が設定されると、読出領域設定部により注目領域を含むように単位領域同士の境界に対して線対称となる読出領域を設定する。そして、駆動制御部により読出領域に含まれる画素の撮像信号を読み出すと共に、読出領域以外の画素の撮像信号を掃き出すように撮像素子を駆動する。

このようにすることで、注目領域を部分的に読み出すに際して、有効画素領域全体を読出すことなく、有効画素領域のうち読出領域の画素の撮像信号のみを読出し、これ以外の領域の画素の撮像信号を掃き出すように撮像素子が駆動するので、フレームレートを高くすることができる。また、読出領域が、単位領域同士の境界に対して線対称となっているので、各単位領域が属する出力部から出力される撮像信号に差異が殆ど生じない。つまり、各単位領域に含まれる画素のうち読み出される撮像信号及び掃き出される撮像信号の信号パターンが略同一となるので、各出力部における発熱量も略同一となる。従って、各出力部における出力信号である撮像信号間の差異を抑えながら部分読み出しを行い、高フレームレートかつ高品位の画像を出力することができる。

上記した態様において、前記単位領域の夫々が前記有効画素領域を水平方向に分割した領域であり、前記単位領域ごとに出力部を有することが好ましい。
このようにすることで、水平方向に分割された単位領域からなる有効画素領域を備えた撮像素子により撮像画像の部分読出しを行う際に、各出力部における出力信号である撮像信号間の差異を抑えながら部分読み出しを行い、高フレームレートかつ高品位の画像を出力することができる。

上記した態様において、前記単位領域の夫々が前記有効画素領域を垂直方向に分割した領域であり、前記単位領域ごとに出力部を有することが好ましい。
このようにすることで、垂直方向に分割された単位領域からなる有効画素領域を備えた撮像素子により撮像画像の部分読出しを行う際に、各出力部における出力信号である撮像信号間の差異を抑えながら部分読み出しを行い、高フレームレートかつ高品位の画像を出力することができる。

上記した態様において、前記注目領域設定部が、前記単位領域同士の境界に対して線対称となる複数の領域を注目領域候補として予め保持し、該注目領域候補から何れか１の注目領域を設定することが好ましい。
このようにすることで、複数の注目領域を候補として予め保持しているので、ユーザは所望の領域を包含する何れか１の注目領域を選択するだけの簡易な操作をするだけで注目領域を設定することができる。また、注目領域自体が単位領域同士の境界に対して線対称であるので、設定された注目領域をそのまま、又は、線対称となるような方向に延長した領域を読出領域とすることができ、演算量を削減しながら、各出力部における出力信号である撮像信号間の差異を抑えながら部分読み出しを行い、高フレームレートかつ高品位の画像を出力することができる。

本発明によれば、複数の出力部を備えた撮像素子の各出力部における出力信号間の差異を抑えながら部分読み出しを行い、高フレームレートかつ高品位の画像を出力することができるという効果を奏する。

本発明の第１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。本発明の第１の実施形態に係る撮像装置における撮像素子の構造を示す説明図である。本発明の第１の実施形態に係る撮像装置における撮像素子の撮像座標系を示す説明図である。本発明の第１の実施形態に係る撮像装置におけるモニタの表示画面を示す説明図である。本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置において、注目領域を部分的に読み出す場合の作用を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態において撮像素子に対する駆動信号のパターンを示す説明図である。本発明の第２の実施形態に係る撮像装置における撮像素子の構造を示す説明図である。本発明の第２の実施形態に係る撮像装置におけるモニタの表示画面を示す説明図である。本発明の第２の実施形態に係る撮像装置における撮像素子の撮像座標系を示す説明図である。本発明の第２の実施形態にかかる撮像装置において、高注目領域を部分的に読み出す場合の作用を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置について図面を参照して説明する。
図１に示すように、撮像装置は、被写体像の画像である撮像信号を取得する撮像素子１１、撮像素子１１を駆動する駆動回路１２、撮像信号に所定の信号処理を施す信号処理部１３、合成画像を生成する合成部１４、合成部１４において処理される信号を一次的に記憶するメモリ１５、合成部１４により合成された合成画像に対して所定の画像処理を施す画像処理部１６、駆動回路１２を制御する駆動制御部１８、画像処理された画像を表示するモニタ１９、及びこれらの撮像装置の各部を制御する制御部１７を備えている。

撮像素子１１は、図２に示すように、被写体像を撮像信号に変換する複数の画素Ｐを含む単位領域を複数隣接した有効画素領域３０を備えている。図２に示す例では、有効画素領域３０は、上下に配置され隣接した２つの単位領域３１，３２から構成されている。また、各単位領域３１，３２には、各単位領域３１，３２に含まれる画素Ｐのフォトダイオードにおいて変換された撮像信号を転送する垂直転送路３５,３６及び水平転送路３７,３８、これらの転送路から転送された撮像信号を出力する出力部３３，３４が夫々設けられている。つまり、各単位領域３１，３２に含まれる画素Ｐのフォトダイオードにより変換された撮像信号は、各単位領域３１，３２の属する出力部３３，３４から夫々別個かつ同時に出力することができるようになっている。

図３に、撮像素子１１の撮像座標系を示した。図３の撮像座標系において、撮像信号で黒の基準を規定する画素領域であるオプティカルブラック領域４０１が有効画素領域３０を取り囲んで配置され、有効画素領域３０の左下隅が原点(ｘ，ｙ)=(０，０)である。有効画素領域３０は、撮像信号として出力可能な画素の総領域であり、例えば、Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂの画素が配置された領域である。有効画素領域３０のうち、非表示領域４０２が表示領域４０３を取り囲んで配置されている。表示領域４０３は、後述するモニタ１９の表示領域１９Ａ上に表示され得る最大の領域であり、表示領域４０３の左下隅が原点(ｘ，ｙ)=(４４,１２)である。表示領域４０３の撮像座標系は、以下の（１）式で表される。
（ｘ１，ｙ１，ｗ１，ｈ１）＝（４４，１２，１９２０，１４２０） …（１）

また、出力部３３，３４の境界線である出力部境界４０４は、図３において水平方向に延びており、垂直方向（上下）に有効画素領域３０、延いては撮像素子１１を分割する。図３において、注目領域４０６は，図４の注目領域３０５に対応する領域である。図３中、破線で囲まれている読出領域４０５は、注目領域３０５が設定された際に、読出領域設定部２６（後述）により実際に撮像素子１１から読み出される領域となる。

駆動回路１２は、駆動制御部１３（後述）に制御され、撮像素子１１の各出力部３３，３４に対して撮像信号の読み出し又は掃き出しのための駆動信号を供給することにより撮像素子１１を駆動する。

信号処理部１３は、各出力部３１,３２から出力された撮像信号を別個に信号処理するために、出力部３１,３２に対応して設けられ、夫々図示しない前置処理部及びＡＤ変換部を備えている。信号処理部１３では、前置処理部により出力部３１，３２からの出力を入力として、ＣＤＳ、アンプ、ＯＢクランプなどの処理を行い、次いでＡＤ変換部により、前置処理部からの入力信号をＡ／Ｄ変換しデジタルの撮像信号に変換する。

合成部１４は、信号処理部１３からの入力信号を合成して、出力部３１、３２により別個に出力され夫々所定の処理を施された単位領域毎の撮像信号を合成して、被写体像の画像として合成撮像信号を生成する。
メモリ１５は、合成部１４において合成する撮像信号を一時的に記憶する。

画像処理部１６は、合成部１４から入力されたデジタルの合成撮像信号に対して欠陥補正処理、ホワイトバランス処理、ブラックバランス処理、デモザイキング処理及びエッジ強調処理等の所定の画像処理を行い、処理後の合成撮像信号を後述する制御部１８に出力する。

制御部１７は、例えば、外部の汎用ＰＣ等（図示せず）において実行される撮像装置を制御するプログラムに従って撮像装置を制御する。また、制御部１７は、注目領域設定部２５と読出領域設定部２６とを備え、注目領域設定部２５により、被写体像に対して注目領域を設定し、読出領域設定部２６により、有効画素領域３０のうち注目領域を含み単位領域３１,３２同士の境界（出力部境界４０４）に対して線対称となる領域を読出領域４０５として設定する。

すなわち、制御部１７は、例えば、外部の汎用ＰＣ等からデータバスを介して得られたコマンドを解釈して撮像装置の各部を制御する。具体的には、データバスを介して、駆動制御部１８に対する撮像素子１１の駆動信号の設定、撮像素子１１の露出時間や撮像信号に係る電荷の読み出し又は掃き出しの設定、画像処理パラメータの設定等を行う。また、制御部１７は、読出領域設定部２６により読出領域が設定されている場合には、駆動制御部１２に対して、設定された読出し領域の撮像信号に係る電荷の読み出しの設定等を行う。また、画像処理部１６から受信した合成撮像信号を画像として後述するモニタ１９に表示する。

駆動制御部１８は、制御部１７により設定された読出し又は掃き出しのタイミング、領域等に従って撮像素子１１を駆動するように駆動回路１２を制御する。そして、読出領域設定部２６により読出領域が設定されている場合には、読出領域に含まれる画素の撮像信号を読み出すと共に、読出領域以外の画素の撮像信号を掃き出すように駆動信号を生成し、この駆動信号を撮像素子１１に供給する。

モニタ１９は、画像処理部１６から受信した合成撮像信号を画像として表示するほか、ＧＵＩとして機能し、例えば、図４に示すような画面がモニタ１９に表示される。図４に示すように、モニタ１９には、画像を表示する画像表示領域１９Ａと、操作ボタン表示領域１９Ｂとが表示される。画像表示領域１９Ａには、図３に示す撮像素子１１の有効画素領域３０のうち、非表示領域４０２を除いた表示領域４０３に係る画像を表示する。

また、操作ボタン表示領域１９Ｂには、注目領域表示ボタン３０６、部分読出適用チェックボックス３０７、ライブ開始ボタン３０８、及び露出時間スライダ３０９が表示される。注目領域表示ボタン３０６は、注目領域３０５の表示をＯＮ又はＯＦＦするボタンであり、部分読出適用チェックボックス３０７は、部分読出しの適用をＯＮ又はＯＦＦするチェックボックスである。また、ライブ開始ボタン３０８は、ライブを開始又は停止するボタンであり、露出時間スライダ３０９は、露出時間を変更ないしは設定するスライダである。

以下、このように構成された撮像装置において、注目領域を設定して、この注目領域を部分的に読み出す場合の作用について図５のフローチャートを参照して説明する。
ユーザによるライブ開始ボタン３０８の押下を受けて、撮像素子１１によりプレ画像を取得し、これをモニタ１９に表示する。次いで、注目領域表示ボタン３０６の押下に従って、モニタ１９において注目領域の表示をＯＮにし、部分読出適用チェックボックス３０５をＯＮにすることで、注目領域の部分読出し処理が開始される。

ステップＳ１１では、この状態において、ユーザからの指示を受けて注目領域設定部２５により注目領域を設定する。注目領域設定部２５による注目領域の設定は、例えば、ユーザが所望の領域をドラッグして当該領域を表示領域内の任意の位置に移動させ、当該領域の外周部分を表示領域内の任意のサイズに変更する等によって行うことができる。

また、予め複数の領域のサイズ等を注目領域候補として準備しておき、ユーザがこれらの候補の中から所望の注目領域を選択することにより注目領域として設定することができる。設定された注目領域３０５をＲとする。
Ｒ＝（Ｘ，Ｙ，Ｗ，Ｈ） …（２）
ここで、Ｘ，Ｙはそれぞれ画像表示領域１９Ａの左上隅を原点とする水平及び垂直座標である。Ｗ，Ｈはそれぞれ注目領域の幅及び高さ（水平方向及び垂直方向の長さ）である。

そして、ステップＳ１２において、注目領域設定部２５は、モニタ１９上に設定された注目領域Ｒを撮像座標系の注目領域Ｒ’に変換する。
Ｒ’＝（Ｘ’，Ｙ’，Ｗ’，Ｈ’）＝（Ｘ＋ｘ１，Ｙ＋ｙ１，Ｗ，Ｈ） …（３）
ここでｘ１，ｙ１は、撮像座標系における表示領域４０３の座標系の原点であり、上記（１）式の通りである。

続いて、ステップＳ１３では、読出領域設定部２６によって、注目領域Ｒ’を含み出力部３３，３４の境界に線対称となる読出領域Ｒ’’を設定する。ここで、図３に示すように、読出領域４０５は、注目領域４０６を含み最も高さ（垂直方向の長さ）を短く設定した第１の単位領域４０５ａと、第２の単位領域４０５ｂとが、出力部境界４０４を対称軸として線対称となっている。
本実施形態においては、垂直方向に高速掃き出しすることで部分読出しを実現することとする。このため、水平方向には常時全画素を読み出し、出力部３３，３４の境界に対して垂直方向に線対称となる読出領域を設定する。

ステップＳ１４において、制御部１７は、設定した読出領域Ｒ’’に対応する駆動信号を出力するためのレジスタ設定を行い、駆動制御部１８、信号処理部１３に同一の駆動信号を設定する。

図６は、読出領域を読出す際の出力部３３の駆動信号のタイミングを示している。図６中、ＶＤは駆動制御部１８が出力する垂直同期信号であり、ＨＤは信号処理部のＡＤ変換部が出力する水平同期信号である。ＳＵＢは、駆動制御部１８が出力する電荷抜き取りパルスであり、撮像素子１１は、ＳＵＢが出力されていない期間に撮像信号としての電荷を蓄積する。ＳＧは駆動制御部１８が出力する転送パルスであり、撮像素子１１のフォトダイオードに蓄積された撮像信号としての電荷を垂直転送路に転送する。

電荷が垂直転送路に転送されると、駆動制御部１８は垂直駆動信号Ｖ１−Ｖ４を高速駆動することで掃き出し対象画素の高速掃き出しを行う。つまり、駆動制御部１８は、有効画素領域のうち、読出領域以外の画素の撮像信号を掃き出すように撮像素子１１を駆動する。次に、駆動制御部１８は垂直駆動信号Ｖ１−Ｖ４を通常どおり垂直駆動することで読出領域Ｒ’’に含まれる画素の撮像信号を読み出す。

同様に、出力部３４においても、出力部３３と同一の駆動信号が出力されて出力部３３同様に撮像信号が読み出される。すなわち、出力部３３の駆動信号と出力部３４の駆動信号とは略同一の波形となり、信号パターンが略同一となる。

ステップＳ１５において、読み出された撮像信号は、夫々メモリ１５に保存され、合成部１４がメモリ１５から出力部３３の撮像信号と出力部３４の撮像信号とを夫々読み出し、これらの撮像信号を合成して合成撮像信号を生成し、出力する。合成撮像信号は、画像処理部１６によって所定の処理が施される。

ステップＳ１６において、処理後の合成撮像信号は、制御部１７を介してモニタ１９上に画像として表示される。このとき、読み出した領域は、読出領域Ｒ’’であるので、表示の際に、読出領域Ｒ’’から注目領域を切り出して、注目領域に係る画像をモニタ１９の表示領域１９Ａに表示する。

このように、本実施形態によれば、注目領域を部分的に読み出す際に、有効画素領域全体を読出すことなく、撮像素子１１の有効画素領域のうち読出領域４０５の画素の撮像信号のみを読出し、これ以外の領域の画素の撮像信号を掃き出すように撮像素子１１が駆動するので、フレームレートを高くすることができる。
また、読出領域４０５が、単位領域３１，３２同士の境界４０４に対して線対称となっているので、各単位領域が属する出力部３３，３４から出力される撮像信号に差異が殆ど生じない。つまり、各単位領域３１，３２に含まれる画素のうち読み出される撮像信号及び掃き出される撮像信号の信号パターンが略同一となるので（何れも図６のような撮像信号となる）、各出力部における発熱量も略同一となる。従って、各出力部における出力信号である撮像信号間の差異を抑えながら部分読み出しを行い、高フレームレートかつ高品位の画像を出力することができる。

なお、上述の例においては、注目領域は１つだけであり、注目領域は単一の出力部に包含されているが、注目領域の配置を限定するものではない。読出領域として、複数の出力部の境界に対して線対称な領域を設定してこれを読み出せばよく、例えば、複数の注目領域を設定しても良いし、出力部が３以上である場合などには、複数の出力部にまたがる注目領域を設定することもできる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る撮像装置は、第１の実施形態に係る撮像装置と撮像素子が異なっており、これに伴って撮像装置の駆動制御が異なっている。

また、本実施形態においては、注目領域の設定の際に、任意の領域を設定するのではなく、予め定めた複数の注目領域候補の中から所望の注目領域を選択することで部分読出しを行う構成としている。
以下の説明において、第１の実施形態に係る撮像装置と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図７に示すように、撮像素子１１は、被写体像を撮像信号に変換する複数の画素Ｐを含む単位領域を複数隣接した有効画素領域３０を備えている。そして、本実施形態において、撮像素子１１の有効画素領域３０は、左右に配置され隣接した２つの単位領域３１，３２から構成されている。

図８に示すように、モニタ１９の表示領域１９Ａには、
注目領域候補８０１（Ｘ，Ｙ，Ｗ，Ｈ）＝（８４０，６３３，２４０，１５３）
注目領域候補８０２（Ｘ，Ｙ，Ｗ，Ｈ）＝（４８０，５５７，４８０，３０５）
注目領域候補８０３（Ｘ，Ｙ，Ｗ，Ｈ）＝（２４０，３０５，９６０，７１０）
が表示される。これらは何れも表示領域８０５に包含される部分領域であり、これらの注目領域候補は、予め出力部３３，３４の境界に線対称となるように定められた領域である。

モニタ１９の画像表示領域１９Ａには、図９に示す撮像素子１１の撮像座標系におけるオプティカルブラック領域９０１および有効画素領域３０の非表示領域９０２を除いた表示領域９０３が表示される。

ここで、図９の表示領域９０３は、モニタ１９の画像表示領域１９Ａ上に表示され得る最大の領域であり、表示領域９０３の左下隅が表示領域９０３の原点(ｘ，ｙ)=(４４,１２)である。表示領域９０３の撮像座標系は、以下の（６）式で表される。
（ｘ２，ｙ２，ｗ２，ｈ２）＝（４４，１２，１９２０，１４２０） …（６）

なお、図９に示すように、オプティカルブラック領域９０１は，有効画素領域９０２を取り囲んで配置された領域であり、左下隅が原点（ｘ，ｙ）＝（０，０）である。有効画素領域３０は、Ｒ・Ｇｒ・Ｇｂ・Ｂの画素が配置された領域である。出力部境界９０５は，撮像素子１１の出力部３３から読み出される画素と出力部３４から読み出される画素の境界であって、垂直方向に延びており、水平方向（左右）に撮像素子１１の有効画素領域３０を分割している。図９において、注目領域９０６は，図８の何れかの注目領域に対応する領域である。図９中、破線で示す読出領域９０４は、図８のモニタ１９上で、注目領域が設定された際に、読出領域設定部２６により実際に撮像素子１１から読み出される領域となる。

モニタ１９の操作ボタン表示領域１９Ｂには、第１の実施形態に係る撮像装置のモニタと同様に、注目領域表示ボタン３０６、部分読出適用チェックボックス３０７、ライブ開始ボタン３０８、及び露出時間スライダ３０９が表示される。

以下、このように構成された撮像装置において、注目領域を設定して、この注目領域を部分的に読み出す場合の作用について図１０のフローチャートを参照して説明する。
ユーザによるライブ開始ボタン３０８の押下を受けて、撮像素子１１によりプレ画像を取得し、これをモニタ１９に表示する。次いで、注目領域表示ボタン３０６の押下に従って、モニタ１９において注目領域の表示をＯＮにし、部分読出適用チェックボックス３０５をＯＮにすることで、注目領域の部分読出し処理が開始される。

ステップＳ２１では、この状態において、ユーザからの指示を受けて注目領域設定部２５により注目領域を設定する。
注目領域設定部２５は、注目領域表示ボタン３０６の押下により、注目領域の表示をＯＮとし、複数の注目領域候補を表示する。すなわち、例えば、ユーザが注目領域の外周部分をドラッグすることで注目領域候補８０１、注目領域候補８０２、注目領域候補８０３を順次表示させ、何れかを選択することができる状態とし、ユーザが選択し注目領域候補を注目領域Ｒとして設定する。

Ｒ＝（Ｘ，Ｙ，Ｗ，Ｈ）
ここで，Ｘ，Ｙはそれぞれ画像表示領域１９Ａの左上隅を原点とする水平及び垂直座標である．Ｗ，Ｈはそれぞれ注目領域の幅及び高さである。
そして、ステップＳ２２において、注目領域設定部２５は、モニタ１９上に設定された注目領域Ｒを撮像座標系の注目領域Ｒ’に変換する。
Ｒ’＝（Ｘ’，Ｙ’，Ｗ’，Ｈ’）＝（Ｘ＋ｘ２，Ｙ＋ｙ２，Ｗ，Ｈ）
ここで，ｘ２，ｙ２は撮像座標系における表示領域Ｒの座標の原点であり、上記（６）式の通りである。

続いて、ステップＳ２３では、読出領域設定部２６によって、注目領域Ｒ’を含み出力部３３，３４の境界に線対称となる読出領域Ｒ’’を設定する。すなわち、本実施形態においては、注目領域Ｒ’は出力部３３，３４の境界に線対称であるので、読み出しを高速かつ簡便なものとするために、注目領域Ｒ’を水平方向に拡張することにより読出領域Ｒ’’を設定する。

本実施形態の撮像素子１１は左右に配置され隣接した２つの単位領域３１，３２を備えているので、垂直方向に高速掃き出し、水平方向には常時全画素を読み出すことで部分読出しを実現することとする。このため、読出領域Ｒ’’としては、出力部３３，３４の境界に対して垂直方向に線対称となる領域を設定している。
Ｒ’’＝（Ｘ’’，Ｙ’’，Ｗ’’，Ｈ’’）＝（０，Ｙ’，２０２０，Ｈ’）
制御部１７は、設定した読出領域Ｒ’’に対応する駆動信号を出力するためのレジスタ設定を行い、駆動制御部１８、信号処理部１３に同一の駆動信号を設定する。

以降ステップＳ２４〜Ｓ２６において、上記した第１の実施形態と同様に，読み出された撮像信号が夫々メモリ１５に保存され、合成部１４によりメモリ１５から出力部３３の撮像信号と出力部３４の撮像信号とを夫々読み出され、これらの撮像信号が合成されて合成撮像信号が生成され、出力される。合成撮像信号は、画像処理部１６によって所定の処理が施される。

処理後の合成撮像信号は、制御部１７を介してモニタ１９上に画像として表示される。このとき、読み出した領域は、読出領域Ｒ’’であるので、表示の際に、読出領域Ｒ’’から注目領域を切り出して、注目領域に係る画像をモニタ１９の表示領域１９Ａに表示する。

このように、本実施形態によれば、複数の注目領域を候補として予め保持しているので、ユーザは所望の領域を包含する何れか１の注目領域を選択するだけの簡易な操作をするだけで注目領域を設定することができる。また、注目領域自体が単位領域同士の境界に対して線対称であるので、設定された注目領域をそのまま、又は、線対称となるような方向に延長した領域を読出領域とすることができ、演算量を削減しながら、各出力部における出力信号である撮像信号間の差異を抑えながら部分読み出しを行い、高フレームレートかつ高品位の画像を出力することができる。

なお、上述した各実施形態においては、いずれも有効画素領域が二つの単位領域を有する構成として説明したが、これに限られるものではなく、３以上の単位領域と単位領域に応じた出力部を備える構成とすることもできる。

１１撮像素子
１２駆動回路
１３信号処理部
１４合成部
１５メモリ
１６画像処理部
１７制御部
１８駆動制御部
１９モニタ
１９Ａ画像表示領域
１９Ｂ操作ボタン表示領域
２５注目領域設定部
２６読出領域設定部

Claims

被写体像を撮像信号に変換する複数の画素を含む単位領域を複数隣接した有効画素領域と、前記単位領域毎に設けられ該単位領域に含まれる各前記画素において変換された前記撮像信号を出力する複数の出力部とを有する撮像素子と、
前記被写体像に対して注目領域を設定する注目領域設定部と、
前記有効画素領域のうち、前記注目領域を含み前記単位領域同士の境界に対して線対称となる領域を読出領域として設定する読出領域設定部と、
前記読出領域に含まれる前記画素の撮像信号を読み出すと共に、前記読出領域以外の画素の撮像信号を掃き出すように前記撮像素子を駆動する駆動制御部と、を備える撮像装置。
前記単位領域の夫々が前記有効画素領域を水平方向に分割した領域であり、前記単位領域ごとに出力部を有する請求項１記載の撮像装置。
前記単位領域の夫々が前記有効画素領域を垂直方向に分割した領域であり、前記単位領域ごとに出力部を有する請求項１記載の撮像装置。
前記注目領域設定部が、前記単位領域同士の境界に対して線対称となる複数の領域を注目領域候補として予め保持し、該注目領域候補から何れか１の注目領域を設定する請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の撮像装置。