JP2008118378A - 撮影装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像レンズの駆動に起因したノイズが撮影画像に生じることを防止できるようにする。
【解決手段】画素が２次元行列状に配設された画素部を有する撮像素子１０７と、被写体からの光学像を撮像素子１０７に導くために設けられた撮像レンズ１０１と、前記画素部のうちの一部の画素領域から第１の信号を読み出すと共に、前記一部の画素領域とは異なる画素領域から第１の信号とは異なるタイミングで第２の信号を読み出し、第１の信号に基づいて画像データの生成を行う撮像信号処理回路部１０８と、第２の信号に基づいて撮像レンズ１０１の駆動を行うレンズ駆動部１０２と、第２の信号の読み出しを行っている期間に、レンズ駆動部１０２による撮像レンズ１０１の駆動を行う制御をする全体制御・演算部１１５を具備するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画素が２次元行列状に配設された画素部を有するｘｙアドレス方式の撮像素子と、被写体からの光学像を前記撮像素子に導くために設けられた撮像レンズとを具備する撮影装置及びその駆動方法に関するものである。

固体撮像素子としては、一般に、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサが有名である。ＣＣＤセンサは、フォトダイオード（以下「ＰＤ」と表す）で光電変換した電荷を順次バケツリレーのようにして転送し、最終段のフローティングディフュージョンアンプ（以下「ＦＤアンプ」と表す）で電荷量を電圧量に変換する。

一方、ＣＭＯＳセンサの各画素は、主に前記ＰＤと前記ＦＤがペアで存在し、画素部のＦＤアンプで電圧量にまで変換してしまう。ＣＭＯＳセンサでは、各画素で電圧に変換されるので、各画素のばらつきは、その画素だけの問題であり他の画素の信号に悪影響はないので、各画素のばらつきをシステム的に補正すれば、製造上の難易度は、ＣＣＤセンサよりも困難であるということはない。このＣＭＯＳセンサに関する先行技術文献としては、例えば、下記の特許文献１や特許文献２等がある。

このような（固体）撮像素子を動画撮影として使う場合、無くてはならないものに電子シャッター機能がある。これは、撮影する被写体の明るさに応じてＰＤでの蓄積時間（露光時間）を可変することで、撮影された画像信号が適正な信号量になるように制御することを意味する。

近時において、ＣＣＤセンサ及びＣＭＯＳセンサは、高画素化が進み、読み出し時間の短縮のために、読み出し用のクロック周波数が早くなってきている。この様な状況で、レンズ駆動のように電流が多く流れる制御を行うと、撮像素子の出力アンプの基準電圧が揺らぎ、撮影画像にノイズが乗ることになってしまう。この問題を鑑み、下記の特許文献３では、画像読み出し中の特に１Ｈのブランキング期間に、ＵＳＭモータの駆動電圧が急峻に立ち下がるタイミングを合わせるように制御する技術が提案されている。

特開２０００−２０１３００号公報 特開２００２−２０９１４４号公報 特開２０００−４７０９０号公報

ＣＣＤセンサで電子シャッターを実現するために、一眼レフカメラの先幕に相当するものとしてＶサブというシリコン基板の深さ方向に電荷を捨てる技術と、後幕に相当するものとして読み出しのための垂直ＣＣＤ（以下「ＶＣＣＤ」と表す）にＰＤから全画素一括して同時刻に電荷をシフトする技術が考えられている。これは、先幕から後幕までの蓄積時間とＶＣＣＤの読み出し時間とに分けられ、シーケンシャルな動きになる。

一方、ＣＭＯＳセンサにおいては電子シャッターを実現するために、ローリングという手法があるが、これは画面全体で同じ時刻で画面全体を切り出すのではなく、行や列などの単位でしか同時刻性を持たないため、被写体が流れて写ってしまう。即ち、１つの行に着目すると、前のフレームの読み出しと現在のフレームの読み出しとの間が最大蓄積時間になり、その間にＰＤのリセットパルスを印可することで蓄積時間の制御を可能にしている。ただし、この場合、ＣＣＤセンサとは違い、シーケンシャルな動きにはならずに、読み出し期間と蓄積期間を分けることはできない。

図８は、一般的な撮像装置におけるＣＭＯＳセンサの読み出し、モニタ表示及びレンズ駆動の各タイミングの概略を示す模式図である。ここで、ＣＭＯＳセンサの読み出しにおいて、各線分は、動画像における各フレームの読み出し期間を示している。

ＣＭＯＳセンサは、ローリング駆動され、画像信号が読み出される。モニタ表示に関しては、読み出された画像信号がフレーム毎に信号処理され、モニタに表示される。また、レンズ駆動に関しては、読み出された画像信号がフレーム毎にＡＦ演算処理され、演算結果に応じてレンズ駆動が行われる。

この様なローリング駆動を行った読み出しでは、常に、ＣＭＯＳセンサからの読み出しが続いているので、どのタイミングでレンズを駆動しても、必ず画像信号の読み出しとレンズ駆動が重なってしまう。即ち、従来のローリング駆動による読み出しを行う撮像装置では、画像信号の読み出しとレンズ駆動が重なってしまうため、撮像レンズの駆動に起因したノイズが撮影画像に生じることを防止することが困難であった。

また、１Ｈのブランキング期間に、レンズにおけるモータ駆動の電圧変動タイミングを合わせようとすると、画像信号の読み出し方法が変わるとそれに応じて当該モータの駆動タイミングを変える必要が発生し、当該モータを効率良く動かすことができない。

更に、一眼レフカメラの様に、レンズとカメラの組み合わせが多く存在する場合には、全ての組み合わせに対応できるように画像信号の読み出し方法とレンズの駆動タイミングを合わせることはほとんど不可能である。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、撮像レンズの駆動に起因したノイズが撮影画像に生じることを防止する撮影装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、画素が２次元行列状に配設された画素部を有する撮像素子と、被写体からの光学像を前記撮像素子に導くために設けられた撮像レンズと、前記画素部のうちの一部の画素領域から第１の信号を読み出すと共に、前記一部の画素領域とは異なる画素領域から前記第１の信号とは異なるタイミングで第２の信号を読み出す読み出し手段と、前記第１の信号に基づいて画像データの生成を行う画像データ生成手段と、前記第２の信号に基づいて前記撮像レンズの駆動を行う撮像レンズ駆動手段と、前記読み出し手段が前記第２の信号の読み出しを行っている期間に、前記撮像レンズ駆動手段による前記撮像レンズの駆動を行う制御をする制御手段とを含む。

本発明の撮像装置の駆動方法は、画素が２次元行列状に配設された画素部を有する撮像素子と、被写体からの光学像を前記撮像素子に導くために設けられた撮像レンズとを具備する撮像装置の駆動方法であって、前記画素部のうちの一部の画素領域から第１の信号を読み出すと共に、前記一部の画素領域とは異なる画素領域から前記第１の信号とは異なるタイミングで第２の信号を読み出す読み出しステップと、前記第１の信号に基づいて画像データの生成を行う画像データ生成ステップと、前記第２の信号に基づいて前記撮像レンズの駆動を行う撮像レンズ駆動ステップと、前記読み出しステップにおいて前記第２の信号の読み出しを行っている期間に、前記撮像レンズ駆動ステップによる前記撮像レンズの駆動を行う制御をする制御ステップとを含む。

本発明によれば、撮像レンズの駆動に起因したノイズが撮影画像に生じることを防止することができる。

また、本発明によれば、第１の信号を読み出す際に、前記一部の画素領域における画素を間引いて読み出しを行うようにしたので、第１の信号の読み出し期間を短くすることができる。これにより、画素部における信号の読み出し期間を一定とした際に、第１の信号を間引かないで読み出した場合と比較して、第２の信号の読み出し期間を長くすることができ、その分、撮像レンズの駆動を長期間に亘って行うことができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。ここで、本発明の実施形態においては、本発明に係る撮像装置として、デジタルカメラを適用した例を挙げて説明を行う。

図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ（撮像装置）１００の概略構成を示すブロック図である。
図１において、１０１は、被写体からの光学像を撮像素子１０７に導いて結像させ、絞り機構を内包した撮像レンズである。１０２は、全体制御・演算部１１５による制御に基づき、撮像レンズ１０１に対してフォーカスレンズ制御や絞りの制御等を行うレンズ駆動部である。

１０３は、撮像レンズ１０１を通った光学像を、不図示のファインダーに導くためのミラーであり、一般的にクイックリターン（ＱＲ）ミラーと言われる。このＱＲミラー１０３は、撮影時以外にはファインダーに光学像を導いているが、撮影時には跳ね上がって撮像素子１０７に光学像を導くように動作する。１０４は、全体制御・演算部１１５による制御に基づき、上述したミラー１０３の駆動を行うミラー駆動部である。

１０５は、いわゆる一眼レフカメラに使用されるフォーカルプレーン型の先幕／後幕に相当するシャッタ幕を有するシャッタであり、撮像レンズ１０１を通ってきた光学像の露光時間の制御と遮光を行う。１０６は、全体制御・演算部１１５による制御に基づき、上述したシャッタの駆動を行うシャッタ駆動部である。

フォーカス制御と露光量の制御は、被写体までの距離を測定する測距部１１４と被写体の輝度を測定する測光部１１３の出力信号に基づいて、レンズ駆動部１０２とシャッタ駆動部１０６が全体制御・演算部１１５に制御される。ただし、これは静止画像の撮影の場合であり、動画像の撮影の場合には、これらの測距部１１４及び測光部１１３は用いないで、撮像素子１０７の画像信号を元に、測距や測光の制御を行う。

１０７は、撮像レンズ１０１により結像された被写体の光学像を画像信号として取り込むための（固体）撮像素子である。本実施形態の撮像素子１０７は、例えば、ＣＭＯＳセンサで形成されている。１０８は、撮像素子１０７から出力される画像信号の増幅処理や、アナログ−ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換処理、Ａ／Ｄ変換後の画像データに対するキズ補正等の各種の補正処理、或いは、画像データを圧縮する圧縮処理等を行う撮像信号処理回路部である。１０９は、撮像素子１０７と撮像信号処理回路部１０８に対して各種のタイミング信号を出力するタイミング発生回路部である。

１１５は、各種の演算処理と当該撮像装置１００の全体を統括的に制御する全体制御・演算部である。１１６は、画像データを一時的に記憶し、また、各種の調整値や全体制御・演算部１１５による各種の制御を実行させるためのプログラムなどを恒久的に記憶するためのメモリ部である。

１１０は、記録媒体１１１に対する画像データ等の記録処理又は記録媒体１１１から画像データ等の読み出し処理を行うための記録媒体制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）部である。１１１は、画像データ等の各種のデータを記録する半導体メモリ等からなる着脱可能な記録媒体である。

１１２は、コンピュータ等の外部装置２００と通信するための外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部である。１１７は、撮影した静止画像や動画像等を表示する表示部である。

次に、撮影時におけるデジタルカメラの動作について説明する。
図２は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ（撮像装置）１００の駆動方法を示すフローチャートである。

デジタルカメラ１００において、不図示のメイン電源がオンされると、各駆動部の電源がオンされ、更に、撮像信号処理回路部１０８などの撮像系の電源がオンされる。

その後、不図示のレリーズボタンが半押しされると（Ｓ１０１／ＹＥＳ）、動画像を撮影するために全体制御・演算部１１５は、タイミング発生回路部１０９と撮像信号処理回路部１０８とを制御し、撮像素子１０７の初期化を行う（Ｓ１０２）。これにより、撮像素子１０７が画像信号を蓄積できる状態となる。

続いて、全体制御・演算部１１５は、ミラー駆動部１０４を通じてミラー１０３を上げると共に、シャッタ駆動部１０６を通じてシャッタ１０５を開き、撮像素子１０７に光が当たるようにする（Ｓ１０３）。これにより、撮像素子１０７に被写体からの光学像が結像される。

また同時に、全体制御・演算部１１５は、撮像素子１０７に光が当たっている状態では、メカシャッタ１０５による露光の制御は行えないので、不図示の電子シャッタにより露光量の制御を行いながら、動画用の露光を行う（Ｓ１０４）。

続いて、画像信号の読み出しのために全体制御・演算部１１５は、タイミング発生回路部１０９と撮像信号処理回路部１０８とを制御し、撮像素子１０７から動画像用の画像信号の読み出しを行う（Ｓ１０５）。このステップＳ１０５での読み出しは、撮像素子１０７の撮像面（画素部）の上部と下部とで画像信号の読み出されるタイミングが異なる、いわゆるローリング読み出しである。

続いて、全体制御・演算部１１５は、撮像素子１０７から読み出した動画像用の画像信号を画像信号処理回路部１０８で信号処理させ、画像信号処理回路部１０８において、動画像用の画像信号に基づく動画像データを生成する。そして、全体制御・演算部１１５は、画像信号処理回路部１０８で生成した動画像データに基づく動画像を表示部１１７に表示させる（Ｓ１０６）。

また同時に、全体制御・演算部１１５は、撮像素子１０７から読み出した画像信号を元に、被写体輝度を測定して不図示の電子シャッタを制御して露光量を適正に保つと共に、被写体のコントラストを計測して常に被写体にピント（焦点）が合うようにレンズ駆動部１０２に撮像レンズ１０１の駆動を行わせる（Ｓ１０７）。そして、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７を周期的に実行することにより、動画像が表示部１１７に表示される。

続いて、全体制御・演算部１１５は、不図示のレリーズボタンが全押しされたか否かを判断し（Ｓ１０８）、レリーズボタンが全押しされていない場合には（Ｓ１０８／ＮＯ）、再び、ステップＳ１０４へ戻る。

続いて、不図示のレリーズボタンが全押しされると（Ｓ１０８／ＹＥＳ）、一旦、シャッタ１０５を閉じ、ミラー１０４を下げる（Ｓ１０９）。

続いて、全体制御・演算部１１５は、露光量を調整するために測光部１１３に被写体輝度を測定させ、同時に焦点を調整するために測距部１１４に被写体距離を測定させる。そして、全体制御・演算部１１５は、被写体距離の測距結果に応じてレンズ駆動部１０２に撮像レンズ１０１の合焦動作を行わせ、測光部１１３の測光値に基づいてレンズ駆動部１０２を通じて撮像レンズ１０１の光学系の絞りを制御する（Ｓ１１０）。

続いて、静止画像を撮影するために全体制御・演算部１１５は、タイミング発生回路部１０９と撮像信号処理回路部１０８とを制御し、撮像素子１０７の初期化を行う（Ｓ１１１）。これにより、撮像素子１０７が画像信号を蓄積できる状態となる。

続いて、全体制御・演算部１１５は、ミラー駆動部１０４を通じてミラー１０３を上げると共に、また、測光部１１３の測光値に基づいてシャッタ駆動部１０６を通じてシャッタ１０５を所定時間だけ開くように制御し、静止画用の露光を行う（Ｓ１１２）。そして、所定時間経過した後、全体制御・演算部１１５は、シャッタ１０５を閉じ、ミラー１０３を下げるように制御する。

続いて、画像信号の読み出しのために全体制御・演算部１１５は、タイミング発生回路部１０９と撮像信号処理回路部１０８とを制御し、撮像素子１０７から静止画像用の画像信号の読み出しを行う（Ｓ１１３）。

続いて、全体制御・演算部１１５は、撮像素子１０７から読み出した静止画像用の画像信号を画像信号処理回路部１０８で信号処理させ、静止画像データを生成させる。この画像信号処理回路部１０８では、、静止画像データを生成する際に、欠陥補正データを用いて欠陥画素の補正等の処理も行われる。そして、画像信号処理回路部１０８で信号処理され生成された静止画像データは、一旦、メモリ部１１６に保存される（Ｓ１１４）。

続いて、全体制御・演算部１１５は、メモリ部１１６に保存した静止画像データを記録媒体制御Ｉ／Ｆ部１１０を介して記録媒体１１１に記録する（Ｓ１１５）。

以上のステップＳ１０１〜Ｓ１１５までの処理により一連の撮像シーケンスが終了し、また元の処理（Ｓ１０１）に戻る。

次に、撮像素子１０７内部の詳細な構成について説明する。
図３は、撮像素子１０７内部の詳細な構成を示す図である。

図３において、２０１は、撮像レンズ１０１から入射した光（被写体からの光学像）を光電変換して信号電荷を発生し、これを出力する開口画素部である。この開口画素部２０１には、２次元行列状に複数の画素が配設されている。２０２は、開口画素部２０１の各画素を垂直方向（ｙ方向）に走査し、各画素からアナログ画素信号を出力させる垂直シフトレジスタである。

２０３は、開口画素部２０１の各画素から出力したアナログ画素信号を垂直方向に転送させ、Ｓ−Ｎ処理及びノイズ低減等の処理を行い、水平方向（ｘ方向）に走査して画像信号として出力するＳ−Ｎ回路・水平走査部２０３である。２０４は、Ｓ−Ｎ回路・水平走査部２０３から出力された画像信号を増幅等行って撮像信号処理回路部１０８に出力する出力アンプである。このように、撮像素子１０７は、ｘｙアドレス走査型の撮像素子となっている。

ステップＳ１０７の動画像撮影における電子シャッター値は、撮像素子１０７から読み出した画像信号に基づいて全体制御・演算部１１５による演算処理結果をフィードバックして設定され、これをタイミング発生回路部１０９に出力するものである。タイミング発生回路部１０９は、全体制御・演算部１１５から与えられた電子シャッター値に基づいて、撮像素子１０７の開口画素部２０１において発生した画素信号を垂直及び水平方向に走査して読み出すためのタイミングを規定するクロック信号を発生する。

図４は、本発明の実施形態のデジタルカメラ（撮像装置）１００における撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７の読み出し、モニタ表示及びレンズ駆動の各タイミングを示す第１の駆動方法の概略を示す模式図である。ここで、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７の画像信号の画像信号処理回路部１０８による読み出しにおいて、期間４１及び４２を有する各線分は、動画像における各フレームの読み出し期間を示している。

本実施形態における第１の駆動方法では、ステップＳ１０５において、撮像信号処理回路部１０８は、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７をローリング駆動して、画像信号を読み出す（読み出し手段）。ステップＳ１０６のモニタ（表示部１１７）への表示に関して読み出された画像信号（第１の信号）は、フレーム毎に、画像信号処理回路部１０８で信号処理され画像データとして生成されて（画像データ生成手段）、表示部１１７に表示される。また、ステップＳ１０７のレンズ駆動に関して読み出された画像信号（第２の信号）は、フレーム毎に、全体制御・演算部１１５で演算処理され、演算結果に応じてレンズ駆動部１０２を介して撮像レンズ１０１の駆動制御が行われる（撮像レンズ駆動手段）。

本実施形態における第１の駆動方法では、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７からローリングで読み出す画像信号の行数を、「画像用行数＋ダミー用行数」になるようにして、画像以外の部分を読み出すダミー読み出し期間を設ける。

即ち、開口画素部２０１のうち、一部の行（画像用行）の画素領域（一部の画素領域）から読み出された画像信号（第１の信号）は、表示部１１７に表示するために画像信号処理回路部１０８で生成される動画像データとなる。この画像用行の画素領域からの画像信号は、図４の期間４１の間に読み出される。また、開口画素部２０１のうち、一部の画素領域とは異なる行（ダミー用行）の画素領域から読み出された画像信号（第２の信号）は、撮像レンズ１０１の駆動制御のための演算処理に用いられる。このダミー用行の画素領域からの画像信号は、画像用行の画素領域からの画像信号の読み出し期間４１とは異なるタイミングで、図４の期間４２の間に読み出される。しかしながら、この期間４２に読み出された画像信号は画像生成には用いない。

上述したように、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７から読み出された画像信号は、１つには、画像信号処理回路部１０８で信号処理が行われてモニタ表示用画像データとなる。そして、図４に示すように、このモニタ表示用画像データは、次のモニタ表示用画像データができるまで、同じ画像データが表示部１１７に表示され続ける。上述したように、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７から読み出された画像信号は、もう１つには、全体制御・演算部１１５でＡＦの演算（レンズ駆動量の演算）を行い、その演算結果に基づいて撮像レンズ１０１の駆動制御を行うために用いられる。

ただし、図４の場合では、ＡＦの演算が完了してもすぐには撮像レンズ１０１の駆動を行わない。即ち、全体制御・演算部１１５は、画像用行の画素の画像信号が読み出されている期間４１を外してダミー用行の画素の撮像信号の読み出しが行われている期間４２に撮像レンズ１０１を駆動するように制御する（制御手段）。

撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７から画像信号を読み出している間に、撮像レンズ１０１の駆動のような電力を必要とする動作を行うと、出力アンプ２０４の基準電源が揺らいでしまい、その変動が画像信号にノイズとして乗ってしまうことになる。

本実施形態における第１の駆動方法では、画像用行の画素の画像信号の読み出し期間４１に撮像レンズ１０１の駆動を行わないので、当該画像信号にレンズ駆動によるノイズが乗ってしまうことを防止することができる。ただし、レンズ駆動を行える期間は、ダミー信号の読み出しの期間４２しかないので、その期間で終わる量しかレンズ駆動を行わない。それ以上のレンズ駆動が必要となる場合には、複数回に分けてレンズ駆動を行う。この図４では、レンズ駆動が可能な最大時間を示している。

図５は、本発明の実施形態のデジタルカメラ（撮像装置）１００における撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７の読み出し、モニタ表示及びレンズ駆動の各タイミングを示す第２の駆動方法の概略を示す模式図である。ここで、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７の画像信号の画像信号処理回路部１０８による読み出しにおいて、期間５１及び５２を有する各線分は、動画像における各フレームの読み出し期間を示している。

本実施形態における第２の駆動方法では、特に、図４で説明した第１の駆動方法よりも、レンズ駆動の量が多い場合を示している。

本実施形態における第２の駆動方法では、図４と同様に、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７からローリングで読み出す画像信号の行数を、「画像用行数＋ダミー用行数」になるようにして、画像以外の部分を読み出すダミー読み出し期間を設ける。

即ち、開口画素部２０１のうち、一部の行（画像用行）の画素領域（一部の画素領域）から読み出された画像信号（第１の信号）は、表示部１１７に表示するために画像信号処理回路部１０８で生成される動画像データとなる。この画像用行の画素領域からの画像信号は、図５の期間５１の間に読み出される。また、開口画素部２０１のうち、一部の画素領域とは異なる行（ダミー用行）の画素領域から読み出された画像信号（第２の信号）は、撮像レンズ１０１の駆動制御のための演算処理に用いられる。このダミー用行の画素領域からの画像信号は、画像用行の画素領域からの画像信号の読み出し期間５１とは異なるタイミングで、図５の期間５２の間に読み出される。

ただし、第２の駆動方法では、読み出す画像用の行数を間引くことにより、画像用行の読み出しにかかる期間５１を、第１の駆動方法における期間４１よりも短くしている。また、第２の駆動方法の場合も、全体制御・演算部１１５は、画像用行の画素の画像信号が読み出されている期間５１を外してダミー用行の画素の撮像信号の読み出しが行われている期間５２に撮像レンズ１０１を駆動するように制御する。

一般的に、モニタ（表示部１１７）に動画を表示する場合には、１フレームの時間が変わらないようにするので、画像用行の読み出しにかかる期間５１が短くなると、その残りを全てダミー用行の読み出し期間５２に使うことができる。これにより、図５のレンズ駆動に示したように、レンズ駆動を行える時間を長くすることができる。この図５では、レンズ駆動が可能な最大時間を示している。また、モニタ表示に関しては、図４の場合と同様である。

図６は、本発明の実施形態のデジタルカメラ（撮像装置）１００における撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７の読み出し、モニタ表示及びレンズ駆動の各タイミングを示す第３の駆動方法の概略を示す模式図である。ここで、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７の画像信号の画像信号処理回路部１０８による読み出しにおいて、期間６１及び６２を有する線分、並びに、期間６３及び６４を有する線分は、それぞれ、動画像におけるフレームの読み出し期間を示している。

本実施形態における第３の駆動方法では、特に、図５で説明した第２の駆動方法よりも、更に、レンズ駆動の量が多い場合を示している。

本実施形態における第３の駆動方法では、図４と同様に、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７からローリングで読み出す画像信号の行数を、「画像用行数＋ダミー用行数」になるようにして、画像以外の部分を読み出すダミー読み出し期間を設ける。ただし、第３の駆動方法では、画像用行の読み出しを行うが、モニタ表示にもＡＦ演算にも利用しないという画像信号の読み出しも行う。

即ち、開口画素部２０１のうち、一部の行（画像用行）の画素領域（一部の画素領域）から読み出された画像信号（第１の信号）は、期間６１では表示部１１７に表示するために画像信号処理回路部１０８で生成される動画像データに供され、期間６３ではモニタ表示にもＡＦ演算にも利用されない。また、開口画素部２０１のうち、一部の画素領域とは異なる行（ダミー用行）の画素領域から読み出された画像信号（第２の信号）は、期間６２において、撮像レンズ１０１の駆動制御のための演算処理に用いられる。

図６において、期間６１及び期間６２における第１フレーム目の画像信号は、読み出されて、モニタ表示にもＡＦ演算にも利用される。一方、期間６３及び期間６４における第２フレーム目の画像信号は、読み出しは行われるが、モニタ表示に利用されず、モニタ（表示部１１７）に表示される表示画像は、前のフレーム（第１フレーム）のままにする。また、この第２フレーム目は、ＡＦ演算にも利用されない。そのかわり、この２フレーム目の読み出し期間６３及び６４の間も、撮像レンズ１０１の駆動を行うことにより、図５に示す第２の駆動方法の時間よりも更に長い時間、レンズ駆動を行うことができる。この図６では、レンズ駆動が可能な最大時間を示している。

即ち、第３の駆動方法では、全体制御・演算部１１５は、以下のような制御を行う。
画像信号処理回路部１０８で画像データの生成を行うための第１の信号の読み出しを行っている期間６１では、レンズ駆動部１０２による撮像レンズ１０１の駆動を行わないように制御する。一方、画像信号処理回路部１０８において画像データの生成に用いない第１の信号の読み出し期間６３、並びに第２の信号の読み出し期間６２及び６４に、レンズ駆動部１０２による撮像レンズ１０１の駆動を行う制御をする。

図７は、本発明の実施形態のデジタルカメラ（撮像装置）１００における撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７の読み出し、モニタ表示及びレンズ駆動の各タイミングを示す第４の駆動方法の概略を示す模式図である。ここで、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７の画像信号の画像信号処理回路部１０８による読み出しにおいて、期間７１及び７２を有する各線分は、動画像における各フレームの読み出し期間を示している。

本実施形態における第４の駆動方法では、図４と同様に、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７からローリングで読み出す画像信号の行数を、「画像用行数＋ダミー用行数」になるようにして、画像以外の部分を読み出すダミー読み出し期間を設ける。

即ち、開口画素部２０１のうち、一部の行（画像用行）の画素領域（一部の画素領域）から読み出された画像信号（第１の信号）は、表示部１１７に表示するために画像信号処理回路部１０８で生成される動画像データとなる。この画像用行の画素領域からの画像信号は、図７の期間７１の間に読み出される。また、開口画素部２０１のうち、一部の画素領域とは異なる行（ダミー用行）の画素領域から読み出された画像信号（第２の信号）は、撮像レンズ１０１の駆動制御のための演算処理に用いられる。このダミー用行の画素領域からの画像信号は、画像用行の画素領域からの画像信号の読み出し期間７１とは異なるタイミングで、図７の期間７２の間に読み出される。

本実施形態における第４の駆動方法では、特に、撮影時の撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１０７のセンサ感度が低い場合を考慮している。センサ感度が高い場合には、元々低い画像信号を増幅するのでレンズ駆動によるノイズが見えやすくなるが、センサ感度が低い場合には、画像信号をあまり増幅しなくて良くなるためレンズ駆動によるノイズのレベルが変わらなくても画像的には見えに難くなる。

本実施形態における第４の駆動方法では、このノイズの見え難くなることを考え、画像データの生成のための画像信号の読み出し期間を考慮せず、当該画像信号の読み出し→ＡＦ演算が完了したら、続けて、撮像レンズ１０１の駆動を行っている。この図７では、駆動可能な最大時間を示している。また、１フレームの時間は変わらないようにし、モニタ表示に関しては、図４の場合と同様である。

ここまで説明を行った中で、画像用行の画素領域から読み出した画像信号（第１の信号）を、モニタ表示用として利用するように説明を行ってきたが、本発明においては、撮像信号処理回路部１０８において画像データの生成に供するものであればよい。これにより、例えば、モニタ表示用に利用するものでなくとも、生成した画像データを外部記憶装置に記憶して動画像の撮影として利用することも適用可能である。

前述した本実施形態に係るデジタルカメラ（撮像装置）を構成する図１の各手段、並びにデジタルカメラの駆動方法を示した図２の各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。

具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体を用いることができる。また、この際の通信媒体としては、光ファイバ等の有線回線や無線回線などが挙げられる。

また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより本実施形態に係るデジタルカメラ（撮像装置）の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して本実施形態に係るデジタルカメラ（撮像装置）の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全て、或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて本実施形態に係るデジタルカメラ（撮像装置）の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。

本発明の実施形態に係るデジタルカメラ（撮像装置）の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るデジタルカメラ（撮像装置）の駆動方法を示すフローチャートである。 撮像素子内部の詳細な構成を示す図である。 本発明の実施形態のデジタルカメラ（撮像装置）における撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）の読み出し、モニタ表示及びレンズ駆動の各タイミングを示す第１の駆動方法の概略を示す模式図である。 本発明の実施形態のデジタルカメラ（撮像装置）における撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）の読み出し、モニタ表示及びレンズ駆動の各タイミングを示す第２の駆動方法の概略を示す模式図である。 本発明の実施形態のデジタルカメラ（撮像装置）における撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）の読み出し、モニタ表示及びレンズ駆動の各タイミングを示す第３の駆動方法の概略を示す模式図である。 本発明の実施形態のデジタルカメラ（撮像装置）における撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）の読み出し、モニタ表示及びレンズ駆動の各タイミングを示す第４の駆動方法の概略を示す模式図である。 一般的な撮像装置におけるＣＭＯＳセンサの読み出し、モニタ表示及びレンズ駆動の各タイミングの概略を示す模式図である。

符号の説明

１０１ 撮像レンズ
１０２ レンズ駆動部
１０３ ミラー
１０４ ミラー駆動部
１０５ シャッタ
１０６ シャッタ駆動部
１０７ 撮像素子
１０８ 撮像信号処理回路部
１０９ タイミング発生回路部
１１０ 記録媒体制御Ｉ／Ｆ部
１１１ 記録媒体
１１２ 外部Ｉ／Ｆ部
１１３ 測光部
１１４ 測距部
１１５ 全体制御・演算部
１１６ メモリ部
１１７ 表示部
２００ 外部装置

Claims (4)

1. 画素が２次元行列状に配設された画素部を有する撮像素子と、
   被写体からの光学像を前記撮像素子に導くために設けられた撮像レンズと、
   前記画素部のうちの一部の画素領域から第１の信号を読み出すと共に、前記一部の画素領域とは異なる画素領域から前記第１の信号とは異なるタイミングで第２の信号を読み出す読み出し手段と、
   前記第１の信号に基づいて画像データの生成を行う画像データ生成手段と、
   前記第２の信号に基づいて前記撮像レンズの駆動を行う撮像レンズ駆動手段と、
   前記読み出し手段が前記第２の信号の読み出しを行っている期間に、前記撮像レンズ駆動手段による前記撮像レンズの駆動を行う制御をする制御手段と
   を含むことを特徴とする撮像装置。
2. 前記読み出し手段は、前記第１の信号を読み出す際に、前記一部の画素領域における画素を間引いて読み出しを行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記第１の信号のうち、前記画像データの生成に用いない第１の信号を前記読み出し手段が読み出している期間においては、前記撮像レンズ駆動手段による前記撮像レンズの駆動を行う制御をすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 画素が２次元行列状に配設された画素部を有する撮像素子と、被写体からの光学像を前記撮像素子に導くために設けられた撮像レンズとを具備する撮像装置の駆動方法であって、
   前記画素部のうちの一部の画素領域から第１の信号を読み出すと共に、前記一部の画素領域とは異なる画素領域から前記第１の信号とは異なるタイミングで第２の信号を読み出す読み出しステップと、
   前記第１の信号に基づいて画像データの生成を行う画像データ生成ステップと、
   前記第２の信号に基づいて前記撮像レンズの駆動を行う撮像レンズ駆動ステップと、
   前記読み出しステップにおいて前記第２の信号の読み出しを行っている期間に、前記撮像レンズ駆動ステップによる前記撮像レンズの駆動を行う制御をする制御ステップと
   を含むことを特徴とする撮像装置の駆動方法。

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