JP5975795B2 - Imaging apparatus and driving method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、特に複数枚の画像を撮影して合成する複数画像合成撮影が可能な撮像装置及びその制御方法に関する The present invention relates to an imaging apparatus and a control method therefor, and more particularly, to an imaging apparatus capable of multiple-image composite shooting that captures and combines a plurality of images and a control method therefor.
デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置では、撮像センサとしてＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等が使用されている。撮像センサのうち、ＣＭＯＳイメージセンサは、複数の画素が配列された画素部と、画素部から列信号線を介して信号を読み出す読み出し部とを備える。近年では、多画素化が進み、画素部から読み出し部により信号を読み出すための読み出し時間を短縮することが大きな課題となっている。 In an imaging apparatus such as a digital camera or a video camera, a CCD image sensor, a CMOS image sensor, or the like is used as an imaging sensor. Of the image sensors, the CMOS image sensor includes a pixel unit in which a plurality of pixels are arranged, and a reading unit that reads a signal from the pixel unit via a column signal line. In recent years, the increase in the number of pixels has progressed, and it has become a big problem to shorten the readout time for reading out signals from the pixel portion by the readout portion.
読み出し時間を短縮する方法として、例えば、特許文献１に示された方法がある。特許文献１の技術では、複数の画素が２次元配列された画素配列において、行方向に延びた複数の行制御線により駆動するための信号が各画素に供給され、列方向に延びた複数の列信号線を介して各画素の信号が読み出される。各列信号線の一端と他端とにはそれぞれ蓄積容量が接続され、２つの蓄積容量のいずれか一方から信号が読み出されているとき、画素から出力された信号が２つの蓄積容量の他方に蓄積される。これにより、特許文献１に開示された技術によれば、ブランキング期間（センサ出力のない期間）を低減し、総読み出し期間を短縮することが開示されている。
As a method for shortening the reading time, for example, there is a method disclosed in
一方、撮影済の画像と現在撮影中の画像とを重ね合わせる多重露光撮影機能を備えたデジタルカメラも普及してきており、撮影ごとに画像をデジタル加算処理して多重露光撮影を実現する技術が例えば特許文献２に開示されている。
On the other hand, digital cameras having a multi-exposure shooting function that superimposes a photographed image and an image that is currently being photographed have also become widespread. It is disclosed in
しかしながら、多重露光撮影のような複数枚の画像を撮影して合成する複数画像合成撮影においては、複数枚の画像をデジタル加算処理して画像を生成する為、固定パターンノイズが増幅されてしまうという課題がある。すなわち、１枚の画像では微小な固定パターンノイズであったとしても、複数毎の画像が加算されることにより固定パターンノイズも加算され、ノイズの振幅が増大してしまう。 However, in multi-image composition photography, such as multiple exposure photography, in which a plurality of images are photographed and combined, the images are generated by digital addition processing of the plurality of images, so that fixed pattern noise is amplified. There are challenges. That is, even if there is a minute fixed pattern noise in one image, the fixed pattern noise is also added by adding a plurality of images, and the noise amplitude increases.
例えば、特許文献１で開示されている読み出し技術においては、２つの蓄積部のいずれか一方の信号が読み出されているとき、画素から出力された信号が２つの蓄積部の他方に蓄積される動作（裏読み動作）を行っている。したがって、画素から出力された信号を蓄積動作する際にノイズが発生し、一方の信号の読み出し動作に影響を与えてしまうと、最終的な読み出し画像に固定パターンのノイズがのってしまう。例えば、蓄積容量の基準電源電極の電位が変動し、その電位の変動が他方の蓄積容量の基準電源電極にも伝達される場合がある。他方の蓄積容量の基準電源電極の電位が変動すると、その変動は他方の蓄積容量から読み出される信号にノイズとして混入することになる。
For example, in the readout technique disclosed in
このようなノイズは、基準電源パターンを分離するなど、ノイズレベルとしては十分小さな値となるように回路的な工夫が行われているが、多重露光撮影を行うことにより、ノイズが増幅されてしまうという課題があった。 Such noise has been devised in terms of circuitry so that the noise level is sufficiently small, such as by separating the reference power supply pattern, but noise is amplified by performing multiple exposure photography. There was a problem.
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、多重露光撮影のような複数枚の画像を撮影して合成する複数画像合成撮影において、固定パターンノイズの増大を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress an increase in fixed pattern noise in multi-image composite shooting in which a plurality of images are shot and combined such as multiple exposure shooting. .
上記目的を達成するために、複数枚の画像を撮影して合成する複数画像合成撮影が可能な本発明の撮像装置は、入射光に応じた画像信号を予め決められた領域毎に出力する撮像手段と、前記撮像手段から出力された前記画像信号を一時的に保持する第１の蓄積手段と、第２の蓄積手段と、前記第１の蓄積手段に保持された前記画像信号を前記第２の蓄積手段に転送する転送手段と、前記第２の蓄積手段から、前記転送された画像信号を読み出して出力する出力手段と、前記第２の蓄積手段から前記画像信号を出力している間に、予め決められたタイミングで前記撮像手段から次の領域の画像信号を前記第１の蓄積手段に読み出すように、前記撮像手段を駆動する駆動手段と、を有し、前記複数画像合成撮影を行う場合に、前記駆動手段は、２枚目以降の画像の撮影において、前記撮像手段から前記第１の蓄積手段へ画像信号を読み出す前記タイミングをシフトする。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention capable of multiple image composite imaging that captures and combines a plurality of images outputs an image signal corresponding to incident light for each predetermined region. Means, first storage means for temporarily holding the image signal output from the imaging means, second storage means, and the image signal held in the first storage means to the second A transfer means for transferring to the storage means, an output means for reading out and outputting the transferred image signal from the second storage means, and while outputting the image signal from the second storage means A drive unit that drives the imaging unit so as to read out an image signal of the next area from the imaging unit to the first storage unit at a predetermined timing, and performs the multiple image composite shooting. In the case, the driving means is 2 In photographing the eye after the image, shifting the timing of reading the image signal to the first storage means from said image pickup means.
本発明によれば、複数画像合成撮影において、固定パターンノイズの増大を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress an increase in fixed pattern noise in multi-image composite shooting.
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図１は、本発明の実施の形態における撮像装置１００の構成を示すブロック図である。図１において、撮影レンズ１０１は、入射した光を屈折させて、撮像センサ１０２の画素部（撮像面）上に被写体の像を形成する。撮像センサ１０２は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサであり、画素部に形成された被写体の像を画像信号に変換し、生成した画像信号をＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）１０３へ出力する。なお、撮像センサ１０２の構成については、図２を参照して後述する。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an
ＡＦＥ１０３は、撮像センサ１０２から画像信号を受け、受けた画像信号に対して、増幅処理及びアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換処理を含む所定のアナログ信号処理を行う。そして、処理後の画像信号（デジタル信号）をＤＳＰ１０４（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）へ出力する。ＤＳＰ１０４では、入力した画像信号に対して、ホワイトバランス処理やγ変換処理等を含む、予め決められた画像処理を行う。ＴＧ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１０５はＣＰＵ１０６により制御され、撮像センサ１０２、ＡＦＥ１０３、ＤＳＰ１０４にクロック信号や制御信号を供給する。
The AFE 103 receives an image signal from the
ＲＯＭ１０７は、撮像装置１００の制御プログラムや補正テーブル、後述の出力タイミングを変更するための遅延時間情報などを記憶する。ＲＡＭ１０８は、ＤＳＰ１０４で処理される画像データや補正データを一時的に記憶する。なお、ＲＡＭ１０８はＲＯＭ１０７より高速のアクセスが可能である。
The
記録媒体１０９は、例えば、コンパクトフラッシュ（登録商標）カードなどの着脱可能な記録媒体であって、不図示のコネクタを介してＤＳＰ１０４と接続され、処理された画像データを保存する。表示装置１１０は、ＤＳＰ１０４から画像データを受けて表示用の信号に変換し、画像を表示する。
The
第１シャッタースイッチ（ＳＷ１）１１１は、測光処理、焦点調節処理等の撮影準備動作を開始するための指示をユーザから受け、受けた指示の情報をＣＰＵ１０６へ供給する。第２シャッタースイッチ（ＳＷ２）１１２は、一連の撮像処理を開始するための指示をユーザから受け、受けた指示の情報をＣＰＵ１０６へ供給する。この一連の撮像処理では、不図示のミラー及びシャッターを駆動し、撮像センサ１０２から読み出した信号をＡＦＥ１０３、ＤＳＰ１０４を介して記録媒体１０９に書き込む。モードダイアル１１３は、撮像装置１００の撮影モード（例えば連続撮影モード、単写モード、マニュアル撮影モード、多重露光撮影モード、ＨＤＲ撮影モードなど）を指定するための指示をユーザから受け、受けた指示の情報をＣＰＵ１０６へ供給する。
The first shutter switch (SW1) 111 receives an instruction for starting a photographing preparation operation such as a photometric process and a focus adjustment process from a user, and supplies information of the received instruction to the
ＣＰＵ１０６は、各スイッチ１１１〜１１３から指示の情報を受けて、その指示に応じて、撮像装置１００における各部を制御する。例えば、ＣＰＵ１０６は、ＤＳＰ１０４、ＴＧ１０５の制御、及び測光・焦点調節など不図示の各部を使ったカメラ機能の制御を行う。
The
温度計１１４は、撮像センサ１０２の画素部の温度を測定し、測定した温度の情報をＣＰＵ１０６へ供給する。
The
次に、撮像センサ１０２の詳細構成について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、撮像センサ１０２の構成図、図３は、撮像センサ１０２における１画素分の構成と１列分の読み出し部の構成を示す回路図である。なお、他の画素、他の列の構成も同様である。
Next, a detailed configuration of the
図２に示すように、撮像センサ１０２は主として、画素部ＰＡ、列信号線ＣＬ１〜ＣＬｎ、垂直走査回路（ＶＳＲ）４０、読み出し部１０、水平走査回路（ＨＳＲ）５０、出力線２０、及び出力部３０を備える。画素部ＰＡでは、複数の画素が行方向及び列方向に配列されている。図２では４行分のみ表しているが、実際には非常に多くの行を有する。
As shown in FIG. 2, the
図３に示すように、各画素は、例えばフォトダイオードなどの光電変換部ＰＤ、転送部Ｍ１、電荷電圧変換部ＦＤ、出力部Ｍ２を含む。光電変換部ＰＤは入射光に応じた電荷を発生し、発生した電荷を蓄積する電荷蓄積動作を行う。転送部Ｍ１は、図２に示すＶＳＲ４０から供給される転送信号ΦＴｘに応じて、光電変換部ＰＤで発生した電荷を電荷電圧変換部ＦＤへ転送する。転送部Ｍ１は、例えばＭＯＳトランジスタで構成され、ＶＳＲ４０の制御により転送信号ΦＴｘがＨｉｇｈレベル（以下、「Ｈ」と記す。）になると、光電変換部ＰＤで発生した電荷を電荷電圧変換部ＦＤへ転送する。
As shown in FIG. 3, each pixel includes a photoelectric conversion unit PD such as a photodiode, a transfer unit M1, a charge-voltage conversion unit FD, and an output unit M2. The photoelectric conversion unit PD generates a charge corresponding to incident light and performs a charge accumulation operation for accumulating the generated charge. The transfer unit M1 transfers the charge generated in the photoelectric conversion unit PD to the charge-voltage conversion unit FD in accordance with the transfer signal ΦTx supplied from the
電荷電圧変換部ＦＤは、例えばフローティングディフュージョン部であり、光電変換部ＰＤから転送された電荷を電圧に変換し、変換した電圧を出力部Ｍ２のゲートへ入力する。出力部Ｍ２は、例えば、ソースフォロア回路を構成する増幅ＭＯＳトランジスタであり、入力された電圧に応じた信号を列信号線ＣＬ１〜ＣＬｎへ出力する。なお、複数の列信号線ＣＬ１〜ＣＬｎは、それぞれ、列方向に延びており、各列の画素から出力された信号を伝達する。また、不図示のリセット部は、ＶＳＲ４０から供給された制御信号に応じて、電荷電圧変換部ＦＤをリセットする。
The charge-voltage conversion unit FD is, for example, a floating diffusion unit, converts the charge transferred from the photoelectric conversion unit PD into a voltage, and inputs the converted voltage to the gate of the output unit M2. The output unit M2 is, for example, an amplification MOS transistor that constitutes a source follower circuit, and outputs a signal corresponding to the input voltage to the column signal lines CL1 to CLn. The plurality of column signal lines CL1 to CLn extend in the column direction and transmit signals output from the pixels in each column. A reset unit (not shown) resets the charge-voltage conversion unit FD in accordance with a control signal supplied from the
読み出し部１０は、第１の蓄積部１１、バッファアンプ及び開閉器１３、及び第２の蓄積部１２を含む。第１の蓄積部１１は、容量Ｃｔｎ１及び容量Ｃｔｓ１から構成される。容量Ｃｔｎ１は、予め決められた領域毎に画素から出力された基準信号成分（ノイズレベルのＮ信号）を保持するための容量である。容量Ｃｔｓ１は、予め決められた領域毎に画素から出力された画素信号成分（光信号レベルのＳ信号）を保持するための容量である。なお、以下の説明においては、容量Ｃｔｎ１、Ｃｔｓ１は、予め決められた領域として１行分の画素の信号を保持することができる容量を有するものとするが、複数行分の画素を保持できる容量を持たせ、複数行分の画素から同時に読み出せる構成としても良い。
The
光電変換部ＰＤで発生した電荷が電荷電圧変換部ＦＤへ転送された状態では、Ｓ信号が列信号線ＣＬ１に読み出され、電荷電圧変換部ＦＤが不図示のリセット部によりリセットされた状態では、Ｎ信号が列信号線ＣＬ１に読み出される。 In a state where the charge generated in the photoelectric conversion unit PD is transferred to the charge voltage conversion unit FD, the S signal is read to the column signal line CL1, and in a state where the charge voltage conversion unit FD is reset by a reset unit (not shown). , N signals are read out to the column signal line CL1.
スイッチ素子Ｔｎ１は、制御信号ΦＴｎ１がＨのときにオンとなり、列信号線ＣＬ１と容量Ｃｔｎ１とを導通させることで、容量Ｃｔｎ１に列信号線ＣＬ１により伝達された画素のＮ信号を蓄積する。また、スイッチ素子Ｔｎ１は、制御信号ΦＴｎ１がＬｏｗレベル（以下、「Ｌ」と記す。）になるとオフとなり、列信号線ＣＬ１と容量Ｃｔｎ１とを遮断する。 The switch element Tn1 is turned on when the control signal ΦTn1 is H, and conducts the column signal line CL1 and the capacitor Ctn1, thereby accumulating the N signal of the pixel transmitted by the column signal line CL1 in the capacitor Ctn1. Further, the switch element Tn1 is turned off when the control signal ΦTn1 becomes a low level (hereinafter referred to as “L”), and the column signal line CL1 and the capacitor Ctn1 are cut off.
また、スイッチ素子Ｔｓ１は、制御信号ΦＴｓ１がＨのときにオンとなり、列信号線ＣＬ１と容量Ｃｔｓ１とを導通させることで、容量Ｃｔｓ１に列信号線ＣＬ１により伝達された画素のＳ信号を蓄積する。また、スイッチ素子Ｔｓ１は、制御信号ΦＴｓ１がＬになるとオフとなり、列信号線ＣＬ１と容量Ｃｔｓ１とを遮断する。 Further, the switch element Ts1 is turned on when the control signal ΦTs1 is H, and conducts the column signal line CL1 and the capacitor Cts1, thereby accumulating the S signal of the pixel transmitted by the column signal line CL1 in the capacitor Cts1. . Further, the switch element Ts1 is turned off when the control signal ΦTs1 becomes L, and cuts off the column signal line CL1 and the capacitor Cts1.
このようにして画素部ＰＡから列信号線ＣＬ１〜ＣＬｎを介して読み出された１行分のＮ信号及びＳ信号は、第１の蓄積部１１の容量Ｃｔｎ１及び容量Ｃｔｓ１にそれぞれ蓄積される。
The N signal and S signal for one row read out from the pixel portion PA through the column signal lines CL1 to CLn in this way are stored in the capacitors Ctn1 and Cts1 of the
バッファアンプ及び開閉器１３におけるバッファアンプ（伝達部）は、第１の蓄積部１１に蓄積された信号を第２の蓄積部１２へ伝達する。バッファアンプおよび開閉器１３は、バッファアンプＢＡｎ、ＢＡｓとスイッチ素子Ｔｎ２、Ｔｓ２とを含み、第１の蓄積部１１の容量Ｃｔｎ１、容量Ｃｔｓ１に保持された信号は、バッファアンプＢＡｎ、ＢＡｓへそれぞれ出力されて増幅される。また、第２の蓄積部１２は容量Ｃｔｎ２及び容量Ｃｔｓ２から構成されている。
The buffer amplifier (transmission unit) in the buffer amplifier and switch 13 transmits the signal accumulated in the
スイッチ素子Ｔｎ２は、制御信号ΦＴｎ２がＨのときにオンとなり、バッファアンプＢＡｎと容量Ｃｔｎ２とを導通させることで、容量Ｃｔｎ２にバッファアンプＢＡｎにより増幅されたＮ信号を蓄積する。また、スイッチ素子Ｔｎ２は、制御信号ΦＴｎ２がＬになるとオフとなり、バッファアンプＢＡｎと容量Ｃｔｎ２とを遮断する。 The switch element Tn2 is turned on when the control signal ΦTn2 is H, and conducts the buffer amplifier BAn and the capacitor Ctn2, thereby accumulating the N signal amplified by the buffer amplifier BAn in the capacitor Ctn2. Further, the switch element Tn2 is turned off when the control signal ΦTn2 becomes L, and cuts off the buffer amplifier BAn and the capacitor Ctn2.
また、スイッチ素子Ｔｓ２は、制御信号ΦＴｓ２がＨのときにオンとなり、バッファアンプＢＡｓと容量Ｃｔｓ２とを導通させることで、容量Ｃｔｓ２にバッファアンプＢＡｓにより増幅されたＳ信号を蓄積する。また、スイッチ素子Ｔｓ１は、制御信号ΦＴｓ２がＬになるとオフとなり、バッファアンプＢＡｓと容量Ｃｔｓ２とを遮断する。 Further, the switch element Ts2 is turned on when the control signal ΦTs2 is H, and conducts the buffer amplifier BAs and the capacitor Cts2, thereby accumulating the S signal amplified by the buffer amplifier BAs in the capacitor Cts2. Further, the switch element Ts1 is turned off when the control signal ΦTs2 becomes L, and cuts off the buffer amplifier BAs and the capacitor Cts2.
このようにして、第１の蓄積部１１の容量Ｃｔｎ１及び容量Ｃｔｓ１から読み出され、バッファアンプＢＡｎ、ＢＡｓにより増幅された１行分のＮ信号及びＳ信号は、第２の蓄積部１２の容量Ｃｔｎ２及び容量Ｃｔｓ２にそれぞれ蓄積される。
In this way, the N and S signals for one row read from the capacitors Ctn1 and Cts1 of the
スイッチ素子Ｈ１は、ＨＳＲ５０が第１列目を選択している間の水平転送信号ΦＨ１がＨとなる期間にオンとなる。これにより、容量Ｃｔｎ２に保持された第１列目の画素のＮ信号と、容量Ｃｔｓ２に保持されたＳ信号とが出力線２０に含まれるＮ出力線、Ｓ出力線へそれぞれ読み出されて、出力部３０へ供給される。
The switch element H1 is turned on during a period in which the horizontal transfer signal ΦH1 is H while the
ＨＳＲ５０は、各列のスイッチ素子Ｈ１を順次に駆動することにより、各列の画素の信号が、各列の第２の蓄積部１２の容量Ｃｔｎ２、Ｃｔｓ２からＮ出力線、Ｓ出力線へ順次に読み出される。このようにして、読み出し部１０を水平方向（行方向）に走査して、各列の画素の信号を１行分、順次に出力線２０へ読み出す。
The
この第２の蓄積部１２からの読み出し動作と並行して、次の行の画素の信号を列信号線ＣＬ１〜ＣＬｎを通して、第１の蓄積部１１の容量Ｃｔｎ１、Ｃｔｓ１に読み出すために、制御信号ΦＴｎ１、ΦＴｓ１を順次Ｈにする。
In parallel with the reading operation from the
このようにして、読み出し部１０では、画素から読み出された信号を第１の蓄積部１１に蓄積する動作と、第２の蓄積部１２に蓄積された信号を出力線２０へ読み出す動作とが並行して行われる。
In this manner, the
出力部３０は、第２の蓄積部１２から出力線２０のＳ出力線により伝達されたＳ信号とＮ出力線により伝達されたＮ信号との差分をとるＣＤＳ処理を行うことにより、画像信号を生成し、生成した画像信号をＡＦＥ１０３へ出力する。
The
ＶＳＲ４０は、画素部ＰＡを垂直方向（列方向）に走査して、信号を読み出すべき画素の行を順次に選択し、選択した行の画素を駆動する。以上の動作を必要回数繰り返すことで、すべての画素の信号を読み出すことができる。
The
次に、本発明の実施の形態に係る撮像センサ１０２の動作について、図４のタイミングチャートを参照して説明する。図４において、転送信号ΦＴｘは、ＶＳＲ４０から画素部ＰＡの各画素へ供給される。また、水平転送信号ΦＨ１及び制御信号ΦＴｎ１、ΦＴｓ１、ΦＴｎ２、ΦＴｓ２は、ＨＳＲ５０からそれぞれ供給される。
Next, the operation of the
時刻ｔ１より開始されるｋ行目の水平転送期間ＨＴｋ中に、各列の水平転送信号ΦＨ１が順次Ｈになると、各列のスイッチ素子Ｈ１が順次オンする。また、水平転送期間ＨＴｋ中の時刻ｔ２において、制御信号ΦＴｎ１がＨになると、スイッチ素子Ｔｎ１がオンし、ｋ＋１行目の画素のＮ信号が容量Ｃｔｎ１に転送される。 When the horizontal transfer signal ΦH1 of each column sequentially becomes H during the horizontal transfer period HTk of the k-th row started from time t1, the switch elements H1 of each column are sequentially turned on. Further, when the control signal ΦTn1 becomes H at the time t2 in the horizontal transfer period HTk, the switch element Tn1 is turned on, and the N signal of the pixel in the (k + 1) th row is transferred to the capacitor Ctn1.
更に、水平転送期間ＨＴｋ中の時刻ｔ３において、制御信号ΦＴｓ１がＨになると、スイッチ素子Ｔｓ１がオンする。次いで時刻ｔ４において、転送信号ΦＴｘがＨになると転送部Ｍ１がオンとなり、ｋ＋１行目の画素のＳ信号が容量Ｃｔｓ１へと転送される。 Furthermore, when the control signal ΦTs1 becomes H at time t3 during the horizontal transfer period HTk, the switch element Ts1 is turned on. Next, at time t4, when the transfer signal ΦTx becomes H, the transfer unit M1 is turned on, and the S signal of the pixel in the (k + 1) th row is transferred to the capacitor Cts1.
ｋ行目の水平転送期間ＨＴｋとｋ＋１行目の水平転送期間ＨＴｋ＋１との間におけるｋ＋１行目の予備的な水平転送期間ＰＨＴｋ＋１中に、制御信号ΦＴｎ２、ΦＴｓ２をＨにし、スイッチ素子Ｔｎ２、Ｔｓ２をオンにする。これにより、各列の容量Ｃｔｎ１、Ｃｔｓ１からｋ＋１行目の画素のＮ信号、Ｓ信号が各列の容量Ｃｔｎ２、Ｃｔｓ２へそれぞれ転送される。 During the preliminary horizontal transfer period PHTk + 1 of the (k + 1) th row between the horizontal transfer period HTk of the kth row and the horizontal transfer period HTk + 1 of the (k + 1) th row, the control signals ΦTn2 and ΦTs2 are set to H, and the switch elements Tn2 and Ts2 are turned on. turn on. As a result, the N and S signals of the pixels in the (k + 1) th row from the capacitors Ctn1 and Cts1 in each column are transferred to the capacitors Ctn2 and Cts2 in each column, respectively.
このように、水平転送期間ＨＴｋにおいて、ｋ行目の画素の信号が出力線２０へ読み出される動作と、ｋ＋１行目の画素の信号が保持容量へ転送される動作とが並行して行われる。すなわち、ｋ行目の画素の信号の水平転送期間ＨＴｋと、ｋ＋１行目の画素の信号の垂直ブランキング期間は重なっていることになる。
As described above, in the horizontal transfer period HTk, the operation of reading the signal of the pixel in the kth row to the
時刻ｔ５より開始されるｋ＋１行目の水平転送期間ＨＴｋ＋１中に、各列の水平転送信号ΦＨ１が順次Ｈになると、各列のスイッチ素子Ｈ１が順次オンする。また、水平転送期間ＨＴｋ＋１中の時刻ｔ６において、制御信号ΦＴｎ１がＨになると、スイッチ素子Ｔｎ１がオンし、ｋ＋２行目の画素のＮ信号が容量Ｃｔｎ１に転送される。 When the horizontal transfer signal ΦH1 of each column sequentially becomes H during the horizontal transfer period HTk + 1 of the (k + 1) th row starting from time t5, the switch elements H1 of each column are sequentially turned on. Further, at time t6 in the horizontal transfer period HTk + 1, when the control signal ΦTn1 becomes H, the switch element Tn1 is turned on, and the N signal of the pixel in the (k + 2) th row is transferred to the capacitor Ctn1.
続いて、水平転送期間ＨＴｋ＋１中の時刻ｔ７において、制御信号ΦＴｓ１がＨになると、スイッチ素子Ｔｓ１がオンする。更に時刻ｔ８において、転送信号φＴｘがＨになると、転送部Ｍ１がオンとなり、ｋ＋２行目の画素のＳ信号が容量Ｃｔｓ１へと転送される。 Subsequently, when the control signal ΦTs1 becomes H at time t7 in the horizontal transfer period HTk + 1, the switch element Ts1 is turned on. Further, at time t8, when the transfer signal φTx becomes H, the transfer unit M1 is turned on, and the S signal of the pixel in the (k + 2) th row is transferred to the capacitor Cts1.
このように、水平転送期間ＨＴｋ＋１において、ｋ＋１行目の画素の信号が出力線２０へ読み出される動作と、ｋ＋２行目の画素の信号が保持容量へ転送される動作とが並行して行われる。すなわち、ｋ＋１行目の画素の信号の水平転送期間ＨＴｋ＋１と、ｋ＋２行目の画素の信号の垂直ブランキング期間は重なっていることになる。
Thus, in the horizontal transfer period HTk + 1, the operation of reading the signal of the pixel of the (k + 1) th row to the
上述の通り、ブランキング期間を前行の水平転送期間に重ねることにより、読み出し時間が短縮される。しかしながら、ブランキング期間と水平走査期間が重複することにより、出力信号に微小なノイズが重畳することがある。 As described above, the readout time is shortened by overlapping the blanking period with the horizontal transfer period of the previous row. However, when the blanking period and the horizontal scanning period overlap, minute noise may be superimposed on the output signal.
例えば、図３において、水平転送期間ＨＴｋ中に、転送信号ΦＴｘをＨにすることにより転送部Ｍ１がオンして、Ｓ信号が容量Ｃｔｓ１へと転送されると、転送信号ΦＴｘのオンによって電荷の移動が起こるため、ノイズが生じる場合がある。このノイズがｋ行目の水平転送中の容量Ｃｔｓ２の電位に変動を与えると、ノイズが発生した時刻ｔ４に対応するｋ行目の所定のｍ列の信号にノイズが重畳する。同様にｋ＋１行目の出力に対してもｍ列にノイズが重畳する。結果として、画像のｍ列に縦線状の微小な固定パターンノイズが発生してしまう。このような微小な固定パターンノイズが発生した場合、多重露光撮影により加算が行われるとノイズの振幅が増大し、最終画像において大きなノイズとなってしまう。 For example, in FIG. 3, during the horizontal transfer period HTk, the transfer unit M1 is turned on by setting the transfer signal ΦTx to H, and when the S signal is transferred to the capacitor Cts1, the charge is reduced by turning on the transfer signal ΦTx. Noise may occur due to movement. When this noise changes the potential of the capacitor Cts2 during horizontal transfer of the kth row, the noise is superimposed on a signal of a predetermined mth column of the kth row corresponding to the time t4 when the noise is generated. Similarly, noise is superimposed on m columns for the output of the (k + 1) th row. As a result, minute fixed pattern noises in the form of vertical lines are generated in the m columns of the image. When such a small fixed pattern noise is generated, if addition is performed by multiple exposure shooting, the amplitude of the noise increases, resulting in a large noise in the final image.
次に、本実施の形態の撮像装置１００における多重露光撮影モードやＨＤＲ撮影モードなど複数枚の画像を撮影して合成する複数画像合成撮影モードにおけるセンサ駆動動作を、図５および図６を用いて説明する。図５は、本実施の形態における撮像装置１００の多重露光撮影動作を示すフローチャート、図６は複数画像合成撮影モード時の撮像センサ１０２の駆動タイミングチャートである。
Next, referring to FIGS. 5 and 6, a sensor driving operation in a multi-image composite photographing mode in which a plurality of images are photographed and combined, such as the multiple exposure photographing mode and the HDR photographing mode, in the
本実施の形態に係る複数画像合成撮影モードの設定は、モードダイアル１１３により多重露光撮影モードやＨＤＲ撮影モードなどを選択することによって行われる。また、多重露光撮影やＨＤＲ撮影で合成する画像の枚数は、例えば、不図示の操作部により設定する。なお、本発明は複数画像合成撮影モードの選択の仕方や合成する画像の枚数の設定の仕方により制限されるものではなく、どのような方法で行っても構わない。
The setting of the multi-image composite shooting mode according to the present embodiment is performed by selecting a multiple exposure shooting mode, an HDR shooting mode, or the like by using the
この複数画像合成撮影は、多重露光撮影モードやＨＤＲ撮影モードが選択され、合成する撮影画像の枚数が設定されたときに実行される。合成する撮影画像の枚数として設定された回数の撮影を行って取り込んだ複数の画像をデジタル加算処理することにより複数画像合成撮影を可能にするものである。 This multi-image composite shooting is executed when the multiple exposure shooting mode or the HDR shooting mode is selected and the number of shot images to be combined is set. A plurality of images captured by the number of times set as the number of captured images to be combined are digitally added to enable multiple image composite shooting.
次に、図５のフローチャートを参照しながら撮像装置１００の複数画像合成撮影モード時の動作について説明する。ここでは、説明を簡略化するために、合成する撮影画像枚数として２枚が設定された場合の複数画像合成撮影動作について説明する。
Next, the operation of the
上述したようにして複数画像合成撮影モードが設定されると、複数画像合成撮影がスタートする。Ｓ１０にて、不図示の操作部により合成する撮影画像の枚数Ｍが設定される。ここで、例えばＭ＝２が設定されたものとする。Ｓ１１にて記録回数カウントが０に初期化され、以降の処理において使用される。 When the multiple image composite shooting mode is set as described above, multiple image composite shooting starts. In S10, the number M of photographed images to be combined is set by an operation unit (not shown). Here, for example, it is assumed that M = 2 is set. In S11, the recording count is initialized to 0 and used in the subsequent processing.
Ｓ１２にてレリーズのチェックを行い、第１シャッタースイッチ（ＳＷ１）１１１がオンされると被写体への測光・測距を行い、第２シャッタースイッチ（ＳＷ２）１１２がオンされると撮影が開始される。第２シャッタースイッチ（ＳＷ２）１１２がオンされるまで、Ｓ１２の判断を繰り返す。 In step S12, a release check is performed. When the first shutter switch (SW1) 111 is turned on, photometry and distance measurement are performed on the subject. When the second shutter switch (SW2) 112 is turned on, shooting is started. . The determination in S12 is repeated until the second shutter switch (SW2) 112 is turned on.
Ｓ１２で第２シャッタースイッチ（ＳＷ２）１１２がオンされ、撮影が指示されると、Ｓ１３において、撮像センサ１０２から画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＡＦＥ１０３及びＤＳＰ１０４で所定の撮像処理が施され、得られた画像データをＲＡＭ１０８の撮影画像領域に記憶する。
When the second shutter switch (SW2) 112 is turned on in S12 and shooting is instructed, an image signal is read from the
Ｓ１４にて記録回数カウントをカウントアップする。Ｓ１５にて記録回数が１である場合には、１枚目の撮影であったため、Ｓ１７において撮影画像領域に記憶された画像データをそのままＲＡＭ１０８の画像合成領域へ転送する。記録回数が１でない場合はＳ１６に進み、ＲＡＭ１０８の画像合成領域に記憶された画像データと撮影画像領域に記憶された画像データとの加算を行い、加算結果を画像合成領域に記憶する。
In S14, the recording count is counted up. If the number of times of recording is 1 in S15, since it was the first shooting, the image data stored in the captured image area in S17 is transferred to the image composition area of the
次にＳ１８において、記録回数Ｎが予め設定された複数画像合成撮影の画像の枚数Ｍと一致しているかどうかの判定を行うことで、複数画像合成撮影モードの終了チェックを行う。一致している場合、Ｓ１９にてＲＡＭ１０８の画像合成領域に記憶された画像データを記録媒体に記録して複数画像合成撮影を終了する。一方、一致していなければ（この場合、M未満であれば）Ｓ１２に戻り、上述した処理を繰り返して、次の画像の撮影及び得られた画像データの加算を行う。
Next, in S18, it is determined whether or not the number N of recordings is equal to a preset number M of images for multiple-image composite shooting, thereby checking the end of the multiple-image composite shooting mode. If they match, the image data stored in the image composition area of the
以上が複数画像合成撮影の基本的なフローである。次に、図６のタイミングチャートを用いて本実施の形態における複数画像合成撮影モード時の撮像センサ１０２の駆動に関して説明する。
The above is the basic flow of multi-image composition shooting. Next, the driving of the
図５のＳ１３における画像信号読み出しにおいて、１枚目の撮影においては、図４で示したタイミングにて撮像センサ１０２の駆動を行う。したがって、転送信号ΦＴｘをＨにすることにより発生するノイズの影響で画像のｍ列に縦線状の微小な固定パターンノイズが発生する。
In the image signal reading in S13 of FIG. 5, in the first image pickup, the
次に、複数画像合成撮影の２枚目の撮影においては、図６のタイミングチャートに示す駆動タイミングにて撮像センサ１０２の駆動を行う。ここで、図６のタイミングチャートと図４のタイミングチャートとの差異について説明する。図６に示す駆動タイミングでは、図４で示す駆動タイミングに対して、水平転送期間ＨＴｋにおいて、ｋ＋１行目の画素信号を第１の蓄積部１１へ転送するための動作に関連する制御信号ΦＴｎ１、ΦＴｓ１、及び転送信号φＴｘの位相をシフトしている。具体的には、制御信号ΦＴｎ１、ΦＴｓ１、転送信号ΦＴｘをＨにするタイミングをΔｔだけ遅延させることで、それぞれのパルスをｔ２’、ｔ３’、ｔ４’のタイミングにてＨにしている。ここで、遅延時間Δｔは、ＲＯＭ１０７に予め記憶されている値を用いる。遅延時間Δｔとしては、水平転送期間ＨＴｋ中に制御信号ΦＴｎ１、ΦＴｓ１、転送信号ΦＴｘをＨとする期間が収まる値として設定されている。
Next, in the second imaging of the multiple image synthesis imaging, the
同様に水平転送期間ＨＴｋ＋１のタイミングでも、ｋ＋２行目の画素信号を保持容量へ転送するための制御信号ΦＴｎ１、ΦＴｓ１、転送信号ΦＴｘをＨにするタイミングをΔｔだけ遅延させている。これにより、転送信号ΦＴｘをオンすることにより発生する縦線状の微小な固定パターンノイズの発生位置を、Δｔの時間に相当する列分だけ移動した位置ｍ’にシフトすることが可能となる。したがって、１枚目の画像と２枚目の画像を多重露光して加算した場合に、固定パターンノイズの振幅が増幅されることなく、複数毎の撮影画像を合成した合成画像を生成することが可能となる。 Similarly, at the timing of the horizontal transfer period HTk + 1, the timing for setting the control signals ΦTn1 and ΦTs1 and the transfer signal ΦTx for transferring the pixel signals of the (k + 2) th row to the storage capacitor is delayed by Δt. As a result, it is possible to shift the generation position of the minute vertical fixed pattern noise generated by turning on the transfer signal ΦTx to the position m ′ moved by the column corresponding to the time Δt. Therefore, when the first image and the second image are subjected to multiple exposure and added, a composite image in which a plurality of captured images are combined can be generated without amplifying the fixed pattern noise amplitude. It becomes possible.
なお、各駆動パルスは、ＴＧ１０５から撮像センサ１０２へ供給される制御信号を変更することにより、タイミング変更することが可能である。
Note that the timing of each drive pulse can be changed by changing the control signal supplied from the
また、上述した本実施の形態では、複数画像合成撮影の撮影枚数として２枚の場合を例に説明したが、３枚以上の場合についても、同様に適用することが可能である。すなわち遅延時間Δｔを予め３つ以上、例えばｐ個の遅延時間Δｔ１、Δｔ２、Δｔ３、、、ΔｔｐをＲＯＭ１０７に記録しておき、２枚目以降の撮影時に順次用いることで、３枚以上の場合についても同様に実現することができる。なお、複数画像合成撮影の画像の枚数Ｍが、記録されている遅延時間の数ｐを上回った場合には、上回った時点で再度初期の遅延時間Δｔ１から繰り返すといった構成とすれば良い。
Further, in the present embodiment described above, the case where the number of shots in the multiple image composite shooting is two has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to the case where there are three or more shots. That is, when the number of delay times Δt is 3 or more in advance, for example, p delay times Δt1, Δt2, Δt3, and Δtp are recorded in the
また、上述した本実施の形態では、制御信号ΦＴｎ１、ΦＴｓ１、転送信号ΦＴｘをＨにするタイミングを遅延させる場合について説明したが、本発明は遅延に限るものではない。例えば、制御信号ΦＴｎ１、ΦＴｓ１、転送信号ΦＴｘをＨにするタイミングを早めたり、ランダムにする等、画像間でノイズが発生する列を異ならせることができればよい。 In the above-described embodiment, the case where the control signals ΦTn1 and ΦTs1 and the transfer signal ΦTx are set to H is delayed. However, the present invention is not limited to the delay. For example, it suffices if the columns in which noise occurs between images can be made different, for example, the timing at which the control signals ΦTn1 and ΦTs1 and the transfer signal ΦTx are set to H is advanced or randomized.
（変形例）
上述した実施の形態では、遅延時間を予め記録しておく例を示したが、遅延時間を求める式を保持しておき、遅延時間を演算して求める構成としてもよい。例えば、Δｔ=α×Ｎ、α＝所定時間、Ｎ＝記録カウント値とすれば良い。
(Modification)
In the above-described embodiment, an example in which the delay time is recorded in advance has been described. However, an equation for obtaining the delay time may be held and the delay time may be calculated and obtained. For example, Δt = α × N, α = predetermined time, and N = record count value.
また、上述した実施の形態では画像毎に遅延時間Δｔを変更する例を示したが、複数枚毎に遅延時間Δｔを変更する構成としても良い。例えば、２枚撮影したら遅延時間を変更するという構成にしても良い。 Moreover, although the example which changes delay time (DELTA) t for every image was shown in embodiment mentioned above, it is good also as a structure which changes delay time (DELTA) t for every several sheets. For example, the delay time may be changed when two images are taken.
また、上述した実施の形態では、制御信号ΦＴｎ１、ΦＴｓ１、転送信号ΦＴｘについて位相を変更させたが、ノイズ源となり得る他の駆動パルスについても同様に位相を変更させる構成としても良い。 In the above-described embodiment, the phases of the control signals ΦTn1 and ΦTs1 and the transfer signal ΦTx are changed. However, the phase may be similarly changed for other drive pulses that can be noise sources.
また、固定パターンの目立ち易さに影響する撮影パラメータ、例えば、ＩＳＯ感度に応じて、タイミングを遅延する駆動を行うか否かを判定しても良い。すなわち、元々固定パターンノイズの振幅が小さいＩＳＯ感度が低い場合には、上述の駆動パルスのタイミング変更は行わず、所定のＩＳＯ感度以上の時に、駆動パルスのタイミング変更を行う構成としても良い。 In addition, it may be determined whether or not to perform a drive that delays the timing in accordance with a shooting parameter that affects the conspicuousness of the fixed pattern, for example, ISO sensitivity. In other words, when the ISO sensitivity with originally small fixed pattern noise amplitude is low, the drive pulse timing may not be changed, and the drive pulse timing may be changed at a predetermined ISO sensitivity or higher.
また、撮像センサの温度を測定する、温度計１１４の出力に応じてタイミングを遅延する駆動を行うか否かを判定しても良い。すなわち、所定温度以上のときは、暗電流によるノイズ成分が増加することから、固定パターンノイズが目立たなくなるため駆動信号のタイミング変更を行わない構成としても良い。
In addition, it may be determined whether or not to perform the driving that delays the timing according to the output of the
また、上述した実施の形態では、モードダイアル１１３によりマニュアルで多重露光撮影モードやＨＤＲ撮影モードなどの複数画像合成撮影モードを設定する場合について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、被写体が暗い場合や、手ぶれ補正の為に、撮像装置が自動的に複数画像合成撮影を設定する場合にも、本発明を適用することができる。
In the above-described embodiment, a case has been described in which a multi-image composite shooting mode such as the multiple exposure shooting mode or the HDR shooting mode is manually set by the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
Claims (8)
入射光に応じた画像信号を予め決められた領域毎に出力する撮像手段と、
前記撮像手段から出力された前記画像信号を一時的に保持する第１の蓄積手段と、
第２の蓄積手段と、
前記第１の蓄積手段に保持された前記画像信号を前記第２の蓄積手段に転送する転送手段と、
前記第２の蓄積手段から、前記転送された画像信号を読み出して出力する出力手段と、
前記第２の蓄積手段から前記画像信号を出力している間に、予め決められたタイミングで前記撮像手段から次の領域の画像信号を前記第１の蓄積手段に読み出すように、前記撮像手段を駆動する駆動手段と、
を有し、
前記複数画像合成撮影を行う場合に、前記駆動手段は、２枚目以降の画像の撮影において、前記撮像手段から前記第１の蓄積手段へ画像信号を読み出す前記タイミングをシフトすることを特徴とする撮像装置。 An imaging device capable of multi-image composite shooting that captures and combines a plurality of images,
Imaging means for outputting an image signal corresponding to incident light for each predetermined region;
First storage means for temporarily holding the image signal output from the imaging means;
A second storage means;
Transfer means for transferring the image signal held in the first storage means to the second storage means;
Output means for reading out and outputting the transferred image signal from the second storage means;
While outputting the image signal from the second storage means, the image pickup means is read so that the image signal of the next area is read from the image pickup means to the first storage means at a predetermined timing. Driving means for driving;
Have
When performing the multi-image composite shooting, the driving unit shifts the timing of reading an image signal from the imaging unit to the first storage unit in shooting of the second and subsequent images. Imaging device.
前記駆動手段は、前記記憶手段に記憶された遅延時間、前記タイミングをシフトすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。 A storage means for storing a delay time for shifting the timing;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the driving unit shifts the timing and the delay time stored in the storage unit.
前記駆動手段は、前記式により求めた遅延時間、前記タイミングをシフトすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。 Holding means for holding an expression for obtaining a delay time for shifting the timing;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the driving unit shifts the timing by the delay time obtained by the equation.
前記駆動手段は、前記温度計により測定された温度が所定温度以上の場合に、前記タイミングのシフトを行わないように制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。 A thermometer for measuring the temperature of the imaging means;
7. The drive unit according to claim 1, wherein when the temperature measured by the thermometer is equal to or higher than a predetermined temperature, control is performed so that the timing is not shifted. 8. Imaging device.
出力手段が、前記第２の蓄積手段から前記画像信号を読み出して出力する出力工程と、
駆動手段が、前記出力工程で前記第２の蓄積手段から前記画像信号を出力している間に、予め決められたタイミングで前記撮像手段から次の領域の画像信号を前記第１の蓄積手段に読み出す読み出し工程と、
を有し、
前記複数画像合成撮影を行う場合に、前記読み出し工程では、２枚目以降の画像の撮影において、前記撮像手段から前記第１の蓄積手段へ画像信号を読み出す前記タイミングをシフトすることを特徴とする撮像装置の駆動方法。 Imaging means for outputting an image signal corresponding to incident light for each predetermined region; first storage means for temporarily holding the image signal output from the imaging means; and second storage means; And an image pickup apparatus capable of performing multiple image composition photographing for photographing and synthesizing a plurality of images, having a transfer means for transferring the image signal held in the first accumulation means to the second accumulation means Driving method,
An output step in which the output means reads out and outputs the image signal from the second storage means;
While the drive means outputs the image signal from the second storage means in the output step, the image signal of the next area from the imaging means to the first storage means at a predetermined timing. A reading process to read out;
Have
When performing the multi-image composite shooting, in the reading step, the timing of reading the image signal from the imaging unit to the first storage unit is shifted in shooting of the second and subsequent images. Driving method of imaging apparatus.
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